JP5294024B2 - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Description

少なくとも２枚のレンズが互いに接合されている接合レンズが配置されたレンズ鏡胴、及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置に関する。

ズームレンズを備えたカメラは従来より市販されており、ズームレンズは複数のレンズ群を光軸方向に移動させ、互いのレンズ間隔を変化させることにより焦点距離を変化させている。このため、ズームレンズを備えたレンズ鏡胴は光軸方向に長くなり、携帯性に欠けるカメラになっていた。そこで、以前のカメラにおいては、非携帯時にはズームレンズを沈胴させるように構成したレンズ鏡胴が多用されていたが、レンズ枠が３重以上に重なった太くて複雑な構成の鏡胴になり、カメラ本体の沈胴部分に大きなスペースを必要とした。やがて、携帯性と共に更に小型化や薄型化が要求され、沈胴形式では充分に対応できなくなってきた。

そこで、ズームレンズの光学系の中にプリズム等の反射光学素子を配置し、物体から入射する光線の光路を直角に屈曲させて撮像素子に出射させるようにした。これにより、大部分の光学系は物体から入射する光線の光軸と直交して配置され、カメラ本体の厚みの中に収納されるため、沈胴の様に大きなスペースを必要とせずに小型・薄型化され、且つ、撮影時にもレンズ鏡胴が突出しないという利点を有している。

このように、プリズムから成る反射光学素子を有するズームレンズが特許公報に開示されている（例えば、特許文献１等参照）。

このようなズームレンズの一例を図１１の斜視図に示す。このズームレンズにおいては、被写体の光像は前方レンズ群Ｌ８１を透過した後、プリズムＬ８２で直角に屈折され、後方レンズ群８２を透過して不図示の撮像素子に結像する。

なお、特許文献１においては、プリズムの前方に位置するレンズとプリズムの後方に位置するレンズとが干渉することを防止するため、後方に位置するレンズを外径の一部が欠落した形状にしている。

また、低コスト化のためにプラスチックレンズを用いたズームレンズが特許公報に開示されている（例えば、特許文献２参照）。

更に、色収差の補正等のために少なくとも２枚のレンズを互いに接合することが従来より行われ、２枚の樹脂レンズを接合した接合レンズが特許公報に開示されている（特許文献３参照）。

特開２００５−１２８０６５号公報 特開平７−２０９５８２号公報 実開平６−４３６０１号公報

近年のデジタルカメラは更なる薄型化が要求されており、これに伴って内蔵されるレンズ鏡胴も薄型化が要求されている。この要求はズームレンズを有するレンズ鏡胴においても同様であり、前述の如く反射光学素子を配置し、大部分の光学系をカメラ本体の厚みの中に収納しても、一層の薄型化が要求されている。一方、ズームレンズは固定されたレンズ群と移動するレンズ群とを有し、各レンズ群は鏡枠によって保持されている。固定されたレンズ群は各部材を内包する筐体に保持されていればよいが、移動するレンズ群は移動可能に構成された鏡枠に保持され、且つ、この鏡枠には筐体内部に配置される。従って、移動するレンズ群は少なくとも二重の枠体によって囲われるので、移動するレンズ群を有するズームレンズにおいてはレンズ鏡胴を細くすることが困難であった。

また、移動するレンズ群には色収差を補正するために２枚以上のレンズを接合した接合レンズが用いられることがあり、複数のレンズを移動させるためにはそれなりの駆動力が必要であって、レンズが重いと大きな電力が必要になって電源となる電池が早く消耗する虞があった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、少なくとも２枚のレンズが互いに接合され、より軽量に形成された接合レンズが配置されたレンズ鏡胴、及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置を提案することを本発明の目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．光軸を折り曲げる反射光学素子と、固定レンズ群と、少なくとも２枚のレンズが接合された接合レンズを含む移動レンズ群と、前記移動レンズ群を保持して光軸方向に移動する鏡枠と、前記固定レンズ群及び前記反射光学素子を保持すると共に、折り曲げ前の光軸に垂直で折り曲げ後の光軸に平行な底面部と開口部が形成された箱状の筐体と、前記筐体の前記開口部に組み付けられる蓋部材と、
を有するレンズ鏡胴において、前記接合レンズは、それぞれが樹脂を用いて成形されていると共に、円周状の外周壁と該外周壁の一部を欠除した互いに平行な二つの欠除壁とを有して形成され、前記接合レンズのうちの所定の１枚のレンズの外周壁の径及び二つの欠除壁の幅は、前記接合レンズの他のレンズの外周壁の径及び二つの欠除壁の幅より大きく形成されており、前記接合レンズは、二つの欠除壁が前記蓋部材及び前記底面部に対して平行に前記鏡枠内に配置され、前記鏡枠は、前記接合レンズのうち前記所定の１枚のレンズを保持し、前記接合レンズの他のレンズは保持していないことを特徴とするレンズ鏡胴。

２．前記鏡枠は、前記蓋部材及び前記底面部に対向する外面が平面状に形成されていることを特徴とする前記１に記載のレンズ鏡胴。

３．前記１又は２に記載のレンズ鏡胴と、前記撮像光学系により形成された画像を光電変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
４．前記欠除壁は、前記撮像素子に撮像される画像の長辺側であって光軸を中心に点対称に形成されていることを特徴とする前記３に記載の撮像装置。

本発明のレンズ鏡胴、及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置によれば、より小型化されると共により軽量化され、変倍や合焦のために移動させる際の駆動力が小さくて済むので、電源となる電池の消耗が少なくなる。また、軽量化により対衝撃性も向上し、大量生産が可能で低コストになる。

デジタルカメラの主要部材の配置を示す斜視図である。 反射光学素子を有するズームレンズの斜視図である。 ズームレンズを有するレンズ鏡胴の断面図である。 外周壁の一部が欠除した形状に形成されたレンズの正面図である。 プリズムの前後に位置するレンズの比較図である。 調芯を行う２枚のレンズの図である。 ズームレンズを広角端に設定したときのレンズ鏡胴の上面図である。 ズームレンズを広角端に設定したときのレンズ鏡胴の斜視図である。 ズームレンズを望遠端に設定したときのレンズ鏡胴の上面図である。 ズームレンズを望遠端に設定したときのレンズ鏡胴の斜視図である。 反射光学素子を有する従来のズームレンズの斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を、図を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係わるレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるデジタルカメラの主要部材の配置を示す斜視図である。

カメラ５０においては、撮像光学系としてのズームレンズを内蔵したレンズ鏡胴１が右側に縦長に配置され、被写体の光像が開口部５１に入射する。

５２はフラッシュ発光窓であり、フラッシュ発光窓５２の後方には反射傘、キセノン管、メインコンデンサ及び回路基板等で構成されるフラッシュユニット５３が配置されている。５４は撮像した画像を記録するメモリカードである。５５は各部へ電源を供給する電池である。画像記録用メモリ５４及び電池５５は、不図示の蓋部材の開閉によって挿脱が可能となっている。

カメラ５０の上面には、レリーズ釦５６が配置され、その１段目の押下により測光や測距が行われ、その２段目の押下により露光が行われる。５７はメインスイッチであり、カメラを動作状態と非動作状態に切り替えるスイッチである。メインスイッチ５７により動作状態に切り替えられると、不図示のレンズバリアが開放されると共に、各部の動作が開始される。また、メインスイッチ５７により非動作状態に切り替えられると、前記レンズバリアは閉鎖され、各部の動作は終了する。

カメラ５０の背面には、ＬＣＤ或いは有機ＥＬ等で構成され、画像やその他文字情報等を表示する画像表示部５８が配置されている。また、図示していないが、ズームアップ、ズームダウンを行うズーム釦、撮影した画像を再生する再生釦、画像表示部５８上に各種のメニューを表示させるメニュー釦、表示から所望の機能を選択する選択釦等の操作部材が配置されている。

また、不図示であるが、これら主要構成ユニットの間には、各部を接続すると共に、各種電子部品が搭載された回路基板が配置され、各主要構成ユニットの駆動及び制御を行うようになっている。同様に、不図示であるが、外部入出力端子、ストラップ取り付け部、三脚座等を備えている。

次に、反射光学素子を有し撮像光学系としてのズームレンズを保持するレンズ鏡胴について図２乃至図６を参照して説明する。

図２はズームレンズの斜視図、図３はズームレンズを有するレンズ鏡胴の断面図、図４は外周壁の一部が欠除した形状に形成されたレンズの正面図、図５はプリズムの前後に位置するレンズの比較図、図６は調芯を行う２枚のレンズの図である。

本レンズ鏡胴１に内蔵されるズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４の４群から構成されている。

第１レンズ群Ｌ１は、レンズＬ１１、プリズムＬ１２、レンズＬ１３及びレンズＬ１４から構成され、全体として負の屈折力を有している。少なくともレンズＬ１３及びレンズＬ１４は樹脂成型されていて、互いに接合された接合レンズになっている。図１の開口部５１を通過した被写体からの光束はレンズＬ１１を透過した後、プリズムＬ１２で直角に折り曲げられ、レンズＬ１３及びレンズＬ１４を透過する。従って、レンズ１１の光軸ＯＡとレンズ１３及びレンズ１４の光軸ＯＢは略直角に交差している。なお、第１レンズ群Ｌ１は筐体２１に固定されていて、移動することはない。

第２レンズ群Ｌ２は、レンズＬ２１、レンズＬ２２及びレンズＬ２３から構成され、全体として正の屈折力を有している。少なくともレンズＬ２２及びレンズＬ２３は樹脂成型されていて、互いに接合された接合レンズになっている。第２レンズ群Ｌ２は鏡枠２２に保持されていて、変倍時には鏡枠２２が後述する如く駆動され、第２レンズ群Ｌ２は光軸ＯＢに沿って進退する。

第３レンズ群Ｌ３は、１枚のレンズＬ３１から構成され、負の屈折力を有している。第３レンズ群Ｌ３は鏡枠２３に保持されていて、変倍時には鏡枠２３が後述する如く駆動され、第３レンズ群Ｌ３は光軸ＯＢに沿って進退する。また、第３レンズ群Ｌ３は変倍が終了した後に、合焦のために光軸ＯＢに沿って例えば第４レンズ群Ｌ４の方向に移動する。

第４レンズ群Ｌ４は、１枚のレンズＬ４１から構成され、正の屈折力を有している。第４レンズ群Ｌ４は筐体２１に固定されていて、移動することはない。

以上の如く第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４から構成されたズームレンズにより、被写体の光像は第４レンズ群Ｌ４の後方に配置される不図示の撮像素子に結像する。

また、ズームレンズを始めとする各部材が筐体２１に装着された後は、蓋部材２４によって被覆される。

このレンズ鏡胴１を装着したカメラ５０において、カメラ５０の厚みを薄くするためにはレンズ鏡胴１の厚みＴを薄くする必要がある。ここで、撮像素子に撮像される画像は矩形であり、図３の横方向には画像の長辺が位置し、紙面と平行な方向には画像の短辺が位置する。一方、従来の撮像光学系の各レンズの外形は図１１に示す如く円形であり、特に画像の長辺側においては図４（Ａ）に示す如く斜線で示す光線通過範囲に対して充分な余裕がある。そこで、図４（Ｂ）及び図２に示す如く、各レンズの画像の長辺側について外周壁の一部が欠除した形状に形成する。この欠除している部分は略Ｄ字形であり、欠除した部分の側壁を欠除壁Ｌｂと称するならば、欠除壁Ｌｂは光軸Ｏを中心に点対称に二つ設けられている。従って、欠除壁Ｌｂは互いに平行な側壁になっている。

このように各レンズについて欠除壁Ｌｂを形成することにより、従来の丸いレンズと比較してレンズ鏡胴１の厚みＴを大幅に薄くすることができる。特に、移動するレンズは、各々鏡枠２２，２３や筐体２１等によって二重に囲まれているので、従来の丸いレンズではこの部分においてレンズ鏡胴の厚みが増大するが、欠除壁Ｌｂを設けることによりレンズ鏡胴の厚みの増大を抑えることができる。

また、プリズムの前後に位置するレンズが丸い場合には、図５（Ａ）の如くレンズＬ９１とレンズＬ９３が互いに干渉する可能性があるので、レンズＬ９１をプリズムＬ９２より遠ざける必要があって、レンズＬ９１を被写体側に突出させなければならない。しかし、レンズＬ１１及びレンズＬ１３に欠除壁Ｌｂを設けた場合には、図５（Ｂ）の如く両者が干渉することはない。

なお、場合によってはレンズＬ１１及びレンズＬ１３の両端に欠除壁Ｌｂを設けずに、互いに干渉する側の一方だけに欠除壁Ｌｂを設けてもよい。

また、図２，３に示すズームレンズにおいては全てのレンズに欠除壁Ｌｂが設けられているが、必要に応じて任意のレンズのみに欠除壁Ｌｂを設けるようにしてもよい。

また、レンズに欠除壁Ｌｂを設ける際に、球面や非球面から成る光学面を光軸方向に切断した形状にしてもよいし、光学面の外側に平坦なフランジ面を設けて、このフランジ面を光軸方向に切断した形状にしてもよい。フランジ面を設けることによってレンズの外径は増大するが、ハンドリングが良くなって生産性は向上する。

ところで、第１レンズ群Ｌ１のレンズＬ１３及びレンズＬ１４、並びに第２レンズ群Ｌ２のレンズＬ２２及びレンズＬ２３は樹脂成型されていて、互いに接合された接合レンズになっている。接合レンズの場合は２枚のレンズの材質を異ならせることにより、色収差補正が可能になる。

接合されたレンズＬ１３とレンズＬ１４は合成で負の屈折力を有するので、負レンズであるレンズＬ１３には比較的低分散のアクリル系樹脂やシクロオレフィン系樹脂等を用いることが望ましく、正レンズであるレンズＬ１４には比較的高分散のポリカーボネート系樹脂やポリエステル系樹脂等を用いることが望ましい。

接合されたレンズＬ２２とレンズＬ２３は合成で正の屈折力を有するので、負レンズであるレンズＬ２２には比較的高分散のポリカーボネート系樹脂やポリエステル系樹脂等を用いることが望ましく、正レンズであるレンズＬ２３には比較的低分散のアクリル系樹脂やシクロオレフィン系樹脂等を用いることが望ましい。

このような接合レンズにおいて、双方のレンズの光軸を合致させる調芯を行う必要がある。レンズの材質がガラスであれば、丸いレンズを調芯して接合し、その後に外周壁の一部を切断して欠除壁を形成すればよい。しかし、樹脂のレンズの場合は、切断するとその際に発生する塵埃がレンズ面に付着して除去し難いといった問題があり、成型加工したレンズを更に切断するといった二次加工を行うのは非効率的で原価高になる。

そこで、樹脂のレンズの調芯について図６を参照して説明する。図６（Ａ）は調芯前の２枚のレンズの図、図６（Ｂ）は調芯して貼着した接合レンズの図である。

図６（Ａ）に示す如く、接合する各レンズはそれぞれ異なる外径に形成する。例えば光軸方向の外周長がより長くて保持され易い等の主体となる所定のレンズを定め、これをレンズＬ２１とし、他のレンズをレンズＬ２２とする。そして、所定のレンズであるレンズＬ２１における円周状の外周壁Ｌａの径ｄ１を他のレンズであるレンズＬ２２における円周状の外周壁Ｌａの径ｄ２より大きく形成し、且つ、レンズＬ１３における二つの欠除壁Ｌｂの幅ｗ１をレンズＬ１４における二つの欠除壁Ｌｂの幅ｗ２より大きく形成する。

そして、所定のレンズであるレンズＬ２１の光軸に他のレンズであるレンズＬ２２の光軸を合致させるように調芯して互いに接合すれば、図６（Ｂ）に示す如くレンズ２１，２２の外径の中心に光軸が合致せず、互いにずれていても、レンズＬ２１の中にレンズＬ２２が位置して接合されるので、レンズＬ２１の外周壁で接合レンズを保持するようにすればよい。なお、レンズＬ２１とレンズＬ２２の外径の差は、調芯によってレンズＬ２２の側壁がレンズＬ２１の側壁より外側にはみ出さない程度の値に定める。

なお、以上の接合レンズは２枚のレンズを接合したものであるが、必要に応じて３枚以上のレンズを接合した場合も同様に形成すればよい。

また、各レンズの接合にはＵＶ硬化型の接着剤を用いる。

このようにして、以上の接合レンズは、円周からなる外周壁と該外周壁の一部が欠除した欠除壁とを有し、樹脂を用いて成型された少なくとも２枚のレンズが互いに接合されているので、小型化と共に軽量化され、変倍や合焦のために移動させる際の駆動力が小さくて済む。また、軽量化により対衝撃性も向上し、大量生産が可能で低コストになる。

次に、図３に示す第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３を移動させる構成について、図７乃至図１０を参照して説明する。図７はズームレンズを広角端に設定したときのレンズ鏡胴の上面図、図８はズームレンズを広角端に設定したときのレンズ鏡胴の斜視図、図９はズームレンズを望遠端に設定したときのレンズ鏡胴の上面図、図１０はズームレンズを望遠端に設定したときのレンズ鏡胴の斜視図である。

各図において、第１レンズ群Ｌ１の左右にはステッピングモータであるモータ３１，３２が配置されている。モータ３１は、第４レンズ群Ｌ４の方向に延在し雄ネジを有するリードスクリュー３３と一体化され、モータ３２は、第４レンズ群Ｌ４の方向に延在し雄ネジを有するリードスクリュー３４と一体化されている。また、２本の案内軸３５，３６がリードスクリュー３３，３４と平行に筐体２１に固定され、案内軸３５，３６は第２レンズ群Ｌ２を保持する鏡枠２２及び第３レンズ群Ｌ３を保持する鏡枠２３を各々貫通している。また、鏡枠２２，２３には円周方向の一部のみで形成された雌ネジ部２２ａ，２３ａが各々設けられ、雌ネジ部２２ａはリードスクリュー３３の雄ネジと螺合し、雌ネジ部２３ａはリードスクリュー３４の雄ネジと螺合している。

そして、変倍時にはモータ３１が回転するので、リードスクリュー３３も回転し、雌ネジ部２２ａを介して鏡枠２２は案内軸３５，３６に案内されて移動する。同様に、変倍時にはモータ３２も回転するので、リードスクリュー３４も回転し、雌ネジ部２３ａを介して鏡枠２３も案内軸３５，３６に案内されて移動する。変倍量に応じてモータ３１，３２の回転量は異なるので、鏡枠２２と鏡枠２３の移動位置は変化し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との群間距離が変化するので、ズームレンズの変倍が行われる。また、変倍後には撮像距離に応じてモータ３２が回転し、同様に鏡枠２３が移動して合焦動作が行われる。

また、鏡枠２２，２３の初期位置を不図示のフォトセンサが検知するので、モータ３１，３２の回転量及び回転方向を制御することにより、鏡枠２２，２３を所定の位置に移動させることができる。

なお、以上の実施の形態においては撮像光学系をズームレンズとしたが、必ずしもズームレンズに限定されるものではなく、単焦点レンズであってもよい。

１ レンズ鏡胴
２２，２３ 鏡枠
５０ カメラ
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ１２ プリズム
Ｌａ 外周壁
Ｌｂ 欠除壁
ＯＡ，ＯＢ 光軸

Claims (4)

1. 光軸を折り曲げる反射光学素子と、
   固定レンズ群と、
   少なくとも２枚のレンズが接合された接合レンズを含む移動レンズ群と、
   前記移動レンズ群を保持して光軸方向に移動する鏡枠と、
   前記固定レンズ群及び前記反射光学素子を保持すると共に、折り曲げ前の光軸に垂直で折り曲げ後の光軸に平行な底面部と開口部が形成された箱状の筐体と、
   前記筐体の前記開口部に組み付けられる蓋部材と、
   を有するレンズ鏡胴において、
   前記接合レンズは、それぞれが樹脂を用いて成形されていると共に、円周状の外周壁と該外周壁の一部を欠除した互いに平行な二つの欠除壁とを有して形成され、
   前記接合レンズのうちの所定の１枚のレンズの外周壁の径及び二つの欠除壁の幅は、前記接合レンズの他のレンズの外周壁の径及び二つの欠除壁の幅より大きく形成されており、
   前記接合レンズは、二つの欠除壁が前記蓋部材及び前記底面部に対して平行に前記鏡枠内に配置され、
   前記鏡枠は、前記接合レンズのうち前記所定の１枚のレンズを保持し、前記接合レンズの他のレンズは保持していないことを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記鏡枠は、前記蓋部材及び前記底面部に対向する外面が平面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 請求項１又は２に記載のレンズ鏡胴と、前記撮像光学系により形成された画像を光電変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 前記欠除壁は、前記撮像素子に撮像される画像の長辺側であって光軸を中心に点対称に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

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