JPS63234766A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は固体撮像素子の高解像度化を図るため、被写体
よりの放射光を集光する光学系（レンズ）と固体撮像素
子との間に２枚の光透過板を挿入し、該２枚の光透過板
のそれぞれを積層型アクチュエータにより、光軸に対し
て直交する異なる２方向（水平、垂直方向）に振動させ
、固体撮像素子の視野を走査したものである。

また、アクチュエータによる光透過板の回転振動を円滑
に行うため、アクチュエータの可動部を常時圧力が加わ
る状態で接触させる構造としている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は撮像装置の走査光学系に係り、特に固体撮像素
子の画素間の不感領域を補間して高解像度化を図るよう
にした走査光学系に関するものである。

撮像装置において高解像の画像を得るため、固体撮像素
子の微細化による素子数の増加が行なわれているが、素
子製造技術上の問題から未だ十分な素子数には至ってお
らず素子数の増加を短期的に実現することが困難である
。そこで、外部機構により高解像度化を実現する試みが
なされている。

〔従来の技術〕

従来の外部機構による高解像化はレンズの前方もしくは
後方に平面鏡を設置し、該平面鏡の回転により固体撮像
素子の視野を走査していた。

第６図（ａ）は従来の走査方式の対物面走査の場合を示
し、レンズ２と被写体ｌとの間に走査鏡３を設け、ガル
バノスキャナ４の駆動により被写体ｌより放射された光
束を走査し、レンズ２を介して固体撮像素子面に結像さ
れた像を所定量変位（走査）する。

また、第６図山）は従来の走査方式の像面走査の場合を
示し、レンズ２と固体撮像素子５との間に走査鏡３を設
け、レンズ２で集光された被写体ｌよりの放射光を固体
撮像素子５面を所定量変位（走査）する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記、従来の走査方式の走査光学系においては、走査鏡
３や走査鏡を駆動する駆動機構の寸法が大きくなるため
に撮像装置が大きくなるとともに、走査鏡３で反射させ
るための長い光路を必要とし、光学系が大きくなる。ま
た、走査鏡３の駆動は、一般にガルバノスキャナ等のメ
カニカル駆動部が用いられ、円滑な駆動を行うためにフ
ィーバツク制御する必要があり、その制御系の構成が複
雑となるとともに、設置スペースを必要とする。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、小型
で、且つ高速走査を行ない固体撮像素子の高解像度化に
対応することができる走査光学系を提供することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の走査光学系の原理模式図を示しており
、レンズ２と固体撮像素子５との間に光を透過する２枚
の平板（第１のフィルタ６、第２のフィルタ７）を平行
に挿入し、第１の光透過板（フィルタ）６および第２の
光透過板（フィルタ）７のそれぞれを積層型の第１の圧
電アクチュエータ８および第２の圧電アクチュエータ９
により高速に振動走査する構成としている。

また、前記第１および第２のフィルタの一部もしくは回
転軸１０に取り付けられた突起部１０ａに積層型アクチ
ュエータ８．９の可動部８ａ、９ａを常時圧力が加わる
状態で接触させ、前記接触状態で該二組のアクチュエー
タをそれぞれ周波数１位相をずらせて振動させる構成と
している。

〔作用〕

積層型圧電アクチュエータは、振動振幅（変位量）が小
さい欠点があるが、小型で負荷能力も大きく、且つ応答
速度が速（正確な変位量が得られる長所を有している。

第１フイルタ６および第２のフィルタ７は、それぞれ第
１の圧電アクチュエータ８および第２の圧電アクチュエ
ータ９の駆動により水平および垂直方向に所定量振動し
、固体撮像素子面内にある領域内を走査する。また、各
圧電アクチュエータにはそれぞれ周波数や位相をずらせ
た信号が印加され、第１のフィルタ６の水平走査と第２
のフィルタフの垂直走査の順序を規定し、固体撮像素子
面内にある領域内を走査するようにしている。

本奪明によれば、固体撮像素子の各画素間の狭い領域内
を走査する方式としたことにより、積層型圧電アクチュ
エータが有する振動振幅！（変位量）が小さい欠点を補
っている。また、小型で負荷能力も大きく、且つ応答速
度が速い長所を生かして前記領域内を高速に走査するこ
とにより、高解像度の画像を得ることを可能としている
。

〔実施例〕

第１図は本発明の走査光学系の模式図、第２図は本発明
の一実施例の走査光学系の走査を説明するための図、第
３図（ａ）、　（ｂ）は一実施例の圧電アクチュエータ
の駆動電圧波形図を示している。

第１図において、光軸Ｈは、第１のフィルタ６の水平方
向での回転振動により、水平方向で走査され、また第２
のフィルタフの垂直方向での回転振動により、垂直方向
で走査されて固体撮像素子５に入射する。

以上の走査光学系による固体撮像素子の走査方法を第２
図および第３図を参照して説明する。

第３図は、第１および第２の圧電アクチュエータ６およ
び７を駆動する電圧波形図を示しており、（ａ）は各フ
ィルタを同一周波数で、位相差を持たせて駆動する場合
、山）は各フィルタを異なる周波数で駆動する場合を示
す。図中のＨレベルは固体撮像素子の視野を水平方向で
は右方向、垂直方向では下方に走査し、Ｌレベルでは上
記と反対方向に走査する。

第２図は５（水平）×５（垂直）画素のＣ０Ｄ（チャー
シト・カップルド・デバイス）の画素配列を示す図であ
り、ＣＯＤにおける各画素１３−１〜１３−２５は、画
素の幅Ｖと画素間の間隔Ｗを同寸法で配列されている。

かかるＣＯＤにおいて、いま、第３図（ａｌ、　（ｂｌ
ｌ来示Ａのタイミングでは固体撮像素子の視野は第２図
の■に対応し、Ｂのタイミングでは第２図の視野■に、
Ｃのタイミングでは第２図の視野■に、Ｄのタイミング
では第２図の視野■に対応する。

このような走査を行うことにより、画素数は１０×１０
　＝　１００となり、従来の走査方式による素子数５Ｘ
５＝２５の４倍の解像度が得られることになる。

第４図は本発明の一実施例のフィルタの走査機構の模式
図、第５図は一実施例の圧電アクチュエータ可動部の機
構図を示している。

第４図において、フィルタ６（７）は、回転軸１０上に
固定されており、圧電アクチュエータ８　（９）によっ
て回転軸１０を中心として水平および垂直方向に所定量
繰り返し振動する。

また、圧電アクチュエータ可動部の機構は、第５図に示
すように、圧電アクチュエータ８　（９）の可動部８ａ
　（９ａ）の先端Ａを鋼球状に加工し、フィルタ軸に設
けられた受動板１１の一方の面と一点で接触するように
している。また受動板１１は可動部８ａ　（９ａ）の接
触面の裏面からスプリング１２により加圧され、圧電ア
クチュエータ８．９に常時加重を加える。この常時加重
によって受動板１１と圧電アクチュエータ８．９が密着
し、圧電アクチュエータの動作を安定化している。受動
板ｌｌ上での圧電アクチュエータの接触点を軸に近づけ
るほどフィルタの変位量は大きくなり、これにより圧電
アクチュエータの欠点である低変位量を補ことができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、積層型圧電アクチ
ュエータの高速応答性を保ちつつ、欠点である低変位量
を補なう高速走査光学系が実現できるため、固体撮像素
子のフレームタイムを増加させることなく高解像度化が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走査光学系の原理模式図、第２図は本
発明の一実施例の走査光学系の走査を説明するための図
、 第３図は一実施例の圧電アクチュエータの駆動電圧波形
図、 第４図は一実施例のフィルタの走査機構の模式第５図は
一実施例の圧電アクチュエータ可動部の模式図、 第６図は従来の走査光学系の模式図を示している。 図において、■は被写体、２はレンズ、３は走査鏡、４
はガルバノスキャナ、５は固体撮像素子（ＣＣＤ）　、
６．７は光透過板（フィルタ）、８゜９は圧電アクチュ
エータ、８ａ、９ａは可動部、１ｏは回転軸、１０ａは
突起部、１１は受動板、１２はスプリング、１３−１−
１３−２５は画素である。 第１図 第２図 第３図 第４図 一失）舎イｆ’Ｊ／１１ｔγクザｉエータ笥着’７Ｑめ
に蛭弐゛ｂ口第５図 （ＣＩ）　ｎ＃Ｊ面走査 （ｂ）橡面足左 侭／Ｉ籟ケ米−蹟式ｍ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体（１）よりの放射光を集光する光学系（２）と、
   該集光光を検知する固体撮像素子（５）との間に回動す
   る走査鏡（３）を挿入し、該走査鏡を振動させて前記光
   学系により前記固体撮像素子面に結像された像位置を変
   位させる走査光学系において、 前記走査鏡（３）に代わって二組の光透過板（６、７）
   を用い、前記各光透過板の一部もしくは回転軸に取り付
   けられた突起部に積層型アクチュエータ（８、９）の可
   動部を常時圧力が加わる状態で接触させ、前記接触状態
   で該二組のアクチュエータをそれぞれ周波数、位相をず
   らせて振動させ、前記固体撮像素子面に結像された像を
   固体撮像素子面内にある領域内で振動走査するようにし
   たことを特徴とする走査光学系。