JP4751639B2 - 鏡筒、鏡筒を備える撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ素子や光学フィルタ等の光学素子を保持する鏡筒ならびに鏡筒を備える撮像装置に関し、より特定的には、円筒状のロータを含む電磁モータを内蔵した鏡筒ならびに鏡筒を備える撮像装置に関する。

ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｃｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像センサ及び信号処理回路の集積度が向上し、かつ安価に提供できるようになったため、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ（以下、単にデジタルカメラという）が急速に普及している。

また、近年ではデジタルカメラを搭載した携帯電話端末や個人情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等が人気を博している。さらに、今後は、監視カメラや車載カメラ等の分野でも、デジタルカメラのさらなる普及が予想されている。このようなデジタルカメラは、撮像装置を備えている。一般に撮像装置は、光学系と、光学系を保持する鏡筒と、撮像センサとを含む。

近年のデジタルカメラは、電動によりズーミングやフォーカシングを行うものが主流である。電動によるズーミングやフォーカシングは、光学系に含まれる所定のレンズ素子の保持機構を、モータを用いて駆動し、レンズ素子を光軸に平行な方向に移動させることによって行われる。

従来、レンズ素子の保持機構は、汎用のブラシレスモータを用いて駆動されていた。しかしながら、汎用のブラシレスモータを用いて保持機構を駆動すると、鏡筒にモータを配置するスペースを設けなければならず、鏡筒が大型化するという問題があった。また、モータの回転を伝達する伝達機構が必要であり、鏡筒が大型化するという問題もあった。

これに対して、特許文献１は、円筒状の固定筒と、固定筒内に光軸方向に移動可能にレンズ素子を保持するレンズ保持枠と、レンズ保持枠を光軸方向にガイドする案内棒（シャフト）とを備えるレンズ駆動装置において、レンズ保持枠の外周部にマグネットを配設してロータを構成し、ロータの外周にコイルとヨークとを配設して中空モータを構成するレンズ駆動装置を提案している。特許文献１に記載されたレンズ駆動装置は、マグネット及びコイルの中心をレンズ保持枠が保持するレンズ素子から偏芯させることにより、レンズ駆動装置全体をコンパクトに構成できるとしている。
特開平５−１９６８５０号公報

特許文献１に記載されたレンズ駆動装置は、レンズ保持枠の外径と比較して、固定筒の内径が非常に大きい。このため、特許文献１に記載されたレンズ駆動装置は、レンズ素子の光軸に垂直な方向にコンパクトな鏡筒ではなかった。

本発明の目的は、レンズ素子の光軸に垂直な方向にコンパクトな鏡筒を提供することである。

上記目的は、以下の撮像装置により達成される。被写体の像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、所定のレンズ群から構成され、被写体の光学的な像を形成する撮像光学系と、撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像センサと、撮像光学系の一部又は全部のレンズ群を保持する鏡筒とを備え、鏡筒は、レンズ群を保持するレンズ枠と、レンズ枠を撮像光学系の光軸に沿って移動させるための電磁モータと、レンズ枠と係合し、レンズ枠をレンズ群の光軸に平行な方向に案内する少なくとも１本のシャフトと、レンズ枠の外周部に設けられ、レンズ枠がシャフト回りに回転することを規制する回転規制部とを含み、電磁モータは、光軸に平行な対称軸まわりに回転対称な磁気回路を含み、レンズ枠は、磁気回路の対称軸とレンズ群の光軸とが一致しないように、磁気回路に対して平行偏芯させて配置され、シャフトと回転規制部とは、磁気回路の内側であって、磁気回路の対称軸に対する中心角が１８０度未満になる位置に配置され、磁気回路の対称軸は、レンズ群の光軸よりもシャフトおよび回転規制部に近い位置に配置されることを特徴とする。

上記構成により、レンズ群を駆動するための電磁モータを有する撮像装置において、磁気回路の対称軸と光軸とを一致させた場合と比較して、鏡筒の固定筒の内部をコンパクトに構成できる。したがって、本発明に係る撮像装置は、光軸に垂直な方向にコンパクトである。

好ましくは、鏡筒は、円筒形状の固定筒を含み、電磁モータは、内部にレンズ枠を配置した円筒状のロータを含み、磁気回路は、固定筒に設けられたステータ及び、ロータの内、いずれか一方に設けられたコイルと、他方に設けられたマグネットとを含む。また、好ましくは、磁気回路は、レンズ枠の周囲に巻回されたコイルと、レンズ枠の外部に配置されたマグネットとを含む。

本発明によれば、レンズ素子の光軸に垂直な方向にコンパクトな鏡筒を提供することができる。また、本発明によれば、上記鏡筒を備えるコンパクトな撮像装置を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る撮像装置の縦断面図である。実施の形態１に係る撮像装置１００は、撮像光学系１１０と、撮像センサ１２０と、鏡筒１３０とを備える。

撮像光学系１１０は、光軸１０１に沿って被写体側（図中左側）から像側（図中右側）へ向けて順に、第１ズームレンズ群１１１と、第２ズームレンズ群１１２と、フォーカスレンズ群１１３と、ローパスフィルタ１１４とを含む。撮像光学系１１０は、撮像センサ１２０上に被写体の光学的な像を形成する。

第１ズームレンズ群１１１及び第２ズームレンズ群１１２は、光軸１０１に沿って互いの間隔を変化させながら移動することにより、被写体の光学的な像の倍率を変化させるズーミングを行う。第１ズームレンズ群１１１は、レンズ素子１１１Ａ及びレンズ素子１１１Ｂとを有する。第２ズームレンズ群１１２は、レンズ素子１１２Ａと、レンズ素子１１２Ｂと、レンズ素子１１２Ｃとを有する。

フォーカスレンズ群１１３は、光軸１０１に沿って移動することにより、被写体の光学的な像の合焦状態を調整するフォーカシングを行う。フォーカスレンズ群１１３は、１枚のレンズ素子１１３Ａを含む。

ローパスフィルタ１１４は、被写体の光学的な像から所定の空間周波数成分をカットする光学特性を持つ。ローパスフィルタ１１４は、光学特性に基づき被写体の光学的な像の擬色及びモアレを軽減する。

撮像センサ１２０は、ＣＣＤである。撮像センサ１２０は、撮像光学系１１０により形成された光学的な像を、電気的な画像信号に変換して出力する。なお、撮像センサ１２０はＣＭＯＳでもよい。

鏡筒１３０は、基盤１３１と、第１レンズ枠１３２と、第２レンズ枠１３３と、第３レンズ枠１３４と、ガイドシャフト１３５Ａと、ガイドシャフト１３５Ｂと、ズームカム筒１３６と、フォーカスカム筒１３７と、ズームモータ１４０と、フォーカスモータ１５０と、フロントカバー１６０とを含む。また、鏡筒１３０は、図１に図示しない３本の、軸受け用シャフト１３５Ｃと、軸受け用シャフト１３５Ｄと、軸受け用シャフト１３５Ｅとを含む。

図２は、実施の形態１に係る撮像装置の一部を示す斜視図である。図２は、撮像装置１００の構成のうち、ズームカム筒１３６と、フォーカスカム筒１３７と、ズームモータ１４０と、フォーカスモータ１５０と、フロントカバー１６０とを取り除いた状態を表している。

図１及び図２において、基盤１３１は、光軸１０１に垂直な略円板形状である。基盤１３１は、中心に矩形の開口を持ち、開口に被写体側から順に、ローパスフィルタ１１４と、撮像センサ１２０とを保持する。また、基盤１３１は、ガイドシャフト１３５Ａと、ガイドシャフト１３５Ｂと、軸受け用シャフト１３５Ｃ〜１３５Ｅとを保持する。

第１レンズ枠１３２は、第１ズームレンズ群１１１を保持する。第１レンズ枠１３２は、光軸１０１を中心軸とする略円筒形状である。第１レンズ枠１３２は、外周部に、外周方向に突出したカムピン１３２Ａと、回転規制部１３２Ｂと、光軸１０１に平行な貫通孔１３２Ｃとを有する。カムピン１３２Ａは、ズームカム筒１３６に設けられた図示しないカム溝と係合する。回転規制部１３２Ｂは、光軸１０１に直交する方向にわずかの遊びを形成しつつガイドシャフト１３５Ｂと係合する。貫通孔１３２Ｃは、ガイドシャフト１３５Ａと嵌合する。

第２レンズ枠１３３は、第２ズームレンズ群１１２を保持する。第２レンズ枠１３３は、光軸１０１を中心軸とする略円筒形状を持つ。第２レンズ枠１３３は、概略、第１レンズ枠１３２と同様の構成を持つ。すなわち、第２レンズ枠１３３は、外周部に、外周方向に突出したカムピン（図示せず）と、回転規制部（図示せず）と、光軸１０１に平行な貫通孔（図示せず）とを有する。カムピンは、ズームカム筒１３６に設けられた図示しないカム溝と係合する。回転規制部は、ガイドシャフト１３５Ｂと係合する。貫通孔は、ガイドシャフト１３５Ａを貫通させて保持する。

第３レンズ枠１３４は、フォーカスレンズ群１１３を保持する。第３レンズ枠１３４は、光軸１０１を中心軸とする略円筒形状を持つ。第３レンズ枠１３４は、概略、第１レンズ枠１３２と同様の構成を持つ。すなわち、第３レンズ枠１３４は、外周部に、外周方向に突出したカムピン（図示せず）と、回転規制部（図示せず）と、光軸１０１に平行な貫通孔（図示せず）とを有する。カムピンは、フォーカスカム筒１３７に設けられた図示しないカム溝と係合する。回転規制部は、ガイドシャフト１３５Ｂと係合する。貫通孔は、ガイドシャフト１３５Ａを貫通させて保持する。

ズームカム筒１３６及びフォーカスカム筒１３７は、円筒形状を有する。ズームカム筒１３６及びフォーカスカム筒１３７は、中心軸１０２が一致しており、この中心軸１０２回りに回転可能である。中心軸１０２は、光軸に垂直な平面内において、３本の軸受けシャフト１３５Ｃ〜１３５Ｅが形成する外接円の中心である。すなわち、３本の軸受けシャフト１３５Ｃ〜１３５Ｅは、ズームカム筒１３６及びフォーカスカム筒１３７の回転軸受けとして機能する。ここで、撮像光学系１１０の光軸１０１は、中心軸１０２と一致しない。光軸１０１と、中心軸１０２との関係については、後で詳述する。

ズームカム筒１３６及びフォーカスカム筒１３７の外周側には、ズームモータ１４０と、フォーカスモータ１５０とが配置される。ズームモータ１４０は、ステータ１４１とロータ１４２とから構成される。ステータ１４１は、ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３と、ステータコイル１４１Ａとを有する。ロータ１４２は、ロータマグネット１４２Ａと、ロータヨーク１４２Ｂとを有する。ロータヨーク１４２Ｂは、ロータマグネット１４２Ａの端部からの漏れ磁束を低減するためのフランジ部１４２Ｃを持つ。

フォーカスモータ１５０は、ステータ１５１とロータ１５２とから構成される。ステータ１５１は、ズームモータ１４０と共通のステータヨークとして機能する鏡胴体１４３と、ステータコイル１５１Ａとを有する。ロータ１５２は、ロータマグネット１５２Ａと、ロータヨーク１５２Ｂとを有する。ロータヨーク１５２Ｂは、ロータマグネット１５２Ａの端部からの漏れ磁束を低減するためのフランジ部１５２Ｃを持つ。

図３は、実施の形態１に係る撮像装置のズームモータの分解斜視図である。図１及び図３において、鏡胴体１４３は、中心軸１０２まわりに形成される円筒形状である。鏡胴体１４３は、電磁鋼板などの強磁性体からなり、基盤１３１と、後述するフロントカバー１６０により保持される固定筒である。

ステータコイル１４１Ａは、鏡胴体１４３の内周面に固定される。ステータコイル１４１Ａは、渦巻き状に巻かれた複数の小コイルが鏡胴体１４３の内周面に沿って所定のピッチで配置されている。ロータマグネット１４２Ａは、永久磁石であり、ステータコイル１４１Ａの小コイルと等しい数の磁極を有する。磁極は、ロータヨーク１４２Ｂの外周面に沿ってＮ極及びＳ極が交互になるように配置されている。ロータヨーク１４２Ｂは、電磁鋼板などの強磁性体からなり、ロータマグネット１４２Ａとズームカム筒１３６との間に配置される。

ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３及びステータコイル１４１Ａと、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂとは、磁気回路を構成する。ズームモータ１４０は、外部からステータコイル１４１Ａの小コイルに所定のタイミングで印加される電流によって磁気回路が駆動され、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂが回転し電磁モータとして機能する。

図３では、ズームモータ１４０の構成を示したが、フォーカスモータ１５０も、ズームモータ１４０とほぼ等しい構成を備えている。

すなわち、ステータコイル１５１Ａは、鏡胴体１４３の内周面に固定される。ステータコイル１５１Ａは、渦巻き状に巻かれた複数の小コイルが鏡胴体１４３の内周面に沿って所定のピッチで配置されている。ロータヨーク１５２Ｂは、フォーカスカム筒１３７の外周面に接着される。ロータヨーク１５２Ｂは、電磁鋼板などの強磁性体からなる。

ロータマグネット１５２Ａは、ロータヨーク１５２Ｂの外周面に接着される。ロータマグネット１５２Ａは、永久磁石であり、ステータコイル１５１Ａの小コイルの数と等しい磁極を有する。磁極は、ロータヨーク１５２Ｂの外周面に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配置されている。

ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３及びステータコイル１５１Ａを含むステータ１５１と、ロータマグネット１５２Ａ及びロータヨーク１５２Ｂとは、フォーカスモータ１５０の磁気回路を構成する。フォーカスモータ１５０は、外部からステータコイル１５１Ａの小コイルに所定のタイミングで印加される電流によって磁気回路が駆動され、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂが回転し電磁モータとして機能する。

図１において、フロントカバー１６０は、光軸１０１に垂直な円板形状を持つ。フロントカバー１６０は、撮像装置１００の最も被写体側に固定される。フロントカバー１６０は、ガイドシャフト１３５Ａ及びガイドシャフト１３５Ｂを支持する貫通孔を持つ。

鏡胴体１４３の被写体側の端部は、フロントカバー１６０によって支持される。また、鏡胴体１４３の像側の端部は、基盤１３１によって支持される。鏡胴体１４３がフロントカバー１６０と基盤１３１とによって支持されることにより、ステータコイル１４１Ａとロータマグネット１４２Ａとの間の間隔及びステータコイル１５１Ａとロータマグネット１５２Ａとの間の間隔が適切に保持される。

以上の構成において、ズーミングを行う場合、外部からズームモータ１４０のステータコイル１４１Ａの小コイルに所定のタイミングで駆動電流が印加される。駆動電流の印加により磁気回路が駆動され、ロータ１４２が中心軸１０２まわりに回転する。

ロータ１４２が中心軸１０２まわりに回転することにより、ズームカム筒１３６が中心軸１０２まわりに回転する。ズームカム筒１３６が中心軸１０２まわりに回転すると、第１レンズ枠１３２に設けられたカムピン１３２Ａが、結合しているカム溝に沿って案内される。また、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると、第２レンズ枠１３３に設けられたカムピンが結合しているカム溝に沿って案内される。

第１レンズ枠１３２は、ガイドシャフト１３５Ａに案内され、光軸１０１に平行な方向に移動する。このとき、第１レンズ枠１３２は、回転規制部１３２Ｂがガイドシャフト１３５Ｂと係合しているので、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５Ａまわりの回転の自由度が規制されている。したがって、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第１レンズ枠１３２はカム溝の位相に従って光軸に平行な方向に移動する。すなわち、ズームカム筒１３６のカム溝と第１レンズ枠１３２のカムピン１３２Ａとは、変換機構を構成する。

また、同様に第２レンズ枠１３３は、同様に回転規制部とガイドシャフト１３５Ｂとの係合により、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５Ａまわりの回転が規制されている。したがって、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第２レンズ枠１３３はカム溝の位相に従って光軸に平行な方向に移動する。

第１レンズ枠１３２及び第２レンズ枠１３３が移動することにより、第１ズームレンズ群１１１及び第２ズームレンズ群１１２が互いの間隔を変化させながら光軸に平行な方向の所定位置に移動する。この結果、撮像装置１００は、ズーミングを行うことができる。

フォーカシングを行う場合、外部からフォーカスモータ１５０のステータコイル１５１Ａの小コイルに所定のタイミングで駆動電流が印加される。駆動電流の印加により磁気回路に電磁力が発生し、ロータ１５２が光軸まわりに回転する。

ロータ１５２が光軸まわりに回転することにより、フォーカスカム筒１３７も光軸まわりに回転する。フォーカスカム筒１３７が光軸まわりに回転すると、第３レンズ枠１３４に設けられたカムピンが結合しているカム溝に沿って案内される。

第３レンズ枠１３４は、同様に回転規制部とガイドシャフト１３５Ｂとの係合により、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５Ａまわりの回転の自由度が規制されている。したがって、フォーカスカム筒１３７が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第３レンズ枠１３４はカム溝の位相に従って光軸に平行な方向に移動する。

図４は、実施の形態１に係る撮像装置の鏡筒において、第１レンズ枠と、２本のガイドシャフトと、３本の軸受け用シャフトとの位置関係を説明する斜視図である。また、図５は、実施の形態１に係る撮像装置の鏡筒において、第１レンズ枠と、２本のガイドシャフトと、３本の軸受け用シャフトとの位置関係を説明する正面図である。なお、図５において、Ａ−Ａ断面は、図１の断面に対応する。

図４及び図５において、３本の軸受け用シャフト１３５Ｃ〜１３５Ｅは、外接円Ｃ１を決定する。外接円Ｃ１は、ズームカム筒１３６の内周面に対応している。一方、仮想円Ｃ０は、光軸１０１と固定筒である鏡胴体１４３の中心軸１０２とを一致させた場合において、軸受け用シャフト１３５Ｃの接点を基準としたときに必要なズームカム筒の内周面に対応する。

図４及び図５から分かるように、実施の形態１に係る鏡筒は、外接円Ｃ１の直径が、仮想円Ｃ０の直径より小さくなっている。すなわち、実施の形態１に係る鏡筒は、光軸１０１と固定筒である鏡胴体１４３の中心軸１０２とを一致させないで、両者を互いに平行偏芯させることにより、ズームカム筒１３６の内周面がコンパクトに構成されている。

さらに、実施の形態１に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び回転規制部１３２Bと係合するガイドシャフト１３５Ｂと、中心軸１０２との間に形成される中心角θ１が１８０度未満であるので、光軸１０１と固定筒である鏡胴体１４３の中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きくなっている。このように、実施の形態１に係る鏡筒は、光軸１０１と中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きいので、ズームカム筒１３６の内周面は従来と比較して特に光軸に垂直な方向にコンパクトである。

ズームカム筒１３６を小さくすることができると、ズームカム筒１３６の外周部に配置される固定筒その他の部材を小さくすることができる。したがって、鏡筒全体の小型化が可能である。なお、実施の形態１に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び回転規制部１３２Ｂと係合するガイドシャフト１３５Ｂと、中心軸１０２との間に形成される中心角θ１が９０度以下であるので、偏芯量が極めて大きくなっている。

中心軸１０２は、鏡胴体１４３及びステータコイル１４１Ａと、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂとからなる磁気回路の対称中心でもある。実施の形態１に係る撮像装置は、光軸１０１と駆動用の電磁モータを構成する磁気回路の中心軸１０２とを一致させないで両者を互いに平行偏芯させることにより、駆動用の電磁モータを有する構成において、ズームカム筒１３６の内周面をコンパクトに構成することが可能になっている。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る鏡筒の一部分の斜視図である。また、図７は、実施の形態２に係る鏡筒の一部分の正面図である。実施の形態２に係る鏡筒は、実施の形態１に係る鏡筒１３０と概略構成が同一であるので、以下相違する部分を中心に、特徴構成を説明する。図６は、実施の形態２に係る鏡筒において、第１ズームレンズ群１１１を保持する第１レンズ枠２３２の周辺の構造を示す斜視図であり、図７は、図６に示す構造の正面図に対応する。

第１レンズ枠２３２は、第１ズームレンズ群１１１を保持する。第１レンズ枠２３２は、光軸１０１を中心軸とする略円筒形状である。第１レンズ枠２３２は、外周部に、外周方向に突出したカムピン２３２Ａと、回転規制部２３２Ｂと、光軸１０１に平行な貫通孔２３２Ｃとを有する。カムピン２３２Ａは、ズームカム筒２３６に設けられた図示しないカム溝と係合する。回転規制部２３２Ｂは、光軸１０１に直交する方向にわずかの遊びを形成しつつガイドシャフト２３５Ｂと係合する。貫通孔２３２Ｃは、ガイドシャフト１３５Ａと嵌合する。

ズームカム筒２３６は、円筒形状を有する。ズームカム筒２３６は、中心軸１０２回りに回転可能である。ズームカム筒２３６は、外周部にロータヨーク１４２Ｂを固定し、さらにその外周部にロータマグネット１４２Ａを固定する。ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂは、実施の形態１において説明した鏡胴体１４３及びステータコイル１４１Ａとともにズームモータ１４０の磁気回路を構成する。また、ロータマグネット１４２Ａの光軸１０１に平行な方向の両端部は、外部の中空軸受けと摺動する軸受け部１４２Ｃが形成される。ズームカム筒２３６は、実施の形態１に係る鏡筒１３０のように、３本の軸受け用シャフト１３５Ｃ〜１３５Ｅにより回転可能に保持される構造とは異なり、ズームカム筒２３６はロータヨーク１４２Ｂ等を介して、図示しない外部の中空軸受けにより、中心軸１０２回りに回転可能に保持される。

実施の形態２に係る鏡筒を適用した撮像装置において、ズームモータ１４０が駆動されてズームカム筒２３６が回転すると、第１レンズ枠２３２が光軸１０１に平行な方向に移動して、第１ズームレンズ群１１１を光軸１０１に沿って移動させることができる。

図８は、実施の形態２に係る鏡筒において、第１レンズ枠と、２本のガイドシャフトの位置関係を説明する正面図である。図８において、円Ｃ１は、ズームカム筒２３６の内周面に相当する。また、仮想円Ｃ０は、光軸１０１と固定筒である鏡胴体１４３の中心軸１０２とを一致させた場合において、ガイドシャフト２３５Ｂの接点を基準としたときのズームカム筒に必要な内周面に対応する。

図８から分かるように、実施の形態８に係る鏡筒は、円Ｃ１の直径が、仮想円Ｃ０の直径より小さくなっている。すなわち、実施の形態２に係る鏡筒は、光軸１０１と固定筒である鏡胴体１４３の中心軸１０２とを一致させないで、両者を互いに平行偏芯させることにより、ズームカム筒２３６の内周面がコンパクトに構成されている。

さらに、実施の形態２に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び回転規制部２３２Bと係合するガイドシャフト２３５Ｂと、中心軸１０２との間に形成される中心角θ１が１８０度未満であるので、光軸１０１と固定筒である鏡胴体１４３の中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きくなっている。このように、実施の形態１に係る鏡筒は、光軸１０１と中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きいので、ズームカム筒２３６の内周面は従来と比較して特にコンパクトである。

実施の形態２に係る鏡筒のように、ズームカム筒２３６を小さくすることができると、ズームカム筒２３６の外周部に配置される固定筒その他の部材を小さくすることができる。したがって、鏡筒全体の小型化が可能である。なお、実施の形態２に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び回転規制部２３２Bと係合するガイドシャフト２３５Ｂと、中心軸１０２との間に形成される中心角が９０度以下であるので、偏芯量が極めて大きくなっている。

図１１は、実施の形態２に係る鏡筒において、ズームカム筒の内周面に相当する円Ｃ１の直径と、中心角θ１との関係を示すグラフである。図１１において、グラフの縦軸は、外接円である円Ｃ１の直径を表し、横軸は中心角θ１を表す。図１１から分かるように、中心角θ１が小さくなればなるほど、円Ｃ１の直径が小さくなっている。したがって、中心角θ１は、１８０度未満であれば、円Ｃ１を小さくすることができる。しかしながら、鏡筒の小型化と回転規制の効果とのバランスを考慮した場合、中心角θ１は、１５０度未満、特に９０度未満であることが望ましい。

中心軸１０２は、鏡胴体１４３及びステータコイル１４１Ａと、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂとからなる磁気回路の対称中心でもある。実施の形態２に係る撮像装置は、光軸１０１と駆動用の電磁モータを構成する磁気回路の中心軸１０２とを一致させないで両者を互いに平行偏芯させることにより、駆動用の電磁モータを有する構成において、ズームカム筒２３６の内周面をコンパクトに構成する。

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３に係る鏡筒の構成を示す模式図であり、図９（ａ）は、正面図、図９（ｂ）は、平面図に対応する。実施の形態３に係る鏡筒は、実施の形態１及び実施の形態２に係る鏡筒とは異なり、ボイスコイル型モータを用いてレンズ群を駆動する。

図９（ａ）及び（ｂ）において、第１レンズ枠３０１は、円筒形状を有する。第１レンズ枠３０１は、内部に第１レンズ群１１１を保持する。第１レンズ１１１の光軸と、第１レンズ枠３０１の中心軸は一致しておらず、両者は平行偏芯されて配置されている。

第１レンズ枠３０１は、光軸１０１に平行に設けられた２つの貫通孔を有する。一方の貫通孔３０１Ａは、ガイドシャフト１３５Ａと嵌合し、第１レンズ枠１３２を光軸に平行な方向に案内する。他方の貫通孔３０１Ｂ（回転規制部）は、ガイドシャフト１３５Ｂと、第１レンズ枠３０１の光軸回りの方向にわずかの遊びを持って係合している。第１レンズ枠３０１は、外周部にコイル３０３が巻回されている。また、第１レンズ枠３０１の周囲には、光軸１０１に平行な方向に磁極を向けたマグネットが配置されている。したがって、中心軸１０２は、コイル３０３とマグネット３０２とから構成される磁気回路の対称中心である。

以上の構成において、外部からコイル３０３に電流が供給されると、磁気回路に電磁力が発生し、第１レンズ枠３０１は、電流の向きに応じて光軸１０１と平行な方向に駆動される。

実施の形態３に係る鏡筒は、光軸１０１と駆動用の電磁モータを構成する磁気回路の中心軸１０２とを一致させないで両者を互いに平行偏芯させることにより、第１レンズ枠３０１全体をコンパクトに構成させている。特に、実施の形態３に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び貫通孔３０１Ｂと係合するガイドシャフト２３５Ｂと、中心軸１０２との間に形成される中心角θ１が１８０度未満であるので、光軸１０１と中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きくなっている。

このように、実施の形態３に係る鏡筒は、光軸１０１と中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きいので、第１レンズ枠３０１自体が従来と比較して特にコンパクトである。また、実施の形態３に係る鏡筒は、カム筒や固定筒などが不要であるため、極めてコンパクトに構成されている。実施の形態３に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び貫通孔３０１Ｂと係合するガイドシャフト１３５Ｂと、中心軸１０２との間に形成される中心角が９０度以下であるので、偏芯量が極めて大きくなっている。

（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４に係る鏡筒において、第１レンズ枠と、ガイドシャフトと回転規制部との位置関係を説明する正面図である。実施の形態４に係る鏡筒は、実施の形態１に係る鏡筒１３０と概略構成が同一であるので、以下相違する部分を中心に、特徴構成を説明する。

図１２において、円Ｃ１は、図示しないズームカム筒の内周面に相当する。また、仮想円Ｃ０は、光軸１０１と固定筒である鏡胴体の中心軸１０２とを一致させた場合において、ズームカム筒に必要な内周面に対応する。なお、回転規制部３３５Ｂは、固定筒側に設けられた貫通孔に嵌合し、光軸方向に延びた棒状の構成を持つ。

図１３は、実施の形態４の変形例に係る鏡筒において、第１レンズ枠と、ガイドシャフトと回転規制部との位置関係を説明する正面図である。変形例に係る鏡筒は、回転規制部３３５Ｂの代わりに、中心軸１０２を挟んで対称に配置された、２つの回転規制部４３５Ｂと４３５Ｃとを含む。各回転規制部の構成は、図１２に示した回転規制部３３５Ｂと共通である。

図１２及び図１３から分かるように、実施の形態４に係る鏡筒は、円Ｃ１の直径が、仮想円Ｃ０の直径より小さくなっている。すなわち、実施の形態４に係る鏡筒は、光軸１０１と固定筒である鏡胴体の中心軸１０２とを一致させないで、両者を互いに平行偏芯させることにより、ズームカム筒の内周面がコンパクトに構成されている。

さらに、実施の形態４に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び回転規制部４３５Ｂと、中心軸１０２との間に形成される中心角θ１が１８０度未満であるので、光軸１０１と固定筒である鏡胴体の中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きくなっている。このように、実施の形態４に係る鏡筒は、光軸１０１と中心軸１０２との間の偏芯量が非常に大きいので、ズームカム筒の内周面は従来と比較して特にコンパクトである。

特に、実施の形態４の変形例に係る鏡筒は、ガイドシャフト１３５Ａ及び回転規制部４３５Ｃと、中心軸１０２との間に形成される中心角θ２も１８０度未満であるので、光軸１０１と固定筒である鏡胴体の中心軸１０２との間の偏芯量を大きくしつつ、回転規制を安定して行うことができる。

なお、以上説明した各実施の形態は、適宜変形することができる。例えば、撮像光学系の構成は、３つのレンズ群からなるズームレンズ系に限られない。２つあるいは４つ以上のレンズ群からなるズームレンズ系であってもよい。ズームレンズ系の構成に応じて、実施の形態１乃至実施の形態４の鏡筒の機構を適用すればよい。

また、撮像光学系が、単焦点レンズ系であってもよい。この場合、すべての撮像光学系を繰り出してフォーカスを行う、あるいは一部のレンズ群を繰り出してフォーカスを行う等が知られているが、これらの鏡筒に実施の形態１乃至実施の形態４の鏡筒の機構を適用すればよい。

また、各実施の形態の鏡筒は、レンズ枠の回転規制部を、光軸と平行な方向に沿って配置されたシャフトと係合させる構成であったが、これに限られない。例えば、回転規制部を、レンズ枠の外部であってカム筒の内部に光軸に平行な方向に沿って設けられた案内溝などの構成要素に係合させてもよい。

また、実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態４に係る撮像装置において、磁気回路は、ステータがステータコイルを含み、ロータがロータマグネットを含む構成であったが、これに限られない。電磁モータとして、ステータがステータマグネットを含み、ロータがロータコイルを含む構成であってもよい。

図１０は、各実施の形態の撮像装置を適用した携帯電話端末の一例を示す斜視図である。携帯電話端末４００は、折りたたみ型であり、ヒンジ部４０１を備えている。この例では、実施の形態１に係る撮像装置１００が、携帯電話端末４００のヒンジ部４０１に設けられている。前述のように、撮像装置１００は、固定筒の中心軸とレンズ群の光軸とを平行偏芯させて配置させることにより、光軸に垂直な方向にコンパクトに構成されているので、ヒンジ部４０１をコンパクトにすることが可能である。したがって、撮像装置１００は、携帯電話端末４００を薄く構成することができる。

もちろん、撮像装置１００を、携帯電話端末４００のヒンジ部４０１以外に配置してもよいことはいうまでもない。撮像装置１００は、特に光軸に垂直な方向にコンパクトに構成されているので、いずれの位置に配置されても、携帯電話端末の小型化に寄与することができる。

撮像装置１００は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等の機器に搭載してもよい。いずれの機器に搭載しても、それらの機器のコンパクト化に寄与することができる。また、撮像装置１００の代わりに実施の形態２乃至実施の形態４の撮像装置を、上述の機器に配置してもよい。

本発明の鏡筒ならびに撮像装置は、小型化と高機能化が要望されている、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ機能付きの携帯電話端末及びＰＤＡ等に好適である。

実施の形態１に係る撮像装置の縦断面図 実施の形態１に係る撮像装置の一部を示す斜視図 実施の形態１に係る撮像装置のズームモータの分解斜視図 実施の形態１に係る撮像装置において、第１レンズ枠と、２本のガイドシャフトと、３本の軸受け用シャフトとの位置関係を説明する斜視図 実施の形態１に係る撮像装置において、第１レンズ枠と、２本のガイドシャフトと、３本の軸受け用シャフトとの位置関係を説明する正面図 実施の形態２に係る撮像装置の一部分の斜視図 実施の形態２に係る撮像装置の一部分の正面図 実施の形態２に係る撮像装置において、第１レンズ枠と、２本のガイドシャフトの位置関係を説明する正面図 実施の形態３に係る鏡筒の構成を示す模式図 撮像装置を適用した携帯電話端末の一例を示す斜視図 実施の形態２に係る鏡筒において、ズームカム筒の内周面に相当する円Ｃ１の直径と、中心角θ１との関係を示すグラフ 実施の形態４に係る鏡筒において、第１レンズ枠と、ガイドシャフトと回転規制部との位置関係を説明する正面図 実施の形態４の変形例に係る鏡筒において、第１レンズ枠と、ガイドシャフトと回転規制部との位置関係を説明する正面図

符号の説明

１００ 撮像装置
１０１ 光軸
１０２ 中心軸
１１０ 撮像光学系
１１１ 第１ズームレンズ群
１１２ 第２ズームレンズ群
１１３ フォーカスレンズ群
１１４ ローパスフィルタ
１２０ 撮像センサ
１３０ 鏡筒
１３１ 基盤
１３２ 第１レンズ枠
１３２Ａ カムピン
１３２Ｂ 回転規制部
１３２Ｃ 貫通孔
１３３ 第２レンズ枠
１３４ 第３レンズ枠
１３５Ａ ガイドシャフト
１３５Ｂ ガイドシャフト
１３５Ｃ 軸受け用シャフト
１３５Ｄ 軸受け用シャフト
１３５Ｅ 軸受け用シャフト
１３６ ズームカム筒
１３７ フォーカスカム筒
１４０ ズームモータ
１４１ ステータ
１４２ ロータ
１４３ 鏡胴体
１５０ フォーカスモータ
１５１ ステータ
１５２ ロータ
１６０ フロントカバー
２３２ 第１レンズ枠
２３２Ａ カムピン
２３２Ｂ 回転規制部
２３２Ｃ 貫通孔
２３５Ｂ ガイドシャフト
２３６ ズームカム筒
３０１ 第１レンズ枠
３０２ マグネット
３０３ コイル
３３５Ｂ 回転規制部
４００ 携帯電話端末
４０１ ヒンジ部
４３５Ｂ 回転規制部
４３５Ｃ 回転規制部

Claims (3)

1. 被写体の像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、
   所定のレンズ群から構成され、前記被写体の光学的な像を形成する撮像光学系と、
   前記撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、前記光学的な像を前記電気的な画像信号に変換する撮像センサと、
   前記撮像光学系の一部又は全部のレンズ群を保持する鏡筒とを備え、
   前記鏡筒は、
   前記レンズ群を保持するレンズ枠と、
   前記レンズ枠を前記撮像光学系の光軸に沿って移動させるための電磁モータと、
   前記レンズ枠と係合し、前記レンズ枠を前記レンズ群の前記光軸に平行な方向に案内する少なくとも１本のシャフトと、
   前記レンズ枠の外周部に設けられ、前記レンズ枠が前記シャフト回りに回転することを規制する回転規制部とを含み、
   前記電磁モータは、前記光軸に平行な対称軸まわりに回転対称な磁気回路を含み、
   前記レンズ枠は、前記磁気回路の対称軸と前記レンズ群の前記光軸とが一致しないように、前記磁気回路に対して平行偏芯させて配置され、
   前記シャフトと前記回転規制部とは、前記磁気回路の内側であって、前記磁気回路の前記対称軸に対する中心角が１８０度未満になる位置に配置され、
   前記磁気回路の前記対称軸は、前記レンズ群の前記光軸よりも前記シャフトおよび前記回転規制部に近い位置に配置されることを特徴とする、撮像装置。
2. 前記鏡筒は、円筒形状の固定筒を含み、
   前記電磁モータは、内部に前記レンズ枠を配置した円筒状のロータを含み、
   前記磁気回路は、
   前記固定筒に設けられたステータ及び、前記ロータの内、いずれか一方に設けられたコイルと、他方に設けられたマグネットとを含む、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記磁気回路は、
   前記レンズ枠の周囲に巻回されたコイルと、前記レンズ枠の外部に配置されたマグネットとを含む、請求項１に記載の撮像装置。

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