JPS60151603A - Optical element - Google Patents

Optical element

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JPS60151603A
JPS60151603A JP777484A JP777484A JPS60151603A JP S60151603 A JPS60151603 A JP S60151603A JP 777484 A JP777484 A JP 777484A JP 777484 A JP777484 A JP 777484A JP S60151603 A JPS60151603 A JP S60151603A
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elastic body
optical
optical element
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present
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健 馬場
Hiroyuki Imataki
今滝 寛之
Takashi Serizawa
芹沢 高
Hiroyasu Nose
博康 能瀬
Masayuki Usui
臼井 正幸
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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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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Abstract

PURPOSE:To enable a considerable change of the focal length by a simple structure by projecting or sinking an elastic body so as to deform the optical surface. CONSTITUTION:A container 1 is packed with an elastic body 4, and a member 3 having an opening 2 is placed on the elastic body 4. When pressure is applied to the elastic body 4, the elastic body 4 projects from the opening 2. Since pressure is applied to the elastic body 4 even in an ordinary state, the surface 5 of the elastic body 4 in the opening 2 is provided with a gently convex shape to form an optical surface. The bottom plate 1a is made of a piezoelectric element, and the convex shape of the optical surface can be changed by applying voltage to the plate 1a so as to deform it.

Description

【発明の詳細な説明】 不発8/Jはカメラ、ビデオ等の光学機4や光通信、レ
ーザーディスクをはじめとするエレクトフ0 ロオプテイクス機器に用いられる光学素子に関し、特に
光学表面形状を変化させることにより、焦点距離及び光
軸の方向あるいは位置を変化させうるような光学素子に
関する。
[Detailed Description of the Invention] Misfire 8/J relates to optical elements used in optical equipment such as cameras and videos, optical communications, laser discs, and other electronic optical devices, and in particular, by changing the optical surface shape. , relates to an optical element whose focal length and direction or position of an optical axis can be changed.

従来、可変無点レンズとしては、特開昭55−5685
7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56−1104
03、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。
Conventionally, as a variable pointless lens, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-5685
7, in which a liquid is filled in an elastic container and its shape is changed by the pressure of the liquid, and JP-A-56-1104.
03 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-85415, a device using a piezoelectric material 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
、その可変量があまシ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.

また、従来の光学素子を用いて、焦点距離が可変でしか
も光軸の位置が変えられる装置を製作しようとすると、
装置全体が複雑で大型化し、このためコスト高となる等
の欠点があった。
Also, if you try to use conventional optical elements to create a device that has a variable focal length and can change the position of the optical axis,
The entire device is complicated and large, which leads to high costs.

本発明は、上記の実情に鑑みてなさ比だもので、簡単な
構成で焦点距離の変化量が大きく、しかも光軸の位置を
変えることができる光学素子を提供することを目的とす
るものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical element that has a simple configuration, has a large amount of change in focal length, and can also change the position of the optical axis. be.

本発明の光学稟序は、弾性体および該弾性体を突出又は
沈降させて光学表面を変形できる開口を有する開口部材
からなシ、前記開口部材のとかで舞る構成にしたことを
特徴とする特許ある。
The optical structure of the present invention is characterized in that it comprises an aperture member having an elastic body and an aperture capable of protruding or sinking the elastic body to deform the optical surface, and is configured to dance with the aperture member. There is a patent.

すなわち、本発明による光学素子は、塊状の弾性体自体
を部材の開口から凸状に突出又は凹状に沈降させること
によって、その開口で弾性体が形成する光学表面を変形
し、その曲率を変化させることにより所望の焦点距離を
得、かつ開口の方向あるいは位置を変化させることによ
って、光学表面の光軸の方向あるいは位置を可変とした
ものである。
That is, the optical element according to the present invention deforms the optical surface formed by the elastic body at the opening by causing the bulk elastic body itself to protrude convexly or sink concavely from the opening of the member, thereby changing its curvature. By this, a desired focal length can be obtained, and by changing the direction or position of the aperture, the direction or position of the optical axis of the optical surface can be varied.

本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シ(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。 − 通常の固体でに、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に近くになる。
The elastic body used in the present invention has the property (elasticity) that it deforms when force is applied to the object, and as long as the applied force is not too large (within the elastic limit), the deformation returns to its original state when the force is removed. can be used. - For 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
becomes close to 0.

本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連室使用されるが
、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。
In the optical element according to the present invention, a continuous chamber with an elastic modulus depending on the characteristics of the optical element to be formed is used, but in general, in order to easily obtain large elastic deformation, or the state after deformation is optically In order to make it homogeneous, it is preferable to use a material with a small elastic modulus.

なお、弾性高(G)け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オたはゴム弾性と呼ばれ、
従って本発明では特にこの種の弾性体が好ましく利用で
きることにガる。
Note that the elasticity height (G) is expressed as G=ρ/γ (ρ=stress, γ=elastic strain). In addition, elasticity that causes large deformation with small stress is called high elasticity or rubber elasticity.
Therefore, in the present invention, this type of elastic body can be particularly preferably used.

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(1!:PM、I
PDM )、ブチルゴA (TTR)、りaoプレンゴ
ム(OR)アクリロニトリル−ブタジェンゴム(NBR
)、+7レタンゴム(U) 、シリコーンゴム(Sl)
、ふっ素ゴム(勾PM)、多硫化ゴム(T)、ポリエー
テルゴl−(POR,OHR,OHO)などの合成ゴム
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
ン運動の種変によって、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本発明の弾性体
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暢によって決
定され、従って、例えば、天然ゴムVCおける加硫は弾
性率を決める処理に他ならない。
Such rubber elastic bodies include natural rubber generally known as 6 rubber, such as styrene butane (1!: PM, I
PDM), butyl rubber (TTR), aoprene rubber (OR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR)
), +7 urethane rubber (U), silicone rubber (Sl)
Synthetic rubbers such as , fluororubber (PM), polysulfide rubber (T), and polyethergol (POR, OHR, OHO) can be mentioned. 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 Brownian motion of the molecules. Therefore, polymeric substances that exhibit a rubbery state at the operating temperature of optical elements can be widely used as the elastic body of the present invention. The modulus of elasticity in the rubber state is determined primarily by the crosslinking of the polymer chains that make up the elastic body, and therefore, for example, vulcanization of natural rubber VC is nothing but a process that determines the modulus of elasticity.

本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オしく、その為の架橋状弓の調整は
重要である。
In the present invention, it is desirable that the elastic body used be capable of large deformation with small stress, and adjustment of the bridge arch is important for this purpose.

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。真向)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 (large deformation caused by a small stress) also leads to a decrease in strength, so it is necessary to use It is necessary to select an appropriate elastic body.

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。
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 element.

本発明に用いる弾性体としては、通常の固体での弾性率
10” 〜10” 1yne/cm”よりも小さく、ゴ
ム弾性体の1 o’ ayne/cpF以下が適当で、
好ましくけ10’ ayne/cm’以下、特に好オし
くけ5X’10’ dyne/crtF以下であシ、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
は異なや、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。
The elastic body used in the present invention preferably has an elastic modulus smaller than that of a normal solid from 10" to 10"yne/cm" and 1 o' ayne/cpF or less of a rubber elastic body,
Preferably 10'ayne/cm' or less, particularly preferably 5X'10' dyne/crtF or less, the lower limit is such that when the elastic body constitutes an optical element, unlike a normal liquid, it will not spill. The smaller the elastic body, the better. Although optical elements are often used at room temperature, they may also be used at particularly high or low temperatures.
The above elastic modulus range is at the operating temperature of the optical element.

弾性体の硬さ、軟さはある程′肥その弾性に依存スル。The hardness and softness of an elastic body depend to some extent on its elasticity.

JIS K6501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、簡便に知ることが出来る。
JIS K6501 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10’ ayn/cm”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JTSK2808にょる1!4インチミクロ稠度計
を用いてその針入度で評価すふ。
However, if the elastic modulus is as low as 10'ayn/cm" or less, it cannot be measured using the above method, and in that case, it is evaluated by the penetration using a 1.4 inch micro-consistency meter according to JTSK2808. debt.

又、弾性率が小さい場合、その測定方法として”引張り
一伸び”では池1定が困@なので圧縮(5に変形)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 obtain a constant value of 1 when using ``tensile and elongation'' as a measurement method, so it is possible to find the value by compression (deformation to 5) and to compare it with the penetration of the tip. can.

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AB−A型ゲ
タジエン−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、又餉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 include those that do not require vulcanization, such as ethylene-vinyl acetate copolymers and AB-A type getadiene-styrene block copolymers, in addition to those that require vulcanization (crosslinking), which are conventionally known. It can also be obtained by appropriately gelling a hook-shaped polymer or the like (by controlling the molecular chain length between the bridge points).

これらはいずれもその架橋状態、フ゛σツク共重合体に
於る分子の組合せ、ゲル状4などを81刈節しながらそ
の弾性率の制到が行われる。
In all of these, the modulus of elasticity is determined by determining the crosslinked state, the combination of molecules in the σ-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(信越化学工業製;Km104(
商品名))と触媒(商品名;入’I’−104、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; Km104 (
When a catalyst (trade name)) and a catalyst (trade name: Iru'I'-104, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) are 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−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.

開口板に設ける開口の形状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
、4凹レンズを形成するのが一般的である。
Although the shape of the aperture provided in the aperture plate varies depending on the required optical effect, it is generally circular to form a convex or four-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シ、7リン
ドリカルレ/ズ及びトーリックレンズを形成することが
でき、また多数の開口を設ける事によりアレイレンズを
形成することもできる。
Moreover, by providing an opening in the shape of a rectangular slit, a 7-lindrical lens and a toric lens can be formed, and by providing a large number of openings, an array 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、その種度はその効果を検出
しながらフィードl(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 the change can be determined by feeding the element while detecting the effect. It is possible to control it.

弾性体に外力を与える手段は、従来知られている全ぺて
の方法で行う卓が可能である751、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
事が望しく、この為には電磁石やステッピングモーター
、圧電素子等の纜気的々制御が可能な方法が好ましい。
The means for applying an external force to the elastic body can be performed using any of the conventionally known methods751, but it is desirable to deform the elastic body using a feedback mechanism while detecting the optical effect. For this purpose, a method that allows direct control of electromagnets, stepping motors, piezoelectric elements, etc. is preferable.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説
明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明による光学素子の一列を示す断面図で
、容器1内には弾性体4が充填されていて1弾性体4の
上部には開口部材6が配置されている。開口部材3には
開口゛2が形成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a row of optical elements according to the present invention, in which a container 1 is filled with an elastic body 4 and an opening member 6 is arranged above the elastic body 4. As shown in FIG. An opening 2 is formed in the opening member 3.

この状態で弾性体4に圧力が加えられると、開口2から
弾性体4が突出する。第1図に示す本発明の光学素子に
おいては、平常状態でも弾性体°4に圧力が加えられる
ようになっている。
When pressure is applied to the elastic body 4 in this state, the elastic body 4 protrudes from the opening 2. In the optical element of the present invention shown in FIG. 1, pressure is applied to the elastic body 4 even in a normal state.

従って、開口2内の弾性体の表面5(以下、開口内表面
1jゆるい凸形状となシ、光学表面を形成する。
Therefore, the surface 5 of the elastic body within the opening 2 (hereinafter, the inner surface 1j of the opening has a gently convex shape) forms an optical surface.

第1図に示す本発明の光学素子では、容器1の底板1a
が圧電素子でできていで、底板1aに電圧を加えると、
第2図に示すXうに底板1aは容器1内側&l&起して
弾性体4に圧力を加える。すると、開口内表面5は@1
図に示す形状よりも曲率半径の小さい凸形状となる。
In the optical element of the present invention shown in FIG.
is made of a piezoelectric element, and when voltage is applied to the bottom plate 1a,
The bottom plate 1a shown in FIG. 2 is raised inside the container 1 and applies pressure to the elastic body 4. Then, the opening inner surface 5 is @1
It has a convex shape with a smaller radius of curvature than the shape shown in the figure.

その結果、本発明の光学素子は、第1図の場合よりも焦
点距離が短かくなる。図示例においては、底板1aによ
って弾性体4に圧力が加えられるようになっているが、
開口部材6あるいけ容器1の側面によって弾性体4に圧
力を加えるように構成してもかまわない。
As a result, the optical element of the invention has a shorter focal length than that of FIG. In the illustrated example, pressure is applied to the elastic body 4 by the bottom plate 1a, but
It may be configured such that pressure is applied to the elastic body 4 by the opening member 6 or the side surface of the container 1.

さて、本発明の光学素子では開口部材6を任意に移動さ
せることができる。第3図に示す本発明の光学素子では
、開口部材3の開口2が容器1の側面1b方向に移動し
ている。従って、本発明の光学素子の光軸には、開口部
材3の移動とともに平行移動する。一方、開口内表面5
0表面形状は9弾性体4にかかる圧力(張力)を変化さ
せない限りかわらない。
Now, in the optical element of the present invention, the aperture member 6 can be moved arbitrarily. In the optical element of the present invention shown in FIG. 3, the opening 2 of the opening member 3 is moved toward the side surface 1b of the container 1. Therefore, the optical axis of the optical element of the present invention moves in parallel with the movement of the aperture member 3. On the other hand, the inner surface of the opening 5
9 The surface shape does not change unless the pressure (tension) applied to the elastic body 4 is changed.

第1図〜第3図においては、弾性体4として透明なもの
を用い、本発明による光学素子をレンズとして用いた。
In FIGS. 1 to 3, a transparent material was used as the elastic body 4, and the optical element according to the present invention was used as a lens.

図中、点Pに点光源をおいだ場合、第1図の状態におい
ては、開口内表面50弱い正の屈折力によ、す、点心に
光束が結像間の光学素子は圧電素子の底板1aに印加す
る電圧と、開口3の位置により、結像位置を任意に変え
ることができ1本発明における光学素子は5次元光走査
機能を有する。開口内表面5は屈折面としてばかシでな
く、反射面として用いることもできる。
In the figure, when a point light source is placed at point P, in the state shown in Figure 1, the inner surface of the aperture 50 has a weak positive refractive power. The imaging position can be changed arbitrarily by changing the voltage applied to 1a and the position of the aperture 3. 1. The optical element according to the present invention has a five-dimensional optical scanning function. The inner surface 5 of the opening can be used not only as a refractive surface but also as a reflective surface.

第4図は、本発明による光学素子の他の例を示すもので
、開口9を有する開口部材7が球面形状をしている。こ
のため、開口部材7は球面上を移動することになる。第
4図に示す本発明の光学素子では、容器8の底板8IL
が上下に移動可能に構成され、弾性体6には、底板8a
によって圧力(張力)が加えられる。
FIG. 4 shows another example of the optical element according to the present invention, in which an aperture member 7 having an aperture 9 has a spherical shape. Therefore, the opening member 7 moves on a spherical surface. In the optical element of the present invention shown in FIG. 4, the bottom plate 8IL of the container 8
is configured to be movable up and down, and the elastic body 6 includes a bottom plate 8a.
Pressure (tension) is applied by.

第4図は、底板aaVCtE力を加えない状態を示した
ものである。第5図では開口9が左方に移動するととも
に、底板8aが上昇して弾性体6に圧力が加えられてい
る。従って、開口内表面16は凸形状となり、光軸tは
開口部材7の移動とともに回転する。第6図では、開口
9が右方に移動するとともに、底板8aが下降して弾性
体6に負圧が加えられている。従って、開口内表面16
け凹形状となり、光軸tは開口部材7の移動とともに回
転する。
FIG. 4 shows a state where no force is applied to the bottom plate aaVCtE. In FIG. 5, the opening 9 moves to the left, the bottom plate 8a rises, and pressure is applied to the elastic body 6. Therefore, the aperture inner surface 16 has a convex shape, and the optical axis t rotates as the aperture member 7 moves. In FIG. 6, the opening 9 moves to the right, the bottom plate 8a descends, and negative pressure is applied to the elastic body 6. Therefore, the opening inner surface 16
It has a concave shape, and the optical axis t rotates as the aperture member 7 moves.

この例においては、第1図の例と異なシ、開館7図は本
発明による光学素子のさらに他の例を示すもので、開口
17を有する開口部材1゜上に2つの永久磁石11.1
1’が配置されている。
In this example, which is different from the example shown in FIG. 1, FIG.
1' is placed.

18は弾性体、19は平行平板ガラスの底板である。底
板19の下方には、2つの電磁石12゜12′が配置さ
れている。、2つの電磁石12.12’の電流量を独立
に制御することにより、!磁石12.12’と永久磁石
11.11’の間に働く引力あるいけ斥力を変化させ、
開口内表面20の形状及び光軸の位置を自由に変えるこ
とができる。
18 is an elastic body, and 19 is a bottom plate made of parallel flat glass. Two electromagnets 12 and 12' are arranged below the bottom plate 19. , by independently controlling the amount of current of the two electromagnets 12, 12'! Changing the attractive or repulsive force acting between the magnet 12.12' and the permanent magnet 11.11',
The shape of the inner surface 20 of the opening and the position of the optical axis can be freely changed.

第7図は電磁石12 、12’に電流を流さない場合第
8図は永久磁石11と電磁石12の間に強い引力、永久
磁石11′と!磁石12′の間に弱い引力が働くようt
流を流した場合、第9図は永久磁石11と゛或磁石12
の間に強い斥力、永久磁石11′と電磁石12′の間に
弱い斥力が働くように電流を流した場合を示す。
Figure 7 shows the case where no current is passed through the electromagnets 12 and 12'. Figure 8 shows the strong attraction between the permanent magnet 11 and the electromagnet 12, and the permanent magnet 11'! t so that a weak attractive force acts between the magnets 12'.
When a current is applied, FIG. 9 shows the permanent magnet 11 and the magnet 12.
The case is shown in which a current is passed so that a strong repulsive force acts between the permanent magnet 11' and the electromagnet 12', and a weak repulsive force acts between the permanent magnet 11' and the electromagnet 12'.

次に、本発明の光学素子を実際のレンズ系に使用した例
を示す。
Next, an example in which the optical element of the present invention is used in an actual lens system will be shown.

本発明の光学素子は、例えば光ディスクのピンクアップ
用対物レンズ系に使用することができる。第10図及び
第11図は、本発明の光学素子を用Aた光ディスクのピ
ックアップ用対物レンズ系の構成例で、13は第7図に
示した本発明の光学素子、14は対物レンズ、15は光
ディスクの記録面である。
The optical element of the present invention can be used, for example, in an objective lens system for pinking up an optical disc. 10 and 11 show examples of the configuration of an objective lens system for picking up an optical disk using the optical element of the present invention, where 13 is the optical element of the present invention shown in FIG. 7, 14 is an objective lens, and 15 is the recording surface of the optical disc.

図面左方よ妙入射した平行レーザビームは、本発明の光
学素子13、対物レンズ14によって光ディスクの記録
面15上に結像される。結像されたレーザビームは、そ
の結像点に書きこオれている情報に従って、偏光状態に
変化を受けて反射される。反射されたレーザービームは
入射時と同じ光路を逆行し、検出器によってその偏光状
態が検出され、清報が読み出される。
The parallel laser beam incident on the left side of the drawing is imaged onto the recording surface 15 of the optical disk by the optical element 13 and objective lens 14 of the present invention. The focused laser beam undergoes a change in polarization state according to the information written at the focused point and is reflected. The reflected laser beam travels back along the same optical path as when it was incident, its polarization state is detected by a detector, and the report is read out.

このような光学系においては、光ディスクの所定位置に
、小さいスポットとしてレーザビームを集光する必袈が
あり、振動や光ディスクの偏芯、面のうねり等の影響を
除去しなければならない。このため、光ディスクのビッ
クアンプVCは自動調節機構すなわち記録面15が対物
レンズ系の光J47g方向に移動しても常に記録面15
上にビームを桔f象する機構を、トラッキング機構す々
わち記録面15が光軸mに対して垂直方向に移動しても
常に記@可15の同一円周上にビームを結像する機構が
必要である。
In such an optical system, it is necessary to focus the laser beam as a small spot on a predetermined position on the optical disk, and it is necessary to eliminate the effects of vibration, eccentricity of the optical disk, surface waviness, and the like. Therefore, the big amplifier VC of the optical disk has an automatic adjustment mechanism, that is, even if the recording surface 15 moves in the direction of the light J47g of the objective lens system, the recording surface 15 is always
A tracking mechanism is used to image the beam on the same circumference even if the recording surface 15 moves in a direction perpendicular to the optical axis m. A mechanism is necessary.

このため、従来の光ディスクのピンクアップでは対物レ
ンズ全体を機械的に移動させたり、あるいはガルヴアノ
メータの光偏向等の手段を用いてこれらの機構を設けて
いたが、装置の小型化や応答速度の点に問題があった。
For this reason, in conventional optical disc pink-up, these mechanisms were provided by mechanically moving the entire objective lens or by using means such as optical deflection of a galvanometer, but these mechanisms were difficult to achieve in terms of device miniaturization and response speed. There was a problem.

しかし、第10図及び第11図に示すように、本発明の
光学素子、13を使用すれば、開口部材10′Jk光軸
m方向に移動させることによって、付物レンズ系全体の
焦点距離を変化させることができる。また、開口部材1
0の底板19に対する角度を変化させることによって、
プリズム1乍用でレーザビームf偏向させることができ
る。
However, as shown in FIGS. 10 and 11, if the optical element 13 of the present invention is used, the focal length of the entire accessory lens system can be changed by moving the aperture member 10'Jk in the direction of the optical axis m. It can be changed. In addition, opening member 1
By changing the angle of 0 with respect to the bottom plate 19,
A single prism can deflect a laser beam f.

つまシ、本発明の光学素子によれば、自動焦点調節機構
とトラッキング機構を同時に得ることができる。
According to the optical element of the present invention, an automatic focusing mechanism and a tracking mechanism can be obtained at the same time.

すなわち、記録面15上の特定の1.’J Rが光軸m
方向あるいけ光に対して垂直方向に移動しても、本発明
による光学素子13によ粋レーザビームは常に点Rに結
像することができる。
That is, a specific 1. 'J R is the optical axis m
The optical element 13 according to the invention makes it possible for the laser beam to always be focused on the point R, even if the laser beam is moved perpendicularly to the direction of illumination.

本発明による光学素子の他の応用としては、レーザ加工
機やレーデメス等の集光レンズ等の種々の照明、投光光
学系あるいは立体形状の読みとり装置等が考えられる。
Other applications of the optical element according to the present invention include various types of illumination such as laser processing machines and condensing lenses for Redemes, etc., light projection optical systems, and three-dimensional shape reading devices.

本発明の光学素子は、以上説明したような非常に部組な
構成によって、焦点距離を大きく変えることができると
ともに、光軸の位置も自由に変更することができ大変有
効である。このため、本発明の光学素子を用いれば光学
装置全体がシンプルになり小壁化することができる。
The optical element of the present invention is very effective because it can greatly change the focal length and also freely change the position of the optical axis due to the highly modular configuration described above. Therefore, by using the optical element of the present invention, the entire optical device can be made simple and have a small wall.

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

・弯1図は本発明の光学素子の一例を示す断面図、第2
図は第1図に示す光学素子で焦点距離を変化させた例を
示す断面図、第3図は第2図に示す光学素子で光軸を平
行移動させた例を示す断面図、第4図は不発明による光
学素子の他の例を示す断面図、第5図は第4図に示す光
学素子の開口内表面を凸形状とするとともに光軸の向き
を変化させた例を示す断面図、第6図は第4図に示す光
学素子の開口内表面を凹形状にするとともに光軸の向き
を変化させた例を示す断面図、第7図は本発明(てよる
光学素子のさらに他の例を示す断面図、第8図は第7図
に示す光学素子の開口内表面を凸形状にするとともに光
軸の向きを変化させた例を示す断面1ス、第9図#−i
第7図に示す光学素子の開口内表面を凹形状にするとと
もに光軸の向きを変化させた例を示す断面図、第10図
及び第11図は第7図に示す本発明の光学素子を光ディ
スクのピックアップ用対物レンズ系に使用した例を示す
断面図である。 1.8・・・・容器 2.9.17・・・・開口 5.7.10・・・・開口部材 4.6.18・・・・弾性体 5.1S、20・・・・開口内表面 11.11’・・・・永久磁石 12 、12’・・・・電磁石 13・・・・光学素子 14、・・・対物レンズ 15・・・・記録面 19・・・・底板 出願人 キャノン株式会社 第7図 第2霞 第2図 第11図
- Figure 1 is a sectional view showing an example of the optical element of the present invention, Figure 2 is a sectional view showing an example of the optical element of the present invention.
The figure is a sectional view showing an example in which the focal length is changed using the optical element shown in Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view showing an example in which the optical axis is moved in parallel with the optical element shown in Fig. 2, and Fig. 4. 5 is a sectional view showing another example of the optical element according to the invention; FIG. 5 is a sectional view showing an example in which the inner surface of the opening of the optical element shown in FIG. 4 is made convex and the direction of the optical axis is changed; FIG. 6 is a sectional view showing an example in which the inner surface of the aperture of the optical element shown in FIG. 4 is made concave and the direction of the optical axis is changed, and FIG. A cross-sectional view showing an example, Fig. 8 is a cross-sectional view showing an example in which the inner surface of the aperture of the optical element shown in Fig. 7 is made convex and the direction of the optical axis is changed, Fig. 9 #-i
FIG. 7 is a sectional view showing an example in which the inner surface of the opening of the optical element is made concave and the direction of the optical axis is changed, and FIGS. 10 and 11 are cross-sectional views of the optical element of the present invention shown in FIG. 7. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of use in an objective lens system for picking up an optical disc. 1.8... Container 2.9.17... Opening 5.7.10... Opening member 4.6.18... Elastic body 5.1S, 20... Opening Inner surface 11.11'...Permanent magnet 12, 12'...Electromagnet 13...Optical element 14,...Objective lens 15...Recording surface 19...Bottom plate Applicant Canon Co., Ltd. Figure 7 Figure 2 Haze Figure 2 Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 弾性体および該弾性体を突出又は沈降させて光学表面を
変形できる開口を有する開口部材からなり、前記開口部
材の位置を自由に変更できるようにして、前記光学表面
の焦点距離と光軸の位置を任意に変えることができる構
成にしたことを特徴とする光学素子。
It consists of an aperture member having an elastic body and an aperture capable of deforming the optical surface by protruding or sinking the elastic body, and the position of the aperture member can be freely changed to adjust the focal length and optical axis position of the optical surface. An optical element characterized in that it has a configuration that allows it to change arbitrarily.
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