KR100338596B1 - 광학소자, 광학소자의 유지구조 및 촬상장치 - Google Patents

Abstract

입사굴절면과, 출사굴절면과, 상기 입사굴절면과 상기 출사굴절면 사이에 형성된 복수의 내면반사면으로 이루어진 광학소자에 있어서, 상기 입사굴절면의 기준축을 중심으로해서 광학소자를 회전가능하게 한 구조를 형성한다. 또한, 이러한 광학소자에 있어서, 다이어프램부재는 입사굴절면의 근처에 배치되고, 그 이동에 따라서 그 애퍼추어직경을 변화시키도록 배열되어 있다.

Description

광학소자, 광학소자의 유지구조 및 촬상장치{OPTICAL ELEMENT, HOLDING STRUCTURE FOR OPTICAL ELEMENT, AND IMAGE PICKUP APPARATUS}

본 발명은 입사굴절면, 출사굴절면 및 내면반사면을 가진 광학소자, 광학소자용 유지구조, 및 촬상장치에 관한 것이다.

전자스틸카메라나 비디오카메라에 있어서 촬상은 광학계에 의해 촬상소자(이후, 예로서 대표하여 CCD라고 함)위에 결상된 피사체상을 CCD가 전기신호로 변환함으로써 행해진다.

광학계에 의한 최량의 결상점의 전후에서 실용상 충분히 선명한 상이 얻어지는 범위를 초점심도라고 한다. 디포커싱이나 부분적인 디포커싱없이 촬상을 행하기 위해서는 CCD면을 그 초점심도내에 위치시킬 필요가 있다. 자동포커스기구를 구비한 광학계 및 촬상계에서는 초점을 검출해서 항상 CCD면이 초점심도내에 있도록 렌즈군의 위치조정을 행하고 있다. 한편, 자동포커스기구를 가지지 않는 광학계 및 촬상계에서는, 광학계에 대한 CCD면의 거리를 조정하는 백포커스(back-focus)조정이 필요하게 된다.

백포커스조정에는 예를 들면, 조립시에 치공구를 사용해서 조정하는 방법이나 CCD유지부재에 조정기구를 일체화하여 조립한 후에 백포커스를 조정하는 방법 등이 행해진다.

이상의 백포커스조정방법중 전자는 조정후에 CCD를 접착 등에 의해 완전히 고정하기 때문에 교환이나 재사용할 수 없고, 조정공정에 많은 시간이 걸린다.

한편, 전술한 백포커스조정방법중 후자의 일예를 도 9A, 도 9B에 표시한다. 도 9A는 일반적인 단초점렌즈와 촬상계를 포함한 면을 따라서 절단한 단면을 표시하는 단면도이다. 도 9A에 있어서, CCD는 단면으로 표시하고 있지 않다.

도 9B는 도 9A에 있어서, 2점쇄선부를 화살표방향으로 본 도면이고, CCD백포커스조정기구의 평면도이다. 도 9A 및 도9B에 있어서, (101)은 복수의 렌즈소자로 이루어진 렌즈군이고, (102)는 렌즈군(101)을 유지 및 차광하는 렌즈통이고, (103)은 수정 로우패스필터와 적외차단필터로 이루어진 광학보정판이고, (104)는 CCD이고, (104a)는 CCD(104)의 촬상면이고, (104b)는 촬상면(104a)의 코너부이고, (105)는 CCD(104)를 유지하는 금속제의 CCD유지판이고, (106)은 CCD(104)의 단자를 납땜등으로 전기적으로 접속해서 플렉시블케이블(108) 등에 영상신호를 전달하는 CCD기판이고, (107)은 CCD유지판(105)과 CCD기판(106)을 절연하는 절연부재이고, (109)는 CCD유지판(105)을 렌즈통(102)에 대해서 백포커스 및 기울기를 조정가능하게 유지하는 베이스판이고, (109a)는 베이스판(109)을 렌즈통(102)에 위치규제하는 위치결정구멍이고, (109b)는 베이스판(109)을 렌즈통에 나사로 고정하기 위한 나사구멍이다. (110)은 백포커스를 조정하는 백포커스이송나사이고, (111) 및 (112)는 CCD유지판(105)을 베이스판(109)의 방향으로 부세하는 스프링 및 부세나사이고, (113)은 CCD유지판 (105)의 x축 및 y축둘레의 기울기를 조정하는 기울기조정나사이다.

백포커스이송나사(110)는 베이스판(109)의 나사부와 맞물려있고, 선단은 CCD유지판(105)에 접촉되어 있다. 도 9A에 표시한 예에서는 CCD(104)의 CCD촬상면(104a)의 코너부(104b)에 대응하는 CCD유지판(105)의 이면의 개소에 접촉되도록 되어 있다. CCD(104)는 CCD유지판(105)에 지그에 의해 위치를 맞춘 후에 접착 등에 의해 고정된다. CCD유지판(105)은 백포커스이송나사(110)에 의해 광학계로부터의 거리가 변화하는 방향으로 이동시킨다. 즉, 백포커스이송나사(110)를 시계방향으로 회전시키면, CCD유지판(105)은 렌즈군(101)을 향해서 이동하여 백포커스가 감소된다. 반대로, 백포커스이송나사(110)를 반시계방향으로 회전시키면, CCD유지판(105)은 렌즈군(101)으로부터 멀리 이동하여 백포커스를 증가시킨다.

또한, CCD유지판(105)의 기울기는 부세나사(112)와 2개의 기울기조정나사(113)에 의해서 조정된다. 부세나사(112)는 CCD유지판(105)의 나사구멍과 맞물려있고, 베이스판(109)에 대해서는 베이스판(109)의 평면방향으로 위치규제되어 있을 뿐이며 축방향으로는 자유롭게 이동할 수 있다. 부세나사(112)와 베이판(109)사이에는 부세나사(112)의 헤드부를 이용해서 스프링(111)이 압축상태로 유지되어 있고, 스프링(111)의 반발력에 의해서 부세나사(112)에 대해서 렌즈군(101)으로부터 멀어지는 방향으로 부세력이 부가되어 있다. 이에 의해서, CCD유지판(105)에는 백포커스이송나사(110)의 선단을 지지점으로 하는 회전모멘트가 작용하지만, 2개의 기울기조정나사(113)에 의해 CCD유지판(105)의 기울기를 제한한다. 즉, 기울기조정나사(113)는 CCD유지판(105)의 나사구멍과 맞물려 있으나 베이스판(109)에 대해서는 이동이 자유롭기 때문에 기울기조정나사(113)의 헤드부가 베이스판(109)과 접촉하는 개소에서, CCD유지판(105)의 위치를 규제하기 위해 CCD유지판에 작용하는 모멘트에 의해 기울기조정나사(113)가 당겨진다. 이 때에, CCD촬상면(104a)의 코너부(104b)를 통하는 CCD촬상면(104a)의 긴변방향으로 평행한 축을 x축, 짧은변에 평행한 축을 y축이라고 하면, 기울기조정나사(113)는 x축위와 y축위에 배치되어 있고, 기울기조정나사(113)의 하나를 회전시킴으로써 x축둘레 또는 y축둘레에서 CCD유지판(105)을 회전시킨다. 상기 방식으로 백포커스이송나사(110)와 기울기조정나사(113)를 배치함으로써 x축둘레 또는 y축둘레의 방향으로 용이하게 조정을 행하도록 한다.

평가용 차트를 촬영한 CCD(104)로부터의 영상신호를 모니터링하면서 상기 조작을 행함으로써 CCD(104)의 백포커스 및 기울기조정을 행한다. 그러나, 상기 언급한 백포커스조정방법에 있어서, 백포커스조정을 행할 때, CCD유지판(105)의 지지점은 그 위치를 변화시킨다. 그러므로, 백포커스조정후에 항상 기울기조정을 행할 필요가 있고 백포커스조정을 기울기조정과 독립적으로 행할 수 없다.

또한, 도 9A에 표시된 바와 같이, 렌즈군(101)은 외주를 이용해서 광축에 수직한 방향을 렌즈통내주에 위치결정시키는 동시에, 렌즈굴절면은 렌즈통안쪽의 단차에 접촉시켜서 광축방향을 위치결정시킨 후, 접착이나 고정링 등에 의해서 렌즈통에 고정되어 있다. 이와 같은 광학계에서는 복수의 렌즈의 위치 및 렌즈군과 CCD의 위치를 정밀하게 맞추는 것이 중요하다. 이것은 렌즈 각각의 정밀도와 렌즈통의 정밀도를 높임으로써 실현될 수 있다.

구체적으로는, 종래의 광학유닛은 복수의 단일렌즈가 렌즈통에 유지되어 형성되고, 광학유닛은 카메라본체에 고정되어 있다. 렌즈통은 복수의 복잡한 부품으로 이루어져 있고, 고정밀도의 조립정밀도가 필요하다. 또한, 도장이나 알루미늄양극산화 등과 같은 표면처리는 렌즈통의 부품에 필요하고 결국 고가의 부품으로 되었다. 또한, 광학유닛전체의 사이즈는 단일렌즈보다 상당히 커졌다.

최근, 비디오카메라나 전자스틸카메라의 보급에 따라서, 장치의 소형화가 더욱 요구되고 있다. 또한, 정보산업기반이 정비됨에 따라서 휴대통신 단말기에도 영상정보기능의 부가가 요구되고 있다. 또한, 이들의 요구를 실현하기 위하여 장치의구성요소의 하나인 광학계에서도 소형화의 연구개발이 행해진다. 예를 들면, 미국특허 제 5,825,560호와 1996년 2월 26일자로 출원한 미국특허출원 제 08/606,825호에 개시된 바와 같이, 투명체의 표면에 2개의 굴절면과 복수의 반사면을 일체로 형성하고, 광속이 하나의 굴절면으로부터 투명체의 내부로 입사하고, 복수의 반사면에서 반사를 반복해서 다른 굴절면으로부터 반사하도록 구성된 광학소자가 고안되어 있다.

이 광학소자는 다수회의 결상을 반복해서 물체상을 전달해가는 구성을 취함으로써 각면의 광선유효경을 작게 유지할 수 있기때문에, 종래의 렌즈에 비해서 광학소자의 소형화를 가능하게 한다. 또한, 종래와 같은 렌즈통을 필요로하지 않으므로, 광학소자의 비용과 부품의 갯수, 사이즈를 줄일 수 있다.

그래서, 광학소자는 촬상장치에서 고정밀도로 위치결정되어야 한다. 이것은, 상기 언급한 바와 같이 종래의 렌즈에 있어서 각각의 렌즈의 정밀도와 렌즈통의 정밀도를 향상시킴으로써 실현된다. 그러나, 본 광학계는 렌즈통을 제거함으로써 장치의 소형화를 실현하는 능력을 그 하나의 이점으로 하므로, 종래와는 다른 위치결정방법이 필요하다.

그러나, 이와 같이 복수의 반사면을 일체로 형성한 광학소자를 사용해서 촬상장치를 구성하게 되면, 상기 언급한 종래의 백포커스조정기구의 사용이 장치의 소형화나 저코스트를 방해하는 문제점이 발생한다. 이런 문제점이 본 광학소자의 특징의 이점이나 소형화와 저코스트의 가능성을 감소시키기 때문에 이러한 광학계에 적절한 백포커스조정방법을 개발하는 것이 필요하다.

또한, 이와 같이 복수의 반사면을 일체로 가진 광학소자를 사용해서 촬상장치를 구성하면, 카메라본체에 유지부재를 장착하는 종래의 렌즈통의 경우와 마찬가지로 유지부재에 의해 광학소자를 유지하는 종래의 구성의 사용이 장치의 사이즈와부품의 개수, 비용 등을 증가시키는 다른 문제점이 발생한다. 또한, 차광이나 방진을 위하여 렌즈통으로 광학계전체를 덮는 종래의 광학계의 구성의 사용은 마찬가지로 장치의 코스트와 사이즈를 증가시키는 또 다른 문제점이 발생한다.

광학소자를 사용한 촬상장치의 구성에 있어서, 광학소자로의 입사광량을 규제하는 광학다이어프램수단이 필요하다. 광학다이어프램수단으로서는 일반적으로 각종 직경의 홀을 가진 조리개블레이드가 수동이나 구동수단에 의해서 회전되는 소위 터렛시스템(turret system)이 사용되거나, 또는 2매이상의 조리개블레이드에 의해 이루어진 간극으로 애퍼추어가 형성되고, 또한 구동수단에 의해 조리개블레이드를 이동시킴으로써 애퍼추어의 사이즈가 변화되는 소위 IG-미터시스템이 사용된다. 이러한 다이어프램수단이 본 광학소자에 사용될 때, 조리개블레이드가 유지부재에 의해서 유지되고, 조리개블레이드를 포함한 유지부재가 광학소자의 입사면에 배치되면, 유지부재의 두께만큼 촬상장치의 두께가 증가하기 때문에, 박형화를 실현하는 본 광학계의 이점이 저해되는 문제점이 발생한다.

상기 언급한 바와 같이, 이러한 광학소자를 유지하고, 광학다이어프램수단을 배치하는 적절한 방법이 필요하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촬상장치의 전체구성을 표시한 평면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학소자의 광로를 개략적으로 표시하는 단면도.

도 3A, 도 3B, 도 3C는 본 발명의 실시예에 따른 광학소자를 표시하는 사시도.

도 4A와 도 4B는 본 발명의 실시예에 있어서의 광학소자유지부와 스페이서를 표시한 사시도.

도 5는 본 발명의 실시예에 있어서의 촬상장치의 광학소자유지부에 인접한 부품을 표시하는 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 있어서의 촬상장치의 광학다이어프램부를 분해한 상태를 표시하는 사시도.

도 7은 본 발명의 실시예에 있어서의 촬상장치의 백포커스(back-focus)조정부를 표시하는 분해사시도.

도 8A와 도 8B는 본 발명의 실시예에 있어서의 촬상장치의 백포커스조정부를 표시하는 평면도.

도 9A와 도 9B는 종래의 촬상장치에 있어서의 광학계를 표시하는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 광학소자 1a: 가장자리부

2: 상부케이스 2a: CCD유지벽

2b: 리브 2c: 평면부

2d: 광학소자유지벽 3: 하부케이스

4: 스페이서 7: CCD

13: 압압자 15: 조정부

20: 메인기판 30: 유지부

32: 조리개블레이드 51: 캠베이스

52: 조정캠

본 발명의 한측에 따르면, 입사굴절면, 출사굴절면 및 상기 입사굴절면과 출사굴절면 사이에 형성된 복수의 내면반사면을 광학소자에 상기 입사굴절면의 기준면을 중심으로 회동가능하게 하기 위한 구조로 형성한 광학소자를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 입사굴절면, 출사굴절면 및 상기 입사굴절면과 출사굴절면사이에 형성된 복수의 배면반사면을 가진 광학소자와, 입사굴절면에 인접하게 배치되고 그 이동에 따라서 그 애퍼추어 직경을 변화시키도록 배치된 다이어프램부재를 구비한 촬상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 측면, 기타 측면 및 특징은 첨부도면과 연관해서 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명에서 명백해 질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촬상장치로서 제공하는 전자스틸카메라의 평면도이다. 도 1에서 설명의 편의상 전자스틸카메라는 후술하는 카메라의 하부케이스(3)를 절단해서 표시하고 있다.

도 1에서 (1)은 투명체의 표면에 일체로 형성된 복수의 반사면과 2개의 굴절면으로 이루어지고, 하나의 굴절면으로부터 투명체의 내부로 광속이 입사하고 복수의 반사면에서 반사를 반복해서 다른 굴절면으로부터 출사하는 광학소자이고,(1a)는 출사부근처에 형성된 혀(舌)형상의 돌출부로서 형성된 가장자리부이고, (2)는 외장부재 또는 베이스로서 제공하는 상부케이스이고, (3)은 상부케이스(2)와 일체화하여 카메라본체를 형성하는 하부케이스이다. (2a)는 광학보정판과 CCD를 유지하는 동시에 차광하는 CCD유지벽이고, (2d)는 도 1의 지면에 수직으로 배치된 U자형상의 광학소자유지벽이고, (2e)는유지벽(2d)의 내부의 3개 지점에 설치된 대략 반원형상의 단면을 가진 리브이다. CCD유지벽(2a), 광학소자유지벽(2d)및 리브(2e)는 상부케이스(2)와 일체로 형성되어 있다. 도 1에서는 유지벽(2a)의 일부가 설명의 편의상 절단되어 도시된다. (2m)은 도 1의 지면에 수직한 CCD유지벽(2a)의 끝면이고, 후술하는 베이스판(9)이 고정된다.

(4),(5),(6)은 각각 스페이서, 광학소자(1)를 유지하기 위한 스페이서홀더 및 유지스프링이고, 이후에 구체적으로 설명된다. 또한, 도 1에 있어서, 홀더(5)의 일부는 설명의 편의상 절단되어 도시된다. 이들 광학소자(1)를 유지하는 부위를 유지부(30)라고 한다.

(7)은 촬상소자로서 기능하는 CCD이고, (8)은 광학보정판이고, (9)는 접합 등에 의해서 CCD(7)를 고정하는 베이스판이고, (10)은 납땜 등에 의해 CCD(7)의 단자를 고착하는 CCD기판이고, (11)은 CCD기판(10)과 후술하는 메인기판(20)을 전기적으로 접속하는 플랙시블케이블이다.

(12)는 후술하는 광학소자(1)의 오목굴절면(S8)과 CCD유지벽(2a)사이의 차광용 고무 등의 탄성체로 이루어진 링형상의 차광고무이고, (13)은 구속수단이나 압압부재로서 제공하는 조정압압자이다. 조정압압자(13)는 스프링(14)(도 8A참조)에 의해 도 1의 아랫쪽에서 윗쪽을 향해서 압압되어 있고, 도 1의 아랫쪽에서 윗쪽으로 광학소자(1)의 가장자리부(1a)를 압압한다. 가장자리부(1a)와 접촉되는 압압자(13)의 선단은 구면형상으로 되어 있다.

또한, 스프링(14)은 조정압압자(13)에 의해 규제된 한쪽단부와 베이스판(9)에 의해 규제된 다른 단부로 압축되어 있다. (15)는 구속수단이나 다른 압압부재로서 기능하는 조정캠(52)(도 7참조)을 유지하는 백포커스조정부이고, 이후에 설명한다. 조정압압자 (13)는 조정캠(52)과 함께 광학소자(1)의 가장자리부(1a)를 끼워서 유지한다.

백포커스조정부(15)는 조정압압자(13)의 압압방향으로 이동가능하게 상부케이스(2)상에 유지되어 있다. 백포커스조정부(15)의 이동에 따라서, 가장자리부(1a)에 대한 끼워맞춤위치가 이동하여 광학소자(1)는 백포커스조정을 행하도록 회전된다. (16)은 전지(27)를 탈착하기 위한 전지실 덮개이다.

(20)은 카메라전체의 동작을 제어하고 메인기판이고, (21)은 각종 촬영정보를 표시하는 표시부(22)와 촬영을 지시하는 릴리즈버튼(23)의 압하를 검지하는 스위치(24)를 적재하고 있는 조작패널기판이고, (25)는 메인기판(20)에 조작패널기판(21)을 전기적으로 접속하는 플렉시블케이블이고, (26)은 광학식뷰파인더이고, (27)은 전원으로서 전지이고, (28)은 전원단자이고, (29)는 영상신호를 외부의 모니터 등의 기구에 출력하기 위한 출력단자이다.

또, 광학식뷰파인더(26) 대신에 액정모니터 등의 화상표시장치를 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학소자(1)를 사용한 광학계의 광로의 단면도이다.

본 실시예에 있어서, 광학소자(1)는, 초점거리 f=28㎜(35㎜, 은염사진환산), F2.0의 F-넘버의 실제적인 파라미터설정을 가진 고정초점을 가지지만, 다음의 설명에서는 그러한 설정에만 한정되어 있지 않다.

본 발명의 실시예에서의 광학계는 이 광학계를 구성하는 표면이 통상의 광축을 가지지 않는 편심광학계이다. 그러므로, 이 광학계의 각종 요소의 구성을 기술하기 위하여 광학계에 '기준축'을 설정한다.

우선, 기준축의 정의를 설명한다. 일반적으로는 물체면에서 화상면으로 전진하는 기준인 기준파장의 광선의 광도가 그 광학축에서 '기준축'으로 정의된다. 기준으로서 광선은 상기 정의만으로 결정되지 않기 때문에, '기준축광선'은 통상이하의 2개의 원칙중 하나에 따라서 설정된다.

(1) 광학계에 적어도 부분적으로 대칭성을 가진 축이 존재하고, 수차(收差)의 보정이 우수한 대칭성으로 행할 수 있는 경우에는 그 대칭성을 가진 축을 통과하는 광선을 기준축광선으로 설정한다.

(2) 광학계에 일반적으로 광학계에 대칭축이 존재하지 않을때, 또는 부분적으로 대칭축이 존재하여도 수차(收差)의 보정이 우수한 대칭성으로 행해질 수 없는 경우에는, 물체면의 중심(피촬영, 피관찰범위의 중심)으로부터 나와서 광학계의 지정된 면의 순으로 광학계를 통과하고, 광학계내의 다이어프램의 중심을 통과하고, 또는 광학계내의 다이어프램의 중심을 통과하는 광선, 또는 광학계내의 다이어프램의 중심을 통과해서 최종화상면의 중심에 도달하는 광선을 기준축광선으로 설정하고, 이 기준축광선의 광로를 기준축으로 한다.

상기의 방식으로 정의된 기준축은 통상 굴곡된 형상을 가진다. 여기서, 광학계의 각각의 면에는 각면과 기준축광선과의 교점을 각면의 기준점으로하고, 각면의 물체쪽의 기준축광선을 입사기준축으로 하고, 각면의 화상쪽의 기준축광선을 출사기준축으로 한다. 또한, 기준축은 방향(배향성)을 가지는 동시에, 기준축의 방향은 기준축광선이 결상시에 진행하는 방향이다. 따라서, 입사쪽과 출사쪽에 각각 입사기준축방향과 출사기준축방향이 존재한다. 그래서, 기준축은 설정된 각면의 순번으로 반사의 굴절의 법칙에 따라서 그 방향을 변화시키면서 최종적으로 화상면의 중심에 도달한다. 또한, 복수의 면으로 구성된 광학소자의 경우에 있어서, 광학소자의 물체쪽에 가장 근접한 면으로 입사하는 기준축광선을 입사기준축으로 하고, 광학소자의 화상쪽에 가장근접한 면에서 출사하는 기준축광선을 출사기준축으로 한다. 이 경우에, 입사기준축이나 출사기준축의 방향의 정의는 면의 경우에 상기 언급한 바와 같은 마찬가지의 방식으로 된다.

본 발명의 실시예에 따른 광학소자(1)에 있어서, 다이어프램의 광선유효경의 중심점을 통과하고, 최종결상면의 중심에 도달하는 광선(기준축광선)의 광로는 후술하는 각 굴절면이나 각 반사면에 의해, 광선이 굴절, 반사하는 기준축(31)으로 설정된다. 도 2에 있어서, 설명의 간략화를 위하여 기준축을 포함한 평면은 지면에 평행하게 표시되어 있다. 그러나, 실제의 광학소자의 면(S2)은 도 2의 지면과 45°의 각도로 배치된 반사면이고 기준축은 면(S2)에서 도 2의 지면과 수직하게 윗쪽으로 굴곡되어 있다. 면(S1)에서 면(S2)까지의 기준축의 일부는 (31a)로 표시되고, 면(S3)에서 면(S8)까지의 기준축은 (31b)로 표시된다.

도 2에 있어서, (32)는 물체쪽(광속입사쪽)에 광학소자(1)에 인접하게 배치된 광학다이어프램이고, (8)은 양쪽에서 각각수평 및 수직방향으로 복굴절을 발생시키는 로우패스필터(8b)와 중앙부에 배치된 적외차단필터(8a)로 구성되어 있는 광학보정판이다. (33)은 물체로부터 나온 광을 표시한다.

광학소자는 물체쪽으로부터 순차적으로 볼록굴절면(S1), 평면미러(S2), 오목미러(S3), 볼록미러(S4), 오목미러(S5), 볼록미러(S6), 오목미러(S7), 오목굴절면(S8)으로 구성되어 있다. 본 실시예의 경우에 면(S1)과 (S8)은 구면이고, 면(S3∼S7)은 적절한 광학성능을 얻기 위해 자유곡면으로 구성되어 있다.

물체로부터의 광은 입사광량이 광학다이어프램(32)에 의해서 규제된 후에 광학소자(1)의 볼록굴절면에 입사한다. 다음에 볼록굴절면(S1)에 입사한 물체광은 평면미러(S2)에 의해서 반사되어 직각으로 굴곡되어 오목미러(S3)에 도달한다. 오목미러(S3)에 의해 반사된 물체광은 볼록굴절면(S1)의 파워에 의해 중간결상면(N1)위에 물체상을 1차 결상한다. 초기단계에서 광학소자(1)내에 물체상을 결상하는 구성에 의해서 광학다이어프램(32)보다 촬상쪽에 근사하게 배치된 면에 광선유효경의 증대를 억제시킨다. 중간결상면(N1)에 1차상으로서 결상된 물체광은 볼록미러(S4), 오목미러(S5), 볼록미러(S6) 및 오목미러(S7)에 의해서 반복적으로 반사되고, 다음에 오목굴절면(S8)에 의해서 굴절되고 각각의 반사미러와 굴절면의 파워의 영향을 받아서, 촬상소자의 면에 물체의 상을 결상한다. 그래서, 광학소자(1)는 입사 및 출사위치에서 굴절과 곡률을 가진 복수의 반사미러에서 반사를 반복하면서 소망의 광학성능과 전체로서 포지티브파워를 가진 렌즈유닛으로서의 기능을 얻는다.

다음에, 도 3A, 도 3B, 도 3C는 실시예에서의 광학소자(1)의 사시도를 표시한다. 도 3A, 3B, 3C에서 1점쇄선은 각 반사면상의 유효광선영역을 표시한다. 상기 언급한 바와 같이, 광학소자(1)는 볼록굴절면(S1)에서의 광입사방향과 오목반사면(S8)에서의 광출사방향사이에 직각을 형성하는 45°기울기의 반사면(S2)을 가진다. 광학소자(1)는 성형가공에 의해서 형성되고, 광학소자의 내부에 수지나 글라스가 충전되어 있고, 광로를 형성한다. 광학소자(1)는 상기 언급한 바와 같이가장자리부(1a)를 형성되어 있다. 가장자리부(1a)는 기준축(31b)을 포함한 면에 평행한 평면부(1a1) 및 평면부(1a3)와 기준축(31b)을 포함한 평면에 수직한 평면부(1a2)를 가진다. 평면부(1a1),(1a2),(1a3)는 광학소자(1)의 면형상을 측정하는 홀딩지그(도시생략)에 고정할 때에 기준면으로서 제공된다. 면형상의 측정은 예를 들면, 양산가공시에 면형상의 가공정밀도를 검사하기 위해서 행해진다. 또한, 광학소자(1)는 볼록굴절면(S1)에 인접한 가장자리부(1b)로 형성되어 있다. 가장자리부(1b)는 기준축(31b)을 포함한 평면에 평행한 평면부(1b1)와 기준축(31b)를 포함한 평면에 수직한 평면부(1b2)를 가진다. 평면부(1b1),(1b2)는 면형상의 측정을 위한 홀딩지그(도시생략)에 고정시에 기준면으로서 사용된다.

광학소자(1)의 볼록굴절면(S1)은 광학소자(1)의 외형보다 일단계 오목해진 위치에 배치되어 있고, 면(S1)의 주변은 기준축(31a)을 기준축(31a)에 평행한 원통벽(1c)을 형성하고, 오목한 구조나 볼록한 구조를 형성한다. 또한, 광학소자(1)는 유지하기 위해 사용된 가장자리부(1d)로 형성되어 있다. 가장자리부(1d)는 기준축(31b)을 포함한 평면에 평행한 평면부(1d1)와 기준축(31b)을 포함한 평면에 수직한 평면부(1d2)를 가진다.

볼록굴절면(S1) 및 오목굴절면(S8)의 표면은 광투과성을 증가시키는 높은 투과막처리나 표면에 반사를 방지하기 위한 반사방지막처리가 되어 있다. 또한, 표면(S2) 내지 표면(S7)은 고반사율을 얻기 위하여 Al(알루미늄)이나 Ag(은)등의 박막이 증착처리에 의해서 형성되어 있다. Ag는 Al보다 높은 반사율을 가지지만, Ag는 Al보다 더 고가이므로 각각의 경우의 필요에 따라서 선택이 요구된다. 예를 들면, 막의 선택은 사용된 CCD의 강도, 광학소자를 구성하는 반사면의 수, 광학소자재료의 투과율 등으로부터 반사면의 반사율을 결정하고 고스트를 고려해서 행해진다.

광학소자(1)를 형성하는 각각의 반사면은 반사막피복처리가 되어 있지만, 반사막의 영역은 각면의 유효광선영역보다 약간 큰 범위(예를 들면 본 실시예에서는 경험적으로 0.5㎜로 되어 있다.)로 한정하는 것이 중요하고, 이것은 어떤 경우에 유효영역내에 반사에 의해 생성된 미소의 난반사광이 다시 유효영역으로 입사하여 결국 화상에 플레어가 발생하게 된다. 이 영향을 최소화하기 위하여 유효영역이외에서의 반사를 억제하는 것이 중요하다.

다음에 광학소자를 유지하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 4A는 압력하에서, 광학소자(1)를 유지하는 스페이서(4)의 사시도를 표시하고, 도 4B는 스페이서(4)의 압력하에서 유지되는 광학소자(1)의 사시도를 표시한다.

도 4B에 표시된 바와 같이, 상기 언급한 평면부(1d1)와 2개의 3각형상리브(1e)는 광학소자(1)의 반사면(S2)둘레에 형성되어 있다. 3각형상의 리브(1e)의 평면부(1e1)와 평면부(1d1)는 기준축(31b)을 포함한 평면에 평행하다. 평면부(1d1)와 3각형상리브(1e)는 반사면(S2)의 유효광선영역(2점쇄선으로 표시함)에서 가능한 멀리 배치되어 있다. 이러한 구성은 반사면(S2)의 변형을 방지하기 위해 채용되고, 이런 변형은 광학소자(1)가 스페이서(4)에 의한 압력하에서 유지되면서 3각형상리브(1e)와 평면부(1d1)에 적용된 힘에 의해서 발생될 수 있다.

도 4A는 광학소자(1)와 접촉하는 스페이서(4)의 형상을 표시한다. 도 4A는 광학소자(1)의 쪽에서 본 스페이서(4)의 도면이다. (4a)는 광학소자(1)의 리브(1c)의 평면부(1e1)와 접촉하는 평면부이고, (4b)는 광학소자(1)의 가장자리부(1d)의 평면부(1d1)와 접촉하는 평면부이고, (4c)는 평면부(4a),(4b)에 수직한 리브이다. 스페이서(4)는 광학소자(1)를 가압해서 상기 4개의 평면부(4a),(4b)를 개재하여 스프링(6)의 반발력에 의해서 광학소자(1)를 상부케이스(2)와 접촉시킨다.

다음에, 상기 언급한 스페이서(4)를 사용하는 광학소자(1)를 유지하는 방법을 설명한다.

도 5는 본 실시예에 있어서, 카메라의 광학소자유지부(30)에 인접한 부분을표시하는 단면도이다. 도 5는 도 1의 오른쪽에서 볼 때 도 1에 표시된 2점쇄선을 따른 횡단면도이다.

상부 케이스(2)에는 물체로부터 광을 도입하는 개구부(2i)가 형성되어 있다. 또한, 상부케이스(2)는 돌출구조나 오목구조로서 원통형리브(2b)를 가진다. 리브(2b)의 원통형상은 기준축(31a)과 대칭이다. 광학소자(1)의 벽(1c)은 상부케이스(2)에 대해서 광학소자(1)의 위치를 규제하기 위한 상부케이스(2)의 리브(2b)의 외부주변과 슬라이드가능하게 걸어맞춤되어 있다. 또한 최소폭의 평면부(2c)(특히, 본 실시예에서는 약 0.7㎜)는 리브(2b)와 대칭으로 리브(2b)둘레에 배치되어 있고, 광학소자(1)는 이후에 설명되는 방식으로 평면부(2c)상에 상부케이스(2)와 압착되어 있다. 접촉면이 최소폭의 평면부로서 되는 이유는 광학소자(1)가 이후에 설명되는 백포커스조정시에 접촉면상의 미소각만큼 회전되므로 광학소자(1)의 스무드한 회전을 달성하기 위하여 평면부의 평활도를 용이하게 얻기위해서이다.

상부케이스(2)와 끼워 맞춤된 광학소자(1)는 도 5의 왼쪽에서부터 스페이서(4)를 개재해서 유지스프링(6)에 의해 상부케이스(2)에 가압되어 유지된다. 유지스프링(6)은 상부케이스(2)에 나사끼워맞춤된 홀더(5)에 의해서 가압되어 특정가압력을 작용한다.

스페이서(4)가 표시된 바와 같이 유지스프링(6)에 의해서만 광학소자(1)에 대항해서 가압되므로, 스페이서(4)의 위치의 규제는 기준축(31b)을 포함한 면에 평행한 방향으로 요구된다. 그래서, 도 1의 지면에 수직한 U형상의 광학소자유지벽(2d)은 반원횡단면을 가진 리브(2e)에 의한 3개방향으로 스페이서(4)의 이동을 규제하는 상부케이스(2)상에 배치되고, 벽(2d)의 내부에 3개의 지점에 배치되어 있다(도 1참조). 한편 도 5에서 수직방향인 스페이서(4)의 리브(21c)의 이동은 광학소자(1)의 평면부(1d2)에 의해서 규제된다. 따라서, 스페이서(4)의 이동은 전부 4개의 방향으로 규제된다.

이후 언급되는 백포커스조정에 있어서, 광학소자(1)는 기준축(31a)둘레에서 미소각도만큼 회전되지만, 광학소자(1)의 평면부와 스페이서(4)의 평면부는 항상 서로 고착되어야 한다. 이러한 구성은 3개의 반원리브(2e)와 스페이서(4) 사이의미소간격(구체적으로 본 실시예에서는 전체로 약 0.2㎜)을 형성해서 달성되어, 광학소자(1)를 따라서 미소각도만큼 스페이서(4)를 회전시키도록 한다. 이로 인하여, 스페이서(4)를 광학소자(1)와 항상 고착상태로 유지시킬 수 있다.

상기 언급한 압력하에서 유지된 광학소자(1)에 의하면, 기준축(31a)의 방향으로 광학소자(1)를 확실히 유지하는 동시에, 광학소자(1)는 백포커스조정을 허용하기 위해 기준축(31a)둘레를 스무드하게 회전할 수 있다.

이제, 여기서는 카메라에 광학소자(1)와 CCD(7)의 장착시에 필요한 위치정밀도에 대해서 설명한다.

본 실시예의 CCD(7)는 일반적으로 전자카메라 등에 사용되는 것이고, 1/4인치에 410,000화소로 되어 있으나 다음의 설명에서는 이 예에만 한정되지 않는다.

광학계의 초점심도는 일반적으로 Fδ로 표시되고, 여기서, F는 렌즈의 다이어프램해방시의 밝기를 표시하는 F넘버이고, δ는 허용착란원 직경이다.

본 실시예에 있어서 F=2.0, 경험적으로 δ=약 0.010㎜이므로, 초점심도는 다음과 같다.

Fδ=0.020㎜

상기 언급한 바와 같이, 본 실시예에 따른 촬상장치에 있어서, 광학소자(1)와 CCD(7) 양자는 상부케이스(2)에 배치되어 있다. 따라서, 상부케이스(2)상의 광학소자(1)의 유지부가 기준으로 설정되면, 광학소자(1)와 CCD촬상면의 기준축(31b)방향의 위치관계에는 설계치에 대해서 이하와 같은 오차가 발생할 가능성이 있다.

(1) 광학소자(1)의 유지기준(기준축(31a))에 대한 광학소자(1)의 초점면의 위치의 오차.

이 오차는 광학소자(1)의 부품가공정밀도에 기인하는 오차이고, 약 ±0.005㎜이다.

(2) 상부케이스(2)에 설치된 광학소자(1)의 유지기준(개구부(2i)의 중심)에 대한 상부케이스(2)의 CCD고정기준면(면(2m))의 위치의 오차.

이 오차는 상부케이스(2)의 부품가공정밀도에 기인하는 오차이고, 약±0.030㎜이다.

(3) 베이스판(9)에 대한 CCD의 접착위치의 오차.

이 오차는 베이스판(9)에 CCD를 접착할 때 조립정밀도에 기인하는 오차이고, 약 ±0.005㎜이다.

(4) CCD패키지의 고정기준면(본 실시예에서는 CCD의 뒷면)에 대한 CCD촬상면의 위치의 오차.

이 오차는 CCD의 부품정밀도에 기인한 오차이고, 약 ±0.020㎜

이상 (1)∼(4)의 오차를 2승평균해서 총합적인 오차를 구비하면, 약 ±0.037㎜로 된다. 본 실시예에서 광학소자(1)의 초점심도가 약 ±0.020㎜이므로, 상기 언급한 바와 같이, 백포커스조정없이 조립을 행하는 경우에 초점맞춤을 얻는 것이실패할 가능성이 상당히 크게 된다. 상기 언급한 전체 오차를 감소시키기 위해, 각각의 오차(1)∼(4)를 감소시키고 상부케이스(2) 및/또는 광학소자(1)의 가공정밀도를 향상시키거나 CCD의 부품정밀도를 개선할 필요가 있다. 그러나 이것은 부품가격이 상당한 증가가 예상되므로 바람직하지 않다. 또한, 다수의 경우에, 부품의 고정밀도에 대한 요구는 양품율을 낮추어서 불량품을 증가시킨다. 이것은 환경보호 및 자원보존의 관점에서 바람직하지 않다. 그래서, 비용을 개선하고, 환경과 자원을 보호하기 위해 카메라조립스텝동안 백포커스조정을 행하는 것이 효과적이다. 물론, 상기 설명은 본 실시예에서 언급한 특정 파라미터를 가진 광학소자에만 한정되지 않는다.

다음에 도 5 및 도 6을 참조해서 광학다이어프램을 설명한다. (32)는 차광성을 가진 두께 약 0.1 또는 0.2㎜의 필름으로 이루어진 조리개블레이드이다. 도 6에 표시된 바와 같이, 2개의 크고 작은 개구부(32a)가 조리개블레이드(32)의 필름면에 형성되어 있다. (41)은 조리개블레이드(32)를 수동으로 절환하는 레버이고, 레버(41)에는 조리개블레이드(32)가 용착에 의해서 고정되어 있다. 상부케이스(2)의 홈(2f)을 따라서 슬라이드가능하게 설치된 레버(41)는 홈(2f)과 화장판(42)사이에 샌드위치되어 있다. 화장판(42)은 아크릴재료 등으로 이루어져 있고, 양면접착테이프나 접착제에 의해서 상부케이스(2)에 고정되어 있다. 화장판(42)은 레버(41)의 손잡이(41a)가 통과하는 홈(42a)을 가져서, 사용자가 화장판(42)의 외부에서 레버(41)를 동작시킬 수 있다.

돌기(2g)를 가진 압압판(2h)은 그 사이에 움직임을 제거하기 위해 화장판(42)에 대항해서 레버(41)를 가압하는 홈(2f)에 설치되어 있는 동시에, 돌기(2g)가 레버(41)의 뒷쪽(도시생략)에 2개의 오목부중 하나에 끼워맞춤될 때, 클릭감을 발생시킨다. 이들 2개의 오목부는 조리개블레이드(32)의 2개의 개구부(32a)중 하나가 상부케이스(2)상의 입사광개구부(2i)와 일치할 때 클릭감을 발생시키도록 위치결정된다. 화장판은 아크릴수지 등의 투명부재로 이루어져 있고, 광학소자(1)의 보호나 장치의 방진의 역할을 가진다.

또한, 화장판(42)의 부분(42b)은 투명하여 피사체로부터의 광이 이 부분(42b)을 통과하고, 이 부분(42b)둘레의 화장판의 다른 부분은 예를 들면 다이어프램기구를 외부로부터 은폐하기 위해 도장되어 있다.

즉, 화장판(42)은 피사체로부터의 광을 도입하기 위한 부분(42b)만 투명한 인레이를 가진 불투명부재로 이루어 질수 있고, 또는 화장판(42)은 2색성형에 의해 이루어질 수 있다.

레버의 압압방법이나 클릭감의 발생방법은 본 실시예에서 사용된 것에 한정되지 않는다. 또한, 다이어프램의 개구의 수는 2개이고 한정되지 않지만, 필요에 따라서 증가될 수 있다. 또한, 다이어프램의 다점 절환 대신에 다이어프램의 애퍼추어는 측광수단과 연동해서 구동력을 사용하는 조리개블레이드를 이동시켜서 자동적으로 제어될 수 있다.

그래서, 카메라는 상부케이스(2)의 벽두께내에 조리개블레이드가 장착되므로, 얇게 될 수 있다.

본 실시예의 광학소자는 유효영역에만 반사막처리가 되어 있고, 다른 영역에는 이 처리가 되어 있지 않고, 투명한 소재가표면에 노출되어 있다. 이러한 구성에도 불구하고, 통상의 환경하에서 실내등 정도의 조명이면, 광학소자(1)는 외부광이 상기 언급한 투명부분을 통과해서, 광학소자(1)의 내부로 들어와도, 화상이 영향을 받지 않도록 하는 특성을 가진다.

그리고, 광이 본 실시예에서와 같이 광학소자(1)와 광학보정판(8)사이에 설치된 차광고무 등에 의해서 차단되면, 상부케이스(2)와 하부케이스(3)에 의해 달성된 차광효과는 실제사용에 충분하다. 이러한 구성에 의해 종래 광학계의 렌즈통을제거함으로써 부품의 갯수와 코스트를 감소시키고, 가공조립비용도 절감하고, 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 광학소자(1)의 광로는 광학소자(1)의 내부를 통과하므로, 방진대책은 볼록굴절면(S1)과 오목굴절면(S8)에만 필요하게 된다. 그러한 기능은 차광고무(12)와 화장판(42)에 의해서 본 실시예에서 행해진다. 이러한 구성에 의해서 종래의 렌즈통에서 요구된 엄격한 방진대책이 불필요함으로써 부품코스트와 조립코스트의 절감을 달성할 수 있다. 또한, 조립후의 조정공정에서 주변을 어둡게 하거나 하부케이스(3)를 조립할 필요가 없어 조정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 수지성형의 성형형을 이용해서 상부케이스(2)상에 광학소자유지벽(2a) 및 리브(2b)등의 광학소자유지구조, CCD유지벽(2d)등을 일체적으로 형성하는 구성은 부품의 갯수를 삭감하고, 광학소자(1)와 CCD(7)의 위치정밀도를 높이는 효과가 있다.

또한, 다른 효과는 상부케이스(2)의 동일면상에 광학소자(1)와 CCD(7)를 유지하는 구성때문에 한 방향에서 조립을 용이하게 하는데 있다.

다음에, 백포커스조정부(15)는 도 7에 표시된 백포커스조정부(15)의 분해사시도를 참고해서 설명된다.

백포커스조정부(15)는 조정캠(52)을 유지하고 있는 캠베이스(51)가 상부케이스(2)상에 이동가능하게 배치되어 구성된다.

캠베이스(51)에는 2개의 연장된 원형홀(51a)이 형성되어 이 연장된 원형홀의 장축이 평행하게 위치하도록 되어 있다. 캠베이스(51)를 고정하는 스텝나사(53)는 상기 연장된 원형홀(51a)의 폭보다 약간 작은 직경을 가진 스텝을 가져서 스텝나사(53)와 연장된 원형홀(51a)사이에 거의 움직임이 없도록 한다. 굴곡된 와셔(54), 와셔(55), 캠베이스(51)를 개재해서 상부케이스(3)에 형성된 탭홀(2j)에 스텝나사(53)를 고정함으로써, 굴곡된 와셔(54)의 반발력이 발생하여 상부케이스(2)에 대해서 캠베이스(51)를 압압한다. 이 때에, 각 스텝나사의 스텝길이는 스텝나사(53)가 완전히 체결될 때 굴곡된 와셔를 평탄하게 하지 않고서 굴곡된 와셔(54)를 완전히 둘러싸기 위해 설정된다. 이러한 구성은 캠베이스(51)가 상부케이스(2)에 완전히 고정되는 것을 방지함으로써 캠베이스(51)가 연장된 원형홀(51a)의 길이방향으로 이동하도록 한다.

조정캠(52)은 조정캠(52)의 회전중심으로서 축(52a)과, 이 축과 대칭이고 각각 다른 반경을 가진 2개의 캠면(52b),(52c)및 U형상의 아암(52d)으로 이루어져 있다. 한편, 캠베이스(51)는 조정캠(52)에 피벗가능하게 유지하는 2개의 연장아암(51b)을 가진다. 각각의 아암(51b)은 조정캠(52)의 축(52a)이 접촉하는 절입부(51c)를 가진다. 조정캠(52)의 축(52a)이 절입부(51c)와 접촉하게 된 후, 축(52a)은 판스프링(56)에 의해서 압압되어 축(52a)이 절입부(51c)의 평면과 밀착시키도록 함으로써 조정캠(52)의 위치정밀도를 향상시킨다. 판스프링(56)은 캠베이스(51)와 조정캠(52)을 일체로 함으로써, 조립시에 취급을 용이하게 한다. 판스프링(56)은 이 판스프링(56)이 캠베이스(51)에서 떨어지는 것을 방지하기 위해 캠베이스(51)와 걸어맞춤하는 상승태브(56a)를 가진다.

다음에 도 8A와 도 8B를 참조해서 백포커스조정부(15)를 이용하여 광학소자(1)의 백포커조정방법을 설명한다.

우선, 도 8A를 참조하여 일반적인 거리의 촬영시에 백포커스조정방법을 설명한다.

조정캠(52)은 시계방향으로 회전하여 조정캠(52)을 도 8A에 표시한 위치로 보낸다. 이 때에 광학소자(1)의 가장자리부(1a)는 도 8A의 하부에서 압압조정자(13)에 의해 밀려서 조정캠(52)의 캠면(52b)과 압접하게 된다. 캠베이스(51)는 U형상의 절취부(51d)를 가지고 원형상의 오목부(2k)는 절취부(51d)에 대해서 상부케이스(2)의 위치에 배치되어 있다. 여기서 조정은 도 7에 표시된 조정공구(57)를 이용해서 행하고, 이 공구는 3개의 부품, 즉 핸들(57a), 작용축(57b), 피벗축(57c)으로 이루어져 있다. 핸들(57a)은 작용축(57b)과 대칭이고, 작용축(57b)과 피벗축(57c)은 서로 약간 편심져 있다. 피벗축(57c)이 상부케이스(2)의 오목부(2k)로 삽입된 후에, 조정공구(57)가 회전하여, 작용축(57b)을 절취부(51d)의 에지와 접촉하게 하여, 캠베이스(51)는, 도 8A의 상부나 하부를 향해서 이동한다.

이후에, 광학소자(1)는 조정캠(52)의 반원형캠면(52b)과 압압조정자(13)의 선단의 구형상면사이에 끼워진 가장자리부(1a)에 의해 유지되어, 광학소자(1)가 회전하고, 가장자리부(1a)가 미소각도 경사지더라도 접촉점이 변경되어 광학소자(1)를확실하게 유지하도록 한다. 또한 가장자리부(1a)를 끼워서 광학소자(1)를 유지하는 구성은 반사면이나 굴곡면의 형상의 변형 등을 최소로 억제하는데 효과적이다. 또한 광학소자(1)가 회전가능하게 유지되고, 가장자리부(1a)가 이 가장자리부(1a)의 기울기를 록킹하지 않고서 백포커스조정부(15)에서 스프링의 압력에 의해서만 끼워지므로, 광학소자(1)는 광학소자유지부(30)에서 광학소자(1)에 작용하는 유지력과 광학소자(1)의 형상에 관계없이, 백포커스조정부(15)의 끼워맞춤력에 기인해서 광학소자(1)를 굴곡시키는 작용을 하는 모멘트를 받지 않는다. 이러한 구성은 광학소자(1)의 광학성능에 역효과를 부여하지 않는다.

상기 조정작업은 CCD(7)로부터의 출력신호를 모니터링하면서 실행되어 백포커스조정은 선명한 초점을 얻는 지점을 찾아서 실행할 수 있다. 여기서, 상부케이스(2)에 캠베이스(51)를 가압하는 힘이 상당히 크게 되므로, 캠베이스(51)는 장치의운송이나 진동에 의해서 조정된 위치로부터 이동하지 않는다. 더 미소한 조정은 조정공구(57)의 작용축(57b)과 피벗축(57c) 사이에 대칭성을 작게함으로써 가능할 수 있는 것은 말할 필요가 없다.

본 발명의 실시예에서 광학소자는 일반적으로 반사를 다수회 반복하는 일단부에서 광입사면을 가진 일연의 연속적인 반사면을 가지므로 길이방향으로 연장된 형상을 가지는 경향이 있다. 광학소자가 그런 형상을 가지므로, 광학소자의 회전중심은 가능한 광출사면에서 먼 위치, 즉 광입사면에 인접한 위치에 배치되어 백포커스조정시에 광학소자의 회전각도가 최소로 되고, 촬상소자의 촬상면에 대한 화상면의 기울기량이 최소로 억제된다. 또한, 가장자리부(1a)가 오목굴절면(S8)에 인접하게 배치되고, 백포커스조정부(15)와 끼워져서 광학소자(1)는 그 양단에서 확실하게 유지되고, 광학소자유지부(30)에 의해서 유지된다.

또한, 볼록굴절면(S1)의 기준축(31a)은, 광학소자(1)의 회전중심으로서 선택되어, 볼록굴절면(S1)의 위치는 광학소자(1)가 회전되더라도 변화하지 않는다. 이러한 구성은 볼록굴절면(S1)과 다이어프램(32) 또는 개구부(2i)사이의 위치편차에 기인해서 흐려짐이 발생하는 것을 방지함으로써, 광학다이어프램의 애퍼추어의 위치 또는 개구부(2i)의 위치를 변경할 필요가 없다. 또한, 기준축(31a)과 대칭인 원형벽(1c)은 성형을 사용하여 광학소자의 볼록굴절면(S1)둘레에 형성되고 상부케이스(2)의 리브(2b)는 원형벽(1a)에 끼워맞춤되어 간단한 구성과 정확한 회전특성을 가진 유지기구를 얻을 수 있다.

다음에, 도 8B를 참조해서 근접촬영시(매크로촬영)에 백포커스조정방법을 설명한다.

본 실시예에서 광학소자(1)는 피사체가 수십㎝에 있는 근접촬영시(이후 매크로촬영시라고함)에는 초점위치가 일반촬영시에 비하여 광학소자(1)로부터 멀어지는(디포커스하는) 광학특성을 가진다. 본 실시예의 광학소자(1)에서는 그 디포커스량이 약 0.16㎜이다. 따라서, CCD(7)를 항상 초점깊이내로 위치시키기 위하여 광학소자(1)와 CCD(7)사이의 거리는 일반촬영시와 매크로촬영시 사이에서 절환된다. 본 실시예에 따르면, 매크로촬영의 경우에, 광학소자(1)는 하부케이스(3)에 형성된 절환레버(도시생략)를 조작함으로써 이동된다. 절환레버는 조정캠(52)의 U형상아암(52d)과 걸어맞춤되어 있다. 절환레버를 조작하면, 조정캠(52)은 회전축(52a)둘레를 회전하도록 된다.

상기 언급한 바와 같이, 조정캠(52)은 2개의 영역, 즉 캠면(52b)과 캠면(52c)로 분리된다. 캠면(52b)와 캠면(52c)의 반경을 R(b), R(c)로 각각 표시하는 경우에, 본 실시예에서 반경 R(b)와 반경R(c)사이의 차이 △r은 아래와 같이 설정된다.

△r=R(b)-R(c)

0.21㎜

이런 설정은 상기 언급한 약 0.16㎜의 디포커스량이 기준축(31b)의 값이라는 사실에 기인하여, 캠면(52b)이나 캠면(52c)과 광학소자(1)의 가장자리부(1a)사이의 접촉점에서의 조정량은 광학소자(1)의 회전중심으로부터의 거리에 비례해서 증가될 필요가 있다.

상기 언급한 바와 같이, 광학소자(1)의 위치는 도 8A에 표시된 바와 같이 일반촬영의 경우에 캠면(52b)에 의해서 규제되고, 도8B에 표시된 바와 같이 매크로촬영의 경우에 캠면(52c)에 의해서 규제됨으로서 근거리에서 원거리까지의 넓은 범위의 거리에서 피사체에 대한 디포커스없이 우수한 촬영을 하도록 한다.

본 실시예에 있어서, 캠은 2개의 직경으로 형성되어 있으나, 2개이상의 직경은 다단조정을 허용하기 위한 캠에 형성되어 있다. 또한, 캠면이 연속곡선으로 형성되어 있으면, 임의의 거리에서 피사체에 최적의 초점맞춤을 행하도록 하는 수동초점맞춤을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 초점조정은 피사체에 대한 거리에 대하여 복수의 캠을 사용해서 행하지만, 이런 구성은 다른 목적, 예를 들면 온도변화에 기인한 초점면의 초점조정을 위해 사용될 수 있다.

또한, 압압부재가 현존의 초점맞춤 알고리즘과 연관해서 구동원에 의해서 이동되면, 자동초점맞춤을 얻을 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 백포커스조정을 행하기 위해 회전가능하게 광학소자(1)를 유지하는 구성은 백포커스만 조정할 수있고, 종래의 복잡한 조정기구가 불필요하게 됨으로써, 장치의 소형화, 조정공정의 대폭적인 간략화, 부품코스트의 절감 등의 효과를 얻는다.

상기 언급한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 광학소자(1)는 그 중심으로서, 입사굴절면(볼록굴절면(S1))의 기준축과 원형상으로 형성되고, 기준축(31a)에 수직한 평면부를 가진 볼록 또는 오목한 구조인 벽(1c)으로 형성되어 있다. 이러한 구성은 볼록 또는 오목구조의 위치를 형성하고, 위치를 결정하기 위해 볼록 또는 오목구조를 이용함으로써 촬상장치에 대한, 광입사면의 기준축(31a)의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.

또한, 돌출부(가장자리부(1a))가 광학소자(1)의 출사굴절면(오목굴절면(S8))에 인접하게 형성되어 있으므로, 끼워맞춤부(벽(1c))와 돌출부(가장자리부(1a))를 사용하는 광학소자(1)를 고정함으로써 긴스팬에서 광학소자(1)의 위치결정을 행해서그 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 광학소자(1)를 고정하는 베이스와 광학소자(1)를 가진 촬상장치에 있어서, 이 베이스는 광학소자(1)의 볼록 또는 오목구조(벽(1c))와 걸어맞춤하는 오목 또는 볼록구조(리브(2b))를 가질뿐 아니라 광학소자(1)의 돌출부(가장자리부(1a))를 구속하는 구속수단(압압자(13), 조정캠(52))을 가지고 광학소자(1)를 오목구조 또는 볼록구조와 돌출부에서 베이스상에 고정하도록 하여, 매개 부품을 개재하지 않고서 광학소자(1)를 직접 베이스상에 배치하기 때문에 광학소자(1)를 베이스에 대해서 고정밀도로 위치결정할 수 있다.

또한, 광학소자(1)의 화상면을 촬상소자(CCD(7))의 촬상면에 대해서 근접 및 이간가능하도록 베이스에 대해서 광학소자(1)를 회전가능하게 유지하는 구성은 백포커스조정을 위한 복잡한 조정기구를 제거함으로써 장치의 소형화, 부품이나 공정의 코스트절감을 달성할 수 있는 백포커스조정방법을 실현할 수 있다.

또한, 광학소자(1)의 회전중심이 입사굴절면의 기준축(31a)과 동일하게 되므로, 광학소자(1)가 회전할 때 광학소자(1)의 기울기의 발생을 최소화하고, 기준축(31a)이 하나의 위치에 유지되기 때문에 광학다이어프램이나 베이스의 개구부의 위치를 변화할 필요가 없다.

또한, 광학소자(1)가 대략 광학소자(1)의 회전중심에서 회전축방향으로의 압압하에서 유지되므로, 광학소자(1)는 확실하고 안정한 상태에서 회전가능하게 유지될 수 있다.

또한, 광학소자(1)의 혀형상의 돌출부(가장자리부(1a))가 서로 대응하는 한쌍의 원형상 또는 구형상의 압압부재(압압자(13)와 조정캠(52))사이에 끼워지고 서로 접근방향으로 부세되므로, 광학소자(1)가 회전되고, 돌출부가 미소각도정도 기울어 지더라도, 광학소자(1)는 압압부재와 돌출부 사이의 접촉점의 변위에 기인해서 항상 확실하게 유지된다. 또한, 광학소자(1)를 직접 끼우지 않고서 끼워서 돌출부를 유지하는 구성은 굴절면이나 반사면에 끼워맞춤력을 작용하는 변형과 같은 영향을 최소로 억제하도록 한다.

또한, 압압부재(압압자(13)와 조정캠(52))는 대략 하나의 지점에만 돌출부를 끼워맞춤하므로, 광학소자(1)를 굴곡하는 모멘트가 대략 회전중심에서의 압압력과 돌출부상의 끼워맞춤력에 의해서 발생하지 않음으로써, 광학소자(1)의 광학성능에 영향을 주지 않는다.

또한, 캠베이스(51)가 압압방향으로 이동가능한 동시에 임의의 지점에서 정지되고 고정되므로, 백포커스조정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 압압부재중 하나는 복수의 캠면(52b),(52c)를 가진 캠부재(조정캠(52))이므로, 피사체까지의 거리 등, 촬영조건의 변화에 따라서 초점거리를 변화시킴으로써 항상 초점맞춤한 촬영을 행할 수 있다.

또한, 외장부재(상부케이스(2))는 광학소자(1)와 촬상소자(CCD(7))를 직접 유지하도록 되어 있으므로, 복잡한 구조를 가진 종래의 렌즈통은 불필요하고, 장치의 소형화, 박형화 저코스트화가 가능하여, 본 실시예에서 광학소자의 이점을 사용한 촬상장치를 실현할 수 있다.

또한, 광학소자를 유지하는 베이스가 외장부재(2)로 구성되어 있으므로, 촬상장치의 두께를 얇게할 수 있다.

또한, 광학소자(1)와 촬상소자(7)를 위한 유지구조가 동일한 외장부재(2)상에 형성되어 있으므로 그사이의 위치정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한 광학소자(1)와 촬상소자(7)가 외장부재(2)의 동일면에 있으므로, 조립공정에서 한 방향으로의 조립이 가능함으로써 조립공정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 차광대책은 최소의 필요부품만을 요구하여, 조립도중의 조정공정에서 주변을 어둡게하거나 일시적으로 외장을 조립하는 반조립하는 수고를 줄일 수 있음으로써 조정공정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 촬상장치는 광학소자(1)로 입사하는 광량을 규제하는 광학조리개블레이드(32)가 형성되고, 광학조리개블레이드(32)를 유지하는 유지기구가 외장부재(2)와 일체로 구성되므로 박형화될 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 볼록 및 오목구조를 사용해서 위치결정함으로써 촬상장치에 대해서 광입사면의 기준축의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.

또한, 광학소자가 촬상소자의 촬상면에 대해서 광학소자의 화상면을 근접 또는 이간하도록 회전가능하게 유지되므로, 장치의 소형화와 부품과 공정의 코스트를 절감할 수 있는 백포커스조정방법을 실현할 수 있다.

또한, 외장부재가 광학소자와 촬상소자를 직접 유지하도록 되어 있으므로, 장치의 소형화, 박형화, 저코스트화가 가능함으로써 광학소자의 이점을 사용한 촬상장치를 실현할 수 있다.

Claims (31)

1. 입사굴절면과, 출사굴절면과, 상기 입사굴절면과 상기 출사굴절면 사이에 형성된 복수의 반사면을 구비하고, 광속이 상기 입사굴절면에서 광학소자의 내부로 입사하고, 상기 복수의 반사면에서 복수회 반사하고, 상기 출사굴절면으로부터 출사하는 광학소자에 있어서,

   입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 원호형상이나 원통형상으로 형성된 오목구조 또는 볼록구조를, 상기 입사굴절면의 광입사측면에 형성한 것을 특징으로 하는 광학소자.
2. 제 1항에 있어서, 상기 볼록구조 또는 오목구조는 상기 기준축에 수직인 평면부를 가지는 것을 특징으로하는 광학소자.
3. 제 1항에 있어서, 상기 볼록구조 또는 오목구조의 측부는 상기 기준축에 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학소자.
4. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 반사면은 상기 입사굴절면의 기준축을 90°굴곡시킨 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
5. 제 4항에 있어서, 상기 출사굴절면의 기준축은 상기 입사굴절면의 기준축에 직교하도록 편향되어 있는 것을 특징으로 하는 광학소자.
6. 제 5항에 있어서, 출사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 원통형상의 볼록구조가 상기 출사굴절면의 주변부에 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자.
7. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자는 투명체로 형성되고, 상기 복수의 반사면중 적어도 하나의 면은 자유곡면인 것을 특징으로 하는 광학소자.
8. 제 1항에 있어서, 상기 입사굴절면에 입사한 광속은, 상기 입사굴절면의 파워 및 상기 복수의 반사면중 적어도 하나의 파워에 의해 상기 광학소자내에서 1차상으로서, 결상하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
9. 제 7항에 있어서, 상기 입사굴절면에 입사한 광속은, 상기 입사굴절면의 파워 및 상기 복수의 반사면중 적어도 하나의 파워에 의해 상기 광학소자내에서 1차상으로서, 결상하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
10. 제 1항에 있어서, 위치결정을 위해 사용되는 돌출부가 상기 입사굴절면의 한쪽 주변부 및 상기 출사굴절면의 한쪽 주변부에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자.
11. 제 1항에 있어서, 위치결정을 위해 사용되는 돌출부가 상기 출사굴절면의 한쪽 주변부에 형성된 것을 특징으로하는 광학소자.
12. 입사굴절면과, 출사굴절면과, 상기 입사굴절면과 상기 출사굴절면사이에 형성된 복수의 반사면을 가지고, 광속이 상기 입사굴절면에서 광학소자의 내부로 입사하고, 상기 복수의 반사면에서 복수회 반사하고, 상기 출사굴절면으로부터 출사하는 광학소자를 유지하는 유지구조에 있어서,

    상기 입사굴절면에서 입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 상기 광학소자를 회전조정 가능하게 지지하는 지지부재를 구비한 것을 특징으로 하는 광학소자를 유지하는 유지구조.
13. 입사굴절면과, 출사굴절면과, 상기 입사굴절면과 상기 출사굴절면 사이에 형성된 복수의 반사면을 가지고, 광속이 상기 입사굴절면에서 광학소자의 내부로 입사하고, 상기 복수의 반사면에서 복수회 반사하고, 상기 출사굴절면으로부터 출사하는 광학소자를 유지하는 유지구조에 있어서,

    광속의 결상위치를 변화시키도록 상기 출사굴절면의 위치를 이동가능하게 상기 광학소자를 지지하는 지지부재를 구비한 것을 특징으로 하는 광학소자를 유지하는 유지구조.
14. 제 12항에 있어서, 상기 광학소자에는, 입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 원호형상 또는 원통형상의 부분이 상기 입사굴절면의 광입사측면에 형성되고, 상기 지지부재는 상기 원호형상 또는 원통형상의 부분과 접촉하며, 상기 광학소자를 상기 기준축을 중심으로 해서 회전조정가능하게 하는 것을 특징으로 하는 유지구조.
15. 제 13항에 있어서, 상기 광학소자는 상기 지지부재에 대해서 탄성적으로 압압되어 있고, 상기 지지부재의 위치는 조정부재의 조정조작에 의해 변화되고, 이에 의해서 상기 출사굴절면의 위치를 이동시켜서 광속의 결상위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 유지구조.
16. 제 15항에 있어서, 상기 광학소자와 접촉하는 상기 지지부재의 접촉부가 캠면형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유지구조.
17. 입사굴절면과, 출사굴절면과, 상기 입사굴절면과 상기 출사굴절면 사이에 형성된 복수의 반사면을 가지고, 광속이 상기 입사굴절면에서 광학소자의 내부로 입사하고, 상기 복수의 반사면에서 복수회 반사하고 상기 출사굴절면으로부터 출사하는 광학소자와;

    상기 광학소자의 상기 입사굴절면의 광속입사쪽에 형성된 다이어프램장치와;

    상기 광학소자의 상기 출사굴절면의 광속출사쪽에 형성된 촬상소자와;

    상기 광학소자, 상기 다이어프램장치 및 상기 촬상소자를 내장하는 케이스를 구비한 촬상장치에 있어서,

    상기 다이어프램장치의 애퍼추어개구량이 다이어프램부재의 이동에 의해서 변화하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
18. 제 17항에 있어서, 상기 광학소자의 상기 출사굴절면의 기준축은 상기 광학소자의 상기 입사굴절면의 기준축에 대해서 직교하도록 편향되어 있고, 상기 촬상소자는 상기 입사굴절면의 상기 기준축의 방향에 관해서 상기 광학소자와 중첩되지 않도록 상기 케이스내에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
19. 제 17항에 있어서, 상기 입사굴절면에서, 입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 상기 광학소자를 회전조정가능하게 지지하는 지지부재를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
20. 제 17항에 있어서, 광속의 결상위치를 변화시키도록 상기 출사굴절면의 위치를 이동가능하게 상기 광학소자를 지지하는 지지부재를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
21. 제 19항에 있어서, 상기 광학소자에는, 입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 원호형상 또는 원통형상의 부분이 상기 입사굴절면의 광입사측면에 형성되고, 상기 지지부재는 상기 원호형상 또는 원통형상의 부분과 접촉하여 입사하는 광속의 상기 기준축을 중심으로 해서 상기 광학소자를 회전조정가능하게 하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
22. 제 20항에 있어서, 상기 광학소자는 상기 지지부재에 대해서 탄성적으로 압압되어 있고, 상기 지지부재의 위치는 조정부재의 조정조작에 의해서 변화되고, 이에 의해 상기 출사굴절면의 위치를 이동시켜서 광속의 결상위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
23. 제 17항에 있어서, 상기 다이어프램부재는 상기 케이스에 의해서 이동가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
24. 제 18항에 있어서, 상기 입사굴절면에서, 입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 상기 광학소자를 회전조정가능하게 지지하는 지지부재를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
25. 제 18항에 있어서, 광속의 결상위치를 변화시키도록 상기 출사굴절면의 위치를 이동가능하게 상기 광학소자를 지지하는 지지부재를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
26. 제 17항에 있어서, 상기 광학소자는 상기 입사굴절면의 위치 및 상기 출사굴절면의 위치에서 각각의 지지부재에 대해서 탄성적으로 압압되어 지지되는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
27. 입사굴절면과, 출사굴절면과, 상기 입사굴절면과 상기 출사굴절면 사이에 형성된 복수의 반사면을 가지고, 광속이 상기 입사굴절면에서 광학소자의 내부로 입사하고, 상기 복수의 반사면에서 복수회 반사하고 상기 출사굴절면으로부터 출사하는 광학소자와;

    상기 광학소자의 상기 입사굴절면의 광속입사쪽에 형성된 다이어프램장치와;

    상기 광학소자의 상기 출사굴절면의 광속출사쪽에 형성된 촬상소자와;

    상기 광학소자, 상기 다이어프램장치 및 상기 촬상소자를 내장하는 케이스와;

    광속의 결상위치를 변화시키도록 상기 출사굴절면의 위치를 이동가능하게 상기 광학소자를 지지하는 지기기구를 구비한 것을 특징으로 하는 촬상장치.
28. 제 27항에 있어서, 상기 지지기구는 상기 입사굴절면에서 입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 상기 광학소자를 회전조정가능하게 지지하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
29. 제 27항에 있어서, 상기 지지기구는 광속의 결상위치를 변화시키도록 상기 출사굴절면의 위치를 이동가능하게 상기 광학소자를 지지하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
30. 제 28항에 있어서, 상기 광학소자에는 입사하는 광속의 기준축을 중심으로 해서 원호형상 또는 원통형상의 부분이 상기 입사굴절면의 광입사측면에 형성되고, 상기 지지부재는 상기 원호형상 또는 원통형상의 부분과 접촉하여, 입사하는 광속의 상기 기준축을 중심으로 해서 상기 광학소자를 회전조정가능하게 하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
31. 제 29항에 있어서, 상기 광학소자는 상기 지지부재에 대해서 탄성적으로 압압되어 있고, 상기 지지부재의 위치는 조정부재의 조정조작에 의해서 변화하고, 이에 의해 상기 출사굴절면의 위치를 이동시켜서 광속의 결상위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 촬상장치.