JP2006163072A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガイドポールを用いて各レンズ群を支持するレンズ鏡筒において、各レンズ群の光軸方向の位置を付勢すると共に、ガイドポール表面での不要な光の反射を防止するレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】 レンズ鏡筒１において、２群レンズＬ２を保持する第２レンズ移動枠３の軸受け部３ａと、３群レンズＬ３を保持する第３レンズ移動枠４の軸受け部４ａに、ガイドポール６ａを貫通させ、第２レンズ移動枠３と第３レンズ移動枠４とを、光軸ＡＸに対して平行に保持する。軸受け部３ａと軸受け部４ａとの間のガイドポール６ａの周囲に、蛇腹部材２０を配置することにより、２群レンズＬ２と３群レンズＬ３とは反対方向にガタツキがないように付勢され、さらにガイドポール６ａの表面での不要な光線の反射を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置に用いられるレンズ鏡筒に関し、光線の反射防止の役割を果たす蛇腹部材の改良に関するものである。

近年、被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能なデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置（以下、単にデジタルカメラという）が、急速に普及している。

このデジタルカメラに用いられるレンズ鏡筒においては、レンズ鏡筒内に入射する光線に対し、レンズ鏡筒内の部品にて反射し、不要な光線が撮像素子に入射することにより、悪影響を及ぼすという課題がある。この課題を解決するために、レンズ群の間に蛇腹部材を配置する、いわゆる沈胴式レンズ鏡筒の構成が開示されている（特許文献１）。

また、レンズ鏡筒の高精度化を図る方法として、レンズ群を３本のカムピンにて支持する方法に替わり、２本のガイドポールで支持する構成も開示されている。このガイドポールにて各レンズ群を支持し、ズーム倍率に応じて各レンズ群の面間隔を変化させることにより、各レンズ群を高精度に移動させることが可能となる。
特開２０００−１４７３５２号公報

しかしながら、従来のガイドポールを用いたレンズ鏡筒においては、次のような課題が生じる。通常、レンズ群を支持するガイドポールについては、その表面に光沢感があるため、レンズ鏡筒内に入った光が、ガイドポール表面にて反射し、撮像素子に入射する可能性がある。この課題を解決するため、ガイドポール表面を黒色化する方法もあるが、表面状態が悪くなり、レンズ群を支持したレンズ移動枠の軸受け部とガイドポールとの摺動製が悪化する可能性がある。

また、各レンズ群については、所定の面間隔を保持するために、バネなどの付勢部材を用いるが、ガイドポールの周囲に圧縮バネを配置した場合には、そのバネにより光が反射し、悪影響を及ぼすなどの課題がある。

本発明は、撮像素子と、撮像素子上に被写体像を結像させるレンズ群と、レンズ群を保持するレンズ保持枠と、レンズ保持枠を光軸方向に摺動自在に支持するガイド手段と、ガイド手段の周囲に配置され、レンズ保持枠の光軸方向の位置を付勢するように光軸方向に伸縮する弾性体からなる円筒状の蛇腹部材とを備え、蛇腹部材は、ガイド手段における光線の反射を防止し、撮像素子への光線の入射を防止することを特徴とする。

上記の本発明のレンズ鏡筒によれば、各レンズ群を支持するガイドポールの周囲に蛇腹部材を配置し、その両側にレンズ移動枠を配置したことにより、蛇腹部材の弾性作用により、レンズ移動枠を片方向に付勢することができ、その他の部品とのガタツキを小さくすることができるため、各レンズ群を精度よく、光軸方向に駆動することが可能となる。さらに、通常はガイドポールの表面で反射し、撮像素子に入射して悪影響を及ぼす不要な光線を防止することができるという顕著な効果が得られる。また、反射防止部材と付勢部材とを同一の部材にて構成したことにより、部品点数の削減を図ることが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像光学系Ｌが広角端の状態のレンズ鏡筒の断面図であり、図２は望遠端の状態のレンズ鏡筒の断面図である。

撮影光学系Ｌは、被写体側から像側へ（図の光軸ＡＸの負の方向へ）向けて順に、第１レンズ群Ｌ１と、第２レンズ群Ｌ２と、第３レンズ群Ｌ３と、第４レンズ群Ｌ４とを含む。

各レンズ群のうち、第１レンズ群Ｌ１と、第２レンズ群Ｌ２と、第３レンズ群Ｌ３とは、主としてズーミングを担当するズームレンズ群である。また、第４レンズ群Ｌ４は、主としてズーミングによる像面位置の光軸ＡＸに平行な方向への補正とフォーカシングを担当するフォーカスレンズ群である。そして、第１乃至第４レンズ群が協働して、被写体の光学的な像を形成する。

第１レンズ群Ｌ１は、広角端から望遠端へのズーミングの際、像面の位置に対して移動しない。第２レンズ群Ｌ２は、広角端から望遠端へのズーミングの際、像側に凸の移動軌跡に従いながら光軸ＡＸに沿って移動する。第３レンズ群Ｌ３は、広角端から望遠端へのズーミングの際、被写体側に凸の移動軌跡に従いながら光軸ＡＸに沿って移動する。第４レンズ群Ｌ４は、物体距離が近くなるほど被写体側への移動量が大きくなる。すなわち、任意の焦点距離において、物体距離が無限遠の合焦状態から近接側の合焦状態へフォーカシング調整を行う場合、第４レンズ群Ｌ４は被写体側へ移動する。

レンズ鏡筒１は、概略、第１レンズ固定枠２と、第２レンズ移動枠３と、第３レンズ移動枠４と、第４レンズ移動枠５と、２本のガイドポール６ａ，６ｂと、マスターフランジ７と、固定枠８と、カム筒９と、絞り装置１０と、フォーカスモータ１１とを含む。

第１レンズ固定枠２は、第１レンズ群Ｌ１を固定する。第１レンズ固定枠２は、ＡＸ軸に平行な２本のガイドポール６ａ，６ｂの一端を保持する。

固定枠８は円筒状であり、その外周面には、カムピンが対応する位置に、光軸ＡＸに平行な方向に形成された長穴の開口部８ａを有する。

マスターフランジ７は、光軸ＡＸに垂直な面を有し、その面に２本のガイドポール６ａ、６ｂの他端を保持する。マスターフランジ７は、光軸ＡＸに垂直な面に長方形の開口を有しており、この開口部分に、撮像素子２５が固定される。なお、撮像素子２５は、受光部の被写体側に、ローパスフィルタ１２ｂが挟まれて固定される。

また、マスターフランジ７は、その底部に、フォーカスモータ１１を固定する。フォーカスモータ１１は、光軸ＡＸに平行な方向に延びた回転軸を持つ。フォーカスモータ１１は、回転軸に送りネジ１１ａが形成されている。

第２レンズ移動枠３は、第２レンズ群Ｌ２を保持する。第２レンズ移動枠３は、外周部近傍に、光軸ＡＸに平行な方向に延びた貫通孔である軸受け部３ａ及び貫通孔である廻り止め部３ｂとを有する。ガイドポール６ａは、軸受け部３ａを貫通する。ガイドポール６ｂは、廻り止め部３ｂを貫通する。

ガイドポール６ａと軸受け部３ａとは、所定の嵌め合い精度で結合する。ガイドポール６ａと軸受け部３ａとにより、第２レンズ移動枠３は、光軸ＡＸに対する姿勢を維持して光軸ＡＸに平行な方向に移動可能に支持される。また、第２レンズ移動枠３は、ガイドポール６ｂが廻り止め部３ｂに貫通されることにより、光軸ＡＸに垂直な面に平行な面内の回転自由度が規制される。

第２レンズ移動枠３は、外周方向に突き出たカムピン１２を有する。カムピン１２は、第２レンズ移動枠３の外周面の所定位置にネジ等により固定されている。

第３レンズ移動枠４は、第３レンズ群Ｌ３を保持する。第３レンズ移動枠４は、外周部近傍に、光軸ＡＸに平行な方向に延びた貫通孔である軸受け部４ａ及び貫通孔である廻り止め部４ｂとを有する。ガイドポール６ａは、軸受け部４ａを貫通する。ガイドポール６ｂは、廻り止め部４ｂを貫通する。

軸受け部４ａとガイドポール６ａとは、所定の嵌め合い精度で結合する。第３レンズ移動枠４は、軸受け部４ａとガイドポール６ａとにより、光軸ＡＸに対する姿勢を維持して光軸ＡＸに平行な方向に移動可能に支持される。また、第３レンズ移動枠４は、ガイドポール６ｂが廻り止め部４ｂに貫通されることにより、光軸ＡＸに垂直な面に平行な面内の回転自由度が規制される。

第３レンズ移動枠４は、軸受け部４ａの位置に外周方向に突き出たカムピン１３を有する。カムピン１３は、第３レンズ移動枠４の外周面に光軸ＡＸに垂直な方向からネジ等により固定されている。

このように、本実施形態のレンズ鏡筒１は、第２レンズ移動枠３と、第３レンズ移動枠４とに形成された各軸受け部３ａ，４ａにガイドポール６ａを貫通させている。

第４レンズ移動枠５は、第４レンズ群Ｌ４を保持する。第４レンズ移動枠５は、中心に第４レンズ群Ｌ４を保持するための円筒部を持ち、他部分は円板状である。第４レンズ移動枠５は、円板の所定位置に貫通孔である軸受け部５ａと廻り止め部５ｂ（図示せず）とを有する。ガイドポール１４ａは、軸受け部５ａを貫通する。ガイドポール１４ｂ（図示せず）は、廻り止め部５ｂ（図示せず）を貫通する。

軸受け部５ａとガイドポール１４ａとは、所定の嵌め合い精度で結合する。第４レンズ移動枠５は、軸受け部５ａとガイドポール１４ａとにより、光軸ＡＸに対する姿勢を維持して光軸ＡＸに平行な方向に移動可能に支持される。また、第４レンズ移動枠５は、ガイドポール１４ｂが廻り止め部５ｂに貫通されることにより、光軸ＡＸに垂直な面に平行な面内の回転自由度が規制される。なお、ガイドポール１４ａ，１４ｂの一端は、マスターフランジ７に固定され、他端は、ガイドポール固定部材１５に固定される。また、このガイドポール固定部材１５は、マスターフランジ７に固定されている。

第４レンズ移動枠５は、軸受け部５ａから下方向に延びたラック支持部５ｃを有する。ラック支持部５ｃは、先端に光軸ＡＸに平行な方向に形成されたラック１６を持つ。ラック１６は、前述したフォーカスモータ１１の送りネジ１１ａに噛み合っている。

フォーカスモータ１１は、入力される駆動信号に基づいて回転する。フォーカスモータ１１が回転すると、送りネジ１１ａ及びラック１６により回転運動が光軸ＡＸに平行な方向の直線運動に変換される。直線運動に変換された結果、第４レンズ移動枠５が、光軸ＡＸ方向に移動する。

絞り装置１０は、第３レンズ移動枠４の光軸ＡＸに垂直な円板に固定される。絞り装置１０は、図示しない絞り羽根と、絞り駆動モータ１０ａと、シャッター羽根と、シャッター駆動モータ１０ｂとを有する。

絞り駆動モータ１０ａは、外部から入力される駆動信号に基づいて回転することにより、絞り羽根を駆動する。絞り羽根は、駆動されることにより開口径を変更するように構成されている。絞り羽根の動作により撮影光学系Ｌの絞り値が変更される。

シャッター駆動モータ１０ｂは、外部から入力される駆動信号に基づいて回転することにより、シャッター羽根を駆動する。シャッター羽根は、駆動されることにより撮影光学系の光路を、所定時間の間隔で非解放から解放を経て再び非解放にする一連の動作を行う。

カム筒９は、その内周面と固定枠８の外周面の所定位置とが所定の精度で嵌め合うことにより光軸ＡＸまわりに回転可能に支持される。カム筒９は、内周面と外周面とを貫通する、２本のカム溝１７と、カム溝１８とを含む。

カム溝１７は、第２レンズ移動枠３に設けられたカムピン１２と結合する。カム溝１８は、第３レンズ移動枠４に設けられたカムピン１３と結合する。

図３は、本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒１のカム筒９の展開図である。図３において、紙面下側が、光軸ＡＸの被写体側の方向に相当する。カム溝１７の一方の端部１７ａは、第２レンズ群Ｌ２の広角端の位置に対応する。カム溝１８の一方の端部１８ａは、第３レンズ群Ｌ３の広角端の位置に対応する。カム溝１７の他方の端部１７ｂは、第２レンズ群Ｌ２の望遠端の位置に対応する。カム溝１８の他方の端部１８ｂは、第３レンズ群Ｌ３の望遠端の位置に対応する。

カム溝１７、１８は、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３が、光軸ＡＸに沿って移動するように形成される。したがって、第２レンズ群Ｌ２と、第３レンズ群Ｌ３とは、カム筒９を回転させることにより各焦点距離に対応した位置に移動する。

ズームリング１９は、図１および２に示すように、カム筒９の外周に固定され、ズームリング１９を光軸ＡＸまわりに回転することにより、カム筒９が一体にて、光軸ＡＸ周りに回転される。

第２レンズ移動枠３の軸受け部３ａと第３レンズ移動枠４の軸受け部４ａの間には、ガイドポール６ａの周囲に、遮光性のシリコンゴム等で成形されて光軸方向に伸縮自在な円筒状の蛇腹部材２０が挿入されている。蛇腹部材２０は、第１レンズ群Ｌ１より入射した光が、レンズ鏡筒１内を通って、撮像素子２５に達するのを防止するためのものである。また、この蛇腹部材２０は、圧縮バネと同等の役割を果たし、第２レンズ移動枠３の軸受け部３ａと第３レンズ移動枠４の軸受け部４ａの間に配置することにより、第２レンズ移動枠３を光軸ＡＸの正の方向に付勢する。また第３レンズ移動枠４を、その反対の光軸ＡＸの負の方向に付勢する。よって、カムピン１２が片方向（光軸ＡＸ方向）に付勢されることにより、第２レンズ移動枠３のカムピン１２とカム筒９のカム溝１７とのガタが無くなる。同様に、カムピン１３が片方向（光軸ＡＸの反対方向）に付勢されることにより、第３レンズ移動枠４のカムピン１３とカム筒９のカム溝１８とのガタが無くなる。以上のように、蛇腹部材２０の作用により、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔は、メカニズムのガタの影響を受けることなく、常に所定の間隔となり、所定の光学性能を得ることが可能となる。

次に、以上の通り構成されたレンズ鏡筒１の作用を説明する。ズームリング１９が回転操作されると、ズームリング１９に固定されたカム筒９に回転運動が伝達される。

ズームリング１９により、カム筒９が光軸ＡＸまわりに回転すると、カムピン１２がカム溝１７に案内され、第２レンズ移動枠３が光軸ＡＸに平行な方向に移動する。また、カム筒９が光軸ＡＸまわりに回転すると、カムピン１３がカム溝１８に案内され、第３レンズ移動枠４が光軸ＡＸに平行な方向に移動する。

図１の広角端を示す状態においては、第２レンズ移動枠３と第３レンズ移動枠４との間隔は広くなり、カムピン１２とカムピン１３との間隔は、図３に示すように、所定の間隔（ｄ）となる。この状態においては、蛇腹部材２０は、所定量圧縮された状態を保ち、第２レンズ移動枠と第３レンズ移動枠４とを反対方向に付勢している。さらに蛇腹部材２０は、ガイドポール６ａによる光線の不要な反射を防止している。

同様に、図２の望遠端を示す状態においては、第２レンズ移動枠３と第３レンズ移動枠４との間隔は狭くなり、カムピン１２とカムピン１３との間隔は、所定の間隔（ｅ）となる。この状態において、蛇腹部材２０は、図１の状態よりさらに所定量圧縮された状態を保ち、第２レンズ移動枠３と第３レンズ移動枠４とを反対方向に付勢している。さらに蛇腹部材２０は、ガイドポール６ａによる光線の不要な反射を防止している。

以上のように本実施の形態によれば、各レンズ群を支持するガイドポールの周囲に蛇腹部材を配置し、その両側にレンズ移動枠を配置したことにより、蛇腹部材の弾性作用により、レンズ移動枠を片方向に付勢することができ、その他の部品とのガタツキを小さくすることができるため、各レンズ群を精度良く、光軸方向に駆動することが可能となる。さらに、通常はガイドポールの表面で反射し、撮像素子に入射して悪影響を及ぼす不要な光線の反射を防止することができるという顕著な効果が得られる。また、反射防止部材と付勢部材とを同一の部材にて構成したことにより、部品点数の削減を図ることが可能となる。

なお、蛇腹部材２０を配置する箇所は、本実施の形態にて説明した箇所に限るものではない。よって例えば、第２レンズ移動枠３を光軸ＡＸの負の方向（像面側）に付勢するために、第１レンズ固定枠２と第２レンズ移動枠３との間のガイドポール６ａの周囲に配置する構成を用いても良い。さらに、ガイドポール６ｂの周囲に配置する構成を用いてもよいが、デジタルカメラの通常撮影時に、レンズ鏡筒１の上側から１群レンズＬ１を通って入り、反射して撮像素子２５に入射する光線に対しては、レンズ鏡筒１の下側に配置されたガイドポール６ａの周囲に蛇腹部材２０を配置することが、より効果的である。

また、本実施の形態においては、撮影時に全長の長さが固定であるレンズ鏡筒について説明したが、沈胴式レンズ鏡筒において、ガイドポールを用いた構成であっても、同様な効果が得られることは言うまでもない。

本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置に用いられるレンズ鏡筒について、レンズ群を保持するレンズ枠を、ガイドポールを用いて光軸方向に支持するものであり、メカニズムのガタツキを小さくして光学性能の向上を図ると共に、不要な光線の反射を防止するためのものである。

本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の広角端における断面図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の望遠端における断面図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒のカム筒の展開図

符号の説明

Ｌ 撮像光学系
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ
Ｌ３ ３群レンズ
Ｌ４ ４群レンズ（フォーカスレンズ群）
１ レンズ鏡筒
２ 第１レンズ固定枠
３ 第２レンズ移動枠
３ａ 軸受け部
４ 第３レンズ移動枠
４ａ 軸受け部
５ 第４レンズ移動枠
６ａ、６ｂ ガイドポール
７ マスターフランジ
８ 固定枠
９ カム筒
１１ フォーカスモータ
１２ 第２レンズ移動枠のカムピン
１３ 第３レンズ移動枠のカムピン
１７ 第２レンズ移動枠のカム溝
１８ 第３レンズ移動枠のカム溝
１９ ズームリング
２０ 蛇腹部材

Claims (1)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子上に被写体像を結像させるレンズ群と、
   前記レンズ群を保持するレンズ保持枠と、
   前記レンズ保持枠を光軸方向に摺動自在に支持するガイド手段と、
   前記ガイド手段の周囲に配置され、前記レンズ保持枠の光軸方向の位置を付勢するように光軸方向に伸縮する弾性体からなる円筒状の蛇腹部材とを備え、
   前記蛇腹部材は、ガイド手段における光線の反射を防止し、撮像素子への光線の入射を防止することを特徴とする、レンズ鏡筒。
   
   

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