JP2013057699A

JP2013057699A - レンズ鏡筒

Info

Publication number: JP2013057699A
Application number: JP2010006596A
Authority: JP
Inventors: Akio Konishi; 章雄小西; Yukio Hibino; 由紀夫日比野; Masahiro Kuwabara; 雅弘桑原; Takumi Kuwabara; 巧桑原
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2013-03-28
Also published as: WO2011086949A1

Abstract

【課題】プラスチックレンズを使用しても、撮像した画像品質の劣化を低減することが可能なレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、第３レンズ群保持枠２３４に固定された第３レンズ群２３０を有する。第３レンズ群２３０は、プラスチックレンズである第７レンズ２３１を含み、第７レンズ２３１は、光学有効領域４０２と光学有効領域４０２の外周に設けられた外周部４０４とから構成される。外周部４０４は、第３レンズ群保持枠２３４と第７レンズ２３１を固定するための３箇所の凹部４０６を有する。第３レンズ群保持枠２３４は、凹部４０６に対応した３箇所のピン３０１を有する。ピン３０１で凹部４０６を規制することにより、第３レンズ群保持枠２３４と第７レンズ２３１が固定されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、レンズ鏡筒に関し、特に、レンズ鏡筒内部に配置されるレンズに関する。

近年、レンズからの入射光をＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｉｍｅｎｔｅＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体撮像素子を用いて撮像し、電気信号に変換後、画像として取り出せるようにした撮像装置が広く用いられている。また、レンズ交換式ＤＳＣ（ＤｉｇｉｔａｌＳｔｉｌｌＣａｍｅｒａ）や固定レンズ式ＤＳＣ、ムービーなどの携帯用機器の小型化、高性能化の要求に伴い、撮像装置の主要部品であるレンズ鏡筒の小型化、軽量化、薄型化が一層求められている。一般に、レンズ鏡筒は、複数のレンズをズーム、フォーカスなどそれぞれの機能単位の一群とした複数のレンズ群から構成されている。

ところで近年、レンズの材料としてガラスに替えてプラスチックが多用されている。プラスチックレンズは、加工性に優れ、ガラスレンズよりも低コストである。しかしながら、プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べ、機械的強度が低く、レンズ鏡筒への固定の際に歪みが発生しやすいという性質がある。そこで、プラスチックレンズのレンズ鏡筒への固定方法として種々の提案がなされている。

例えば、特許文献１には、プラスチックレンズを強固に接着するとともにプラスチックレンズの歪み発生を防止する技術が開示されている。具体的には、プラスチックレンズにゲート残り部を設ける。ゲート残り部が干渉しない径の大径部をレンズ鏡筒に形成しプラスチックレンズの位置決めは筒部の突起部をレンズの外周面に嵌合させて行う。大径部に接着剤を供給してプラスチックレンズを固定する。ゲート残り部の面積により接着面積が増大するため接着力が増大し、接着剤層が厚いため接着剤の緩衝作用が大きくプラスチックレンズに歪みが生じない。

特開平７−１５９６６３号公報

従来、プラスチックレンズは光学設計上の余裕が比較的大きいレンズ群の一部として用いられていた。よって、レンズ枠への固定の際に生じる歪みは、大きな問題にならない場合が多かった。しかし、近年、レンズ鏡筒の低コスト化を進める上で、光学設計上の余裕が比較的小さいレンズ群の一部としてもプラスチックレンズが用いられつつある。また、プラスチックレンズを固定する際に、プラスチックレンズの位置決めのために、プラスチックレンズの外周端部が規制される。ここで、規制力によってはプラスチックレンズが変形し、歪みが発生する場合があった。このように、歪が発生したプラスチックレンズによって、撮像した画像の品質が劣化するといった問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プラスチックレンズを使用しても、撮像した画像品質の劣化を低減することが可能なレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明のレンズ鏡筒は、レンズ枠に固定されたレンズ群を有する。レンズ群は、プラスチックレンズを含み、プラスチックレンズは、光学有効領域と光学有効領域の外周に設けられた外周部とから構成される。外周部は、レンズ枠とプラスチックレンズを固定するための複数の固定部を有する。レンズ枠は、固定部に対応した複数のピンを有する。ピンで固定部を規制することにより、レンズ枠とプラスチックレンズが固定されている。

このような構成によれば、プラスチックレンズの位置決めのために、プラスチックレンズの位置を規制しても、変形の大部分は外周部で生じる。すなわち、変形が光学有効領域に与える影響は、軽微なものにとどまる。

プラスチックレンズを使用しても、撮像した画像品質の劣化を低減することが可能なレンズ鏡筒を提供できる。

デジタルスチルカメラの外観を示す斜視図同カメラの内部に収納されたレンズ鏡筒の外観を示す斜視図図２におけるＡ−Ａ線断面図実施の形態における第３レンズ群の斜視図同第３レンズ群の平面図同第７レンズの平面図実施の形態における第７レンズの変形例１を示す平面図同第７レンズの変形例２を示す平面図同第７レンズの変形例３を示す平面図同第７レンズの変形例４を示す平面図

（実施の形態）
［１．デジタルスチルカメラの構成］
図１に示すように、デジタルスチルカメラ１００の筐体となる６面を以下のように定義する。すなわち、デジタルスチルカメラ１００による撮影時に被写体側を向く面を前面部１０１、その反対側の面を背面部１０２とする。また、被写体の鉛直方向上下とデジタルスチルカメラ１００で撮像されるアスペクト比（長辺対短辺の比）が３：２，４：３，１６：９などの短辺方向上下とが一致するように撮影を行う場合に、鉛直方向上側に向く面を上面部１０３、その反対面を底面部１０４とする。さらに、被写体側から見て左側に来る面を左側面部１０５、その反対側の面を右側面部１０６とする。なお、これらの面の定義は、デジタルスチルカメラ１００に配置された状態の各構成部材に対しても適用される。

また、図１に示すように、デジタルスチルカメラ１００の前面部１０１に直交するＹ軸を有する３次元直交座標系を定義する。すなわち、背面部１０２から前面部１０１に向かう方向がＹ軸正方向、右側面部１０６から左側面部１０５に向かう方向がＸ軸正方向、さらに、Ｘ軸およびＹ軸に直交し、底面部１０４から上面部１０３に向かう方向がＺ軸正方向となる。以下、それぞれの図においては、このＸＹＺ座標系を基準として説明を行う。

デジタルスチルカメラ１００の前面部１０１には、被写体に対しての対物レンズである第１レンズ２１１が設けられている。また、上面部１０３には、撮影者が撮影操作などの操作を行えるように、撮影モード切替ボタン１０７、レリーズボタン１０８、電源スイッチ１０９、ズーム調節レバー１１０などが設けられている。レリーズボタン１０８は撮影者が露出のタイミングを入力するためのボタンである。撮影モード切替ボタン１０７は、撮影者が撮影操作に関する設定切替を行うためのボタンである。電源スイッチ１０９は撮影者がデジタルスチルカメラ１００の電源ＯＮおよびＯＦＦを操作するためのスイッチである。ズーム調節レバー１１０は、撮影者がズーム倍率を調整するためのレバーであり、レリーズボタン１０８を中心として所定の角度の範囲内で回転可能なように構成されている。また、背面部１０２には、撮影画像を表示する液晶モニタ（図示せず）が設けられている。さらに、デジタルスチルカメラ１００の内部には被写体の光学像を形成するレンズ群が収納されたレンズ鏡筒１１１が配置されている。

［２．レンズ鏡筒の構成］
図２および図３に示すように、レンズ鏡筒１１１には、第１レンズ群２１０、第２レンズ群２２０、第３レンズ群２３０、第４レンズ群２４０、第５レンズ群２５０、第６レンズ群２６０が配置されている。さらに、第３レンズ群２３０と第４レンズ群２４０との間にはシャッターユニット２７０が配置されている。第６レンズ群２６０はマスターフランジ２８０に支持され、マスターフランジ２８０には撮像素子２９０が配置されている。撮像素子２９０としては、例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどが用いられる。

第１レンズ群２１０は、対物レンズとなる第１レンズ２１１、第２レンズである反射プリズム２１２、第３レンズ２１３により構成され、これらが接着固定されてレンズ鏡筒１１１を構成する筐体２１４に固定されている。

第２レンズ群２２０は、ズームレンズ群であり、第４レンズ２２１と第５レンズ２２２と第６レンズ２２３とが接着固定されて、第２レンズ群保持枠２２４に装着されている。第２レンズ群保持枠２２４は、レンズ鏡筒１１１の外部に配置した第２レンズ群駆動手段２２５によって、レンズ鏡筒１１１の筐体２２６内を移動するように構成している。

第３レンズ群２３０は、単一の第７レンズ２３１によって構成され、第３レンズ群保持枠２３４に支持固定されている。

第４レンズ群２４０は、フォーカスレンズ群であり、第８レンズ２４１と第９レンズ２４２とにより構成されて、第４レンズ群保持枠２４３に装着されている。第４レンズ群保持枠２４３は、レンズ鏡筒１１１の外部に配置した第４レンズ群駆動手段２４４によって、レンズ鏡筒１１１の筐体２４５内を移動するように構成している。

第５レンズ群２５０は、単一の第１０レンズ２５１によって構成され、筐体２５２に支持固定されている。

第６レンズ群２６０は、手振れ補正レンズ群であり、第１１レンズ２６１によって構成されて、第６レンズ群保持枠２６２に装着されている。第６レンズ群保持枠２６２が第６レンズ群駆動手段（図示せず）によってレンズ鏡筒１１１の筐体２６３内を移動するように構成している。

ここで、レンズ鏡筒１１１を構成するそれぞれの筐体２１４、筐体２２６、筐体２３２、筐体２４５、筐体２５２、筐体２６３、およびマスターフランジ２８０は、図３に示すＺ軸方向の光軸３００と平行となるように組み立てられている。なお、これらの筐体を一体で構成しても良い。また、図３に示す光軸３１０は対物レンズとなる第１レンズ２１１から入射するＹ軸方向の光軸であり、光軸３１０と光軸３００とは同一面上で直角に交差している。

したがって、第１レンズ２１１から入射した光は、第レンズ群２１０、第２レンズ群２２０、第３レンズ群２３０、シャッターユニット２７０、第４レンズ群２４０、第５レンズ群２５０、さらには第６レンズ群２６０を通過して、撮像素子２９０に結像する。このとき、第２レンズ群２２０は光軸３００上を移動してズーム調整をし、第４レンズ群２４０は光軸３００上を移動してフォーカス調整をしている。さらに、第６レンズ群２６０は光軸３００上を移動して手振れ補正の調整をしている。

［３．第３レンズ群２３０の構成］
図４および図５に示すように、第３レンズ群２３０は、プラスチックレンズである第７レンズ２３１が、レンズ枠である第３レンズ群保持枠２３４に支持固定されることにより構成される。

図６に示すように、第７レンズ２３１は、光学有効領域４０２と光学有効領域４０２の外周に設けられた外周部４０４とから構成されている。さらに、外周部４０４には、外周部４０４の端部から第７レンズ２３１の中心に向かって固定部である凹部４０６が形成されている。また、凹部４０６は外周部４０４を約３等分（約１２０°間隔）した位置に設けられている。これは後述する第３レンズ群保持枠２３４に設けられたピン３０１の位置に対応させたものである。さらに、凹部４０６は、外周部４０４の端部の開口幅Ｗと、外周部４０４の端部から第７レンズ２３１の中心に向かう開口高さHがほぼ同一に形成されている。すなわち、凹部４０６は、Ｚ方向から見て略正方形の切り欠きである。また、開口幅Ｗおよび開口高さＨは、ピン３０１の外形よりもわずかに大きいものである。さらに、開口高さＨは、外周部４０４の幅Ａよりも小さいことが求められる。すなわち、凹部４０６は、光学有効領域４０２に入らないことが求められる。

このような形状の第７レンズ２３１は、例えば以下のステップによって製造される。まず、第１のステップでは、光学レンズ用のプラスチック素材が溶融される。次に、第２のステップでは、溶融されたプラスチック素材が金型に流し込まれる。次に、第３のステップでは、金型が成型機によって加圧される。次に、第４のステップでは、金型が離型されプラスチックレンズが取り出される。最後に、第５のステップでは、プラスチックレンズのゲートが切り離される。また、第７レンズ２３１は、凹部４０６を形成しない略円盤状のプラスチックレンズを形成後に、凹部４０６となる部分のみを切削加工することなどによっても製造され得る。

図４および図５に示すように、第３レンズ群保持枠２３４の中央部には、第７レンズ２３１の光学有効領域４０２よりもわずかに大きい開口部（図示せず）が設けられている。さらに、開口部（図示せず）の周囲には第７レンズ２３１の外周部４０４を支持するために、第３レンズ群保持枠２３４の表面からＺ軸正方向に一段低く形成された支持部（図示せず）が設けられている。支持部（図示せず）には３本のピン３０１が設けられている。ピン３０１は、支持部（図示せず）を約３等分（約１２０°間隔）した位置に設けられている。ピン３０１は、Ｚ軸負方向に伸びた円柱形状である。さらに、ピン３０１の高さは外周部４０４の厚みよりも小さい。

［４．第３レンズ群２３０の組立］
第３レンズ群保持枠２３４の開口部（図示せず）に第７レンズ２３１がはめ込まれ、支持部（図示せず）で支持される。このとき、ピン３０１が凹部４０６に入るように、第７レンズ２３１がはめ込まれる。ここで、光軸３００と光学有効領域４０２の中心が一致するように、第７レンズ２３１がピン３０１によって位置規制されている。次に、例えばＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）硬化樹脂を含む接着剤が凹部４０６に流し込まれる。最後に、所定の紫外線が凹部４０６に照射されることにより、接着剤が硬化する。このようにして、第３レンズ群２３０が組み立てられる。

［４．まとめ］
本実施の形態のレンズ鏡筒１１１は、第３レンズ群保持枠２３４に固定された第３レンズ群２３０を有する。第３レンズ群２３０は、プラスチックレンズである第７レンズ２３１を含み、第７レンズ２３１は、光学有効領域４０２と光学有効領域４０２の外周に設けられた外周部４０４とから構成される。外周部４０４は、第３レンズ群保持枠２３４と第７レンズ２３１を固定するための３箇所の凹部４０６を有する。第３レンズ群保持枠２３４は、凹部４０６に対応した３箇所のピン３０１を有する。ピン３０１で凹部４０６を規制することにより、第３レンズ群保持枠２３４と第７レンズ２３１が固定されている。

このような構成によれば、第７レンズ２３１の位置決めのために、第７レンズ２３１の位置を規制しても、変形の大部分は外周部４０４で生じる。すなわち、変形が光学有効領域４０２に与える影響は、軽微なものにとどまる。

さらに、第３レンズ群保持枠２３４と第７レンズ２３１の線膨張係数が大きく異なる場合でも、熱膨張によるレンズ中心ずれが発生しにくい。

よって、プラスチックレンズを使用しても、撮像した画像品質の劣化を低減することが可能なレンズ鏡筒１１１を提供できる。

［５．変形例］
以下に説明される変形例において、実施の形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明が適宜省略される。

（変形例１）
図７に示すように、変形例１は、第７レンズ２３１ａの形状が異なる。具体的には、外周部４０４に形成された凹部４０６の位置が異なる。すなわち、３箇所の凹部４０６の内、２箇所が光軸３００を中心とした対角に形成され、さらに、残る１箇所が、前述の２箇所を略２等分する位置に形成される。

このような構成によれば、ピン３０１の配置がＸ軸上及びＹ軸上にあるためレンズ中心位置を修正したい場合にピン３０１の修正仕様出しが容易になる。

（変形例２）
図８に示すように、変形例２は、第７レンズ２３１ｂの形状が異なる。具体的には、外周部４０４に形成された凹部４０６が、外周部４０４の端部から光軸３００と反対側に延出された二つの凸部４０８により挟まれた形状である。

このような構成によれば、凸部４０８が形成された部分以外の外周部４０４の幅Ａ２を小さくすることが可能になる。したがって、第７レンズ２３１ｂの軽量化に有効である。

（変形例３）
図９に示すように、変形例３は、第７レンズ２３１ｃの形状が異なる。具体的には、外周部４０４には、外周部４０４の端部から第７レンズ２３１ｃの中心と反対に向かって固定部である凸部４１０が形成されている。また、凸部４１０は外周部４０４を約３等分（約１２０°間隔）した位置に設けられている。この変形にともない、第３レンズ群保持枠２３４に配置されたピン３０３の構成も変形される。すなわち１箇所の凸部４１０が２本のピン３０３で挟み込まれるように、それぞれの凸部４１０に対応して少なくとも２本ずつピン３０３が配置される。

このような構成によれば、凹部４０６を形成した本実施の形態よりも、光学有効領域４０２から離れた位置で第７レンズ２３１ｃが位置規制されるので、歪みの影響をさらに低減することが可能になる。

（変形例４）
図１０に示すように、変形例４は、第７レンズ２３１ｄの形状が異なる。具体的には、外周部４０４には、１箇所の貫通穴４１２が形成され、凹部４０６が光軸３００を中心とした対角に形成されている。

このような構成によれば、第７レンズ２３１ｄを２本のピン３０１で位置決めすることが可能になる。したがって、ピン３０１の配置を決める設計自由度が向上する。

（他の実施の形態）
以上のように、本発明の実施の形態が例示された。しかし、本発明は、これには限られない。そこで本発明の他の実施の形態が、以下に説明される。なお、本発明は、これらには限定されず、適宜修正された他の実施の形態に対しても適用可能である。

実施の形態において第３レンズ群２３０に適用した例が示された。しかし本発明は、これには限られない。例えば、ズーム機能を有する第２レンズ群２２０や像振れ補正機能を有する第６レンズ群２６０などに対しても適用することができる。つまり、プラスチックレンズが用いられるレンズ群ならば、本発明の適用が可能である。さらに、本実施の形態のような屈曲光学系に替えて、直進光学系についても本発明の適用が可能である。

本発明のレンズ鏡筒は、ププラスチックレンズを使用しても、撮像した画像品質の劣化を低減することが可能なレンズ鏡筒を提供できる。そのため、本発明は、レンズ交換式ＤＳＣ（ＤｉｇｉｔａｌＳｔｉｌｌＣａｍｅｒａ）や固定レンズ式ＤＳＣ、ムービーなどの携帯用機器のレンズ鏡筒、あるいはテレビカメラ、監視カメラなどのレンズ鏡筒として広く有用である。

１００デジタルスチルカメラ
１０１前面部
１０２背面部
１０３上面部
１０４底面部
１０５左側面部
１０６右側面部
１０７撮影モード切替ボタン
１０８レリーズボタン
１０９電源スイッチ
１１０ズーム調節レバー
１１１レンズ鏡筒
２１０第１レンズ群
２１１第１レンズ
２１２反射プリズム
２１３第３レンズ
２１４，２３２，２２６，２４５，２５２，２６３筐体
２２０第２レンズ群
２２１第４レンズ
２２２第５レンズ
２２３第６レンズ
２２４第２レンズ群保持枠
２２５第２レンズ群駆動手段
２３０第３レンズ群
２３１第７レンズ
２３１ａ第７レンズ
２３１ｂ第７レンズ
２３１ｃ第７レンズ
２３１ｄ第７レンズ
２３４第３レンズ群保持枠
２４０第４レンズ群
２４１第８レンズ
２４２第９レンズ
２４３第４レンズ群保持枠
２４４第４レンズ群駆動手段
２５０第５レンズ群
２５１第１０レンズ
２６０第６レンズ群
２６１第１１レンズ
２６２第６レンズ群保持枠
２７０シャッターユニット
２８０マスターフランジ
２９０撮像素子
３００，３１０光軸
３０１，３０３ピン
４０２光学有効領域
４０４外周部
４０６凹部
４０８，４１０凸部
４１２貫通穴

Claims

レンズ枠に固定されたレンズ群を有するレンズ鏡筒であって、
前記レンズ群は、プラスチックレンズを含み、
前記プラスチックレンズは、光学有効領域と前記光学有効領域の外周に設けられた外周部とから構成され、
前記外周部は、前記レンズ枠と前記プラスチックレンズを固定するための複数の固定部を有し、
前記レンズ枠は、前記固定部に対応した複数のピンを有し、
前記ピンで前記固定部を規制することにより、前記レンズ枠と前記プラスチックレンズが固定されている
レンズ鏡筒。
前記固定部は、少なくとも、前記外周部の端部から前記プラスチックレンズの中心に向かって形成された凹部を含む請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記固定部は、少なくとも、前記外周部の端部から前記プラスチックレンズの中心と反対に向かって形成された凸部を含む請求項１に記載のレンズ鏡筒。