JPH0518084B2 - - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、弾性体から成る光学表面を変形させ
ることにより、オートフオーカス機能を達成する
光学装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical device that achieves an autofocus function by deforming an optical surface made of an elastic body.
従来より、自動焦点機能を備えた装置は、カメ
ラ、光デイスク装置、光学的測定装置等に広く用
いられている。斯様な光学装置においては、結像
レンズの一部又は全部を光軸方向に沿つて機械的
に移動させることにより、フオーカシングを行つ
ている。この様な機械的なフオーカシング機構で
は、フオーカシングの為に移動させるレンズの駆
動機構が大型化し易く、又、非常に速い応答性を
得ることが困難である。 2. Description of the Related Art Conventionally, devices with an autofocus function have been widely used in cameras, optical disk devices, optical measurement devices, and the like. In such an optical device, focusing is performed by mechanically moving part or all of the imaging lens along the optical axis direction. In such a mechanical focusing mechanism, the driving mechanism for the lens that is moved for focusing tends to be large in size, and it is difficult to obtain extremely fast response.
又、従来より、レンズ又はミラーの如き光学部
材を移動させることなく、結像光学素子焦点距離
を変化させるものとしては、特開昭55−36857号
公報に見られる様な弾性体の容器に液体をつめそ
の液圧でその形状を変化せしめるものや、特開昭
56−110403、特開昭58−85415のように圧電体を
使用したものが提案されている。 Furthermore, conventionally, as a method for changing the focal length of an imaging optical element without moving optical members such as lenses or mirrors, a liquid is placed in an elastic container as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-36857. There are those that change their shape using the hydraulic pressure, and those that
56-110403 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-85415, devices using piezoelectric materials have been proposed.
しかし、前者の所謂、液体レンズは、液溜めや
加圧装置などが必要で素子のコンパクト化に問題
があり、後者は、その可変量があまり大きくとれ
ない欠点を有する。 However, the former so-called liquid lens requires a liquid reservoir, a pressurizing device, etc. and has a problem in making the element compact, while the latter has the disadvantage that its variable amount cannot be made very large.
本発明の目的は、上述した欠点を解決し、簡易
な構成で応答性も良い可変焦点機構を備えた光学
装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to provide an optical device having a variable focus mechanism with a simple configuration and good responsiveness.
上記目的は、開口部を有する容器と、前記容器
内に収納された透明な弾性体と、前記弾性体に外
力を与える手段とを有し、前記外力を与える手段
により前記弾性体の形状を変化させ前記弾性体自
体を前記開口部から突出又は沈降させることによ
つて、前記開口部での前記弾性体が形成する光学
表面を変形させる構成にして焦点可変とした光学
部材と、前記光学部材の合焦状態を検知する合焦
状態検知手段とを備え、該合焦状態検出手段によ
つて検出された信号に応じて、前記光学部材の光
学表面の形状を制御することを特徴とする自動焦
点光学装置により達成される。 The above object includes a container having an opening, a transparent elastic body housed in the container, and means for applying an external force to the elastic body, and the shape of the elastic body is changed by the means for applying the external force. The optical member has a structure in which the optical surface formed by the elastic body at the opening is changed by causing the elastic body itself to protrude or sink from the opening, thereby making the focus variable. An automatic focus comprising: a focus state detection means for detecting a focus state, and controlling the shape of the optical surface of the optical member according to a signal detected by the focus state detection means. This is accomplished by an optical device.
本発明の光学装置に用いる前記光学部材の弾性
体としては、物体に力を加えると変形を起し、加
えた力があまり大きくない限り(弾性限界内で)、
力を取り去ると変形も元にもどる性質(弾性)を
有するものを用いることができる。 The elastic body of the optical member used in the optical device of the present invention deforms when force is applied to the object, and as long as the applied force is not too large (within the elastic limit),
It is possible to use a material that has a property (elasticity) of returning to its original state after deformation when the force is removed.
通常の固体では、その弾性限界内での最大ひず
み(限界ひずみ)は1%程度である。また、加硫
された弾性ゴムでは、弾性限界が非常に大きくそ
の限界ひずみは1000%近くになる。 In a normal solid, the maximum strain (critical strain) within its elastic limit is about 1%. In addition, vulcanized elastic rubber has a very large elastic limit, and its limit strain is close to 1000%.
前記弾性体は、適用される光学装置の特性に応
じた弾性率のものが適宜使用されるが、一般に大
きい弾性変形を容易に得るため、或いは変形後の
状態が光学的により均質になるようにするため弾
性率が小さいものが好ましい。 The elastic material has an elastic modulus depending on the characteristics of the optical device to which it is applied, and is generally used to easily obtain large elastic deformation or to make the state after deformation optically more homogeneous. Therefore, a material with a small elastic modulus is preferable.
なお、弾性率(G)はG=ρ/γ(ρ=応力、
γ=弾性ひずみ)として表わされる。また、小さ
い応力で大変形を生じるような弾性は高弾性また
はゴム弾性と呼ばれ、従つて本発明の装置では特
にこの種の弾性体が好ましく利用できることにな
る。 In addition, the elastic modulus (G) is G=ρ/γ (ρ=stress,
γ=elastic strain). Further, elasticity that causes large deformation with small stress is called high elasticity or rubber elasticity, and therefore, this type of elastic body can be particularly preferably used in the device of the present invention.
このようなゴム弾性体としては一般に“ゴム”
と知られている天然ゴム、例えばスチレンブタジ
エンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソ
プレンゴム(IR)、エチレンプロピレンゴム
(EPM,EPDM)、ブチルゴム(IIR)、クロロプ
レンゴム(CR)、アクリロニトリル−ブタジエン
ゴム(NBR)、ウレタンゴム(U)、シリコーン
ゴム(Si)、ふつ素ゴム(FPM)多硫化ゴム
(T)、ポリエーテルゴム(POR,CHR,CHC)
などを挙げることができる。これらはいずれも室
温でゴム状態を示す。しかし、一般に高分子物質
は分子のブラウン運動の程度によつて、ガラス状
態、ゴム状態又は溶融状態のいずれかをとる。従
つて、光学素子の使用温度においてゴム状態を示
す高分子物質は広く本発明の光学装置に適用され
る弾性体として利用できる。ゴム状態における弾
性率は、主にその弾性体を構成している高分子鎖
の架橋状態によつて決定され、従つて、例えば、
天然ゴムにおける加硫は弾性率を決める処理に他
ならない。 Generally speaking, “rubber” is used as such a rubber elastic body.
Natural rubbers known as styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), ethylene propylene rubber (EPM, EPDM), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile Butadiene rubber (NBR), urethane rubber (U), silicone rubber (Si), fluorine rubber (FPM), polysulfide rubber (T), polyether rubber (POR, CHR, CHC)
etc. can be mentioned. All of these exhibit a rubbery state at room temperature. However, in general, polymeric substances take either a glass state, a rubber state, or a molten state, depending on the degree of Brownian motion of the molecules. Therefore, a polymeric substance exhibiting a rubbery state at the temperature at which the optical element is used can be widely used as an elastic body applied to the optical device of the present invention. The elastic modulus in the rubber state is mainly determined by the crosslinking state of the polymer chains that make up the elastic body, and therefore, for example,
Vulcanization of natural rubber is nothing but a process that determines its elastic modulus.
前記弾性体としては、小さい応力で大きな変形
を得る事が望ましく、その為の架橋状態の調整は
重要である。しかしながら、弾性率の減少(小さ
い応力で大きな変形を示すようになる傾向)は、
他方で強度の低下を招くため、形成しようとする
光学素子の目的に応じた強度を保てるように、使
用する弾性体を適宜選択することが必要である。
又、その弾性率の測定も、光学部材の使用形態に
よる応力の種類に応じて、例えば、引張り、曲
げ、圧縮などの方法から選んで行われる。 As for the elastic body, it is desirable to obtain large deformation with small stress, and for this purpose, adjustment of the crosslinking state is important. However, the decrease in elastic modulus (the tendency to exhibit large deformations at small stresses)
On the other hand, since this leads to a decrease in strength, it is necessary to appropriately select the elastic body to be used so that the strength can be maintained in accordance with the purpose of the optical element to be formed.
The elastic modulus is also measured by, for example, tensile, bending, or compression methods, depending on the type of stress depending on the usage of the optical member.
前記弾性体としては、通常の固体での弾性率
1011〜1013dyne/cm2よりも小さく、ゴム弾性体の
108dyne/cm2以下が適当で、好ましくは106
dyne/cm2以下、特に好ましくは5×105dyne/cm2
以下であり、下限は弾性体が光学部材を構成する
場合に、通常の液体とは異なり、こぼれない性状
の弾性体であれば小さい程好ましい。なお、光学
装置は、多くの場合室温で用いられるが、特に高
温又は低温で用いられる場合もあるので、上記の
弾性率の範囲は光学部材の使用温度におけるもの
である。 The elastic body has the elastic modulus of a normal solid.
10 11 ~ 10 13 dyne/cm 2 smaller than the rubber elastic material
Appropriately 10 8 dyne/cm 2 or less, preferably 10 6
dyne/cm 2 or less, particularly preferably 5×10 5 dyne/cm 2
The lower limit is preferably as small as possible as long as the elastic body has a property of not spilling when the elastic body constitutes an optical member, unlike a normal liquid. Note that although optical devices are often used at room temperature, they may also be used at particularly high or low temperatures, so the above range of elastic modulus is at the operating temperature of the optical member.
弾性体の硬さ、軟さはある程度その弾性に依存
する。JISK6301では試料表面にスプリングによ
り微小なひずみを与え、その針入度によりゴムの
硬質を評価する方法が規定されており、簡便に知
ることができる。 The hardness and softness of an elastic body depend to some extent on its elasticity. JISK6301 stipulates a method of applying a small strain to the sample surface using a spring, and evaluating the hardness of rubber based on the degree of penetration, which can be easily determined.
しかしながら、弾性率が106dyne/cm2以下と低
い値になると上述の方法では、測定が出来ずその
場合にはJISK2808による1/4インチミクロ稠度計
を用いてその針入度で評価する。 However, when the elastic modulus is as low as 10 6 dyne/cm 2 or less, it cannot be measured using the above-mentioned method, and in that case, the penetration is evaluated using a 1/4-inch micro-consistency meter according to JISK2808.
又、弾性率が小さい場合、その測定方法として
“引張り−伸び”では測定が困難なので圧縮(5
%変形)によりその値を求め、先の針入度との対
応を求めることができる。 In addition, if the elastic modulus is small, it is difficult to measure it by "tension-elongation", so compression (5
% deformation), and its value can be determined and its correspondence with the previous penetration degree can be determined.
ゴム弾性体は従来知られている加硫(橋かけ)
によるものの他にエチレン−酢酸ビニル共重合体
やA−B−A型ブタジエン−スチレンブロツク共
重合体などのように加硫を必要としないもの、又
鎖状高分子などを適当(橋かけ点間の分子鎖長を
制御)にゲル化する事によつて得ることが出来
る。 Rubber elastic bodies are manufactured using the conventional vulcanization (crosslinking) process.
In addition to those that do not require vulcanization, such as ethylene-vinyl acetate copolymers and A-B-A type butadiene-styrene block copolymers, and chain polymers, etc. (by controlling the molecular chain length).
これらはいずれもその架橋状態、ブロツク共重
合体における分子の組合わせ、ゲル状態などを調
節しながらその弾性率の制御が行われる。 In all of these, the elastic modulus is controlled by adjusting the crosslinking state, the combination of molecules in the block copolymer, the gel state, etc.
又、弾性体自身の構造により、その弾性体を制
御する場合の他に希釈剤や充てん剤を加える事に
よつてもその特性を変化調節する事が可能であ
る。 Further, in addition to controlling the elastic body depending on the structure of the elastic body itself, it is also possible to change and adjust its properties by adding a diluent or a filler.
例えばシリコーンゴム(信越化学工業製;
KE104GEL(商品名))と触媒(商品名;Catalyst
−104、信越化学工業製)に希釈剤(商品名RTV
シンナー、信越化学工業製)を加えた場合、その
添加量の増大とともに硬さ、引張り強さは低下
し、逆に伸びは増大する。 For example, silicone rubber (manufactured by Shin-Etsu Chemical;
KE104GEL (product name)) and catalyst (product name; Catalyst
−104, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and a diluent (product name: RTV
When thinner (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added, as the amount added increases, the hardness and tensile strength decrease, and conversely, the elongation increases.
弾性体の開口部での光学表面を変形させる方法
は、外力の他、上記材料を用いて熱膨張・収縮や
ゾルーゲル変化などによる体積変化を利用するこ
ともできる。 As a method for deforming the optical surface at the opening of the elastic body, in addition to external force, it is also possible to use the volume change due to thermal expansion/contraction, sol-gel change, etc. using the above-mentioned materials.
弾性体の光学表面を形成するための開口を有す
る部材は平板に開口が設けられているものでもよ
いし、また、弾性体を容器に収容して使用する場
合には、収容する容器の少なくとも1つの壁に開
口が設けられているものでもよい。また、この開
口は要求される光学効果によつて異なるが、一般
的には円形に開口し焦点距離可能な凸,凹レンズ
を形成するのが一般的である。 The member having an opening for forming the optical surface of the elastic body may be one in which the opening is provided in a flat plate, and when the elastic body is housed in a container and used, at least one part of the container is used. An opening may be provided in one wall. Although the aperture varies depending on the required optical effect, it is generally a circular aperture to form a convex or concave lens having a variable focal length.
又、矩形のスリツト状に開口を設ける事によ
り、シリンドリカルレンズ及びトーリツクレンズ
を形成することもできる。 Further, by providing an opening in the shape of a rectangular slit, a cylindrical lens and a torrent lens can be formed.
これら開口によつて形成される弾性体光学部材
はその弾性体に加える外力又は弾性体の体積変化
によつて、その形状を任意に変化させる事がで
き、その程度はその効果を検出しながらフイード
バツクしてコントロールする事が可能である。 The shape of the elastic optical member formed by these openings can be changed arbitrarily by applying an external force to the elastic body or by changing the volume of the elastic body, and the degree of change can be determined by feedback while detecting the effect. It is possible to control it by
又、この開口を円筒型のピエゾの様に圧電素子
で設ける事も可能であり、これにより著しく素子
のコンパクト化を実現する事ができる。 Further, it is also possible to provide this opening with a piezoelectric element such as a cylindrical piezo, which allows the element to be made significantly more compact.
弾性体に外力を与える手段は、従来知られてい
る全ての方法で行う事が可能であるが、その弾性
体の変形を、光学効果を検出しながらフイードバ
ツク機構で行う事が望ましく、この為には電磁石
やステツピングモータ、圧電素子等の電気的な制
御が可能な方法が好ましい。また、加熱による体
積変化は、弾性体の外部又は内部に設けられたヒ
ーターをもつて行うことが出来る。弾性体光学部
材は、弾性体レンズ或いは弾性体ミラーのいずれ
の構成をもとれることは言うまでもないが、以下
の説明では、弾性体レンズを用いて説明する。 All conventionally known methods can be used to apply an external force to the elastic body, but it is desirable to deform the elastic body using a feedback mechanism while detecting the optical effect. It is preferable to use a method that allows electrical control of an electromagnet, a stepping motor, a piezoelectric element, or the like. Further, the volume change due to heating can be performed using a heater provided outside or inside the elastic body. Although it goes without saying that the elastic optical member can take the form of an elastic lens or an elastic mirror, the following description will be made using an elastic lens.
第1図〜第3図は、本発明に係る光学装置に使
用される弾性体レンズの代表的な基本構成の断面
を示すもので、1は円形開口部2を有する円筒形
の容器、3は透明な弾性体、4は弾性体を加圧す
るための可動部で光学的に透明な平行平板からな
る。第1図は、圧力を加えていない状態である。
第2図は可動部4を通じて弾性体3に圧力を加え
た状態であり、この場合加えた圧力の大きさにし
たがつて、弾性体の一部が開口部より凸レンズ状
に突出する。第3図は、可動部4を通じて弾性体
に負圧を加えた状態で、この場合弾性体は開口部
において凹レンズ状になる。 1 to 3 show cross sections of typical basic configurations of elastic lenses used in the optical device according to the present invention, in which 1 is a cylindrical container with a circular opening 2; The transparent elastic body 4 is a movable part for pressurizing the elastic body, and is composed of an optically transparent parallel flat plate. FIG. 1 shows a state in which no pressure is applied.
FIG. 2 shows a state in which pressure is applied to the elastic body 3 through the movable part 4, and in this case, a part of the elastic body protrudes from the opening in the shape of a convex lens according to the magnitude of the applied pressure. FIG. 3 shows a state in which negative pressure is applied to the elastic body through the movable part 4, and in this case, the elastic body has a concave lens shape at the opening.
このようにして、容器の可動部に印加する外力
の大きさによつて弾性体の一部により開口部に所
望の光学表面形状を実現することができるもので
ある。また開口部2を有する開口板2′は光学的
に不透明であることが望ましい。また、可動部と
弾性体は必要に応じて接着剤などにより接着され
る。また必要なら弾性体と容器の内壁面とが全体
的に接着される。また、第1図のような構成の変
わりに第4図のように光学的に透明な平行平板を
底にもつ容器5に入れた弾性体3を円形開口部7
を有する可動部6で加圧するような構成にするこ
ともできる。さらに第5図に示すように、複数の
開口部7および9を設け、加圧によりおのおのの
曲率を与えることも可能である。また、複数の開
口部の大きさを変えることにより、それぞれ異つ
た曲率を与えることもできる。また、第6図に示
すように、弾性体3は開口部13が容器の内部に
形成されているような容器10に収容されていて
もよい。この開口部13は、容器の光学的に透明
な上蓋11に固定された円筒12によつて形成さ
れており、可動部4に外圧を加えることによつて
弾性体による光学表面が開口部13に形成され
る。 In this way, a desired optical surface shape can be realized at the opening by a portion of the elastic body depending on the magnitude of the external force applied to the movable part of the container. Further, it is desirable that the aperture plate 2' having the apertures 2 is optically opaque. Further, the movable part and the elastic body are bonded together using an adhesive or the like, if necessary. Further, if necessary, the elastic body and the inner wall surface of the container are entirely bonded. In addition, instead of the configuration shown in FIG. 1, as shown in FIG.
It is also possible to adopt a configuration in which pressure is applied by the movable part 6 having the following. Furthermore, as shown in FIG. 5, it is also possible to provide a plurality of openings 7 and 9 and to apply pressure to each of them to provide a different curvature. Further, by changing the size of the plurality of openings, different curvatures can be given to each of the openings. Further, as shown in FIG. 6, the elastic body 3 may be housed in a container 10 having an opening 13 formed inside the container. This opening 13 is formed by a cylinder 12 fixed to an optically transparent top lid 11 of the container, and by applying external pressure to the movable part 4, an optical surface made of an elastic body is formed into the opening 13. It is formed.
ここで可動部4又は6を駆動して弾性体3に圧
力を加える方法は、いかようなものも可能であ
り、簡単な方法としては、容器にネジを切つてお
き可動部をネジ込む方法や、電磁石を用いて可動
部を制御する方法などがあるが、それらの方法に
よつて本発明が限定されるものではない。また、
本発明に用いられる他の弾性体レンズの例として
は、第7図に示すように、円筒形のピエゾ素子1
4を用いて、その径方向の伸縮により、ピエゾ素
子の内部に充填した弾性体3を円筒の開口部15
から突出・沈降させて光学表面を形成することも
できる。 Here, any method can be used to apply pressure to the elastic body 3 by driving the movable part 4 or 6, and a simple method is to cut a thread in the container and then screw the movable part into the container. , a method of controlling a movable part using an electromagnet, etc., but the present invention is not limited to these methods. Also,
As an example of another elastic lens used in the present invention, as shown in FIG.
4, by expanding and contracting it in the radial direction, the elastic body 3 filled inside the piezo element is inserted into the cylindrical opening 15.
It is also possible to form an optical surface by protruding and settling from the surface.
なお、第8図および第9図は弾性体に外力を加
える具体例の例であり、第8図は、円筒形の圧電
体21の中に弾性体3を収容し、電源22からス
イツチ23を経て電圧を印加することによつて円
板状の可動部20と開口部18を有する駆動部1
9を接近させることで開口部18の光学表面を変
形させるものである。また第10図は、電磁石2
6により強磁性材からなる可動部25を容器27
の深さ方向に移動させることによつて弾性体3の
開口部24における光学表面を変形させることが
できるものである。 Note that FIGS. 8 and 9 show specific examples of applying an external force to an elastic body. In FIG. The drive unit 1 having a disc-shaped movable part 20 and an opening 18 is
9, the optical surface of the aperture 18 is deformed. Also, Fig. 10 shows the electromagnet 2
6, the movable part 25 made of ferromagnetic material is moved to the container 27.
By moving the elastic body 3 in the depth direction, the optical surface at the opening 24 of the elastic body 3 can be deformed.
以上説明した弾性体レンズを用いれば機械的な
可動部をほとんど用いずにオートフオーカス光学
装置を実現することができる。以下、図面を用い
て本発明の光学装置を説明する。 By using the elastic lens described above, an autofocus optical device can be realized without using almost any mechanically movable parts. Hereinafter, the optical device of the present invention will be explained using the drawings.
第10図は本発明の光学装置の1実施例を示す
図で同図は本発明を光デイスクのオートフオーカ
ス光学装置に適用した例である。同図において、
30は光源である半導体レーザ、31は該半導体
レーザを駆動する駆動回路、32は半導体レーザ
30より出射した光束をコリメートするコリメー
ターレンズ、33は該コリメートされた光束を後
述する光デイスク面上に導くためのハーフミラ
ー、34は例えば第7図で説明したような弾性体
レンズであつて前記コリメートされた光束を集光
する集光レンズの働きをする。35は光デイス
ク、36は該光デイスクを回転させるためのモー
タである。弾性体レンズ34によつて光デイスク
35面上に集光された光束は該光デイスクで反射
された後再び弾性体レンズ34を通り、ハーフミ
ラー33を透過して合焦状態検出系37に導かれ
る。該合焦状態検出系としては公知の手段、例え
ば同図に示すように、ハーフミラー38を介して
光束の集光位置の前後のデフオーカス位置に設定
された光量センサ39及び39′と、該光量セン
サ39,39′の出力信号にもとづき合焦状態を
判別する合焦状態判別回路40の組合せ等を用い
ることができる。合焦状態検出系によつて検出さ
れた信号は弾性体レンズ駆動回路41に導かれ、
該駆動回路によつて弾性体レンズのパワーが制御
されるので、このようにして構成されたフイード
バツク系により弾性体レンズによる光束の集光位
置は正しく光デイスク35面上に保たれる。 FIG. 10 is a diagram showing one embodiment of the optical device of the present invention, and this figure is an example in which the present invention is applied to an autofocus optical device for an optical disk. In the same figure,
30 is a semiconductor laser as a light source; 31 is a drive circuit for driving the semiconductor laser; 32 is a collimator lens that collimates the light beam emitted from the semiconductor laser 30; and 33 is a collimated light beam onto an optical disk surface, which will be described later. The guiding half mirror 34 is, for example, an elastic lens as described in FIG. 7, and functions as a condensing lens that condenses the collimated light beam. 35 is an optical disk, and 36 is a motor for rotating the optical disk. The light beam focused on the surface of the optical disk 35 by the elastic lens 34 is reflected by the optical disk, passes through the elastic lens 34 again, passes through the half mirror 33, and is guided to the focus state detection system 37. It will be destroyed. The focusing state detection system includes known means, for example, as shown in the same figure, light quantity sensors 39 and 39' set at defocus positions before and after the convergence position of the light beam via a half mirror 38, and the light quantity A combination of a focus state determination circuit 40 that determines the focus state based on the output signals of the sensors 39 and 39' may be used. The signal detected by the focus state detection system is guided to the elastic lens drive circuit 41,
Since the power of the elastic lens is controlled by the drive circuit, the thus configured feedback system maintains the correct convergence position of the light beam by the elastic lens on the surface of the optical disk 35.
第11図は本発明の光学装置の他の実施例を示
す図であつて、同図はカメラ等に用いられるアク
テイブ方式のオートフオーカス光学装置の基本原
理を示す図である。同図において50は本発明に
適用する弾性体レンズであつて、該弾性体レンズ
の駆動は例えば第7図で説明したようにピエゾ素
子を用いて行なわれるものとする。51は弾性体
レンズを駆動する為の駆動回路、52は弾性体レ
ンズの像面、53は撮影すべき被写体をあらわ
す。54はLEDであつてミラー55に対して像
面52と鏡映関係の位置に設置されている。57
はLED54より出射し、被写体53で反射した
光を検出するCCDであつて、該CCDの位置はミ
ラー56に対して像面52と鏡映関係の位置に設
置されているものとする。LED54よる出射し
た光束はミラー55で反射され、弾性体レンズ5
0の周辺の結像に使用されない部分を通つて被写
体53に到達し、該被写体で反射されて再び弾性
体レンズ50の周辺部を通り、ミラー56によつ
てCCD57上に結像される。合焦状態はCCD上
の結像スポツトのボケを合焦状態検出回路58で
検出することにより判別される。該合焦状態検出
回路からは合焦状態に応じて弾性体レンズ駆動回
路51へ信号がフイードバツクされ、該信号によ
つて弾性体レンズのパワーが制御される。以上説
明したような方法によつてカメラ等に用いられる
オートフオーカス制御装置を実現することが可能
となる。 FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the optical device of the present invention, and is a diagram showing the basic principle of an active type autofocus optical device used in cameras and the like. In the figure, reference numeral 50 denotes an elastic lens applied to the present invention, and the elastic lens is driven using, for example, a piezo element as explained in FIG. 7. Reference numeral 51 represents a drive circuit for driving the elastic lens, 52 represents an image plane of the elastic lens, and 53 represents an object to be photographed. Reference numeral 54 denotes an LED, which is installed at a position in a mirror image relationship with the image plane 52 with respect to the mirror 55. 57
is a CCD that detects the light emitted from the LED 54 and reflected by the subject 53, and the CCD is positioned in a mirror-reflection relationship with the image plane 52 with respect to the mirror 56. The light beam emitted by the LED 54 is reflected by the mirror 55, and the elastic lens 5
The light reaches the object 53 through a portion of the periphery of 0 that is not used for image formation, is reflected by the object, passes through the periphery of the elastic lens 50 again, and is imaged by the mirror 56 on the CCD 57 . The in-focus state is determined by detecting the blur of the imaged spot on the CCD by the in-focus state detection circuit 58. A signal is fed back from the focus state detection circuit to the elastic lens drive circuit 51 according to the focus state, and the power of the elastic lens is controlled by the signal. By the method described above, it is possible to realize an autofocus control device used in a camera or the like.
上記の例はLED等により投光した光によつて
オートフオーカス制御を行なう、いわゆるアクテ
イブ方式のオートフオーカス装置であるが、被写
体自体の光を利用してオートフオーカスを行なう
パツシブ方式のオートオフオーカス装置も本発明
の主旨に沿つて容易に実現できることはいうまで
もない。 The above example is a so-called active type autofocus device that performs autofocus control using light emitted from an LED, etc., but it is a passive type autofocus device that performs autofocus using the light of the subject itself. It goes without saying that an off-orcus device can also be easily realized in accordance with the spirit of the present invention.
上述した光学装置に用いる弾性体レンズの駆動
法としては、次の様な方法も有効である。即ち、
弾性体レンズ駆動回路の発生する信号に、常に微
小な高周波信号をのせておき、弾性体レンズが常
に高周波で微小変形をくり返すようにしておく。
このような微小変形によつて、焦点位置が微小量
前後することになるが、合焦状態検出回路により
この焦点位置のズレを検出し、合焦状態にするに
は弾性体レンズを焦点が前後いずれの方向へ移動
するよう駆動すべきを判断することができる。通
常の焦点検出の方法では、合焦・非合焦の状態の
判別はつくが、いずれの方向に焦点ずれがあるか
を判断することが困難なため、敏速な駆動ができ
ないが、このような方法により高速応答が可能で
ある。このような駆動法は、弾性体レンズを用い
た本発明の1つの効果であり、通常のレンズ全体
の移動によるものではこのような高周波駆動は困
難である。 The following method is also effective as a method for driving the elastic lens used in the above-mentioned optical device. That is,
A minute high-frequency signal is always added to the signal generated by the elastic lens drive circuit, so that the elastic lens always repeats minute deformation at high frequency.
Due to such minute deformation, the focus position shifts by a minute amount, but the focus state detection circuit detects this shift in focus position, and in order to bring it into focus, the elastic lens is moved back and forth between the focus points. It is possible to determine in which direction the vehicle should be driven. With normal focus detection methods, it is possible to distinguish between in-focus and out-of-focus states, but it is difficult to determine in which direction the focus is out of focus, so quick driving is not possible. The method allows for fast response. Such a driving method is one of the effects of the present invention using an elastic lens, and such high-frequency driving is difficult with normal movement of the entire lens.
以上、本発明に係る光学装置においては、光学
装置に用いられる光学系は、光軸方向への変位を
伴うことなく光学系の焦点制御をすることが可能
で、且つ、高い応答特性で焦点制御が可能であ
る。 As described above, in the optical device according to the present invention, the optical system used in the optical device can perform focus control of the optical system without displacement in the optical axis direction, and can perform focus control with high response characteristics. is possible.
第1図、第2図、第3図、第4図、第5図、第
6図、第7図、第8図及び第9図は各々、本発明
の光学装置に適用される弾性体レンズを説明する
図、第10図及び第11図は各々、本発明の光学
装置の一実施例を示す図。
30……半導体レーザー、31……駆動回路、
32……コリメーターレンズ、33……ハーフミ
ラー、34,50……弾性体レンズ、37……合
焦状態検知系、41,51……弾性体レンズ駆動
回路、52……像面、53……被写体、54……
LED、57……CCD、58……合焦状態検出回
路。
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9 are elastic lenses applied to the optical device of the present invention, respectively. 10 and 11 are diagrams each showing an embodiment of the optical device of the present invention. 30... Semiconductor laser, 31... Drive circuit,
32... Collimator lens, 33... Half mirror, 34, 50... Elastic lens, 37... Focus state detection system, 41, 51... Elastic lens drive circuit, 52... Image plane, 53... ...Subject, 54...
LED, 57...CCD, 58...Focus state detection circuit.
Claims (1)
れた透明な弾性体と、前記弾性体に外力を与える
手段とを有し、前記外力を与える手段により前記
弾性体の形状を変化させ前記弾性体自体を前記開
口部から突出又は沈降させることによつて、前記
開口部での前記弾性体が形成する光学表面を変形
させる構成にして焦点可変とした光学部材と、前
記光学部材の合焦状態を検知する合焦状態検知手
段とを備え、該合焦状態検出手段によつて検出さ
れた信号に応じて、前記光学部材の光学表面の形
状を制御することを特徴とする自動焦点光学装
置。1. A container having an opening, a transparent elastic body housed in the container, and means for applying an external force to the elastic body, wherein the shape of the elastic body is changed by the means for applying the external force, and the elastic body is An optical member whose focus is variable by having a body itself protrude or sink from the opening to deform the optical surface formed by the elastic body at the opening, and a focused state of the optical member. An automatic focusing optical device comprising: a focusing state detecting means for detecting the focusing state, and controlling the shape of the optical surface of the optical member according to a signal detected by the focusing state detecting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7479684A JPS60217323A (en) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | autofocus optics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7479684A JPS60217323A (en) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | autofocus optics |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60217323A JPS60217323A (en) | 1985-10-30 |
| JPH0518084B2 true JPH0518084B2 (en) | 1993-03-11 |
Family
ID=13557622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7479684A Granted JPS60217323A (en) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | autofocus optics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60217323A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05212908A (en) * | 1991-10-21 | 1993-08-24 | Xerox Corp | Line exposure device and color image recorder |
-
1984
- 1984-04-12 JP JP7479684A patent/JPS60217323A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60217323A (en) | 1985-10-30 |
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