JPS63153512A - Image forming optical device - Google Patents

Image forming optical device

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JPS63153512A
JPS63153512A JP62064398A JP6439887A JPS63153512A JP S63153512 A JPS63153512 A JP S63153512A JP 62064398 A JP62064398 A JP 62064398A JP 6439887 A JP6439887 A JP 6439887A JP S63153512 A JPS63153512 A JP S63153512A
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JP
Japan
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light
mirror
reflected
variable focus
image sensor
Prior art date
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Application number
JP62064398A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Tomono
明 伴野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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  • Lenses (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain rapid focusing by arranging a light branching device and a focus variable mirror so that incident light on the light branching device is transmitted through the branching face of the light branching device (or reflected on the branching face), reflected by the focus variable mirror and then reflected on the branching face again (or transmitted through the branching face). CONSTITUTION:Since light (circularly polarized light) reflected by a mirror face material 11 is passed through a 1/4 wavelength plate 2 again, the light is converted into the linearly polarized light of a component (s). The linearly polarized light of the component (s) is reflected by a joint face 12 of a polarized light beam splitter 1 and reached to a two-dimensional image sensor 6 to be an image pickup device. Input image information to the image sensor 6 is transmitted to a control device 8 through an image sensor drive 7. The control device 8 decides whether the image inputted to the sensor 6 is focused or not, and when the image is defocused, feeds back a mirror face driver 4 to change the curvature, i.e. a focal distance, of the focus variable mirror 3 and focus the image. Thus, the incident light forms its image on the image sensor 6.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焦点合わせおよび像の拡大縮小を行うための
結像光学装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an imaging optical device for focusing and enlarging/reducing an image.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、視覚情報を入力情報として作動する装置が急速に
増大している。たとえば、ロボットの眼や動く物体を自
動追跡するテレビカメラ等を考えた場合、高速に焦点合
わせができ、必要に応じて像の拡大縮小を行うことがで
きるカメラが要求される。また、光デイスク記憶装置等
では高速に書き込み読み出しを行う場合、レーザビーム
スボ・ノドをディスク上で高速に絞ることができる結像
光学系が必要である。
In recent years, the number of devices that operate using visual information as input information has rapidly increased. For example, when considering a television camera that automatically tracks the eyes of a robot or a moving object, a camera that can focus quickly and enlarge or reduce the image as necessary is required. Furthermore, when writing and reading data at high speed in an optical disk storage device or the like, an imaging optical system that can focus the laser beam on the disk at high speed is required.

従来、これらの用途に対しては、レンズ系を電磁石、モ
ータなどで移動させる光学系が主に用いられてきた。
Conventionally, optical systems in which a lens system is moved by an electromagnet, a motor, etc. have been mainly used for these applications.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、かかる従来の光学系では、レンズ系の移動スペ
ースを確保する必要性から小型化が困難であり、また、
レンズ系を高速に移動させることには限界があった。
However, with such conventional optical systems, it is difficult to downsize due to the need to secure movement space for the lens system, and
There was a limit to how quickly the lens system could be moved.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の結像光学装置は上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、光分波器に入射した光が光分波器の分波面を
透1ll(またはその分波面で反射)した後、焦点可変
鏡で反射し、再び前記光分波器の分波面で反射(または
その分波面を透過)するように光分波器と焦点可変鏡と
を配置したものである。
The imaging optical device of the present invention was made in view of the above problems, and after the light incident on the optical demultiplexer passes through the demultiplexing surface of the optical demultiplexer (or is reflected by the demultiplexing surface), An optical demultiplexer and a variable focus mirror are arranged so that the light is reflected by the variable focus mirror and then reflected again by the demultiplexing surface of the optical demultiplexer (or transmitted through the demultiplexing surface).

また、第1の光分波器に入射した光がその分波面を透過
(またはその分波面で反射)した後、第1の焦点可変鏡
で反射し、再び前記第1の光分波器の分波面で反射(ま
たはその分波面を透過)し、更にその後、第2の光分波
器に入射した光がその分波面を透過(またはその分波面
で反射)した後、第2の焦点可変鏡で反射し、再び前記
第2の光分波器の分波面で反射(またはその分波面を透
過)するように前記第1および第2の光分波器と第1お
よび第2の焦点可変鏡を配置したものである。
In addition, after the light incident on the first optical demultiplexer passes through the demultiplexing surface (or is reflected on the demultiplexing surface), it is reflected by the first variable focus mirror and returns to the first optical demultiplexer. After the light is reflected by the demultiplexing surface (or transmitted through the demultiplexing surface), and then the light incident on the second optical demultiplexer is transmitted through the demultiplexing surface (or reflected by the demultiplexing surface), the second focal point is changed. the first and second optical demultiplexers and the first and second variable focal points so as to be reflected by a mirror and reflected again at the demultiplexing surface of the second optical demultiplexer (or transmitted through the demultiplexing surface); It has a mirror placed in it.

〔作用〕[Effect]

焦点可変鏡の鏡面の曲率を変化させるだけで、結像点の
位置が変わる。また、2つの焦点可変鏡の鏡面の曲率を
独立に変化させることにより、結像点の位置だけでなく
、像の大きさも変えることができる。
Simply changing the curvature of the mirror surface of the variable focus mirror changes the position of the imaging point. Furthermore, by independently changing the curvatures of the mirror surfaces of the two variable focus mirrors, not only the position of the imaging point but also the size of the image can be changed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail along with examples.

第1図は本発明の一実施例を示す構成図であり、 4一 本発明を自動焦点カメラに適用した例を示す。同図にお
いて、■はスペクトル幅の広い偏光ビームを分岐する偏
光ビームスプリッタ−12は1/4波長板、3は鏡面を
平面、凸面、凹面に自由に変化させることができる焦点
可変鏡である。焦点可変鏡3は開度形アクチュエータ部
10と鏡面材11とから構成されている。4は焦点可変
鏡3の鏡面の曲率を変化させる鏡面駆動装置、5は凸レ
ンズ、6は2次元イメージセンサ(CCDアレイ)、7
はイメージセンサ駆動装置、8は制御装置、9は筐体で
ある。また50.51の一点鎖線は光軸を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to an autofocus camera. In the figure, the polarizing beam splitter 12 which splits a polarized beam with a wide spectrum width is a quarter-wave plate, and the reference numeral 3 is a variable focus mirror whose mirror surface can be freely changed to a flat, convex, or concave surface. The variable focus mirror 3 is composed of an opening type actuator section 10 and a mirror material 11. 4 is a mirror drive device that changes the curvature of the mirror surface of the variable focus mirror 3; 5 is a convex lens; 6 is a two-dimensional image sensor (CCD array); 7
8 is an image sensor driving device, 8 is a control device, and 9 is a housing. Further, the dashed dotted line at 50.51 indicates the optical axis.

凸レンズ5の左から入射する光は、例えば自然光のよう
な光波であり、振動方向は第1図の紙面に垂直な方向の
S成分と、このS成分に垂直で且・つ光の進行方向に垂
直なp成分とに分けることができる。一方、偏光ビーム
スプリッタ−1は、直角プリズムを2個用いて斜辺の一
方に誘電体多層膜を蒸着し、斜辺部を接合して立方体に
したものであり、p成分を透過し、S成分を接合面12
で反射するようになっている。しがたって、凸レンズ5
を透過した光のうち、S成分は接合面12で反射されて
上方に進み、たとえば内壁を黒塗りされた筺体9に吸収
される。一方、p成分は接合面12を透過して1/4波
長板2に進入する。なお、本実施例では偏光ビームスプ
リッタ−1として立方体構造のものを用いているが、平
行平面ガラスの一方に多層コートを施したプレート型偏
光ビームスプリッターを用いてもよい。この場合は多層
コート面が本実施例の接合面12に相当する。
The light incident from the left side of the convex lens 5 is a light wave such as natural light, and the vibration direction is an S component in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. It can be divided into a vertical p component. On the other hand, the polarizing beam splitter 1 is a cube made by using two right-angle prisms, depositing a dielectric multilayer film on one of the hypotenuses, and joining the hypotenuses, which transmits the p component and transmits the s component. Joint surface 12
It is designed to reflect. Therefore, convex lens 5
Of the light that has passed through, the S component is reflected by the bonding surface 12, travels upward, and is absorbed, for example, by the housing 9 whose inner wall is painted black. On the other hand, the p component passes through the bonding surface 12 and enters the quarter-wave plate 2. In this embodiment, a cubic structure is used as the polarizing beam splitter 1, but a plate-type polarizing beam splitter in which one side of parallel plane glass is coated with a multilayer may also be used. In this case, the multilayer coated surface corresponds to the bonding surface 12 of this embodiment.

1/4波長板2は直線偏光と円偏光とを変換する素子で
あり、ポリビニルアルコール(PVA)膜や雲母箔等で
構成されている。この2波長板2を用いて直線偏光を円
偏光にするには、板の内部での光の振動方向が入射光の
振動方向に対して45゜になるように板を配置すればよ
く、本実施例では1/4波長板2の内部での光の振動方
向がp成分の振動方向に対して456となるように配置
されている。したがって、1/4波長板2を通過した光
は円偏光になり、焦点可変鏡3で反射される。
The quarter-wave plate 2 is an element that converts linearly polarized light and circularly polarized light, and is made of a polyvinyl alcohol (PVA) film, mica foil, or the like. In order to convert linearly polarized light into circularly polarized light using this two-wavelength plate 2, it is sufficient to arrange the plate so that the vibration direction of the light inside the plate is 45 degrees with respect to the vibration direction of the incident light. In the embodiment, the 1/4 wavelength plate 2 is arranged so that the direction of vibration of light inside it is 456 with respect to the direction of vibration of the p component. Therefore, the light that has passed through the quarter-wave plate 2 becomes circularly polarized light and is reflected by the variable focus mirror 3.

焦点可変鏡3は、電極を両面に施した圧電板を2枚重ね
た開度形7クチユエータ10と前変形アクチュエータ1
0の片面に設けられた鏡面材11とからなる。開度形7
クチユエータ10は、必要に応して鏡面駆動装置4によ
り片方の板が面方向に伸び、他方の板が縮むように駆動
されるため、鏡面材11は曲率が変化して凸面鏡を形成
したり凹面鏡を形成したりする。この焦点可変鏡3の構
成および駆動方法の詳細については後述する。
The variable focus mirror 3 includes a 7-opening type actuator 10 made of two stacked piezoelectric plates with electrodes on both sides, and a forward deformation actuator 1.
0 and a mirror material 11 provided on one side of the mirror. Opening type 7
The cutuator 10 is driven by the mirror driving device 4 so that one plate extends in the surface direction and the other plate contracts as necessary, so that the mirror material 11 changes its curvature to form a convex mirror or a concave mirror. form. Details of the configuration and driving method of this variable focus mirror 3 will be described later.

鏡面材11により反射した光(円偏光)は、再び1/4
波長板2を通過するため、S成分の直線偏光に変換され
る。このS成分の直線偏光は、偏光ビームスプリッタ−
1の接合面12で反射され、撮像装置である2次元イメ
ージセンサ6に到達する。
The light (circularly polarized light) reflected by the mirror material 11 is again 1/4
Since it passes through the wave plate 2, it is converted into linearly polarized light of the S component. This S-component linearly polarized light is sent to the polarizing beam splitter.
1 and reaches a two-dimensional image sensor 6, which is an imaging device.

2次元イメージセンサ6の入力画像情報は、イメージセ
ンサ駆動装置7を介して制御装置8に送信される。制御
装置8は、2次元イメージセンサ6に入力された像の焦
点が合っているか否かの判断を行い、合っていなければ
鏡面駆動装置4にフィードハックをかけ、焦点可変鏡3
0曲率すなわち焦点距離を変化させて、焦点を合わせる
。このようにして、入射光は2次元イメージセンサ6上
に結像する。
Input image information from the two-dimensional image sensor 6 is transmitted to the control device 8 via the image sensor driving device 7. The control device 8 determines whether or not the image input to the two-dimensional image sensor 6 is focused. If it is not focused, it applies a feed hack to the mirror driving device 4 to move the variable focus mirror 3.
Focus is adjusted by changing the zero curvature, that is, the focal length. In this way, the incident light forms an image on the two-dimensional image sensor 6.

第2図は、光路を示すことによって、第1図の光学系に
おいて結像する様子を示すものである。
FIG. 2 shows how an image is formed in the optical system of FIG. 1 by showing the optical path.

同図において、実線21はレンズ5のレンズ面を示し、
実線22は焦点可変鏡3の鏡面を示す。また、矢印23
は視認すべき対象物を示し、矢印24.25はそれぞれ
像を示す。なお、同図では1/4波長板2はその図示を
省略しである。
In the figure, a solid line 21 indicates the lens surface of the lens 5,
A solid line 22 indicates the mirror surface of the variable focus mirror 3. Also, arrow 23
indicates an object to be visually recognized, and arrows 24 and 25 indicate images, respectively. Note that the quarter wavelength plate 2 is not shown in the figure.

無限遠からの光は、光路■に示すように、レンズ面21
で屈折し、鏡面22および接合面12で反射し、2次元
イメージセンサ6の表面と光軸51と交わる点27すな
わち2次元イメージセンサ6のほぼ中心点に結像する。
The light from infinity passes through the lens surface 21 as shown in the optical path ■.
The light beam is refracted at the mirror surface 22 and the bonding surface 12, and an image is formed at a point 27 where the surface of the two-dimensional image sensor 6 intersects the optical axis 51, that is, approximately at the center of the two-dimensional image sensor 6.

このとき、鏡面22は平面である。At this time, the mirror surface 22 is a flat surface.

つぎに、光軸50上に図に示すような物体23があると
きについて述べる。鏡面22が平面の場合、光軸50に
平行な光■およびレンズ面21と光軸50の交点を通過
する光■は、それぞれ実線のように鏡面22および接合
面12で反射し、光軸51上に像25を結像する。した
がって、2次元イメージセンサ6上では像はぼけている
。ここで、鏡面22を破線で示すような所定の凹面22
゛に変えると、■、■の光は破線のように反射し、2次
元イメージセンサ6上に像24のように結像する。この
ように、焦点可変鏡3の鏡面22の凹凸形状を変化させ
ることにより、光路中にある他のすべての要素を全く移
動させずに、像を2次元イメージセンサ6上に結像させ
ることができる。
Next, a case where there is an object 23 as shown in the figure on the optical axis 50 will be described. When the mirror surface 22 is flat, the light (2) parallel to the optical axis 50 and the light (2) passing through the intersection of the lens surface 21 and the optical axis 50 are reflected by the mirror surface 22 and the cemented surface 12, respectively, as shown by solid lines, and the light (2) parallel to the optical axis 50 An image 25 is formed on top. Therefore, the image on the two-dimensional image sensor 6 is blurred. Here, the mirror surface 22 is a predetermined concave surface 22 as shown by a broken line.
When the light is changed to ゛, the lights ① and ② are reflected as shown by the broken line and are formed on the two-dimensional image sensor 6 as an image 24. In this way, by changing the uneven shape of the mirror surface 22 of the variable focus mirror 3, an image can be formed on the two-dimensional image sensor 6 without moving any other elements in the optical path. can.

なお、同図の実施例では、焦点可変鏡3の鏡面22が平
面のときに無限遠からの光が結像するように設定されて
いるが、鏡面22が所定の曲率の凸面鏡のときに無限遠
の光が2次元イメージセンサ6」−に結像するように設
定し、物体23がレンズ面2■に近づくにしたがって鏡
面22を平面鏡さらには凸面鏡に変化させてもよい。
In the embodiment shown in the figure, when the mirror surface 22 of the variable focus mirror 3 is flat, light from an infinite distance is set to form an image, but when the mirror surface 22 is a convex mirror with a predetermined curvature, light from an infinite distance forms an image. The mirror surface 22 may be set to form an image on the two-dimensional image sensor 6'', and as the object 23 approaches the lens surface 2, the mirror surface 22 may be changed to a plane mirror or even a convex mirror.

本実施例では、焦点可変鏡3および1/4波長板2を偏
光ビートスプリッター1の右側に配置しているが、%波
長板2および焦点可変鏡3の位置を偏光ビームスプリッ
タ−1を中心にして反時計方向に906回転し、偏光ビ
ームスプリッター1の上方に配置してもよい。この場合
、偏光ビームスプリッタ−1の接合面12で反射したS
成分が2波長板2を透過して焦点可変鏡3に至り、焦点
可変鏡3で反射されて1/4波長板2および接合面12
を透過して2次元イメージセンサ6に至る。つまりこの
場合には入射光のS成分が信号となる。
In this embodiment, the variable focus mirror 3 and the 1/4 wavelength plate 2 are arranged on the right side of the polarizing beat splitter 1, but the positions of the % wavelength plate 2 and the variable focus mirror 3 are centered on the polarizing beam splitter 1. The polarizing beam splitter 1 may be rotated 906 times counterclockwise and placed above the polarizing beam splitter 1. In this case, S reflected on the junction surface 12 of the polarizing beam splitter 1
The component passes through the two-wavelength plate 2, reaches the variable focus mirror 3, is reflected by the variable focus mirror 3, and passes through the quarter-wave plate 2 and the bonding surface 12.
and reaches the two-dimensional image sensor 6. In other words, in this case, the S component of the incident light becomes the signal.

また、本実施例は他の光学要素の付加を妨げるものでは
ない。たとえば、光路長を短くすること等を目的として
、偏光ビームスプリッター1と2次元イメージセンサ6
との間の光路中に、更に別のレンズ系等を挿入すること
も可能である。
Furthermore, this embodiment does not preclude the addition of other optical elements. For example, for the purpose of shortening the optical path length, a polarizing beam splitter 1 and a two-dimensional image sensor 6 are used.
It is also possible to insert another lens system or the like into the optical path between the two.

以上は、白黒カメラに適用した場合であるが、カラーカ
メラにも適用できる。カラーカメラでは基本的には赤(
R)、緑(G)、青(B)の3原色が必要になる。そこ
で、2次元イメージセンサ6に結像する手前で光を3原
色に分ける必要がある。そのための方法として、■色分
解プリズムを用いてRGBに分解し、各々に2次元イメ
ージセンサを設けて3色の信号を並列に得る方法と、■
第3図の断面図に示すように1個の2次元イメージセン
サから色信号を多重した形で同時に得る方法とが考えら
れる。第3図において、31は2次元イメージセンサ6
上に設けられた色フイルタアレイであり、RGBの各色
を選択的に透過させる3種の色フィルタ素子が高密度で
市松状に配列されている。そして、この色フィルタ素子
の一つ一つに、第4図に示すように2次元イメージセン
サ6の個々の受光素子41が対応する。入射した光はこ
の色フイルタアレイ31を通過することにより、3色に
分けられ各受光素子41で検出される。
The above is a case where the method is applied to a black and white camera, but it can also be applied to a color camera. In color cameras, the color is basically red (
Three primary colors are required: R), green (G), and blue (B). Therefore, it is necessary to separate the light into the three primary colors before the image is formed on the two-dimensional image sensor 6. The methods for this are: (1) Separating into RGB using a color separation prism and providing two-dimensional image sensors for each to obtain three color signals in parallel; (2)
A possible method is to simultaneously obtain color signals in a multiplexed form from one two-dimensional image sensor, as shown in the cross-sectional view of FIG. In FIG. 3, 31 is a two-dimensional image sensor 6
This is a color filter array provided above, in which three types of color filter elements that selectively transmit each color of RGB are arranged in a checkered pattern at high density. Each of the color filter elements corresponds to an individual light receiving element 41 of the two-dimensional image sensor 6, as shown in FIG. The incident light is divided into three colors by passing through this color filter array 31 and detected by each light receiving element 41.

2次元イメージセンサ6上の微小領域の色は、その領域
内の3色の色フィルタ素子に対応する3つの受光素子の
出力信号を合成して得られる。
The color of a minute area on the two-dimensional image sensor 6 is obtained by combining the output signals of three light receiving elements corresponding to the three color filter elements within that area.

ところで、本発明では偏光を利用して入射光の光軸50
とは別の光軸51上に結像させるため、入射光は屯−波
長が望ましい。なぜなら、偏光ビームスプリッタ−1等
は広帯域のものを選ぶことができるが、2波長板2につ
いては波長依存性があるため、使用する光の波長に合わ
せて選択しなければ直線偏光と円偏光とのきれいな変換
はできないからである。したがって、上述したように自
然光をカラーで結像させる場合、2波長板2を例えばG
の波長に合わせると、R,Bの成分は直線偏光と円偏光
の変換ができず楕円偏光となってしまう。これにより、
結像面の光強度はGに対してR,Bが低下してしまう。
By the way, in the present invention, the optical axis 50 of the incident light is adjusted using polarized light.
In order to form an image on an optical axis 51 different from the optical axis 51, it is preferable that the incident light has a wavelength equal to that of the optical axis. This is because polarizing beam splitter 1, etc., can be selected from a broadband type, but the two-wavelength plate 2 has wavelength dependence, so if it is not selected according to the wavelength of the light to be used, linearly polarized light and circularly polarized light can be used. This is because it is not possible to perform a clean conversion of . Therefore, when forming a color image of natural light as described above, the two-wavelength plate 2 is
When tuned to the wavelength of , the R and B components cannot be converted into linearly polarized light and circularly polarized light and become elliptically polarized light. This results in
The light intensity of the imaging plane is lower for R and B than for G.

したがって、カラー受光する場合にはRGBの光強度が
ぼぼ均一になるように補正してやる必要がある。そのた
めの方法として、0色フィルタアレイ31のGの選択透
過率を他よりやや下げることにより、各成分の光強度が
同程度となるようにする、■RとBの受光素子出力をG
の受光素子出力よりやや上げて、画像処理により光強度
を同程度とする0等があり、かかる方法を用いれば、十
分にカラー受光が可能である。
Therefore, when receiving color light, it is necessary to correct the RGB light intensities to be approximately uniform. To achieve this, the selective transmittance of G in the 0-color filter array 31 is slightly lowered than that of the others, so that the light intensity of each component is about the same.
There is a value such as 0 where the light intensity is slightly higher than the light receiving element output of , and the light intensity is made to be the same level through image processing, and if such a method is used, sufficient color light reception is possible.

第5図は、本発明の第2の実施例を示す構成図であり、
第1図における偏光ビームスプリッタ−1の代わりに半
透明膜を光分波器として用いるものである。同図におい
て符号102は光分波器の機能をなす半透明膜である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention,
In place of the polarizing beam splitter 1 in FIG. 1, a semi-transparent film is used as an optical demultiplexer. In the figure, reference numeral 102 is a semi-transparent film that functions as an optical demultiplexer.

レンズ5を透過した光は半透明膜102に入射し、約半
分は■のように透過し、残りは反射して■のように上部
に進み図示省略した筐体に吸収される。■の光は焦点可
変鏡3で反射し再び半透明膜102に入射する。
The light that has passed through the lens 5 enters the semi-transparent film 102, about half of which is transmitted as shown by ■, and the rest is reflected and travels upwards as shown by ■, where it is absorbed by the casing (not shown). The light (2) is reflected by the variable focus mirror 3 and enters the semi-transparent film 102 again.

この光の約半分は半透明膜102で反射し2次元イメー
ジセンサ6に結像する。本実施例は、第1図の実施例に
比べて光の減衰量が大きいが、1/4波長板が不要であ
り、小型軽量化が容易であるという利点を有する。
Approximately half of this light is reflected by the semitransparent film 102 and is imaged on the two-dimensional image sensor 6. Although this embodiment has a larger amount of attenuation of light than the embodiment shown in FIG. 1, it has the advantage that a quarter-wave plate is not required and it is easy to reduce the size and weight.

第6図は本発明の第3の実施例を示す構成図であり、拡
大縮小が可能な自動焦点カメラへの適用例を示す。すな
わち、本実施例は上述した第1の実施例のような焦点合
わせ機能に加えて像の拡大縮小機能を併せ持つものであ
る。同図において、第1図と同一の要素もしくは同様の
機能持つ要素には同一の符号を付してその説明は省略す
る。52は第2の焦点可変鏡であり、焦点可変鏡3と同
様に圧電膨面変形アクチュエータ53と鏡面材54とか
ら構成されている。焦点可変鏡52の鏡面の曲率は鏡面
駆動装置57により調整される。55は偏光板、56は
第2の1/4波長板である。
FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, and shows an example of application to an autofocus camera capable of scaling. That is, this embodiment has an image enlargement/reduction function in addition to the focusing function as in the first embodiment described above. In this figure, the same elements as in FIG. 1 or elements having similar functions are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted. Reference numeral 52 denotes a second variable focus mirror, which, like the variable focus mirror 3, is composed of a piezoelectric expansion surface deforming actuator 53 and a mirror material 54. The curvature of the mirror surface of the variable focus mirror 52 is adjusted by a mirror drive device 57. 55 is a polarizing plate, and 56 is a second quarter wavelength plate.

このカメラでは、入射した光を2つの焦点可変鏡3.5
2でそれぞれ反射させて2次元イメージセンサ6上に結
像させる。
In this camera, the incident light is divided into two variable focus mirrors 3.5
2 and form an image on a two-dimensional image sensor 6.

凸レンズ5の左から入射する光は、例えば自然光のよう
な光波であり、振動方向は、第1図の実施例と同様にp
成分とS成分に分けられる。この光は偏光板55を通過
すると、S成分が吸収されるため、p成分だけの直線偏
光となる。このように、偏光ビームスプリッタ−1に入
射した光はS成分を含んでいないので、接合面12では
一切反射されずにすべて透過し、1/4波長板2で円偏
光に変換されて焦点可変鏡3に至る。この光は、焦点可
変鏡3で反射し、再び2波長板2を透過してS成分の直
線偏光になる。そのため、この光は、接合面12で反射
されて、第2の〃波長板56を透過する。ここでS成分
の直線偏光は円偏光に変換されて焦点可変鏡52に至る
。焦点可変鏡52で反則された光は再び第2の1/4波
長板56を透過することによりp成分の直線偏光となる
ため、偏光ビーJ、スプリ・7ター1の接合面12を透
過して2次元イメージセンサ6に到達する。
The light incident from the left side of the convex lens 5 is a light wave such as natural light, and the vibration direction is p as in the embodiment shown in FIG.
It is divided into component and S component. When this light passes through the polarizing plate 55, the S component is absorbed, so that it becomes linearly polarized light with only the p component. In this way, since the light incident on the polarizing beam splitter 1 does not contain the S component, it is completely transmitted through the junction surface 12 without being reflected at all, and is converted into circularly polarized light by the quarter-wave plate 2, making the focus variable. Reach mirror 3. This light is reflected by the variable focus mirror 3, passes through the two-wavelength plate 2 again, and becomes linearly polarized light of the S component. Therefore, this light is reflected by the bonding surface 12 and transmitted through the second wavelength plate 56. Here, the linearly polarized light of the S component is converted into circularly polarized light and reaches the variable focus mirror 52. The light reflected by the variable focus mirror 52 becomes linearly polarized light of the p component by passing through the second 1/4 wavelength plate 56 again. and reaches the two-dimensional image sensor 6.

2次元イメージセンサ6への入力画像情報は、イメージ
センサ駆動装置7を介して制御装置8に送信される。こ
こで、2次元イメージセンサ6面」二の像の焦点が合っ
ていない場合、または、像の大きさが所期のものと異な
る場合に、制御装置8は鏡面駆動装置4および57にフ
ィードバックをかり焦点可変鏡3および52の鏡面の曲
率を変化させる。このようにして、像は拡大または縮小
され、ピントの合った状態で2次元イメージセンサ6−
1−、lこ結像する。
Input image information to the two-dimensional image sensor 6 is transmitted to the control device 8 via the image sensor driving device 7. Here, if the image on the two-dimensional image sensor surface 6 is out of focus, or if the size of the image is different from the expected one, the control device 8 sends feedback to the mirror drive devices 4 and 57. This changes the curvature of the mirror surfaces of the variable focus mirrors 3 and 52. In this way, the image is enlarged or reduced, and the two-dimensional image sensor 6-
1-, l images.

第7図ば、光路を示ずことにより、第6図の実施例にお
いて結像する様子を詳細に示すものであり、第2図と同
一もしくは相当部分には同一の符月を用い、それらの詳
細な説明は省略する。同図において、61は焦点可変鏡
52の鏡面である。
FIG. 7 shows in detail how the image is formed in the embodiment of FIG. 6 by not showing the optical path, and the same symbols are used for the same or corresponding parts as in FIG. Detailed explanation will be omitted. In the figure, 61 is a mirror surface of the variable focus mirror 52.

無限遠からの光は、■の実線に示すように、レンズ面2
1で屈折し、鏡面22、接合面12、鏡面61で反射し
、2次元イメージセンサ6の表面と光軸51と交わる点
27すなわち2次元イメージセンサ6のほぼ中心点に結
像する。このとき、鏡面22および61は平面である。
Light from infinity passes through the lens surface 2, as shown by the solid line in ■.
1 , is reflected by the mirror surface 22 , the joint surface 12 , and the mirror surface 61 , and is imaged at a point 27 where the surface of the two-dimensional image sensor 6 intersects with the optical axis 51 , that is, approximately at the center of the two-dimensional image sensor 6 . At this time, mirror surfaces 22 and 61 are flat.

つぎに、光軸50に物体23あるときについて述べる。Next, the case where the object 23 is on the optical axis 50 will be described.

鏡面22が平面である場合、光軸5oに平行な光■、レ
ンズ面21と光軸50との交点を通過する光■は、それ
ぞれ実線にように反射し、光軸51上に像25のように
結像する。従って、2次元イメージセンサ6上では像は
ぼけている。
When the mirror surface 22 is a flat surface, the light (2) parallel to the optical axis 5o and the light (2) passing through the intersection of the lens surface 21 and the optical axis 50 are reflected as shown by solid lines, and an image 25 is formed on the optical axis 51. The image is formed like this. Therefore, the image on the two-dimensional image sensor 6 is blurred.

ここで、焦点可変鏡3の鏡面22を所定の凹面22′に
変えると、■および■の光は、鏡面22′と鏡面61で
破線のように反射し、2次元イメージセンサ6上に結像
する。
Here, if the mirror surface 22 of the variable-focus mirror 3 is changed to a predetermined concave surface 22', the light of ■ and ■ will be reflected by the mirror surface 22' and the mirror surface 61 as shown by the broken line, and an image will be formed on the two-dimensional image sensor 6. do.

第8図は、第6図の装置を用いて像を拡大あるいは縮小
する場合の焦点可変鏡3(鏡面22)および焦点可変鏡
52(鏡面61)の形状を示した表である。同図(イ)
は、第7図の状態を示す。
FIG. 8 is a table showing the shapes of the variable focus mirror 3 (mirror surface 22) and the variable focus mirror 52 (mirror surface 61) when enlarging or reducing an image using the apparatus shown in FIG. Same figure (a)
shows the state shown in FIG.

鏡面61を凹面鏡にし、鏡面22の凹面鏡としての焦点
距離を長くすると、(つ)のように像は(イ)の場合に
比べて小さくなる。鏡面61の曲率半径を小さくし、鏡
面22を平面鏡がら凸面鏡のように変化させると、(1
) (オ)のようにさらに小さくなる。また、鏡面61
を凸面鏡にし、鏡面22の凹面鏡としての焦点距離を小
さくすると像は(ア)のように大きくなる。
If the mirror surface 61 is made a concave mirror and the focal length of the mirror surface 22 as a concave mirror is lengthened, the image becomes smaller as shown in (2) compared to the case (A). When the radius of curvature of the mirror surface 61 is reduced and the mirror surface 22 is changed from a plane mirror to a convex mirror, (1
) becomes even smaller like (e). In addition, the mirror surface 61
When is made into a convex mirror and the focal length of the mirror surface 22 as a concave mirror is made small, the image becomes large as shown in (A).

このように、焦点可変鏡3.52の面の凹凸形状を変化
させることにより、像の大きさを変化させ、且つ2次元
イメージセンサ6上に結像させることができる。
In this way, by changing the uneven shape of the surface of the variable focus mirror 3.52, the size of the image can be changed and the image can be formed on the two-dimensional image sensor 6.

なお、第7図では、焦点可変鏡3.52を平面鏡とした
とき、無限遠の物体が2次元イメージセンサ6−ヒに結
像するように設定したが、焦点可変鏡3.52を平面鏡
としたとき、凸レンズ5がら所定の距離にある物体が2
次元イメージセンサ6上に結像するように設定してもよ
い。
In addition, in FIG. 7, when the variable focus mirror 3.52 is a plane mirror, it is set so that an object at infinity is imaged on the two-dimensional image sensor 6-A. When the object at a predetermined distance from the convex lens 5 is 2
The image may be set to be formed on the dimensional image sensor 6.

また、本実施例では1/4波長板2と焦点可変鏡3を偏
光ビームスプリッタ−1の右側に配置し、2次元イメー
ジセンサ6を偏光ビームスプリッターlの上方に配置し
たが、1/4波長板2と焦点可変腕3を偏光ビームスプ
リッター1の上方に配置し、2次元イメージセンサ6を
偏光ビームスプリッタ−1の右側に配置すると共に、偏
光板55を90゜回転させてS成分のみを透過するよう
にしてもよい。この場合の入射光は、偏光ビームスプリ
ッタ−1の接合面12、焦点可変腕3、焦点可変腕52
、偏光ビームスプリッター1の接合面12の順に反射し
て最後に偏光ビームスプリッタ−1の右側の2次元イメ
ージセンサ6に入射する。
In addition, in this embodiment, the 1/4 wavelength plate 2 and the variable focus mirror 3 are placed on the right side of the polarizing beam splitter 1, and the two-dimensional image sensor 6 is placed above the polarizing beam splitter l. The plate 2 and the variable focus arm 3 are placed above the polarizing beam splitter 1, the two-dimensional image sensor 6 is placed on the right side of the polarizing beam splitter 1, and the polarizing plate 55 is rotated by 90 degrees to transmit only the S component. You may also do so. In this case, the incident light is transmitted to the joining surface 12 of the polarizing beam splitter 1, the variable focus arm 3, and the variable focus arm 52.
, from the junction surface 12 of the polarizing beam splitter 1, and finally enters the two-dimensional image sensor 6 on the right side of the polarizing beam splitter 1.

以上第6図に示す第3の実施例では、偏光Fi55がS
成分を完全に吸収する理想的な場合を述べたが、光波長
帯が広い場合には吸収しきれずに通過することがある。
In the third embodiment shown in FIG. 6, the polarized light Fi55 is
Although we have described an ideal case in which the components are completely absorbed, if the light wavelength band is wide, the components may not be completely absorbed and may pass through.

この光は接合面12で反射してイメージセンサ6に入射
するため、本光学系の所期の像と重なることがある。
Since this light is reflected by the cemented surface 12 and enters the image sensor 6, it may overlap with the intended image of this optical system.

第9図の斜視図に示す第4の実施例はこれを解決したも
のである。本実施例では、偏光ビームスプリッタ−20
0が2つの接合面201および202を有している。第
10図は本実施例の正面図であり、図中の一点鎖線は結
像光学経路である。
The fourth embodiment shown in the perspective view of FIG. 9 solves this problem. In this embodiment, the polarizing beam splitter 20
0 has two joining surfaces 201 and 202. FIG. 10 is a front view of this embodiment, and the dashed line in the figure is the imaging optical path.

■で示すように入射する自然光は、接合面201で一点
鎖線および二点鎖線のように分離される。
As shown by (2), the incident natural light is separated at the joint surface 201 as shown by a dashed line and a dashed double dotted line.

ここで、二点鎖線は本結像光学系では不要であるため図
示省略した筐体等で吸収する。接合面201で反射した
S成分直線偏光は1/4波長板2で円偏光に変換され焦
点可変腕3に至る。この光は焦点可変腕3で反射し、再
び1/4波長板2を透過したp成分の直線偏光になる。
Here, since the two-dot chain line is unnecessary in this imaging optical system, it is absorbed by a housing or the like which is not shown. The S-component linearly polarized light reflected by the joint surface 201 is converted into circularly polarized light by the quarter-wave plate 2 and reaches the variable focus arm 3. This light is reflected by the variable focus arm 3 and becomes a p-component linearly polarized light that passes through the quarter-wave plate 2 again.

そのため、この光は接合面201,202および第2の
1/4波長板56を透過する。ここではp成分の直線偏
光は円偏光に変換され焦点可変腕52に至る。焦点可変
腕52で反射された光は再び第2の1/4波長板56を
透過することによりS成分の直線偏光になるため、偏光
ビームスプリッター200の接合面202で反射して2
次元イメージセンサ6に到達する。その後は第6図の実
施例と同様である。
Therefore, this light passes through the bonding surfaces 201 and 202 and the second quarter wavelength plate 56. Here, the p-component linearly polarized light is converted into circularly polarized light and reaches the variable focus arm 52. The light reflected by the variable focus arm 52 becomes S-component linearly polarized light by passing through the second 1/4 wavelength plate 56 again, so it is reflected by the joint surface 202 of the polarizing beam splitter 200 and becomes 2
It reaches the dimensional image sensor 6. After that, the process is similar to the embodiment shown in FIG.

第11図は、本発明の第5の実施例であり、光ディスク
書き込み・再生機構に応用した例である。
FIG. 11 shows a fifth embodiment of the present invention, which is an example applied to an optical disc writing/reproducing mechanism.

同図において、第1図と同一もしくは相当部分には同一
の符号を付してその詳細な説明は省略する。
In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

81は半導体レーザ、82.83はそれぞれ凸レンズ系
、84は光デイスク上の情報記憶面である。
81 is a semiconductor laser, 82 and 83 are convex lens systems, and 84 is an information storage surface on the optical disk.

レーザ81から発せられた光は、レンズ82によって■
で示すように平行光になり偏光ビームスプリッターlに
入射する。入射光のうち、S成分は接合面12で反射さ
れて図の上方に抜けてしまい、p成分だけが接合面12
を通過する。この光は火波長板2を通過して円偏光とな
り、焦点可変腕3で反射し、再び2波長板2を通過する
と、S成分の直線偏光となる。そのため、この光は接合
面12で反射し、レンズ83によって情報記憶面84上
に結像する。ここで、情報記憶面84は書き込み、再生
時の回転中に僅かに上下に移動するため、この面の移動
に合わせて結像位置を変える必要がある。本実施例では
、焦点可変腕3の鏡面22を凹面または凸面に変化させ
ることによりこれを行う。鏡面を破NlA22’のよう
に凹面とすると、光は■のように情報記憶面84より僅
かに上に結像し、逆に凸面にすると、■のように下に結
像する。結像位置の認識、判断については、従来のよう
なレンズ系を移動させる場合と同様に行えばよい。たと
えば、情報記憶面84からの反射光を検出して、ぼけが
生じている場合には焦点可変腕3の鏡面22の曲率を変
化させるようにフィードバンクをかけることにより、情
報記憶面84の動きに合わせて結像させることができる
The light emitted from the laser 81 is
As shown, the light becomes parallel and enters the polarizing beam splitter l. Of the incident light, the S component is reflected by the bonding surface 12 and passes upward in the figure, and only the p component is reflected by the bonding surface 12.
pass through. This light passes through the wavelength plate 2 and becomes circularly polarized light, is reflected by the variable focus arm 3, and when it passes through the two-wavelength plate 2 again, becomes linearly polarized light with an S component. Therefore, this light is reflected by the cemented surface 12 and formed into an image on the information storage surface 84 by the lens 83. Here, since the information storage surface 84 moves slightly up and down during rotation during writing and reproduction, it is necessary to change the imaging position in accordance with the movement of this surface. In this embodiment, this is achieved by changing the mirror surface 22 of the variable focus arm 3 into a concave or convex surface. When the mirror surface is made concave like the broken NlA 22', the light is imaged slightly above the information storage surface 84 as shown in ■, and on the other hand, when it is made convex, it is imaged downward as shown in ■. The image formation position may be recognized and determined in the same manner as in the case of moving a conventional lens system. For example, by detecting the reflected light from the information storage surface 84 and applying a feedbank to change the curvature of the mirror surface 22 of the variable focus arm 3 when blurring occurs, the information storage surface 84 can be moved. It is possible to form an image according to the

つぎに、上記のすべての実施例で用いられている焦点可
変腕の構成を説明する。
Next, the configuration of the variable focus arm used in all the above embodiments will be explained.

第12図は焦点可変腕の一実施例を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing an embodiment of the variable focus arm.

同図において、91は円板状の圧電素子または電歪素子
であり、両面には電極92.93が施されて面変形アク
チュエータを構成している。
In the figure, 91 is a disc-shaped piezoelectric element or an electrostrictive element, and electrodes 92 and 93 are provided on both surfaces to constitute a surface deformation actuator.

圧電板91は矢印94の方向に分極されている。Piezoelectric plate 91 is polarized in the direction of arrow 94.

この面変形アクチュエータのの片面にはガラス等の剛体
で構成された円板95が接着され、接着面と対する面に
は銀の蒸着、スパッタ、メッキ等による鏡面96(上記
実施例の鏡面22に相当する)が形成されている。
A disk 95 made of a rigid body such as glass is bonded to one side of this surface deformation actuator, and a mirror surface 96 (similar to the mirror surface 22 of the above embodiment) formed by silver vapor deposition, sputtering, plating, etc. is attached to the surface facing the adhesive surface. corresponding) is formed.

ここで、鏡面96の変形動作について述べる。Here, the deformation operation of the mirror surface 96 will be described.

圧電板91に形成した分極94と同方向に電圧を加える
と、圧電板91は矢印97のように面方向全体に縮むた
め、鏡面96は凹面鏡となる。また、逆に圧電板91に
分極94と逆方向の電圧を加えると圧電板91は面方向
全体に伸びるため、鏡面96は凹面鏡となる。このよう
に、圧電板91に加える電圧の極性、大きさによって任
意の曲率の鏡面を作ることができる。
When a voltage is applied in the same direction as the polarization 94 formed on the piezoelectric plate 91, the piezoelectric plate 91 contracts in the entire surface direction as shown by an arrow 97, so that the mirror surface 96 becomes a concave mirror. Conversely, when a voltage in the opposite direction to the polarization 94 is applied to the piezoelectric plate 91, the piezoelectric plate 91 extends in the entire surface direction, so that the mirror surface 96 becomes a concave mirror. In this way, a mirror surface with an arbitrary curvature can be created depending on the polarity and magnitude of the voltage applied to the piezoelectric plate 91.

なお、同図では、電極92.93が圧電板91の各面に
一様に施されている場合を示したが、第13図のように
、一方の電極93をドーナッツ状の電極93aと円板状
の電極93bとに分け、電極毎に加える電圧を変えるこ
とも可能である。すなわち、電極92と電極93aとの
間に電圧v1、電極92と電極93bとの間に電圧v2
を加えることができる。このようにすることにより、鏡
面の曲率が一様でない場合にこれを修正することや、意
図的に曲率が一様でない鏡面を作ることができる。
Although the same figure shows the case where the electrodes 92 and 93 are uniformly applied to each surface of the piezoelectric plate 91, as shown in FIG. It is also possible to divide the electrode into a plate-shaped electrode 93b and change the voltage applied to each electrode. That is, a voltage v1 is applied between the electrode 92 and the electrode 93a, and a voltage v2 is applied between the electrode 92 and the electrode 93b.
can be added. By doing so, if the curvature of the mirror surface is not uniform, it can be corrected, or a mirror surface whose curvature is not uniform can be intentionally created.

また、第14図に示すように、圧電板91の断面の厚さ
を一様でなくすることによっても、曲率の修正を行うこ
とができる。
Further, as shown in FIG. 14, the curvature can also be corrected by making the thickness of the cross section of the piezoelectric plate 91 non-uniform.

第15図は焦点可変鏡3の他の実施例を示す構成図であ
る。同図において、91a、91.bは、それぞれ円形
のセラミック圧電板、または電歪板であり、電極92,
93.98が設けられて回度形アクチュエータが構成さ
れている。これらは、一体焼結によって製造され、圧電
板の場合には、同図のように分極(↓)が施されている
。この上に柔軟性のある樹脂99が施され、その上に銀
の蒸着、スパッタ、メッキ等による鏡面100が形成さ
れている。
FIG. 15 is a configuration diagram showing another embodiment of the variable focus mirror 3. In the figure, 91a, 91. b are circular ceramic piezoelectric plates or electrostrictive plates, and electrodes 92,
93.98 are provided to constitute a rotary actuator. These are manufactured by integral sintering, and in the case of piezoelectric plates, they are polarized (↓) as shown in the same figure. A flexible resin 99 is applied thereon, and a mirror surface 100 is formed thereon by silver vapor deposition, sputtering, plating, or the like.

鏡面100の変形動作について述べる。圧電板91aに
は分極と同方向に電圧を加え、圧電板91bには分極と
逆方向に電圧を加える。圧電板91aは同図に示すよう
に面方向に縮み、圧電板91bは伸びるため、2枚の圧
電板は上部が窪むように変形する。したがって、この上
にコーティングされた樹脂99、さらにその上の鏡面1
00は同様に窪みを形成する。また、逆に圧電板91a
には分極と逆方向に、圧電板91bには分極と同方向に
電圧を加えると、圧電板91aは面方向に伸び、圧電板
91bは面方向に縮むため、2枚の圧電板は上部が突き
出るように変形する。したがって、凹面鏡を形成する。
The deformation operation of the mirror surface 100 will be described. A voltage is applied to the piezoelectric plate 91a in the same direction as the polarization, and a voltage is applied to the piezoelectric plate 91b in the opposite direction to the polarization. As shown in the figure, the piezoelectric plate 91a contracts in the plane direction, and the piezoelectric plate 91b expands, so that the two piezoelectric plates are deformed so that their upper portions are depressed. Therefore, the resin 99 coated on this, and the mirror surface 1 on it
00 similarly forms a depression. Moreover, conversely, the piezoelectric plate 91a
When a voltage is applied to the piezoelectric plate 91b in the opposite direction to the polarization and to the piezoelectric plate 91b in the same direction as the polarization, the piezoelectric plate 91a expands in the plane direction and the piezoelectric plate 91b contracts in the plane direction, so the upper part of the two piezoelectric plates It transforms so that it sticks out. Therefore, a concave mirror is formed.

また、電歪板の場合には、電圧を加えると極性によらず
面方向に縮む性質があるため、91aまたは91bの何
れかに電圧を加えることによって凹面または凸面を作る
ことができる。
Further, in the case of an electrostrictive plate, since it has the property of shrinking in the surface direction regardless of the polarity when a voltage is applied, a concave or convex surface can be created by applying a voltage to either 91a or 91b.

なお、本実施例では電極が一様に形成されている圧電板
または電歪板91a、91bを用いた場合を示したが、
第13図に示したように電極を複数に分割して電極ごと
に加える電圧を変えたり、第14図に示すような厚さの
均一でない圧電板を重ねたりすることにより、鏡面10
0の曲率を修正することができる。
Note that in this embodiment, a case is shown in which piezoelectric plates or electrostrictive plates 91a and 91b in which electrodes are uniformly formed are used;
By dividing the electrode into multiple parts and changing the voltage applied to each electrode as shown in Fig. 13, or by stacking piezoelectric plates with uneven thickness as shown in Fig. 14, mirror surface 10
0 curvature can be modified.

柔軟性のある樹脂99の平坦面を開度形アクチュエータ
上に形成するための製造方法としては、電極93の中心
部に紫外線効果樹脂を乗せ、回度形アクチュエータを水
平に回転させることにより遠心力で樹脂を開度形アクチ
ュエータ上に均一に付着した後、上から紫外線をあてて
硬化させる方法がある。また、他の方法として開度形ア
クチュエータ上に樹脂フィルムを接着してもよい。
The manufacturing method for forming the flat surface of the flexible resin 99 on the rotary actuator is to place ultraviolet-effect resin on the center of the electrode 93 and rotate the rotary actuator horizontally to reduce centrifugal force. There is a method in which the resin is uniformly deposited on the open position actuator and then cured by applying ultraviolet rays from above. Alternatively, a resin film may be bonded onto the opening type actuator.

つぎに、焦点可変鏡におげろ回度形アクチュエータの駆
動装置すなわち上述した実施例の鏡面駆動装置4および
57の構成および動作について説明する。回度形アクチ
ュエータの圧電板に分極と同方向の電圧を加える場合は
、高い電圧を加えることができるが、分極と逆方向に電
圧を加える場合には、分極が劣化することがあるため分
極方向に加える電圧から所定の電圧を引いた電圧を加え
ることが望ましい。このような駆動方法については、木
廓発明者により発明され本願出願人により出願された特
願昭60−196058号がある。
Next, a description will be given of the structure and operation of the drive device for the rotary type actuator for the variable focus mirror, that is, the mirror surface drive devices 4 and 57 of the above-described embodiment. If you apply a voltage in the same direction as the polarization to the piezoelectric plate of a rotary actuator, you can apply a high voltage, but if you apply a voltage in the opposite direction to the polarization, the polarization may deteriorate. It is desirable to apply a voltage obtained by subtracting a predetermined voltage from the voltage applied to . Regarding such a driving method, there is Japanese Patent Application No. 1988-196058, which was invented by Inventor Mokura and filed by the applicant of the present application.

第16図は、その駆動回路である。圧電板91aに直列
に定電圧ダイオードZDIが接続され、この回路に電源
200が接続されている。そして、圧電板に加わる電圧
が制限されない方向に電圧印加されている間、すなわち
、定電圧ダイオードZD1の陽極が正である間は、定電
圧ダイオードZDIを短絡するように動作するホトトラ
ンジスタPTIが定電圧ダイオードZDIに並列接続さ
れている。
FIG. 16 shows its driving circuit. A constant voltage diode ZDI is connected in series to the piezoelectric plate 91a, and a power supply 200 is connected to this circuit. Then, while the voltage applied to the piezoelectric plate is applied in an unrestricted direction, that is, while the anode of the constant voltage diode ZD1 is positive, the phototransistor PTI that operates to short-circuit the constant voltage diode ZDI is constant. It is connected in parallel to the voltage diode ZDI.

ホトトランジスタPTIはホトダイオードLEDIの発
光により動作する。
The phototransistor PTI is operated by light emission from the photodiode LEDI.

一方、圧電板91bについては、直列に定電圧ダイオー
ドz02が接続され、この回路に電源200が接続され
ている。そして、圧電板91bに加わる電圧が制限され
ない方向に電圧印加されている間、即ち電極98が正で
ある間は、定電圧ダイオードZD2を短絡するように動
作するホトトランジスタPT2が定電圧ダイオードZD
2に並列に接続されている。ホトトランジスタPT2は
ホトダイオードLED2の発光により動作する。
On the other hand, a constant voltage diode z02 is connected in series to the piezoelectric plate 91b, and a power source 200 is connected to this circuit. Then, while the voltage applied to the piezoelectric plate 91b is applied in an unrestricted direction, that is, while the electrode 98 is positive, the phototransistor PT2, which operates to short-circuit the constant voltage diode ZD2, short-circuits the constant voltage diode ZD.
2 are connected in parallel. The phototransistor PT2 is operated by light emission from the photodiode LED2.

圧電板91a、91bに加わる電圧をそれぞれ第17図
(イ)(ロ)に実線で示す。圧電板91aに電圧を印加
する回路についてその動作を同図(イ)を用いて説明す
る。かりに、ホトトランジ・スタPTIがないと、電源
電圧を一点鎖線のようにした場合、圧電板91aに加わ
る電圧は破線のようになる。すなわち、電源電圧が上昇
するとそれに伴って圧電板91aの分極方向に加わる電
圧も、ト昇するが、電源電圧が時刻tPを過ぎて低下し
はじめても圧電板91aの電圧はしばらくは低下しない
。これは定電圧ダイオードZDIが接続されているため
で、圧電板91aに充電された電圧■。
The voltages applied to the piezoelectric plates 91a and 91b are shown by solid lines in FIGS. 17(a) and 17(b), respectively. The operation of the circuit that applies voltage to the piezoelectric plate 91a will be explained using FIG. On the other hand, without the phototransistor PTI, if the power supply voltage is as shown by the dashed line, the voltage applied to the piezoelectric plate 91a will be as shown by the broken line. That is, as the power supply voltage increases, the voltage applied to the piezoelectric plate 91a in the polarization direction also increases, but even if the power supply voltage begins to decrease after time tP, the voltage of the piezoelectric plate 91a does not decrease for a while. This is because the constant voltage diode ZDI is connected, and the voltage ■ charged to the piezoelectric plate 91a.

と電源電圧との差が■2,1になるまで圧電板91aに
充電された電荷が放電されないためである。
This is because the charge charged in the piezoelectric plate 91a is not discharged until the difference between the voltage and the power supply voltage becomes 2.1.

ホトトランジスタPTIを付けるとこれが解消される理
由は以下の通りである。第16図のA点が正の間はホト
ダイオードLEDIは発光するためホトトランジスタP
TIは動作している。このため、電源電圧が時刻tPを
過ぎて低下しはしめたとき、圧電板91aの電荷はホト
トランジスタPTIを介して放電するため実線のように
電源電圧と同じ電圧が圧電板91aに加わることになる
。極性が変わりA点が負になるとホトトランジスタPT
Iはオフとなる。A点の電圧が−V2DI以下になると
逆分極方向に電圧が加わりはじめ同図のようになる。
The reason why this problem is solved by adding the phototransistor PTI is as follows. While the point A in FIG. 16 is positive, the photodiode LEDI emits light, so the phototransistor P
TI is working. Therefore, when the power supply voltage begins to decrease after time tP, the charge on the piezoelectric plate 91a is discharged via the phototransistor PTI, so that the same voltage as the power supply voltage is applied to the piezoelectric plate 91a as shown by the solid line. . When the polarity changes and point A becomes negative, the phototransistor PT
I is turned off. When the voltage at point A becomes -V2DI or less, voltage begins to be applied in the opposite polarization direction, as shown in the figure.

このように本回路を用いると任意の電源電圧に対−乙l
− して分極方向には電源電圧が、逆分極方向には電源電圧
からVZDIを引いた電圧が印加される。なお、圧電板
91bについては圧電板91aと同様の動作をするので
説明を省略する。
When this circuit is used in this way, it can be applied to any power supply voltage.
- A power supply voltage is applied in the polarization direction, and a voltage obtained by subtracting VZDI from the power supply voltage is applied in the reverse polarization direction. Note that the piezoelectric plate 91b operates in the same manner as the piezoelectric plate 91a, so a description thereof will be omitted.

第18図は、第16図おいて短絡回路として用いたホト
トランジスタの代わりにダーリントントランジスタDT
11.DT21を用いた例である。圧電板91aに充電
する回路について動作を説明する。
FIG. 18 shows a Darlington transistor DT instead of the phototransistor used as a short circuit in FIG.
11. This is an example using DT21. The operation of the circuit for charging the piezoelectric plate 91a will be explained.

A点の電圧が正で上昇しているときに定電圧ダイオード
zDlに順方向電流が流れ、圧電板91aは分極方向に
充電される。A点の電圧が下がり始めると電極93の電
圧はA点より高くなろうとするが、このときダーリント
ントランジスタDTIIがオンとなるため、圧電板91
aの電荷は放電され結局A点の電圧に等しくなる。A点
が負になると、ダーリントントランジスタDT12のベ
ースに電流が流れオンするためダーリントントランジス
タDT11のベース電圧はエミッタ電圧に等しくなりベ
ース電流が遮断されるため、ダーリントントランジスタ
DT11はオフとなる。したがって、圧電板91a=2
8− には逆分極方向にV  VZDIの電圧が加わる。ここ
で、圧電板91aに逆分極方向に電圧が印加されている
間はダーリントントランジスタDT12がオン状態にあ
るため、逆分極方向の充電電流は8点−電極98−圧電
板91a→電極93→抵抗R11−ダーリントントラン
ジスタDT12−A点の経路で流れ、圧電板91Aには
逆分極方向にV  VZDIの電圧が加わる。圧電板9
1bについても同様である。
When the voltage at point A is positive and rising, a forward current flows through the constant voltage diode zDl, and the piezoelectric plate 91a is charged in the polarization direction. When the voltage at point A starts to drop, the voltage at electrode 93 tries to become higher than point A, but at this time Darlington transistor DTII turns on, so piezoelectric plate 91
The charge at a is discharged and eventually becomes equal to the voltage at point A. When the point A becomes negative, a current flows to the base of the Darlington transistor DT12 and turns it on, so that the base voltage of the Darlington transistor DT11 becomes equal to the emitter voltage and the base current is cut off, so the Darlington transistor DT11 turns off. Therefore, piezoelectric plate 91a=2
A voltage of VVZDI is applied to 8- in the reverse polarization direction. Here, since the Darlington transistor DT12 is in an on state while a voltage is applied to the piezoelectric plate 91a in the reverse polarization direction, the charging current in the reverse polarization direction is generated at 8 points - electrode 98 - piezoelectric plate 91a → electrode 93 → resistance The current flows through a path from point R11 to Darlington transistor DT12-A, and a voltage of VVZDI is applied to the piezoelectric plate 91A in the reverse polarization direction. Piezoelectric plate 9
The same applies to 1b.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以」二説明したように本発明の結像光学装置によれば、
焦点可変鏡の鏡面の曲率を変化させるだけで、結像点の
位置が変わる。したがって、極めて高速にピント合わせ
ができ、しかも、その構造が簡易であり、小型軽量であ
る。また、2つの焦点可変鏡の鏡面の曲率を独立の変化
させれば、結像点の位置だけでなく、像の大きさも変え
ることができるため、例えば鏡面をサイン波で動かして
結像位置を前後に走査することにより、立体感のあるテ
レビ用カメラとして用いることいった応用が可能である
As explained below, according to the imaging optical device of the present invention,
Simply changing the curvature of the mirror surface of the variable focus mirror changes the position of the imaging point. Therefore, focusing can be performed extremely quickly, and the structure is simple, small, and lightweight. In addition, by independently changing the curvature of the mirror surfaces of the two variable focus mirrors, it is possible to change not only the position of the imaging point but also the size of the image. For example, by moving the mirror surfaces with a sine wave, the imaging position can be changed. By scanning back and forth, applications such as use as a television camera with a three-dimensional effect are possible.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図はその
光路を示す図、第3図は色フイルタアレイを示す断面図
、第4図は2次元イメージセンサを示す斜視図、第5図
は本発明の第2の実施例を示す構成図、第6図は本発明
の第3の実施例を示す構成図、第7図はその光路を示す
図、第8図は焦点可変鏡の状態と像の関係を示す図、第
9図は本発明の第4の実施例を示す斜視図、第10図は
その平面構成図、第11図は本発明の第5の実施例を示
す構成図、第12図ないし第15図はそれぞれ焦点可変
鏡の一例を示す構成図、第16図は鏡面駆動装置の一例
を示す回路図、第17図はその動作波形図、第18図は
鏡面駆動装置の他の例を示す回路図である。 1.200・・・偏光ビームスプリッター、2.56・
・・気波長板、3,52・・・焦点可変鏡、4,57・
・・鏡面駆動装置、5・・・凸レンズ、6・・・2次元
イメージセンサ、7・・・イメージセンサ駆動装置、8
・・・制御装置、10・・・回度形アクチュエータ、1
1゜54・・・鏡面材、12,201,202・・・接
合面、55・・・偏光板、102・・・半透明膜。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing its optical path, FIG. 3 is a sectional view showing a color filter array, and FIG. 4 is a perspective view showing a two-dimensional image sensor. Fig. 5 is a block diagram showing the second embodiment of the present invention, Fig. 6 is a block diagram showing the third embodiment of the invention, Fig. 7 is a diagram showing the optical path, and Fig. 8 is a variable focus diagram. 9 is a perspective view showing the fourth embodiment of the present invention, FIG. 10 is a plan configuration diagram thereof, and FIG. 11 is a diagram showing the fifth embodiment of the present invention. 12 to 15 are configuration diagrams each showing an example of a variable focus mirror, FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of a mirror drive device, FIG. 17 is an operation waveform diagram thereof, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of a mirror drive device. 1.200...Polarizing beam splitter, 2.56.
... Wavelength plate, 3,52... Variable focus mirror, 4,57.
... Mirror drive device, 5... Convex lens, 6... Two-dimensional image sensor, 7... Image sensor drive device, 8
...control device, 10...rotary actuator, 1
1°54...Mirror surface material, 12,201,202...Joining surface, 55...Polarizing plate, 102...Semi-transparent film.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光分波器と焦点可変鏡とを備え、前記光分波器に
入射した光が前記光分波器の分波面を透過(またはその
分波面で反射)した後、前記焦点可変鏡で反射し、再び
前記光分波器の分波面で反射(またはその分波面を透過
)するように前記光分波器と焦点可変鏡とを配置したこ
とを特徴とする結像光学装置。
(1) An optical demultiplexer and a variable focus mirror are provided, and after the light incident on the optical demultiplexer passes through a demultiplexing surface of the optical demultiplexer (or is reflected by the demultiplexing surface), An imaging optical device characterized in that the optical demultiplexer and a variable focus mirror are arranged so that the optical demultiplexer and the variable focus mirror are reflected at the demultiplexer and then reflected again at the demultiplexing surface of the optical demultiplexer (or transmitted through the demultiplexing surface).
(2)焦点可変鏡は、少なくとも2枚の板が張り合わさ
れそのうち少なくとも1枚が板の面方向に歪むことによ
り張り合わせた板の外側面の曲率が変化し且つ当該外側
面が鏡面となっている特許請求の範囲第1項記載の結像
光学装置。
(2) A variable focus mirror consists of at least two plates pasted together, at least one of which is distorted in the plane direction of the plates, thereby changing the curvature of the outer surface of the bonded plates and making the outer surface a mirror surface. An imaging optical device according to claim 1.
(3)面方向に歪む板が圧電素子または電歪素子である
特許請求の範囲第2項記載の結像光学装置。
(3) The imaging optical device according to claim 2, wherein the plate that is distorted in the plane direction is a piezoelectric element or an electrostrictive element.
(4)光分波器は、光を分波する接合面を持つ偏光ビー
ムスプリッターと1/4波長板とで構成され、前記偏光
ビームスプリッターに入射した光が接合面を透過(また
はその接合面で反射)した後、前記焦点可変鏡で反射す
るまでの間に前記1/4波長板が配置されている特許請
求の範囲第1項記載の結像光学装置。
(4) An optical demultiplexer is composed of a polarizing beam splitter and a 1/4 wavelength plate, each having a bonded surface for splitting light.The light incident on the polarizing beam splitter is transmitted through the bonded surface (or 2. The imaging optical device according to claim 1, wherein the quarter-wave plate is disposed after the light is reflected by the variable focus mirror.
(5)光分波器と焦点可変鏡とを2組備え、第1の光分
波器に入射した光がその分波面を透過(またはその分波
面で反射)した後、第1の焦点可変鏡で反射し、再び前
記第1の光分波器の分波面で反射(またはその分波面を
透過)し、更にその後、第2の光分波器に入射した光が
その分波面を透過(またはその分波面で反射)した後、
第2の焦点可変鏡で反射し、再び前記第2の光分波器の
分波面で反射(またはその分波面を透過)するように前
記第1および第2の光分波器と第1および第2の焦点可
変鏡を配置したことを特徴とする結像光学装置。
(5) Two sets of optical demultiplexers and variable focus mirrors are provided, and after the light incident on the first optical demultiplexer passes through the demultiplexing surface (or is reflected by the demultiplexing surface), the first variable focus mirror is provided. The light is reflected by a mirror, is reflected again at the branching surface of the first optical demultiplexer (or is transmitted through the demultiplexing surface), and then the light incident on the second optical demultiplexer is transmitted through the demultiplexing surface ( or after reflection on the wavefront),
The first and second optical demultiplexers and the first and An imaging optical device characterized in that a second variable focus mirror is arranged.
(6)焦点可変鏡は、少なくとも2枚の板が張り合わさ
れそのうち少なくとも1枚が板の面方向に歪むことによ
り張り合わせた板の外側面の曲率が変化し且つ当該外側
面が鏡面となっている特許請求の範囲第5項記載の結像
光学装置。
(6) A variable focus mirror has at least two plates pasted together, and at least one of them is distorted in the direction of the plane of the plates, thereby changing the curvature of the outer surface of the bonded plates, and the outer surface has a mirror surface. An imaging optical device according to claim 5.
(7)面方向に歪む板が圧電素子または電歪素子である
特許請求の範囲第5項記載の結像光学装置。
(7) The imaging optical device according to claim 5, wherein the plate that is distorted in the plane direction is a piezoelectric element or an electrostrictive element.
(8)光分波器は、光を分波する接合面を持つ偏光ビー
ムスプリッターと1/4波長板とで構成され、前記偏光
ビームスプリッターに入射した光が接合面を透過(また
はその接合面で反射)した後、前記焦点可変鏡で反射す
るまでの間に前記1/4波長板が配置されている特許請
求の範囲第5項記載の結像光学装置。
(8) An optical demultiplexer is composed of a polarizing beam splitter and a quarter-wave plate, each having a bonded surface that separates light.The light incident on the polarizing beam splitter is transmitted through the bonded surface (or the bonded surface 6. The imaging optical device according to claim 5, wherein the quarter-wave plate is disposed between the time when the light is reflected by the variable focus mirror and the time when the light is reflected by the variable focus mirror.
JP62064398A 1986-08-26 1987-03-20 Image forming optical device Pending JPS63153512A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04235516A (en) * 1990-07-11 1992-08-24 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Reflecting diffracting relay lens for reduction having high resolution
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