JP7013224B2

JP7013224B2 - レンズ鏡筒および撮像装置

Info

Publication number: JP7013224B2
Application number: JP2017238961A
Authority: JP
Inventors: 光洋泉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2022-01-31
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: JP2019105773A

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板を有するレンズ鏡筒に関する。

レンズ鏡筒は、レンズを電気的に駆動するためにフレキシブルプリント基板を有する。フレキシブルプリント基板には、レンズ駆動中における断線を避けるため、所定の半径を有する円弧部（屈曲部）を意図的に設けられている。特許文献１には、レンズの移動に応じてフレキシブルプリント基板の半円状の円弧部（屈曲部）が移動するレンズ鏡筒が開示されている。

特開２０１４－９８８２１号公報

ところで、特許文献１に開示されたレンズ鏡筒において、フレキシブルプリント基板の円弧部（屈曲部）の移動領域を確保するには、フレキシブルプリント基板の一端を固定する固定部材を設ける必要がある。しかしながら、このような固定部材を設けると、レンズ保持枠と固定部材との干渉を避けるため、レンズ保持枠の一部を切り欠く必要がある。レンズ保持枠の一部を切り欠くと、レンズの保持強度が低下し、落下などの外力が作用した場合にレンズの位置が変化してしまう可能性がある。一方、レンズ保持枠を避けるように固定部材を配置すると、レンズ鏡筒が大型化してしまう。

そこで本発明は、レンズの保持強度を確保した小型のレンズ鏡筒および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、固定部と、第１のレンズを有し、光軸方向に移動する第１の鏡筒と、第２のレンズを有し、前記光軸方向に移動する第２の鏡筒と、前記固定部と前記第１の鏡筒とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板とを有し、前記フレキシブルプリント基板は、前記第１の鏡筒および前記第２の鏡筒のそれぞれの移動量に応じて位置が変化する第１の折り返し部および第２の折り返し部を有し、前記第２の鏡筒には、前記光軸方向における前記第２の折り返し部の位置を規制する第１の規制部および第２の規制部が設けられ、前記第２の規制部は、前記第２の鏡筒の移動に応じて回転する回転部である。

本発明の他の側面としての撮像装置は、前記レンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、レンズの保持強度を確保した小型のレンズ鏡筒および撮像装置を提供することができる。

本実施形態におけるレンズ鏡筒の断面図である。本実施形態における繰り出し動作の際のフレキシブルプリント基板の状態図である。本実施形態における繰り込み動作の際のフレキシブルプリント基板の状態図である。比較例としてのレンズ鏡筒の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜レンズ鏡筒の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態におけるレンズ鏡筒および撮像装置の構成を説明する。図１は、レンズ鏡筒１００の断面図である。図１（ａ）はレンズ鏡筒１００の全長が短い繰み込み状態（第１の状態）での光軸ＯＡを通る断面図、図１（ｂ）はレンズ鏡筒１００の全長が長い繰り出し状態（第２の状態）での光軸ＯＡを通る断面図をそれぞれ示している。

図１に示されるように、レンズ鏡筒１００は、撮像素子２１０を備えたカメラ本体２００に着脱可能な交換レンズである。撮像素子２１０は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを有し、レンズ鏡筒１００を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換して画像データを出力する。このように本実施形態において、カメラ本体２００とレンズ鏡筒１００とにより撮像装置１０が構成される。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズ鏡筒とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。

レンズ鏡筒１００において、１群レンズ１１１は、１群枠１１２に取り付けられている。１群レンズ１１１と１群枠１１２とにより１群１１０が構成される。２群レンズ（第１のレンズ）１２１は、２群枠１２２に取り付けられている。２群レンズ１２１と２群枠１２２とにより２群（第１の鏡筒）１２０が構成される。３群レンズ（第２のレンズ）１３１は、３群枠１３２に取り付けられている。３群レンズ１３１と３群枠１３２とにより３群（第２の鏡筒）１３０が構成される。１群１１０、２群１２０、および、３群１３０はそれぞれ、独立した移動量で固定部１４０に対して光軸ＯＡに沿った方向（光軸方向）に進退可能に設けられている。

図１（ｂ）に示される破線は、２群レンズ１２１および３群レンズ１３１のそれぞれの繰り込み状態（図１（ａ）に示される第１の状態）での位置（レンズ位置）を示している。Ｍ１は２群１２０の繰り出し量（第１の移動量）、Ｍ２は３群１３０の繰り出し量（第２の移動量）をそれぞれ示している。このように、繰り込み状態（第１の状態）から繰り出し状態（第２の状態）への２群１２０の繰り出し量Ｍ１は、繰り込み状態から繰り出し状態への３群１３０の繰り出し量Ｍ２と異なる。本実施形態において、２群１２０の繰り出し量Ｍ１は、３群１３０の繰り出し量Ｍ２よりも小さい（Ｍ１＜Ｍ２）。

２群１２０には、不図示の電動絞りなどの電気配線を必要とする電動ユニットが搭載されている。電動ユニットは、固定基板（制御部）１６０により制御される。このため２群１２０は、フレキシブルプリント基板１５０を介して、固定基板１６０と電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板１５０の一部（フレキシブルプリント基板１５０のうち固定基板１６０に近い部分）は、光軸方向に延在する保持板１４３により保持されている。またフレキシブルプリント基板１５０は、折り返し部（第１の屈曲部）１５０ａおよび折り返し部（第２の屈曲部）１５０ｂを有する。本実施形態では、２群１２０および３群１３０のそれぞれの移動量に応じて、折り返し部１５０ａ、１５０ｂのそれぞれの位置が変化する。これにより、２群１２０の進退により固定基板１６０に対する距離が変化した場合のフレキシブルプリント基板１５０の余長を吸収する。なお、この詳細については後述する。

レンズ鏡筒１００は、レンズマウント１４２を介して、カメラ本体２００に取り付けられる。固定部１４０は、外装を兼ねた固定筒であり、固定筒１４１とレンズマウント１４２とにより構成される。

＜レンズ鏡筒の繰り出し動作＞
次に、図２を参照して、レンズ鏡筒１００の繰り出し動作におけるフレキシブルプリント基板１５０およびその周辺の挙動に関して説明する。図２は、繰り出し動作の際のフレキシブルプリント基板１５０の状態図であり、レンズ鏡筒１００の光軸ＯＡを通る断面におけるフレキシブルプリント基板１５０およびその周辺の拡大図である。図２（ａ）はレンズ鏡筒１００の繰り込み状態（第１の状態）、図２（ｂ）は繰り出し途中の状態、図２（ｃ）は繰り出し状態（第２の状態）をそれぞれ示している。また図２（ａ）には、光軸ＯＡを通る断面図の右側に、光軸ＯＡに直交する方向から見た規制部１３３の断面図が示されている。

まず、図２（ａ）～（ｃ）に共通する部分を説明する。フレキシブルプリント基板１５０の一端１５０ｃは、２群枠１２２に接続されて固定されており、繰り出し動作に応じて２群枠１２２とともに移動する。１３４は、フレキシブルプリント基板１５０の光軸方向における位置を規制する規制部（第１の規制部）であり、３群枠１３２に設けられている。規制部１３４は、フレキシブルプリント基板１５０の幅方向（光軸ＯＡに直交する方向、すなわち図２中の紙面に直交する方向）に延在して設けられている。１３３は、フレキシブルプリント基板１５０の光軸方向における位置を規制する規制部（第２の規制部）である。規制部１３３は、円筒形状のローラー（回転部）１３３ａとローラー（回転部）１３３ｂとを備えて構成され、３群枠１３２に回転自由に設けられている。ローラー１３３ａは、保持板１４３に当接し、３群枠１３２の光軸方向の移動（進退）に応じて回転可能である。

このように３群１３０には、フレキシブルプリント基板１５０の折り返し部１５０ｂの光軸方向における位置を規制（決定）する規制部１３３、１３４が設けられている。また規制部１３３、１３４は、フレキシブルプリント基板１５０を挟んで配置されている。すなわちフレキシブルプリント基板１５０の折り返し部１５０ｂは、規制部１３３と規制部１３４との間に配置されている。

１３５は、フレキシブルプリント基板１５０の光軸ＯＡに直交する方向（光軸直交方向）における折り返し部１５０ｂの位置を規制する規制部（第３の規制部）である。規制部１３５は、３群枠１３２に設けられており、フレキシブルプリント基板１５０の内径側の壁（面）１５０ｄに当接する。これにより、フレキシブルプリント基板１５０が光軸ＯＡに近づく方向に膨らむことを防止し、透過する光線への影響を避けることができる。

続いて、レンズ鏡筒１００の繰り出し動作について詳述する。図２（ａ）に示されるように、繰り込み状態（第１の状態）では、フレキシブルプリント基板１５０は２つの折り返し部１５０ａ、１５０ｂを有し、折り返し部１５０ｂの内側が規制部１３４に当接している。繰り出し動作が開始すると、図２（ｂ）に示される状態へ遷移する。前述のとおり、本実施形態において、２群１２０の繰り出し量Ｍ１は３群の繰り出し量Ｍ２よりも小さい。２群枠１２２とともにフレキシブルプリント基板１５０が光軸方向への移動する量に対して、３群枠１３２とともに規制部１３４が移動する量の方が大きい。このため、折り返し部１５０ｂの内側は、規制部１３４から離れる。規制部１３３も３群枠１３２に設けられているため、折り返し部１５０ｂは、規制部１３３（ローラー１３３ｂ）に当接する。

規制部１３３は、前述のとおり、３群枠１３２の繰り出し動作とともに回転するため、ローラー１３３ｂは、折り返し部１５０ｂに当接しつつレンズ鏡筒１００の外周側へフレキシブルプリント基板１５０を押し出す力を与えている。これによりフレキシブルプリント基板１５０は、規制部１３３により光軸方向に押されるだけでなく、レンズ鏡筒１００の外周側へ押し出されるため、折り返し部１５０ｂの位置がスムーズに変化する。折り返し部１５０ｂの位置が変化することにより、同時に折り返し部１５０ａの位置も変化する。すなわちフレキシブルプリント基板１５０は、２群１２０の進退量（移動量）に応じて位置が変化する２つの折り返し部１５０ａ、１５０ｂを有する。図２（ｃ）に示されるように、繰り出し状態（第２の状態）において、折り返し部１５０ｂは規制部１３３に当接する。

＜レンズ鏡筒の繰り込み動作＞
次に、図３を参照して、レンズ鏡筒１００の繰り込み動作におけるフレキシブルプリント基板１５０およびその周辺の挙動に関して説明する。図３は、繰り込み動作の際のフレキシブルプリント基板１５０の状態図であり、レンズ鏡筒１００の光軸ＯＡを通る断面におけるフレキシブルプリント基板１５０およびその周辺の拡大図である。図３（ａ）はレンズ鏡筒１００の繰り出し状態（第２の状態）、図３（ｂ）は繰り込み途中の状態、図３（ｃ）は繰り込み状態（第１の状態）をそれぞれ示している。

図３（ａ）に示されるように、繰り出し状態において、フレキシブルプリント基板１５０の折り返し部１５０ｂは規制部１３３（ローラー１３３ｂ）に当接している。繰り込み動作が開始すると、図３（ｂ）に示される状態に到達する。前述の繰り出し動作とは反対に、２群枠１２２の繰り込み量（移動量）よりも３群枠１３２の繰り込み量（移動量）のほうが大きいため、折り返し部１５０ｂは規制部１３３（ローラー１３３ｂ）から離れる。そして折り返し部１５０ｂは、規制部１３４に当接する。さらに繰り込み動作が継続すると、規制部１３４で規制される（引っ張られる）ことにより、折り返し部１５０ｂの位置が一端１５０ｃからの距離が大きくなるように変化する。この場合、折り返し部１５０ｂの内側を引っ張る力が働くため、フレキシブルプリント基板１５０が座屈するなどして、いびつな変形が発生する懸念はない。図３（ｃ）に示されるように、繰り込み状態において、折り返し部１５０ｂは規制部１３４に当接している。

次に、図４を参照して、比較例としてのレンズ鏡筒の構成を説明する。図４は、比較例としてのレンズ鏡筒５００の断面図である。図４（ａ）はレンズ鏡筒５００の全長が短い繰み込み状態（第１の状態）での光軸ＯＡを通る断面図、図４（ｂ）はレンズ鏡筒５００の全長が長い繰り出し状態（第２の状態）での光軸ＯＡを通る断面図をそれぞれ示している。

レンズ鏡筒５００は、３群レンズ１３１と３群枠５３２とからなる３群（第２鏡筒）５３０を有する。またレンズ鏡筒５００は、フレキシブルプリント基板５５０（折り返し部５５０ａ）の移動領域を確保するため、２群１２０に固定された固定部材５４４を有する。３群５３０（３群枠５３２）は、固定部材５４４との干渉を回避するため、図４（ａ）中の破線Ａで示されるように、その一部領域を切り欠いている。その結果、３群枠５３２による３群レンズ１３１の保持強度が低下し、落下などの外力が作用した場合に３群レンズ１３１の位置が変化してしまう可能性がある。

一方、本実施形態のレンズ鏡筒１００は、３群１３０において、フレキシブルプリント基板１５０の折り返し部１５０ｂの位置を規制する規制部１３３、１３４が設けられている。規制部１３３は、２群１２０が繰り込み状態（第１の状態）から繰り出し状態（第２の状態）へ移動する際にフレキシブルプリント基板１５０に当接する。規制部１３４は、２群１２０が繰り出し状態（第２の状態）から繰り込み状態（第１の状態）へ移動する際にフレキシブルプリント基板１５０に当接する。このような構成により、フレキシブルプリント基板１５０の折り返し部１５０ａ、１５０ｂのそれぞれの位置を規制することができる。このため、レンズ保持枠である３群枠１３２を切り欠くことなくフレキシブルプリント基板１５０を配置することができ、３群レンズ１３１の保持強度を確保することが可能である。

本実施形態は、ズームレンズやフォーカスレンズなどの光学素子を光軸方向に移動させる機構を有するレンズ鏡筒および撮像装置に適用可能である。本実施形態によれば、レンズの保持強度を確保した小型のレンズ鏡筒および撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００レンズ鏡筒
１２０２群（第１の鏡筒）
１２１２群レンズ（第１のレンズ）
１３０３群（第２の鏡筒）
１３１３群レンズ（第２のレンズ）
１３３第２の規制部（規制部）
１３４第１の規制部（規制部）
１４０固定部
１５０フレキシブルプリント基板
１５０ｂ折り返し部

Claims

固定部と、
第１のレンズを有し、光軸方向に移動する第１の鏡筒と、
第２のレンズを有し、前記光軸方向に移動する第２の鏡筒と、
前記固定部と前記第１の鏡筒とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、を有し、
前記フレキシブルプリント基板は、前記第１の鏡筒および前記第２の鏡筒のそれぞれの移動量に応じて位置が変化する第１の折り返し部および第２の折り返し部を有し、
前記第２の鏡筒には、前記光軸方向における前記第２の折り返し部の位置を規制する第１の規制部および第２の規制部が設けられ、
前記第２の規制部は、前記第２の鏡筒の移動に応じて回転する回転部であることを特徴とするレンズ鏡筒。
前記第２の折り返し部は、前記第１の規制部と前記第２の規制部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
第１の状態から第２の状態への前記第１の鏡筒の第１の移動量は、前記第１の状態から前記第２の状態への前記第２の鏡筒の第２の移動量と異なることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
前記第１の移動量は、前記第２の移動量よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
前記第１の規制部は、前記第１の鏡筒が前記第２の状態から前記第１の状態へ移動する際に前記フレキシブルプリント基板に当接し、
前記第２の規制部は、前記第１の鏡筒が前記第１の状態から前記第２の状態へ移動する際に前記フレキシブルプリント基板に当接することを特徴とする請求項３または４に記載のレンズ鏡筒。
前記第２の鏡筒には、光軸と直交する方向における前記第２の折り返し部の位置を規制する第３の規制部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
前記第３の規制部は、前記フレキシブルプリント基板の内径側の面に当接することを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。