JP2006091408A - レンズ移動装置、撮像装置及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズキャリアのがたつきを防止する。
【解決手段】 レンズキャリア７８のガイド受け部７８ｂに、ガイドシャフト７９が挿通される開口７８ｇ，７８ｈと巻きバネ８１が収納される収納部７８ｄとを設ける。巻きバネ８１の一端８１ａを凹部７８ｅに、巻きバネの他端８１ｂを凹部７８ｆに挿入した状態で、巻きバネ８１を収納部７８ｄに収納する。この状態で、ガイドシャフト７９を、開口７８ｇ，７８ｈに挿通する。このとき、巻きバネ８１にガイドシャフト７９を挿通させる。巻きバネ８１の一端８１ａは図１４中Ａ方向に、巻きバネ８１の他端８１ｂは図１４中Ｂ方向にそれぞれ付勢しているので、レンズキャリア７８を図１４中Ｃ方向に移動させる。これにより、開口７８ｇ，７８ｈの内壁面が、ガイドシャフト７９の外周面と当接下状態で組付け保持される。
【選択図】 図１５

Description

本発明は、電子スチルカメラ、ビデオカメラや銀塩カメラ等に用いられ、撮影倍率の変更を行うズーム光学系を備えたレンズ移動装置、撮像装置及び光学装置に関する。

一般に、普及しているカメラの中には、撮像光学系によって結像された被写体像を例えばＣＣＤイメージセンサ等の撮像手段で撮像するカメラ、所謂デジタルカメラがある。最近では、小型化されたデザインやスリム化されたデザインのデジタルカメラが主流になってきている。このようなデジタルカメラは、プリズムやミラーを用いて、取り込まれた第１の光軸に沿った被写体光を、第１の光軸に直交する第２の光軸方向に屈曲させて、第２の光軸上に配置されたＣＣＤイメージセンサの結像面上に上記被写体光を結像させる、所謂屈曲光学系を備えている。また、屈曲光学系を備えたデジタルカメラの中には、ズームに寄与する光学系を駆動源により移動させてズーム倍率を変更する、光学ズーム機能を備えたデジタルカメラも開発されている（特許文献１、２）。
特許第３３４００９３号公報 特開２００３−１０７３１０号公報

このような光学ズーム機能を備えたデジタルカメラを製造する場合、屈曲光学系を構成する光学レンズやプリズムの精度と、レンズを保持する保持枠の精度とを厳密にする他に、光学レンズやプリズムを保持枠へ組み付ける際の組付け精度や、光学ズームを行う光学レンズをレンズキャリアに組み付ける際の組付け精度や、レンズキャリアと保持枠との組付け精度を厳密にすることによって屈曲光学系自体の光学性能を向上させることが一般的に行われている。

しかしながら、レンズキャリアを保持枠に組み付けた場合、レンズキャリアを移動させる際のガイドシャフトと、レンズキャリアに設けられた貫通孔との間には、公差によるがたつきが生じることになる。これは、部品自体の製造時の精度や、組付け精度が高精度の場合であっても生じるものであり、このがたつきによって撮像光学系の光学性能が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、レンズキャリアを保持枠に組み付けた際に、レンズキャリアの移動時等のがたつきを防止することで、撮像光学系の光学性能を向上させることができるようにしたレンズ移動装置、撮像装置及び光学装置を提供することを目的とする。

本発明のレンズ移動装置は、レンズを保持したレンズキャリアと、アクチュエータの駆動により前記レンズキャリアを光軸方向に移動させるレンズ移動手段と、レンズキャリアに形成された貫通孔に挿通され、レンズキャリアの光軸方向への移動をガイドする光軸方向に伸びたガイド軸とを有するレンズ移動装置において、前記貫通孔はレンズキャリアに一体成形されるとともに、これらの貫通孔の相互間にはガイド軸で支持されたトーションバネを収納する切り欠き部が形成され、この切り欠き部に収納したトーションバネの両端からの付勢力によりレンズキャリアを光軸と直交する方向に付勢してガイド軸の周面に対してレンズキャリアを片寄せしたことを特徴とする。

また、前記トーションバネは、そのコイル部分にガイド軸を挿通することによって光軸方向に関してガイド軸に移動自在に支持され、前記切り欠き部に収納されたトーションバネのコイル部分はレンズキャリアと非接触状態に保たれていることが好ましい。また、前記アクチュエータは、駆動軸が駆動ネジ軸からなる駆動モータから構成されるとともに、前記レンズ移動手段は、前記駆動ネジ軸と噛み合うラッチが設けられた当接片と、前記駆動ネジ軸を前記当接片に向けて押圧する押圧片とを備えていることが好ましい。また、前記レンズ移動手段と前記レンズキャリアとを引張りバネによって連結し、前記引張りバネにより前記レンズ移動手段とレンズキャリアとの相対位置を一定に保持することが好ましい。

また、本発明の撮像装置は、上記記載のレンズ移動装置と、固体撮像素子を備えた撮像ユニットとを有することを特徴とする。

また、本発明の光学装置は、上記記載のレンズ移動装置を備えたことを特徴とする。

本発明のレンズ移動装置によれば、レンズを保持したレンズキャリアと、アクチュエータの駆動により前記レンズキャリアを光軸方向に移動させるレンズ移動手段と、レンズキャリアに形成された貫通孔に挿通され、レンズキャリアの光軸方向への移動をガイドする光軸方向に伸びたガイド軸とを有するレンズ移動装置において、前記貫通孔はレンズキャリアに一体成形されるとともに、これらの貫通孔の相互間にはガイド軸で支持されたトーションバネを収納する切り欠き部が形成され、この切り欠き部に収納したトーションバネの両端からの付勢力によりレンズキャリアを光軸と直交する方向に付勢してガイド軸の周面に対してレンズキャリアを片寄せしたから、常にレンズキャリアに設けられた貫通孔とガイド軸とが当接していることになり、ガイド軸の組付け精度が高精度であれば、撮像ユニットに組み込まれる光学系の光学性能を向上させることができる。また、撮像倍率の変更時には、貫通孔の内周面と、ガイド軸に摺接しながらレンズキャリアが移動することになるから、レンズキャリアの移動時におけるがたつきが防止され、正確な撮像倍率に合わせることが可能となる。

また、前記トーションバネは、そのコイル部分にガイド軸を挿通することによって光軸方向に関してガイド軸に移動自在に支持され、前記切り欠き部に収納されたトーションバネのコイル部分はレンズキャリアと非接触状態に保たれているから、レンズキャリアの移動とともに、トーションバネも移動することになり、常にレンズキャリアに設けられた貫通孔とガイド軸とを当接させることができる。また、トーションバネのコイル部分はレンズキャリアと非接触状態にすることで、トーションバネの付勢力を一定に保つことができる。

また、前記アクチュエータは、駆動軸が駆動ネジ軸からなる駆動モータから構成されるとともに、前記レンズ移動手段は、前記駆動ネジ軸と噛み合うラッチが設けられた当接片と、前記駆動ネジ軸を前記当接片に向けて押圧する押圧片とを備えているから、前記駆動モータの駆動ネジ軸の回転を確実にラッチの光軸方向の移動に変換することができる。また、前記レンズ移動手段と前記レンズキャリアとを引張りバネによって連結し、前記引張りバネにより前記レンズ移動手段とレンズキャリアとの相対位置を一定に保持するので、撮影倍率の変更持に、変更された撮影倍率に合わせた位置にレンズキャリアを移動させることが可能となる。

図１は、本発明を実施したデジタルカメラの前面を示す斜視図、図２は、図１に示すデジタルカメラの後面を示す斜視図である。デジタルカメラ２の前面には、撮像窓３、ストロボ発光部４が設けられる。撮像窓３と、ストロボ発光部４との間には、セルフタイマー用のランプ５が設けられている。この撮像窓３の後面には、後述する第１レンズ群６６の第１レンズ７０が配置される。このデジタルカメラ２の上面には、電源ボタン８及びシャッタボタン９が設けられている。

デジタルカメラ２の後面には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル１１が設けられている。このＬＣＤパネル１１は撮影モードでは電子ビューファインダとして機能し、ＣＣＤイメージセンサ９２（図８参照）で撮像されたスルー画像がＬＣＤパネル１１に表示される。このＬＣＤパネル１１の図２中右側上方には、ズームボタン１２が設けられる。このズームボタン１２は、拡大（ワイド）ボタン１２ａ、縮小（テレ）ボタン１２ｂから構成される。このズームボタン１２の下方には、モード選択ボタン１３、４つのボタンが十字配列された設定変更キー１４が設けられる。なお、モード選択ボタン１３は、撮影を行う撮影モード、撮影画像を再生する再生モード、各種設定を行うセットアップモードなどの各種モードを選択するために設けられる。

設定変更キー１４は、モード選択ボタン１３の操作によって、セットアップモードが選択されたときに、ＬＣＤパネル１１に表示されたメニュー画面のカーソルの移動や、項目の選択を行う場合に操作される。また、再生モードが選択されると、図示しないメモリに記憶された画像が再生され、この状態で設定変更キー１４が操作されると、メモリに記憶された異なる画像がＬＣＤパネル１１に表示される。この再生モードの際に、ズームボタン１２が操作されると、ＬＣＤパネル１１に表示された画像が拡大表示、或いは縮小表示される。また、撮影モードが選択された場合、設定変更キー１４を操作することによって、例えばストロボ発光の有無の切換や、近接撮影、風景撮影等の撮影時のモード切換等を行うことができる。

図３は、デジタルカメラ２に内蔵される撮像ユニットの前面を分割して示す斜視図、図４は撮像ユニットの後面を示す斜視図である。この撮像ユニット２０に組み込まれる撮像光学系は、プリズム７１を用いた屈曲光学系から構成される。この屈曲光学系が用いられることによって、デジタルカメラ２の厚みを薄くすることができる。この撮像ユニット２０は、上部ユニット２１と、下部ユニット２２とから構成され、これら２つのユニットがネジ２３等によって一体に組み付けられる。なお、符号２４はシャッタユニットであり、本実施形態では、便宜上シャッタユニット２４は下部ユニット２２に含まれるものとして説明する。なお、図４中符号３０は第１駆動ユニット、符号３１は第２駆動ユニットであり、第１駆動ユニット３０は上部保持枠６５に、第２駆動ユニット３１は下部保持枠９０に、ネジ３３、３４等によりそれぞれ組み付けられる。なお、図示はしないが、本発明のレンズ装置は、第１駆動ユニット３０と第２レンズ群６７が保持されたレンズキャリア７８と、また、第２駆動ユニット３１と第４レンズ群９１が保持されたレンズキャリア９３とから、それぞれ構成される。

図５は、第１駆動ユニット３０の構成を分解して示す斜視図である。第１駆動ユニット３０は、ブラケット４０、移動部材４１、駆動モータ４２、ガイドシャフト４３から構成されている。ブラケット４０は、略コの字状から構成されている。この上面４０ａ及び下面４０ｂには、ガイドシャフト４３が挿通される開口４４の他に、駆動モータ４２の駆動ネジ軸４２ａが挿通される開口４５がそれぞれ設けられる。なお、符号４６（図４参照）、符号４７は第１駆動ユニット３０を上部保持枠６５に設けられたピン６５ａが挿入される位置決め孔であり、符号４８は、ネジ３３が挿通される開口である。

移動部材４１は、円柱形状からなる基部４１ａに、ガイドシャフト４３が挿通される開口４１ｂ、４１ｃが設けられている。この基部４１ａから突出するように、当接片４１ｄ及び押圧片４１ｅ、４１ｆが設けられている。この当接片４１ｄと、押圧片４１ｅ、４１ｆとの間には、駆動モータ４２の駆動ネジ軸４２ａが挿入される。なお、当接片４１ｄにはラッチ４１ｇが設けられており、駆動モータ４２の駆動ネジ軸４２ａと噛み合うことで、駆動ネジ軸４２ａの回転を移動部材４１の移動に変換している。また、移動部材４１には、連結片４１ｈを備えており、この連結片４１ｈに引張りバネ８２（図７参照）の一端が取り付けられる。なお、ガイドシャフト４３は、移動部材４１の移動方向を規制するために設けられる。

図６は、第２駆動ユニット３１の構成を分解して示す斜視図である。第２駆動ユニット３１は、第１駆動ユニット３０と同様に、ブラケット５０、移動部材５１、駆動モータ５２、ガイドシャフト５３から構成されている。ブラケット５０は、略コの字状から構成されている。この上面５０ａ及び下面５０ｂには、ガイドシャフト５３が挿通される開口５５の他に、駆動モータ５２の駆動ネジ軸５２ａが挿通される開口５６がそれぞれ設けられる。なお、符号５７（図４参照），符号５８は第２駆動ユニット３１を下部保持枠９０に設けられたピン９０ａが挿入される位置決め孔であり、符号５９は、ネジ３４が挿通される開口である。

移動部材５１は、円柱形状からなる基部５１ａに、ガイドシャフト５３が挿通される開口５１ｂ、５１ｃが設けられている。この基部５１ａから突出するように、当接片５１ｄ及び押圧片５１ｅ，５１ｆが設けられている。この当接片５１ｄと、押圧片５１ｅ，５１ｆの間に駆動モータ５２の駆動ネジ軸５２ａが挿入される。なお、当接片５１ｄにはラッチ５１ｇが設けられており、駆動モータ５２の駆動ネジ軸５２ａと噛み合うことで、駆動ネジ軸５２ａの回転を移動部材５１の移動に変換している。また、移動部材５１は、連結片５１ｈを備えており、この連結片５１ｈに引張りバネ９７（図８参照）の一端が取り付けられる。なお、ガイドシャフト５３は、移動部材５１の移動方向を規制するために設けられる。

図７に示すように、上部ユニット２１は、上部保持枠６５、第１レンズ群６６、第２レンズ群６７、第３レンズ群６８等から構成される。第１レンズ群６６は、第１レンズ７０、プリズム７１、第２レンズ７２から構成される。第１レンズ７０は、レンズホルダ７３の後面側から挿入された後に、上部保持枠６５に組み付けられる。上部保持枠６５の前面にはピンが２カ所設けられており、これらピンによって、レンズホルダ７３が上部保持枠６５の前面の所定位置に位置決めされる。このレンズホルダ７３は、第１レンズ７３の背面が上部保持枠６５のレンズ受け面６５ｇに当接された状態で保持されることになる。なお、符号７４，７５は、レンズホルダ７３を上部保持枠６５に固定するときに用いられる留め具である。

プリズム７１には、光入射面７１ａと光出射面７１ｃとが直交する直交プリズムが用いられる。プリズム７１は、第１レンズ７０により取り込まれた第１方向（図７中符号Ｌ１）の被写体光束を光入射面７１ａから入射させ、全反射面７０ｂにて９０度折り曲げて第２方向（図７中符号Ｌ２）に反射させ、光出射面７１ｃから出射させる。なお、詳細は後述するが、このプリズム７１は、後述する治具１２０を用いて上部保持枠６５に設けられたプリズム収納部６５ｂに挿入された後に、プリズム収納部６５ｂの外壁面に設けられた注入孔６５ｃ，６５ｄから例えばＵＶ接着材等が注入されることによって上部保持枠６５に固着される。なお、符号７６は、調光用のマスクシートである。

第２レンズ７２は、例えば２枚のレンズから構成され、これらレンズが例えば金属からなるレンズホルダ７７に組み込まれる。このレンズホルダ７７は、上部保持枠６５の下方からレンズ収納部６５ｅ（図１５参照）に収納される。この際、プリズム７１の光出射面７１ｃ（図１０参照）と第２レンズ７２とによってマスクシート７６が挟持される。

第２レンズ群６７は、ズーム倍率の調整を行うためのレンズ群である。この第２レンズ群６７は、例えば３枚のレンズから構成され、レンズキャリア７８に組み込まれる。レンズキャリア７８は、第２レンズ群６７を収納する収納部７８ａ、ガイドシャフト７９，８０が挿通されるガイド受け部７８ｂ,７８ｃを備えている。ガイド受け部７８ｂは円柱形状から構成され、その中央が切欠かかれている。この部分が、トーションバネ８１が収納される収納部７８ｄとなる。このトーションバネ８１の端部８１ａ（図１５参照）はガイド受け部７８ｂに設けられた凹部７８ｅに、その他端部８１ｂ（図１５参照）は凹部７８ｆに入り込む。このトーションバネ８１の端部８１ａは図１５中Ａ方向に、他端部８１ｂは図１５中Ｂ方向に付勢することにより、レンズキャリア７８が図１５中Ｃ方向に付勢される。したがって、ガイド受け部７８ｂに設けられた開口７８ｇ，７８ｈの内壁面がガイドシャフト７９に当接する。これにより、例えばズーム倍率の変更時において、レンズホルダ７８が光軸Ｌ２方向に移動した際のレンズホルダ７８のがたつきを防止することができるとともに、撮影時に振動が生じてもレンズキャリア７８のがたつきを防止することができる。

また、ガイド受け部７８ｂには、連結片７８ｉが設けられており、この連結片７８ｉに、引張りバネ８２の他端側が組み付けられる。これにより、第１駆動ユニット３０の移動部材４１と、レンズキャリア７８とが連結され、これら部材の相対位置が一定に保持される。この他に、レンズキャリア７８には、インデックス７８ｊ（図１５参照）が設けられており、このインデックス７８ｊを上部保持枠６５に組み付けられたホトインタラプタ８４（図１５参照）によって検出することによって、移動するレンズキャリア７８を停止させる。なお、ホトインタラプタ８４の位置は、テレ端、或いはワイド端のいずれか一方に配置されることが好ましい。

レンズホルダ８５は、ネジ８６等によって上部保持枠６５の底面に組み付け固定される。このレンズホルダ８５の上面には、上述したガイドシャフト７９，８０の一端をそれぞれ保持する軸受け部８５ａ，８５ｂを備える他に、第３レンズ群６８が固定される取付け孔８５ｃを備えている。

第３レンズ群６８は、第２レンズ群６７からの被写体光束を第４レンズ群９１にリレーするためのレンズ群である。なお、第３レンズ群６８は、単一レンズでも、複数のレンズから構成されて良いものとする。なお、符号６５ｆは、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に組付け固定する際に、専用の治具１３１を挿通させるための開口であり、この開口６５ｆは、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に組付け固定された後、前面蓋８７によって遮蔽される。

図８に示すように、下部ユニット２２は、シャッタユニット２４、下部保持枠９０、第４レンズ群９１及びＣＣＤイメージセンサ９２等から構成され、下部保持枠９０に第４レンズ群９１及びＣＣＤイメージセンサ９２等が組み付けられる。第４レンズ群９１は、例えば３枚のレンズから構成され、ズーム倍率の調整を行う。また、第４レンズ群９１は、ズーム倍率の調整時のフォーカス調整の他に、撮像時のフォーカス調整を行う。この第４レンズ群９１は、レンズキャリア９３に組み付けられる。

レンズキャリア９３は、第４レンズ群９１を上述した収納部９３ａの他に、ガイドシャフト９４，９５が挿通されるガイド受け部９３ｂ，９３ｃを備えている。ガイド受け部９３ｂは円柱形状から構成されており、その中央部付近が切欠かかれている。この部分が、トーションバネ９６が収納される収納部９３ｄとなる。このトーションバネ９６の一端はガイド受け部９３ｂに設けられた凹部９３ｅに、その他端は凹部９３ｆに入り込む。このトーションバネ９６により、レンズキャリア９３が付勢され、ガイド受け部９３ｂの開口９３ｇ、９３ｈがガイドシャフト９４に当接することになる。これにより、例えばレンズキャリア９３が光軸Ｌ２方向に移動した場合に、レンズキャリア９３のがたつきを防止することができるとともに、撮影時に振動が生じてもレンズキャリア９３のがたつきを防止することができる。

また、ガイド受け部９３ｂには、連結片９３ｉが設けられており、この連結片９３ｉに、引張りバネ９７の他端側が組み付けられる。これにより、第２駆動ユニット３１の移動部材５１と、レンズキャリア９３とが連結され、これら部材の相対位置が一定に保持される。また、このレンズキャリア９３はインデックス９３ｊを備え、下部保持枠９０の側部開口９０ａに組み付けられるフォトインタラプタ１００によって検出される。

なお、ガイドシャフト９４の下端は、下部保持枠９０に設けられた軸受け孔９０ｄ（図１７参照）に挿入される。この軸受け孔９０ｄにおけるガイド軸の受け面９０ｅの位置（光軸Ｌ２方向の位置）がＣＣＤイメージセンサ９２の同一位置となるように設けられている。これにより、軸受け孔９０ｄの深さを長くすることができ、ガイド軸の倒れ込みを防止することができる。一方、ガイドシャフト９４の上端は、シャッタユニット２４の底面に設けられた軸受け穴２４ａに挿入される（図１７参照）。このシャッタユニット２４の底面に設けられた軸受け穴２４ａの直径Ｄ１は、ガイドシャフト９４の直径Ｄ２よりも大きく形成されており、例えばデジタルカメラ２を落下した等、デジタルカメラ２が衝撃を受けた場合に、その衝撃を吸収するようになっている。

下部保持枠９０の底面側から、ローパスフィルタ９８、ＣＣＤイメージセンサ９２が組み付けられる。ローパスフィルタ９８はモアレや擬色を防止するために用いられる。ＣＣＤイメージセンサ９２は、第４レンズ群９１を透過した被写体光が、その結像面にて結像され、被写体像の撮像信号に変換する。なお、ローパスフィルタ９８は、ＣＣＤイメージセンサ９２の結像面９２ａに対して充分な距離を置くことで、例えばローパスフィルタ９８に塵等のゴミが存在する場合に、ローパスフィルタ９８上のゴミの影響を低減させることが可能となる。なお、図１７に示すように、ローパスフィルタ９８と、ＣＣＤイメージセンサ９２の結像面との距離Ｋは５ｍｍ以上であることが好ましい。

デジタルカメラ２の電気的構成を示す図９において、ＣＰＵ１０５は、レリーズボタン９、ズームボタン１２、或いはモード設定ボタン１３等から入力される操作信号に応じて、デジタルカメラ２の各部を制御する。ＲＯＭ１０５ｂには、ＣＰＵ１０５によって実行される制御プログラムが格納されており、この制御プログラムには、動作モードの切り替えを行うモード制御プログラムが含まれている。ＲＡＭ１０５ｃは、ＣＰＵ１０５が制御プログラムを実行する際の作業用メモリである。

例えばズームボタン１２の何れか一方が操作されると、ＣＰＵ１０５は、モータドライバ１０６を介して、駆動モータ４２及び駆動モータ５２を駆動させ、第２レンズ群６７、及び第４レンズ群９１を光軸方向（図７及び図８に示すＬ２方向）に移動させる。また、ＣＰＵ１０５はズーム倍率の変更後には駆動モータ５２を駆動させ、ズーム倍率に合わせたフォーカス調整を行う。また、レリーズボタン９が半押し操作されると、駆動モータ５２を駆動させて、再度フォーカス調整を行うと共に、モータドライバ１０６を介して、シャッタユニット２４に設けられたシャッタモータ１０７を駆動させ、シャッタ１０８を駆動させる。

上述したように、第４レンズ群９１の背後には、ＣＣＤイメージセンサ９２が配置されている。ＣＣＤイメージセンサ９２は、その受光面に結像された被写体光を撮像し、アナログの撮像信号を出力する。なお、このＣＣＤイメージセンサ９２は、ＣＣＤドライバ１０９によって制御される。

ＣＣＤイメージセンサ９２から出力されたアナログの撮像信号は、ＣＤＳ／ＡＭＰ回路１１０に入力される。ＣＤＳ／ＡＭＰ回路１１０は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）と、増幅器（ＡＭＰ）とからなる。ＣＤＳは、ＣＣＤイメージセンサ９２からのアナログ信号からＲ， Ｇ， Ｂの画像データを生成し、ＡＭＰは、ＣＤＳによって生成されたＲ， Ｇ， Ｂの画像データを増幅する。Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）１１１は、ＣＤＳ／ＡＭＰ回路１１０から出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像データをデジタルのＲ，Ｇ，Ｂの画像データに変換する。なお、Ａ／Ｄ変換器１１１によって変換されたデジタルの画像データは、ＣＰＵ１０５によって画像信号処理回路１１２に出力される。

画像信号処理回路１１２は、デジタルのＲ，Ｇ，Ｂの画像データに対して、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理と、ＹＣ変換処理とを施す。撮影モード下で撮影処理が実行される前には、画像信号処理回路１１２に入力された画像データは、簡易な画像処理とＹＣ変換処理とが施されてＶＲＡＭ１１３に一時的に書き込まれる。ビデオエンコーダ１１４は、ＶＲＡＭ１１３に書き込まれた画像データをコンポジット信号に変換し、ＬＣＤパネル１１にスルー画像として表示する。一方、撮影処理が実行されたときには、画像信号処理回路１１２に入力された画像データは、本格的な画像処理とＹＣ変換処理とが施され、ＳＤＲＡＭ１１５に撮影画像データとして記録される。

圧縮伸張処理回路１１６は、撮影モード下でＳＤＲＡＭ１１５に記録された撮影画像データを所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で圧縮して画像ファイルを生成する。この圧縮された画像ファイルが図示しないメディアコントローラを介してメモリーカード等の記録媒体に記録される。また、圧縮伸長処理回路１１６は、再生モード下で、メディアコントローラによってメモリーカード等の記憶媒体から読み出された画像ファイルを伸張処理し、ＬＣＤパネル１１に再生画像として表示する。

バス１１７には、画像データの輝度から露出値とホワイトバランス値とを算出するＡＥ／ＡＷＢ検出回路１１８と、画像データのコントラストから第４レンズ群９１のピント位置を算出するＡＦ検出回路１１９とが接続されている。各検出回路１１８，１１９は、撮影モード下でレリーズボタン９が半押し操作されたことに応答し、バス１１７を介してＣＰＵ１０５に検出結果を入力する。ＣＰＵ１０５は、各検出回路１１８，１１９から入力された検出結果に基づいて、自動露出設定（ＡＥ制御）、自動ホワイトバランス調整（ＡＷＢ制御）、ピント合わせ（ＡＦ制御）の各処理を実行する。

次に、プリズム７１を上部保持枠６５に組み付ける方法について、図１０〜１２を用いて説明する。図１０に示すように、治具１２０は、レンズ受け面６５ｇに当接される基準面１２０ａと、プリズム７１の光入射面７１ａを基準面１２０ａと水平となるように保持するプリズム保持部１２０ｂとを備えている。また、治具１２０は、吸引ノズル１２０ｃを備えており、この吸引ノズル１２０ｃによって、プリズム７１の光入射面７１ａが基準面１２０ａと水平となる状態でプリズム７１を吸着保持する。

このような治具１２０を用いて、プリズム７１を上部保持枠６５に位置決めする手順を以下に示す。まず、プリズム７１の光入射面７１ａを治具１２０のプリズム保持部１２０ｂに当接させた状態で吸着保持する。この状態で治具１２０を移動させ、所定位置に保持された上部保持枠６５のプリズム収納部６５ｂにプリズム７１を挿入する。この際、治具１２０の基準面１２０ａが上部保持枠６５のレンズ受け面６５ｇに当接するまで、治具１２０を移動させる。上部保持枠６５のレンズ受け面６５ｇは、第１レンズ７０の背面を受けて第１レンズ７０を位置決めする面であり、また、プリズム７１はその光入射面７１ａがプリズム保持部１２０ｂによって治具１２０の基準面１２０ａと平行となるように吸着保持されているから、レンズ受け面６５ｇとプリズム７１の光入射面７１ａとが平行な面となる。これにより、第１レンズ７０が上部保持枠６５に保持された場合に、第１レンズ７０の光軸Ｌ１に対するプリズム７１の光入射面７１ａが垂直な面となり、光入射面７１ａの法線方向が光軸Ｌ１に対して傾斜した状態で、プリズム７１が上部保持枠６５に組み付けられることを防止できる。

また、プリズム７１のレンズ収納部６５ｂへの挿入時には、プリズム７１の上面７１ｄをレンズ収納部６５ｂに設けられたプリズム規制部６５ｈに当接させる。このプリズム規制部６５ｈにプリズム７１の上面７１ｄを当接させることで、プリズム７１の光出射面７１ｃの法線方向が光軸Ｌ２に対して傾斜した状態で、プリズム７１が上部保持枠６５に組み付けられることを防止できる。これにより、レンズ受け部６５ｇに治具１２０の基準面１２０ａを当接させ、かつ、その時に、プリズム７１の上面７１ｄをプリズム収納部６５ｂのプリズム規制部６５ｈに当接させることで、上部保持枠６５に対するプリズム７１の位置決めが容易に、かつ高精度に行われることになる。

この状態で治具１２０を固定し、注入口６５ｃ，６５ｄから、例えばＵＶ接着剤等を注入することによって、プリズム７１を上部保持枠６５のプリズム収納部６５ｂに固着させる。これにより、プリズム７１がプリズム７１の光入射面７１ａ、全反射面７１ｂ、光出射面７１ｃ以外の２面でプリズム７１が上部保持枠６５に接着保持されることになる。なお、プリズム７１を上部保持枠６５に固着させた後には、プリズム収納部６５ｂに生じる隙間にマスクシート７６を挿入する。

マスクシート７６を挿入した後に、上部保持枠６５に設けられたレンズ収納部６５ｅに、第２レンズ７２が組み付けられたレンズホルダ７７を挿入し、マスクシート７６をプリズム７１の光出射面７１ｃと、第２レンズ７２とによって挟持させ、例えば接着剤により固着する。これにより、プリズム７１の光出射面７１ｃに対して、第２レンズ７２の光入射面が平行な面となる、つまり、光軸Ｌ２に対して第２レンズ７２の光入射面が直交することになる。また、マスクシート７６をプリズム７１の光出射面７１ｃと第２レンズ７２によって挟持することによって、第２レンズ７２の位置決めを行うことが可能となる。

その後、レンズ収納部６５ｅに、レンズキャリア７８を組み付ける。なお、レンズ収納部６５ｅに組み付けられるレンズキャリア７８には、レンズ収納部７８ａに第２レンズ群６７が組み付けられる他に、バネ収納部７８ｄにトーションバネ８１を収納した状態で、ガイドシャフト７９がガイド受け部７８ｂに組み付けられている。なお、ガイドシャフト７９をレンズキャリアに組み込む際に、巻きバネ８１に挿通させて組み込むから、巻きバネ８１の付勢によって、開口７８ｇ，７８ｈの内壁面にガイドシャフト７９が当接されることになる。また、トーションバネ８１は、そのコイル部が収納部の壁面に対して非接触であるから、トーションバネ８１の持つ付勢力を減衰させることがない。このレンズキャリア７８をレンズ収納部６５ｅに組み付ける場合には、ガイドシャフト８０と共に組み付ける。その後に、レンズホルダ８５を上部保持枠６５の底面側に組み付け固定する。

この状態で、レンズホルダ８５に設けられたレンズ組付け部８５ｃに第３レンズ群６８を組み付ける。

以下に、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に組み付ける際の位置調整装置１３０について説明する。図１３に示すように、位置調整装置１３０は、治具１３１、光源１３２、ビームスプリッタ１３３、ＣＣＤイメージセンサ１３４及びコリメータレンズ１３５から構成される。

治具１３１は、レンズ受け部１４０、アーム部１４１及び治具本体１４２から構成される。レンズ受け部１４０は、その上面に、第３レンズ群６８を受けるレンズ受け面１４０ａが設けられている。なお、図示はしないが、このレンズ受け面１４０ａに、第３レンズ群６８を載置すると、第３レンズ群６８が吸着保持されるようになっている。アーム部１４１は、レンズ受け部１４０と、治具本体１４２とを一体にするためのものである。なお、治具本体１４２の基準面１４２ａと、レンズ受け面１４０ａとは直交するように設けられる。治具本体１４２には、その中心軸が基準面１４２ａに直交する開口１４２ｂが形成されている。また、治具本体１４２の基準面１４２ａには、開口１４２ｂに連通する開口１４４が形成されたミラー１４５が、前記開口１４２ｂの中心軸と、ミラー１４５に形成された開口１４４の中心軸とが一致するように取り付けられている。なお、このミラー１４５は、光源１３２からの照射光を垂直に反射させる。

光源１３２は、照射光の光軸が治具１３１の開口１４２ｂの中心軸と一致するように配置される。以下では、光源１３２として、レーザ光を発するレーザ光源を例として説明する。ビームスプリッタ１３３は、光源１３２からのレーザ光を透過させ、コリメータレンズ１３５へと出射させるとともに、ミラー１４５からの反射光、及び上部保持枠６５に固着されたプリズム７１の光出射面７１ｃで反射されたレーザ光をその内部に設けられた反射面１３３ａでＣＣＤイメージセンサ１３４へと反射させる。コリメータレンズ１３５は、ビームスプリッタ１３３から出射した光の光束を、所定幅の平行線光束にして、ミラー１４５に垂直に出射する。

このような調整装置１３０を用いて、上部保持枠６５に組み付けられたレンズホルダ８５に第３レンズ群６８を組み付ける際には、まず、レンズ受け部１４０に第３レンズ群６８を吸着保持させる。上部保持枠６５を保持した治具１５２を移動させて、上部保持枠６５に設けられた開口６５ｆに治具１３１のレンズ受け部１４０を挿入する。さらに、上部保持枠６５を移動させ、レンズホルダ８５のレンズ組付け部８５ｃに位置させる。この状態で、光源１３２からレーザ光をミラー１４５及びプリズム７１に向けて照射する。光源１３２から照射されたレーザ光はビームスプリッタ１３３を透過した後に、コリメータレンズ１３５で所定の平行線光束に変換されて、治具本体１４２の開口１４２ｂへと照射される。治具本体１４２の基準面１４２ａには、開口１４２ｂを遮蔽するようにミラー１４５が設けられており、ミラー１４５に到達した光はミラー１４５で反射されるか、ミラー１４５に設けられた開口１４４を通過する。

開口１４４を通過した光はプリズム７１の光入射面７１ａから内部に入射する。そして、プリズム７１の内部に入射した光は、反射面７１ｂにて９０度屈曲され、プリズム７１の光出射面７１ｃに到達する。なお、プリズム７１と第２レンズ７２との間には、マスクシート７６によって形成されたエアギャップがある。このため、プリズム７１の光出射面に到達したレーザ光の約３〜４％がプリズム７１の光出射面７１ｃで反射することになる。なお、以下では、プリズム７１の光出射面７１ｃで反射した光を戻り光として説明する。この戻り光は、プリズム７１の内部を透過した後に、ミラー１４５の開口１４４、治具本体１４２の開口１４２ｂを通過する。

プリズム７１からの戻り光は、ミラー１４５で反射した光と共に、コリメータレンズ１３５を透過する。この透過した光は、ビームスプリッタ１３３の反射面１３３ａで反射した後に、ＣＣＤイメージセンサ１３４の結像面上で結像される。なお、ＣＣＤイメージセンサ１３４で受光された光量は制御装置１５０によって２次元解析することによって、スポット像の位置が判明する。なお、図１４に示すように、ミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１は、ｘｙ座標系の原点に位置する。例えば上部保持枠６５の位置が適している場合には、プリズム７１からの戻り光によるスポット像Ｓ２が、ミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１と一致する。この場合には、その状態でＵＶ接着剤を用いて、或いは熱カシメ等により、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に固着する。

図１４に示すように、ミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１と、プリズム７１からの戻り光によるスポット像Ｓ２とが一致しない場合には、制御装置１５０は、駆動装置１５１を作動させ、上部保持枠６５を保持している治具１５２の位置を調整して、ミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１と、プリズム７１からの戻り光によるスポット像Ｓ２とを一致させる。その後、第３レンズ群６８をＵＶ接着剤を用いて、或いは熱カシメ等によりレンズホルダ８５に固着する。また、上部保持枠６５の開口６５ｆに、前面蓋８７を組み付けるとともに、第１レンズ７０をレンズホルダ７３を用いて上部保持枠６５に組み付ける。この状態で、上部保持枠６５に、第１駆動ユニット３０を組み付け、上部保持枠６５の前面に設けられた開口６５ｉから治具を挿入して、引張りバネ８２の一端を移動部材４１に、その他端をレンズキャリア７８にそれぞれ取り付ける。これにより、上部ユニット２１が完成する。

一方、下部保持枠９０の下方からローパスフィルタ９８を、例えばＵＶ接着剤等を用いて下部保持枠の内部に固着する。その後、下部保持枠９０のレンズ収納部９０ｂに、第４レンズ群９１が組み付けられたレンズキャリア９３と、ガイドシャフト９５とを組み付ける。なお、レンズキャリア９３には、ガイドシャフト９４が組み付けられている。なお、ガイドシャフト９４をレンズキャリア９３に組み込む際に、引張りバネ９７に挿通させて組み込むから、引張りバネ９７の付勢によって、開口９３ｇ，９３ｈの内壁面にガイドシャフト９４が当接されることになる。

これら部材を組み込んだ後に、シャッタユニット２４を下部保持枠９０の上方にネジ止め固定する。また、下部保持枠９０の底面にＣＣＤイメージセンサ９２を組み付ける。その後、第２駆動ユニット３１を下部保持枠９０の所定位置に組み付けた後に、下部保持枠９０の前面に設けられた開口９０ｃから治具を使用して、引張りバネ９７の一端を移動部材５１に、その他端をレンズキャリア９１に取り付ける。これにより、下部ユニット２２が組み立てられる。そして、上部ユニット２１と下部ユニット２２とをネジ等によって組み付けることによって撮像ユニット２０が完成する。完成した撮像ユニット２０は、他の部品と共に、デジタルカメラ２に組み込まれる。

このようにして製造されたデジタルカメラ２を用いて撮影を行う場合には、まず、ズームボタン１２のいずれか一方を操作して、被写体像に合わせたズーム倍率に設定する。例えば、ワイドボタン１２ａを操作したときには、駆動モータ４２が駆動して、レンズキャリア７８を図１６中Ｅ方向に移動させる。このとき、駆動モータ４２が駆動して移動部材４１を移動させるが、レンズキャリア７８は移動部材４１により押圧され、図１６中Ｅ方向に移動する。このレンズキャリア７８の移動の際に、ガイド受け部７８ｂに設けられた開口７８ｇ，７８ｈの内壁面がトーションバネ８１の付勢によってガイドシャフト７９に摺接しながら移動するので、移動時のレンズキャリア７８のがたつきを防止することができる。

この上部ユニット２１のレンズキャリア７８の図１６中Ｅ方向の移動とともに、駆動モータが駆動してレンズキャリア９３が図１７中Ｆ方向に移動する。なお、上部ユニット２１のレンズキャリアと同様に、レンズキャリア９３が移動部材５１によって押圧される。なお、図示はしないが、このレンズキャリア９３の移動の際に、ガイド受け部９３ｂに設けられた開口９３ｇ，９３ｈの内壁面がトーションバネ９６の付勢によってガイドシャフト９４に摺接しながら移動するので、移動時のレンズキャリア９３のがたつきが防止される。そして、ワイドボタン１２ａの押圧操作が解除されると、駆動モータ４２，５２が停止しレンズキャリア７８，９３が一旦停止する。その後、フォーカス調整を行うために、再度駆動モータ５２が駆動し、レンズキャリア９３が図１７中Ｆ方向或いはＨ方向に、上下動する。

一方、テレボタン１２ｂが押圧操作された場合には、移動部材４１が図１６中Ｇ方向に移動するが、移動部材４１とレンズキャリア７８とは、引張りバネ８２によって連結されているので、移動部材４１の移動に連動してレンズキャリア７８が図１６中Ｇ方向に移動する。なお、このときも同様に、レンズキャリア７８のガイド受け部７８ｂに設けられた開口７８ｇ，７８ｈの内壁面がトーションバネ８１の付勢によってガイドシャフト７９に摺接しながら移動するので、移動時のレンズキャリア７８のがたつきを防止することができる。

この上部ユニット２１のレンズキャリア７８が図１６中Ｇ方向に移動するとともに、下部ユニット２２のレンズキャリア９３が図１７中Ｈ方向に移動する。なお、移動部材５１とレンズキャリア９３とは、引張りバネ９７によって連結されているので、移動部材５１の移動に連動してレンズキャリア９３が図１７中Ｈ方向に移動する。なお、このときも同様に、レンズキャリア９３のガイド受け部９３ｂに設けられた開口９３ｇ，９３ｈの内壁面がトーションバネ９６の付勢によってガイドシャフト９４に摺接しながら移動するので、移動時のレンズキャリア９３のがたつきが防止される。そして、テレボタン１２ｂの押圧操作が解除されると、駆動モータ４２，５２が停止しレンズキャリア７８，９３が一旦停止する。その後、フォーカス調整を行うために、再度駆動モータ５２が駆動し、レンズキャリア９３が図１７中Ｆ方向或いはＨ方向に上下動する。これらズームボタンの押圧操作後にシャッタボタン９が押圧操作されると、再度フォーカス調整を行った後に、シャッタユニット２４が駆動し、被写体像の撮像が行われる。

本発明では、下部ユニット２２のガイドシャフト９４，９５のうち、ガイドシャフト９４のみを、駆動モータ５２とＣＣＤイメージセンサ９２との間に配置した構成としたが、ガイドシャフト９４だけでなく、ガイドシャフト９５も駆動モータ５２とＣＣＤイメージセンサ９２との間に配置した構成としてもよい。これによれば、駆動モータ５２とＣＣＤイメージセンサ９２との間の空間を効率よく利用した構成となり、撮像ユニットをさらに小型化することができる。なお、上記構成は、下部ユニットだけでなく、上部ユニットにも適用してもよい。

上記実施形態では、ＣＣＤイメージセンサ２６を有する撮像装置（デジタルカメラ）８を例に説明したが、この撮像装置に限定されず、フイルムや感光板を使用する銀塩カメラや、プロジェクタなどの画像投影装置に本発明を適用できる。また、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどの光学メディアのデータ読み取りに使用されるピックアップレンズにも本発明を適用できる。

デジタルカメラの前面の外観を示す斜視図である。 デジタルカメラの後面の外観を示す斜視図である。 撮像ユニットの前面側の構成を示す斜視図である。 撮像ユニットの後面側の構成を示す斜視図である。 第１駆動ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 第２駆動ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 上部ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 下部ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 デジタルカメラの電気的構成を示す機能ブロック図である。 上部保持枠にプリズムを位置決めする際の断面図である。 上部保持枠にプリズムを位置決めする際の断面図である。 上部保持枠に位置決めされたプリズムを固定する方法を示す斜視図である。 位置調整装置の構成を示す断面図である。 結像面上に結像されるミラーからの反射光の結像点、及びプリズムからの戻り光の結像点の一例を示す説明図である。 レンズ収納部の構成を示す断面図である。 上部ユニットの内部の構成を示す断面図である。 下部ユニットの内部の構成を示す断面図である。

符号の説明

２ デジタルカメラ
２０ 撮像ユニット
２１ 上部ユニット
２２ 下部ユニット
３１ 第１駆動ユニット
５１ 移動部材
５１ｂ，５１ｃ 開口（貫通孔）
５１ｄ 当接片
５１ｅ，５１ｆ 押圧片
５１ｇ ラッチ
５２ 駆動モータ
５２ａ 駆動ネジ軸
６５ 上部保持枠
６７ 第２レンズ群
７１ プリズム
７８ レンズキャリア
７８ｄ 収納部
７８ｅ 凹部
７８ｆ 凹部
７８ｇ，７８ｈ 開口（貫通孔）
７９，８０ ガイドシャフト（ガイド軸）
８１ トーションバネ
８２ 引張りバネ

Claims (6)

1. レンズを保持したレンズキャリアと、アクチュエータの駆動により前記レンズキャリアを光軸方向に移動させるレンズ移動手段と、レンズキャリアに形成された貫通孔に挿通され、レンズキャリアの光軸方向への移動をガイドする光軸方向に伸びたガイド軸とを有するレンズ移動装置において、
   前記貫通孔はレンズキャリアに一体成形されるとともに、これらの貫通孔の相互間にはガイド軸で支持されたトーションバネを収納する切り欠き部が形成され、この切り欠き部に収納したトーションバネの両端からの付勢力によりレンズキャリアを光軸と直交する方向に付勢してガイド軸の周面に対してレンズキャリアを片寄せしたことを特徴とするレンズ移動装置。
2. 前記トーションバネは、そのコイル部分にガイド軸を挿通することによって光軸方向に関してガイド軸に移動自在に支持され、前記切り欠き部に収納されたトーションバネのコイル部分はレンズキャリアと非接触状態に保たれていることを特徴とする請求項１記載のレンズ移動装置。
3. 前記アクチュエータは、駆動軸が駆動ネジ軸からなる駆動モータから構成されるとともに、前記レンズ移動手段は、前記駆動ネジ軸と噛み合うラッチが設けられた当接片と、前記駆動ネジ軸を前記当接片に向けて押圧する押圧片とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ移動装置。
4. 前記レンズ移動手段と前記レンズキャリアとを引張りバネによって連結し、前記引張りバネにより前記レンズ移動手段とレンズキャリアとの相対位置を一定に保持することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のレンズ移動装置。
5. 請求項１〜４いずれか１つ記載のレンズ移動装置と、固体撮像素子を備えた撮像ユニットとを有することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１〜４いずれか１つ記載のレンズ移動装置を備えたことを特徴とする光学装置。
   

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