(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡筒部内に撮像光を結像させるための撮像用結像素子と、撮像光のフィルタリングを行う光学フィルタ素子と、前記光学フィルタ素子の撮像用結像素子と反対側の面に一体に設けられた光学絞りを光軸方向に沿って配置した撮像用光学系において、
前記鏡筒部に前記光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、
前記収容部の光軸方向の寸法を前記光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、
かつ、前記撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、前記撮像用結像素子を光軸方向に変位させて前記絞りとの位置決めを行う、
ことを特徴とする撮像用光学系。
【請求項２】
前記撮像用結像素子がレンズであり、前記レンズにおけるレンズ面の周辺部に、撮像光に影響を与えない部位に前記光学フィルタ素子の位置を光軸方向に規制する規制部を設けたことを特徴とする請求項１記載の撮像用光学系。
【請求項３】
前記撮像用結像素子がプラスチックレンズであることを特徴とする請求項２記載の撮像用光学系。
【請求項４】
前記撮像用結像素子がガラスレンズであることを特徴とする請求項２記載の撮像用光学系。
【請求項５】
前記撮像用結像素子がバイナリオプティックスであり、前記バイナリオプティックスにおける光透過領域の周辺部に前記規制部を設けたことを特徴とする請求項２記載の撮像用光学系。
【請求項６】
前記光学フィルタ素子が赤外光線を減衰する機能を有するフィルタであることを特徴とする請求項１記載の撮像用光学系。
【請求項７】
前記光学フィルタ素子が可視光線を減衰する機能を有するフィルタであることを特徴とする請求項１記載の撮像用光学系。
【請求項８】
前記光学フィルタ素子が入射光を光学的に分離することにより、前記光学フィルタ素子の後段に配置される光電変換素子において生じる偽信号を低減させるためのローパスフィルタ機能を有するフィルタであることを特徴とする請求項１記載の撮像用光学系。
【請求項９】
前記光学フィルタ素子に一体化された光学絞りを有することを特徴とする請求項１記載の撮像用光学系。
【請求項１０】
鏡筒部内に撮像光を結像させるための撮像用結像素子と、撮像光のフィルタリングを行う光学フィルタ素子と、前記光学フィルタ素子の撮像用結像素子と反対側の面に一体に設けられた光学絞りを光軸方向に沿って配置し、かつ前記鏡筒部に撮像光を受光して電気信号に変換する光電変換素子を取り付けた撮像用カメラ装置において、
前記鏡筒部に前記光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、
前記収容部の光軸方向の寸法を前記光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、
かつ、前記撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、前記撮像用結像素子を光軸方向に変位させて前記絞りとの位置決めを行う、
ことを特徴とする撮像用カメラ装置。
【請求項１１】
前記撮像用結像素子がレンズであり、前記レンズにおけるレンズ面の周辺部に、撮像光に影響を与えない部位に前記光学フィルタ素子の位置を光軸方向に規制する規制部を設けたことを特徴とする請求項１０記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１２】
前記撮像用結像素子がプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１１記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１３】
前記撮像用結像素子がガラスレンズであることを特徴とする請求項１１記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１４】
前記撮像用結像素子がバイナリオプティックスであり、前記バイナリオプティックスにおける光透過領域の周辺部に前記規制部を設けたことを特徴とする請求項１０記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１５】
前記光学フィルタ素子が赤外光線を減衰する機能を有するフィルタであることを特徴とする請求項１０記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１６】
前記光学フィルタ素子が可視光線を減衰する機能を有するフィルタであることを特徴とする請求項１０記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１７】
前記光学フィルタ素子が入射光を光学的に分離して前記光電変換素子において生じる偽信号を低減させるためのローパスフィルタ機能を有するフィルタであることを特徴とする請求項１０記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１８】
前記光電変換素子が固体撮像素子であることを特徴とする請求項１０記載の撮像用カメラ装置。
【請求項１９】
前記固体撮像素子がＣＣＤ型イメージセンサであることを特徴とする請求項１８記載の撮像用カメラ装置。
【請求項２０】
前記固体撮像素子がＭＯＳ型イメージセンサであることを特徴とする請求項１８記載の撮像用カメラ装置。
【請求項２１】
前記光学フィルタ素子に一体化された光学絞りを有することを特徴とする請求項１０記載の撮像用カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像光に対して光学フィルタ素子によるフィルタリングを行う撮像光学系および撮像用カメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種の光学機器において、撮像光学系に光学フィルタ素子を設けるには、例えば光学系の鏡筒部等に固定用部材や接着剤を用いて光学フィルタ素子を位置決め保持するような方法を用いていた。図９は、光学フィルタ素子を固定用部材によって鏡筒部内に保持した従来の構造例を示す断面図である。図示のように、鏡筒部１０には、光軸方向に沿って光学フィルタ素子１１、フィルタ固定用部材１２、レンズ１３、レンズ押え１４が配置されており、光学フィルタ素子１１の一側面には光学絞り１５が装着されている。そして、光学フィルタ素子１１および光学絞り１５は、鏡筒部１０の内壁とフィルタ固定用部材１２との間に挟み込まれて固定されている。また、図１０は、光学フィルタ素子を鏡筒部内に保持した従来の他の構造例を示す断面図である。図示のように、鏡筒部２０には、レンズ押え２２によってレンズ２３が保持されており、鏡筒部２０の外側に光学絞り２５付き光学フィルタ素子２１が接着剤２４によって固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような構成では、光学フィルタ素子を設けるために接着剤を使用するので製造工程として固着時間を必要とする。また、接着剤の流出により光学部品が汚れる可能性がある。また、固定用部材を用いた場合には、この固定用部材が光学系を小型化を妨げる要因となり、部品点数が増えるために、組み立て精度が低下する。また、上述のように光学フィルタ素子を鏡筒部に取り付ける場合に、光学フィルタ素子の厚さが公差でばらつく結果、撮像用結像素子（レンズ）と光学絞りとの関係にズレが生じてしまい、光学的結像性能を低下させてしまうという問題もあった。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学絞り付き光学フィルタ素子を鏡筒部に設ける場合に、光学フィルタ素子の公差寸法誤差による光学絞りと撮像用結像素子との間隔の誤差による結像特性の劣化を有効に防止でき、光学的結像性能を容易に向上できる撮像光学系および撮像用カメラ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像用光学系は、鏡筒部内に撮像光を結像させるための撮像用結像素子と、撮像光のフィルタリングを行う光学フィルタ素子と、前記光学フィルタ素子の撮像用結像素子と反対側の面に一体に設けられた光学絞りを光軸方向に沿って配置した撮像用光学系において、前記鏡筒部に前記光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、前記収容部の光軸方向の寸法を前記光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、かつ、前記撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、前記撮像用結像素子を光軸方向に変位させて前記光学絞りとの位置決めを行うことを特徴とする。
【０００６】
また本発明の撮像用カメラ装置は、鏡筒部内に撮像光を結像させるための撮像用結像素子と、撮像光のフィルタリングを行う光学フィルタ素子と、前記光学フィルタ素子の撮像用結像素子と反対側の面に一体に設けられた光学絞りを光軸方向に沿って配置し、かつ前記鏡筒部に撮像光を受光して電気信号に変換する光電変換素子を取り付けた撮像用カメラ装置において、前記鏡筒部に前記光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、前記収容部の光軸方向の寸法を前記光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、かつ、前記撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、前記撮像用結像素子を光軸方向に変位させて前記光学絞りとの位置決めを行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の撮像光学系によれば、鏡筒部に光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、収容部の光軸方向の寸法を光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、かつ、撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、撮像用結像素子を光軸方向に変位させて光学絞りとの位置決めを行うことから、光学絞り付き光学フィルタ素子を鏡筒部に設ける場合に、光学フィルタ素子の公差寸法誤差による光学絞りと撮像用結像素子との間隔の誤差による結像特性の劣化を有効に防止でき、光学的結像性能を容易に向上できる。
【０００８】
また本発明の撮像用カメラ装置によれば、鏡筒部に光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、収容部の光軸方向の寸法を光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、かつ、撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、撮像用結像素子を光軸方向に変位させて光学絞りとの位置決めを行うことから、光学絞り付き光学フィルタ素子を鏡筒部に設ける場合に、光学フィルタ素子の公差寸法誤差による光学絞りと撮像用結像素子との間隔の誤差による結像特性の劣化を有効に防止でき、光学的結像性能を容易に向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態による撮像光学系および撮像用カメラ装置では、光学絞り付き光学フィルタ素子と撮像用結像素子とを鏡筒部に組み込む場合に、光学フィルタ素子の公差寸法誤差による光学絞りと撮像用結像素子との間の間隔のズレに伴う結像性の劣化を容易に補正できるようにしたものである。
【００１０】
なお、本形態で用いる撮像用結像素子は、例えばプラスチック製レンズでもよいし、プラスチック製バイナリオプティックスであってもよい。また、光学フィルタ素子も赤外光または可視光を材料で吸収して減衰させタイプでもよいし、多層膜による反射で減衰させるタイプでもよい。また、このようなフィルタ機能を有する素子であれば、材料や物理的原理は問わない。重要なのは撮像用結像素子により光学フィルタ素子が保持される構成である。また、光電変換素子としての固体撮像素子には、ＣＣＤ型撮像素子を用いてもよいし、ＭＯＳ型撮像素子を用いてもよく、撮像方式の相違は問わないものである。
【００１１】
以下、本実施の形態における具体的ないくつかの実施例について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施例による撮像光学系を示す断面図である。
この撮像光学系は、鏡筒部１１０内にレンズ１２０および光学フィルタ素子１３０を光軸方に配置し、接着剤１５０で固定したものであり、光学フィルタ素子１３０の一側面には光学絞り１４０が装着されている。
レンズ１２０は、光学フィルタ素子１３０の位置を光軸方向に規制する規制部１２２Ａ、１２２Ｂを一体に設けたものである。
規制部１２２Ａ、１２２Ｂは、撮像光に影響を与えない部位である外周部に光軸回りに沿って環状に形成されたものであり、光軸方向両側に突出している。そして、一方の規制部１２２Ａは、鏡筒部１１０の一方の端部に設けられた天井部１１２の内壁面に当接しており、他方の規制部１２２Ｂは、光学フィルタ素子１３０の光学絞り１４０に当接している。
【００１２】
したがって、レンズ１２０の規制部１２２Ａ、１２２Ｂによって光学フィルタ素子１３０および光学絞り１４０が位置決め固定されている。そして、接着剤１５０によってレンズ１２０、光学フィルタ素子１３０および光学絞り１４０が一括して固定され、従来のように光学フィルタ素子１３０を個別に位置出しした後に接着剤で固定したり、レンズ押えや固定用部材を用いる場合に比べて構成が簡単化し、作業性が大幅に改善される。
なお、図示のようにレンズ１２０と光学絞り１４０が当接する構造により、レンズ１２０の寸法精度によって両者の間隔が位置出しされ、光学フィルタ素子１３０の寸法誤差に影響されることなく、結像性の劣化を防止する構成となっている。
【００１３】
次に、図２〜図５は、本発明の第２〜第５実施例による撮像光学系を示す断面図である。なお、図１に示す撮像光学系と共通の構成については同一符号を用いて説明する。
まず、図２に示す撮像光学系は、図１に示す構成に対してレンズ１２０と光学フィルタ素子１３０および光学絞り１４０との位置関係を反対にしたものであり、この場合にも、レンズ１２０と光学フィルタ素子１３０を容易に位置決め固定できる。
なお、その他の構成および作用効果は図１の実施例と共通であるので説明は省略する。
【００１４】
また、図３に示す撮像光学系は、図２に示す構成に対して接着剤１５０の代わりにレンズ押え１６０によってレンズ１２０、光学フィルタ素子１３０および光学絞り１４０を固定したものであり、この場合にも、レンズ１２０と光学フィルタ素子１３０を容易に位置決め固定でき、特に接着剤を用いない点で作業の迅速化を達成できる。
なお、その他の構成および作用効果は図２の実施例と共通であるので説明は省略する。
【００１５】
また、図４に示す撮像光学系は、図２に示す構成に対して鏡筒部１１０の内壁に凹部１１４を設け、この凹部１１４内に光学フィルタ素子１３０および光学絞り１４０を配置して、レンズ１２０で押え込んだものである。なお、その他の構成および作用効果は図２の実施例と共通であるので説明は省略する。
また、図５に示す撮像光学系は、図３に示す構成に対して図４と同様に、鏡筒部１１０の内壁に凹部１１４を設け、この凹部１１４内に光学フィルタ素子１３０および光学絞り１４０を配置して、レンズ１２０で押え込んだものである。なお、その他の構成および作用効果は図３の実施例と共通であるので説明は省略する。
【００１６】
また、図６は、本発明の第６実施例による撮像用カメラ装置を示す断面図である。
この撮像用カメラ装置は、図１に示す撮像用光学系の鏡筒部に固体撮像ユニットを一体化したものである。
固体撮像ユニットは、撮像用光学系の鏡筒部１１０に装着されるパッケージ２１０の内部に固体撮像素子チップ２２０を配置したものであり、パッケージ２１０はガラスカバー２３０で覆われている。なお、撮像用光学系の構成は鏡筒部１１０の形状を除いて図１に示すものと同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。
このような実施例では、上述したように製造が容易で結像特性のよい撮像用光学系を用いるため、極めて安価で高性能の撮像用カメラ装置を提供できる。
【００１７】
また、図７は、本発明の第７実施例による撮像用カメラ装置を示す断面図である。
この撮像用カメラ装置は、図６に示す鏡筒部１１０を２重筒構造とし、２つの筒部１１０Ａ、１１０Ｂを着脱可能にして、撮像用光学系と固体撮像ユニットとを容易に分離可能としたものである。つまり、図１に示す撮像用光学系を固体撮像ユニットに適宜装着することにより、撮像用カメラシステムとして用いることができるようにした。
なお、その他の構成および作用効果は図６の実施例と共通であるので説明は省略する。
【００１８】
図８は、図７に示す構成に対する従来例による撮像用カメラ装置を示す断面図である。
この撮像用カメラ装置は、撮像用光学系の収容部を構成する鏡筒部１１０を２重筒構造とし、２つの筒部１１０Ａ、１１０Ｂをネジで螺合させたものであり、一方の筒部１１０Ａにレンズ１２０を固定し、他方の筒部１１０Ｂに光学フィルタ素子１３０および光学絞り１４０を固定したものである。
このような構成では、図７に示すような位置精度を得ることができない。
【００１９】
以上のように本発明の各実施例では、以下のような構成を得ることが可能である。
（１）光学フィルタ素子の保持に接着剤を必要としないので、光学的有効径内への溶剤の流れ込みや付着の心配がないうえに、固着までの時間を不要となるので、工程時間の削減によるコストダウンが可能となる。また、固定用部材を必要としないので、組み立て公差を抑えられる。
（２）接着剤または固定用部材が不要となった分の材料費が不要となる。
（３）固定用部材により占有される空間が解放されることにより、光学的なレイアウトに余裕が生まれ、解像度や周辺光量比等の優れた性能の光学系を可能となる。
（４）光学フィルタ素子の厚さが公差でばらつく分を吸収することにより、撮像用結像素子と光学絞りの関係にズレを生じないので、光学的結像性能の低下を抑えることができる。
【００２０】
なお、以上のような撮像用光学系および撮像用カメラ装置の応用例として、鏡筒部に光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、この収容部の光軸方向の寸法（深さ）を光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法（厚み）以上の長さに形成し、かつ、撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、撮像用結像素子を光軸方向に変位させて絞りとの位置決めを行った状態で、上記例のように接着剤等によって撮像用結像素子と光学フィルタ素子および光学絞りを一括して固定することにより、撮像用結像素子と光学フィルタ素子および光学絞りを高精度に位置決めできるようにしてもよい。
なお、この場合、収容部の深さを光学フィルタ素子のおよび光学絞りの厚さより大きくしたことで、鏡筒部と光学フィルタ素子のおよび光学絞りとの間にわずかな隙間が生じる可能性もあるが、例えば弾性体等を介在させることにより、変位を防止することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の撮像光学系によれば、鏡筒部に光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、収容部の光軸方向の寸法を光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、かつ、撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、撮像用結像素子を光軸方向に変位させて光学絞りとの位置決めを行うことから、光学絞り付き光学フィルタ素子を鏡筒部に設ける場合に、光学フィルタ素子の公差寸法誤差による光学絞りと撮像用結像素子との間隔の誤差による結像特性の劣化を有効に防止でき、光学的結像性能を容易に向上できる。
【００２２】
また本発明の撮像用カメラ装置によれば、鏡筒部に光学フィルタ素子および光学絞りを収容するための収容部を設け、収容部の光軸方向の寸法を光学フィルタ素子の寸法公差を含む寸法以上の長さに形成し、かつ、撮像用結像素子を光軸方向に沿って移動可能に構成し、撮像用結像素子を光軸方向に変位させて光学絞りとの位置決めを行うことから、光学絞り付き光学フィルタ素子を鏡筒部に設ける場合に、光学フィルタ素子の公差寸法誤差による光学絞りと撮像用結像素子との間隔の誤差による結像特性の劣化を有効に防止でき、光学的結像性能を容易に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例の構成を示す断面図である。
【図２】  本発明の第２実施例の構成を示す断面図である。
【図３】  本発明の第３実施例の構成を示す断面図である。
【図４】  本発明の第４実施例の構成を示す断面図である。
【図５】  本発明の第５実施例の構成を示す断面図である。
【図６】  本発明の第６実施例の構成を示す断面図である。
【図７】  本発明の第７実施例の構成を示す断面図である。
【図８】  図７に示す構成の従来例を示す断面図である。
【図９】  他の従来例の構成を示す断面図である。
【図１０】  さらに他の従来例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１０……鏡筒部、１２０……レンズ、１２２Ａ、１２２Ｂ……規制部、１３０……光学フィルタ素子、１４０……光学絞り、１５０……接着剤、１６０……レンズ押え。
【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】
0004134546.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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