JPS60217323A - Automatic focus optical device - Google Patents

Automatic focus optical device

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JPS60217323A
JPS60217323A JP7479684A JP7479684A JPS60217323A JP S60217323 A JPS60217323 A JP S60217323A JP 7479684 A JP7479684 A JP 7479684A JP 7479684 A JP7479684 A JP 7479684A JP S60217323 A JPS60217323 A JP S60217323A
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elastic body
elastic
optical
lens
optical device
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臼井 正幸
Hiroyuki Imataki
今滝 寛之
Takeshi Baba
健 馬場
Takashi Serizawa
芹沢 高
Hiroyasu Nose
博康 能瀬
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    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals

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Abstract

PURPOSE:To simplify the constitution of an automatic focus optical device, and to improve its responsiveness by controlling the shape of an optical surface of an elastic body in accordance with a signal detected by a focusing state detecting means. CONSTITUTION:A transparent elastic body 3 is put into a cylindrical vessel 1 having a circular opening part 2, and the pressure is applied to the elastic body 3 through a movable part 4 consisting of a transparent parallel plate. In accordance with magnitude of the applied pressure, a part of the elastic body 3 is projects in the shape of a convex lens from the opening part 2, or sinks in the shape of a concave lens. A focusing state is detected by a focusing state detecting means, by which the pressure applied to the elastic body 3 is controlled in accordance with a detected signal, and a shape of an optical surface of the elastic body 3 is controlled.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弾性体から成る光学表面を変形させることに
より、オートフォーカス機能を達成する光学装置に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical device that achieves an autofocus function by deforming an optical surface made of an elastic body.

従来より、自動焦点機能を備えた装置は、カメラ、光デ
イスク装置、光学的測定装置等に広く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, devices with an autofocus function have been widely used in cameras, optical disk devices, optical measurement devices, and the like.

斯様な光学装置においては、結像レンズの一部又は全部
を光軸方向に沿って機械的に移動させることにより、フ
ォーカシングを行っている。この様な機械的なフォーカ
シング機構では、フォーカシングの為に移動させるレン
ズの駆動機構が大型化し易く、又、非常に速い応答性を
得ることが困難である。
In such an optical device, focusing is performed by mechanically moving part or all of the imaging lens along the optical axis direction. In such a mechanical focusing mechanism, the driving mechanism for the lens that is moved for focusing tends to be large in size, and it is difficult to obtain extremely fast response.

又、従来より、レンズ又はミラーの如き光学部材を移動
させることなく、結像光学素子焦点距離を変化させるも
のとしては、特開昭55−38857号公報に見られる
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56−110403、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。
Furthermore, conventionally, as a method for changing the focal length of an imaging optical element without moving optical members such as lenses or mirrors, a liquid is placed in an elastic container as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-38857. Some proposals have been made in which the shape of the piezoelectric material is changed by the hydraulic pressure applied to the piezoelectric material, and in which a piezoelectric material is used, as in Japanese Patent Application Laid-open No. 56-110403 and Japanese Patent Application Laid-open No. 58-85415.

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, while the latter has the disadvantage that its variable amount cannot be made very large.

本発明の目的は、上述した欠点を解決し、簡易な構成で
応答性も良い可変焦点機構を備えた光学装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to provide an optical device having a variable focus mechanism with a simple configuration and good responsiveness.

本発明に係る光学装置においては、光学装置内に設けら
れる結像光学系内の少なくとも一部の光学部材として、
弾性体および該弾性体の光学表面の形状を制御可能な手
段より成る弾性体光学部材を配し、該光学部材の表面形
状を変化させることにより前記結像光学系自身の焦点位
置を可変としている。更に、前記光学装置内に、前記結
像光学系の焦点位置を検出する手段を設け、該手段から
の情報に基づいて前記光学部材の表面形状を制御するも
のである。前記弾性光学部材は、体積形の弾性体自体を
開口を有する部材の開口部から凸状に突出又は凹状に沈
降させることによって、その開口部での弾性体が形成す
る光学表面を変形して、所望焦点距離を得ることができ
るものである。従って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、所望の焦点距離が得られる
ため、光学部材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づく焦点距離の変化のため焦点距離
の変化率を極めて大きく設定することができる。
In the optical device according to the present invention, at least some optical members in the imaging optical system provided in the optical device include:
An elastic optical member consisting of an elastic body and means capable of controlling the shape of the optical surface of the elastic body is disposed, and the focal position of the imaging optical system itself is made variable by changing the surface shape of the optical member. . Furthermore, means for detecting the focal position of the imaging optical system is provided in the optical device, and the surface shape of the optical member is controlled based on information from the means. The elastic optical member deforms the optical surface formed by the elastic body at the opening by causing the volume-shaped elastic body itself to protrude convexly or sink concavely from the opening of the member having the opening, A desired focal length can be obtained. Therefore, simply by applying an external force to the elastic body or changing the volume of the elastic body, the optical surface can be reversibly changed and the desired focal length can be obtained, making it easy to configure and control the optical member. This is extremely easy, and since the focal length changes based on changes in the shape of the optical surface, the rate of change in the focal length can be set extremely large.

本発明の光学装置に用いる前記光学部材の弾性体として
は、物体に力を加えると変形を起し、加えた力があまり
大きくない限り(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。
The elastic body of the optical member used in the optical device of the present invention causes deformation 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. A material having the property of returning to its original shape (elasticity) 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%.

前記弾性体は、適用される光学装置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
The elastic material has an elastic modulus depending on the characteristics of the optical device to which it is applied, and is generally used to easily obtain large elastic deformation or to make the state after deformation optically more homogeneous. Therefore, a material with a small elastic modulus is preferable.

なお、弾性率(G)は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またはゴム弾性と呼ばれ、
従って本発明の装置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/γ (ρ=stress, γ=elastic strain). Elasticity that causes large deformation with small stress is called high elasticity or rubber elasticity.
Therefore, this type of elastic body can be particularly preferably used in the device of the present invention.

このようなゴム弾性体としては一般に“ゴム°”と知ら
れている天然ゴム、例えばスチレンブタジェンゴム(S
BR)、ブタジェンゴム(B R)、インプレンゴム(
IR)、エチレンプロピレンゴム(E PM 、E P
DM)、ブチルゴム(I I R) 、クロロプレンゴ
ム(CR)、アクリロニトリル−ブタジェンゴム(NB
R)、ウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(St)、
ふっ素ゴム(FPM)、多硫化ゴム(T)、ポリエーテ
ルゴム(FOR,CHR,CHC)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本発明の光学装置に適用される弾
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
弾性率を決める処理に他ならない。
Such rubber elastic bodies include natural rubber generally known as "rubber", such as styrene-butadiene rubber (S
BR), butadiene rubber (BR), imprene rubber (
IR), ethylene propylene rubber (E PM, E P
DM), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NB
R), urethane rubber (U), silicone rubber (St),
Examples include fluororubber (FPM), polysulfide rubber (T), and polyether rubber (FOR, CHR, CHC). 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, a polymeric substance exhibiting a rubbery state at the temperature at which the optical element is used can be widely used as an elastic body applied to the optical device of the present invention. The modulus of elasticity in the rubber state is mainly determined by the crosslinking state of the polymer chains that make up the elastic body, and therefore, for example, vulcanization of natural rubber is nothing but a process that determines the modulus of elasticity.

前記弾性体としては、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。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、1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。
It is desirable for the elastic body to undergo large deformation with small stress, and for this purpose, adjustment of the crosslinking state is important. However, a decrease in the elastic modulus (a tendency for large deformations to occur with small stress) also leads to a decrease in strength, so it is necessary to use It is necessary to select the elastic body appropriately.

又、その弾性率の測定も、光学部材の使用形態による応
力の種類に応じて、例えば、引張り、曲 3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, compression, etc. methods depending on the type of stress depending on how the optical member is used.

前記弾性体としては、通常の固体での弾性率10” −
10dyne/cm2よりも小さく、ゴム弾性体の1.
08dyne/ am2以下が適当で、好ましくは10
6dyne/ cm2以下、特に好ましくは5×105
dyne/ cm2以下であり、下限は弾性体が光学部
材を構成する場合に、通常の液体とは異なり、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゛
学装置は、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
囲は光学部材の使用温度におけるものである。
The elastic body has an elastic modulus of 10''-
It is smaller than 10 dyne/cm2, and 1.
08 dyne/am2 or less is suitable, preferably 10
6 dyne/cm2 or less, particularly preferably 5 x 105
dyne/cm2 or less, and the lower limit is preferably smaller as long as the elastic body has a property that it does not spill when the elastic body constitutes an optical member, unlike a normal liquid. Note that although optical devices 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 member.

弾性体の硬さ、軟さはある程度その弾性に依存する。J
ISK6301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、簡便に知ることができる。
The hardness and softness of an elastic body depend to some extent on its elasticity. J
ISK6301 stipulates a method of applying a minute strain to the surface of a sample using a spring and evaluating the hardness of rubber based on its penetration, which can be easily determined.

しかしながら、弾性率が106dyne/ c+n2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JISK2808による1/4インチミクロ稠
度計を用いてその針入度で評価する。
However, if the modulus of elasticity is as low as 106 dyne/c+n2 or less, it cannot be measured using the above-mentioned method, and in that case, the penetration is evaluated using a 1/4-inch micro-consistency meter according to JIS K2808.

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″では測定が困難なので圧縮(5%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 "tensile and elongation" as a measurement method, so the value can be determined by compression (5% 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お
ける分子の組合わせ、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。
The elastic modulus of each of these 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(信越化学工業型;KE104G
EL(商品名))と触媒(商品名;Cat alyst
−104,信越化学工業型)に希釈剤(商品名RTVシ
ンナー、信越化学工業型)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 type; KE104G
EL (product name)) and catalyst (product name; Cat alyst
-104, Shin-Etsu Chemical Type), when a diluent (trade name: RTV Thinner, Shin-Etsu Chemical Type) 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形させる方法は、外力
の他、上記材料を用いて熱膨張Φ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 Φ 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
平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 one in which the opening is provided in a flat plate, and when the elastic body is housed in a container and used, at least one part of the container is used. An opening may be provided in one wall. 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り、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弾性体光学部材はその弾
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バックしてコントロールする事
が可能である。
The elastic optical member formed by these openings 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 feedback while detecting the effect. things are possible.

又、この開口を円筒型の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。
Further, 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ての
方法で行う事が可能であるが、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、圧電
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出来る。弾性体光学部
材は、弾性体レンズ或いは弾性体ミラーのいずれの構成
をもとれることは言うまでもないが、以下の説明では、
弾性体レンズを用いて説明する。
All conventionally known methods can be used to apply an external force to the elastic body, but it is desirable to deform the elastic body using a feedback mechanism while detecting the optical effect. It is preferable to use a method that allows electrical control of an electromagnet, a stepping motor, a piezoelectric element, or the like. Also,
Volume change due to heating can be performed using a heater provided outside or inside the elastic body. It goes without saying that the elastic optical member can have the configuration of an elastic lens or an elastic mirror, but in the following description,
This will be explained using an elastic lens.

第1図〜第3図は、本発明に係る光学装置に使用される
弾性体レンズの代表的な基本構成の断面を示すもので、
1は円形開口部2を有する円筒形の容器、3は透明な弾
性体、4は弾性体を加圧するための可動部で光学的に透
明な平行平板からなる。第1図は、圧力を加えていない
状態である。
Figures 1 to 3 show cross sections of typical basic configurations of elastic lenses used in the optical device according to the present invention.
1 is a cylindrical container having a circular opening 2, 3 is a transparent elastic body, and 4 is a movable part for pressurizing the elastic body, which is an optically transparent parallel flat plate. FIG. 1 shows a state in which no pressure is applied.

第2図は可動部4を通じて弾性体3に圧力を加えた状態
であり、この場合加えた圧力の大きさにしたがって、弾
性体の一部が開口部より凸レンズ状に突出する。第3図
は、可動部4を通じて弾性体に負圧を加えた状態で、こ
の場合弾性体は開口部において凹レンズ状になる。
FIG. 2 shows a state in which pressure is applied to the elastic body 3 through the movable part 4, and in this case, a part of the elastic body protrudes from the opening in the shape of a convex lens according to the magnitude of the applied pressure. FIG. 3 shows a state in which negative pressure is applied to the elastic body through the movable part 4, and in this case, the elastic body has a concave lens shape at the opening.

このようにして、容器の可動部に印加する外力の大きさ
によって弾性体の一部により開口部に所望の光学表面形
状を実現することができるものである。また開口部2を
有する開口板2′は光学的に不透明であることが望まし
い。また、可動部と弾性体は必要に応じて接着剤などに
より接着される。また必要なら弾性体と容器の内壁面と
が全体的に接着される。また、第1図のような構成の変
わりに第4図のように光学的に透明な平行平板を底にも
つ容器5に入れた弾性体3を円形開口部7を有する可動
部6で加圧するような構成にすることもできる。さらに
第5図に示すように、複数の開口部7および9を設け、
加圧によりおのおのの曲率を与えることも可能である。
In this way, a desired optical surface shape can be realized at the opening by a portion of the elastic body depending on the magnitude of the external force applied to the movable part of the container. Further, it is desirable that the aperture plate 2' having the apertures 2 is optically opaque. Further, the movable part and the elastic body are bonded together using an adhesive or the like, if necessary. Further, if necessary, the elastic body and the inner wall surface of the container are entirely bonded. Moreover, instead of the configuration shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, an elastic body 3 placed in a container 5 having an optically transparent parallel flat plate at the bottom is pressurized by a movable part 6 having a circular opening 7. It is also possible to have a configuration like this. Furthermore, as shown in FIG. 5, a plurality of openings 7 and 9 are provided,
It is also possible to give each curvature by applying pressure.

また、複数の開口部の大きさを変えることにより、それ
ぞれ異った曲率を与えることもできる。また、第6図に
示すように、弾性体3は開口部13が容器の内部に形成
されているような容器10に収容されていて1 もよい。この開口部13は、容器の光学的に透明な上蓋
11に固定された円筒12によって形成されており、可
動部4に外圧を加えることによって弾性体による光学表
面が開口部13に形成される。
Further, by changing the sizes of the plurality of openings, different curvatures can be given to each of the openings. Further, as shown in FIG. 6, the elastic body 3 may be housed in a container 10 having an opening 13 formed inside the container. This opening 13 is formed by a cylinder 12 fixed to an optically transparent top lid 11 of the container, and by applying external pressure to the movable part 4, an optical surface made of an elastic body is formed in the opening 13.

ここで可動部4又は6を駆動して弾性体3に圧力を加え
る方法は、いかようなものも可能であり、簡単な方法と
しては、容器にネジを切っておき可動部をネジ込む方法
や、電磁石を用いて可動部を制御する方法などがあるが
、それらの方法によって本発明が限定されるものではな
い。また、本発明に用いられる他の弾性体レンズの例と
しては、第7図に示すように、円筒形のピエゾ素子14
を用いて、その径方向の伸縮により、ピエゾ素子の内部
に充填した弾性体3を円筒の開口部15から突出・沈降
させて光学表面を形成することもできる。
Here, any method can be used to apply pressure to the elastic body 3 by driving the movable part 4 or 6, and a simple method is to cut a thread in the container and then screw the movable part into the container. , a method of controlling a movable part using an electromagnet, etc., but the present invention is not limited to these methods. Further, as an example of another elastic lens used in the present invention, as shown in FIG. 7, a cylindrical piezo element 14
It is also possible to use the radial expansion and contraction to cause the elastic body 3 filled inside the piezo element to protrude and sink from the cylindrical opening 15 to form an optical surface.

なお、第8図および第9図は弾性体に外力を加える具体
例の例であり、第8図は、円筒形の圧電体21の中に弾
性体3を収容し、電源22からス2 イッチ23を経て電圧を印加することによって円板状の
可動部20と開口部18を有、する駆動部19を接近さ
せることで開口部18の光学表面を変形させるものであ
る。また第10図は、電磁石26により強磁性材からな
る可動部25を容器27の深さ方向に移動させることに
よって弾性体3の開口部24における光学表面を変形さ
せることができるものである。
Note that FIGS. 8 and 9 show specific examples of applying an external force to the elastic body. In FIG. 8, the elastic body 3 is housed in a cylindrical piezoelectric body 21, and the switch By applying a voltage through 23, the optical surface of the opening 18 is deformed by bringing the disk-shaped movable section 20 and the driving section 19 having the opening 18 closer to each other. Further, FIG. 10 shows that the optical surface of the opening 24 of the elastic body 3 can be deformed by moving the movable part 25 made of a ferromagnetic material in the depth direction of the container 27 using an electromagnet 26.

以上説明した弾性体レンズを用いれば機械的な可動部を
ほとんど用いずにオートフォーカス光学装置を実現する
ことができる。以下、図面を用いて本発明の光学装置を
説明する。
By using the elastic lens described above, an autofocus optical device can be realized without using almost any mechanically movable parts. Hereinafter, the optical device of the present invention will be explained using the drawings.

第10図は本発明の光学装置の1実施例を示す図で同図
は本発明を光ディスクのオートフォーカス光学装置に適
用した例である。同図において、30は光源である半導
体レーザ、31は該半導体レーザを駆動する駆動回路、
32は半導体レーザ30より出射した光束をコリメート
するコリメーターレンズ、33は該コリメートされた光
束を後述する光デイスク面上に導くためのハーフミラ−
134は例えば第7図で説明したような弾性体レンズで
あって前記コリメートされた光束を集光する集光レンズ
の働きをする。35は光ディスク、36は該光ディスク
を回転させるためのモータである0弾性体レンズ34に
よって光デイスク35面上に集光された光束は該光ディ
スクで反射された後再び弾性体レンズ34を通り、ハー
フミラ−33を透過して合焦状態検出系37に導かれる
。該合焦状態検出系としては公知の手段、例えば同図に
示すように、ハーフミラ−38を介して光束の集光位置
の前後のデフォーカス位置に設定された光量センサ39
及び39′と、該光量センサ(39,39’)の出力信
号にもとづき合焦状態を判別する合焦状態判別回路40
の組合せ等を用いることができる。合焦状態検出系によ
って検出された信号は弾性体レンズ駆動回路41に導か
れ、該駆動回路によって弾性体レンズのパワーが制御さ
れるので、このようにして構成されたフィードバック系
により弾性体レンズによる光束の集光位置は正しく光デ
イスク35面上に保たれる。
FIG. 10 is a diagram showing one embodiment of the optical device of the present invention, and this figure is an example in which the present invention is applied to an autofocus optical device for an optical disc. In the figure, 30 is a semiconductor laser that is a light source, 31 is a drive circuit that drives the semiconductor laser,
32 is a collimator lens that collimates the light beam emitted from the semiconductor laser 30, and 33 is a half mirror that guides the collimated light beam onto the optical disk surface, which will be described later.
Reference numeral 134 denotes an elastic lens as explained in FIG. 7, for example, and functions as a condenser lens that condenses the collimated light beam. 35 is an optical disk, and 36 is a motor for rotating the optical disk. The light beam focused on the surface of the optical disk 35 by an elastic lens 34 is reflected by the optical disk, passes through the elastic lens 34 again, and is turned into a half mirror. -33 and is guided to the focus state detection system 37. The focusing state detection system is a known means, for example, as shown in the figure, a light amount sensor 39 is set at defocus positions before and after the convergence position of the light beam via a half mirror 38.
and 39', and a focus state determination circuit 40 that determines the focus state based on the output signal of the light amount sensor (39, 39').
A combination of these can be used. The signal detected by the focus state detection system is guided to the elastic lens drive circuit 41, and the power of the elastic lens is controlled by the drive circuit. The condensing position of the light beam is maintained correctly on the surface of the optical disk 35.

第11図は本発明の光学装置の他の実施例を示す図であ
って、同図はカメラ等に用いられるアクティブ方式のオ
ートフォーカス光学装置の基本原理を示す図である。同
図において50は本発明に適用する弾性体レンズであっ
て、該弾性体レンズの駆動は例えば第7図で説明したよ
うにピエゾ素子を用いて行なわれるものとする。51は
□弾性体レンズを駆動する為の駆動回路、52は弾性体
レンズの像面、53は撮影すべき被写体をあられす。5
4はLEDであってミラー55に対して像面52と鏡映
関係の位置に設置されている。57はLED54より出
射し、被写体53で反射した光を検出するCODであっ
て、該CODの位置はミラー56に対して像面52と鏡
映関係の位置に設置されているものとする。LED54
よる出射した光束はミラー55で反射され、弾性体レン
ズ50の周辺の結像に使用されない部分を通って被写体
53に到達し、該被写体で反射されて再び弾性体レンズ
50の周辺部を通り、ミラー56によってCCD57上
に結像される。合焦状態は5 CCD上の結像スポットのボケを合焦状態検出回路58
で検出することにより判別される。該合焦状態検出回路
からは合焦状態に応じて弾性体レンズ駆動回路51へ信
号がフィードバックされ、該信号によって弾性体レンズ
のパワーが制御される。以上説明したような方法によっ
てカメラ等に用いられるオートフォーカス制御装置を実
現することが可能となる。
FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the optical device of the present invention, and is a diagram showing the basic principle of an active autofocus optical device used in cameras and the like. In the figure, reference numeral 50 denotes an elastic lens applied to the present invention, and the elastic lens is driven using, for example, a piezo element as explained in FIG. 7. 51 is a drive circuit for driving the elastic lens, 52 is the image plane of the elastic lens, and 53 is for pointing the object to be photographed. 5
Reference numeral 4 denotes an LED, which is installed at a position where it is in a mirroring relationship with the image plane 52 with respect to the mirror 55. 57 is a COD that detects the light emitted from the LED 54 and reflected by the subject 53, and the COD is placed in a mirroring relationship with the image plane 52 with respect to the mirror 56. LED54
The emitted light flux is reflected by the mirror 55, passes through the peripheral part of the elastic lens 50 that is not used for image formation, reaches the subject 53, is reflected by the subject, and passes through the peripheral part of the elastic lens 50 again. An image is formed on the CCD 57 by the mirror 56. The focus state is 5. The focus state detection circuit 58 detects the blur of the imaged spot on the CCD.
It is determined by detecting the A signal is fed back from the focus state detection circuit to the elastic lens drive circuit 51 according to the focus state, and the power of the elastic lens is controlled by the signal. By the method described above, it is possible to realize an autofocus control device used in a camera or the like.

上記の例はLED等により投光した光によってオートフ
ォーカス制御を行なう、いわゆるアクティブ方式のオー
トフォーカス装置であるが、被写体自体の光を利用して
オートフォーカスを行なうパッシブ方式のオートオフオ
ーカス装置も本発明の主旨に沿って容易に実現できるこ
とはいうまでもない。
The above example is a so-called active type autofocus device that performs autofocus control using light emitted by an LED, etc., but a passive type auto-off focus device that performs autofocus using the light of the subject itself is also available. Needless to say, it can be easily realized in accordance with the spirit of the invention.

上述した光学装置に用いる弾性体レンズの駆動法として
は、次の様な方法も有効である。即ち、弾性体レンズ駆
動回路の発生する信号に、常に微小な高周波信号をのせ
ておき、弾性体レンズが常に高周波で微小変形をくり返
すようにしておく。
The following method is also effective as a method for driving the elastic lens used in the above-mentioned optical device. That is, a minute high frequency signal is always added to the signal generated by the elastic lens drive circuit, so that the elastic lens always repeats minute deformation at high frequency.

1に のような微小変形によって、焦点位置が微小量前後する
ことになるが、合焦状態検出回路によりこの焦点位置の
ズレを検出し、合焦状態にするには弾性体レンズを焦点
が前後いずれの方向へ移動するよう駆動すべきを判断す
ることができる。通常の焦点検出の方法では、合焦・非
合焦の状態の判別はつくが、いずれの方向に焦点ずれが
あるかを判断することが困難なため、敏速な駆動ができ
ないが、このような方法により高速応答が可能である。
Due to the minute deformation shown in 1, the focal position shifts by a minute amount, but the focus state detection circuit detects this shift in the focal position, and in order to bring it into focus, the elastic lens is moved back and forth between the focal points. It is possible to determine in which direction the vehicle should be driven. With normal focus detection methods, it is possible to distinguish between in-focus and out-of-focus states, but it is difficult to determine in which direction the focus is out of focus, so quick driving is not possible. The method allows for fast response.

このような駆動法は、弾性体レンズを用いた本発明の1
つの効果であり、通常のレンズ全体の移動によるもので
はこのような高周波駆動は困難である。
Such a driving method is based on the first method of the present invention using an elastic lens.
This is due to two effects, and such high-frequency driving is difficult with normal movement of the entire lens.

以上1本発明に係る光学装置におい七は、光学装置に用
いられる光学系は、光軸方向への変位を伴うことなく光
学系の焦点制御をすることが可能で、且つ、高い応答特
性で焦点制御が可能である。
Seventh aspect of the optical device according to the present invention is that the optical system used in the optical device can control the focus of the optical system without displacement in the optical axis direction, and has high response characteristics. Control is possible.

【図面の簡単な説明】 第1図、第2図、第3図、第4図、第5図、第6図、第
7図、第8図及び第9図は各々、本発明の光学装置に適
用される弾性体レンズを説明する□ 図、第10図及び
第11図は各々、本発明の光学装置の一実施例を、示す
図。 30−m−半導体レーザー、31−m−駆動回路、32
−m−コリメーターレンズ、33−m−ハーフミラー、
34.50−m−弾性体レンズ、37−−−合焦状態検
知系、41.51−−一弾性体レンズ駆動回路、52−
m−像面、53−−一被写゛体、54−一−LED、5
7−−−CCD、58−m−合焦状態検出回路。
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9 each show an optical device of the present invention. 10 and 11 are views each showing an embodiment of the optical device of the present invention. 30-m- semiconductor laser, 31-m- drive circuit, 32
-m-collimator lens, 33-m-half mirror,
34.50-m-elastic body lens, 37--focus state detection system, 41.51--elastic body lens drive circuit, 52-
m-image plane, 53--1 object, 54-1-LED, 5
7----CCD, 58-m-Focus state detection circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)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部材から成る弾性体光学
部材と、該弾性体光学部材の合焦状態を検知する合焦状
態検知手段とを備え、該合焦状態検出手段によって検出
された信号に応じて、前記光学部材の光学表面の形状を
制御することを特徴とする自動焦点光学装置。
(1) An elastic optical member comprising an elastic body and a member having an opening capable of protruding or sinking the elastic body to deform the optical surface; and a focusing state detection means for detecting the focusing state of the elastic optical member. An automatic focusing optical device comprising: an automatic focusing optical device, wherein the shape of the optical surface of the optical member is controlled according to a signal detected by the focusing state detecting means.
JP7479684A 1984-04-12 1984-04-12 Automatic focus optical device Granted JPS60217323A (en)

Priority Applications (1)

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JP7479684A JPS60217323A (en) 1984-04-12 1984-04-12 Automatic focus optical device

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JPH0518084B2 JPH0518084B2 (en) 1993-03-11

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5973718A (en) * 1991-10-21 1999-10-26 Xerox Corporation Method and apparatus to correct for active write length and bow changes in LED print bars

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5973718A (en) * 1991-10-21 1999-10-26 Xerox Corporation Method and apparatus to correct for active write length and bow changes in LED print bars

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