JP6120728B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子ユニット、鏡筒ユニット、レンズ一体型カメラ、顕微鏡などの光学機器に関する。

近年、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの光学機器は小型化が益々要求されている。例えば、前玉レンズおよび撮像素子を固定し、変倍群とフォーカス群を鏡筒内部で光軸方向に移動させる、いわゆるインナーフォーカスズームタイプは、前玉フォーカスよりも小型になる。また、撮像素子を固定し、前玉を含めた変倍群を光軸方向に動かす、いわゆる沈胴鏡筒も小型化に寄与する。その一方、画素数の増加などから撮像素子からの発熱量は増加傾向にあるため、放熱対策も必要になっている。

特許文献１は、変倍時に前玉を移動させる沈胴鏡筒を開示し、特許文献２は、撮像素子の放熱のためにペルチェ素子を搭載したカメラを開示している。

特許第４１９４２２１号公報 特開２０１０−５６９９５号公報

特許文献１の構造は、前玉を含む１群光学系が大きなガラスとなり、移動重量も大きいため、ズーム動作の高速化や動画での滑らかな動作には不利となる。また、Ｆｎｏを明るくすると更に大型となり、駆動機構も複雑かつ大型化する。特許文献２の構造は、ペルチェ素子および熱伝達構造が複雑となり、小型カメラには搭載が難しい。

本発明は、小型で放熱性能が高い光学機器を提供することを例示的な目的とする。

本発明の光学機器は、撮影光学系が形成した被写体の光学像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、前記撮像素子と前記ヒートシンクを保持する保持ユニットと、前記ヒートシンクを冷却する冷却ファンを備えた冷却ファンユニットと、前記撮影光学系からの光を前記撮像素子に導く中空部を有し、前記冷却ファンユニットを保持するとともに、前記保持ユニットを前記中空部において前記撮影光学系の光軸方向に移動可能に収納する第１の鏡筒と、を有し、前記保持ユニットは、前記ヒートシンクに外気を取り込むための第１の吸気口と、前記第１の吸気口から取り込んだ前記外気を排気する第１の排気口と、を有し、前記第１の鏡筒は、外気を取り込むための第２の吸気口と、前記第２の吸気口から取り込んだ前記外気を排気する第２の排気口と、を有し、前記保持ユニットが前記第１の鏡筒の前記中空部を移動する範囲において、前記第１の吸気口は前記第２の吸気口に接続され、前記第１の排気口は前記第２の排気口に接続され、前記冷却ファンユニットの前記冷却ファンによって前記外気の吸気と排気がなされることを特徴とする。

本発明によれば、小型で放熱性能が高い光学機器を提供することができる。

本実施形態の撮像装置（光学機器）のブロック図である。 本実施形態の撮像素子ユニットの斜視図である。 図２に示す撮像素子ユニットの光軸を通る断面図である。 本実施形態の撮像装置の分解斜視図である。

図１は、本実施形態に係る撮像装置（光学機器）のブロック図である。撮像装置は、レンズ一体型カメラ（デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ）、顕微鏡などである。図１の左側が被写体側である。

図１において、Ｌ１は最も被写体側にある固定の第１レンズ群（固定群）である。Ｌ２およびＬ３は、それぞれ光軸方向に移動することにより変倍動作を行う変倍レンズ群としての第２レンズ群および第３レンズ群である。Ｌ４は固定の第４レンズ群、Ｌ５は光軸方向に移動することにより焦点調節を行う第５レンズ群（フォーカスレンズ）である。

第１レンズ群Ｌ１〜第５レンズ群Ｌ５は被写体の光学像を形成する撮影光学系を構成している。本実施形態の撮影光学系は、変倍時に光軸方向に撮像素子の撮像面も移動させる。図１において、ｚは撮影光学系の光軸である。撮影光学系は鏡筒（第２の鏡筒）に収納される。最終レンズ群でフォーカスを行うことによって鏡筒の小型化を図っている。

１は第１レンズ群Ｌ１を保持する固定鏡筒、２は第２レンズ群Ｌ２を保持する移動部材（レンズ保持枠）、３は第３レンズ群Ｌ３を保持する移動部材（レンズ保持枠）、４は第４レンズ群Ｌ４を保持する固定部材である。５は第５レンズ群Ｌ５を保持する移動部材（レンズ保持枠）である。移動部材２と移動部材３および移動部材５は、撮影光学系の光軸Ｚ方向に移動可能に支持されている。

６は、光学系の開口径を変化させる絞りユニットであり、駆動部６ａにより絞り羽根を光軸直交面内で動かし、開口径を変化させる絞りユニットである。絞りユニット６は、撮像素子に入射する光量を調節する。絞り径は絞りセンサー回路３４によって検出され、駆動部６ａは絞り駆動回路３７によって駆動される。

撮像素子１０７とフィルタ部材１０８からなる撮像手段３０は、保持ユニット１３０に保持されており、変倍動作時に撮影光学系の光軸方向に移動される。撮像素子１０７は、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーなど、撮影光学系が形成する光学像を光電変換する光電変換素子を有する。フィルタ部材１０８は、撮影光学系からの光のうち撮像素子１０７の空間周波数よりも高い光成分の通過を制限する光学ローパスフィルターと、赤外光を遮断する赤外カットフィルターを含む。撮像素子１０７とフィルタ部材１０８は、後述する図３に示されている。

撮像素子１０７からの撮影信号は、カメラ信号処理回路３１に出力される。カメラ信号処理回路３１は、後述する基板１０５に搭載される。カメラ信号処理回路３１は、撮像手段３０の出力に増幅やガンマー補正などを施す。カメラ信号処理回路３１で増幅やガンマー補正などを施された信号がマイコン３２に出力される。

マイコン（マイクロコンピュータ）３２は、多数の信号を取り入れて信号処理を行うと共に、入力信号に応じて多数の信号を出力し、光学機器の制御等を施す制御手段（制御回路）である。マイコン３２は、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサを含む。３３はマイコン３２で信号処理された画像信号や、その他、記録条件などを記録する記録手段である。

３４は、駆動部６ａの駆動磁石の回転位置をホール素子で検出する絞りセンサー回路である。マイコン３２は、カメラ信号処理回路３１からの入力信号と絞りセンサー回路３４からの絞り駆動部の回転量などの入力信号に応じて、絞り駆動回路３７に絞り駆動信号を出力し、光量調整を行う。

５０は変倍動作を指示するズームスイッチ、５１は撮影者が意識的にマニュアルフォーカス動作（合焦動作）を指示するフォーカススイッチ、５２は電源スイッチである。７は、変倍光学系を光軸方向に駆動保持するカム環である。８は、変倍光学系を直進ガイドする、長穴を有するガイド環である。

ズームモータ１０が回転すると、ズームモータ１０の出力軸に取付けられたギア１０ａとカム環７に設けられたギア部７ａの係合により、カム環７が光軸周りに定位置回転する。

移動部材２、３および絞りユニットの外周には、略均等に振り分け配置（１２０度毎）されたカムフォロアが設けられており、カム環７のカム溝と直進ガイドの長穴により、光軸方向位置を変化させ、変倍動作を行う。カム環７の外周部には、円弧状のエンコーダ９が取り付けられており、固定鏡筒部材に取付けられたズームポジションセンサー２０によりズームポジションを検出する。

第５レンズ群Ｌ５を保持する移動部材（レンズ保持枠）５には、５群駆動回路３６によって駆動される超音波振動子１１が取り付けられており、スライダー１２との摩擦により光軸方向への移動と停止を行える超音波モータを構成している。移動部材５は、光軸方向に平行に延びる一対の不図示のガイドバーにより撮影光学系の光軸方向に移動可能に支持されている。また、移動部材５には、不図示のエンコーダが取り付けられており、５群位置センサー２１により、光軸方向の位置を検出する。

同様に、撮像手段３０を保持する保持ユニット１３０には、超音波振動子１３が取り付けられており、スライダー１４との摩擦により光軸方向への移動と停止を行える超音波モータを構成している。超音波振動子１３は撮像素子駆動回路１５によって駆動される。

超音波モータは、圧電効果による振動を移動運動に変換する摩擦式のモータであり、電圧を掛けて圧電セラミックス振動体からなる超音波振動子を変形させ、その位置変化を利用して摩擦力を生み出し、それを回転運動や直線運動に変換する。

撮像手段３０の駆動手段は、具体的には、後述する保持ユニット１３０を固定鏡筒１１０の中空部において固定鏡筒１１０に対して（撮影光学系の光軸方向に沿って）移動させるものである。駆動手段は超音波モータに限定されず、ステッピングモータ、ＶＣＭなどを使用することができる。撮像素子駆動回路１５による撮像素子１０７の移動（駆動）はマイコン３２によって制御される。

図２は、本実施形態に係る撮像素子ユニット１００の斜視図であり、図２（ａ）は広角状態、図２（ｂ）は望遠状態を示している。図３は、撮像素子ユニット１００の光軸ｚに沿った断面図であり。図３（ａ）は広角状態を示し、図３（ｂ）は望遠状態を示している。図４は、撮像素子ユニットの斜視図であり、図４（ａ）は冷却ファンユニット１５０を取り外した様子を示しており、図４（ｂ）は保持ユニット１３０を更に取り外した様子を示している。

図４（ｂ）に示すように、撮像素子ユニット（光学機器）１００は、固定鏡筒１１０、保持ユニット１３０、冷却ファンユニット１５０を有する。

撮像素子ユニット１００の固定鏡筒１１０は、撮影光学系の鏡筒ユニット（第２の鏡筒）に固定される。撮像素子ユニット１００や撮像素子ユニット１００が取り付けられた撮影光学系の鏡筒ユニットも本実施形態の光学機器として機能する。

保持ユニット１３０は、光軸方向に平行に延びる一対のガイドバー１０３、１０４により撮影光学系の光軸方向に移動可能に支持されている。また、保持ユニット１３０には、撮像素子１０７の光軸方向の位置を検出する検出手段である撮像素子位置センサー２２が設けられている。撮像素子位置センサー２２は、例えば、発光素子と受光素子とスケールから構成される不図示のエンコーダから構成される。

カメラの電源スイッチ５２が入れられると、ズームポジションセンサー２０によりズームポジション（変倍位置）が検出される。移動部材５と保持ユニット１３０は、検出されたズームポジションに対応した位置に、５群位置センサー２１と撮像素子位置センサー２２の値があうように、移動部材５と保持ユニット１３０を光軸方向に移動させ、目標位置で停止させる。

マイコン３２は、撮像素子１０７からの撮影信号を基に５群駆動回路３６を制御し、駆動信号によって超音波振動子１１を振動させ、移動部材５を光軸方向に動かし合焦動作を行う。

ズームスイッチ５０が操作されると、移動方向および移動速度が、どの様に操作されているかをマイコン３２が判断し、ズーム動作が行なわれる。ズームモータ１０は、マイコン３２からの制御信号によりズーム駆動回路３５から駆動信号を受け、ズームスイッチ５０の操作に対応した方向および量だけカム環７を回転させる。この時、マイコン３２は、カム環７の位置を測定するズームポジションセンサー２０の値を基に、フィードバック制御を行う。

また、超音波振動子１１とスライダー１２により構成された超音波モータは、マイコン３２からの制御信号により５群駆動回路３６から駆動信号を受け、ズームスイッチ５０の操作に対応した方向および量だけ移動部材５を駆動する。この時、マイコン３２は、移動部材５の位置を測定する５群位置センサー２１の値を基に、フィードバック制御を行う。

同様に、超音波振動子１３とスライダー１４により構成された超音波モータは、マイコン３２からの制御信号により撮像素子駆動回路１５から駆動信号を受け、ズームスイッチ５０の操作に対応した方向および量だけ撮像素子１０７を駆動する。この時、マイコン３２は、撮像素子１０７の位置を測定する撮像素子位置センサー２２の検出結果に基づいて、フィードバック制御を行う。

本実施形態で、撮像素子１０７を移動して変倍を行っているが、本発明は撮像素子１０７を移動して焦点調節を行うものにも適用可能である。例えば、コントラスト検出方式の焦点検出では、撮影光学系によって形成される焦点位置と撮像素子の相対位置を変化させるスキャンを行いながら撮像素子が形成した被写体像のコントラストのピーク位置を検出することによって焦点検出する。この場合、フォーカスレンズを光軸方向に移動する代わりに撮像素子を光軸方向に移動する。

固定鏡筒１１０は、図２に示すように、前側（被写体側）に配置された固定部（第１の固定部）１１１と、後側（被写体と反対側）に配置された保持ユニット１３０の取付部１１２と、を有する第１の鏡筒である。また、撮影光学系からの光を撮像素子１０７に導く中空部ＨＰを有する。固定鏡筒１１０は、中空部において、撮影光学系の光軸方向に保持ユニット１３０を移動可能に収納する。保持ユニット１３０は中空部に挿入されているので撮像素子１０７の防塵や不必要な光の遮光が容易になる。また、固定鏡筒１１０は、冷却ファンユニット１５０を保持する。

固定部１１１は、中空円筒形状を有する。固定部１１１は、被写体側において撮影光学系の鏡筒（第２の鏡筒）に接続固定され、背面が取付部１１２と固定されている。図３に示すように、固定部１１１の中央は、撮像光を取り込む開口部１１１ａが形成されている。開口部１１１ａは中空部を構成する。

図４（ｂ）に示すように、取付部１１２は、上下に一対の開口部（第２の吸気口）１１３ａを有すると共に後端に開口部（第２の排気口）１１３ｂを有する。上下方向は、撮像素子１０７の短手方向に平行な方向である。一対の開口部１１３ａは保持ユニット１３０の一対の開口部（第１の吸気口）１３１に接続されており、一対の開口部１３１の外側に配置される。開口部１１３ａは外気を取り込むための吸気口である。一対の開口部１１３ａと一対の開口部１３１が撮像素子ユニット１００の左右に設けられてもよい。左右方向は撮像素子１０７の長手方向に平行な方向である。

開口部１１３ａは矩形の開口部であり、開口部１３１よりも大きい。撮像素子１０７が、図３（ａ）に示す広角位置（第１の位置）と、撮像素子１０７が図３（ｂ）に示す望遠位置（第２の位置）と、の間を移動する範囲において、開口部１３１は開口部１１３ａを介して外部に接続される。これによって、撮像素子１０７が光軸方向に移動しても開口部１３１は外気を取り込む（吸気する）ことができる。なお、上述したように、撮像素子１０７が焦点調節に使用される場合など、第１の位置と第２の位置は広角位置と望遠位置に限定されない。

開口部１１３ｂは、開口部１１３ａから吸気した空気の排気口であり、撮像素子１０７が広角位置と望遠位置との間を移動する範囲において、保持ユニット１３０の開口部１３２（第１の排気口）に接続されている。これによって、撮像素子１０７が光軸方向に移動しても開口部１３２は排気することができる。この結果、冷却効率が維持される。開口部１１３ａは中空の十字形状を有し、開口部１３２よりも大きい。開口部１１３ｂは、開口部１１３ａから吸気した鏡筒内部の空気を冷却ファンユニット１５０に送る機能を有する。

取付部１１２には、ガイドバー１０３を固定保持する保持部１１４ａとガイドバー１０４を固定保持する保持部（第２の固定部）１１４ｄを有する。ガイドバー１０３、１０４は、固定鏡筒１１０の中空部において保持ユニット１３０を固定鏡筒１１０に対して撮影光学系の光軸方向に移動する案内手段を構成する。保持部１１４ｄはネジ１６０を固定するネジ固定部を兼ねており、多機能化による小型化を達成している。

また、取付部１１２には、ネジ１６０を固定するネジ固定部１１４ｂ、１１４ｃも設けられている。保持部１１４ａ、１１４ｄ、ネジ固定部１１４ｂ、１１４ｃは、取付部１１２の後端の開口部１１３ｂの四隅に設けられている。取付部１１２の後端には、冷却ファンユニット１５０がネジ１６０によって固定される。

保持ユニット１３０は、撮像素子１０７、フィルタ部材１０８、ヒートシンク１４０を保持する。ヒートシンク１４０は、撮像素子１０７を保持する保持部材１４１と保持部材１４１から起立する複数の冷却フィン１４２を有し、撮像素子１０７から発生する熱を放熱する放熱手段である。保持部材１４１と冷却フィン１４２は銅などの熱伝導率の高い金属から構成されている。

保持部材１４１は、図３に示すように、断面凹形状を有するが、平板形状を有していてもよい。保持部材１４１は撮像素子１０７と熱的に接続する。撮像素子１０７からの熱は保持部材１４１に伝達し、その後、冷却フィン１４２に伝達する。本実施形態では、各冷却フィン１４２は上下方向に延びる板状部材であるが、左右方向に延びる板状部材であってもよいし、柱状、針状であってもよい。柱状、針状の冷却フィンは格子状に配置されてもよいし、光軸周りに同心円状に配置されてもよい。

保持ユニット１３０は、開口部１３１、１３２と、ガイドバー１０３に接続されるスリーブ部１３３と、不図示の回転防止穴を有する。保持ユニット１３０は、ガイドバー１０３、１０４に沿って光軸方向に移動する。駆動手段による駆動はマイコン３２によって制御される。

保持ユニット１３０は、上下に一対の開口部１３１と後面に開口部１３２を有する。一対の開口部１３１はヒートシンク１４０の冷却フィンの横に設けられており、ヒートシンク１４０に外気を取り込むための吸気口である。ヒートシンク１４０の隣り合う２つの冷却フィン１４２の間が開口部１３１から取り込んだ空気の流路となる。外気の吸気と排気は冷却ファンユニット１５０の冷却ファンによってなされる。この空気の流路は開口部１３２に接続されている。空気が流通する際に冷却フィン１４２が冷却（空冷）される。固定鏡筒１１０の中空部はヒートシンクを冷却する外気の流路の一部を構成する。

撮像素子１０７が、図３（ａ）に示す広角位置にある時に開口部１３１は図３（ａ）に示す開口部１１３ａの左側（または左半分）と連通する。また、撮像素子１０７が、図３（ｂ）に示す広角位置にある時に開口部１３１は図３（ｂ）に示す開口部１１３ａの右側（または右半分）と連通する。開口部１１３ａは、保持ユニット１３０が光軸方向に移動しても、開口部１３１を塞がないため、外気取り込み面積が一定に維持される。開口部１１３ａと１３１は撮影光学系の光軸に垂直な方向（撮像素子の短手方向）に並んでいる。なお、空気の流れは逆であってもよいので（吸気口と排気口は逆であってもよいので）、第１の排気口と第２の排気口が撮影光学系の光軸に垂直な方向に並んでいてもよい。

冷却ファンユニット１５０は、直方体形状の筺体（ハウジング）を有し、内部に不図示の冷却ファン（送風機）を備えている。冷却ファンはヒートシンク１４０を冷却する。冷却ファンユニット１５０も、撮像素子１０７を放熱する放熱手段である。本実施形態では、このように放熱手段は撮像素子１０７の光軸方向の後方に配置されている。

冷却ファンは不図示の電源手段から電源を供給されて回転する。冷却ファンの回転軸は、例えば、撮影光学系の光軸上に配置される。

冷却ファンユニット１５０のハウジングは、図４（ａ）に示すように、前面１５１、後面１５２、一対の側面１５３を有する。前面１５１と後面１５２は光軸に垂直である。前面１５１は、不図示の開口部を有し、後面１５２は、開口を有しない。前面１５１の開口の形状は限定されず、吸気口として機能する。各側面１５３には矩形形状の開口部１５３ａが設けられている。開口部１５３ａは開口部として機能する。本実施形態の冷却ファンユニット１５０は、前面１５１の開口部から空気を取り込み側面１５３の開口部１５３ａから空気を鏡筒外部に排気する形態の遠心ファンであり、空気の流路はＬ字形状となる。

但し、側面１５３の開口部１５３ａを塞ぎ、後面１５２に開口部を設け、空気が前面１５１の開口部から後面１５２の開口部に光軸方向に移動する軸流ファンを使用してもよい。また冷却ファンが逆回転して、吸気口と排気口を入れ替えてもよい。冷却ファンユニット１５０は、３つの隅部１５４にネジ穴を有し、ネジ１６０を介して取付部１１２の開口部１１３ｂに取り付けられる。

被写体側から光軸方向に沿って順に、撮像素子１０７、ヒートシンク１４０、冷却ファンユニット１５０が配置される。放熱手段が撮像素子１０７の後方（被写体と反対側）に配置されている。また、撮影光学系、外気の流路、冷却ファンが撮影光学系の光軸方向において重なっている。これにより、鏡筒前側から見た投影形状が小型になり、撮影光学系の鏡筒が小型になることによって撮像素子ユニットと撮像装置は小型になる。

撮像素子１０７の熱を伝達、放熱させる冷却フィン１４２を通った外気は、保持ユニット１３０の開口部１３２、開口部１１３ｂを通り、冷却ファンユニット１５０により、図２（ａ）に示す矢印Ａ方向に排気される。開口部１１３ｂは、保持ユニット１３０が光軸方向に移動しても、開口部１３２を塞がないので、冷却フィン１４２を通過するための外気排出口の開口面積を一定に保つ。保持ユニット１３０が光軸方向に移動しても、送風経路内の空気の流速は一定に維持され、設計通りの効率の良い冷却を行うことができる。

図３において、保持ユニット１３０には、フィルタ部材１０８を収納する収納部１３４、保持部材１４１が取り付けられる不図示のボス部が設けられている。収納部１３４は、光軸方向に沿って撮像素子１０７の被写体側に設けられる。フィルタ部材１０８は弾性部材１０６による弾性力によって収納部１３４に固定される。弾性部材１０６は、収納部１３４に設けられ、撮像素子１０７によってフィルタ部材１０８に押圧され、撮像素子１０７の不図示の撮影光学系からの光を取り込む面（保護ガラス面）の周囲を覆い、保護ガラス内の防塵を行う。

撮像素子１０７が実装された基板１０５には、撮像素子１０７が光電変換した信号やマイコン３２からの制御信号を送信するための配線１０２が接続されている。

より詳細には、図３（ｂ）に示すように、基板１０５は、保持ユニット１３０に設けられ、撮像素子１０７に接続された第１の基板１０５ａと、固定鏡筒１１０に設けられた第２の基板１０５ｎと、配線１０２を有する。配線１０２は、第１の基板１０５ａと第２の基板１０５ｂを接続する屈曲性がある第３の基板として機能する。第１の基板１０５ａと第２の基板１０５ｂは折れ曲がり形状を有する。基板１０５の第２の基板１０５ｂにマイコン３２やカメラ信号処理回路３１が設けられてもよい。

配線１０２は、フレキシブルプリント基板または細線動軸等の屈曲性が良い配線が用いられる。配線１０２は、変倍動作により保持ユニット１３０の光軸Ｚ方向の移動を円滑に行えるように、図２および図３に示すように、鏡筒外部に適切な長さで接続されている。また、配線１０２は、開口部１１３ａと１３１を介して第１の基板１０５ａに接続されており、開口部１１３ａと１３１が配線１０２にも使用されて多機能化され、小型化を達成している。

なお、上述したように、吸気口と排気口の方向は入れ替わってもよいので、配線１０２は、第１の排気口と第２の排気口を介して第１の基板１０５ａに接続されていてもよい。

撮像素子１０７は、１６：９等の有効領域を有する。この場合、一対の配線１０２を固定鏡筒１１０の上下方向に配置する（配線１０２は保持ユニット１３０の上側と下側に突出する）。そして、移動部材５の第２の駆動手段（超音波振動子１１、スライダー１２）、フォーカスレンズの位置を検出する５群位置センサー（第２の検出手段）２１を撮影光学系の鏡筒の左側または左側に配置する。また、保持ユニット１３０の第１の駆動手段（超音波振動子１３、スライダー１４）、撮像素子位置センサー（第１の検出手段）２２、ガイドバー１０３，１０４を、撮影光学系の鏡筒の右側または左側に配置する。撮影光学系の光軸に共に垂直な上下方向（第１の方向）と左右方向（第１の方向に垂直な第２の方向）の空間を有効利用することによって小型化を図ることができる。

以上、本実施形態は、前玉を含む１群光学系を固定し、撮像素子１０７を光軸方向に移動する。これによって、１群移動の沈胴レンズと同様に、変倍光学系として、前玉の小径化および光学全長の小型化が可能となる。また、Ｆｎｏを明るくしても、移動群は比較的小型にすることができる。

また、発熱源である撮像素子１０７を、撮像素子１０７の光軸後方に配置した送風経路および冷却ファンユニット１５０により冷却するため、効率良く小型な光学機器を提供することができる。

また、本実施例では、カム環７、移動部材（レンズ保持枠）５、保持ユニット１３０の、それぞれの位置センサーには、絶対位置を測定する検出手段を搭載しているが、リセット位置からの相対位置を測定するセンサーでもよい。また、各移動群を駆動する駆動機構には、リセット位置からのパルス数で駆動制御を行うステッピングモータ等を使用しても可能である。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の光学機器は、レンズ一体型のカメラ（デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ）、顕微鏡、撮像素子ユニット、鏡筒ユニットに適用することができる。

１００…撮像素子ユニット（光学機器）、１０７…撮像素子、１１０…固定鏡筒（第１の鏡筒）、１１３ａ…開口部（第２の吸気口）、１１３ｂ…開口部（第２の排気口）、１３０…保持ユニット、１３１…開口部（第１の吸気口）、１３２…開口部（第１の排気口）、１４０…ヒートシンク、１５０…冷却ファンユニット、ＨＰ…中空部

Claims (21)

1. 撮影光学系が形成した被写体の光学像を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、
   前記撮像素子と前記ヒートシンクを保持する保持ユニットと、
   前記ヒートシンクを冷却する冷却ファンを備えた冷却ファンユニットと、
   前記撮影光学系からの光を前記撮像素子に導く中空部を有し、前記冷却ファンユニットを保持するとともに、前記保持ユニットを前記中空部において前記撮影光学系の光軸方向に移動可能に収納する第１の鏡筒と、
   を有し、
   前記保持ユニットは、前記ヒートシンクに外気を取り込むための第１の吸気口と、前記第１の吸気口から取り込んだ前記外気を排気する第１の排気口と、を有し、
   前記第１の鏡筒は、外気を取り込むための第２の吸気口と、前記第２の吸気口から取り込んだ前記外気を排気する第２の排気口と、を有し、
   前記保持ユニットが前記第１の鏡筒の前記中空部を移動する範囲において、前記第１の吸気口は前記第２の吸気口に接続され、前記第１の排気口は前記第２の排気口に接続され、前記冷却ファンユニットの前記冷却ファンによって前記外気の吸気と排気がなされることを特徴とする光学機器。
2. 前記冷却ファンユニットは、前記第１の鏡筒の前記第２の排気口に固定され、前記撮影光学系の光軸に沿って被写体側から順に、前記撮像素子、前記ヒートシンク、前記冷却ファンユニットが配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第１の鏡筒の中空部は前記外気の流路の一部を構成することを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記第１の鏡筒は前記撮影光学系を収納する第２の鏡筒に固定される第１の固定部を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記保持ユニットを前記第１の鏡筒の前記中空部において前記第１の鏡筒に対して前記撮影光学系の前記光軸方向に案内する案内手段を更に有し、
   前記案内手段は、前記第１の鏡筒に固定され、前記保持ユニットを前記撮影光学系の光軸方向に案内するガイドバーを有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の光学機器。
6. 前記保持ユニットは、前記ガイドバーに接続されるスリーブを更に有することを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
7. 前記第１の鏡筒は、前記ガイドバーを固定する第２の固定部を更に有し、当該第２の固定部は前記冷却ファンユニットを前記第１の鏡筒にネジにより固定するネジ固定部を兼ねていることを特徴とする請求項５または６に記載の光学機器。
8. 前記保持ユニットに設けられ、前記撮像素子に接続された第１の基板と、
   前記第１の鏡筒に設けられた第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板を接続する屈曲性がある第３の基板と、
   を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の光学機器。
9. 前記第３の基板はフレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
10. 前記第３の基板は、前記第１の吸気口と前記第２の吸気口、または、前記第１の排気口と前記第２の排気口を介して前記第１の基板に接続されていることを特徴とする請求項８または９に記載の光学機器。
11. 前記第３の基板は前記第１の鏡筒の上側または下側に突出し、
    前記光学機器は、前記保持ユニットの第１の駆動手段と、前記撮像素子の位置を検出する第１の検出手段と、更に有し、
    前記第１の駆動手段と前記第１の検出手段は前記第１の鏡筒の左側または右側に設けられ、
    前記第１の鏡筒の上下方向と左右方向は共に前記撮影光学系の光軸方向に垂直であり、前記上下方向は前記左右方向と垂直であることを特徴とする請求項８乃至１０のうちいずれか１項に記載の光学機器。
12. 前記保持ユニットは、
    光学ローパスフィルターと赤外カットフィルターを含むフィルタ部材と、
    前記撮影光学系の前記光軸方向に沿って前記撮像素子の被写体側に設けられ、前記フィルタ部材を収納する収納部と、
    を更に有することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の光学機器。
13. 前記保持ユニットは、前記収納部に設けられ、前記撮像素子によって前記フィルタ部材に押圧され、前記撮像素子の前記撮影光学系からの前記光を取り込む面の周囲を覆う弾性部材を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の光学機器。
14. 前記第１の吸気口と前記第２の吸気口、または、前記第１の排気口と前記第２の排気口は前記撮影光学系の光軸に垂直な方向に並んでいることを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の光学機器。
15. 前記撮影光学系の光軸に垂直な方向は、前記撮像素子の短手方向であることを特徴とする請求項１４に記載の光学機器。
16. 前記撮影光学系を更に有することを特徴とする請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の光学機器。
17. 前記撮影光学系の最も被写体側にあるレンズ群は固定群であることを特徴とする請求項１６のうちいずれか１項に記載の光学機器。
18. 前記保持ユニットが移動すると前記撮像素子の撮像面が移動して変倍を行うことを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学機器。
19. 前記保持ユニットが移動すると前記撮像素子の撮像面が移動して焦点調節を行うことを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学機器。
20. 前記撮影光学系、前記外気の流路、前記冷却ファンは前記撮影光学系の前記光軸方向において重なっていることを特徴とする請求項１６乃至１９のうちいずれか１項に記載の光学機器。
21. 前記光学機器は、前記撮影光学系を更に有し、
    前記撮影光学系は、最も被写体側にある固定のレンズ群と、前記撮影光学系の前記光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズと、を更に有し、
    前記光学機器は、前記フォーカスレンズを駆動する第２の駆動手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出する第２の検出手段と、を更に有し、
    前記第２の駆動手段と前記第２の検出手段は前記光学機器の左側または右側に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の光学機器。