JP2945506B2 - Optical axis deflection device in optical equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームによる自
動スキャニング装置、移動体の自動追尾装置、ビデオカ
メラによる撮影の際に発生する画像ぶれを補正する画像
安定化装置等の光学機器に於いて、光線を発し或いは光
線を受けるべき光学ヘッド部の光軸を任意方向へ偏角す
るための光軸偏角装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical devices such as an automatic scanning device using a laser beam, an automatic tracking device for a moving object, and an image stabilizing device for correcting an image blur generated when photographing with a video camera. The present invention relates to an optical axis deflector for deflecting the optical axis of an optical head that emits or receives a light ray in an arbitrary direction.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、写真撮影の際に発生する像ぶれを
補正する方式として、撮影光学系中に平行平板を配置し
て、該平行平板を傾けることで像を移動させるものが知
られており、該方式を採用した像安定化光学系として、
一対のくさび形プリズムを組み合わせて平行平板を構成
し、ズームレンズの焦点距離に応じて、該平行平板の厚
さを変える像安定化装置が提案されている(特開平1-223
413号〔G02B27/64〕)。該装置においては、装置本体に
装備した加速度検出器によって検出したぶれ量に応じ
て、平行平板の傾きと厚さが変化し、平行平板に入射し
た光線は、前記傾きと厚さに応じた距離だけ平行にずれ
て、平行平板から出射される。これによってフィルム面
に投映される画像が移動するのである。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of correcting image blur occurring during photographing, a method is known in which a parallel plate is arranged in a photographing optical system and an image is moved by tilting the parallel plate. As an image stabilizing optical system employing this method,
An image stabilizing device has been proposed in which a parallel plate is formed by combining a pair of wedge prisms and the thickness of the parallel plate is changed according to the focal length of the zoom lens (Japanese Patent Laid-Open No. 1-223).
No. 413 [G02B27 / 64]). In the device, the inclination and the thickness of the parallel plate change according to the amount of shake detected by the acceleration detector mounted on the device main body, and the light beam incident on the parallel plate changes the distance according to the inclination and the thickness. And the light is emitted from the parallel flat plate. This causes the image projected on the film surface to move.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車等の
移動体上でカメラ撮影を行なう場合、移動体は垂直方向
に振動するばかりでなく、ピッチング・ヨーイング運動
をも行なうから、カメラは、その光軸に対する直交面内
で平行にぶれるだけでなく、移動体のピッチング・ヨー
イング運動に伴って光軸が上下左右に傾き、その傾斜方
向はランダムに変動することになる。この光軸の傾斜に
よる像ぶれの大きさは、カメラと撮影物体との距離に比
例して拡大されるから、光軸の平行移動によるぶれ量に
比べて遥かに大きなものとなる。従って、従来の像安定
化装置の如く光軸を平行にずらすだけでは、大きなぶれ
量を補正することは困難である。When a camera is photographed on a moving body such as an automobile, the moving body not only vibrates in the vertical direction but also performs pitching and yawing motions. The optical axis not only shakes in a plane perpendicular to the axis but also tilts up and down and left and right with the pitching and yawing motion of the moving body, and the tilt direction changes randomly. The magnitude of the image blur due to the inclination of the optical axis is enlarged in proportion to the distance between the camera and the object to be photographed, and therefore becomes much larger than the amount of blur caused by the parallel movement of the optical axis. Therefore, it is difficult to correct a large blur amount only by shifting the optical axis in parallel as in the conventional image stabilizing device.

【０００４】そこで、光軸の傾斜による像ぶれを補正す
るべく、カメラの上下動及びピッチング・ヨーイング運
動による回転変位を検出し、該検出結果に応じてカメラ
自体の向きを自動的に修正する方法が考えられる。しか
しながら、この場合、カメラを任意方向へ偏角せしめる
装置の構成が複雑となるばかりでなく、カメラの向きを
変える際に動作させるべき可動部の重量は相当に大きく
なるから、カメラぶれが激しい場合には、カメラ偏角装
置の応答性が問題となる。Therefore, in order to correct the image blur caused by the inclination of the optical axis, a method of detecting the vertical displacement of the camera and the rotational displacement due to the pitching and yawing motions and automatically correcting the orientation of the camera itself according to the detection result. Can be considered. However, in this case, not only is the configuration of the device for causing the camera to be deflected in an arbitrary direction complicated, but also the weight of the movable portion to be operated when changing the direction of the camera becomes considerably large. In this case, the responsiveness of the camera deflection device becomes a problem.

【０００５】出願人は、上記問題点を解決するための研
究を重ね、その結果、従来より公知の偏角プリズム(例
えば「幾何光学」共立出版、三宅和夫著、第２１、２２
頁参照)が問題解決に有効であることを見出した。偏角
プリズムは、２枚の薄いプリズム片を重ね合わせて構成
され、各プリズム片を夫々回転させることによって、偏
角プリズムに対する入射光線と出射光線との為す角度、
即ちふれ角を一定範囲内で連続的に変えるものである。
ところが、従来は、偏角プリズムを通過した光にふれ角
が生じるという、単なる現象の認識に留まっており、こ
れを実際にどの様に光学機器に応用し、これによってど
の様な効果が得られるかについては、認識されていなか
った。[0005] The applicant has repeatedly studied to solve the above problems, and as a result, hitherto known deflection prisms (for example, "Geometric Optics" by Kyoritsu Shuppan, Kazuo Miyake, pp. 21 and 22).
Page is effective in solving the problem. The declination prism is formed by stacking two thin prism pieces, and by rotating each prism piece, the angle between the incident light beam and the output light beam with respect to the declination prism,
That is, the deflection angle is continuously changed within a certain range.
However, in the past, it was only a recognition of the phenomenon that a deflection angle occurs in light passing through a deflection prism, and how this is actually applied to optical equipment, and what effect can be obtained by this It was not recognized.

【０００６】そこで出願人は、２枚のプリズム片の回転
に伴う出射光線の光学的な挙動を３次元的に解析し、こ
れによって、各プリズム片の回転角度と偏角プリズムの
出射光線の向きとの関係を初めて明らかにした。そし
て、この結果に基づき、光学機器の光学ヘッド部に偏角
プリズムを配置して、両プリズム片の回転角度を夫々制
御することによって、光学ヘッド部の光軸を任意方向へ
偏角する光軸偏角装置を案出したのである。Accordingly, the applicant has three-dimensionally analyzed the optical behavior of the outgoing light beam accompanying the rotation of the two prism pieces, thereby obtaining the rotation angle of each prism piece and the direction of the outgoing light beam of the deflection prism. And revealed for the first time the relationship. Based on this result, an eccentric prism is arranged in the optical head of the optical apparatus, and the rotation angle of each prism piece is controlled, whereby the optic axis of the optical head is eccentric in an arbitrary direction. They devised a declination device.

【０００７】ところが、例えば画像光線を上記装置によ
って偏角処理する場合、次の様な問題点が明らかとなっ
て。即ち、図３に示す如くプリズム片(10)を入射光線に
対して垂直に設置した場合、プリズム(10)によって屈折
した出射光は、入射光の幅Ｗ1よりも小さな幅Ｗ₂となっ
て、該出射光によって形成される画像には歪が生じる。
本発明の目的は、光学ヘッド部の光軸を任意方向へ偏角
出来、然も上記の如き歪が生じることのない光軸偏角装
置を提供することである。However, for example, when the image beam is deflected by the above-described apparatus, the following problems become apparent. That is, when installed vertically prism piece (10) with respect to incident light as shown in FIG. 3, the outgoing light refracted by the prism (10) is a small width W ₂ than the width W1 of the incident light, An image formed by the emitted light is distorted.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical axis deflector that can deviate the optical axis of an optical head in an arbitrary direction and does not cause the above-described distortion.

【０００８】[0008]

【課題を解決する為の手段】先ず、上記歪の問題を解決
するための光学系の原理について述べる。図２の如く、
プリズム片(10)の入射光線と出射光線とが中心面Ｐに対
して同一角度βを為す光学系を構成する。この場合、入
射光線と出射光線との関係がプリズム片(10)の中心面Ｐ
に対して左右対称となり、入射光線の幅Ｗ₁と出射光線
の幅Ｗ₂とが一致する。従って、上記の如き歪は発生し
ない。First, the principle of an optical system for solving the above-mentioned problem of distortion will be described. As shown in FIG.
An optical system in which an incident light beam and an outgoing light beam of the prism piece (10) make the same angle β with respect to the center plane P is configured. In this case, the relationship between the incident light beam and the outgoing light beam is determined by the central plane P of the prism piece (10).
, The width W ₁ of the incident light beam and the width W _{2 of the} outgoing light beam coincide with each other. Therefore, the distortion as described above does not occur.

【０００９】本発明に係る光学機器に於ける光軸偏角装
置は、上述の如く偏角プリズムに対して行なった光学的
解析の結果と、上記歪解消のための原理に基づいて完成
されたものであって、図１に示す如く、光学機器の光学
ヘッド部(１)に配置した一対のプリズム片(２)(３)から
なる偏角プリズム(４)と、両プリズム片(２)(３)を夫々
回転させる一対の回転駆動手段(５)(６)と、光学機器本
体(８)側の第１プリズム片(２)の回転に連動して第２プ
リズム片(３)の姿勢を変化させる連動手段(７)と、前記
一対の回転駆動手段(５)(６)の回転角度を夫々制御する
回転制御手段(９)とを具えている。The optical axis deflector in the optical apparatus according to the present invention has been completed based on the result of the optical analysis performed on the deflector prism as described above and the principle for eliminating the distortion. As shown in FIG. 1, a deflected prism (4) composed of a pair of prism pieces (2) and (3) disposed on an optical head (1) of an optical apparatus, and both prism pieces (2) ( The pair of rotation driving means (5) and (6) for rotating the respective 3) and the posture of the second prism piece (3) in conjunction with the rotation of the first prism piece (2) on the optical device body (8) side. There are provided an interlocking means (7) for changing, and a rotation control means (9) for controlling the rotation angles of the pair of rotation driving means (5) and (6), respectively.

【００１０】第１プリズム片(２)の中心面Ｐ₁は、該プ
リズム片(２)の入射光線と出射光線とが該中心面Ｐ₁に
対して同一角度を為す傾斜角度に設置される。又、第２
プリズム片(３)の中心面Ｐ₂は、連動手段(７)の動作に
よって、該プリズム片(３)の入射光線と出射光線とが該
中心面Ｐ₂に対して同一角度を為す傾斜角度に設定され
る。The center plane P ₁ of the _first prism piece 2 is set at an inclination angle at which the incident light and the outgoing light of the prism piece 2 make the same angle with respect to the center plane P ₁ . Also, the second
Center plane P ₂ of the prism piece (3) is, by the operation of the interlocking means (7), the angle of inclination the prism strips and the incident light beam (3) and emitted rays make the same angle with respect to said center plane P ₂ Is set.

【００１１】[0011]

【作用】偏角プリズム(４)に対して光線が入射すると、
先ず第１のプリズム片(２)にて、その入射角度及び入射
位置、該プリズム片(２)の頂角及び屈折率に応じたふれ
角で、該プリズム片(２)の回転角度姿勢に応じた方向へ
光線が出射する。該光線は更に第２のプリズム片(３)へ
入射し、その入射角度及び入射位置、該プリズム片(３)
の頂角及び屈折率に応じたふれ角で、該プリズム片(３)
の回転角度姿勢に応じた方向へ光線が出射する。従っ
て、回転制御手段(９)によって一対の回転駆動手段(５)
(６)を動作させ、各プリズム片(２)(３)の回転角度姿勢
を変化させることによって、出射光線の向きを任意方向
に設定出来る。[Function] When a light beam enters the deflection prism (4),
First, in the first prism piece (2), the incident angle and incident position, the apex angle of the prism piece (2) and the deflection angle according to the refractive index, and the rotation angle posture of the prism piece (2) The light beam is emitted in the direction. The light beam is further incident on the second prism piece (3), its incident angle and incident position, and the prism piece (3)
The prism piece (3) at a vertex angle and a deflection angle according to the refractive index
The light beam is emitted in a direction corresponding to the rotation angle posture of the light source. Therefore, the pair of rotation driving means (5) is controlled by the rotation control means (9).
By operating (6) and changing the rotation angle posture of each prism piece (2) (3), the direction of the emitted light beam can be set to any direction.

【００１２】この際、各プリズム片(２)(３)に対する入
射光及び出射光は、夫々のプリズム片の中心面に対して
左右対称となり、出射光に歪は生じない。偏角プリズム
(４)に対する光線の入射方向と出射方向の関係が逆転し
た場合の作用も上記同様である。At this time, the incident light and the outgoing light with respect to each of the prism pieces (2) and (3) are bilaterally symmetric with respect to the center plane of each of the prism pieces, and no distortion occurs in the outgoing light. Deflection prism
The operation when the relationship between the incident direction and the outgoing direction of the light beam with respect to (4) is reversed is also the same as described above.

【００１３】[0013]

【発明の効果】本発明に係る光学機器に於ける光軸偏角
装置によれば、一対のプリズム片(２)(３)を単に回転さ
せるだけで光軸を任意方向へ偏角することが出来るか
ら、回転駆動手段(５)(６)の構成は極めて簡易となり、
然も偏角に伴って動作すべき可動部は、２枚のプリズム
片(２)(３)だけで軽量であるから、迅速な偏角動作を実
現出来、良好な応答性が得られる。又、偏角プリズム
(４)を通過した光に歪は生じないから、本発明を画像処
理機器に応用する場合にも問題はない。According to the optical axis deflector in the optical apparatus according to the present invention, the optical axis can be deflected in any direction by simply rotating the pair of prism pieces (2) and (3). Since it is possible, the configuration of the rotary driving means (5) and (6) is extremely simple,
Of course, since the movable part that should operate with the deflection is lightweight only with the two prism pieces (2) and (3), a quick deflection operation can be realized and good responsiveness can be obtained. Deflection prism
Since no distortion occurs in the light passing through (4), there is no problem when the present invention is applied to an image processing apparatus.

【００１４】[0014]

【実施例】先ず、出願人が本発明の完成に至る過程で為
した光学的な解析について説明する。図６は、レーザ光
源(11)からのレーザ光を、第１及び第２プリズム片(２)
(３)からなる偏角プリズム(４)を経て、仮想スクリーン
(12)上に照射する光学系を示しており、図７は、レーザ
発生源を原点として、該光学系に設定した変数及びパラ
メータを示している。即ち、変数として第１及び第２プ
リズム片(２)(３)の回転角度θ₁、θ₂を設定し、パラメ
ータとしては、レーザ光源(11)から第１プリズム片
(２)、第２プリズム片(３)及び仮想スクリーン(12)まで
の距離を夫々Ｚ₁、Ｚ₂、Ｚ₃とし、両プリズム片(２)
(３)の頂角をα₁、α₂、傾斜角度をψ₁、ψ₂としてい
る。又、Ｚ軸から両プリズム片(２)(３)の頂点までのプ
リズム片中心面に沿う距離をＲ₁、Ｒ₂としている。尚、
空気の屈折率をｎ₀、第１及び第２プリズム片(２)(３)
の屈折率をｎ₁、ｎ₂とする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an optical analysis performed by the applicant in the course of completing the present invention will be described. FIG. 6 shows a laser beam from the laser light source (11), and the first and second prism pieces (2).
Virtual screen through deflected prism (4) consisting of (3)
(12) The optical system to be irradiated is shown above, and FIG. 7 shows variables and parameters set in the optical system with the laser source as the origin. That is, the rotation angles θ ₁ and θ ₂ of the first and second prism pieces (2) and (3) are set as variables, and the parameters are set as parameters from the laser light source (11) to the first prism pieces.
(2) The distances to the second prism piece (3) and the virtual screen (12) are Z ₁ , Z ₂ and Z ₃ , respectively, and both prism pieces (2)
In (3), the apex angles are α ₁ and α ₂ , and the inclination angles are ψ ₁ and ψ ₂ . The distances along the center plane of the prism piece from the Z axis to the vertices of the two prism pieces (2) and (3) are R ₁ and R ₂ . still,
N _0, the first and second prism piece the refractive index of air (2) (3)
Are n ₁ and n ₂ .

【００１５】この場合、仮想スクリーン(12)上のレーザ
照射位置(Ｘ，Ｙ)は数１及び数２で表わされる。In this case, the laser irradiation position (X, Y) on the virtual screen (12) is expressed by Expressions 1 and 2.

【数１】 (Equation 1)

【数２】 (Equation 2)

【００１６】但し、Ｐ₄x、Ｐ₄y、Ａ₄、Ｑ₄x及びＱ₄yは
夫々数３乃至数７で表わされる。However, P ₄ x, P ₄ y, A ₄ , Q ₄ x, and Q ₄ y are represented by Equations 3 to 7, respectively.

【数３】 (Equation 3)

【数４】 (Equation 4)

【数５】 (Equation 5)

【数６】 (Equation 6)

【数７】 (Equation 7)

【００１７】ここで、Ｐ₄z、Ｑ₄z及びμ₃は夫々数８乃
至数１０で表わされる。Here, P ₄ z, Q ₄ z, and μ ₃ are represented by Equations 8 to 10, respectively.

【数８】 (Equation 8)

【数９】 (Equation 9)

【数１０】 (Equation 10)

【００１８】ここで、Ｐ₃x、Ｐ₃y、Ｐ₃z、Ｑ₃x、Ｑ₃y、
Ｑ₃z、Ａ₃及びＢ₃は夫々数１１乃至数１８で表わされ
る。Here, P ₃ x, P ₃ y, P ₃ z, Q ₃ x, Q ₃ y,
Q ₃ z, A ₃ and B ₃ are represented by Equations 11 to 18, respectively.

【数１１】 [Equation 11]

【数１２】 (Equation 12)

【数１３】 (Equation 13)

【数１４】 [Equation 14]

【数１５】 (Equation 15)

【数１６】 (Equation 16)

【数１７】 [Equation 17]

【数１８】 (Equation 18)

【００１９】ここで、Ｐ₂x、Ｐ₂y、Ｐ₂z、Ｑ₂x、Ｑ₂y、
Ｑ₂z、Ａ₂、Ｂ₂及びμ₂は夫々数１９乃至数２７で表わ
される。Here, P ₂ x, P ₂ y, P ₂ z, Q ₂ x, Q ₂ y,
Q ₂ z, A ₂ , B ₂ and μ ₂ are represented by Equations 19 to 27, respectively.

【数１９】 [Equation 19]

【数２０】 (Equation 20)

【数２１】 (Equation 21)

【数２２】 (Equation 22)

【数２３】 (Equation 23)

【数２４】 (Equation 24)

【数２５】 (Equation 25)

【数２６】 (Equation 26)

【数２７】 [Equation 27]

【００２０】ここで、Ｐ₁x、Ｐ₁y、Ｐ₁z、Ｑ₁x、Ｑ₁y、
Ｑ₁z、Ａ₁、Ｂ₁及びμ₁は夫々数２８乃至数３６で表わ
される。Here, P ₁ x, P ₁ y, P ₁ z, Q ₁ x, Q ₁ y,
Q ₁ z, A ₁ , B _1, and μ ₁ are represented by Expressions 28 to 36, respectively.

【数２８】 [Equation 28]

【数２９】 (Equation 29)

【数３０】 [Equation 30]

【数３１】 (Equation 31)

【数３２】 (Equation 32)

【数３３】 [Equation 33]

【数３４】 (Equation 34)

【数３５】 (Equation 35)

【数３６】 [Equation 36]

【００２１】ここで、Ａ₀、Ｂ₀及びμ₀は夫々数３７乃
至数３９で表わされる。Here, A ₀ , B _0, and μ ₀ are represented by _equations 37 to 39, respectively.

【数３７】 (37)

【数３８】 (38)

【数３９】 [Equation 39]

【００２２】上記一連の式の導出過程については説明を
省略するが、基本的には図７の光学系の各境界面にスネ
ルの屈折の法則を適用して導いたものである。Although the description of the process of deriving the above series of equations is omitted, it is basically derived by applying Snell's law of refraction to each boundary surface of the optical system shown in FIG.

【００２３】上記一連の式において、ψ₁＝ψ₂＝０、α
₁＝α₂＝１０(deg)、Ｚ₁＝０.１０(m)、Ｚ₂＝０.１５
(m)に設定して、変数θ₁及びθ₂を変化させた場合のレ
ーザ照射位置(Ｘ，Ｙ)の計算結果を図８乃至図１１に示
す。これらの図は、先ず変数θ1を一定値に固定した状
態で変数θ₂を３６０度変化させ、次に変数θ₁を３０度
変化させて同様に変数θ₂を３６０度変化させる計算を
繰り返し、レーザ照射位置(Ｘ，Ｙ)の軌跡をＸ−Ｙ平面
上に描いたものである。In the above series of equations, ψ ₁ = ψ ₂ = 0, α
₁ = α ₂ = 10 (deg), Z ₁ = 0.10 (m), Z ₂ = 0.15
FIGS. 8 to 11 show calculation results of the laser irradiation position (X, Y) when the variables θ ₁ and θ ₂ are changed by setting to (m). These figures, first the variable theta ₂ variables θ1 in a fixed state at a constant value by varying 360 degrees, then the variable theta ₁ is changed 30 degrees repeated calculations to change the variable theta ₂ 360 similarly, The trajectory of the laser irradiation position (X, Y) is drawn on the XY plane.

【００２４】図８はＺ₃＝３(m)の場合、図９はＺ₃＝５
(m)の場合、図１０はＺ₃＝７(m)の場合、図１１はＺ₃＝
９(m)の場合を示している。変数θ₁を一定値に固定した
状態で変数θ₂を３６０度変化させたときのレーザ照射
位置の軌跡は円形を描き、該軌跡は、変数θ₁の変化に
伴って、原点を中心として３６０度回転している。これ
より明らかな様に、第１及び第２プリズム片(２)(３)の
回転角度を適当に設定すれば、レーザ光源(11)から仮想
スクリーン(12)までの距離に応じた大きさの円形領域内
で、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の所望の位置にレーザを照射
出来るのである。又、レーザ照射位置の軌跡である２つ
の円が交差していることから、所定の一点にレーザスポ
ットを当てる際、第１及び第２プリズム片(２)(３)の回
転角度の組合せは２通り存在することが明らかである。FIG. 8 shows a case where Z ₃ = 3 (m), and FIG. 9 shows a case where Z ₃ = 5 (m).
(m), FIG. 10 shows Z ₃ = 7 (m), and FIG. 11 shows Z ₃ =
9 (m) is shown. When the variable θ ₂ is changed by 360 degrees while the variable θ ₁ is fixed at a constant value, the trajectory of the laser irradiation position draws a circle, and the trajectory is 360 degrees around the origin with the change of the variable θ _1. It has rotated degrees. As is clear from this, if the rotation angles of the first and second prism pieces (2) and (3) are appropriately set, the size corresponding to the distance from the laser light source (11) to the virtual screen (12) is increased. The laser can be irradiated to desired positions in the X-axis direction and the Y-axis direction within the circular area. Also, since two circles, which are the trajectories of the laser irradiation position, intersect, when the laser spot is focused on a predetermined point, the combination of the rotation angles of the first and second prism pieces (2) and (3) is 2 It is clear that it exists.

【００２５】即ち、上記解析結果より、偏角プリズム
(４)を用いれば、その出射光線によって仮想スクリーン
上を水平及び垂直方向にスキャニング出来ることが明か
となり、これに基づいて、更に種々の光学機器に対する
偏角プリズムの応用分野が開けたのである。That is, from the above analysis results, the declination prism
By using (4), it became clear that the emitted light could scan the virtual screen in the horizontal and vertical directions, and based on this, the field of application of the deflection prism to various optical devices was opened.

【００２６】尚、上記の解析は、光源から発せられる光
線を偏角プリズムによって偏角し、装置外部へ出射する
光学系について行なったものであるが、逆に、系外部か
ら入射してくる光線を偏角プリズムによって偏角して処
理する光学系についても同様に成立する。The above analysis is performed on an optical system that deviates a light beam emitted from a light source by a deflector prism and emits the light to the outside of the apparatus. Conversely, a light beam incident from the outside of the system is used. The same holds true for an optical system in which the light is deflected by the deflector prism for processing.

【００２７】又、上記解析は、第１及び第２プリズム片
(２)(３)の回転角度から光線の照射位置を算出するもの
であるが、逆に、所望の光線照射位置から両プリズム片
(２)(３)の回転角度を算出することも可能である。この
場合の算出式は関数的に表わすことが困難であるが、例
えば数値解析等の周知の手法によって、比較的容易に解
くことが出来る。The above analysis is based on the first and second prism pieces.
(2) The irradiation position of the light beam is calculated from the rotation angle of (3). Conversely, both prism pieces are calculated from the desired irradiation position of the light beam.
(2) It is also possible to calculate the rotation angle of (3). Although it is difficult to express the calculation formula in this case functionally, it can be relatively easily solved by a known method such as numerical analysis.

【００２８】以下、本発明を幾つかの光学機器に実施し
た例について詳述する。尚、実施例は本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。Hereinafter, examples in which the present invention is applied to some optical instruments will be described in detail. It should be noted that the examples are for illustrating the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof.

【００２９】先ず、図１に示す連動手段(７)の具体的構
成について述べる。連動手段(７)の最も簡易な構成例
は、図１に示す如く第２プリズム片(３)及び該プリズム
片の回転駆動手段(６)をケーシング(70)に収容し、連結
部材(73)によって前記ケーシング(70)と第１プリズム片
(２)とを一体回転可能に連結するものである。尚、第１
プリズム片(２)の中心面Ｐ₁は、入射光と出射光とが左
右対称となる様に所定角度だけ傾いており、該傾斜角度
は第１プリズム片(２)の屈折率、頂角等から容易に算出
出来る。第１プリズム片(２)は回転駆動手段(５)の駆動
によって該中心面Ｐ₁内にて回転することなる。First, the specific structure of the interlocking means (7) shown in FIG. 1 will be described. The simplest configuration example of the interlocking means (7) is as shown in FIG. 1, in which the second prism piece (3) and the rotation driving means (6) for the prism piece are housed in the casing (70), and the connecting member (73) The casing (70) and the first prism piece
And (2) are connected so as to be integrally rotatable. The first
Center plane P ₁ of the prism strips (2), the refractive index of the incident light and the outgoing light is tilted by a predetermined angle so as the symmetrical, said inclination angle first prism piece (2), the apex angle and the like Can be easily calculated from The first prism piece (2) is able to rotate at said center plane P ₁ by the driving of the rotary drive means (5).

【００３０】第１プリズム片(２)が回転すると、これと
一体に連結部材(73)及びケーシング(70)が回転し、第２
プリズム片(３)がケーシング(70)内で回転しない場合、
第１プリズム片(２)と第２プリズム片(３)との相対的な
姿勢は一定に維持される。従って、第２プリズム片(３)
を、その入射光と出射光が中心面Ｐ₂を挟んで左右対称
となる傾斜角度に設置すれば、第１プリズム片(２)が回
転しても、第２プリズム片(３)の入射光と出射光の対称
関係は維持される。第２プリズム片(３)が回転駆動手段
(６)の駆動によって中心面Ｐ₂内で回転しても同様であ
る。When the first prism piece (2) rotates, the connecting member (73) and the casing (70) rotate integrally therewith, and the second prism piece (2) rotates.
If the prism piece (3) does not rotate in the casing (70),
The relative posture of the first prism piece (2) and the second prism piece (3) is kept constant. Therefore, the second prism piece (3)
Is set at an inclination angle at which the incident light and the output light are symmetrical with respect to the center plane P ₂ , even if the first prism piece (2) rotates, the incident light of the second prism piece (3) is rotated. And the symmetrical relationship between the output light and the output light is maintained. The second prism piece (3) is a rotation driving means
(6) is the same to rotate in the center plane P ₂ by driving the.

【００３１】図４は連動手段(７)の他の構成例を示して
いる。第１プリズム片(２)は、円筒状のプリズムホルダ
ー(74)内に収容保持され、該プリズムホルダー(74)は一
定位置にて回転可能に支持されると共に、モータ及びベ
ルト伝達機構からなる回転駆動手段(５)が連繋してい
る。従って、回転駆動手段(５)の駆動によって第１プリ
ズム片(２)を正逆に回転させることが出来る。一方、第
２プリズム片(３)は円筒状のプリズムホルダー(76)内に
収容保持され、該プリズムホルダー(76)はインナーケー
ス(77)内に筒軸回りに回転可能に取り付けられている。
インナーケース(77)の外周面には球面(80)が形成されて
いる。該インナーケース(77)には回転駆動手段(６)とな
るモータが設置され、該モータの出力軸に固定した原動
ギア(88)を、前記プリズムホルダー(76)の外周面に形成
した従動ギア(89)に噛合せしめている。FIG. 4 shows another example of the structure of the interlocking means (7). The first prism piece (2) is housed and held in a cylindrical prism holder (74), and the prism holder (74) is rotatably supported at a fixed position, and is rotated by a motor and a belt transmission mechanism. The driving means (5) is linked. Therefore, the first prism piece (2) can be rotated in the normal and reverse directions by driving the rotation driving means (5). On the other hand, the second prism piece (3) is accommodated and held in a cylindrical prism holder (76), and the prism holder (76) is mounted in the inner case (77) so as to be rotatable around a cylinder axis.
A spherical surface (80) is formed on the outer peripheral surface of the inner case (77). The inner case (77) is provided with a motor serving as a rotation driving means (6), and a driven gear (88) fixed to an output shaft of the motor is a driven gear formed on the outer peripheral surface of the prism holder (76). (89).

【００３２】インナーケース(77)は、内周面に球面(81)
を形成したアウターケース(78)内に収容され、インナー
ケース(77)の球面(80)とアウターケース(78)の球面(81)
とは同一の曲率に形成されて、互いに摺接している。従
って、インナーケース(77)は球面(80)の中心点Ｃ回りに
揺動が可能である。アウターケース(78)はガイド部材(7
9)によって支持され、球面(81)の中心点Ｃを含む垂直面
内での移動が可能である。更に、インナーケース(77)と
プリズムホルダー(74)とは、垂直面に対して傾斜した回
転支持面を有するリング状の軸受(75)を介して、互いに
相対回転可能且つ接近離間不能に連結されている。The inner case (77) has a spherical surface (81) on the inner peripheral surface.
The spherical surface (80) of the inner case (77) and the spherical surface (81) of the outer case (78) are housed in the outer case (78)
Are formed to have the same curvature and are in sliding contact with each other. Therefore, the inner case (77) can swing around the center point C of the spherical surface (80). The outer case (78) is a guide member (7
9) and can move in a vertical plane including the center point C of the spherical surface (81). Further, the inner case (77) and the prism holder (74) are connected to each other via a ring-shaped bearing (75) having a rotation support surface inclined with respect to a vertical plane so as to be relatively rotatable and close to and away from each other. ing.

【００３３】従って、回転駆動手段(５)の駆動によって
第１プリズム片(２)及びプリズムホルダー(74)が回転す
ると、軸受(75)の回転支持面の振れに伴って、インナー
ケース(77)が揺動することになる。このとき、インナー
ケース(77)が軸受(75)の回転支持面と平行な面内で回転
することはない。プリズムホルダー(74)の回転によって
インナーケース(77)が触れ回わることになるが、これに
伴うアウターケース(78)の移動はガイド部材(79)によっ
て案内される。Accordingly, when the first prism piece (2) and the prism holder (74) are rotated by the driving of the rotation driving means (5), the inner case (77) is rotated with the swing of the rotation support surface of the bearing (75). Will rock. At this time, the inner case (77) does not rotate in a plane parallel to the rotation support surface of the bearing (75). The rotation of the prism holder (74) causes the inner case (77) to touch around, and the accompanying movement of the outer case (78) is guided by the guide member (79).

【００３４】上記連動手段(７)においては、第１プリズ
ム片(２)の回転に応じて第２プリズム片(３)が中心点Ｃ
回りに揺動し、第１プリズム片(２)の１回転によって第
２プリズム片(３)が１往復することとなり、図１の連動
手段(７)と同様、第１プリズム片(２)の回転に拘らず、
第２プリズム片(３)に対する入射光と出射光の対称関係
が維持される。尚、上記連動手段(７)においては、第２
プリズム片(３)が回転駆動手段(６)によって独立に駆動
され、第１プリズム片(２)の回転に伴って回転すること
はないから、回転制御が容易である。In the interlocking means (7), the second prism piece (3) is moved to the center point C in accordance with the rotation of the first prism piece (2).
The second prism piece (3) makes one reciprocation by one rotation of the first prism piece (2), as in the interlocking means (7) of FIG. Regardless of rotation,
The symmetrical relationship between the incident light and the outgoing light with respect to the second prism piece (3) is maintained. In the interlocking means (7), the second
Since the prism pieces (3) are independently driven by the rotation driving means (6) and do not rotate with the rotation of the first prism pieces (2), rotation control is easy.

【００３５】図５は連動手段(７)の更に他の構成例を示
している。第１プリズム片(２)は、前記の構成例と同様
に、円筒状のプリズムホルダー(83)内に収容保持され、
該プリズムホルダー(83)は一定位置にて回転可能に支持
されると共に、モータ及びベルト伝達機構からなる回転
駆動手段(５)が連繋している。一方、第２プリズム片
(３)を収容保持する筒状のプリズムホルダー(84)は、外
周面が球面に形成されると共に、該球面には、筒軸方向
に沿って伸びる歯面(85)が形成されている。そして、プ
リズムホルダー(84)の歯面(85)には、回転駆動手段(６)
となるモータの出力軸に固定したギア(90)が噛合してい
る。更にプリズムホルダー(84)を包囲して、歯面(85)に
噛合する複数の支持歯車(87)が配置され、これによって
プリズムホルダー(84)を回転可能且つ揺動可能に支持し
ている。FIG. 5 shows another example of the structure of the interlocking means (7). The first prism piece (2) is housed and held in a cylindrical prism holder (83), similarly to the above configuration example,
The prism holder (83) is rotatably supported at a fixed position, and is connected to a rotation driving means (5) including a motor and a belt transmission mechanism. On the other hand, the second prism piece
The cylindrical prism holder (84) for housing and holding (3) has a spherical outer peripheral surface and a tooth surface (85) extending along the cylinder axis direction on the spherical surface. Then, on the tooth surface (85) of the prism holder (84), the rotation driving means (6)
The gear (90) fixed to the output shaft of the motor is meshed. Further, a plurality of supporting gears (87) meshing with the tooth surface (85) are arranged so as to surround the prism holder (84), thereby supporting the prism holder (84) rotatably and swingably.

【００３６】プリズムホルダー(84)内には、歯面(85)が
形成された球面の中心点Ｃを通る傾斜面内に回転支持面
を有するリング状の軸受(86)が配置され、該軸受(86)の
アウターリングは第２プリズム片(３)のプリズムホルダ
ー(84)へ、インナーリングは第１プリズム片(２)のプリ
ズムホルダー(83)へ固定している。これによって、両プ
リズムホルダー(83)(84)は互いに相対回転可能且つ接近
離間不能に連結される。In the prism holder (84), a ring-shaped bearing (86) having a rotation supporting surface on an inclined surface passing through the center point C of the spherical surface on which the tooth surface (85) is formed is arranged. The outer ring (86) is fixed to the prism holder (84) of the second prism piece (3), and the inner ring is fixed to the prism holder (83) of the first prism piece (2). As a result, the two prism holders (83) and (84) are connected to each other so as to be rotatable relative to each other and to be inseparable from each other.

【００３７】従って、回転駆動手段(５)の駆動によって
第１プリズム片(２)及びプリズムホルダー(83)が回転す
ると、軸受(86)の回転支持面の振れに伴って、プリズム
ホルダー(84)が中心点Ｃ回りに揺動することになる。こ
のとき、プリズムホルダー(84)が、軸受(86)の回転支持
面内で回転することはない。Accordingly, when the first prism piece (2) and the prism holder (83) are rotated by the driving of the rotation driving means (5), the prism holder (84) is rotated with the deflection of the rotation support surface of the bearing (86). Swings around the center point C. At this time, the prism holder (84) does not rotate within the rotation support surface of the bearing (86).

【００３８】上記連動手段(７)においては、第１プリズ
ム片(２)の回転に応じて第２プリズム片(３)が左右に揺
動し、第１プリズム片(２)の１回転によって第２プリズ
ム片(３)が１往復することとなり、図１の連動手段(７)
と同様、第１プリズム片(２)の回転に拘らず、第２プリ
ズム片(３)に対する入射光と出射光の対称関係が維持さ
れる。尚、上記連動手段(７)においては、図４の連動手
段(７)と同様に、第２プリズム片(３)が回転駆動手段
(６)によって独立に駆動され、第１プリズム片(２)の回
転に伴って回転することはないから、回転制御が容易で
ある。In the interlocking means (7), the second prism piece (3) swings right and left in accordance with the rotation of the first prism piece (2), and the first prism piece (2) makes one rotation. The two prism pieces (3) make one round trip, and the interlocking means (7) in FIG.
Similarly to the above, the symmetric relationship between the incident light and the outgoing light with respect to the second prism piece (3) is maintained regardless of the rotation of the first prism piece (2). In the interlocking means (7), similarly to the interlocking means (7) in FIG.
(6) is independently driven and does not rotate with the rotation of the first prism piece (2), so that rotation control is easy.

【００３９】連動手段(７)としては、前述の如く第１プ
リズム片(２)と第２プリズム片(３)とを機械的に連動さ
せる構成の他、第２プリズム片(３)を独立の駆動機構よ
って揺動させる構成も可能である。As the interlocking means (7), the first prism piece (2) and the second prism piece (3) are mechanically interlocked as described above, and the second prism piece (3) is independent. A configuration of swinging by a driving mechanism is also possible.

【００４０】次に、本発明に係る光軸偏角装置の各種光
学機器に応用した例について説明する。尚、連動手段と
しては、図１、図４及び図５で説明した機構等、各種の
構成が採用可能であり、以下の応用例では図示及び説明
を省略する。Next, examples in which the optical axis deflection device according to the present invention is applied to various optical instruments will be described. Incidentally, as the interlocking means, various configurations such as the mechanism described in FIGS. 1, 4 and 5 can be adopted, and illustration and description are omitted in the following applied examples.

【００４１】図１２は、本発明をレーザビームによる自
動スキャニング装置に応用する際の光学ヘッド部の機械
的な構成を示しており、基台(13)上には、第１のパイプ
片(16)が配置されて、軸受(14)により回転可能に支持さ
れると共に、該パイプ片(16)と同軸上に、第２のパイプ
片(17)が配置されて、同じく軸受(15)により回転可能に
支持されている。両パイプ片(16)(17)の対向する端部に
は、夫々第１プリズム片(２)及び第２プリズム片(３)が
固定され、偏角プリズム(４)を構成している。FIG. 12 shows a mechanical structure of an optical head portion when the present invention is applied to an automatic scanning device using a laser beam. A first pipe piece (16) is provided on a base (13). ) Is arranged and rotatably supported by a bearing (14), and a second pipe piece (17) is arranged coaxially with the pipe piece (16), and is also rotated by a bearing (15). Supported as possible. A first prism piece (2) and a second prism piece (3) are fixed to opposite ends of both pipe pieces (16) and (17), respectively, to constitute a deflection prism (4).

【００４２】両パイプ片(16)(17)には夫々ベルト伝達機
構(18)(19)を介して第１及び第２モータ(21)(22)が連繋
しており、これによって各プリズム片(２)(３)が回転駆
動される。両モータ(21)(22)にはモータ駆動制御回路(2
4)が接続されている。又、基台(13)上には、第１パイプ
片(16)の中心軸へ向けてレーザ発生装置(23)が配置され
ている。The first and second motors (21) and (22) are connected to the two pipe pieces (16) and (17) via belt transmission mechanisms (18) and (19), respectively. (2) and (3) are rotationally driven. Both motors (21) and (22) have a motor drive control circuit (2
4) is connected. A laser generator (23) is arranged on the base (13) toward the center axis of the first pipe piece (16).

【００４３】レーザ発生装置(23)からのレーザ光は、第
１パイプ片(16)内を通過して偏角プリズム(４)にて所定
の偏角を受けた後、更に第２パイプ片(17)内を通過し、
外部へ出射される。モータ駆動制御回路(24)は、両モー
タ(21)(22)を夫々正逆に回転させて、出射レーザビーム
が所定のスキャニング軌跡を描く様に、第１及び第２プ
リズム片(２)(３)の回転角度を制御するのである。The laser light from the laser generator (23) passes through the first pipe piece (16), receives a predetermined declination in the deflection prism (4), and then further passes through the second pipe piece (23). 17)
It is emitted to the outside. The motor drive control circuit (24) rotates the motors (21) and (22) in the forward and reverse directions, respectively, so that the emitted laser beam follows a predetermined scanning trajectory. The rotation angle of 3) is controlled.

【００４４】図１３は、本発明を移動体の自動追尾装置
に実施した例を示している。移動体には、後述の如く自
動追尾装置本体から送られてくるレーザ光を再び装置本
体へ送り返すためのコーナキューブ(38)が搭載されてい
る。基台(25)上に配置したレーザ光源(26)からのレーザ
光は、直角プリズム(27)を経てハーフミラー(28)に入射
し、該ハーフミラー(28)を通過したレーザ光は、偏角プ
リズム(４)を内蔵した光学ヘッド装置(37)へ送られる。
これによって偏角されたレーザ光は移動体のコーナキュ
ーブ(38)へ向けて出射され、該コーナキューブ(38)にて
反射されたレーザ光が再び光学ヘッド装置(37)へ向けて
送り返されることになる。該レーザ光は偏角プリズム
(４)によって前記と同じ偏角を受け、ハーフミラー(28)
へ入射する。該ハーフミラー(28)にて反射されたレーザ
光はフレネルレンズ(29)を経て、光センサー(35)へ入射
する。FIG. 13 shows an embodiment in which the present invention is applied to an automatic tracking apparatus for a moving object. The moving body is equipped with a corner cube (38) for returning the laser beam sent from the automatic tracking device body to the device body again as described later. Laser light from a laser light source (26) arranged on a base (25) enters a half mirror (28) via a right-angle prism (27), and the laser light passing through the half mirror (28) is polarized. It is sent to an optical head device (37) having a built-in angular prism (4).
The laser beam deflected by this is emitted toward the corner cube (38) of the moving body, and the laser light reflected by the corner cube (38) is returned to the optical head device (37) again. become. The laser beam is deflected prism
(4) The half angle mirror (28)
Incident on. The laser beam reflected by the half mirror (28) enters the optical sensor (35) via the Fresnel lens (29).

【００４５】光センサー(35)は、左右上下に４つの光検
知部(31)(32)(33)(34)を配置して構成される。演算処理
装置(36)は、これらの４つの光検知部の受光量の偏りに
基づいて、コーナキューブ(38)の僅かな移動に伴う反射
レーザ光の変位を検出し、該検出結果に基づいてコーナ
キューブ(38)の移動方向を検知し、更にその結果に基づ
いて、偏角プリズム(４)の偏角方向をコーナキューブ(3
8)の移動方向へ追従させるための両プリズム片(２)(３)
の回転角度を算出するのである。The optical sensor (35) is configured by arranging four light detecting units (31), (32), (33), and (34) on the left, right, up, and down. The arithmetic processing unit (36) detects the displacement of the reflected laser light due to the slight movement of the corner cube (38) based on the deviation of the amount of light received by these four light detection units, and based on the detection result. The movement direction of the corner cube (38) is detected, and based on the result, the deflection direction of the deflection prism (4) is changed to the corner cube (3).
Both prism pieces (2) and (3) to follow the movement direction of 8)
Is calculated.

【００４６】光学ヘッド装置(37)は、演算処理装置(36)
から得られる回転角度信号に応じて、偏角プリズム(４)
の両プリズム片(２)(３)を夫々回転させる。この結果、
偏角プリズム(４)から出射されるレーザ光の方向が、コ
ーナキューブ(38)の移動方向に追従して変化し、移動体
が追尾されるのである。The optical head device (37) includes an arithmetic processing device (36)
Deflection prism (4) according to the rotation angle signal obtained from
The two prism pieces (2) and (3) are rotated respectively. As a result,
The direction of the laser beam emitted from the deflection prism (4) changes following the moving direction of the corner cube (38), and the moving object is tracked.

【００４７】更に上記移動体自動追尾装置を応用して、
地上局と移動局との空間通信システムを実現した例を図
１４に示す。地上局(41)においては、レーザ光源(43)か
らのレーザ光が変調器(44)にて通信情報に応じた変調を
受け、移動体自動追尾装置(45)へ送られる。移動体自動
追尾装置(45)は例えば図１３の如く構成され、光学ヘッ
ド部に偏角プリズムを内蔵している。Further, by applying the above-mentioned automatic tracking apparatus for a moving object,
FIG. 14 shows an example of realizing a spatial communication system between a ground station and a mobile station. In the ground station (41), the laser light from the laser light source (43) is modulated by the modulator (44) according to the communication information, and sent to the automatic mobile unit tracking device (45). The moving object automatic tracking device (45) is configured as shown in FIG. 13, for example, and has a deflection prism built in the optical head unit.

【００４８】空間移動体には図１４の如くコーナキュー
ブ(47)を内蔵した移動局(42)が設けられ、地上局(41)か
らのレーザ光は、ハーフミラー(46)を通過してコーナキ
ューブ(47)へ送られ、その反射光は再びハーフミラー(4
6)を経て地上局(41)へ送り返され、前述の如く自動追尾
動作に供される。一方、移動局(42)のハーフミラー(46)
にて反射された光は受光器(48)にて光電変換され、これ
によって得られた電気信号が復調器(49)にて復調され
て、地上局(41)からの通信情報が出力(50)されるのであ
る。As shown in FIG. 14, a mobile station (42) having a built-in corner cube (47) is provided on the spatial mobile body, and a laser beam from the ground station (41) passes through a half mirror (46) and turns into a corner. The light is sent to the cube (47), and the reflected light is
It is sent back to the ground station (41) via 6) and is subjected to the automatic tracking operation as described above. On the other hand, the half mirror (46) of the mobile station (42)
The light reflected at is subjected to photoelectric conversion at the photodetector (48), and the obtained electric signal is demodulated at the demodulator (49), and communication information from the ground station (41) is output (50). ).

【００４９】図１５は、本発明を、ビデオカメラによる
撮影の際に発生す画像ぶれを補正する画像安定化装置に
実施した例を示している。ビデオカメラ(51)の光学ヘッ
ド部を構成する対物レンズ(59)の前方に、第１及び第２
プリズム片(２)(３)からなる偏角プリズム(４)が配置さ
れ、両プリズム片には、モータドライバ(54)(55)によっ
て駆動される第１及び第２モータ(52)(53)が連繋してい
る。ビデオカメラ(51)本体には、ジャイロスコープ等か
らなる周知の変位センサー(56)が装備され、これによっ
てビデオカメラ本体の平行移動及び回転変位が検出され
る。該センサーの検出信号は変位量演算部(57)へ送られ
て、ビデオカメラ本体の変位量が算出される。該算出結
果は更に補正量演算部(58)へ送られて、ビデオカメラ本
体の変位に伴う画像ぶれを補正するために必要なプリズ
ム片(２)(３)の回転角度が算出される。補正量演算部(5
8)は、該算出結果に応じた制御信号を両モータドライバ
(54)(55)へ供給する。FIG. 15 shows an example in which the present invention is applied to an image stabilizing apparatus for correcting an image blur occurring when shooting with a video camera. In front of an objective lens (59) constituting an optical head section of a video camera (51), first and second
A deflection prism (4) consisting of prism pieces (2) and (3) is arranged, and both prism pieces have first and second motors (52) and (53) driven by motor drivers (54) and (55). Are linked. The main body of the video camera (51) is equipped with a well-known displacement sensor (56) composed of a gyroscope or the like, and detects the parallel movement and the rotational displacement of the main body of the video camera. The detection signal of the sensor is sent to the displacement calculating section (57), and the displacement of the video camera body is calculated. The calculation result is further sent to a correction amount calculation unit (58), and the rotation angles of the prism pieces (2) and (3) required to correct the image blur due to the displacement of the video camera body are calculated. Correction amount calculator (5
8) transmits a control signal corresponding to the calculation result to both motor drivers
(54) Supply to (55).

【００５０】上記画像安定化装置によれば、撮影時にビ
デオカメラ本体がピッチング・ヨーイングして、対物レ
ンズ(59)の光軸の向きが撮影物体から大きくずれたとし
ても、偏角プリズム(４)の動作によって、該偏角プリズ
ム(４)の対物側の光軸が撮影物体の方向へ迅速に偏角さ
れる。この結果、撮影物体が適確に捕えられ、常に安定
した画像が得られることになる。According to the above-mentioned image stabilizing apparatus, even if the video camera body pitches and yaws at the time of photographing and the direction of the optical axis of the objective lens (59) is largely shifted from the object to be photographed, the deflection prism (4) By this operation, the optical axis on the object side of the deflection prism (4) is quickly deflected toward the object to be photographed. As a result, the photographed object is accurately captured, and a stable image is always obtained.

【００５１】図１６は、移動する台車(61)上に搭載した
ビデオカメラ(62)によって、静止したターゲット(71)を
常に撮影する目標追従制御装置に本発明を実施した例を
示している。ビデオカメラ(62)の前方には、第１及び第
２プリズム片(２)(３)からなる偏角プリズム(４)が配置
され、両プリズム片には、モータドライバ(65)(66)によ
って駆動される第１及び第２モータ(63)(64)が連繋して
いる。FIG. 16 shows an example in which the present invention is applied to a target following control device which constantly shoots a stationary target (71) by a video camera (62) mounted on a moving carriage (61). A deflection prism (4) composed of first and second prism pieces (2) and (3) is arranged in front of the video camera (62), and both prism pieces are driven by motor drivers (65) and (66). The driven first and second motors (63) and (64) are linked.

【００５２】ビデオカメラ(62)の光軸をターゲット(71)
の中心へ向けることによって、図１７の如く画面(72)の
中央部にターゲット(71)が捕えられる。台車(61)の移動
に伴って、ビデオカメラ(62)の光軸がターゲット(71)か
らずれると、ターゲット(71)の像は図中に鎖線で示す如
く画面(72)内で移動することになる。The optical axis of the video camera (62) is targeted (71).
17, the target (71) is captured at the center of the screen (72) as shown in FIG. If the optical axis of the video camera (62) shifts from the target (71) due to the movement of the carriage (61), the image of the target (71) moves within the screen (72) as shown by the dashed line in the figure. become.

【００５３】ビデオカメラ(62)からの画像信号は図１６
の如く画像処理部(67)へ送られて、ターゲット像の４つ
のエッジの画面上の座標が算出され、該算出結果に最小
２乗法を適用して、図１７に破線で示す如く４つのエッ
ジを上下左右に結ぶ２直線を求め、該２直線の交点から
ターゲット像の中心点Ｐ、Ｐ′の座標が算出される。The image signal from the video camera (62) is shown in FIG.
To the image processing unit (67), the coordinates of the four edges of the target image on the screen are calculated, and the least square method is applied to the calculation result. Are calculated from the intersection of the two straight lines, and the coordinates of the center points P and P 'of the target image are calculated.

【００５４】画像処理部(67)の算出結果は図１６のター
ゲットずれ演算部(68)へ送られて、前記ターゲット像の
中心点と画面の中心点とのずれ(図１７のｄＸ、ｄＹ)が
算出される。該算出結果は補正量演算部(69)へ送られ
て、ターゲット像の中心を画面中心へ戻すために必要な
両プリズム片(２)(３)の回転角度が算出される。補正量
演算部(69)は、算出された回転角度に応じた制御信号を
モータドライバ(65)(66)へ供給する。The calculation result of the image processing section (67) is sent to the target shift calculating section (68) in FIG. 16, and the shift between the center point of the target image and the center point of the screen (dX, dY in FIG. 17). Is calculated. The calculation result is sent to the correction amount calculation unit (69), and the rotation angles of the two prism pieces (2) and (3) required to return the center of the target image to the center of the screen are calculated. The correction amount calculation unit (69) supplies a control signal corresponding to the calculated rotation angle to the motor drivers (65) and (66).

【００５５】上記目標追従制御装置によれば、台車(61)
の移動に伴ってビデオカメラ(62)の光軸が上下左右に傾
いたとしても、偏角プリズム(４)の動作によって、該偏
角プリズム(４)の対物側の光軸がターゲット(71)の方向
へ偏角される。この際、可動部は第１及び第２プリズム
片(２)(３)だけで軽量であるから、迅速な偏角動作が可
能である。この結果、常に画面中心にターゲット像が捕
えられることになる。According to the target tracking control device, the bogie (61)
Even if the optical axis of the video camera (62) is tilted up, down, left and right with the movement of the prism, the operation of the deflection prism (4) causes the optical axis on the object side of the deflection prism (4) to move to the target (71). In the direction of. At this time, since the movable portion is lightweight only with the first and second prism pieces (2) and (3), a quick deflection operation is possible. As a result, the target image is always captured at the center of the screen.

【００５６】尚、ビデオカメラ(62)及び偏角プリズム
(４)にて一体の光学ヘッドユニットを構成し、該光学ヘ
ッドユニットを周知の偏角機構(図示省略)上に支持し
て、台車(61)の直線移動に伴うビデオカメラ(62)の大ま
かな方向修正は、該偏角機構によって行ない、移動台車
(61)の振動に伴う画像ぶれは、偏角プリズム(４)によっ
て補正すれば、移動台車(61)の移動範囲が広い場合に
も、正確な目標追従が可能となる。The video camera (62) and the deflection prism
An integrated optical head unit is constituted by (4), and the optical head unit is supported on a well-known deflection mechanism (not shown), so that the rough movement of the video camera (62) accompanying the linear movement of the carriage (61) is achieved. Correction of the direction is performed by the deflection mechanism,
If the image blur caused by the vibration of (61) is corrected by the deflection prism (4), it is possible to accurately follow the target even when the moving range of the movable carriage (61) is wide.

【００５７】本発明は更に種々の分野に応用出来るのは
言うまでもない。例えば画像認識機能を具えた移動ロボ
ットの可動式頭部に本発明に係る光学偏角装置を内蔵し
た場合、可動式頭部の動きは、人間が首を捩って頭の向
きを観察物体の方向へ向ける動作に対応し、光学偏角装
置による光軸の偏角動作は、人間が眼球を動かして視線
を観察物体の方向へ向ける動作に対応することになり、
人間の眼に極めて近い画像認識機能が実現される。It goes without saying that the present invention can be applied to various fields. For example, when the optical declination device according to the present invention is incorporated in the movable head of a mobile robot having an image recognition function, the movement of the movable head is such that a human twists his neck and changes the direction of the head to the observation object. Corresponding to the operation of turning in the direction, the deviating operation of the optical axis by the optical deviating device will correspond to the operation of moving the eyeball and turning the line of sight to the observation object,
An image recognition function very close to human eyes is realized.

【００５８】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。The description of the above embodiments is for the purpose of illustrating the present invention and should not be construed as limiting the invention described in the appended claims or reducing the scope thereof. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.

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

【図１】本発明に係る光学機器に於ける光軸偏角装置の
基本的な構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an optical axis deflection device in an optical apparatus according to the present invention.

【図２】プリズム片の歪を解消するための光学系を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing an optical system for eliminating distortion of a prism piece.

【図３】プリズム片によって歪が生じている光学系を示
す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an optical system in which distortion is caused by a prism piece.

【図４】連動手段の具体的な構成を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a specific configuration of the interlocking means.

【図５】連動手段の他の具体的な構成を示す断面図であ
る。FIG. 5 is a sectional view showing another specific configuration of the interlocking means.

【図６】偏角プリズムの偏角動作を解析するための光学
系を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an optical system for analyzing the deflection operation of the deflection prism.

【図７】上記光学系に設定した変数及びパラメータを説
明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating variables and parameters set in the optical system.

【図８】解析によって得られた仮想スクリーン上のレー
ザ光照射軌跡の第１の結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a first result of a laser beam irradiation locus on a virtual screen obtained by analysis.

【図９】解析によって得られた仮想スクリーン上のレー
ザ光照射軌跡の第２の結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a second result of a laser beam irradiation locus on a virtual screen obtained by analysis.

【図１０】解析によって得られた仮想スクリーン上のレ
ーザ光照射軌跡の第３の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a third result of a laser beam irradiation locus on a virtual screen obtained by analysis.

【図１１】解析によって得られた仮想スクリーン上のレ
ーザ光照射軌跡の第４の結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a fourth result of the laser light irradiation locus on the virtual screen obtained by the analysis.

【図１２】本発明の第１応用例を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing a first application example of the present invention.

【図１３】本発明の第２応用例を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a second application example of the present invention.

【図１４】本発明の第３応用例を示すブロック図であ
る。FIG. 14 is a block diagram showing a third application example of the present invention.

【図１５】本発明の第４応用例を示すブロック図であ
る。FIG. 15 is a block diagram showing a fourth application example of the present invention.

【図１６】本発明の第５応用例を示すブロック図であ
る。FIG. 16 is a block diagram showing a fifth application example of the present invention.

【図１７】画面内のターゲット像を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a target image in a screen.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(１) 光学ヘッド部 (２) 第１プリズム片 (３) 第２プリズム片 (４) 偏角プリズム (８) 光学機器本体 (1) Optical head section (2) First prism piece (3) Second prism piece (4) Deflection prism (8) Optical equipment body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 信雄 大阪府大阪市住吉区長居東３丁目５番９ 号 ロイヤルマンション３−Ｂ (72)発明者 高岡 大造 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 平塚 和博 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 27/64 G02B 26/06 G03B 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Nobuo Komatsu 3-59-9 Nagaihigashi, Sumiyoshi-ku, Osaka-shi, Osaka Royal Mansion 3-B (72) Inventor Daizo Takaoka 2--18 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Hiratsuka 2-18 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) G02B 27 / 64 G02B 26/06 G03B 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 光線を発し或いは光線を受けるべき光学
ヘッド部(１)を具えた光学機器に於いて、前記光学ヘッ
ド部(１)に配置した一対のプリズム片(２)(３)からなる
偏角プリズム(４)と、両プリズム片(２)(３)を夫々回転
させる一対の回転駆動手段(５)(６)と、光学機器本体
(８)側の第１プリズム片(２)の回転に連動して第２プリ
ズム片(３)の姿勢を変化させる連動手段(７)と、前記一
対の回転駆動手段(５)(６)の回転角度を夫々制御する回
転制御手段(９)とを具え、第１プリズム片(２)の中心面
Ｐ₁は、該プリズム片(２)の入射光線と出射光線とが該
中心面Ｐ₁に対して同一角度を為す傾斜角度に設置さ
れ、第２プリズム片(３)の中心面Ｐ₂は、連動手段(７)
の動作によって、該プリズム片(３)の入射光線と出射光
線とが該中心面Ｐ₂に対して同一角度を為す傾斜角度に
設定され、両プリズム片(２)(３)の夫々の回転によっ
て、光学ヘッド部(１)の対物側の光軸が任意方向へ偏角
されることを特徴とする光学機器に於ける光軸偏角装
置。1. An optical apparatus having an optical head portion for emitting or receiving a light beam, comprising a pair of prism pieces arranged in the optical head portion. A deflection prism (4), a pair of rotation driving means (5) and (6) for respectively rotating the two prism pieces (2) and (3), and an optical device main body
An interlocking means (7) for changing the attitude of the second prism piece (3) in conjunction with the rotation of the first prism piece (2) on the (8) side; and a pair of rotation driving means (5) and (6). a rotation angle comprises a rotation control means for respectively controlling (9), the center plane P ₁ of the first prism piece (2), said prism piece and the incident and outgoing light beam (2) to said center plane P ₁ The center plane P ₂ of the second prism piece (3) is set at an inclination angle that forms the same angle with respect to the second prism piece (3).
The operation, the incident light and the outgoing light beam of the prism piece (3) is set to tilt angle formed by the same angle with respect to said center plane P _2, by the rotation of each of the two prism piece (2) (3) An optical axis deflector in an optical apparatus, wherein an optical axis on the object side of the optical head (1) is deflected in an arbitrary direction.