JPH0743592A - 撮影レンズ光学系及び液体プリズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】簡単な機構で焦点合わせを行うことができる撮
影レンズ光学系と、撮影レンズ光学系に適応することが
できる液体プリズムを提供する。 【構成】バリエータレンズとコンペンセータレンズをテ
レ側に繰り出して焦点合わせを行う場合には、液体プリ
ズム１２のピエゾ素子３２に高電圧を印加し、可撓筒２
６を光軸１４方向に伸長させ、前ガラス板２８と後ガラ
ス板３０との距離を長くすると、マスターレンズからの
出射光は、液体プリズムの前ガラス板に入射すると、可
撓筒に充填された水３４によって偏光され、光路長が伸
ばされたのち、後ガラス板からマスターレンズからの出
射角度と同じ角度で出射されてＣＣＤの結像面で合焦す
る。一方、ワイド側で焦点合わせを行う場合には、ピエ
ゾ素子に低電圧を印加し、可撓筒を光軸方向に縮小させ
て、前ガラス板と後ガラス板との距離を短くすれば良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮影レンズ光学系及び液
体プリズムに係り、特に焦点調整機能を備えたカメラの
撮影レンズ光学系に関し、且つ、この撮影レンズ光学系
に適応することができる液体プリズムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、焦点調整機能と変倍機能とを
備えた従来の撮影レンズ光学系１の一般的な構造を示す
側面図である。この撮影レンズ光学系１は、光軸２に沿
って前方からフォーカスレンズ３、バリエータレンズ
４、コンペンセータレンズ５、及びマスターレンズ６が
順に配置され、前記バリエータレンズ４とコンペンセー
タレンズ５とを光軸２に沿って前後移動させることによ
り変倍を行い、これによって生じるＣＣＤ７の結像面７
Ａ上での焦点のズレを、前記フォーカスレンズ３を光軸
２に沿って前後移動させることにより補正する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したように従来の
撮影レンズ光学系１は、フォーカスレンズ３を移動させ
て焦点合わせを行っているので、フォーカスレンズ３の
移動量に誤差が生じたり、フォーカスレンズ３の中心軸
が光軸２に対して倒れていたり、また偏心していたりす
ると、焦点合わせばかりでなく、光学性能（片ボケ、解
像力低下、像の歪み）にも大きなくるいが生じるという
問題がある。

【０００４】これにより、従来の撮影レンズ光学系１で
は、フォーカスレンズ３の複雑な移動機構を高精度に製
作して組み付けなければならないので、コストが大幅に
アップするという欠点がある。本発明はこのような事情
に鑑みてなされたもので、簡単な機構で焦点合わせを行
うことができる撮影レンズ光学系を提供することを目的
とし、且つ、この撮影レンズ光学系に適応することがで
きる液体プリズムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明の第１発明は、前記
目的を達成する為に、前端部と後端部に透明板が固着さ
れると共に、内部に透明液体が充填された伸縮自在な可
撓筒と、前記可撓筒を伸縮させる駆動手段と、から成る
液体プリズムを有し、前記液体プリズムを撮影レンズの
光軸上に配置し、前記可撓筒を前記駆動手段で拡縮させ
て、前記液体中を通過する光路長を可変させることによ
り、焦点調整を行うことを特徴としている。

【０００６】本発明の第２発明は、前記目的を達成する
為に、前端部と後端部に固着された透明板のうち少なく
とも一方の透明板が弾性部材を介して設けられると共
に、内部に透明液体が充填された容器と、前記容器の内
壁に設けられたヒータと、から成る液体プリズムを有
し、前記液体プリズムを撮影レンズの光軸上に配置し、
前記ヒータで前記液体を昇温させて該液体を前記容器内
で膨張させることにより、前記弾性部材を弾性変形させ
て前記透明板間の距離を広げ、前記液体中を通過する光
路長を可変させることにより、焦点調整を行うことを特
徴としている。

【０００７】本発明の第３発明は、前記目的を達成する
為に、前端部と後端部とに透明板が固着されると共に、
内部に透明液体が充填された伸縮自在な可撓筒と、前記
可撓筒を伸縮させる駆動手段と、から成ることを特徴と
している。

【０００８】

【作用】本発明の第１の撮影レンズ光学系によれば、液
体プリズムをフォーカスレンズの代わりに撮像装置に配
置し、この液体プリズムの駆動手段を駆動して、透明液
体が充填された可撓筒を光軸方向に伸縮させ、透明板間
の距離を拡縮し、液体中を通過する光路長を可変させて
焦点調整を行う。

【０００９】本発明の第２の撮影レンズ光学系によれ
ば、液体プリズムをフォーカスレンズの代わりに撮像装
置に配置し、この液体プリズムのヒータを作動して、容
器に充填された透明液体を膨張させることにより、弾性
部材を弾性変形させて透明板間の距離を広げ、前記液体
中を通過する光路長を可変させて焦点調整を行う。本発
明の第１の液体プリズムによれば、駆動手段を駆動し
て、透明液体が充填された可撓筒を伸縮させ、可撓筒の
前端部と後端部とに固着された透明板間の距離を拡縮す
る。これにより、前記液体中を通過する光路長が可変
し、この可変量を調節することにより、光を所望の方向
に偏光できる。

【００１０】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る撮影レン
ズ光学系及び液体プリズムの好ましい実施例について詳
説する。図１は本発明に係る撮影レンズ光学系１０の実
施例を示す側面図、図２は前記撮影レンズ光学系１０に
適用された液体プリズム１２の平面図、図３は前記液体
プリズム１２の断面図である。

【００１１】図１に示す撮影レンズ光学系１０は、光軸
１４に沿って前方からフロントレンズ１６、バリエータ
レンズ１８、コンペンセータレンズ２０、マスターレン
ズ２２、及び液体プリズム１２が順に配置され、前記バ
リエータレンズ１８とコンペンセータレンズ２０とを光
軸１４に沿って前後移動させることにより変倍を行うそ
して、被写体の距離により生じるＣＣＤ２４の結像面２
４Ａ上での焦点のズレを、後述する液体プリズム１２を
駆動させることにより補正する。

【００１２】前記液体プリズム１２は図２、図３に示す
ように、蛇腹状の可撓筒２６、前ガラス板２８、後ガラ
ス板３０、及び駆動部であるピエゾ素子３２とから構成
される。前記可撓筒２６の図３上に於ける上端部、即
ち、光軸１４に対する前端部には前記前ガラス板２８が
固着され、光軸１４に対する後端部には前記後ガラス板
３０が固着される。また、可撓筒２６内には、前記前ガ
ラス板２８と後ガラス板３０とによって透明の液体
（水）３４が密封させて充填されている。

【００１３】前記前ガラス板２８と後ガラス板３０と
は、ドーナツ状に形成された枠板３６、３８にそれぞれ
固定されている。前記枠板３８には、２本のガイド棒４
０、４２が前記枠板３６に向けて立設される。前記ガイ
ド棒４０には、その基端部に前記ピエゾ素子３２を介し
て前記枠板３６に一体に成形されたガイド筒４４が摺動
可能に設けられている。また、前記ガイド棒４２は、そ
の上端部が前記枠板３６に形成されたガイド溝４６に摺
接されている。

【００１４】前記ピエゾ素子３２は、図示しない変圧装
置を介してカメラのバッテリに接続されており、バッテ
リからの電圧が変圧装置で変圧されて印加され、その印
加される電圧が低い場合には伸長量が小さく、電圧が高
い場合には伸長が大きく図３に示した状態に膨張する。
これにより、可撓筒２６は、前述したピエゾ素子３２の
伸縮動作がガイド筒４４、枠板３６、及び前ガラス板２
８を介して伝達されるので、ガイド棒４０、４２に沿っ
て光軸１４方向に伸縮される。

【００１５】次に、前記撮影レンズ光学系１０の作用に
ついて説明する。例えば、遠方の被写体に焦点合わせを
行う場合には、光の合焦点が近方の被写体よりもマスタ
ーレンズ２２側に位置するので、図３に示したピエゾ素
子３２に高電圧を印加し、可撓筒２６を図４に示すよう
に光軸１４方向に伸長させて、前ガラス板２８と後ガラ
ス板３０との距離をｌ₁ に設定する。これにより、マス
ターレンズ２２からの出射光４８は、液体プリズム１２
の前ガラス板２８に入射すると、前記可撓筒２６に充填
された水３４に屈折して、即ち、光路長がｌ₁ 分伸ばさ
れたのち、後ガラス板３０からマスターレンズ２２から
の出射角度と同じ角度で出射されてＣＣＤ２４の結像面
２４Ａで合焦する。

【００１６】一方、近方の被写体に焦点合わせを行う場
合には、光の合焦点が遠方の被写体よりもＣＣＤ２４側
に位置するので、図３に示したピエゾ素子３２に低電圧
を印加し、可撓筒２６を図５に示すように光軸１４方向
に若干伸長させて、前ガラス板２８と後ガラス板３０と
の距離をｌ₂ （ｌ₁ ＞ｌ₂ ）に設定する。これにより、
マスターレンズ２２からの出射光４８は、液体プリズム
１２の前ガラス板２８に入射すると、可撓筒２６内の水
３４に屈折して、即ち、光路長がｌ₂ 分伸ばされたの
ち、後ガラス板３０から出射されてＣＣＤ２４の結像面
２４Ａで合焦する。

【００１７】このように、本実施例では、液体プリズム
１２をフォーカスレンズの代わりに配置し、この液体プ
リズム１２のピエゾ素子３２を駆動して、可撓筒２６を
伸縮させ、前ガラス板２８と後ガラス板３０との距離を
拡縮し、水３４を通過する光路長を可変させて焦点調整
を行うようにした。即ち、本実施例では、レンズよりも
パワーが小さい前記液体プリズム１２を適応することに
よって、可撓筒２６の伸縮量に多少の誤差が生じても焦
点合わせに支障をきたすことはなく、また、液体プリズ
ム１２の中心軸が撮像装置１０の光軸１２に対して倒れ
ていたり、偏心していたりしても、光学性能を劣化させ
ることはない。従って、簡単な機構で焦点合わせを行う
ことができる。

【００１８】図６は、液体プリズム１２Ａの第２実施例
を示す要部断面図であり、駆動部としてピエゾ素子３２
の代わりにカム筒５０を使用したものである。前記カム
筒５０はガイド棒４０に回動自在に挿通配置され、カム
筒５０の上端部に形成された図７に示す螺旋状のカム部
５２にガイド筒４４が当接されている。また、カム筒５
０の下端部にはギヤ５４が螺刻され、このギヤ５４は図
６に示すようにモータ５６のギヤ５８に噛合されてい
る。従って、モータ５６を駆動すると、カム筒５０がガ
イド棒４０に対して回動するので、ガイド筒４４は矢印
で示すようにカム部５２に沿って上下動する。

【００１９】これにより、液体プリズムの駆動部として
カム筒５０を使用しても、可撓筒２６を光軸に沿って伸
縮できるので、ピエゾ素子３２を使用した液体プリズム
１２と同様な効果を得ることができる。図８は、本発明
に係る液体プリズム６０の第３実施例を示す断面図であ
り、図３に示した第１実施例と同一、若しくは類似の部
材については同一の符号を付してその説明は省略する。

【００２０】同図に示す液体プリズム６０は、前ガラス
板２８が円筒容器６２の上部に設けられると共に、後ガ
ラス板３０が容器６２の下部開口部６４に固着されて構
成されている。また、前記前ガラス板２８は、ドーナツ
状に形成されたゴム板６６を介して前記容器６２の上部
開口部６８に取り付けられている。一方、容器６２の底
部には、図９に示すドーナツ状に形成されたヒータ板７
０が設けられる。前記ヒータ板７０の表面には毛細状の
溝７２、７２…が放射状の形成されており、各溝７２、
７２…に対応したヒータ板７０は少なくとも１通り以上
の組み合わせで加熱できるように構成されている。

【００２１】このように構成された液体プリズム６０に
よれば、ヒータ板７０を加熱すると、ヒータ板７０の溝
７２、７２…の表面に気泡が瞬時に発生し、この気泡が
図８に示すように、容器６２の下部に形成された気泡溜
まり用ポケット部７４に溜まる。これにより、容器６２
内の水圧が上昇して前記ゴム板６６が二点鎖線で示すよ
うに弾性変形する。従って、前記前ガラス板２８と後ガ
ラス板３０との距離が広がるので、前記水３４を通過す
る光路長を可変させることができる。

【００２２】前ガラス板２８と後ガラス板３０との距離
を長くしたい場合には、前記ヒータ板７０により加熱さ
れる溝７２、７２…の数を多くし、また、距離を短くし
たい場合には前記溝７２、７２…の数を少なくすれば良
い。これにより、液体プリズムの駆動部としてヒータ板
７０を使用しても、可撓筒２６を光軸に沿って伸縮でき
るので、先に説明した第１実施例の液体プリズム１２と
同様な効果を得ることができる。

【００２３】図１０は、本発明に係る液体プリズム８０
の第４実施例を示す断面図であり、図３に示した第１実
施例と同一、若しくは類似の部材については同一の符号
を付してその説明は省略する。同図に示す液体プリズム
８０は、容器８２の側壁８４をヒータで構成し、この側
壁８４の内周面８６に図９に示した毛細状の溝７２、７
２…と同様の溝７２、７２…を形成したものである。

【００２４】このように構成された液体プリズム８０
も、図８に示した第３実施例の液体プリズム６０と同様
な作用、効果を奏する。図１１は、本発明に係る液体プ
リズム９０の第５実施例を示す断面図であり、図３に示
した第１実施例と同一、若しくは類似の部材については
同一の符号を付してその説明は省略する。

【００２５】同図に示す液体プリズム９０は、可撓筒２
６を一方向に捩じると可撓筒２６が伸長する性質を利用
したもので、液体プリズム９０の内部にロータ部（巻
線）９２とマグネット９４から構成されるモータを内蔵
し、枠板３６を枠板３８に対して回動させて、前ガラス
板２８と後ガラス板３０との距離を可変したものであ
る。即ち、枠板３６を枠板３８に対して回動させて可撓
筒２６を捩じると、可撓筒２６が伸長することによっ
て、枠板３６が前記枠板３８に沿って上昇する。

【００２６】従って、前ガラス板２８と後ガラス板３０
との距離を長くしたい場合には、前記モータを一方向に
大きく回動させれば良く、また、前記距離を短くしたい
場合には、前記モータを同方向に少量回動させれば良
い。図１２は、本発明に係る液体プリズム１００の第６
実施例を示す断面図であり、図３に示した第１実施例と
同一、若しくは類似の部材については同一の符号を付し
てその説明は省略する。

【００２７】同図に示す液体プリズム１００も図１１に
示した液体プリズム９０と同様に、可撓筒２６を一方向
に捩じると可撓筒２６が伸長する性質を利用したもので
ある。枠板３８の上部フランジ部１０１にはギヤ１０２
が螺刻され、このギヤ１０２にはモータ１０４のギヤ１
０６が噛合されている。また、前記モータ１０４は、枠
板３８の上部に形成されたフランジ部１０８に固定さ
れ、ユニット化されている。

【００２８】このように構成された液体プリズム１００
も、前ガラス板２８と後ガラス板３０との距離を長くし
たい場合には、前記モータ１０４を一方向に大きく回動
させれば良く、また、前記距離を短くしたい場合には、
前記モータ１０４を同方向に少量回動させれば良い。図
１３は、本発明に係る液体プリズム１１０の第７実施例
を示す断面図であり、図３に示した第１実施例と同一、
若しくは類似の部材については同一の符号を付してその
説明は省略する。

【００２９】同図に示す液体プリズム１１０は、前ガラ
ス板２８として光学ローパスフイルタ１１２を可撓筒２
６の上端部に固着し、後ガラス板３０ＣＣＤ２４の前面
ガラス１１４をとして可撓筒２６の下端部に固着したも
であり、その駆動部は第１実施例と同様なピエゾ素子３
２を使用している。このように構成された液体プリズム
１１０も、図３に示した液体プリズム１２と同様な作
用、効果を奏する。また、本実施例の液体プリズム１１
０は、液体プリズムと、光学ローパスフイルタ１１２、
及びＣＣＤ２４の３つの部材をユニット化できる。

【００３０】尚、本実施例では、撮影レンズ光学系１０
に適応した液体プリズムについてそれぞれ説明したが、
これに限られるものではなく、第１乃至第６実施例で示
した液体プリズム１２、１２Ａ、６０、８０、９０、１
００は光路長可変プリズムとして個別に使用することが
できる。また、撮影レンズ光学系１０に本実施例で説明
した液体プリズムを使用することによって、フォーカス
レンズの移動空間を削除でき、また、焦点合わせの移動
量がレンズタイプによって左右されないので、ｆ値及び
イメージフォーマットの似たレンズに共通して使用でき
る。更に、イメージエリアの小さいレンズでは、プリズ
ムが小さくなり、明るいレンズを使用しても大型化しな
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る撮影レ
ンズ光学系によれば、液体プリズムをフォーカスレンズ
の代わりに配置し、この液体プリズムの駆動手段を駆動
して、透明液体が充填された可撓筒を伸縮させ、透明板
間の距離を拡縮し、液体中を通過する光路長を可変させ
て焦点調整を行う。即ち、レンズよりもパワーが小さい
前記液体プリズムを適応することによって、前記可撓筒
の伸縮量に多少の誤差が生じても焦点合わせに支障をき
たすことなく、また、液体プリズムの中心軸が撮影レン
ズ光学系の光軸に対して倒れていたり、偏心していたり
しても、撮影レンズ光学系の光学性能が劣化することは
ない。従って、簡単な機構で焦点合わせを行うことがで
きる。

【００３２】また、本発明の液体プリズムによれば、駆
動手段を駆動して透明液体が充填された可撓筒を伸縮さ
せ、可撓筒の前端部と後端部とに固着された透明板間の
距離を拡縮し、前記液体中を通過する光路長を可変させ
る。この可変量を調節することにより、光を所望の位置
に結像できる。更に、本発明の液体プリズムによれば、
液体プリズムと駆動部のユニット化が可能で、撮影レン
ズ光学系の如何にかかわらず共通使用可能なため、生産
性向上はもとより、撮影レンズによるコストダウンを可
能とし、また、撮影レンズにフォーカシング機能が不要
となることから、撮影レンズの小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮影レンズ光学系の実施例を示す
側面図

【図２】本発明に係る撮影レンズ光学系に適用された液
体プリズムの平面図

【図３】図２に於ける３−３線上に沿う断面図

【図４】本発明に係る撮影レンズ光学系に適用された液
体プリズムの作動説明図

【図５】本発明に係る撮影レンズ光学系に適用された液
体プリズムの作動説明図

【図６】本発明に係る液体プリズムの第２実施例を示す
要部拡大図

【図７】図６に示したカム筒の実施例を示す斜視図

【図８】本発明に係る液体プリズムの第３実施例を示す
断面図

【図９】図８に示した液体プリズムに適用されたヒータ
の平面図

【図１０】本発明に係る液体プリズムの第４実施例を示
す断面図

【図１１】本発明に係る液体プリズムの第５実施例を示
す断面図

【図１２】本発明に係る液体プリズムの第６実施例を示
す断面図

【図１３】本発明に係る撮影レンズ光学系に適用された
液体プリズムの第７実施例を示す断面図

【図１４】従来の撮影レンズ光学系の構造を示す側面図

【符号の説明】

１０…撮影レンズ光学系 １２、１２Ａ、６０、８０、９０、１００、１１０…液
体プリズム ２４…ＣＣＤ ２６…可撓筒 ２８…前ガラス板 ３０…後ガラス板 ３２…ピエゾ素子 ６６…ゴム板 １１２…光学ローパスフイルタ １１４…ＣＣＤの前面ガラス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端部と後端部に透明板が固着されると
   共に、内部に透明液体が充填された伸縮自在な可撓筒
   と、前記可撓筒を伸縮させる駆動手段と、から成る液体
   プリズムを有し、 前記液体プリズムを撮影レンズの光軸上に配置し、前記
   可撓筒を前記駆動手段で拡縮させて、前記液体中を通過
   する光路長を可変させることにより、焦点調整を行うこ
   とを特徴とする撮影レンズ光学系。
2. 【請求項２】 前端部と後端部に固着された透明板のう
   ち少なくとも一方の透明板が弾性部材を介して設けられ
   ると共に、内部に透明液体が充填された容器と、前記容
   器の内壁に設けられたヒータと、から成る液体プリズム
   を有し、 前記液体プリズムを撮影レンズの光軸上に配置し、前記
   ヒータで前記液体を昇温させて該液体を前記容器内で膨
   張させることにより、前記弾性部材を弾性変形させて前
   記透明板間の距離を広げ、前記液体中を通過する光路長
   を可変させることにより、焦点調整を行うことを特徴と
   する撮影レンズ光学系。
3. 【請求項３】 前端部と後端部とに透明板が固着される
   と共に、内部に透明液体が充填された伸縮自在な可撓筒
   と、 前記可撓筒を伸縮させる駆動手段と、 から成ることを特徴とする液体プリズム。