JP2009217015A - 光学素子の保持機構および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の外形サイズが光学素子の外形サイズより大きい場合や光学素子が薄い場合でも、製造誤差を抑えて光軸方向の薄型化を実現する光学素子の保持機構を提供する。
【解決手段】光学フィルタの保持機構は、光学フィルタ５の光軸方向の位置を規制するＣＣＤマスク８と、光軸直交面内の位置を規制するＣＣＤホルダ２３とを有する。さらに、ＣＣＤホルダ２３に設けられた、光学フィルタ５を保持する保持部材５１がＣＣＤマスク８と光軸方向に重複して配置される。つまり、光学フィルタ５を保持する保持部材５１は、光軸と直交する、ＣＣＤマスク８が配置された光軸直交面と略同一の光軸直交面に配置される。
【選択図】図７

Description

本発明は、光学素子の保持機構、およびこの保持機構を有する撮像装置に関する。

図１１は従来の撮像装置における光学素子の保持機構を示す断面図である。ＣＣＤ地板１０１には、光線の入射量を制限して有害光線をカットするためのマスク機能を有するＣＣＤマスク１０２が組み込まれる。ＣＣＤマスク１０２は薄板状の金属（板金）等でできている。ＣＣＤマスク１０２の背面から光学フィルタ１０３が組み込まれる。

光学フィルタ１０３の前面はＣＣＤマスク１０２に保持され、その側面はＣＣＤ地板１０１に設けられた保持部材１０１ａで保持される。さらに、光学フィルタ１０３の背面に弾性部材でできたＣＣＤゴム１０４が組み込まれる。ＣＣＤゴム１０４の背面からＣＣＤ１０６を接着により固定しているＣＣＤ保持部材１０５が組み込まれる。

上記構成を有する光学素子の保持機構では、ＣＣＤマスクを樹脂部材であるＣＣＤ地板と一体成型する場合と比較すると、光学フィルタ１０３を固定するための固定部材として、樹脂部材よりも断面が薄い板状の金属性部材であるＣＣＤマスク１０２が使用される。これにより、光学系全体として光軸方向の厚さを薄くすることが可能である。

この他、光軸方向の厚さを薄くする（距離を縮める）技術は種々提案されている。特許文献１に記載の保持機構は、２つの屈曲部を有する金属板金でできた光学フィルタ保持部に光学フィルタを組み込み、この光学フィルタ保持部をＣＣＤ地板の背面から挿入する構造である。また同様に、この保持機構は、光学フィルタの固定部材に樹脂部材ではなく金属板金を使用することで、光軸方向の薄型化が達成される構造となっている。
特開２００６−６７３５６号公報

しかしながら、上記従来の光学素子の保持機構では、つぎのような問題があった。すなわち、上記従来の前者の場合、図１２に示すように、ＣＣＤ２０６の外形サイズが光学フィルタ１０３よりも大きい場合、明らかにＣＣＤゴム１０４を配置するスペースが無くなってしまい、構成そのものが実施不可能である。図１２はＣＣＤの外形サイズが光学フィルタよりも大きい場合における従来の光学素子の保持機構を示す断面図である。

この場合、ＣＣＤ地板１０１の保持部材１０１ａを光学フィルタ１０３と略同等の厚みに成型することで、ＣＣＤゴム１０４を配置することが可能となる。しかし、図１２に示すように、光学フィルタ１０３が薄い場合、保持部材１０１ａの厚みを薄くすることは樹脂の成型限界を超えてしまう。また、光学フィルタ１０３をＣＣＤ２０６の外形サイズより大きくして従来の構成をとることは可能であるが、このような構成は光学フィルタ１０３のサイズを光学的に必要なサイズより無駄に大きくすることになる。従って、製造コストが高くなるという課題があった。

一方、上記従来の後者（特許文献１）の場合、光学フィルタ保持部は二段曲げを伴う階段状の複雑な形状になる。このため、その分の製造誤差が乗って光学フィルタの光軸上の位置が定まらないという課題があった。このため、光学フィルタの前段のレンズについては製造誤差分を考慮して設計上の隙間を設ける必要があり、その分、光学系の光軸方向の厚さを薄くすることができないという課題が残っていた。

そこで、本発明は、撮像素子の外形サイズが光学素子の外形サイズより大きい場合や光学素子が薄い場合でも、製造誤差を抑えて光軸方向の薄型化を実現する光学素子の保持機構、およびこの保持機構を有する撮像装置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、本発明の光学素子の保持機構は、撮像素子（４）の前面に配置された光学素子（５）の保持機構において、光軸と直交する光軸直交面に配置され、前記光学素子の光軸方向の位置を規制する規制部材（８）と、前記光学素子を保持する光学素子保持部材（５１）が設けられ、前記光学素子の光軸直交面内の位置を規制する撮像部保持部材（２３）とを備え、前記光学素子保持部材は、前記規制部材が配置された光軸直交面と略同一の光軸直交面に配置されたことを特徴とする。

本発明の撮像装置は、レンズ群を有する光学系（１、２、３）と、前記光学系によって得られる光学像を電気信号に変換する撮像素子（４）と、前記光学系に配置された光学素子（５）と、光軸と直交する光軸直交面に配置され、前記光学素子の光軸方向の位置を規制する規制部材（８）と、前記光学素子を保持する光学素子保持部材（５１）が設けられ、前記光学素子の光軸直交面内の位置を規制する撮像部保持部材（２３）とを備え、前記光学素子保持部材は、前記規制部材が配置された光軸直交面と略同一の光軸直交面に配置されたことを特徴とする。

本発明の請求項１に係る光学素子の保持機構によれば、光学素子を保持する光学素子保持部材は、規制部材が配置された光軸直交面と略同一の光軸直交面に配置される。これにより、撮像素子の外形サイズが光学素子の外形サイズより大きい場合や光学素子が薄い場合でも、製造誤差を抑えて光軸方向の薄型化を実現することができる。

請求項２に係る光学素子の保持機構によれば、撮像素子の組み込み側とは反対の被写体側から規制部材が撮像部材に組み込まれるので、規制部材の組み込みが容易になる。

請求項３に係る光学素子の保持機構によれば、撮像素子保持部材と光学素子との間に設けられた弾性部材により、光学素子を規制部材側に押圧するので、光学素子を確実に固定し、光学素子の光軸方向の位置精度を向上させることができる。また、撮像素子へのゴミ等の不純物の進入を防止することができる。

請求項４に係る光学素子の保持機構によれば、光学素子保持部材は、光学素子を保持するとともに、規制部材の光軸直交面内の位置を規制するので、この位置決めのために、別の部材を設けなくて済む。また、光軸直交面内における光学素子と規制部材の位置決めを同一の部材で行うことで、規制部材の開口部に対する光学素子の外形サイズを最適化することができる。

本発明の光学素子の保持機構および撮像装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の撮像装置はズームレンズ鏡筒を有するデジタルカメラに適用される。

図１は実施の形態における電源をＯＦＦにした状態のデジタルカメラ６２の外観を示す斜視図である。図２は電源をＯＮにした状態のデジタルカメラ６２の外観を示す斜視図である。デジタルカメラ６２の正面には、被写体の構図を決めるためのファインダ６７、測光・測距を行う際の光源の補助を行う補助光源６６、ストロボ６８およびズームレンズ鏡筒７１が設けられている。

また、デジタルカメラ６２の上面には、レリーズボタン６３、電源切換えボタン６５およびズームスイッチ６４が配置されている。また、デジタルカメラ６２の底面には、三脚取付部（図示せず）およびカードバッテリカバー（図示せず）が配置されている。

また、デジタルカメラ６２の背面には、様々な機能の切換えを行う操作ボタン（図示せず）、ＬＣＤからなるディスプレイ（図示せず）、およびファインダ接眼部（図示せず）が配置されている。操作ボタンの押下により、デジタルカメラ６２の動作モード、例えば撮影モード、再生モード、動画撮影モード等の選択が行われる。ディスプレイは、メモリに保存された画像データやメモリカードから読み込んだ画像データを画面に表示する。また、再生モードが選択されると、ディスプレイは、複数の撮影データを縮小して画面に表示する。

つぎに、ズームレンズ鏡筒７１の全体構成について説明する。図３は収納状態におけるズームレンズ鏡筒７１の構造を示す断面図である。図４は撮影可能状態におけるズームレンズ鏡筒７１の構造を示す断面図である。

ズームレンズ鏡筒７１は、変倍作用を行う１群レンズ１および２群レンズ２、フォーカスと像面補正を司る３群レンズ３、ＣＣＤ４、光学フィルタ５、およびＣＣＤ４へのゴミ等の不純物の進入を防止するＣＣＤゴム６を有する。光学フィルタ５は周知の赤外カットフィルタやローパスフィルタからなる。ＣＣＤ４は光学像を電気信号に変換する。

また、ズームレンズ鏡筒７１は、１群、２群、３群レンズ（レンズ群）をそれぞれ光軸方向に移動可能に保持する１群鏡筒１１、２群鏡筒１２、３群鏡筒１３、および移動カム環２１を有する。１群鏡筒１１および２群鏡筒１２は、内周にカム溝が形成された移動カム環２１に保持されている。

また、ズームレンズ鏡筒７１は、固定筒２２、ＣＣＤホルダ２３、ＣＣＤ保持部７、駆動環２４、直進ガイド環２５およびカバー筒２６を有する。固定筒２２は、内周に形成されたカム溝で移動カム環２１を移動可能に保持する。ＣＣＤホルダ２３（撮像部保持部材）は、光学フィルタ５やＣＣＤ４を接着により固定しているＣＣＤ保持部７を保持している。駆動環２４は移動カム環２１を回転させる。直進ガイド環２５は、１群鏡筒１１および２群鏡筒１２の回転を抑制し、これらの直進移動を案内する。カバー筒２６は、固定筒２２とともにＣＣＤホルダ２３に固定され、駆動環２４の光軸方向の移動を規制する。

上記構造を有するズームレンズ鏡筒７１の動作を示す。ズームギア系（図示せず）は駆動環２４に設けられている外周ギア（図示せず）と噛合って駆動環２４を回転させる。駆動環２４の前端部はカバー筒２６のフランジ部２６ａと当接し、その後端部は固定筒２２の後端部に形成されたフランジ部２２ｃと当接する。これにより、駆動環２４の光軸方向への移動は規制される。

移動カム環２１の外周には、固定筒２２の内面に形成された３本のカム溝２２ａとそれぞれ嵌合する３本のフォロアピン２１ａが設けられている。このフォロアピン２１ａが移動カム環２１の回転に応じて固定筒２２のカム溝２２ａに沿って移動することにより、移動カム環２１は光軸方向に移動する。

また、移動カム環２１の外周には、駆動ピン２１ｂが設けられている。この駆動ピン２１ｂは、固定筒２２の側面に形成され、肉厚方向に貫通した３本のガイド溝２２ｂを貫通し、駆動環２４に形成された光軸方向への直進ガイド溝（図示せず）と摺動可能に嵌合している。

駆動環２４が回転すると、直進ガイド溝に嵌合している駆動ピン２１ｂを通じて移動カム環２１に回転が伝えられ、移動カム環２１は固定筒２２のカム溝２２ａに沿って回転しながら光軸方向に移動することになる。

また、直進ガイド環２５は、移動カム環２１に対して相対回転可能であり、光軸方向への相対移動が規制されるように移動カム環２１に支持されている。また、直進ガイド環２５の外周部の後方側突起部２５ａは、固定筒２２の内周側面に形成された直進ガイドに直進可能に嵌合されている。これにより、直進ガイド環２５の回転方向の移動が規制される。

このように、移動カム環２１が固定筒２２のカム溝２２ａに沿って回転しながら移動すると、直進ガイド環２５は、移動カム環２１の光軸方向の移動に追従して光軸方向にのみ移動する。

移動カム環２１の内面カム溝２１ｃ、２１ｄには、それぞれ１群鏡筒１１、２群鏡筒１２が保持されている。直進ガイド環２５の側面には、１群鏡筒１１と２群鏡筒１２を直進規制する直進ガイド溝が形成されている。直進ガイド溝によって各群鏡筒の回転移動が抑制される。このように、移動カム環２１が移動すると、各群鏡筒は回転せずに光軸方向に移動することになり、所望の焦点距離に応じた位置にレンズを配置することが可能である。

また、１群鏡筒１１には、公知のレンズバリア機構１１ａが備わっており、沈胴状態で撮影光学系の光路を遮断する。２群鏡筒１２には、公知の絞りシャッタユニットが固定されており、２群鏡筒１２と一体的に光軸方向に移動する。３群鏡筒１３は、光軸と平行にＣＣＤホルダ２３に固定されたメインガイドバー３１およびサブガイドバー(図示せず)に摺動可能に保持されている。そして、フォーカスモータ(図示せず)の送りネジに螺合しているナット（図示せず）が３群鏡筒１３に挟持されることで、フォーカスモータが回転すると、３群鏡筒１３はメインガイドバー３１に沿って光軸方向に進退することになる。

つぎに、光学フィルタ５の保持機構について詳述する。図５は背面から視たＣＣＤユニットの構造を示す分解斜視図である。図６は前面から視たＣＣＤユニットの構造を示す分解斜視図である。図７は光学フィルタ５の保持機構を示す断面図である。図８は背面から視たＣＣＤマスク８の形状を示す斜視図である。図９はＣＣＤマスク８が取り付けられた状態の光学フィルタ５の保持機構を示す正面図である。図１０はＣＣＤマスク８を取り除いた状態の光学フィルタ５の保持機構を示す図である。

この保持機構は、ＣＣＤホルダ２３の前後から構成部品を組み込む構成となっている。ＣＣＤホルダ２３の前方から、ＣＣＤマスク８が取り付け面２３ａに組み込まれる。ＣＣＤマスク８は、光線の入射量を制限し、有害光線をカットする開口部８ａを有する。ここで、ＣＣＤマスク８にはスナップフィット部８ｂが設けられ、ＣＣＤホルダ２３には被スナップフィット部２３ｂが設けられている。組み込みに際し、スナップフィット部８ｂを被スナップフィット部２３ｂに引っ掛けることで、ＣＣＤマスク８はＣＣＤホルダ２３に固定される。また、ＣＣＤマスク８は、薄板状の金属等でできており、全体に反射防止処理が施された黒塗装を有する。

ＣＣＤホルダ２３にＣＣＤマスク８が組み込まれたＣＣＤユニットに対し、図５に示す背面より光学フィルタ５を組み込む。これにより、光学フィルタ５の前面はＣＣＤマスク８の背面８ｃに保持され、光学フィルタ５の光軸方向の位置が決まる。

さらに、ＣＣＤマスク８の背面８ｃはＣＣＤホルダ２３の取り付け面（光軸直交面）２３ａに取り付けられているので、光学フィルタ５の光軸方向の位置はＣＣＤホルダ２３の取り付け面２３ａと略同一位置となる。これにより、ＣＣＤマスク８の加工精度に依らず、常に安定した光学フィルタ５の光軸方向の位置を保つことが可能となる。

また、光学フィルタ５の側面はＣＣＤホルダ２３で保持され、光軸に直交する面内（光軸直交面内）の位置が決まる。より詳しくは、図１０に示すように、光学フィルタ５の側面は、ＣＣＤホルダ２３と一体的に設けられた保持部材５１の端面５１ａ、５１ｂ、５１ｃで保持されることで、光軸直交面内の位置が決まる。

また、図９に示すように、保持部材５１は、光軸直交面内において、ＣＣＤマスク８の外形と重複しない。さらに、図７に示すように、光軸方向において、保持部材５１とＣＣＤマスク８は重複して配置される。またさらに、保持部材５１の端面５１ａ、５１ｂは、ＣＣＤマスク８の光軸直交面内の位置決めも兼ねており、ＣＣＤマスク８の端面８ｄ、８ｅとそれぞれ嵌合する。

このように、光学フィルタ５とＣＣＤマスク８の光軸直交面内を同一部材で位置決めすることで、ＣＣＤマスク８の開口部８ａに対する光学フィルタ５の外形サイズを最適化することが可能となる。このことは、開口部８ａに対し、光学フィルタ５の外形サイズを最小化できることを意味しており、光学フィルタ５の製造コストを減らすことも可能となる。

また、従来と比較した場合、保持部材５１の厚みとして、光学フィルタ５の厚みにＣＣＤマスク８の厚みを加えた分の厚みを確保することができる。従って、光学フィルタ５が薄い場合においても、樹脂の成型限界を超えることなく、保持部材５１を成型することが可能である。

また、図７に示すように、ＣＣＤ４の外形サイズが光学フィルタ５より大きい場合においても、ＣＣＤゴム６の形状を破綻させることがない。従って、従来のように、光軸方向に被写体側から順番に、薄板状の金属でできたＣＣＤマスク８、光学フィルタ５、ＣＣＤゴム６、ＣＣＤ４と構成することが可能である。このように、ＣＣＤの外形サイズが大きい場合や光学フィルタが薄い場合においても、鏡筒の薄型化が可能である。

さらに、構成部品の組み込みでは、弾性部材でできたＣＣＤゴム６を光学フィルタ５の背面に組み込み、さらに、その背面から、ＣＣＤ４が接着により固定されているＣＣＤ保持部７を組み込むことが行われる。ＣＣＤゴム６は、光学フィルタ５の背面とＣＣＤ保持部７の前面に挟まれる（サンドイッチされる）。そして、ＣＣＤ保持部７を固定ビス４１によってＣＣＤホルダ２３に固定することで、一連の構成部品は保持される。

このような構成にすることで、光学フィルタ５とＣＣＤ４の内部にゴミ等の不純物が進入しなくなる。また、ＣＣＤ保持部７とＣＣＤホルダ２３の間に、押圧部材であるスプリング４２を複数個介在させることにより、ＣＣＤ保持部７はＣＣＤホルダ２３から引き離される方向に力を受ける。従って、ＣＣＤ４の位置が調整可能となる。

本実施形態の光学フィルタの保持機構は、光学フィルタ５の光軸方向の位置を規制するＣＣＤマスク８と、光軸直交面内の位置を規制するＣＣＤホルダ２３とを有する。さらに、ＣＣＤホルダ２３に設けられた、光学フィルタ５を保持する保持部材５１がＣＣＤマスク８と光軸方向に重複して配置される。つまり、光学フィルタ５を保持する保持部材５１は、光軸と直交する、ＣＣＤマスク８が配置された光軸直交面と略同一の光軸直交面に配置される。これにより、ＣＣＤの外形サイズが光学フィルタの外形サイズより大きい場合や光学フィルタが薄い場合でも、製造誤差を抑えて光軸方向の薄型化を実現することができる。

また、ＣＣＤ４の組み込み側とは反対の被写体側からＣＣＤマスク８がＣＣＤホルダ２３に組み込まれるので、ＣＣＤマスク８の組み込みが容易になる。また、ＣＣＤ保持部７と光学フィルタ５との間に設けられたＣＣＤゴム６により、光学フィルタ５をＣＣＤマスク８側に押圧するので、光学フィルタ５を確実に固定し、光学フィルタ５の光軸方向の位置精度を向上させることができる。また、ＣＣＤ４へのゴミ等の不純物の進入を防止することができる。また、保持部材５１は、光学フィルタ５を保持するとともに、ＣＣＤマスク８の光軸直交面内の位置を規制するので、この位置決めのために、別の部材を設けなくて済む。また、光軸直交面内における光学フィルタ５とＣＣＤマスク８の位置決めを同一の部材で行うことで、ＣＣＤマスク８の開口部８ａに対する光学フィルタ５の外形サイズを最適化することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、上記実施形態では、撮像素子としてＣＣＤ素子が用いられたがＣＭＯＳ素子が用いられてもよいことは勿論である。

また、上記実施形態では、コンパクトタイプのデジタルカメラを例に説明したが、本発明はデジタルビデオカメラやデジタルＳＬＲ（一眼レフカメラ）にも適用可能である。

実施の形態における電源をＯＦＦにした状態のデジタルカメラ６２の外観を示す斜視図である。 電源をＯＮにした状態のデジタルカメラ６２の外観を示す斜視図である。 収納状態におけるズームレンズ鏡筒７１の構造を示す断面図である。 撮影可能状態におけるズームレンズ鏡筒７１の構造を示す断面図である。 背面から視たＣＣＤユニットの構造を示す分解斜視図である。 前面から視たＣＣＤユニットの構造を示す分解斜視図である。 光学フィルタ５の保持機構を示す断面図である。 背面から視たＣＣＤマスク８の形状を示す斜視図である。 ＣＣＤマスク８が取り付けられた状態の光学フィルタ５の保持機構を示す正面図である。 ＣＣＤマスク８を取り除いた状態の光学フィルタ５の保持機構を示す図である。 従来の撮像装置における光学素子の保持機構を示す断面図である。 ＣＣＤの外形サイズが光学フィルタよりも大きい場合における従来の光学素子の保持機構を示す断面図である。

符号の説明

４ ＣＣＤ
５ 光学フィルタ
６ ＣＣＤゴム
７ ＣＣＤ保持部材
８ ＣＣＤマスク
２３ ＣＣＤホルダ
５１ 保持部材

Claims (9)

1. 撮像素子の前面に配置された光学素子の保持機構において、
   光軸と直交する光軸直交面に配置され、前記光学素子の光軸方向の位置を規制する規制部材と、
   前記光学素子を保持する光学素子保持部材が設けられ、前記光学素子の光軸直交面内の位置を規制する撮像部保持部材とを備え、
   前記光学素子保持部材は、前記規制部材が配置された光軸直交面と略同一の光軸直交面に配置されたことを特徴とする光学素子の保持機構。
2. 前記規制部材は、前記撮像素子の組み込み側とは反対の被写体側から前記撮像部保持部材に組み込まれたことを特徴とする請求項１記載の光学素子の保持機構。
3. 前記撮像部保持部材に取り付けられ、前記撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、
   前記撮像素子保持部材と前記光学素子との間に設けられ、前記光学素子を前記規制部材側に押圧する弾性部材とを有することを特徴とする請求項１記載の光学素子の保持機構。
4. 前記光学素子保持部材は、前記光学素子を保持するとともに、前記規制部材の光軸直交面内の位置を規制することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子の保持機構。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子の保持機構を有する撮像装置。
6. レンズ群を有する光学系と、
   前記光学系によって得られる光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記光学系に配置された光学素子と、
   光軸と直交する光軸直交面に配置され、前記光学素子の光軸方向の位置を規制する規制部材と、
   前記光学素子を保持する光学素子保持部材が設けられ、前記光学素子の光軸直交面内の位置を規制する撮像部保持部材とを備え、
   前記光学素子保持部材は、前記規制部材が配置された光軸直交面と略同一の光軸直交面に配置されたことを特徴とする撮像装置。
7. 前記規制部材は、前記撮像素子の組み込み側とは反対の被写体側から前記撮像部保持部材に組み込まれたことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
8. 前記撮像部保持部材に取り付けられ、前記撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、
   前記撮像素子保持部材と前記光学素子との間に設けられ、前記光学素子を前記規制部材側に押圧する弾性部材とを有することを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
9. 前記光学素子保持部材は、前記光学素子を保持するとともに、前記規制部材の光軸直交面内の位置を規制することを特徴とすることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の撮像装置。