(57)【要約】【課題】高解像度の撮像素子を有する撮像装置に適したフィルターユニットを提供する。【解決手段】円環状フィルター枠２と、この円環状フィルター枠２の内周側空部に収容される円板状フィルター３と、この円板状フィルター３の周面３１に形成した円周溝３２に嵌入部４１が嵌挿される円環状弾性部材４と、この円環状弾性部材４の押圧受け部４２を円環状フィルター枠２に押圧して固定する押え環５と、から成るフィルターユニット１は、円板状フィルター３が硬質の円環状フィルター枠２や押え環５に接触することなく保持されているので、円板状フィルター３の入射面３ａや出射面３ｂに歪が発生するのを実質的に防止することができ、高解像度の撮像素子を有する撮像装置に適したものとなる。【選択図】図１
2016057385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に溝部を設けたフィルターと、
前記フィルターを保持するフィルター枠と、
有弾性材料により形成され、前記フィルターの溝部に嵌入された状態で、フィルター側面よりも外方へ延出する形状の保持部材と、
前記保持部材を前記フィルター枠に押圧することにより、前記フィルターを非接触でフィルター枠に保持させる押圧部材と、
を有することを特徴とするフィルターユニット。
【請求項２】
前記保持部材は、少なくとも常温においてゴム弾性を示す材料で形成することを特徴とする請求項１に記載のフィルターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を構成する部材となるフィルターユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの撮像装置においては、偏光あるいは減光などの目的で、レンズ鏡筒に各種フィルターを装着することが一般的である。通常のフィルターユニットは、一端側に雌ねじ部を有し、他端側に雄ねじ部を有する円環状のフィルター枠の内部に、円板状のフィルターを固定した構造を有する。このフィルターの固定構造としては、例えば、フィルター枠にフィルターを内装し、雌ねじ部に押え環をねじ込むか、あるいはフィルター枠にフィルターを内装し、雄ねじ部側からばね座金を装着することにより組立てるフィルターの固定構造（例えば、特許文献１を参照）、あるいは、フィルター枠にフィルターを収納した状態で、比較的薄肉の円環状部がフィルターよりも突出するようにし、円環状部の外側終端部をかしめてフィルターを枠体の内側に固定するフィルターの固定構造（例えば、特許文献２を参照）が知られている。
【０００３】
また、高分子弾性体を成形加工して製作したリング形状のフィルター枠に各種効果を有するフィルターレンズを嵌合させて、フィルター枠にフィルターを固定するようにしたフィルターの固定構造も提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５０−１３８９３０号明細書
【特許文献２】実開昭５０−２５５３８号明細書
【特許文献３】特開２０１３−１５６４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されたフィルター固定構造のフィルターユニットでは、フィルターをフィルター枠に固設する際に、硬質材料からなるフィルター枠が硬質材料からなるフィルターの外縁部に加圧接触するため、組立て後のフィルターの表面に歪が発生してしまう。近来の撮像装置においては、固体撮像素子として４Ｋ（水平解像度４０９６画素×垂直解像度２１６０画素）、更には８Ｋ（水平解像度７６８０画素×垂直解像度４３２０画素）といった高解像度のものが検討されつつあり、これほどの解像度の撮像装置にあっては、フィルター表面の歪みが画像劣化の要因となってしまうため、特許文献１や特許文献２に記載されたフィルター固定構造のフィルターユニットを高解像度の撮像素子を有する撮像装置に用いても、撮像装置本来の画質性能を発揮することができない。
【０００６】
また、特許文献３に記載されたフィルターユニットのように、フィルター枠を高分子弾性体で形成すると、フィルターユニットの軽量化が可能で、フィルターの耐衝撃性を向上させることができるものの、フィルター枠とフィルターとの一体化には、熱かしめ、超音波溶着、接着等の手法を必要とするため、やはりフィルターユニットの組み立て後にフィルターの表面に歪が発生するおそれがあり、高解像度の撮像素子を有する撮像装置に適するものとはいえない。
【０００７】
そこで、本発明は、高解像度の撮像素子を有する撮像装置に適したフィルターユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るフィルターユニットは、側面に溝部を設けたフィルターと、前記フィルターを保持するフィルター枠と、有弾性材料により形成され、前記フィルターの溝部に嵌入された状態で、フィルター側面よりも外方へ延出する形状の保持部材と、前記保持部材をフィルター枠に押圧することにより、前記フィルターを非接触でフィルター枠に保持させる押圧部材と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記発明に係るフィルターユニットにおいて、前記保持部材は、少なくとも常温においてゴム弾性を示す材料で形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るフィルターユニットによれば、フィルターは有弾性の保持部材を介してフィルター枠に保持されているので、フィルターをフィルター枠に固定する際にフィルター表面に歪が発生するのを実質的に防止でき、高解像度の撮像素子を有する撮像装置に適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係るフィルターユニットの一部を破断した一部破断側面図である。（ｂ）は、図１（ａ）におけるＢ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、添付図面に基づいて本発明に係るフィルターユニットの実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態に係るフィルターユニット１は、図１に示すように、円環状フィルター枠２と、この円環状フィルター枠２の内周側空部に収容される直径Ｄの円板状フィルター３と、この円板状フィルター３の周面３１に嵌挿される円環状弾性部材４と、この円環状弾性部材４を円環状フィルター枠２に押圧して固定する押え環５から成る。
【００１４】
まず、円環状フィルター枠２は、円板状フィルター３を保持する略リング形状のフィルター枠である。その一端側（例えば、外径が小となる光の出射側）に、撮像装置のレンズ鏡筒（図示省略）に螺合装着される雄ねじ部２１ａが外周面に形成された鏡筒側装着部２１を設けている。この鏡筒側挿着部２１の内周面である出射側開口２１ｂに連なるように、円板状フィルター３の外径Ｄよりも内径が大きい空間を形成するフィルター収容凹部２２を設けている。
【００１５】
このフィルター収容凹部２２は、円板状フィルター３の外径Ｄよりも内径が小さい出射側開口２１から円板状フィルター３の外径Ｄよりも内径を大きくする拡径段部２２ａと、この拡径段部２２ａの外端に連なる拡径内周部２２ｂよりなる。この構成により、円板状フィルター３の出射面３ｂ側を非接触で収容できる空間が形成され、収容凹室２２に収容された状態の円板状フィルター３を入射側から出射側へ押圧する外力が作用しても、円板状フィルター３における出射面３ｂの周縁部が拡径段部２２ａに当たって押し止められる。そして、この構成により、円板状フィルター３が出射側に抜け落ちることを防ぐフィルター抜け止め機能を実現できる。
【００１６】
さらに、このフィルター収容凹部２２の拡径内周部２２ｂの入射側端に連なるように、更に拡径して円環状弾性部材４が当接可能な円環状の平坦面である弾性部材受け部２３を設けている。この弾性部材受け部２３は、円環状フィルター枠２の他端側（例えば、内径が大となる光の入射側）に設けた光学部品側装着部２４に連なる。
【００１７】
円環状フィルター枠２における光学部品側装着部２４は、円環状弾性部材４が嵌挿された円板状フィルター３を弾性部材受け部２３へ当着させるまで無理なく挿入できる開口径のリング状周壁で、その内周面に、光学部品（図示省略）の雄ねじ部に螺合装着される雌ねじ部２４ａが形成されている。後述するように、円環状弾性部材４は、有弾性材料より形成されるので、光学部品側挿着部２４の内径（雌ねじ部２４ａの凸部）が円環状弾性部材４の外径より若干小さい場合でも、円環状弾性部材４を撓ませて圧入できる程度であれば問題ない。
【００１８】
上記円環状フィルター枠２は、レンズ鏡筒への装着時に撓まない程度の機械的強度を有する硬質材料、例えばアルミニウム合金等の軽合金材料あるいは、エンジニアリングプラスチック等の高分子材料で形成される。
【００１９】
上述した円環状フィルター枠２に非接触で保持される円板状フィルター３は、相対向する円形状の２面がそれぞれ外光の入射面３ａ、出射面３ｂとして機能するもので、例えばホウケイ酸ガラス等の光学ガラスで形成された円板（軸方向の短い円柱）状の部材である。円板状フィルター３の側面である周面３１には、後述する円環状弾性部材４の一部（内径側の嵌入部４１）が嵌装される円周溝３２を設けてある。この円周溝３２は、周面３１からほぼ一定の深さとなる溝部を全周に渡って形成した一条の溝であり、その溝幅は円環状弾性部材４の厚さｘと同程度か若干薄くしておくことで、円環状弾性部材４がガタつくことなく円板状フィルター３へ安定的に取り付けられる。ただし、円周溝３２の溝幅が円環状弾性部材４の厚さｘよりも著しく小さいと、円周溝３２に圧入された円環状弾性部材４の復元力が溝部を押し広げるように強く作用して、円板状フィルター３の表面に歪みを発生させる可能性があるため、注意を要する。
【００２０】
円板状フィルター３の周面３１に設けた円周溝３２に嵌挿される円環状弾性部材４は、有弾性材料により形成される。円環状弾性部材４は、円周溝３２に嵌入部４１が嵌入された状態で、円板状フィルター３の周面３１よりも外方へ延出する押圧受け部４２が円環状に生ずるように、その外径が円板状フィルター３の直径Ｄよりも大きい円環状の保持部材である。この押圧受け部４２の出射側の面は、円環状フィルター枠２の弾性部材受け部２３に押し当たる枠側当着面４２ａとし、押圧受け部４２の入射側の面は、後述する押え環５が押し当たる押圧受け面４２ｂとする。すなわち、円環状弾性部材４の押圧受け部４２が押え環５によって円環状フィルター枠２へ押圧されることで適宜な接触抵抗が生じ、円環状弾性部材４はその位置に安定的に固定される。これにより、この円環状弾性部材４の嵌入部４１が円周溝３２に嵌入されている円板状フィルター３は、硬質の円環状フィルター枠２や押え環５に接触することなく保持される。
【００２１】
円環状弾性部材４を形成する有弾性材料には、ゴムやエラストマー等のゴム弾性を有する材料（例えば、硬さＪＩＳ−Ａ：１０〜１００、引張強さ：２．５〜３５ＭＰａ、伸び：１００〜１０００％）を使用することができる。ゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジェンゴム等の一般用ゴムあるいはニトリルゴム等の特殊ゴムを使用することができる。エラストマーとしては、例えば、加硫を必要とせず、プラスチック成型機で成形でき、硬質ブロック（樹脂成分）と軟質ブロック（ゴム成分）からなる熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）｛スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、エステル系、アミド系等｝を使用することができる。その他、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂等を使用することができる。
【００２２】
フィルターユニット１の使用環境を考慮した常温（例えば、日本工業規格に準じた２０℃±１５℃の範囲）においてゴム弾性を示す材料で円環状弾性部材４を形成すれば、フィルターユニット１の使用時に円環状弾性部材４のゴム弾性が失われることがなく、円板状フィルター３に嵌挿された状態を良好に保持できる。さらに、円環状フィルター枠２の弾性部材受け部２３に対する密着度も高いことから、円板状フィルター３を円環状フィルター枠２に非接触で安定的に保持できる。また、ゴム弾性を示す材料は、変形に際して体積変化が少ないという特徴が有るので、円環状弾性部材４の押圧受け部４２が圧縮されると、その分だけ加圧されていない部位（嵌入部４１側）が膨張することとなり、効果的に円環状弾性部材４による円板状フィルター３の保持機能を高めることができる。
【００２３】
なお、円環状弾性部材４の幅ｙ（外径と内径の差の１／２に相当）、厚さｘ、円周溝３２への挿入深さｈ（嵌入部４１に充てる部分の幅）は、円板状フィルター３の外径Ｄや円環状弾性部材４の材質などを考慮して、適宜に設定すれば良い。
【００２４】
上述した円環状弾性部材４の押圧受け部４２を円環状フィルター枠２に押圧するリング状の押圧部材である押え環５は、嵌挿部５１の外周面に形成された雄ねじ部５１ａによって円環状フィルター枠２の雌ねじ部２４ａに螺合装着される。押え環５は、嵌挿部５１の出射側端に、円環状の平坦面である押圧部５１ｂが形成されている。円環状フィルター枠２の弾性部材受け部２３に枠側当着面４２ａが押し当たるように円環状弾性部材４が装着されている状態で押え環５を円環状フィルター枠２に嵌挿してゆくと、嵌挿部５１の出射側端面である押圧部５１ｂが円環状弾性部材４における押圧受け部４２の押圧受け面４２ｂに押し当たる。円環状弾性部材４は有弾性であるから、円環状弾性部材４の押圧受け部４２を弾性変形させながら、より深くまで押え環５を嵌めてゆくことができる。
【００２５】
なお、押え環５における嵌挿部５１の内径は、円板状フィルター３の外径Ｄよりも大きくしてあるので、押え環５をフィルター枠２へ螺着するとき、押え環５と円板状フィルター３は非接触の状態に保たれる。また、円環状弾性部材４に対する押圧力を上げるように押え環５を締め付けてゆくとき、円環状弾性部材４の押圧受け部４２は押圧部５１ｂの出射側端面に強く擦られることとなるため、押圧部５１ｂの出射側端面が外周面および内周面と交わる縁部が鋭角的になっていると、円環状弾性部材４を抉るような傷が付いてしまう可能性がある。したがって、押圧部５１ｂの出射側端面が外周面および内周面と交わる縁部に、適宜なＲを付けたり、面取りしておくことが望ましい。
【００２６】
一方、押え環５の入射側には、円板状フィルター３の外径Ｄよりも小径となる入射側開口５２ａが開設された円環状の入射側押え部５２を形成している。円環状弾性部材４の押圧受け部４２に対する加圧力が適正となるように押え環５をフィルター枠２に螺着したとき、入射側押え部５２の内径側端部が円板状フィルター３における入射面３ａの周縁部を覆う状態となる。このため、前述した円環状フィルター枠２が円板状フィルター３における出射面３ｂ側の抜け止め機能を果たすのと同様に、円板状フィルター３の入射面３ａ側が押え環５によって抜け止めされる。すなわち、円板状フィルター３を出射側から入射側へ押圧する外力が作用しても、円板状フィルター３における入射面３ａの周縁部が押え環５の入射側押え部５２内面に当たって押し止められ、円板状フィルター３が入射側に抜け落ちることは無い。
【００２７】
上記押え環５は、円環状フィルター枠２への装着時に撓まない程度の機械的強度を有する硬質材料、例えばアルミニウム合金等の軽合金材料あるいは、エンジニアリングプラスチック等の高分子材料で形成される。
【００２８】
上述した構造のフィルター枠２、円板状フィルター３、円環状弾性部材４、押え環５からなるフィルターユニット１は、例えば次の手順で簡単に組立てることができる。
【００２９】
まず、円環状弾性部材４を引き延ばして円板状フィルター３の周面３１にかけ、円板状フィルター３の円周溝３２に円環状弾性部材４の嵌入部４１を嵌入する。円環状弾性部材４を取付けた円板状フィルター２を円環状フィルター枠２へ光学部品側挿着部２４の開口部より挿入し、円環状弾性部材４の押圧受け部４２の枠側当着面４２ａが円環状フィルター枠２の弾性部材受け部２３に当着した状態にする。
【００３０】
上記のようにして、円環状弾性部材４付きの円板状フィルター３を円環状フィルター枠２に組み込んだ後、円環状フィルター枠２における光学部品側挿着部２４の雌ねじ部２４ａに押え環５における嵌挿部５１の雄ねじ部５１ａを螺合させる。さらに、押圧部５１ｂが円環状弾性部材４における押圧受け部４２の押圧受け面４２ｂに密着し、且つ円環状弾性部材４における押圧受け部４２の枠側当着面４２ａが適宜な押圧力で円環状フィルター枠２の弾性部材受け部２３に押圧されるまで押え環５を回して嵌め込んでゆく。なお、押え環５を嵌め込みすぎて円環状弾性部材４の押圧受け部４２が必要以上に圧縮されると、円板状フィルター３の出射面３ｂや入射面３ａの周縁部が円環状フィルター枠２や押え環５に接触してしまう可能性がある。この対策として、例えば、円環状フィルター枠２における光学部品側挿着部２４の内周面に押え環５の嵌入限界の指標を付けたり、押え環５の嵌入を物理的に阻止するストッパを設けたりしても良い。
【００３１】
上記のように組み立てたフィルターユニット１は、硬質材で形成した円環状フィルター枠２と押え環５との間に有弾性の円環状弾性部材４が挟着されるのみで、円板状フィルター３自体は円環状フィルター枠２および押え環５に接触することなく保持されている状態となる。このため、円板状フィルター３の表面にほとんど歪みが生じないことから、高解像度の撮像素子を有する撮像装置に好適なフィルターユニット１となる。しかも、円環状弾性部材４を介在させて、円板状フィルター３自体は硬質の円環状フィルター枠２および押え環５に接触しないフィルター保持構造であることから、落下等によるフィルター枠１への衝撃に対する耐性が高いという利点がある。さらに、有弾性の円環状弾性部材４がＯリングのようなシーリング材として機能するので、防水・防滴効果もある。
【００３２】
以上、本発明に係るフィルターユニットの実施形態を添付図面に基づき説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りにおいて実現可能な全てのフィルターユニットを権利範囲として包摂するものである。例えば、上記実施形態においては、リング状の保持部材である円環状弾性部材を用いたが、２つ以上に分割された保持部材をフィルターの溝部に嵌め込んで円環を形成するようにしても良い。さらに、フィルター側面の何カ所かに不連続の溝部を形成して、各溝部に独立した保持部材を嵌め込むようにしても良い。また、円形ではない角形等のフィルターを非接触でフィルター枠に保持する構造も実現可能である。
このほか、上記実施形態においては、円環状フィルター枠の前側（外径が大となる光の入射側）の雌ねじ部に押え環を配設する構成を例示している。しかしながら、本発明は、例えば、雄ねじ部が外周面に形成されている円環状フィルター枠の後側（外径が小となる光の出射側）の内周面に雌ねじ部を形成し、この雌ねじ部に押え環を配設して円板状フィルターを押さえる構成であっても、その技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１      フィルターユニット
２      円環状フィルター枠
２１    鏡筒側装着部
２１ａ  雄ねじ部
２１ｂ  出射側開口
２２    フィルター収容凹部
２２ａ  拡径段部
２２ｂ  拡径内周部
２３    弾性部材受け部
２４    光学部品側装着部
２４ａ  雌ねじ部
３      円板状フィルター
３ａ    入射面
３ｂ    出射面
３１    周面
３２    円周溝
４      円環状弾性部材
４１    嵌入部
４２    押圧受け部
４２ａ  枠側当着面
４２ｂ  押圧受け面
５      押え環
５１    嵌挿部
５１ａ  雄ねじ部
５１ｂ  押圧部
５２    入射側押え部５２
５２ａ  入射側開口
【図１】
2016057385.tif 000003