JP2007139816A - 鏡筒装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重量及び製造コストを増加させることなくＣＣＤの保持精度を向上したレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズL1〜L7を介して撮像するＣＣＤ71を保持するマスター枠６を、レンズL1〜L7を光軸方向に移動可能に保持した鏡筒本体５に設ける。レンズL1〜L7の光軸方向への移動の制御用の回路を備えた基板７をマスター枠６に一体的に取り付ける。基板７をマスター枠６の補強にも利用して、重量及び製造コストを増加させることなくＣＣＤ71の保持精度が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学要素を介して撮像する撮像素子を保持する素子保持枠を有する鏡筒装置及びこれを備えた撮像装置に関する。

従来、この種の撮像装置としてのデジタルカメラは、複数のレンズを光軸方向に移動可能に保持した鏡筒装置であるレンズ鏡筒を筐体に取り付けて構成され、使用時である撮像時に、レンズ鏡筒が広角状態（ワイド状態）から望遠状態（テレ状態）まで筐体に対して被写体側へと繰り出される、すなわち突出するとともに、非使用時である非撮像時に、筐体内へと繰り込まれる、すなわち沈胴する。そして、このレンズ鏡筒の光軸方向後端部には、このレンズ鏡筒の鏡筒本体を保持するマスター枠が取り付けられている。さらに、このマスター枠の中央部には、各レンズを介して撮像する固体撮像素子であるＣＣＤが取り付けられる角孔が穿設されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３２５５５５号公報（第７頁、図４）

ところで、デジタルカメラにおいて、ＣＣＤの保持精度は、像の歪みあるいはピント精度などの撮像精度に大きな影響を与える。

一方で、近年、デジタルカメラは、その普及に伴い一層の小型化及び低コスト化が望まれており、レンズ鏡筒及びマスター枠などは、金属製のものに代えて、より軽量化及び低コスト化が可能な樹脂製のものが使用されている。

このため、上述のようなデジタルカメラでは、マスター枠の厚みが充分でないと、ＣＣＤの保持精度の面で不安がある一方で、レンズ鏡筒の重量及びコストなどの制約により、マスター枠の厚みを大きくしたり、補強用の金属板などを設けたりすることは容易でないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、重量及び製造コストを増加させることなく撮像素子の保持精度を向上した鏡筒装置及びこれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の鏡筒装置は、複数の光学要素と、これら光学要素の少なくとも一部を光軸方向に移動可能に保持する鏡筒本体と、前記光学要素を介して撮像する撮像素子と、この撮像素子を保持して前記鏡筒本体に設けられた素子保持枠と、前記光学要素の光軸方向への移動の制御用の回路を備え、前記素子保持枠に一体的に取り付けられた基板とを具備したものである。

そして、光学要素の少なくとも一部の光軸方向への移動の制御用の回路を備えた基板を素子保持枠に一体的に取り付けることにより、この基板を素子保持枠の補強にも利用して、重量及び製造コストを増加させることなく撮像素子の保持精度が向上する。

請求項２記載の鏡筒装置は、複数の光学要素と、これら光学要素の少なくとも一部を光軸に交差する方向に移動可能に保持する鏡筒本体と、前記光学要素を介して撮像する撮像素子と、この撮像素子を保持して前記鏡筒本体に設けられた素子保持枠と、前記光学要素の光軸に交差する方向への移動の制御用の回路を備え、前記素子保持枠に一体的に取り付けられた基板とを具備したものである。

そして、光学要素の少なくとも一部の光軸に交差する方向への移動の制御用の回路を備えた基板を素子保持枠に一体的に取り付けることにより、この基板を素子保持枠の補強にも利用して、重量及び製造コストを増加させることなく撮像素子の保持精度が向上する。

請求項３記載の鏡筒装置は、複数の光学要素と、これら光学要素の少なくとも一部を光軸方向及び光軸に交差する方向の少なくともいずれか一方に移動可能に保持する鏡筒本体と、前記光学要素を介して撮像する撮像素子と、この撮像素子を保持して前記鏡筒本体に設けられた素子保持枠と、前記光学要素の光軸方向及び光軸に交差する方向へのそれぞれの移動の制御用の回路を備え、前記素子保持枠に一体的に取り付けられた基板とを具備したものである。

そして、光学要素の少なくとも一部の光軸方向及び光軸に交差する方向へのそれぞれの移動の制御用の回路を備えた基板を素子保持枠に一体的に取り付けることにより、この基板を素子保持枠の補強にも利用して、重量及び製造コストを増加させることなく撮像素子の保持精度が向上する。

請求項４記載の撮像装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の鏡筒装置と、この鏡筒装置が取り付けられる筐体とを具備したものである。

そして、撮像素子の保持精度を向上できる請求項１ないし３いずれか一記載の鏡筒装置を備えることで、撮像素子での撮像精度が向上する。

請求項５記載の撮像装置は、請求項４記載の撮像装置において、鏡筒装置は、鏡筒本体の少なくとも一部を介して光学要素の少なくとも一部を光軸方向及び光軸に交差する方向の少なくともいずれか一方に移動させるアクチュエータを備え、基板の回路は、前記アクチュエータの制御用の回路であるものである。

そして、鏡筒本体の少なくとも一部を介して光学要素の少なくとも一部を光軸方向及び光軸に交差する方向の少なくともいずれか一方に移動させるアクチュエータの制御用の回路を基板が備えることで、筐体内を省スペース化し、筐体が小型化される。

本発明によれば、重量及び製造コストを増加させることなく撮像素子の保持精度を向上できる。

以下、本発明の一実施の形態の撮像装置の構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図１において、１は撮像装置としてのデジタルカメラを示し、このデジタルカメラ１は、筐体２と、この筐体２に取り付けられた沈胴式の鏡筒装置としてのレンズ鏡筒３とを備えている。

なお、以下、便宜的に、被写体から結像面に至る光軸に沿って、被写体側である図１に示す左側を前側、結像面側である図１に示す右側を後側とするとともに、光軸に直交する図１に示す上下方向を上下として説明する。

筐体２は、金属、あるいは樹脂などの部材で略中空状に設けられ、図示しないが、例えばシャッタボタン、ファインダ、補助発光部などの各種部品、及び、各種部品の動作を制御する制御用の基板などが内部にそれぞれ組み付けられている。

レンズ鏡筒３は、いわゆる沈胴型のズーム鏡筒装置であり、デジタルカメラ１の使用時すなわち撮像時に、広角状態（ワイド状態）から望遠状態（テレ状態）まで筐体２に対して被写体側へと繰り出されるとともに、デジタルカメラ１の非使用時すなわち非撮像時に、筐体２内へと繰り込まれた図１に示す沈胴状態となるものである。そして、このレンズ鏡筒３は、鏡筒本体５と、この鏡筒本体５に一体的に固定される素子保持枠としてのマスター枠６と、このマスター枠６に一体的に固定された基板７とを有し、略円筒状に形成されている。

鏡筒本体５は、略筒状の沈胴筒11と、この沈胴筒11に挿入された固定筒ユニット12とを備えている。

沈胴筒11は、レンズ鏡筒３の最外郭を形成するもので、略円筒状に形成されている。また、この沈胴筒11の後端部近傍の内周面には、固定筒ユニット12に対して沈胴筒11を光軸方向に移動させるためのカムフォロア15が複数、それぞれ突設されている。さらに、この沈胴筒11の前端部には、光学要素としてのレンズL1，L2が前側から同軸状に順次嵌着された１群レンズ保持枠17が取り付けられている。そして、この沈胴筒11は、内周に複数の直線溝部18（一つのみ図示）が前後方向に沿って設けられている。

固定筒ユニット12は、略円筒状に形成されたカム筒21と、このカム筒21の内部に挿入された固定筒22とを有し、前側が沈胴筒11の後部から挿入され、かつ、後端部にマスター枠６が一体的に取り付けられている。

カム筒21は、後端部の外周面に、フランジ状のギア部24が突設されている。また、このカム筒21の外周面には、各カムフォロア15が嵌合する１種類の外周カム溝25が、カムフォロア15に対応して複数設けられている。

ギア部24は、周方向に設けられ、図３及び図４に示すアクチュエータとしてのモータ27の出力軸に噛合し、このモータ27の回転により、図１に示すカム筒21を沈胴筒11及び固定筒22に対して周方向に回動可能にするものである。

外周カム溝25は、周方向に沿って設けられ、沈胴筒11に対する固定筒ユニット12のカム筒21の相対的な周方向への回転によって各カムフォロア15がこの外周カム溝25にガイドされることで、沈胴筒11を光軸方向に沿ってガイド可能となっている。

固定筒22は、前側外周に複数の突起28が設けられている。そして、これら突起28が、沈胴筒11の直線溝部18と嵌合することにより、沈胴筒11が、固定筒22に対して光軸方向にガイドされるとともに周方向に周り止めされている。また、固定筒22の内部には、ズーム用の光学要素としてのレンズL3，L4が同軸状に嵌着された略円筒状の２群レンズ保持枠31と、ズーム用の光学要素としてのレンズL5が嵌着された略円筒状の３群レンズ保持枠32と、光学要素としてのレンズL6が嵌着された略円筒状の４群レンズ保持枠33と、フォーカス用の光学要素としてのレンズL7が嵌着された略円筒状の５群レンズ保持枠34とが前側から後側へと順次収容されている。そして、固定筒22内には、マスター枠６から前方へと、ガイド部材としてのシャフト36，37が上下にそれぞれ突設されている。

２群レンズ保持枠31は、シャフト36が挿通される２群ガイド孔41が上側に穿設されているとともに、シャフト37に嵌合する２群切欠部42が下端に切り欠き形成され、これらシャフト36，37により、光軸方向に沿って前後方向に案内されるとともに、周方向に周り止めされている。また、この２群レンズ保持枠31の外周面の上部には、２群嵌合突出部43が突設され、この２群嵌合突出部43は、固定筒22の上部に光軸に平行に切り欠き形成された図示しない直線溝部を貫通している。さらに、この２群嵌合突出部43の上部には、図示しない２群カムフォロアが取り付けられている。この２群カムフォロアは、カム筒21の内周面に設けられた図示しない２群用内周カム溝に嵌合し、この２群用内周カム溝に沿って２群レンズ保持枠31を光軸方向にガイド可能となっている。

３群レンズ保持枠32は、シャフト36に嵌合する３群切欠部46が上端に切り欠き形成されているとともに、シャフト37が挿通される３群ガイド孔47が下側に穿設され、これらシャフト36，37により、光軸方向に沿って前後方向に案内されるとともに、周方向に周り止めされている。また、この３群レンズ保持枠32の外周面の下部には、３群嵌合突出部48が突設され、この３群嵌合突出部48は、固定筒22の下部に光軸に平行に切り欠き形成された図示しない直線溝部を貫通している。また、この３群嵌合突出部48には、図示しない３群カムフォロアが取り付けられ、この３群カムフォロアは、カム筒21の内周面に設けられた図示しない３群用内周カム溝に嵌合し、この３群用内周カム溝に沿って３群レンズ保持枠32を光軸方向にガイド可能となっている。さらに、この３群レンズ保持枠32の前部には、２群レンズ保持枠31との間に、シャッタ装置Ｓが一体的に取り付けられている。

４群レンズ保持枠33は、レンズL6を保持する移動保持枠51と、この移動保持枠51に一体に設けられた固定保持枠52とを備えている。

移動保持枠51は、略円筒状に形成され、レンズL6の上部にコイル54が後側に向けて取り付けられている。このコイル54は、図示しないフレキシブルプリント基板などを介して基板７に電気的に接続されている。また、この移動保持枠51は、固定保持枠52に対して、光軸に直交する方向に所定の幅で移動可能に設けられている。

固定保持枠52は、移動保持枠51の外周を前側から後側へと断面コ字状に囲むように形成された略円筒状に形成され、移動保持枠51のコイル54の後側に対向して磁石56が取り付けられている。さらに、この固定保持枠52の上端部には、後方に向けてガイド部57が突設されている。

コイル54と磁石56とは、基板７の回路からのコイル54への通電により、互いの間に電磁気力を発生させて移動保持枠51を光軸に直交する方向に移動させることで撮像時のデジタルカメラ１の振動すなわち手振れによる被写体像のぶれを防止するアクチュエータとしてのぶれ防止機構である手ぶれ防止機構61を構成している。

ガイド部57は、シャフト36が挿通される４群ガイド孔63が穿設されている。また、このガイド部57の外周面には４群嵌合突出部64が突設され、この４群嵌合突出部64は、固定筒22に切り欠き形成された図示しない直線溝部を貫通している。また、この４群嵌合突出部64には、図示しない４群カムフォロアが取り付けられ、この４群カムフォロアは、カム筒21の内周面に設けられた図示しない４群用内周カム溝に嵌合し、この４群用内周カム溝に沿って４群レンズ保持枠33を光軸方向にガイド可能となっている。

５群レンズ保持枠34は、シャフト36に嵌合する５群切欠部67が上端に切り欠き形成されているとともに、シャフト37が挿通される５群ガイド孔68が下側に穿設され、これらシャフト36，37により、光軸方向に沿って前後方向に案内されるとともに、周方向に周り止めされている。また、この５群レンズ保持枠34には、固定筒22内でマスター枠６から前方へと突設された図示しないスクリュに螺合される被螺合部が設けられ、このスクリュを、固定筒22内に収容された図示しないアクチュエータとしてのステッピングモータである移動用モータにより回動させることにより、シャフト36，37に沿って前後に移動可能に設けられている。

マスター枠６は、例えばポリカーボネートなどの比較的強度が大きい合成樹脂などにより所定の剛性及び所定の厚みt1を有する略板状に形成され、鏡筒本体５の後部全体を閉塞して固定筒ユニット12の後部に取り付けられている。また、このマスター枠６の中央部には、撮像素子としてのＣＣＤ71が取り付けられる取付凹部72が前側に突出して形成され、この取付凹部72の前端部の中央に、ローパスフィルタ73が取り付けられる取付孔74が穿設されている。さらに、このマスター枠６の下部には、図２ないし図４に示すように、モータ27が取り付けられるモータ取付部75が設けられている。そして、マスター枠６の前側などには、レンズ鏡筒３の後端部の周囲を囲むように前後方向に突出した補強用の補強リブ部76が複数箇所に設けられている。

ここで、ＣＣＤ71は、図１に示す各種レンズL1〜L7を透過した光束が結像する結像面となるものであり、略四角形状に形成され、この結像が基板７上の各種回路により画像へと変換される。

また、ローパスフィルタ73は、例えば水晶の複屈折効果を利用して、繰り返しパターンを有する被写体撮像時の輝度モアレ、あるいは偽色の発生などを防止するものである。

モータ取付部75には、図３及び図４に示すように、モータ27を覆うギヤボックス78が取り付けられ、このギヤボックス78の前端部には、モータ27の前端部が露出する切欠孔79が切り欠き形成されている。

そして、基板７は、図１及び図２に示すように、例えばエポキシ樹脂などにより所定の剛性及び所定の厚みt2を有する板状に形成され、多数の素子81及びコネクタ部82などが実装されて例えばモータ27、移動用モータ及び手ぶれ防止機構61の駆動を制御する回路を構成している。

また、この基板７の中央部には、ＣＣＤ71の後部に対向する角孔状の開口83が開口形成されている。さらに、この基板７には、この基板７上の回路を図示しない他の回路及び電源部などと電気的に接続するためのフレキシブルプリント基板85が電気的に接続されている。そして、この基板７は、複数箇所をねじ86により固定することで、マスター枠６の後部に一体的に取り付けられている。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

まず、デジタルカメラ１を撮像可能状態とするためのレンズ鏡筒３の繰り出し動作を説明する。

図１に示す沈胴状態からデジタルカメラ１の電源を投入すると、モータ27が駆動され、このモータ27の出力軸に噛合されたギア部24により、カム筒21が沈胴筒11に対して例えば正面視で反時計回り方向に回動し、沈胴筒11のカムフォロア15がカム筒21の外周カム溝25の形状にガイドされることで、沈胴筒11がカム筒21の回動量に応じて前方へと移動する。

同時に、各レンズ保持枠31，32，33の各カムフォロアが、カム筒21の各内周カム溝の形状にガイドされることで、各レンズ保持枠31，32，33がカム筒21の回動量に応じて前方、あるいは後方へと移動する。

そして、この撮像可能状態では、モータ27がカム筒21を正面視時計回り、あるいは反時計回りに回動させることで、各レンズ保持枠17，31，32，33を相対的に前後へと移動させてズーム動作をし、かつ、移動用モータがスクリュを回動させることで５群レンズ保持枠34を前後に適宜移動させ、各レンズL1〜L6による結像のフォーカス動作をして、ＣＣＤ71の結像面上の結像を所定の回路などにより画像に変換する。

一方、レンズ鏡筒３の繰り込み動作は、上記繰り出し動作と逆の動作により行なわれる。

すなわち、レンズ鏡筒３を広角状態とした後、モータ27によりカム筒21が正面視時計回り方向へ回動されることにより、沈胴筒11のカムフォロア15が外周カム溝25の形状にガイドされるとともに、各レンズ保持枠31，32，33の各カムフォロアが各内周カム溝の形状にガイドされることで沈胴筒11及び各レンズ保持枠31，32，33が適宜移動し、最終的に図１に示すように沈胴し、非撮像状態となる。

次に、上記一実施の形態の作用効果を列記する。

レンズL1〜L7の光軸方向への移動の制御用の回路及びレンズL6の光軸と交差する方向への移動の制御用の回路を備えた基板７をマスター枠６に一体的に取り付けることにより、この基板７をマスター枠６の補強にも利用できる。

すなわち、レンズ鏡筒３に必要な部品である基板７をマスター枠６の補強に利用するから、レンズ鏡筒３の重量が増加したり、マスター枠６の補強用の金属板などの別部品を必要としたり、あるいはマスター枠６自体の厚みを必要以上に厚くしたりせずに済み、レンズ鏡筒３の重量及び製造コストなどを増加させることなくＣＣＤ71の保持精度を向上できる。

特に、近年のデジタルカメラ１の低価格及び軽量化に伴い樹脂材により形成されることが多いマスター枠６に対して、基板７による補強はより有効となる。

また、基板７は、移動の制御用の回路を備えるものであるから、比較的低電圧で駆動し、かつ、基板７自体に素子の実装用の孔部などが少なくて済むので、充分な強度を保持できる。

さらに、基板７は、螺子止めで容易にマスター枠６に固定できるので、製造性もよいとともに、例えば基板７の素子81などが仮に故障した場合でも、基板７をレンズ鏡筒３の内部に設ける場合と比較して、容易に取り外し及び交換でき、メンテナンス性が向上し、かつ、メンテナンスコストをも低減できる。

そして、ＣＣＤ71の保持精度を向上できるレンズ鏡筒３を備えることで、像の歪みを低減できるとともにピント精度を向上できるなど、デジタルカメラ１の撮像精度を向上できる。

また、モータ27、移動用モータ及び手ぶれ防止機構61の制御用の回路を基板７が備えることで、これら制御用の回路をカメラ側の制御基板に設ける従来の場合と比較して、筐体２内を省スペース化でき、筐体２をより小型化できるとともに、カメラ側の制御基板及びデジタルカメラ１の小型化も可能になる。

さらに、基板７を鏡筒本体５と一体的に設けることで、基板７に設けたモータ制御用の回路に、モータ27、移動用モータ及び手ぶれ防止機構61の各種補正値情報、例えばピントの最良位置、ズーム／フォーカスの絶対値などの光学情報を持たせることが可能になり、モータ制御用の回路などをレンズ鏡筒３と別個に設ける従来の場合のように、レンズ鏡筒３を筐体２に組み付けた後でのカメラ側の制御回路での補正値の入力が不要となるため、デジタルカメラの組立工程を簡素化できる。

なお、上記一実施の形態において、レンズ鏡筒３は、デジタルカメラ１以外の任意の撮像装置、あるいは任意の光学機器にも対応させて用いることが可能である。

また、光学要素としては、レンズ以外にも、シャッタ、絞りなどの各種光学要素を対象とすることも可能である。

さらに、基板７は、モータ27及び移動用モータ用の制御回路と、手ぶれ防止機構61の制御回路とを、ともに備えているものとしたが、レンズ鏡筒３の種類などに対応して、例えばモータ27及び移動用モータの制御回路のみを備えたもの、あるいは手ぶれ防止機構61の制御回路のみを備えたものなどとしても、同様の作用効果を奏することが可能である。

そして、上記構成は、３群ズームレンズ、あるいは６群ズームレンズなどの他のズーム構成のレンズ鏡筒にも適用できる。

本発明の一実施の形態の撮像装置を示す縦断面図である。 同上撮像装置の鏡筒装置を示す正面図である。 同上鏡筒装置を示す背面図である。 同上鏡筒装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ 撮像装置としてのデジタルカメラ
２ 筐体
３ 鏡筒装置としてのレンズ鏡筒
５ 鏡筒本体
６ 素子保持枠としてのマスター枠
７ 基板
27 アクチュエータとしてのモータ
61 アクチュエータとしての手ぶれ防止機構
71 撮像素子としてのＣＣＤ
L1〜L7 光学要素としてのレンズ

Claims (5)

1. 複数の光学要素と、
   これら光学要素の少なくとも一部を光軸方向に移動可能に保持する鏡筒本体と、
   前記光学要素を介して撮像する撮像素子と、
   この撮像素子を保持して前記鏡筒本体に設けられた素子保持枠と、
   前記光学要素の光軸方向への移動の制御用の回路を備え、前記素子保持枠に一体的に取り付けられた基板と
   を具備したことを特徴とした鏡筒装置。
2. 複数の光学要素と、
   これら光学要素の少なくとも一部を光軸に交差する方向に移動可能に保持する鏡筒本体と、
   前記光学要素を介して撮像する撮像素子と、
   この撮像素子を保持して前記鏡筒本体に設けられた素子保持枠と、
   前記光学要素の光軸に交差する方向への移動の制御用の回路を備え、前記素子保持枠に一体的に取り付けられた基板と
   を具備したことを特徴とした鏡筒装置。
3. 複数の光学要素と、
   これら光学要素の少なくとも一部を光軸方向及び光軸に交差する方向の少なくともいずれか一方に移動可能に保持する鏡筒本体と、
   前記光学要素を介して撮像する撮像素子と、
   この撮像素子を保持して前記鏡筒本体に設けられた素子保持枠と、
   前記光学要素の光軸方向及び光軸に交差する方向へのそれぞれの移動の制御用の回路を備え、前記素子保持枠に一体的に取り付けられた基板と
   を具備したことを特徴とした鏡筒装置。
4. 請求項１ないし３いずれか一記載の鏡筒装置と、
   この鏡筒装置が取り付けられる筐体と
   を具備したことを特徴とした撮像装置。
5. 鏡筒装置は、鏡筒本体の少なくとも一部を介して光学要素の少なくとも一部を光軸方向及び光軸に交差する方向の少なくともいずれか一方に移動させるアクチュエータを備え、
   基板の回路は、前記アクチュエータの制御用の回路である
   ことを特徴とした請求項４記載の撮像装置。

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