JP2009008717A - Light adjusting device and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光調節装置及び光学装置に関するものである。 The present invention relates to a light adjusting device and an optical device.
携帯電話や内視鏡に用いられる超小型撮像機構には、絞り調節機能を持たない単純な構成の光学系が適用されてきた。近年になって小型撮像素子の多画素化に伴い、高画質化のための超小型絞り調節機構の要望が高まっている。このような超小型撮像機構に適用できる光学絞り装置の例として、特許文献1に開示されている絞り調節機構について図7を用いて説明する。 An optical system with a simple configuration that does not have an aperture adjustment function has been applied to an ultra-small imaging mechanism used in a mobile phone or an endoscope. In recent years, with the increase in the number of pixels in a small image sensor, there is an increasing demand for an ultra-small aperture adjusting mechanism for improving image quality. As an example of an optical aperture device applicable to such an ultra-small image pickup mechanism, an aperture adjustment mechanism disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
絞り羽根1、2は、地板20に枢着されている。絞り羽根1、2の一方端は、それぞれ第1の形状記憶合金3の一端が係止され、連結板7に掛け渡されている。スプリング4a、4bにより一対の絞り羽根1、2が閉じる方向に付勢されている。連結板7には、第2の形状記憶合金5の一端が取り付けられるとともにスプリング6の一端が係止され、連結板7は下方向に付勢されている。SMA駆動回路12は、第1の形状記憶合金3を自己発熱させ、絞り羽根1、2を動作させる。大きな環境変化があった場合には、第2の形状記憶合金5により装置が保護され、温度変化に依存することなく安定した制御が行える。
The
高解像度の小型撮像装置においては、一般的に絞り調節機構などの光調節装置は複数のレンズの間に配置されている。従来の絞り調節機構では、絞り機構から形状記憶合金に通電するための配線を引き出す必要がある。ここで、通常はレンズとレンズとの間隔は非常に小さく、そこから配線を引き出すのはかなり困難である。また、配線が必要であることが小型化の障害となっていた。更に、内視鏡など、撮像光学系を封止された容器内に収納することが望ましい場合は、封止容器から配線を引き出すのは相当に困難である。 In a high-resolution compact imaging device, a light adjusting device such as a diaphragm adjusting mechanism is generally disposed between a plurality of lenses. In the conventional diaphragm adjusting mechanism, it is necessary to draw out wiring for energizing the shape memory alloy from the diaphragm mechanism. Here, the distance between the lenses is usually very small, and it is quite difficult to draw out the wiring therefrom. In addition, the necessity of wiring has been an obstacle to miniaturization. Further, when it is desirable to store the imaging optical system in a sealed container such as an endoscope, it is considerably difficult to draw out the wiring from the sealed container.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、絞り機構から絞り制御用の配線を引き出す必要のない小型の光調節装置及びこの光調節装置を用いた光学装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a small light adjustment device that does not require drawing of a diaphragm control wiring from an aperture mechanism and an optical device using the light adjustment device. To do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定された光学開口と、変位可能な入射光調節手段とを有する光調節装置において、入射光調節手段に固定された第1の磁石と、第1の磁石に作用する外部磁界を変化させる手段とを有し、外部磁界の変化によって第1の磁石を変位させることで入射光調節手段を動作させることを特徴とする光調節装置を提供できる。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention provides a light adjusting device having a fixed optical aperture and a displaceable incident light adjusting means, and a first fixed to the incident light adjusting means. And a means for changing the external magnetic field acting on the first magnet, and the incident light adjusting means is operated by displacing the first magnet by the change of the external magnetic field. Equipment can be provided.
また、本発明の好ましい態様によれば、第1の磁石に作用する外部磁界の変化が第1の磁石とは分離して配置された第2の磁石の変位によってなされることが望ましい。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the change of the external magnetic field acting on the first magnet is made by the displacement of the second magnet arranged separately from the first magnet.
また、本発明の好ましい態様によれば、第2の磁石の変位が、光軸方向の変位であることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the displacement of the second magnet is a displacement in the optical axis direction.
また、本発明の好ましい態様によれば、入射光調節手段が光学開口よりも小さい開口を有する絞り環であることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the incident light adjusting means is a stop ring having an aperture smaller than the optical aperture.
また、本発明の好ましい態様によれば、入射光調節手段が、透過する光量もしくは波長範囲を制限する光学フィルタであることが望ましい。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the incident light adjusting means is an optical filter that limits a transmitted light amount or a wavelength range.
また、他の本発明によれば、光学開口と、変位可能な入射光調節手段と、入射光調節手段に固定された第1の磁石と、光学素子とが配置された容器と、容器の外部に配置された外部磁界変化手段とを備え、外部磁界変化手段が第1の磁石に作用する外部磁界を変化させることを特徴とする光学装置を提供できる。 According to another aspect of the present invention, a container in which an optical aperture, a displaceable incident light adjusting means, a first magnet fixed to the incident light adjusting means, and an optical element are disposed, and the outside of the container And an external magnetic field changing means disposed in the optical device, wherein the external magnetic field changing means changes the external magnetic field acting on the first magnet.
また、本発明の好ましい態様によれば、外部磁界変化手段が、変位可能な第3の磁石によって構成されることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the external magnetic field changing means is constituted by a displaceable third magnet.
また、本発明の好ましい態様によれば、第3の磁石の変位が、光軸方向の変位であることが望ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the displacement of the third magnet is a displacement in the optical axis direction.
本発明によれば、絞り機構から絞り制御用の配線を引き出す必要のない小型の光調節装置及びこの光調節装置を用いた光学装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a small light adjustment device that does not require drawing out a diaphragm control wiring from the diaphragm mechanism, and an optical device using the light adjustment device.
以下に、本発明にかかる光調節装置及び光学装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a light adjusting device and an optical device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
本発明の実施例1について図1乃至図5を用いて説明する。図1は本実施例の光調節装置100の斜視図である。本実施例の光調節装置100は絞り機構101と第2磁石変位装置102とで構成される。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of the light adjusting
図2は絞り機構101の分解図を示している。絞り機構101は下基板103と上基板104と絞り羽根105とスペーサ106と閉時ストッパ107と開時ストッパ108とを備え、図示されたように積層されている。ここで、下基板103、上基板104、絞り羽根105の厚さはそれぞれ0.05mm、スペーサ106、閉時ストッパ107、開時ストッパ108の厚さはそれぞれ0.1mmである。また、下基板103と上基板104とはスペーサ106、閉時ストッパ107、開時ストッパ108を介して接着されている。なお、絞り機構101は入射光調節手段に対応する。
FIG. 2 shows an exploded view of the
絞り羽根105には回転軸109と円柱状の第1磁石110とが圧入されている。回転軸109は直径0.15mm、高さ0.2mmであり、第1磁石110は直径0.2mm、高さ0.4mmである。下基板103には光学開口111と回転軸挿入孔112と第1磁石ガイド切り欠き113とが形成されている。また、上基板104にも同様に光学開口114と回転軸挿入孔115と第1磁石ガイド切り欠き116とが形成されている。なお、光学開口114の径は光学開口111と同じ、もしくはわずかに大きく設定される。
A
ここで、回転軸109は回転軸挿入孔112と回転軸挿入孔115とに挿入され、絞り羽根105が回転軸109を中心に回転変位可能になっている。その範囲は、閉時ストッパ107と開時ストッパ108とによって制限されている。また、第1磁石110は、その回転変位可能範囲において、第1磁石ガイド切り欠き113及び第1磁石ガイド切り欠き116が設けられ、下基板103及び上基板104に接触しない構成となっている。
Here, the
絞り羽根105には、その中心に絞り開口117を有する絞り環118が形成されている。絞り開口117は光学開口111よりも小さく、絞り環118の外径は光学開口111よりもわずかに大きく設定される。ここで光学開口111と絞り環118との関係を説明する。絞り羽根105が回転軸109を中心に回転変位する。例えば、絞り環118が閉時ストッパ107に接触したとき、絞り開口117の中心と光学開口111の中心とは一致する。また、絞り環118が開時ストッパ108に接触したとき、絞り環118は光学開口111から完全に退避する。
The
次に、第2磁石変位装置102について図3を用いて説明する。第2磁石119には形状記憶合金ワイヤ120の一端が固定される。形状記憶合金ワイヤ120にはバイアスバネ121と絶縁性のチューブ122とが通されている。形状記憶合金ワイヤ120の他端はカシメ部材123に固定される。また、カシメ部材123は、チューブ122の第2磁石119とは反対側の端部でも固定されている。なお、第2磁石変位装置102は外部磁界変化手段に対応する。
Next, the 2nd
特に図示しないが、形状記憶合金ワイヤ120の両端には通電加熱のための配線が形成されている。ここで形状記憶合金ワイヤ120を通電加熱すると、相変態によって収縮し、バイアスバネ121に抗して第2磁石119はチューブ122の側に変位する。また、その後で形状記憶合金ワイヤ120への通電を解除するとバイアスバネ121の力によって形状記憶合金ワイヤ120は伸張し、第2磁石119はチューブ122とは反対の方向に変位する。
Although not particularly shown, wiring for energization heating is formed at both ends of the shape
このように、第2磁石変位装置102は形状記憶合金ワイヤ120への通電状態の変化によって、第2磁石119を変位させることができる。この第2磁石119の変位の方向は、図1の配置からわかるように絞り機構101における入射光の光軸方向である。
As described above, the second
次に本実施形態の光調節装置100の動作について図4の(a)、(b)及び図5の(a)、(b)を用いて説明する。図4の(a)、(b)は形状記憶合金ワイヤ120が非通電状態のときの動作を示し、図5の(a)、(b)は形状記憶合金ワイヤ120が通電状態のときの動作を示している。また、図4の(a)、図5の(a)は上面図を示し、図4の(b)、図5の(b)は側面図をそれぞれ示している。ここで、上面図に関しては図をわかり易くするために、上基板104及び第2磁石駆動機構102の図示を省略している。
Next, the operation of the light adjusting
また、チューブ122の第2磁石119側端部124の位置は下基板103に対して相対的に固定されているものとする。また、第1磁石110と第2磁石119とは共に光軸方向に着磁されている。図示したように第1磁石110が上側をS極としているのに対して、第2磁石119は下側をS極としている。
Further, the position of the
まず、図4の(a)、(b)を用いて、形状記憶合金ワイヤ120が非通電状態の動作について説明する。この状態では、第1磁石110と第2磁石119の各々の中心は絞り機構101の光軸方向に同じ位置にある。この状態では、第1磁石110のS極と第2磁石119のN極とが対向し、第1磁石110のN極と第2磁石119のS極とが対向する位置関係となる。
First, an operation in which the shape
このため、第1磁石110は、第2磁石119に引き寄せられて、絞り機構101の外周方向側に変位する。そのため、絞り羽根105は回転軸109を中心に、絞り環118が開時ストッパ108に接触するまで、上面図における時計回りに回転する。結果として、絞り環118は光学開口111に対して退避した位置となり、絞り機構101は開放状態となる。
For this reason, the
次に図5の(a)、(b)を用いて形状記憶合金ワイヤ120が通電状態の動作について説明する。通電により、形状記憶合金ワイヤ120は収縮する。第2磁石119は、第2磁石119の光軸方向の長さの1/2程度下側に変位する。このとき、第1磁石110のN極と第2磁石119のN極とが対向する位置関係となる。
Next, the operation when the shape
このため、第1磁石110と第2磁石119との間に反発力が発生して、第1磁石110が絞り機構101の中心方向に向かって変位する。この結果、絞り羽根105は、回転軸109を中心に、絞り環118が閉時ストッパ107に接触するまで、上面図における反時計回りに回転する。これによって、絞り環118が光学開口111を覆い、絞り機構101は開口径が絞り開口117によって規定される絞込み状態となる。
For this reason, a repulsive force is generated between the
このように、本実施例の光調節装置100においては、形状記憶合金ワイヤ120の通電の状態、即ち通電の有無によって第2磁石119を光軸方向に変位させて、絞りを開閉動作させることができる。
As described above, in the
次に、本発明の光調節装置を実際の撮像光学系に適用した実施例について説明する。図6は、本発明の実施例2に係る光学装置200の概略構成を示す図である。実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Next, an embodiment in which the light adjusting device of the present invention is applied to an actual imaging optical system will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of an
実施例2の光学装置200は、円筒状のケース125の中に複数のレンズ126と撮像素子127と絞り機構101とが配置されている。物体(不図示)の像は、複数のレンズ126により、撮像素子127、例えばCCDの撮像面上に形成される。ケース125の外側には第2磁石変位装置102が配置される。第2磁石変位装置102は、チューブ122の第2磁石119側端部124においてケース125に固定されている。絞り機構101の下基板103は、ケース125に固定されている。ここで、ケース125は、容器に対応する。レンズ126、撮像素子127は、光学素子に対応する。なお、第2磁石119は、第3の磁石に対応する。
In the
形状記憶合金ワイヤ120の非通電状態において、第2磁石119は絞り機構101の第1磁石110の真横に位置している。図4の(a)、(b)及び図5の(a)、(b)を用いて説明したように、形状記憶合金ワイヤ120の通電状態によって第1磁石110を変位させて絞りを開閉する。このように、本実施例の光学装置においては、絞り機構101の絞り開閉制御のために電気的な配線を必要としないので、光学系を収めたケース125内から絞りの開閉のための配線を引き出すことなく絞りを開閉することが可能となる。
When the shape
更に、本実施例では、第2磁石119の変位方向が光軸方向であることと、第2磁石変位装置102が光軸方向に伸びて、光軸に鉛直な面への占有面積が小さいことから、光学装置、特に内視鏡のように、細径化が強く望まれる用途に対しては特に好適である。
Further, in this embodiment, the displacement direction of the
また、本実施例における絞り環部を光学フィルタに置き換えることによって、透過光量もしくは透過波長域を変える光学フィルタ脱着装置として用いることも可能である。
なお、第1磁石110及び第2磁石119の着磁の方向に関しては、本実施例に示した組み合わせのほかに、第2磁石の変位に伴い、絞り羽根105を変位させるいくつかの着磁方向の組み合わせが可能である。
Further, by replacing the aperture ring portion in this embodiment with an optical filter, it can be used as an optical filter detaching device that changes the transmitted light amount or the transmitted wavelength region.
As for the magnetization directions of the
以上説明したように、本発明に係る光調節装置及び光学装置は、絞り機構から制御用の配線を引き出す必要がない。このため、レンズ間隔が狭い小型撮像装置での絞り調節機構の組み込みが容易になる。また、光調節装置及び光学装置を小型化できる。さらに、配線を引き出す必要がないので、光調節装置を封止する装置にも適用できるという効果を奏する。 As described above, the light adjusting device and the optical device according to the present invention do not need to draw out control wiring from the diaphragm mechanism. For this reason, it becomes easy to incorporate a diaphragm adjusting mechanism in a small-sized imaging device having a small lens interval. Further, the light adjusting device and the optical device can be reduced in size. Furthermore, since there is no need to draw out the wiring, the effect of being applicable to a device that seals the light adjusting device is achieved.
以上のように、本発明にかかる光調節装置及び光学装置は、小型撮像素子に有用であり、特に、撮像系を封止するものや細径化が望まれる装置に適している。 As described above, the light adjusting device and the optical device according to the present invention are useful for a small-sized image sensor, and are particularly suitable for a device that seals an imaging system or a device that requires a reduction in diameter.
101 絞り機構
102 第2磁石変位装置
103 下基板
104 上基板
105 絞り羽根
106 スペーサ
107 閉時ストッパ
108 開時ストッパ
109 回転軸
110 第1磁石
111、114 光学開口
112、115 回転軸挿入孔
113、116 第1磁石ガイド切欠き
117 絞り開口
118 絞り環
119 第2磁石
120 形状記憶合金ワイヤ
121 バイアスバネ
122 チューブ
123 カシメ部材
124 側端部
125 ケース
126 レンズ
127 撮像素子
1、2 絞り羽根
3、5 形状記憶合金
4a、4b、6 スプリング
7 連結板
12、15 SMA駆動回路
13a、13b、16a、16b 配線
20 地板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記入射光調節手段に固定された第1の磁石と、
前記第1の磁石に作用する外部磁界を変化させる手段とを有し、
前記外部磁界の変化によって前記第1の磁石を変位させることで前記入射光調節手段を動作させることを特徴とする光調節装置。 In a light adjusting device having a fixed optical aperture and a displaceable incident light adjusting means,
A first magnet fixed to the incident light adjusting means;
Means for changing an external magnetic field acting on the first magnet,
The light adjusting device, wherein the incident light adjusting means is operated by displacing the first magnet by a change in the external magnetic field.
前記容器の外部に配置された外部磁界変化手段とを備え、
前記外部磁界変化手段が前記第1の磁石に作用する外部磁界を変化させることを特徴とする光学装置。 A container in which a fixed optical aperture, a displaceable incident light adjusting means, a first magnet fixed to the incident light adjusting means, and an optical element are disposed;
An external magnetic field changing means disposed outside the container,
The optical apparatus, wherein the external magnetic field changing means changes an external magnetic field acting on the first magnet.
8. The optical apparatus according to claim 7, wherein the displacement of the third magnet is a displacement in the optical axis direction.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007167305A JP2009008717A (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Light adjusting device and optical device |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011048887A1 (en) | 2009-10-20 | 2011-04-28 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Fluorescence observation device |
WO2012081336A1 (en) | 2010-12-13 | 2012-06-21 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical apparatus |
WO2012124227A1 (en) | 2011-03-15 | 2012-09-20 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical device |
CN113433769A (en) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 维沃移动通信(杭州)有限公司 | Aperture assembly, camera module and electronic equipment |
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- 2007-06-26 JP JP2007167305A patent/JP2009008717A/en not_active Withdrawn
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