JP4370092B2 - 光学特性可変光学素子の制御方法及びその制御方法による制御手段を備えた光学装置。 - Google Patents

光学特性可変光学素子の制御方法及びその制御方法による制御手段を備えた光学装置。 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変焦点レンズ、可変焦点回折光学素子、可変偏角プリズム、可変焦点ミラー等の光学特性可変光学素子、これらの光学特性可変光学素子を含む光学系を備えた、例えば眼鏡、ビデオプロジェクター、デジタルカメラ、携帯電話の撮像装置、テレビカメラ、内視鏡、望遠鏡、カメラのファインダー、光情報処理装置、等の撮像装置、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置、撮像装置の調整方法、撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置、及び形状可変光学素子の制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光学特性可変ミラーを備えた光学装置として、例えば、特許文献1に開示のものがある。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−267010号公報
【0004】
そして、特許文献1には、各種センサーからの信号に基づいて、結像性能が最適になるような補償信号が、演算装置から光学特性可変ミラーに与えられることが示されている。
【0005】
また、従来、カメラの焦点合わせなどにおいて、アクティブフォーカシングやパッシブフォーカシングなどによる制御方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献2】
特開2001−215406号公報
【0007】
特許文献2に開示された制御方法は、物体距離の変化による結像状態の変化を補正し、最良結像状態を取得することを主とするものであり、各種センサーにより物体距離の情報を取得した上で最適結像状態を獲得するようにレンズの空間位置を光軸方向に変化させたり、結像状態を逐次調べながらレンズの空間位置を光軸方向に変化させている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に示された方法は、最適な補償信号を見つけるための具体的な手順を想到したものではない。このため、例えば、最初の補償信号によって決まるミラー形状と結像性能が最適となるときのミラー形状とが大きく異なっている場合、最終的な補償信号を得るまでに多くの時間がかかってしまうという問題があった。
【0009】
また、特許文献2に記載の制御方法では、撮像時の温度や湿度といった環境条件や、製造誤差などの装置に固有の結像状態の劣化などを補正し得ない。また、特許文献2に記載の制御方法は、1つのレンズの空間位置の1軸方向への制御方法であるため、諸般の結像状態の変化要因に対して最適結像状態を得られるように、複数の制御パラメータを制御して光学作用面の形状を変化させる形状可変光学素子の制御方法として適当でない。
【0010】
そこで、本発明はこれらの問題点に鑑み、最初の補償信号によって決まるミラー形状と結像性能が最適となるときのミラー形状との相違の程度にかかわることなく、最終的な補償信号を得るまでの時間を短縮することができ、機械的可動部が少なく、小型、軽量で高精度の撮像装置、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置、撮像装置の調整方法、撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
また、本発明は、撮像時の温度や湿度といった環境条件や、製造誤差などの装置に固有の結像状態の劣化などを補正でき、諸般の結像状態の変化要因に対して最適結像状態を得るまでの時間を短縮することができる形状可変光学素子の制御方法を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学特性可変光学素子の制御方法は、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに、初期値の制御信号X(i)(i:1〜N)を設定し、次いで、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに設定されている現在の制御信号X(i)(i:1〜N)を、光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)に記憶し、次いで、現在の制御信号X(i)が与えられている状態で、光学装置の結像状態A1を取得し、次いで、取得した結像状態A1を光学系の結像状態の良否を定量的に表すための評価関数にあてはめて、関数値Y1を算出し、算出した関数値Y1を光学装置に設けられた所定の記憶領域W Y1 に記憶し、次いで、制御信号X(i)をわずかに変化させた値X(i)+δXをi番目の制御機構Z(i)に設定し、次いで、このときの光学装置の結像状態A2を取得し、次いで、取得した結像状態A2を光学系の結像状態の良否を定量的に表すための評価関数にあてはめて関数値Y2を算出し、次いで、結像状態A1近傍において制御信号X(i)の微小変化δXに対する評価関数の変化率C(i)(=|Y2−Y1|/δX)を求め、次いで、求めた変化率C(i)を光学装置に設けられた所定の記憶領域WC(i)に記憶し、次いで、所定の記憶領域WX(i)に記憶された制御信号X(i)を制御機構Z(i)に設定し、この結像状態A2の取得から変化率C(i)の取得に関する処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)について繰り返し、次いで、所定の記憶領域WC(i)に記憶されたそれぞれの評価関数の変化率を用いて、結像状態A1よりも良い結像状態を与える制御信号X’(i)=X(i)+m(i)δXを与えるm(i)を求め、次いで、光学装置に設けられた所定の記憶領域Wm(i)により良い結像状態に改善するパラメータm(i)を記憶し、次いで、ΣC(i)m(i)δXを計算し、次いで、ΣC(i)m(i)δXに基づいて結像状態A1が最良結像状態かどうかを判断し、評価関数の変化量が一定の範囲内に収束するまで、結像状態の記憶領域Wm(i)に記憶されたそれぞれのパラメータを使って新たな制御信号X’(i)を作成して各制御機構Z(i)に設定し、再度、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに設定されている現在の制御信号X(i)(i:1〜N)の光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)への記憶、光学装置の結像状態A1の取得以降の処理を繰り返すことを特徴とする。
【0015】
た、本発明による光学装置は、請求項1に記載の制御方法による制御手段を備えたことを特徴とする
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の一実施例にかかる可変ミラー409を用いた単焦点レンズタイプの電子撮像装置301の概略構成図、図2は本発明の他の実施例にかかる可変ミラー409を用いた電子撮像装置301の概略構成図である。なお、電子撮像装置301の外部にはTVモニター314が接続されている。
【0017】
図1に示す電子撮像装置301は、凹レンズ315と、可変ミラー409と、可変ミラー駆動回路310と、単焦点レンズである凸レンズ316と、固体撮像素子408を備えて構成されている。そして、可変ミラー409によって物体距離変動のピント合わせを補償するようになっている。
また、図2に示す電子撮像装置301は、凹レンズ315と、可変ミラー409と、可変ミラー駆動回路310と、凸レンズ316と、ズームレンズを構成する凸レンズ317、非球面凸レンズ318及び凹レンズ319と、レンズ302と、固体撮像素子408を備えて構成されている。そして、可変ミラー409によって、物体距離変動時におけるピント位置のずれまたは変倍時のピント移動、もしくはその両方を補償するようになっている。
これらの電子撮像装置は、例えばTVカメラ、デジタルカメラ、携帯電話の撮像装置、カムコーダ、監視用カメラ、ロボットの眼、等に用いられる。
【0018】
可変ミラー409は、アルミコーティング等で作られた薄膜(反射面)409aと複数の電極409bからなる光学特性可変形状鏡であり、変形する基板409jをはさんで反射面409aと変形する電極409kを別に設けて一体化して構成されている。
可変ミラー駆動回路310は、各電極409bと電極409kと接続し、可変ミラー409を駆動することができるようになっている。
図1中、300はLUT(ルックアップテーブル)、303はレンズ鏡胴、311はマイクロコンピュータ、312は電子回路、313は記憶装置、415は温度センサー、416は湿度センサーである。また、図2中、304、306はレンズ枠である。これらは図示のように配設されて図1、図2において、それぞれ1つの電子撮像装置310を構成している。
【0019】
ここで、図1に示す電子撮像装置301を用いたデジタルカメラでの撮像について考える。ここでは、凸レンズ316、レンズ枠303がプラスチックでできているものとする。
例えば、温度が変化してプラスチックレンズ316、プラスチックレンズ枠303,電極409jのいずれか1つ以上が伸縮したとする。すると、撮像素子408で撮像される像の結像位置は撮像面305からずれる。また、像の持つ収差も変化する。
【0020】
このずれを補正するために、可変ミラー409はマイクロコンピュータ311を介して次のように駆動される。
例えば、可変ミラー409に与えている電圧の現在値が、図3における温度15°、物体距離1mの値(3.5,7.5,9.5)であるとする。この状態で撮像を行い、撮像した画像を記録する。次に、LUT(ルックアップテーブル)300を参照し、温度10°、物体距離1mの値(3,7,9)を選択する。この値を可変ミラー409の複数の電極409bに印加して反射面409aを変形させる。そして、固体撮像素子408で画像を撮像し、その画像を記録する。更に、温度20°、物体距離1mの値を選択する。そして、この値を電極409bに印加して反射面409aを変形させ、画像の撮像と記録を行う。
このように、LUT300の参照を順次繰り返し、その都度可変ミラー409を変形させて、固体撮像素子408で何枚かの画像を撮像し、記録する。
そして、それらの画像の中から高周波成分を算出する。各画像における高周波成分の値をプロットしたものが図5である。図5において、離散データから近似式を求め、この近似式から高周波成分が最大になる温度を求める。この温度に該当する値がLUT300にあれば、その温度におけるデータを可変ミラー409に与える。上記温度に該当する値がなければ、LUT300にあるこの値に最も近い2つの温度のデータを使って、409に与えるデータを算出する。
【0021】
このとき参照するLUTは、図3に示すように、1つのデータ軸を物体距離とし、もう1つのデータ軸を温度として、2次元のLUTとして構成されているとよい。
また、温度はマイナスの値を含んでもよい。また、図3では隣り合う温度の差が5°であるが、その差が1°とか0.5°というように小さくても良い。このようにすれば、画像の高周波成分が最大になる時のデータ(印加電圧)を、より正確に算出(推定)することができる。なお、このことは温度に限ったことではなく、物体距離についてもいえることである(例えば、物体距離の差を、0.1mごとにする)。
また、画像の高周波成分の算出は、画像を撮像するごとに行っても良い。このようにすれば、全ての画像を記録する必要がない。
以上、温度を変えて可変ミラー409に印加するデータの算出を行ったが、温度を温度センサー415によって検出する場合には、その温度に対応したLUT中のテーブル群において物体距離を変えたLUT中のテーブルの数値によって可変ミラー409に印加する電圧を変えるようにしてもよい。
温度変化による像のずれと物体距離の変化による像のずれとでは、そのずれ量が異なる。このため、上記のように2次元に構成されたLUTを用いれば、より正確に像のずれを補正できる。
【0022】
あるいは、LUTは、図4に示すように、物体距離だけの1次元のLUTとして構成されていてもよい。この場合、温度の検出は不要で、温度の変化を物体距離の変化と見なして可変ミラー409を駆動すればよい。この場合、やや精度が劣ることになるが、LUTを簡素化できるというメリットがある。
【0023】
あるいは、電子撮像装置301が図2に示すようなズームレンズを備えた構成の場合には、LUTは、図6に示すように、物体距離と温度とズーム状態の3次元のLUTとして構成されているとよい。
このとき、ズームレンズのズーム状態を知るために図2に示すように、エンコーダ307を設けて、ズームレンズの位置からズーム状態を推定するようにしてもよい。あるいは、レンズ枠306をパルスモータで駆動する場合には、パルス数をカウントしてズーム状態を推定するようにしてもよい。
【0024】
なお、図2に示すように、電子撮像装置301がズームレンズを備えた構成の場合でも、温度変化の自由度を省略し、図7に示すように、ズーム状態と物体距離の2次元に構成されたLUTを用いてもよい。この場合、温度変化は物体距離の変化と見なしたことになる。
あるいは、物体距離のみの1次元のLUTを用いてもよい。この場合、温度やズームによるピント移動は、物体距離の変化に換算して可変ミラー409を駆動することになる。
【0025】
以上、温度が変化した場合のピント移動、収差変動の補正について主に述べたが、温度が変化するかわりに湿度が変化した場合でも上記と同様にピント移動、収差変動を補正することができる。その場合は、湿度センサー416により湿度を検出すればよい。
【0026】
また、可変ミラーの駆動方式によっては、電圧のかわりに電流や流体の体積等を用いて補正してもよい。本願では、これらの値を駆動情報と呼ぶことにする。また、電圧、電流、流体等を駆動源と呼ぶことにする。
【0027】
なお、レンズ302はプラスチックの他に、ゴム、合成樹脂、有機無機ハイブリッド材料等でできていてもよい。もちろん、ガラスでできていてもよい。また、レンズ鏡胴303は、金属でできていてもよい。
【0028】
次に、上記電子撮像装置を組立てる工程について図8を用いて説明する。なお、ここでは、図2に示した電子撮像装置301の組立てについて説明することとする。
凹レンズ315の前方には、距離が分かっている所定の位置に、テスト用物体の一例として解像力チャート320が配置されている。なお、解像力チャート320のかわりに、輝点コリメータの像等を用いてもよい。
【0029】
まず、ズームレンズのレンズ枠306を、基準となる状態の位置に位置決めする。この基準となる状態は、レンズ317〜319の倍率の絶対値が1になるような状態を選ぶと精度の良い調整ができるので良い。
次いで、可変ミラー409に解像力チャート320までの物体距離に応じた初期値の電圧(設計値)を印加する。そして、固体撮像素子408を、光軸(Z軸)方向に前後させ、チャート像のコントラストが最もよくなる位置に位置決めし、固定する。
【0030】
さらに、固体撮像素子408の固定時に生じる取り付け誤差が気になる(問題になる)場合は、次のような調整をする。
固体撮像素子408の位置決め及び固定後に、解像力チャート320を再度撮像する。次に、そのチャート像のピント又はコントラストが最良になるように、可変ミラー409に印加する電圧を微調整する。そして、前記の設計値あるいは上記微調整で得られた値を用いて、光学的にシミュレーションを行う。このシミュレーションから各距離における適切な印加電圧を算出し、これをデータとしてLUTに登録すればよい。このようにすれば、1つの解像力チャートの位置から、LUTのデータを得ることができる。そして、このように微調整されたLUTの値を参照しながら実際の撮像を行うようにする。
【0031】
なお、解像力チャート320の位置を何種類か変えて、各位置での最適な可変ミラーへの印加電圧を実測値に基づいて決定すれば、各距離に対してピント調整ができる。この場合は、光学的シミュレーションではなく、実測に基づいて印加電圧が求まることになる。よって、より精度の高いLUTのデータを得ることができる。
【0032】
また、距離によって撮像素子上に形成される像の大きさが異なるため、パターンの大きさの異なる解像力チャート320を複数種類用意してもよい。例えば、近距離では細かいパターンのチャート、遠距離では粗いパターンのチャートを用意する。
このようにして、距離が異なっても同じ大きさの像が固体撮像素子408上に形成されるようにピント調整を行ってもよい。
【0033】
あるいは、可変ミラー409に印加する電圧を微調整するのに、予め定められたLUT(例えば、設計値)の中から最もピントが良くなる値を選択するようにして、そのLUTの番地を記憶するようにしてもよい。その場合は、その番地を参照しながら実際の撮像は行われる。
また、以上述べた方法は、図1に示すような撮像装置に備わる単焦点レンズのピント調整にも用いることができる。
【0034】
なお、可変ミラー409あるいは撮像系308あるいは光学素子、レンズ枠303等の製造時のバラツキが生じた場合にも、そのバラツキで生ずる像位置あるいは収差の変動を補償するために、物体距離の軸に沿ってLUTを選択して可変ミラー409に印加する電圧を変え、像の高周波成分が最大になる電圧を見つけることで最適な電圧として、上記バラツキを補正してもよい。
【0035】
次に、電子撮像装置301に備わる光学系を介してズーム状態を変化させるとき、バリエータであるレンズ317〜319とともにレンズ302がコンペンセータの役割をもってカム等で動く場合を考える。つまり2群あるいは2群以上が動くズーム光学系の場合である。この場合、ズーミングを行うためにモーターは1個あるいは2個以上必要である。
レンズ枠304の位置は、図示していない駆動するステッピングモータへ送る駆動回路からのパルス数等で検出されている。
なお、モータを一つとして、カムで2群以上のレンズを動かすようにすれば、コストや電力の面で有利である。
【0036】
2群あるいは2群以上が動くズーム光学系の場合は、まず、固体撮像素子408と凹レンズ315の位置を次のようにして位置決めしておく。
基準となる物体距離、ズーム状態での基準となる可変ミラーの駆動情報(例えば電圧、電流等の設計値)で可変ミラー409を駆動する。このとき、レンズ枠306、レンズ302、315も基準となる位置に移動させておく。そして、解像力チャート320のピント又はコントラストが最良になるように固体撮像素子408を位置調整して一旦固定する。
【0037】
次に、レンズ枠306、レンズ302を動かしてズーム状態を次々に変化させる。また、それとともに各ズーム状態に対応した基準となる可変ミラー409の駆動情報で可変ミラー409を駆動する。このときの駆動情報としては設計値がある。
各ズーム状態で解像力チャート320のコントラストが最良になるように固体撮像素子408をZ方向に前後させ、固体撮像素子408の位置をマイクロメータ等で測定し、記憶する。この固体撮像素子408の位置の変化は、ズーミング時のピント移動と呼ばれる量である。このピント移動の量が最小にあるいは許容値以下になるように、凹レンズ315又は凸レンズ316等、レンズ枠317〜319及びレンズ302以外のレンズを動かす。(なお、図において凹レンズ315はネジ321を介してY方向に動かすことができるようになっている。)
【0038】
次に、ピント移動の量が最小にあるいは許容値以下になった位置で、凹レンズ315又は凸レンズ316等、レンズ317〜319及びレンズ302以外のレンズを固定する。
そして、再度ズーム状態を変化させ、ズーミング時のピント移動が最小あるいは許容値以下になるような固体撮像素子408を位置調整し、固定する。
【0039】
なお、上記説明では、ズーミング時のピント移動量を減らすために凹レンズ315をネジ321を介して動かしたり、レンズ316を動かした。そのかわりに、レンズ302あるいはレンズ317〜319の位置を調整してもよい。
例えば、レンズ302あるいはレンズ枠306がカムで駆動される構成の場合は、カムの溝の形状あるいは位置を変える。また、レンズ302あるいはレンズ317〜319がステッピングモータで駆動される構成の場合は、駆動のパルス数を変えてもよい。いずれの場合もレンズの位置を調整できる。
また、レンズのかわりにミラーや、可変ミラーの位置を調整してもよい。つまり光学素子の位置を調整すればよい。
【0040】
また、この場合、物体距離とズーム状態の組合せごとに解像力チャート320を撮像し、チャートのコントラストが最良になる電圧値又は電流値等の駆動情報をLUT300に書き込めばよい。
あるいは、予め、例えば、図7に示すようなLUTを用意しておき、物体距離とズーム状態の組合せごとに解像力チャート320を撮像し、チャートのコントラストが最良になるLUTの読み出し位置を選択し、メモリーに記憶させてもよい。
この場合LUTの読み出し位置の選択は、物体距離の軸方向から選択すると、複数の状態で解像度をあるレベル以上に保持しやすいのでなお良い。
【0041】
なお、ここで述べたレンズ317〜319、レンズ302の2つの群が動く場合の調整方法は、可変ミラーを用いた光学補正型ズームレンズあるいは3つ以上の群が動く可変ミラーを用いたズームレンズを備えた撮像装置の調整に用いてももちろん良い。
【0042】
あるいは、はじめに説明した1つの群のみが動く可変ミラーを用いたズームレンズを備えた撮像装置の調整にも用いてもよい。
ズーム状態を1つと見なせば、単焦点レンズを備えた撮像装置の調整にも用いることができる。
この場合は、物体距離とズーム状態の組合せごとのチャートのコントラストが最良になる電圧値又は電流値等の駆動情報のLUTへの書きこみやLUTの読み出し位置の選択などの調整プロセスは省略してもよい。
【0043】
以上述べた2つの群が動くズームレンズの撮像系の調整方法では、可変ミラーを各ズーム状態で基準となる駆動情報に基づいて駆動した上で、ズーミングに伴うピント移動をしらべたが、このかわりに各ズーム状態の可変ミラーの形状と同じ形状のガラス等でできた通常のミラーを用いて調整を行っても良い。この場合、調整時の可変ミラー形状の誤差をなくすことができるというメリットがある。
【0044】
また、これまでに述べた本発明の内容は、撮像装置に関するものであったが、撮像装置に限らず可変ミラーを用いた観察装置、表示装置、光通信、光情報処理装置等、光学装置全般に同じ考え方を適用することができる。
【0045】
例えば図10のファインダーの場合、温度や湿度の変化、あるいは製造誤差に伴う視度のズレは可変ミラー駆動用のLUTの読み出し位置を物体距離方向にずらすことで補正可能である。
また、可変ミラーを備えたファインダーを組み立てる際、ズーミングやピント移動の調整方法は、2群レンズが移動するズームレンズの調整方法をほぼそのまま用いることができる。
眼のかわりに基準となるTVカメラを装着し、基準となる物体のピントを撮像装置の場合と同様に調べていけばよい。
【0046】
また、以上の説明では、すべて可変ミラーを用いた例について述べてきたが,これらの補正方法、調整方法、制御方法は可変焦点レンズ等の光学特性可変光学素子にもまったく同様に適用できる。
【0047】
図9は本発明の他の実施例にかかるLCD等の表示素子340を用いた電子ビューファインダー341の概略構成図である。
液晶可変焦点レンズ342はズーミング時のピント移動の補償と視度の変化に使われる。図9中、315、306’、343はレンズ、321はネジ、344は組立調整時に使われるテレビカメラ、345は液晶可変焦点レンズ342の駆動回路、346はコンピュータ、347はTVモニターである。
【0048】
電子ビューファインダー341の組立時、表示素子340の位置決めと液晶可変焦点レンズ342の駆動情報の決定は次のようにして行う。
まず、予め定められた駆動情報によって基準となる視度とズーム状態になるように、可変焦点レンズ342を駆動する。また、レンズ306’も基準位置に配置する。
次に、レンズ306’、可変焦点レンズ342を動かしてズーム状態を変化させ、表示素子340に表示された画像を、テレビカメラ344で撮像する。そして、その画像をTVモニター347で観察してピンとのずれを調べる。
具体的には、TVモニター347の画像を見ながら、レンズ348を前後に動かし、ピントのずれを調べるとよい。
得られたズーミング時のピントの移動量から、レンズ315の移動量を推定する。そして、この推定値に基づいて、ズーミング時のピント移動量が最小になるように、ネジ321を介してレンズ315の位置決めをする。
【0049】
次いで、表示素子340を前後に動かし、ズーミング時のピント移動量が最小になり、かつ、定められた視度になる位置で固定する。
【0050】
その上で、最後に、いろいろなズーム状態と視度との組合せについて、定められた視度になるように、液晶可変焦点レンズ342の駆動状態を最適化して液晶可変焦点レンズ342の駆動回路345内の記憶装置に記録する。
このようにすれば、性能のよい電子ビューファインダーが得られる。なお、最後の駆動回路345内の記憶装置に記録する調整プロセスは省略してもよい。
駆動回路345内の記憶装置は、例えば、2次元のLUTである。この場合、一方の軸が像距離の変化(つまり視度)に対するもので、もう一方の軸がズーム状態に対するものである。
【0051】
なお、本願の上記各説明で用いたLUTは、記憶装置内の数表でもよいし、いくつかの引数を持った関数でもよい。引数に対して値が決まればよい。
【0052】
また、解像力チャート320は撮像される物体の中心だけでなく、撮像される物体の周辺部に相当するテストチャートを含んでいてもよい。つまり、写野あるいは視野の中心と周辺に対応するテストチャートを含んでいてもよい。
また、異なる物***置に対応する複数のテストチャートのコントラストが最良になるように可変ミラーの駆動情報を最適化すると、光学装置の製作誤差で生ずる像の傾き、片ボケ、解像不良なども補正することができ、より良い光学系、光学装置が得られるので好ましい。
これらは、本願発明に共通して適用できる。
【0053】
次に、本発明に適用可能な可変形状鏡、可変焦点レンズの構成例について説明する。
【0054】
図10は本発明の光学装置の一実施例にかかる、光学特性ミラーを用いたデジタルカメラのケプラー式ファインダーの概略構成図である。本実施例の構成は、もちろん、銀塩フィルムカメラにも使うことができる。まず、光学特性可変形状鏡409について説明する。
【0055】
光学特性可変形状鏡409は、アルミコーティング等で作られた薄膜(反射面)409aと複数の電極409bからなる光学特性可変形状鏡(以下、単に可変形状鏡と言う。)であり、411は各電極409bにそれぞれ接続された複数の可変抵抗器、412は可変抵抗器411と電源スイッチ413を介して電極409kと電極409b間に接続された電源、414は複数の可変抵抗器411の抵抗値を制御するための演算装置、415,416及び417はそれぞれ演算装置414に接続された温度センサー、湿度センサー及び距離センサーで、これらは図示のように配設されて1つの光学装置を構成している。
【0056】
なお、対物レンズ902、接眼レンズ901、及び、プリズム404、二等辺直角プリズム405、ミラー406及び可変形状鏡の各面は、平面でなくてもよく、球面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは、対称面を有する非球面、対称面を1つだけ有する非球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有する面等、いかなる形状をしていてもよく、さらに、反射面でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面ならばよい。以下、これらの面を総称して拡張曲面という。
【0057】
また、薄膜409aは、例えば、P.Rai-choudhury編、Handbook of Michrolithography, Michromachining and Michrofabrication, Volume 2:Michromachining and Michrofabrication,P495,Fig.8.58, SPIE PRESS刊やOptics Communication, 140巻(1997年)P187〜190に記載されているメンブレインミラーのように、複数の電極409bと電極409kの間に電圧が印加されると、静電気力により薄膜409aが変形してその面形状が変化するようになっており、これにより、観察者の視度に合わせたピント調整ができるだけでなく、さらに、レンズ901,902及び/又はプリズム404、二等辺直角プリズム405、ミラー406の温度や湿度変化による変形や屈折率の変化、あるいは、レンズ枠の伸縮や変形及び光学素子、枠等の部品の組立誤差による結像性能の低下が抑制され、常に適正にピント調整並びにピント調整で生じた収差の補正が行われ得る。
なお、電極409bの形は、例えば図12、図13に示すように、薄膜409aの変形のさせ方に応じて選べばよい。
【0058】
本実施例によれば、物体からの光は、対物レンズ902及びプリズム404の各入射面と射出面で屈折され、可変形状鏡409で反射され、プリズム404を透過して、二等辺直角プリズム405でさらに反射され(図10中、光路中の+印は、紙面の裏側へ向かって光線が進むことを示している。)、ミラー406で反射され、接眼レンズ901を介して眼に入射するようになっている。このように、レンズ901,902、プリズム404,405、及び、可変形状鏡409によって、本実施例の光学装置の観察光学系を構成しており、これらの各光学素子の面形状と肉厚を最適化することにより、物体面の収差を最小にすることができるようになっている。
【0059】
すなわち、反射面としての薄膜409aの形状は、結像性能が最適になるように演算装置414からの信号により各可変抵抗器411の抵抗値を変化させることにより制御される。すなわち、演算装置414へ、温度センサー415、湿度センサー416及び距離サンサー417から周囲温度及び湿度並びに物体までの距離に応じた大きさの信号が入力され、演算装置414は、これらの入力信号に基づき周囲の温度及び湿度条件と物体までの距離による結像性能の低下を補償すべく、薄膜409aの形状が決定されるような電圧を電極409bに印加するように、可変抵抗器411の抵抗値を決定するための信号を出力する。このように、薄膜409aは電極409bに印加される電圧すなわち静電気力で変形させられるため、その形状は状況により非球面を含む様々な形状をとる。なお、距離センサー417はなくてもよく、その場合、固体撮像素子408からの像の信号の高周波成分が略最大になるように、デジタルカメラの撮像レンズ403を動かし、その位置から逆に物体距離を算出し、可変形状鏡を変形させて観察者の眼にピントが合うようにすればよい。可変形状鏡409はリソグラフィーを用いて作ると加工精度がよく、良い品質のものが得られやすく、良い。
【0060】
また、変形する基板409jをポリイミド等の合成樹脂で製作すれば、低電圧でも大きな変形が可能であるので好都合である。なお、プリズム404と可変形状鏡409を一体的に形成してユニット化すると組み立て上便利である。
図10の例では変形する基板409jをはさんで反射面409aと変形する電極409kを別に設けて一体化しているので、製造法がいくつか選べるメリットがある。また反射面409aで変形する電極409kを兼ねるようにしても良い。両者が1つになるので、構造が簡単になるメリットがある。
【0061】
また、図示を省略したが、可変形状鏡409の基板上に固体撮像素子408をリソグラフィープロセスにより一体的に形成してもよい。
【0062】
また、レンズ901,902、プリズム404,405、ミラー406は、プラスチックモールド等で形成することにより任意の所望形状の曲面を用意に形成することができ、製作も簡単である。なお、本実施例の撮像装置では、レンズ901,902がプリズム404から離れて形成されているが、レンズ901,902を設けることなく収差を除去することができるようにプリズム404,405、ミラー406、可変形状鏡409を設計すれば、プリズム404,405、可変形状鏡409は1つの光学ブロックとなり、組立が容易となる。また、レンズ901,902、プリズム404,405、ミラー406の一部あるいは全部をガラスで作製してもよく、このように構成すれば、さらに精度の良い撮像装置が得られる。可変形状鏡の反射面の形状は自由曲面にするのが良い。なぜなら収差補正が容易にでき、有利だからである。
【0063】
本発明で使用する自由曲面とは以下の式で定義されるものである。この定義式のZ軸が自由曲面の軸となる。
Figure 0004370092
ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面項である。Mは2以上の自然数である。
球面項中、
c:頂点の曲率
k:コーニック定数(円錐定数)
r=√(X2 +Y2
である。
【0064】
自由曲面項は、
Figure 0004370092
ただし、Cj (jは2以上の整数)は係数である。
上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、Y−Z面共に対称面を持つことはないが、Xの奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。また、Yの奇数次項を全て0にすることによって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。
【0065】
なお、図10の例では、演算装置414、温度センサー415、湿度センサー416、距離センサー417を設け、温湿度変化、物体距離の変化等も可変形状鏡409で補償するようにしたが、そうではなくてもよい。つまり、演算装置414、温度センサー415、湿度センサー416、距離センサー417を省き、観察者の視度変化のみを可変形状鏡409で補正するようにしてもよい。
【0066】
図2は本発明にかかる可変形状鏡409の他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、薄膜409aと電極409bとの間に圧電素子409cが介装されていて、これらが支持台423上に設けられている。そして、圧電素子409cに加わる電圧を各電極409b毎に変えることにより、圧電素子409cに部分的に異なる伸縮を生じさせて、薄膜409aの形状を変えることができるようになっている。電極409bの形は、図12に示すように、同心分割であってもよいし、図13に示すように、矩形分割であってもよく、その他、適宜の形のものを選択することができる。図2中、424は演算装置414に接続された振れ(ブレ)センサーであって、例えばデジタルカメラの振れを検知し、振れによる像の乱れを補償するように薄膜409aを変形させるべく、演算装置414及び可変抵抗器411を介して電極409bに印加される電圧を変化させる。このとき、温度センサー415、湿度センサー416及び距離センサー417からの信号も同時に考慮され、ピント合わせ、温湿度補償等が行われる。この場合、薄膜409aには圧電素子409cの変形に伴う応力が加わるので、薄膜409aの厚さはある程度厚めに作られて相応の強度を持たせるようにするのがよい。
【0067】
図14は本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、薄膜409aと電極409bの間に介置される圧電素子が逆方向の圧電特性を持つ材料で作られた2枚の圧電素子409c及び409c’で構成されている点で、図2に示された実施例の可変形状鏡とは異なる。すなわち、圧電素子409cと409c’が強誘電性結晶で作られているとすれば、結晶軸の向きが互いに逆になるように配置される。この場合、圧電素子409cと409c’は電圧が印加されると逆方向に伸縮するので、薄膜409aを変形させる力が図2に示した実施例の場合よりも強くなり、結果的にミラー表面の形を大きく変えることができるという利点がある。
【0068】
圧電素子409c,409c’に用いる材料としては、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、水晶、電気石、リン酸二水素カリウム(KDP)、リン酸二水素アンモニウム(ADP)、ニオブ酸リチウム等の圧電物質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、PbZrO3とPbTiO3の固溶体の圧電セラミックス、二フッ化ポリビニール(PVDF)等の有機圧電物質、上記以外の強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率が小さく、低電圧でも大きな変形が可能であるので、好ましい。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さを不均一にすれば、上記実施例において薄膜409aの形状を適切に変形させることも可能である。
【0069】
また、圧電素子409c,409c’の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエラストマー、PZT、PLZT、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンの共重合体等が用いられる。
圧電性を有する有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラストマー等を用いると可変形状鏡面の大きな変形が実現できてよい。
【0070】
なお、図2、6の圧電素子409cに電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴム等を用いる場合には、圧電素子409cを別の基板409c−1と電歪材料409c−2を貼り合わせた構造にしてもよい。
【0071】
図15は本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、圧電素子409cが薄膜409aと電極409dとにより挟持され、薄膜409aと電極409d間に演算装置414により制御される駆動回路425を介して電圧が印加されるようになっており、さらにこれとは別に、支持台423上に設けられた電極409bにも演算装置414により制御される駆動回路425を介して電圧が印加されるように構成されている。したがって、本実施例では、薄膜409aは電極409dとの間に印加される電圧と電極409bに印加される電圧による静電気力とにより二重に変形され得、上記実施例に示した何れのものよりもより多くの変形パターンが可能であり、かつ、応答性も速いという利点がある。
【0072】
そして、薄膜409a、電極409d間の電圧の符号を変えれば、可変形状鏡を凸面にも凹面にも変形させることができる。その場合、大きな変形を圧電効果で行ない、微細な形状変化を静電気力で行なってもよい。また、凸面の変形には圧電効果を主に用い、凹面の変形には静電気力を主に用いてもよい。なお、電極409dは電極409bのように複数の電極から構成されてもよい。この様子を図15に示した。なお、本願では、圧電効果と電歪効果、電歪をすべてまとめて圧電効果と述べている。従って、電歪材料も圧電材料に含むものとする。
【0073】
図16は本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、電磁気力を利用して反射面の形状を変化させ得るようにしたもので、支持台423の内部底面上には永久磁石426が、頂面上には窒化シリコン又はポリイミド等からなる基板409eの周縁部が載置固定されており、基板409eの表面にはアルミニウム等の金属コートで作られた薄膜409aが付設されていて、可変形状鏡409を構成している。基板409eの下面には複数のコイル427が配設されており、これらのコイル427はそれぞれ駆動回路428を介して演算装置414に接続されている。したがって、各センサー415,416,417,424からの信号によって演算装置414において求められる光学系の変化に対応した演算装置414からの出力信号により、各駆動回路428から各コイル427にそれぞれ適当な電流が供給されると、永久磁石426との間に働く電磁気力で各コイル427は反発又は吸着され、基板409e及び薄膜409aを変形させる。
【0074】
この場合、各コイル427はそれぞれ異なる量の電流を流すようにすることもできる。また、コイル427は1個でもよいし、永久磁石426を基板409eに付設しコイル427を支持台423の内部底面側に設けるようにしてもよい。また、コイル427はリソグラフィー等の手法で作るとよく、さらに、コイル427には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよい。
【0075】
この場合、薄膜コイル427の巻密度を、図17に示すように、場所によって変化させることにより、基板409e及び薄膜409aに所望の変形を与えるようにすることもできる。また、コイル427は1個でもよいし、また、これらのコイル427には強磁性体よりなる鉄心を挿入してもよい。
【0076】
図18は本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡では、基板409eは鉄等の強磁性体で作られており、反射膜としての薄膜409aはアルミニウム等からなっている。この場合、薄膜コイルを設けなくてもすむから、構造が簡単で、製造コストを低減することができる。また、電源スイッチ413を切換え兼電源開閉用スイッチに置換すれば、コイル427に流れる電流の方向を変えることができ、基板409e及び薄膜409aの形状を自由に変えることができる。図19は本実施例におけるコイル427の配置を示し、図20はコイル427の他の配置例を示しているが、これらの配置は、図16に示した実施例にも適用することができる。なお、図21は、図16に示した実施例において、コイル427の配置を図20に示したようにした場合に適する永久磁石426の配置を示している。すなわち、図21に示すように、永久磁石426を放射状に配置すれば、図16に示した実施例に比べて、微妙な変形を基板409e及び薄膜409aに与えることができる。また、このように電磁気力を用いて基板409e及び薄膜409aを変形させる場合(図16及び図18の実施例)は、静電気力を用いた場合よりも低電圧で駆動できるという利点がある。
【0077】
以上いくつかの可変形状鏡の実施例を述べたが、ミラーの形を変形させるのに、図15の例に示すように、2種類以上の力を用いてもよい。つまり静電気力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁場、温度変化、電磁波等のうちから2つ以上を同時に用いて可変形状鏡を変形させてもよい。つまり2つ以上の異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れば、大きな変形と微細な変形とを同時に実現でき、精度の良い鏡面が実現できる。
【0078】
図22は本発明のさらに他の実施例に係る、光学装置に適用可能な可変形状鏡409を用いた撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、PDA用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。
本実施例の撮像系は、可変形状鏡409と、レンズ902と、固体撮像素子408と、制御系103とで一つの撮像ユニット104を構成している。本実施例の撮像ユニット104では、レンズ102を通った物体からの光は可変形状鏡409で集光され、固体撮像素子408の上に結像する。可変形状鏡409は、光学特性可変光学素子の一種であり、可変焦点ミラーとも呼ばれている。
【0079】
本実施例によれば、物体距離が変わっても可変形状鏡409を変形させることでピント合わせをすることができ、レンズをモータ等で駆動する必要がなく、小型化、軽量化、低消費電力化の点で優れている。また、撮像ユニット104は本発明の撮像系としてすべての実施例で用いることができる。また、可変形状鏡409を複数用いることでズーム、変倍の撮像系、光学系を作ることができる。
なお、図22では、制御系103にコイルを用いたトランスの昇圧回路を含む制御系の構成例を示している。特に積層型圧電トランスを用いると、小型化できてよい。昇圧回路は本発明のすべての電気を用いる可変形状鏡、可変焦点レンズに用いることができるが、特に静電気力、圧電効果を用いる場合の可変形状鏡、可変焦点レンズに有用である。なお可変形状鏡409でピント合わせを行うためには、たとえば固体撮像素子408に物体像を結像させ可変形状鏡409の焦点距離を変化させつつ物体像の高周波成分が最大になる状態を見つければよい。高周波成分を検出するには、たとえば固体撮像素子408にマイクロコンピュータ等を含む処理装置を接続し、その中で高周波成分を検出すればよい。
【0080】
図23は本発明の可変形状鏡のさらに他の実施例に係る、マイクロポンプ180で流体161を出し入れし、ミラー面を変形させる可変形状鏡188の概略構成図である。本実施例によれば、ミラー面を大きく変形させることが可能になるというメリットがある。
マイクロポンプ180は、例えば、マイクロマシンの技術で作られた小型のポンプで、電力で動くように構成されている。
マイクロマシンの技術で作られたポンプの例としては、熱変形を利用したもの、圧電材料を用いたもの、静電気力を用いたものなどがある。
【0081】
図24は本発明に適用可能なマイクロポンプの一実施例を示す概略構成図である。本実施例のマイクロポンプ180では、振動板181は静電気力、圧電効果等の電気力により振動する。図24では静電気力により振動する例を示しており、図24中、182,183は電極である。また、点線は変形した時の振動板181を示している。振動板181の振動に伴い、2つの弁184,185が開閉し、流体161を右から左へ送るようになっている。
【0082】
本実施例の可変形状鏡188では、反射膜189が流体161の量に応じて凹凸に変形することで、可変形状鏡として機能する。可変形状鏡188は流体161で駆動されている。流体としては、シリコンオイル、空気、水、ゼリー、等の有機物、無機物を用いることができる。
【0083】
なお、静電気力、圧電効果を用いた可変形状鏡、可変焦点レンズなどにおいては、駆動用に高電圧が必要になる場合がある。その場合には、例えば図22に示すように、昇圧用のトランス、あるいは圧電トランス等を用いて制御系を構成するとよい。
また、反射用の薄膜409aは、変形しない部分にも設けておくと、可変形状鏡の形状を干渉計等で測定する場合に、基準面として使うことができ便利である。
【0084】
図25は本発明にかかる可変焦点レンズの原理的構成を示す図である。この可変焦点レンズ511は、第1,第2の面としてのレンズ面508a,508bを有する第1のレンズ512aと、第3,第4の面としてのレンズ面509a,509bを有する第2のレンズ512bと、これらレンズ間に透明電極513a,513bを介して設けた高分子分散液晶層514とを有し、入射光を第1,第2のレンズ512a,512bを経て収束させるものである。透明電極513a,513bは、スイッチ515を介して交流電源516に接続して、高分子分散液晶層514に交流電界を選択的に印加するようにする。なお、高分子分散液晶層514は、それぞれ液晶分子517を含む球状、多面体等の任意の形状の多数の微小な高分子セル518を有して構成し、その体積は、高分子セル518を構成する高分子および液晶分子517がそれぞれ占める体積の和に一致させる。
【0085】
ここで、高分子セル518の大きさは、例えば球状とする場合、その平均の直径Dを、使用する光の波長をλとするとき、例えば、
2nm≦D≦λ/5 …(1)
とする。すなわち、液晶分子517の大きさは、2nm程度以上であるので、平均の直径Dの下限値は、2nm以上とする。また、Dの上限値は、可変焦点レンズ511の光軸方向における高分子分散液晶層514の厚さtにも依存するが、λに比べて大きいと、高分子の屈折率と液晶分子517の屈折率との差により、高分子セル518の境界面で光が散乱して高分子分散液晶層514が不透明になってしまうため、後述するように、好ましくはλ/5以下とする。可変焦点レンズが用いられる光学製品によっては高精度を要求しない場合もあり、そのときDはλ以下でよい。なお、高分子分散液晶層514の透明度は、厚さtが厚いほど悪くなる。
【0086】
また、液晶分子517は、例えば、一軸性のネマティック液晶分子を用いる。この液晶分子517の屈折率楕円体は、図26に示すような形状となり、
ox=noy=no …(2)
である。ただし、noは常光線の屈折率を示し、noxおよびnoyは、常光線を含む面内での互いに直交する方向の屈折率を示す。
【0087】
ここで、図25に示すように、スイッチ515をオフ、すなわち高分子分散液晶層514に電界を印加しない状態では、液晶分子517が様々な方向を向いているので、入射光に対する高分子分散液晶層514の屈折率は高く、屈折力の強いレンズとなる。これに対し、図27に示すように、スイッチ515をオンとして高分子分散液晶層514に交流電界を印加すると、液晶分子517は、屈折率楕円体の長軸方向が可変焦点レンズ511の光軸と平行となるように配向するので、屈折率が低くなり、屈折力の弱いレンズとなる。
【0088】
なお、高分子分散液晶層514に印加する電圧は、例えば、図28に示すように、可変抵抗器519により段階的あるいは連続的に変化させることもできる。このようにすれば、印加電圧が高くなるにつれて、液晶分子517は、その楕円長軸が徐々に可変焦点レンズ511の光軸と平行となるように配向するので、屈折力を段階的あるいは連続的に変えることができる。
【0089】
ここで、図25に示す状態、すなわち高分子分散液晶層514に電界を印加しない状態での、液晶分子517の平均屈折率nLC’は、図26に示すように屈折率楕円体の長軸方向の屈折率をnzとすると、およそ
(nox+noy+nZ)/3≡nLC’ …(3)
となる。また、上記(2)式が成り立つときの平均屈折率nLCは、nzを異常光線の屈折率neと表して、
(2no+ne)/3≡nLC …(4)
で与えられる。このとき、高分子分散液晶層514の屈折率nAは、高分子セル518を構成する高分子の屈折率をnPとし、高分子分散液晶層514の体積に占める液晶分子517の体積の割合をffとすると、マックスウェル・ガーネットの法則により、
A=ff・nLC’+(1−ff)nP …(5)
で与えられる。
【0090】
したがって、図28に示すように、レンズ512aおよび512bの内側の面、すなわち高分子分散液晶層514側の面の曲率半径を、それぞれR1およびR2とすると、可変焦点レンズ511の焦点距離f1は、
1/f1=(nA−1)(1/R1−1/R2) …(6)
で与えられる。なお、R1およびR2は、曲率中心が像点側にあるとき、正とする。また、レンズ512aおよび512bの外側の面による屈折は除いている。つまり、高分子分散液晶層514のみによるレンズの焦点距離が、(6)式で与えられる。
【0091】
また、常光線の平均屈折率を、
(nox+noy)/2=no’ …(7)
とすれば、図27に示す状態、すなわち高分子分散液晶層514に電界を印加した状態での、高分子分散液晶層514の屈折率nBは、
B=ff・no’+(1−ff)nP …(8)
で与えられるので、この場合の高分子分散液晶層514のみによるレンズの焦点距離f2は、
1/f2=(nB−1)(1/R1−1/R2) …(9)
で与えられる。なお、高分子分散液晶層514に、図27におけるよりも低い電圧を印加する場合の焦点距離は、(6)式で与えられる焦点距離f1と、(9)式で与えられる焦点距離f2との間の値となる。
【0092】
上記(6)および(9)式から、高分子分散液晶層514による焦点距離の変化率は、
|(f2−f1)/f2|=|(nB−nA)/(nB−1)| …(10)
で与えられる。したがって、この変化率を大きくするには、|nB−nA|を大きくすればよい。ここで、
B−nA=ff(no’−nLC’) …(11)
であるから、|no’−nLC’|を大きくすれば、変化率を大きくすることができる。実用的には、nBが、1.3〜2程度であるから、
0.01≦|no’−nLC’|≦10 …(12)
とすれば、ff=0.5のとき、高分子分散液晶層514による焦点距離を、0.5%以上変えることができるので、効果的な可変焦点レンズを得ることができる。なお、|no’−nLC’|は、液晶物質の制限から、10を越えることはできない。
【0093】
次に、上記(1)式の上限値の根拠について説明する。「Solar Energy Materials and Solar Cells」31巻,Wilson and Eck,1993, Eleevier Science Publishers B.v.発行の第197 〜214 頁、「Transmission variation using scattering/transparent switching films 」には、高分子分散液晶の大きさを変化させたときの透過率τの変化が示されている。そして、かかる文献の第206 頁、図7には、高分子分散液晶の半径をrとし、t=300μm、ff=0.5、nP =1.45、nLC=1.585、λ=500nmとするとき、透過率τは、理論値で、r=5nm(D=λ/50、D・t=λ・6μm(ただし、Dおよびλの単位はnm、以下も同じ))のときτ≒90%となり、r=25nm(D=λ/10)のときτ≒50%になることが示されている。
【0094】
ここで、例えば、t=150μmの場合を推定してみると、透過率τがtの指数関数で変化すると仮定して、t=150μmの場合の透過率τを推定してみると、r=25nm(D=λ/10、D・t=λ・15μm)のときτ≒71%となる。また、t=75μmの場合は、同様に、r=25nm(D=λ/10、D・t=λ・7.5μm)のときτ≒80%となる。
【0095】
これらの結果から、
D・t≦λ・15μm …(13)
であれば、τは70%〜80%以上となり、レンズとして十分実用になる。したがって、例えば、t=75μmの場合は、D≦λ/5で、十分な透過率が得られることになる。
【0096】
また、高分子分散液晶層514の透過率は、nPの値がnLC’の値に近いほど良くなる。一方、no’とnPとが異なる値になると、高分子分散液晶層514の透過率は悪くなる。図25の状態と図27の状態とで、平均して高分子分散液晶層514の透過率が良くなるのは、
P=(no’+nLC’)/2 …(14)
を満足するときである。
【0097】
ここで、可変焦点レンズ511は、レンズとして使用するものであるから、図25の状態でも、図27の状態でも、透過率はほぼ同じで、かつ高い方が良い。そのためには、高分子セル518を構成する高分子の材料および液晶分子517の材料に制限があるが、実用的には、
o’≦nP≦nLC’ …(15)
とすればよい。
【0098】
上記(14)式を満足すれば、上記(13)式は、さらに緩和され、
D・t≦λ・60μm …(16)
であれば良いことになる。なぜなら、フレネルの反射則によれば、反射率は屈折率差の2乗に比例するので、高分子セル518を構成する高分子と液晶分子517との境界での光の反射、すなわち高分子分散液晶層514の透過率の減少は、およそ上記の高分子と液晶分子517との屈折率の差の2乗に比例するからである。
【0099】
以上は、no’≒1.45、nLC’≒1.585の場合であったが、より一般的に定式化すると、
D・t≦λ・15μm・(1.585−1.45)2/(nu−nP2 …(17)
であればよい。ただし、(nu−nP2は、(nLC’−nP2と(no’−nP2とのうち、大きい方である。
【0100】
また、可変焦点レンズ511の焦点距離変化を大きくするには、ffの値が大きい方が良いが、ff=1では、高分子の体積がゼロとなり、高分子セル518を形成できなくなるので、
0.1≦ff≦0.999 …(18)
とする。一方、ffは、小さいほどτは向上するので、上記(17)式は、好ましくは、
4×10-6〔μm〕2≦D・t≦λ・45μm・(1.585−1.45)2/(nu−nP)2…(19)
とする。なお、tの下限値は、図25から明らかなように、t=Dで、Dは、上述したように2nm以上であるので、D・tの下限値は、(2×10-3μm)2、すなわち4×10-6〔μm〕2となる。
【0101】
なお、物質の光学特性を屈折率で表す近似が成り立つのは、「岩波科学ライブラリー8 小惑星がやってくる」向井正著,1994,岩波書店発行の第58頁に記載されているように、Dが10nm〜5nmより大きい場合である。また、Dが500λを越えると、光の散乱は幾何学的となり、高分子セル518を構成する高分子と液晶分子517との界面での光の散乱がフレネルの反射式に従って増大するので、Dは、実用的には、
7nm≦D≦500λ …(20)
とする。
【0102】
図29は、図28に示す可変焦点レンズ511を用いたデジタルカメラ用の撮像光学系の構成を示すものである。この撮像光学系においては、物体(図示せず)の像を、絞り521、可変焦点レンズ511およびレンズ522を介して、例えばCCDよりなる固体撮像素子523上に結像させる。なお、図29では、液晶分子の図示を省略してある。
【0103】
かかる撮像光学系によれば、可変抵抗器519により可変焦点レンズ511の高分子分散液晶層514に印加する交流電圧を調整して、可変焦点レンズ511の焦点距離を変えることより、可変焦点レンズ511およびレンズ522を光軸方向に移動させることなく、例えば、無限遠から600mmまでの物体距離に対して、連続的に合焦させることが可能となる。
【0104】
図30は本発明にかかる可変焦点回折光学素子の一例の構成を示す図である。この可変焦点回折光学素子531は、平行な第1,第2の面532a,532bを有する第1の透明基板532と、光の波長オーダーの溝深さを有する断面鋸歯波状のリング状回折格子を形成した第3の面533aおよび平坦な第4の面533bを有する第2の透明基板533とを有し、入射光を第1,第2の透明基板532,533を経て出射させるものである。第1,第2の透明基板532,533間には、図25で説明したと同様に、透明電極513a,513bを介して高分子分散液晶層514を設け、透明電極513a,513bをスイッチ515を経て交流電源516に接続して、高分子分散液晶層514に交流電界を印加するようにする。
【0105】
かかる構成において、可変焦点回折光学素子531に入射する光線は、第3の面533aの格子ピッチをpとし、mを整数とすると、
psinθ=mλ …(21)
を満たす角度θだけ偏向されて出射される。また、溝深さをh、透明基板33の屈折率をn33とし、kを整数とすると、
h(nA−n33)=mλ …(22)
h(nB−n33)=kλ …(23)
を満たせば、波長λで回折効率が100%となり、フレアの発生を防止することができる。
【0106】
ここで、上記(22)および(23)式の両辺の差を求めると、
h(nA−nB)=(m−k)λ …(24)
が得られる。したがって、例えば、λ=500nm、nA=1.55、nB=1.5とすると、
0.05h=(m−k)・500nm
となり、m=1,k=0とすると、
h=10000nm=10μm
となる。この場合、透明基板533の屈折率n33は、上記(22)式から、n33=1.5であればよい。また、可変焦点回折光学素子531の周辺部における格子ピッチpを10μmとすると、θ≒2.87°となり、Fナンバーが10のレンズを得ることができる。
【0107】
かかる可変焦点回折光学素子531は、高分子分散液晶層514への印加電圧のオン・オフで光路長が変わるので、例えば、レンズ系の光束が平行でない部分に配置して、ピント調整を行うのに用いたり、レンズ系全体の焦点距離等を変えるのに用いることができる。
【0108】
なお、この実施形態において、上記(22)〜(24)式は、実用上、
0.7mλ≦h(nA−n33)≦1.4mλ …(25)
0.7kλ≦h(nB−n33)≦1.4kλ …(26)
0.7(m−k)λ≦h(nA−nB)≦1.4(m−k)λ …(27)
を満たせば良い。
【0109】
また、ツイストネマティック液晶を用いる可変焦点レンズもある。図31および図32は、この場合の可変焦点眼鏡550の構成を示すものであり、可変焦点レンズ551は、レンズ552および553と、これらレンズの内面上にそれぞれ透明電極513a,513bを介して設けた配向膜539a,539bと、これら配向膜間に設けたツイストネマティック液晶層554とを有して構成し、その透明電極513a,513bを可変抵抗器519を経て交流電源516に接続して、ツイストネマティック液晶層554に交流電界を印加するようにする。
【0110】
かかる構成において、ツイストネマティック液晶層554に印加する電圧を高くすると、液晶分子555は、図32に示すようにホメオトロピック配向となり、図31に示す印加電圧が低いツイストネマティック状態の場合に比べて、ツイストネマティック液晶層554の屈折率は小さくなり、焦点距離が長くなる。
【0111】
ここで、図31に示すツイストネマティック状態における液晶分子555の螺旋ピッチPは、光の波長λに比べて同じ程度か十分小さくする必要があるので、例えば、
2nm≦P≦2λ/3 …(28)
とする。なお、この条件の下限値は、液晶分子の大きさで決まり、上限値は、入射光が自然光の場合に、図31の状態でツイストネマティック液晶層554が等方媒質として振る舞うために必要な値であり、この上限値の条件を満たさないと、可変焦点レンズ551は偏光方向によって焦点距離の異なるレンズとなり、これがため二重像が形成されてぼけた像しか得られなくなる。
【0112】
図33(a)は、本発明にかかる可変偏角プリズムの構成を示すものである。この可変偏角プリズム561は、第1,第2の面562a,562bを有する入射側の第1の透明基板562と、第3,第4の面563a,563bを有する出射側の平行平板状の第2の透明基板563とを有する。入射側の透明基板562の内面(第2の面)562bは、フレネル状に形成し、この透明基板562と出射側の透明基板563との間に、図25で説明したと同様に、透明電極513a,513bを介して高分子分散液晶層514を設ける。透明電極513a,513bは、可変抵抗器519を経て交流電源516に接続し、これにより高分子分散液晶層514に交流電界を印加して、可変偏角プリズム561を透過する光の偏角を制御するようにする。なお、図33(a)では、透明基板562の内面562bをフレネル状に形成したが、例えば、図33(b)に示すように、透明基板562および563の内面を相対的に傾斜させた傾斜面を有する通常のプリズム状に形成することもできるし、あるいは図30に示した回折格子状に形成することもできる。回折格子状に形成する場合には、上記の(21)〜(27)式が同様にあてはまる。
【0113】
かかる構成の可変偏角プリズム561は、例えば、TVカメラ、デジタルカメラ、フィルムカメラ、双眼鏡等のブレ防止用として有効に用いることができる。この場合、可変偏角プリズム561の屈折方向(偏向方向)は、上下方向とするのが望ましいが、さらに性能を向上させるためには、2個の可変偏角プリズム561を偏向方向を異ならせて、例えば図34に示すように、上下および左右の直交する方向で屈折角を変えるように配置するのが望ましい。なお、図33および図34では、液晶分子の図示を省略してある。
【0114】
図35は本発明にかかる可変焦点レンズとしての可変焦点ミラーを示すものである。この可変焦点ミラー565は、第1,第2の面566a,566bを有する第1の透明基板566と、第3,第4の面567a,567bを有する第2の透明基板567とを有する。第1の透明基板566は、平板状またはレンズ状に形成して、内面(第2の面)566bに透明電極513aを設け、第2の透明基板567は、内面(第3の面)567aを凹面状に形成して、該凹面上に反射膜568を施し、さらにこの反射膜568上に透明電極513bを設ける。透明電極513a,513b間には、図25で説明したと同様に、高分子分散液晶層514を設け、これら透明電極513a,513bをスイッチ515および可変抵抗器519を経て交流電源516に接続して、高分子分散液晶層514に交流電界を印加するようにする。なお、図35では、液晶分子の図示を省略してある。
【0115】
かかる構成によれば、透明基板566側から入射する光線は、反射膜568により高分子分散液晶層514を折り返す光路となるので、高分子分散液晶層514の作用を2回もたせることができると共に、高分子分散液晶層514への印加電圧を変えることにより、反射光の焦点位置を変えることができる。この場合、可変焦点ミラー565に入射した光線は、高分子分散液晶層514を2回透過するので、高分子分散液晶層514の厚さの2倍をtとすれば、上記の各式を同様に用いることができる。なお、透明基板566または567の内面を、図30に示したように回折格子状にして、高分子分散液晶層514の厚さを薄くすることもできる。このようにすれば、散乱光をより少なくできる利点がある。
【0116】
なお、以上の説明では、液晶の劣化を防止するため、電源として交流電源516を用いて、液晶に交流電界を印加するようにしたが、直流電源を用いて液晶に直流電界を印加するようにすることもできる。また、液晶分子の方向を変える方法としては、電圧を変化させること以外に、液晶にかける電場の周波数、液晶にかける磁場の強さ・周波数、あるいは液晶の温度等を変化させることによってもよい。以上に示した実施形態において、高分子分散液晶は液状ではなく固体に近いものもあるので、その場合はレンズ512a,512bの一方、透明基板532、レンズ538、レンズ552,553の一方、図33(a)における透明基板563、図33(b)における透明基板562,563の一方、透明基板566,567の一方はなくてもよい。
以上図25から図35で述べたような、媒質の屈折率が変化することで、光学素子の焦点距離等が変化するタイプの光学素子のメリットは、形状が変化しないため機械設計が容易である、機械的構造が簡単になる、等である。
【0117】
図36は本発明の光学装置のさらに他の実施例に係る、可変焦点レンズ140を用いた撮像ユニット141の概略構成図である。撮像ユニット141は本発明の撮像系として用いることができる。
本実施例では、レンズ102と可変焦点レンズ140とで、撮像レンズを構成している。そして、この撮像レンズと固体撮像素子408とで撮像ユニット141を構成している。可変焦点レンズ140は、透明部材142と圧電性のある合成樹脂等の柔らかい透明物質143とで、光を透過する流体あるいはゼリー状物質144を挟んで構成されている。
【0118】
流体あるいはゼリー状物質144としては、シリコンオイル、弾性ゴム、ゼリー、水等を用いることができる。透明物質143の両面には透明電極145が設けられており、回路103’を介して電圧を加えることで、透明物質143の圧電効果により透明物質143が変形し、可変焦点レンズ140の焦点距離が変わるようになっている。
従って、本実施例によれば、物体距離が変わった場合でも光学系をモーター等で動かすことなくフォーカスができ、小型、軽量、消費電力が少ない点で優れている。
【0119】
なお、図36中、145は透明電極、146は流体をためるシリンダーである。また、透明物質143の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエラストマー、PZT、PLZT、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンの共重合体等が用いられる。
圧電性を有する有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラストマー等を用いると可変焦点レンズ面の大きな変形が実現できてよい。
可変焦点レンズには透明な圧電材料を用いるとよい。
【0120】
なお、図36の例で、可変焦点レンズ140は、シリンンダー146を設けるかわりに、図37に示すように、支援部材147を設けてシリンダー146を省略した構造にしてもよい。
支援部材147は、間に透明電極145を挟んで、透明物質143の一部の周辺部分を固定している。本実施例によれば、透明物質143に電圧をかけることによって、透明物質143が変形しても、図38に示すように、可変焦点レンズ140全体の体積が変わらないように変形するため、シリンダー146が不要になる。なお、図37、図38中、148は変形可能な部材で、弾性体、アコーディオン状の合成樹脂または金属等でできている。
【0121】
図36、図37に示す実施例では、電圧を逆に印加すると透明物質143は逆向きに変形するので凹レンズにすることも可能である。
なお、透明物質143に電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴム等を用いる場合は、透明物質143を透明基板と電歪材料を貼り合わせた構造にするとよい。
【0122】
図39は本発明の可変焦点レンズのさらに他の実施例に係る、マイクロポンプ160で流体161を出し入れし、レンズ面を変形させる可変焦点レンズ162の概略構成図である。
マイクロポンプ160は、例えば、マイクロマシンの技術で作られた小型のポンプで、電力で動くように構成されている。流体161は、透明基板163と、弾性体164との間に挟まれている。図39中、165は弾性体164を保護するための透明基板で、設けなくてもよい。
マイクロマシンの技術で作られたポンプの例としては、熱変形を利用したもの、圧電材料を用いたもの、静電気力を用いたものなどがある。
【0123】
そして、図24で示したようなマイクロポンプ180を、例えば、図39に示す可変焦点レンズに用いるマイクロポンプ160のように、2つ用いればよい。
【0124】
なお、静電気力、圧電効果を用いた可変焦点レンズなどにおいては、駆動用に高電圧が必要になる場合がある。その場合には、昇圧用のトランス、あるいは圧電トランス等を用いて制御系を構成するとよい。
特に積層型圧電トランスを用いると小型にできてよい。
【0125】
図40は本発明にかかる光学特性可変光学素子の他の実施例であって圧電材料200を用いた可変焦点レンズ201の概略構成図である。
圧電材料200には透明物質143と同様の材料が用いられており、圧電材料200は、透明で柔らかい基板202の上に設けられている。なお、基板202には、合成樹脂、有機材料を用いるのが望ましい。
本実施例においては、2つの透明電極59を介して電圧を圧電材料200に加えることで圧電材料200は変形し、図40において凸レンズとしての作用を持っている。
【0126】
なお、基板202の形をあらかじめ凸状に形成しておき、かつ、2つの透明電極59のうち、少なくとも一方の電極の大きさを基板202と異ならせておく、例えば、一方の透明電極59を基板202よりも小さくしておくと、電圧を切ったときに、図41に示すように、2つの透明電極59が対向する所定部分だけが凹状に変形して凹レンズの作用を持つようになり、可変焦点レンズとして動作する。
このとき基板202は、流体161の体積が変化しないように変形するので、液溜168が不要になるというメリットがある。
【0127】
本実施例では、流体161を保持する基板の一部分を圧電材料で変形させて、液溜168を不要としたところに大きなメリットがある。
なお、図39の実施例にも言えることであるが、透明基板163,165はレンズとして構成しても、或いは平面で構成してもよい。
【0128】
図42は本発明にかかる光学特性可変光学素子のさらに他の実施例であって圧電材料からなる2枚の薄板200A,200Bを用いた可変焦点レンズの概略構成図である。
本実施例の可変焦点レンズは、薄板200Aと200Bの材料の方向性を反転させることで、変形量を大きくし、大きな可変焦点範囲が得られるというメリットがある。
なお、図42中、204はレンズ形状の透明基板である。
本実施例においても、紙面の右側の透明電極59は基板202よりも小さく形成されている。
【0129】
なお、図40〜図42の実施例において、基板202、薄板200,200A,200Bの厚さを不均一にして、電圧を掛けたときの変形のさせかたをコントロールしてもよい。
そのようにすれば、レンズの収差補正等もすることができ、便利である。
【0130】
図42は本発明にかかる可変焦点レンズのさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変焦点レンズ207は、例えばシリコンゴムやアクリルエラストマー等の電歪材料206を用いて構成されている。
本実施例の構成によれば、電圧が低いときには、図42に示すように、凸レンズとして作用し、電圧を上げると、図44に示すように、電歪材料206が上下方向に伸びて左右方向に縮むので、焦点距離が伸びる。従って、可変焦点レンズとして動作する。
本実施例の可変焦点レンズによれば、大電源を必要としないので消費電力が小さくて済むというメリットがある。
以上述べた図36から図44の可変焦点レンズに共通して言えるのは、レンズとして作用する媒質の形状が変化することで、可変焦点を実現していることである。屈折率が変化する可変焦点レンズに比べ、焦点距離変化の範囲が自由に選べる、大きさが自由に選べる、等のメリットがある。
【0131】
図45は本発明にかかる光学特性可変光学素子のさらに他の実施例であってフォトニカル効果を用いた可変焦点レンズの概略構成図である。
本実施例の可変焦点レンズ214は、透明弾性体208,209でアゾベンゼン210が挟まれており、アゾベンゼン210には、透明なスペーサー211を経由して紫外光が照射されるようになっている。
図45中、212,213はそれぞれ中心波長がλ1,λ2の例えば紫外LED、紫外半導体レーザー等の紫外光源である。
【0132】
本実施例において、中心波長がλ1の紫外光が図46(a)に示すトランス型のアゾベンゼンに照射されると、アゾベンゼン210は、図46(b)に示すシス型に変化して体積が減少する。このため、可変焦点レンズ214の形状はうすくなり、凸レンズ作用が減少する。
一方、中心波長がλ2の紫外光がシス型のアゾベンゼン210に照射されると、アゾベンゼン210はシス型からトランス型に変化して、体積が増加する。このため、可変焦点レンズ214の形状は厚くなり、凸レンズ作用が増加する。
このようにして、本実施例の光学素子214は可変焦点レンズとして作用する。
また、可変焦点レンズ214では、透明弾性体208,209の空気との境界面で紫外光が全反射するので外部に光がもれず、効率がよい。
【0133】
図47は本発明にかかる可変形状鏡のさらに他の実施例を示す概略構成図である。本実施例では、デジタルカメラに用いられるものとして説明する。なお、図47中、411は可変抵抗器、414は演算装置、415は温度センサー、416は湿度センサー、417は距離センサー、424は振れセンサーである。
本実施例の可変形状鏡45は、アクリルエラストマー等の有機材料からなる電歪材料453と間を隔てて分割電極409bを設け、電歪材料453の上に順に電極452、変形可能な基板451を設け、さらにその上に入射光を反射するアルミニウム等の金属からなる反射膜450を設けて構成されている。
このように構成すると、分割電極409bを電歪材料453と一体化した場合に比べて、反射膜450の面形状が滑らかになり、光学的に収差を発生させにくくなるというメリットがある。
なお、変形可能な基板451と電極452の配置は逆でも良い。
また、図47中、449は光学系の変倍、あるいはズームを行なう釦であり、可変形状鏡45は、釦449を使用者が押すことで反射膜450の形を変形させて、変倍あるいは、ズームをすることができるように演算装置414を介して制御されている。
なお、アクリルエラストマー等の有機材料からなる電歪材料のかわりに既に述べたチタン酸バリウム等の圧電材料を用いてもよい。
【0134】
なお本願の可変形状鏡に共通して言えることであるが、反射面の変形する部分を反射面に垂直な方向から見た時の形は、軸上光線の入射面の方向に長い形状、たとえば楕円、卵形、多角形、等 にするのが良い。なぜなら図22の例のように可変形状鏡は斜入射で用いる場合が多いが、このとき発生する収差を抑えるためには、反射面の形状は回転楕円面、回転放物面、回転双曲面に近い形が良く、そのように可変形状鏡を変形させるためには、反射面の変形する部分を反射面に垂直な方向から見た時の形を、軸上光線の入射面の方向に長い形状にしておくのが良いからである。
【0135】
次に、本発明の形状可変光学素子の制御方法の実施例について説明する。
上述のように、本発明の形状可変光学素子の制御方法では、光学装置の結像状態を取得し、次いで、形状可変光学素子の形状を微小に変化させ、その形状変化に伴う光学装置の結像状態を取得し、次いで、形状可変光学素子の形状変化後の結像状態とその一つ前の形状での結像状態とを比較して結像状態の改善度を評価し、これらの処理を結像状態が改善されなくなるまで繰り返して、環境変化、個体差、物体距離、ズーム状態の少なくとも1つにより生ずる結像状態の変化を補正する。
【0136】
本発明の制御方法が適用される光学装置は、形状可変光学素子と形状可変光学素子を駆動する回路と撮像手段とを含む光学系を備えている。
形状可変光学素子は、例えば形状可変ミラーなど、光学作用面の物理的形状を外部からの電気信号などにより制御可能な光学素子であり、形状可変な光学作用面と形状制御機構等より構成されている。形状制御機構は、例えば図1の409bに示すような電極間に働く力のような静電気力を利用した構成のものや、電磁気の力を利用した構成のものがあり、外部からの(印加電圧や印加電流などの)制御信号にしたがって動作し、光学作用面の形状を変化させる。そして、所望の形状を得るために、1つの形状可変光学素子に対し、複数の形状制御機構が備えられている。
形状可変光学素子を駆動する回路は、光学装置からの入力信号に基づき光学作用面の形状を変形させる制御信号を形状制御機構に供給するように構成されている。
本光学装置に搭載される撮像手段は、CCDやCMOSなどの固体撮像素子やラインセンサーなどの光電変換素子で構成されている。
【0137】
ここで、形状可変光学素子の結像状態を変化させる要因について説明する。
結像状態の変化には、撮影時の物体距離の変化やズーム状態の変化のほかに、光学系を構成するレンズやミラーなどの形状や屈折率などが設計で定めた値から異なることによって発生するものがある。
前者は、光学の原理上、設計時点から発生することがあらかじめ判る結像状態の変化であるのに対し、後者の変化は、設計後に発生する環境変化や個体差などの変化であるため、事前の結像状態の変化を予測することが難しいものである。
【0138】
なお、ここでいう環境変化とは、光学装置を使用するまさにその時点における光学装置の設置された環境のことを指し、気温や湿度などが挙げられる。また、個体差とは、設計の具現化に伴い発生する製造誤差や、長期間の使用により生じる経年劣化などの影響によって、光学装置1台、1台で異なる結像状態となってしまうことを指す。
本発明の制御方法では、最良結像状態を得ることを目的としており、結像状態の改善度を判断するための結像状態の評価手段には、撮像手段を用いて取得した画像の周波数成分の強度や光強度等を用いる。
形状可変光学素子の形状を微小に変化させる手段には、形状可変光学素子の形状制御機構の少なくとも1つを微小に変化させるように構成された形状可変光学素子の駆動回路を用いる。
【0139】
このように形状可変光学素子を含む光学系で、常に最良結像状態を得るためには、結像状態が最良になるまで結像状態の評価結果に基づいて形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御することが望ましい。
本発明の制御方法によれば、このようなフィードバック制御を含むため、形状可変光学素子以外で生ずる結像状態の変化の影響が少なくなるように形状可変光学素子の最適形状を変形させることができる。
また、本発明の制御方法によれば、従来の物点距離の変化やズーム状態の変化などによる結像状態の変化の影響を除去するとともに、従来では打ち消すことができなかった環境変化や個体差による結像状態の変化の影響を除去することができる。
また、本発明の制御方法によれば、最良結像状態を得るように形状可変光学素子の面形状を決定する場合、制御をはじめる際の形状可変光学素子の面形状がどのような形状であっても、最良の結像状態を得ることができる。
【0140】
また、本発明の形状可変光学素子の制御方法は、ズーム状態の変化など、設計、製造後に予見可能な形状可変光学素子の光学作用面の面形状の変化を変形基本パターンとして、LUTに記憶させておき、撮影時に、これらのパターンをあてはめた結果から変形基本パターン内で最良結像状態に至近の結像状態を探索するようにしてもよい。このような制御方法によれば、無数の形状となる光学作用面の面形状を離散的な有限のパターンから選択することになり、最良結像状態に至近の結像状態へと至るスピードを速くすることができる。
【0141】
さらには、本発明の形状可変光学素子の制御方法は、まず、LUT内で最良結像状態に至近の結像状態が得られる形状可変光学素子の面形状を探索し、次に、形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御を使用して最良結像状態を得られるようにするのが好ましい。このような制御方法によれば、最良結像状態に至近の結像状態が得られる形状可変光学素子の光学作用面の面形状を取得し、ここから、最良結像状態へ至らしめることが可能となり、最良結像状態の取得を速くすることが可能となる。
なお、本発明の制御方法は、形状可変光学素子に限らず、その他の光学特性可変光学素子にも適用できる。
【0142】
図48は本発明の形状可変光学素子の制御方法の一実施例を示すフローチャートである。
本実施例の制御方法では、まず、形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に所定の制御信号(印加電圧又は印加電流)を設定(供給)することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態を(撮像手段を用いて取得した画像の周波数成分の強度や光強度等で)取得する。次いで、形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に制御信号をわずかに変化させて設定することによって光学作用面を変形させたとき光学装置の結像状態を取得する。次いで、直前の結像状態と最新の結像状態とを比較する。結像状態が改善された場合は、その最新の制御信号及び結像状態を保持する。一方、結像状態が改善されない場合は、もとの制御信号及び結像状態に戻す。これらの処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)について繰り返す。次いで、制御機構Z(N)についての結像状態の評価が終了した時点における光学作用面の面形状が初期の面形状と比べて変化していなければ、処理を終了し、変化していれば、最初から処理を再開する。
【0143】
具体的には、図48に示すように、まず、制御機構Z(i)〜Z(N)の夫々に初期値の制御信号X(i)を設定する(ステップS1)。形状可変光学素子は、設定された値に基づく形状に変形される。
次いで、形状が変形していない状態を示す値(例えば、“0”)を変形判断フラグFにセットする(ステップS2)。
【0144】
次いで、各制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれにつき、以下の処理を行う。
i番目の制御機構Z(i)に設定されている現在の制御信号X(i)を光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)に記憶する(ステップS3)。次いで、このときの光学装置の結像状態A1を取得する(ステップS4)とともに、取得した結像状態A1を光学装置に設けられた所定の記憶領域WA1に記憶する(ステップS5)。次いで、制御信号X(i)を僅かに変化させた値X(i)+δXをi番目の制御機構Z(i)に設定する(ステップS6)。このとき形状可変光学素子は設定された値に基づく形状に変形される。次いで、このときの光学装置の結像状態A2を取得する(ステップS7)。次いで、取得した結像状態A2を記憶領域WA1に記憶されている結像状態A1と比較する(ステップS8)。結像状態が改善された(結像状態A2の値が結像状態A1の値に比べて大きい)場合、形状が変形した状態を示す値(例えば、“1”)を変形判断フラグFにセットする(ステップS9)。一方、結像状態が改善されていない(結像状態A2の値が結像状態A1の値以下である)場合、i番目の制御機構Z(i)に記憶領域WX(i)に記憶された直前の制御信号X(i)を設定する(ステップS10)。このとき形状可変光学素子は、設定された値に基づきもとの形状に変形される。
【0145】
これらのステップS3〜S10までの処理がすべての制御機構Z(i)(i:1〜N)で終了した後、結像状態が改善されたか否かを変形判断フラグFよりチェックする(ステップS11)。
変形判断フラグFの値が、形状が変形した状態を示す値(例えば、“1”)の場合、結像状態が改善されたものとしてステップS2〜ステップS11までの処理を繰り返す。変形判断フラグFの値が、形状が変形していない状態を示す値(例えば、“0”)の場合、結像状態が改善されなくなったものとして処理を終了する(ステップS12)。これにより、光学装置が最良の結像状態となる。
本実施例の制御方法によれば、結像状態が最良になるまで結像状態の評価結果に基づいて形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御するので、形状可変光学素子以外で生ずる結像状態の変化の影響が少なくなるように形状可変光学素子の最適形状を変形させることができる。また、本実施例の制御方法によれば、従来の物点距離の変化やズーム状態の変化などによる結像状態の変化の影響を除去するとともに、従来では打ち消すことができなかった環境変化や個体差による結像状態の変化の影響を除去することができる。また、本実施例の制御方法によれば、制御をはじめる際の形状可変光学素子の面形状がどのような形状であっても、最良の結像状態を得ることができる。
【0146】
図49は本発明の形状可変光学素子の制御方法の他の実施例を示すフローチャートである。
本実施例の制御方法では、まず、形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に所定の制御信号(印加電圧又は印加電流)を設定(供給)することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態を(撮像手段を用いて取得した画像の周波数成分の強度や光強度等で)取得する。次いで、形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に制御信号をわずかに変化させて設定することによって光学作用面を変形させたとき光学装置の結像状態を取得する。次いで、直前の結像状態と最新の結像状態とを比較する。結像状態が改善された場合は、その制御信号及び結像状態を保持するとともに、制御機構にさらに制御信号をわずかに変化させて設定することによって光学作用面を変形させたとき光学装置の結像状態を取得し、直前の結像状態と最新の結像状態とを比較する。これらの処理を結像状態が改善されなくなるまで繰り返す。改善されない場合は、直前の制御信号及び結像状態に戻す。これらの処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)について繰り返す。制御機構Z(N)についての結像状態の評価が終了した時点において結像状態が改善されなくなったものとして処理を終了する。
【0147】
具体的には、図49に示すように、まず、制御機構Z(i)〜Z(N)の夫々に初期値の制御信号X(i)を設定する(ステップS21)。形状可変光学素子は、設定された値に基づく形状に変形される。
【0148】
次いで、各制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれにつき、結像状態が改善されなくなるまで以下の処理を行う。
i番目の制御機構Z(i)に設定されている現在の制御信号を光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)に記憶する(ステップS22)。次いで、このときの光学装置の結像状態A1を取得する(ステップS23)とともに、取得した結像状態A1を光学装置に設けられた所定の記憶領域WA1に記憶する(ステップS24)。次いで、この制御信号の値を僅かに+δX変化させた値をi番目の制御機構Z(i)に設定する(ステップS25)。このとき形状可変光学素子は設定された値に基づく形状に変形される。次いで、このときの光学装置の結像状態A2を取得する(ステップS26)。次いで、取得した結像状態A2を記憶領域WA1に記憶されている結像状態A1と比較する(ステップS27)。結像状態が改善された(結像状態A2の値が結像状態A1の値に比べて大きい)場合、ステップS22〜ステップS27の処理を繰り返す。一方、結像状態が改善されていない(結像状態A2の値が結像状態A1の値以下である)場合、i番目の制御機構Z(i)に記憶領域WX(i)に記憶された直前の制御信号の値を設定する(ステップS28)。このとき形状可変光学素子は、設定された値に基づき直前の形状に変形される。
これらのステップS22〜S28までの処理がすべての制御機構Z(i)(i:1〜N)で終了することにより、光学装置が最良の結像状態となる。
本実施例の制御方法によれば、図48に示す実施例の制御方法と同様の効果が得られる。
【0149】
図50は本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
本実施例の制御方法では、評価関数を用いた最適化の手法により形状制御を行う。
まず、本実施例で使用する評価関数Mについて説明する。
ここでいう評価関数Mとは、光学系の結像状態の良否を定量的に表す関数である。例えば、ある結像状態Aを取得した場合、M=M(A)で一般的に表すことができる。ところで、結像状態といっても、画像であれば結像性能を、画面中心付近の結像性能a1と周辺部の結像性能a2というように分離して抽出できる。そこで、最良の結像状態になっているかどうか判断したい結像性能がa1、...、ak個あるときに、理想的な最良結像状態を表す個々の結像性能の目標値をa10、...、ak0として、評価関数を次のように表すことができる。
M=(a1−a102+・・・+(ak−ak02
この評価関数では、結像状態の各結像性能が事前に付与されている目標値に近いほど、実際に得ることができる最良な結像状態になり、このとき評価関数の値は最小値になっている。言い換えるならば、評価関数が最小であれば、現実に取得可能な最良の結像状態であるといえる。この評価関数は光学系の仕様や用途により異なる。よって、評価関数の取り方によっては、評価関数の最大値において最良結像状態とすることもできることは言うまでもない。
【0150】
さて、形状制御の手順を、フローチャートを用いて説明する。ここで、評価関数Mは利得を示す関数であって、最良結像状態において極小値をとる関数である。
まず、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに、初期値の制御信号X(i)(i:1〜N)を設定する(ステップS31)。これにより、形状可変光学素子では、設定された値に基づいてその形状が変形する。
次いで、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに設定されている現在の制御信号X(i)(i:1〜N)を、光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)に記憶する(ステップS32)。
次いで、現在の制御信号X(i)が与えられている状態で、光学装置の結像状態A1を取得する(ステップS33)。
次いで、取得した結像状態A1を評価関数Mにあてはめて、関数値Y1を算出する(ステップS34)。算出した関数値Y1を光学装置に設けられた所定の記憶領域WY1に記憶する(ステップS35)。
【0151】
次いで、各制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれにつき、以下の処理を独立して行う。
制御信号X(i)をわずかに変化させた値X(i)+δXをi番目の制御機構Z(i)に設定する(ステップS36)。このときの形状可変光学素子では、設定された値に基づいて形状が変形する。次いで、このときの光学装置の結像状態A2を取得する(ステップS37)。次いで、取得した結像状態A2を評価関数Mにあてはめて関数値Y2を算出する(ステップS38)。次いで、結像状態A1近傍において制御信号X(i)の微小変化δXに対する評価関数の変化率C(i)(=Y2−Y1)を求める(ステップS39)。次いで、求めた変化率C(i)を光学装置に設けられた所定の記憶領域WC(i)に記憶する(ステップS40)。次いで、所定の記憶領域WX(i)に記憶された制御信号X(i)を制御機構Z(i)に設定する(ステップS41)。形状可変光学素子では、設定された値に基づいて形状が変形する。このステップS36からステップS41までの処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N、N:制御機構の総数)について繰り返す。
【0152】
これらのステップS36からステップS41までの処理がすべての制御機構Z(i)(i:1〜N)で終了した後、所定の記憶領域WC(i)に記憶されたそれぞれの評価関数の変化率を用いて、結像状態A1よりも良い結像状態を与える制御信号X’(i)=X(i)+m(i)δXを与えるm(i)を求める(ステップS42)。
ここで、m(i)を求める手法は、最適化と呼ばれる手法であって、その方法は、様々である。ここでは、勾配法と呼ばれる方法を用いた例を挙げて説明する。
結像状態A1近傍で、制御信号をX’(i)=X(i)+m(i)δXに変化させた結像状態A’の評価関数の値は、変化率C(i)を用いた線形結合で次のように表すことができる。
M(A’)=M(A1)+ΣC(i)m(i)δX
結像状態がよりよくなるためには、新たな結像状態A’における評価関数が
M(A’)<M(A1)
を満たす必要がある。すなわち、
M(A’)−M(A1)=ΣC(i)m(i)δX<0
となるようなm(i)δXを求めることで、結像状態A’は現在のA1よりも良いことになる。ここで、m(i)はパラメータであって、その絶対値は、制御信号中の固定値や、線形近似できる範囲の値として選択することができ、m(i)の符号はC(i)m(i)δX<0を満たすように選択する。
このように、より良い結像状態となるように制御信号X’(i)を求めていく最適化の手法には、上に掲げた勾配法のほかに最小二乗法などのさまざまな方法があるが、いずれの方法を用いても良い。
【0153】
次いで、光学装置に設けられた所定の記憶領域Wm(i)により良い結像状態に改善するパラメータm(i)を記憶する(ステップS43)。
次いで、ΣC(i)m(i)δXを計算する(ステップS44)。
次いで、結像状態A1が最良結像状態かどうか判断する。その際、評価関数の性質上、極小値となっていればA1が最良結像状態と推測できる。極小値に到達した否かの判定には、ΣC(i)m(i)δXが一定の範囲に収束しているかどうかに基づいて判定する(ステップS45)。
評価関数の変化量が一定の範囲内に収束していない場合には、結像状態の記憶領域Wm(i)に記憶されたそれぞれのパラメータを使って新たな制御信号X’(i)を作成し各制御機構Z(i)に設定する(ステップS46)。このとき形状可変光学素子は、設定された新たな形状に変形される。次いで、ステップS32からステップS45までの処理を繰り返す。
一方、一定の範囲内に収束した場合は、改善の余地がないものとして処理を終了する。
本実施例の制御方法によれば、図48に示す実施例の制御方法と同様の効果が得られる。
【0154】
図51は本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャート、図52は本実施例の制御方法に用いるLUTの一構成例を示す説明図である。
本実施例の制御方法では、各制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)に設定すべき各制御信号(印加電圧又は印加電流)の値X(i)(i:1〜N)が1つの変形基本パターンデータとして、複数パターン記録されたLUT(ルックアップテーブル)から1つの変形基本パターンデータを取り出し、取り出した変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を形状可変光学素子に備わる制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態A1を(撮像手段を用いて取得した画像の周波数成分の強度や光強度等で)取得する。次いで、LUTから次の変形基本パターンデータを取り出し、取り出した変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を形状可変光学素子に備わる制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態A2を取得する。次いで、結像状態A1と結像状態A2とを比較する。結像状態が改善された場合は、改善した結像状態となる制御信号X(i)(i:1〜N)の変形基本パターンデータを記憶するとともに結像状態A2の値を結像状態A1に移す。これら結像状態A2の取得から結像状態A1と結像状態A2との比較までの処理を全てのLUTの変形基本パターンデータについて繰り返す。次いで、記憶されている変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定し、そのときの結像状態にもどす。
【0155】
具体的には、ルックアップテーブルは、例えば、図52に示すように、各制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)に設定すべき各制御信号(印加電圧又は印加電流)の値X(i)(i:1〜N)が1つの変形基本パターンデータとしてM個記録されている。
そして、本実施例では、図51に示すように、まず、LUTの変形基本データ番号記憶領域T及び結像状態記憶領域WA1に初期値をセットする(ステップS51)。
次いで、LUTからj番目(j:1〜M)の変形基本パターンデータにつき、以下の処理を行う。
j番目の変形基本パターンデータを取り出す(ステップS52)。次いで、j番目の変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を形状可変光学素子に備わる制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定する(ステップS53)。このとき形状可変光学素子は設定された値に基づく形状に変形される。次いで、このときの光学装置の結像状態A2を取得する(ステップS54)。次いで、取得した結像状態A2を記憶領域WA1に記憶されている結像状態A1と比較する(ステップS55)。結像状態が改善された(結像状態A2の値が結像状態A1の値に比べて大きい)場合、結像状態A2を結像状態A1とし、記憶領域A1に記憶するとともに、データ番号jを変形基本データ番号記憶領域Tにセットし(ステップS56)、ステップS53〜ステップS55の処理を繰り返す。一方、結像状態が改善されていない(結像状態A2の値が結像状態A1の値以下である)場合、そのまま、ステップS53〜ステップS55の処理を繰り返す。
これらのステップS53〜S56までの処理がすべての変形基本パターンデータについて終了したとき、変形基本データ番号記憶領域Tにセットされたデータ番号jの変形基本パターンデータを呼び出し、j番目の変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を形状可変光学素子に備わる制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定する(ステップS57)。このとき形状可変光学素子は設定された値に基づく形状に変形され、光学装置が最良の結像状態に至近の結像状態となる。
本実施例の制御方法によれば、無数の形状となる光学作用面の面形状を離散的な有限のパターンから選択することになり、最良結像状態に至近の結像状態へと至るスピードを速くすることができる。
【0156】
図53は本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャート、図54は本実施例の制御方法に用いるLUT群の一構成例を示す説明図、図55は本実施例に用いるLUTの一構成例を示す説明図である。
本実施例の制御方法では、異なる変形基本パターンデータで構成されたLUTを温度、湿度等の環境変化、個体差、物体距離、ズーム状態等の条件に応じて分類してLUT群を構成しておく。そして、操作時の撮影情報等を図示省略した検出手段等を介して入力する(ステップS61)。次いで、図示省略した制御手段を介して入力情報に基づきLUT群の中から光学装置の使用条件に最適なLUTを選択する(ステップS62)。次いで、上記図51に示した制御方法を用い、LUT内で最良結像状態に至近の結像状態から得られる形状可変光学素子の面形状を探索する(ステップS63)。
【0157】
図56は本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
本実施例の制御方法では、第1段階で図51で示した制御方法による光学作用面の制御を行いLUT内で最良結像状態に至近の結像状態から得られる形状可変光学素子の面形状を探索し(ステップS71)、次いで、第2段階で図48で示した制御方法による光学作用面の制御を行い、形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御することで最良結像状態を得る(ステップS72)。
なお、本実施例の変形例として、第2段階で図49又は図50で示した制御方法による光学作用面の制御を行い、形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御することで最良結像状態を得るようにしてもよい。
本実施例の制御方法によれば、このような制御方法によれば、最良結像状態に至近の結像状態が得られる形状可変光学素子の光学作用面の面形状を取得し、ここから、最良結像状態へ至らしめることが可能となり、最良結像状態の取得を速くすることが可能となる。
【0158】
図57は本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
本実施例の制御方法では、第1段階で図53で示した制御方法による光学作用面の制御を行い、温度、湿度等の環境変化、個体差、物体距離、ズーム状態等の条件に応じて分類された異なる変形基本パターンデータで構成されたLUT群の中から光学装置の使用条件に最適なLUTを選択してLUT内で最良結像状態に至近の結像状態から得られる形状可変光学素子の面形状を探索し(ステップS81)、次いで、第2段階で図50で示した制御方法による光学作用面の制御を行い、形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御することで最良結像状態を得る(ステップS82)。
なお、本実施例の変形例として、第2段階で図48又は図49で示した制御方法による光学作用面の制御を行い、形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御することで最良結像状態を得るようにしてもよい。
本実施例の制御方法によれば、図56に示す実施例の制御方法と同様の効果が得られ、しかも図56に示す実施例よりもLUTデータによる最良結像状態に至近の結像状態へと至るスピードをより速くすることができる。
【0159】
最後に、本発明で用いる用語の定義を述べておく。
【0160】
光学装置とは、光学系あるいは光学素子を含む装置のことである。光学装置単体で機能しなくてもよい。つまり、装置の一部でもよい。
【0161】
光学装置には、撮像装置、観察装置、表示装置、照明装置、信号処理装置等が含まれる。
【0162】
撮像装置の例としては、フィルムカメラ、デジタルカメラ、携帯電話のデジタルカメラ、ロボットの眼、レンズ交換式デジタル一眼レフカメラ、テレビカメラ、動画記録装置、電子動画記録装置、カムコーダ、VTRカメラ、電子内視鏡等がある。デジカメ、カード型デジカメ、テレビカメラ、VTRカメラ、動画記録カメラなどはいずれも電子撮像装置の一例である。
【0163】
観察装置の例としては、顕微鏡、望遠鏡、眼鏡、双眼鏡、ルーペ、ファイバースコープ、ファインダー、ビューファインダー等がある。
【0164】
表示装置の例としては、液晶ディスプレイ、ビューファインダー、ゲームマシン(ソニー社製プレイステーション)、ビデオプロジェクター、液晶プロジェクター、頭部装着型画像表示装置(head mounted display:HMD)、PDA(携帯情報端末)、携帯電話等がある。
【0165】
照明装置の例としては、カメラのストロボ、自動車のヘッドライト、内視鏡光源、顕微鏡光源等がある。
【0166】
信号処理装置の例としては、携帯電話、パソコン、ゲームマシン、光ディスクの読取・書込装置、光計算機の演算装置等がある。
【0167】
撮像素子は、例えばCCD、撮像管、固体撮像素子、写真フィルム等を指す。また、平行平面板はプリズムの1つに含まれるものとする。観察者の変化には、視度の変化を含むものとする。被写体の変化には、被写体となる物体距離の変化、物体の移動、物体の動き、振動、物体のぶれ等を含むものとする。
【0168】
拡張曲面の定義は以下の通りである。
球面、平面、回転対称非球面のほか、光軸に対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは対称面を有する非球面、対称面を1つだけ有する非球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点、線を有する面等、いかなる形をしていても良い。反射面でも、屈折面でも、光になんらかの影響を与えうる面ならば良い。
本発明では、これらを総称して拡張曲面と呼ぶことにする。
【0169】
光学特性可変光学素子とは、可変焦点レンズ、可変形状鏡、面形状の変わる偏光プリズム、頂角可変プリズム、光偏向作用の変わる可変回折光学素子、つまり可変HOE,可変DOE等を含む。
【0170】
可変焦点レンズには、焦点距離が変化せず、収差量が変化するような可変レンズも含むものとする。可変形状鏡についても同様である。
要するに、光学素子で、光の反射、屈折、回折等の光偏向作用が変化しうるものを光学特性可変光学素子と呼ぶ。
【0171】
情報発信装置とは、携帯電話、固定式の電話、ゲームマシン、テレビ、ラジカセ、ステレオ等のリモコンや、パソコン、パソコンのキーボード、マウス、タッチパネル等の何らかの情報を入力し、送信することができる装置を指す。
撮像装置のついたテレビモニター、パソコンのモニター、ディスプレイも含むものとする。
情報発信装置は、信号処理装置の中に含まれる。
【0172】
以上説明したように、本発明は特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。
【0173】
(1)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路を備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、可変ミラーに加わる駆動情報を変えながら結像を行い、結像した像のピント、あるいはコントラストが最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変ミラーを駆動し、結像を行うことを特徴とする、光学装置。
【0174】
(2)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、可変ミラーに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変ミラーを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0175】
(3)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変ミラーに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変ミラーを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0176】
(4)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変ミラーに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変ミラーを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0177】
(5)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路とを備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変ミラーに加わる駆動情報を変え、ほぼ最良の結像状態像を実現する駆動情報を決定し、その駆動情報で可変ミラーを駆動し、動作を行うことを特徴とする、光学装置。
【0178】
(6)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、撮像素子とズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする可変ミラー駆動用のLUT(ルックアップテーブル)を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変ミラーに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変ミラーを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0179】
(7)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、ズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする可変ミラー駆動用のLUTを備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体あるいは像距離の変化する軸の方向に参照して、可変ミラーに加わる駆動情報を変えながら結像を行い、結像した像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変ミラーを駆動し、結像を行うことを特徴とする、光学装置。
【0180】
(8)請求項2に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのピントあるいはコントラストがほぼ最大になるように可変ミラーに加わる駆動情報を変化させ、そのときの駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変ミラーを制御する、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0181】
(9)請求項2に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変ミラーに加わる駆動情報を変化させ、そのときの駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変ミラーを制御する、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0182】
(10)距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像し、そのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変ミラーに加わる駆動情報を変化させ、その駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変ミラーを制御することを特徴とする可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0183】
(11)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を参照して、可変ミラーに加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流で可変ミラーを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0184】
(12)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変ミラーに加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流で可変ミラーを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0185】
(13)可変ミラーと、可変ミラーを駆動する駆動回路と、撮像素子とズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする可変ミラー駆動用のLUT(ルックアップテーブル)を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変ミラーに加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流の値で可変ミラーを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0186】
(14)可変ミラーを備えた光学装置において、距離が分かっている所定位置にテスト用物体を設け、その距離に応じた電圧または電流を可変ミラーに加え、そのテスト用物体の像を撮像し、そのコントラストがほぼ最良になるように撮像素子の位置を調整して固定することを特徴とする、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0187】
(15)上記(14)に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのコントラストがほぼ最大になるように可変ミラーに加わる電圧または電流を変化させ、その電圧または電流の値を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変ミラーを制御することを特徴とする、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0188】
(16)距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのコントラストがほぼ最良になるように可変ミラーに加わる電圧または電流を変化させ、その電圧または電流の値を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変ミラーを制御することを特徴とする、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0189】
(17)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1個の光学素子を動かす、可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、許容値以下になるように撮像素子あるいは表示素子の位置決めを行うことを特徴とする、光学装置の調整方法、光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた光学装置。
【0190】
(18)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように可変ミラーの駆動情報を決定することを特徴とする、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0191】
(19)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれが許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように可変ミラーの駆動情報を決定することを特徴とする、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0192】
(20)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように可変ミラーの駆動情報を決定することを特徴とする、可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた光学装置。
【0193】
(21)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変ミラーとズーム光学系を備えた表示装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように表示素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、ピントがほぼ最良になるように可変ミラーの駆動情報を決定することを特徴とする、可変ミラーとズーム光学系を備えた表示装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた表示装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた表示装置。
【0194】
(22)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変ミラーとズームレンズを備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する駆動情報で可変ミラーを駆動した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変ミラーの駆動情報を決定することを特徴とする、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0195】
(23)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する駆動情報で可変ミラーを駆動した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変ミラーの駆動用のLUT(ルックアップテーブル)から読み出す位置を選択することを特徴とする、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0196】
(24)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する形状の通常のミラーを可変ミラーの代わりに装着した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小あるいは許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変ミラーの駆動情報を決定することを特徴とする、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた光学装置。
【0197】
(25)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1個の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態に対応する焦点距離の通常のレンズを可変焦点レンズの代わりに装着した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0198】
(26)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する焦点距離の通常のレンズを可変焦点レンズの代わりに装着した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小あるいは許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法。
【0199】
(27)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を参照して、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0200】
(28)可変焦点レンズを備えた光学装置において、距離が分かっている所定位置にテスト用物体を設け、その距離に応じた駆動情報を可変焦点レンズに加え、その物体の像を撮像し、そのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように撮像素子の位置を調整して固定することを特徴とする、可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0201】
(29)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズームレンズを備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置決めを行うことを特徴とする、撮像装置の調整方法、撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0202】
(30)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路を備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変えながら結像を行い、結像した像のピント、あるいはコントラストが最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、結像を行うことを特徴とする、光学装置。
【0203】
(31)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0204】
(32)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0205】
(33)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0206】
(34)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路とを備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変え、ほぼ最良の結像状態像を実現する駆動情報を決定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、動作を行うことを特徴とする、光学装置。
【0207】
(35)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子とズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする可変焦点レンズ駆動用のLUT(ルックアップテーブル)を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0208】
(36)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、ズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする可変焦点レンズ駆動用のLUTを備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体あるいは像距離の変化する軸の方向に参照して、可変焦点レンズに加わる駆動情報を変えながら結像を行い、結像した像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で可変焦点レンズを駆動し、結像を行うことを特徴とする、光学装置。
【0209】
(37)上記(28)に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのピントあるいはコントラストがほぼ最大になるように可変焦点レンズに加わる駆動情報を変化させ、そのときの駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変焦点レンズを制御する、可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0210】
(38)上記(28)に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変焦点レンズに加わる駆動情報を変化させ、そのときの駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変焦点レンズを制御する、可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0211】
(39)距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像し、そのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変焦点レンズに加わる駆動情報を変化させ、その駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変焦点レンズを制御することを特徴とする、可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0212】
(40)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を参照して、可変焦点レンズに加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0213】
(41)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変焦点レンズに加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0214】
(42)可変焦点レンズと、可変焦点レンズを駆動する駆動回路と、撮像素子とズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする可変焦点レンズ駆動用のLUT(ルックアップテーブル)を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、可変焦点レンズに加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流の値で可変焦点レンズを駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0215】
(43)可変焦点レンズを備えた光学装置において、距離が分かっている所定位置にテスト用物体を設け、その距離に応じた電圧または電流を可変焦点レンズに加え、その物体の像を撮像し、そのコントラストがほぼ最良になるように撮像素子の位置を調整して固定することを特徴とする、可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0216】
(44)上記(43)に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのコントラストがほぼ最大になるように可変焦点レンズに加わる電圧または電流を変化させ、その電圧または電流の値を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変焦点レンズを制御することを特徴とする、可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0217】
(45)距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのコントラストがほぼ最良になるように可変焦点レンズに加わる電圧または電流を変化させ、その電圧または電流の値を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で可変焦点レンズを制御することを特徴とする、可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0218】
(46)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1個の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、許容値以下になるように撮像素子あるいは表示素子の位置決めを行うことを特徴とする、光学装置の調整方法、光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0219】
(47)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0220】
(48)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれが許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0221】
(49)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0222】
(50)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた表示装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように表示素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、ピントがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた表示装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた表示装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた表示装置。
【0223】
(51)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズームレンズを備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する駆動情報で可変焦点レンズを駆動した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0224】
(52)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する駆動情報で可変焦点レンズを駆動した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動用のLUT(ルックアップテーブル)から読み出す位置を選択することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0225】
(53)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する形状の通常のミラーを可変焦点レンズの代わりに装着した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小あるいは許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように可変焦点レンズの駆動情報を決定することを特徴とする、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0226】
(54)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を参照して、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0227】
(55)光学特性可変光学素子を備えた光学装置において、距離が分かっている所定位置にテスト用物体を設け、その距離に応じた駆動情報を光学特性可変光学素子に加え、その物体の像を撮像し、そのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように撮像素子の位置を調整して固定することを特徴とする、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0228】
(56)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズームレンズを備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置決めを行うことを特徴とする、撮像装置の調整方法、撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0229】
(57)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路を備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変えながら結像を行い、結像した像のピント、あるいはコントラストが最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、結像を行うことを特徴とする、光学装置。
【0230】
(58)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0231】
(59)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0232】
(60)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0233】
(61)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路とを備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変え、ほぼ最良の結像状態像を実現する駆動情報を決定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、動作を行うことを特徴とする、光学装置。
【0234】
(62)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子とズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする光学特性可変光学素子駆動用のLUT(ルックアップテーブル)を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動情報を推定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0235】
(63)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、ズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする光学特性可変光学素子駆動用のLUTを備えた光学装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体あるいは像距離の変化する軸の方向に参照して、光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変えながら結像を行い、結像した像のピントあるいはコントラストがほぼ最良になる駆動情報を推定し、その駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動し、結像を行うことを特徴とする、光学装置。
【0236】
(64)上記(55)に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのピントあるいはコントラストがほぼ最大になるように光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変化させ、そのときの駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で光学特性可変光学素子を制御する、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0237】
(65)上記(55)に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変化させ、そのときの駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で光学特性可変光学素子を制御する、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0238】
(66)距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像し、そのピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子に加わる駆動情報を変化させ、その駆動情報を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で光学特性可変光学素子を制御することを特徴とする、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0239】
(67)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、物体距離変化、ズーム状態のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を参照して、光学特性可変光学素子に加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0240】
(68)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、LUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、光学特性可変光学素子に加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0241】
(69)光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子を駆動する駆動回路と、撮像素子とズーム光学系と、ズーム状態と物体距離を2軸とする光学特性可変光学素子駆動用のLUT(ルックアップテーブル)を備えた撮像装置において、温度、湿度、製造誤差、のいずれか1つ以上で生ずる結像状態の変化を補正するために、2次元のLUT(ルックアップテーブル)を、物体距離の変化する軸の方向に参照して、光学特性可変光学素子に加わる電圧あるいは電流を変えながら撮像を行い、撮像した画像の高周波成分がほぼ最大になる駆動電圧あるいは電流を推定し、その電圧あるいは電流の値で光学特性可変光学素子を駆動し、撮像を行うことを特徴とする、撮像装置。
【0242】
(70)光学特性可変光学素子を備えた光学装置において、距離が分かっている所定位置にテスト用物体を設け、その距離に応じた電圧または電流を光学特性可変光学素子に加え、その物体の像を撮像し、そのコントラストがほぼ最良になるように撮像素子の位置を調整して固定することを特徴とする、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0243】
(71)上記(70)に記載の調整を行った後で、再度距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのコントラストがほぼ最大になるように光学特性可変光学素子に加わる電圧または電流を変化させ、その電圧または電流の値を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で光学特性可変光学素子を制御することを特徴とする、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0244】
(72)距離が分かっている所定位置に設けられたテスト用物体を撮像しそのコントラストがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子に加わる電圧または電流を変化させ、その電圧または電流の値を記憶装置に記憶させ、記憶させた値で光学特性可変光学素子を制御することを特徴とする、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0245】
(73)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1個の光学素子を動かす光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、許容値以下になるように撮像素子あるいは表示素子の位置決めを行うことを特徴とする、光学装置の調整方法、光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0246】
(74)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0247】
(75)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれが許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0248】
(76)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0249】
(77)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた表示装置において、複数のズーム状態でのピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように表示素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、ピントがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた表示装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた表示装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた表示装置。
【0250】
(78)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズームレンズを備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0251】
(79)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する駆動情報で光学特性可変光学素子を駆動した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動用のLUT(ルックアップテーブル)から読み出す位置を選択することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0252】
(80)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する形状の通常のミラーを光学特性可変光学素子の代わりに装着した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小あるいは許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0253】
(81)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1個の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズーム光学系を備えた光学装置において、複数のズーム状態に対応する焦点距離の通常のレンズを光学特性可変光学素子の代わりに装着した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントあるいはコントラストがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0254】
(82)ズーミングのピント移動の調整のために、少なくとも1枚の光学素子を動かす光学特性可変光学素子を備えたズーム光学系を備えた撮像装置において、複数のズーム状態に対応する焦点距離の通常のレンズを光学特性可変光学素子の代わりに装着した上で、複数のズーム状態のピント位置のずれを測定し、ずれがほぼ最小あるいは許容値以下になるように前記光学素子の位置決めを行い、次にその状態で、複数のズーム状態でのピント位置のずれが、ほぼ最小あるいは許容値以下になるように撮像素子の位置を決め、その後でズーム状態と物体距離の組み合わせに対して、テスト用物体のピントがほぼ最良になるように光学特性可変光学素子の駆動情報を決定することを特徴とする、光学特性可変素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法。
【0255】
(83)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、請求項2に記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0256】
(84)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(8)〜(10)のいずれかに記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0257】
(85)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(14)に記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0258】
(86)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(15)又は(16)に記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0259】
(87)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(18)又は(19)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0260】
(88)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(20)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた光学装置。
【0261】
(89)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(22)又は(23)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0262】
(90)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(24)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた光学装置。
【0263】
(91)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(25)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0264】
(92)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(26)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法。
【0265】
(93)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(28)に記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0266】
(94)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(37)〜(39)のいずれかに記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0267】
(95)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(43)に記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0268】
(96)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(44)又は(45)に記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0269】
(97)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(47)又は(48)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0270】
(98)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(49)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0271】
(99)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(51)又は(52)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0272】
(100)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(53)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0273】
(101)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(55)に記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0274】
(102)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(64)〜(66)のいずれかに記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0275】
(103)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(70)に記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0276】
(104)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(15)又は(16)に記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0277】
(105)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(74)又は(75)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0278】
(106)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(76)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0279】
(107)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(78)又は(79)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0280】
(108)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(80)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0281】
(109)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(81)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0282】
(110)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあることを特徴とする、上記(82)に記載の光学特性可変素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法。
【0283】
(111)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、請求項2に記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0284】
(112)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(8)〜(10)のいずれかに記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0285】
(113)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(14)に記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0286】
(114)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(15)又は(16)に記載の可変ミラーを備えた光学装置の製造方法、可変ミラーを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置。
【0287】
(115)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(18)又は(19)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0288】
(116)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(20)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた光学装置。
【0289】
(117)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(22)又は(23)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置。
【0290】
(118)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(24)に記載の可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変ミラーとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた光学装置。
【0291】
(119)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(25)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0292】
(120)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(26)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法。
【0293】
(121)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(28)に記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0294】
(122)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(37)〜(39)のいずれかに記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0295】
(123)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(43)に記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0296】
(124)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(44)又は(45)に記載の可変焦点レンズを備えた光学装置の製造方法、可変焦点レンズを備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0297】
(125)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(47)又は(48)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0298】
(126)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(49)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0299】
(127)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(51)又は(52)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
【0300】
(128)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(53)に記載の可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、可変焦点レンズとズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変焦点レンズを備えた光学装置。
【0301】
(129)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(55)に記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0302】
(130)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(64)〜(66)のいずれかに記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0303】
(131)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(70)に記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0304】
(132)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(15)又は(16)に記載の光学特性可変光学素子を備えた光学装置の製造方法、光学特性可変光学素子を備えた光学装置の制御方法、又はその製造方法によってつくられた光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0305】
(133)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(74)又は(75)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0306】
(134)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(76)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0307】
(135)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(78)又は(79)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた撮像装置。
【0308】
(136)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(80)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0309】
(137)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(81)に記載の光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整方法、光学特性可変光学素子とズーム光学系を備えた光学装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された光学特性可変光学素子を備えた光学装置。
【0310】
(138)テスト用物体が視野周辺、あるいは写野周辺にあり、光学系の製作誤差を補正することを特徴とする、上記(82)に記載の光学特性可変素子とズーム光学系を備えた撮像装置の調整方法。
【0311】
(139)次の手順で行う光学特性可変光学素子の制御方法及び該制御方法を備えた光学装置。
▲1▼最初に、光学特性可変光学素子に仮の補償信号を与え、この補償信号によって決まる光学特性可変光学素子の状態で像を撮像する。
▲2▼次に、上記光学特性可変光学素子を多少変形させる信号を与え、この変形した光学特性可変光学素子の状態で像を撮像する。
▲3▼次に、撮像した2つの像について高周波成分を比較し、高周波成分の値が大きい方を仮の補償信号とする。
▲4▼上記▲1▼〜▲3▼を繰り返し行い、高周波成分が最大となる補償信号を見つける。
【0312】
(140)可変形状光学素子と、形状可変光学素子を駆動する回路と、撮像手段とを備えた光学装置において、結像状態を評価する手段と、前記形状可変光学素子の形状を微小に変化させる手段と、前記形状可変光学素子の形状変形に伴う結像状態の改善度を判断する手段とを介して、環境変化、個体差、物体距離、ズーム状態の少なくとも1つにより生ずる結像状態の変化を補正することを特徴とする形状可変光学素子の制御方法。
【0313】
(141)形状可変光学素子と、形状可変光学素子を駆動する回路と、撮像手段と、形状可変光学素子の変形基本パターンを記録したLUT(ルックアップテーブル)を備えた光学装置において、環境変化、個体差、物体距離、ズーム状態の少なくとも1つにより生ずる結像状態の変化を補正するために、LUTに記録された変形基本パターン形状に形状可変光学素子を変形させたときにおける結像状態を評価する手段と、基本パターン形状に形状可変光学素子が変形したときにおける光学系の結像状態の改善度を判断する手段とを有することを特徴とする形状可変光学素子の制御方法。
【0314】
(142)上記(140)又は(141)に記載の制御方法による制御手段を備えたことを特徴とする光学装置。
【0315】
(143)上記(141)に記載の制御方法を第1段階の手段とし、上記(140)に記載の制御方法を第2段階の手段として有することを特徴とする形状可変光学素子の制御方法。
【0316】
(144)形状可変光学素子の光学作用面の面形状を記憶する手段と、形状制御機構により光学作用面の面形状を変化させる手段と、形状制御機構の数だけ繰り返す手段と、形状可変光学素子の光学作用面の面形状が同一かどうかを判断する手段とを有することを特徴とする上記(140)に記載の制御方法。
【0317】
(145)光学系の結像状態を記憶する手段と、個別の形状制御機構を操作して光学作用面の面形状を微小に変化させた場合の結像状態の改善度を記億する手段と、前記記憶手段に記憶した結像状態の改善度をもとに次の光学作用面の面形状を決定する手段と、次の光学作用面の面形状における光学系の結像状態と記憶させた結像状態とを比較し更なる改善の余地の有無を判定する手段とを有することを特徴とする光学系の制御方法。
【0318】
(146)形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に所定の制御信号(印加電圧又は印加電流)を設定(供給)することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態を(撮像手段を用いて取得した画像の周波数成分の強度や光強度等で)取得し、次いで、形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に制御信号をわずかに変化させて設定することによって光学作用面を変形させたとき光学装置の結像状態を取得し、次いで、直前の結像状態と最新の結像状態とを比較し、結像状態が改善された場合は、その最新の制御信号及び結像状態を保持し、結像状態が改善されない場合は、もとの制御信号及び結像状態に戻し、これらの処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)について繰り返し、次いで、制御機構Z(N)についての結像状態の評価が終了した時点における光学作用面の面形状が初期の面形状と比べて変化している場合に、最初から処理を再開することを特徴とする請求項4に記載の形状可変光学素子の制御方法。
【0319】
(147)形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に所定の制御信号(印加電圧又は印加電流)を設定(供給)することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態を(撮像手段を用いて取得した画像の周波数成分の強度や光強度等で)取得し、次いで、形状可変光学素子に備わるi番目の制御機構に制御信号をわずかに変化させて設定することによって光学作用面を変形させたとき光学装置の結像状態を取得し、次いで、直前の結像状態と最新の結像状態とを比較し、結像状態が改善された場合は、その制御信号及び結像状態を保持するとともに、制御機構にさらに制御信号をわずかに変化させて設定することによって光学作用面を変形させたとき光学装置の結像状態を取得し、直前の結像状態と最新の結像状態とを比較し、これらの処理を結像状態が改善されなくなるまで繰り返し、改善されない場合は、直前の制御信号及び結像状態に戻し、これらの処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)について繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の形状可変光学素子の制御方法。
【0320】
(148)制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに、初期値の制御信号X(i)(i:1〜N)を設定し、次いで、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに設定されている現在の制御信号X(i)(i:1〜N)を、光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)に記憶し、次いで、現在の制御信号X(i)が与えられている状態で、光学装置の結像状態A1を取得し、次いで、制御信号X(i)をわずかに変化させた値X(i)+δXをi番目の制御機構Z(i)に設定し、次いで、このときの光学装置の結像状態A2を取得し、次いで、取得した結像状態A2を光学系の結像状態の良否を定量的に表すための評価関数にあてはめて関数値Y2を算出し、次いで、結像状態A1近傍において制御信号X(i)の微小変化δXに対する評価関数の変化率C(i)(=|Y2−Y1|/δX)を求め、次いで、求めた変化率C(i)を光学装置に設けられた所定の記憶領域WC(i)に記憶し、次いで、所定の記憶領域WX(i)に記憶された制御信号X(i)を制御機構Z(i)に設定し、この結像状態A2の取得から変化率C(i)の取得に関する処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)について繰り返し、次いで、所定の記憶領域WC(i)に記憶されたそれぞれの評価関数の変化率を用いて、結像状態A1よりも良い結像状態を与える制御信号X’(i)=X(i)+m(i)δXを与えるm(i)を求め、次いで、光学装置に設けられた所定の記憶領域Wm(i)により良い結像状態に改善するパラメータm(i)を記憶し、次いで、ΣC(i)m(i)δXを計算し、次いで、ΣC(i)m(i)δXに基づいて結像状態A1が最良結像状態かどうかを判断し、評価関数の変化量が一定の範囲内に収束するまで、結像状態の記憶領域Wm(i)に記憶されたそれぞれのパラメータを使って新たな制御信号X’(i)を作成して各制御機構Z(i)に設定し、再度、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに設定されている現在の制御信号X(i)(i:1〜N)の光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)への記憶、光学装置の結像状態A1の取得以降の処理を繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の形状可変光学素子の制御方法。
【0321】
(149)形状可変光学素子と、形状可変光学素子を駆動する回路と、撮像手段と、形状可変光学素子の変形基本パターンを記録したLUT(ルックアップテーブル)とを備えた光学装置における形状可変光学素子の制御方法であって、各制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)に設定すべき各制御信号(印加電圧又は印加電流)の値X(i)(i:1〜N)が1つの変形基本パターンデータとして、複数パターン記録されたLUT(ルックアップテーブル)から1つの変形基本パターンデータを取り出し、取り出した変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を形状可変光学素子に備わる制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態A1を(撮像手段を用いて取得した画像の周波数成分の強度や光強度等で)取得し、次いで、LUTから次の変形基本パターンデータを取り出し、取り出した変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を形状可変光学素子に備わる制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定することによって光学作用面を変形させたときの光学装置の結像状態A2を取得し、次いで、結像状態A1と結像状態A2とを比較し、結像状態が改善された場合は、改善した結像状態となる制御信号X(i)(i:1〜N)の変形基本パターンデータを記憶するとともに結像状態A2の値を結像状態A1に移し、これら結像状態A2の取得から結像状態A1と結像状態A2との比較までの処理を全てのLUTの変形基本パターンデータについて繰り返し、次いで、記憶されている変形基本パターンデータの制御信号X(i)(i:1〜N)を制御機構Z(i)(i:1〜N)に設定し、そのときの結像状態にもどすことを特徴とする形状可変光学素子の制御方法。
【0322】
(150)上記(146)〜(149)のいずれかの制御方法による制御手段を備えたことを特徴とする光学装置。
【0323】
(151)異なる変形基本パターンデータで構成されたLUTを温度、湿度等の環境変化、個体差、物体距離、ズーム状態等の条件に応じて分類してLUT群を構成しておき、操作時の撮影情報等を図示省略した検出手段等を介して入力し、次いで、図示省略した制御手段を介して入力情報に基づきLUT群の中から光学装置の使用条件に最適なLUTを選択し、次いで、上記(149)に記載の制御方法を用い、LUT内で最良結像状態に至近の結像状態から得られる形状可変光学素子の面形状を探索することを特徴とする形状可変光学素子の制御方法。
【0324】
(152)第1段階で上記(149)に記載の制御方法による光学作用面の制御を行いLUT内で最良結像状態に至近の結像状態から得られる形状可変光学素子の面形状を探索し、次いで、第2段階で上記(146)〜(148)のいずれかに記載の制御方法による光学作用面の制御を行い、形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御することで最良結像状態を得ることを特徴とする形状可変光学素子の制御方法。
【0325】
(153)第1段階で上記(151)に記載の制御方法による光学作用面の制御を行い、温度、湿度等の環境変化、個体差、物体距離、ズーム状態等の条件に応じて分類された異なる変形基本パターンデータで構成されたLUT群の中から光学装置の使用条件に最適なLUTを選択してLUT内で最良結像状態に至近の結像状態から得られる形状可変光学素子の面形状を探索し、次いで、第2段階で上記(146)〜(148)のいずれかに記載の制御方法による光学作用面の制御を行い、形状可変光学素子の光学作用面の面形状をフィードバック制御することで最良結像状態を得ることを特徴とする形状可変光学素子の制御方法。
【0326】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、補償信号によって決まるミラー形状と結像性能が最適な時のミラー形状が大きく異なっている場合、最終的な補償信号を得るまでの時間を短くでき、機械的稼動部が少なく、小型、軽量で高精度の撮像装置、可変ミラーを備えた光学装置の製造方法又はその製造方法によってつくられた可変ミラーを備えた光学装置、撮像装置の調整方法、撮像装置の調整装置、又はその調整方法もしくは調整装置によって調整された可変ミラーを備えた撮像装置を提供することができる。
【0327】
また、本発明によれば、撮像時の温度や湿度といった環境条件や、製造誤差などの装置に固有の結像状態の劣化などを補正でき、諸般の結像状態の変化要因に対して最適結像状態を得るまでの時間を短縮することができる形状可変光学素子の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる可変ミラー409を用いた単焦点レンズタイプの電子撮像装置301の概略構成図である。
【図2】本発明の他の実施例にかかる可変ミラー409を用いた電子撮像装置301の概略構成図である。
【図3】本発明に用いるLUTの一構成例を示す説明図である。
【図4】本発明に用いるLUTの他の構成例を示す説明図である。
【図5】図1に示す電子撮像装置301を用いたデジタルカメラで撮像する場合において、温度を変えてLUT300を参照し、得られた値で可変ミラー409に電圧を印加して可変ミラー409を変形させ、固体撮像素子408で撮像し、撮像した画像中から高周波成分を算出したときの各温度に対する高周波成分を示すグラフである。
【図6】本発明に用いるLUTのさらに他の構成例を示す説明図である。
【図7】本発明に用いるLUTのさらに他の構成例を示す説明図である。
【図8】図2に示す電子撮像装置301を組立てる工程を説明するための概略構成図である。
【図9】本発明の他の実施例にかかるLCD等の表示素子340を用いた電子ビューファインダー341の概略構成図である。
【図10】本発明の光学装置の一実施例にかかる光学特性ミラーを用いたデジタルカメラのケプラー式ファインダーの概略構成図である。
【図11】本発明にかかる可変形状鏡409の他の実施例を示す概略構成図である。
【図12】図11の実施例の可変形状鏡に用いる電極の一形態を示す説明図である。
【図13】図11の実施例の可変形状鏡に用いる電極の他の形態を示す説明図である。
【図14】本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図15】本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図16】本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図17】図16の実施例における薄膜コイル427の巻密度の状態を示す説明図である。
【図18】本発明にかかる可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図19】図18の実施例におけるコイル427の一配置例を示す説明図である。
【図20】図18の実施例におけるコイル427の他の配置例を示す説明図である。
【図21】図16に示した実施例において、コイル427の配置を図20に示したようにした場合に適する永久磁石426の配置を示す説明図である。
【図22】本発明のさらに他の実施例に係る、光学装置に適用可能な可変形状鏡409を用いた撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、PDA用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。
【図23】本発明の可変形状鏡のさらに他の実施例に係る、マイクロポンプ180で流体161を出し入れし、レンズ面を変形させる可変形状鏡188の概略構成図である。
【図24】本発明に適用可能なマイクロポンプの一実施例を示す概略構成図である。
【図25】本発明にかかる可変焦点レンズの原理的構成を示す図である。
【図26】一軸性のネマティック液晶分子の屈折率楕円体を示す図である。
【図27】図25に示す高分子分散液晶層に電界を印加状態を示す図である。
【図28】図25に示す高分子分散液晶層への印加電圧を可変にする場合の一例の構成を示す図である。
【図29】本発明にかかる可変焦点レンズを用いたデジタルカメラ用の撮像光学系の一例の構成を示す図である。
【図30】本発明にかかる可変焦点回折光学素子の一例の構成を示す図である。
【図31】ツイストネマティック液晶を用いる可変焦点レンズを有する可変焦点眼鏡の構成を示す図である。
【図32】図31に示すツイストネマティック液晶層への印加電圧を高くしたときの液晶分子の配向状態を示す図である。
【図33】本発明にかかる可変偏角プリズムの二つの例の構成を示す図である。
【図34】図33に示す可変偏角プリズムの使用態様を説明するための図である。
【図35】本発明にかかる可変焦点レンズとしての可変焦点ミラーの一例の構成を示す図である。
【図36】本発明の光学装置のさらに他の実施例に係る、可変焦点レンズ140を用いた撮像ユニット141の概略構成図である。
【図37】図36の実施例における可変焦点レンズの変形例を示す説明図である。
【図38】図37の可変焦点レンズが変形した状態を示す説明図である。
【図39】本発明の可変焦点レンズのさらに他の実施例に係る、マイクロポンプ160で流体161を出し入れし、レンズ面を変形させる可変焦点レンズ162の概略構成図である。
【図40】本発明にかかる光学特性可変光学素子の他の実施例であって圧電材料200を用いた可変焦点レンズ201の概略構成図である。
【図41】図40の変形例に係る可変焦点レンズの状態説明図である。
【図42】本発明にかかる光学特性可変光学素子のさらに他の実施例であって圧電材料からなる2枚の薄板200A,200Bを用いた可変焦点レンズの概略構成図である。
【図43】本発明にかかる可変焦点レンズのさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図44】図43の実施例に係る可変焦点レンズの状態説明図である。
【図45】本発明にかかる光学特性可変光学素子のさらに他の実施例であってフォトニカル効果を用いた可変焦点レンズの概略構成図である。
【図46】図45の実施例に係る可変焦点レンズに用いるアゾベンゼンの構造を示す説明図であり、(a)はトランス型、(b)はシス型を示している。
【図47】本発明にかかる可変形状鏡のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図48】本発明の形状可変光学素子の制御方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図49】本発明の形状可変光学素子の制御方法の他の実施例を示すフローチャートである。
【図50】本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
【図51】本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
【図52】本実施例の制御方法に用いるLUTの一構成例を示す説明図である。
【図53】本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
【図54】本実施例の制御方法に用いるLUT群の一構成例を示す説明図である。
【図55】本実施例に用いるLUTの一構成例を示す説明図である。
【図56】本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
【図57】本発明の形状可変光学素子の制御方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
300 LUT(ルックアップテーブル)
301 電子撮像装置
302 レンズ
303 レンズ鏡胴
304、306 レンズ枠
306’ レンズ
307 エンコーダ
308 撮像系
310 駆動回路
311 マイクロコンピュータ
312 電子回路
313 記憶装置
314 TVモニター
315、319 凹レンズ
316、317 凸レンズ
318 非球面凸レンズ
321 ネジ
340 表示素子
341 電子ビューファインダー
342 液晶可変焦点レンズ
343 レンズ
344 TVカメラ
345 液晶可変焦点レンズの駆動回路
346 コンピュータ
347 TVモニター
45,188 可変形状鏡
140,167,201,207,214,511,551可変焦点レンズ
161 流体
163,165,204,532,533,562,563,566,567透明基板
59,145,513a,513b 透明電極
102,512a,512b,522,552,553 レンズ
103 制御系
103’ 回路
104,141 撮像ユニット
142 透明部材
143 圧電性のある透明物質
144 流体あるいはゼリー状物質
146 シリンダー
147 支援部材
148 変形可能な部材
160,180 マイクロポンプ
164 弾性体
168 液溜
181 振動板
182,183,409b,409d,409k,452 電極
184,185 弁
189,450 反射膜
200 圧電材料
200A,200B 薄板
202 透明で柔らかい基板
206,409c−2 電歪材料
208,209 透明弾性体
210 アゾベンゼン
211 スペーサー
212,213 光源
403 撮像レンズ
404 プリズム
405 二等辺直角プリズム
406 ミラー
408,523 固体撮像素子
409 光学特性可変形状鏡
409a 薄膜
409c,409c’ 圧電素子
409c−1,409e 基板
409j 変形する基板
411 可変抵抗器
412 電源
413 電源スイッチ
414 演算装置
415 温度センサー
416 湿度センサー
417 距離センサー
423 支持台
424 振れセンサー
425,428 駆動回路
426 永久磁石
427 コイル
449 釦
451 変形可能な基板
453 電歪材料
508a,532a,562a,566a 第1の面
508b,532b,562b,566b 第2の面
509a,533a,563a,567a 第3の面
509b,533b,563b,567b 第4の面
514 高分子分散液晶層
515 スイッチ
516 交流電源
517 液晶分子
518 高分子セル
519 可変抵抗器
521 絞り
531 可変焦点回折光学素子
539a,539b 配向膜
550 可変焦点眼鏡
554 ツイストネマティック液晶層
555 液晶分子
561 可変偏角プリズム
565 可変焦点ミラー
568 反射膜
901 接眼レンズ
902 対物レンズ

Claims (2)

  1. 制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに、初期値の制御信号X(i)(i:1〜N)を設定し、次いで、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに設定されている現在の制御信号X(i)(i:1〜N)を、光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)に記憶し、次いで、現在の制御信号X(i)が与えられている状態で、光学装置の結像状態A1を取得し、次いで、取得した結像状態A1を光学系の結像状態の良否を定量的に表すための評価関数にあてはめて、関数値Y1を算出し、算出した関数値Y1を光学装置に設けられた所定の記憶領域W Y1 に記憶し、次いで、制御信号X(i)をわずかに変化させた値X(i)+δXをi番目の制御機構Z(i)に設定し、次いで、このときの光学装置の結像状態A2を取得し、次いで、取得した結像状態A2を光学系の結像状態の良否を定量的に表すための評価関数にあてはめて関数値Y2を算出し、次いで、結像状態A1近傍において制御信号X(i)の微小変化δXに対する評価関数の変化率C(i)(=|Y2−Y1|/δX)を求め、次いで、求めた変化率C(i)を光学装置に設けられた所定の記憶領域WC(i)に記憶し、次いで、所定の記憶領域WX(i)に記憶された制御信号X(i)を制御機構Z(i)に設定し、この結像状態A2の取得から変化率C(i)の取得に関する処理をすべての制御機構Z(i)(i:1〜N,N:制御機構の総数)について繰り返し、次いで、所定の記憶領域WC(i)に記憶されたそれぞれの評価関数の変化率を用いて、結像状態A1よりも良い結像状態を与える制御信号X’(i)=X(i)+m(i)δXを与えるm(i)を求め、次いで、光学装置に設けられた所定の記憶領域Wm(i)により良い結像状態に改善するパラメータm(i)を記憶し、次いで、ΣC(i)m(i)δXを計算し、次いで、ΣC(i)m(i)δXに基づいて結像状態A1が最良結像状態かどうかを判断し、評価関数の変化量が一定の範囲内に収束するまで、結像状態の記憶領域Wm(i)に記憶されたそれぞれのパラメータを使って新たな制御信号X’(i)を作成して各制御機構Z(i)に設定し、再度、制御機構Z(i)(i:1〜N)のそれぞれに設定されている現在の制御信号X(i)(i:1〜N)の光学装置に設けられた所定の記憶領域WX(i)への記憶、光学装置の結像状態A1の取得以降の処理を繰り返すことを特徴とする光学特性可変光学素子の制御方法。
  2. 請求項1に記載の制御方法による制御手段を備えたことを特徴とする光学装置。
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