(57)【要約】【課題】構造を簡素化し、複数のレンズの光軸調整を容易且つ適切に行う。【解決手段】ズーム用のレンズ１３をワイド端に位置させた状態で、中間鏡筒４に対して後部鏡筒５を光軸と略直交する方向にずらし、前部鏡筒３に対して一対のガイド軸２３ａ，２３ｂを傾けながら、中間鏡筒４に固定されたレンズ１４に対するフォーカス用のレンズ１８の光軸調整をした後に、後部鏡筒５を中間鏡筒４に固定する。また、ズーム用のレンズ１３をテレ端に位置させた状態で、中間鏡筒４に対して前部鏡筒３を光軸と略直交する方向にずらし、後部鏡筒５に対して一対のガイド軸２３ａ，２３ｂを傾けながら、ズーム用のレンズ１３に対する前部鏡筒３に固定されたレンズ９の光軸調整をすると共に、中間鏡筒４に固定されたレンズ１４に対する前部鏡筒３に固定されたレンズ９及びズーム用のレンズ１３の光軸調整をした後に、前部鏡筒３を中間鏡筒４に固定する。【選択図】　図２
2004054131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の像を結像させる複数のレンズと、
上記複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、
上記前部鏡筒と上記後部鏡筒とに両端部が支持され、上記鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸とを備え、
上記前部鏡筒及び上記後部鏡筒は、上記一対のガイド軸の両端部を支持した状態で固定される上記中間鏡筒に対して、それぞれ光軸と略直交する方向に相対的にずらすことが可能とされていることを特徴とする結像レンズ装置。
【請求項２】
被写体の像を結像させる複数のレンズと、上記複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、上記前部鏡筒と上記後部鏡筒とに両端部が支持され、上記鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸とを備える結像レンズ装置の光軸調整を行う際に、
上記ズーム用のレンズをワイド端に位置させた状態で、上記中間鏡筒に対して上記後部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらし、上記前部鏡筒に対して上記一対のガイド軸を傾けながら、上記複数のレンズの光軸調整を行った後に、上記後部鏡筒を上記中間鏡筒に固定し、
上記ズーム用のレンズをテレ端に位置させた状態で、上記中間鏡筒に対して上記前部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらし、上記後部鏡筒に対して上記一対のガイド軸を傾けながら、上記複数のレンズの光軸調整を行った後に、上記前部鏡筒を上記中間鏡筒に固定することを特徴とする結像レンズ装置の調整方法。
【請求項３】
被写体の像を結像させる複数のレンズと、
上記複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、
上記前部鏡筒と上記後部鏡筒とに両端部が支持され、上記鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸と、
上記後部鏡筒に取り付けられ、上記複数のレンズにより結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子とを備え、
上記前部鏡筒及び上記後部鏡筒は、上記一対のガイド軸の両端部を支持した状態で固定される上記中間鏡筒に対して、それぞれ光軸と略直交する方向に相対的にずらすことが可能とされていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
被写体の像を結像させる複数のレンズと、上記複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、上記前部鏡筒と上記後部鏡筒とに両端部が支持され、上記鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸と、上記後部鏡筒に取り付けられ、上記複数のレンズにより結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子とを備える撮像装置の光軸調整を行う際に、
上記ズーム用のレンズをワイド端に位置させた状態で、上記中間鏡筒に対して上記後部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらし、上記前部鏡筒に対して上記一対のガイド軸を傾けながら、上記複数のレンズの光軸調整を行った後に、上記後部鏡筒を上記中間鏡筒に固定し、
上記ズーム用のレンズをテレ端に位置させた状態で、上記中間鏡筒に対して上記前部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらし、上記後部鏡筒に対して上記一対のガイド軸を傾けながら、上記複数のレンズの光軸調整を行った後に、上記前部鏡筒を上記中間鏡筒に固定することを特徴とする撮像装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鏡筒本体に配置された複数のレンズのうち一部のレンズを光軸方向に変位させることによって被写体の像を結像する結像レンズ装置及びその調整方法、並びにそのような結像レンズ装置により結像された被写体の像を固体撮像素子により撮像する撮像装置及びその調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鏡筒本体に光軸を一致させた状態で配置された複数のレンズのうち、鏡筒本体に収納された一部のレンズを光軸方向に変位させることによって、被写体の像を結像する結像レンズ装置がある。また、このような結像レンズ装置で結像された被写体の像をＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｍｅｎｔａｌ−ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子で受像し、この固体撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体の像に対応したデジタル画像データを生成するデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置がある。
【０００３】
例えば図６に示す撮像装置１００は、上述した結像レンズ装置を構成する鏡筒本体に固体撮像素子等を取り付けることによって、装置全体を小型パッケージ化したものであり、図示を省略する鏡筒本体には、複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されている。
【０００４】
複数のレンズは、被写体側から、固定レンズ群１０１と、ズーミング用の可動レンズ群１０２と、固定レンズ１０３と、フォーカス用の可動レンズ群１０４とを有し、ズーミング用の可動レンズ群１０２とフォーカス用の可動レンズ群１０４とをそれぞれ光軸方向に変位させることによって、ズーミング（変倍操作）とフォーカッシング（焦点調節操作）とを行う、いわゆる４群インナーフォーカス式のズームレンズとして構成されている。
【０００５】
また、固定レンズ１０３とフォーカス用の可動レンズ群１０４との間には、絞り１０５の開口１０５ａを調節するアイリスユニット１０６が配置されている。そして、これら複数のレンズにより結像される被写体の像面には、赤外カットフィルタ１０７ａとローパスカットフィル１０７ｂとが貼り合わされてなる光学フィルタ１０７と、複数のレンズにより結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子１０８とが配置されている。
【０００６】
この撮像装置１００では、ズーム用の可動レンズ群１０２を光軸方向に変位させるズーミング（変倍操作）を行いながら、複数のレンズにより結像される被写体の像面と固体撮像素子１０８の受光面とが一致するように、フォーカス用の可動レンズ群１０４を光軸方向に変位させるフォーカッシング（焦点調節操作）を行う。これにより、複数のレンズにより結像される被写体の像面と固体撮像素子１０８の受光面とを一致させたまま、焦点距離を連続的に変化させることができる。
【０００７】
例えば、図７に示すワイドポジションでは、ズーム用の可動レンズ群１０２を最も前面側（ワイド端）に位置させることによって、固体撮像素子１０８の受光面に結像される被写体の像を最も広角（ワイド）とすることができる。一方、図８に示すテレポジションでは、ズーム用の可動レンズ群１０２を最も背面側（テレ端）に位置させることによって、固体撮像素子１０８の受光面に結像される被写体の像を最も望遠（テレ）とすることができる。
【０００８】
そして、この撮像装置１００では、複数のレンズにより結像された被写体の像を固体撮像素子１０８で受像し、この固体撮像素子１０８から出力される電気信号を処理することで、被写体の像に対応したデジタル画像データを生成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した撮像装置１００では、携帯の利便性や使い勝手の良さを向上させるために、装置全体の小型化が積極的に進められている。それに伴って、上述した結像レンズ装置の小型化も進められており、特に、レンズの小型化の要求が高まっている。また、レンズの小型化に対して有効な固体撮像素子１０８の小型化も進められている。さらに、静止画等の画質や解像度を向上させるためには、固体撮像素子の画素をより微細化したり、レンズの結像性能を飛躍的に高めることが求められている。
【００１０】
しかしながら、上述した撮像装置１００では、レンズの小型化によって各レンズの敏感度も高くなっており、各レンズ間のバラツキによる結像性能の劣化が大きな問題となっている。すなわち、上述した撮像装置１００の更なる小型化を図るためには、各構成部材の部品精度や位置決め精度を向上させ、複数のレンズにおける光軸のずれ（偏芯）や傾きの発生を防ぐ必要がある。特に、レンズや鏡筒本体等の各構成部材は、製造工程上の能力によって部品精度の飛躍的な改善が困難なことから、レンズを鏡筒本体に組み付ける際の各レンズ間における光軸のずれ（偏芯）や傾きが結像性能の劣化を招く原因となっている。
【００１１】
このため、従来では、上述した固定レンズ群と可動レンズ群との間の偏芯や傾きを調整する方法として、例えば特開平１１−２７１５８７号公報、特開平１１−７０５１号公報、特開平９−３２９７３７号公報等が提案されている。
【００１２】
しかしながら、このような従来の光軸調整方法では、鏡筒本体に、固定レンズ群のシフト調整を行うための機構や、調整後に固定レンズ群を固定するための構造等を設ける必要があり、装置全体の小型化が非常に困難であるといった問題がある。また、このような光軸調整を行うための新たな機構を設けた場合には、部品点数の増加だけでなく工数の増加を招くことから、製造コストが嵩むといった問題がある。さらに、上述した撮像装置１００において、従来の光軸調整方法によって固定レンズ１０３とフォーカス用の可動レンズ群１０４との間に発生する偏芯や傾きを防止することができたとしても、固定レンズ群１０１とズーム用の可動レンズ群１０２との間に発生する偏芯や傾きを防ぐことは困難である。したがって、ワイドポジションにおいて十分な結像性能を保証するためには、鏡筒本体に固定レンズ群１０１とズーム用の可動レンズ群１０２との間の偏芯や傾きを調整する新たな機構を設ける必要があり、装置全体の小型化が非常に困難であるといった問題が発生してしまう。また、この場合も、部品点数の増加だけでなく組付工数の増加を招くことから、製造コストが嵩むといった問題が発生してしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、構造を簡素化し、複数のレンズの光軸調整を容易且つ適切に行うことによって、更なる小型化及び低コスト化を可能とした結像レンズ装置及びその調整方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、構造を簡素化し、複数のレンズの光軸調整を容易且つ適切に行うことによって、複数のレンズにより結像される被写体の像を固体撮像素子により適切に撮像することを可能とすると共に、更なる小型化及び低コスト化を可能とした撮像装置及びその調整方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る結像レンズ装置は、被写体の像を結像させる複数のレンズと、複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、前部鏡筒と後部鏡筒とに両端部が支持され、鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸とを備え、前部鏡筒及び後部鏡筒は、一対のガイド軸の両端部を支持した状態で固定される中間鏡筒に対して、それぞれ光軸と略直交する方向に相対的にずらすことが可能とされていることを特徴としている。
【００１６】
以上のように、本発明に係る結像レンズ装置では、一対のガイド軸の両端部を支持する前部鏡筒と後部鏡筒とのうち、一方の鏡筒を中間鏡筒に対して光軸と略直交する方向に相対的にずらし、他方の鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、ズーム用のレンズ及びフォーカス用のレンズを一対のガイド軸と一緒に連れ回すことによって、従来のようなレンズの偏芯や傾きを調整する調整機構等を設けることなく、複数のレンズの光軸調整を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る結像レンズ装置の調整方法は、被写体の像を結像させる複数のレンズと、複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、前部鏡筒と後部鏡筒とに両端部が支持され、鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸とを備える結像レンズ装置の光軸調整を行う際に、ズーム用のレンズをワイド端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して後部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらし、前部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、複数のレンズの光軸調整を行った後に、後部鏡筒を中間鏡筒に固定し、ズーム用のレンズをテレ端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して前部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらし、後部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、複数のレンズの光軸調整を行った後に、前部鏡筒を中間鏡筒に固定することを特徴としている。
【００１８】
以上のように、本発明に係る結像レンズ装置の調整方法では、ズーム用のレンズをワイド端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して後部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらすことによって、前部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、中間鏡筒に固定されたレンズに対するフォーカス用のレンズの光軸のずれや傾きを調整することができる。また、ズーム用のレンズをテレ端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して前部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらすことによって、後部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、ズーム用のレンズに対する前部鏡筒に固定されたレンズの光軸のずれや傾きを調整すると共に、中間鏡筒に固定されたレンズに対する前部鏡筒に固定されたレンズ及びズーム用のレンズの光軸のずれや傾きを調整することができる。これにより、テレ端とワイド端との間のズーム全域に亘って結像性能の劣化を防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明に係る撮像装置は、被写体の像を結像させる複数のレンズと、複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、前部鏡筒と後部鏡筒とに両端部が支持され、鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸と、後部鏡筒に取り付けられ、複数のレンズにより結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子とを備え、前部鏡筒及び後部鏡筒は、一対のガイド軸の両端部を支持した状態で固定される中間鏡筒に対して、それぞれ光軸と略直交する方向に相対的にずらすことが可能とされていることを特徴としている。
【００２０】
以上のように、本発明に係る撮像装置では、一対のガイド軸の両端部を支持する前部鏡筒と後部鏡筒とのうち、一方の鏡筒を中間鏡筒に対して光軸と略直交する方向に相対的にずらし、他方の鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、ズーム用のレンズ及びフォーカス用のレンズを一対のガイド軸と一緒に連れ回すことによって、従来のようなレンズの偏芯や傾きを調整する調整機構等を設けることなく、複数のレンズの光軸調整を行うことができ、これら複数のレンズにより結像された被写体の像を固体撮像素子に適切に撮像することができる。
【００２１】
また、本発明に係る撮像装置の調整方法は、被写体の像を結像させる複数のレンズと、複数のレンズが光軸を一致させた状態で配置されると共に、少なくとも光軸の前後方向で前部鏡筒と中間鏡筒と後部鏡筒とに分割される鏡筒本体と、前部鏡筒と後部鏡筒とに両端部が支持され、鏡筒本体に収納されたレンズのうち、ズーム用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に移動可能に支持する一対のガイド軸と、後部鏡筒に取り付けられ、複数のレンズにより結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子とを備える撮像装置の光軸調整を行う際に、ズーム用のレンズをワイド端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して後部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらし、前部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、複数のレンズの固体撮像素子に対する光軸調整を行った後に、後部鏡筒を中間鏡筒に固定し、ズーム用のレンズをテレ端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して前部鏡筒を略光軸と直交する方向に相対的にずらし、後部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、複数のレンズの固体撮像素子に対する光軸調整を行った後に、前部鏡筒を中間鏡筒に固定することを特徴としている。
【００２２】
以上のように、本発明に係る撮像装置の調整方法では、ズーム用のレンズをワイド端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して後部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらすことによって、前部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、中間鏡筒に固定されたレンズに対するフォーカス用のレンズの光軸のずれや傾きを調整することができる。また、ズーム用のレンズをテレ端に位置させた状態で、中間鏡筒に対して前部鏡筒を光軸と略直交する方向に相対的にずらすことによって、後部鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、ズーム用のレンズに対する前部鏡筒に固定されたレンズの光軸のずれや傾きを調整すると共に、中間鏡筒に固定されたレンズに対する前部鏡筒に固定されたレンズ及びズーム用のレンズの光軸のずれや傾きを調整することができる。これにより、テレ端とワイド端との間のズーム全域に亘って結像性能の劣化を防ぐことができ、固体撮像素子の受光面に被写体の像を適切に結像させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した結像レンズ装置及びその調整方法、並びに撮像装置及びその調整方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図１に示すように、本発明を適用した撮像装置１は、鏡筒本体２に光軸を一致させた状態で配置された複数のレンズのうち、鏡筒本体２に収納されたズーミング用のレンズとフォーカス用のレンズとを光軸方向に変位させることによって、ズーミング（変倍操作）とフォーカッシング（焦点調節操作）とを行う結像レンズ装置に、これら複数のレンズにより結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子を取り付けることによって、装置全体を小型パッケージ化したものである。そして、このような撮像装置１は、小型化が図られることによって、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等を構成するに好適なものとして使用されている。
【００２５】
鏡筒本体２は、強度及び量産性があり且つ遮光性を有する黒色の樹脂材料、例えばガラス繊維を含有するポリカーボネート樹脂等からなり、光軸の前後方向で前部鏡筒３と中間鏡筒４と後部鏡筒５とに分割された構成を有している。
【００２６】
前部鏡筒３は、中間鏡筒４の前面側に位置決め固定されており、その背面側には、中間鏡筒４に対して位置決めされる複数の位置決め突部と、中間鏡筒４にネジ止めされるネジを貫通させる複数の貫通孔とが形成されている。一方、中間鏡筒４の正面側には、これら複数の位置決め突部が嵌合される位置決め穴と、これら複数の貫通孔を貫通したネジが螺合される複数のネジ穴とが形成されている。したがって、前部鏡筒３は、位置決め突部が中間鏡筒４の位置決め穴に係合されることによって中間鏡筒４に対して位置決めされると共に、貫通孔を通して中間鏡筒４のネジ穴にネジが螺合されることによって、中間鏡筒４の正面側に固定されている。
【００２７】
また、後部鏡筒５は、中間鏡筒４の背面側に位置決め固定されており、その正面側には、中間鏡筒４に対して位置決される複数の位置決め突部と、中間鏡筒４にネジ止めされるネジを貫通させる複数の貫通孔とが形成されている。一方、中間鏡筒４の背面側には、これら複数の位置決め突部が嵌合される位置決め穴と、これら複数の貫通孔を貫通したネジが螺合される複数のネジ穴とが形成されている。したがって、後部鏡筒５は、位置決め突部が中間鏡筒４の位置決め穴に係合されることによって中間鏡筒４に対して位置決めされると共に、貫通孔を通して中間鏡筒４のネジ穴にネジが螺合されることによって、中間鏡筒４の背面側に固定されている。
【００２８】
複数のレンズは、図２に示すように、被写体側から、前部鏡筒３に固定された第１のレンズ６、第２のレンズ７及び第３のレンズ８からなる固定レンズ群９と、中間鏡筒４の内部で光軸方向に変位駆動される第４のレンズ１０、第５のレンズ１１及び第６のレンズ１２からなるズーム用の可動レンズ群１３と、中間鏡筒４に固定された第７のレンズ（固定レンズ）１４と、中間鏡筒４の内部で光軸方向に変位駆動される第８のレンズ１５、第９のレンズ１６及び第１０のレンズ１７からなるフォーカス用の可動レンズ群１８とを有し、いわゆる４群インナーフォーカス式のズームレンズとして構成されている。
【００２９】
固定レンズ群９は、前部鏡筒３の前面に設けられた略円筒状のレンズ取付部１９に取り付けられている。また、固定レンズ１４は、中間鏡筒４の内周部に設けられた略円環状のレンズ取付枠２０に取り付けられている。
【００３０】
一方、ズーム用の可動レンズ群１３及びフォーカス用の可動レンズ群１８は、レンズ支持機構によって光軸方向に移動可能に支持されている。このレンズ支持機構は、ズーム用の可動レンズ群１３を支持するズーム用のレンズ支持部材２１と、フォーカス用の可動レンズ群１８を支持するフォーカス用のレンズ支持部材２２と、これらズーム用及びフォーカス用のレンズ支持部材２１，２２を光軸方向にスライド可能に支持する一対のガイド軸２３ａ，２３ｂとを有している。
【００３１】
ズーム用及びフォーカス用のレンズ支持部材２１，２２は、強度及び量産性があり且つ遮光性を有する黒色の樹脂材料等からなり、それぞれ可動レンズ群１３，１８の外周部を保持するレンズ支持枠２１ａ，２２ａを有している。
【００３２】
また、ズーム用のレンズ支持部材２１は、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂのうち、一方のガイド軸２３ａを挿通するガイド孔２４ａが形成された筒状部２４と、他方のガイド軸２３ｂを挟み込むガイド溝２５ａが形成された支持片２５とを有し、これら筒状部２４と支持片２５とは、レンズ支持枠２１ａの外周部において互いに対向する位置から突出形成されている。そして、ズーム用のレンズ支持部材２１は、筒状部２４のガイド孔２４ａに一方のガイド軸２３ａが挿通され、支持片２５のガイド溝２５ａに他方のガイド軸２３ｂが挟み込まれることによって、固定レンズ群９と固定レンズ１４との間で、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに沿ってスライド可能に支持されている。
【００３３】
一方、フォーカス用のレンズ支持部材２２は、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂのうち、一方のガイド軸２３ｂを挿通するガイド孔２６ａが形成された筒状部２６と、他方のガイド軸２３ａを挟み込むガイド溝２７ａが形成された支持片２７とを有し、これら筒状部２６と支持片２７とは、レンズ支持枠２２ａの外周部において互いに対向する位置から突出形成されている。そして、フォーカス用のレンズ支持部材２２は、筒状部２６のガイド孔２６ａに他方のガイド軸２３ｂが挿通され、支持片２７のガイド溝２７ａに一方のガイド軸２３ａが挟み込まれることによって、後述する絞り３１と固体撮像素子３５との間で、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに沿ってスライド可能に支持されている。
【００３４】
一対のガイド軸２３ａ，２３ｂは、中間鏡筒４の内部で光軸と平行に配置されると共に、それぞれの両端部が前部鏡筒３と後部鏡筒５との間で固定支持されている。このため、前部鏡筒３には、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂの一端を固定支持する一対の受部２８ａ，２８ｂが形成されている。また、後部鏡筒５には、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂの他端を固定支持する一対の受部２９ａ，２９ｂが形成されている。そして、これら一対の受部２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂは、軽圧入される一対のガイド軸２３ａ，２３ｂの先端を保持するように、内面が四方に亘って平坦化された形状を有している。また、中間鏡筒４のレンズ取付枠２０には、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂを貫通させる一対の貫通孔３０ａ，３０ｂが形成されている。
【００３５】
また、一方のガイド軸２３ａと他方のガイド軸２３ｂとは、ズーム用及びフォーカス用のレンズ支持部材２１，２２が重力方向に対して略４５゜傾けられた状態で配置されるように、鏡筒本体２内において互いに対向するコーナー部に位置して設けられている。さらに、ズーム用のレンズ支持部材２１とフォーカス用のレンズ支持部材２２とは、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに対して互いに１８０゜の位相差をもって配置されている。これにより、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに対するズーム用及びフォーカス用のレンズ支持部材２１，２２のガタツキの発生を抑制することが可能である。
【００３６】
また、中間鏡筒４には、これらズーム用のレンズ支持部材２１とフォーカス用のレンズ支持部材２２とをそれぞれ一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに沿って光軸方向に変位駆動するためのレンズ駆動機構が設けられている。このレンズ駆動機構は、図示を省略するが、ステッピングモータやリニアモータ等の駆動により一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに支持されたレンズ支持部材２１，２２をそれぞれ独立に光軸方向へと変位駆動する。なお、中間鏡筒４には、電源投入時等においてレンズ駆動機構の初期化を行うためのリセットセンサ等が設けられている。
【００３７】
また、中間鏡筒４には、固定レンズ１４とフォーカス用の可動レンズ群１８との間に位置して、絞り３１が配置されている。絞り３１は、中間鏡筒４に位置決め固定されたアイリスユニット３２と一体に形成されており、このアイリスユニット３２は、駆動モータ３３の駆動により２枚のシャッタ部材（図示せず。）をスライドさせながら絞り３１の開口３１ａを調節する。
【００３８】
後部鏡筒５には、複数のレンズにより結像される被写体の像面側に位置して、光学フィルタ３４と、固体撮像素子３５とが配置されている。このため、後部鏡筒５の背面側の略中央部には、光学フィルタ３４が嵌合される第１の嵌合凹部３６と、矩形枠状のシールゴム３７を介して固体撮像素子３５が嵌合される第２の嵌合凹部３８とが段差状に連続して形成されている。また、第１の嵌合凹部３６の底面部には、シールゴム３７の開口部３７ａに対応した矩形状の開口部３９が形成されている。
【００３９】
シールゴム３７は、固体撮像素子３５に嵌合されると共に、この固体撮像素子３５への不要な光の侵入を防止するために、所定の大きさで形成された開口部３７ａを有している。
【００４０】
光学フィルタ３４は、近赤外光が固体撮像素子３５に到達しないようにするための赤外カットフィルタ３４ａと、固体撮像素子３５に向かう光から特定の空間周波数成分を取り出すためのローパスカットフィルタ３４ｂとが貼り合わされた構造を有している。
【００４１】
固体撮像素子３５は、入射した光を光電変換して電気信号として出力するものであり、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｍｅｎｔａｌ−ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ）等の半導体チップ３５ａが配線基板４０上に実装された構造を有している。また、配線基板４０の背面側には、半導体チップ３５ａから出力される電気信号を外部の信号処理回路等に供給するための複数の接続端子４１が突出して設けられている。この固体撮像素子３５は、板金４２に取り付けられて後部鏡筒５の背面側に位置決め固定される。このため、板金４２には、後部鏡筒５に固体撮像素子３５を位置決めするための一対の位置決め孔と、後部鏡筒５にネジ止めされるネジを貫通させる一対の貫通孔とが形成されている。一方、後部鏡筒５の背面側には、一対の位置決め孔に係合される一対の位置決め突部と、一対の貫通孔を貫通したネジが螺合される一対のネジ穴とが形成されている。
【００４２】
そして、この後部鏡筒５に光学フィルタ３４及び固体撮像素子３５を取り付ける際は、先ず、第１の嵌合凹部３６に光学フィルタ３４を嵌合させる。次に、半導体チップ３５ａに嵌合されたシールゴム３７を介して固体撮像素子３５を第２の嵌合凹部３８に嵌合させる。このとき、シールゴム３７は、第１の嵌合凹部３６に嵌合された光学フィルタ３４に圧着されることによって、光学フィルタ３４を所定の弾性力で押圧する。これにより、第１の嵌合凹部３６に嵌合された光学フィルタ３４のガタツキの発生を防止すると共に、第２の嵌合凹部３８に嵌合された固体撮像素子３５のガタツキの発生を防止することができる。次に、固体撮像素子３５が取り付けられた板金４２を後部鏡筒５の背面側に固定する。すなわち、この固体撮像素子３５が取り付けられた板金４２は、一対の位置決め孔に一対の位置決め突部が係合されると共に、一対の貫通孔を通して一対のネジ穴にネジが螺合されることによって、後部鏡筒５の背面側に位置決め固定される。これにより、後部鏡筒５に対して光学フィルタ３４及び固体撮像素子３５を高精度に位置決め固定することができる。
【００４３】
以上のように構成される撮像装置１では、ズーム用の可動レンズ群１３を光軸方向に変位させるズーミング（変倍操作）を行いながら、複数のレンズにより結像される被写体の像面と固体撮像素子３５の受光面とが一致するように、フォーカス用の可動レンズ群１８を光軸方向に変位させるフォーカッシング（焦点調節操作）を行う。これにより、複数のレンズにより結像される被写体の像面と固体撮像素子３５の受光面とを一致させたまま、焦点距離を連続的に変化させることができる。
【００４４】
例えば、図３に示すワイドポジションでは、ズーム用の可動レンズ群１３を最も前面側（ワイド端）に位置させることによって、固体撮像素子３５の受光面に結像される被写体の像を最も広角（ワイド）とすることができる。一方、図４に示すテレポジションでは、ズーム用の可動レンズ群１３を最も背面側（テレ端）に位置させることによって、固体撮像素子３５の受光面に結像される被写体の像を最も望遠（テレ）とすることができる。
【００４５】
そして、この撮像装置１では、複数のレンズにより結像された被写体の像を固体撮像素子３５で受像し、この固体撮像素子３５から出力される電気信号を処理することで、被写体の像に対応したデジタル画像データを生成することができる。
【００４６】
ところで、レンズの結像性能の劣化を防ぎ、設計性能を高いレベルで再現するためには、上述したように、部品精度の向上だけでは問題を解決できないことから、各レンズ間における光軸のずれ（偏芯）や傾きを調整しながら組み立てる、いわゆる調芯組立てが有効である。
【００４７】
上述した撮像装置１では、前部鏡筒３及び後部鏡筒５に設けられた位置決め穴と、中間鏡筒４の前面及び背面に設けられた位置決め突部との係合に遊びを持たせることによって、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂの両端部を支持する前部鏡筒３と後部鏡筒５とのうち、一方の鏡筒を中間鏡筒４に対して光軸と略直交する方向に相対的にずらし、他方の鏡筒に対して一対のガイド軸２３ａ，２３ｂを傾けながら、ズーム用及びフォーカス用の可動レンズ群１３，１８を一対のガイド軸２３ａ，２３ｂと一緒に連れ回すことが可能である。
【００４８】
これにより、従来のようなレンズの偏芯や傾きを調整する調整機構等を設けることなく、各レンズ間の光軸調整や複数のレンズの固体撮像素子３５に対する光軸調整を容易且つ適切に行うことが可能となっている。そして、この撮像装置１では、部品点数を削減し、構造を簡素化することによって、装置全体を小型化することが可能であり、組付工数を削減することによって、低コスト化が可能である。
【００４９】
次に、上述した撮像装置１の光軸調整を行うのに好適な方法について説明する。
【００５０】
一般的に、光線が大きく折れ曲がるところで、レンズの結像性能を劣化させる収差の発生が大きくなる。また、近軸光学において、焦点距離をｆ、面のパワー（屈折率）をΦ、入射光線高をｈ、偏角をΔｕとしたときに、Φ＝１／ｆ、Δｕ＝Φ×ｈという関係が成り立つことから、光線高が高いほど面の屈折の影響が強くなる。
【００５１】
ここで、上述した図７に示すワイドポジションでは、固定レンズ１０３とズーム用の可動レンズ群１０４との間で光線高が高くなっている。このことから、固定レンズ１０３とズーム用の可動レンズ群１０４との間における光軸の偏芯や傾きが結像性能に大きく影響することがわかる。一方、上述した図８に示すテレポジションでは、固定レンズ群１０１とズーム用の可動レンズ群１０２との間で光線高が高くなっており、固定レンズ１０３とズーム用の可動レンズ群１０４との間でも光線高が高くなっている。このことから、固定レンズ群１０１とズーム用の可動レンズ群１０２との間における光軸の偏芯や傾きが結像性能に大きく影響すると共に、固定レンズ１０３とズーム用の可動レンズ群１０４との間における光軸の偏芯や傾きが結像性能に大きく影響することがわかる。
【００５２】
したがって、テレ端とワイド端との間のズーム全域では、固定レンズ１０３とズーム用の可動レンズ群１０４との間における光軸の偏芯や傾きが結像性能に大きく影響することになる。
【００５３】
そこで、上述した撮像装置１の光軸調整を行う際は、先ず、図３に示すワイドポジションにおいて、すなわちズーム用の可動レンズ群１３をワイド端に位置させた状態で、中間鏡筒４に対して後部鏡筒５を光軸と略直交する方向に相対的にずらすことによって、前部鏡筒３に対して一対のガイド軸２３ａ，２３ｂを傾けながら、中間鏡筒４のレンズ取付枠２０に固定された固定レンズ１４に対するフォーカス用の可動レンズ群１８の光軸のずれや傾きを調整する。
【００５４】
このとき、固定レンズ群９は、中間鏡筒４に対する前部鏡筒３の移動を行わないことから、元の位置のままである。ズーム用の可動レンズ群１３は、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂと一緒に連れ回されるものの、最も前面側に位置しており、前部鏡筒３に近く、前部鏡筒３に対して一対のガイド軸２３ａ，２３ｂを傾けたことによる影響が少ないことから、元の位置に対して光軸と直交する方向に微小にシフトし且つ光軸に対して微小にティルトする。固定レンズ１４は、中間鏡筒４のレンズ取付枠２０に固定されていることから、元の位置のままである。絞り３１は、アイリスユニット３２が中間鏡筒４に固定されていることから、元の位置のままである。フォーカス用の可動レンズ群１８は、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂと一緒に連れ回されることによって、元の位置に対して光軸と直交する方向にシフトし且つ光軸に対してティルトする。
【００５５】
これにより、テレ端とワイド端との間のズーム全域に亘って結像性能の劣化を防ぐことができ、この状態において、中間鏡筒４に対して後部鏡筒５をネジ止めや接着等により固定する。
【００５６】
ここで、図４に示すテレポジションにおいては、上述したように、固定レンズ群９とズーム用の可動レンズ群１３との間における光軸の偏芯や傾きが結像性能に大きく影響する場合が考えられる。また、上述した図３に示すワイドポジションにおいて、ズーム用の可動レンズ群１３が元の位置に対して光軸と直交する方向に微小にシフトし且つ光軸に対して微小にティルトしたことが結像性能に影響する場合も考えられる。
【００５７】
そこで、図４に示すテレポジションにおいて、すなわちズーム用の可動レンズ群１３をテレ端に位置させた状態で、中間鏡筒４に対して前部鏡筒３を光軸と略直交する方向に相対的にずらすことによって、後部鏡筒５に対して一対のガイド軸２３ａ，２３ｂを傾けながら、ズーム用の可動レンズ群１３に対する前部鏡筒３のレンズ取付部１９に固定された固定レンズ群９の光軸のずれや傾きを調整すると共に、中間鏡筒４のレンズ取付枠２０に固定された固定レンズ１４に対する前部鏡筒３のレンズ取付部１９に固定された固定レンズ群９及びズーム用の可動レンズ群１３の光軸のずれや傾きを調整する。
【００５８】
これにより、テレポジションにおける結像性能の劣化を防ぐことができ、この状態において、中間鏡筒４に対して前部鏡筒３をネジ止めや接着等により固定する。
【００５９】
以上のような光軸調整がなされた撮像装置１では、テレ端とワイド端との間のズーム全域に亘って十分なレンズの結像性能を保証することが可能であり、複数のレンズにより結像された被写体の像を固体撮像素子３５により適切に撮像することが可能である。
【００６０】
したがって、この撮像装置１では、静止画等の画質や解像度を向上させるために、レンズを小型化し、固体撮像素子３５の画素をより微細化した場合でも、テレ端とワイド端との間のズーム全域に亘って十分な光学性能を保証することが可能であり、また、携帯の利便性や使い勝手の良さを向上させるため、装置全体の小型化することが可能である。
【００６１】
また、この撮像装置１では、上述したアイリスユニット３２の構成に限定されず、例えば図５に示すアイリスユニット４３のように、一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに挿通される一対の挿通孔４４ａ，４４ｂを有し、絞り３１が一対のガイド軸２３ａ，２３ｂに固定支持された構成としてもよい。
【００６２】
この場合、上述した光軸調整を行った際に、絞り３１が一対のガイド軸２３ａ，２３ｂと一緒に連れ回されることから、調芯組立て後において複数のレンズに対する絞り３１の偏芯や傾きを防ぐことが可能であり、絞り３１の開口３１ａを絞った際に結像面内での明るさに傾き（シェーディング）等が発生するのを防ぐことが可能である。
【００６３】
なお、本発明は、上述した４群インナーフォーカス式のズームレンズとして構成された撮像装置１に限定されず、鏡筒本体に光軸を一致させた状態で配置された複数のレンズのうち、鏡筒本体に収納された一部のレンズを光軸方向に変位させることによって、被写体の像を結像する結像レンズ装置、並びにそのような結像レンズ装置により結像された被写体の像を固体撮像素子により撮像する撮像装置に広く適用可能である。
【００６４】
また、本発明は、上述した前部鏡筒３及び後部鏡筒５を中間鏡筒４に対して光軸と略直交する方向にずらすシフト調整手段として、上記構成のものに限定されず、物理的に外力を加えることによって前部鏡筒３及び後部鏡筒５を中間鏡筒４に対して光軸と略直交する方向にずらすことも可能であり、治具やピン等を用いたシフト調整も可能である。
【００６５】
すなわち、本発明は、一対のガイド軸の両端部を支持する前部鏡筒と後部鏡筒とのうち、一方の鏡筒を中間鏡筒に対して光軸と略直交する方向に相対的にずらし、他方の鏡筒に対して一対のガイド軸を傾けながら、一対のガイド軸に支持されたレンズを一対のガイド軸と一緒に連れ回すことによって、従来のようなレンズの偏芯や傾きを調整する調整機構等を設けることなく、レンズの光軸調整を容易且つ適切に行うことを可能としている。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、従来のようなレンズの偏芯や傾きを調整する調整機構等を設けることなく、複数のレンズの光軸調整を容易且つ適切に行うことが可能であり、部品点数を削減し、構造を簡素化することによって、装置全体を小型化することが可能であり、組付工数を削減することによって、低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した撮像装置の外観を示す斜視図である。
【図２】上記撮像装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】上記撮像装置において最も広角となる状態を示す断面図である。
【図４】上記撮像装置において最も望遠となる状態を示す断面図である。
【図５】上記撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図６】従来の撮像装置を示す構成図である。
【図７】上記従来の撮像装置において最も広角となる状態を示す構成図である。
【図８】上記従来の撮像装置において最も望遠となる状態を示す構成図である。
【符号の説明】
１　撮像装置、２　鏡筒本体、３　前部鏡筒、４　中間鏡筒、５　後部鏡筒、９　固定レンズ群、１３　ズーム用の可動レンズ群、１４　固定レンズ、１８　フォーカス用の可動レンズ群、２３ａ，２３ｂ　一対のガイド軸、３１　絞り、３２　アイリスユニット、３４　光学フィルタ、３５　固体撮像素子、４３　アイリスユニット
【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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