JP4772591B2 - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、小型で光学特性に優れたレンズユニットおよびそれを用いた撮像装置に関する。

従来、例えばズームレンズにおいて、２つ以上のレンズ群を光軸方向に駆動するレンズ駆動ユニットが種々提案されている。図５は、特開２００５‐７７７１３号公報(特許文献１)に開示された上記レンズ駆動ユニットの一例としてのズームレンズユニットの斜視図である。尚、図中、Ｚ方向が撮像素子側であり、−Ｚ方向が被写体側である。

図５に示すズームレンズユニットにおいては、第１レンズ群１を保持する第１レンズホルダ３および第２レンズ群２を保持する第２レンズホルダ４を有し、第１レンズホルダ３は、第１枠体５と第２枠体６とからなり、第１レンズホルダ３の第１枠体５と第２レンズホルダ４とは、第１ガイド軸７によって光軸方向(Ｚ方向)に案内される。また、第１レンズホルダ３の第２枠体６と第２レンズホルダ４とは、第２ガイド軸８によって光軸方向に案内される。こうして、第１レンズホルダ３および第２レンズホルダ４は、２本のガイド軸７,８に沿って光軸方向に移動可能になっている。

上記第１レンズホルダ３の第２枠体６と上記第２レンズホルダ４とは、回転方向にカム部(図示せず)が設けてあるカム９の上記カム部に沿って、光軸方向に移動可能になっている。その際に、第１レンズホルダ３と第２レンズホルダ４とは、付勢ばね１０によって互いに接近する方向に付勢されて連結されている。そして、第１レンズホルダ３と第２レンズホルダ４とは、付勢ばね１０による上記付勢力によって発生する第１ガイド軸７への片寄せ力によって、ガイド軸７に沿って光軸方向に駆動される。

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来のズームレンズユニットにおいては、以下のような問題がある。

すなわち、上記第１レンズホルダ３と第２レンズホルダ４とを第１ガイド軸７に片寄せするように設けられた付勢ばね１０は、第１レンズホルダ３および第２レンズホルダ４の側面に取り付けられている。

昨今、ズームレンズユニットは小型の端末機器にも搭載されるようになってきており、レンズおよびレンズホルダは、小さく且つ光軸方向の厚みが薄くなっている。また、形状作製が容易なように樹脂で構成されている。したがって、上記従来のズームレンズユニットのように付勢ばね１０をレンズホルダ３,４の側面に取り付けた場合には、付勢ばね１０によってレンズホルダ３,４がガイド軸７に押し付けられ、その結果ガイド軸７が拘束部となってレンズホルダ３,４に光軸方向への撓みが生じ、レンズホルダ３,４と共に第１,第２レンズ群１,２が歪み、光学特性に影響を及ぼすという問題がある。

また、上記第１レンズホルダ３および第２レンズホルダ４の形状を、上記撓みが生じることを考慮に入れて形成することは可能ではある。しかしながら、両レンズホルダ３,４は、常に荷重が掛かっている状態で保持されると、両レンズホルダ３,４を構成する樹脂にクリープや塑性変形が生じ、性能低下を引き起こすという問題がある。また、小型機器の軽量化のために、第１,第２レンズ群１,２のレンズが樹脂で形成されている場合には、第１,第２レンズホルダ３,４の撓みに伴って上記レンズがクリープによって歪むという問題もある。

また、小型機器における小さなレンズホルダに上述のような付勢ばねを取り付けることは、組み立て性が悪化するという問題もある。さらに、小型機器においては、２つのレンズホルダに付勢ばねを取り付けるためのスペースを大きくとることが不可能であり、上記付勢ばねの取り付け部を強固にできない。したがって、衝撃が加えられた場合に上記付勢ばねが脱落し易いという問題もある。
特開２００５‐７７７１３号公報

そこで、この発明の課題は、省スペースであるため小さく且つ光学的な特性の劣化が少ないため光学特性に優れたレンズユニット、および、それを用いた撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のレンズユニットは、
同軸に配列された複数のレンズからなるレンズ群と、
上記レンズ群の光軸方向に延在して配置された軸体と、
上記軸体の両端を支持する第１壁材および第２壁材と、
上記レンズ群を搭載すると共に、上記軸体が挿通される軸穴を有し、上記軸体に案内されて上記光軸方向に移動可能なレンズホルダと、
上記レンズホルダを上記光軸方向に付勢する付勢手段と、
上記付勢手段と上記レンズホルダとの間に配置されて、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力を上記レンズホルダに伝達すると共に、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力の一部を上記レンズホルダと上記軸体との接触箇所を中心とした上記軸体を含む水平面内での回転力に変換して、上記レンズホルダにおける上記付勢力の伝達箇所よりも上記レンズ側の箇所に印加して、上記レンズホルダの上記光軸方向に対する傾斜量の変化を抑制する傾斜抑制部材と、
上記レンズホルダを上記付勢手段の付勢力に抗して上記光軸方向に駆動する駆動手段と
を備え、
上記傾斜抑制部材は、
金属板を鈍角に折り曲げて形成された第１平面および第２平面の２つの平面を有する板バネで構成されており、
上記第１平面は、その平面が上記レンズホルダにおける上記軸穴の近傍に当接すると共に、上記付勢手段によって上記光軸方向へ付勢されて、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力を上記レンズホルダに伝達し、
上記第２平面は、その平面が上記レンズホルダにおける上記光軸方向への突出部の一部に当接して、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力の一部を上記レンズホルダと上記軸体との接触箇所を中心とした上記軸体を含む水平面内での回転力に変換して、上記レンズホルダにおける上記付勢力の伝達箇所よりも上記レンズ側の箇所に印加する
ことを特徴としている。

上記構成によれば、上記傾斜抑制部材によって、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力を上記レンズホルダに伝達すると共に、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力の一部を上記レンズホルダと上記軸体との接触箇所を中心とした上記軸体を含む水平面内での回転力に変換して、上記レンズホルダにおける上記付勢力の伝達箇所よりも上記レンズ側の箇所に印加して、上記レンズホルダの上記光軸方向に対する傾斜量の変化を抑制するようにしている。したがって、上記レンズ群が上記光軸方向へ移動しても、上記レンズホルダの上記光軸に対する傾き量は変化することなく略一定となる。その結果、上記軸体が拘束部となって上記レンズホルダに上記光軸方向への撓みが生じて上記レンズ群の光学特性に影響を及ぼすことが防止され、安定した光学特性を得ることができる。

また、１実施の形態のレンズユニットでは、
上記付勢手段は弾性体である。

また、１実施の形態のレンズユニットでは、
上記弾性体はつる巻バネである。

この実施の形態によれば、上記付勢手段を、簡単に且つ安価に構成し、確実に動作させることができる。さらに、上記軸体が上記つる巻バネを挿通するように成せば、上記つる巻バネが上記レンズホルダを付勢する箇所を、上記軸体が挿通される上記軸穴の周囲にすることができる。その場合には、上記つる巻バネによって上記レンズホルダが上記軸体に押し付けられることが無く、上記軸体が拘束部となって上記レンズホルダに光軸方向への撓みが生じて上記レンズ群の光学特性に影響を及ぼすことを、さらに防止することができるのである。

また、１実施の形態のレンズユニットでは、
上記板バネにおける上記第１平面には、上記軸体が挿通される貫通穴が設けられている。

この実施の形態によれば、上記傾斜抑制部材を構成する板バネの上記第１平面には軸体が貫通されるので、上記板バネの脱落を防止することができる。さらに、組み立て時には、上記板バネの上記貫通穴に上記軸体に通すので、上記板バネの位置を容易に決めることが可能となる。さらに、上記板バネは、上記レンズホルダにおける上記軸穴近傍において上記レンズホルダに荷重をかけることが可能である。そのために、上記レンズ群に負荷が掛ることを防止して、個々のレンズに歪が発生することを防止できる。すなわち、この発明によれば、光学的に悪影響を及ぼすことなく上記レンズホルダの傾斜を抑制することが可能になる。

また、１実施の形態のレンズユニットでは、
上記レンズホルダにはシャッターが搭載されている。

この実施の形態によれば、上記レンズホルダに上記シャッターが搭載されている。したがって、上記シャッターの一端に接続されてＦＰＣ(フレキシブルプリント配線板)によって、上記シャッターを介して上記レンズホルダに上記光軸方向とは異なる方向への力が掛り、上記傾斜抑制部材による力と相俟って、上記レンズホルダにおける上記光軸方向に対する傾斜が抑制される。さらに、上記レンズホルダと上記シャッターとを一体に構成することによって、小型で省スペースなレンズユニットを構成することができる。さらに、上記シャッターの搭載位置の選択幅が多くなり、設計における利便性を増すことができる。

また、この発明の撮像装置は、
上記レンズユニットを備えた
ことを特徴としている。

上記構成によれば、レンズ群が光軸方向へ移動しても、レンズホルダの上記光軸に対する傾き量は変化することなく一定となるレンズユニットを備えている。したがって、安定した光学特性を得ることが可能な撮像装置を提供することができる。

以上より明らかなように、この発明のレンズユニットは、傾斜抑制部材によって、付勢手段からの光軸方向への付勢力をレンズホルダに伝達すると共に、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力の一部を上記レンズホルダと上記軸体との接触箇所を中心とした上記軸体を含む水平面内での回転力に変換して、上記レンズホルダにおける上記付勢力の伝達箇所よりも上記レンズ側の箇所に印加して、上記レンズホルダの上記光軸方向に対する傾斜量の変化を抑制するので、上記レンズ群が上記光軸方向へ移動しても、上記レンズホルダの上記光軸に対する傾き量を変化させず、略一定にすることができる。

したがって、上記光軸方向に延在する軸体が拘束部となって上記レンズホルダに上記光軸方向への撓みが生じて上記レンズ群の光学特性に影響を及ぼすことを防止することができる。すなわち、この発明によれば、安定した光学特性を得ることができる。

また、この発明の撮像装置は、レンズ群が光軸方向へ移動しても、レンズホルダの上記光軸に対する傾き量を変化させずに略一定にするレンズユニットを備えているので、安定した光学特性を得ることが可能な撮像装置を提供することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態におけるレンズユニットを備えた撮像装置の斜視図である。ここで、Ｚ軸方向を光軸方向とする一方、Ｘ軸およびＹ軸の方向を撮像面に平行な平面の延在方向とする。尚、上記撮像面は、撮像素子１２上に設定されている。また、図２は、図１の状態におけるレンズ群１５を光軸(Ｚ軸)方向被写体側から見た図である。

上記撮像装置は、レンズユニット１１とこのレンズユニット１１における被写体側とは反対側に取り付けられる撮像素子１２とで概略構成される。そして、レンズユニット１１は、略直方体から１つのＸＺ平面と１つのＹＺ平面とを除いた外形を有しており、上記除いた平面以外の面は夫々略垂直方向に接続されている。また、レンズユニット１１の光軸(Ｚ軸)に垂直なＸＹ平面に平行な２枚の壁材１３,１４が形成されている。

上記レンズユニット１１には、レンズ群１５が、個々のレンズのレンズ面がＸＹ平面と平行になるように配置されている。そして、本レンズユニット１１における光学系は、レンズ群１５が光軸方向に移動することによって、ズーム倍率の変更または焦点合わせを、あるいは、ズーム倍率の変更と焦点合わせとの両方を、行うことが可能になっている。

上記壁材１３には２つの貫通穴１６,１７が設けられる一方、壁材１４には２つの貫通穴(図示せず)が設けられており、壁材１３の貫通穴１６と壁材１４の上記貫通穴には軸１８の両端が挿入され、壁材１３の貫通穴１７と壁材１４の上記貫通穴には軸１９(図３参照)の両端が挿入されており、各軸１８,１９は光軸方向に延在して互いに略平行になっている。

レンズホルダ２０は上記レンズ群１５を支持しており、レンズホルダ２０の第１突出部材２０aにはレンズ群１５の光軸方向に貫通する軸穴が設けられている。そして、レンズホルダ２０の上記軸穴には軸１８が貫通されて、レンズホルダ２０は軸１８に沿って移動可能になっている。また、軸１８は、板バネ２１に設けられた貫通穴２２に挿通されている。板バネ２１は金属板を略Ｌ字状に折り曲げて構成されており、レンズホルダ２０における第１突出部材２０aの被写体側に配置されている。そして、板バネ２１における貫通穴２２が設けられている面とは異なる面の端部２３は、第１突出部材２０aにおける上記軸穴の近傍に設けられて光軸(Ｚ軸)方向に突出した第２突出部材２０bの側面に当接している。

さらに、上記軸１８はつる巻バネ２４に挿通されており、つる巻バネ２４は第１突出部材２０aおよび板バネ２１よりも被写体側に配置されている。こうして、つる巻バネ２４は、板バネ２１を介してレンズホルダ２０の第１突出部材２０aを、撮像素子側の壁材１４に向かって付勢している。

ここで、上記板バネ２１は、金属板を鈍角に折り曲げて略Ｌ字状に構成されており、２つの平面のうち貫通穴２２が設けられている方の平面の端部２５は第１突出部材２０aにおける上記軸穴の近傍に当接しており、貫通穴２２が設けられていない方の平面の端部２３は第２突出部材２０bの側面に当接している。そして、貫通穴２２の直径は軸１８の直径よりもやや大きく構成されており、軸１８に挿通されているつる巻バネ２４は、貫通穴２２が設けられている平面を押圧するようになっている。

したがって、上記つる巻バネ２４が板バネ２１の貫通穴２２が設けられた平面を押圧した場合には、この平面の端部２５によってつる巻バネ２４の押圧力が第１突出部材２０aに伝えられ、レンズホルダ２０が軸１８に沿って上記光軸方向に移動する。さらに、板バネ２１が、その弾性によって、上記２つの平面が成す角度がより直角に近づく方向に撓むことによって、つる巻バネ２４の押圧力の一部が、端部２５を中心とした図１中反時計回りへの回転モーメントに変換される。そして、板バネ２１の端部２３によって、第２突出部材２０bの側面に、軸１８との接触箇所を中心とした図１中反時計回りへの回転力が付与される。その結果、レンズホルダ２０の上記光軸方向に対する傾斜が抑制されるのである。すなわち、本実施の形態においては、上記傾斜抑制部材を、板バネ２１で構成しているのである。

上記Ｚ軸方向に配置された軸１９は、レンズホルダ２０における第１突出部材２０aとは反対側に形成された第３突出部材２０cに設けられたガイド溝２６を貫通しており、レンズホルダ２０がＸＹ平面内で回転するのを防止している。

上記レンズホルダ２０の撮像素子側におけるＸＹ平面上には、シャッター２７が螺子で取り付けられて固定されており、レンズホルダ２０と一体に光軸方向に移動可能になっている。上記シャッター２７における被写体側には、シャッター２７に給電するためのＦＰＣ２８の一端が接続されており、ＦＰＣ２８の本体は被写体側に向って延在すると共に、途中で屈曲して撮像素子側に方向転換し、レンズユニット１１の側壁２９から外部へ出ている。そして、ＦＰＣ２８は、レンズホルダ２０と共にシャッター２７が光軸方向に移動すると、それに伴って屈曲位置を変えながら光軸方向に移動可能になっている。

図３は、上記レンズユニット１１をＹ軸方向上側から見た図であり、レンズ群１５が撮像素子側に移動した状態を示す図である。上記レンズホルダ２０における軸１８の軸穴が設けられている第１突出部材２０aには、光軸に垂直であり且つ撮像素子側を向いている駆動受け面３０が形成されている。この駆動受け面３０には、光軸方向にレンズホルダ２０を移動させる駆動機構(図示せず)の一部が当接して、第１突出部材２０aを介してレンズホルダ２０を光軸方向に駆動するようになっている。その際に、レンズホルダ２０の第１突出部材２０aは、つる巻バネ２４の弾性力によって、光軸方向撮像素子側に向かって付勢されている。したがって、第１突出部材２０aに設けられた駆動受け面３０は常に上記駆動機構の一部に当接するようになっている。

上記板バネ２１は、上記つる巻バネ２４の光軸方向への弾性力によって、端部２５が第１突出部材２０aにおける上記軸穴の近傍に当接し、端部２５を支点としてＸＺ平面内で図３中反時計回りに回転しようとして端部２３が第２突出部材２０bを押圧する。その結果、レンズホルダ２０は軸１８との接触箇所を中心として図３中反時計回りの回転モーメントを受けることになり、第１突出部材２０aにおける上記軸穴の方向が上記光軸の方向に対して傾斜することが抑制されることになる。

また、図４は、図３における上記レンズ群１５が被写体側に移動した状態を示す図である。この場合には、ＦＰＣ２８における上記屈曲部分が被写体側に移動し、それに伴ってＦＰＣ２８における光軸に平行な直線部分が図３と比較して短くなる。その結果、ＦＰＣ２８には、シャッター２７を光軸に垂直な方向へ押し出す力が発生することになる。したがって、つる巻バネ２４,板バネ２１およびＦＰＣ２８によって、レンズホルダ２０には軸１８との接触箇所を中心として図４中反時計回りへの回転モーメントが掛かることになり、常に、第１突出部材２０aにおける上記軸穴の方向が上記光軸の方向に対して傾斜することが抑制されるのである。

したがって、上記レンズ群１５の光軸方向への移動に伴って、レンズホルダ２０の(つまり、第１突出部材２０aにおける上記軸穴の)光軸に対する傾き量は変化することなく一定となる。その結果、軸１８が拘束部となってレンズホルダ２０に光軸方向への撓みが生じてレンズ群１５の光学特性に影響を及ぼすことが防止されて、安定した光学特性を得ることができるのである。

また、その際に、上記つる巻バネ２４と第１突出部材２０aとの間に、金属製の板バネ２１を配置している。したがって、つる巻バネ２４が第１突出部材２０aに直接接触することがなく、つる巻バネ２４の端部によって第１突出部材２０aが磨耗するのを防止することができる。

尚、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施の形態に夫々開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても、この発明の技術的範囲に含まれる。

この発明のレンズユニットを備えた撮像装置における斜視図である。 図１の状態におけるレンズ群を光軸(Ｚ軸)方向被写体側から見た図である。 図１におけるレンズユニットをＹ軸方向上側から見た図である。 図３におけるレンズ群が被写体側に移動した状態を示す図である。 従来のズームレンズユニットの斜視図である。

１１…レンズユニット、
１２…撮像素子、
１３,１４…壁材、
１５…レンズ群、
１６,１７…壁材の貫通穴、
１８,１９…軸、
２０…レンズホルダ、
２０a…第１突出部材、
２０b…第２突出部材、
２０c…第３突出部材、
２１…板バネ、
２３,２５…板バネの端部、
２４…つる巻バネ、
２６…ガイド溝、
２７…シャッター、
２８…ＦＰＣ、
３０…駆動受け面。

Claims (6)

1. 同軸に配列された複数のレンズからなるレンズ群と、
   上記レンズ群の光軸方向に延在して配置された軸体と、
   上記軸体の両端を支持する第１壁材および第２壁材と、
   上記レンズ群を搭載すると共に、上記軸体が挿通される軸穴を有し、上記軸体に案内されて上記光軸方向に移動可能なレンズホルダと、
   上記レンズホルダを上記光軸方向に付勢する付勢手段と、
   上記付勢手段と上記レンズホルダとの間に配置されて、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力を上記レンズホルダに伝達すると共に、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力の一部を上記レンズホルダと上記軸体との接触箇所を中心とした上記軸体を含む水平面内での回転力に変換して、上記レンズホルダにおける上記付勢力の伝達箇所よりも上記レンズ側の箇所に印加して、上記レンズホルダの上記光軸方向に対する傾斜量の変化を抑制する傾斜抑制部材と、
   上記レンズホルダを上記付勢手段の付勢力に抗して上記光軸方向に駆動する駆動手段と
   を備え、
   上記傾斜抑制部材は、
   金属板を鈍角に折り曲げて形成された第１平面および第２平面の２つの平面を有する板バネで構成されており、
   上記第１平面は、その平面が上記レンズホルダにおける上記軸穴の近傍に当接すると共に、上記付勢手段によって上記光軸方向へ付勢されて、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力を上記レンズホルダに伝達し、
   上記第２平面は、その平面が上記レンズホルダにおける上記光軸方向への突出部の一部に当接して、上記付勢手段からの上記光軸方向への付勢力の一部を上記レンズホルダと上記軸体との接触箇所を中心とした上記軸体を含む水平面内での回転力に変換して、上記レンズホルダにおける上記付勢力の伝達箇所よりも上記レンズ側の箇所に印加する
   ことを特徴とするレンズユニット。
2. 請求項１に記載のレンズユニットにおいて、
   上記付勢手段は弾性体である
   ことを特徴とするレンズユニット。
3. 請求項２に記載のレンズユニットにおいて、
   上記弾性体はつる巻バネである
   ことを特徴とするレンズユニット。
4. 請求項１に記載のレンズユニットにおいて、
   上記板バネにおける上記第１平面には、上記軸体が挿通される貫通穴が設けられている
   ことを特徴とするレンズユニット。
   ことを特徴とするレンズユニット。
5. 請求項１に記載のレンズユニットにおいて、
   上記レンズホルダにはシャッターが搭載されている
   ことを特徴とするレンズユニット。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載のレンズユニットを備えた
   ことを特徴とする撮像装置。

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