JP2006284725A - レンズ装置およびこれを搭載した撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】沈胴式レンズ装置において、落下等外部から荷重がかかっても破壊を防止できるレンズ装置を提供する。
【解決手段】ケース３２、３７と、レンズホルダー３０と、バネ４８と、ナット４２と、駆動手段と、を備える。上ケース３２は開口部を有する。レンズホルダー３０は、レンズ２１〜２４を保持し、上ケース３２および下ケースユニット３７の内部においてレンズ２１〜２４の光軸方向に移動自在に保持され、上ケース３２の開口部から少なくとも一部が突出可能である。バネ４８は、レンズホルダー３０を、光軸方向被写体に向けて付勢する。ナット４２は、バネ４８の付勢力に抗して、レンズホルダーを規制する。駆動手段は、ナット４２を光軸方向に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ鏡筒に関し、特にレンズ移動機構を有するレンズ鏡筒に関する。また、このレンズ鏡筒を有する電子スチルカメラ等の撮像装置に関する。

近年、電子スチルカメラは薄型が多く、内蔵するレンズ装置の薄型化要求は強い。このため、いわゆる沈胴式レンズ装置が多く用いられている。沈胴式レンズ装置とは、レンズ移動手段を持ち、撮影しない時にレンズを移動させレンズ全長を短くすることで携帯性を向上させたレンズ装置である。

沈胴式レンズ装置のレンズ移動手段としてモータ動力をカムで伝達するもの、及びモータ動力をリードスクリューで伝達するものなどがある。

リードスクリューを用いた従来の沈胴式レンズ装置の一例として特許文献１記載のレンズ装置がある。図１４にこの概略断面図を示す。モータ７の動力はギア７ａ、６、５ａを通してリードスクリュー５に伝達される。レンズホルダー１にはねじ部１ａが設けられ、リードスクリュー５とかみ合っている。このためモータが回転することにより、レンズホルダーを光軸方向に移動させることが可能となる。また、リードスクリュー５とねじ部１ａとのかみ合いガタを一方向に付勢するための付勢バネ１０が設けられ、レンズ移動精度を確保している。
特開平０５−２１０１４７号公報

しかしながらこの従来技術では、レンズ３、４及びレンズホルダー１に外部から光軸Ｏと略平行な荷重がかかったときに、ねじ部１ａやリードスクリュー軸受け部１１などが破損するという課題があった。沈胴式レンズ装置ではレンズ部がカメラより突出するので、特に落下時に大きな荷重がかかり、破損しやすかった。

また、レンズ移動時に異物が侵入し、その異物が撮影画像に移り込むという課題もあった。

本発明は上記課題を解決し、落下等の外部からの荷重がかかっても破損することのないレンズ装置及びこれを搭載した撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、レンズを露出させる開口部を有したケースと、ケース内にあり、レンズを保持し、光軸方向に移動自在に構成されたレンズホルダーと、レンズホルダーと接触する接触部を持ち、接触部を光軸方向に移動させることで、レンズホルダーを光軸方向に移動させる移動手段と、移動手段の前記接触部とレンズホルダーとを一方向に付勢する付勢手段とで構成されている。

このときレンズホルダーに略光軸方向の荷重がかかったとき、付勢手段がチャージされることにより、レンズホルダーが前記移動手段の前記接触部とはなれ、レンズホルダーが移動することで各部の破損を防止できる。

また、本発明は付勢手段のチャージにより前記レンズホルダーが移動する移動距離が、ケースの開口部からレンズホルダーが突出する最大量よりも大きいことを特徴としている。このため、外部荷重でレンズが沈同方向に移動していきケース面と同一面まで移動できるため、特に落下等の荷重に対して破壊を防止できる。

また、本発明はレンズホルダーの開口部から突出する部分と、開口部との隙間が０．５ｍｍ程度以下であり、レンズホルダーの突出する部分に光軸と略垂直な荷重がかかったとき、レンズホルダーが開口部の側面と接触することを特徴としている。このため、略光軸方向の荷重のみならず、光軸と略垂直方向の荷重がかかったときも、ケース全体で加重をうけるため、リードスクリューなど内部構成部品の破壊を防止する。

また、本発明は撮像素子とレンズホルダーとの間の空間を半密閉する防塵部を設けてることでゴミ等の異物が撮像素子表面に進入することを防止しており、半密閉された空間に通じる空気穴と、空気穴を遮蔽する遮蔽位置と、開放する開放位置との間で移動可能な遮蔽部材と、遮蔽部材を遮蔽位置にとどめるよう所定荷重で付勢する遮蔽部材付勢手段とを備えており、落下等でレンズホルダーの急激が移動することにより、防塵部により半密閉された空間の空気圧が高まったときに、その空気圧により遮蔽部材付勢手段の付勢力に対抗して遮蔽部材が開放位置に移動することにより、空気穴が開放されることを特徴としている。このため、防塵性を確保しながら、落下等が発生しても各部が破損することを防止できる。

また、遮蔽部材を弾性体あるいはシート部材で構成することにより、遮蔽部材付勢手段の機能を兼ね備えることが可能となり、上記構成を安価に構成できる。

以上のように本発明によれば、落下時等外部から突出したレンズホルダーに加重が加わっても破壊することのないレンズ装置及び撮像装置を安価に提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

１ 構成
１．１ 概要
本発明の実施の形態に係るレンズ装置におけるケースは、図３に示すように上ケース３２と下ケースユニット３７とで構成されている。

図１はレンズ装置内部を説明するために、上ケース３２を取り除いた状態の斜視図、図２はその平面図である。図１、２に示すとおり、実施の形態に係るレンズ装置は、下ケースユニット３７上に、バネ４８、レンズホルダーユニット３１、モータユニット４６、フォトセンサー４７が設置され、構成される。

１．２ モータユニット４６の構成
図５はモータユニット４６の上方から見た斜視図、図６はモータユニット４６を下方から見た斜視図である。モータ３８はステッピングモータであり、モータベース３９に取り付けられている。モータ３８の軸には駆動ギア４３が取り付けられている。リードスクリュー４１はモータベース３９に回転自在に取り付けられている。リードスクリュー４１の先端には、従動ギア４５が取り付けられている。中継ギア４４は、モータベース３９に回転自在に取り付けられており、駆動ギア４３及び従動ギア４５の両方にかみ合う位置に配置している。ナット４２はリードスクリュー４１に対してねじ込まれている。ナット４２には凸部を有している。モータベース３９の側面にはナットガイド溝部４０を形成する。ナット４２の凸部をナットガイド溝部４０に挿入する。

以上のような構成であるため、モータ３８が回転するとその動力がリードスクリュー４１に伝達され、リードスクリュー４１が回転する。ナット４２はナットガイド溝部４０により回転方向が規制されているので、リードスクリュー４１が回転するとナット４２は図５で示すＺ＋またはＺ−方向に移動する。従って、モータ３８を駆動することによって、ナット４２を図５中Ｚ＋またはＺ−方向に移動させることができる。

１．３ レンズホルダーユニット３１の構成と組み立て方法
次にレンズホルダーユニット３１の組み立て方法・構成について説明する。図７はレンズホルダーユニット３１の分解斜視図、図８はレンズホルダーユニット３１の組み立て状態の斜視図である。図７に示すように、レンズホルダーユニット３１の組み立てにおいてはレンズホルダー３０に対して、Ｚ＋側から第２レンズ２２、第１スペーサ２５、第１レンズ２１を挿入した後、第１レンズ押さえ２７を軽圧入し、接着固定する。また、Ｚ−側から第３レンズ２３、第２スペーサ２６、第４レンズ２４を挿入した後、第２レンズ押さえ２８を軽圧入し、接着固定する。さらに側面からシャッターユニット２９を挿入し、ねじ止め固定する。このような組み立てを行うことで、第１レンズ２１から第４レンズ２４までの各レンズを所望の位置で固定した構成とする。

図８に示すように、レンズホルダーユニット３１には第１ガイドポール３５に係合するガイド穴部３０ａ、及び第２ガイドポール３６に係合するガイド溝部３０ｂ、ナット４２と接触する接触部３０ｃ及びフォトセンサー４７に対する被検知部材として遮光板部３０ｄが設けられている。

１．４ 下ケースユニット３７の構成と組み立て方法
次に下ケースユニット３７の組み立て方法・構成について説明する。図９は下ケースユニット３７の分解斜視図、図１０は下ケースユニット３７の組み立て状態の斜視図である。図９に示すように、下ケースユニット３７の組み立てにおいては、下ケース３３に対して第１ガイドポール３５及び第２ガイドポール３６を圧入して植立させる。また、厚さ０．０５ｍｍのポリエステル製の弁シート３４を、弁シート３４の位置決め穴部３４ａ、３４ｂが下ケース３３に一体的に設けられたボス部３３ａ、３３ｂに入るように挿入し、ボス部３３ａ、３３ｂを熱溶融させ溶融接着して固定する。この固定により、下ケース３３に設けられている空気逃がし穴部３３ｄが弁シート３４により遮蔽される。このような組み立てを行うことで、図１０に示すような下ケースユニット３７が完成する。

１．５ レンズ装置全体の構成および組み立て方法
以上がユニット各部の構成である。次に本発明の実施の形態に係るレンズ装置全体の構成・組み立て方法について説明する。

図１１はレンズ装置の分解斜視図である。この組み立てにおいては、下ケースユニット３７の図の位置にバネ４８を置き、次にレンズホルダーユニット３１を挿入する。挿入においては、ガイド穴部３０ａに第１ガイドポール３５を通し、ガイド溝部３０ｂに第２ガイドポール３６を通すことで、レンズホルダーユニット３１は光軸方向すなわちＺ＋及びＺ−方向にのみ移動自在となる。また、バネ４８はレンズホルダーユニット３１の挿入に伴って、圧縮されるため、レンズホルダーユニット３１はＺ＋方向に付勢される。

次にモータユニット４６を挿入設置する。このとき、モータユニット４６のナット４２がレンズホルダーユニット３１の接触部３０ｃと接触する。このため、レンズホルダーユニット３１はバネ４８によりＺ＋方向に押し上げられているので、ナット４２の高さにより、レンズホルダーユニット３１の高さが決定される。

次にフォトセンサー４７を挿入設置する。フォトセンサー４７は発光素子と受光素子からなり、間に遮光する物体のありなしを検出する。レンズホルダーユニット３１が所定の位置にあるとき、遮光板部３０ｄがフォトセンサー４７を遮光し、よって、レンズホルダーユニット３１が所定の位置にあることを検出することができる。

次に上ケース３２を挿入設置し、ねじ４９、５０を締め付けて固定する。最後にＣＣＤ５２を下ケースユニット３７の底面の所定の位置に接着する。以上が、レンズ装置の組み立て・及び構成である。

なお、上ケース３２と下ケースユニット３７とからなる構成は、本発明のケースの一例である。バネ４８は本発明の付勢手段の一例である。ナット４２は本発明の規制手段の一例である。モータ３８、駆動ギア４３、中継ギア４４、従動ギア４５およびリードスクリュー４１からなる構成は、本発明の駆動手段の一例である。防塵ボス部３３ｃは本発明の防塵部の一例である。空間Ｈは本発明の内部空間の一例である。ＣＣＤ５２は本発明の撮像素子の一例である。空気逃がし穴３３ｄは本発明の空気孔の一例である。弁シート３４は本発明の遮蔽部材の一例である。

２ 動作
２．１ 概要
さて、このようなレンズ装置においてモータ３８を回転させると、リードスクリュー４１が回転し、ナットがＺ＋方向またはＺ−方向に移動する。方向はモータの回転方向によって切り替えが可能である。レンズホルダーユニット３１は前述したように第１ガイドポール３５および第２ガイドポール３６にガイド穴部３０ａ及びガイド溝部３０ｂがそれぞれ係合しているため、光軸方向すなわちＺ＋またはＺ−方向にのみ移動自在であり、かつバネ４８がＺ＋方向に付勢しており、接触部３０ｃがナット４２と接触している。このためレンズホルダーユニット３１はモータ３８の回転により、ナット４２の光軸方向の移動に伴ってＺ＋またはＺ−方向に移動する。移動量はモータ３８の回転量に依存する。モータ３８はステッピングモータであるので、回転量及び回転方向をコントロールすることができ、すなわちレンズホルダーユニット３１の移動量及び移動方向を所望の量、方向にコントロールすることが可能となる。

レンズホルダーユニット３１が所定の位置にあるときに、フォトセンサー４７は遮光板部３０ｄを検知する。従って、フォトセンサー４７によりレンズホルダーユニット３１の原点検出が可能となっている。

レンズ装置は、撮影時は図３に示すように、レンズホルダーユニット３１の一部が上ケース３２の開口部３２ａから突出した状態となっている。このとき、開口部３２ａとレンズホルダーユニット３１との光軸Ｚと垂直方向の隙間は例えば全周０．３ｍｍとなるよう構成されている。また、収納時には、図４に示すようにレンズホルダーユニットの３１上面が上ケース３２の上面とほぼ一致する状態となっている。

２．２ 衝撃または荷重がかかったときの動作
撮影時、例えば落下するなどして突出したレンズホルダーユニット３１にＺ−方向にほぼ平行な荷重がかかった場合、バネ４８が圧縮されることによりナット４２と接触部３０ｃが離れ、レンズホルダーユニット３１がＺ−方向に移動する。そしてレンズホルダーユニット３１の上面と上ケース３２の上面がほぼ一致する位置まで移動することが可能であるので、ナット４２やリードスクリュー４１及びそれらに関連する部材に荷重がかかることがなく、破損を防止することが可能となる。

また、撮影時上ケース３２からレンズホルダーユニット３１の突出した部分に光軸Ｚと垂直な方向の荷重がかかった場合、上ケース３２の開口部３２ａとレンズホルダーユニット３１と光軸Ｚと垂直な方向の隙間が０．３ｍｍとごく小さい隙間であるので、第１ガイドポール３５、第２ガイドポール３６あるいはレンズホルダー３０などが弾性変形してたわみ、レンズホルダーユニット３１と開口部３２ａの側面が接触する。このため、かかった荷重を上ケース３２に分散させるため、各部の塑性変形及び破壊を防止することが可能となる。

次に、落下時等で光軸Ｚに略平行な加重が急激に加わったときの作用について説明する。図１２は撮影状態でのレンズ装置の上ケース３２と下ケース３３を断面にした説明図、図１３は図１２の状態からレンズホルダーユニット３１に対してＺ−方向に急激な荷重がかかった状態の説明図である。

図１２において、レンズホルダーユニット３１に組み込まれている第２レンズ押さえ２８に対して、下ケース３３の防塵ボス部３３ｃが全周を覆うように形成されている。ＣＣＤ５２は接着剤５３により、下ケース３３に全周接着されている。第２レンズ押さえ２８と防塵ボス３３ｃとは全周に渡って隙間が０．１ｍｍに設定されており、図１２で示した網掛け部分の空間Ｈは略密閉状態となっている。これは、ＣＣＤ５２の表面上に異物等が入り込み、撮影画像に移り込むことを防止する。

このような状態の時、落下等でレンズホルダーユニット３１にＺ−方向に急激な荷重がかかった場合、レンズホルダーユニット３１はＺ−方向に急激に移動する。移動すると図１３に示すように空間Ｈの体積が大きく減少する。このため移動が急激であれば、半密閉された空間Ｈの空気圧が高まり、ＣＣＤ５２の接着部や第２レンズ押さえ２８等に大きな荷重がかかり、破壊する可能性がある。しかしながら、本発明では、図１３の様に弁シート３４がたわみ、２カ所の空気逃がし穴３３ｄが露出し、空気を逃がすことで、空気圧の上昇を防止し、各部の破壊を防止する。弁シート３４は厚さ０．０５ｍｍの薄いポリエステルシートで出来ているため弾性体であり、空気圧が正常の時は空気逃がし穴３３ｄを覆い隠して、異物等の入り込みを防止し、空気圧が高まったときは自ら弾性変形して空気逃がし穴３３ｄを露出させるため、別にバネ等を用いることなく上記機能が実現でき、機構が簡素化できる利点も有する。

３ まとめ
以上のように、本実施の形態のレンズ装置は、上ケース３２および下ケースユニット３７と、レンズホルダー３０と、バネ４８と、ナット４２と、駆動手段と、を備える。上ケース３２は開口部を有する。レンズホルダー３０は、レンズ２１〜２４を保持し、上ケース３２および下ケースユニット３７の内部においてレンズ２１〜２４の光軸方向に移動自在に保持され、上ケース３２の開口部から少なくとも一部が突出可能である。バネ４８は、レンズホルダー３０を、光軸方向被写体に向けて付勢する。ナット４２は、バネ４８の付勢力に抗して、レンズホルダーを規制する。駆動手段は、ナット４２を光軸方向に移動させる。駆動手段は、モータ３８、駆動ギア４３、中継ギア４４、従動ギア４５およびリードスクリュー４１からなる構成である。

この構成により、略光軸方向に荷重がかかったとき、バネ４８が圧縮されてレンズホルダーユニット３１が移動可能であるため、各部の破壊を防止できる。

また、本実施の形態のレンズ装置は、レンズホルダー３０を被写体側から押し込むことによって、レンズホルダーの先端がケースの内部に入り込むよう構成されている。この構成により、レンズホルダー３０が何かに当たって光軸方向に被写体側から衝撃を受けた場合でも、レンズホルダー３０は上ケース３２の内部に入り込むため、衝撃を加えたものは最終的には上ケースに当たる可能性が高い。そのため、レンズホルダー３０に全ての衝撃がかかることは稀である。したがって、レンズホルダー３０等の破損を防止できる。

また、本実施の形態のレンズ装置は、レンズホルダー３０の開口部３２ａから突出する部分と、開口部３２ａとの隙間が０．５ｍｍ程度以下である。この構成により、光軸と略垂直方向の荷重がかかったとき、レンズホルダーユニット３１が上ケース３２に接触し上ケース３２全体で加重を受けるため、各部の破壊を防止できる。

また、本実施の形態のレンズ装置は、防塵ボス部３３ｃと、ＣＣＤ５２と、空気逃がし穴３３ｄと、弁シート３４と、をさらに備えてもよい。防塵ボス部３３ｃは、ケース３２、３７に固定され、レンズホルダー３０を保持する。ＣＣＤ５２は、レンズ２１〜２４の像面付近において、ケース３２、３７の内部に保持される。空気逃がし穴３３ｄは、レンズホルダー３０と防塵ボス部３３とＣＣＤ５２により形成された空間Ｈと、外の空間とを通気する。弁シート３４は、空間Ｈの空気圧が外の空間の空気圧とほぼ同じとき、空気逃がし穴３３ｄを遮蔽する一方、空間Ｈの空気圧が外の空間の空気圧よりも大きいとき、空気逃がし穴３３ｄを開放する。

この構成により、ＣＣＤ５２の上部の空間が半密閉されており、異物の入り込みと撮影画像への写り込みを防止できる。また、落下等でレンズホルダーユニット３１が急激に移動したときでも、弁シート３４の働きにより、空気圧の急激な上昇による破壊を防止できる。

ここで、弁シート３４は、空気孔に遮蔽・開放自在に取り付けられた遮蔽体の機能と、遮蔽体を、空気孔を遮蔽する方向に付勢する遮蔽体付勢手段の機能とを有する。

また、弁シート３４は、弾性体であり、空気逃がし穴３３ｄを空間Ｈの外から覆うよう設ける。

また、弁シート３４は、厚みが０．５ｍｍ程度以下のシート部材である。

また、本発明の撮像装置は、本発明のレンズ装置を備える。このため、本発明に係る撮像装置は、外部からの荷重や落下による破壊を防止した撮影装置を実現できる。

なお、本実施の形態ではレンズホルダーユニット３１と開口部３２ａの隙間は０．３ｍｍとしたが、これに限定されるものではなく、各部の強度その他により０．５ｍｍ程度以下で適宜設定することが可能である。

本発明にかかるレンズ装置は、小型でありながら沈胴式レンズにおいて落下や外部荷重による破壊を防止し出来る。そのため、電子スチルカメラやカメラ付き携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器に適用できる。

本発明の実施の形態におけるレンズ装置の斜視図 本発明の実施の形態におけるレンズ装置の平面図 本発明の実施の形態におけるレンズ装置の撮影状態の斜視図 本発明の実施の形態におけるレンズ装置の収納状態の斜視図 本発明の実施の形態におけるモータユニットの斜視図 本発明の実施の形態におけるモータユニット図５の斜視図 本発明の実施の形態におけるレンズホルダーユニットの分解斜視図 本発明の実施の形態におけるレンズホルダーユニットの斜視図 本発明の実施の形態における下ケースユニットの分解斜視図 本発明の実施の形態における下ケースユニットの斜視図 本発明の実施の形態におけるレンズ装置の分解斜視図 本発明の実施の形態におけるレンズ装置の部分断面図 本発明の実施の形態におけるレンズ装置の部分断面図 従来のレンズ装置の断面図

符号の説明

２１ 第１レンズ
２２ 第２レンズ
２３ 第３レンズ
２４ 第４レンズ
２５ 第１スペーサ
２６ 第２スペーサ
２７ 第１レンズ押さえ
２８ 第２レンズ押さえ
２９ シャッター
３０ レンズホルダー
３１ レンズホルダーユニット
３２ 上ケース
３３ 下ケース
３４ 弁シート
３５ 第１ガイドポール
３６ 第２ガイドポール
３７ 下ケースユニット
３８ モータ
３９ モータベース
４１ リードスクリュー
４２ ナット
４３ 駆動ギア
４４ 中継ギア
４５ 従動ギア
４６ モータユニット
４７ フォトセンサー
４８ バネ
４９ ねじ
５０ ねじ
５１ フォトセンサー
５２ ＣＣＤ
５３ 接着剤

Claims (8)

1. 開口部を有するケースと、
   レンズを保持し、前記ケース内部において前記レンズの光軸方向に移動自在に保持され、前記ケースの開口部から少なくとも一部が突出可能なレンズホルダーと、
   前記レンズホルダーを、前記光軸方向被写体に向けて付勢する付勢手段と、
   前記付勢手段の付勢力に抗して、前記レンズホルダーを規制する規制手段と、
   前記規制手段を前記光軸方向に移動させる駆動手段と、
   を備えるレンズ装置。
2. 前記レンズホルダーを被写体側から押し込むことによって、前記レンズホルダーの先端が前記ケースの内部に入り込む、
   請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記レンズホルダーの前記開口部から突出する部分と、前記開口部との隙間が０．５ｍｍ程度以下である、
   請求項１または２に記載のレンズ装置
4. 前記ケースに固定され、前記レンズホルダーの像面側に埃が付くのを防止する防塵部と、
   前記レンズの像面付近において、前記ケースの内部に保持された撮像素子と、
   前記レンズホルダーと前記防塵部と前記撮像素子とにより形成された内部空間と、外の空間とを通気する空気孔と、
   前記内部空間の空気圧が外の空間の空気圧とほぼ同じとき、前記空気孔を遮蔽する一方、前記内部空間の空気圧が外の空間の空気圧よりも大きいとき、前記空気孔を開放する遮蔽部材と、
   をさらに備える請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ装置。
5. 前記遮蔽部材は、
   前記空気孔に遮蔽・開放自在に取り付けられた遮蔽体と、
   前記遮蔽体を、前記空気孔を遮蔽する方向に付勢する遮蔽体付勢手段と、
   を備える、請求項４に記載のレンズ装置。
6. 前記遮蔽部材は、弾性体であり、前記空気孔を前記内部空間の外から覆うよう設けられた、
   請求項４に記載のレンズ装置
7. 前記遮蔽部材は厚みが０．５ｍｍ程度以下のシート部材である、
   請求項６に記載のレンズ装置
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のレンズ装置を備える撮像装置。

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