(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光軸を有する光学要素および該光学要素の後方に配置される反射光学要素を有し、前記反射光学要素により、前記光学要素から前記第１の光軸に沿って射出された光を前記第１の光軸と直交する第２の光軸に沿う方向へ導くように構成されている光学系のチルト駆動機構において、
前記光学要素および前記反射光学要素を一体にして第１の位置を支点として揺動させる第１の揺動手段と、
前記光学要素を前記反射光学要素に対して第２の位置を支点として揺動させる第２の揺動手段と
を有することを特徴とする光学系のチルト駆動機構。
【請求項２】
前記第１の位置は、前記第２の光軸と同軸上の固定された位置であることを特徴とする請求項１記載の光学系のチルト駆動機構。
【請求項３】
前記第２の位置は、前記第１の光軸と同軸上の位置であることを特徴とする請求項１または２記載の光学系のチルト駆動機構。
【請求項４】
前記第２の揺動手段は、前記第１の揺動手段により前記反射光学要素と一体にして揺動された際の前記光学要素の前記第１の光軸が予め設定されている撮影光軸に対して所定角度を成すように、該光学要素を前記反射光学要素に対して前記第２の位置を支点として揺動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光学系のチルト駆動機構。
【請求項５】
前記光学系は、前記反射光学要素を保持する反射光学要素保持部材と、前記反射光学要素保持部材を支持するための地板とを有し、
前記第１の揺動手段は、前記反射光学要素保持部材に設けられているカムフォロアと、前記地板に設けられ、前記カムフォロアと係合するカム溝と、前記カムフォロアを駆動する第１の駆動手段とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光学系のチルト駆動機構。
【請求項６】
前記光学系は、前記反射光学要素保持部材に支持され、前記光学要素を保持する光学要素保持部材を有し、
前記第２の揺動手段は、前記光学要素保持部材に設けられているカムフォロアと、前記反射光学要素保持部材に設けられ、前記カムフォロアと係合するカム溝と、前記カムフォロアを駆動する第２の駆動手段とを有することを特徴とする請求項５記載の光学系のチルト駆動機構。
【請求項７】
前記第１の駆動手段は、前記第２の駆動手段を兼ねる駆動手段であり、前記地板に回転可能に支持されている駆動部材と、該駆動部材を回転駆動する駆動源とを有することを特徴とする請求項６記載の光学系のチルト駆動機構。
【請求項８】
前記第１の駆動手段の前記の駆動源は、前記反射光学要素の背面側に配置されていることを特徴とする請求項７記載の光学系のチルト駆動機構。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光学系のチルト駆動機構を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学要素および反射光学要素を有する光学系のチルト駆動機構およびそれを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置、例えば対物レンズおよび反射面を有するミラーを含む光学系を介して入射した赤外光を赤外線検知素子上へ結像させる撮像装置においては、撮像装置に揺れなどの外乱が加わると、対物レンズを介してミラーに入射する赤外光が傾くとともに、このミラーで反射された赤外光も傾くことになる。これにより、反射された赤外光の赤外線検知素子に対する結像位置が移動し、画像のぶれが発生する。
【０００３】
この画像のぶれの発生を抑制するために、ミラーを回動可能に支持するリンク機構およびこのリンク機構を駆動するためのモータを、上記ミラー後方に配置する機構が知られている（例えば特許文献１を参照）。この機構においては、ミラーにより反射された赤外光の赤外線検知素子に対する結像位置が移動することを防止するために、撮像装置に取り付けられた角度センサーにより検知された装置の傾き量に応じて、上記リンク機構を介してミラーを回転駆動するように上記モータの駆動が制御される。ここで、上記ミラーの回転中心軸は、ミラーの入射光軸と反射光軸との交点に位置する。
【特許文献１】特開２０００−１７１８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例においては、装置が角度θ傾いたときに、赤外光が対物レンズの光軸に対して角度θ傾いて入射することになり、対物レンズをミラーの回転中心軸を支点として角度θ分回転させて、対物レンズの光軸方向と赤外光の入射方向とを合致させるための手段を設ける必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、光学要素および反射光学要素を揺動させることによって、光学系の撮影光軸を所望の角度にチルトさせることができる光学系のチルト駆動機構およびそれを備える撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、第１の光軸を有する光学要素および該光学要素の後方に配置される反射光学要素を有し、前記反射光学要素により、前記光学要素から前記第１の光軸に沿って射出された光を前記第１の光軸と直交する第２の光軸に沿う方向へ導くように構成されている光学系のチルト駆動機構において、前記光学要素および前記反射光学要素を一体にして第１の位置を支点として揺動させる第１の揺動手段と、前記光学要素を前記反射光学要素に対して第２の位置を支点として揺動させる第２の揺動手段とを有することを特徴とする光学系のチルト駆動機構を提供する。
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、上記光学系のチルト駆動機構を備える撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光学要素および反射光学要素を一体にして第１の位置を支点として揺動させ、光学要素を反射光学要素に対して第２の位置を支点として揺動させることによって、光学系の撮影光軸を所望の角度にチルトさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態に係るチルト駆動機構が組み込まれた反射光学系組立体を前面側から見た斜視図、図２は図１の反射光学系組立体の背面側から見た斜視図、図３は図１の反射光学系組立体の分解斜視図、図４は図１の反射光学系組立体における反射光学系の構成を模式的に示す図、図５は図４のプリズム２を回転させた際の撮影光軸のチルト方向への変化を模式的に示す図、図６は図１の反射光学系組立体の対物レンズホルダ７がカムピン１９によりプリズムホルダ８に支持された状態を示す斜視図、図７は図１の反射光学系組立体のチルト状態を背面側から見た斜視図である。
【００１１】
本実施の形態においては、撮像装置に組み込まれ、少なくとも対物レンズ（光学要素）およびプリズム（反射光学要素）を有する反射光学系に用いられるチルト駆動機構について説明する。まず、この反射光学系について図４および図５を参照しながら説明する。
【００１２】
反射光学系は、図４に示すように、対物レンズ１およびプリズム２を有する。プリズム２は、対物レンズ１の後方に配置され、対物レンズ１と対向する入射面部２ａ、射出面部２ｂおよび反射面部２ｃを有する。プリズム２は、入射光軸に沿って入射面部２ａに入射した光を反射面部２ｃで反射して入射光軸と直交する射出光軸方向へ導き、射出平面部２ｂから射出するように作用する。プリズム２の入射面部２ａには、第１の接合レンズ３が、その射出面部２ｂには、第２の接合レンズ４がそれぞれ固着されている。第１の接合レンズ３は、プリズム２の入射軸と同軸に配置され、第２の接合レンズ４は、プリズム２の射出光軸と同軸に配置されている。第２の接合レンズ４の後方には、レンズ群５および撮像素子６が配置されている。
【００１３】
このような反射光学系においては、対物レンズ１を通過した撮影光が、第１の接合レンズ３を介してプリズム２に入射され、入射された撮影光は、プリズム２の反射面部２ｃで入射光軸と直交する射出光軸方向へ向けて反射される。そして、プリズム２の反射面部２ｃにより反射された光は、射出面部２ｂから射出され、第２の接合レンズ４およびレンズ群５を経て、撮像素子６上に結像される。
【００１４】
ここで、図中の光軸Ａおよび光軸Ｂは、予め設定されている基準光軸であり、これらの光軸Ａ，Ｂを基準にして、対物レンズ１、プリズム２、レンズ群５および撮像素子６が組み込まれる。例えば対物レンズ１は、その光軸が光軸Ａと一致するように、プリズム２は、その入射光軸が光軸Ａと射出光軸が光軸Ｂとそれぞれ一致するように組み込まれる。また、レンズ群５および撮像素子６は光軸Ｂと同軸上に組み込まれる。ここでは、このように光軸Ａ，Ｂを基準にして対物レンズ１、プリズム２、レンズ群５および撮像素子６が組み込まれた状態を初期状態といい、この初期状態は、後述するチルト撮影時のチルト角が０（ｒａｄ）に相当する状態であるとする。
【００１５】
次に、撮影画界を上下に変化させて撮影を行ういわゆるチルト撮影を行うために、プリズム２を回転させた際の撮影光軸のチルト方向への変化について説明する。
【００１６】
例えば図５に示すように、プリズム２の反射面部２ｃにおける光軸Ａと光軸Ｂとの交点を中心として、プリズム２の反射面部２ｃが図中の実線で示す状態から角度θ分傾く状態（破線で示す状態）になるまで、プリズム２が回転されると、プリズム２は、その入射光軸が光軸Ａに対して角度２θを成して傾けられた状態となる。このため、同様に、対物レンズ１の光軸を光軸Ａに対して角度２θ分傾ける必要がある。すなわち、このような反射光学系においては、反射面部２ｃにおける光軸Ａと光軸Ｂとの交点を中心としてプリズム２を角度θ分回転させた際には、上記交点を中心として対物レンズ１を角度２θ分回転させることが必要である。
【００１７】
そこで、本実施の形態は、プリズム２の反射面部２ｃにおける光軸Ａと光軸Ｂとの交点を中心として対物レンズ１およびプリズム２を回転させることなく、撮影光軸をチルトさせる反射光学系のチルト駆動機構を用いる。
【００１８】
具体的には、このチルト駆動機構は、まず、対物レンズ１およびプリズム２を一体にして第１の位置を支点として揺動させる。ここで、上記第１の位置は、図４に示すように、第２の接合レンズ４のＲ面４ａのＲ中心である位置Ｂ４Ｒであり、この位置Ｂ４Ｒは、対物レンズ１およびプリズム２が一体にして揺動された際にも移動しない光軸Ｂ上の固定された位置である。
【００１９】
ここで、上記反射光学系のチルト角度（上記初期状態からのチルト角度）を２θにする場合を説明する。本実施の形態においては、上記初期状態（チルト角度＝０（ｒａｄ））から対物レンズ１およびプリズム２が一体にして揺動された場合に、プリズム２の入射光軸と光軸Ａとが成す角度が２θ、対物レンズ１の光軸と光軸Ａとが成す角度θとなるように、構成されているとする。この場合、対物レンズ１の光軸と光軸Ａとが成す角度を２θとするために、プリズム２に対して対物レンズ１のみをさらに角度θ分を揺動させることが必要となる。このため、対物レンズ１がプリズム２と一体にして上記位置Ｂ４Ｒを中心として遥動される際に、同時に、対物レンズ１は、さらに、プリズム２に対して第２の位置を支点として揺動される。この揺動の支点となる第２の位置は、対物レンズ１のＲ面１ａのＲ中心である位置Ａ１Ｒであり、対物レンズ１の光軸上に位置する。この位置Ａ１Ｒは、初期状態においては、光軸Ａ上に位置するが、対物レンズ１がプリズム２と一体にして揺動されることに伴い移動する。
【００２０】
上記対物レンズ１のプリズム２に対する揺動は、対物レンズ１の光軸と光軸Ａとが成す角度を所定角度すなわち２θに補正するために行われる。すなわち、対物レンズ１は、対物レンズ１の光軸と光軸Ａとが成す角度が２θになるように、プリズム２に対してさらに遥動される。これにより、光軸Ａに対するプリズム２の入射光軸の傾きと、対物レンズ１の光軸の傾きとを一致させることが可能になる。
【００２１】
このようにして、対物レンズ１およびプリズム２を一体にして位置Ｂ４Ｒを支点として揺動させ、同時に対物レンズ１をプリズム２に対して位置Ａ１Ｒを支点として揺動させることによって、光軸Ａに対するプリズム２の入射光軸の傾きと、対物レンズ１の光軸の傾きとを一致させながら、反射光学系の撮影光軸を所望のチルト角度でチルトさせることが可能になる。
【００２２】
次に、上記反射光学系およびそのチルト駆動機構が組み込まれた反射光学系組立体について図１〜図３、図６および図７を参照しながら説明する。
【００２３】
上記対物レンズ１は、図１および図３に示すように、対物レンズホルダ７に組み込まれ、保持される。この対物レンズホルダ７には、４つの係合穴７ａおよび２つの係合穴７ｂが形成されている。上記プリズム２は、プリズムホルダ８に組み込まれ、保持される。プリズムホルダ８には、２つのカム溝８ａと、２つの嵌合穴８ｂと、２つの嵌合穴８ｃとが形成されている。上記レンズ群５の一部は、レンズホルダ９に組み込まれ、保持される。レンズホルダ９には、４つのねじ穴９ａが形成されている。
【００２４】
レンズホルダ９には、チルト地板１０が取り付けられる。チルト地板１０には、２つの穴部１０ａ、２つの穴部１０ｂ、４つの穴部１０ｃ、２つのカム溝１０ｄが形成されている。チルト地板１０の各穴部１０ｃには、それぞれねじ（図示せず）が挿入され、ねじのそれぞれはレンズホルダ９の対応するねじ穴９ａと螺合する。これにより、チルト地板１０がレンズホルダ９に固定される。チルト地板１０は、上記対物レンズホルダ７およびプリズムホルダ８を揺動動可能に支持するとともに、チルト駆動レバー１１を回転可能に支持する。
【００２５】
チルト駆動レバー１１には、２つの穴部１１ａ、１つの被係合溝部１１ｂ、２つの対物レンズホルダ駆動カム溝１１ｃ、プリズムユニット駆動カム溝１１ｄが設けられている。各穴部１１ａは、チルト駆動レバー１１の回転中心となる位置に配置されている。チルト駆動レバー１１の各穴部１１ａには、それぞれ対応するチルト駆動レバー支持ピン１２が挿入され、それぞれのチルト駆動レバー支持ピン１２は、チルト地板１０の対応する穴部１０ａに圧入される。これにより、チルト駆動レバー１１は、チルト地板１０に対して回転可能に支持される。
【００２６】
上記被係合溝部１１ｂには、減速ギアユニットからの駆動力が伝達される。この減速ギアユニットは、ステッピングモータ１４を含み、ステッピングモータ１４は、チルトギア地板１３に固定される。ステッピングモータ１４の出力軸１４ａには、ピニオンギア１５が固着されている。このピニオンギア１５には、第１減速ギア１６が噛み合わされ、第１減速ギア１６には第２減速ギア１７が噛み合わされ、ステッピングモータ１４の回転は、ピニオンギア１５を介して、第一減速ギア１６、第二減速ギア１７へ伝達される。第１減速ギア１６、第２減速ギア１７のそれぞれは、チルトギア地板１３の支軸１３ａ，１３ｂに回転可能に軸支される。第２減速ギア１７には、チルト駆動レバー１１の被係合溝部１１ｂと係合する係合突部１７ａが一体に形成されている。第２減速ギア１７の回転に伴い係合突部１７ａが回転されると、係合突部１７ａと係合する被係合溝部１１ｂにより、チルト駆動レバー１１は、チルト駆動レバー支持ピン１２の周りに角度的に回転駆動される。
【００２７】
チルトギア地板１３には、２つのねじ穴１３ｃが形成されている。また、チルトギア地板１３には、チルトギア押さえ１８が固定されており、チルトギア押さえ１８は、チルトギア地板１３と協働して、各支軸１３ａ，１３ｂなどを支持する。チルトギア地板１３の各ねじ穴１３ｃには、それぞれ、チルト地板１０の各穴部１０ｂを介して挿入されたねじ（図示せず）が螺合され、これにより、チルトギア地板１３は、チルト地板１０に固定される（図２を参照）。
【００２８】
このように、チルトギア地板１３、ステッピングモータ１４、ピニオンギア１５、第１減速ギア１６、第２減速ギア１７、チルトギア押さえ１８などにより構成された減速ギアユニットは、プリズム２の背面側に配置される。これにより、プリズム２の背面側に生じる空間を有効に利用することができ、機構の大型化を阻止することができる。
【００２９】
上記対物レンズホルダ７の各係合穴７ａには、それぞれカムピン１９が圧入され、各カムピン１９は、プリズムホルダ８の各カム溝８ａに摺動自在に支持される（図６を参照）。各カム溝８ａは、対物レンズホルダ７すなわち対物レンズ１が上述したように位置Ａ１Ｒを揺動中心として揺動運動する軌跡を描くようなカム形状を有する。対物レンズホルダ７の各係合穴７ｂには、それぞれ、対物レンズホルダ駆動ピン２０が圧入される。各対物レンズホルダ駆動ピン２０は、カムピン１９と同様に、プリズムホルダ８に形成された２つのカム溝８ａに挿入される（図６を参照）。ここで、各対物レンズホルダ駆動ピン２０には、それぞれ被駆動軸部２０ａが形成されており、それぞれの被駆動軸部２０ａは、対応するカム溝８ａに干渉しないようにカムピン１９より小さい径を有する（図６を参照）。さらに、被駆動軸部２０ａは、後述するように、チルト駆動レバー１１の対物レンズホルダ駆動カム溝１１ｃと摺動可能に係合する。
【００３０】
このような構成により、対物レンズホルダ７は、プリズムホルダ８の各カム溝８ａに沿って揺動可能である。すなわち、対物レンズ１はプリズム２に対して位置Ａ１Ｒを支点として揺動することが可能である。
【００３１】
プリズムホルダ８の各嵌合穴８ｂには、それぞれカムピン２１が圧入される。各カムピン２１は、それぞれ、チルト地板１０の対応するカム溝１０ｄに摺動可能に支持される（図１を参照）。また、プリズムホルダ８の各嵌合穴８ｃには、それぞれカムピン２２が圧入される。各カムピン２２には、それぞれ、係合部２２ａが形成され、係合部２２ａは、チルト地板１０の対応するカム溝１０ｄと摺動可能に支持される。また、各カムピン２２には、それぞれ、係合部２２ａより小径の被駆動部２２ｂが形成され、それぞれの被駆動部２２ｂは、チルト駆動レバー１１のプリズムユニット駆動カム溝１１ｄと摺動可能に係合する（図１を参照）。ここで、チルト地板１０のカム溝１０ｄは、対物レンズホルダ７およびプリズムホルダ８が一体に上記位置Ｂ４Ｒを支点として揺動する軌跡を描くようなカム形状を有する。
【００３２】
以上より、対物レンズ１およびプリズム２は一体に位置Ｂ４Ｒを支点として揺動可能であると同時に、対物レンズ１はプリズム２に対して位置Ａ１Ｒを支点として揺動可能である。すなわち、対物レンズホルダ駆動カム溝１１ｃ、プリズムユニット駆動カム溝１１ｄ、プリズムホルダ８のカム溝８ａ、チルト地板１０のカム溝１０ｄのそれぞれの作用により、プリズム２および対物レンズ１が一体に揺動されると同時に、対物レンズ１をプリズム２に対してさらに遥動させるので、光軸Ａに対する対物レンズ１の光軸の傾きをプリズム２の入射光軸の傾きと一致させることが可能になる。
【００３３】
チルト駆動レバー１１は、上述したように、チルト駆動レバー支持ピン１２によりチルト地板１０に対して回転可能に支持され、上記減速ギアユニットによりチルト駆動レバー支持ピン１２の周りに回転駆動される（図２を参照。本図においてはチルトギア押さえ１８が図示されていない）。具体的には、ステッピングモータ１４が所定方向例えば時計方向へ回転駆動されると、ステッピングモータ１４の回転がピニオンギア１５および第１減速ギア１６を介して第２減速ギア１７に伝達される。そして、第２減速ギア１７の回転に伴い、第２減速ギア１７の係合突部１７ａがチルト駆動レバー１１の係合溝部１１ｂに係合しながら時計方向へ回転するので、チルト駆動レバー１１は、チルト駆動レバー支持ピン１２の周りに時計方向へ角度的に回転する（図７を参照）。
【００３４】
このチルト駆動レバー１１の回転に伴い、対物レンズホルダ７が対物レンズホルダ駆動カム溝１１ｃに沿って、プリズムホルダ８がプリズムユニット駆動カム溝１１ｄに沿ってそれぞれ時計方向へ揺動される。すなわち、対物レンズ１およびプリズム２は一体に位置Ｂ４Ｒを支点として時計方向へ揺動される。これと同時に、対物レンズホルダ７がプリズムホルダ８のカム溝８ａに沿って時計方向へ揺動される。すなわち、対物レンズ１は、プリズム２に対して、位置Ａ１Ｒを支点として時計方向へ揺動される。これにより、反射光学系の撮影光軸を上方向へチルトさせることができる。
【００３５】
また、逆に、ステッピングモータ１４を反時計方向へ回転駆動すれば、反射光学系の撮影光軸を下方向へチルトさせることができる。
【００３６】
このように、本実施の形態によれば、対物レンズ１およびプリズム２を揺動させることによって、反射光学系の撮影光軸を所望の角度にチルトさせることができる。
【００３７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の原理を逸脱するものでなければ、いかなる形態をとるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るチルト駆動機構が組み込まれた反射光学系組立体を前面側から見た斜視図である。
【図２】図１の反射光学系組立体の背面側から見た斜視図である。
【図３】図１の反射光学系組立体の分解斜視図である。
【図４】図１の反射光学系組立体における反射光学系の構成を模式的に示す図である。
【図５】図４のプリズム２を回転させた際の撮影光軸のチルト方向への変化を模式的に示す図である。
【図６】図１の反射光学系組立体の対物レンズホルダ７がカムピン１９によりプリズムホルダ８に支持された状態を示す斜視図である。
【図７】図１の反射光学系組立体のチルト状態を背面側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  対物レンズ
２  プリズム
７  対物レンズホルダ
８  プリズムホルダ
８ａ  カム溝
１０  チルト地板
１１  チルト駆動レバー
１１ｃ  対物レンズホルダ駆動カム溝
１１ｄ  プリズムユニット駆動カム溝
１２  チルト駆動レバー支持ピン
１３  チルトギア地板
１４  ステッピングモータ
１８  カムピン
２０  対物レンズホルダ駆動ピン
２１，２２  カムピン
【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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