JP2019184976A

JP2019184976A - レンズ鏡筒

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Publication number: JP2019184976A
Application number: JP2018079134A
Authority: JP
Inventors: 勇己大山; Yuki OYAMA
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: US20190317296A1; JP6816057B2; CN110389421B; US11175474B2; CN110389421A; KR20190121245A; EP3557299A1

Abstract

【課題】複数の移動レンズ群を持ち、ズーム移動レンズ群に絞り機構を搭載した場合においても、絞り機構の移動ＦＰＣの耐久性を確保しつつ、小型なレンズ鏡筒を提供することである。【解決手段】光軸方向に移動可能な複数のレンズ移動枠と、複数のレンズ移動枠にそれぞれ対応するように設けられ、複数のレンズ移動枠を光軸方向に移動させる駆動部と、前記複数のレンズ移動枠のうちの第一のレンズ移動枠と一体に移動する絞りユニットと、絞りユニットと接続するフレキシブルプリント回路基板と、を備える。フレキシブルプリント回路基板は、光軸を通る平面で分割される一方側に配置され、前記駆動部は、光軸を通る平面で分割される他方側に配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、レンズ鏡筒に関し、特にズーム駆動するレンズ鏡筒に関するものである。

現在、市街、港湾、スタジアム等の様々な場所に監視カメラが設置され、不審者などを監視する目的で使用されている。監視カメラの一例として、パンチルト駆動が可能な旋回型カメラがある。旋回型カメラはあらゆる撮影方向においても高倍率で高精度なズーム駆動が望まれる。

監視カメラ等に搭載されている一般的なレンズ鏡筒は、複数の移動レンズ群が、レンズ鏡筒内において、ガイドバーに嵌合して光軸方向に移動する構成となっている。また、複数の移動レンズ群のうちズーム移動レンズ群に、ズーム移動レンズ群に入射する光量を調整する絞り機構と、絞り機構に電気接続する移動ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）とを搭載することで、装置を小型化しつつ高倍率化しているものがある。

しかし、ズーム移動レンズ群に絞り機構を搭載すると、絞り機構に接続している移動ＦＰＣは、ズーム移動レンズ群の光学配置に合わせて、絞り機構とともに配置変化するので、移動ＦＰＣの屈曲部が折り曲げを繰り返すことになる。

よって、監視カメラのように、長期間、継続的に稼働する場合、移動ＦＰＣの屈曲部は繰り返し折り曲げの負荷を受けてしまい、電気接続の性能が劣化する恐れがある。

そこで、特許文献１では、レンズと一体で駆動するシャッタユニットのフレキシブルプリント回路基板を、シャッタユニットの前側又は後側に沿って曲率半径をほぼ一定にして光軸に平行な方向に湾曲させている。これにより、レンズ駆動負荷を抑制しつつ小型化する技術が提案されている。

特開２００７−３３６９９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、シャッタユニットの光軸方向の移動量が大きい場合、フレキシブル回路基板がシャッタユニットを回り込むように固定されているため、固定部の付近の負荷が大きくなるおそれがある。また、シャッタユニットの側面部にフレキシブルプリント回路基板が回り込むための空間が必要になり、他の移動レンズ群のスリーブをシャッタユニットの側面部に配置すると鏡筒が大型化する恐れがある。

そこで、本発明の目的は、複数の移動レンズ群を持ち、ズーム移動レンズ群に絞り機構を搭載した場合においても、絞り機構の移動ＦＰＣの耐久性を確保しつつ、小型なレンズ鏡筒を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、光軸方向に移動可能な複数のレンズ移動枠と、前記複数のレンズ移動枠にそれぞれ対応するように設けられ、前記複数のレンズ移動枠を光軸方向に移動させる駆動部と、前記複数のレンズ移動枠のうちの前記第一のレンズ移動枠と一体に移動する絞りユニットと、前記絞りユニットと接続するフレキシブルプリント回路基板と、を備え、前記フレキシブルプリント回路基板は、光軸を通る平面で分割される一方側に配置され、前記駆動部は、光軸を通る平面で分割される他方側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、絞り機構の移動ＦＰＣの耐久性を確保しつつ、鏡筒の小型化を実現することができる。

（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒の分解斜視図である。本発明の実施形態における同一のガイドバーに支持されるレンズ移動枠の横断面図である。本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒内部の側面図である。本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒内部を撮像素子側から見た図である。本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒内部を被写体側から見た図である。（ａ）は、本発明の実施形態におけるＷＩＤＥ状態におけるレンズの配置図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態におけるＴＥＬＥ状態におけるレンズ配置図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒の分解斜視図である。本実施形態のレンズ鏡筒は１つの固定レンズ１と３つの移動レンズ２、３，４、で構成される。１は光軸方向に固定の一群レンズである。２は光軸方向に移動して変倍動作を行う二群レンズである。３は光軸方向に移動して合焦動作を行う三群レンズである。４は光軸方向に移動して変倍動作を行う四群レンズである。

１１は一群レンズ１を保持する一群レンズ固定枠で、前側保持筒５に固定される。２１は二群レンズ２を保持する第一のレンズ移動枠の一例としての二群レンズ移動枠で、二群ガイドバー２７によって、光軸方向に移動可能に支持される。また、二群レンズ移動枠２１は、二群振れ止めバー２８に、二群レンズ移動枠２１の溝部が係合して、二群ガイドバー２７周りの回転が規制される。二群ガイドバー２７と二群振れ止めバー２８は、前側保持筒５と後側保持筒６に挟み込まれる形で固定されている。なお、二群ガイドバー２７と二群振れ止めバー２８は、一対の第二ガイドバーの一例である。

２２は絞りユニットであり、レンズ移動枠２１に固定され、撮像素子９への入射光量を調節する。絞りユニット２２は、電気信号の入力を変化させることで絞り羽根（非図示）で形成された開口部２２ａの開口径を自在に変化させ、入射光量を調節することができる。

絞りユニット２２には、外部から電気信号を伝達するためのフレキシブルプリント回路基板の一例としての移動ＦＰＣ２３が接続されており、レンズ鏡筒の内部から後側固定筒６の外部に引き出され、外部電源と接続される。移動ＦＰＣ２３は、矩形状であり、一端側が絞りユニット２２に固定され、他端側が後側保持筒６に保持されている。

２４はラックであり、付勢ばね２５により光軸方向及び回転方向に付勢された状態で二群レンズ移動枠２１に固定され、ステッピングモータ２６のネジ部に係合している。二群レンズ移動枠２１は、ステッピングモータ２６のネジ部の回転によって、ラック２４を介して光軸方向に駆動される。また、ステッピングモータ２６は後側保持筒６に固定されている。なお、駆動部の一例としてのステッピングモータ２６、３４、４４は、二群レンズ移動枠２１、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１にそれぞれ対応するように設けられている。

３１は三群レンズ３を保持する第二のレンズ移動枠の一例としての三群レンズ移動枠で、後述する四群レンズ移動枠と共通の共通ガイドバー３５によって、光軸方向に移動可能に支持される。また、三群レンズ移動枠３１は、後述する四群レンズ移動枠と共通の共通振れ止めバー３６に、三群レンズ移動枠３１の溝部が係合して、共通ガイドバー３５周りの回転が規制される。共通ガイドバー３５と共通振れ止めバー３６は前側保持筒５と後側保持筒６に挟み込まれる形で固定されている。なお、共通ガイドバー３５および共通振れ止めバー３６は、一対の第一ガイドバーの一例である。

３２はラックであり、付勢ばね３３により光軸方向及び回転方向に付勢された状態で三群レンズ移動枠３１に固定され、ステッピングモータ３４のネジ部に係合している。三群レンズ移動枠３１は、ステッピングモータ３４のネジ部の回転によって、ラック３２を介して光軸方向に駆動される。また、ステッピングモータ３４は後側保持筒６に固定されている。

４１は四群レンズ４を保持する第三のレンズ移動枠の一例としての四群レンズ移動枠で、共通ガイドバー３５によって、光軸方向に移動可能に支持される。四群レンズ移動枠４１は、共通振れ止めバー３６に、四群レンズ移動枠４１の溝部が係合して、共通ガイドバー３５周りの回転が規制される。

４２はラックであり、付勢ばね４３により光軸方向及び回転方向に付勢された状態で四群レンズ移動枠４１に固定され、ステッピングモータ４４のネジ部に係合している。四群レンズ移動枠４１は、ステッピングモータ４４のネジ部の回転によってラック４２を介して光軸方向に駆動される。また、ステッピングモータ４４は後側保持筒６に固定されている。

図２は、三群レンズ移動枠３１と四群レンズ移動枠４１が共通ガイドバー３５に係合している様子を示した図である。

三群レンズ移動枠３１は、共通ガイドバー３５に対して、第一の三群嵌合部３１ａと第二の三群嵌合部３１ｂの２つの嵌合部を有している。

四群レンズ移動枠４１は、共通ガイドバー３５に対して、第一の四群嵌合部４１ａと第二の四群嵌合部４１ｂの２つの嵌合部を有している。第一の三群嵌合部３１ａと第二の三群嵌合部３１ｂは第一の四群嵌合部４１ａを挟み込むように共通ガイドバー３５に嵌合している。同様に、第一の四群嵌合部４１ａと第二の四群嵌合部４１ｂは、第二の三群嵌合部３１ｂを挟み込むように共通ガイドバー３５に嵌合している。言い換えると、三群レンズ移動枠３１の２つの嵌合部のうち一方の嵌合部は、共通ガイドバー３５（同一の第一ガイドバー上）において、四群レンズ移動枠４１の２つの嵌合部の間に配置される。四群レンズ移動枠４１の２つの嵌合部のうち一方の嵌合部は、共通ガイドバー３５（同一の第一ガイドバー上）において、三群レンズ移動枠３１の２つの嵌合部の間に、配置されている。

このように、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１が、共通ガイドバー３５に支持されることで、ガイドバーが別々に設けられる場合に比べて、レンズ鏡筒の小型化を小型化することができる。また、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１のそれぞれのスリーブを長くすることができ、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１の姿勢を安定させることができる。

７１はフィルタ保持枠であり、赤外カットフィルタ７２とガラスフィルタ７３を保持している。フィルタ保持枠７１は、ガイドバー７５によって、光軸に対して垂直方向に移動可能に支持される。フィルタ保持枠７１は、振れ止めバー７６に、フィルタ保持枠７１の溝部が係合して、ガイドバー７５周りの回転が規制される。ガイドバー７５と振れ止めバー７６は後側保持筒６とセンサ保持枠８に挟み込まれる形で固定されている。

７４はラックであり、付勢ばね（非図示）により光軸に対して垂直方向及び回転方向に付勢された状態でフィルタ保持枠７１に固定され、ステッピングモータ７７のネジ部に係合している。フィルタ保持枠７１は、ステッピングモータ７７のネジ部の回転によってラック７４を介して光軸に対して垂直方向に駆動される。また、ステッピングモータ７７は後側保持筒６に固定されている。

赤外カットフィルタ７２は、ナイトモードと称される赤外光をカットしない撮影モードのとき光路上から退避し、可視光に加え、赤外光も集光する。これにより、夜間でも良好に被写体撮影を可能にする。なお、赤外カットフィルタ７２が光路上に挿入される撮影モードは、可視光を集光するデイモードと称され、昼間の被写体撮影を可能にする。

６１はレンズＦＰＣで、ステッピングモータ２６、３４、４４、７７に繋がっており、通電によってそれぞれのモータを起動させる。レンズＦＰＣ６１にはフォトインタラプタ（非図示）が固定されており、二群レンズ移動枠２１、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１の光軸方向の位置検出をする。８はセンサ保持枠で、撮像素子ユニット９を保持しており、後側保持筒６に固定されている。

図３は、本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒内部の側面図である。図４は、本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒内部を撮像素子側から見た図である。

移動ＦＰＣ２３は、前述したように、絞りユニット２２に外部から電気信号を伝達するためものである。また、移動ＦＰＣ２３は、光軸に直交する軸周りに湾曲可能である。

移動ＦＰＣ２３は、撮像素子側が後側保持筒６に固定されているので、図３に示すように、二群レンズ移動枠２１が被写体側に最大まで移動したときに、光軸方向において最も延びた状態となっている。この状態は、移動ＦＰＣ２３の屈曲が最も小さい状態である。また、移動ＦＰＣ２３は、図４に示すように、二群レンズ移動枠２１が撮像素子側に最大まで移動したときに、光軸に対して垂直方向において最も延びた状態となっている。この状態は、移動ＦＰＣ２３の屈曲が最も大きい状態である。

図４のように、移動ＦＰＣ２３は、光軸を通る平面で分割される一方側に配置している。また、ステッピングモータ２６、３４、４４は、光軸を通る平面で分割される他方側に配置している。

移動ＦＰＣ２３はレンズ鏡筒内部で十分にゆるやかに湾曲することが耐久性の観点で好ましい。本実施形態では、移動ＦＰＣ２３とステッピングモータ２６、３４、４４が、上記のような位置に配置されているので、ステッピングモータ２６、３４、４４は、移動ＦＰＣ２３の移動の妨げとなることはない。よって、移動ＦＰＣ２３は、十分にゆるやかに湾曲する状態を確保することができるため、耐久性を向上させることができる。

また、二群レンズ移動枠２１、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１は、ステッピングモータ２６、３４、４４のネジ部の回転によってラック２４、３２、４２を介して光軸方向に直進駆動される。そのため、ステッピングモータ２４、３２、４２はズーミング・フォーカシングのために、二群レンズ移動枠２１、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１が必要とする移動距離を満たす長さが必要になる。さらに、二群レンズ移動枠２１、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１の移動に伴いラック２４、３２、４２も光軸方向へ移動するため、ラック２４、３２、４２の光軸方向の前後には移動可能な空間が必要で他の部材を配置するのは困難である。しかし、本実施形態では、移動ＦＰＣ２３とステッピングモータ２６、３４、４４が、上記のような位置に配置されているので、無駄なスペースが少ない。よって、レンズ鏡筒の小型化につながる。

以上のように、本実施形態のレンズ鏡筒は、移動ＦＰＣ２３の耐久性を確保しつつ、鏡筒の小型化を実現することができる。

次に、二群ガイドバー２７、二群振れ止めバー２８、共通ガイドバー３５、共通振れ止めバー３６の配置について、説明する。図５は、本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒内部を被写体側から見た図である。

図５に示すように、絞りユニット２２は略円形であり、光軸垂直方向に略四角形のレンズ鏡筒内部に配置されている。二群ガイドバー２７、二群振れ止めバー２８、共通ガイドバー３５、共通振れ止めバー３６は、レンズ鏡筒の内部において、図５中の各象限に一本ずつ配置される。言い換えると、二群ガイドバー２７、二群振れ止めバー２８、共通ガイドバー３５、共通振れ止めバー３６は、光軸方向から見て、光軸に直交する２つの線で分けられる４つの領域に、それぞれ配置されている。第三のレンズ移動枠３１、第四のレンズ移動枠４１を共通ガイドバー３５、共通振れ止めバー３６で支持することで、二群ガイドバー２７、二群振れ止めバー２８、共通ガイドバー３５、共通振れ止めバー３６を各象限に一本ずつ配置することが可能になっている。

このように、本実施形態では、光軸方向に長い二群ガイドバー２７、二群振れ止めバー２８、共通ガイドバー３５、共通振れ止めバー３６を、各象限に一本ずつ配置したので、レンズ鏡筒が大型化しない。

次に、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１の移動範囲と移動ＦＰＣ２３の湾曲可能範囲の関係について説明する。図６（ａ）は、本発明の実施形態におけるＷＩＤＥ状態におけるレンズの配置図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態におけるＴＥＬＥ状態におけるレンズ配置図である。

図６に示すように、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１は、絞りユニット２２よりも光軸方向で撮像素子９に近い位置に配置されている。さらに、ＷＩＤＥからＴＥＬＥの状態に変化したときに、レンズ移動枠２１、３１、４１の配置が変化しても、三群レンズ移動枠３１および四群レンズ移動枠４１は、移動ＦＰＣ２３が湾曲できる範囲内で光軸方向に移動している。

これにより、移動ＦＰＣ２３の光軸方向における湾曲可能範囲を最大化しつつ、レンズ鏡筒を小型化することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２二群レンズ
３三群レンズ
４四群レンズ
５前側保持筒
６後側保持筒
８センサ保持枠
９撮像素子
２１二群レンズ移動枠
２２絞りユニット
２３移動ＦＰＣ
２６ステッピングモータ
２７二群ガイドバー
２８二群振れ止めバー
３１三群レンズ移動枠
３４ステッピングモータ
３５共通ガイドバー
３６共通振れ止めバー
４１四群レンズ移動枠
４４ステッピングモータ

Claims

光軸方向に移動可能な複数のレンズ移動枠と、
前記複数のレンズ移動枠にそれぞれ対応するように設けられ、前記複数のレンズ移動枠を光軸方向に移動させる駆動部と、
前記複数のレンズ移動枠のうちの第一のレンズ移動枠と一体に移動する絞りユニットと、
前記絞りユニットと接続するフレキシブルプリント回路基板と、を備え、
前記フレキシブルプリント回路基板は、光軸を通る平面で分割される一方側に配置され、前記駆動部は、光軸を通る平面で分割される他方側に配置されることを特徴とする、レンズ鏡筒。
複数のレンズ移動枠は、前記第一のレンズ移動枠、第二のレンズ移動枠および第三の移動枠からなり、
前記第二のレンズ移動枠および前記第三のレンズ移動枠を光軸方向に移動可能に支持する一対の第一ガイドバーを備える、請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記第二のレンズ移動枠および前記第三のレンズ移動枠は、前記一対の第一ガイドバーと嵌合する２つの嵌合部をそれぞれ有しており、
前記第二のレンズ移動枠の２つの前記嵌合部のうち一方の前記嵌合部は、同一の前記第一ガイドバー上において、前記第三のレンズ移動枠の２つの前記嵌合部の間に配置され、
前記第三のレンズ移動枠の２つの前記嵌合部のうち一方の前記嵌合部は、同一の前記第一ガイドバー上において、前記第二のレンズ移動枠の２つの前記嵌合部の間に配置されることを特徴とする、請求項２に記載のレンズ鏡筒。
前記第一のレンズ移動枠を光軸方向に移動可能に支持する一対の第二ガイドバーを備え、
前記一対の第一ガイドバーと前記一対の第二ガイドバーは、光軸方向から見て、光軸に直交する２つの線で分けられる４つの領域に、それぞれ配置されることを特徴とする、請求項２または３に記載のレンズ鏡筒。
前記フレキシブルプリント回路基板は、光軸に直交する軸周りに湾曲可能であり、
前記第二のレンズ移動枠および前記第三のレンズ移動枠は、前記絞りユニットよりも光軸方向において撮像素子に近い位置に配置され、
前記第二のレンズ移動枠および前記第三のレンズ移動枠は、前記フレキシブルプリント回路基板が湾曲できる範囲内において、光軸方向へ移動することを特徴とした請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。