JP2006030360A - レンズユニット及び該レンズユニットを備えたカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のレンズユニットの構成を変更することなく、所定のレンズ群を光路外への退避を可能とし、沈胴時の薄型化を可能としたレンズユニットを得る。
【解決手段】 光路から退避するレンズ群を保持する保持枠を、リードスクリューと螺合しつつ、案内部材の欠損部でリードスクリューに螺合したまま回動して、レンズ群を光路から退避させるレンズユニットとする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、カメラに使用されるレンズユニット、特に鏡胴を沈胴させ携帯時コンパクトになるレンズユニット及び、このレンズユニットを備えたカメラに関するものである。

従来より、撮影時にはレンズユニットを突出させ、非撮影時にはレンズユニットを沈胴させ、よりコンパクトな形状とし、携帯しやすくしたカメラが多数知られている。

しかし、レンズユニットを、各レンズの間隔を最少になるよう、光軸に沿って沈胴させるだけでは、各レンズの厚みと沈胴時の各レンズ間隔の総和より薄く沈胴させることはできない。このような問題を解決するために、特定のレンズや撮像素子を光路上から退避させ、その他のレンズ群を光軸に沿って沈胴させることにより、沈胴時の厚みをより薄くしようとする提案がなされている。

このようなものとして、撮像素子を光路から退避させ、レンズ群を光軸に沿って沈胴させるカメラや、最後端のレンズ群と撮像素子を一体的に光路外に退避させ、他のレンズ群を光軸に沿って沈胴させるレンズユニットを備えたカメラが開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

また、３群で構成されたレンズユニットのうち、最後部の第３レンズ群をフォーカシングに使用しつつ、支軸を中心に１８０度回動させて退避させ、第１及び第２レンズ群を光軸に沿って沈胴させるカメラが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１１−２５８６７６号公報 特開平１１−１０９２０３号公報 特開２００３−１４９７２３号公報

撮像素子を使用するカメラにおいては、撮像素子面のサイズが１／３インチ程度から１／２インチ程度と、従来の銀塩カメラに比べて小さいものである。このため、撮影レンズも開放Ｆナンバーが明るいにもかかわらず、小型にすることができる。しかし、これに伴い、撮影レンズに許される誤差も従来の銀塩カメラに比べて、非常に小さな量となっている。

上記の特許文献１及び２に記載のカメラは、撮像素子を移動させるものであり、撮影状態となった時の撮像素子の光軸方向の停止位置を繰り返し誤差なく正確に設定することは困難であり、光軸方向の撮像素子位置がばらつくと、フォーカシングレンズの制御に支障を来す問題がある。

また、上記の特許文献３に記載のカメラは、レンズ群を光路外に退避させる方法として、レンズ枠の腕部に歯車を形成し、この歯車と歯合する駆動歯車を駆動し、腕部を貫通した支軸回りに回動するよう構成されており、この構成では、光路外に退避させるレンズ群をフォーカシングのために光軸方向に移動させるには、別のアクチュエータが必要となり、２つのアクチュエータを搭載するためのスペース及びコスト増となると共に、退避するレンズの光軸方向の位置決めに問題がある。

本発明は、上記問題に鑑み、少なくとも１つのレンズ群を光路から退避させ、他のレンズ群を光軸方向に移動させて縮退するようにしたレンズユニットにおいて、新たなアクチュエータ、スペース、コストを要せず、即ち従来のレンズユニットの構成を変更することなく、所定のレンズ群を光路外への退避を可能とし、沈胴時に更なる薄型化を可能としたレンズユニットを得ることを目的とするものである。

上述の目的は、以下の構成により解決される。

１） 複数のレンズ群を備え、少なくとも１つのレンズ群を光路から退避させ、他のレンズ群を光軸方向に移動させて沈胴するようにしたレンズユニットにおいて、光路から退避するレンズ群を保持する保持枠は、リードスクリューと螺合しつつ、光軸と略平行に配置された案内部材により案内されて光軸方向に移動し、前記案内部材の欠損部で前記リードスクリューに螺合したまま回動して、レンズ群を光路から退避させることを特徴とするレンズユニット。

２） 前記光路から退避するレンズ群は、フォーカシングに使用されるレンズ群である１）のレンズユニット。

３） 前記光路から退避するレンズ群は、撮影時に使用する位置より像面側の位置で光軸から退避するように構成されている１）又は２）のレンズユニット。

４） １）〜３）のいずれかのレンズユニットを備えたカメラ。

本発明によれば、従来のレンズユニットの構成を変更することなく、所定のレンズ群を光路外への退避が可能となり、新たなアクチュエータ、スペース、コストを要することなく、退避するレンズ群が光路内にあるときは光軸合わせ精度を正確に保ちつつ、沈胴時には薄型のレンズユニットを得ることができる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明に係るレンズユニットを備えたカメラの外観を示す図である。図１（ａ）はカメラ前面の斜視図、図１（ｂ）はカメラ背面の斜視図である。

図１（ａ）において、８１はレンズユニット、８２はファインダ窓、８３はレリーズ釦、８４はフラッシュ発光部、８６は調光用センサ窓、８７はストラップ取り付け部、８８は外部入出力端子（例えば、ＵＳＢ端子）である。８９はレンズカバーであり、不使用時はレンズユニット８１は沈胴し、レンズユニット８１の前面をレンズカバー８９が覆うようにスライドするようになっている。本例のカメラでは、このレンズカバーの動きに連動してメインスイッチはＯＮ及びＯＦＦされる。

レリーズ釦８３はその１段の押し込み（以下、スイッチＳ１のＯＮと称す）によりカメラの撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段の押し込み（以下、スイッチＳ２のＯＮと称す）により撮影露光動作が行われる。

図１（ｂ）において、９１はファインダ接眼部、９２は赤と緑の表示ランプであり、ＡＦやＡＥの情報を、点灯もしくは点滅により撮影者に表示するものである。９３はズーム釦であり、ズームアップ、ズームダウンをおこなう釦である。９５はメニュー／セット釦、９６は選択釦で４方向スイッチであり、１００は画像表示部であり画像やその他文字情報等を表示する。メニュー／セット釦９５で、画像表示部１００上に各種のメニューを表示させ、選択釦９６で選択し、メニュー／セット釦９５で確定させる機能を有している。９７は再生釦で、撮影した画像の再生をおこなう釦である。９８はディスプレイ釦で、画像表示部１００に表示された画像やその他文字情報の表示や消去を選択する釦である。９９は消去釦で、撮影記録した画像の消去をおこなう釦である。１０１は三脚穴、１０２は電池／カード蓋である。電池／カード蓋１０２の内部には、本カメラの電源を供給する電池と、撮影した画像を記録するカード用のスロットが備えられており、画像を記録するカード型の記録用メモリが挿脱可能になっている。

図２は、本発明に係るレンズユニット８１の撮影時の状態を示す概略断面図である。レンズユニット８１は、ズーム光学系であり、同図はテレ側の状態を示している。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同部材には同符号を付与して説明する。

同図において、１は第１レンズ群であり、第１レンズ群１は、レンズ４及び５で構成され、移動時は一体的に移動するようになっている。２は第２レンズ群であり、第２レンズ群２は、レンズ６〜９で構成され、移動時は一体的に移動するようになっている。３は第３レンズ群であり、本レンズユニットは３群構成である。ズーミング時は第１レンズ群１及び第２レンズ群２を光軸方向に移動させて変倍が行われ、第３レンズ群３を光軸方向に移動させることでフォーカシングがおこなわれるようになっている。

１１は固定胴であり、図示していないカメラ本体に一体的に固定され、固定胴１１の後部には地板１２が固着されている。地板１２には、オプチカルローパスフィルタと赤外カットフィルタを積層した光学フィルタ３１と撮像素子３２が配置される。撮像素子３２は支持部材１３に固着され、この支持部材１３が地板１２にネジ止めされて撮像素子３２は固定されるようになっている。１５はプリント基板であり、撮像素子３２と電気的に接続される。

１４はカム筒であり、このカム筒１４の外周には固定胴１１に形成されたカム溝１１ｍと係合するカムピン部１４ｐが形成され、且つ後部の一部には部分歯車１４ｇが形成されている。また内周にはカム溝１４ｍ、１４ｎが形成されており、カム溝１４ｍは第１レンズ鏡枠１６に植設されたカムピン１６ｐと係合し、カム溝１４ｎは第２レンズ鏡枠１７に植設されたカムピン１７ｐと係合している。

カム筒１４に形成された部分歯車１４ｇには、図示しないアイドラー歯車が噛合され、アイドラー歯車は図示しない減速歯車列及びズーム用モータと連結されている。これによりズーム用モータの回転はカム筒１４に伝達されて、カム筒１４を回転させ、固定胴１１のカム溝１１ｍとカムピン部１４ｐの係合により、カム筒１４は回転しつつ光軸Ｏ方向に移動する。

第１レンズ鏡枠１６と第２レンズ鏡枠１７は、図示しない直進案内部材により回動不能とされており、カム筒１４の回転により、カム溝１４ｍ、１４ｎに従い、光軸Ｏ方向に移動すると共にその間隔が変化するよう構成されている。即ち、第１レンズ群１を保持する第１レンズ鏡枠１６と第２レンズ群２を保持する第２レンズ鏡枠１７は、カム筒１４により、移動させられ変倍を行うようになっている。なお、カム筒１４の回転角の制御は公知の回転角検知部材により検知され、制御されるようになっている。また、３３は絞りシャッタユニットであり、第２レンズ鏡枠１７に固着されている。

一方、地板１２にはガイドシャフト４５が光軸Ｏと略平行に植設されており、固定胴１１には直進案内部材であるガイドシャフト４６が片持ち状態で光軸Ｏと略平行に植設されており、図示のごとくガイドシャフト４６は、地板１２側まで貫通しない長さで、地板１２と間隔を有して保持されている。以降、この間隔の部分（破線で示す部分）を欠損部と称して説明する。

第３レンズ群３を保持する保持枠である第３レンズ鏡枠１８は、図示のように撮影可能状態においては、第３レンズ鏡枠１８に設けた孔が、ガイドシャフト４６と嵌合しつつ、第３レンズ鏡枠１８に形成された凸部１８ｔが、ガイドシャフト４５と当接するようになっている。

また、ステッピングモータ等で構成されるフォーカス用モータ３４の回転軸は、リードスクリュー３５となっており、第３レンズ鏡枠１８に螺合している。これにより、フォーカス用モータ３４の回転により、第３レンズ鏡枠１８はガイドシャフト４６と嵌合した領域では、光軸方向に移動させられる。３６は螺合部のがたを一方向に押しつけるための圧縮コイルバネである。

以下に、第３レンズ群３を保持する保持枠である第３レンズ鏡枠１８の光軸方向の移動と光路からの退避及び進入する機構について説明する。

図３は、第３レンズ鏡枠１８が光路内に位置した時の状態を示す斜視図である。なお、圧縮コイルバネ３６は省略してある。

図３において、フォーカス用モータ３４を駆動し、リードスクリュー３５が回転すると、第３レンズ鏡枠１８はガイドシャフト４６との嵌合により、光軸Ｏ方向に移動する。なお、リードスクリュー３５は右ネジであり、第３レンズ鏡枠１８の移動を停止させる場合には、図示矢印方向に回転させた後、停止させるように制御されることが望ましい。即ち、第３レンズ群３を保持した第３レンズ鏡枠１８を図示右方向に移動させる場合には、図示矢印と逆方向に所定量だけ多く回転させた後、図示矢印方向に所定量だけ回転させて戻すような制御を行い、第３レンズ鏡枠１８を図示左方向に移動させるときは図示矢印方向に回転させた後、そのまま停止するような制御を行う。これは、ガイドシャフト４５に第３レンズ鏡枠１８の凸部１８ｔを当接させた状態で停止させ、光軸Ｏ上に正確に第３レンズ群３を位置させるためである。

次に、第３レンズ鏡枠１８の光路からの退避の機構を説明する。

図３において、リードスクリュー３５を図示矢印と逆方向に回転させる。これにより第３レンズ鏡枠１８は、図示右方向の撮像素子３２（図２参照）のある像面側へ移動し、ガイドシャフト４６の欠損部まで移動すると、案内部材であるガイドシャフト４６との嵌合がはずれ、リードスクリュー３５と螺合したまま図示矢印と逆方向に回動して、光路から退避する。

図４は、第３レンズ鏡枠１８が光路外に退避した時の状態を示す斜視図である。同図に示すように、第３レンズ鏡枠１８は、リードスクリュー３５と螺合したまま回動して、光路から退避し、凸部１８ｔがストッパ４７に当接して回動が停止される。

また、この状態から、図３に示す第３レンズ鏡枠１８が光路内に位置するようにするには、図４に示す状態からリードスクリュー３５を図示矢印方向に回転させる。これにより、第３レンズ鏡枠８は、リードスクリュー３５と螺合したまま回動して光路内へ進入し、凸部１８ｔがガイドシャフト４５に当接することで回動を停止し、光路内に位置するようになる。更に、リードスクリュー３５を図示矢印方向に回転させることで、第３レンズ鏡枠１８はフォーカス用モータ３４のある被写体側へ更に移動し、ガイドシャフト４６と嵌合して、図３に示す状態となり、撮影時に使用する位置となる。

なお、第３レンズ鏡枠１８の移動量制御については、図３に示すように第３レンズ鏡枠１８に形成された突起部１８ｓが位置検知部材であるフォトインタラプタ４８（以下、ＰＩと称す）の投受光位置から離脱する位置もしくは遮蔽する位置を基準として行われ、レンズユニット個々に基準位置からの移動方向とステップ数が予め測定して、決められている。

以上のようにして、第３レンズ鏡枠１８は、光路からの退避及び進入と光軸方向の移動（フォーカシング）が行われるようになっている。

図５は、沈胴状態からＴｅｌｅ端までの、各状態における第１レンズ群１、第２レンズ群２及び第３レンズ群３の位置関係を示す図である。

上述のように、沈胴位置の状態においては、第３レンズ群３は光路より退避した位置にある（図４参照）。第１レンズ群１と第２レンズ群２は、沈胴位置からＷｉｄｅ端及びＴｅｌｅ端までカム筒により同図に示すような移動を行う。第１レンズ群１と第２レンズ群２がＷｉｄｅ端となったとき、第３レンズ群３を上述のように、光路内に進入させ、更にガイドシャフト４６と嵌合するように被写体側へ移動させＡで示した所定の位置で停止させる。これで、図３に示す状態となり撮影準備が完了する。

なお、同図に示すように第３レンズ群３が光路内に進入してガイドシャフト４６と嵌合する位置は、撮影に使用しない撮像素子側の位置となるように設定されている。

Ｗｉｄｅ端〜Ｔｅｌｅ端では、第３レンズ群３は図３に示す状態であり、光軸上の図示のフォーカシング領域を移動することでフォーカシングが行われる。

図６は、本発明に係るレンズユニットを備えたカメラの撮影モード時の動作のフローチャートである。なお、カメラのレンズユニットは沈胴状態であり、カメラのモードは予め撮影モードにセットされた状態として、説明する。

まず、メインスイッチがＯＮされるのを待機する（ステップＳ１０１）。メインスイッチがＯＮされる（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）と各部が初期状態であるかどうか確認し、初期状態でないところがあれば、初期化を行う（ステップＳ１０２）。これは、通常の状態で終了されず、例えば、動作中に電源を断たれたような場合に対応した動作である。

次いで、カム筒を駆動し、第１レンズ群と第２レンズ群をＷｉｄｅ位置へ移動させる（ステップＳ１０３）。次いで、フォーカス用モータを駆動し第３レンズ枠、即ち第３レンズ群を回動させ、退避した位置から撮影光路内へ進入させる（ステップＳ１０４）。この後、フォーカス用モータを更に駆動して、上述のガイドシャフトと嵌合させた後、位置検知部材（ＰＩ）の検知位置まで移動させる（ステップＳ１０５）。これで、レンズユニットは撮影準備が完了した状態となる。

この後、再度メインスイッチがＯＮされているか判断し（ステップＳ１０６）、メインスイッチがＯＮされている場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）は、スイッチＳ１（レリーズ釦の１段の押し込み）がＯＮされているか判断し（ステップＳ１０７）、ＯＮされている場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１１へジャンプし、ＡＥ・ＡＦ動作を行う。

スイッチＳ１がＯＦＦの場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）は、ズーム釦がＯＮされているか判断（ステップＳ１０８）し、ズーム釦がＯＦＦの場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）は、Ｓ１０６へ戻る。ズーム釦がＯＮされている場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）は、Ｗｉｄｅ方向かＴｅｌｅ方向か判断してズーミングが行われる。ズーム釦がＯＦＦされた後、再度、スイッチＳ１がＯＮされているか判断する（ステップＳ１１０）。スイッチＳ１がＯＦＦの場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）は、ステップＳ１０８へ戻る。

即ち、ステップＳ１０６〜Ｓ１１０は、メインスイッチ、ズーム釦、スイッチＳ１のいずれかが操作されるのを待機する状態である。

ステップＳ１１０で、スイッチＳ１がＯＮされると（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、ＡＥ・ＡＦ動作を行う（ステップＳ１１１）。このＡＥ・ＡＦ動作は、フォーカス用モータを駆動し、第３レンズ群を光軸方向に順次移動させて、各位置での画像を取り込み、評価して最適の焦点位置で停止させるフォーカシングと、被写体輝度に対応して撮影時の絞り値及びシャッタ速度を決定するものである。

ＡＥ・ＡＦ動作終了後、スイッチＳ１がＯＮされているか判断し（ステップＳ１１２）、スイッチＳ１がＯＦＦの場合（ステップＳ１１２；Ｎｏ）は、ステップＳ１１０へ戻る。スイッチＳ１がＯＮの場合（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、スイッチＳ２がＯＮされるのを待機する（ステップＳ１１３）。

スイッチＳ２がＯＮされると、ステップＳ１１１で決められた絞り値及びシャッタ速度で、撮影動作が行われ（ステップＳ１１４）、画像の取り込み（ステップＳ１１５）、取り込んだ画像に所定の画像処理を施し（ステップＳ１１６）、画像を記録する記録用メモリに画像を記録（ステップＳ１１７）して、１枚の画像の撮影が終了する。この後、ステップＳ１０６へ戻る。

一方、ステップＳ１０６でメインスイッチのＯＮが解除されたと判断されると（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、フォーカス用モータを駆動し、第３レンズ群を撮像素子方向へ移動させ、位置検知部材の検知位置を離脱後、所定のステップ数を駆動して停止させる（ステップＳ１２０）。この所定のステップ数は、レンズユニット個々に測定して決められたもので、第３レンズ群を保持する第３レンズ鏡枠が位置検知部材の検知位置を離脱後、ガイドシャフトとの嵌合がはずれ、回動して光路から退避し、さらに退避状態のまま撮像素子方向へ移動するために必要なステップ数である。これにより、第３レンズ鏡枠は光路外へ退避することになる。次いで、カム筒を沈胴方向へ駆動して第１レンズ群と第２レンズ群を、沈胴位置で停止させる（ステップＳ１２１）。

以上が、本発明に係るレンズユニットを備えたカメラの撮影モード時の、沈胴状態から撮影可能状態、撮影可能状態から沈胴状態への概略の動作である。なお、上述の説明では、メインスイッチのＯＦＦで、第１及び第２レンズ群の位置にかかわらず、第３レンズ群を光路から退避させた後、第１及び第２レンズ群を移動させ沈胴するようにしたが、第１及び第２レンズ群を一旦Ｗｉｄｅ位置に移動させた後、第３レンズ群を光路から退避させ、この後、第１及び第２レンズ群を再度移動させて沈胴しても良い。

図７は、本発明に係るレンズユニット８１の沈胴状態の断面図である。

同図に示すように、沈胴時には、第３レンズ鏡枠１８はガイドシャフト４６との嵌合がはずれて光路から退避し、第２レンズ鏡枠１７に保持された第２レンズ群２と第１レンズ鏡枠１６に保持された第１レンズ群１のみが撮像素子３２の前方に位置するようになる。即ち、第３レンズ群３の厚み分だけ、沈胴時に薄くすることができる。

以上説明したように、リードスクリューと案内部材により光軸方向に移動するレンズ群を、案内部材の欠損部でリードスクリューに螺合したまま回動させ、光路から退避させるよう構成することで、新たなアクチュエータ、スペース、コストを要せず、従来のレンズユニットの構成のままで、従来より薄い沈胴状態となるレンズユニットを得ることが可能となる。

なお、上述の説明では、光路から退避するレンズ群の直進案内部材をガイドシャフトで説明したが、板材や鏡胴内の部材を直進案内部材として構成しても良いのは勿論である。また、光路から退避するレンズ群をフォーカシングレンズで説明したが、これに限るものでなく、レンズユニットを構成する他のレンズ群であってもよいのは勿論である。

本発明に係るレンズユニットを備えたカメラの外観を示す図である。 本発明に係るレンズユニットの撮影時の状態を示す概略断面図である。 第３レンズ鏡枠が光路内に位置した時の状態を示す斜視図である。 第３レンズ鏡枠が光路外に退避した時の状態を示す斜視図である。 沈胴状態からＴｅｌｅ端までの、各状態における第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群の位置関係を示す図である。 本発明に係るレンズユニットを備えたカメラの撮影モード時の動作のフローチャートである。 本発明に係るレンズユニットの沈胴状態の断面図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
１１ 固定胴
１２ 地板
１３ 支持部材
１４ カム筒
１５ プリント基板
１６ 第１レンズ鏡枠
１７ 第２レンズ鏡枠
１８ 第３レンズ鏡枠
３１ 光学フィルタ
３２ 撮像素子
３３ 絞りシャッタユニット
３４ フォーカス用モータ
３５ リードスクリュー
３６ 圧縮コイルバネ
４５、４６ ガイドシャフト
８１ レンズユニット

Claims (4)

1. 複数のレンズ群を備え、少なくとも１つのレンズ群を光路から退避させ、他のレンズ群を光軸方向に移動させて沈胴するようにしたレンズユニットにおいて、
   光路から退避するレンズ群を保持する保持枠は、リードスクリューと螺合しつつ、光軸と略平行に配置された案内部材により案内されて光軸方向に移動し、前記案内部材の欠損部で前記リードスクリューに螺合したまま回動して、レンズ群を光路から退避させることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記光路から退避するレンズ群は、フォーカシングに使用されるレンズ群であることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記光路から退避するレンズ群は、撮影時に使用する位置より像面側の位置で光軸から退避するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズユニットを備えたことを特徴とするカメラ。

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