JP4731854B2

JP4731854B2 - 光学機器

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Publication number: JP4731854B2
Application number: JP2004236842A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　達也
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2024-08-16
Also published as: JP2006053496A

Description

本発明は、レンズ装置や撮像装置等の光学機器に関し、さらに詳しくは、光軸方向に移動する光学ユニットにフレキシブル配線部材を接続した構成を有する光学機器に関するものである。

一眼レフカメラ、ビデオカメラおよびデジタルスチルカメラ等の撮像装置には、オートフォーカス、電動絞りおよび像振れ補正機能が搭載されていることが多く、該撮像装置のレンズ鏡筒においては、フォーカスレンズ、電動絞りおよび像振れ補正ユニットを駆動するためのモータやコイル等のアクチュエータや、その制御を行うためのセンサおよび制御回路といった電気回路が必要となっている。また、一眼レフカメラにおいては、さらにカメラ本体側とレンズ側との間で通信を行うための電気回路も必要となっている。

また、このようなレンズ鏡筒では、配線スペースの関係から、アクチュエータおよびセンサ等と電気回路を構成する電子部品を実装した基板等とを接続するために、フレキシブルプリント配線板を用いることが一般的となっている。

そして、上記アクチュエータやセンサがレンズ鏡筒内で光軸方向に移動する可動光学ユニットに取り付けられた場合、アクチュエータやセンサと基板とを接続するフレキシブルプリント配線板に予め余裕長さを取り、光軸方向に数回反転させるように曲げておき、該光学ユニットの移動に伴って反転部（湾曲部）が移動することにより、該光学ユニットの移動にかかわらずアクチュエータ等と基板との接続が維持されるように構成される。
特開２００２−０７２０４１（段落００１８〜００２１、図１等）

ところで、可動光学ユニットに上記のような反転曲げ形状を有するフレキシブルプリント配線板を接続した場合、該フレキシブルプリント配線板の持つ弾性力によって可動光学ユニットに光軸に対する倒れが生ずるおそれがある。

一般的な可動光学ユニットの保持機構としては、該光学ユニットの周方向３箇所に設けられたピンをカム環に形成したカム溝等に係合させるものや、光学ユニットに設けられたスリーブをガイドバーに移動可能に係合させるものがある。これらにより、光学ユニットにフレキシブルプリント配線板の弾性力が作用しても、ある程度光学ユニットの倒れを阻止することはできる。しかしながら、近年では撮像素子の高画素化等によって従来許容されていた範囲の倒れも許容できなくなってきている。したがって、より確実に倒れを防止する必要がある。

さらに、フレキシブル配線板の接続が必要な可動光学ユニットがレンズ鏡筒内に複数設けられる場合、個々のフレキシブルプリント配線板が反転曲げ形状を有するために、レンズ鏡筒内に効率的に配置しなければ、レンズ鏡筒（ひいては撮像装置全体）が大型化してしまう。

本発明は、フレキシブル配線部材が接続される可動光学ユニットを複数有しながらも、その効率的な配置によって大型化を抑えることができ、さらには可動光学ユニットの倒れを確実に少なくすることができるようにした光学機器を提供することを目的の１つとしている。

１つの観点として本発明の光学機器は、カム筒の回転によりそれぞれ光軸方向に移動可能な第１の光学ユニットおよび第２の光学ユニットと、前記第１の光学ユニットを光軸方向にガイドする第１のバーと、前記第２の光学ユニットを光軸方向にガイドする第２のバーと、前記第１および第２の光学ユニットを通過した光を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子側から延びて前記第１の光学ユニットおよび前記第２の光学ユニットにそれぞれ接続された第１のフレキシブル配線板および第２のフレキシブル配線板と、を有し、前記第１の光学ユニットは、光軸方向に延び前記第１のバーに嵌合し前記カム筒に設けられた第１カム溝部に係合するカムフォロワーピンを有する第１のスリーブ部を有し、前記第２の光学ユニットは、光軸方向に延び前記第２のバーに嵌合し前記カム筒に設けられた第１カム溝部に係合するカムフォロワーピンを有する第２のスリーブ部を有し、前記第１および第２のフレキシブル配線板はそれぞれ、光軸方向において反転するように曲げられた形状を有し、かつ光軸方向視において、前記撮像素子の周囲であって前記撮像素子の対角方向に延びる２本の線により挟まれる４つの領域のうち第１の領域および第２の領域に配置され、光軸方向視において、前記第１のフレキシブル配線板と前記第１のスリーブ部とが隣り合うように近接して配置され、かつ前記第２のフレキシブル配線板と前記第２のスリーブ部とが隣り合うように近接して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、フレキシブル配線板が接続される光学ユニットを複数有しながらも、該フレキシブル配線板を撮像素子との関係で効率的に配置することによって、光学機器の大型化を抑えることができる。

なお、第１および第２の領域を、撮像素子の短辺側の領域とすると、長辺側の領域に比較的大型の部材を配置することができ、そのような大型の部材を有していても、フレキシブル配線板や光学ユニットを光軸方向にガイドするバー等を含めて光学機器をコンパクトにまとめることが可能になる。

また、第１の光学ユニットを光軸方向にガイドする第１のバーと、第２の光学ユニットを光軸方向にガイドする第２のバーとを、光軸方向視において、それぞれ第１のフレキシブル配線板と第２のフレキシブル配線板と隣り合うように配置すれば、第１および第２の光学ユニットの光軸に対する倒れを効果的に抑制することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１〜図１３には、本発明の実施例であるレンズ鏡筒（レンズ装置）の構成を示している。本実施例のレンズ鏡筒は、いわゆる４群レンズユニット構成の変倍光学系を有し、非使用状態では各レンズユニット間の間隔を使用時に対して縮めて不図示のカメラボディに対して沈胴させるタイプのレンズ鏡筒である。

図１はレンズ鏡筒の分解斜視図、図２はレンズ鏡筒の沈胴時の断面図、図３はレンズ鏡筒の最広角時（ＷＩＤＥ端）の断面図、図４はレンズ鏡筒の最望遠時（ＴＥＬＥ端）の断面図である。また、図５には、第１鏡筒ユニットの断面図、図６は第１鏡筒ユニット１の一部を切り欠いて斜め前方から見た斜視図、図７は第１鏡筒ユニット１の一部を切り欠いて斜め後方から見た斜視図、図８は第１鏡筒ユニット１の接着時の斜視図、図９は絞りシャッタのスリーブ部を表す斜視図、図１０はシフトユニットのスリーブ部を表す斜視図である。さらに、図１１は可動（湾曲）配線板を表す断面図、図１２はカム環の外カム展開図、図１３はカム環の内カム展開図である。

さらに、図１６は、該レンズ鏡筒のうち撮像素子の周囲に配置された各部材の位置関係を光軸方向前方（被写体側）から見て示した図であり、図１７および図１８には、図１６に示した各部材を下面側から見て示した斜視図および底面図である。

これらの図において、前側（物体側）から順に、Ｌ１は第１レンズユニット、Ｌ２は第２レンズユニット、Ｌ３は光軸直交面内で光軸に対して相対的に移動して像振れ補正を行う第３レンズユニット、Ｌ４は撮像素子に対して光軸方向に移動してフォーカスを行う第４レンズユニットである。

１は第１レンズユニットＬ１が保持されている第１鏡筒ユニット、２は第２レンズユニットＬ２を保持する２ユニット鏡筒である。３は第３レンズユニットＬ３を光軸直交面内で移動可能に保持するシフトユニット（第１の光学ユニット）であり、図１０に示すように、後述するシフトユニット配線板に電気的に接続されたヨー方向およびピッチ方向駆動コイル（第１のアクチュエータ）３ｃ，３ｄを備える。

４は第４レンズユニットＬ４を保持した移動枠（第３の光学ユニット）である。５は光量を調節する絞りシャッタユニット（第２の光学ユニット）であり、図１０に示すように、後述する絞りシャッタユニット配線板に電気的に接続された絞りモータ（第２のアクチュエータ）５ｃを備える。なお、シフトユニット３および絞りシャッタユニット５は互いに独立して撮像素子に対して相対的に光軸方向に移動可能である。

６はシフトユニット３の後端部に圧入等により固定された円錐形状のカムフォロワを有するカムピン、７は絞りシャッタユニット５の後端部に圧入等により固定された円錐形状のカムフォロワを有するカムピンである。

８，９，１０はシフトユニット３、移動枠４および絞りシャッタユニット５を光軸方向に移動可能に支持するガイドバーである。シフトユニット３はガイドバー８，９により、移動枠４はガイドバー１０，９により、絞りシャッタユニット５はガイドバー９，１０によりそれぞれ支持される。

１１はガイドバー８，９，１０の後端部を位置決め固定し、更にＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子５１（図１４参照）が取り付けられる後部鏡筒である。

１２はガイドバー８，９，１０の前端部を位置決め固定する固定筒であり、後部鏡筒１１にビスにて固定されている。

１３はカム筒であり、光軸方向に関して後部鏡筒１１により位置決めされ、固定筒１２の外周に回転可能に保持されている。カム筒１３は、その外周面に第１レンズユニットＬ１を光軸方向に駆動する駆動用の第１カム溝部１３ａと衝撃受け用の耐衝撃カム溝部１３ｂを有する。また、内周面には、第２レンズユニットＬ２を光軸方向に駆動するための第２カム溝部１３ｃと第３レンズユニットＬ３を光軸方向に駆動するための第３カム溝部１３ｄと、絞りシャッタユニット５を光軸方向に駆動するためのシャッタカム溝部１３ｅを有する。

これらのカム溝部には、後述する各鏡筒に一体的に設けられたカムフォロワーピンが係合しており、カム筒１３が固定筒１２に対して光軸回りで回転することで、第１，第２，第３レンズユニットＬ１，Ｌ２，Ｌ３および絞りシャッタユニット５を光軸方向に進退させ、変倍動作を行ったり、沈胴／突出動作を行ったりする。

１４は後部鏡筒１１にビスにて固定される支持枠、１５は第４レンズユニットＬ４を光軸方向に駆動してフォーカス動作を行わせるフォーカスモータである。該フォーカスモータ１５においては、ロータと同軸のリードスクリュー１５ａが移動枠４に取り付けられたラック３５と噛み合っている。このため、ロータの回転により第４レンズユニットＬ４を駆動することができる。また、不図示のねじりコイルバネで、移動枠４、ガイドバー９，１０、ラック３５およびリードスクリュー１５ａが片寄せされ、各部材間のガタ付きをなくしている。フォーカスモータユニット１５はビスで支持枠１４に固定されている。

１６はカム環１３を回転駆動するズームモータであり、カム筒１３の後端部に設けられたギア部１３ｆと噛み合ってカム筒１３を回転させ、変倍動作を行わせる。ズームモータ１６は、後部鏡筒１１にビスで固定されている。

１７はフォトインタラプタからなるフォーカスリセットスイッチであり、移動枠４に形成された遮光部４ｃの光軸方向への移動による遮光状態と透光状態の切り替わりを検出する。これにより、第４レンズユニットＬ４の基準位置を検出することができる。

１８および１９はフォトインタラプタからなるズームリセットスイッチであり、カム筒１３の後端部に形成された遮光部１３ｇの回転移動による遮光状態と透光状態の切り替わりを検出する。これにより、カム筒１３の複数の基準位置を検出することができる。

２０はフォトインタラプタ１８および１９に接続された配線板であり、コネクタ部２２０ａを介して不図示のカメラ回路と接続されている。

３３は後部鏡筒１１（撮像素子）側から延びて、該後部鏡筒１１に取り付けられた配線板２０とシフトユニット３（ヨー方向およびピッチ方向駆動コイル３ｃ，３ｄ）とを接続するシフトユニット配線板（第１のフレキシブル配線板）であり、光軸方向に２回反転した曲げ形状を有し、湾曲部３３ａを有する。３４は後部鏡筒１１（撮像素子）側から延びて、配線板２０と絞りシャッタユニット５（絞りモータ５ｃ）とを接続する絞りシャッタユニット配線板（第２のフレキシブル配線板）で、光軸方向に２回反転した曲げ形状を有し、湾曲部３４ａを有する。

２１はフォーカスモータ１５とフォトインタラプタ１７とに接続された配線板であり、配線板２０とも接続されている。２２は後部鏡筒１１に固定された外筒である。

次に、第１および第２のレンズユニットの支持構造について説明する。固定筒１２の先端には、３つのキー１２ａが光軸回り（周方向）において均等な角度位置に設けられている。第１鏡筒ユニット１の円筒部分の内周面には、３つのキー１２ａにそれぞれ係合する３本の直進溝部１ａが設けられており、該３つのキー１２ａと３本の直進溝部１ａとの係合によって、第１鏡筒ユニット１は固定筒１２に対して光軸直交方向に位置決めされる。

また、第１鏡筒ユニット１は直進溝部１ａによって光軸方向に案内される。また、第１鏡筒ユニット１の後端部には、３つのカムフォロワーピン１ｂと３つの耐衝撃用ピン１ｃとが均等角度位置に取り付けられている。カムフォロワーピン１ｂはカム筒１３の外周面に設けられた３本の第１カム溝部１３ａに係合し、耐衝撃用ピン１ｃは耐衝撃カム溝部１３ｂと係合している。これらカムフォロワーピン１ｂと耐衝撃用ピン１ｃが各カム溝部に係合することによって、第１鏡筒ユニット１の倒れを抑制するとともに、カム筒１３の回転によってカムフォロワーピン１ｂが第１カム溝部１３ａから力を受けて第１鏡筒ユニット１を光軸方向に進退させる。

カムフォロワーピン１ｂは第１カム溝部１３ａと常に係合しているテーパーピンであり、耐衝撃用ピン１ｃはほぼ円筒形状に近い角度のテーパーピンである。耐衝撃用ピン１ｃは耐衝撃カム溝部１３ｂと対応した位置にあるが、通常は耐衝撃カム溝部１３ｂとは係合していない。第１鏡筒ユニット１に落下等により衝撃的な力が加わると、カムフォロワーピン１ｂが第１カム溝部１３ａのテーパー面に沿ってせり上がり、第１カム溝部１３ａから脱落しそうになるが、この状態で耐衝撃用ピン１ｃが耐衝撃カム溝部１３ｂと係合（当接）することによって、カムフォロワーピン１ｂの第１カム溝部１３ｂからの脱落を防止する。

第２鏡筒２の後端部には、直進キーとして機能する３つの円筒ピン２３が周方向における均等角度位置に設けられている。また、第２鏡筒２の後端部には、２本のカムフォロワーピン２４が周方向における均等角度位置に設けられている。各円筒ピン２３はその根元に軸部を有し、該軸部が第２鏡筒２に圧入されている。また、カムフォロワーピン２４はその根元に軸部を有し、該軸部が第２鏡筒２の穴部に挿入され、板バネ２５によって第２カム溝部１３ｃに係合する方向に片寄せされている。

固定筒１２には、３本の直進溝部１２ｂが形成されており、３つの円筒ピン２３とこれら３本の直進溝部１２ｂとの係合により、第２鏡筒２は固定筒１２に対して光軸直交方向に位置決めされている。また、第２鏡筒２は、直進溝部１２ｂに沿って光軸方向に案内される。

第２鏡筒２の先端部には、３つのキー２ａが周方向における均等角度位置に設けられている。これらキー２ａが第１鏡筒ユニット１の円筒部分の内周面に形成された３本の直進溝部１ａに係合することで、第１鏡筒ユニット１に対して第２鏡筒２の先端側を光軸直交方向において位置決めする。

このように、第２鏡筒２は、固定筒１２と第１鏡筒ユニット１とにより光軸に対する倒れが抑制されている。このため、第１鏡筒ユニット１が、その支持・案内部位のガタ付きや３本の第１カム溝部１３ａの不均一などで光軸直交方向に動くと、第２鏡筒２の先端側がそれに追従して動く。これにより、第２レンズユニットＬ２と第１レンズユニットＬ１との相対的な位置ずれが最小限に抑えられる。

カムフォロワーピン２４は、カム筒１３の内周面に設けられた２本の第２カム溝部１３ｃと常に係合し、カム筒１３の回転により第２カム溝部１３ｃからの力を受けて第２鏡筒２を光軸方向に進退させる。第２鏡筒２の光軸直交方向の位置は、３箇所の円筒ピン２３と直進溝部１２ｂとの係合によって精度良く決められている。また、第２鏡筒２の光軸方向の駆動は、板バネ２５によって第２カム溝部１３ｃにガタなく片寄せされた２つのカムフォロワーピン２４を介して行われるので、第２鏡筒２を傾きなどの発生なく精度良く駆動できる。

また、第２カム溝部１３ｃを２本としたことにより、カム筒１３の回転角度を大きくとることができる。なお、本実施例では、直進溝部１２ｂと係合する円筒ピン２３を第２鏡筒２とは別部材としているが、該円筒ピン２３を第２鏡筒２に一体成形してもよい。

また、円筒ピン２３とカムフォロワーピン２４が別々になっているので、円筒ピン２３を第２鏡筒２にガタなく圧入固定または一体成形することができ、直進溝部１２ｂとの係合による第２鏡筒２の位置精度を向上させることができる。

次に、シフトユニット３、移動枠４および絞りシャッタユニット５の支持構造について説明する。シフトユニット３、移動枠４および絞りシャッタユニット５を光軸方向に移動自在に支持するバー８，９，１０は、後部鏡筒１１と固定筒１２とに挟まれて、光軸方向に対して略平行に支持されている。バー（第２のバー）９は、バー（第１のバー）８およびバー（第３のバー）１０に対して光軸を挟んで反対側に配置されている。

シフトユニット３のスリーブ部３ａは、バー８に光軸方向に移動可能に係合しており、該シフトユニット３に設けられたカムフォロワ６（図１０参照）は、カム筒１３の第３カム溝部１３ｄに係合している。このため、カム筒１３の回転により該シフトユニット３は光軸方向に駆動される。バー８の長さとしては、スリーブ部３ａの長さにシフトユニット３の移動量を加えた長さが最低限必要である。

絞りシャッタユニット５のスリーブ部５ａはバー９に光軸方向に移動自在に係合している。また、シフトユニット３に設けられたＵ溝部３ｂは、バー９に対して、絞りシャッタユニット５のスリーブ部５ａの内側において係合しており（図９参照）、移動枠４に設けられたＵ溝部４ｂは、スリーブ部５ａの後側でバー９に対して係合している。

絞りシャッタユニット５にはカムフォロワ７が設けられており、該カムフォロワ７は、カム筒１３のシャッタカム溝部１３ｅに係合している。これにより、絞りシャッタユニット５は、カム筒１３の回転によって光軸方向に駆動される。

バー９の長さとしては、スリーブ部５ａの長さに絞りシャッタユニット５の移動量を加えた長さ、さらにこれにＵ溝部４ｂの長さと移動枠４の移動量とを加えた長さが最低限必要である。但し、シフトユニット３のＵ溝部３ｂがスリーブ部５ａの内側にあるため、スリーブ部５ａの前側又は後側にＵ溝部３ｂを配置した場合よりもバー９に必要な長さを短くすることができる。

また、絞りシャッタユニット５のスリーブ部５ａにおいて、バー９の外周側には穴があいており、バー９の円周方向でバー９を挟んで対向する位置において前後がつながっている。このように、スリーブ部５ａにおけるバー９の外周側に穴をあけたことにより、スリーブ部５ａが外周方向に大きくならない。また、バー９を挟んで対向する位置にて前後をつなげているので、スリーブ部５ａの位置および形状の精度が向上し、強度も増している。

バー１０には、移動枠４のスリーブ部４ａが光軸方向に移動可能に係合している。さらに、バー１０には、絞りシャッタユニット５のＵ溝部５ｂが係合している。このため、バー１０の長さとしては、スリーブ部４ａの長さと移動枠４の移動量とＵ溝部５ｂの長さと絞りシャッタユニット５の移動量とを加えた長さが最低限必要になる。

このように、スリーブ部の内側に他の移動部材のＵ溝部を配置することにより、バーの本数を少なくすることができるだけでなく、バーの長さも短くすることができ、その結果、レンズ鏡筒全体を短くすることができる。本実施例では、スリーブ部の内側に配置されるＵ溝部は１つであるが、複数のＵ溝部を配置してもよい。

また、本実施例では、カム筒１３において、１本の第３カム溝部１３ｄを２本の第２カム溝部１３ｃのうち一方が形成された周方向領域（位相領域）に概ね対応した撮像素子側の位相領域に配置し、かつ１本のシャッタカム溝部１３ｅを、他方の第２カム溝部１３ｃが形成された位相領域に概ね対応した撮像素子側の位相領域に配置している。このように、第２鏡筒２（１つの部材）を移動させる複数の第２カム溝部１３ｃのそれぞれに対して、シフトユニット３および絞りシャッタユニット５（他の２つの部材）を移動させる第２およびシャッタカム溝部１３ｄ，１３ｅの周方向の位相を概ね合わせることにより、カム筒１３上のスペースを有効に使用することができ、ひいてはカム筒１３の小型化を図ることができる。

シフトユニット配線板３３は、シフトユニット３のスリーブ部３ａの近くに配置されるとともに、撮像素子の側面に沿った位置に配置されている。これにより、シフトユニット配線板３３を光軸に近づけることが可能となり、その結果、固定筒１２を小さく、さらにはレンズ鏡筒全体の径を小さくすることができる。

同様に、絞りシャッタユニット配線板３４は絞りシャッタユニット５のスリーブ部５ａの近くに配置され、かつ撮像素子の側面に沿った位置に配置される。これにより、絞りシャッタユニット配線板３４を光軸に近づけることが可能となり、固定筒１２を小さく、さらにはレンズ鏡筒全体の径を小さくすることができる。

また、バー９はシフトユニット３のＵ溝部３ｂと絞りシャッタユニット５のスリーブ部５ａとに共用されているので、シフトユニット３のスリーブ部３ａを、Ｕ溝部３ｂに対して光軸を挟んで対向する位置に配置することで、シフトユニット３の位置保持精度が良くなる。また、シフトユニットのスリーブ部３ａは、絞りシャッタユニット５のスリーブ部５ａとは光軸を挟んで対向する位置に配置されるのがよい。

また、フレキシブル配線板をスリーブ部の近くに配置することにより、該スリーブ部を有する移動部材の光軸方向移動が容易になる。このことから、シフトユニット配線板３３と絞りシャッタユニット配線板３４とを光軸を挟んで対向する位置に配置し、かつ撮像素子の側面に沿った位置に配置することにより、シフトユニット３および絞りシャッタユニット５の移動を容易にするとともに、レンズ鏡筒全体の小径化に寄与している。

ここで、図１５を用いて撮像素子５１、バー８〜９（スリーブ部３ａ，５ａ，４ａ）、フレキシブル配線板３３，３４の位置関係について詳しく説明する。

図１５において、Ａ，Ｂは撮像素子５１の２つの対角方向に延びる２本の直線であり、これら直線Ａ，Ｂは説明のために仮想的に引いたものである。

撮像素子５１の周囲スペースは、直線Ａ，Ｂにより挟まれた領域として領域Ｉ、領域II、領域IIIおよび領域IＶに分けられる。領域Ｉおよび領域IIは撮像素子５１の短辺５１ａ側の領域であり、光軸（直線Ａ，Ｂの交点位置を紙面に垂直に通る）を挟んで左側と右側とで対向している。また、領域IIIおよび領域IＶは撮像素子５１の長辺５１ｂ側の領域であり、光軸を挟んで下側と上側とで対向している。

本実施例では、湾曲部３３ａを有するシフトユニット配線板３３が領域Ｉに配置されている。また、湾曲部３４ａを有する絞りシャッタユニット配線板３４が領域IIに配置されている。

また、シフトユニット３のスリーブ部３ａと係合しているバー８は、シフトユニット配線板３３に対して反時計回り方向において隣り合う位置に配置されている。なお、図１５では、バー８は領域IIIに配置されているが、バー８を領域Ｉに配置してもよい。

また、絞りシャッタユニット５のスリーブ部５ａと係合しているバー９は、絞りシャッタユニット配線板３４に対して反時計回り方向にて隣り合う位置に配置されている。なお、図１５では、バー９は領域IＶに配置されているが、領域IIに配置してもよい。

このように、可動光学ユニットのスリーブ部と係合しているバーに隣り合うように該該可動光学ユニットに接続されたフレキシブル配線板を配置することによって、該フレキシブル配線板の弾性力が可動光学ユニットに作用しても、該可動光学ユニットの光軸に対する倒れが生じにくい構造とすることができ、該可動光学ユニットの光軸方向ガイドも滑らかに行うことができる。

また、前述したように、シフトユニット３のバー８回りでの回転を阻止するために、該シフトユニット３のＵ溝部３ｂは、バー８に対して撮像素子５１の対角方向に位置するバー９に係合している。

また、図１０に示すように、絞りシャッタユニット５のバー９回りでの回転を阻止するために、該絞りシャッタユニット５のＵ溝部５ｂは、バー９に対して撮像素子５１の対角方向に位置するバー１０に係合している。バー１０は、図１５に示すように、バー８に対して反時計回り方向にて隣り合う位置に配置されている。なお、図１５では、バー１０は領域IIIに配置されているが、バー８とともに領域Ｉに配置してもよい。

さらに、本実施例では、フォーカスモータ１５が領域IIIに配置されている。なお、上側の領域IＶには、シフトユニット３において第３レンズユニットＬ３のヨー方向の駆動を行うマグネット、コイル等のアクチュエータ３ｃが配置される。このため、本実施例では、撮像素子５１の短辺側の領域Ｉ，IIを用いてシフトユニット配線板３３および絞りシャッタユニット配線板３４を配置している。

本実施例のように、光軸方向視において、シフトユニット配線板３３、絞りシャッタユニット配線板３４およびバー８〜１０（さらにはフォーカスモータ１５）を撮像素子５１の周囲に配置することにより、前述したようにシフトユニット３および絞りシャッタユニット５の倒れを抑制することができるとともに、各部材の効率的な配置が可能になり、比較的大きなスペースが必要な湾曲部を有するフレキシブル配線板が複数存在するにもかかわらず、レンズ鏡筒の大型化を抑制することができる。

なお、前述したように、動枠４のスリーブ部４ａが係合し、バー９には、移動枠４のＵ溝部４ｂが係合している。

本実施例では、２つの配線板３３，３４を光軸を挟んで互いに対向する位置に配置しているが、光軸を中心として９０度の角度をなす位置（例えば、領域ＩとIＶ又は領域IIとIＶ）に配置してもよい。また、２つの配線板３３，３４を１つにつなげてから湾曲部を設けることもできるが、１つにすると幅が広くなり、撮像素子の側面に沿わせても固定筒１２が大きくなり、結果的にレンズ鏡筒全体の径が大きくなるので、それぞれの配線板は独立しているほうがよい。

次に、図１および図５〜８を用いて第１鏡筒ユニット１の構成について説明する。図５は第１鏡筒ユニット１の断面図、図６は第１鏡筒ユニット１の一部を切り欠いて斜め前方から見た斜視図、図７は第１鏡筒ユニット１の一部を切り欠いて斜め後方から見た斜視図、図８は第１鏡筒ユニット１の接着時の様子を示す斜視図である。

２６は第１レンズユニットＬ１を保持する第１鏡筒（第１の部材）であり、その外周部には、固定用のフランジ２６ａが設けられている。フランジ２６ａの外周には、周方向に所定のピッチでほぼ全周にわたって、それぞれ接着用の切り欠き形状を持つ複数の接着部２６ｂが形成されている。また、第１鏡筒２６の前端面には、調整工具を係合させるための係合部２６ｃが周方向に所定のピッチでほぼ全周にわたって複数形成されている。また、フランジ２６ａの後側には、突き当て面２６ｄを有している。

２７はその内周面に３本の直進溝部１ａが形成された第１案内筒（第２の部材）であり、前側内周部における周方向３つの位相領域には、周方向に延びるフランジ（当接部）２７ａが形成されている。フランジ２７ａの前後の光軸直交面（前側の面２７ｂおよび後側の面２７ｃ）は、周方向において光軸方向に階段状に位置が所定量ずつ変化している。

各フランジ２７ａの前側の面２７ｂのうち１つには、第１鏡筒２６の突き当て面２６ｄが当接している。ここで、接着部２６ｂおよび調整工具用の係合部２６ｃの周方向ピッチ（間隔）は、フランジ２７ａの階段状の面の周方向ピッチと略同じである。

２８は第１鏡筒止め板であり、弾性部材により形成されている。第１鏡筒止め板２８は、その本体であるリング部２８ｄと、該リング部２８ｄの周方向３箇所から前方に延出する腕部２８ｃと、該腕部２８ｃの前端に形成された突起部２８ｂとを有する。また、第１鏡筒止め板２８（リング部２８ｄ）における周方向３箇所（腕部２８ｃとは異なる角度位置）には、係止部２８ａが設けられており、該係止部２８ａは、第１鏡筒２６に設けられた突起部２６ｅに係止されている。そして、突起部２８ｂは、階段状のフランジ２７ａの後側の面２７ｃのうち１つに当接し、腕部２８ｃは弾性変形している。このため、第１鏡筒２６は、第１鏡筒止め板２８によってフランジ２７ａに対して後方に引き込まれる（付勢される）。したがって、第１鏡筒２６の突き当て面２６ｄは、フランジ２７ａの前側の面２７ｂに押し付けられる。

したがって、調整工具を係合部２６ｃに係合させて第１鏡筒２６を光軸周りに回転させると、第１鏡筒２６の突き当て面２６ｄがフランジ２７ａの前側の面２７ｂに押し付けられた状態を維持しながら、該前側の面２７ｂにおける突き当て面２６ｄが当接する位置を変化させ、第１鏡筒ユニット１内での第１鏡筒２６、つまりは第１レンズユニットＬ１の光軸方向の位置を調整することができる。

この際、フランジ２７ａにおける各段部の光軸方向の厚みは略同一であり、第１鏡筒２６が回転してフランジ２７ａに対する突き当て面２６ｄの当接位置が変化しても、第１鏡筒止め板２８による第１鏡筒２６の付勢力は略一定である。

また、第１鏡筒２６は第１案内筒２７に対して光軸直交方向に所定量の範囲でスライド可能な寸法設定になっている。言い換えれば、フランジ２７ａの光軸直交方向の高さは、第１鏡筒２６の偏芯調整が可能な高さに設定されている。突き当て面２６ｄをフランジ２７ａの前側の面２７ｂに沿って光軸直交方向にスライドさせることにより、第１鏡筒ユニット１内で第１レンズユニットＬ１の偏芯調整を行うことができる。この際、前述したように、第１鏡筒２６には、その光軸方向位置にかかわらず略一定の引き込み力が与えられるので、第１鏡筒２６がどの光軸方向位置にあっても偏芯位置の微調整を容易に行うことができる。

以上説明した本実施例のレンズ鏡筒が有する４ユニット構成の変倍光学系は変倍率が大きく、各レンズユニットの位置精度の要求が特に高いので、規定の光学性能を確保するために、前述したように第１レンズユニットＬ１を光軸方向および光軸垂直方向（偏芯方向）に調整可能な構成となっている。

そして、第１鏡筒２６および第１案内筒２７は、調整後に周方向３箇所に設けられた接着部２７ｄ（図８参照）で接着される。調整によって第１鏡筒２６は第１案内筒２７に対して回転するが、前述したように接着部２６ｂの周方向ピッチとフランジ２７ａの段部の周方向ピッチとが略等しいので、調整後の状態でも、第１案内筒２７の各接着部２７ｄには、第１鏡筒２６における複数の接着部２６ｂのうちの１つが必ず対向する。したがって、第１鏡筒２６を回転させて調整を行っても、接着作業を行う工具や機械等を第１案内筒２７に対して回転させる必要がない。なお、本実施例では、接着箇所を３箇所としているが、１箇所でもよいし、より多数の箇所でもよい。

さらに、レンズ鏡筒の構成について図１〜図６を用いて説明する。２９は、第１鏡筒２６の調整後に、第１案内筒２７の内周にはめ込まれて、第１鏡筒２６の前面を覆う前マスクである。３０は第１案内筒２７にバヨネット構造により取り付けられ、前マスク２９を固定する前マスク止め板である。３１は前マスク２９と第１鏡筒２６との間の隙間（第１鏡筒２６の調整によりその幅が変化する）を塞ぐ防塵リング、３２は第１案内筒２７の先端に取り付けられた化粧板である。

図１４には、像振れ補正機能を有する本実施例のレンズ鏡筒を搭載した撮影装置のシステム構成を示す。５０は被写体の空間周波数の高域成分を除去するための光学ローパスフィルタ、５１はレンズ鏡筒の像面に配置され、光学像を電気信号に変換するＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。撮像素子５１から読み出された電気信号ａはカメラ信号処理回路５２により画像信号ｂとなる。

５３はレンズ駆動を制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）である。電源が投入されると、マイコン５３は、フォーカスリセット回路５４およびズームリセット回路５５の出力を監視しながら、フォーカスモータ駆動回路５６およびズームモータ駆動回路５７によりそれぞれのステッピングモータを回転させて各レンズユニットを光軸方向に移動させる。

フォーカスリセット回路５４およびズームリセット回路５５の出力は、それぞれの検出対象である移動部材が予め設定された所定位置（基準位置）まで移動すると（該移動部材に設けられた遮光部がフォトインタラプタが透光状態から遮光状態に切り換わったとき）反転し、マイコン５３は、その位置を基準として以後のステッピングモータの駆動ステップ数を計数することにより各レンズユニットの絶対位置を検知する。これにより正確な焦点距離情報や被写体情報等が得られる。

５８は絞りシャッタユニット５を駆動する絞り駆動回路であり、マイコン５３に取り込まれた映像信号の明るさ情報に基づいて絞りの開口径やシャッタ速度を制御する。５９および６０は撮像装置のｐｉｔｃｈ角度（縦方向の傾き角）およびｙａｗ角度（横方向の傾き角）を検出する角度検出回路である。角度の検出は、例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行う。そして、両角度検出回路５９，６０の出力、すなわち、撮影装置の傾き角度の情報はマイコン５３に取り込まれる。

６１および６２は像振れ補正を行うために第３レンズユニットＬ３を光軸直交方向、すなわちｐｉｔｃｈ（縦方向）およびｙａｗ（横方向）にシフトさせるためのコイル駆動回路である。該コイル駆動回路６１，６２は、第３レンズユニットＬ３に搭載され、マグネットを含む磁気回路のギャップに配置されたコイルへの通電を制御することにより、第３レンズユニットＬ３のシフト駆動する。

６３および６４は第３レンズユニットＬ３の光軸に対するｐｉｔｃｈ（縦方向）およびｙａｗ（横方向）のシフト量を検出するための位置検出回路であり、その出力はマイコン５３に取り込まれる。第３レンズユニットＬ３がシフトすると、該第３レンズユニットＬ３を通過する光束が曲げられて、撮像素子５１上に結像している被写体像の位置が変化する。このときの被写体像の移動方向を実際に撮影装置が傾いたことによって被写体像が移動する方向とは逆方向とし、移動量を同じとするように第３レンズユニットＬ３の駆動をマイコン５３で制御することによって、手ぶれ等により撮影装置が傾いても結像している被写体像は動かない。これにより、像振れ補正を実現できる。

マイコン５３内では、ｐｉｔｃｈ角度検出回路５９およびｙａｗ角度検出回路６０により得られた撮影装置の傾き信号と、ｐｉｔｃｈ位置検出回路６３およびｙａｗ位置検出回路６４から得られた第３レンズユニットＬ３のシフト量信号との差を求め、それぞれの方向の差を示す信号を増幅し、かつ位相補償を行う。こうして得られた信号に基づいて、ｐｉｔｃｈコイル駆動回路６１およびｙａｗコイル駆動回路６２を介して第３レンズユニットＬ３を駆動する。こうして上記差信号がより小さくなるように像振れ補正制御が行なわれる。

なお、本実施例では、第１〜第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３の相対移動により変倍動作を行っているので、第３レンズユニットＬ３のシフト量に対する像の移動量が焦点距離によって変化してしまう。このため、ｐｉｔｃｈ角度検出回路５９およびｙａｗ角度検出回路６０によって得られる撮影装置の傾き信号をそのまま用いて第３レンズユニットＬ３のシフト量を決定せず、焦点距離情報により補正する。

以上が本実施例の説明であるが、本発明は上記実施例の構成に限定されるものではなく、請求項で示された構成であればどのような構成であってもよい。また、発明は、レンズ一体型の撮像装置はもとより、交換レンズ装置にも適用できる。

本発明の実施例１であるレンズ鏡筒の分解斜視図。実施例１のレンズ鏡筒の断面図（沈胴時）。実施例１のレンズ鏡筒の断面図（ＷＩＤＥ端）。実施例１のレンズ鏡筒の断面図（ＴＥＬＥ端）。実施例１の１ユニット鏡筒ユニットの断面図。実施例１の１ユニット鏡筒ユニットを前側から見た斜視図。実施例１の１ユニット鏡筒ユニットを後側から見た斜視図。実施例１の１ユニット鏡筒ユニットの接着時における斜視図。実施例１の絞りシャッタユニットのスリーブ部を示す斜視図。実施例１の３ユニット鏡筒のスリーブ部を示す斜視図。実施例１の可動（湾曲）配線板の断面図。実施例１のカム環の展開図。実施例１のカム環の展開図。実施例１のレンズ鏡筒の駆動および振れ補正システムを示すブロック図。実施例１のレンズ鏡筒の撮像素子の周囲を光軸方向から見た図。図１６に示した各部材を下面側から見て示した斜視図。図１６に示した各部材を示した底面図。

符号の説明

１…１ユニット鏡筒ユニット
２…２ユニット鏡筒
３…シフトユニット
３ａ…スリーブ部
３ｂ…Ｕ溝部
４…移動枠
４ａ…スリーブ部
４ｂ…Ｕ溝部
５…絞りシャッタユニット
５ａ…スリーブ部
５ｂ…Ｕ溝部
８〜１０…バー
１１…後部鏡筒
１２…固定筒
１３…カム筒
１４…支持枠
１５…フォーカスモータ
２２…外筒
２６…１ユニット鏡筒（レンズ枠）
２７…１ユニット案内筒
^{３３…シフトユニット配線板}
^{３４…絞りシャッタユニット配線板}
^{３３ａ，３３ｂ…湾曲部}
^{５１…撮像素子}

Claims

カム筒の回転によりそれぞれ光軸方向に移動可能な第１の光学ユニットおよび第２の光学ユニットと、
前記第１の光学ユニットを光軸方向にガイドする第１のバーと、
前記第２の光学ユニットを光軸方向にガイドする第２のバーと、
前記第１および第２の光学ユニットを通過した光を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子側から延びて前記第１の光学ユニットおよび前記第２の光学ユニットにそれぞれ接続された第１のフレキシブル配線板および第２のフレキシブル配線板と、を有し、
前記第１の光学ユニットは、光軸方向に延び前記第１のバーに嵌合し前記カム筒に設けられた第１カム溝部に係合するカムフォロワーピンを有する第１のスリーブ部を有し、前記第２の光学ユニットは、光軸方向に延び前記第２のバーに嵌合し前記カム筒に設けられた第１カム溝部に係合するカムフォロワーピンを有する第２のスリーブ部を有し、
前記第１および第２のフレキシブル配線板はそれぞれ、光軸方向において反転するように曲げられた形状を有し、かつ光軸方向視において、前記撮像素子の周囲であって前記撮像素子の対角方向に延びる２本の線により挟まれる４つの領域のうち第１の領域および第２の領域に配置され、光軸方向視において、前記第１のフレキシブル配線板と前記第１のスリーブ部とが隣り合うように近接して配置され、かつ前記第２のフレキシブル配線板と前記第２のスリーブ部とが隣り合うように近接して配置されていることを特徴とする光学機器。
前記第１および第２の領域は、光軸を挟んで対向した領域であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
前記第１および第２の領域は、前記撮像素子の短辺側の領域であることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
前記第２のバーは、前記第１の光学ユニットが前記第１のバーの回りで回転するのを阻止し、
かつ、前記第２の光学ユニットが前記第２のバーの回りで回転するのを阻止する第３のバーが、光軸方向視において、前記第１のバーに隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
前記第１および第２の光学ユニットのうち一方は、第１のアクチュエータによりレンズを光軸直交方向に駆動して像面での像振れを補正する振れ補正ユニットであり、他方は第２のアクチュエータにより遮光部材を駆動して像面に入射する光量を調節する光量調節ユニットであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
前記４つの領域のうち第３の領域に、光軸方向に移動可能な第３の光学ユニットを駆動する第３のアクチュエータを配置したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
前記撮像素子の短辺側の２つ領域の一方に前記第１の光学ユニットを配置し、他方に前記第２の光学ユニットを配置し、
前記撮像素子の長辺側の２つの領域の一方に光軸方向に移動可能な第３の光学ユニットを駆動する第３のアクチュエータを配置し、他方に前記振れ補正ユニットのヨー方向の駆動を行う第４のアクチュエータを配置することを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
前記第１のバーは前記第１のフレキシブル配線板と前記第３のアクチュエータまたは前記第４のアクチュエータとの間の空間のいずれかに配置され、
前記第２のバーは前記第２のフレキシブル配線板と前記第３のアクチュエータまたは前記第４のアクチュエータとの間の空間のいずれかに配置されることを特徴とする請求項７に記載の光学機器。
前記第３の光学ユニットは、フォーカスレンズユニットであることを特徴とする請求項６または７に記載の光学機器。
前記第１および第２フレキシブル配線板は、光軸方向に平行な平面部と光軸方向に反転するように曲げられた湾曲部とを有し、
前記第１のバーは、前記第１のフレキシブル配線板の平面部を含む平面内に配置され、前記第２のバーは、前記第２のフレキシブル配線板の平面部を含む平面内に配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の光学機器。
光軸方向における前記第１のスリーブ部の長さは、前記第１の光学ユニットの光軸方向の幅よりも長く、光軸方向における前記第２のスリーブ部の長さは、前記第２の光学ユニットの光軸方向の幅よりも長いことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の光学機器。
前記第１および第２のフレキシブル配線板は、光軸方向に２回反転した曲げ形状を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の光学機器。