JP2015099308A - レンズ鏡筒、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化かつ簡単な構造で撮像素子に対する優れた放熱効果を得ることができるとともに、レンズ鏡筒の高精度な光学調整をも可能にする仕組みを提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒１は、正面側にレンズ部１ａが取り付けられる鏡筒地板８の背面側に配置され、撮像素子４を保持する保持部材６と、保持部材６と保持部材６の背面側に配置される放熱板２との間に圧縮した状態で設けられ、撮像素子４で発生した熱を放熱板２に伝達する弾性放熱部材３と、保持部材６を鏡筒地板８に接近する方向に付勢するばね部材９と、鏡筒地板８に対する保持部材６の光軸方向の位置を変化させる調整ねじ１０とを備える。調整ねじ１０は、鏡筒地板８に螺合されるねじ部１０ａと、保持部材６に形成された挿通穴６ａに正面側から挿入される頭部１０ｃと、ねじ部１０ａと頭部１０ｃとの間に配置され、保持部材６の鏡筒地板８を向く面の挿通穴６ａの周囲に接触するフランジ部１０ｂとを有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒及びレンズ鏡筒を備える撮像装置に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置では、高画質化及び高機能化が進み、回路基板に実装されている演算素子や撮像素子の発熱量が増える傾向にあり、また、装置の小型化により、装置内部で発生した熱が外装に伝熱されやすくなっている。

更に、撮像素子が発熱して高温になると、ノイズが増加してしまう等の問題が発生し、その結果、画質も低下してしまうことになる。

そこで、レンズ鏡筒の放熱構造として、例えば、熱源で発生した熱をヒートパイプやヒートシンク等を用いて放熱フィンに伝達する技術が開示されている（特許文献１）。

一方、レンズ鏡筒に撮像素子が取り付けられる場合、近年の小型化したレンズ鏡筒では、良好な画質を確保するため、レンズ等の光学調整が行われる。レンズ鏡筒の光学調整は、レンズの調整だけでなく、レンズに対するバックフォーカスの調整等を含めた撮像素子の位置調整を行う。

そのため、撮像素子で発生した熱を放熱部材を介して他の放熱部材に伝達するとともに、ビスによるレンズ鏡筒の光学調整を可能にして、放熱とレンズ鏡筒の光学調整とを両立させる技術が開示されている（特許文献２）。

特開２００６−３５０１１２号公報 特開２０１１−２０３５３２号公報

しかし、上記特許文献１では、ヒートパイプやヒートシンクを用いた放熱構造であるため、大型な部材が増えることで、撮像装置の小型化を妨げる原因になる。

一方、上記特許文献２では、撮像素子で発生した熱を熱容量の大きな部材に直接伝達していないため、近年の発熱量の増加に対しては十分な放熱効果を得ることが難しい。

そこで、本発明は、小型化かつ簡単な構造で撮像素子に対する優れた放熱効果を得ることができるとともに、レンズ鏡筒の高精度な光学調整をも可能にする仕組み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、本発明のレンズ鏡筒は、鏡筒地板と、前記鏡筒地板の正面側に取り付けられるレンズ部と、前記鏡筒地板の背面側に配置され、撮像素子を保持する保持部材と、前記保持部材の背面側に配置される放熱板と、前記保持部材を前記鏡筒地板に対して接近する方向に付勢するばね部材と、前記保持部材と前記放熱板との間に圧縮した状態で設けられ、前記撮像素子で発生した熱を前記放熱板に伝達する弾性放熱部材と、前記保持部材を挿通して前記鏡筒地板に螺合され、回転することで、前記鏡筒地板に対する前記保持部材の光軸方向の位置を変化させる調整ねじと、を備え、前記調整ねじは、前記鏡筒地板に螺合されるねじ部と、前記保持部材に形成された挿通穴に正面側から挿入される頭部と、前記ねじ部と前記頭部との間に配置され、前記保持部材の前記鏡筒地板を向く面の前記挿通穴の周囲に接触するフランジ部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、小型化かつ簡単な構造で撮像素子に対する優れた放熱効果を得ることができるとともに、レンズ鏡筒の高精度な光学調整も可能になる。

本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラの内部構造を正面側（被写体側）から見た斜視図である。 レンズ鏡筒とシャーシとを分解した斜視図である。 撮像素子ユニットを正面側から見た斜視図である。 レンズ鏡筒のレンズ部を取り外した状態を正面側から見た斜視図である。 図４の背面側から見た斜視図である。 調整ねじの斜視図である。 撮像素子ユニット、ばね部材、及び調整ねじの関係を示す斜視図である。 撮像素子ユニットのセンサ保持部材の挿通穴に調整ねじが挿入された状態を示す要部断面図である。 調整ねじの縦リブ部とセンサ保持部材の挿通部の切り欠き部との関係を示す図である。 調整ねじ、撮像素子ユニット及び鏡筒地板の接着領域を示す部分拡大図である。 撮像素子ユニット及びシャーシに対する弾性放熱部材及びばね部材による荷重の作用方向について模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。

図１は、本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラの内部構造を正面側（被写体側）から見た斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のデジタルカメラは、レンズ鏡筒１の背面側にシャーシ２が取り付けられている。シャーシ２は、本発明の放熱板の一例に相当し、例えば金属製であって熱容量も大きく、さらに熱伝達に優れている部品である。なお、シャーシ２には、不図示のストロボユニットやレリーズスイッチ等が取り付けられるが、ここでは省略する。

図２は、レンズ鏡筒１とシャーシ２とを分解した斜視図である。図２に示すように、レンズ鏡筒１の撮像素子ユニット７とシャーシ２との間には、撮像素子４（図３参照）で発生した熱をシャーシ２に伝達する弾性放熱部材３が設けられる。

図３は、撮像素子ユニット７を正面側から見た斜視図である。図３に示すように、撮像素子ユニット７は、撮像素子４及び撮像素子４の周辺回路が実装される撮像基板５を有する。撮像素子４及び撮像基板５は、紫外線硬化樹脂等を介してセンサ保持部材６に接着固定される。

センサ保持部材６には、後述する調整ねじ１０の頭部１０ｃ（図６参照）が挿通する挿通穴６ａが設けられている。挿通穴６ａは、センサ保持部材６の周方向に略等間隔で３カ所配置される。撮像素子ユニット７は、不図示の演算素子等を備えるメイン基板に電気的に接続される。

図４は、レンズ鏡筒１のレンズ部１ａを取り外した状態を正面側（被写体側）から見た斜視図である。図５は、図４の背面側から見た斜視図である。図６は、調整ねじ１０の斜視図である。

図４及び図５に示すように、撮像素子ユニット７は、鏡筒地板８の背面側に配置され、撮像素子ユニット７のセンサ保持部材６と鏡筒地板８との間に掛け渡されたばね部材９により、鏡筒地板８に対して撮像素子ユニット７が接近する方向に付勢されている。すなわち、鏡筒地板８に対して撮像素子ユニット７が被写体側に付勢されている。なお、鏡筒地板８の正面側（被写体側）には、レンズ部１ａが取り付けられる。

調整ねじ１０は、撮像素子４の位置を調整するためのもので、射出成形等で形成されている。図６に示すように、調整ねじ１０のねじ部１０ａと頭部１０ｃとの間には、円形のフランジ部１０ｂが設けられ、フランジ部１０ｂの頭部１０ｃ側を向く面は、球面状に形成されている。

また、ねじ部１０ａ、頭部１０ｃ及びフランジ部１０ｂは、略同軸に配置され、頭部１０ｃの外周部には、軸方向と平行に延びてフランジ部１０ｂまで達する縦リブ部１０ｄが設けられる。調整ねじ１０のねじ部１０ａは、鏡筒地板８に形成されたねじ穴に螺合される。

図７は、撮像素子ユニット７、ばね部材９、及び調整ねじ１０の関係を示す斜視図である。図８は、撮像素子ユニット７のセンサ保持部材６の挿通穴６ａに調整ねじ１０が挿入された状態を示す要部断面図である。

図７に示すように、撮像素子ユニット７のセンサ保持部材６には、ばね部材９の一方の端部が掛止され、ばね部材９は、挿通穴６ａに対して位相をずらしてセンサ保持部材６の周方向に略等間隔で３カ所配置される。なお、ばね部材９の他方の端部は、上述したように、鏡筒地板８に掛止されて、撮像素子ユニット７を被写体側に付勢する。

センサ保持部材６の挿通穴６ａには、図８に示すように、調整ねじ１０の頭部１０ｃが被写体側から挿入され、かかる挿入状態で頭部１０ａがセンサ保持部材６に対して背面側（図８の右側）に突出配置される。このとき、フランジ部１０ｂは、センサ保持部材６の鏡筒地板８を向く面で挿通穴６ａの周囲に接触する。

そして、光学調整時には、調整ねじ１０のねじ部１０ａを鏡筒地板８のねじ穴に螺合させ、この状態で頭部１０ｃを工具等で回転させる。これにより、回転量に応じたねじ部１０ａのリード角度分だけ鏡筒地板８に対する調整ねじ１０の光軸方向の位置を変化させることが可能となる。

また、撮像素子ユニット７は、ばね部材９によって被写体側に付勢されているため、調整ねじ１０のフランジ部１０ｂの動きに追従して光軸方向の位置が変化する。従って、３カ所の調整ねじ１０を適宜回転させることにより、撮像素子ユニット７の位置を安定して、且つ高い自由度をもって調整することが可能となる。

また、前述したように調整ねじ１０のフランジ部１０ｂのセンサ保持部材６に接触する部分が球面状に形成されているため、調整ねじ１０の回転に伴うセンサ保持部材６の追従性が向上する。

なお、フランジ部１０ｂのセンサ保持部材６に接触する部分の形状は、必ずしも球面状にする必要はなく、撮像素子ユニット７の調整量が微小な場合には、平面状であっても追従性は良くなるため、調整量に応じて適宜フランジ形状を選択すればよい。

また、センサ保持部材６ａの挿通穴６ａには、調整ねじ１０の頭部１０ｃ及び縦リブ部１０ｄが挿通するため、挿通穴６ａの内周部には、縦リブ部１０ｄに対応する扇状の切り欠き部６ｂが形成されている。

光学調整時には、鏡筒地板８に対して調整ねじ１０を回転させながら撮像素子ユニット７の位置を調整するが、扇状の切り欠き部６ｂの周方向の角度範囲は、このときの調整量に応じた角度範囲に設定されている。

このため、撮像素子ユニット７の調整量を超えて調整ねじ１０を回転させようとすると、縦リブ部１０ｄが切り欠き部６ｂの周方向の一方の壁部に当接して調整ねじ１０の回転が規制される。

また、縦リブ部１０ｄが切り欠き部６ｂの周方向の他方の壁部に当接して調整ねじ１０の回転が規制されることで、調整ねじ１０が鏡筒地板８から外れてしまうのを防止することができる。

図９は、調整ねじ１０の縦リブ部１０ｄとセンサ保持部材６の挿通穴６ａの切り欠き部６ｂとの関係を示す図である。

図９において、角度範囲Ｃが調整ねじ１０の調整可能範囲に対応しており、切り欠き部６ｂの位置Ｃ１及び位置Ｃ２では、調整ねじ１０の縦リブ部１０ｄが回転規制される。

調整ねじ１０のねじ部１０ａが右ねじの場合、位置Ｃ１は、鏡筒地板８に対して調整ねじ１０の頭部１０ｃが最も離れる位置、すなわち撮像素子ユニット７がレンズ部１ａから最も離れる位置である。

このとき、縦リブ部１０ｄにより調整ねじ１０が回転規制されるため、調整ねじ１０が鏡筒地板８から外れることが回避される。

一方、位置Ｃ２部は、鏡筒地板８に対して調整ねじ１０の頭部１０ｃが最も接近する位置、すなわち撮像素子ユニット７がレンズ部１ａに対して最も接近する位置である。

このとき、縦リブ部１０ｄにより調整ねじ１０が回転規制されるため、調整ねじ１０を過度に締め付けてねじ部１０ａが破損等するのを回避することができる。

また、調整ねじ１０の位置Ｃ１〜位置Ｃ２の調整可能領域内で撮像素子ユニット７の光学調整ができない場合には、レンズ部１ａの光学系に不具合が生じていると判断することができる。

このため、製造工程でのチェックとして有用となり、安定した品質のレンズ鏡筒を提供することができる。

撮像素子ユニット７の光学調整が完了すると、振動等で調整ねじ１０が緩まないようにするため、調整ねじ１０、撮像素子ユニット７及び鏡筒地板８の３部品は、接着により固定される。

図１０は、調整ねじ１０、撮像素子ユニット７及び鏡筒地板８の接着領域を示す部分拡大図である。

図１０に示すように、撮像素子ユニット７の光学調整後は、切り欠き部６ｂにおける縦リブ部１０ｄ以外の領域には、比較的大きな開口が形成され、この開口部には、調整ねじ１０のフランジ部１０ｂが露出している。

このため、接着時には、調整ねじ１０のフランジ部１０ｂ、頭部１０ｃ、縦リブ部１０ｄ、センサ保持部材６及び鏡筒地板８の接着領域Ｓ（ 斜線部）を大きくとることができる。これにより、強固な接着が可能となり、振動等で撮像素子４の位置がずれてしまうことを防止することができる。

次に、図１１を参照して、レンズ鏡筒１の放熱構造について説明する。図１１は、撮像素子ユニット７及びシャーシ２に対する弾性放熱部材３及びばね部材９による荷重の作用方向について模式的に示す図である。

前述したように、レンズ鏡筒１の撮像素子ユニット７とシャーシ２との間には、撮像素子４で発生した熱をシャーシ２に伝達する弾性放熱部材３が設けられる（図２参照）。

弾性放熱部材３は、圧縮状態で撮像素子ユニット７とシャーシ２との間に配置されるため、図１１に示すように、撮像素子ユニット７及びシャーシ２の両方に対して圧縮した弾性放熱部材３から荷重が負荷されることになる。

図１１から明らかなように、撮像素子ユニット７は、ばね部材９により被写体側（図のＡ方向）に付勢されるとともに、弾性放熱部材３によっても被写体側に付勢されている。すなわち、ばね部材９による撮像素子ユニット７の付勢方向と弾性放熱部材３による撮像素子ユニット７の付勢方向が一致している。

これにより、撮像素子ユニット７をより強固に固定することができ、撮像素子４が振動等で動いてしまうのを確実に防止することができる。

なお、ばね部材９による撮像素子ユニット７の付勢方向と弾性放熱部材３による撮像素子ユニット７の付勢方向が仮に不一致である場合には、組立時に弾性放熱部材３が撮像素子ユニット７に不要な力をかけてしまい、撮像素子４が動いてしまう可能性がある。

また、撮像素子ユニット７は、光学調整の際に光軸方向に移動するため、シャーシ２との間の隙間は、調整量分変化してしまう。

ここで、前述したように、調整ねじ１０の回転量が規制されているため、撮像素子ユニット７の光軸方向の移動量が適切に規制されている。

これにより、撮像素子ユニット７とシャーシ２との間の隙間が撮像素子ユニット７の調整量の範囲内で制御され、圧縮した弾性放熱部材３により撮像素子ユニット７及びシャーシ２に対して負荷される荷重が過剰に大きくなってしまうことが回避される。

このように、本実施形態では、レンズ鏡筒１の光学性能や光学調整に影響を与えることなく、撮像素子４で発生した熱を弾性放熱部材３を介して熱容量の大きなシャーシ２に効果的に伝達して放散することができる。

その結果、ノイズが減少して高画質の画像を得ることができるカメラを提供することが可能となる。

また、従来のように、ヒートパイプやヒートシンクを用いなくてすむため、小型でかつ簡単な構造で撮像素子４に対して優れた放熱効果を得ることができる。

さらに、近年の撮像素子４の高機能化に伴って撮像素子４の接点が増えており、撮像素子４のはんだ付け部分は、撮像素子４の裏面に密集している構造、いわゆるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）になってきている。

これに対し、本実施形態では、撮像基板５に放熱用の穴等を形成する必要がないため、撮像素子４のはんだ付け構造に影響を与えることはなく、ＢＧＡ等の様々なはんだ付け構造を有する撮像素子に対応することが可能となる。

すなわち、撮像基板５の形状に制約がなく、弾性放熱部材３を配置することが可能であるため、撮像素子４に対する実装設計自由度が非常に高いレンズ鏡筒を提供することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、小型化かつ簡単な構造で撮像素子４に対する優れた放熱効果を得ることができるとともに、レンズ鏡筒１の高精度な光学調整をも可能にすることができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、調整ねじ１０の近傍に複数の弾性放熱部材３を配置した場合を例示したが、比較的大きな一枚のシート状の弾性放熱部材を配置してもよい。

また、上記実施形態では、調整ねじ１０の頭部１０ｃに縦リブ部１０ｄを設けて調整ねじ１０の回転を規制する場合を例示したが、必ずしもこのようにする必要はなく、調整ねじ１０として転造等で製造される金属製のねじを用いても良い。

また、上記実施形態では、放熱板として金属製のシャーシ２を例示したが、熱容量が大きく、さらに熱伝達に優れている部品であれば合成樹脂製の放熱板を用いてもよい。

１ レンズ鏡筒
１ａ レンズ部
２ シャーシ
３ 弾性放熱部材
４ 撮像素子
５ 撮像基板
６ センサ保持部材
６ａ 挿通穴
６ｂ 切り欠き部
７ 撮像素子ユニット
８ 鏡筒地板
９ ばね部材
１０ 調整ねじ

Claims (5)

1. 鏡筒地板と、
   前記鏡筒地板の正面側に取り付けられるレンズ部と、
   前記鏡筒地板の背面側に配置され、撮像素子を保持する保持部材と、
   前記保持部材の背面側に配置される放熱板と、
   前記保持部材を前記鏡筒地板に対して接近する方向に付勢するばね部材と、
   前記保持部材と前記放熱板との間に圧縮した状態で設けられ、前記撮像素子で発生した熱を前記放熱板に伝達する弾性放熱部材と、
   前記保持部材を挿通して前記鏡筒地板に螺合され、回転することで、前記鏡筒地板に対する前記保持部材の光軸方向の位置を変化させる調整ねじと、を備え、
   前記調整ねじは、前記鏡筒地板に螺合されるねじ部と、前記保持部材に形成された挿通穴に正面側から挿入される頭部と、前記ねじ部と前記頭部との間に配置され、前記保持部材の前記鏡筒地板を向く面の前記挿通穴の周囲に接触するフランジ部とを有することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記フランジ部の前記保持部材に接触する部分が球面状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記放熱板は、金属製のシャーシであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記調整ねじの前記頭部の外周部には、軸方向と平行に延びる縦リブ部が設けられ、
   前記挿通穴の内周部には、前記縦リブ部が挿通するとともに、前記調整ねじを回転させて前記保持部材の光軸方向の位置を調整する際に、前記縦リブ部が周方向に当接して前記調整ねじの回転を規制する切り欠き部が前記調整ねじの調整可能範囲に対応する角度範囲で形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする撮像装置。

Images