(57)【要約】【課題】  光学性能部品を光軸方向に進退移動するように直動させて焦点位置を微調整するにあたって、摺動部を使用せず、機械的ながたによる問題を解決し、光学性能部品の位置調整精度を向上させ、信頼性の高い焦点調整機構を提供する。【解決手段】  固定部品に対して光学性能部品を固定した移動部品１を相対移動させることにより、光学的な焦点を調整する機構であって、各々移動部品１に固定され、互いに平行な第１及び第２の板ばね２ｂ、２ｃと、各々固定部品に固定され、互いに平行な第３及び第４の板ばね２ａ、２ｄと、第１、第２、第３及び第４の板ばね２ａ〜２ｄの各々を連結する連結部材３とを備える焦点調整機構。固定部品２０を円筒状とし、円筒状固定部品２０の円周方向を３等分した位置に焦点調整機構８を各々配置し、円筒状固定部品２０の内で移動部品２２を軸線方向に移動させて焦点を調整することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部品に対して光学性能部品を固定した移動部品を相対移動させることにより、光学的な焦点を調整する機構であって、
各々前記移動部品に固定され、互いに平行な第１及び第２の板ばねと、
各々前記固定部品に固定され、互いに平行な第３及び第４の板ばねと、
前記第１、第２、第３及び第４の板ばねの各々を連結する連結部材とを備えることを特徴とする焦点調整機構。
【請求項２】
前記固定部品は、円筒状に形成され、前記光学性能部品を固定した移動部品は、該円筒状固定部品の内部に収容可能に形成され、
該円筒状固定部品の円周方向を３等分した位置に、請求項１に記載の焦点調整機構を各々配置し、該円筒状固定部品の内部において前記移動部品を該移動部品の軸線方向に移動可能としたことを特徴とする焦点調整機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ系や光学センサ等の検出器を光軸方向に進退するように直動させることにより、焦点位置を調整、特に微調整する光学系の焦点調整機構に関し、特に、人口衛星等に搭載される光学センサに使用される焦点調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般のカメラを始めとして、人口衛星に搭載された撮像装置等、焦点位置を調整する手段として多くの焦点調整機構が提案されている。その中で、焦点位置を調整するための移動手段として、例えば、特許文献１には、図７に示すように、反射鏡３１を集光束の光軸３３に沿って固定的に設けられた長軸状のガイド部３２ａ、３２ｂに沿って、適宜の移動機構（例えば、電動モータ）で矢印Ａ方向に直接的に移動させるか、あるいは、螺旋溝部が表面に形成された回転ロッドを正逆に回転させる方法が示されている。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているような、一般の多くのカメラ等で採用されている直進ヘリコイド式焦点調整機構は、固定鏡筒の外側に回転自在に嵌合した焦点調節操作部材を回転操作することにより、固定鏡筒内のレンズ系の一部を移動させて焦点調整を行う。
【０００４】
さらに、摺動部を伴わずに、弾性変形を行う板ばねを使用する技術として、例えば、特許文献３に記載の対物レンズ位置制御装置、及び特許文献４に記載の紙葉取扱装置等、多くの開示がなされている。これらの文献に記載の技術では、図８に示すように、移動部品４４に、移動方向に直交して平行に配置された２枚の板ばね４５が設けられ、これらの２枚の板ばね４５の弾性変形を利用して移動部品４４を矢印Ｂ方向に直動進退させる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８３７８１号公報（第７頁、図４）
【特許文献２】特開２００４−１９１６７１号公報
【特許文献３】特許第３５１６７３５号公報
【特許文献４】特開２００５−１０９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、人口衛星に搭載される撮像装置には、より精密な画像の取得を目的として高分解能への要求が高まり、直動機構には、光学性能に対する高い真直度精度の要求、すなわち、駆動方向に対して直交する２軸周りの回転角度の変動の感度が厳しくなっている。
【０００７】
しかし、上記特許文献１に開示された焦点調整方法では、一般的なボールベアリング等を使用した摺動を伴うリニアガイドや、回転を伴う機構であることから、各部品間に少なからず機械的ながた（隙間）が存在し、人口衛星の打ち上げ時の振動や、焦点位置を調整する際の移動時に各部品間ずれが発生し、駆動方向に対して直交する２軸周りの回転角度変動を引き起こす可能性がある。また、進行方向のがたに伴い、特に進行方向を逆転する際には、部品の位置の保持が困難であるとともに、摺動部の磨耗、潤滑剤の劣化等寿命への影響、さらには、摺動部の擦れによる異物排出、摺動部への異物混入等の問題が発生するおそれがある。
【０００８】
また、従来のカメラ等で採用されている直進ヘリコイド式焦点調整機構においては、撮像時の温度環境等によって焦点調節操作部材の回転トルクが変動し、焦点調整の操作性が変化する欠点を有している。これは、特に人工衛星に搭載される撮像装置では重要な問題となり、宇宙空間での温度変化に起因する熱サイクルの影響によって、焦点調整の再現性及び直線性の悪化が懸念される。さらに、人工衛星に搭載される当該撮像装置は、すべて遠隔操作に頼るものであり、従来のカメラ等で採用されている機構は、部品点数が多く、信頼性の向上を目的とした構成の簡易化も重要な課題である。
【０００９】
さらに、図８に示すように、従来の一組の平行板ばね４５の直動動作時では、駆動方向に対して直交する方向（矢印Ｃ方向）の動きを伴うことになり、例えば、このような一組の平行な板ばね４５を、円筒状の固定部品の円周方向に３箇所配置し、円筒状固定部品の内部に移動部品を保持したような場合には、各部品の駆動直交方向の動きが拘束されることから、移動部品の直動動作時においては、平行板ばね面内の歪みにより、光学性能部品に駆動直交方向の荷重が作用し、駆動方向直交２軸周りの回転角度変動を引き起こす原因となる。また、直動機構としての直線性の悪化も懸念される。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来の焦点調整機構における問題点に鑑みてなされたものであって、例えば、光学性能部品である光学レンズによる集光部品と、光学センサによる検出器のいずれかを光軸方向に進退移動するように直動させ、これにより集光部品の検出器との間での焦点位置を微調整するにあたって、摺動部を使用せず、機械的ながたによる問題を解決し、かつ、光学性能部品の位置調整精度を向上させ、さらには、構成の簡易化を図ることで、高い信頼性を得ることが可能な焦点調整機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、固定部品に対して、光学性能部品を固定した移動部品を相対移動させることにより、光学的な焦点を調整する機構であって、各々前記移動部品に固定され、互いに平行な第１及び第２の板ばねと、各々前記固定部品に固定され、互いに平行な第３及び第４の板ばねと、前記第１、第２、第３及び第４の板ばねの各々を連結する連結部材とを備えることを特徴とする。
【００１２】
そして、本発明によれば、光学的な焦点を調整するにあたって、摺動を伴わずに、板ばねの弾性変形を利用するため、人工衛星打ち上げ時等の振動や移動調整時に部品間にがたが発生することがなく、摺動部の磨耗、潤滑剤の劣化等による寿命への影響も心配ないため、位置調整精度及び信頼性の高い焦点調整機構を提供することができる。
【００１３】
また、移動部品の移動の際には、２組の板ばね、すなわち、第１及び第２の板ばねと、第３及び第４の板ばねの駆動直交方向の動きが互いに相殺されるため、移動部品は、直動のみの動作となり、固定側の光学性能部品に駆動方向に対して直交方向の荷重が作用することがなく、高い真直度精度を得ることができる。
【００１４】
また、本発明は、焦点調整機構であって、前記固定部品は、円筒状に形成され、前記光学性能部品を固定した移動部品は、該円筒状固定部品の内部に収容可能に形成され、該円筒状固定部品の円周方向を３等分した位置に、前記焦点調整機構を各々配置し、該円筒状固定部品の内部において前記移動部品を該移動部品の軸線方向に移動可能としたことを特徴とする。
【００１５】
この焦点調整機構によれば、同型の板ばねを、移動部品の周囲１２０°位相で３箇所に配置したため、外部から移動部品に入力される歪みの経路が最小で、かつ、安定に保持できる静定支持方式となり、人工衛星打ち上げ時の振動に耐えることが可能であるとともに、宇宙空間での熱サイクルの影響による焦点ずれを最小限に抑えることができる。さらに、その幾何学的配置により、駆動方向に直交する面内での光学性能部品の動きが保持され、光軸方向のみに移動可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、光学性能部品を光軸方向に進退移動するように直動させて焦点位置を微調整するにあたって、摺動部を使用せず、機械的ながたによる問題を解決し、かつ、光学性能部品の位置調整精度を向上させ、信頼性の高い焦点調整機構を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明にかかる焦点調整機構の一実施の形態の概略図を示し、この焦点調整機構は、連結部材３に移動方向に対して直交して平行に同型の４枚の板ばね２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が設けられ、両端の板ばね２ａ、２ｄの右端部が図示しない固定部品に固定され、中央の板ばね２ｂ、２ｃの右端部に図示しない光学性能部品を固定した移動部品１が固定されている。
【００１８】
このような構成により、移動部品１を矢印Ｄ方向に移動させると、連結部材３が駆動方向に対して直交方向（矢印Ｅ方向）に揺動可能であるため、２組の板ばね（２ｂ、２ｃと、２ａ、２ｄ）の駆動直交方向の動きが互いに相殺される。その結果、移動部品１は、直動のみの動作となり、移動部品１を移動させても駆動方向に対して直交方向の荷重が作用することがなく、従来のような駆動方向に対して直交する２軸周りの回転角度の変動が生じ難く、高い真直度精度を得ることができる。
【００１９】
図２は、上記２ａ〜２ｄで構成した２組の板ばねを組み合わせ、１つの部品としての板ばね部材８としたものである。
【００２０】
この板ばね部材８は、連結部８ｅに移動方向に対して直交して平行に同型の４枚の板ばね部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが設けられ、板ばね部８ｂ、８ｃが左端で接続され、接続された部分が移動部品との固定部８ｆを構成する。また、板ばね部８ａ、８ｄの左端部は、固定部品との固定部８ｇ、８ｈとなる。
【００２１】
図３は、本発明にかかる焦点調整機構の適用例として、人工衛星に搭載される撮像装置の３枚鏡光学系を示す断面図であり、１次鏡１１、２次鏡１２及び３次鏡１３より構成される。本発明の焦点調整機構は、２次鏡１２を支持するように配置し、２次鏡１２の位置を直接光軸方向に微調整することで、焦点位置ずれを補正する。
【実施例】
【００２２】
次に、上記構成を有する本発明に係る板ばね部材８の実施例について、図４及び図５を参照しながら説明する。
【００２３】
この光学系は、筒状に形成された固定部品２０に、円周方向において１２０°位相３箇所に切り欠きが設けられ、各々の切り欠きに、図２に示した板ばね部材８が装着されている。固定部品２０の内部には、固定部品２０に対して相対移動可能な移動部品２２が配置される。
【００２４】
移動部品２２の下部には、光学系を構成する光学性能部品としての集光レンズ２３が固定され、移動部品２２の上部は、移動機構２４に連結される。移動機構２４は、移動部品２２の中心を押し引きする機能を有し、移動部品２２を介して集光レンズ２３を光軸方向に直動進退させるための機構である。移動部品２２は、また、上記固定部品２０の３箇所に装着された板ばね部材８に固定されている。
【００２５】
上記構成により、移動機構２４及び移動部品２２を介して集光レンズ２３を光軸方向に直動進退させるにあたって、集光レンズ２３を図４の矢印Ｆ方向に移動させると、板ばね部材８の板ばね部８ａ〜８ｄが各々集光レンズ２３の移動に対応して移動（傾斜）するが、この際、連結部８ｅが矢印Ｇ方向に揺動可能であるため、２組の板ばね部（８ｂ、８ｃと、８ａ、８ｄ）の矢印Ｇ方向の動きが互いに相殺される。その結果、集光レンズ２３は、直動のみの動作となり、集光レンズ２３を移動させても集光レンズ２３に矢印Ｇ方向の荷重が作用することがなく、高い真直度精度を得ることができる。
【００２６】
図６は、上記実施の形態において、図２に示した板厚が均等な板ばね部材８を、両端がくびれた形状を有する板ばね部３０ａ〜３０ｄで構成した板ばね部材３０であって、その他の構成要素は、板ばね部材８と同様である。この板ばね部材３０は、板ばね部３０ａ〜３０ｄの両端のみをくびれさせることで、板ばねの座屈強度を向上させている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる焦点調整機構の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】本発明にかかる板ばね部材の第１の実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。
【図３】本発明にかかる焦点調整機構の適用例を示す概略図である。
【図４】本発明にかかる焦点調整機構の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる焦点調整機構の実施例を示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図である。
【図６】本発明にかかる板ばね部材の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図７】従来の焦点調整機構の一例を示す側面図である。
【図８】従来の平行板ばねを用いた焦点調整機構の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  移動部品
２（２ａ〜２ｄ）  板ばね
３  連結部材
８  板ばね部材
８ａ〜８ｄ  板ばね部
８ｅ  連結部
８ｆ〜８ｈ  固定部
１１  １次鏡
１２  ２次鏡
１３  ３次鏡
２０  固定部品
２２  移動部品
２３  集光レンズ
２４  移動機構
３０  板ばね部材
３０ａ〜３０ｄ  板ばね部
３１  反射鏡
３２ａ〜３２ｂ  長軸状のガイド部
３３  光軸
４４  移動部品
４５  板ばね
【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】
2007052336.tif 000008
【図７】
2007052336.tif 000009
【図８】
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