(57)【要約】【課題】  簡便な方法で精度よくレンズの位置決めを行う。【解決手段】プリズム３８の光出射面３８ａとプリズム３８の後方に設けられるレンズ４６の入射面４６ａとの間に、遮光性シートに開口を形成したスペーサシート３９を介在させ、入射面４６ａをスペーサシート３９に当接させた状態で、レンズ４１を固定することとした。したがって、スペーサシート３９は光軸方向の間隔を一律に保つスペーサとしての機能を果たすので、レンズ４１の取付時に置ける光軸方向の位置調整が不要となり、レンズ４１の光軸方向における位置決めが容易に行えるようになる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路を屈曲させるプリズムを含み、このプリズムの後方にレンズ群を有するレンズユニットにおいて、
前記プリズムの光出射面と前記レンズ群の最前のレンズの光入射面とがそれぞれ光軸に垂直な平面で構成され、これらの光出射面と光入射面との間に、遮光性シートに光束が通過する開口を形成したマスクシートが挟持されていることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記マスクシートは、その外形が前記プリズムの光出射面よりも大きい形状に形成され、かつ前記開口は前記光出射面の有効光路よりも大きい略矩形に形成されることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記マスクシートは、その外形が前記プリズムの光出射面よりも大きい矩形状に形成され、かつ前記開口は前記最前のレンズの外径よりも小さい円形に形成されていることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記マスクシートが金属箔であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つ記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記マスクシートがポリエステルフィルムであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つ記載のレンズユニット。
【請求項６】
光路を屈曲させるとともに、光出射面が光軸に対して垂直な平面であるプリズムと、このプリズムの後方に配置され、最前のレンズの光入射面が光軸に対して垂直な平面であるレンズ群及びレンズ群を内部に収納する鏡筒とからなるレンズ装置の組み立て方法において、
前記プリズムを前記鏡筒に固定し、遮光性シートに光束が通過する開口を形成したスペーサシートを前記プリズムの光出射面に重なるように鏡筒に挿入した後、前記レンズ群を保持したレンズ枠を光軸に沿って前記プリズムの光出射面に向けて鏡筒に組み込み、プリズムの光出射面とスペーサシートと前記最前のレンズの光入射面とを互いに当接させた後に前記レンズ枠を鏡筒に固定することを特徴とするレンズ装置の組み立て方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一つ記載のレンズユニットと、固体撮像素子からなる撮像ユニットとを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか一つ記載のレンズユニットを備えたことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリズムによって撮影光軸を屈曲させたカメラ用撮影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ズームレンズの高倍率・高画質のニーズが高まっている。しかし、一般的にズームレンズはレンズの構成枚数が多く、高倍率・高画質化を図るためには、さらにレンズの構成枚数を増加させなければならない。多数のレンズを鏡筒に設けるためには光学系の全長及びカメラボディの厚さも増加させる必要があり、カメラの小型化・薄型化を図る上での問題となる。そこで、従来は、撮影光学系の中にプリズムを使用して、撮影光軸を屈曲させるようにしたレンズ装置を搭載することで、カメラの小型化・薄型化を実現させていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、上述のレンズ装置を搭載したデジタルカメラが記載されている。特許文献１には、一体成形品である保持枠でレンズの位置決めを行うことにより画質を向上させ、さらには電気基板を重畳させることによって電気基板のスペースを抑え、デジタルカメラ本体を小型化・薄型化することが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１４５０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一体成形品からなる共通の鏡筒を使用する場合には、光軸と直交する面内でのレンズの位置決めは鏡筒の成形精度でも十分対応できるが、光軸方向の位置決めはピントに直接影響するため、鏡筒の成形精度だけでは十分に対応しきれないという問題がある。したがって、光軸方向のレンズの位置決めは組立時に調整する必要が生じるので、作業効率を上げるためには、何らかの改善策が必要とされる。
【０００５】
また、上述のようなレンズ装置では、一般的には直角プリズムを使用するため、光出射面は矩形となる。一方、レンズの外形は円形であるため、プリズムの矩形の光出射面から出射した光のうち、撮影には無関係な光が後続のレンズに入射することがある。このように、撮影と無関係な光がレンズに入射すると撮影した画像の精密性に影響するため、撮影に必要な光のみをレンズに入射させる必要がある。
【０００６】
なお、上述の問題を解決する方法として、レンズの外形を矩形にすることも考えられるが、レンズを矩形にすることはコストの増加につながるため、得策とはいえない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、レンズの位置決めを精度よくかつ簡便に行うことができ、かつ撮影と無関係な光がレンズ群に入射することを阻止することにより、画像の精密性を向上させたカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するにあたり、本発明のレンズユニットは、光路を屈曲させるプリズムを含み、このプリズムの後方にレンズ群を有するレンズユニットにおいて、前記プリズムの光出射面と前記レンズ群の最前のレンズの光入射面とがそれぞれ光軸に垂直な平面で構成され、これらの光出射面と光入射面との間に、遮光性シートに光束が通過する開口を形成したマスクシートが挟持されていることを特徴とする。本発明では、好ましくは、前記マスクシートは、その外形が前記プリズムの光出射面よりも大きい形状に形成され、かつ前記開口は前記光出射面の有効光路よりも大きい略矩形に形成されている。または、前記マスクシートは、その外形が前記プリズムの光出射面よりも大きい矩形状に形成され、かつ前記開口は前記最前のレンズの外径よりも小さい円形に形成されている。また、前記マスクシートが金属箔又はポリエステルフィルムにより形成されている。
【０００９】
さらに、本発明のレンズユニットは、光路を屈曲させるとともに、光出射面が光軸に対して垂直な平面であるプリズムと、このプリズムの後方に配置され、最前のレンズの光入射面が光軸に対して垂直な平面であるレンズ群及びレンズ群を内部に収納する鏡筒とからなるレンズ装置の組み立て方法において、前記プリズムを前記鏡筒に固定し、遮光性シートに光束が通過する開口を形成したスペーサシートを前記プリズムの光出射面に重なるように鏡筒に挿入した後、前記レンズ群を保持したレンズ枠を光軸に沿って前記プリズムの光出射面に向けて鏡筒に組み込み、プリズムの光出射面とスペーサシートとの前記最前のレンズの光入射面とを互いに当接させた後に前記レンズ枠を鏡筒に固定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の撮像装置は、前述したレンズユニットと、固体撮像素子とからなる撮像ユニットを備えたことを特徴とする。また、本発明の光学装置は、前述したレンズユニットを備えている。なお、光学装置とは、デジタルカメラ、光学カメラのみならず、例えばプロジェクタ等をも含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用いたカメラによれば、精密性の高い画像を得ることができるのみならず、レンズを組付ける際の作業効率を向上させることができる。また、レンズを保持する第１レンズホルダの形状を小型化させることもできる。マスクシートは、その外形がプリズムの光出射面よりも大きい形状に形成され、かつマスクシートの開口は光出射面の有効光路よりも大きい略矩形に形成されているか、またはプリズムの光出射面よりも大きい矩形状に形成され、かつマスクシートの開口はプリズム後方のレンズ群に設けられた最前のレンズの外形よりも小さい円形に形成されているので、撮影に必要な光のみを後続のレンズ群に入射させることができる。また、マスクシートは金属箔若しくはポリエステルフィルムであるので、プリズムの後方に設置するレンズの位置決め精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一形態であるデジタルカメラを図１及び図２に示す。デジタルカメラ１には、
ストロボ発光部２、レリーズボタン３、電源スイッチ４、ズームレンズをテレ側、ワイド側に変倍させるズーム操作ボタン５、デジタルカメラ１の各種操作及び設定を行う十字操作ボタン６並びにフレーミング及び撮影時におけるリアルタイム画像や、再生画像等を表示する液晶パネル７が設けられている。また、デジタルカメラ１の内部には鏡筒８が設けられている。なお、符号９は、鏡筒８に設けられた第１レンズである。
【００１３】
デジタルカメラの電気的構成を図３に示す。ＣＰＵ１０は、レリーズボタン等からの入力信号に基づいて、デジタルカメラの各部を制御する。ＲＯＭ１１には、ＣＰＵ１０によって実行される制御プログラムが格納されている。この制御プログラムには、動作モードの切替えを行うモード制御プログラムが含まれている。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０が制御プログラムを実行する際の作業用メモリである。
【００１４】
撮影レンズ１３は、第２群レンズからなるズームレンズ１３ａと、第４群レンズからなるフォーカスレンズ１３ｂとから構成される。ズームレンズ１３ａとフォーカスレンズ１３ｂとの間には、絞り１４が配置されている。これらのレンズは、ドライバ回路を備えたズームモータ１５及びフォーカスモータ１６によって、光軸方向に沿って移動される。絞り１４は、ドライバ回路を備えたアクチュエータ１７によって駆動される。なお、この絞り１４はシャッターと兼用で用いられている。このシャッターは、タイミング信号（クロック信号）に基づいて制御されている。
【００１５】
フォーカスレンズ１３ｂの背後には、ＣＣＤ１８が配置されている。ＣＣＤ１８は、撮影レンズ１３を通過してその受光面に結像された被写体光をアナログの撮像信号に変換し、ＣＤＳ／ＡＭＰ回路１９へ出力する。ＣＤＳ／ＡＭＰ回路１９は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）及び増幅器（ＡＭＰ）から構成されている。ＣＣＤ１８から出力された撮像信号は、ＣＤＳにおいて、ＣＣＤ１８の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ，Ｇ，Ｂの画像データとして出力される。ＣＤＳから出力された画像データは、増幅器で増幅されて、Ａ／Ｄ変換器２０でアナログの画像データからデジタルの画像データに変換される。画像入力コントローラ２１は、バス２２を介してＣＰＵ１０に接続され、ＣＰＵ１０の制御命令に応じて、Ａ／Ｄ変換器２０から出力されたデジタルの画像データを図示しないＶＲＡＭへ送信する。
【００１６】
画像処理回路２３は、デジタルのＲ，Ｇ，Ｂの画像データに対して、階調変更等の各種画像処理を行う。各種画像処理が行われた画像データは、圧縮伸張回路２４で圧縮処理が行われる。そして、圧縮処理された画像データは、Ｒ／Ｗ回路２５によってメモリーカード２６へ記録される。なお、圧縮伸長回路２４は、ＬＣＤドライバ２７を介して再生画像を液晶パネル７に表示する処理も行う。
【００１７】
バス２２には、画像データの輝度から露出値とホワイトバランス値とを算出するＡＥ／ＡＷＢ検出回路２８と、画像データのコントラストからフォーカスレンズ１３ｂのピント位置を算出するＡＦ検出回路２９とが接続されている。これらの検出回路２８，２９には、レリーズボタン３の半押し操作に応答してバス２２を介してＣＰＵ１０に検出結果が入力される。また、ＣＰＵ１０は、これらの検出回路２８，２９から入力された検出結果に基づいて自動露出設定（ＡＥ制御）、自動ホワイトバランス調整（ＡＷＢ調整）及びピント調整（ＡＦ制御）の各処理を行う。
【００１８】
鏡筒の構成を図４、図５及び図６に示す。鏡筒８は上部鏡筒３０と下部鏡筒３１とから構成されており、上部鏡筒３０と下部鏡筒３１との間には、シャッター３２と当該シャッターの駆動機構３３を備えたシャッターユニット３４が挟持されている。
【００１９】
上部鏡筒３０は、第１レンズ群３５、第２レンズ群３６、第３レンズ群３７を保持するために設けられている。上部鏡筒３０には、第１レンズ群３５を構成するプリズム３８及びマスクシート３９を収納するプリズム収納部４０と、第１レンズ群３５を構成する第２レンズ４１及び第２レンズ群３６を収納する第１レンズ収納部４２とを備えている。このプリズム収納部４０と第１レンズ収納部４２とは連通しており、プリズム収納部４０に収納されたプリズム３８から出射した光が第１レンズ収納部４２に収納された第２レンズ４１、第２レンズ群３６に向けて照射される。また、上部鏡筒３０の前面、且つプリズム収納部４０の近傍には、後述する第１レンズホルダ４３を位置決めするピン４４が立設されている。
【００２０】
第１レンズ群３５は、プリズム３８、第１レンズ９及び第２レンズ４１から構成されている。プリズム３８は入射光の光軸を９０°変更させる直角プリズムである。第１レンズ９は、プリズム３８の光入射面側に取り付けられる。この第１レンズ９は、第１レンズホルダ４３に保持される。第１レンズ９を保持する第１レンズホルダ４３は、プリズム収納部４０に収納されたプリズム３８の光入射面の前方であって、ピン４４と第１レンズホルダ４３の裏面に設けられている凹部４３ａとを嵌合させることにより位置決めされ、コの字型の係止部材４５で固定される。なお、ピン４４と凹部４３ａとの係合にガタを持たせて仮係合しておき、後の工程で偏芯調整した上で係止部材４５により位置決めすることで、偏芯調整の工程を組み込むこともできる。第２レンズ４１はレンズ４６及び４７から構成されており、これらのレンズ４６及び４７は円筒状の第２レンズホルダ４８に取り付けられる。レンズ４６及び４７を取り付けた第２レンズホルダ４８は、第１レンズ収納部４２に下方から収納され、マスクシート３９とレンズ４６のレンズ面４６ａとが当接した状態で固定される。
【００２１】
マスクシート３９は、一定厚みの金属箔またはポリエステルフィルムで作成された遮光性シートであり、プリズム３８の光出射面３８ａよりも大きな矩形状に形成され、かつ開口３９ａはレンズ４６の外径よりも小さい円形に形成されている。このマスクシート３９は、プリズム３８の光出射面３８ａに取り付けられ、プリズム３８と共にプリズム収納部４０に収納される。
【００２２】
第２レンズ群３６は、例えば３枚のレンズから構成され、これらのレンズが第３レンズホルダ４９によって保持されている。この第３レンズホルダ４９は、ガイド５０とともに第１レンズ収納部４２に組み込まれる。この第３レンズホルダ４９は、図示しない駆動機構の駆動によって移動し、かつガイド５０によってその移動方向が光軸方向に規制される。
【００２３】
第３レンズ群３７は、例えば１枚のレンズから構成され、このレンズが第４レンズホルダ５１によって保持されている。第４レンズホルダ５１には、ピン５１ａが立設されている。このピン５１ａは、上部鏡筒３０の孔３０ａと嵌合されるように設けられており、第４レンズホルダ５１が上部鏡筒１９の下部に取り付けられる際の位置決めに使用される。
【００２４】
下部鏡筒３１は、第４レンズ群５２及び撮像素子であるＣＣＤ１８を保持するために設けられている。下部鏡筒３１には、第４レンズ群５２を収納するための第２レンズ収納部５３と、ＣＣＤ１８を収納するＣＣＤ収納部を備えている。この第２レンズ収納部５３とＣＣＤ収納部とは連通しており、第２レンズ収納部５３に収納された第４レンズ群５２から出射した光が、ＣＣＤ収納部に収納されたＣＣＤ１８上に照射される。
【００２５】
第４レンズ群５２は、例えば３枚のレンズから構成され、これらのレンズが第５レンズホルダ５５によって保持されている。この第５レンズホルダ５５はガイド５６とともに第２レンズ収納部５３に組み込まれる。この第５レンズホルダ５５は、図示しない駆動機構の駆動によって移動し、かつガイド５６によってその移動方向が光軸方向に規制される。
【００２６】
次に、上記構成を有する鏡筒８の組立方法を図４に基づいて説明する。まず、上部鏡筒３０の組立方法について説明する。
【００２７】
プリズム３８の光出射面３８ａには、例えば接着剤によりマスクシート３９が取り付けられる。このようにマスクシート３９が取り付けられたプリズム３８は、プリズム収納部４０に収納される。ここで、プリズム収納部４０の側方に設けられている第１貫通孔３０ｂから接着剤を注入し、プリズム３８をプリズム収納部４０に固定する。
【００２８】
次に、第１レンズ収納部４２に第２レンズ４１を収納する。第１レンズ収納部４２には、第２レンズホルダ４８の挿入が可能な円形の孔が光軸方向に設けられており、当該孔の上部に固定されているマスクシート３９とレンズ４６のレンズ面４６ａとが当接するまで、第２レンズホルダ４８を挿入する。マスクシート３９とレンズ面４６ａとが当接したら、側方に設けられている第２貫通孔３０ｃから接着剤を注入し、第２レンズホルダ４８を第１レンズ収納部４２に固定する。
【００２９】
このように組み立てられることにより、マスクシート３９は光軸方向の間隔を一律に保つスペーサとしての機能を果たす。したがって、第２レンズ４１の光軸方向の位置決めを容易に行うことができるので、第２レンズ４１の取付時における位置調整は不要となる。また、マスクシート３９は、撮影と無関係な光がレンズ群に入射することを阻止する遮光絞りとしての機能も果たす。したがって、不必要な光による画質の劣化を防ぐことができ、高画質な画像を得ることができる。
【００３０】
また、マスクシート３９とレンズとを当接させて位置決めを行うこととしたので、第１レンズホルダ４３に位置決め用の部材を設けなくてもよいので、第１レンズホルダ４３を小型化させることもできる。
【００３１】
次に、第２レンズ群３６が取り付けられた第３レンズホルダ４９とガイド５０とを第１レンズ収納部４２に収納させる。そして、光軸方向に立設する第４レンズホルダ５１のピン５１ａと上部鏡筒３０の孔３０ａとを嵌合させて第４レンズホルダ５１の位置決めを行い、ネジ５７で第４レンズホルダ５１と上部鏡筒３０とを固定する。
【００３２】
次に、第１レンズ９を第１レンズホルダ４３に嵌め込み、第１レンズホルダ４３の裏面に設けられた穴（図示せず）とプリズム収納部４０の近傍に立設させたピン４４とを嵌合させて、第１レンズホルダ４３の位置決めを行う。そして、コの字型の係止部材４５を上部鏡筒に組み付けて、第１レンズホルダ４３を固定する。なお、ピン４４と凹部４３ａとの係合にガタを持たせて仮係合しておき、後の工程で偏芯調整した上で係止部材４５により位置決めすることで偏芯調整の工程を組み込むこともできる。
【００３３】
下部鏡筒３１の組立は以下の通りに行われる。すなわち、下部鏡筒３１の下方にはＣＣＤ１８及びローパスフィルタ５４が挿入され、第２レンズ収納部５３には第４レンズ群５２及びガイド５６が収納される。このように組み立てられた下部鏡筒３１の上端には、シャッターユニット１４が取り付けられる。その後、鏡筒８は、これらの上部鏡筒３０と下部鏡筒３１とをネジ５８で固定することにより組み立てられる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、第２レンズ４１を接着剤で固定することとしているが、これに限定するものではなく、マスクシート３９と第２レンズ４１とを当接させた状態で固定できる方法であれば他の固定方法でもよい。
【００３５】
また、本実施の形態ではデジタルカメラへ適用した場合について説明したが、本発明は、デジタルカメラへの適用に限定されるものではなく、光学カメラ、プロジェクタ等の光学装置へ適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を用いたデジタルカメラの外観斜視図である。
【図２】本発明を用いたデジタルカメラの外観斜視図である。
【図３】本発明を用いたデジタルカメラの電気的構成を表わしたブロック図である。
【図４】鏡筒の構成を表わした分解斜視図である。
【図５】鏡筒の構成を表わした分解斜視図である。
【図６】鏡筒の構成を表わした断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  デジタルカメラ
８  鏡筒
３０  上部鏡筒
３５  第１レンズ群
３８  プリズム
３８ａ  光出射面
３９  マスクシート
３９ａ  開口
４６  レンズ
４６ａ  レンズ面
【図１】
2006091344.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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