JP6593988B2

JP6593988B2 - レンズユニット及び光学機器

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Publication number: JP6593988B2
Application number: JP2014236350A
Authority: JP
Inventors: 智幸工藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: KR101968113B1; TWI589944B; TW201621370A; US20160147033A1; KR20160061254A; CN105629418A; US9766423B2; JP2016099496A

Description

本発明は、レンズユニット及びレンズユニットが搭載された例えばデジタルカメラ等の光学機器に関する。

デジタルカメラ等の光学機器に搭載されるレンズ鏡筒として、撮影光学系を構成する複数のレンズを収納位置と撮影位置との間で光軸方向に移動させて撮影倍率を変更するズーム式のものがある。ズーム式のレンズ鏡筒では、複数のレンズを回転規制した状態で高精度に保持して光軸方向に移動させることが必要となる。

ところで、近年のカメラの低コスト化の要請から、ガラスレンズに代えてプラスチックレンズを用いたレンズ鏡筒が多く利用されている。一方、カメラの小型化も進んでおり、小型、かつ組立容易で低コストのプラスチックレンズを複数効率よく組み合わせて高精度で保持する技術が望まれている。

従来のレンズの保持構造としては、例えば、プラスチックレンズに形成した凹部にガラスレンズの外周部を光軸方向に嵌合して保持する構造が提案されている（特許文献１）。また、２つのプラスチックレンズのうちの一方のプラスチックレンズに形成したテーパ状凹部に他方のプラスチックレンズに形成したテーパ状凸部を光軸方向に嵌合して保持する構造が提案されている（特許文献２）。

米国特許第０６８１９５０８号明細書特許第４９５９１８３号公報

しかし、上記特許文献１では、プラスチックレンズに形成した凹部に嵌合されるレンズがガラス製であり、プラスチックレンズの成形時に発生するゲートの処理については触れられていない。

また、上記特許文献２では、２つのプラスチックレンズのそれぞれについて、嵌合部分の径方向外側にフランジ部を全周に渡って設け、当該フランジ部にゲートを配置しているので、その分外径が大きくなり、レンズ鏡筒が大型化してしまう。

そこで、本発明は、レンズユニットの外径を大きくすることなく、小型、かつ組立容易で低コストのプラスチックレンズを複数効率よく組み合わせて高精度で保持することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズユニットは、プラスチックにより形成される第１レンズと、前記第１レンズよりレンズ外径が小さく、前記第１レンズの背面側に対して光軸方向に嵌合保持され、プラスチックにより形成される第２レンズと、前記第２レンズの背面側に配置され、前記第１レンズを保持するレンズホルダと、を備え、前記第２レンズは、前記第１レンズの嵌合保持部に嵌合されることにより、前記第１レンズに対して前記光軸方向及び光軸と直交する方向に位置決めされ、前記第２レンズの成形後前記第２レンズの外周部に形成されるとともに前記光軸と直交する方向外側に延びたゲートの残形状部である突出部は、前記嵌合保持部の円筒状の内周面と前記第２レンズの円筒状の外周部の一部を平坦に切り欠いて形成されたカット面との間の空間に配置され、前記光軸と直交する方向から見た場合、前記嵌合保持部は、前記光軸と直交する方向において前記第２レンズの前記突出部と重なり、前記光軸と直交する方向から見た場合、前記嵌合保持部の円筒形状の内周部の両側には、前記第１レンズに対する前記第２レンズの回転を規制すべく前記第１レンズの内周部に形成されるとともに前記光軸と直交する方向内側に延びた回転規制突起が前記第２レンズの前記突出部の周方向両側を平坦に切り欠いて形成されたカット面に対向して設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、レンズユニットの外径を大きくすることなく、小型、かつ組立容易で低コストのプラスチックレンズを複数効率よく組み合わせて高精度で保持することができる。

（ａ）は本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の第１の実施形態であるデジタルカメラを正面側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すデジタルカメラを背面側から見た図である。図１に示すデジタルカメラの制御ブロック図である。レンズ鏡筒の収納位置での断面図である。レンズ鏡筒の撮影位置での断面図である。フォーカスレンズ群を保持する５群レンズホルダの断面図である。フォーカスレンズ群を保持する５群レンズホルダを正面側から見た斜視図である。フォーカスレンズ群を保持する５群レンズホルダを背面側から見た分解斜視図である。第１レンズの嵌合保持部に第２レンズを組み込んだ状態を光軸方向から見た図である。本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の第２の実施形態であるデジタルカメラにおいて、第１レンズの嵌合保持部に第２レンズを組み込んだ状態を光軸方向から見た図である。本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の第３の実施形態であるデジタルカメラにおいて、第１レンズの嵌合保持部に第２レンズを組み込んだ状態を光軸方向から見た図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の第１の実施形態であるデジタルカメラを正面側（被写体側）から見た斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すデジタルカメラを背面側から見た図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のデジタルカメラ２３は、正面側に、被写体の構図を決めるファインダ２１、測光測距を行う場合の補助光源２０、ストロボ装置２２、及びレンズ鏡筒１６が設けられる。レンズ鏡筒１６は、撮影光学系を構成する複数のレンズを収納位置と撮影位置との間で光軸方向に移動させて撮影倍率を変更するズーム式とされている。

デジタルカメラ２３の上面側には、レリーズボタン１７、電源切換えボタン１９、及びズームスイッチ１８が設けられる。また、図１（ｂ）に示すように、デジタルカメラ２３の背面側には、操作ボタン２６〜３１、ＬＣＤ等のディスプレイ２５、及びファインダ接眼部２４が設けられる。

図２は、図１に示すデジタルカメラ２３の制御ブロック図である。バス４２には、ＣＰＵ４４、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４５、レリーズボタン１７、操作ボタン２６〜３１、ディスプレイ２５、電源切換えボタン１９、ズームスイッチ１８、メモリ３８、圧縮伸張部３９、メモリカードドライブ４０及び駆動回路４１が接続される。

駆動回路４１には、レンズ鏡筒１６をズーム駆動するズーム機構３２、フォーカスレンズ群１，２を駆動するフォーカス駆動機構４６、シャッタ９ａを駆動するシャッタ駆動機構３３、絞り９ｂを駆動する絞り駆動機構３４が接続される。また、駆動回路４１には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１５及びストロボ装置２２が接続される。駆動回路４１に接続された各ユニットは、ＣＰＵ４４からの信号に基づいて該駆動回路４１を介して駆動が制御される。

ＲＯＭ４３には、各種制御プログラム等が記憶され、ＲＡＭ４５には、各種制御プログラムに必要なデータが記憶されている。アナログ信号処理部３５は、撮像素子１５から出力された画像データにアナログ処理を施し、Ａ／Ｄ変換部３６に出力する。

Ａ／Ｄ変換部３６は、撮像素子１５から取り込んだアナログデータをデジタルデータに変換して、デジタル信号処理部３７に出力する。デジタル信号処理部３７は、Ａ／Ｄ変換部３６で変換されたデジタルデータに対して所定の処理を行い、画像データとしてメモリ３８に出力する。

メモリ３８に記憶された画像データは、圧縮伸張部３９によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮処理等が施された後、メモリカードドライブ４０に装着されたメモリーカードに出力されて記憶される。

また、メモリ３８に記憶された画像データやメモリカードドライブ４０に記憶された画像データを圧縮伸張部３９によって伸張処理を行い、その後、バス４２を介してディスプレイ２５に表示させることができる。

次に、図３乃至図８を参照して、レンズ鏡筒１６について詳しく説明する。図３は、レンズ鏡筒１６の収納位置での断面図である。図４は、レンズ鏡筒１６の撮影位置での断面図である。

図３及び図４に示すように、レンズ鏡筒１６は、１群レンズ５を保持する１群鏡筒６を有する。１群鏡筒６の背面側には、２群レンズ７を保持する２群レンズホルダ８が配置され、２群レンズホルダ８の背面側には、シャッタ９ａ及び絞り９ｂが一体で構成されている絞りシャッタ９が配置されている。

また、絞りシャッタ９の背面側には、３群レンズ１０を保持する３群レンズホルダ１０ａが配置され、３群レンズホルダ１０ａの背面側には、４群レンズ１１を保持する４群レンズホルダ１１ａが配置されている。

４群レンズホルダ１１ａの背面側には、フォーカスレンズ群１，２を保持する５群レンズホルダ３が配置され、５群レンズホルダ３の背面側には、撮像素子１５を保持する素子ホルダ１４が配置されている。

フォーカス駆動機構４６は、モータ４６ａにより回転駆動されるねじ軸４６ｂを有し、ねじ軸４６ｂには、５群レンズホルダ３の外周部に設けられたラック３ｄが螺合されている。したがって、モータ４６ａによりねじ軸４６ｂが回転駆動されると、５群レンズホルダ３がフォーカスレンズ群１，２と一体に光軸方向に移動して合焦動作が行われる。

固定筒１３の外周側には、カム筒１２が配置され、カム筒１２の外周部に形成されたカム溝に１群鏡筒６の内周部に設けられたフォロアが追従するようになっている。

固定筒１３の正面側（被写体側）の先端部には、直進キー１３ａが設けられ、直進キー１３ａは、１群鏡筒６の内周部に形成された直進溝６ａに係合している。これにより、カム筒１２が回転すると、１群鏡筒６は、直進キー１３ａにより回転規制された状態で、内周部のフォロアがカム筒１２のカム溝に追従しながら光軸方向に進退移動する。

カム筒１２の内周部には、複数のカム溝が形成されており、複数のカム溝には、２群レンズホルダ８、絞りシャッタ９、３群レンズホルダ１０ａ、及び４群レンズホルダ１１ａにそれぞれ設けられたフォロアが追従するようになっている。

また、２群レンズホルダ８は、固定筒１３により回転規制され、更に、絞りシャッタ９、３群レンズホルダ１０ａ、及び４群レンズホルダ１１ａは、固定筒１３に設けられた不図示のガイドバーに係合することで回転規制される。

図５は、フォーカスレンズ群１，２を保持する５群レンズホルダ３の断面図である。図６は、フォーカスレンズ群１，２を保持する５群レンズホルダ３を正面側から見た斜視図である。図７は、フォーカスレンズ群１，２を保持する５群レンズホルダ３を背面側から見た分解斜視図である。

図５乃至図７に示すように、フォーカスレンズ群１，２は、正面側（図５の上側）に配置される第１レンズ１、及び第１レンズ１の背面側に配置される第２レンズ２により構成される。第１レンズ１、及び第２レンズ２は、いずれもプラスチックモールドレンズで形成されている。

第１レンズ１の背面側には、円筒状の嵌合保持部１ａが第１レンズ１の外周部より径方向内側に位置して略同軸に設けられている。嵌合保持部１ａの内周部には、第２レンズ２が第１レンズ１に対して光軸方向に嵌合される。これにより、第１レンズ１と第２レンズ２との高精度の軸合わせが可能となる。

５群レンズホルダ３には、フォーカスレンズ群１，２の第２レンズ２が正面側から光軸方向に嵌合保持される嵌合凹部３ａが形成されている。５群レンズホルダ３の嵌合凹部３ａにフォーカスレンズ群１，２の第２レンズ２が嵌合された状態においては、第２レンズ２と第１レンズ１が当接し、第２レンズ２は、第１レンズ１と嵌合凹部３ａとの間に光軸方向に挟まれた状態で保持される。

第１レンズ１の正面側には、環状の押圧部材４が配置され、押圧部材４の背面側の面には、押圧部４ｂが形成されている。押圧部４ｂは、第１レンズ１を第２レンズ２と共に５群レンズホルダ３の嵌合凹部３ａに向けて押し付ける。このとき、第１レンズ１の外周部は、５群レンズホルダ３の内周部に位置決め嵌合される。

また、押圧部材４の外周部には、背面側に突出するスナップフィット４ａが周方向に略等間隔で複数設けられている。複数のスナップフィット４ａを５群レンズホルダ３に対応して設けられた複数の掛止突起３ｂにそれぞれ掛止することで、押圧部材４が５群レンズホルダ３に固定される。

ところで、前述したように、第１レンズ１、及び第２レンズ２は、いずれもプラスチックモールドレンズで形成されているので、モールド成形するためのゲートが必要となる。

本実施形態では、第１レンズ１の成形時におけるゲートについては、第１レンズ１の外周部に配置している。従って、成形後にゲートの残形状部となる凸部１ｃは、第１レンズ１の外周部の一部に径方向外側に突出して設けられ、５群レンズホルダ３の内周部に形成された凹部３ｃに収容される。

図８は、第１レンズ１の嵌合保持部１ａに第２レンズ２を組み込んだ状態を光軸方向から見た図である。

図８に示すように、第２レンズ２の成形時におけるゲートについては、第２レンズ２の外周部の一部を平坦に切り欠いたＤカット形状のカット面に配置している。

そして、成形後に第２レンズ２のゲートの残形状部となる凸部２ａは、第１レンズ１の嵌合保持部１ａの内周面と第２レンズ２のＤカット面との間に形成される空間２ｂに収容されている。

すなわち、第２レンズ２のゲートは、残形状部となる凸部２ａが第２レンズ２の外径から径方向外側に突出しないように管理されている。これにより、第２レンズ２の径方向の大きさや位置精度に影響を及ぼすことが回避される。

以上説明したように、本実施形態では、レンズ鏡筒１６の外径を大きくすることなく、小型、かつ組立容易で低コストの複数のプラスチックレンズ１，２を効率よく組み合わせて高精度で保持することができるカメラを提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、図９を参照して、本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の第２の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。

図９は、第１レンズ１の嵌合保持部１ａに第２レンズ２を組み込んだ状態を光軸方向から見た図である。

本実施形態では、図９に示すように、第２レンズ２の外周部にＤカット面は形成されず、第２レンズ２の成形時におけるゲートは、第２レンズ２の外周部に配置されている。従って、成形後に第２レンズ２のゲートの残形状部となる凸部２ａは、第２レンズ２の外周部に対して径方向外側に突出して設けられている。

そして、第２レンズ２の凸部２ａは、嵌合保持部１ａの周壁に形成された切り欠き部１ｂに第１レンズ１の外周部から径方向外側に突出しないように挿入されている。これにより、第２レンズ２の径方向の大きさや位置精度に影響を及ぼすことが回避される。その他の構成、及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の第３の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。

図１０は、第１レンズ１の嵌合保持部１ａに第２レンズ２を組み込んだ状態を光軸方向から見た図である。

本実施形態では、図１０に示すように、第２レンズ２の成形時におけるゲートは、上記第１の実施形態と同様に、第２レンズ２の外周部の一部を平坦に切り欠いたＤカット形状のカット面に配置されている。

また、嵌合保持部１ａの内周部には、第１レンズ１に対する第２レンズ２の回転を規制する回転規制突起１ｅが第２レンズ２の凸部２ａの周方向両側に位置して設けられている。このように、第１レンズ１に対する第２レンズ２の回転を規制することにより、第１レンズ１と第２レンズ２の位相精度を安定的に確保することができる。その他の構成、及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１第１レンズ
１ａ嵌合保持部
１ｂ切り欠き部
１ｃ凸部
２第２レンズ
２ａ凸部
２ｂ空間
３５群レンズホルダ
１６レンズ鏡筒
２３デジタルカメラ

Claims

プラスチックにより形成される第１レンズと、
前記第１レンズよりレンズ外径が小さく、前記第１レンズの背面側に対して光軸方向に嵌合保持され、プラスチックにより形成される第２レンズと、
前記第２レンズの背面側に配置され、前記第１レンズを保持するレンズホルダと、を備え、
前記第２レンズは、前記第１レンズの嵌合保持部に嵌合されることにより、前記第１レンズに対して前記光軸方向及び光軸と直交する方向に位置決めされ、
前記第２レンズの成形後前記第２レンズの外周部に形成されるとともに前記光軸と直交する方向外側に延びたゲートの残形状部である突出部は、前記嵌合保持部の円筒状の内周面と前記第２レンズの円筒状の外周部の一部を平坦に切り欠いて形成されたカット面との間の空間に配置され、
前記光軸と直交する方向から見た場合、前記嵌合保持部は、前記光軸と直交する方向において前記第２レンズの前記突出部と重なり、
前記光軸と直交する方向から見た場合、前記嵌合保持部の円筒形状の内周部の両側には、前記第１レンズに対する前記第２レンズの回転を規制すべく前記第１レンズの内周部に形成されるとともに前記光軸と直交する方向内側に延びた回転規制突起が前記第２レンズの前記突出部の周方向両側を平坦に切り欠いて形成されたカット面に対向して設けられていることを特徴とするレンズユニット。
前記第１レンズの正面側には、前記第１レンズを前記第２レンズとともに前記レンズホルダに向けて押圧する押圧部材が設けられ、前記押圧部材は、前記レンズホルダに固定されていることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
請求項１又は２記載のレンズユニットを備えることを特徴とする光学機器。