JP2004252476A - ズーム撮影光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影レンズの光軸方向のカメラボディ厚を薄くできるデジタルスチルカメラを提供する。
【解決手段】複数の光学要素を含むズーム撮影光学系であって；撮影時は前記各光学要素がズーム撮影光路上に整列し、収納時は、少なくとも一つの光学要素がズーム撮影光路外に退避し、他の光学要素と光軸方向の位置が重なる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ズーミング可能なズーム撮影光学系に関する。

近年、被写体像を電気的なデジタル信号に変換して保存するデジタルスチルカメラが開発されている。デジタルスチルカメラは、撮影レンズで形成された被写体像を、たとえばＣＣＤ撮像素子によって電気的な信号に変換し、さらにデジタル信号に変換して所定のフォーマットでメモリーカードなどの記憶媒体に記憶している。

この種のデジタルカメラは、画像処理回路などの電子部品の関係で、特に、撮影レンズを非使用時にカメラボディ内に収納しようとしても、ＣＣＤ撮像素子が厚いので、撮影レンズを後退させ得る奥行きが短くなる。撮影レンズがズームレンズの場合はレンズ枚数が多いので、カメラボディの薄型化が困難であった。
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたもので、収納時には全長を短くできるズーム撮影光学系を提供することを目的とする。

この目的を達成する本発明は、複数の光学要素を含むズーム撮影光学系であって、撮影時は前記各光学要素がズーム撮影光路上に整列し、収納時は、少なくとも一つの光学要素がズーム撮影光路外に退避し、他の光学要素と光軸方向の位置が重なることに特徴を有する。

ズーム撮影光学系は、少なくとも光軸方向に接離移動してズーミングするズーム光学系と、撮像手段とを備え、収納時には前記ズーム光学系と撮像手段が相対的にズーム撮影光路外に退避し、退避した後に他の光学素子が移動して光軸方向の位置が重なる。

本発明は、ズーム撮影光学系を構成する光学要素の一部が収納時にはズーム撮影光路外に退避し、他の光学要素と光軸方向の位置が重なるので、ズーム撮影光学系の全長を短くすることが可能になる。

以下図面に基づいて本発明を説明する。図１は、本発明を適用したズーム撮影光学系の一実施例を、撮影可能状態、撮像手段を退避させない収納状態および撮像手段を退避させた収納状態で示す断面図である。

このズーム撮影光学系は、前群レンズＬ１および後群レンズＬ２を有する２群ズームレンズ１１およびＣＣＤ撮像ユニット（撮像手段）２１を備えている。前群レンズＬ１および後群レンズＬ２は、相対的な間隔を変えながら光軸Ｏに沿って進退動し、ズーミングおよび焦点調節する構成である。図１（Ａ）は、レンズ群Ｌ１、Ｌ２が前進した撮影可能状態を示している。

ＣＣＤ撮像ユニット２１は、後群レンズＬ２側から順に、フィルター（ローパスフィルターおよび赤外カットフィルター）２３、ＣＣＤ撮像素子２４およびこれらを保持するＣＣＤ基板２５を備えている。ＣＣＤ基板２５は、例えば後述する移動機構によって、ズームレンズ１１の光軸Ｏと直交する方向に移動可能に支持されている。

次に、このズーム撮影光学系の、ズームレンズ収納時（電源ＯＦＦ時）およびズームレンズ使用時（電源ＯＮ時）の様子について説明する。図１（Ａ）は、ズームレンズ使用時の様子を示している。この使用状態では、前、後群レンズ群Ｌ１、Ｌ２が前進し、後群レンズＬ２がＣＣＤ撮像ユニット２１から離反している。前、後群レンズ群Ｌ１、Ｌ２は、被写体像がＣＣＤ撮像素子２４の受光面上に形成されるように、不図示の焦点調節装置によって調節される。ＣＣＤ撮像素子２４が撮像した電気的な画像信号は、不図示のケーブルを介して、カメラボディに搭載された画像処理回路に送られ、画像処理回路によって所定フォーマットのデジタルデータに変換され、メモリカードなどの記録媒体に記録され、あるいは外部に出力される。

この撮影可能状態からズームレンズ１１を収納状態に移行させる場合、ＣＣＤ撮像ユニット２１が撮影光路内に位置（占位）していると、後群レンズＬ２はＣＣＤ撮像ユニット２１に衝突しない位置までしか後退させることができない。後群レンズＬ２がＣＣＤ撮像ユニット２１に近接した様子を図１（Ｂ）に示した。このときの、前群レンズ群Ｌ１の前端からＣＣＤ基板２５の後端面までの長さをＡ、ＣＣＤ撮像ユニット２１の厚さをＣとする。ＣＣＤ撮像ユニット２１の厚さは、ほぼ７〜８mmある。

本発明の実施の形態では、ズームレンズ１１を収納状態に移行させるときに、光学要素の一つを撮影光路外に退避させる。図ではＣＣＤ撮像ユニット２１を、後群レンズＬ２の後方の撮影光路の外に、光軸Ｏと直交方向に移動して退避させている。この退避によって、後群レンズＬ２の後方の撮影光路が空く。そこで本実施の形態では、ズームレンズ１１を更に後退させている。この後退は、図１（Ｃ）に示したように、ズームレンズ１１の第２レンズ群Ｌ２の最後端部がボディの内側背面１３に衝突（当接）する直前まで可能である。すなわち、ＣＣＤ撮像ユニット２１を撮影光路から退避させると、ズームレンズ１１をＣＣＤ撮像ユニット２１の厚さＣ分さらに後退させられるので、カメラボディの厚さを厚さＣだけ薄くすることが可能になる。あるいは、ズームレンズのレンズ鏡筒を厚さＣだけ長くすることも可能なので、より長焦点、あるいはよりズーム比の高いズームレンズを搭載することも可能になる。

図３には、撮像素子を撮影光路内に保持すると共に、撮影光路内と撮影光路外との間を移動させる具体的機構の異なる実施例を示している。図２（Ａ）、（Ｂ）に示した第１の実施例は、直進移動する可動レンズ鏡筒３１の移動に連動して、撮像素子を撮影位置と退避位置との間を移動させる構成である。ＣＣＤ撮像ユニット２１が装着された支持板４１は脚部４２を備え、この脚部４２によって、撮影レンズ光軸Ｏと平行な軸４３に回動自在に枢支されている。軸４３は、図示しないが、カメラボディに固定されている。

支持板４１は、カメラボディに固定されたピン４５との間に張り渡された引張りばね４６によって常時一方向に付勢され、この付勢力によって支持板４１は、カメラボディに固定された位置決めピン４７に当接している。この状態が撮影位置であり、ＣＣＤ撮像ユニット２１の受光面に、ズームレンズによって被写体の像が形成される。そして支持板４１は、ばね４６の付勢力に抗して回動することで、ＣＣＤ撮像ユニット２１を撮影光路外に退避させることができる。

可動レンズ鏡筒３１の外側には、可動レンズ鏡筒３１に沿って延びる連係アーム５１が配置されている。連係アームは、光軸Ｏと直交方向に延びる軸５２によって揺動自在に軸支され、先端部に固定されたカムピン５３が、可動レンズ鏡筒３１に形成されたカム溝３３に嵌っている。一方、連係アーム５１の後端部には、支持板４１と平行な方向に曲折されて連係突片５４が形成されていて、この連係突片５４が、支持板４１の前面に突設された連係ピン４８に、支持板４１をばね４６の付勢力に抗して退避位置方向に駆動可能な方向から当接している。

可動レンズ鏡筒３１に形成されたカム溝３３の輪郭は、可動レンズ鏡筒３１が撮影可能状態において進退移動するズーミング区間Ｗ〜Ｔの範囲では、連係アーム５１を撮影光路進出位置に保持して揺動させないように形成されている。そして、カム溝３３の輪郭は、可動レンズ鏡筒３１がワイド端位置Ｗから収納位置Ｓに後退するときに、収納区間Ｗ〜Ｓ間で連係アーム５１を退避方向に回動させるように形成されている。

図３（Ａ）、（Ｂ）には、第２の実施例の概要を分解斜視図およびカム溝の平面図によって示してある。これは、パワーズームレンズ式のコンパクトカメラ（例えば、特開昭62-265632号公報）に応用した実施例である。このパワーズームレンズカメラは、ズームレンズの鏡筒ブロック１０１、ファインダおよびストロボブロック１１２、測距装置（ＡＦ装置）の発光部１１３と受光部、ズーミングおよびレンズ収納駆動用のズームモータ１１６を備えている。これらの部材は、不図示のカメラボディの固定部に装着されている。

鏡筒ブロック１０１は、詳細は図示しないが、カムリング１０２と、このカムリング１０２内に収納され、カムリング１０２の回転によって進退動される前群レンズ鏡筒１０３および後群レンズ鏡筒１０４を備えている。前群レンズＬ１および後群レンズＬ２は、この前群レンズ鏡筒１０３および後群レンズ鏡筒１０４に支持され、カムリング１０２の回転に連動して、収納位置、撮影可能位置に移動され、さらにズーム領域内において移動される。

ファインダおよびストロボブロック１１２には、ファインダ装置１１８およびストロボ装置１１９が含まれる。このファインダ装置１１８およびストロボ装置１１９はともに、ズームレンズの焦点距離の変化に連動させて、ファインダ視野を変化させ、かつストロボ照射角を変化させるものである。そのための動力源は、ズームモータ１１６が使用される。

カムリング１０２の外周面に形成されたセクタギヤ１０５には、ズームモータ１１６のピニオン１０７と、従動ピニオン５０が噛み合っている。従動ピニオン１２０の軸１２１は後方に延長され、その後端に減速ギヤ列１２２が設けられている。減速ギヤ列１２２の最終ギヤ１２２ａは、カム板１２３のラック１２３ａに噛み合っている。カム板１２３はズームレンズの光軸と直交する左右方向に摺動可能で、その後端の下方折曲部１２３ｂの先端（下端）にラック１２３ａが一体に形成されている。減速ギヤ列１２２は、ギヤ１０５の回転を減速し、カムリング１０２の動きを縮小してカム板１２３に伝達するものである。カム板１２３には、ファインダ装置１１８用の変倍カム溝１２５、およびストロボ装置１１９用のストロボカム溝１２７が設けられている。なお、図において、符号１３０、１３１はカムリング１０２の回転位置を検出するためのコード板および導電ブラシである。

ファインダ装置１１８のレンズ系は、基本的には、固定された被写体側レンズ群Ｌ３と接眼レンズ群Ｌ４、および可動の変倍レンズ群Ｌ５からなる。変倍レンズ群Ｌ５は鏡筒ブロック１０１の変倍操作による撮影画面と、ファインダ装置１１８による視野を一致させるものである。

またストロボ装置１１９は、撮影レンズの焦点距離が長焦点のとき程、つまりレンズを繰出す程照射角を絞る一方、近接撮影時には、照射角を逆に広げて被写体に対する光量を落すものである。このためこの実施例ではフレネルレンズＬ６を固定し、キセノンランプを保持した反射笠を光軸方向に動かすようにしている。

カム板１２３は、カムリング１０２の回転に連動して左右に移動する。このカム板１２３は、レンズ収納時には、図３（Ａ）において最も鏡筒ブロック１０１側に移動し、撮影可能位置、すなわちズーム領域では鏡筒ブロック１０１から離反している。本実施例では、このカム板１２３の収納位置と撮影可能位置との間の移動を利用して、ＣＣＤ撮像ユニット２１を撮影位置と退避位置とに移動させることに特徴を有する。

カム板１２３の変倍カム溝１２５およびストロボカム溝１２７はそれぞれ、カムリング１０２の回転位置、すなわちテレ端位置Ａ、ワイド端位置Ｂ、収納位置Ｃおよびテレ端位置Ａからワイド端位置Ｂ間の回転角θ１、ワイド端位置Ｂから収納位置Ｃ間の回転θ２に対応させて形成されている。つまり、カム溝１２５、１２７は、テレ端位置がＴ、ワイド端位置がＷ、収納位置がＳになるように形成されていて、区間Ｔ〜Ｗにおいて、ファインダ装置１１８の倍率、ストロボ装置１１９の照射角を変更し、収納区間Ｗ〜ＳでＣＣＤ撮像ユニット２１を撮影位置と退避位置との間を移動させる（図３（Ｂ）参照）。テレ端位置Ｔおよびワイド端位置Ｗの間は、ズームレンズ１１の焦点距離に応じてファインダ装置１１８およびストロボ装置１１９が変倍、照射角変更するように傾斜して形成されているが、ワイド端位置Ｗおよび収納位置Ｓの間は、カム板１２３の移動方向と平行な直線状に形成されている。つまり、収納区間Ｗ〜Ｓでは、ファインダおよびストロボはいずれも変倍、照射角変更しないのである。

ＣＣＤ撮像ユニット２１は、支持板６１に装着されている。支持板６１には、Ｌ字形状に延びる脚部６２が一体に形成されていて、この脚部６２は、屈曲部よりも先端部において後方に折れ曲がり、光軸と直交方向に再度折れ曲がってクランク部分６３ａを備えている。このクランク部６２ａにおいて、撮影レンズの光軸Ｏと平行な軸６３により回動自在に枢支されている。軸６３は、図示しないが、カメラボディに固定されている。

支持板６１は、カメラボディに固定されたピン６５との間に張り渡された引張りばね６６によって常時一方向に付勢され、この付勢力によって支持板６１は、カメラボディに固定された位置決めピン６７に当接している。この状態が撮影位置であり、ＣＣＤ撮像ユニット２１の受光面に、ズームレンズによって被写体の像が形成される。そして支持板６１は、ばね６６の付勢力に抗して回動することで、ＣＣＤ撮像ユニット２１を撮影光路外に退避させることができる。

脚部６２の先端部６４は、ラック１２３ａの延長部である突板１２３ｃ上に位置している。ズームモータ１１６が収納方向に回転し、カム板１２３が収納位置まで移動する過程で、突板１２３ｃの端部が先端部６４に当接し、脚部６２を退避方向に、したがって支持板６１をばね６６の付勢力に抗して退避方向に回転させる。そして、カム板１２３が収納位置に至る前に、ＣＣＤ撮像ユニット２１を撮影光路外に退避させる（図３の二点鎖線参照）。このときＣＣＤ撮像ユニット２１の一つの角部は、カム板１２３に形成された逃げ溝１２３ｄ内に進入して、カム板１２３との干渉を回避される。また、ズームモータ１１６が収納方向に回動すると、後群レンズ枠１０４および後群レンズＬ２が後退し、収納位置ではＣＣＤ撮像ユニット２１が占位していた位置まで後退する（図１（Ｃ）参照）。

逆に、ズームモータ１１６が繰り出し方向に回転すると、後群レンズ鏡筒および後群レンズが前進するとともに、カム板１２３がワイド端、望遠端方向に移動する。このカム板１２３の移動過程において、突板１２３ｃが先端部６４から離反する方向に移動するので、支持板６１はばね６６の付勢力によって撮影位置方向に回動する。そして、後群レンズＬ２、後群レンズ鏡筒１０４が不在になった撮影光路内にＣＣＤ撮像ユニット２１が進出する。さらにワイド端位置まで移動したときには、突板１２３ｃが先端部６４から離反するので、ばね６６の付勢力によって支持板６１が位置決めピン６７に当接している。カム板１２３は、ズーミングのときには、突板１２３ｃが当接部４２ａから離反した範囲内で移動するので、ＣＣＤ撮像ユニット２１は、ばね６６の付勢力によって支持板６１が位置決めピン６７に当接した撮影可能状態を維持される。

図３に示した実施例において、例えば不図示の電源スイッチをＯＦＦすると、ズームモータ１１６がレンズ収納方向に回動し、前群レンズ鏡筒１０３および後群レンズ鏡筒１０４が後退するが、同時にカム板１２３がレンズ収納方向にスライド移動して、まず、支持板６１が退避方向に回動してＣＣＤ撮像ユニット２１が撮影光路から退避し、退避した後に、後群レンズ鏡筒１０４が入り込む。したがって後群レンズ鏡筒１０４または後群レンズＬ２の最後端部は、カメラボディの内壁に近接する位置まで後退する（図１（Ｃ）参照）。

このように本実施例によれば、撮影レンズを後退させるときにはＣＣＤ撮像ユニットを撮影光路から退避させて撮影レンズの後方に空間を作り、この空間内まで撮影レンズを後退させるので、カメラボディの厚さを薄くすることが可能になり、また、ズームレンズ鏡筒の鏡筒を長くすることでよりズーム比の大きいズームレンズの搭載が可能になる。

以上の実施例では、撮像素子を、撮影レンズの光軸と平行な軸を中心に回動する支持板に装着して撮影光路内と撮影光路外とに移動させていたが、光軸と直交する方向に直線移動するガイド機構によって直線移動させる構成も可能である。図示実施例ではズームレンズのレンズ収納動作に連動させて撮像素子を退避させていたが、ズームレンズのレンズ収納動作と撮像素子の移動とを独立した動力源によって駆動する構成にもできる。

本発明のズーム撮影光学系の要部を説明する図であって、（Ａ）は撮影状態、（Ｂ）は撮像素子を退避させないでズームレンズを後退させた状態、（Ｃ）は撮像素子を退避させてズームレンズを収納位置に後退させた状態をそれぞれ示す図である。 本発明の第１の実施例を示す図であり、（Ａ）はその要部を示す斜視図、（Ｂ）はそのカム環のカム溝を示す図である。 本発明の第２の実施例を示す図であり、（Ａ）はその要部を示す斜視図、（Ｂ）はそのカム板のカム溝を示す図である。

符号の説明

１１ ズームレンズ
２１ ＣＣＤ撮像ユニット
２４ ＣＣＤ撮像素子
２５ ＣＣＤ基板
３１ 可動レンズ鏡筒
３３ カム溝
４１ 支持板
４２ 脚部
４３ 軸
４６ ばね
４８ 連係ピン
５１ 連係アーム
６１ 支持板
６２ 脚部
６３ 軸
６６ ばね
１０１ 鏡筒ブロック
１０２ カムリング
１１６ ズームモータ
１２３ カム板

Claims (2)

1. 複数の光学要素を含むズーム撮影光学系であって；
   撮影時は前記各光学要素がズーム撮影光路上に整列し、
   収納時は、少なくとも一つの光学要素がズーム撮影光路外に退避し、他の光学要素と光軸方向の位置が重なること、を特徴とするズーム撮影光学系。
2. 前記ズーム撮影光学系は、少なくとも光軸方向に接離移動してズーミングするズーム光学系と、撮像手段とを備え、収納時には前記ズーム光学系と撮像手段が相対的にズーム撮影光路外に退避し、退避した後に他の光学素子が移動して光軸方向の位置が重なる請求項１記載のズーム撮影光学系。
   
   
   

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