JP2000171742A - Scanning optical system and scanning image pickup optical system - Google Patents

Scanning optical system and scanning image pickup optical system

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JP2000171742A
JP2000171742A JP10358382A JP35838298A JP2000171742A JP 2000171742 A JP2000171742 A JP 2000171742A JP 10358382 A JP10358382 A JP 10358382A JP 35838298 A JP35838298 A JP 35838298A JP 2000171742 A JP2000171742 A JP 2000171742A
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JP
Japan
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scanning
optical system
focus
lens
light source
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JP10358382A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Kobayashi
秀一 小林
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an installation space by simplifying a structure. SOLUTION: A light source 21, a condensing lens system 22 and a scanning means 23 are successively arranged on an optical axis 20, and a surface to be scanned 24 is scanned with a luminous flux deflected by the scanning means 23. The condensing lens system 22 is constituted of a fixed condensing lens 22a and a focus variable lens 22b, and the light source 21, the focus variable lens 22b and the scanning means 23 are synchronously controlled by a control circuit 25. The focus variable lens 22b is formed by covering transparent liquid 31 with front and rear transparent elastic bodies 32a and 32b and a case 33. A driving ring 34 is provided at the inside of the case 33 on the rear side of the transparent elastic body 32b, and the driving ring 34 is driven in a back-and- forth direction by an actuator 35.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、感光ドラム等に画
像を形成する走査光学系、及び被写体等から画像を得る
走査撮像光学系に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a scanning optical system for forming an image on a photosensitive drum or the like, and a scanning imaging optical system for obtaining an image from a subject or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図15はレーザープリンタに使用されて
いる従来の走査光学系を示し、この走査光学系では、光
源1から出射した光束を集光レンズ2、及びポリゴンミ
ラー3を介して、感光ドラム4上を感光ドラム4上に集
光し、また主走査方向に走査する。この際に、駆動回路
5は光源1を入力した信号に基づいて制御を行う。ま
た、感光ドラム4は主走査方向と直交する副走査方向に
回転する。光源1と両方向の走査は同期制御し、感光ド
ラム4に主走査と副走査による二次元の情報に基づく潜
像を形成する。そして、この潜像を現像、転写、定着等
の工程を経て記録紙に転写する。
2. Description of the Related Art FIG. 15 shows a conventional scanning optical system used in a laser printer. In this scanning optical system, a light beam emitted from a light source 1 is sensitized via a condenser lens 2 and a polygon mirror 3 to a light beam. The light is condensed on the photosensitive drum 4 on the drum 4 and is scanned in the main scanning direction. At this time, the drive circuit 5 performs control based on the signal input to the light source 1. The photosensitive drum 4 rotates in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. The light source 1 and the scanning in both directions are controlled synchronously to form a latent image on the photosensitive drum 4 based on two-dimensional information by main scanning and sub scanning. Then, the latent image is transferred to recording paper through processes such as development, transfer, and fixing.

【0003】このような構成の走査光学系では、ポリゴ
ンミラー3と感光ドラム4の間の光路長が主走査方向の
位置によって異なるため、感光ドラム4の左右の中央で
は感光ドラム4の上の集光点Pcに集光するが、感光ド
ラム4の両端部では感光ドラム4の前の集光点Pc’に
集光し、両端部側に移動するにつれて解像力が低下す
る。
In such a scanning optical system, the optical path length between the polygon mirror 3 and the photosensitive drum 4 differs depending on the position in the main scanning direction. Although the light is condensed at the light point Pc, the light is condensed at the light condensing points Pc ′ in front of the photosensitive drum 4 at both ends of the photosensitive drum 4, and the resolution decreases as the light moves toward both ends.

【0004】一方、このような解像力の低下を防止した
走査光学系が、特開昭58−179315号公報に開示
されている。この走査光学系では、図16に示すように
上述の集光レンズ2が、移動レンズ2aと固定レンズ2
bとにより構成されている。そして移動レンズ2aで
は、図17に示すようにレンズ11がフレクシャ12に
より保持され、フレクシャ12は前後動可能に設置され
ている。また、フレクシャ12の外周にはコイル13が
巻回され、コイル13の前後には一対のリング状のマグ
ネット14、15が配置されている。そして、フレクシ
ャ12つまり移動レンズ2aは、コイル13とマグネッ
ト14、15の間に発生する電磁力により駆動され、感
光ドラム4上の集光位置が主走査方向の位置に同期して
制御されるようになっている。
On the other hand, a scanning optical system which prevents such a decrease in resolution is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-179315. In this scanning optical system, as shown in FIG. 16, the above-described condenser lens 2 includes a moving lens 2a and a fixed lens 2
b. In the moving lens 2a, as shown in FIG. 17, the lens 11 is held by the flexure 12, and the flexure 12 is installed so as to be able to move back and forth. A coil 13 is wound around the outer periphery of the flexure 12, and a pair of ring-shaped magnets 14 and 15 are arranged before and after the coil 13. The flexure 12, that is, the movable lens 2a is driven by an electromagnetic force generated between the coil 13 and the magnets 14 and 15, so that the condensing position on the photosensitive drum 4 is controlled in synchronization with the position in the main scanning direction. It has become.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の図
16に示す従来例では、感光ドラム4上の中心の位置P
cから両端部側に離れた位置Pc’の解像力の低下を防
止できる反面で、移動レンズ2aを移動させるための空
間が必要になる。また、フレクシャ12を前後動可能に
設置すると共に、コイル13の前後にマグネット14、
15を配置するので構成が複雑になる。
However, in the above-mentioned conventional example shown in FIG.
On the other hand, a space for moving the movable lens 2a is required, while a reduction in the resolving power at the position Pc 'separated from both ends from the position c can be prevented. In addition, the flexure 12 is installed so as to be able to move back and forth, and a magnet 14 is provided before and after the coil 13.
The arrangement is complicated because of the arrangement of 15.

【0006】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
簡素な構成で焦点を調節し得る走査光学系及び走査撮像
光学系を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a scanning optical system and a scanning imaging optical system which can adjust the focus with a simple configuration.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る走査光学系は、光源から出射した光束を
走査する走査手段と、前記光源からの光束を被走査面上
に集光する集光手段とを備え、該集光手段は焦点を調節
するための焦点調節手段を備えた走査光学系において、
前記焦点調節手段は光学的に透明な液体を弾性体に封入
することにより構成し、該弾性体の一方の面を変形させ
ることにより焦点を調節するようにしたことを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a scanning optical system for scanning a light beam emitted from a light source, and condensing the light beam from the light source on a surface to be scanned. A focusing optical system having a focus adjusting means for adjusting the focus,
The focus adjusting means is constituted by enclosing an optically transparent liquid in an elastic body, and the focus is adjusted by deforming one surface of the elastic body.

【0008】本発明に係る走査撮像光学系は、走査手
段、結像光学系及び撮像素子とから成る走査撮像光学系
において、前記結像光学系は焦点を調節するための焦点
調節手段を備え、前記走査手段と前記撮像素子の間に配
置したことを特徴とする。
A scanning image pickup optical system according to the present invention is a scanning image pickup optical system comprising a scanning unit, an image forming optical system, and an image pickup device, wherein the image forming optical system includes a focus adjusting unit for adjusting a focus. It is characterized by being arranged between the scanning means and the image sensor.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明を図1〜図14に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図1は第1の実施例の
構成図であり、レーザービームプリンタ等の走査光学系
とされている。光軸20上には光源21、集光レンズ系
22及び走査手段23が順次に配置され、走査手段23
で偏向した光束は被走査面24上を走査するようにされ
ている。集光レンズ系22は固定集光レンズ22aと焦
点可変レンズ22bから構成されている。光源21は半
導体レーザー光源とされ、固定集光レンズ22aの焦点
に配置されている。走査手段23はポリゴンミラーとさ
れ、被走査面24は感光ドラムの表面とされている。そ
して、光源21、焦点可変レンズ22b及び走査手段2
3は制御回路25に接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment, which is a scanning optical system such as a laser beam printer. On the optical axis 20, a light source 21, a condenser lens system 22, and a scanning unit 23 are sequentially arranged.
The light beam deflected by the scanning on the surface to be scanned 24. The condenser lens system 22 includes a fixed condenser lens 22a and a variable focus lens 22b. The light source 21 is a semiconductor laser light source, and is disposed at the focal point of the fixed condenser lens 22a. The scanning means 23 is a polygon mirror, and the surface to be scanned 24 is the surface of the photosensitive drum. Then, the light source 21, the variable focus lens 22b, and the scanning unit 2
3 is connected to the control circuit 25.

【0010】図2は焦点可変レンズ22bの構成図であ
り、シリコンオイル等の、光学的に透明液体31が前後
の透明弾性体32a、32bとケース33とにより包ま
れ、レンズが構成されている。後方の弾性体32bの後
方のケース33の内側には駆動リング34が設けられ、
駆動リング34はアクチュエータ35により前後方向に
駆動されるようになっている。アクチュエータ35は圧
電素子をバイモルフ構造にしたバイモルフリング体とさ
れ、制御回路25からの電気信号に応じて駆動されるよ
うになっている。
FIG. 2 is a structural view of the variable focus lens 22b. An optically transparent liquid 31, such as silicone oil, is wrapped by front and rear transparent elastic bodies 32a and 32b and a case 33 to form a lens. . A drive ring 34 is provided inside the case 33 behind the rear elastic body 32b,
The drive ring 34 is driven in the front-rear direction by an actuator 35. The actuator 35 is a bimorph ring body in which a piezoelectric element has a bimorph structure, and is driven according to an electric signal from the control circuit 25.

【0011】この種の焦点可変レンズ22bは、例えば
「MOEMS97テクニカルダイジェスト(1997年
11月18日〜21日・奈良・ページ55−61)」
に、「Quick-Response Dynamic Focusing Utilizing Pi
ezoelectric Bimorph Actuator」として詳述されてい
る。焦点可変レンズ22bの光束有効径を5mmとし、
外径が14mmの圧電バイモルフリング体を駆動用に4
体積層した場合に、300Hzまでの周波数応答性を備
えた高速駆動が可能とされている。
This type of variable focus lens 22b is described in, for example, "MOEMS97 Technical Digest (November 18-21, 1997, Nara, pp. 55-61)".
`` Quick-Response Dynamic Focusing Utilizing Pi
ezoelectric Bimorph Actuator ". The effective beam diameter of the variable focus lens 22b is 5 mm,
For driving a piezoelectric bimorph ring with an outer diameter of 14 mm
When the body is stacked, high-speed driving with a frequency response up to 300 Hz is possible.

【0012】この第1の実施例の走査光学系では、光源
21から出射した光束は、集光レンズ系22の固定集光
レンズ22aと焦点可変レンズ22bとを透過し、走査
手段23で反射し、被走査面24上の集光位置Pc1、
Pc0、Pc2へと主走査方向に走査すると共に、被走
査面24の回転により主走査方向と直交する副走査方向
に走査する。このとき、制御回路25は光源21、焦点
可変レンズ22b、走査手段23及び被走査面24を同
期して制御する。
In the scanning optical system of the first embodiment, the light beam emitted from the light source 21 passes through the fixed condenser lens 22a and the variable focus lens 22b of the condenser lens system 22, and is reflected by the scanning means 23. , The condensing position Pc1 on the scanned surface 24,
Scanning is performed in the main scanning direction on Pc0 and Pc2, and scanning is performed in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction by rotating the surface to be scanned 24. At this time, the control circuit 25 controls the light source 21, the focus variable lens 22b, the scanning means 23, and the surface to be scanned 24 in synchronization.

【0013】この間に、アクチュエータ35は駆動リン
グ34を光束に平行な方向に駆動し、図3に示すように
一方の透明弾性体32aを押圧し、双方の透明弾性体3
2a、32bを変形させ、焦点可変レンズ22bを凸レ
ンズとして作用させる。そして、制御回路25はアクチ
ュエータ35に送る信号を制御し、透明弾性体33aの
変形量、即ち焦点を制御する。
During this time, the actuator 35 drives the drive ring 34 in a direction parallel to the light beam, and presses one of the transparent elastic members 32a as shown in FIG.
2a and 32b are deformed, and the focus variable lens 22b acts as a convex lens. Then, the control circuit 25 controls a signal sent to the actuator 35 to control the amount of deformation of the transparent elastic body 33a, that is, the focus.

【0014】これにより、図4のポリゴンミラー3を除
いた展開図に示すように、光源1からの光束を固定集光
レンズ22aがコリメートし、コリメートした光束を焦
点可変レンズ22bが、被走査面24上の中央では位置
Pc0に集光し、両端部では位置Pc1、Pc2に集光
し、中央を離れた位置の解像度の低下を防止する。
As a result, as shown in the developed view of FIG. 4 excluding the polygon mirror 3, the light beam from the light source 1 is collimated by the fixed condenser lens 22a, and the collimated light beam is changed by the focus variable lens 22b to the scanning surface. At the center on the top 24, the light is condensed at the position Pc0, and at both ends, the light is condensed at the positions Pc1 and Pc2, thereby preventing a decrease in resolution at a position away from the center.

【0015】このように、第1の実施例では透明液体3
1を透明弾性体32a、32bとケース33により包
み、一方の透明弾性体32aを変形させる構成であるの
で、焦点可変レンズ22bの構成が簡素化すると共に、
焦点可変レンズ22bの反応速度が向上し、応答時に振
動が発生することもない。また、焦点可変レンズ22b
自体が移動することがないので、設置空間が少なくな
る。
As described above, in the first embodiment, the transparent liquid 3
1 is wrapped by the transparent elastic bodies 32a and 32b and the case 33, and one of the transparent elastic bodies 32a is deformed, so that the configuration of the focus variable lens 22b is simplified and
The response speed of the variable focus lens 22b is improved, and no vibration occurs during response. Also, the variable focus lens 22b
Since it does not move itself, the installation space is reduced.

【0016】なお、この第1の実施例では走査手段23
にガルバノミラー、電気光学素子、可変頂角プリズム等
を採用しても同様の効果を達成できる。また、被走査面
24は表示画面や記録紙としてもよい。更に、アクチュ
エータ35は圧電バイモルフリング体としたが、これに
限定するものでない。
In the first embodiment, the scanning means 23
A similar effect can be achieved by employing a galvanomirror, an electro-optical element, a variable apex prism, or the like. The scanned surface 24 may be a display screen or recording paper. Further, the actuator 35 is a piezoelectric bimorph ring, but is not limited to this.

【0017】図5は第2の実施例の変形例の要部構成図
であり、第1の実施例の集光レンズ系22に代えて集光
レンズ系22’が配置されている。この集光レンズ系2
2’では、第1の実施例の固定集光レンズ22aと焦点
可変レンズ22bに加え、固定レンズ22cが焦点可変
レンズ22bと走査手段23の間に配置されている。
FIG. 5 is a diagram showing a main part of a modification of the second embodiment, in which a condenser lens system 22 'is arranged in place of the condenser lens system 22 of the first embodiment. This condenser lens system 2
In 2 ′, in addition to the fixed condenser lens 22a and the variable focus lens 22b of the first embodiment, a fixed lens 22c is disposed between the variable focus lens 22b and the scanning unit 23.

【0018】この場合には、図6の展開図に示すように
光源21からの光束を固定集光レンズ22aがコリメー
トし、焦点可変レンズ22bと固定レンズ22cとの合
成焦点の位置Pc0、Pcl、Pc2に集光する。
In this case, as shown in the developed view of FIG. 6, the light flux from the light source 21 is collimated by the fixed condenser lens 22a, and the combined focal positions Pc0, Pcl, Light is focused on Pc2.

【0019】図7は第1の実施例の他の変形例の構成図
であり、第1の実施例の走査手段23と被走査面24の
間にレンズ26が配置されている。この第3の実施例で
は、走査手段23と被走査面24の光路は、被走査面2
4上の集光位置Pc0、Pcl、Pc2に対して重複し
ないため、集光位置Pc0、Pcl、Pc2を焦点可変
レンズ22bの焦点の変化状態に対応して補正できる。
FIG. 7 is a block diagram of another modification of the first embodiment, in which a lens 26 is arranged between the scanning means 23 and the surface 24 to be scanned in the first embodiment. In the third embodiment, the optical path between the scanning means 23 and the scanned surface 24 is
Since the light-collecting positions Pc0, Pcl, and Pc2 do not overlap with the light-collecting positions Pc0, Pcl, and Pc2, the light-collecting positions Pc0, Pcl, and Pc2 can be corrected in accordance with a change in the focus of the focus variable lens 22b.

【0020】この際に、焦点可変レンズ22bの焦点位
置と、走査手段23による走査位置を同期させ、それに
応じて光源21の発光状態を制御する。また、焦点可変
レンズ22bは、走査手段23と被走査面24の間の距
離と、走査手段23の走査角度とに応じて制御する。
At this time, the focal position of the variable focus lens 22b and the scanning position of the scanning means 23 are synchronized, and the light emitting state of the light source 21 is controlled accordingly. Further, the focus variable lens 22b controls according to the distance between the scanning unit 23 and the surface to be scanned 24 and the scanning angle of the scanning unit 23.

【0021】図8は第1の実施例のその他の変形例の構
成図であり、図7に示す変形例に被走査面24までの距
離を検出する距離検出手段27が加えられている。距離
検出手段27は制御回路25に電気的に接続され、焦点
可変レンズ22bは距離検出手段27の距離に関する情
報に基づいて制御されるようになっている。この変形例
は被走査面24までの距離が変化しても適切な集光状態
を得ることができる。
FIG. 8 is a block diagram of another modified example of the first embodiment. In the modified example shown in FIG. 7, a distance detecting means 27 for detecting the distance to the surface to be scanned 24 is added. The distance detecting means 27 is electrically connected to the control circuit 25, and the focus variable lens 22b is controlled based on information on the distance of the distance detecting means 27. In this modification, an appropriate light-collecting state can be obtained even if the distance to the surface to be scanned 24 changes.

【0022】なお、上述の第1の実施例では、一次元の
走査光学系について説明したが、これらの走査光学系を
主走査方向と直交する副走査方向に移動させることによ
り、二次元の走査光学系を得ることができる。
In the first embodiment, a one-dimensional scanning optical system has been described. However, by moving these scanning optical systems in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, a two-dimensional scanning optical system is obtained. An optical system can be obtained.

【0023】図9は第2の実施例の構成図であり、光源
41から出射した光束の進行方向には、集光レンズ系4
2、走査手段43、被走査面44が順次に配置されてい
る。光源41はレーザー光源とされ、集光レンズ系42
は固定集光レンズ42aと焦点可変レンズ42bから構
成されている。また、走査手段43は光束を二次元方向
に走査可能なガルバノミラーとされ、被走査面44はス
クリーンとされている。そして、光源41、焦点可変レ
ンズ42b及び走査手段43は制御回路45に接続さ
れ、この制御回路45により被走査面44上に適切な画
像を形成するように同期制御されるようになっている。
この第2の実施例も第1の実施例と同様な効果を達成で
きる。
FIG. 9 is a block diagram of the second embodiment, in which the converging lens system 4
2. The scanning means 43 and the scanned surface 44 are sequentially arranged. The light source 41 is a laser light source, and a condenser lens system 42
Is composed of a fixed condenser lens 42a and a variable focus lens 42b. The scanning unit 43 is a galvanomirror capable of scanning a light beam in a two-dimensional direction, and the scanned surface 44 is a screen. The light source 41, the variable focus lens 42b, and the scanning means 43 are connected to a control circuit 45, and the control circuit 45 performs synchronous control so as to form an appropriate image on the scanned surface 44.
This second embodiment can also achieve the same effects as the first embodiment.

【0024】なお、光源41はレーザー光源以外の光源
に代えることができる。また、焦点可変レンズ42bに
は第1の実施例の焦点可変レンズ22bと同様な構成の
レンズを使用でき、複数のレンズでも単体であってもよ
い。そして、走査手段43は平面鏡の組合せ、ポリゴン
ミラーとミラーの組合わせ、電気光学素子、可変頂角プ
リズム等としても同様の効果を達成できる。
The light source 41 can be replaced with a light source other than a laser light source. Further, a lens having the same configuration as the variable focus lens 22b of the first embodiment can be used as the variable focus lens 42b, and a plurality of lenses or a single lens may be used. The scanning unit 43 can achieve the same effect as a combination of a plane mirror, a combination of a polygon mirror and a mirror, an electro-optical element, a variable apex prism, and the like.

【0025】図10は第2の実施例の変形例の構成図で
あり、第2の実施例の光源41は複数の光源群41a〜
41cから構成され、これらの光源群41a〜41cの
それぞれの発光波長が適切に設定されることにより、被
走査面44上にはカラー画像が表示されるようになって
いる。
FIG. 10 is a block diagram of a modification of the second embodiment. The light source 41 of the second embodiment includes a plurality of light source groups 41a to 41a.
A color image is displayed on the scanned surface 44 by appropriately setting the emission wavelength of each of the light source groups 41a to 41c.

【0026】図11は第2の実施例の他の変形例の構成
図であり、図10に示す変形例の走査手段43と被走査
面44の間にレンズ系46が配置されている。この変形
例では、走査手段43と被走査面44の間の光路が走査
方向により異なる場合でも、走査位置に応じた光学性能
を補正し、焦点の変化に伴う光学特性を補正できる。
FIG. 11 is a block diagram of another modification of the second embodiment, in which a lens system 46 is arranged between the scanning means 43 and the surface to be scanned 44 of the modification shown in FIG. In this modified example, even when the optical path between the scanning unit 43 and the surface to be scanned 44 differs depending on the scanning direction, the optical performance according to the scanning position can be corrected, and the optical characteristics associated with a change in focus can be corrected.

【0027】図12は第3の実施例の構成図であり、走
査撮像光学系とされている。光軸50上には撮像素子5
1、結像光学系52及び走査手段53が配置され、この
走査手段53は被写体の被走査面54を走査可能とされ
ている。撮像素子51は1個以上の画素から成りる光電
変換素子とされ、結像光学系52により形成された像を
電気信号に変換するようになっている。結像光学系52
は固定集光レンズ52aと焦点可変レンズ52bとから
構成されている。走査手段53はガルバノミラー等の二
次元走査手段とされ、光軸50が偏向されるようになっ
ている。そして、撮像素子51、焦点可変レンズ52
b、走査手段53は制御回路55に接続され、同期制御
されるようになっている。
FIG. 12 is a block diagram of the third embodiment, which is a scanning image pickup optical system. An image sensor 5 is provided on the optical axis 50.
1. An imaging optical system 52 and a scanning unit 53 are arranged, and the scanning unit 53 can scan a scanned surface 54 of a subject. The imaging device 51 is a photoelectric conversion device including one or more pixels, and converts an image formed by the imaging optical system 52 into an electric signal. Imaging optical system 52
Is composed of a fixed condenser lens 52a and a variable focus lens 52b. The scanning unit 53 is a two-dimensional scanning unit such as a galvanometer mirror, and the optical axis 50 is deflected. Then, an image sensor 51 and a variable focus lens 52
b. The scanning means 53 is connected to the control circuit 55 and is controlled synchronously.

【0028】焦点可変レンズ52bは、第1の実施例の
焦点可変レンズ22bと同様な高速応答性に優れたレン
ズとされ、光電変換素子51と結像光学系52に対して
共役な位置を制御することが可能とされている。撮像素
子51と被走査面54は共役な位置に配置され、走査手
段53により被走査面54上の点を変化させることによ
り、撮像素子51は被走査面54上の画像を得ることが
可能とされている。
The variable focus lens 52b is a lens having excellent high-speed response similar to the variable focus lens 22b of the first embodiment, and controls a conjugate position with respect to the photoelectric conversion element 51 and the imaging optical system 52. It is possible to do. The image sensor 51 and the scanned surface 54 are arranged at conjugate positions, and by changing points on the scanned surface 54 by the scanning means 53, the image sensor 51 can obtain an image on the scanned surface 54. Have been.

【0029】図13は光軸50を含む平面を走査する状
態を示し、走査手段53と被走査面54との物体距離
が、走査角θに応じて変化することを示している。1つ
の被走査面54aと光軸50の交点の走査点56aの物
体距離に対して、走査角θに対する走査点56bの物体
距離は変化し、その変化量δは物体距離をDとすると、
δ=D/ cosθ−Dとなる。
FIG. 13 shows a state in which a plane including the optical axis 50 is scanned, and shows that the object distance between the scanning means 53 and the surface to be scanned 54 changes according to the scanning angle θ. The object distance of the scanning point 56b with respect to the scanning angle θ changes with respect to the object distance of the scanning point 56a at the intersection of the one scanned surface 54a and the optical axis 50.
δ = D / cos θ−D.

【0030】従って、制御回路55は走査角θに応じた
変化量δを得るように、焦点可変レンズ52bを制御す
ればよく、撮像素子51から得た信号を走査順に並べ代
えることにより1つの被走査面54a上の画像を得るこ
とができる。実際には、走査手段による偏向方向に依存
する変化量δの補正も行う。そして、その他の被走査面
54b、54c、・・・を順次に移動することにより、
奥行き方向に広がりを有する空間に対しても画像を取り
込むことができる。
Therefore, the control circuit 55 only needs to control the focus variable lens 52b so as to obtain the change amount δ according to the scanning angle θ, and the signals obtained from the image sensor 51 are rearranged in the scanning order to form one object. An image on the scanning surface 54a can be obtained. In practice, the correction of the change amount δ depending on the deflection direction by the scanning means is also performed. By sequentially moving the other scanned surfaces 54b, 54c,...
It is possible to capture an image even in a space that has an extension in the depth direction.

【0031】図14は第3の実施例の変形例の構成図で
あり、第3の実施例の撮像素子51に代えてCCD等の
撮像素子51’が使用されており、この撮像素子51’
は光電変換部が二次元的に分布された光電変換素子とさ
れている。そして、撮像素子51’、焦点可変レンズ5
2b及び走査手段53が制御回路55に接続され、同期
制御されるようになっている。
FIG. 14 is a block diagram of a modification of the third embodiment. An image sensor 51 'such as a CCD is used in place of the image sensor 51 of the third embodiment.
Is a photoelectric conversion element in which photoelectric conversion units are two-dimensionally distributed. Then, the imaging element 51 ′, the focus variable lens 5
2b and the scanning means 53 are connected to the control circuit 55, and are controlled synchronously.

【0032】この変形例では、光電変換素子が二次元的
に分布されているので、1つの被走査面54a上にはエ
リア58a、58b・・・を形成できる。この場合に、
撮像素子51’と被走査面54a上のエリア58aが対
応するが、走査手段53により走査し、かつ焦点可変レ
ンズ52bにより焦点距離を制御することにより、広い
範囲の画像を得ることができる。また、被走査面54
b、54c、・・・と移動することにより、奥行き方向
に対しても画像を得ることができる。
In this modification, since the photoelectric conversion elements are two-dimensionally distributed, areas 58a, 58b,... Can be formed on one scanning surface 54a. In this case,
The image sensor 51 'and the area 58a on the surface to be scanned 54a correspond to each other. By scanning with the scanning means 53 and controlling the focal length with the variable focus lens 52b, a wide range of images can be obtained. The scanning surface 54
By moving b, 54c,..., an image can be obtained also in the depth direction.

【0033】なお、第3の実施例では、走査手段53と
被走査面54の間に光学系を配置してもよい。また、被
走査面54が光軸50に直交した場合を説明したが、被
走査面54が光軸50と直交する方向から傾斜した場合
でも、焦点可変レンズ52bと走査手段53の同期を変
化させることにより被走査面54を走査することが可能
となる。
In the third embodiment, an optical system may be arranged between the scanning means 53 and the surface 54 to be scanned. Although the case where the scanned surface 54 is orthogonal to the optical axis 50 has been described, the synchronization between the focus variable lens 52b and the scanning unit 53 is changed even when the scanned surface 54 is inclined from the direction orthogonal to the optical axis 50. This allows the scanned surface 54 to be scanned.

【0034】そして、1つの被走査面54aを走査した
後に被走査面54b、54c、・・・と順次に移動する
ようにしたが、結果的に空間的な走査が可能であれば、
その順番を限定するものではない。また、撮像素子5
1、51’は1個以上の画素から成る光電変換素子であ
ればよく、ラインセンサ、エリアセンサを使用しても同
様な効果を達成できる。
Then, after one scanning surface 54a is scanned, the scanning surfaces 54b, 54c,... Are sequentially moved. However, if spatial scanning is possible as a result,
The order is not limited. Further, the image sensor 5
1, 51 'may be a photoelectric conversion element comprising one or more pixels, and a similar effect can be achieved by using a line sensor or an area sensor.

【0035】更に、撮像素子51、51’からの信号に
基づいて焦点可変レンズ52bを駆動して焦点を自動的
に合わせ、このときの焦点可変レンズ52bの状態から
距離に関する情報を得るようにすることもできる。この
場合には、三次元の走査が可能な走査撮像光学系を実現
できる。
Further, the focus variable lens 52b is driven based on signals from the image pickup devices 51 and 51 'to automatically adjust the focus, and information on the distance is obtained from the state of the focus variable lens 52b at this time. You can also. In this case, a scanning imaging optical system capable of three-dimensional scanning can be realized.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る走査光
学系では、光学的に透明な液体を弾性体に封入すること
により焦点調節手段を構成したので、焦点調節手段の構
成が簡素化すると共に、焦点調節手段の設置空間が減少
する。
As described above, in the scanning optical system according to the present invention, the focus adjusting means is constituted by enclosing the optically transparent liquid in the elastic body, so that the structure of the focus adjusting means is simplified. At the same time, the installation space for the focus adjusting means is reduced.

【0037】また、本発明に係る走査撮像光学系は、空
間中の平面や、奥行方向に対しても走査撮像が可能とな
る。
Further, the scanning and imaging optical system according to the present invention can perform scanning and imaging on a plane in a space and a depth direction.

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

【図1】第1の実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment.

【図2】焦点可変レンズの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a variable focus lens.

【図3】焦点可変レンズの作用説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a variable focus lens.

【図4】走査手段を除いて示す展開図である。FIG. 4 is an exploded view showing a state excluding a scanning unit.

【図5】第1の実施例の変形例の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a modified example of the first embodiment.

【図6】走査手段を除いて示す展開図である。FIG. 6 is a development view excluding a scanning unit.

【図7】第1の実施例の他の変形例の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of another modification of the first embodiment.

【図8】第1の実施例のその他の変形例の構成図であ
る。
FIG. 8 is a configuration diagram of another modification of the first embodiment.

【図9】第2の実施例の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a second embodiment.

【図10】第2の実施例の変形例の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a modification of the second embodiment.

【図11】第2の実施例の他の変形例の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of another modified example of the second embodiment.

【図12】第3の実施例の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a third embodiment.

【図13】走査状態説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of a scanning state.

【図14】第3の実施例の変形例の構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram of a modification of the third embodiment.

【図15】従来例の構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram of a conventional example.

【図16】他の従来例の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of another conventional example.

【図17】従来例の移動レンズの構成図である。FIG. 17 is a configuration diagram of a conventional moving lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21、41、51 光源 22、42、52 集光レンズ系 22a、42a、52a 固定集光レンズ 22b、42b、52b 焦点可変レンズ 23、43、53 走査手段 24、44、54 被走査面 25、45、55 制御回路 31 透明液体 32a、32b 透明弾性体 33 ケース 34 駆動リング 35 アクチュエータ 21, 41, 51 Light source 22, 42, 52 Condensing lens system 22a, 42a, 52a Fixed condensing lens 22b, 42b, 52b Variable focus lens 23, 43, 53 Scanning means 24, 44, 54 Scanned surface 25, 45 , 55 control circuit 31 transparent liquid 32a, 32b transparent elastic body 33 case 34 drive ring 35 actuator

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から出射した光束を走査する走査手
段と、前記光源からの光束を被走査面上に集光する集光
手段とを備え、該集光手段は焦点を調節するための焦点
調節手段を備えた走査光学系において、前記焦点調節手
段は光学的に透明な液体を弾性体に封入することにより
構成し、該弾性体の一方の面を変形させることにより焦
点を調節するようにしたことを特徴とする走査光学系。
1. A scanning device for scanning a light beam emitted from a light source, and a light condensing device for condensing the light beam from the light source on a surface to be scanned, wherein the light condensing device has a focal point for adjusting a focal point. In a scanning optical system having adjusting means, the focus adjusting means is constituted by enclosing an optically transparent liquid in an elastic body, and adjusts the focus by deforming one surface of the elastic body. A scanning optical system characterized in that:
【請求項2】 前記集光手段に正の屈折力を有する少な
くとも1つの固定レンズを含めた請求項1に記載の走査
光学系。
2. The scanning optical system according to claim 1, wherein said focusing means includes at least one fixed lens having a positive refractive power.
【請求項3】 前記焦点調節手段及び前記走査手段を同
期させた請求項1に記載の走査光学系。
3. The scanning optical system according to claim 1, wherein said focus adjusting means and said scanning means are synchronized.
【請求項4】 前記光源、前記焦点調節手段及び前記走
査手段を同期させた請求項1に記載の走査光学系。
4. The scanning optical system according to claim 1, wherein said light source, said focus adjusting means and said scanning means are synchronized.
【請求項5】 前記固定レンズは前記光源からの光束を
コリメートするレンズとした請求項2に記載の走査光学
系。
5. The scanning optical system according to claim 2, wherein the fixed lens is a lens that collimates a light beam from the light source.
【請求項6】 前記走査手段は1次元方向又は二次元方
向に走査可能とした請求項1に記載の走査光学系。
6. The scanning optical system according to claim 1, wherein said scanning means is capable of scanning in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction.
【請求項7】 前記焦点調節手段は走査する位置の距離
に関する情報に基づいて制御するようにした請求項3に
記載の走査光学系。
7. The scanning optical system according to claim 3, wherein said focus adjustment means controls based on information on a distance of a scanning position.
【請求項8】 前記走査する位置の距離に関する情報を
検出するための距離検出手段を設けた請求項7に記載の
走査光学系。
8. The scanning optical system according to claim 7, further comprising a distance detecting means for detecting information on a distance of the scanning position.
【請求項9】 被走査面と前記走査手段の間にレンズ系
を配置した請求項8に記載の走査光学系。
9. The scanning optical system according to claim 8, wherein a lens system is arranged between the surface to be scanned and said scanning means.
【請求項10】 走査手段、結像光学系及び撮像素子と
から成る走査撮像光学系において、前記結像光学系は焦
点を調節するための焦点調節手段を備え、前記走査手段
と前記撮像素子の間に前記焦点調節手段を配置したこと
を特徴とする走査撮像光学系。
10. A scanning image pickup optical system comprising a scanning unit, an image forming optical system, and an image pickup device, wherein the image forming optical system includes a focus adjusting unit for adjusting a focus, and the scanning unit and the image pickup device are connected to each other. A scanning and imaging optical system, wherein the focus adjusting means is disposed between the two.
【請求項11】 前記焦点調節手段は光学的に透明な液
体を弾性体に封入することにより構成し、前記弾性体の
一方の面を変形させることにより焦点を調整するように
した請求項10に記載の走査撮像光学系。
11. The apparatus according to claim 10, wherein said focus adjusting means is constituted by enclosing an optically transparent liquid in an elastic body, and adjusts a focus by deforming one surface of said elastic body. A scanning imaging optical system according to claim 1.
【請求項12】 前記走査手段及び前記焦点調節手段を
同期させた請求項10に記載の走査撮像光学系。
12. The scanning imaging optical system according to claim 10, wherein said scanning means and said focus adjusting means are synchronized.
【請求項13】 前記走査手段は二次元方向に走査可能
とした請求項10に記載の走査撮像光学系。
13. The scanning image pickup optical system according to claim 10, wherein said scanning means is capable of scanning in a two-dimensional direction.
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