JP2007271649A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全長の短縮されたレンズ鏡胴や移動レンズ群の群数が３群以上の場合でも、より小型のレンズ鏡胴を得て、該レンズ鏡胴を備えることで、より小型化された撮像装置を得ること。
【解決手段】光軸方向に移動可能とされた複数のレンズ群と、複数の鏡枠と、鏡枠を移動させるための雄ネジ部材とモータとで形成された複数の駆動ユニット、を有するレンズ鏡胴において、駆動ユニットの雄ネジ部材の２つが光軸を挟んで略平行に配置されると共に、一方の駆動ユニットはモータを像面側に、他方の駆動ユニットはモータを物体側に配置したレンズ鏡胴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、変倍撮像光学系の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ものである。

従来より、ズームレンズを搭載したカメラが市販されている。ズームレンズは、光学系を構成する複数のレンズ群を光軸に沿って所望の位置に移動させて、その間隔を変化させることにより、焦点距離の変更（ズーミング）を行うようになっている。

一方、光学系中に反射面を配置し、光軸を折り曲げた所謂屈曲光学系を備えたカメラが知られている。この屈曲光学系を備えたカメラは、撮影時にカメラ前面からレンズ鏡胴が突出せず、ズーミングを行ってもカメラの形態が変化しない利点を有している。

このような屈曲光学系を収納したレンズ鏡胴として、筐体内に固定レンズ群及び移動レンズ群を組み込み、折り曲げ後の光軸に沿ってリードスクリューを配置し、移動レンズ群の鏡枠に係合した雌ネジ部材と螺合させ、モータによりリードスクリューを回転させ、移動レンズ群を移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

全長の変化しない屈曲光学系のレンズ鏡胴の場合、撮像光学系の変倍比が３倍程度では２つのレンズ群を移動させる構成で可能であり、特許文献１のように、屈曲後の光軸に沿って、移動レンズ群の側方に直列的にモータ及びリードスクリューを配置したものが一般的である。
特開２００５−１２１８８２号公報

しかしながら、近年では、より高変倍比の撮像光学系が要望されると共に、より全長を短縮し小型化することが求められている。

全長を長くすることなく撮像光学系をより高変倍化する場合、移動レンズ群の数が増加し、モータ及びリードスクリューで構成される駆動ユニットを新たに追加配置する必要がある。また、全長を短縮し小型化する場合でも、移動レンズ群に対し駆動ユニットの配置に何らかの工夫が必要となる。

本発明は、上記問題に鑑み、全長の短縮されたレンズ鏡胴や移動レンズ群の群数が３群以上の場合でも、より小型のレンズ鏡胴を得ること及び、該レンズ鏡胴を備えることで、より小型化された撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．光軸方向に移動可能とされた複数のレンズ群を含む撮像光学系と、該レンズ群をそれぞれ保持する複数の鏡枠と、該鏡枠をそれぞれ移動させるための雄ネジ部材とモータとで形成された複数の駆動ユニット、を有するレンズ鏡胴において、前記駆動ユニットの雄ネジ部材の２つが光軸を挟んで略平行に配置されると共に、一方の駆動ユニットはモータを像面側に、他方の駆動ユニットはモータを物体側に配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。

２．前記移動可能とされた複数のレンズ群のうち、像面に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットはモータを物体側に配置し、物体に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットはモータを像面側に配置したことを特徴とする１に記載のレンズ鏡胴。

３．前記撮像光学系は光学系中に反射面が配置された屈曲光学系であることを特徴とする１又は２に記載のレンズ鏡胴。

４．１〜３のいずれかに記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、全長が短縮されたレンズ鏡胴や移動レンズ群の群数が３群以上の場合でも、小型のレンズ鏡胴を得ることが可能となり、該レンズ鏡胴を備えることで、より小型化された撮像装置を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるカメラ１００の主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。同図は、カメラ１００を被写体側から見た斜視図である。

同図に示すように、カメラ１００は、変倍可能な折り曲げ撮像光学系を内包したレンズ鏡胴７０が図示の如く右側に縦に配置され、開口部８１が被写体光束を取り込むよう形成されている。この開口部８１には、開口部８１を露呈する開状態と開口部８１を覆う閉状態とする図示しないレンズバリアが設けられている。

８２はフラッシュ発光窓であり、フラッシュ発光窓８２の後方には反射傘、キセノン管、その他メインコンデンサ、回路基板等で構成されるフラッシュユニット８３が配置されている。８４はカード型の画像記録用メモリである。８５は電池であり、本カメラの各部へ電源を供給する。画像記録用メモリ８４及び電池８５は、図示しない蓋部から挿脱が可能となっている。

カメラ１００の上面には、レリーズ釦８６が配置され、その１段目の押し込みによりカメラの撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段目の押し込みにより撮影露光動作が行われる。８７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８７により動作状態に切り替えられると、図示しないレンズバリアは、開状態にされると共に、各部の動作が開始される。また、メインスイッチ８７により非動作状態に切り替えられると、図示しないレンズバリアは、閉状態にされると共に、各部の動作を終了させる。

本カメラの背面には、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８８が配置されている。また、図示していないが、ズームアップ、ズームダウンをおこなうズーム釦、撮影した画像を再生する再生釦、画像表示部８８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。

以下に、本実施の形態に係るレンズ鏡胴７０について説明する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態は３つのレンズ群が移動してズーミング及びフォーカシングを行うように構成された撮像光学系を内包したレンズ鏡胴を例にとり説明する。

図２は、第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴７０内の撮像光学系を示す概略断面図である。同図（Ａ）はレンズ鏡胴７０の概略の縦断面図であり、同図（Ｂ）は撮像光学系を構成する各レンズ群の変倍のための移動線図である。

同図において、１は第１レンズ群であり、光軸をＯＡとし被写体に向けて配置されたレンズ１１と光軸ＯＡを略直角方向に折り曲げる反射部材であるプリズム１２と、プリズム１２により折り曲げられた光軸ＯＢを光軸として配置されたレンズ１３及びレンズ１４から構成されている。なお、第１レンズ群１は第１筐体２１に固定され、移動しない。

２は第２レンズ群であり、鏡枠３２に保持されている。第２レンズ群は変倍（以下、ズーミングとも言う）時には、同図（Ｂ）に示したように、光軸ＯＢに沿って移動する。

Ｓはシャッタユニットであり、不図示のシャッタ及び絞りを有している。なお本例ではシャッタ及び絞りを有するシャッタユニットとして説明するが、絞りとシャッタのいずれか一方が配置されているものであってもよい。

これら第１レンズ群１、第２レンズ群２、シャッタユニットＳは、第１筐体２１に保持され、第１鏡胴ユニット７１としてユニット化されている。

３は第３レンズ群であり、鏡枠３３に保持されている。なお後述するが、図示の如く、鏡枠３３の一部は、第２筐体２２の外側に露呈しており、鏡枠３３の光軸直交方向に遊びを有しており、鏡枠３３の位置を調整した後、鏡枠３３は第２筐体２２に固定されており、この第３レンズ群３は変倍時に移動しない。

４は第４レンズ群であり、鏡枠３４に保持されている。第４レンズ群４は変倍時には、図示の如く光軸ＯＢに沿って移動する。

５は第５レンズ群であり、鏡枠３５に保持されている。第５レンズ群５は、変倍時には図示の如く光軸ＯＢに沿って移動する。なお、第５レンズ群５は、変倍の後、破線で示す位置まで移動し、焦点調節（以下、フォーカシングとも言う）を行うようになっている。

６は第６レンズ群であり、第２筐体２２に固定されており、変倍時に移動しない。

７は光学フィルタであり、赤外光カットフィルタ及び、必要に応じてオプチカルローパスフィルタが積層され、第２筐体２２に固定されている。

８は撮像素子であり、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等が用いられ、第２筐体２２に固定されている。

これら第３レンズ群３、第４レンズ群４、第５レンズ群５、第６レンズ群６、光学フィルタ７及び撮像素子８は、第２筐体２２に保持され第２鏡胴ユニット７２としてユニット化されている。

このように分割された、第１鏡胴ユニット７１と第２鏡胴ユニット７２とが結合され、レンズ鏡胴７０が形成されている。

図３は、第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴７０の外観斜視図である。

同図に示すように、レンズ鏡胴７０は、第１筐体２１にシャッタユニットＳが保持された第１鏡胴ユニット７１と第２鏡胴ユニット７２が結合されて構成されている。

第１鏡胴ユニット７１は、ステップモータ４４、シャッタユニットＳ、不図示のフォトインタラプタに接続されたフレキシブルプリント基板ＦＰＣ１を有し、第２鏡胴ユニット７２には不図示のステップモータ、フォトインタラプタに接続されたフレキシブルプリント基板ＦＰＣ２を有している。フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１は、コネクタＣで、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２と接続され、接続端子部Ｔが、不図示の制御基板に接続されて、レンズ鏡胴７０の可動部の駆動制御が行われるようになっている。

図４は、第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴の概略の内部構造を示す斜視図である。

同図において、第２レンズ群２を保持する鏡枠３２は、ガイド軸４１、４２により、光軸ＯＢ方向に摺動可能となされている。また、鏡枠３２に一体的に形成もしくは組み込まれた雌ネジ部材３２ｒが、ステップモータ４４に連設された雄ネジ部材であるリードスクリュー４３と螺合しており、リードスクリュー４３の回転により鏡枠３２の光軸ＯＢ方向への駆動を行うようになっている。更に、鏡枠３２は、フォトセンサであるフォトインタラプタ４５の投受光部間に挿脱される遮蔽部が形成されており、この遮蔽部の離脱もしくは挿入をフォトインタラプタ４５が初期位置として検知し、この位置を基準にステップモータ４４の回転方向及び回転量を制御することで、鏡枠３２即ち第２レンズ群２を所定の位置に移動させることができる。

第４レンズ群４を保持する鏡枠３４及び第５レンズ群５を保持する鏡枠３５は、ガイド軸５１、５２により、光軸ＯＢ方向に摺動可能となされている。鏡枠３４に一体的に形成もしくは組み込まれた雌ネジ部材３４ｒが、ステップモータ５３に連設された雄ネジ部材であるリードスクリュー５４と螺合しており、リードスクリュー５４の回転により鏡枠３４の光軸ＯＢ方向への駆動を行い、鏡枠３５に一体的に形成もしくは組み込まれた雌ネジ部材３５ｒが、ステップモータ５５に連設された雄ネジ部材であるリードスクリュー５６と螺合しており、リードスクリュー５６の回転により鏡枠３５の光軸ＯＢ方向への駆動を行うようになっている。鏡枠３４、３５の初期位置はそれぞれフォトインタラプタ４６、４７が検知するようになっている。

なお、ステップモータと雄ネジ部材であるリードスクリューは、図示の如くそれぞれがユニット化されており、このユニットを本実施の形態では駆動ユニットと称している。

同図に示すように、鏡枠３４を移動させるリードスクリュー５４、鏡枠３５を移動させるリードスクリュー５６は光軸ＯＢを挟んで略平行に配置され、ステップモータ５３は光軸ＯＢ方向の像面側に配置され、ステップモータ５５は光軸ＯＢ方向の物体側に配置されている。

更に、第４レンズ群４、第５レンズ群５のうち、光軸ＯＢ方向の物体に近い方のレンズ群である第４レンズ群４を保持する鏡枠３４を移動させる駆動ユニットのステップモータ５３は光軸ＯＢ方向の像面側に配置され、像面に近い方のレンズ群である第５レンズ群５を保持する鏡枠３５を移動させる駆動ユニットのステップモータ５５は光軸ＯＢ方向の物体側に配置されている。

即ち、雄ネジ部材であるリードスクリューを光軸を挟んで略平行に配置し、一方の駆動ユニットのモータを像面側に、他方の駆動ユニットをモータを物体側に配置することにより、ガイド軸５１には、鏡枠３４の回転係止部３４ｋが係合されると共に、鏡枠３５の移動案内を行う貫通穴を有するスリーブ部３５ｓが嵌合される。また、ガイド軸５２には、鏡枠３５の回転係止部３５ｋが係合されると共に、鏡枠３４の移動案内を行う貫通穴を有するスリーブ部３４ｓが嵌合される。このように、ガイド軸それぞれに、一方の鏡枠の係合部と他方の鏡枠のスリーブ部を配置することで、係合部は厚みを必要としないため、移動量を確保したうえでスリーブ部の嵌合長を充分に確保でき、移動レンズ群の数が３群の場合でも小型のレンズ鏡胴とできるのみならず、それぞれの鏡枠をがたつき無く滑らかに移動させることが可能なレンズ鏡胴が得られる。

更に、像面に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットのモータを物体側に配置し、物体に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットのモータを像面側に配置することで、他方の駆動ユニットにより移動させられる鏡枠の係合部の側方にモータを配置でき、体積効率を向上させた配置となり、小型化することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は２つのレンズ群が移動してズーミング及びフォーカシングを行うように構成された撮像光学系を内包したレンズ鏡胴を例にとり説明する。

図５は、第２の実施の形態に係るレンズ鏡胴の概略の内部構造を示す斜視図である。

第２の実施の形態に係るレンズ鏡胴は、第１レンズ群１、第２レンズ群及び第２レンズ群を保持する鏡枠１３２、第３レンズ群３、第４レンズ群及び第４レンズ群を保持する鏡枠１３４、光学フィルタ７、撮像素子８を有しており、鏡枠１３２及び鏡枠１３４が駆動ユニットにより移動させられる。なお、不図示であるが、第３レンズ群３の物体側にはシャッタや絞りが配置されていてもよい。

同図に示すように、鏡枠１３２を移動させるリードスクリュー１５４、鏡枠１３４を移動させるリードスクリュー１５６は光軸ＯＢを挟んで略平行に配置され、ステップモータ１５３は像面側に配置され、ステップモータ１５５は物体側に配置されている。

更に、鏡枠１３２、鏡枠１３４のうち、光軸ＯＢ方向の物体に近い方のレンズ群である第２レンズ群を保持する鏡枠１３２を移動させる駆動ユニットのステップモータ１５３は光軸ＯＢ方向の像面側に配置され、像面に近い方のレンズ群である第４レンズ群を保持する鏡枠１３４を移動させる駆動ユニットのステップモータ１５５は光軸ＯＢ方向の物体側に配置されている。

このような構成の場合でも、上記と同様に、雄ネジ部材であるリードスクリューを光軸を挟んで略平行に配置し、一方の駆動ユニットのモータを像面側に、他方の駆動ユニットをモータを物体側に配置することにより、ガイド軸１５２には、鏡枠１３４の回転係止部１３４ｋが係合されると共に、鏡枠１３２の移動案内を行う貫通穴を有するスリーブ部１３２ｓが嵌合される。また、ガイド軸１５１には、鏡枠１３２の回転係止部１３２ｋが係合されると共に、鏡枠１３４の移動案内を行う貫通穴を有するスリーブ部１３４ｓが嵌合される。このように、ガイド軸それぞれに、一方の鏡枠の係合部と他方の鏡枠のスリーブ部を配置することで、係合部は厚みを必要としないため、移動量を確保したうえでスリーブ部の嵌合長を充分に確保でき、小型のレンズ鏡胴とできるのみならず、それぞれの鏡枠をがたつき無く滑らかに移動させることが可能なレンズ鏡胴が得られる。

更に、像面に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットのモータを物体側に配置し、物体に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットのモータを像面側に配置することで、他方の駆動ユニットにより移動させられる鏡枠の係合部の側方にモータを配置でき、体積効率を向上させた配置となり、小型化することができる。

なお、上記の第１及び第２の実施の形態においては、屈曲光学系を収納するレンズ鏡胴を例に取り説明したが、これに限るものでなく、光軸を折り曲げること無く撮像素子上に画像を形成する光学系にも適用可能である。また、撮像装置の例としてカメラを用いて説明したが、これに限るものでなく、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等に搭載するカメラモジュールをも含むものであるのは勿論である。

本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるカメラの主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴内の撮像光学系を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴の外観斜視図である。 第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴の概略の内部構造を示す斜視図である。 第２の実施の形態に係るレンズ鏡胴の概略の内部構造を示す斜視図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
４ 第４レンズ群
５ 第５レンズ群
６ 第６レンズ群
７ 光学フィルタ
８ 撮像素子
２１ 第１筐体
２２ 第２筐体
３２、３３、３４、３５、１３２、１３４ 鏡枠
４５、４６、４７ フォトインタラプタ
４４、５３、５５、１５３、１５５ ステップモータ
４３、５４、５６、１５４、１５６ リードスクリュー
ＯＡ、ＯＢ 光軸
ＦＰＣ１、ＦＰＣ２ フレキシブルプリント基板

Claims (4)

1. 光軸方向に移動可能とされた複数のレンズ群を含む撮像光学系と、該レンズ群をそれぞれ保持する複数の鏡枠と、該鏡枠をそれぞれ移動させるための雄ネジ部材とモータとで形成された複数の駆動ユニット、を有するレンズ鏡胴において、
   前記駆動ユニットの雄ネジ部材の２つが光軸を挟んで略平行に配置されると共に、一方の駆動ユニットはモータを像面側に、他方の駆動ユニットはモータを物体側に配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記移動可能とされた複数のレンズ群のうち、像面に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットはモータを物体側に配置し、物体に近い方のレンズ群を移動させる駆動ユニットはモータを像面側に配置したことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 前記撮像光学系は光学系中に反射面が配置された屈曲光学系であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡胴。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

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