JP2007171329A

JP2007171329A - レンズ鏡筒

Info

Publication number: JP2007171329A
Application number: JP2005365942A
Authority: JP
Inventors: Takanori Fujiwara; 孝憲藤原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】液体レンズの調心機構と電気回路とをコンパクトに配置したレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒を、混合が防止された状態において界面を挟んで隣接して配置され、印加電圧に応じて前記界面の形状を変化させる第１の液体２ａ及び第２の液体２ｂを有する液体レンズ部２と、液体レンズ部２の外径側に設けられ、液体レンズ部を支持するレンズ枠３と、レンズ枠３の外周面に備えられ、液体レンズ部２に電圧を印加する電極１２と、レンズ枠３を液体レンズ部２の光軸と略直交する面内で移動可能に支持するレンズ枠支持部５と、レンズ枠支持部５及びレンズ枠３の間にわたして設けられ、レンズ枠支持部５に対するレンズ枠３の位置を調整する調心機構部７，８とを備え、調心機構部の少なくとも一部８ｖは、液体レンズ部２に電圧を印加する電源部、及び、電極１２とそれぞれ導通する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体レンズ及びその調心機構を備えたレンズ鏡筒に関するものである。

液体レンズは、導電性又は有極性を有する複数種類の液体を、相互に混合しない状態とされた界面において隣接させて配置し、これらの液体間に電圧を印加することによって、界面形状を変化させて光学特性を変更するものである（例えば、特許文献１参照）。
液体レンズは、外周縁部を固体のレンズ枠によって支持しても、レンズ枠の外径中心に対して光学的な中心が偏心していることが多く、他の光学系と組み合わせて使用される場合には調心機構を設ける必要がある。しかし、調心機構は、液体レンズに電圧を印加するための電気配線と相互に干渉しないように、コンパクトなスペースに配置することは困難であった。
特開２００１−２２８３０７号公報

本発明の課題は、液体レンズの調心機構と電気回路とをコンパクトに配置したレンズ鏡筒を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
請求項１の発明は、混合が防止された状態において界面を挟んで隣接して配置され、印加電圧に応じて前記界面の形状を変化させる第１の液体及び第２の液体を有する液体レンズ部と、前記液体レンズ部の外径側に設けられ、前記液体レンズ部を支持するレンズ枠と、前記レンズ枠の外周面に備えられ、前記液体レンズ部に電圧を印加する電極と、前記レンズ枠を前記液体レンズ部の光軸と直交する面内で移動可能に支持するレンズ枠支持部と、前記レンズ枠支持部及び前記レンズ枠の間にわたして設けられ、前記レンズ枠支持部に対する前記レンズ枠の位置を調整する調心機構部とを備え、前記調心機構部の少なくとも一部は、前記液体レンズ部に電圧を印加する電源部、及び、前記電極とそれぞれ導通することを特徴とするレンズ鏡筒である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレンズ鏡筒において、前記調心機構部は、前記レンズ枠の外周面と当接しかつ前記レンズ枠支持部に対する位置を変更可能な位置調整部と、前記位置調整部に対して前記液体レンズ部の光軸を挟んだ反対側に設けられ、前記レンズ枠を前記位置調整部側に付勢するとともに、前記電極と前記電源部とを導通させる付勢部とを備えることを特徴とするレンズ鏡筒である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）調心機構部を介して電源部と液体レンズ部とを導通させることによって、この部分に調心機構部とは別に配線を設ける必要がなくなるから、液体レンズの調心機構と電気回路とをコンパクトに配置することができる。
（２）調心機構部の付勢部を介して導通させることによって、付勢部が電極に対してその付勢力によって加圧接触されるから、良好な導通状態を確保することができる。

本発明は、液体レンズの調心機構と電気回路とをコンパクトに配置したレンズ鏡筒を提供するという課題を、液体レンズを収容するレンズ枠の外周面部に電極を形成し、調心機構部の一部を構成し、レンズ枠を付勢するバネと、この電極とを導通させることによって解決した。

以下、本発明を適用したレンズ鏡筒の実施例について説明する。
本実施例において、図示しないレンズ鏡筒は、例えばデジタルスチルカメラの撮影用レンズ鏡筒であって、光軸方向に配列された複数のレンズ群を備え、その一部に以下説明する液体レンズユニットを備えたものである。
図１は、液体レンズユニットを光軸を含む平面で切った状態を示す断面図である。図２は、図１のII−II部矢視断面図である。

液体レンズユニット１は、例えばこのレンズ鏡筒の撮影距離（被写体距離）を変更するフォーカシングレンズとして機能するものであって、液体レンズ２、液体レンズ枠３、電極４、レンズ室５、レンズ押え６、調整ビス７、付勢バネ８、配線９，１０、レンズ１１を備えている。
液体レンズ２は、異なった屈折率を有する絶縁性液体２ａ及び導電性液体２ｂを、光軸方向入射側（光軸方向対物側）から順に層状に配列したものであって、絶縁性液体２ａと導電性液体２ｂとの界面は、これらが相互に混合されることがなくかつ変形可能に構成されている。
液体レンズ枠３は、液体レンズ２を収容しその外周縁部を支持するとともに、樹脂等の絶縁性を有する材料によって形成された円環状の部材であって、電極１２（図１、図２では図示しない。後述する図３を参照。）が設けられている。電極１２は、その一部が液体レンズ枠３の外周面部に露出するとともに、他の一部が後述する絶縁層２ｄ（図３参照）を介して絶縁性液体２ａ及び導電性液体２ｂの外周縁部に配置されている。
電極４は、液体レンズ枠３の射出側（光軸方向像側）の端面に設けられたリングプレート状のものであって、液体レンズ２の導電性液体２ｂと導通するものである。
上述した液体レンズ２、液体レンズ枠３、電極４，１２については、その構成及び機能を後に詳しく説明する。

レンズ室５は、液体レンズ枠３及びレンズ１１をその内径側に収容する円筒状の部材であって、例えば樹脂等の絶縁性を有する材料によって形成されている。レンズ室５は、その内径側に突き出して形成されたフランジ部５ａを備え、液体レンズ枠３は、電極４がフランジ部５ａの光軸方向対物側の平面部に当接した状態で収容されている。
レンズ押え６は、レンズ室５の入射側の開口部から挿入され、その外周縁部に形成されたネジ部をレンズ室５の内径側に形成されたネジ部とネジ結合される円環状の部材であって、液体レンズ枠３の入射側の端面と当接する平面部を備えている。
ここで、液体レンズ枠３が収容される領域におけるレンズ室５の内径は、液体レンズ枠３の外径に対して大きく形成され、液体レンズ枠３は、仮に後述する調整ビス７及び付勢バネ８が無い場合、レンズ室５に対して光軸と直交する面内において移動可能な状態で支持されている。

調整ビス７及び付勢バネ８は、協働して液体レンズ２の調心機構を構成するものである。調心ビス７及び付勢バネ８は、図２に示すように、レンズ鏡筒の光軸を水平とし、横長の画像を取得する状態である通常撮影位置における鉛直方向及び水平方向の調心を行うためのものがそれぞれ設けられ、前者にはｖ、後者にはｈをその符号に付して図示している。
通常撮影位置において、鉛直方向の調心用である調整ビス７ｖは、光軸の上方に配置され、付勢バネ８ｖは、光軸の下方に配置されている。
また、水平方向の調心用である調整ビス７ｈ及び付勢バネ８ｈは、水平方向に離間しかつ光軸を挟んで配置されている。

調整ビス７（７ｖ，７ｈ）は、レンズ室５の側面を貫通して、レンズ室５の径方向に沿って挿入され、外周面部に送りネジが形成されたボルトであって、一方の端部は、レンズ室５の内周面から突き出して液体レンズ枠３の外周面部に当接し、他方の端部は、レンズ室５の外周面部に露出している。調整ビス７は、レンズ室５の外径側の端部に、スクリュードライバ等の工具が係合される係合部が形成され、その中心軸回りに回転させることによって、液体レンズ枠３側の端部のレンズ室５の内周面からの突出量を変更し、液体レンズ２の調心操作を行うようになっている。

付勢バネ８（８ｖ，８ｈ）は、レンズ室５に固定され、液体レンズ枠３の外周面部を押圧する付勢部材であって、図２に示すように、押圧部８ａ、被固定部８ｂ、中間部８ｃを、例えば弾性を有する金属板をコの字状（Ｕ字状）に曲げ加工して一体に形成した板バネである。付勢バネ８は、調整ビス７の突出量変化に関わらず、液体レンズ枠３を対向する調整ビス７側に押圧し、がたつきが生じないように保持するものである。
押圧部８ａは、液体レンズ枠３の外周面部に当接する平板状の部分である。
被固定部８ｂは、レンズ室５の外周面部に、ビス８ｄによって固定される部分であって、押圧部８ａに対して略平行に配置された平板状に形成されている。
中間部８ｃは、押圧部８ａの端部と被固定部８ｂの端部との間にわたして設けられ、これらを連結する部分であって、レンズ室５の外周面部に形成された開口５ｂ内に挿入されている。
ここで、垂直方向の調心用の付勢バネ８ｖは、後述する配線１０と電極１２とを導通させるバネ電極であって、図示しない電源部が発生する電圧を液体レンズ２に印加するために用いられる電気回路の一部を構成するものである。

本実施例において、調心操作は、例えば、レンズ鏡筒の製造時等において、公知の計測機器を用いて行われ、例えば、液体レンズ２の光軸が他の光学系の光軸よりも通常撮影時における上側である場合は、調整ビス７ｖの突出量を増して液体レンズ枠３を下方に押し出し、逆に液体レンズ２の光軸が下側である場合は、調整ビス７ｖを引込めて、付勢バネ８ｖの加圧力によって液体レンズ枠３を押し上げる。また、水平方向における調心も、これと同様に、調整ビス７ｈの突出量を変更することによって行われる。

配線９，１０は、上述した電源部の正極、負極がそれぞれ接続されたものであって、それぞれ電極４、及び、付勢バネ８ｖの被固定部８ｂに、例えばハンダ付け等の導通を確保可能な接合方法によって接続されている。
レンズ１１は、例えば光学ガラスやプラスチック等の固体材料によって形成されたものであって、レンズ室５のフランジ部５ａよりも射出側の領域に嵌め込まれ、固定されている。

図３は、液体レンズ２、液体レンズ枠３、電極４の機能及び構成を示す模式図であって、図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ電圧を印加しない状態、印加した状態を示すものである。なお、図３は、各部材の形状等を一部簡素化して図示している。
液体レンズ枠３は、その光軸方向における両端部にガラス板Ｇ１，Ｇ２を備えている。ガラス板Ｇ１，Ｇ２は、円盤状の平板であって、それぞれ液体レンズ枠３の入射側、射出側の端面を閉塞している。
液体レンズ２の絶縁性液体２ａ及び導電性液体２ｂは、液体レンズ枠３の内周面と、ガラス板Ｇ１，Ｇ２とによって形成される空間部内に封入されている。

また、液体レンズ２は、疎水コート部２ｃ、絶縁層２ｄを備えている。
疎水コート部２ｃは、絶縁性液体２ａ及び導電性液体２ｂの外周面と、絶縁性液体２ａ及びガラス板Ｇ１との界面に形成されている。
絶縁層２ｄは、絶縁性液体２ａ及び導電性液体２ｂの外周面に形成された疎水コート部２ｃをカバーする円筒状に形成されている。

電極１２は、内筒部１２ａ、外筒部１２ｂ、中間部１２ｃを、例えば板金加工によって一体に形成したものである。
内筒部１２ａは、円筒状に形成され、液体レンズ枠３の内径側に挿入され、その内周面は液体レンズ２の絶縁層２ｄの外周面と接している。
外筒部１２ｂは、円筒状に形成され、その内径側に液体レンズ枠３が挿入されている。また、液体レンズ枠３の外周面は、略全面にわたって電極１２の外筒部１２ｂによってカバーされている。この外筒部１２ｂは、上述した付勢バネ８ｖの押圧部８ａが加圧接触されることによって、この付勢バネ８ａと導通するものである。
中筒部１２ｃは、リングプレート状に形成され、その内周縁部、外周縁部は、それぞれ内筒部１２ａ、外筒部１２ｂの入射側の端部に接続されることによって、これらを接続するとともに、これらを相互に導通させるものである。

次に、液体レンズ２の動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、電極４及び電極１２に電圧を印加していない状態においては、絶縁性液体２ａと導電性液体２ｂとの界面Ｉは、液体レンズ２の外周縁部においては射出側に寄り、光軸付近においては入射側に張り出して、入射側に凸となる球面状となっている。また、液体レンズ２の外周縁部において、導電性液体２ｂ及び疎水コート部２ｃの接触面と界面Ｉとがなす角度θは、鈍角となっている。
このとき、液体レンズ２は、負のレンズパワーを有し、平行光を入射すると、その射出光は拡散される。

図３（ｂ）に示すように、電極４、電極１２を電源部の正極、負極とそれぞれ接続して電圧を印加すると、導電性液体２ｂ内の正電荷が、電極１２の内筒部１２ａの負電荷に引き付けられることによって、界面Ｉは、液体レンズ２の外周縁部においては入射側に寄り、光軸付近においては射出側に張り出して、射出側に凸となる球面状となっている。また、上述した角度θは、鋭角となっている。
このとき、液体レンズ２は、正のレンズパワーを有し、平行光を入射すると、その射出光は収束される。
このようなレンズパワーは、印加する電圧を変化させることによって連続的に変化させることができるから、例えば液体レンズ２をフォーカシングレンズとして利用する場合は、公知の自動焦点調節（ＡＦ）制御に応じて電圧を変化させることによって、焦点合わせを行うことができる。

以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）調心機構部の一部を構成する付勢バネ８ｖを介して、電源部が発生する電圧を液体レンズ２に印加することによって、液体レンズ枠３の外周面部に直接配線を接続する必要がなくなるから、液体レンズ２の調心機構と電気回路とをコンパクトに収容することができる。また、液体レンズ枠３の外周面部に配線が接続されないから、このような配線が調心操作の妨げとなることを防止できる。
（２）付勢バネ８ｖは、それ自体が有する加圧力によって、液体レンズ枠３の外周面部に配置される電極１２の外筒部１２ｂに加圧接触されるから、接触不良等を防止して良好な導通状態を確保することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施例は、デジタルスチルカメラの撮影用レンズ鏡筒であるが、本発明はこれに限らず、他の用途に用いられるレンズ鏡筒にも適用することができる。例えば、ムービーカメラ、フィルムカメラ、双眼鏡、単眼鏡等のレンズ鏡筒に適用してもよく、また、例えば携帯電話機や携帯情報端末に設けられるカメラの撮影用レンズ鏡筒にも適用することができる。
（２）実施例は、液体レンズをレンズ鏡筒のフォーカシング用として用いるものであったが、これに限らず、例えばズーム用や、フォーカシング及びズーム兼用のレンズとして用いてもよい。
（３）実施例は、付勢部を用いて液体レンズ枠の外周面部に配置された電極との導通を図っているが、これに限らず、例えば調整ビス等の位置調整部を介して導通させるようにしてもよい。

本発明を適用したレンズ鏡筒の実施例における液体レンズユニットの断面図である。図１のII−II部矢視断面図である。図１の液体レンズユニットの液体レンズ等の機能を示す模式図である。

符号の説明

１：液体レンズユニット、２：液体レンズ、２ａ：絶縁性液体、２ｂ：導電性液体、３：液体レンズ枠、４：電極、５：レンズ室、６：レンズ押え、７：調整ビス、８：付勢バネ、９，１０：配線、１１：レンズ、１２：電極

Claims

混合が防止された状態において界面を挟んで隣接して配置され、印加電圧に応じて前記界面の形状を変化させる第１の液体及び第２の液体を有する液体レンズ部と、
前記液体レンズ部の外径側に設けられ、前記液体レンズ部を支持するレンズ枠と、
前記レンズ枠の外周面に備えられ、前記液体レンズ部に電圧を印加する電極と、
前記レンズ枠を前記液体レンズ部の光軸と略直交する面内で移動可能に支持するレンズ枠支持部と、
前記レンズ枠支持部及び前記レンズ枠の間にわたして設けられ、前記レンズ枠支持部に対する前記レンズ枠の位置を調整する調心機構部と
を備え、
前記調心機構部の少なくとも一部は、前記液体レンズ部に電圧を印加する電源部、及び、前記電極とそれぞれ導通すること
を特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
前記調心機構部は、
前記レンズ枠の外周面と当接しかつ前記レンズ枠支持部に対する位置を変更可能な位置調整部と、
前記位置調整部に対して前記液体レンズ部の光軸を挟んだ反対側に設けられ、前記レンズ枠を前記位置調整部側に付勢するとともに、前記電極と前記電源部とを導通させる付勢部とを備えること
を特徴とするレンズ鏡筒。