JP2007110318A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子及び基板を効率的に冷却させる。
【解決手段】レンズ鏡筒６に内蔵する撮像素子５の後に仕切り板１６を設ける。仕切り板１６に開口２０を設け、仕切り板１６の後側の後スペース２１に対応する外周に通気孔２２を設ける。撮像素子５及び基板１９が発熱すると、熱せられた空気が開口２０を通って後スペース２１に逃がされ、そして、後スペース２１に設けた通気孔２２により外部に排出される。通気孔２２は、周方向に多数設けられているので、冷却効率が向上する。これら通気孔２２から鏡筒１５の内部にゴミや埃が入る場合には、各通気孔２２の上にフードを設けるのが望ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像素子を内蔵し、カメラ本体に着脱自在に取り付けられるレンズ鏡筒に関する。

ＣＣＤなどの撮像素子を用いて撮像した撮影画像をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記録媒体に記録するデジタルカメラが普及している。デジタルカメラの中には、各種レンズを交換して好みに応じた撮影を行うレンズ交換式のものがある。レンズ交換式のデジタルカメラは、カメラ本体とレンズ鏡筒とから構成されるが、カメラ本体側に撮像素子を内蔵するのが一般的であった。この場合、レンズ鏡筒装着時に、カメラ本体の撮像素子とレンズ鏡筒の撮影レンズとを光学的に接続する必要があり、例えばバックフォーカス調節が必要とされることがあるため、不慣れな者にとっては取り扱いが難しいという問題があった。

レンズ交換式のデジタルカメラの取り扱いを容易にするため、レンズ鏡筒側に撮像素子を内蔵するものが知られている。この場合には、カメラ本体とレンズ鏡筒とを光学的に接続する必要がなくなり、電気的に接続するだけでよくなるため、誰にでもレンズ鏡筒装着作業が簡単になる。また、カメラ本体側に撮像素子を内蔵するタイプのものでは、カメラ本体内へ塵埃が侵入して撮像素子に付着する問題があったが、レンズ鏡筒側に撮像素子を内蔵するタイプのものでは、レンズ鏡筒を密閉構造とすることにより前記問題を解決することができる。しかしながら、レンズ鏡筒側に撮像素子を内蔵するタイプのものでは、レンズ鏡筒内の狭い空間に、撮像素子や、この撮像素子を駆動する回路などが配置されるため、冷却効率が悪く、熱により、各部の性能が低下するなどの悪影響が及ぼされる。特に、撮像素子からの出力信号を処理する回路を配置する場合には、熱源が密集してより冷却効率が悪くなる。このため、レンズ鏡筒内に配置した撮像素子や実装基板を効率的に冷却させる必要がある。

従来より、装置内で発熱した部位を冷却する技術が提案されている。特許文献１には、半導体レーザ光により固体レーザ素子を励起するレーザ装置が記載されており、装置本体に放熱フィンを設けている。特許文献２には、レンズ鏡筒が突出して設けられるカメラが記載されており、発熱する部品をレンズ鏡筒の側方に配置し、発熱する部品に放熱板を取り付けている。
特開平８−１６７７５１号公報 特開２００２−１１２０８２号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、放熱フィンや放熱板で冷却するため、冷却効率が充分に高くならない。また、放熱フィンや放熱板を取り付けるため、取り付けスペースが広く必要になり、外形が大きくなるおそれがある。

本発明では、内蔵する撮像素子を効率的に冷却するとともに小型化が可能なレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明は、撮影レンズにより被写体の像が結像される受光面を有し、前記受光面に結像した被写体の像を電気信号に変換する撮像素子と；前記撮像素子の後方に設けられ、カメラ本体のマウント部に着脱自在に取り付けられるレンズマウント部と；を備えたレンズ鏡筒において、前記撮影レンズに被写体光を取り入れるための開口を有し、前記開口を除いて前記撮影レンズと前記撮像素子とを単独又は前記レンズマウント部との協働で密閉する鏡筒と；前記鏡筒の外周面に複数設けられた通気孔と；を備えたものである。レンズマウント部には、当然カメラ本体から撮像素子への電源供給や、カメラ本体との間で電気的信号のやり取りをするための接点部を有する。なお、撮像素子の代わりに、撮像素子を駆動する駆動回路などを設けた基板を含む撮像部を鏡筒に内蔵してもよい。また、防水効果と通気性を備えた高機能を有するシートで鏡筒の内部から通気孔を覆うのが、レンズ鏡筒内の湿度を適度に保つことができ、また、鏡筒内に水が浸入しないようにすることができるので、望ましい。さらに、前記シートを、遮光性を有する色、例えば黒色にすることで、外光の進入も防ぐことができる。

また、通気孔は、発熱媒体である撮像素子に近い所に設けるのが好適である。そこで、光軸方向に沿った撮像素子とレンズマウント部との間のスペースに対応する外周に、その周方向に並んで通気孔を設けるのが望ましい。この場合、撮像素子とレンズマウント部との間のスペースは、被写体光が入射する開口と撮像素子の受光面との間の被写体光路を暗室状態に保つ暗箱用のスペースとは隔てられたスペースに構成するのが望ましい。このように、撮像素子を境に、光軸方向の前方（被写体側）に暗箱用のスペースを、また、光軸方向の後方にあたる撮像素子とレンズマウント部との間のスペースとに鏡筒の内部の部屋を分け、後者の方のスペースに対応する外周に通気孔を設けるのが、被写体光に悪影響を及ぼすことがなく、しかも、ゴミや埃が入っても撮影レンズや撮像素子の受光面に付着することがないため、望ましい。

しかしながら、なるべく鏡筒内にゴミや埃が入らない構成にするのが望ましい。そこで、複数の通気孔を外部から個別に覆うフードを複数設けるのが好適である。フードには、通気孔に対応する位置に設けた窓と、外部との間で通気を行わせる通気窓と、その窓と通気窓との間を繋ぐ通気用の通路と、を備えている。複数のフードは、通気窓を鏡筒の周方向のうちの一方向に向けた姿勢で通気孔に設けるのが、カメラを縦姿勢又は横姿勢で撮影するときに、外光などが鏡筒内部に入り難いので好適である。また、複数のフードを帯状のシートに設け、そのシートを通気孔の列の上に海苔巻き状に貼ってフードを取り付けるように構成してもよい。

冷却効率を上げるには、ファンなどの送風機構を内蔵するのがよい。送風機構は、撮像素子とレンズマウント部との間のスペースに内蔵するのが望ましい。この場合、電源はレンズマウント部の接点部を通してカメラ本体から供給すればよい。

送風機構を設ける場合には、鏡筒の内部に空気を取り入れるための通気孔と、外部に排出するための通気孔とを送風機構を挟んだ両側に対応する外周に設けるのが、スムーズな換気が行えるので望ましい。

また、フードを設ける代わりに、鏡筒からその周方向に沿って一段突出するリング部を用いても良い。この場合、リング部で複数の通気孔の全てを外部から覆い、リング部の内周面に、光軸と平行な溝を複数設け、各通気孔から溝を通って通気を行わせる。溝は、リング部のうちの光軸方向の両端に貫通している。勿論、内周面に、周方向に沿う環状溝を追加して設けて、冷却効率を上げるようにしてもよい。このリング部としては、ズームリング、フォーカスリング、及び絞りリングなどの回転操作部材に兼用して用いるようにしてもよい。

本発明では、鏡筒の外周面に通気孔を複数設けたから、撮像素子が駆動して熱を発して鏡筒の内部の空気が暖められたときに、鏡筒の外周に設けた一部又は全部の通気孔を通って空気の流れが生じ、よって、鏡筒の内部の換気が行えるので、撮像素子の放熱を効率よく行える。また、鏡筒の外周の空きスペースを利用して通気孔を設けるだけなので、レンズ鏡筒が大型化することはない。

図１に示すように、デジタルカメラ２は、レンズ交換式のタイプであり、シャッタボタン３を設けたカメラ本体４と、撮像素子５を内蔵したレンズ鏡筒６とから構成される。カメラ本体４には、焦点距離などが異なる複数種類のレンズ鏡筒のうちのいずれか１つが着脱自在に取り付けられる。装着すると、カメラ本体４とレンズ鏡筒６との間で電気的な接続がなされる。

レンズ鏡筒６の後面には、レンズマウント部７が設けられている。レンズマウント部７には、環状壁にバヨネット爪８が形成されている。このバヨネット爪８には複数の接点からなる接続端子部９が露呈して設けられている。カメラ本体４の前面には、本体側マウント部１０が設けられている。本体側マウント部１０には、環状凹部にバヨネット溝１１が形成されている。本体側マウント部１０には、レンズマウント部７に設けた接続端子部９に接続される接続端子部１２が設けられている。なお、一般的なデジタルカメラは、撮像素子がカメラ本体に内蔵されているため、本体側マウント部とレンズマウント部との内部は、被写体光を通過させるためにそれぞれ開口しているが、本実施形態のデジタルカメラは、撮像素子をレンズ鏡筒に内蔵しているので、本体側マウント部１０とレンズマウント部７との内部は、遮蔽されている。

カメラ本体４の上面には、シャッタボタン３、撮影又は再生モードの切替え時に操作するモード切替部１３などが設けられている。シャッタボタン３は、全ストロークの約半分を押下する操作（半押し操作）のときにＡＦ（オートフォーカス）及びＡＥ（自動露出）が作動し、この状態でさらに全ストローク分を押下する操作（全押し操作）をすると、撮像が行われる。

図２に示すように、レンズ鏡筒６は、撮影レンズ１４、撮像素子５、及びこれを保持する鏡筒１５などで構成されている。鏡筒１５の内部には、光軸１４ａの方向の前後に仕切る仕切り板１６が設けられている。仕切り板１６を挟んで光軸１４ａの方向の前のスペース（前スペース）１７には、被写体光を撮影レンズ１４に取り入れるための開口１８が設けられている。前スペース１７は、その開口１８を除いて撮影レンズ１４や撮像素子５を密閉している。仕切り板１６の前面には、撮像素子５を支持する基板１９が取り付けられている。また、仕切り板１６には、基板１９の裏側に隠れる位置に複数の開口２０が形成されている。これらの開口２０を通して撮像素子５又は基板１９から発する熱が後スペース２１に向けて逃げるように工夫されている。

後スペース２１は、仕切り板１６とレンズマウント部７との間に設けられている。この後スペース２１の外周には、複数の通気孔２２が形成されている。複数の通気孔２２は、図１にも示したように、周方向に沿って同じピッチで並んで設けられている。これら通気孔２２により、後スペース２１から鏡筒１５の外部に熱を逃がすことができる。

なお、撮影レンズ１４は、前・後群レンズ２３，２４で構成され、フォーカス用モータ２５ａと送りネジ機構とからなるフォーカス駆動手段２５により後群レンズ２４を光軸１４ａの方向に移動させることでフォーカスを行う。なお、撮影レンズ１４としては、２群レンズの構成に限らず、３群以上のレンズ群で構成してもよい。また、撮像素子５としては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどを用いてもよい。

図３に示すように、レンズ鏡筒６には、アナログ信号処理回路３０、Ａ／Ｄ変換回路３１、データ通信回路３２、ＣＣＤ駆動回路３３、レンズ用ＣＰＵ３４、フォーカスモータ駆動回路３５などが内蔵されており、これらは、前述した基板１９に実装されている。また、カメラ本体４には、メモリ３７、デジタル信号処理回路３８、データ通信回路３９、バッテリ４０、ＬＣＤ駆動回路４１、ＬＣＤ４２、メディアコントローラ４３、スロット４４、記録メディア４５、カメラ本体用ＣＰＵ４６、レリーズボタン４７、モード切替部４８、及び、電源スイッチ４９などが内蔵されている。記録メディア４５は、例えばメモリカードであり、外部に露呈して設けたスロット４４に着脱自在にセットされる。なお、レンズ鏡筒６に設けた回路のうち一部の回路をカメラ本体４側に設けてもよい。また、カメラ本体４側に設けている回路の一部を、レンズ鏡筒６側の基板１９に追加して実装してもよい。

電源スイッチ４９をＯＮに操作して撮影モードを選択すると、撮影レンズ１４を通過した被写体光が撮像素子５の受光面５ａに結像される。撮像素子５は、結像した被写体像を電気変換する。アナログ信号処理回路３０は、被写体像を電気変換した画像信号をサンプルホールドしてＡ／Ｄ変換回路３１に送る。Ａ／Ｄ変換回路３１は、サンプルホールドした画像データをデジタル化する。デジタルの画像データは、いったんメモリ３７に蓄積される。メモリ３７から読み出される画像データは、デジタル信号処理回路３８に送られ、ここで画像処理が施された後にＬＣＤ駆動回路４１を介してＬＣＤ４２にスルー画像として表示される。勿論この間には、レンズマウント部７の接続端子部９と本体側マウント部１０の接続端子部１２とを通る。なお、一部の回路は、各バス５０，５１に接続されており、各回路でのバス通信はデータ通信回路３２，３９により各々制御される。また、レンズ用ＣＰＵ３４は、本体用ＣＰＵ４０と交信しながら、撮影処理や画像処理等を管制する。

レンズ用ＣＰＵ３４は、ＡＦ制御やＡＥ制御を行うとともに、ＣＣＤ駆動回路３３やフォーカスモータ駆動回路３５などを統括的に制御する。ＡＦ制御は、コントラスト検出方式となっている。レンズ用ＣＰＵ３４は、Ａ／Ｄ変換回路３１から出力されるデジタルの画像データを取り込み、画像のコントラストを評価してフォーカス用モータ２５ａの移動量を算出し、算出した結果に基づいてフォーカスモータ駆動回路３５にＡＦ信号を送る。フォーカスモータ駆動回路３５は、ＡＦ信号に基づいてモータ２５ａを駆動して後群レンズ２４を光軸１４ａの方向に移動する。

本体用ＣＰＵ４６には、シャッタボタン３、モード切替部１３、及び電源スイッチ４９が接続されている。シャッタボタン３の全押し操作が行われたときには、メディアコントローラ４３の制御によって、各種処理が施された画像データが記録メディア４５に記録される。本体用ＣＰＵ４６は、レンズ用ＣＰＵ３４と交信しながら、カメラ本体４側の撮影処理、画像表示処理、及び記録処理等を管制する。

カメラ本体４に内蔵のバッテリ４０は、着脱自在でかつ取り外して充電することができる電池、あるいは、充電できない電池となっている。本体用ＣＰＵ４６は、電源スイッチ４９のＯＮ操作に連動してカメラ本体４側の各部に電力を供給し、かつ、接続端子部９，１２を介してレンズ鏡筒６側の各回路にも電力を供給する。

再生モードに切り替えると、本体用ＣＰＵ４６は、記録メディア４５に記録されている画像データを読み出し、読み出した画像データを、ＬＣＤ駆動回路４１を介してＬＣＤ４２に表示する。

撮影モードを選択しているときには、撮像素子５が常に作動しており、しかも、基板１９に設けた各回路も作動しているため、これらからかなりの熱を発する。このとき、熱せられた空気は、図２に示したように、開口２０を通って後スペース２１に逃がされ、その後に、後スペース２１の外周に設けた複数の通気孔２２を介して鏡筒１５の外部に導かれる。これにより、撮像素子５及び基板１９が冷却される。

図４に示すレンズ鏡筒６０には、複数の通気孔２２を個別に覆うフード６１が設けられている。フード６１には、鏡筒１５の周方向のうちの一方向に向けた通気窓と、その通気窓と通気孔２２を繋げる通路とが形成されている。このようなフード６１を設けると、ゴミや埃が鏡筒１５の内部に入り込み難くなり、また、通気窓を周方向の一方向に向けた姿勢でフード６１を設けることで、光軸１４ａの方向の前後から外光が進入し難くなる。なお、通気窓を後方に向けた姿勢でフード６１を取り付けても同じ効果が得られる。

図５に示すレンズ鏡筒６４には、冷却効率を向上するために、仕切り板１６とレンズマウント部７との後スペース６５に、送風機構、例えばファン６６を内蔵してもよい。この場合、通気孔としては、周方向の一列だけでもよいが、後スペース６５のうちのファン６６を挟んだ両側のスペースに対応する外周に、通気孔６７，６８の列を離して二列で設けてもよい。この場合、通気孔６７，６８の列が二列あるので、通気効率が向上し、冷却効率も向上する。なお、ファン６６を省略して２列の通気孔６７，６８を設けるだけの構成でもよい。

図６及び図７に示すレンズ鏡筒７０は、外周にリング部７１が周方向に突出して設けられており、リング部７１に設けた開口７２，７３から通気を行うようにした例である。リング部７１の内周面には、光軸１４ａの方向に沿って切り欠いた複数の溝７４が設けられており、溝７４の端面が外部に露呈して開口７２，７３を形成している。各溝７４は、各通気孔６７，６８の上に位置するように配列されている。この場合、通気孔６７，６８は、同じピッチでかつ周方向の同じ位置に揃えて設けるのが望ましい。これにより、各通気孔６７，６８からゴミや埃の進入を極力防ぐことができる。なお、図７では、ファン６６を設けているが、ファン６６を省略した構成でもよい。また、２列の通気孔６７，６８を一列にした構成にリング部７１を設けた構成にしてもよい。さらに、前記リング部７１は、固定としているが、フォーカスリング、ズームリング、及び、絞りリングなどの操作リング部に兼用して用いてもよい。この場合、固定環とこれを回転自在に支持する回転環とに複数の通気孔をそれぞれ設け、通気孔を覆うようにゴム製の操作部を回転環の外周に固定し、操作部の内周に溝を設ければよい。操作部を回転操作すると、回転環が固定環の周りで回転し、固定環の通気孔と回転環の通気孔が一致したときに通気され、通気したときに操作部の溝を通って換気される。この場合、操作環と回転環とがリング部を構成する。

上記各実施形態では、短焦点レンズの撮影レンズ１４を内蔵したレンズ鏡筒６，６０，６４，７０としているが、本発明ではこれに限らず、ズームレンズを内蔵したレンズ鏡筒にも、本発明を採用することができる。

また、上記各実施形態では、仕切り板１６とレンズマウント部７との間のスペースに、通気孔２２，６７，６８やファン６６を設けているが、鏡筒１５の内部を少なくとも２つの部屋に仕切ることができないタイプでは、撮像素子５の前のスペースに対応する外周に、通気孔を設けてもよい。この場合、仕切り板１６に設けた開口２０を省略し、仕切り板１６の位置にレンズマウント部７を設ければよい。またファン６６を設ける場合、光軸１４ａの上に配置できないため、鏡筒１５の内周面に小型のファンを、通気孔２２，６７，６８を介して鏡筒１５の内部から外部に向けて送風する向き又は逆に送風する向きで取り付ければ、被写体光を邪魔するようなことはない。

さらに、上記各実施形態では、レンズ鏡筒６，６０，６４，７０が着脱自在なレンズ交換式のデジタルカメラを用いて説明を行ったが、レンズ鏡筒とカメラ本体が一体化された形態のデジタルカメラにも本発明を適用することができる。また、デジタルカメラに限らず、放送用のテレビカメラにも採用することができる。

レンズ交換式のデジタルカメラの外観を示す斜視図である。 レンズ鏡筒を示す断面図である。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 外周にフードを取り付けたレンズ鏡筒の別の例を示す斜視図である。 外周に通気孔の列を二列に設け、送風機構を内蔵した他の例を示すレンズ鏡筒の断面図である。 リング部に通気用の開口を設けたその他の例のレンズ鏡筒を示す斜視図である。 図６に示したレンズ鏡筒を示す断面図である。

符号の説明

２ デジタルカメラ
４ カメラ本体
５ 撮像素子
６，６０，６４，７０ レンズ鏡筒
７ レンズマウント部
１４ 撮影レンズ
１７ 前スペース
２０ 開口
２２，６７，６８ 通気孔
２１ 後スペース
７１ リング部

Claims (6)

1. 撮影レンズにより被写体の像が結像される受光面を有し、前記受光面に結像した被写体の像を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子の後方に設けられ、カメラ本体のマウント部に着脱自在に取り付けられるレンズマウント部と、を備えたレンズ鏡筒において、
   前記撮影レンズに被写体光を取り入れるための開口を有し、前記開口を除いて前記撮影レンズと前記撮像素子とを単独又は前記レンズマウント部との協働で密閉する鏡筒と、
   前記鏡筒の外周面に複数設けられた通気孔と、を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記複数の通気孔は、前記撮像素子と前記レンズマウント部との間のスペースに対応する外周に、その周方向に並んで設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記複数の通気孔を外部から個別に覆うとともに、前記鏡筒の周方向のうちの一方向に通気窓を向けた姿勢のフードを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ鏡筒。
4. 前記撮像素子とレンズマウント部との間に送風機構を内蔵したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のレンズ鏡筒。
5. 前記鏡筒のうちの前記送風機構を挟んだ両側のスペースに対応する外周に、それぞれ前記複数の通気孔列を離して設けたことを特徴とする請求項４記載のレンズ鏡筒。
6. 前記複数の通気孔を外部から覆う内周面に光軸と平行な溝を複数有し、前記通気孔から前記溝を通って通気を行わせるリング部を備えたことを特徴とする請求項１、２、４、５いずれか記載のレンズ鏡筒。
   
   

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