JP2006084728A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】小型であって、高い光学性能を維持したまま撮影光学系に対してレンズを挿入、及び、退避することができるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】回転可能な２群枠８の回転中心Ｏに対して偏芯した位置に、第２レンズ群２の光軸Ｌ１が位置するように配置する。２群枠８が回転中心Ｏを中心に回転することにより、第２レンズ群２を退避させることができる。第２レンズ群２を退避させて空いた空間に、他のレンズ群が配置されるように沈胴することにより、沈胴状態をより小型にすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、撮影光学系を含んだカメラのレンズ鏡筒に関するものである。

広角と望遠とを切り替えるために、撮影光学系中にコンバータレンズを挿入、及び、退避させるカメラが知られている。
例えば、特許文献１には、コンバータレンズをアームで軸支持してレンズの挿入、及び、退避を行うものが開示されている。
しかし、特許文献１の手法では、コンバータレンズを支持する軸の嵌合長が十分でなく、軸ガタによりコンバータレンズが傾いてしまい、レンズ性能に悪影響を与えてしまうという問題があった。
また、特許文献１の手法では、コンバータレンズがレンズ鏡筒外に退避するので、その退避する空間を確保する必要があり、カメラが大型化してしまうという問題があった。
特開平１１−３２６７３７号公報

本発明の課題は、小型であって、高い光学性能を維持したまま撮影光学系に対してレンズを挿入、及び、退避することができるレンズ鏡筒を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、少なくとも第１のレンズ（１ａ，１ｂ，３）及び第２のレンズ（２ａ，２ｂ）を有した撮影光学系と、前記第１のレンズを保持する第１のレンズ保持部材（５）と、前記撮影光学系の光軸に平行な回転中心（Ｏ）を有した略円筒形状又は略円柱形状の部材であって、前記第２のレンズの光軸（Ｌ１）が前記回転中心から偏芯した位置となるように少なくとも前記第２のレンズを保持する第２のレンズ保持部材（８）と、を備え、前記第２のレンズ保持部材は、前記回転中心を中心として回転することにより、少なくとも前記第２のレンズを前記第１のレンズの光軸と重ならない位置に退避させるレンズ鏡筒である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレンズ鏡筒において、前記第２のレンズ保持部材（８）は、前記略円筒形状又は略円柱形状の外径の範囲内に前記第２のレンズの光軸（Ｌ１）が位置するように少なくとも前記第２のレンズ（２ａ，２ｂ）を保持すること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡筒において、前記第１のレンズ保持部材（５）は、前記第２のレンズ保持部材（８）の回転中心と同心の略円筒形状又は略円柱形状の部材であって、前記第１のレンズの光軸が前記回転中心から偏芯した位置となるように前記第１のレンズ（１ａ，１ｂ）を保持していること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記撮影光学系は、前記第２のレンズ（２ａ，２ｂ）を含む第２のレンズ群（２）を光路内に配置するか否かによって焦点距離を変更することができる焦点切り替え可能な光学系であって、前記第２のレンズ保持部材（８）は、前記第２のレンズ群を保持しており、前記回転中心を中心として回転することにより前記撮影光学系の焦点距離を切り替えること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記撮影光学系は、撮影可能状態と収納状態との間で全長を変化することができ、前記第２のレンズ保持部材（８）は、前記撮影可能状態から前記収納状態へ変化する収納動作に合わせて前記回転中心を中心として回転して、撮影光学系を形成する他のレンズの収納状態における収納位置と重ならない位置に少なくとも前記第２のレンズ（２ａ，２ｂ）を退避させること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項６の発明は、請求項５に記載のレンズ鏡筒において、前記第２のレンズ（２ａ，２ｂ）は、レンズ群（２）の一部を形成するレンズであって、前記収納状態において、前記第２のレンズを含むレンズ群の他のレンズの収納位置と重ならない位置に退避すること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項７の発明は、請求項５又は請求項６に記載のレンズ鏡筒において、前記撮影光学系は、ズーム光学系であって、前記撮影光学系の焦点距離を変更する焦点距離変更機構（７，８，９，１０，１１）を有しており、前記撮影可能状態から前記収納状態への動作は、前記焦点距離変更機構による焦点距離の変更動作から連続して行われること、を特徴とするレンズ鏡筒である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）撮影光学系の光軸に平行な回転中心を有した略円筒形状又は略円柱形状の部材であって、第２のレンズの光軸が回転中心から偏芯した位置となるように少なくとも第２のレンズを保持する第２のレンズ保持部材を備え、第２のレンズ保持部材は、回転中心を中心として回転することにより、少なくとも第２のレンズを第１のレンズの光軸と重ならない位置に退避させるので、第２のレンズをガタなく保持して高い光学性能を維持したまま撮影光学系に対して第２のレンズを挿入、及び、退避することができる。

（２）第２のレンズ保持部材は、略円筒形状又は略円柱形状の外径の範囲内に第２のレンズの光軸が位置するように少なくとも第２のレンズを保持するので、小型のレンズ鏡筒とすることができる。

（３）第１のレンズ保持部材は、第２のレンズ保持部材の回転中心と同心の略円筒形状又は略円柱形状の部材であって、第１のレンズの光軸が回転中心から偏芯した位置となるように第１のレンズを保持しているので、第１及び第２のレンズ保持部材を、その駆動機構を含めて小型に形成することができる。

（４）第２のレンズ保持部材は、第２のレンズ群を保持しており、回転中心を中心として回転することにより撮影光学系の焦点距離を切り替えるので、いずれの焦点距離に切り替えられても高い光学特性を維持することができる。

（５）第２のレンズ保持部材は、撮影可能状態から収納状態へ変化する収納動作に合わせて回転中心を中心として回転して、撮影光学系を形成する他のレンズの収納状態における収納位置と重ならない位置に少なくとも第２のレンズを退避させるので、複雑な機構を必要とせずに、レンズの退避を実現することができる。

（６）第２のレンズは、レンズ群の一部を形成するレンズであって、収納状態において、第２のレンズを含むレンズ群の他のレンズの収納位置と重ならない位置に退避するので、レンズ群の全てを退避しなくてもよく、より設計の自由度を広げることができる。

（７）撮影可能状態から収納状態への動作は、焦点距離変更機構による焦点距離の変更動作から連続して行われるので、特別な退避機構及び退避動作を必要とせずに、レンズの退避をすることができ、小型かつ安価なレンズ鏡筒とすることができる。

小型であって、高い光学性能を維持したまま撮影光学系に対してレンズを挿入、及び、退避することができるようにするという目的を、レンズを保持するレンズ保持部材の形態を改良することにより実現した。

図１は、本発明によるレンズ鏡筒を備えたカメラの実施例の望遠状態を示す断面図である。
図２は、本発明によるレンズ鏡筒を備えたカメラの実施例の収納状態を示す断面図である。
本実施例におけるカメラは、第１レンズ群１，第２レンズ群２，第３レンズ群３，１群筒５，シャッタ６，円環７，２群枠８，直進筒９，カム筒１０，固定筒１１等からなるレンズ鏡筒と、カバー前面１２，実装基板１３，撮像素子１４等を有し、電子的に撮像を行ういわゆるデジタルスチルカメラである。

第１レンズ群１は、撮影光学系の内で最も被写体に近い位置に設けられたレンズ群であり、レンズ１ａ，１ｂを有している。レンズ１ａ，１ｂは、いずれも１群筒５に保持されている第１のレンズである。

第２レンズ群２は、第１レンズ群１と後述の第３レンズ群３との間に設けられたレンズ群であり、レンズ２ａ，２ｂを有している。レンズ２ａ，２ｂは、いずれも２群枠８に保持されている第２のレンズである。

第３レンズ群３は、撮影光学系の内で最も撮像素子１４に近い位置に設けられたレンズ群である。第３レンズ群３は、これを光軸に沿った方向に移動することにより、任意の距離にある被写体に合焦させるフォーカシングレンズとなっている。合焦動作は、不図示の駆動手段によって撮像素子１４の出力をフィードバックして駆動制御することにより行われる。
以上の第１レンズ群１，第２レンズ群２，第３レンズ群３により、本実施例のレンズ鏡筒における撮影光学系が形成されている。

１群筒５は、撮影光学系の光軸に平行な円筒中心を有した略円筒状の部材であって、第１レンズ群１の光軸が１群筒５の円筒中心から偏芯した位置となるように第１レンズ群１を保持する第１のレンズ保持部材である。また、１群筒５は、その外周にフォロアーピン５ａが３本円周上に植設されている。
１群筒５は、フォロアーピン５ａが後述の直進筒９の直進溝９ｂにより直進ガイドされながら後述のカム筒１０のカム溝１０ｃと係合して支持されている。

シャッタ６は、第１レンズ群１と第２レンズ群２との間に配置されており、シャッタ駆動アクチュエータ６ａにより駆動されて開閉する。
円環７は、シャッタ６に不図示の手段により固定された円環形状の部材であり、フォロアーピン７ａが周上に３箇所植設されている。
円環７は、フォロアーピン７ａが後述の直進筒９の直進溝９ｆにより直進ガイドされながら後述のカム筒１０のカム溝１０ｄと係合して支持されている。

図３は、２群枠８を示す斜視図である。
２群枠８は、第２レンズ群２のレンズ２ａ，２ｂを保持する第２のレンズ保持部材である。２群枠８は、略円柱（円盤）形状の部材であって、外周にフランジ８ｂを有しており、このフランジ８ｂが円環７とシャッタ６との間に挟まることにより、２群枠８の外形形状である円柱の中心を回転中心として回転可能に支持されている。
また、２群枠８には、腕８ａが一体で形成されている。

図４は、２群枠８を光軸に沿って撮像素子１４側から見た図である。
２群枠８は、フランジ８ｂの中心（２群枠８の回転中心Ｏ）に対して第２レンズ群２の光軸Ｌ１が偏芯した位置に第２レンズ群２を保持している。したがって２群枠８がフランジ８ｂの回転中心を中心に回転したときには、第２レンズ群２がその軸周りに回転する。撮影可能状態において第２レンズ群２が図４中で実線により示した位置に配置されるが、収納状態である沈胴時には一点鎖線で示した位置（２１，Ｌ２）にフランジ８ｂの回転中心を回転として回転移動する。なお、移動動作については後述する。

図５は、直進筒９を示す斜視図である。
直進筒９は、突起９ａが円周に等分配置されその先端が固定筒１１の内径に構成された直進溝１１ａにそれぞれが係合し、光軸方向に直進移動可能に取り付けられた筒状の部材である。直進筒９の溝９ｇは、後述のカム筒１０の突起部１０ｂと係合している。また、直進筒９には、カム筒１０のカム溝１０ｃ，１０ｄと対になる直進溝９ｂ，９ｆが設けられており、この溝９ｂは、フォロアーピン５ａと係合し、溝９ｆは、フォロアーピン７ａと係合している。さらに、直進筒９には、２群枠８の腕８ａと係合する溝９ｃ，９ｄが設けられている。溝９ｃは、光軸に沿った方向に延在する直線状の溝であり、溝９ｄは、溝９ｃから連続的につながる溝であって、次第に円周方向に曲がったカム状の溝である。

カム筒１０は、内周にフォロアーピン５ａと係合するカム溝１０ｃが３本円周等間隔に構成されている筒状の部材である。また、カム筒１０には、フォロアーピン７ａと係合するカム溝１０ｄが３本円周等間隔に構成されている。カム筒１０の外周には、ギアとヘリコイドが一体になったヘリコイド１０ａが設けられている。このヘリコイド１０ａに設けられたギア部分は、不図示の駆動手段による出力ギアとかみ合っている。一方、このヘリコイド１０ａに設けられたヘリコイド部分は、固定筒１１に設けられたヘリコイド１１ｂとねじ結合している。
カム筒１０は、先に述べたように突起部１０ｂが直進筒９の溝９ｇに係合しており、直進筒９に対して回転可能であって、かつ、光軸方向には直進筒９と一体で移動することができる。

固定筒１１は、内周に突起９ａと係合する直進溝１１ａと、カム筒１０のヘリコイド１０ａとねじ結合するヘリコイド１１ａとが形成され、不図示のカメラ本体に固定されている筒状の部材である。
以上の円環７，２群枠８，直進筒９，カム筒１０，固定筒１１等により、レンズ鏡筒の焦点距離を変更する焦点距離変更機構が形成されている。

カバー前面１２は、カメラ外観を覆う外装部材である。
実装基板１３は、撮像素子１４が実装されている基板であって、不図示の手段により固定筒１１に固定されている。
撮像素子１４は、撮影光学系により得た像を電気信号に変換する素子であり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等を用いることができる。

次に、本実施例におけるレンズ鏡筒を備えたカメラの動作について説明する。
図１に示すような撮影可能状態（望遠）にあったとき、不図示のズームダウンボタンが押されると、不図示の駆動手段によって、カム筒１０のヘリコイド１０ａに形成されているギア部分に駆動力が伝わり、固定筒１１とカム筒１０のヘリコイドによるねじ結合によってカム筒１０は、光軸方向に沿って沈胴方向に回転しながら全長が短くなっていく。このとき、同時に直進筒９は、カム筒１０と一体的に撮像素子１４側へ移動するが、突起９ａが固定筒１１の直進溝１１ａと係合しているので、回転は行われない。

カム筒１０が回転しながら、直進筒９が回転せずに共に光軸方向に沿って移動すると、１群筒５と円環７は、カム筒１０と直進筒９に係合するフォロアーピン５ａ、７ａによりカム筒１０のカム軌跡にしたがって光軸方向に沿って移動する。
なお、不図示のズームアップボタンが押されると、ズームダウンボタンが押されたときとは逆の動作が行われる。

不図示のメインスイッチが押されてカメラが電源オフを認識すると、カム筒１０は、更に撮像素子１４側へ移動する。そして、広角端を超えて更に移動すると、２群枠８の腕８ａは、直進筒９の溝９ｃから溝９ｄに乗り換わる。腕８ａが溝９ｃから溝９ｄに乗り換わり、腕８ａが溝９ｄにしたがって移動すると、２群枠８は、フランジ８ｂの中心Ｏを中心に回転する。

２群枠８が回転しながら移動を続けると、第２レンズ群２と第３レンズ群３は、撮影光軸の垂直面平面上で重ならなくなる。すなわち、第２レンズ群２が第３レンズ群３の沈胴状態における沈胴位置と重ならない位置に退避した状態になる。そして、第２レンズ群２が退避して空いた空間に、第３レンズ群３が位置するまで２群枠８が移動して、図２に示す沈胴状態となる。この沈胴状態では、第２レンズ群２が撮影光軸から退避したので、その退避した空間を利用して沈胴時に２群枠８と第３レンズ群３との距離を縮めることができ、沈胴状態のレンズ鏡筒の全長を短くすることができる。
なお、メインスイッチが押されカメラが電源オンを認識した場合には、レンズ鏡筒は、沈胴時とは逆の動作で繰り出す。

以上説明したように、本実施例によれば、２群枠８は、その回転中心Ｏに対して第２レンズ群２の光軸Ｌ１が偏芯した位置に第２レンズ群２を保持しているので、２群枠８が回転することにより第２レンズ群２を撮影光学系の光軸から退避させることができる。したがって、レンズ鏡筒を沈胴させるとき、従来は撮影光学系を形成するレンズを光軸方向に積み上げた厚さ以上には沈胴厚を薄くできなかったが、本実施例では、退避したレンズ分沈胴厚を薄くすることができる。

また、退避するレンズの支持をアームを介して軸支する場合、軸嵌合長は大きく取れず軸ガタが発生し、レンズが倒れ撮影性能に悪影響を及ばしてしまうが、本実施例では、大きな外径のフランジ８ｂにより支持されているので、第２レンズ群２が倒れにくく、優れた光学特性を維持することができる。
さらに、部品点数をほとんど増やすことなく退避機構を達成することができ、低価格で、しかも、信頼性の高いレンズ鏡筒とすることができる。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施例において、静止画の撮影が可能なデジタルスチルカメラである例を示したが、これに限らず、例えば、動画の撮影を行うことができるカメラであってもよいし、動画の撮影を主とするいわゆるビデオカメラであってもよい。また、銀塩フィルムを用いるカメラであってもよいし、カメラに限らず、双眼鏡等に用いてもよい。

（２）本実施例において、ズームレンズ鏡筒であって沈胴時にレンズを挿入、及び、退避させる例を示したが、これに限らず、例えば、コンバータレンズを挿入、及び、退避して焦点を切り替えるカメラにおいて、焦点切り替えのときにコンバータレンズを挿入、及び、退避させてもよい。

（３）本実施例において、第２レンズ群２を形成するレンズ２ａ，２ｂの両方を退避する例を示したが、これに限らず、例えば、レンズ２ｂのみを退避させてもよいし、レンズ２ａのみを退避させてもよい。また、退避させるレンズ群は、いずれのレンズ群であってもよい。

本発明によるレンズ鏡筒を備えたカメラの実施例の望遠状態を示す断面図である。 本発明によるレンズ鏡筒を備えたカメラの実施例の収納状態を示す断面図である。 ２群枠８を示す斜視図である。 ２群枠８を光軸に沿って撮像素子１４側から見た図である。 直進筒９を示す斜視図である。

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
５ １群筒
６ シャッタ
７ 円環
８ ２群枠
９ 直進筒
１０ カム筒
１１ 固定筒
１２ カバー前面
１３ 実装基板
１４ 撮像素子

Claims (7)

1. 少なくとも第１のレンズ及び第２のレンズを有した撮影光学系と、
   前記第１のレンズを保持する第１のレンズ保持部材と、
   前記撮影光学系の光軸に平行な回転中心を有した略円筒形状又は略円柱形状の部材であって、前記第２のレンズの光軸が前記回転中心から偏芯した位置となるように少なくとも前記第２のレンズを保持する第２のレンズ保持部材と、
   を備え、
   前記第２のレンズ保持部材は、前記回転中心を中心として回転することにより、少なくとも前記第２のレンズを前記第１のレンズの光軸と重ならない位置に退避させるレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第２のレンズ保持部材は、前記略円筒形状又は略円柱形状の外径の範囲内に前記第２のレンズの光軸が位置するように少なくとも前記第２のレンズを保持すること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
3. 請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第１のレンズ保持部材は、前記第２のレンズ保持部材の回転中心と同心の略円筒形状又は略円柱形状の部材であって、前記第１のレンズの光軸が前記回転中心から偏芯した位置となるように前記第１のレンズを保持していること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、
   前記撮影光学系は、前記第２のレンズを含む第２のレンズ群を光路内に配置するか否かによって焦点距離を変更することができる焦点切り替え可能な光学系であって、
   前記第２のレンズ保持部材は、前記第２のレンズ群を保持しており、前記回転中心を中心として回転することにより前記撮影光学系の焦点距離を切り替えること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、
   前記撮影光学系は、撮影可能状態と収納状態との間で全長を変化することができ、
   前記第２のレンズ保持部材は、前記撮影可能状態から前記収納状態へ変化する収納動作に合わせて前記回転中心を中心として回転して、撮影光学系を形成する他のレンズの収納状態における収納位置と重ならない位置に少なくとも前記第２のレンズを退避させること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
6. 請求項５に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第２のレンズは、レンズ群の一部を形成するレンズであって、前記収納状態において、前記第２のレンズを含むレンズ群の他のレンズの収納位置と重ならない位置に退避すること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
7. 請求項５又は請求項６に記載のレンズ鏡筒において、
   前記撮影光学系は、ズーム光学系であって、
   前記撮影光学系の焦点距離を変更する焦点距離変更機構を有しており、
   前記撮影可能状態から前記収納状態への動作は、前記焦点距離変更機構による焦点距離の変更動作から連続して行われること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。

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