JP2005300562A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】多数のレンズから構成されるズームレンズを撮影レンズとして用いた場合でも、非撮影時にはレンズを沈胴させてカメラの厚さを従来より更に薄くすることができるカメラ。
【解決手段】被写体光を撮影レンズにより撮像素子に結像させるカメラにおいて、前記撮影レンズの所定のレンズ間に反射面を有する反射部材を少なくとも一つ配置し、撮影時には、前記反射部材の反射面にて反射した被写体光を前記撮像素子に結像させ、非撮影時には、前記反射部材を退避させると共に、撮影時に前記反射部材が位置していた空間に、前記反射面より被写体の側に位置するレンズの後端部を後退させること。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体光を撮影レンズにより撮像素子に結像させるカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、被写体光を撮影レンズによりＣＣＤ等の撮像素子に結像させ、撮像素子により光電変換した後に種々の画像処理を行って画像信号に変換し、この画像信号をＩＣカード等にデジタル記録するデジタルカメラが急速に普及している。
【０００３】
デジタルカメラは、銀塩フィルムを用いる従来のカメラ、即ちフィルムカメラと比較して、被写体光が結像する画面寸法が小さい。また、フィルムカメラに必要なフィルムを収納したパトローネを装填することや、フィルムを給送することは、デジタルカメラには不要である。このような要因により、近年はフィルムカメラと比較してより小型に形成されたデジタルカメラが多数販売されている。
【０００４】
デジタルカメラにおいても、より多くの撮影条件に対応できるように、ズームレンズを備えたものが多数市販されている。しかし、ズームレンズの光学系はレンズ枚数が多くて大型化するので、ズームレンズを備えるとカメラ本体からズームレンズが大きく突出してしまって、非撮影時に携帯性が非常に良くない。そこで、フィルムカメラと同様に、非撮影時にはズームレンズを沈胴させてカメラの厚みを薄くする構成が採用されている。
【０００５】
この一例を図９及び図１０に示すが、図９は撮影時のズームレンズ鏡胴の図、図１０は非撮影時のズームレンズ鏡胴の図である。
【０００６】
本ズームレンズの光学系は、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１から成る。鏡胴の作動については省略するが、撮影時には図９に示す如く第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２が突出しているが、非撮影時には図１０に示す如く第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２が第３レンズ群Ｌ３の近傍まで後退し、鏡胴は沈胴している。
【０００７】
しかし、フィルムカメラの場合には結像面に薄いフィルムがあるのみなので、ズームレンズをフィルムに接近させて沈胴させれば薄型化が達成できるが、デジタルカメラの場合には結像面にはある程度の厚みがあるローパスフィルタ２や撮像素子１が配置されるので、充分に沈胴させて薄型化することは困難である。従って、従来のデジタルカメラにおいては、非撮影時には更に薄型化してポケット等に収納したいというユーザーの要望に応えるには未だ充分でなかった。
【０００８】
そこで、このようなデジタルカメラにおいても薄型化を達成することを目的とした提案が種々になされている。
【０００９】
例えば、撮像素子の結像面が撮影レンズの光軸と平行になるようにローパスフィルタや撮像素子を撮影レンズの側方に配置し、撮影時には撮影レンズの後方に配置した反射鏡にて被写体光を９０度の角度で反射させて撮像素子に結像させ、非撮影時には反射鏡を回動させて後退させ、反射鏡が位置していた空間に撮影レンズを後退させるカメラがある。（特許文献１，２参照）
また、非撮影時には、撮像素子を撮影レンズの光軸と直交する方向に退避させ、撮像素子が位置していた空間に撮影レンズを沈胴させるカメラがある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２０６９６５号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１１−３０５３１２号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平１１−４３７１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１，２の如き構成では、ローパスフィルタや撮像素子の厚みと反射鏡の厚みの差分だけは従来より深く沈胴させることが可能である。しかし、撮影レンズにズームレンズを用いた場合にはレンズ枚数が多く、非撮影時にこのように沈胴させたとしてもレンズの厚みのためにカメラの厚さを充分に薄くすることは困難である。
【００１４】
特許文献３の構成では、反射鏡を用いずにローパスフィルタと撮像素子を側方に移動させるので、ローパスフィルタと撮像素子の厚みだけは従来より深く沈胴させることが可能である。しかし、この場合でも前述と同様に非撮影時に、レンズの厚みのためにカメラの厚さを充分に薄くすることは困難である。また、撮像素子を光軸に対して挿脱するために、非常に高精度の駆動機構を必要とする。
【００１５】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、多数のレンズから構成されるズームレンズを撮影レンズとして用いた場合でも、非撮影時にはレンズを沈胴させてカメラの厚さを従来より更に薄くすることができるカメラを提案することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は下記の手段により達成される。
【００１７】
被写体光を撮影レンズにより撮像素子に結像させるカメラにおいて、前記撮影レンズの所定のレンズ間に反射面を有する反射部材を少なくとも一つ配置し、撮影時には、前記反射部材の反射面にて反射した被写体光を前記撮像素子に結像させ、非撮影時には、前記反射部材を退避させると共に、撮影時に前記反射部材が位置していた空間に、前記反射面より被写体の側に位置するレンズの後端部を後退させることを特徴とするカメラ。
【００１８】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明のカメラにおける代表的なレンズ鏡胴の実施の形態を図１及び図２を参照して詳細に説明する。図１はレンズ鏡胴を突出させた断面図、図２はレンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【００１９】
本レンズ鏡胴における光学系において、レンズ群は第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３よりなりズームレンズを構成している。第１レンズ群Ｌ１は被写体に対向し、第２レンズ群Ｌ２の後方には反射部材としての反射鏡３が配置されており、反射鏡３の側方には第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１が配置されている。
【００２０】
なお、撮像素子１はＣＣＤ等の固体撮像素子であり、受光面に結像した被写体光を光電変換して所定の画像処理回路に供する。
【００２１】
ローパスフィルタ２は撮像素子１に入射する被写体光における空間周波数の高い不要成分を除去する。また、ローパスフィルタ２に、赤外光を除去する赤外カットフィルタ等を組み合わせてもよい。
【００２２】
そして、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２による光軸Ｏ１と、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１による光軸Ｏ２とが成す角度は９０度である。即ち、反射鏡３の反射面３ａは光軸Ｏ１，Ｏ２に対して４５度の角度で傾斜している。
【００２３】
反射鏡３は保持部材４によって保持され、支軸５を中心に任意に回動可能に構成されている。また、保持部材４は不図示のバネによって支軸５を中心に反時計方向に付勢されていて、撮影時には不図示のストッパーに当接して図１の如く反射鏡３の反射面３ａが４５度に傾いた状態を維持している。
【００２４】
また、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は光軸Ｏ１の方向に移動することによって変倍動作を行い、第３レンズ群Ｌ３は光軸Ｏ２の方向に移動することによって合焦動作を行う。なお、７は絞りである。
【００２５】
次に、各鏡胴について説明すると、１１は固定胴であり、不図示のカメラ本体に固定される。
【００２６】
固定胴１１の内側には第１回転胴１２が配置されている。第１回転筒１２は、固定胴１１の内周壁に設けたカム溝１１ａと係合するカムピン１２ａと、第１回転筒１２を回転駆動させるための大歯車１２ｂとを外周壁に有している。
【００２７】
第１回転筒１２の内側には第１直進筒１３が配置され、第１直進筒１３は直進板１４と係合し、且つ、第１回転筒１２、第１直進筒１３及び直進板１４は一体的に組み立てられている。固定胴１１には光軸Ｏ１と平行に長溝が形成されていて、この長溝に直進板１４の外周の一部が係合している。従って、第１回転筒１２が回転しながら光軸Ｏ１の方向に移動したときでも、第１直進筒１３は直進板１４によって回転せずに直進移動のみを行って、第１回転筒１２、第１直進筒１３及び直進板１４は一体の状態で移動する。
【００２８】
第１直進筒１３の内側には第２回転筒１５が配置され、第２回転筒１５の外周壁にカムピン１５ａが立設している。カムピン１５ａは第１直進筒１３に設けたカム溝１３ａと係合すると共に、第１直進筒１３の外周壁より突出していて、第１回転筒１２の内周壁に設けたカム溝１２ｃとも係合している。そして、第２回転筒１５は第１回転筒１２の回転によって回転すると共に、第１直進筒１３のカム溝１３ａによって光軸方向に進退する。
【００２９】
第２回転筒１５の内側には第２直進筒１６及び第３直進筒１７が配置され、第２直進筒１６は第１レンズ群Ｌ１を保持する不図示の鏡枠と一体的に形成され、第３直進筒１７は第２レンズ群Ｌ２を保持する不図示の鏡枠と一体的に形成されている。第２直進筒１６の外周壁にはカムピン１６ａが突出していて第２回転筒１５の内周壁に設けたカム溝１５ｂと係合し、第３直進筒１７の外周壁にはカムピン１７ａが突出していて第２回転筒１５の内周壁に設けたカム溝１５ｃと係合している。
【００３０】
一方、第２回転筒１５の後部には第４直進筒１８が一体的に組み立てられている。そして、第４直進筒１８の外端１８ａが第１直進筒１３の内周壁に光軸Ｏ１と平行に形成された長溝と係合し、且つ、第４直進筒１８は第３直進筒１７の内周壁に光軸Ｏ１と平行に形成された長溝とも係合している。従って、第２回転筒１５が回転移動しても第４直進筒１８は回転せずに第２回転筒１５に追随して直進移動のみを行う。
【００３１】
また、第３直進筒１７の先端部と第２直進筒１６の後端部とが光軸Ｏ１の方向に係合している。
【００３２】
従って、第２回転筒１５が回転したときにも第４直進筒１８は回転せず、第４直進筒１８によって第３直進筒１７も回転せず、更に第３直進筒１７によって第２直進筒１６も回転しない。そして、第２直進筒１６はカム溝１５ｂの軌跡に応じて直進移動を行い、第３回転筒１７はカム溝１５ｃの軌跡に応じて直進移動を行う。
【００３３】
なお、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１を配置するスペースを確保するために、固定胴１１、第１回転筒１２、第１直進筒１３、直進板１４、第２回転筒１５、第２直進筒１６、第３直進筒１７及び第４直進筒１８の中心軸は、光軸Ｏ１と偏心している。
【００３４】
次に、レンズ鏡胴の動作を説明する。
図１は光学系が広角の状態になっている図であるが、望遠に変倍するためにはカメラ本体に設けた不図示のメインスイッチを作動させると、不図示の鏡胴モータが回転して連結した不図示の減速歯車群が回転し、この減速歯車群の末端の歯車が第１回転筒１２の大歯車１２ｂと歯合しているので、第１回転筒１２が回転する。
【００３５】
第１回転筒１２が回転すると、第１回転筒１２は固定胴１１のカム溝１１ａによって回転しながら光軸Ｏ１の方向に移動する。しかし、第１回転筒１２と一体に組み立てられている第１直進筒１３は直進板１４によって回転することがなく、光軸Ｏ１の方向に直進移動のみを行う。第１回転筒１２が回転すると、カムピン１５ａに駆動力が伝達されて第２回転筒１５が回転し、第２回転筒１５の第１直進筒１３に対する光軸Ｏ１方向への移動量は第１直進筒１３に設けたカム溝１３ａによって決定される。
【００３６】
更に、第２回転筒１５が回転すると、第４直進筒１８によって回転が規制されている第２直進筒１６及び第３直進筒１７は、各々カムピン１６ａとカム溝１５ｂの係合、及びカムピン１７ａとカム溝１５ｃの係合によって光軸Ｏ１の方向に直進移動して、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は互いの群間距離を変化させながら光軸Ｏ１の方向に直進移動し、光学系は望遠状態に変倍する。
【００３７】
ここで、被写体光は第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２を通過して反射鏡３の反射面３ａで９０度の角度で反射し、第３レンズ群Ｌ３及びローパスフィルタ２を通過して、撮像素子１に結像する。
【００３８】
なお、合焦動作は不図示のフォーカスモータ（合焦駆動手段）によって第３レンズ群Ｌ３を光軸Ｏ２の方向に移動させて行う。即ち、光軸Ｏ２と平行に設けた複数のシャフトに第３レンズ群Ｌ３の不図示の鏡枠の端部を係合させ、そのシャフトの一本に雄ネジを設けて該鏡枠に設けた雌ネジと嵌合させ（合焦伝達手段）、該シャフトをフォーカスモータによって回転させることにより第３レンズ群Ｌ３を光軸Ｏ２の方向に移動させる。
【００３９】
従来は該シャフトを光軸Ｏ１と平行に第２レンズ群Ｌ２の後方に設けていたので、レンズ鏡胴を薄く沈胴するためには該シャフトの長さを充分に長くすることができなかったが、本構成にすることによって該シャフトの長さを充分に長くすることができる。従って、光軸Ｏ２に対する第３レンズ群Ｌ３の倒れ量が非常に少なくなってレンズ精度が向上する。
【００４０】
非撮影時には、不図示のメインスイッチをオフにすると、鏡胴モータが逆転して、広角の状態から望遠の状態にするときとは逆方向に第１回転筒１２が回転する。すると、各鏡筒は前述の変倍動作と同様に作動し、固定胴１１、第１直進筒１３及び第２回転筒１５のカム溝によって各鏡筒は後退する。第４直進筒１８には光軸Ｏ１の方向に突出した腕部１８ｂが設けらていて、第４直進筒１８が後退すると腕部１８ｂが反射鏡３を保持した保持部材４の先端を押圧する。従って、保持部材４は付勢されているバネに抗して支軸５を中心に時計方向に回転する。
【００４１】
更に、各鏡筒は後退をするので、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は互いの群間距離を狭めながら後退し、図２の如く反射鏡３の反射面３ａが光軸Ｏ１と直交した状態になる。そして、撮影時に反射鏡３が位置していた空間に、反射面３ａより被写体の側に位置し第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２からなる光学系の後端部が後退して配置される。
【００４２】
この結果、従来のデジタルカメラより薄く沈胴させることができ、非撮影時により携帯性が向上するデジタルカメラを実現することができる。
【００４３】
なお、図２の非撮影状態から図１の撮影状態にするときは、鏡胴モータを正転させて、広角の状態から望遠の状態にするときと同様に第１回転筒１２を回転させればよい。
【００４４】
また、第２レンズ群Ｌ２の後方に配置する反射部材としては、必ずしも前述の如き反射鏡３に限定されるものではなく、例えばプリズムを配置し、非撮影時には該プリズムを光軸Ｏ１と略直交する方向に退避させるように構成してもよい。
【００４５】
更に、前述の構成では、反射鏡３の反射面３ａより被写体側に位置する第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２の光軸Ｏ１と、反射鏡３の反射面３ａより撮像素子１の側に位置する第３レンズ群Ｌ３の光軸Ｏ２とが成す角度が９０度であったが、９０度より狭角になるように構成してもよい。この一例を図３及び図４に示す。図３はレンズ鏡胴を突出させた断面図、図４はレンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【００４６】
図３及び図４において、各部材は図１及び図２に示した部材と同様の部材であるので、説明を省略する。
【００４７】
ここで、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１の光軸Ｏ２は、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２の光軸Ｏ１に対して、９０度より狭角に配置されている。即ち、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１を傾斜させて配置することにより、第３レンズ群Ｌ３の端部が前述の構成より光軸Ｏ１に接近し、レンズ鏡胴の太さ、即ち固定胴２１の太さをより細くすることができる。
【００４８】
加えて、前述の構成では光学系を構成する第１レンズ群Ｌ１から撮像素子１までの全てを固定筒１１，２１の中に配置していて、ユニット化していた。しかし、ユニット化せずに、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１を固定胴の外に配置する構成にしてもよい。
【００４９】
このような構成の一例を図５及び図６に示す。図５はレンズ鏡胴を突出させた断面図、図６はレンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【００５０】
なお、図５及び図６における各部材は図１及び図２に示した部材と類似していて、その作用は同一であるので、各部材の説明は省略する。
【００５１】
図５及び図６においては、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２及び反射鏡３の配置は前述と同一であるが、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ２及び撮像素子１を固定胴３１の外に配置している。そして、反射鏡３の反射面３ａで反射した被写体光を第３レンズ群Ｌ３に入射させるため、固定胴３１の一部には開口部３１ａが設けられている。
【００５２】
なお、第１回転筒３２のカムピン３２ａが係合する固定胴３１のカム溝に関しては、開口部３１ａを逃げて設けなければならない。このために、固定胴３１と第１回転筒３２をヘリコイドによって結合することが望ましい。
【００５３】
このように構成することにより、固定胴３１、第１回転筒３２、第１直進筒３３、直進板３４、第２回転筒３５、第２直進筒３６及び第３直進筒３７の中心軸を、光軸Ｏ１と同心にすることができ、固定胴３１を始め、各鏡筒の太さを細くすることができる。
【００５４】
その他に、前述の構成においては１枚の反射鏡を用いていたが、必要に応じて２枚の反射鏡を用いてもよい。この一例を図７及び図８に示す。図７はレンズ鏡胴を突出させた断面図、図８はレンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【００５５】
撮影時には図７に示す如く、被写体光は第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２を通過した後、反射鏡３によって９０度の角度で屈折され、更に第２の反射鏡６によって９０度の角度で屈折され、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２と平行に配置されている第３レンズ群Ｌ３及びローパスフィルタ２を通過して撮像素子１に結像する。
【００５６】
非撮影時には図８に示す如く、先ず反射鏡３を時計方向に回転させると共に、反射鏡６を反時計方向に回転させて、各反射面がレンズ光軸と直交するように位置させる。続いて、図１及び図２を参照して説明した鏡胴の作動と同様に、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２からなる光学系の後端部を反射鏡３が位置していた空間に後退させると共に、撮像素子１、ローパスフィルタ２及び第３レンズ群Ｌ３からなる光学系の後端部を反射鏡６が位置していた空間に後退させることによって、薄型の沈胴が可能になる。
【００５７】
なお、以上の各構成において、撮影レンズの一部と撮像素子等を配置する位置は、カメラを前方から見た場合に、上下左右のどの位置であってもよい。
【００５８】
また、撮影レンズは必ずしもズームレンズである必要はなく、単焦点レンズであってもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のカメラによれば、多数のレンズから構成されるズームレンズを撮影レンズとして用いた場合でも、非撮影時にはレンズを沈胴させてカメラの厚さを従来より更に薄くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的なレンズ鏡胴を突出させた断面図である。
【図２】代表的なレンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【図３】光軸Ｏ１と光軸Ｏ２とが成す角度を９０度より狭角にした場合に、レンズ鏡胴を突出させた断面図である。
【図４】光軸Ｏ１と光軸Ｏ２とが成す角度を９０度より狭角にした場合に、レンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【図５】撮像素子等を固定胴の外に配置した場合に、レンズ鏡胴を突出させた断面図である。
【図６】撮像素子等を固定胴の外に配置した場合に、レンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【図７】２枚の反射鏡を用いた場合に、レンズ鏡胴を突出させた断面図である。
【図８】２枚の反射鏡を用いた場合に、レンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【図９】従来の鏡胴において、レンズ鏡胴を突出させた断面図である。
【図１０】従来の鏡胴において、レンズ鏡胴を沈胴させた断面図である。
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｏ１，Ｏ２ 光軸
１ 撮像素子
２ ローパスフィルタ
３，６ 反射鏡
３ａ 反射面

Claims (13)

1. 被写体光を撮影レンズにより撮像素子に結像させるカメラにおいて、
   前記撮影レンズの所定のレンズ間に反射面を有する反射部材を少なくとも一つ配置し、
   撮影時には、前記反射部材の反射面にて反射した被写体光を前記撮像素子に結像させ、
   非撮影時には、前記反射部材を退避させると共に、撮影時に前記反射部材が位置していた空間に、前記反射面より被写体の側に位置するレンズの後端部を後退させることを特徴とするカメラ。
2. 前記反射部材が反射鏡であることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
3. 非撮影時には、反射面が被写体より遠ざかる方向に前記反射部材を回動させて退避させることを特徴とする請求項２に記載のカメラ。
4. 前記反射部材がプリズムであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
5. 非撮影時には、前記プリズムを前記撮影レンズの光軸と略直交する方向に退避させることを特徴とする請求項４に記載のカメラ。
6. 前記反射面より被写体の側に位置する前記撮影レンズのレンズ群により変倍動作を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のカメラ。
7. 前記反射面より被写体の側に位置する前記撮影レンズのレンズ群は、非撮影時の状態では撮影時の状態よりレンズ間隔が狭められていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のカメラ。
8. 前記反射面より前記撮像素子の側に位置する前記撮影レンズのレンズにより合焦動作を行うことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のカメラ。
9. 前記レンズを駆動して合焦動作を行わせる合焦駆動手段は、前記レンズと平行に移動する駆動伝達手段を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のカメラ。
10. 少なくとも前記撮影レンズを駆動する鏡筒を保持する固定胴の中に前記撮像素子が配置されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のカメラ。
11. 非撮影時には、前記反射鏡と、前記反射面より前記撮像素子の側に位置する前記撮影レンズのレンズとの間の空間に、少なくとも前記撮影レンズを駆動する鏡筒の一部が収納されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のカメラ。
12. 前記反射面より被写体側に位置するレンズの光軸と、前記反射面より前記撮像素子側に位置するレンズの光軸とが成す角度を９０度より狭角にしたことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のカメラ。
13. 前記撮影レンズがズームレンズであることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のカメラ。

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