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発明の名称 光学系のチルト駆動機構
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10747(P2007−10747A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−188197(P2005−188197)
出願日 平成17年6月28日(2005.6.28)
代理人 【識別番号】100125254
【弁理士】
【氏名又は名称】別役 重尚
発明者 山本 晴滋
要約 課題
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を提供する。

解決手段
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。
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




 

 


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