JP4555991B2 - レンズ装置、撮像装置及び光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、屈曲性を有する回路基板がレンズ鏡筒の外壁に配置され、この回路基板と電気的に接続された部品が外壁に設けられたレンズ装置、撮像装置及び光学装置に関する。

近年、撮影レンズによって結像された被写体像を撮像する撮像素子を備え、この撮像素子によって得られた画像データをメモリカード等の記憶媒体に記憶させる撮像装置であるデジタルカメラや、銀塩フイルムを用いる銀塩カメラが一般に普及している。

前述のカメラには、レンズ装置が組み込まれており、変倍動作、あるいは合焦動作時に、レンズ鏡筒内のレンズ保持枠を光軸方向に移動させる。このため、レンズ保持枠とカメラ本体との間を電気的に接続する場合、レンズ保持枠の移動ストロークを吸収するために屈曲性を有する回路基板であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を用いている。しかし、レンズ保持枠の移動ストロークが長い場合、弛んだＦＰＣを収納するスペースを確保する必要があり、レンズ装置全体が大型化するという問題があった。

また、ＦＰＣをレンズ鏡筒の外壁に這うように配置したレンズ装置の場合、部品の組み付け時やＦＰＣの取り付け時の作業性を考慮して、ＦＰＣの長さを接続に必要な長さよりも長くしているため、ＦＰＣに弛みや浮きが生じる。このため、レンズ装置をカメラ本体に組み込む時に、周囲の部品と接触してＦＰＣが損傷するという問題があった。

このようなＦＰＣの弛みや、ＦＰＣの収納スペースを確保するために、ＦＰＣを巻き取る巻き取り機構を備えたカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１８５０９５号公報

しかしながら、レンズ鏡筒の外壁に配置されたＦＰＣの弛みを取るために、上記特許文献１に記載の巻き取り機構を用いると、巻き取り機構を配置するスペースをレンズ鏡筒の外壁に確保する必要があり、レンズ装置が大型化するという問題や、ＦＰＣを巻き取るための専用の部品を用いるために製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でＦＰＣの弛みや浮きを防止することが可能な小型のレンズ装置、及びこれを用いた撮像装置並びに光学装置を低価格で提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、レンズを保持するレンズ鏡筒の外壁に屈曲性を有する回路基板が配置され、この回路基板と電気的に接続された部品が前記外壁に取り付けられたレンズ装置であり、前記部品が取り付けられる前記外壁の取付面に形成された第１の穴と、前記部品の上面または下面に取り付けられ、前記部品を前記外壁に取り付ける時に前記取付面と当接する当接板と、前記当接板に形成され、前記部品の側面よりも外側に配置された第２の穴とを備え、前記回路基板は前記側面で接続され、前記第１及び第２の穴の一方はネジ穴、他方は前記側面に沿うように形成された長穴であり、前記部品を前記外壁に取り付ける時に、前記回路基板を巻き取る方向に前記部品を回転させ、前記回路基板に張力を加えた状態で前記長穴にネジを挿通させて前記ネジ穴にネジ止めすることを特徴とするものである。

また、前記長穴は、前記回路基板を巻き取る方向で円弧状に湾曲されていることが好ましい。

さらに、前記第１の穴が前記ネジ穴、前記第２の穴が前記長穴であり、前記部品は、前記レンズを光軸方向に駆動するアクチュエータであることが好ましい。

また、前記アクチュエータはモータであり、前記当接板は、前記モータの回転軸を挿通させる第１の挿通穴が形成されており、この第１の挿通穴に前記回転軸を挿通されて取り付けられていることが好ましい。さらに、前記取付面には、前記回転軸を前記レンズ鏡筒内に挿通させる第２の挿通穴が形成されていることが好ましい。

本発明の撮像装置は、上記記載のレンズ装置と、前記レンズによって結像された被写体像を撮像する撮像素子とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の光学装置は、上記記載のレンズ装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明のレンズ装置によれば、屈曲性を有する回路基板をレンズ鏡筒の外壁に配置し、この回路基板と電気的に接続された部品を外壁に取り付けるための穴の一方をネジ穴、他方を長穴にし、この部品をレンズ鏡筒の外壁に取り付ける時に、回路基板を巻き取る方向に部品を回転させ、前述の回路基板に張力を加えた状態で長穴にネジを挿通させてネジ穴にネジ止めされるので、回路基板の弛みや浮きが防止される。また、巻き取るために新たな部品を設ける必要がないので、レンズ装置が大型化することを防止するとともに、レンズ装置の製造コストを低減できる。

また、長穴を円弧状に湾曲させることにより、前述の部品の取り付け角度を微調整して、前述の回路基板に加わる張力を調節できる。このため、回路基板に過大な張力が加わって回路基板が損傷することを防止できる。

さらに、レンズ鏡筒の外壁に配置された回路基板の弛みや浮きが防止されるため、レンズ装置を撮像装置や光学装置の本体に組み込む際に、回路基板が他の部品と接触して損傷することを防止できる。

図１及び図２に示すデジタルカメラ１０は、カメラ本体１１の前面に、前レンズ１２及びストロボ発光部１３が設けられており、上面には、電源ボタン１４及びシャッタボタン１５が設けられている。

カメラ本体１１の背面には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１６、ズーム操作ボタン１７、カーソルボタン１８、及びモード切替ボタン１９が設けられている。モード切替ボタン１９は、撮影画像をメモリカードに記録する撮影モードと、メモリカードに記録された画像を再生する再生モードと、各種設定を行うセットアップモードとを切り替える際にユーザによって操作される。

ＬＣＤパネル１６は、画像再生に使用される他、撮影モード時には、フレーミング用のスルー画を表示する電子ビューファインダとしても機能する。また、ＬＣＤパネル１６は、セットアップモードに設定された時にメニュー画面を表示する。カーソルボタン１８は、このメニュー画面上でのカーソルの移動や、メニュー画面に表示された項目を選択する際に操作される。ズーム操作ボタン１７は、ズーム倍率を変更する際に操作される。

また、カメラ本体１１には、前述の前レンズ１２を備えたレンズ装置２０が組み込まれている。以下に、このレンズ装置２０の構成を説明する。図３に示すレンズ装置２０は、レンズ鏡筒２１と、屈曲性を有する回路基板であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）２２と、このＦＰＣ２２と電気的に接続された部品であるモータ２３，２４，２５とを備えている。

レンズ鏡筒２１は、上部鏡筒３１と、下部鏡筒３２と、これらの間に配置されたシャッタユニット３３とを備えており、これらがネジによって連結されている。

図４に示すように、上部鏡筒３１は、前レンズ１２と、プリズム４１と、後レンズ群４２とからなる第１レンズ群４３と、第２レンズ群４４とを保持している。上部鏡筒３１は、上部に形成され断面形状が略三角形のフレームからなるプリズム収納部４５と、プリズム収納部４５の下方に形成され略直方体形状のフレームからなるレンズ収納部４６とを備えている。

プリズム収納部４５の前面には、前レンズ１２を保持するレンズ枠４７が取り付けられており、前レンズ１２の背後には、横長な矩形の開口４５ａが形成されている。また、前レンズ１２と開口４５ａとの間には、遮光マスク４８が設けられている。この遮光マスク４８は、撮影画像に悪影響を及ぼす光、つまり開口４５ａの上方から入射する太陽光などの有害光を遮光する。

プリズム収納部４５内には、三角柱形状の直角プリズム４１が収納され、前レンズ１２の背後に配置されている。この直角プリズム４１は、前レンズ１２と対面し、前レンズ１２を透過した被写体光束が入射する入射面４１ａと、入射面４１ａと鋭角をなして連なるとともに入射面４１ａから入射した被写体光束を略直角に反射する反射面４１ｂと、入射面４１ａと直角をなして連なるとともに反射面４１ｂで反射された被写体光束をプリズム外に出射させる出射面４１ｃとを有する。

前レンズ１２を透過した被写体光束は、入射面４１ａと略直交するように直角プリズム４１内に入射して、反射面４１ｂによって略直角に反射され、出射面４１ｃと略直交するように出射する。このため、前レンズ１２の光軸Ｌ１は、直角プリズム４２によって光軸Ｌ１と略直角な光軸Ｌ２に屈曲される。

また、レンズ収納部４６には、後レンズ群４２及び第２群レンズ４４が収納され、屈曲された光軸Ｌ２上に配置されている。後レンズ群４２は、レンズ４２ａとレンズ４２ｂとで構成されており、レンズ枠４９によって保持されている。このレンズ枠４９は、直角プリズム４１の出射面４１ｃの下方に配置されており、レンズ収納部４６に固定されている。第２レンズ群４４は、レンズ４４ａ〜４４ｃの３枚のレンズで構成されており、レンズ枠５０によって保持されている。

この第２レンズ群４４はズームレンズ群であり、レンズ収納部４６には光軸Ｌ２と平行に配置された２本のガイド軸（図示せず）が設けられている。レンズ枠５０は、これらのガイド軸によって進退自在に保持されており、第２レンズ群４４が光軸Ｌ２に沿って進退移動する。これらのガイド軸は、一端がレンズ収納部４６によって保持され、他端がレンズ枠５５によって保持されている。

上部鏡筒３１の外壁には、モータ２３が設けられている。レンズ枠５０は、このモータ２３によって光軸Ｌ２に沿って進退移動させる。また、モータ２３はステッピングモータであり、レンズ枠５０の原点位置は、光学的位置検出手段であるフォトインタラプタ（図示せず）によって検出され、この検出信号に基づいて第２レンズ群４４の位置が制御される。これにより、第２光軸Ｌ２上において、第２レンズ群４４と、後述する第４レンズ群５８との相対的な距離が変化して被写体画像のズーミングが行われる。なお、このモータ２３は、ＤＣモータでも良い。この場合、第２群レンズ４４の位置を制御するためにエンコーダを設ければ良い。

シャッタユニット３３は上部鏡筒３１の下部に取り付けられており、箱形に形成されたユニット本体５２内に各種部品を備えて構成されている。また、このユニット本体５２には、第３レンズ群５４が設けられており、この第３レンズ群５４は、光軸Ｌ２上に配置されている。この第３レンズ群５４は、レンズ５４ａを備えており、レンズ枠５５によって保持されている。このレンズ枠５５は、上部鏡筒３１の下端に固定されている。

また、ユニット本体５２の内部には、絞り機能を有するシャッタ装置５６が設けられており、互いに対向する一対のシャッタ羽根等によって構成されている。ユニット本体５２の上下の両面には開口が形成されている。ユニット本体５２の左側部は、上部鏡筒３１及び下部鏡筒３２よりも外側に突出しており、その下面５２ａには、モータ２４が設けられている。シャッタ羽根は、このモータ２４によって駆動され、開口に入射する被写体光の光量、すなわち、後述する第４レンズ群５８に入射する被写体光の光量を調節する。なお、このモータ２４としては、ステッピングモータやＤＣモータを用いる。

下部鏡筒３２には、第４レンズ群５８が収納されている。この第４群レンズ５８は、レンズ５８ａ，５８ｂ，５８ｃの３枚のレンズで構成され、レンズ枠５９によって保持されている。この第４レンズ群５９はフォーカスレンズ群であり、下部鏡筒３２内には、光軸Ｌ２と平行に配置された２本のガイド軸（図示せず）が設けられている。レンズ枠５９は、これらのガイド軸によって光軸Ｌ２に沿って進退自在に保持されている。

このレンズ枠５９は、下部鏡筒３２の外壁に固定されたモータ２５の駆動によって光軸Ｌ２上で進退移動する。このモータは、モータ５１と同様にステッピングモータであり、レンズ枠５９の原点位置は、光学的位置検出手段であるフォトインタラプタ（図示せず）によって検出され、この検出信号に基づいて第４レンズ群５８の位置が制御される。ズーミングが行われた後、第４レンズ群５８が第２光軸Ｌ２上で移動し、被写体像のピントが調節される。なお、このモータ２５は、ＤＣモータでも良い。この場合、第４群レンズ５８の位置を制御するためにエンコーダを設ければ良い。

第４レンズ群５８の下方、すなわち下部鏡筒３２の光軸方向後端部には、凹部である収納部（第１収納部）６０が形成されている。この収納部６０には、前述の第１〜４レンズ群によって結像された被写体像を撮像する撮像素子であるＣＣＤイメージセンサ（以下、単にＣＣＤと称する）６１が収納される。この収納部６０の上方、すなわちＣＣＤ６１の前方には、光学的ローパスフィルタ６２が設けられる。この光学的ローパスフィルタ６２は、水晶の複屈折を利用して画像を劣化させる高周波成分を光学的に抑制するフィルタである。また、下部鏡筒３２の下面を覆うように、板バネ６３が設けられており、この板バネ６３によってＣＣＤ６１が上方に付勢されて収納部６０に固定される。なお、本実施形態において、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを用いるが、これに限るものではなく、例えばＣＭＯＳイメージセンサを用いても良い。

また、前述のＦＰＣ２２は、レンズ鏡筒２１の前面の外壁を這うように配置されており、一端はネジ６４によって下部鏡筒３２の右側面に固定されている。また、ＦＰＣ２２には、前述のモータ２３，２４，２５が電気的に接続されており、ＦＰＣ２２を巻き取る方向に回転させた状態でレンズ鏡筒２１の外壁に固定されている。

以下に、モータ２４の取り付け方法について説明する。前述したように、モータ２４は、ユニット本体５２の下面（取付面）５２ａに設けられている。図５に示すように、モータ２４の外形は、略円柱形状にされており、モータ２４の外周面（側面）には、４個の端子６６ａ〜６６ｄが設けられている。これらの端子６６ａ〜６６ｄには、ＦＰＣ２２の端部が取り付けられ、電気的に接続されている。また、モータ２４の上面には、回転軸２４ａが設けられており、この回転軸２４ａの先端には、ギア６７が取り付けられている。

モータ２４の上面には、地板６８が取り付けられている。この地板６８は、モータ２４を下面５２に取り付けた時に、下面５２と当接する当接板である。この地板６８には、モータ２４の回転軸２４ａが挿通される挿通穴（第１の挿通穴）６８ａと、モータ２４の側面に沿うように円弧状にされた長穴６８ｂとが形成されている。前述の回転軸２４ａが穴６８ａに挿通されて、地板６８がモータ２４の上面に取り付けられているため、ギア６７が地板６８よりも上方に配置されている。

また、下面５２ａには、ネジ穴７０と回転軸２４ａが挿通される挿通穴（第２の挿通穴）７１が形成されている。モータ２４を下面５２ａに取り付ける際は、挿通穴７１にギア６７を挿通させて、シャッタ装置５６のシャッタ羽根を駆動するギア（図示せず）と噛合させて、地板６８の上面６８ｃを下面５２ａに当接させる。

その後、モータ２４は、ＦＰＣ２２を巻き取る方向に回転される。すなわち、モータ２４が、図６（Ａ）に示す位置から時計方向に回転されて、地板６８が図６（Ｂ）に示す位置に移動する。この時、ＦＰＣ２２に張力が加わって直線状になり、ＦＰＣ２２の弛みやレンズ鏡筒の前面からの浮きがなくなる。

このように、ＦＰＣ２２が直線状になった状態で、ネジ７３を地板６８の下面側から長穴６８ｂに挿通させてネジ穴７０に螺合させる。これにより、モータ２４が下面５２ａに取り付けられる。

なお、長穴６８ｂは、円弧状に湾曲されていなくても良い。しかし、円弧状に湾曲されていると、地板６８ｂ（モータ２４）の取り付け角度を微調整して、前述のＦＰＣ２２に加わる張力を調節できる。このため、ＦＰＣ２２に大きな張力が加わってＦＰＣ２２が損傷することを防止できるので、長穴６８ｂが円弧状に湾曲されていることが好ましい。

このように、モータ２４がＦＰＣ２２を巻き取る方向に回転されて固定されるので、ＦＰＣ２２に張力がかかって直線状になり、ＦＰＣ２２の弛みや外壁面からの浮きがなくなる。このため、レンズ装置２０をカメラ本体１１に組み込む際に、ＦＰＣ２２が他の部品と接触して損傷することを防止できる。

なお、モータ２４をレンズ鏡筒２１の外壁に取り付ける方法について説明したが、モータ２３，２５も同様に取り付けられており、ＦＰＣ２２の弛みや浮きが防止されている。

次に、デジタルカメラ１０の電気的構成について説明する。図７に示すように、デジタルカメラ１０には、カメラ全体を制御するシステムコントローラ１００が設けられている。システムコントローラ１００は、各部を制御する制御プログラムが記憶されたＲＯＭ１００ａと、作業用データを一時的に記憶するＲＡＭ１００ｂとを備えている。システムコントローラ１００は、この制御プログラムに基づいて各部を制御する。

システムコントローラ１００は、モータドライバ１０１を介してモータ２３〜２５に接続されており、システムコントローラ１００がモータドライバ１０１を制御して、モータ２３〜２５を駆動する。前述したように、モータ２３は、前述の第２レンズ群４４を光軸Ｌ２に沿って進退移動させ、モータ２４はシャッタ装置５６を駆動する。また、モータ２５は、第４レンズ群５８を光軸Ｌ２に沿って進退移動させる。

また、システムコントローラ１００には、ＣＣＤドライバ１０３を介してＣＣＤ６１が接続されている。システムコントローラ１００は、ＣＣＤドライバ１０３を制御することによりＣＣＤ６１を駆動する。ＣＣＤ６１は、光電変換により被写体像を電気信号に変換して、アナログ信号である画像データを取得する。さらに、このＣＣＤ６１は、画像信号処理部１０４と接続されており、ＣＣＤ６１によって撮像された画像データが画像信号処理部１０４に出力される。この画像信号処理部１０４は、データバス１０５を介してシステムコントローラ１００に接続されており、システムコントローラ１００によって制御される。

画像信号処理部１０４は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、増幅器（ＡＭＰ）、Ａ／Ｄ変換器、信号処理回路、メモリ、圧縮伸張処理回路等を備えて構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ６１によって取得された画像データのノイズを除去する。ＡＭＰは、ノイズが除去された画像データを増幅してＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された画像データをアナログ信号からデジタル信号の画像データに変換して信号処理回路に出力する。

信号処理回路は、デジタル信号の画像データに対して、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正等の各種画像処理と、ＹＣ変換処理とを施す。撮影モード時において、撮影処理が実行される前に画像信号処理部１０４に入力された画像データは、簡易な画像処理と簡易なＹＣ処理とが施されてＬＣＤドライバ１０６に出力される。システムコントローラ１００は、ＬＣＤドライバ１０６を制御して画像データをＬＣＤ１６にスルー画として表示させる。

また、撮影処理が実行された時に、画像信号処理部１０４に入力された画像データは、画像処理、ＹＣ変換処理、及び圧縮処理（例えばＪＰＥＧ方式）等が施される。システムコントローラ１００は、メディアコントローラ１０７を制御して圧縮された画像データをメモリカード１０８に記憶させる。また、再生モードでは、メモリカード１０８に記憶された画像データに対して伸張処理が施されて、ＬＣＤ１６に再生画像として表示させる。

また、システムコントローラ１００には、電源ボタン１４、シャッタボタン１５、ズーム操作ボタン１７、カーソルボタン１８、モード切替ボタン１９が接続されている。システムコントローラ１００は、各ボタンから操作信号を取得して、各操作信号に対応する処理を実行する。

なお、上記実施形態において、モータによってＦＰＣを巻き取る場合を例に説明したが、その他のアクチュエータ、例えば圧電素子でも良いし、アクチュエータ以外の部品でも良い。また、当接板は、部品の上面及び下面のどちら側に取り付けられていても良い。

さらに、上記実施形態において、ネジ穴をレンズ鏡筒の外壁に形成し、長穴を当接板に形成する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、ＦＰＣが接続された部品を平板状の板に取り付ける場合、この板に長穴を形成し、当接板にネジ穴を形成しても良い。

また、上記実施形態では、屈曲光学系のレンズ鏡筒を用いる場合を例に説明したが、これに限るものではなく、被写体光束を屈曲させずに結像させる通常のレンズ鏡筒でも良い。さらに、レンズ鏡筒の外形も上記実施形態に限定されるものではなく、円筒形状のレンズ鏡筒でも良い。

また、上記実施形態において、撮像装置としてデジタルカメラを例に説明したが、これに限るものではなく、デジタルビデオカメラに本発明を適用しても良い。また、本発明のレンズ装置を撮像装置に適用した場合を例に説明したが、これに限るものではなく、銀塩カメラ、プロジェクタ等の光学装置に本発明を適用しても良い。

デジタルカメラの前面側の構成を示す斜視図である。 デジタルカメラの背面側の構成を示す斜視図である。 レンズ装置の構成を示す斜視図である。 レンズ鏡筒の構成を示す断面図である。 モータの取り付け方法を示す斜視図である。 地板を回転させる向きを示す平面図である。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
２０ レンズ装置
２１ レンズ鏡筒
２２ ＦＰＣ
２３〜２５ モータ
２４ａ 回転軸
５２ａ 取付面
６８ 地板
６８ａ 長穴
６８ｂ 挿通穴
７０ ネジ穴
７１ 挿通穴
７３ ネジ

Claims (7)

1. レンズを保持するレンズ鏡筒の外壁に屈曲性を有する回路基板が配置され、この回路基板と電気的に接続された部品が前記外壁に取り付けられたレンズ装置において、
   前記部品が取り付けられる前記外壁の取付面に形成された第１の穴と、
   前記部品の上面または下面に取り付けられ、前記部品を前記外壁に取り付ける時に前記取付面と当接する当接板と、
   前記当接板に形成され、前記部品の側面よりも外側に配置された第２の穴とを備え、
   前記回路基板は前記側面で接続され、前記第１及び第２の穴の一方はネジ穴、他方は前記側面に沿うように形成された長穴であり、前記部品を前記外壁に取り付ける時に、前記回路基板を巻き取る方向に前記部品を回転させ、前記回路基板に張力を加えた状態で前記長穴にネジを挿通させて前記ネジ穴にネジ止めすることを特徴とするレンズ装置。
2. 前記長穴は、前記回路基板を巻き取る方向で円弧状に湾曲されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
3. 前記第１の穴が前記ネジ穴、前記第２の穴が前記長穴であり、前記部品は、前記レンズを光軸方向に駆動するアクチュエータであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズ装置。
4. 前記アクチュエータはモータであり、前記当接板は、前記モータの回転軸を挿通させる第１の挿通穴が形成されており、この第１の挿通穴に前記回転軸を挿通されて取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のレンズ装置。
5. 前記取付面には、前記回転軸を前記レンズ鏡筒内に挿通させる第２の挿通穴が形成されていることを特徴とする請求項４記載のレンズ装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つ記載のレンズ装置と、前記レンズによって結像された被写体像を撮像する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１ないし５のいずれか１つ記載のレンズ装置を備えたことを特徴とする光学装置。
   

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