JPS60208728A - Optical element - Google Patents

Optical element

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JPS60208728A
JPS60208728A JP6614084A JP6614084A JPS60208728A JP S60208728 A JPS60208728 A JP S60208728A JP 6614084 A JP6614084 A JP 6614084A JP 6614084 A JP6614084 A JP 6614084A JP S60208728 A JPS60208728 A JP S60208728A
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JP
Japan
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elastic body
optical element
optical
elastic
opening
Prior art date
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Application number
JP6614084A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Baba
健 馬場
Hiroyuki Imataki
今滝 寛之
Masayuki Usui
臼井 正幸
Takashi Serizawa
芹沢 高
Hiroyasu Nose
博康 能瀬
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • G02B17/0896Catadioptric systems with variable magnification or multiple imaging planes, including multispectral systems
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    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
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    • GPHYSICS
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    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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    • G02B3/14Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length

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Abstract

PURPOSE:To obtain plural focal positions by providing a member in a curved surface shape which has specific refracting power and an elastic body with an optical surface which is displaceable by being projected from or sunk in an opening part provided to part of said member. CONSTITUTION:An optical element 7 uses the surface of the member 2 in the curved-surface shape as the main mirror of a Schmidt optical system and a plane mirror or curved surface mirror 8 as a submirror. Incident luminous flux 9 is therefore reflected by the surface of the spherical surface member 2 firstly, and then reflected again by the submirror 8 to enter the opening part 2' of the member 2. An optical surface is formed of an elastic body at the opening part 2' and the incident luminous flux is refracted by this elastic body member to form an image at a point P. Then, the elastic body 3 is projected from or sunk in the opening part 2' by controlling a movable part 4 to shift the position of the image formation point P, thereby obtaining plural focal positions.

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は、各種光学装置に適用可能な光学素子、特に一
つの光学素子で複数の焦点位置を有し、少なくとも一つ
はその焦点位置が可変である様な光学素子に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical element applicable to various optical devices, particularly an optical element in which one optical element has a plurality of focal positions, and at least one of the focal positions is variable. It is related to.

従来、複数の焦点位置を有する光学素子を製作する場合
、1つのレンズ又はミラー面内に複数の曲率の面を形成
するか、又はミ2−とレンズとを組合わせて製造する為
に製造上の困難さは逃れ得ないものであった。又、一度
レンズ面又はミラー面を形成すると、その焦点距離を変
化させることが出来ない。
Conventionally, when manufacturing an optical element having multiple focal positions, it has been difficult to manufacture by forming surfaces with multiple curvatures within one lens or mirror surface, or by combining a mirror and a lens. The difficulty was inescapable. Furthermore, once a lens surface or mirror surface is formed, its focal length cannot be changed.

又、従来、斯様な光学素子に限らず、一般的な光学素子
に於いて、その焦点距離を可変に為らしめるには、特開
昭55−!16857号公報に見られる様に、弾性体の
容器に液体をつめてレンズ素子を形成し、液体の圧力を
変化させ弾性体容器の曲率を変化させ、その焦点距離を
変化させる手段、特開昭56−110405号公報、又
は特開昭58−85415号公報に見られる様に、圧電
体を使用する手段が提案されている。
Furthermore, in order to make the focal length variable not only in such an optical element but also in a general optical element, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1991 has been disclosed. As seen in Japanese Patent Laid-Open No. 16857, a means for filling an elastic container with liquid to form a lens element, changing the pressure of the liquid, changing the curvature of the elastic container, and changing its focal length, As seen in Japanese Patent Laid-open No. 56-110405 and Japanese Patent Application Laid-open No. 58-85415, a method using a piezoelectric body has 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f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, and the latter has the disadvantage that its variable f cannot be made very large.

本発明の目的Fi製造が容易である、複数の焦点位置を
有する光学素子を提供することKある。
An object of the present invention is to provide an optical element having a plurality of focal positions that is easy to manufacture.

不発明の更なる目的は、少なくとも一つの焦点位置は可
変とする事が可能な上記光学素子を提供することにある
A further object of the invention is to provide the above-mentioned optical element in which at least one focal position can be made variable.

不発明に係る光学素子に於いては、開口部を有する曲面
形状をなす部材と、弾性体とを備え、該開口部より弾性
体を突出又は沈降せしめることによや光学表面を形成し
、前記曲面形状の部材と弾性体の光学表面とに各々パワ
ーを持たせることにより上記目的を達成せんとするもの
である。即ち、光学素子は、塊状の弾性体を前記開口部
に於いて、凸状に突出又は凹状に沈降させることにより
、その開口部での弾性体の面を変形してパワーを有する
光学表面とすると共に、開口部を有する部材の開口部以
外を曲面とすることで、該曲面でパワーを得ることが出
来る。
The optical element according to the invention includes a member having a curved surface shape having an opening and an elastic body, and an optical surface is formed by causing the elastic body to protrude or sink from the opening. The above object is achieved by imparting power to each of the curved member and the optical surface of the elastic body. That is, in the optical element, the elastic body is made to protrude convexly or sink concavely in the opening, thereby deforming the surface of the elastic body at the opening to form an optical surface having power. In addition, by forming a curved surface other than the opening of the member having an opening, power can be obtained from the curved surface.

前記弾性体は、該弾性体に加える力によって、開口部で
の表面形状を変化させることが出来るので、容易にパワ
ー即ち焦点距離を変化させることが出来る。又、前記曲
面を有する部材は、一般には変形しない部材で構成し、
従ってその曲面によるパワー即ち焦点距離は固足である
が、該部材を可撓性を持つ部材で構成することにより、
該部材の曲面を変化させ、パワーを変化させることか可
能である。
Since the elastic body can change the surface shape at the opening by applying a force to the elastic body, it is possible to easily change the power, that is, the focal length. Further, the member having the curved surface is generally made of a member that does not deform,
Therefore, the power or focal length due to the curved surface is fixed, but by configuring the member with a flexible member,
It is possible to change the power by changing the curved surface of the member.

不発明に係る光学素子に於いては、弾性体に対して外力
を印加するだけで、あるいは、弾性体の体積変化をさせ
るだけで、光学表面を可逆的に変化させて、所望の光学
特性が得られるため、光学素子の構成や制御が極めて容
易で、且つ光学表面の形状変化に基く光学特性の変化の
ため光学特性の変化率を極めて大きく設定することがで
きる。
In the optical element according to the invention, desired optical properties can be achieved by reversibly changing the optical surface simply by applying an external force to the elastic body or by simply changing the volume of the elastic body. Therefore, the configuration and control of the optical element is extremely easy, and since the optical characteristics change based on the change in the shape of the optical surface, the rate of change in the optical characteristics can be set extremely large.

不発明に用いる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υ(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。
An elastic body used in non-inventions has the property (elasticity) that when force is applied to an object, it causes deformation, and as long as the applied force is not too large υ (within the elastic limit), the deformation returns to its original state when the force is removed. can be used.

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100
0%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, with a limit strain of 100
It will be close to 0%.

不発明による光学素子においては、形成しようとする光
学素子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化を容易に得るため、或いは変形
後の状態が光学的によ抄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。
In the optical element according to the present invention, an elastic modulus depending on the characteristics of the optical element to be formed is used as appropriate, but in general, in order to easily obtain a large elastic change, or the state after deformation is optically good. In order to make the paper homogeneous, it is preferable that the elastic modulus is small.

なお、弾性率(G)はG=ρ/r(ρ=応力、12弾性
ひずみ)として表わされる。また、小さい応力で大変形
管生じるような弾性は高弾性またはゴム弾性と呼ばれ、
従って不発明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。
Note that the elastic modulus (G) is expressed as G=ρ/r (ρ=stress, 12 elastic strain). In addition, elasticity that causes a large deformation of the tube with small stress is called high elasticity or rubber elasticity.
Therefore, this type of elastic body can be particularly preferably used in the invention.

このようなゴム弾性体としては一般に6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コ゛ム(8
BR)、ブタジエンコ′ム(BR,)、インブレンゴム
(工R)、エチレンプロピレンゴム(KPM、 KPD
M )、ブチルゴム(エエR)1クロロブレンゴム(C
R) 、アクリロニ) IJルーブタジェンゴム(NB
R)、ウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(Sl)、
ふっ素ゴム(FPM)、多硫化ゴム(T)、ポリエーテ
ルゴム(FOR,OHR。
As such rubber elastic bodies, natural rubber generally known as "6 rubber", for example, styrene-butadiene rubber (8
BR), butadiene comb (BR,), inbrene rubber (KR), ethylene propylene rubber (KPM, KPD)
M), butyl rubber (AER), 1 chloroprene rubber (C
R), acryloni) IJ lubutadiene rubber (NB
R), urethane rubber (U), silicone rubber (Sl),
Fluororubber (FPM), polysulfide rubber (T), polyether rubber (FOR, OHR.

010 )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って、ガラス状態、ゴム
状態又は溶融状態のいずれかをとる。従って、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不
発明の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
態によって決定され、従って、例えば、天然ゴムにおけ
る加硫は弾性率を決メル処理に他ならない。
010), etc. All of these exhibit a rubbery state at room temperature. However, polymeric substances generally take one of a glass state, a rubber state, or a molten state depending on the degree of Brownian motion of the molecules. Therefore, polymeric substances exhibiting a rubbery state at the temperature at which optical elements are used can be widely used as elastic bodies. The elastic modulus in the rubber state is mainly determined by the crosslinking state of the polymer chains constituting the elastic body, and therefore, for example, vulcanization of natural rubber is nothing but a process of changing the elastic modulus.

不発明では使用する弾性体としては、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。
In the invention, it is desirable that the elastic body used be capable of large deformation with small stress, and for this purpose, adjustment of the crosslinking state is important.

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。
However, a decrease in the elastic modulus (a tendency for large deformations to occur with small stress) also leads to a decrease in strength. It is necessary to select the body appropriately.

又、その弾性率の測定も、光学素子の使用形態による応
力の穏類に応じて、例えば、引張9、曲げ、圧縮などの
方法から選んで行われる。
The elastic modulus is also measured by, for example, tensile, bending, or compression methods, depending on the mode of stress depending on how the optical element is used.

不発明に用いる弾性体としては、通常の固体での弾性率
1011〜10”dyn卸憶2よ抄も小さく、ゴム弾性
体の108dyne/cm2以下が適当で、好ましくは
10 ’ dyne/ctn2以下、特に好ましくは5
 X 105dyn峡抛2以下であり、下限は弾性体が
光学素子を構成する場合に、通常の液体とは異な妙、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
、光学素子は、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
の範囲は光学素子の使用温度におけるものである。
As for the elastic body used in the present invention, the elastic modulus of a normal solid is smaller than 1011 to 10" dyne/cm2, and the elastic modulus of a rubber elastic body is suitably 108 dyne/cm2 or less, preferably 10' dyne/ctn2 or less, Particularly preferably 5
X 105 dyn 2 or less, and the lower limit is preferably as small as possible if the elastic body has properties that do not spill, unlike ordinary liquids, when the elastic body constitutes an optical element. Note that although optical elements 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 element.

弾性体の硬さ、軟さけある程度その弾性に依存する。J
工SK 6501では試料表面にスプリングによ抄微小
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、簡便に知ることが出来る。
The hardness and softening of an elastic body depend on its elasticity. J
SK 6501 stipulates a method of applying a small strain to the surface of a sample 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1o’ ayne/cIIL’
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J工8に2808によるにインチミクロ稠度
計を用いてその針入度で評価する。
However, the elastic modulus is 1o'ayne/cIIL'
If the value is as low as below, it cannot be measured using the above-mentioned method, and in that case, the penetration is evaluated using an inch micro consistency meter according to 2808.

又、弾性率が小さい場合、その測定方法として1引張り
一伸び”では測定が困猟なので圧縮(5チ変形)により
その値をめ、先の針入度との対応をめることができる。
In addition, when the elastic modulus is small, it is difficult to measure it by 1 tension and 1 extension, so the value can be determined by compression (5 inch deformation) and the correspondence with the penetration of the tip 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
ブタジェン−スチレンブロッ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って得る
ことが出来る。
Rubber elastic materials do not require vulcanization, such as ethylene-vinyl acetate copolymers and A-B-A type butadiene-styrene block copolymers, in addition to the conventional vulcanization (crosslinking) method. It can be obtained by appropriately gelling a substance or a chain polymer by controlling the molecular chain length between the bridge points.

これらはいずれもその架橋状態、ブロック共重合体に於
ける分子の組合せ、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ってもその特
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#;K1104 
GIL(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 (Shin-Etsu Chemical #; K1104
GIL (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崩させる方法は、外力
の他、上記材料を用いて熱膨張・収縮やゾル−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 or sol-gel change 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
曲面を成す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つの曲面を成す壁に開口が設け
られているものでもよい。また、この開口は要求される
光学効果によって異なるが、一般的には円形に開口し焦
点距離可変な凸、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 a curved plate with an opening provided therein,
Furthermore, when the elastic body is housed in a container and used, an opening may be provided in the wall forming at least one curved surface of the container. Although the aperture varies depending on the required optical effect, it is generally a circular aperture to form a convex or concave lens with a variable focal length.

又、矩形のスリット状に開口を設ける事によ抄、シリン
ドリカルレンズ及びトーリッ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 toric lens can also be formed.

これら開口によって形成される光学素子はその弾性体に
加える外力又は弾性体の体積変化によって、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
しながらフィードツマツクしてコントロールする事が可
能である。
The optical element formed by these apertures can change its shape arbitrarily by applying an external force to the elastic body or by changing the volume of the elastic body, and the degree of change is controlled by feeding while detecting the effect. things are possible.

又、この開口を円筒型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。
Furthermore, 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べて
の方法で行う事か可能であるが、その弾性体の変形を、
光学効果を検出しながらフィードバック機構で行う事が
望ましく、この為には電磁石やステッピングモーター、
圧を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って行うことができる。以下に、
不発明の光学素子を図面を用いて詳述する。
All conventionally known methods can be used to apply an external force to the elastic body, but the deformation of the elastic body can be
It is desirable to use a feedback mechanism while detecting optical effects, and for this purpose, electromagnets, stepping motors,
A method in which the pressure can be electrically controlled using an element or the like is preferable. Further, the volume change due to heating can be performed using a heater provided outside or inside the elastic body. less than,
The uninvented optical element will be explained in detail using the drawings.

第1図、第2図及び第3図は不発明に係る光学素子の一
実施例を示す為の図である。図中、1は円筒形の容器、
2は円筒形容器に固定され、その表面がアルミニウム等
の蒸着により光学的・ な反射処理が成されている球面
形状をなす部材であり、その一部には開口部2′が設け
られている。6は透明な弾性体、4は弾性体3を加圧す
るための可動部で、光学的に透明な平行平板である。該
可動部4は弾性体6に接着して設けられている。
FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 are diagrams showing one embodiment of an optical element according to the invention. In the figure, 1 is a cylindrical container,
2 is a spherical member fixed to a cylindrical container, the surface of which has been optically reflectively treated by vapor deposition of aluminum, etc., and an opening 2' is provided in a part of the member. . 6 is a transparent elastic body, and 4 is a movable part for pressurizing the elastic body 3, which is an optically transparent parallel plate. The movable portion 4 is attached to an elastic body 6.

第1図は、可動部4が弾性体3に圧力を加えていない状
態を示す図であり、前記開口部2′での弾性体の面は平
面である。第2図は、可動部4が弾性体3に圧力を加え
た状態を示す図で、この場合、加えた圧力の大きさに従
って、弾性体の一部が開口部2′よシ凸しンズ状に突出
する。
FIG. 1 is a diagram showing a state in which the movable part 4 is not applying pressure to the elastic body 3, and the surface of the elastic body at the opening 2' is a flat surface. FIG. 2 is a diagram showing a state in which the movable part 4 applies pressure to the elastic body 3. In this case, according to the magnitude of the applied pressure, a part of the elastic body is shaped like a convex lens toward the opening 2'. stand out.

第3図は、可動部4が弾性体3に負の圧力を加えた状態
、即ち可動部4で弾性体を引張った状態であり、この場
合、弾性体は開口部2′に於いて凹レンズ状になる。こ
の様に、可動部に印加する外力の大きさによって、開口
部2′に於ける弾性体の形状を所望の光学表面形状とす
ることが出来る。
FIG. 3 shows a state in which the movable part 4 applies negative pressure to the elastic body 3, that is, a state in which the elastic body is pulled by the movable part 4. In this case, the elastic body has a concave lens shape at the opening 2'. become. In this way, the shape of the elastic body in the opening 2' can be made into a desired optical surface shape depending on the magnitude of the external force applied to the movable part.

斯様な光学素子では該素子に入射する光束は、球面状部
材2の表面に入射する光束と、開口部の弾性部材に入射
する光束とは各々異なった位置に結像される。また、球
面形状の部材20表面に入射する光束は、第1図〜第6
図の状態に於いて、常に一定位置に結像されるが、開口
部2に入射する光束は、弾性体の面の形状に応じてその
結像位置は決まる。換言すると、開口部2に入射する光
束の結像位置は、可動部4に与える圧力により、自由に
制御することが可能である。
In such an optical element, the light beam incident on the element is imaged at different positions for the light beam incident on the surface of the spherical member 2 and the light beam incident on the elastic member of the opening. Furthermore, the light flux incident on the surface of the spherical member 20 is as shown in FIGS.
In the state shown in the figure, the image is always formed at a fixed position, but the image formation position of the light beam incident on the aperture 2 is determined depending on the shape of the surface of the elastic body. In other words, the imaging position of the light beam incident on the aperture 2 can be freely controlled by the pressure applied to the movable part 4.

可動部4を駆動する簡便な方法としては、容器にネジを
切っておき可動部をネジこむ方法や、電磁石を用いて可
動部4を制御する方法などがある。また他の例としては
、可動部4を容器1に固定し、球面形状をなす部材2を
可動させてもよい。また容器1を円筒形のピエゾ素子で
形成し、その径方向の伸縮によりピエゾ素子内部に充填
した弾性体を開口部より突出・沈降させても同様な効果
が得られる。
Simple methods for driving the movable part 4 include a method of cutting a thread in a container and screwing the movable part into the container, and a method of controlling the movable part 4 using an electromagnet. As another example, the movable part 4 may be fixed to the container 1 and the spherical member 2 may be moved. The same effect can also be obtained by forming the container 1 with a cylindrical piezo element and causing the elastic body filled inside the piezo element to protrude and sink from the opening by expanding and contracting in the radial direction.

また、第1〜第3図とは逆に、開口部2′内の弾性体表
面を反射面とし、球面形状をなす部材2を光透過性部材
で形成するととも可能であるし、いずれの部材(2,3
)も光透過あるいは光反射とすることも出来る。
Further, contrary to FIGS. 1 to 3, it is also possible to make the surface of the elastic body in the opening 2' a reflective surface and to form the spherical member 2 from a light-transmitting member. (2,3
) can also be light-transmitting or light-reflecting.

第4図には、不発明にお行る光学素子を可変焦点望遠レ
ンズとして応用した例を示す。
FIG. 4 shows an example in which the optical element according to the invention is applied as a variable focus telephoto lens.

第4図において7Fi第1図〜第3図に示した不発明に
おける光学素子、8は平面鏡もしくけは曲面鏡である8
が副鏡として使用される。従って、入射光束9は、まず
球面形状部材20表面で反射された後、再度副鏡8で反
射され部材2の開口部2′に入射する。開口部2′には
弾性体で形成された光学表面が形成されており、入射光
束は該弾性体部材で屈折され、P点に結像する。可動部
4の制御により開口部2′内で弾性体3を突出もしくは
沈降させることにより、結像点Pの位Mt変化させるこ
とが可能である。又、収差補正の為に、光路中に収差補
正レンズを配したり、主鏡2あるいは副鏡8を非球面化
することにより、高性能化を計ることが出来る。
In Fig. 4, 7Fi is an optical element according to the invention shown in Figs. 1 to 3, 8 is a plane mirror, and 8 is a curved mirror.
is used as a secondary mirror. Therefore, the incident light beam 9 is first reflected on the surface of the spherical member 20, and then reflected again on the secondary mirror 8 and enters the opening 2' of the member 2. An optical surface made of an elastic member is formed in the opening 2', and the incident light beam is refracted by the elastic member and focused on a point P. By controlling the movable part 4 to protrude or sink the elastic body 3 within the opening 2', it is possible to change the position Mt of the imaging point P. Further, in order to correct aberrations, high performance can be achieved by arranging an aberration correction lens in the optical path or by making the primary mirror 2 or the secondary mirror 8 aspherical.

第5図は、不発明に係る光学素子を用いた望遠レンズの
他の実施例を示す図である。第5図に示す光学素子10
に於いて、11Fi透明な光学部材よシ成る球面状部材
で、その中心部には開口部11′が設けられている。1
2は球面形状をした可動部材で、この可動部材12の中
心部12aを除いた周辺部12bにはアルミニウム等の
金属膜で反射処理が施されている。従って、該光学素子
10に入射する光束9は、部材11を通過し、弾性体3
を介した後回動部材120反射部12bで反射され、再
度弾性体3を介して部材11より光学素子の外部に出射
する。光学素子10より出射した光束は、凹面鏡13で
反射された後、再度部材11の開口部11′に形成され
た弾性体3の光学表面及び可動部材11の透光部12a
tl−介してP点に結像する。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of a telephoto lens using the optical element according to the invention. Optical element 10 shown in FIG.
It is a spherical member made of a 11Fi transparent optical member, and an opening 11' is provided in the center thereof. 1
Reference numeral 2 denotes a spherical movable member, and a peripheral portion 12b of the movable member 12 excluding the center portion 12a is subjected to a reflective treatment with a metal film such as aluminum. Therefore, the light beam 9 incident on the optical element 10 passes through the member 11 and the elastic body 3
After passing through the rotating member 120, the light is reflected by the reflecting section 12b, and is emitted from the member 11 to the outside of the optical element via the elastic body 3 again. The light beam emitted from the optical element 10 is reflected by the concave mirror 13 and then reflected again by the optical surface of the elastic body 3 formed in the opening 11' of the member 11 and the transparent part 12a of the movable member 11.
It is imaged at point P via tl-.

第5図で示す光学素子10は、いわゆるインミラーレン
ズとして利用されており、この様に、可動部材10の一
部を反射面として利用することにより、光学設計上の自
由度が増すものである。
The optical element 10 shown in FIG. 5 is used as a so-called in-mirror lens, and by using a part of the movable member 10 as a reflecting surface, the degree of freedom in optical design is increased. .

上述した実施例に於いては、弾性体3の光学表面の形状
のみが変化可能の場合について述べたが、この面の外に
も上記光学素子の部材(2゜11)を可撓性の部材で構
成し、その面が弾性体に加わる圧力の変化に伴って変形
する様にすることも可能である。
In the above-mentioned embodiment, a case was described in which only the shape of the optical surface of the elastic body 3 can be changed. It is also possible to configure the elastic body so that its surface deforms as the pressure applied to the elastic body changes.

以上、不発明に係る光学素子に於いては、簡易な構成に
より一つの光学素子で同時に複数のパワーを有する素子
が得られ、且つそのパワーも容易に変化させることが出
来ると言う、各種光学装置に広く適用可能な光学素子を
提供することができたものである。
As described above, in the optical element according to the invention, an element having multiple powers at the same time can be obtained with a single optical element with a simple configuration, and the power can also be easily changed. This makes it possible to provide an optical element that can be widely applied to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図及び第6図は各々、不発明に係る光学素
子の一実施例を説明する為の図、第4図及び苗5図は各
々、不発明に係る光学素子を適用した望遠レンズの一実
施例を示す図。 1・・・容器 2.11・・・球面形状部材 2’、11’・・・開口部 6・・・弾性体 4.12・・・可動部材 5.6.9・・・光束 7.10・・・光学素子。 出願人 キャノン株式会社 一一一一で一一一ノ
Figures 1, 2, and 6 are diagrams for explaining an embodiment of the optical element according to the uninvented invention, and Figure 4 and Figure 5 are diagrams each showing an example of the optical element according to the uninvention. FIG. 1 is a diagram showing an example of a telephoto lens. 1... Container 2.11... Spherical shaped member 2', 11'... Opening 6... Elastic body 4.12... Movable member 5.6.9... Luminous flux 7.10 ...Optical element. Applicant Canon Co., Ltd. 1111

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 所定の屈折力を有する曲面形状の部材と、該部
材の一部に設けられた開口部より、突出又は沈降せしめ
ることにょ抄変形可能な光学表面を有する弾性体より成
る事を特徴とする光学素子。
(1) It is characterized by comprising a curved member having a predetermined refractive power and an elastic body having an optical surface that can be deformed by protruding or sinking from an opening provided in a part of the member. optical element.
JP6614084A 1984-04-03 1984-04-03 Optical element Pending JPS60208728A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1837689A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-26 Mitutoyo Corporation Variable focal length constant magnification lens assembly

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1837689A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-26 Mitutoyo Corporation Variable focal length constant magnification lens assembly
US7436587B2 (en) 2006-03-23 2008-10-14 Mitutoyo Corporation Variable focal length constant magnification lens assembly

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