(57)【要約】【課題】少なくとも一つのレンズと前記レンズを通った被写体光側を受光する撮像素子と前記レンズと前記撮像素子との間に配設された光学フィルタ部材とから構成される光学系であって、前記撮像手段を光学方向に移動させる駆動手段を有すると共に、前記駆動手段によって前記撮像素子を前記レンズに対して光軸方向に移動させる事によって前記光学系のフォーカシング動作を行う光学装置において、フォーカシング動作を行う駆動手段の小型化を達成し、結果的に装置全体の小型化が達成可能な光学装置を提供する事。【解決手段】フォーカシング動作に伴って前記光学フィルタ部材と前記撮像素子との相対間隔が変化することを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
2004077846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのレンズと前記レンズを通った被写体光束を受光する撮像手段と前記レンズと前記撮像手段との間に配設された光学フィルタ部材とから構成される光学系であって、前記撮像手段を光軸方向に移動させる駆動手段を有すると共に、前記駆動手段によって前記撮像手段を前記レンズに対して光軸方向に移動させる事によって前記光学系のフォーカシング動作を行う光学装置において、
前記フォーカシング動作に伴って前記光学フィルタ部材と前記撮像手段との相対間隔が変化する事を特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記撮像手段を保持する第２の保持部材を有し、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との間に前記駆動手段が配設されている事を特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第２の保持部材は、前記撮像手段の偏心調整及び傾き調整が可能な状態で前記撮像手段を保持している事を特徴とする請求項１ないし２に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも一つのレンズと前記レンズを通った被写体光束を受光する撮像手段と前記レンズと前記撮像手段との間に配設された光学フィルタ部材とから構成される光学系であって、前記撮像手段を光軸方向に移動させる駆動手段を有すると共に、前記駆動手段によって前記撮像手段を前記レンズに対して光軸方向に移動させる事によって前記光学系のフォーカシング動作を行う光学装置に関しており、特に、その撮像手段まわりの各光学部材及び各メカ部材の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラに代表される各種光学装置の小型化と高性能・高機能化の流れを受けて、搭載されているレンズ自身や光学系も小型化と高性能化が求められているのは周知の通りである。
【０００３】
例えば特開平９−４３５１９において、結像レンズ系及び開口の大きさが可変である絞り手段と撮像手段を有し、前記結像レンズ系を構成しているレンズのうち少なくとも１枚のレンズと前記撮像手段との光軸方向の間隔を変化させることによりフォーカシングを行うようにした事を特徴とする内視鏡装置が提案されている。
【０００４】
上記構成によれば、前記撮像手段を光軸方向に移動させておおよそのピント合わせを行った後に前記絞り手段の開口の大きさを調節する事によってフォーカシングを行う事が可能になるので、前記結像レンズ系を支持する枠部材が必要最小限で済むため、装置の外径方向の小型化が達成出来た。
【０００５】
また従来の共軸系の光学系とは異なり、光束が一つの屈折面から内部に入射し、複数の反射面で反射を繰り返し別の屈折面から外部へ射出するように構成した光学部材（偏心光学系）を用いた光学装置に関する提案が種々されている。これは、組立性が良く、コストを低く抑えることができるとともに、厚さを薄くすることができる光学装置を提供する事を目的にしたものである。
【０００６】
例えば特開２０００−２３２５９７においては、光束が一つの屈折面から内部に入射し、複数の反射面で反射を繰り返し別の屈折面から外部へ射出するように構成した光学部材を複数有するズーム光学系と、上記ズーム光学系を通った被写体光束を受光する撮像手段とを具備する撮像装置において、前記撮像手段を駆動することでフォーカシング動作を行う駆動手段を具備する事を特徴とする撮像装置が提案されている。
【０００７】
上記構成によれば、簡単な駆動機構により高精度なフォーカシング動作を実現する、小型な撮像装置を実現可能にした。これらとは別に、各種光学装置に搭載されている撮影光学系と撮像手段との光軸調整についても様々な提案がされている。
【０００８】
例えば特開平１１−２３１２０１においては、撮像手段を基板に搭載すると共に、撮影光学系を保持するフレームに対して該撮影光学系のレンズの光軸と垂直な平面上で該基板を支持する事を特徴とする撮像装置が提案されている。
【０００９】
上記構成によれば、該基板に保持されている撮像手段は、前記基板を前記フレームに止めている小ネジを調整するだけで撮影光学系内のレンズとの光軸調整が可能になっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来は結像レンズ系とＣＣＤ等の撮像手段との間にはローパスフィルタや赤外光カットフィルタ等のフィルタ群が配置されているため、上記従来技術に関しては以下のような問題点が有った。
【００１１】
まず特開平９−４３５１９においては、撮像手段と光学フィルタを保持する枠部材をフォーカシング動作に伴って光軸方向に移動させるため、その駆動手段への負荷が大きく、そのため駆動手段の小型化が出来ないので、内視鏡装置の小型化を妨げている。
【００１２】
また特開２０００−２３２５９７においては光学フィルタに関する記述が開示されていないが、同様に撮像手段と光学フィルタを一体的に光軸方向に移動させてフォーカシング動作する場合には、前記駆動手段への負荷が大きいので駆動手段の小型化が出来ず、結果的に撮像装置全体の小型化の妨げとなっている。
【００１３】
さらに特開平１１−２３１２０１においても光学フィルタに関する記述が開示されていないが、同公報に開示されている技術を撮像装置で撮像手段を光軸方向に移動させてフォーカシングする事で撮影動作を行う場合への応用を考えると、撮像装置の外部から小ネジを直接動かすか、もしくはモータ等で小ネジを光軸方向に動かす必要がある。よって小ネジを直接動かす場合は微妙なフォーカス調整が出来ないので、微妙な調整が出来るようなメカ構成を組み付けると、撮像装置が大型化してしまう。
【００１４】
またモータで小ネジを光軸方向に駆動する場合は、封止ガラスと撮像手段との間に設けられた封止リングによる押圧力がフォーカシングのたびに変動する事になるので、撮像手段の光軸方向における安定した位置出しが難しく、その安定化のための構造を組込むとなると、撮像装置が大きくなる。
【００１５】
（発明の目的）
そこで本発明の目的は、少なくとも一つのレンズと前記レンズを通った被写体光束を受光する撮像手段と前記レンズと前記撮像手段との間に配設された光学フィルタ部材とから構成される光学系であって、前記撮像手段を光軸方向に移動させる駆動手段を有すると共に、前記駆動手段によって前記撮像手段を前記レンズに対して光軸方向に移動させる事によって前記光学系のフォーカシング動作を行う光学装置において、安定したフォーカシング動作を行う駆動手段の小型化を達成し、結果的に装置全体の小型化が達成可能な光学装置を提供する事を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、少なくとも一つのレンズと前記レンズを通った被写体光束を受光する撮像手段と前記レンズと前記撮像手段との間に配設された光学フィルタ部材とから構成される光学系であって、前記撮像手段を光軸方向に移動させる駆動手段を有すると共に、前記駆動手段によって前記撮像手段を前記レンズに対して光軸方向に移動させる事によって前記光学系のフォーカシング動作を行う光学装置において、前記フォーカシング動作に伴って前記光学フィルタ部材と前記撮像手段との相対間隔が変化する事を特徴とする。
【００１７】
上記構成により、フォーカシング動作にかかわる駆動手段を小型化する事が可能になるので、光学装置全体の小型化が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から図１８は本発明の実施例を説明するためのものである。
【００１９】
図１は光束が一つの屈折面から内部に入射し、複数の反射面で反射を繰り返し別の屈折面から外部へ射出するように構成した光学部材を複数有するズーム光学系の全体図、図２は前述のズーム光学系を有する光学装置１００の平面図、図３は同光学装置１００の分解斜視図である。
【００２０】
図１において、１０はズーム光学系を構成する光学部材で光軸方向に固定されている（ズーミングやフォーカシング時に光軸方向に移動しないという事）Ｇ１レンズであり、図１の垂直方向から入射された画像光がＧ１レンズ１０の入射部に設けられたプリズム部１０ａによって図１の水平方向に折り返される。その後、Ｇ１レンズ１０を構成する各反射面によって反射を繰り返しながら屈折面１０ｂよりＧ２レンズ２０へ射出される。
【００２１】
Ｇ２レンズ２０では、屈折面２０ａから入射した画像光がＧ２レンズ２０を構成する各反射面によって反射を繰り返しながら屈折面２０ｂよりＧ３レンズ３０へ射出される。またＧ２レンズ２０が図１に示したように図中水平方向に移動する事によって光学系のズーミング動作が行われる。
【００２２】
Ｇ３レンズ３０では、屈折面３０ａから入射した画像光がＧ３レンズ３０を構成する各反射面によって反射を繰り返しながら屈折面３０ｂよりＣＣＤ４０へ射出される。
【００２３】
ＣＣＤ４０は撮像素子であり、これは照射された光エネルギを電荷に変換する複数の光電変換部、該電荷を蓄える電荷蓄積部、及び該電荷を転送し、外部に送出する電荷転送部からなる光電変換手段である。このＣＣＤ４０が光軸方向（図１中、水平方向）に進退することにより、フォーカシングが行われる。
【００２４】
またＧ３レンズ３０とＣＣＤ４０との間にはローパスフィルタ４１が配設されており、これにより輝度差を有する被写体の輪郭などで発生しがちな擬似色やモアレを低減している。
【００２５】
なお、Ｇ２レンズ２０の屈折面２０ｂとＧ３レンズ３０の屈折面３０ａとの間には不図示の公知である絞りユニットが配されて、ＣＣＤ４０に入射する画像光の光量調整を行っている。
【００２６】
図２及び３において、１は前記ズーム光学系やその保持部材等が固定されるメインシャーシであり、２、３及び４はＧ１レンズ１０の位置決めピンで、メインシャーシ１上に一体的に固定されている。
【００２７】
このうち位置決めピン２は、図２に示すようにＧ１レンズ１０のプリズム部１０ａにてＧ１レンズ１０と当接し、これにより図２中、水平方向及び垂直方向のＧ１レンズ１０の位置決めを行っている。一方の位置決めピン３は、Ｇ１レンズ１０の屈折面１０ｂ近傍にてＧ１レンズ１０と当接し、図２中、水平方向のＧ１レンズ１０の位置決めを行っている。
【００２８】
また位置決めピン４はメインシャーシ１上に３ヶ所設けてあり（図３中、１ヶ所不図示）、これによりＧ１レンズ１０の図２中紙面垂直方向の位置決めを行っている。
【００２９】
また図４（ａ）に示すように、第１のＧ１押圧部材５に一体に設けられた付勢部５ａによってＧ１レンズ１０は位置決めピン４と当接する方向（図２中、紙面垂直方向）に付勢されるとともに、第１のＧ１押圧部材５に一体に設けられた付勢部５ｂによってＧ１レンズ１０は位置決めピン２及び３と当接する方向（図２中、水平方向）に付勢されている。なお第１のＧ１押圧部材５は、ビス６によってメインシャーシ１上に固定されている。
【００３０】
この状態からさらに第２のＧ１押圧部材７を組込むと、その付勢部７ａによってＧ１レンズ１０は位置決めピン２と当接する方向（図２中、垂直方向）に付勢されている。つまり、位置決めピン２〜４及び第１及び第２のＧ１押圧部材５及び６によって、Ｇ１レンズ１０は光軸及び光軸に垂直な各方向の計３軸方向に位置決めされる事となる。
【００３１】
２１は第１Ｇ２レンズホルダであり、第２Ｇ２レンズホルダ２２と一体化する事により、Ｇ２レンズ２０を保持する。第１Ｇ２レンズホルダ２１にはＧ２レンズ２０の厚み方向（図２中、紙面垂直方向）の位置決めを行う凸部２１ａが３ヶ所設けられており、それに対応する位置に第２Ｇ２レンズホルダ２２にも凸部２１ａ方向にＧ２レンズ２０を付勢する付勢部２２ａが２ヶ所設けられている。また第１Ｇ２レンズホルダ２１にはＧ２レンズ２０の平面方向の位置出しを行う位置決めピン２１ｂが一体的に設けられており、その位置決めピン２１ｂにＧ２レンズ２０が当接するように付勢部２１ｃ，２１ｄが第１Ｇ２レンズホルダ２１に一体的に設けられている。更には、第１Ｇ２レンズホルダ２１にはＧ２レンズ２０の偏心調整を行うためのピン２１ｅが設けられている（図５参照）。
【００３２】
２３は第１Ｇ２調整ホルダであり、第１Ｇ２ホルダ２１に設けられたピン２１ｅが嵌合する図２中、垂直方向に縦長の嵌合穴２３ａを有し、これにより第１Ｇ２ホルダ２１と一体化している第２Ｇ２ホルダ２２及びＧ２レンズ２０が図２中垂直方向（図６中矢印Ｃの方向）への偏心調整が可能となる。
【００３３】
また第１Ｇ２調整ホルダ２３には後述する第２Ｇ２調整ホルダ２４に設けられた嵌合溝２４ａ及び嵌合穴２４ｂと嵌合するピン２３ｂ，２３ｃがそれぞれ２本、一体的に設けられている。
【００３４】
第２Ｇ２調整ホルダ２４には嵌合溝２４ａ及び嵌合穴２４ｂが設けられており、それぞれ第１Ｇ２調整ホルダ２３のピン２３ｂ，２３ｃと嵌合している。ピン２３ｂと嵌合溝２４ａにより、第１Ｇ２調整ホルダ２３が図２中紙面垂直方向（図６中矢印Ａの方向）への偏心調整が可能となる。またこの時、ピン２３ｂの左右で図２中紙面垂直方向への移動量を異ならしめれば、第１Ｇ２調整ホルダ２３が第２Ｇ２調整ホルダ２４に対して傾くことになるので、Ｇ２レンズ２０の図６中矢印Ａ方向への傾き調整が可能となる。なお、第１Ｇ２調整ホルダ２３が第２Ｇ２調整ホルダ２４に対して傾いても、ピン２３ｃと嵌合穴２４ｂの嵌合状態は影響を受けないので、ピン２３ｃと嵌合穴２４ｂの位置関係を変える事により、第１Ｇ２調整ホルダ２３が図２中水平方向（図６中矢印Ｂの方向）への偏心調整が可能となる。
【００３５】
つまり、Ｇ２レンズ２０の位置決めと保持を第１Ｇ２ホルダ２１及び第２Ｇ２ホルダ２２で行い、それには影響を与えない形で、Ｇ２レンズ２０の図６中矢印Ｃ方向への偏心調整を第１Ｇ２調整ホルダ２３で行う。その後に第１Ｇ２調整ホルダ２３と第１Ｇ２ホルダ２１を接着等で一体化し、第２Ｇ２調整ホルダ２４によって第１Ｇ２調整ホルダ２３の図６中矢印Ａ及び同図矢印Ｂ方向への偏心調整と図６中矢印Ａ方向の傾き調整を行うことによってＧ２レンズ２０の光軸及び光軸と垂直な方向の計３軸に関しての偏心調整と図６中矢印Ａ方向への傾き調整を行う事が可能になる。
【００３６】
なお、これとは別に第２Ｇ２調整ホルダ２４には、後述するガイドメタルホルダ５２の取り付け部２４ｄ及び第２Ｇ２ガイドバー６９と摺動可能に嵌合するガイド部２４ｅを有している。
【００３７】
３１は第１Ｇ３ホルダであり、後述する調整レバー３４と当接する調整部３１ａ、Ｇ３レンズ３０の図２中紙面垂直方向の位置決めを行う凸部３１ｂ、Ｇ３レンズ３０の図２中垂直方向の位置決めを行うピン３１ｃ、Ｇ３レンズ３０の図２中水平方向の位置決めを行う凸部３１ｄ，３１ｅ、Ｇ３レンズ３０を凸部３１ｅ方向に付勢する付勢部３１ｆ、Ｇ３レンズ３０をピン３１ｃ方向に付勢する付勢部３１ｇとが一体的に設けられている（図７参照）。
【００３８】
またＣＣＤ４０と対向する面には光路用の開口部３１ｈ、後述する第２Ｇ３ホルダ３２と一体化するためのビス穴３１ｉが設けられている。
【００３９】
第２Ｇ３ホルダ３２にはＧ３レンズ３０を第１Ｇ３ホルダ３１に設けられた凸部３１ｄ方向に付勢する付勢部３２ａ、第１Ｇ３ホルダ３１に設けられた凸部３１ｂ方向に付勢する付勢部３２ｂ、ビス止め用の逃げ穴３２ｃが設けられており、ビス３９で第１Ｇ３レンズホルダ３１及び第２Ｇ３レンズホルダ３２を一体化することによって、Ｇ３レンズ３０は光軸と光軸に対して垂直な方向の計３軸に関して位置決めされた状態で保持される事になる。
【００４０】
３３はＧ３調整板であり、後述する調整レバー３４が第１Ｇ３ホルダ３１と当接するために設けられた開口部３３ａ、調整レバー３４が回転可能に嵌合する嵌合穴３３ｂ、Ｇ３調整板３３を固定する段ビス３６と摺動可能に嵌合する長穴３３ｃ、後述するＧ３調整シャーシ３７に設けられたピン３７ｂと摺動可能に嵌合する長穴３３ｄ及び後述する偏心ピン３５と嵌合する調整穴３３ｅを有している（図３及び図８参照）。
【００４１】
調整レバー３４は、第１Ｇ３ホルダ３１の調整部３１ａと当接する当接部３４ａ、Ｇ３調整板の嵌合穴３３ｂと回転可能に嵌合する軸部３４ｂ及び調整レバー３４の回転操作を行う操作部３４ｃを有している。
【００４２】
図９に示したように、第１Ｇ３ホルダ３１の調整部３１ａの曲率半径Ｒ１は調整レバー３４の当接部３４ａの曲率半径Ｒ２よりも大であるから、第１Ｇ３ホルダ３１はその調整部３１ａと調整レバー３４の当接部３４ａとが当接しながら回転する事が出来る（図９（ｂ）参照）。図９では１方向のみの説明であるが、第１Ｇ３ホルダ３１の調整部３１ａ及び調整レバー３４の当接部３４ａが半球状であるので、全方向に回転する事が可能である。これにより、第１Ｇ３ホルダ３１と一体化しているＧ３レンズ３０の全方向の傾き調整が可能となる。
【００４３】
３５はＧ３調整板を図８中矢印Ｘ方向へ移動されるための偏心ピンであり、第１直径部３５ａはＧ３調整シャーシ３７に設けられた嵌合穴部３７ａと回転可能に嵌合している。また第１直径部３５ａよりは直径が小さく、かつその中心が偏心している第２直径部３５ｂは、Ｇ３調整板３３に設けられた調整穴３３ｅと嵌合している。
【００４４】
３６はＧ３調整板３３をＧ３調整シャーシ３７に対して摺動可能に固定するための段ビスであり、不図示のネジ部とＧ３調整板３３に設けられた長穴３３ｃと嵌合する嵌合部とを有している。段ビス３６を用いてＧ３調整板３３をＧ３調整シャーシ３７に固定する際に、段ビス３６とＧ３調整板３３との間に不図示の波ワッシャ等を挟んでネジ止めすれば、段ビス３３の不図示の嵌合部と長穴３３ｃとが摺動可能な状態で嵌合しているので、Ｇ３調整板３３が外れる事なく図８中矢印Ｘ方向にのみ移動可能に固定する事が出来る。
【００４５】
３７はＧ３調整シャーシであり、前述のように偏心ピン３５の第１直径部３５ａが嵌合する嵌合穴部３７ａ、Ｇ３調整板３３に設けられた長穴３３ｄと摺動可能に嵌合するピン３７ｂ、またメインシャーシ１に設けられた嵌合穴１ａと嵌合する第１直径部９ａ、また第１直径部９ａよりは直径が小さく、かつその中心が偏心している第２直径部９ｂを有する偏心ピン９の第２直径部９ｂが摺動可能に嵌合する長穴３７ｃを有している。また、後述する段ビス３８の不図示の嵌合部が摺動可能に嵌合する長穴３７ｄ及びメインシャーシ１に設けられたピン１ｂが摺動可能に嵌合する長穴３７ｅが設けられている（図３及び図８参照）。
【００４６】
３８は前述のように段ビスで、Ｇ３調整シャーシ３７をメインシャーシ１に対して移動可能に固定し、また３９は第１Ｇ３ホルダ３１と第２Ｇ３ホルダ３２を一体化するビスである。
【００４７】
段ビス３８を用いてＧ３調整シャーシ３７をメインシャーシ１に固定する際に、段ビス３８とＧ３調整シャーシ３７との間に不図示の公知の波ワッシャ等を挟んでネジ止めすれば、段ビス３８の不図示の嵌合部と長穴３７ｄとが摺動可能な状態で嵌合しているので、Ｇ３調整シャーシ３７が外れる事なく図８中矢印Ｙ方向にのみ移動可能に固定する事が出来る。
【００４８】
図１０に示したように、４２はＣＣＤホルダであり、後述するＬＰＦホルダ４３に回転可能に配設されたネジ４５と締結するネジ穴４２ａ、ＬＰＦホルダ４３に設けられたガイドバー４３ｂと摺動可能に嵌合するガイドメタル４４の一端が圧入されてＣＣＤホルダ４２と一体化する圧入穴４２ｂおよびＬＰＦホルダ４３に設けられたガイドバー４３ｃが摺動可能に嵌合するガイド穴４２ｃを有している。
【００４９】
またＣＣＤホルダ４２は接着等でＣＣＤ４０と一体化されている。この際、ＣＣＤ４０とＣＣＤホルダ４２との間に適宜不図示のワッシャを噛ます事によりＣＣＤ４０のピント調整や傾き調整を行うと共に、ＣＣＤ４０を光軸と垂直な面内で移動させる事により偏心調整も行う。よって後述のフォーカシング動作とは別にＣＣＤ４０組込み時の傾き調整や偏心調整が可能になるので、後述するＣＣＤ４０のフォーカシング動作に悪影響を与える事なくＧ１レンズ１０〜Ｇ３レンズ３０の光軸とＣＣＤ４０との調整は容易に出来るようになる。
【００５０】
４３はローパスフィルタ４１をその凹部４３ａに保持するＬＰＦホルダであり、前述のようにガイドバー４３ｂ，４３ｃが一体的に設けられている。ガイドバー４３ｂにはＣＣＤホルダ４２と一体となったガイドメタル４４が摺動可能に嵌合している。つまりこのガイドバー４３ｂによってガイドされながらＣＣＤホルダ４２は光軸方向に移動するので、光軸を一定にしたまま、傾く事や偏心することなしにＣＣＤ４０は安定したフォーカシング動作が可能となる。
【００５１】
なお、抜け止め部材４７がＣＣＤホルダ４２のＣＣＤ４０の取り付け面と反対側に配設されており、その抜け止め部材４７にもガイドバー４３ｂ，４３ｃがそれぞれ４７ａ，４７ｂにて保持されている。また抜け止め部材４７とＣＣＤホルダ４２との間には圧縮コイルバネ等の付勢手段が配設されているので（不図示）、ネジ４５の回転に追従してガイドメタル４４及びＣＣＤホルダ４２が移動するようになっている。
【００５２】
ネジ４５は例えばモータとギアで構成される不図示で公知のアクチュエータで回転するローター４６と一体化しており、ローター４６の回転によってネジ４５も回転するので、それによりＣＣＤホルダ４２が進退動作を行う。
【００５３】
ローター４６をＬＰＦホルダ４３とＣＣＤホルダ４２との間に配設する事によって、ＣＣＤ４０の周りの空間を、フォーカシング動作を行うための駆動手段に使う事が出来るので、それ以外の場所、例えばＣＣＤホルダ４２と抜け止め部材４７との間や抜け止め部材４７の後方（ＣＣＤホルダ４２との対向面の反対側）にローター４６を配設する場合に比べて、ＣＣＤ４０まわりを小型化する事が出来る。
【００５４】
４８は第１Ｇ３レンズホルダ３１及び第２Ｇ３レンズホルダ３２をＬＰＦホルダ４３に取り付けるためのビスであり、これによりＧ３レンズ３０とローパスフィルタ４１が一体化される。
【００５５】
よって、ＣＣＤ４０がフォーカシングのために光軸方向に進退する動作する場合は、ローパスフィルタ４１との相対距離が変化する事になる。なお従来技術で述べたようにＣＣＤ４０とローパスフィルタ４１とがフォーカシング時に一体的に移動する時との光学的な差異については後述する。
【００５６】
ところで、ローター４６を回転させるモータ等のアクチュエータを微動制御可能なものにすれば、ローター４６の回転動作も微動制御可能になるので、ＣＣＤホルダ４２の光軸方向の進退動作を微小量にする事も可能になる。よって、ＣＣＤ４０の光軸方向のフォーカシング繰り出し精度に応じてローター４６のアクチュエータの選定を行えば、ファーカシング領域全域で安定した精度の良いフォーカシング動作が可能となる。
【００５７】
また抜け止め部材４７とＣＣＤホルダ４２との間に設けられた圧縮コイルバネ等の付勢手段をフォーカシング領域での付勢力変化が小さくなるように選定すれば、ＣＣＤホルダ４２の駆動力が安定するので、ＣＣＤ４０の光軸方向の安定した位置出しが可能となる。
【００５８】
５０はＧ２レンズ２０をズーミング動作させるためのモータであり、ビス５０ａによってメインシャーシ１に固定されている。
【００５９】
５１はガイドメタルでガイドメタルホルダ５２に収納されている。またガイドメタル５１には開口部５１ａが設けてあり、その開口部５１ａの中にはベアリング等の公知の転がり軸受に使用される鋼球５３がバネ５４とともに配設されており、その状態でフタ５５をネジ５６でガイドメタルホルダ５２に固定すれば、バネ５４は所定の付勢力で鋼球５３を第１Ｇ２ガイドバー５７方向に付勢する。なお、ガイドメタル５１に設けられた当接部５１ｂと第１Ｇ２ガイドバー５７が当接している。
【００６０】
またガイドメタルホルダ５２にはズームプレート５８が配設されており、そのネジ穴５８ａがモータ５０のネジ部５０ｂと螺合している。ズームプレート５８の凸部５８ｂがガイドメタルホルダ５２に設けられた振れ止め部５２ａと嵌合しているので、モータ５０が回転してもズームプレート５８が回転する事はない。つまり、モータ５０の回転によって、ズームプレート５８及びガイドメタルホルダ５２が第１Ｇ２ガイドバー５７の長手方向に移動する事となる（図１１参照）。
【００６１】
よってガイドメタルホルダ５２と第２Ｇ２調整ホルダ２４とはガイドメタルホルダ５２の取り付け部２４ｄによって一体化されているので、モータ５０の回転に伴うガイドメタルホルダ５２が移動動作によって、Ｇ２レンズ２０のズーミング動作が行われる事となる。
【００６２】
なおガイドメタルホルダ５２は圧縮コイルバネ５９によって第１Ｇ２ガイドバー５７の長手方向に付勢されているので、モータ５０のネジ部５０ｂとズームプレート５８のネジ穴５８ａのネジとのガタ取りが行われている。
【００６３】
また第１Ｇ２ガイドバー５７はその一端５７ａはモータ５０を保持する保持板５０ｃに設けられた嵌合穴５０ｄに保持されており、他端５７ｂは後述の第１Ｇ２ガイドバー調整板６２に設けられた嵌合穴６２ｃに保持されている。
【００６４】
図１２に示したように、６０は第１Ｇ２ガイドバー５７の傾き調整を行う部材を保持する保持板であり、ビス６０ａでメインシャーシ１に固定されている。保持板６０には第１Ｇ２ガイドバー５７の傾き調整を行う偏心ピン６１の第１直径部６１ａが嵌合する嵌合穴６０ｂが設けられている。
【００６５】
偏心ピン６１は第１直径部６１ａよりは直径が小さく、かつその中心が偏心している第２直径部６１ｂを有しており、第１Ｇ２ガイドバー調整板６２の嵌合穴６２ａ，６２ｂとそれぞれ嵌合している。
【００６６】
第１Ｇ２ガイドバー調整板６２には保持板６０に取り付けるためのビス穴６２ｄを有しており、ビス６３によって保持板６０に固定されている。なおこの際、ビス６３と第１Ｇ２ガイドバー調整板６２との間に不図示の公知の波ワッシャ等を挟んでネジ止めすれば、保持板６０に対して第１Ｇ２ガイドバー調整板６２を移動可能に固定する事が出来る。
【００６７】
図１３に示したように、６４は第２Ｇ２ガイドバー６９の一端６９ａを保持する保持板であり、ビス６４ａでメインシャーシ１に固定されている。
【００６８】
６５は第２Ｇ２ガイドバー６９の傾き調整を行う部材を保持する保持板であり、ビス６６でメインシャーシ１に固定されている。保持板６５には第２Ｇ２ガイドバー６９の傾き調整を行う偏心ピン６７の第１直径部６７ａが嵌合する嵌合穴６５ａが設けられている。
【００６９】
偏心ピン６７は第１直径部６７ａよりは直径が小さく、かつその中心が偏心している第２直径部６７ｂを有しており、第２Ｇ２ガイドバー調整板６８の嵌合穴６８ａ，６８ｂとそれぞれ嵌合している。
【００７０】
第２Ｇ２ガイドバー調整板６８には保持板６５に取り付けるためのビス穴６８ｃを有しており、ビス６３によって保持板６５に固定されている。なおこの際、ビス６３と第２Ｇ２ガイドバー調整板６８との間に不図示の公知の波ワッシャ等を挟んでネジ止めすれば、保持板６５に対して第２Ｇ２ガイドバー調整板６８を移動可能に固定する事が出来る。また、第２Ｇ２ガイドバー調整板６８には第２Ｇ２ガイドバー６９の一端６９ｂと嵌合する嵌合穴６８ｄが設けられている。
【００７１】
以上の構成によるＣＣＤ４０とローパスフィルタ４１との光軸方向の相対距離がフォーカシング時に変化する時の光学性能について以下に説明する。
【００７２】
図１４は図１に示した光学系において、従来同様フォーカシング時にＣＣＤ４０とローパスフィルタ４１とが一体的に光軸方向に移動する場合の収差図であり、また図１５は、図１の光学系において、本実施例で述べたようにフォーカシング時にＣＣＤ４０のみが光軸方向に移動する場合の収差図である。
【００７３】
当然、ズーム位置や被写体距離に応じて収差は変化するが、図１４及び図１５とも光学系のズーム位置がテレ端であり、またそれぞれの被写体距離も等しくなっている。また、図１４及び図１５ともそれぞれＣＣＤ４０の長辺方向及び短辺方向の画角、像面対角上で軸上、５０％、７０％、９０％及び１００％の可視領域の各波長における収差を示している。横軸は撮影者の瞳上において瞳の中心を通る光線からの距離、縦軸は像面上において瞳の中心を通る光線からのずれ量で単位はｍｍである。
【００７４】
両図を比較してわかるように、短辺方向、長辺方向とも各画角における収差の違いはほとんど見られない。つまりフォーカシング時にＣＣＤ４０とローパスフィルタ４１の光軸方向の相対距離が変化しても、撮像性能に影響がないと言える。
【００７５】
よって、光学的にも問題がないばかりではなく、ＣＣＤ４０及びＣＣＤホルダ４２のみが光軸方向に進退動作を行うので、従来に比べてローパスフィルタ４１の重量分だけその駆動に伴う負荷も少なくなる。
【００７６】
例えば図１４及び１５の光学系の場合にＣＣＤ４０、ローパスフィルタ４１及びＣＣＤホルダ４２各々の重量がどの程度になるのか求めてみる。当然ＣＣＤ４０の大きさやその画素数によって異なってくるので、ＣＣＤ４０の大きさが１／２．７ｉｎｃｈ、有効画素数約２００万画素の場合で仮設計すると、ＣＣＤ４０及びＣＣＤホルダ４２の合計の重さが２．２ｇ程度なのに対して、ローパスフィルタ４１は０．６ｇ程度となる。つまりフォーカシング時の重量がローパスフィルタ４１の２割分削減されるので、それに伴いローター４６やそのアクチュエータ部の小型化、省エネ化が可能となる。
【００７７】
次に、一般的な共軸光学系の場合にＣＣＤ４０とローパスフィルタ４１との光軸方向の相対距離がフォーカシング時に変化する時の光学性能について以下に説明する。
【００７８】
図１６は共軸光学系の例として取り上げる光学系の断面図であり、同光学系は、複数枚のレンズで構成されている第１レンズ群Ｇ１及びＧ２、単レンズのＧ３、ローパスフィルタと赤外カットフィルタから構成されるフィルタ群、ＣＣＤ、そして第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配設された光量調整用の絞りとで構成されている単焦点光学系である。
【００７９】
図１７は図１６で示した光学系において、従来同様フォーカシング時にＣＣＤとフィルタ群とが一体的に光軸方向に移動する場合の収差図であり、また図１８は、図１６の光学系において、本実施例で述べたようにフォーカシング時にＣＣＤ４０のみが光軸方向に移動する場合の収差図である。図１４，１５同様、それぞれの画角における長辺方向及び短辺方向の収差を示している。
【００８０】
両図を比較してわかるように、短辺方向、長辺方向とも各画角における収差の違いはほとんど見られない。つまりフォーカシング時にＣＣＤとフィルタ群の光軸方向の相対距離が変化しても、撮像性能に影響がないと言える。
【００８１】
よって、一般的な共軸光学系においても、光学的にも問題がないばかりではなく、ＣＣＤ４０及びＣＣＤホルダ４２のみが光軸方向に進退動作を行うので前述のようにその駆動に伴う負荷も少なくなるので、ローター４６やそのアクチュエータ部の小型化、省エネ化が可能となる。
【００８２】
以上説明した本発明の構成によれば、以下に示した効果が得られる。フォーカシング時には撮像手段のみを光軸方向に駆動するので、撮像手段の駆動手段を小型化する事が可能となった。
【００８３】
撮像手段の駆動手段を小型化する事が出来たので、光学装置全体の小型化を達成する事が可能となった。撮像手段をフォーカシング時に光軸方向に駆動する駆動手段を微動駆動制御可能にする事によってフォーカシング領域全域で安定した精度の良い撮像手段の光軸方向の位置出しが可能となった。
【００８４】
なお、上記実施例においてはズーム光学系を例に取り上げて説明したが、それに限定する事無く、例えば光束が一つの屈折面から内部に入射し、複数の反射面で反射を繰り返し別の屈折面から外部へ射出するように構成した光学部材を単一で使用する光学装置の場合でも、本実施例のフォーカシング構造を用いて光学装置の小型化を達成する事が出来るので、共軸系のレンズ系ばかりではなく、光束が一つの屈折面から内部に入射し、複数の反射面で反射を繰り返し別の屈折面から外部へ射出するように構成した光学系でも本実施例が有効であると言える。
【００８５】
また、本実施例では撮像手段としてＣＣＤを例に取り上げて説明したがそれに限定することはなく、ＣＭＯＳ等の他の撮像手段が用いられていると共に、結像レンズ系との間に光学フィルタ部材が配設されている光学装置においても撮像手段のみをフォーカス時に光軸方向に移動させれば同様な効果が得られる事は言うまでもない。
【００８６】
さらには、ＣＣＤ（撮像手段）はその表面にゴミが付くと画像欠け等の不具合が発生するため密閉された状態が望ましいので、本実施例中、ＬＰＦホルダと抜け止め部材との間を密閉空間にしてその空間内でＣＣＤがフォーカシングに伴って光軸方向に移動する構造にしたり、あるいは図２に示した光学装置全体を密閉構造にしてゴミがＣＣＤの表面に付着しないようにしたりすれば良い。なおその場合でも、本実施例で説明したように撮像手段のみをフォーカス時に光軸方向に移動する構造を実現すれば、本実施例で説明したような効果が得られる事は言うまでもない。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも一つのレンズと前記レンズを通った被写体光束を受光する撮像手段と前記レンズと前記撮像手段との間に配設された光学フィルタ部材とから構成される光学系であって、前記撮像手段を前記レンズに対して光軸方向に移動させる事によって前記光学系のフォーカシング動作を行う光学装置において、撮像手段の駆動手段を小型化可能な光学装置を提供する事が出来たとともに、フォーカシング領域全域で安定した精度の良い撮像手段の光軸方向の位置出しが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における折り返しズーム光学系の平面図
【図２】本発明の実施例における折り返しズーム光学系を有した光学装置の主要平面図
【図３】本発明の実施例における折り返しズーム光学系を有した光学装置の分解斜視図
【図４】本発明の実施例の光学装置におけるＧ１レンズの組立図
【図５】本発明の実施例の光学装置におけるＧ２レンズの組立図
【図６】本発明の実施例の光学装置におけるＧ２レンズの偏心調整方法の説明図
【図７】本発明の実施例の光学装置におけるＧ３レンズの組立図
【図８】本発明の実施例の光学装置におけるＧ３レンズの調整部の斜視図
【図９】本発明の実施例の光学装置におけるＧ３レンズの傾き調整方法の説明図
【図１０】本発明の実施例の光学装置におけるＣＣＤまわりの分解斜視図
【図１１】本発明の実施例の光学装置におけるＧ２レンズのズーミング部説明図
【図１２】本発明の実施例の光学装置におけるＧ２レンズの傾き調整部の説明図
【図１３】本発明の実施例の光学装置におけるＧ２レンズの傾き調整部の説明図
【図１４】従来技術でのフォーカシング時の収差図
【図１５】本発明の実施例の光学装置におけるフォーカシング時の収差図
【図１６】共軸光学系の一例を示す断面図
【図１７】共軸光学系における従来技術でのフォーカシング時の収差図
【図１８】本発明の技術を応用した共軸光学系におけるフォーカシング時の収差図
【符号の説明】
１：メインシャーシ　　１０：Ｇ１レンズ　　２０：Ｇ２レンズ　　３０：Ｇ３レンズ
４０：ＣＣＤ　　４１：ローパスフィルタ　１００：光学装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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