(57)【要約】    【課題】    撮像装置又は投影装置の解像度を向上させること、或いは、解像度を同じくして小型コンパクト化を図ること。    【解決手段】  本発明では、固体撮像素子の前方に１枚又は複数枚のレンズを配置した撮像装置において、前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填した。また、前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間隔を変更可能とした。また、前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に変形自在な鏡筒を設けた。  さらに、本発明では、２枚のレンズの間に固体鏡素子を配置した投影装置において、前記固体鏡素子とレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填した。【選択図】      図１
2005303148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子の前方に１枚又は複数枚のレンズを配置した撮像装置において、
前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間隔を変更可能としたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に変形自在な鏡筒を設けたことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
２枚のレンズの間に固体鏡素子を配置した投影装置において、
前記固体鏡素子とレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填したことを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置又は投影装置に関するものであり、特に、半導体素子からなる固体撮像素子を用いた撮像装置又は半導体素子からなる固体鏡素子を用いた投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスチルカメラ・ムービーカメラに代表される撮像装置や液晶プロジェクタ・オーバーヘッドプロジェクタに代表される投影装置においては、筐体の内部にレンズとフィルム又は鏡を配設するとともに、内部空間が空気で充填されていた。
【０００３】
スチルカメラを例として具体的に説明すると、図９に示すように、従来のスチルカメラ101は、筐体102の内側後部にフィルム103を配置するとともに、そのフィルム103の前方に複数枚（ここでは３枚）のレンズ104,105,106を所定の間隔をあけて配置しており、フィルム103とレンズ104との間などの内部空間には空気が充填されていた。
【０００４】
このスチルカメラ101では、解像度が、
解像度＝ｋ（プロセス係数）・λ（光源波長）／ＮＡ（Numerical Aperture）
と表され、ＮＡ値が、
ＮＡ＝ｎ（屈折率）・sinθ（θ：入射角）
と表される。
【０００５】
そして、従来のスチルカメラ101では、筐体内部が空気で充填されていたために屈折率ｎが1.0に固定されていることから、解像度を向上させるためには、入射角θを大きくすることでＮＡ値を大きくしなければならなかった。
【特許文献１】特開平１０−１９５６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来のスチルカメラ101にあっては、解像度を向上させるためにＮＡ値を増大させると、スチルカメラ101の全体のサイズが大型化するとともに重量化してしまい、コストの増大や使い勝手の低下を招くおそれがあった。
【０００７】
また、ＮＡ値を増大させることなく解像度を向上させるためには、屈折率ｎを増加させなければならず、屈折率ｎを増加させる物質を筐体内部に充填すると、フィルム103を交換するたびに筐体内部への充填作業を行わなければならなくなり、これによっても、コストの増大や使い勝手の低下を招くおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、密閉された半導体素子からなる固体撮像素子や固体鏡素子を用いた撮像装置や投影装置では、装置外部から固体撮像素子の交換や固体鏡素子の角度調整などが不要となるために、これらの固体撮像素子や固体鏡素子を空気よりも屈折率の大きな物質を装置内部に充填しても、従来のような不具合が発生しないことに着目し、本発明をなすに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る本発明では、固体撮像素子の前方に１枚又は複数枚のレンズを配置した撮像装置において、前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填することにした。
【００１０】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間隔を変更可能とすることにした。
【００１１】
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項２に係る本発明において、前記固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に変形自在な鏡筒を設けることにした。
【００１２】
また、請求項４に係る本発明では、２枚のレンズの間に固体鏡素子を配置した投影装置において、前記固体鏡素子とレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填することにした。
【発明の効果】
【００１３】
そして、本発明では、空気よりも屈折率の高い透明物質を充填しているために、装置を大型化させることなく、解像度を向上させることができ、或いは、解像度が同じであれば、従来よりも装置を小型コンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る撮像装置は、固体撮像素子の前方に複数枚のレンズを配置するとともに、固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填したものである。
【００１５】
ここで、透明物質は、空気よりも屈折率の高い物質であればよく、水や油などの液体であってもよく、また、シリコーンや有機物などのゲル状物質であってもよく、それが固形化した固体であってもよく、さらには、気体であってもよい。
【００１６】
このように、装置の内部の光路上を空気よりも屈折率の高い透明物質で充填することによって、同じレンズを用いた場合であってもＮＡ値を増大させることができ、これによって、撮像装置を大型化させることなく解像度を向上させることができる。また、解像度を同じにした場合には、レンズ径を小さくすることができ、これによって、撮像装置の小型コンパクト化を図ることができる。
【００１７】
特に、固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間隔を変更可能とした場合には、焦点距離の調節を行うことができ、ピント調節や広角・望遠調節を行うことができる。
【００１８】
また、固体撮像素子とその直前方に配置したレンズとの間に変形自在な鏡筒を設けた場合には、固体撮像素子又はレンズの移動に伴って鏡筒を変形させることができ、装置内部に充填した透明物質を円滑に流動させることができ、固体撮像素子又はレンズの移動を円滑にすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る投影装置は、２枚のレンズの間に固体鏡素子を配置するとともに、固体鏡素子とレンズとの間に空気よりも屈折率の高い透明物質を充填したものである。
【００２０】
このように、装置の内部の光路上を空気よりも屈折率の高い透明物質で充填することによって、同じレンズを用いた場合であってもＮＡ値を増大させることができ、これによって、投影装置を大型化させることなく解像度を向上させることができる。また、解像度を同じにした場合には、レンズ径を小さくすることができ、これによって、投影装置の小型コンパクト化を図ることができる。
【００２１】
以下に、本発明に係る撮像装置及び投影装置の具体的な構造について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（撮像装置Ａ）
図１は、本発明に係る撮像装置Ａの構造を示す模式図である。撮像装置Ａは、円筒状の第１の鏡筒１の前端部に円筒状の第２の鏡筒２の後端部を外装している。
【００２３】
この撮像装置Ａは、第１の鏡筒１の後端内周部に後端壁３を取付け、この後端壁３の前面にＣＣＤ又はＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子４を取付ける一方、第１の鏡筒１の前端内周部に第１のレンズ５を取付けている。
【００２４】
また、撮像装置Ａは、第２の鏡筒２の前端内周部に第２及び第３のレンズ6,7を取付けている。
【００２５】
そして、撮像装置Ａは、第１の鏡筒１の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水８を充填することによって、固体撮像素子４とその直前方に位置する第１のレンズ５との間に水８を充填している。
【００２６】
この撮像装置Ａでは、第１の鏡筒１の前端外周部に第２の鏡筒２の後端内周部を固着しており、第１のレンズ５と固体撮像素子４との距離が一定の短焦点型撮像装置となっている。
【００２７】
（撮像装置Ｂ）
図２は、本発明に係る撮像装置Ｂの構造を示す模式図である。撮像装置Ｂは、円筒状の第１の鏡筒９の前端部に円筒状の第２の鏡筒10の後端部を外装している。
【００２８】
この撮像装置Ｂは、第１の鏡筒９の後端内周部に後端壁11を取付け、この後端壁11の前面にＣＣＤ又はＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子12を取付ける一方、第１の鏡筒９の前端内周部に第１のレンズ13を取付けている。
【００２９】
また、撮像装置Ｂは、第２の鏡筒10の前端内周部に第２及び第３のレンズ14,15を取付けている。
【００３０】
そして、撮像装置Ｂでは、第１の鏡筒９の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水16を充填することによって、固体撮像素子12とその直前方に位置する第１のレンズ13との間に水16を充填し、さらに、第２の鏡筒10の内部にも空気よりも屈折率の高い透明物質としての水16を充填することによって、第１のレンズ13と第２のレンズ14との間、及び第２のレンズ14と第３のレンズ15との間にも水16を充填している。
【００３１】
この撮像装置Ｂも、第１の鏡筒９の前端外周部に第２の鏡筒10の後端内周部を固着しており、第１のレンズ13と固体撮像素子12との距離が一定の短焦点型撮像装置となっている。
【００３２】
（撮像装置Ｃ）
図３は、本発明に係る撮像装置Ｃの構造を示す模式図である。撮像装置Ｃは、円筒状の第１の鏡筒17の前端部に円筒状の第２の鏡筒18の後端部を外装している。
【００３３】
この撮像装置Ｃは、第１の鏡筒17の中途部に樹脂製の変形可能な筒部19を有し、また、第１の鏡筒17の後端内周部に後端壁20を前後移動可能に装着し、この後端壁20の前面にＣＣＤ又はＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子21を取付ける一方、第１の鏡筒17の前端内周部に第１のレンズ22を取付けている。
【００３４】
また、撮像装置Ｃは、第２の鏡筒18の前端内周部に第２及び第３のレンズ23,24を取付けている。
【００３５】
そして、撮像装置Ｃは、第１の鏡筒17の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水25を充填することによって、固体撮像素子21とその直前方に位置する第１のレンズ22との間に水25を充填している。
【００３６】
この撮像装置Ｃでは、第１の鏡筒17の後端内周部に固体撮像素子21を取付けた後端壁20を前後方向に向けて移動可能に装着しているために、図３(a)に示すように、固体撮像素子21を後方へ移動して固体撮像素子21と第１のレンズ22との間隔を広げた状態と、図３(b)に示すように、固体撮像素子21を前方へ移動して固体撮像素子21と第１のレンズ22との間隔を狭めた状態とに焦点距離を変更でき、これにより、ピント調整を行えるようにしている。
【００３７】
そして、図３(b)に示すように、固体撮像素子21を前方へ移動することによって固体撮像素子21と第１のレンズ22との間隔が変更された場合には、それに伴って、第１の鏡筒17の筒部19が変形して、その変形部分に水25が円滑に移動できるようにしている。
【００３８】
（撮像装置Ｄ）
図４は、本発明に係る撮像装置Ｄの構造を示す模式図である。撮像装置Ｄは、円筒状の第１の鏡筒26の前端部に円筒状の第２の鏡筒27の後端部を外装している。
【００３９】
この撮像装置Ｄは、第１の鏡筒26の後端に後端壁28を取付けるとともに、第１の鏡筒26の内周部に支持台29を前後移動可能に装着し、この支持台29の前面にＣＣＤ又はＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子30を取付ける一方、第１の鏡筒26の前端内周部に第１のレンズ31を取付けている。
【００４０】
また、撮像装置Ｄは、第２の鏡筒27の前端内周部に第２及び第３のレンズ32,33を取付けている。
【００４１】
そして、撮像装置Ｄは、第１の鏡筒26の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水34を充填することによって、固体撮像素子30とその直前方に位置する第１のレンズ31との間に水34を充填している。
【００４２】
この撮像装置Ｄでは、第１の鏡筒26の内周部に固体撮像素子30を取付けた支持台29を前後方向に向けて移動可能に装着しているために、図４(a)に示すように、支持台29を後方へ移動して固体撮像素子30と第１のレンズ31との間隔を広げた状態と、図４(b)に示すように、支持台29を前方へ移動して固体撮像素子30と第１のレンズ31との間隔を狭めた状態とに焦点距離を変更でき、これにより、ピント調整を行えるようにしている。
【００４３】
そして、図４(b)に示すように、支持台29を前方へ移動することによって固体撮像素子30と第１のレンズ31との間隔が変更された場合には、それに伴って、固体撮像素子30と第１のレンズ31との間の水34が固体撮像素子30の後方の支持台29と後端壁28との間に流れ込むようになっている。
【００４４】
（撮像装置Ｅ）
図５は、本発明に係る撮像装置Ｅの構造を示す模式図である。撮像装置Ｅは、円筒状の第１の鏡筒35の前端部に円筒状の第２の鏡筒36の後端部を外装している。
【００４５】
この撮像装置Ｅは、第１の鏡筒35の後端内周下部に支持台37を前後移動可能に装置し、この支持台37の上部と第１の鏡筒35の後端内周上部との間に連通路38を形成し、この連通路38を変形可能な樹脂製の後端壁39で閉塞しており、支持台37の前面にＣＣＤ又はＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子40を取付ける一方、第１の鏡筒35の前端内周部に第１のレンズ41を取付けている。
【００４６】
また、撮像装置Ｅは、第２の鏡筒36の前端内周部に第２及び第３のレンズ42,43を取付けている。
【００４７】
そして、撮像装置Ｅは、第１の鏡筒35の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水44を充填することによって、固体撮像素子40とその直前方に位置する第１のレンズ41との間に水44を充填している。
【００４８】
この撮像装置Ｅでは、第１の鏡筒35の内周部に固体撮像素子40を取付けた支持台37を前後方向に向けて移動可能に装着しているために、図５(a)に示すように、支持台37を後方へ移動して固体撮像素子40と第１のレンズ41との間隔を広げた状態と、図５(b)に示すように、支持台37を前方へ移動して固体撮像素子40と第１のレンズ41との間隔を狭めた状態とに焦点距離を変更でき、これにより、ピント調整を行えるようにしている。
【００４９】
そして、図５(b)に示すように、支持台37を前方へ移動することによって固体撮像素子40と第１のレンズ41との間隔が変更された場合には、それに伴って、後端壁39が変形して、固体撮像素子40と第１のレンズ41との間の水44が連通路38を通って固体撮像素子40の後方の支持台37と後端壁39との間に流れ込むようになっている。
【００５０】
（撮像装置Ｆ）
図６は、本発明に係る撮像装置Ｆの構造を示す模式図である。撮像装置Ｆは、円筒状の第１の鏡筒45の前端部に円筒状の第２の鏡筒46の後端部を前後移動可能に外装している。
【００５１】
この撮像装置Ｆは、第１の鏡筒45の後端内周下部に支持台47を前後移動可能に装置し、この支持台47の上部と第１の鏡筒45の後端内周上部との間に連通路48を形成しており、支持台47の前面にＣＣＤ又はＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子49を取付ける一方、第１の鏡筒45の前端内周部に第１のレンズ50を取付けている。
【００５２】
また、撮像装置Ｆは、第２の鏡筒46の前端内周部に第２及び第３のレンズ51,52を取付けるとともに、第２の鏡筒46の中途部に円周方向に間隔をあけて複数の連通孔53を形成している。
【００５３】
さらに、撮像装置Ｆは、第１の鏡筒45と第２の鏡筒46の後部とを被覆する変形可能な樹脂製の筐体54を第２の鏡筒46の外周部に取付けている。
【００５４】
そして、撮像装置Ｆは、第１の鏡筒45と第２の鏡筒46と筐体54の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水55をそれぞれ充填することによって、固体撮像素子49とその直前方に位置する第１のレンズ50との間に水55を充填している。
【００５５】
この撮像装置Ｆでは、第１の鏡筒45の内周部に固体撮像素子49を取付けた支持台47を前後方向に向けて移動可能に装着しているために、図６(a)に示すように、支持台47を後方へ移動して固体撮像素子49と第１のレンズ50との間隔を広げた状態と、図６(b)に示すように、支持台47を前方へ移動して固体撮像素子49と第１のレンズ50との間隔を狭めた状態とに焦点距離を変更でき、ピント調整を行えるようにしている。
【００５６】
さらに、撮像装置Ｆでは、第１の鏡筒45の前端外周部に第２の鏡筒46の後端部を前後方向に向けて移動可能に装着しているために、図６(a)に示すように、第１の鏡筒45を後方へ移動して第２のレンズ51と第３のレンズ52との間隔を広げた望遠状態と、図６(c)に示すように、第１の鏡筒45を前方へ移動して第２のレンズ51と第３のレンズ52との間隔を狭めた広角状態とに焦点距離を変更でき、倍率調整を行えるようにしている。
【００５７】
そして、図６(b)に示すように、支持台47を前方へ移動することによって固体撮像素子49と第１のレンズ50との間隔が変更された場合には、それに伴って、筐体54が変形して、固体撮像素子49と第１のレンズ50との間の水55が連通路48を通って固体撮像素子49の後方の支持台47と筐体54との間に流れ込むようになっている。
【００５８】
さらに、図６(b)に示すように、第１の鏡筒45を前方へ移動することによって第２のレンズ51と第３のレンズ52との間隔が変更された場合にも、それに伴って、筐体54が変形して、第２のレンズ51と第３のレンズ52との間の水55が連通孔53を通って第２の鏡筒46と筐体54との間に流れ込むようになっている。
【００５９】
（投影装置Ｇ）
図７は、本発明に係る投影装置Ｇの構造を示す模式図である。投影装置Ｇは、箱形状の筐体56の左上方に光源としてのランプ57を配設している。
【００６０】
この投影装置Ｇは、筐体56の左上部に円形状の開口58を形成し、この開口58に第１のレンズ59を取付ける一方、筐体56の右下部に円形状の開口60を形成し、この開口60に第２のレンズ61を取付けている。
【００６１】
また、投影装置Ｇは、筐体56の左下内部にDegital Micromirror Deviceなどの固体鏡素子62を取付けている。
【００６２】
そして、投影装置Ｇは、筐体56の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水63を充填することによって、第１のレンズ59と第２のレンズ61との間に水63を充填している。
【００６３】
（投影装置Ｈ）
図８は、本発明に係る投影装置Ｈの構造を示す模式図である。投影装置Ｈは、箱形状の筐体64の左上内部に光源としてのランプ65を配設している。
【００６４】
この投影装置Ｈは、筐体64の左側内部に第１のレンズ66を取付ける一方、筐体64の右下部に円形状の開口67を形成し、この開口67に第２のレンズ68を取付けている。
【００６５】
また、投影装置Ｈは、筐体64の左下内部にDegital Micromirror Deviceなどの固体鏡素子69を取付けている。
【００６６】
そして、投影装置Ｈは、筐体64の内部に空気よりも屈折率の高い透明物質としての水70を充填することによって、第１のレンズ66と第２のレンズ68との間に水70を充填している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】撮像装置Ａの構造を模式的に示した説明図。
【図２】撮像装置Ｂの構造を模式的に示した説明図。
【図３】撮像装置Ｃの構造を模式的に示した説明図。
【図４】撮像装置Ｄの構造を模式的に示した説明図。
【図５】撮像装置Ｅの構造を模式的に示した説明図。
【図６】撮像装置Ｆの構造を模式的に示した説明図。
【図７】投影装置Ｇの構造を模式的に示した説明図。
【図８】投影装置Ｈの構造を模式的に示した説明図。
【図９】従来の撮像装置の構造を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
【００６８】
A,B,C,D,E,F  撮像装置
G,H  投影装置
1,2,9,10,17,18,26,27,35,36,45,46  鏡筒
4,12,21,30,40,49  固体撮像素子
5,6,7,13,14,15,22,23,24,31,32,33,41,42,43,50,51,52,59,61,66,68  レンズ
8,16,25,34,44,55,63,70  水
62,69  固体鏡素子
【図１】
2005303148.tif 000003
【図２】
2005303148.tif 000004
【図３】
2005303148.tif 000005
【図４】
2005303148.tif 000006
【図５】
2005303148.tif 000007
【図６】
2005303148.tif 000008
【図７】
2005303148.tif 000009
【図８】
2005303148.tif 000010
【図９】
2005303148.tif 000011