JPH06175050A - 光制御素子及び撮像装置 - Google Patents

光制御素子及び撮像装置

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JPH06175050A
JPH06175050A JP4331686A JP33168692A JPH06175050A JP H06175050 A JPH06175050 A JP H06175050A JP 4331686 A JP4331686 A JP 4331686A JP 33168692 A JP33168692 A JP 33168692A JP H06175050 A JPH06175050 A JP H06175050A
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JP
Japan
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frame
mirror
fixed
light control
control element
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JP4331686A
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Takashi Tsukada
剛史 塚田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ミラーの支持部材のねじり剛性を低くするこ
とによりミラーを回転させてもミラー面が歪まない光制
御素子を得ることを目的とする。 【構成】 入射光を反射するミラー4、上記ミラー4を
回転できるように支持するフレキシブルピボット31、
32、上記フレキシブルピボット31、32を固定する
ビーム7、上記ビーム7に固定され上記ミラー4を駆動
する電極21から構成される光制御素子3において、ミ
ラー4の支持部材として互いに垂直に接合した2枚の薄
板から構成されたねじり剛性の低いフレキシブルピボッ
ト31、32を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両・船舶・航空機
等の移動体に搭載する撮像機器及びビデオカメラなどの
分野において有用な空間光変調器としての機能を有する
光制御素子及び、光制御素子を用いた撮像装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の光制御素子の構成例を示す
図である(特開平3−4−0693号公報参照)。図7
aにおいて、1はミラー装置、2は面、3は複数個マト
リクス状に並べられ面状に配置された光制御素子であ
る。光制御素子3の詳細を示す図7bにおいて、4はミ
ラー、5と6はミラー4を支持するねじりヒンジ、7は
ねじりヒンジ5と6が固定されるビームである。
【0003】図8は上記光制御素子の動作を示す図であ
る。ミラー4は、垂直面11に対して、破線12で示す
位置から破線13で示す位置へ軸14を中心に移動可能
である。「オン」状態の位置においては、ミラー4の縁
15はランディング電極16に接触する。ミラー4は適
切な電圧を制御電極17に加えることによって、「オ
ン」位置へ移動させられる。この制御電極17上の電圧
は正電極18に加えられ、そしてインバータ19を介し
て負電極20に加えられる。差動バイアスが電極21を
介してミラー4に加えられる。
【0004】「オフ」状態の時は、ミラー4は、負電圧
を制御電極17に加えて、破線13で示す位置へ回転さ
せる。
【0005】ミラー装置1は、上記光制御素子3が複数
個マトリクス状に並べられ、面状に配置されており、各
々のミラーが個々にまたは同時に制御可能である。
【0006】次に撮像装置についてであるが、図9に従
来の撮像装置の構成例を示す。図において、41は撮像
素子、42は撮像素子41を内蔵した撮像部、43は撮
像部42が固定されるフレーム、44はフレーム43に
固定されたジャイロ、45はフレーム43に支持された
軸受け、46は撮像部42の視軸に対して垂直な1つの
軸に関して回転可能な状態で軸受け45に支持された可
動ミラー、47はフレーム43に支持され可動ミラー4
7を駆動するモータ、48はジャイロ44からの信号を
基にモータ46を制御する電子制御装置、49は可動ミ
ラー46のフレーム43に対する角度を検出する角度セ
ンサ、50はフレーム43に固定された固定ミラーであ
る。
【0007】図10は上記撮像装置の動作を示すブロッ
ク図である。フレーム43の動揺をジャイロ44により
検出し、そのジャイロ信号を基に可動ミラー46の空間
に対する動揺がゼロとなるように電子制御装置48でモ
ータ47を制御し、可動ミラー46を駆動させる。電子
制御装置48の指令値に対する可動ミラー46の指向誤
差をジャイロ44の積分値と角度センサ49の測定値の
差により検出し、電子制御装置48でフィードバックす
ることにより、撮像装置全体の動揺に伴う画像振れを防
止することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の光制御素子は、
電荷を帯びたミラーを電気的吸引力により回転させる
と、ミラーを支持しているねじりヒンジが薄板であるた
めねじり剛性が高く、その結果としてミラー面が歪むこ
とがミラー面のより高精度な反射面の制御の妨げとなっ
ていた。
【0009】また従来の撮像装置は、画像を空間的に安
定させる機構がモータ駆動タイプの1つのみであること
により、空間安定化精度の向上の妨げとなる軸受けの摩
耗トルクの影響が残るため、移動体に搭載する撮像機器
などにおいて画像追尾処理を行うのに必要なレベル、ま
たはビデオカメラなどにおいて目視により認識できない
レベル、つまり撮像素子の1/2画素以下に画像の振れ
を抑えることにより画像の振れが残っていることが画像
から判断できないレベルに、撮像装置の動揺に伴う画像
の振れを抑えることができないという問題があった。
【0010】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、ミラーの支持部材のねじり剛
性を低くすることによりミラーを回転させてもミラー面
が歪まない光制御素子を、また摩擦トルクを低減するこ
とにより空間安定化精度が向上する撮像装置を得ること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の1自由度の光
制御素子は、ミラーを支持する部材としてフレキシブル
ピボットを用いたものである。
【0012】またこの発明の自由度2の光制御素子は、
ミラーを2軸に回転可能に支持するためにフレームとフ
レキシブルピボットを追加したものである。
【0013】この発明の撮像装置は、既知の光制御素子
から構成されるミラー装置を固定ミラーの位置に配置し
たものである。
【0014】この発明の撮像装置は、上記自由度1の光
制御素子から構成されるミラー装置を固定ミラーの位置
に配置したものである。
【0015】またこの発明の撮像装置は、上記自由度2
の光制御素子から構成されるミラー装置を固定ミラーの
位置に配置したものである。
【0016】
【作用】この発明の自由度1の光制御素子は、ミラーを
支持しているフレキシブルピボットのねじり剛性が低い
ため、1つの軸に関して、ミラー面が歪むことなくミラ
ーを回転させる作用がある。
【0017】またこの発明の自由度2の光制御素子は、
直交する2つの軸に関して、同様にミラー面が歪むこと
なくミラー面を回転させる作用がある。
【0018】この発明の撮像装置では、ジャイロ信号を
基にモータにより駆動された可動ミラーで空間的に1次
安定化された入射光を、ジャイロ信号と角度センサ信号
を基に制御される既知の光制御素子から構成されたミラ
ー装置で2次安定化することにより、1つの軸方向の画
像の振れを抑える作用がある。
【0019】またこの発明の撮像装置は、ジャイロ信号
を基にモータで駆動された可動ミラーにより空間的に1
次安定化された入射光を、ジャイロ信号と角度センサ信
号を基に制御される上記自由度1の光制御素子から構成
されたミラー装置で2次安定化することにより、1つの
軸方向の画像の振れを抑える作用がある。
【0020】さらにこの発明の撮像装置は、ジャイロ信
号を基にモータで駆動された可動ミラーにより空間的に
1次安定化された入射光を、ジャイロ信号と角度センサ
信号を基に制御される自由度2の光制御素子から構成さ
れたミラー装置で2次安定化することにより、直交する
2つの軸方向の画像の振れを抑える作用がある。
【0021】
【実施例】
実施例1.図1はこの発明の実施例における光制御素子
の構成図である。図において、1〜4と7は上記従来装
置と同一のものである。光制御素子3の詳細を示す図1
bにおいて、31と32はミラー4を1つの軸に関して
回転できるように支持する、互いに垂直に接合した2枚
の薄板から構成されたねじり剛性の低いフレキシブルピ
ボットでビーム7に固定されている。
【0022】この実施例における光制御素子はフレキシ
ブルピボット31、32を結ぶことにより決定される軸
に関して、上記従来装置と同様に1つの軸に関してミラ
ー4の回転制御が可能である。さらにこの実施例では、
ミラー4が回転しても支持部材であるフレキシブルピボ
ット31、32のねじり剛性が低いためミラー4が歪ま
ない作用がある。
【0023】実施例2.図2はこの発明の実施例におけ
る光制御素子の構成図である。図において、4、7は上
記従来装置と、また31、32は実施例1と同一のもの
である。33は第1のフレキシブルピボット31、32
を支持するフレーム、34と35はフレーム33を支持
する互いに垂直に接合した2枚の薄板から構成されたね
じり剛性の低い第2のフレキシブルピボットであり、第
1のフレキシブルピボット31と第1のフレキシブルピ
ボット32を結ぶ軸と第2のフレキシブルピボット34
と第2のフレキシブルピボット35を結ぶ軸は直交して
いる。
【0024】この実施例における光制御素子の動作は第
1のフレキシブルピボット31、32を結ぶ軸と、第2
のフレキシブルピボット34、35を結ぶ軸に関して、
上記従来装置と同様の駆動方式によりミラー4の回転制
御が可能である。さらにこの実施例では、ミラー4が回
転しても支持部材である第1のフレキシブルピボット3
1、32のねじり剛性が低いためミラー4が歪まない作
用がある。つまり、実施例1では1軸に関して歪むこと
なく回転可能であったミラーが、実施例2では互いに直
交する2軸に関して同様の動作が可能となる。
【0025】実施例3.図3はこの発明の実施例におけ
る撮像装置の構成図である。図において、41〜49は
上記従来装置と同一のものである。51は既知の光制御
素子が複数個マトリクス状に並べられ面状に配置された
ことにより構成されかつフレーム43に固定されたミラ
ー装置、52はフレーム43に固定されミラー装置51
を制御する第2の電子制御装置である。
【0026】図4はこの実施例における撮像装置の動作
を示す図である。フレーム43の動揺をジャイロ44に
より検出し、そのジャイロ信号を基に可動ミラー46の
空間に対する動揺がゼロとなるように第1の電子制御装
置48でモータ47を制御し、可動ミラー46を駆動さ
せる。第1の電子制御装置48の指令値に対する可動ミ
ラー46の指向誤差をジャイロ44の積分値と角度セン
サ49の測定値の差により検出し、第1の電子制御装置
48にフィードバックするまでは上記従来装置と同様で
ある。さらに、この実施例では可動ミラー46の指向誤
差を第2の電子制御装置52に入力し、第2電子制御装
置52が画像の空間に対する制御がゼロとなるように、
既知の光制御素子3から構成されるミラー装置51を図
5に示すごとく光制御素子3の構成要素であるミラー4
を回転制御する。つまり、撮像装置全体の動揺に伴う1
次元的な画像の振れを、1段階目としてモータ駆動の可
動ミラー46で、2段階目として光制御素子3のミラー
4で抑える作用がある。また、ジャイロ44の積分値と
角度センサ49の測定値の差により検出した、第1の電
子制御装置48の指令値に対する可動ミラー46の指向
誤差を第1の電子制御装置48にフィードバックさせな
くても同様の作用が得られる。
【0027】この実施例においては、既知の光制御素子
から構成されるミラー装置と述べたが、実施例1記載の
光制御素子から構成されるミラー装置を用いることもで
きる。
【0028】実施例4.図6はこの発明の実施例におけ
る撮像装置の構成図である。図において、41〜49は
上記従来装置と同一のものである。54は第1の軸受け
45を支持する第2のフレーム、55は第1のフレーム
43に支持され第2のフレーム54を第1の軸受け45
の回転軸と直交する軸回りに回転可能なように支持する
第2の軸受け、56は第2のフレーム54を第2の軸受
けの回転軸回りに駆動する第2のモータ、57は第2の
フレーム54の第1のフレーム43に対する角度を検出
する第2の角度センサ、58は実施例2記載の光制御素
子が複数個マトリクス状に並べられ面状に配置されたこ
とにより構成されかつ第1のフレーム43に固定された
ミラー装置、59は第1のフレーム43に固定されミラ
ー装置58を制御する第2の電子制御装置である。
【0029】この実施例における撮像装置では互いに直
交する2つの軸に関して実施例3の作用が得られる。す
なわち、まず撮像装置全体の動揺に伴う2次元的な画像
の振れを、1段階目として互いに直交する第1の軸受け
45の回転軸と第2の軸受け55の回転軸に関して実施
例3に示す制御方法により第1のモータ47と第2のモ
ータ56で抑える。次に、2段階目として互いに直交す
る実施例2記載の光制御素子の構成要素である第1のフ
レキシブルピボット31、32を結ぶ軸と、第2のフレ
キシブルピボット34、35を結ぶ軸に関して同様に実
施例3に示す制御方法により光制御素子3のミラー4で
抑える。
【0030】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を有する。
【0031】1つの軸、あるいは直交する2つの軸に関
して、ミラー面が歪むことなくミラーを回転させること
ができる光制御素子が得られる効果がある。また、ジャ
イロ信号を基にモータにより1次元的に、または2次元
的に1次安定化された入射光を、ジャイロ信号と角度セ
ンサ信号を基に制御された光制御素子により2次安定化
することにより、より1次元的な、または2次元的な振
れを抑えられた画像が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1における光制御素子の構成
図である。
【図2】この発明の実施例2における光制御素子の構成
図である。
【図3】この発明の実施例3における撮像装置の構成図
である。
【図4】この発明の実施例3における撮像装置の動作を
示すブロック図である。
【図5】この発明の実施例3における撮像装置の動作を
示す図である。
【図6】この発明の実施例5における撮像装置の構成図
である。
【図7】従来の光制御素子の構成図である。
【図8】従来の光制御素子の動作を示す図である。
【図9】従来の撮像装置の構成図である。
【図10】従来の撮像装置の動作を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 ミラー装置 2 面 3 光制御素子 4 ミラー 5 ねじりヒンジ 6 ねじりヒンジ 7 ビーム 11 垂直面 12 破線 13 破線 14 軸 15 縁 16 ランディング電極 17 制御電極 18 正電極 19 インバータ 20 負電極 21 電極 31 フレキシブルピボット 32 フレキシブルピボット 33 フレーム 34 第2のフレキシブルピボット 35 第2のフレキシブルピボット 41 撮像素子 42 撮像部 43 フレーム 44 ジャイロ 45 軸受け 46 可動ミラー 47 モータ 48 第1の電子制御装置 49 角度センサ 50 固定ミラー 51 ミラー装置 52 第2の電子制御装置 54 第2のフレーム 55 第2の軸受け 56 第2のモータ 57 第2の角度センサ 58 ミラー装置 59 第2の電子制御装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個マトリクス状に並べられかつ面状
    に配置された光制御素子において、入射光を反射するミ
    ラー、上記ミラーを1つの軸に関して回転できるように
    支持する互いに垂直に接合した2枚の薄板から構成され
    た、ねじり剛性の低いフレキシブルピボット、上記フレ
    キシブルピボットを固定するビーム、上記ビームに固定
    され上記ミラーを駆動する電極とを具備したことを特徴
    とする光制御素子。
  2. 【請求項2】 複数個マトリクス状に並べられ、かつ面
    状に配置された光制御素子において、入射光を反射する
    ミラー、上記ミラーを1つの軸に関して回転できるよう
    に支持する互いに垂直に接合した2枚の薄板から構成さ
    れた、ねじり剛性の低い第1のフレキシブルピボット、
    上記第1のフレキシブルピボットを固定するフレーム、
    上記フレームを上記ミラーの回転軸と垂直な1つの軸に
    関して回転できるように上記フレームを支持する互いに
    垂直に接合した2枚の薄板から構成された、ねじり剛性
    の低い第2のフレキシブルピボット、上記第2のフレキ
    シブルピボットを固定するビーム、上記ビームに固定さ
    れ上記ミラーを駆動する電極とを具備したことを特徴と
    する光制御素子。
  3. 【請求項3】 内蔵された撮像素子を用いて画像を電気
    信号に変換する撮像部、上記撮像部が固定されるフレー
    ム、上記フレームに固定され上記フレームの動揺を検出
    するジャイロ、上記フレームに固定された軸受け、上記
    撮像部の視軸に対して垂直な1つの軸に関して回転可能
    な状態で上記軸受けにより支持された可動ミラー、上記
    フレームに支持され上記可動ミラーを駆動するモータ、
    上記ジャイロからの信号を基に上記可動ミラーの空間に
    対する動揺がゼロとなるように上記モータを制御する第
    1の電子制御装置、上記フレームに固定され上記可動ミ
    ラーの上記フレームに対する角度を検出する角度セン
    サ、上記可動ミラーからの入射光を上記撮像部に反射す
    る位置で上記フレームに固定され自由度1の光制御素子
    を複数個平面状に並べて成す反射光制御ミラー、上記第
    1の電子制御装置の指令値に対する上記可動ミラーの指
    向誤差がゼロとなるように上記ジャイロ信号の積分値と
    上記角度センサの測定値の差を基に上記光制御素子を制
    御する第2の電子制御装置とを具備したことを特徴とす
    る撮像装置。
  4. 【請求項4】 自由度1の光制御素子として請求項第1
    項記載の光制御素子を用いたことを特徴とする請求項第
    3項記載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 内蔵された撮像素子を用いて画像を電気
    信号に変換する撮像部、上記撮像部が固定される第1の
    フレーム、上記第1のフレームに固定され上記第1のフ
    レームの動揺を検出するジャイロ、上記第1のフレーム
    に固定された第1の軸受け、上記撮像部の視軸に対して
    垂直な1つの軸に関して回転可能な状態で上記第1の軸
    受けにより支持された第2のフレーム、上記第2のフレ
    ームに固定された第2の軸受け、上記第1の軸受けの回
    転軸に対して直交する軸に関して回転可能な状態で上記
    第2の軸受けにより支持された可動ミラー、上記第1の
    フレームに固定され上記第2のフレームを駆動する第1
    のモータ、上記第2のフレームに固定され上記可動ミラ
    ーを駆動する第2のモータ、上記ジャイロからの信号を
    基に上記第2のフレームと上記可動ミラーの空間に対す
    る動揺がゼロとなるように上記第1のモータ及び上記第
    2のモータを制御する第1の電子制御装置、上記第1の
    フレームに固定され上記第2のフレームの上記第1のフ
    レームに対する角度を検出する第1の角度センサ、上記
    第2のフレームに固定され上記可動ミラーの上記第2の
    フレームに対する角度を検出する第2の角度センサ、上
    記可動ミラーからの入射光を上記撮像部に反射する位置
    で上記第2のフレームに固定され請求項2記載の光制御
    素子を複数個平面状に並べて成す反射光制御ミラー、上
    記第1の電子制御装置の指令値に対する上記第2のフレ
    ームと上記可動ミラーの指向誤差がゼロとなるように上
    記ジャイロ信号の積分値と上記第1及び第2の角度セン
    サの測定値の差を基に上記光制御素子を制御する第2の
    電子制御装置とを具備したことを特徴とする撮像装置。
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