JP2004118115A

JP2004118115A - 光学機器

Info

Publication number: JP2004118115A
Application number: JP2002284420A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Kato; 加藤　　雄一郎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】レンズ鏡筒内に固定絞りを配置する場合、レンズ鏡筒が大型化したり、光学要素や固定絞りの光軸合わせ精度を確保しにくかったりする。
【解決手段】光学要素２１１と、内側にて光学要素を保持する保持部材２０２と、保持部材内に配置され、有効光線以外の光線を遮る遮光部材２２２とを有する光学機器において、遮光部材に、保持部材内に配置されることにより弾性変形する弾性部２２２ａを設け、該弾性部がその弾性力によって保持部材の内面に圧接することにより、この遮光部材が保持部材内にて固定されるようにする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ、レンズ鏡筒その他の光学機器に関し、さらに詳しくは、光学要素を保持する保持部材内に遮光部材を配置した光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ鏡筒では、光学要素としてのレンズを小径化し、これに伴い該レンズを保持する保持筒を小径化するほど、有効光束と保持筒の内面とが近づき、保持筒の内面で反射した不要光（有害光）がゴーストやフレア等の光学的な影響をもたらす可能性が高くなる。
【０００３】
このような場合、鏡筒内に固定絞りと呼ばれる遮光部材を設け、有害光が像面に到達しないような構造とすることが多い。固定絞りの配置方法としては、例えば、特許文献１にて提案されているものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２７３９４５号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１にて提案のものでは、前側の鏡筒と後側の鏡筒との間に固定絞りを挟み込み、さらに後側の鏡筒に、固定絞りの挟み込み位置周辺の外周を覆う部分が設けられているため、レンズ鏡筒が大型化（大径化）する。しかも、前側の鏡筒と後側の鏡筒とが分割された構成になっているため、これら鏡筒のそれぞれに保持された複数の光学要素や固定絞りの光軸合わせ精度を確保しにくい。
【０００６】
そこで、本発明は、小型化が図れ、また光学要素および遮光部材の光軸合わせが容易である光学機器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、光学要素と、内側にて光学要素を保持する保持部材と、保持部材内に配置され、有効光線以外の光線を遮る遮光部材とを有する光学機器において、遮光部材に、保持部材内に配置されることにより弾性変形する弾性部を設け、該弾性部がその弾性力によって保持部材の内面に圧接することにより、この遮光部材が保持部材内にて固定されるようにしている。
【０００８】
このように、遮光部材に、自身の弾性力によって保持部材の内面に圧接する弾性部を設けているため、遮光部材を保持部材内に挿入するだけで、遮光部材の保持部材内で固定が可能となる。したがって、光学機器の組立てが容易になる。しかも、特許文献１にて提案の構成のように遮光部材を配置するために保持部材を前後に分割したり、分割部分の外周を覆う構造を設ける必要がないので、光学機器の小型化を図ることが可能であるとともに、保持部材に保持される光学要素（複数の光学要素を有する場合にはこれら複数の光学要素同士）や遮光部材の光軸合わせ精度を確保し易い。
【０００９】
なお、保持部材の内面に、光学要素が光軸方向において当接する受け部を周方向複数箇所に突出するよう形成し、上記弾性部を、保持部材の内面のうち上記受け部間の凹部に圧接させるようにするとよい。
【００１０】
これにより、弾性部を光軸からできるだけ離すことが可能となり、弾性部での有害光の反射による光学的な影響を防止することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下の実施形態では、スチルカメラ（デジタルカメラ、フィルムカメラ）やビデオカメラなどの光学機器のレンズ鏡筒部分に、本発明を適用した場合を説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態であるレンズ鏡筒の正面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線での断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
【００１３】
本実施形態のレンズ鏡筒は、２つのレンズ群を有する単焦点レンズである。図１（ａ）〜（ｃ）において、１群鏡筒２０１は固定の前玉レンズ群２１０を保持し、２群鏡筒２０２は、一般的にフォーカスレンズと呼ばれ、光軸方向に移動することで焦点合わせを行うフォーカスレンズ群２１１を保持する。１群鏡筒２０１の外周における周方向４箇所には突起部２０１ａが形成されており、これら突起部２０１ａが固定鏡筒２０３に形成された凹部内に挿入されることにより、１群鏡筒２０１が、固定鏡筒２０３に対する回転が阻止された状態で固定鏡筒２０３に保持される。
【００１４】
２０４はＣＣＤホルダ２０４であり、その後端部において図１には図示しない固体撮像素子としてのＣＣＤ（ＣＭＯＳセンサ等、他の撮像素子でもよい）を保持するとともに、その前端部が固定鏡筒２０３の後部に対して結合される。
【００１５】
ガイドバー２０５ａ，２０５ｂは光軸と略平行に延びるように、その両端部が固定鏡筒２０３とＣＣＤホルダ２０４とにより保持されている。これらガイドバー２０５ａには、２群鏡筒２０２に形成されたスリーブ部２０２ａがスライド可能に係合しており。これにより２群鏡筒２０２の光軸方向への移動案内が行われる。一方、ガイドバー２０５ｂには、２群鏡筒２０２に形成されたＵ字形状部２０２ｂが係合しており、これにより、２群鏡筒２０２のガイドバー２０５ａ回りでの回転が阻止される。
【００１６】
また、図１（ｃ）に示すように、２群鏡筒２０２に設けられたラック２０９がステッピングモータ２０８の出力軸と一体化されたリードスクリュー２０８ａに噛み合っている。これにより、ステッピングモータ２０８が作動してリードスクリュー２０８ａが回転すると、リードスクリュー２０８ａとラック２０９との噛み合い作用によってリードスクリュー２０８ａの回転運動がラック２０９（２群鏡筒２０２）の直進運動に変換される。これにより、２群鏡筒２０２はガイドバー２０５ａ，２０５ｂに沿って光軸方向に進退駆動される。
【００１７】
なお、本実施形態では、２群鏡筒２０２の駆動源としてステッピングモータを用いているが、ＤＣモータ、リニアモータおよび振動型モータなど、他のモータを用いても構わない。
【００１８】
また、このようなステッピングモータを用いてレンズ群を保持する保持部材（本実施形態では、２群鏡筒２０２）を移動させる場合には、フォトインタラプタ等を用いて保持部材が光軸方向における所定の基準位置に位置することを検出し、その後ステッピングモータに与える駆動パルスの数を連続的にカウントすることにより、保持部材の位置を検出する。そして、検出された位置情報は、本実施形態の場合は、自動焦点調節制御等に用いられる。
【００１９】
２０６は前玉レンズ群２１０とフォーカスレンズ群２１１との間に配置された絞りユニットである。この絞りユニット２０６は、複数の絞り羽根２０６ａを開閉動作させることにより像面に到達する光量を調節する。
【００２０】
２０７はフォーカスレンズ群２１１の外形に接着により貼り付けられたリングドーナツ形状をした接着マスクで、接着マスク２０７は有効光束外光や鏡筒内部の形状に反射された光を遮るために取り付けられている。
【００２１】
図２には、本実施形態のレンズ鏡筒を備えたカメラ全体の電気的構成を示している。この図において、図１（ａ）〜（ｃ）にて説明したレンズ鏡筒の構成要素については、図１（ａ）〜（ｃ）と同符号を付す。
【００２２】
２１２は前述したＣＣＤ等の固定撮像素子である。２１４は絞りユニット２０６の絞り羽根２０６ａを駆動するための絞り駆動源であり、ステッピングモータ等が用いられる。
【００２３】
２２１はフォーカスエンコーダである。このフォーカスエンコーダ２２１は、フォーカスレンズ群２１１（２群鏡筒２０２）が光軸方向の基準位置に位置するか否かを判別するための位置検出機能を有する。
【００２４】
本実施形態のように、ステッッピングモータ２０８をフォーカスレンズ群２１１の駆動源として用いる場合には、前述したように、基準位置に２群鏡筒２０２を移動させ、その後、ステッピングモータに入力される駆動パルス数を連続してカウントし、フォーカスレンズ群２１１の位置を検出する。なお、フォーカスレンズ群２１１を保持する２群鏡筒２０２の駆動源としてＤＣモータを用いる場合には、ボリュームなどの絶対位置エンコーダを用いたり、その他の磁気式、光学式の位置検出器を用いたりする。
【００２５】
また、２２０は絞りエンコーダであり、絞り駆動源２１４の内部にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。
【００２６】
２１３は本カメラの制御を司るＣＰＵである。２１９はカメラ信号処理回路であり、固定撮像素子２１２の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。
【００２７】
これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート２１６およびＡＦゲート２１７を通過する。即ち、露出決定およびピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合もある。
【００２８】
２１８はＡＦ（オートフォーカス）動作のためのＡＦ信号を処理するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。
【００２９】
ＡＦ動作では、ＡＦ信号処理回路２１８の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２１２は、フォーカス駆動源としてのステッピングモータ２０８を駆動制御する。
【００３０】
また、適正露出を得るために、ＣＰＵ２１２は、ＡＥゲート２１６を通過したＹ信号の出力の平均値を所定の値として、絞りエンコーダ２２０の出力がこの所定値となるように絞り駆動源２１４を駆動制御して、開口径をコントロールする。
【００３１】
図３には、本実施形態のカメラを分解して示している。図３において、絞りユニット２０６は、メータである絞り駆動源２１４に通電し、２枚の絞り羽根２０６ａ，２０６ｂを光軸直交面内で互いに反対向きに略直線駆動することによって開閉動作させ、絞り開口径を変更する。
【００３２】
より具体的には、絞り駆動源２１４の不図示のコイルへの通電を行うと、この絞り駆動源２１４の不図示の出力軸と一体的にレバー２０６ｃが所定の回転範囲で回転運動する。このレバー２０６ｃは２枚の絞り羽根２０６ａに連結されており、レバー２０６ｃが回転することによって、２枚の絞り羽根２０６ａが互いに反対向きに運動し、絞り開口径を変化させる。２０６ｄは押さえ板であり、絞り羽根２０６ａが光軸方向に変位しないように押さえる役割を持つ。
【００３３】
絞りユニットとしては、このような２枚の絞り羽根を略直線駆動する方式のほかに、２枚の絞り羽根を旋回駆動する方式のものを用いてもよい。さらに、駆動部の動きを光軸中心に回動可能な風車と称する連動板に伝達し、この風車上に設けられたピンに絞り羽根を連動させることで、５〜６枚の絞り羽根を用いて絞り開口面積を変化させる、いわゆる虹彩型絞りを用いてもよい。
【００３４】
前玉レンズ群２１０を保持する１群鏡筒２０１は、この１群鏡筒２０１に設けられた４箇所の突起部２０１ａを固定鏡筒２０３の４箇所の凹部２０３ａに挿入し、これら突起部２０１ａの後端部を凹部２０３ａの奥側の面に突き当てることにより、固定鏡筒２０３に対し光軸方向にて位置決めされる。１群鏡筒２０１は、固定鏡筒２０３に突き当てられた状態で、突き当て面に沿って（すなわち、光軸直交方向にて）位置調整が可能である。
【００３５】
この位置調整範囲は、１群鏡筒２０１および突起部２０１ａの外周面と、固定鏡筒２０３および凹部２０３ａの内周面とが当接することにより制限される。この位置調整範囲で１群鏡筒２０１を所望の光学性能が得られるように不図示の治具により固定し、突起部２０１ａと凹部２０３ａとの間に接着剤を流し込むことで１群鏡筒２０１を固定鏡筒２０３に対して固定する。
【００３６】
ここにいう光学性能とは、いわゆる片ぼけや像面の倒れが特に考慮される。１群鏡筒２０１は、本実施形態のレンズ鏡筒を組立てる際に、２群鏡筒２０２や絞りユニット２０６を組立てた後に最後に取り付けられ、上記光学性能を確認した上で、固定鏡筒２０３に固定される。
【００３７】
ところで、前述した通り、レンズの小型化によって、有効光束に鏡筒内壁やレンズコバ等が近づき、ゴーストやフレアーなどの有害光を発生する可能性は高くなる。この有害光対策として、本実施形態では、２群鏡筒２０２内に、この２群鏡筒２０２とは別体の遮光マスク（遮光部材）２２２を設置している。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｄ）には、２群鏡筒２０２の構成を詳細に示している。また、図４（ｅ）には、遮光マスク２２２の組み付け前の状態を示している。なお、これらの図において、一点鎖線は光軸を示している。
【００３９】
２群鏡筒２０２は、その全体が樹脂材で、一般的な成型技術である射出成型により一体成形されている。２群鏡筒２０２の内周は、前側（図４（ａ）における左側）から順に階段状に内径が大きくなっており、射出成型の金型における、いわゆる固定側、可動側どちらかの一方の型割により成形される。
【００４０】
２群鏡筒２０２の内周は、前側から順に、フォーカスレンズ群２１１のうち外径の小さな前側レンズ２１１ａを保持する小径部分と、この小径部分よりも内径が大きく、遮光マスク２２２とフォーカスレンズ群２１１のうち外径の大きな後側レンズ２１１ｂを保持する大径部分とを有する。
【００４１】
まず、この２群鏡筒２０２に対し、矢印２２３で示す方向（後方）から前側レンズ２１１ａが挿入され、前側レンズ２１１ａは上記小径部分の前端部に径方向内方に突出するよう形成された突き当て部２０２ｅに突き当てられる。これにより、前側レンズ２１１ａの光軸直交方向での位置が決まる。そして、小径部分の後端部に形成された加締め部２０２ｄを熱変形させることによって前側レンズ２１１ａを加締める。これにより、前側レンズ２１１ａは突き当て部２０２ｅと加締め部２０２ｄとの間に挟まれ、光軸方向の位置が決まる。
【００４２】
ここで、図４（ｂ）に示すように、加締め部２０２ｄは、上記小径部分の周方向３箇所に１２０°間隔で設けられている。これにより、前側レンズ２１１ａは、いわゆる３点加締め構造により２群鏡筒２０２内に固定される。
【００４３】
図４（ｅ）に示すように、遮光マスク２２２は、リング状の遮光部２２２ｂと、この遮光部２２２ｂの外周における周方向３箇所に、１２０°間隔で設けられたバネ足部（弾性部）２２２ａとを有している。
【００４４】
遮光マスク２２２は板状の金属板により一体形成され、バネ足部２２２ａは、遮光部２２２ｂに対して後方に折り曲げられる。ここで、バネ足部２２２ａは、光軸と平行なライン（遮光部２２２ｂに垂直なライン）に対して遮光部２２２ｂの径方向外方に広がる角度２２４を持つように折り曲げられる。
【００４５】
この遮光マスク２２２は、２群鏡筒２０２内の大径部分に矢印２２３で示す方向から挿入される。この際、バネ足部２２２ａは、２群鏡筒２０２の内周面によって径方向内方に押されて弾性変形する。このため、バネ足部２２２ａには２群鏡筒２０２の径方向外方に向かう弾性力が発生し、この弾性力によって２群鏡筒２０２の内面に圧接する。
【００４６】
一方、２群鏡筒２０２内の大径部分には、周方向３箇所に１２０°間隔で（但し、加締め部２０２ｄに対して６０°位相がずれた位置に）、後側レンズ２１１ｂの突き当てを受ける受け部２０２ｂが、径方向内方に突出するように形成されている。
【００４７】
遮光マスク２２２は、バネ足部２２２ａがこれら受け部２０２ｂの間の凹部（すなわち、大径部分における受け部２０２ｂ以外の内周面の部分）に入り込むように２群鏡筒２０２内に挿入され、上記小径部分の後端における加締め部２０２ｄが設けられていない箇所に突き当てられる。
【００４８】
こうして、２群鏡筒２０２内に挿入された遮光マスク２２２は、上記凹部にバネ足部２２２ａが圧接することにより、２群鏡筒２０２内で光軸方向および光軸直交方向の位置が決まった状態で固定される。
【００４９】
そして、後側レンズ群２１１ｂが２群鏡筒２０２内の大径部分に矢印２２３で示す方向から挿入され、３つの受け部２０２ｂの後端面に突き当てられる。そして、大径部分の後端部に設けられた加締め部２０２ｆを熱変形させて後側レンズ群２１１ｂを加締めることにより、後側レンズ群２１１ｂは光軸方向および光軸直交方向の位置が決められて固定される。
【００５０】
以上のように、本実施形態では、遮光マスク２２２を２群鏡筒２０２内に挿入するだけで、２群鏡筒２０２内の所定の位置に固定することができる。したがって、レンズ鏡筒の組立てが容易である。また、本実施形態では、２群鏡筒２０２を一体成形しているため、２群鏡筒２０２ひいてはレンズ鏡筒全体を小型化（小径化）することができるとともに、前側レンズ２１１ａ、後側レンズ２１１ｂおよび遮光マスク２２２の光軸合わせ精度を確保し易い。
【００５１】
さらに、遮光マスク２２２のバネ足部２２２ａを、受け部２０２ｂ間の凹部に圧接させているので、バネ足部２２２ａを光軸から離すことができ、バネ足部２２２ａでの有害光の反射による光学的な影響を防止することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、遮光マスク２２２を板金により製作する場合について説明したが、不要光を遮光でき、弾性を有するバネ足部を設けることができる材料であれば、樹脂等の他の材料でも構わない。
【００５３】
（第２実施形態）
図６（ａ），（ｂ）には、本発明の第２実施形態であるレンズ鏡筒のうち２群鏡筒の構成を示している。なお、本実施形態のレンズ鏡筒の基本的な構成は第１実施形態と同じであり、共通する構成要素には第１実施形態と同符号を付して説明に代える。
【００５４】
また、本実施形態でも、２群鏡筒２０２’内に、前側レンズ群２１１、遮光マスク２２５および後側レンズ２１１の順番で挿入される。
【００５５】
本実施形態の２群鏡筒２０２’には、第１実施形態と同様に、前側レンズ群２１１ａを保持する小径部分と、後群レンズ群２１１ｂを保持する大径部分とが設けられているが、前側レンズ群２１１ａの３点加締め構造や後群レンズ群２１１ｂの３点受けの構造は設けられていない。
【００５６】
その代わりに、本実施形態では、遮光マスク２２５が、前側レンズ群２１１ａの押さえ部材としての機能を有する。つまり、遮光マスク２２５は、前側レンズ２１１ａに当接して前側レンズ群２１１ａの光軸方向の位置決めをする。
【００５７】
本実施形態でも、遮光マスク２２５には、第１実施形態と同様に、バネ足部２２５ａを有しており、このバネ足部２２５ａが自身の弾性力によって２群鏡筒２０２’の内周面に圧接することにより、遮光マスク２２５が２群鏡筒２０２’内で固定され、かつ上述したように、前側レンズ２１１ａを押さえる。
【００５８】
さらに、遮光マスク２２５のバネ足部２２５ａの後端には、後側レンズ２１１ｂが突き当てられる。すなわち、遮光マスク２２５（バネ足部２２５ａ）は後側レンズ２１１ｂの受け部材としての機能も有する。そして、第１実施形態と同様に、２群鏡筒２０２’の後端部を熱変形させることにより後側レンズ２１１ｂが加締められる。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果を得られるのに加え、遮光マスク２２５が前側レンズ２１１ａの押さえおよび後側レンズ２１１ｂの受けとしての機能を果たすので、２群鏡筒２０２’の内周構造を簡略化することができ、２群鏡筒２０２’を成形するための型構造が簡単になる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、遮光部材を保持部材内に挿入するだけで、遮光部材を保持部材内に固定することができるので、光学機器の組立てを容易にすることができる。しかも、保持部材を一体成形することも可能となるので、光学機器の小型化を図れるとともに、保持部材に保持される光学要素（複数の光学要素を有する場合にはこれら複数の光学要素同士）や遮光部材の光軸合わせ精度を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるカメラに備えられるレンズ鏡筒の正面図および断面図である。
【図２】上記カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】上記レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図４】上記レンズ鏡筒に含まれる２群鏡筒の詳細説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態であるカメラに備えられるレンズ鏡筒の断面図および正面図である。
【符号の説明】
２０１　　１群鏡筒
２０２，２０２’　　２群鏡筒
２０３　　固定鏡筒
２０４　　ＣＣＤホルダ
２０５ａ，２０５ｂ　　ガイドバー
２０６　　絞りユニット
２０７　　接着マスク
２０８　　ステッピングモータ
２０９　　ラック
２１０　　前玉レンズ群
２１１　　フォーカスレンズ群
２１１ａ　　前側レンズ
２１１ｂ　　後側レンズ
２１２　　固体撮像装置
２１３　　ＣＰＵ
２１４　　絞り駆動源
２２２，２２５　　遮光マスク
２２２ａ，２２５ａ　　バネ足部

Claims

光学要素と、
内側にて前記光学要素を保持する保持部材と、
前記保持部材内に配置され、有効光線以外の光線を遮る遮光部材とを有し、
前記遮光部材は、前記保持部材内に配置されることにより弾性変形する弾性部を備え、該弾性部がその弾性力によって前記保持部材の内面に圧接することにより、前記保持部材内にて固定されることを特徴とする光学機器。
前記保持部材の内面に、前記光学要素が光軸方向において当接する受け部が周方向複数箇所に突出するよう形成されており、
前記弾性部は、前記保持部材の内面のうち前記受け部間の凹部に圧接することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
前記保持部材は少なくとも２つの光学要素を保持し、前記遮光部材は前記２つの光学要素の間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。