JPS58188967A - 光路長可変装置 - Google Patents
光路長可変装置Info
- Publication number
- JPS58188967A JPS58188967A JP57072109A JP7210982A JPS58188967A JP S58188967 A JPS58188967 A JP S58188967A JP 57072109 A JP57072109 A JP 57072109A JP 7210982 A JP7210982 A JP 7210982A JP S58188967 A JPS58188967 A JP S58188967A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- prism
- light surface
- optical path
- lens
- prisms
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はテレビカメラ等における撮像光学系のフォーカ
ス位置を可変ならしめる光路長可変装置に関する。
ス位置を可変ならしめる光路長可変装置に関する。
フォーカスを制御する方法として良く知られて′５
いるもの、撮像面子における被写体像の光強度のピーク
値はジャストフォーカス時に最大になる事をオ（１用し
、ピーク値が最大になる様にレンズ位置を制御する方法
がある。第１図面の簡単な説明図を示す。第１図（ａ）
にふ・いて１は撮像レンズ、２はレンズ移動用モータ、
３はレンズ位置センサ、４は撮像素子、５は電気回路、
６け被写体を示す。
値はジャストフォーカス時に最大になる事をオ（１用し
、ピーク値が最大になる様にレンズ位置を制御する方法
がある。第１図面の簡単な説明図を示す。第１図（ａ）
にふ・いて１は撮像レンズ、２はレンズ移動用モータ、
３はレンズ位置センサ、４は撮像素子、５は電気回路、
６け被写体を示す。
第１図（ｂ）はレンズ１の位置に対する撮像素子４の位
置における被写体像の光強度ピーク値を示したもので、
Ｌｏ点は最大ピーク（Ｉｍａｘ） 時のレンズ位置を示
す。第１図（ａ）の構成でフォーカス制御は以下の順序
で行なわれる。まず、レンズ１を最短距離から最長距離
捷でモータ２により移動させる。同時に撮像素子４で光
強度ピークを読み取ると共に位置センサ３でその時のレ
ンズ位置を読み取る。この情報は電気回路５に記憶され
る。最長距離までレンズ１を移動し終わると、電気回路
６により記憶された光強度ピークの中で最大値を示すレ
ンズ位置・・・・・・第１図（ｂ）におけるり。点がそ
れにあたる。・・・・・・にモータ２によりレンズ１が
移動させられて、ジャストフォーカスとなる。
置における被写体像の光強度ピーク値を示したもので、
Ｌｏ点は最大ピーク（Ｉｍａｘ） 時のレンズ位置を示
す。第１図（ａ）の構成でフォーカス制御は以下の順序
で行なわれる。まず、レンズ１を最短距離から最長距離
捷でモータ２により移動させる。同時に撮像素子４で光
強度ピークを読み取ると共に位置センサ３でその時のレ
ンズ位置を読み取る。この情報は電気回路５に記憶され
る。最長距離までレンズ１を移動し終わると、電気回路
６により記憶された光強度ピークの中で最大値を示すレ
ンズ位置・・・・・・第１図（ｂ）におけるり。点がそ
れにあたる。・・・・・・にモータ２によりレンズ１が
移動させられて、ジャストフォーカスとなる。
実際のスチールカメラでは撮像素子４の位置にフィルム
が置かれるので、撮像素子４は別の位置に置かれ、ビー
ムスプリッタ等により被写体像か結像される様になって
おり、また撮像素子４も光強度に対する出力特性のガン
マが１以−ト、又は１以下の光電変換先♀が用いられる
。
が置かれるので、撮像素子４は別の位置に置かれ、ビー
ムスプリッタ等により被写体像か結像される様になって
おり、また撮像素子４も光強度に対する出力特性のガン
マが１以−ト、又は１以下の光電変換先♀が用いられる
。
さて前記の方法はスチールカメラの場合には有効である
が、テレビカメラの様に連続した画面を撮影するものに
対してはそのま１使用出来ない。
が、テレビカメラの様に連続した画面を撮影するものに
対してはそのま１使用出来ない。
そこでテレビカメラ等の場合には第２図に示す様（て第
１図（ａ）の位置検出センサ３を用いずに撮像素子４の
ピーク出力が最大になる様に撮像レンズ１−の位置を制
（財）するフィードバックループを構成する方法が考え
られている。ただし、この時レンズ１が静止したままで
はフィードバックループ内に誤差出力が生じないので、
レンズ１を微小振動させて制御方向の判別および制御を
行う必要妙ｚあシ、交流信号源６及び加算回路７により
モータ２は常に正逆に微小回転させられる。これは第１
図（ｂ）において、レンズ位置変化ΔＬに対する撮像素
子４■符号ならば正方向に、Δ１／ −〇符号ならば負
ル 方向にレンズ位置を制御する事を意味しており、交流信
号源６と同期した信号検出方法により誤差信号が得られ
る。
１図（ａ）の位置検出センサ３を用いずに撮像素子４の
ピーク出力が最大になる様に撮像レンズ１−の位置を制
（財）するフィードバックループを構成する方法が考え
られている。ただし、この時レンズ１が静止したままで
はフィードバックループ内に誤差出力が生じないので、
レンズ１を微小振動させて制御方向の判別および制御を
行う必要妙ｚあシ、交流信号源６及び加算回路７により
モータ２は常に正逆に微小回転させられる。これは第１
図（ｂ）において、レンズ位置変化ΔＬに対する撮像素
子４■符号ならば正方向に、Δ１／ −〇符号ならば負
ル 方向にレンズ位置を制御する事を意味しており、交流信
号源６と同期した信号検出方法により誤差信号が得られ
る。
ところでこの方法にも大きな欠点があり、テレビカメラ
の様に大きな撮像レンズを用いる物には応用出来ない。
の様に大きな撮像レンズを用いる物には応用出来ない。
それは、ａ、レンズを常に振動させるが故にモータ消費
電力が大きい。ｂ、モーターの応答が遅い為に交流信号
源６０周波数を高くする事が出来ず、従ってフィードバ
ック系全体での応答特性が非常に悪い。Ｃ、レンズ振動
量が大きいとジャストフォーカス時の再生画像にフォー
カスボケ状のゆらき゛が生じるが、モーターからレンズ
までの駆動機構系バンクラッシュ等により余り振動量を
小さく出来ない事であり、全てレンズ自身を振動させる
事に起因している。
電力が大きい。ｂ、モーターの応答が遅い為に交流信号
源６０周波数を高くする事が出来ず、従ってフィードバ
ック系全体での応答特性が非常に悪い。Ｃ、レンズ振動
量が大きいとジャストフォーカス時の再生画像にフォー
カスボケ状のゆらき゛が生じるが、モーターからレンズ
までの駆動機構系バンクラッシュ等により余り振動量を
小さく出来ない事であり、全てレンズ自身を振動させる
事に起因している。
本発明は前記のレンズを振動させる事による欠点を改へ
せんとするもので、具体的にはレンズ１と撮像素子４の
間に置かれ外部交流信号源６によって光路長を増減せし
める光路長可変装置を実現する事にある。
せんとするもので、具体的にはレンズ１と撮像素子４の
間に置かれ外部交流信号源６によって光路長を増減せし
める光路長可変装置を実現する事にある。
以下本発明の実施例を図に従って説明する。第３図は本
発明の基本構成とその使用例を示したもので、図におい
て１はレンズ、２は駆動モータ、４は撮像素子、６は電
気回路、６は交流信号源であり、第１図、第２図と同一
番号を附している。
発明の基本構成とその使用例を示したもので、図におい
て１はレンズ、２は駆動モータ、４は撮像素子、６は電
気回路、６は交流信号源であり、第１図、第２図と同一
番号を附している。
８．９．１０が本発明にかかるもので、８，９は頂角α
なる光学プリズムでフリントガラスなど光学ガラスで出
来ており、１０はプリズム９の底面に接着された圧電素
子で交流信号源６からの印加電圧により厚み振動する。
なる光学プリズムでフリントガラスなど光学ガラスで出
来ており、１０はプリズム９の底面に接着された圧電素
子で交流信号源６からの印加電圧により厚み振動する。
プリズム８の入射光面。
及びプリズム９の出射光面は光軸に対して垂直になる様
に配置し、かつプリズム８の出射光面とプリズム９の入
射光面は互に平行であってその間隔をｄとする。斗た頂
角αはレンズ締りが開口状態の時に最も大きな角ばてプ
リズム８に入射する光１成分（ただし、受光面に対して
有効な光成分）がプリズム８出射光面で少くとも全反射
を起こさない角度以下に設定する。圧電素子１０に電圧
が印加されるとプリズム９はプリズム８の出射光面と平
行に、すなわち間隔ｄは一定の寸まで振動する。
に配置し、かつプリズム８の出射光面とプリズム９の入
射光面は互に平行であってその間隔をｄとする。斗た頂
角αはレンズ締りが開口状態の時に最も大きな角ばてプ
リズム８に入射する光１成分（ただし、受光面に対して
有効な光成分）がプリズム８出射光面で少くとも全反射
を起こさない角度以下に設定する。圧電素子１０に電圧
が印加されるとプリズム９はプリズム８の出射光面と平
行に、すなわち間隔ｄは一定の寸まで振動する。
これは光学系路中におρ）れた光学ガラス板の厚みが増
減する事と等価であるので、従ってフォーカス点も前後
する。つ壕りこれによって前ピン、後１′の判別が可能
と″・ 、 第３図におけるプリズム８，９の組１せにおいて、プリ
ズム間距離ｄは振動に無関係に一定になる様に、また間
隔ｄは可能な限り小さく設定する。
減する事と等価であるので、従ってフォーカス点も前後
する。つ壕りこれによって前ピン、後１′の判別が可能
と″・ 、 第３図におけるプリズム８，９の組１せにおいて、プリ
ズム間距離ｄは振動に無関係に一定になる様に、また間
隔ｄは可能な限り小さく設定する。
この理由を第４図で説明する。８．９の光学プリズムに
対して今ａ、ｂ、ｃなる本来光軸上で焦点を結ぶはずの
入射光線が到来しているものとすると、出射光ａ’、ｂ
’、ｃ’は図に示す様に同一点で焦点を結けない。これ
はグリム８，９間に傾き角αの間隔ｄなるエアギャップ
かあるためて、間隔ｄに比例して出射光線ａ′、ｂ’、
ｃ’の不一致度合は大きくなる。また特にａの様に光軸
と平行に入射する光ばさなるシフト量が発生するが、こ
のεは間隔ｄに比例する為に、ｄが変動するとシフト量
も変動し、これは撮像面上で再生画像がプリズム振動に
伴って土工方向にズレる要因となる。従って間隔ｄが変
動しない様にプリズムσはプリズム８の出射光面と平行
に矢印ｙ′ の方向に振動させる。
対して今ａ、ｂ、ｃなる本来光軸上で焦点を結ぶはずの
入射光線が到来しているものとすると、出射光ａ’、ｂ
’、ｃ’は図に示す様に同一点で焦点を結けない。これ
はグリム８，９間に傾き角αの間隔ｄなるエアギャップ
かあるためて、間隔ｄに比例して出射光線ａ′、ｂ’、
ｃ’の不一致度合は大きくなる。また特にａの様に光軸
と平行に入射する光ばさなるシフト量が発生するが、こ
のεは間隔ｄに比例する為に、ｄが変動するとシフト量
も変動し、これは撮像面上で再生画像がプリズム振動に
伴って土工方向にズレる要因となる。従って間隔ｄが変
動しない様にプリズムσはプリズム８の出射光面と平行
に矢印ｙ′ の方向に振動させる。
また間隔ｄの上限は焦点における許容され得る錯乱円の
大きさ、つまりジャストフォーカス時の要求される解像
度で決まるが、少くとも１ ｍｍ以下には押さえる必要
がある。
大きさ、つまりジャストフォーカス時の要求される解像
度で決まるが、少くとも１ ｍｍ以下には押さえる必要
がある。
第６図は第２の実施例を示したもので、新たに１１．１
２なるプリズムを追加した構成であって、その頂角αは
全て等しく、また圧電振動子１０はプリズム９，１１を
同時に矢印ｙ方向に振動させる様に双方に接着されてい
る。１だプリズム８゜９間の第１のエアギヤリプ間隔と
プリズム１１゜１２間の第２のエアギャップ間隔は等し
くする。
２なるプリズムを追加した構成であって、その頂角αは
全て等しく、また圧電振動子１０はプリズム９，１１を
同時に矢印ｙ方向に振動させる様に双方に接着されてい
る。１だプリズム８゜９間の第１のエアギヤリプ間隔と
プリズム１１゜１２間の第２のエアギャップ間隔は等し
くする。
この構成においては第４図に示す様な焦点のぼけは発生
せず、本来光軸上で一致する入射光はプリズム群通過後
も光軸上で一致し、また画像のシフトも発生しない。
せず、本来光軸上で一致する入射光はプリズム群通過後
も光軸上で一致し、また画像のシフトも発生しない。
次にその作用を第４図と同様に光軸を通る光線ａと光軸
に対して同一距離、同一角度で入射する光線す、ｃとで
簡単に説明する。プリズム８，９間のエアギャップを第
１エアギヤ・ノブ、ブ１ノズム１１．１２間のエアギヤ
、ツブを第２エアギヤ、フ。
に対して同一距離、同一角度で入射する光線す、ｃとで
簡単に説明する。プリズム８，９間のエアギャップを第
１エアギヤ・ノブ、ブ１ノズム１１．１２間のエアギヤ
、ツブを第２エアギヤ、フ。
とすると、第１．第２のエアギヤ・ノブで生じる各光線
のシフト量はエアギヤＩプ間隔ｄとプリズムからエアギ
ャップに出射される光線のその出射面に対する角度のみ
に関係している事と、ブＩＪズム８．９，１１．１２内
でのａ、ｂ、ｃの各光線の光軸に対する角度は全てのプ
リズム内で同一である事から、まず光線ａにつ（Ａでは
、第１エアギ−エラグでシフトした量は第２エアギ−？
’／プで逆方向に同一量シフトされ再び光軸上に戻る。
のシフト量はエアギヤＩプ間隔ｄとプリズムからエアギ
ャップに出射される光線のその出射面に対する角度のみ
に関係している事と、ブＩＪズム８．９，１１．１２内
でのａ、ｂ、ｃの各光線の光軸に対する角度は全てのプ
リズム内で同一である事から、まず光線ａにつ（Ａでは
、第１エアギ−エラグでシフトした量は第２エアギ−？
’／プで逆方向に同一量シフトされ再び光軸上に戻る。
次に光線す、ｃについては、第１ギヤツブによる光線す
のシフト量は第２ギヤ・ノブによる光線Ｃのシフト量と
等しく、１だ第１ギヤ、ツブによる光線Ｃのシフト量は
第２ギヤツプによる光線すのシフト量に等 ・しい。
のシフト量は第２ギヤ・ノブによる光線Ｃのシフト量と
等しく、１だ第１ギヤ、ツブによる光線Ｃのシフト量は
第２ギヤツプによる光線すのシフト量に等 ・しい。
つ捷り、第１．第２ギヤソゲによる全体のシフト量はｃ
、ｂともに等しいためにプリズム１２を出射した光線す
、ｃは光軸上で交差する。従ってａ、ｂ、ｃの各光線は
全て光軸上で交わるので第４図に示した様な画像のボケ
・シフトといった現象が生じない。
、ｂともに等しいためにプリズム１２を出射した光線す
、ｃは光軸上で交差する。従ってａ、ｂ、ｃの各光線は
全て光軸上で交わるので第４図に示した様な画像のボケ
・シフトといった現象が生じない。
以上の様に本発明によれば従来例で述べたレンズを駆動
する方法の駆動電力が大きく、高速化と微少振動が困難
であると云った欠点を改善した、低消費電力であり、高
速微少振動が可能で、かつ簡単な構成による光路長可変
装置が実現出来る。
する方法の駆動電力が大きく、高速化と微少振動が困難
であると云った欠点を改善した、低消費電力であり、高
速微少振動が可能で、かつ簡単な構成による光路長可変
装置が実現出来る。
なお、本発明においてプリズムの駆動方法として圧電素
子を一例として記載しているが、磁歪振動子やソレノイ
ド等他の手段を用いる事が出来るのは云う寸でなや、ま
た例えばレーザを用いた機器におけるレーザビームスポ
ットのフォーカス制量への応用など、応用例としてテレ
ビカメラオートフォーカス装置に限定されるものでない
事も云う１でもない。
子を一例として記載しているが、磁歪振動子やソレノイ
ド等他の手段を用いる事が出来るのは云う寸でなや、ま
た例えばレーザを用いた機器におけるレーザビームスポ
ットのフォーカス制量への応用など、応用例としてテレ
ビカメラオートフォーカス装置に限定されるものでない
事も云う１でもない。
ラにおけるオートフォーカス装置の従来例の構成を示す
図、第３図は本発明による光路長可変装置の基本構成と
その一応用実施例を示す構成図、第４図は本発明の基本
構成での作用説明図、第５図は本発明の第２の構成例を
示す図である。
図、第３図は本発明による光路長可変装置の基本構成と
その一応用実施例を示す構成図、第４図は本発明の基本
構成での作用説明図、第５図は本発明の第２の構成例を
示す図である。
１・・・・・・レンズ、２・・・・・・モータ、３・・
・・・・位置センサ、４・・・・・・撮像素子、６・・
・・・・電気回路、６・・・・・交流信号源、８，９，
１０，１１．１２・・・・・・光学プリズム、１０・・
・・・・圧電素子。
・・・・位置センサ、４・・・・・・撮像素子、６・・
・・・・電気回路、６・・・・・交流信号源、８，９，
１０，１１．１２・・・・・・光学プリズム、１０・・
・・・・圧電素子。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 （α） ？ ／ Ｌンス°インｉｔ＊よＬすう才織召［１δ０ヒー畑カレ
ヘ′ル 。
図 （α） ？ ／ Ｌンス°インｉｔ＊よＬすう才織召［１δ０ヒー畑カレ
ヘ′ル 。
第２図
第４図
θ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） レンズ群と撮像面で構成される撮像光学系の
系路中に配置されており、相等しい頂角を有する第１．
第２の光学プリズムを、第１プリズム入射光面と第２プ
リズム射出光面を前記光学系光軸に対して垂直に、かつ
前記第１プリズム射出光面と第２プリズム入射光面が互
いに平行になる様に配置・組合わせ、第１又は第２のプ
リズムをプリズム頂角方向に振動せしめる。駆動部分と
を有してなる光路長可変装置。 （２）第１プリズム出射光面と第２プリズム入射光面の
間隔を１ ｍｍ以下にし、かつ第２プリズム入射光面と
平行に頂角方向に第１または第２のプリズムを振動せし
める事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光路長
可変装置。 （３）駆動部分として第１又は第２プリズム底面に第２
プリズム入射光面と垂直になる様接着された圧電素子を
用いる事を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光路
長可変装置。 ←） 第１プリズムと同一形状の第４プリズム及び第２
プリズムと同一形状の第３プリズムを有し、前記第３．
第４プリズム−を第１．第２プリズムに対して第２プリ
ズム出射光面に関して対称となる様装置し、第１．第４
プリズム又は第２．第３プリズムを光軸と垂直に頂角方
向に同時に同一量振動せしめる駆動部分とを有してなる
特許請求の範囲第１項記載の光路長可変装置。 （２））第２プリズム出射光面と第３プリズム入射光面
とを、接着して一体とした第６プリズムを第２、第３プ
リズムと置き換え、第５プリズムを光軸と垂直に頂角方
向に撮動せしめる駆動部分を有してなる特許請求の範囲
第４項記載の光路長可変装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57072109A JPS58188967A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 光路長可変装置 |
| US06/488,605 US4484806A (en) | 1982-04-28 | 1983-04-25 | Automatic focussing apparatus |
| CA000426858A CA1212459A (en) | 1982-04-28 | 1983-04-27 | Automatic focussing apparatus |
| EP83104131A EP0092850B1 (en) | 1982-04-28 | 1983-04-27 | Automatic focussing apparatus |
| DE8383104131T DE3361983D1 (en) | 1982-04-28 | 1983-04-27 | Automatic focussing apparatus |
| AU14011/83A AU538849B2 (en) | 1982-04-28 | 1983-04-28 | Automatic focussing tv camera |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57072109A JPS58188967A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 光路長可変装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58188967A true JPS58188967A (ja) | 1983-11-04 |
Family
ID=13479882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57072109A Pending JPS58188967A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 光路長可変装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58188967A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008088001A1 (ja) * | 2007-01-18 | 2010-05-13 | シャープ株式会社 | 光学素子およびそれを用いた画像表示装置 |
-
1982
- 1982-04-28 JP JP57072109A patent/JPS58188967A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008088001A1 (ja) * | 2007-01-18 | 2010-05-13 | シャープ株式会社 | 光学素子およびそれを用いた画像表示装置 |
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