(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの光を通して結像させるレンズを保持するホルダと、
前記ホルダに嵌合して前記レンズに対向する面に撮像素子を保持し、前記ホルダより線膨張係数が大きい板状の可動ホルダと、
前記ホルダと嵌合する前記可動ホルダの側面および前記可動ホルダと嵌合する前記ホルダに形成された嵌合穴の側面の少なくとも一方の嵌合面に、前記可動ホルダの断面または前記ホルダの嵌合穴の断面が前記レンズから前記撮像素子に向かう光軸方向に沿って狭くなるように形成した傾斜部と、
前記ホルダと前記可動ホルダとの間に配置して前記可動ホルダの側面が前記ホルダの嵌合穴の側面に接触するよう押圧する弾性部材と
を備え、
前記可動ホルダは、温度変化に応じて、前記レンズを保持するホルダの光軸方向への変動量を低減するように前記傾斜部に沿って移動することを特徴とするフランジバック機構。
【請求項２】
前記ホルダと前記可動ホルダの径は、前記レンズを保持する前記ホルダの光軸方向の寸法より大きいことを特徴とする請求項１記載のフランジバック機構。
【請求項３】
前記可動ホルダは、前記レンズを保持する前記ホルダと略同一の径としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のフランジバック機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、カメラのレンズマウントから撮像素子までの距離（以下、フランジバック距離と呼ぶ）を決めるフランジバック機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラのフランジバック機構は、レンズを保持するホルダと撮像素子（ＣＣＤ）を保持するホルダが、高温に温度変化することでそれぞれ膨張・収縮し、フランジバック距離が変動する。フランジバック距離が変動すると、図７に示すようにレンズの結像面と撮像素子面にズレが生じ、このズレ量が焦点深度を超えた場合、ピントがずれ、映像でボケが認識される。
従来のフランジバック機構は、例えば特許文献１によれば、温度変化によるフランジバック距離の変動を低減させるために、レンズを固定する第１のホルダと撮像素子を固定する第２のホルダに線膨張係数の異なる別の材料を使い、第１のホルダの端に第２のホルダの端を取付ける構成としており、温度変化により、第１のホルダと第２のホルダが光軸に沿ってそれぞれ逆方向に線膨張させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−１０４２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のフランジバック機構は、第１のホルダと第２のホルダの光軸方向の線膨張量の差でフランジバック距離の変動量を低減させているため、光軸方向の寸法が長くなり、カメラの大型化につながるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、カメラの小型化を図るとともに、フランジバック距離の変動量を低減させるフランジバック機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るフランジバック機構は、外部からの光を通して結像させるレンズを保持するホルダと、ホルダに嵌合してレンズに対向する面に撮像素子を保持し、ホルダより線膨張係数が大きい板状の可動ホルダと、ホルダと嵌合する可動ホルダの側面および可動ホルダと嵌合するホルダに形成された嵌合穴の側面の少なくとも一方の嵌合面に、可動ホルダの断面またはホルダの嵌合穴の断面がレンズから撮像素子に向かう光軸方向に沿って狭くなるように形成した傾斜部と、ホルダと可動ホルダとの間に配置して可動ホルダの側面がホルダの嵌合穴の側面に接触するよう押圧する弾性部材とを備え、可動ホルダは、温度変化に応じて、レンズを保持するホルダの光軸方向への変動量を低減するように傾斜部に沿って移動するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るフランジバック機構によれば、上記の構成により、レンズおよびレンズを保持するホルダに余計な力を加えることなく、温度変化に応じて可動ホルダを光軸方向にシフトさせることができ、例えば温度上昇に応じて可動ホルダがホルダ内部にせり出すことにより撮像素子面をレンズ方向にシフトさせることができる。その結果、レンズおよびレンズを保持するホルダに悪影響を与えることなく、フランジバック機構を薄型化してカメラの小型化を図るとともに、フランジバック距離の変動量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るフランジバック機構の一部を切り欠いた全体斜視図である。
【図２】図１の切り欠いた部分から見たフランジバック機構の断面図である。
【図３】図２において高温に温度変化したときのフランジバック機構の状態を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るフランジバック機構の一部を切り欠いた全体斜視図である。
【図５】図４の切り欠いた部分から見たフランジバック機構の断面図である。
【図６】図５において高温に温度変化したときのフランジバック機構の状態を示す図である。
【図７】従来のフランジバック機構において高温に温度変化したときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るフランジバック機構の一部を切り欠いて全体を斜視した図である。
フランジバック機構１は、レンズホルダとしてのホルダ１０、センサホルダとしての可動ホルダ１４、レンズ１１０、撮像素子１２０、センサ基板１３０、ポスト１５０、バネ（弾性部材）１６０で構成されており、ホルダ１０、可動ホルダ１４を組み合わせると中空の円柱形状になる。
レンズ１１０は、外部から光軸Ａの向きで光を通し、ホルダ１０内部で結像させるよう構成されている。
撮像素子１２０は、レンズ１１０からの光を電気信号に変換する電子部品であり、センサ基板１３０に搭載されている。
【００１０】
ホルダ１０は、円板形状のシャーシ１１とそのシャーシ１１に固定された固定ホルダ部１２で構成されている。
シャーシ１１は、円板形状の中央にレンズ１１０を取り付けるための取付穴が形成されており、取付穴により外部側にレンズ１１０を保持している。
シャーシ１１の内部側の面には、軸形状のポスト１５０が取り付けられており、ポスト１５０毎にバネ１６０が通してある。
ポスト１５０は、軸形状の一端がシャーシ１１の内側の面に取り付けられ、他端が可動ホルダ１４を貫通して設けられている。ポスト１５０は、ここでは３つ設けられており、それぞれ等間隔になるよう配置されている。
ポスト１５０に通されたバネ１６０は、ホルダ１０のシャーシ１１と可動ホルダ１４との間に配置され、この可動ホルダ１４をレンズ１１０の光軸方向に押圧する弾性部材として設けられている。
【００１１】
固定ホルダ部１２は、シャーシ１１と略同じ径であり、ネジ止めによりシャーシ１１に固定され、ホルダ１０の中空部分を形成している。固定ホルダ部１２にはシャーシ１１に対向して可動ホルダ１４を収容するための穴が形成されており、穴の縁には可動ホルダ１４を嵌め合わせるための嵌合面として、可動ホルダ１４の側面部と同じ角度で傾斜する傾斜部１９を有している。
【００１２】
可動ホルダ１４は円板形状であり、その側面部には固定ホルダ部１２との嵌合面として傾斜部１９を有している。
可動ホルダ１４は、傾斜部１９を嵌合面としてホルダ１０の固定ホルダ部１２に嵌め合わせられ、バネ１６０の弾性力によりレンズ１１０の光軸方向に押圧され支持されている。
可動ホルダ１４には、撮像素子１２０を搭載したセンサ基板１３０がレンズ１１０に対向して配置されており、撮像素子１２０がレンズ１１０の光軸Ａ上に位置するよう取り付けられている。
また、可動ホルダ１４は、レンズ１１０を保持するホルダ１０よりも線膨張係数の大きい材料が用いられており、高温に温度変化することにより、ホルダ１０の光軸に対する垂直方向の膨張量よりも大きい膨張量で線膨張するよう構成されている。
【００１３】
ホルダ１０と可動ホルダ１４の嵌合面としての傾斜部１９の傾斜角度は、レンズ１１０の光軸方向に沿って径が狭くなるよう形成されている。このように形成することで、温度変化によりホルダ１０と可動ホルダ１４が線膨張する際、ホルダ１０と可動ホルダ１４の嵌合面がずれて、可動ホルダ１４がホルダ１０の内部側へ移動させることができる。
【００１４】
ここで、フランジバック機構１は、ホルダ１０と可動ホルダ１４の径とレンズ１１０を保持するホルダ１０の光軸方向の寸法との比率に応じて可変ホルダ１４の移動量を調整できるよう構成されている。図１においては、ホルダ１０と可動ホルダ１４の径が、レンズ１１０を保持するホルダ１０の光軸方向の寸法より大きく形成されており、その径が大きいほどフランジバック機構１における可動ホルダ１４の移動量を多くすることができ、可動ホルダ１４に保持されたセンサ基板１３０上の撮像素子面をレンズ１１０の結像面に追従させることができる。
【００１５】
図２は、図１において切り欠いた部分から見たフランジバック機構の断面図である。
レンズマウント２００は、レンズ１１０をシャーシ１１に突き当てている面であり、ピントを合わせた状態ではレンズ１１０の結像面２１０は撮像素子１２０表面の撮像素子面２２０と同じ位置にある。フランジバック距離ａは、レンズマウント２００から撮像素子面２２０までの距離を表している。ここで、一般的に温度変化前（常温）の状態でピントが合わせられ、図２に示すように、ホルダ１０、可動ホルダ１４が傾斜部１９全体で嵌め合わされている。
【００１６】
次に、図３を用いて、実施の形態１のフランジバック機構１の動作を説明する。
フランジバック機構１は、高温に温度変化した場合、図３に示すように、ホルダ１０が線膨張し光軸に対し垂直方向ｃに伸び、ホルダ１０の側面部１０ａが線膨張し光軸方向ｄに伸びる。
一方、可動ホルダ１４も、線膨張し光軸に対し垂直方向ｅに伸びる。ここで、可動ホルダ１４は、ホルダ１０よりも線膨張係数の大きい材料を用いているため、ホルダ１０のシャーシ１１が光軸に対し垂直方向に線膨張する量より大きく伸びる。ホルダ１０と可動ホルダ１４は、傾斜部１９において嵌め合わせがずれ、可動ホルダ１４がバネ１６０の弾性力に抗し、傾斜部１９に沿ってホルダ１０の内側にせり出される。可動ホルダ１４に取り付けられたセンサ基板１３０と撮像素子１２０は、光軸に平行でレンズマウント２００に近づく方向にシフトする。
このように、ホルダ１０の側面部１０ａがレンズマウント２００から離れる方向にシフトする量と、可動ホルダ１４がレンズマウント２００に近づく方向にシフトする量が減じ合うように動作することで、温度変化によるフランジバック距離ａの変動量を低減するようにしている。
【００１７】
上述したように、実施の形態１のフランジバック機構１は、外部からの光を通して結像させるレンズ１１０を保持するホルダ１０と、撮像素子１２０を保持する可動ホルダ１４と、撮像素子１２０をレンズ１１０の光軸上に位置させてホルダ１０と可動ホルダ１４を嵌合させる嵌合面に形成した、レンズ１１０の光軸Ａ方向に沿って傾斜する傾斜部１９と、ホルダ１０と可動ホルダ１４との間に配置して該可動ホルダ１４を光軸Ａ方向に押圧するバネ（弾性部材）１６０を備えるよう構成したことにより、可動ホルダ１４が温度変化により光軸に対する垂直方向に線膨張し、傾斜部１９に沿ってホルダ１０内部にせり出すようにシフトして撮像素子面を移動させることができる。その結果、カメラの小型化を図るとともに、フランジバック距離の変動量を低減させることができるという効果が得られる。
【００１８】
また、実施の形態１のフランジバック機構１は、可動ホルダ１４の径を小さく形成することにより、小さな弾性力のバネ１６０でも可動ホルダ１４をレンズ１１０の光軸方向に押圧して支持することができる。
【００１９】
実施の形態２．
実施の形態１において可動ホルダ１４を用いる構成について説明した。実施の形態２は、実施の形態１の可動ホルダ１４に比べて大きな径の可動ホルダを用いる構成について説明する。
図４は、実施の形態２に係るフランジバック機構の一部を切り欠いて全体を斜視した図である。フランジバック機構２はホルダ２０、可動ホルダ２４、レンズ１１０、センサ基板１３０、撮像素子１２０、ポスト１５０、バネ１６０で構成されており、ホルダ２０と可動ホルダ２４を組み合わせると中空の円筒形状になる。ここで、図４におけるホルダ２０、可動ホルダ２４の大きさ以外の構成は、実施の形態１と同様の構成であるため、図１と同一の符号を付してホルダ２０、可動ホルダ２４の大きさ以外の説明を省略する。
【００２０】
ホルダ２０の固定ホルダ部２２は、シャーシ２１に対向して可動ホルダ２４を収容するための穴の径が実施の形態１の構成に比べ大きく形成されている。
可動ホルダ２４は、その径が実施の形態１の可動ホルダ１４の径に比べ大きく形成されており、例えばレンズ１１０を保持するホルダ２０の径と略同一の径に形成されている。可動ホルダ２４は、径を大きく形成することで、高温に温度変化して線膨張した場合、レンズ１１０の光軸に対する垂直方向の膨張量が多くなるよう構成されている。なお、可動ホルダ２４は、予め温度変化量に応じた径の大きさで形成されることにより、レンズ１１０の光軸に対する垂直方向の膨張量を調整することができる。
【００２１】
図５は、図４において切り欠いた部分から見たフランジバック機構の断面図である。
レンズマウント２００は、レンズ１１０をシャーシ２１に突き当てている面であり、ピントを合わせた状態ではレンズ１１０の結像面２１０は撮像素子１２０表面の撮像素子面２２０と同じ位置にある。フランジバック距離ａは、レンズマウント２００から撮像素子面２２０までの距離を表している。ここで、一般的に温度変化前（常温）の状態でピントが合わせられ、図５に示すように、ホルダ２０、可動ホルダ２４が傾斜部２９全体で嵌め合わされている。
【００２２】
次に、図６を用いて、実施の形態２のフランジバック機構２の動作を説明する。
フランジバック機構２は、高温に温度変化した場合、図６に示すように、ホルダ２０のシャーシ２１が線膨張し光軸に対する垂直方向ｃ´に伸び、ホルダ２０の側面部２０ａが線膨張し光軸方向ｄ´に伸びる。
一方、可動ホルダ２４も、線膨張し光軸に対する垂直方向ｅ´に伸びる。ここで、可動ホルダ２４は、ホルダ２０よりも線膨張係数の大きい材料を用いているため、ホルダ２０のシャーシ２１が光軸に対し垂直方向に線膨張する量より大きく伸びる。また、可動ホルダ２４は、実施の形態１の可動ホルダ１４より径が大きいので、線膨張する量がより多くなる。ホルダ２０と可動ホルダ２４は傾斜部２９において嵌め合わせがずれ、可動ホルダ２４がバネ１６０の弾性力に抗し、傾斜部２９に沿ってホルダ２０の内側にせり出される。可動ホルダ２４に取り付けられたセンサ基板１３０と撮像素子１２０は、光軸に平行でレンズマウント２００に近づく方向にシフトする。
このように、高温に温度変化し、ホルダ２０が膨張して光軸方向に変動した場合には、レンズ１１０の結像面２１０に対して撮像素子面２２０を追従させることで、温度変化によるフランジバック距離ａの変動量を低減するようにしている。
【００２３】
上述したように、実施の形態２のフランジバック機構２は、温度変化量に応じた径の大きさで形成され、例えば実施の形態１の可動ホルダ１４の径に比べて大きな径（レンズ１１０を保持するホルダ２０と略同一の径）とした可動ホルダ２４を備えるよう構成したことにより、温度変化が大きな場合でもレンズ１１０の結像面２１０に対して撮像素子面２２０を追従させるよう可動ホルダ２４をシフトさせることができる。
【００２４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１，２  フランジバック機構、１０，２０  ホルダ、１１，２１  シャーシ、１２，２２  固定ホルダ部、１４，２４  可動ホルダ、１９，２９  傾斜部、１１０  レンズ、１２０  撮像素子、１３０  センサ基板、１５０  ポスト、１６０  バネ、２００  レンズマウント、２１０  結像面、２２０  撮像素子面。
【図１】
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【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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【図７】
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