JP2006234997A - レンズユニット及びデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＣＤ及び回路基板等を冷却することができるレンズユニットを提供する。
【解決手段】冷却ファン４６を、フォーカスレンズ駆動モータ４４の軸４５の後端部に設ける。フォーカスレンズ駆動モータ４４が駆動すると冷却ファン４６が回転する。冷却ファン４６が回転すると、空間５４内のエアが開口５３ａを通過して空間５５内に流入し、エアがＣＣＤ２１の保持板の後面や、回路基板２２の前面に吹き付けられる。また、冷却ファン３４を、ズームレンズ駆動モータ３４の後端部に設ける。ズームレンズ駆動モータ３４が駆動すると、冷却ファン３４が回転し、空間５４内のエアを対流させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レンズユニット及びデジタルカメラに関する。

ＣＣＤなどの撮像素子を用いて撮像した撮影画像をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記録媒体に記録するデジタルカメラが普及している。デジタルカメラに組み込まれる撮像素子は発熱により性能が低下することから、従来より撮像素子を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、撮像素子の受光部に回転色フィルタを用いる電子カメラが記載されている。撮像素子の発熱による性能低下を抑えるために撮像素子に風を送るファンを設けている。ファンは、環状のギアに一体的に形成されており回転色フィルタとともに回転する。

ところで、デジタルカメラの中には、各種レンズユニットを交換して好みに応じた撮影を行うレンズ交換式のものがある。レンズ交換式のデジタルカメラは、カメラ本体とレンズユニットとから構成されるが、カメラ本体側に撮像素子を内蔵するのが一般的であった。この場合、カメラ本体の撮像素子とレンズユニットのレンズ群とを光学的に接続する必要があり、接続部を高精度で製作しなければならず製造コストが上昇していた。また、レンズユニット装着時にバックフォーカス調節などが必要とされる場合があり、取り扱いが難しかった。

レンズ交換式のデジタルカメラの構造を簡易にし取り扱いを容易にするため、レンズユニットに撮像素子を内蔵するものが知られている（例えば、特許文献２、３参照）。カメラ本体とレンズユニットとを電気的に接続すればよいため、構造が簡易となる。また、この場合には、レンズユニットを密閉した構造として塵埃の侵入を防ぐことができる。
特開平７−２６４６０５号公報 特開平８−１７２５６１号公報 特開２００４−１０９９７０号公報

本出願人は、現在、レンズユニットに撮像素子に内蔵したタイプのレンズ交換式デジタルカメラを実際に商品化するために開発を進めている。開発にあたり、このタイプのレンズ交換式デジタルカメラでは、レンズユニット内に、レンズ群、撮像素子、撮像素子駆動回路、ズームモータ、フォーカスモータなどを密集させるとともに、レンズユニットを密閉構造とするため、発熱による問題がより大きくなることがわかった。

特許文献１のように撮像素子を冷却する他にも、撮像素子駆動回路やデータ通信回路などから構成される回路基板や、プラスチックレンズを冷却する必要があることがわかった。プラスチックレンズは、熱により伸縮し焦点がずれるという問題がある。

本発明では、内部を冷却することができるレンズユニット及びデジタルカメラを提供することを目的とする。

本発明は、撮影レンズと撮像素子とを内蔵しカメラ本体に着脱自在なレンズユニットに関し、レンズユニット内部に設けられたモータと、前記モータの駆動に連動して回転しレンズユニット内部のエアを対流させる冷却ファンとを備えたことを特徴とする。

前記モータは、ズームレンズを移動させるズームレンズモータ、またはフォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズモータであることが好ましい。

前記撮像素子の駆動回路を実装した回路基板及び前記撮像素子は、前記レンズユニット内に設けた仕切板によって形成された部屋内に設置され、前記仕切板には、前記冷却ファンからのエアを前記部屋内へ流入させるエア流入口と、前記部屋内のエアを流出させるエア流出口とが形成されていることが好ましい。

前記冷却ファンは、前記モータの動力を伝達させる歯車の側面に形成されていることが好ましい。

本発明のデジタルカメラは、カメラ内部に設けられズームレンズを移動させるズームレンズモータと、前記ズームレンズモータの駆動に連動して回転しカメラ内部のエアを対流させる冷却ファンとを備えたことを特徴とする。

本発明のデジタルカメラは、カメラ内部に設けられたフォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズモータと、前記フォーカスレンズモータの駆動に連動して回転しカメラ内部のエアを対流させる冷却ファンとを備えたことを特徴とする。

本発明のレンズユニットによれば、撮影レンズと撮像素子とを内蔵しカメラ本体に着脱自在であって、レンズユニット内部に設けられたモータと、モータの駆動に連動して回転しレンズユニット内部のエアを対流させる冷却ファンとを備えたので、モータの駆動に連動してレンズユニット内部のエアが対流し、撮影レンズ、撮像素子、及び回路基板等が冷却される。これにより、発熱による問題、例えば撮像素子からの画像信号のＳ／Ｎ比が悪化したり、レンズが伸縮して焦点がずれる等の問題がなくなる。撮影レンズと撮像素子とを内蔵したレンズユニットは、撮影レンズ、撮像素子、及び回路基板のそれぞれが近接して設けられるため、本発明による冷却は非常に有効である。

撮像素子の駆動回路を実装した回路基板及び撮像素子は、レンズユニット内に設けた仕切板によって形成された部屋内に設置され、仕切板には前記冷却ファンからのエアを前記部屋内へ流入させるエア流入口と前記部屋内のエアを流出させるエア流出口とが形成されているので、エア流路が形成され、効率的にエアを対流させることができる。

冷却ファンをモータの動力を伝達させる歯車の側面に形成することとすれば、冷却ファンをコンパクトにすることができ、冷却ファンを設置するための場所を新しく作る必要がなくなる。また、冷却ファンと歯車とを一体に成形するので、部品数が増加することがない。

図１に示すように、カメラシステム（デジタルカメラ）２は、カメラ本体３とレンズユニット４とから構成される。カメラ本体３にはレンズユニット４が着脱自在であり、装着時にはカメラ本体３とレンズユニット４とが電気的に接続される。

レンズユニット４の後面に設けられたレンズ側マウント部５には、バヨネット爪６が形成されている。このバヨネット爪６には接続端子６ａが設けられている。カメラ本体３の前面に設けられた本体側マウント部７には、バヨネット溝８が形成されている。レンズユニット４をカメラ本体３に装着する際には、バヨネット爪６をバヨネット溝８に合わせた状態で押し込んでから回転させる。本体側マウント部７のロックピン９がレンズ側マウント部５の図示しないピン孔と係合すると、レンズユニット４が位置決めされる。また、レンズユニット４の位置決めに伴ってレンズ側マウント部５の接続端子６ａが本体側マウント部７の図示しない接続端子に接続される。なお、本体側マウント部７には、前方向にバネ付勢されたマウント蓋１１が設けられており、レンズユニット非装着時にカメラ本体３内部に塵埃が侵入しないようにされている。

本体側マウント部７には、ロックピン９と連動するロック解除ボタン１０が設けられている。ロック解除ボタン１０は、レンズユニット４を取り外す際に操作されるものであり、押圧することでロックピン９を後方向に移動させてロックを解除することができる。

カメラ本体３の上面には、撮影時に押圧操作されるレリーズボタン１２と、撮影／再生モードの切替え時に操作されるモード操作部１３とが設けられている。カメラ本体３の後面には、撮影画像や各種設定条件が表示されるＬＣＤ８１と、電源スイッチ８７と、ズーム操作部８８とが設けられている（図３参照）。

レンズユニット４のユニット本体２０は円筒状に形成されている。図２に示すように、ユニット本体２０には、各レンズ群２３、２５、３８、ＣＣＤ２１、回路基板２２等が組み込まれており、内部に塵埃が侵入しないように密閉されている。

ユニット本体２０の前部（図中左部）には、レンズ２３ａ及びレンズ２３ｂからなるレンズ群２３が配置されている。レンズ群２３は、ユニット本体２０に固定されたレンズ枠２４に保持されている。

レンズ群２３の後方には、ズームレンズ２５ａ、ズームレンズ２５ｂ、及びズームレンズ２５ｃからなるズームレンズ群２５が配置されている。ズームレンズ群２５は、レンズ枠２６に保持されている。レンズ枠２６の下部には穴２６ａが形成され、この穴２６ａは光軸に平行なガイド棒２７に係合している。レンズ枠２６の上部にはボールナット２８が埋め込まれて固定されており、このボールナット２８はボールネジ２９に螺合している。ボールネジ２９の前部にはギア３０が固定されており、このギア３０はギア３１と噛み合っている。ギア３１は、ユニット本体２０に固定されたズームレンズ駆動モータ３２の軸３３に固定されている。軸３３の後端部には、冷却ファン３４が固定されている。

ズームレンズ駆動モータ３２には、図示しないエンコーダが取り付けられている。ズームレンズ駆動モータ３２は、エンコーダからの信号に基づいてレンズユニット用システム制御部７１（図３参照）に駆動を制御されている。ズームレンズ駆動モータ３２が駆動して軸３３が回転すると、ボールネジ２９が回転し、ズームレンズ群２５が移動する。

ズームレンズ群２５の後方には、フォーカスレンズ３８ａ、３８ｂからなるフォーカスレンズ群３８が配置されている。フォーカスレンズ群３８は、レンズ枠３９に保持されている。フォーカスレンズ群３８を移動させる機構は、ズームレンズ群２５を移動させる機構と同様の構成であり、ボールナット４０、ボールネジ４１、ギア４２、ギア４３、フォーカスレンズ駆動モータ４４、軸４５などから構成されている。軸４５の後端には、冷却ファン４６が固定されている。

フォーカスレンズ群３８の後方には、ＣＣＤ２１が配置されている。ＣＣＤ２１は、保持板５０に固定されている。この保持板は、放熱性の高い材料で形成されている。ＣＣＤ２１の周囲には、塵埃を吸着する吸着部材５１が設けられている。この吸着部材としては、静電気を用いて塵埃を吸着するものや、粘着シートなどが挙げられる。また、ＣＣＤ２１の前方には、図示しないシャッタ機構や、絞り機構などが配置されている。

ＣＣＤ２１の後方には、回路基板２２が配置されている。回路基板２２は保持板５２に保持されている。この保持板５２は放熱性の高い材料で形成することが好ましい。回路基板２２には、ＣＣＤ２１の駆動回路や、データ通信を行う回路などが実装されている。これらの回路は、前述したレンズ側マウント部５の接続端子６ａ（図１参照）に接続されている。また、ＣＣＤ２１の駆動回路はＣＣＤ２１に接続されている。

ユニット本体２０の後部には、中央に被写体光を導く開口が形成された略円板状の仕切板５３が設けられている。この仕切板５３と、ユニット本体２０の底部とによって、ユニット本体２０の後部に部屋が形成されている。

これにより、ＣＣＤ２１及び回路基板２２が配置される空間５５と、各レンズ群が配置される空間５４とに、ユニット本体２０内部が区切られる。仕切板５３には、開口５３ａと開口５３ｂが形成されている。開口５３ａは冷却ファン４６に対面する領域に形成され、開口５３ｂはガイド棒２７の後部に対向する領域に形成されている。これらの開口５３ａ、５３ｂは円形状に形成されているが、形状は任意でよい。

冷却ファン４６が回転して風が後方に吹き出されたときには、開口５３ａがエア流入口となり、開口５３ｂがエア流出口となる。空間５４内のエアが開口５３ａを通過して空間５５内に流入し、空間５５内のエアが開口５３ｂを通過して空間５４へ流入することとなる。このように、部屋を設けることでエアが対流しやすくなっている。なお、空間５４内のエアが開口５３ａを通過して空間５５内に流入する際には、エアがＣＣＤ２１の保持板５０の後面や、回路基板２２の前面に吹き付けられる。

一方、冷却ファン４６が回転して風が前方に吹き出されたときには、開口５３ｂがエア流入口となり、開口５３ａがエア流出口となる。空間５５内のエアが開口５３ａを通過して空間５４内に流入し、空間５４内のエアが開口５３ｂを通過して空間５５へ流入することとなる。

図３のカメラシステム２の電気的構成を示すブロック図に示すように、ズームレンズ駆動モータ３２は、ズームモータドライバ７０に接続されており、ズームモータドライバ７０を介してレンズユニット用システム制御部７１（以下、システム制御部７１）によって駆動を制御されている。フォーカス駆動モータ４４は、フォーカスモータドライバ７２に接続されており、フォーカスモータドライバ７２を介してシステム制御部７１によって駆動を制御されている。

ＣＣＤ２１は、ＣＣＤドライバ７３に接続されており、ＣＣＤドライバ７３を介してシステム制御部７１によって駆動を制御される。ＣＣＤ２１は、光学的な被写体画像を電気的な撮像信号に変換して出力する。撮像信号はアンプ７４で適当なレベルに増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路７５によってデジタル変換されて画像データとなる。この画像データは、シリアルドライバ７６を介してカメラ本体３側へと送信される。システム制御部７１では、カメラ本体用システム制御部８５（以下、システム制御部８５）からの指令に基づいてレンズユニット側の撮影処理を管制している。

レンズユニット４からの画像データは、シリアルドライバ７７を介してメモリ７８に書き込まれる。信号処理部７９は、メモリ７８から画像データを読み出し、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正等の各種画像処理を施す。画像処理が施された画像データはＬＣＤドライバ８０へ入力され、ＬＣＤ８１に画像として表示される。

レリーズボタン１２が押圧操作されたときには、メディアコントローラ８２の制御によって、画像処理が施された画像データが記録メディア８３に記録される。また、レリーズボタン１２が押圧操作されると、撮影環境からの光量に応じてストロボ１４が駆動される。システム制御部８５は、システム制御部７１に指令を送るとともに、カメラ本体側の撮影処理、画像表示処理、記録処理等を管制している。システム制御部７１には、レリーズボタン１２、操作部１３、電源スイッチ８７、ズーム操作部８８が接続されている。

カメラ本体３にはバッテリ８６が配置され、カメラ本体３の各部に電力を供給している。また、このバッテリ８６は、マウント接点を介してレンズユニット４に接続されており、レンズユニット４の各部にも電力を供給している。

以下、上記構成による作用について説明する。レンズユニット４をカメラ本体３に装着すると、レンズユニット４とカメラ本体３とが電気的に接続される。

カメラ本体３の電源スイッチ８７をオンにし、モード操作部１３を操作して撮影モードに設定すると、フォーカスレンズ駆動モータ４４が駆動し、フォーカスレンズ群３８が前後方向に移動してピント合わせが行われる。

このとき、フォーカスレンズ駆動モータ４４の軸４５が回転し、軸４５に固定された冷却ファン４６も回転する。冷却ファン４６は、回転方向に応じて、開口５３ａを通じてエアを空間５５内へ流入させるか、または開口５３ａを通じてエアを空間５５内から流出させるかする。これにより、空間５５内のエアに対流が生じるため、ＣＣＤ２１及び回路基板２２が冷却される。特に、開口５３ａを通じてエアを空間５５内へ流入させる場合には、冷却ファン４６からの風がＣＣＤ２１の保持板５０の後面や回路基板２２の前面に吹き付けられるため、これらをより効率的に冷却することができる。また、空間５５内のエアの対流に伴って、空間５４内のエアも対流する。空間５４内のエアが対流すると、各レンズ群２３、２５、３８及び各モータ３２、４４等が冷却される。

ズーム操作部８８を操作すると、ズームレンズ群２５が前後方向に移動してズーミングが行われる。このとき、ズームレンズ駆動モータ２５の軸３３が回転し、軸３３に固定された冷却ファン３４が回転する。冷却ファン３４が回転すると、空間５４内に対流が生じ、各レンズ群２３、２５、３８及び各モータ３２、４４等が冷却される。

撮影された画像はＬＣＤ８１にスルー画として表示される。レリーズボタン１２を押圧操作すると、その時点で得られた画像データが記録メディア８３に記録される。

操作部１３を操作して再生モードに設定すると、記録メディア８３に記録した画像をＬＣＤ８１に表示したり、撮影設定条件をＬＣＤ８１に表示することができる。この再生モード時に、各モータ３２、４４を駆動して冷却ファン３４、４６を回転させ、各部を冷却することとしてもよい。

長時間の撮影を行う場合であっても、冷却ファン３４、４６によって各部が冷却されるため、ＣＣＤ２１の撮像信号に大きなノイズがのったり、レンズがプラスチックで形成されている場合にレンズが伸縮するなどの問題は生じない。電源スイッチ８７をオフにすると、各部の駆動が停止される。

上記実施形態では、モータの軸に冷却ファンを固定することとしたが、ユニット本体内部に配置されたギアの側面に冷却ファンを形成することとしてもよい。例えば、図４、図５に示すように、ズームレンズ駆動モータ３２の軸３３に固定されたギア１００の後面に複数の羽根１０１からなる冷却ファンを形成する。ギアの側面に冷却ファンを形成することにより、冷却ファンをコンパクトにすることができる。また、製造時にギアと冷却ファンとを一体に成形すれば、部品数が増加することがない。なお、ギアの側面に形成する羽根の形状は任意でよく、径方向に風が吹き出されるようにしてもよいし、軸方向に風が吹き出されるようにしてもよい。

上記実施形態では、ズームレンズ駆動モータの軸やフォーカスレンズ駆動モータの軸に冷却ファンを取り付けることとしたが、シャッタ用モータの軸や絞り用モータの軸に冷却ファンを取り付けることとしてもよい。また、モータの動力が伝達されるボールネジに取り付けることとしてもよい。さらには、冷却ファンを取り付けるのは、モータの動力が伝達されて回転する回転体であれば何でもよい。

上記実施形態では、特に言及しなかったが、ユニット本体にエア吸入口を設けてもよい。このエア吸入口には、ゴミを吸着するゴミフィルタを設けることが好ましい。

光学系の構成及び配置は上記実施形態に限られない。例えば、被写体光をプリズムで反射させる屈曲タイプの光学系の場合にも本発明を適用することができる。

上記実施形態では、レンズユニットが着脱自在なレンズ交換式のデジタルカメラを用いて説明を行ったが、レンズユニットとカメラ本体が一体化された形態のデジタルカメラにも本発明を適用することができる。さらには、デジタルカメラ以外のカメラにおいても本発明を適用することができる。

カメラシステムの外観斜視図である。 レンズユニットの断面図である。 カメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。 別の実施形態であって歯車の側面に冷却ファンを形成したときのレンズユニットの断面図である。 別の実施形態であって冷却ファンが形成された歯車の側面図である。

符号の説明

２ カメラシステム
３ カメラ本体
４ レンズユニット
２０ ユニット本体
２１ ＣＣＤ
２２ 回路基板
２３ レンズ群
２５ ズームレンズ群
３２ ズームレンズ駆動モータ
３３ 軸
３４ 冷却ファン
３８ フォーカスレンズ群
４４ フォーカスレンズ駆動モータ
４５ 軸
４６ 冷却ファン

Claims (6)

1. 撮影レンズと撮像素子とを内蔵しカメラ本体に着脱自在なレンズユニットにおいて、
   レンズユニット内部に設けられたモータと、
   前記モータの駆動に連動して回転しレンズユニット内部のエアを対流させる冷却ファンとを備えたことを特徴とするレンズユニット。
2. 前記モータは、ズームレンズを移動させるズームレンズモータ、またはフォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズモータであることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
3. 前記撮像素子の駆動回路を実装した回路基板及び前記撮像素子は、前記レンズユニット内に設けた仕切板によって形成された部屋内に設置され、前記仕切板には、前記冷却ファンからのエアを前記部屋内へ流入させるエア流入口と、前記部屋内のエアを流出させるエア流出口とが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のレンズユニット。
4. 前記冷却ファンは、前記モータの動力を伝達させる歯車の側面に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のレンズユニット。
5. カメラ内部に設けられズームレンズを移動させるズームレンズモータと、
   前記ズームレンズモータの駆動に連動して回転しカメラ内部のエアを対流させる冷却ファンとを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
6. カメラ内部に設けられたフォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズモータと、
   前記フォーカスレンズモータの駆動に連動して回転しカメラ内部のエアを対流させる冷却ファンとを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
   
   
   

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