JP7344729B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、カメラなどの撮像装置に採用されるレンズ鏡筒などに関する。

撮像装置に用いられるレンズを保持するレンズ鏡筒では、レンズに加え、レンズ等を通過する光の一部を遮蔽する口径板を含む構成のものがある。特許文献１及び２には、口径板に対応する遮光板を有するレンズユニット、及び遮光片を有するレンズモジュールが、それぞれ開示されている。

特開２０１２－１０３５２９号公報 特開２０１８－９７３４４号公報

口径板を含むレンズ鏡筒において、最も撮像素子側に配置されたレンズよりも撮像素子側に口径板を配置し、この口径板及びレンズを、押さえ環により固定する構成の採用が検討されている。このような構成のレンズ鏡筒では、口径板をレンズ枠とねじ嵌合する構成とする場合、レンズ枠の雌ねじ内径より小さく、ねじ逃げ部よりも被写体側に、口径板を嵌合させるための嵌合径部を設ける必要がある。しかし、このような構成を採用すると、口径板より撮像素子側に配置されるレンズ枠は口径板より外径を大きくする必要があるため、レンズ鏡筒の外形が大きくなってしまう。

本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
レンズを含む光学部材（２４）を保持し、内周面にねじ山（１２ｂ）を有するレンズ枠（１２）と、
前記レンズ枠の前記ねじ山と螺合するねじ山（１４ａ）を外周面に有し、前記光学部材（２４）の少なくとも一部を光軸方向前方または後方から押さえる押さえ環（１４）と、
円環状であって、外周部から径方向に突出する突出部（３３ａ～３３ｃ）を複数有し、前記レンズ枠に保持された板部材（３３）と、を備え、
前記レンズ枠（１２）は、前記押さえ環の前記ねじ山の最外周よりも径方向外側に内周面を有するねじ逃げ部（１２ｃ）を有し、
前記ねじ逃げ部（１２ｃ）は、光軸方向において前記レンズ枠の前記ねじ山と連続する位置に形成され、
前記ねじ逃げ部（１２ｃ）の内側に前記板部材（３３）が配置され、
前記板部材（３３）は、光軸方向前方及び後方の一方が前記押さえ環（１４）に当接し、光軸方向前方及び後方の他方が前記レンズ（２４）に当接する、
レンズ鏡筒である。

上記構成のレンズ鏡筒によれば、押さえ環のねじ山と連続する位置に形成されたねじ逃げ部の内側に板部材を配置する構成にすることにより、光学部材と押さえ環との間の位置に、ねじ山より小さい径の、板部材を嵌合させるための嵌合径部を設ける必要がなくなる。そのため、板部材を配置するためにレンズ枠の径を大きくする必要がなくなる。ひいては、径が小さい、小型のレンズ鏡筒を構成することができる。また、光軸方向において板部材を配置するための空間をねじ逃げ部と別に確保する必要がなくなるため、光軸方向のレンズ枠の長さを短くすることができる。

上記レンズ鏡筒において、好ましくは、
前記押さえ環は、前記板部材の光軸方向後方に位置し、光軸方向前方の面が前記板部材に当接し、
前記板部材は、光軸方向前方の面が、最も撮像素子側に配置された前記レンズに当接している。

上記構成のレンズ鏡筒によれば、板部材が撮像素子に近接した位置に配置される構成において、径が小さいレンズ鏡筒を構成することが可能となる。また、光軸方向のレンズ枠の長さを短くすることができる。

上記レンズ鏡筒において、好ましくは、
前記板部材が口径板である。

上記構成のレンズ鏡筒によれば、撮像する画像の最外位置を決定する口径板をねじ逃げ部に配置する構成において、径が小さいレンズ鏡筒を構成することが可能となる。

上記レンズ鏡筒において、好ましくは、
前記板部材は、周方向に均等な位置に配置された３つ以上の前記突出部を有している。

上記構成のレンズ鏡筒によれば、板部材の突出部がねじ逃げ部に径嵌合する構成において、板部材を湾曲させながらねじ逃げ部に組み込み可能な構成とすることで、レンズ枠の内周のねじ山の内径よりも径の大きな板部材を含む構成とすることが可能になる。また、突出部を有しているため、レンズ枠により安定的に板部材が保持される構成となる。

上記レンズ鏡筒において、好ましくは、
前記押さえ環は開口を有する円環状であり、
前記板部材の前記外周部の外径は、前記押さえ環の前記開口の内径より大きい。

上記構成のレンズ鏡筒によれば、板部材の外周部よりも径方向外側の部分と、押さえ環の開口との隙間から光が漏れない構成にすることができる。

また、本発明は、上記いずれかのレンズ鏡筒を備えた電子機器を含む。

上記構成の電子機器によれば、小型のレンズ鏡筒を備える小型の電子機器を構成することができる。

図１は、本実施形態のレンズ鏡筒をフロント側から見た外観斜視図である。 図２は、本実施形態のレンズ鏡筒をフロント側から見た分解斜視図である。 図３は、本実施形態のレンズ鏡筒をリア側から見た分解斜視図である。 図４は、本実施形態のレンズ鏡筒の断面図である。 図５は、本実施形態の口径板の平面図である。

本発明のレンズ鏡筒は、最も撮像素子側のレンズの撮像素子側に口径板と押さえ環が配置された構成において、押さえ環がレンズ枠の内側にねじ嵌合し、このねじ嵌合部分の被写体側に形成されたねじ逃げ部に口径板が配置される構成となっている点を特徴のひとつとする。口径板は径方向に突出する突出部を複数有する円環状で、組み立ての際には口径板を撓ませながらねじ逃げ部に組み込む構成となっている。

本明細書では、レンズの中心位置であって、撮像素子に入射する光の中心位置を「光軸」と称する。レンズに対して撮像素子とは反対側に位置する撮像対象を「被写体」と称する。撮像素子に対して被写体が位置する方向を「フロント側」、「被写体側」または「光軸方向前方」と称し、被写体に対して撮像素子が位置する方向を「リア側」、「撮像素子側」または「光軸方向後方」と称する。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．本発明の特徴
３．補足事項

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のレンズ鏡筒をフロント側から見た外観斜視図である。図２及び図３は、本実施形態のレンズ鏡筒の分解斜視図であって、図２はフロント側から見た図、図３はリア側から見た図である。図４は、本実施形態のレンズ鏡筒の断面図である。図５は、口径板の平面図である。

図示されるように、本実施形態のレンズ鏡筒１は、図２におけるフロント側から順に、フロント側押さえ環１３、第１レンズ２１、レンズ枠１２、第２レンズ２２、開口絞り３１、第３レンズ２３、スペーサ３２、第４レンズ２４、口径板３３、リア側押さえ環１４、及びＩＲカットフィルタ２５を含んで構成される。ＩＲカットフィルタ２５の光軸方向後方には、撮像素子が搭載された基板が配置される（図示省略）。本実施形態のレンズ鏡筒１は、この撮像素子が搭載された基板を含む撮像装置に用いられる。

＜レンズ枠１２＞
レンズ枠１２は、レンズ鏡筒１の筐体となる。レンズ枠１２は、光軸を中心とし、光軸方向に延びる円筒状の部材である。レンズ枠１２は、第１レンズ２１、第２レンズ２２、第３レンズ２３、第４レンズ２４、開口絞り３１、スペーサ３２、口径板３３、フロント側押さえ環１３、リア側押さえ環１４、及びＩＲカットフィルタ２５を保持する。フロント側押さえ環１３は、レンズ枠１２の外側に配置されるが、それ以外の構成はレンズ枠１２の内側に配置される。

レンズ枠１２のフロント側の外周面には、雄ねじとなるねじ山１２ａが形成される。ねじ山１２ａは、フロント側押さえ環１３の内周面に形成されたねじ山１３ａとねじ嵌合する。レンズ枠１２のリア側の内周面には、雌ねじとなるねじ山１２ｂが形成される。ねじ山１２ｂは、リア側押さえ環１４の外周面に形成されたねじ山１４ａとねじ嵌合する。

ねじ山１２ｂは、ねじ逃げ部１２ｃの光軸方向後方に位置する。ねじ山１２ｂとねじ逃げ部１２ｃとは光軸方向に連続して形成される。ねじ逃げ部１２ｃにおけるレンズ枠１２の内径をねじ逃げ径Ａとする。ねじ山１２ｂの谷の径は、ねじ逃げ径Ａよりもやや小さい。また、リア側押さえ環１４のねじ山１４ａの山の径は、ねじ逃げ径Ａよりもやや小さくなっている。これにより、リア側押さえ環１４を、レンズ枠１２に当接することなく一定以上ねじ込むことが可能な構成となっている。なお、ねじ山１２ｂの山の径を、雌ねじ内径Ｂとする。

ねじ逃げ部１２ｃは、ねじ逃げ溝とも言われ、ねじ山１２ｂに不完全ねじ部が形成されないようにするために必要な部位である。ねじ逃げ部１２ｃの径方向内側には、口径板３３が配置される。ねじ逃げ部１２ｃは、光軸方向の距離Ｅにわたって形成されている。ねじ逃げ部１２ｃの光軸方向の距離Ｅは、口径板３３の光軸方向の厚さ（大きさ）よりも大きい。ねじ逃げ部１２ｃには、口径板３３の突出部３３ａ～３３ｃが径嵌合により接する。図４における口径板３３の上側では突出部３３ａ～３３ｃのいずれかがねじ逃げ部１２ｃに接しているが、下側は突出部３３ａ～３３ｃが形成されていない部分であるため、口径板３３の外周とねじ逃げ部１２ｃとの間に隙間が生じている。

レンズ枠１２には、フロント側から順に、第１レンズ２１、第２レンズ２２、開口絞り３１、第３レンズ２３、スペーサ３２、第４レンズ２４、口径板３３、及びＩＲカットフィルタ２５が配置される。レンズ枠１２は、第１レンズ２１の光軸方向後方の面に当接する面を有する。第１レンズの光軸方向前方は、フロント側押さえ環１３に当接することで、光軸方向に固定されている。第１レンズ２１、第２レンズ２２、開口絞り３１、第３レンズ２３、スペーサ３２、第４レンズ２４、口径板３３、及びＩＲカットフィルタ２５は、本発明の「光学部材」の構成例である。

レンズ枠１２は、第２レンズ２２の光軸方向前方の面に当接する面を有する。光軸方向前方から順に配置された第２レンズ２２、開口絞り３１、第３レンズ２３、スペーサ３２、第４レンズ２４、及び口径板３３は互いに光軸方向で接しており、口径板３３の光軸方向後方がリア側押さえ環１４に当接することで、光軸方向に固定されている。ＩＲカットフィルタ２５は、リア側押さえ環１４により保持される。

＜第１レンズ２１＞
第１レンズ２１は、樹脂またはガラスなどにより形成される。第１レンズ２１はレンズ枠１２と径嵌合する。第１レンズ２１の光軸方向前方は、フロント側押さえ環１３に接する。第１レンズ２１の光軸方向後方は、レンズ枠１２に接する。

＜フロント側押さえ環１３＞
フロント側押さえ環１３は、内周面に雌ねじとなるねじ山１３ａを有する。フロント側押さえ環１３は、開口を有する円環状の部材である。フロント側押さえ環１３は、第１レンズ２１の曲面に接し、第１レンズ２１の光軸方向の移動を規制する。フロント側押さえ環１３は、レンズ枠１の径方向内側に配置される構成としてもよい。

＜第２レンズ２２＞
第２レンズ２２は、樹脂またはガラスなどにより形成される。第２レンズ２２はレンズ枠１２と径嵌合する。第２レンズ２２の光軸方向前方はレンズ枠１２に接する。第２レンズ２２の光軸方向後方は、開口絞り３１に接する。

＜開口絞り３１＞
開口絞り３１は、開口量を調整可能に形成され、通過する光の量を調整する。開口絞り３１は、例えば羽根部材を含み、モータなどの駆動機構により羽根部材が駆動されることで開口量が変化し、通過する光量を調整可能となる。開口絞り３１は、レンズ枠１２と径嵌合する。開口絞り３１の光軸方向前方は第２レンズ２２に接する。開口絞り３１の光軸方向後方は第３レンズ２３に接する。

＜第３レンズ２３＞
第３レンズ２３は、レンズ２３ａと２３ｂとの２つのレンズが接合された接合レンズである。レンズ２３ａ及び２３ｂは、それぞれ樹脂またはガラスなどにより形成される。第３レンズ２３はレンズ枠１２と径嵌合する。第３レンズ２３の光軸方向前方は開口絞り３１に接する。第３レンズ２３の光軸方向後方は、スペーサ３２に接する。

＜スペーサ３２＞
スペーサ３２は、第３レンズ２３と第４レンズ２４との光軸方向の距離を調整するために配置される。スペーサ３２は、樹脂等で形成される。スペーサ３２は、レンズ枠１２と径嵌合する。スペーサ３２の光軸方向前方は第３レンズ２３のレンズ２３ａに接する。スペーサ３２の光軸方向後方は第４レンズ２４に接する。

＜第４レンズ２４＞
第４レンズ２４は、樹脂またはガラスなどにより形成される。第４レンズ２４はレンズ枠１２と径嵌合する。第４レンズ２４の光軸方向前方はスペーサ３２に接する。第４レンズ２４の光軸方向後方は、口径板３３に接する。

＜口径板３３＞
図５は、口径板３３の平面図である。口径板３３は、開口を有する円環状で板状の部材であり、当該位置を通過する光の最外位置を決定する。口径板３３は、厚さ２０～１００μｍ程度の樹脂または金属で形成される。口径板３３は、周方向に均等に配置された３つの突出部３３ａ～３３ｃを有する。円弧状に延びる突出部３３ａ～３３ｃのそれぞれの内角は２０°程度で等しい。突出部３３ａ～３３ｃの内角は、１０°～６０°の範囲で任意に決定される。口径板３３の突出部３３ａ～３３ｃが形成されていない部分の外径Ｃは、レンズ枠１２のねじ山１２ｂの雌ねじ内径Ｂよりも小さい。突出部３３ａ～３３ｃの外径Ｄは、ねじ逃げ部１２ｃにおけるレンズ枠１２の内径と略等しい。

口径板３３の外径Ｃは、リア側押さえ環１４の開口の内径よりも大きく、突出部３３ａ～３３ｃの外径Ｄのよりも小さい範囲で、任意に決定可能である。仮に、口径板３３の外径Ｃがリア側押さえ環１４の開口の内径よりも小さく形成されると、口径板３３とリア側押さえ環１４との間に隙間が生じて光が漏れてしまうことになるため、上記のような構成にする必要がある。

組み立ての際、口径板３３は、圧力を与えられ湾曲させられながら、リア側からねじ逃げ部１２ｃに組み込まれる。口径板３３の突出部３３ａ～３３ｃの外径Ｄは、レンズ枠１２のねじ山１２ｂの山の径よりも大きいため、湾曲させないそのままの形状では、ねじ逃げ部１２ｃに組み込むことができない。一旦ねじ逃げ部１２ｃに口径板３３を組み込んだ後は、湾曲させない状態では突出部３３ａ～３３ｃがレンズ枠のねじの内径に接触し、口径板３３は組み込まれた位置で保持された状態となる。すなわち、口径板３３は容易に取りはずすことが出来ない状態となる。

なお、口径板３３は、通過する光の最外位置を決定する口径板として機能せず、単なるスペーサとして機能するものであってもよい。口径板３３は、本発明の「板部材」の一構成例である。

＜リア側押さえ環１４＞
リア側押さえ環１４は、外周面に雄ねじとなるねじ山１４ａを有する。リア側押さえ環１４は、開口を有する円環状の部材である。リア側押さえ環１４は、口径板３３の光軸方向後方の面に面接触し、口径板３３の光軸方向の移動を規制する。リア側押さえ環１４は、内側にＩＲカットフィルタ２５を保持する。リア側押さえ環１４は、本発明の「押さえ環」の構成例である。

＜ＩＲカットフィルタ２５＞
ＩＲカットフィルタ２５は、透過する光に含まれる赤外線の波長成分を抑制または遮蔽する部材である。ＩＲカットフィルタ２５は、リア側押さえ環１４により保持される。

＜２．本発明の特徴＞
上記実施形態により具体的に説明した本発明は、例えば以下のような特徴を有する。

上記構成のレンズ鏡筒では、リア側押さえ環１４のねじ山１２ｂの光軸方向前方にねじ山１２ｂから連続して形成されたねじ逃げ部１２ｃに、円環状で突出部を有する口径板３３を配置する構成としている。この構成により、ねじ逃げ部１２ｃよりも光軸方向前方に、ねじ山１２ｂより小さい径の、口径板３３を嵌合させるための嵌合径部を設ける必要がなくなる。そのため、口径板３３を配置するためにレンズ枠１２の径を大きくする必要がなくなる。ひいては、径が小さい、小型のレンズ鏡筒１を構成可能となる。また、光軸方向において口径板３３を配置するための空間をねじ逃げ部と別に確保する必要がなくなるため、光軸方向のレンズ枠１２の長さを短くすることができる。

なお、実施形態では、リア側押さえ環１４の光軸方向前方に口径板３３を配置する構成としたが、フロント側押さえ環１３の光軸方向後方に口径板を配置する構成も、実施形態と同様の構成で実現可能である。この場合、レンズ枠１２、リア側押さえ環１４、口径板３３、及び第４レンズ２４と同様に、レンズ枠１２、フロント側押さえ環、口径板、及び第１レンズを配置する構成とすればよい。

上記構成のレンズ鏡筒では、最も撮像素子側に配置されたレンズである第４レンズ２４に口径板３３が接し、リア側押さえ環１４が口径板３３の光軸方向後方から口径板３３に当接する構成としている。この構成により、口径板３３が撮像素子に近接した位置に配置される構成において、径が小さいレンズ鏡筒１を構成することが可能となる。

なお、口径板３３が第４レンズ２４に接する構成ではなく、最も撮像素子側に配置されたレンズ以外のスペーサまたはフィルタなどの光学部材に接する構成としてもよい。また、最も撮像素子側に配置された光学部材に接する構成ではなく、複数配置されたレンズなどの光学部材のうちの途中位置に口径板３３が配置される構成としてもよい。

上記構成のレンズ鏡筒では、口径板３３が、周方向に均等な位置に配置された３つの突出部３３ａ～３３ｃを有する構成としている。この構成により、口径板３３の突出部がレンズ枠１２のねじ逃げ部１２ｃで径嵌合する構成において、口径板３３を湾曲させながらねじ逃げ部１２ｃに組み込み可能な構成とすることで、レンズ枠１２の内周のねじ山１２ｂの内径よりも径の大きな板部材を含む構成とすることが可能になる。また、突出部３３ａ～３３ｃを有しているため、レンズ枠１２により安定的に口径板３３が保持される構成となる。

なお、突出部３３ａ～３３ｃは必ずしも周方向に均等に配置されなくてもよい。また、突出部が４つ以上設けられた構成としてもよい。

上記構成のレンズ鏡筒では、リア側押さえ環１４が開口を有する円環状の部材であって、口径板３３の外径Ｃは、リア側押さえ環１４の開口の内径より大きくなる構成としている。この構成により、口径板３３の外周部よりも径方向外側の部分と、リア側押さえ環１４の開口との隙間から光が漏れない構成にすることができる。

＜３．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

本実施形態のレンズ鏡筒１では、光学部材として第１レンズ２１、第２レンズ２２、開口絞り３１、第３レンズ２３、スペーサ３２、第４レンズ２４、口径板３３、及びＩＲカットフィルタ２５を含む構成を例示して説明したが、レンズ、スペーサ、及びフィルタ等の光学部材の数及び組み合わせは任意に変更可能である。また、これらの光学部材の間に防水用のシールリング等を含む構成としてもよい。

また、本発明のレンズ鏡筒１は、撮像機能を備えたスマートフォン、タブレット機器、及びノートＰＣなどの電子機器にも適用可能である。

また、本発明のレンズ鏡筒１は、プロジェクタなどの投影機能を備えた電子機器にも適用可能である。この場合、画像投影用の発光部を備える構成となる。

本発明は、特に乗用車、バス、電車などの車載用などの小型の撮像装置に組み込まれるレンズ鏡筒（レンズユニット）などとして好適に利用される。また、車載用以外であっても、小型化が求められる、監視カメラなどの撮像装置、スマートフォンなどの携帯端末で用いられる撮像装置およびプロジェクタなどの投影装置などの電子機器のレンズ鏡筒として好適に利用される。

１…レンズ鏡筒
１２…レンズ枠
１２ａ…ねじ山
１２ｂ…ねじ山
１２ｃ…ねじ逃げ部
１３…フロント側押さえ環
１３ａ…ねじ山
１４…リア側押さえ環
１４ａ…ねじ山
２１…第１レンズ
２２…第２レンズ
２３…第３レンズ
２４…第４レンズ
２５…ＩＲカットフィルタ
３１…開口絞り
３２…スペーサ
３３…口径板
３３ａ～３３ｃ…突出部

Claims (6)

1. レンズを含む光学部材を保持し、内周面にねじ山を有するレンズ枠と、
   前記レンズ枠の前記ねじ山と螺合するねじ山を外周面に有し、前記光学部材の少なくとも一部を光軸方向前方または後方から押さえる押さえ環と、
   円環状であって、外周部から径方向に突出する突出部を複数有し、前記レンズ枠に保持された板部材と、を備え、
   前記レンズ枠は、前記押さえ環の前記ねじ山の最外周よりも径方向外側に内周面を有するねじ逃げ部を有し、
   前記ねじ逃げ部は、光軸方向において前記レンズ枠の前記ねじ山と連続する位置に形成され、
   前記ねじ逃げ部の内側に前記板部材が配置され、
   前記板部材は、光軸方向前方及び後方の一方が前記押さえ環に当接し、光軸方向前方及び後方の他方が前記レンズに当接する、
   レンズ鏡筒。
2. 前記押さえ環は、前記板部材の光軸方向後方に位置し、光軸方向前方の面が前記板部材に当接し、
   前記板部材は、光軸方向前方の面が、最も撮像素子側に配置された前記レンズに当接している、
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記板部材が口径板である、
   請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記板部材は、周方向に均等な位置に配置された３つ以上の前記突出部を有している、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記押さえ環は開口を有する円環状であり、
   前記板部材の前記外周部の外径は、前記押さえ環の前記開口の内径より大きい、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記請求項１～５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有する、電子機器。

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