JP2008003452A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ群を移動させるためにカム筒を用いる構成で、光軸に直交する方向の断面積の小さいレンズ鏡胴を得る。
【解決手段】光軸方向に移動するレンズ群と、レンズ群を光軸方向に案内する複数のガイド部と、レンズ群に係合するカム部を有するカム部材と、を有し、カム部材が、複数のガイド部に挟まれて配置されているレンズ鏡胴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ群を光軸方向に移動させるよう構成されたレンズ鏡胴及び、該レンズ鏡胴を備えた撮像装置に関するものである。

従来より、焦点距離可変の撮影レンズ（以下、ズームレンズとも称す）を搭載したカメラが市販されている。ズームレンズは、光学系を構成する少なくとも２つのレンズ群を光軸に沿って所望の位置に移動させて、その間隔を変化させることにより、焦点距離の変更（ズーミング）を行うようになっている。

レンズ群を光軸に沿って移動させる方式としては大別して２種有り、レンズ枠を直進案内し、カム筒を回転させることによりレンズ枠を直進移動させるものと、光軸に略平行に軸を配置しこの軸を直進案内のガイド軸とし、レンズ枠にガイド軸が貫通するスリーブを形成し、モータとリードスクリューを用いて直接的にレンズ枠をガイド軸に沿って摺動させ直進移動させるものがある。

一方、光学系中に反射面を配置し、光軸を折り曲げた所謂屈曲光学系を備えたカメラが知られている。この屈曲光学系のズーミングに際し、モータによりカム筒を回転させてレンズ群を移動させると共に、カム筒の内側に直進案内としてガイド軸を用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２５８６７８号公報

カム筒を用いてレンズ群を移動させる構成のレンズ鏡胴では、複数のレンズ群を例えば単一のモータで所望の移動曲線を描いて移動させることができるが、例えば、上記特許文献１のレンズ鏡胴のように、移動するレンズ群の有効径の外側にガイド軸を配置し、更にガイド軸の外側に円筒状のカム筒を配置することになり、レンズ鏡胴の光軸に直交する方向の断面積が大きくなってしまう問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、レンズ群を移動させるためにカム筒を用いる構成で、光軸に直交する方向の断面積の小さいレンズ鏡胴を得ることを目的とし、該レンズ鏡胴を備えることにより小型の撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．光軸方向にそれぞれ異なった移動量で移動する複数のレンズ群と、前記複数のレンズ群を光軸方向に案内する複数のガイド部と、前記複数のガイド部に挟まれて配置されたカム部と、を有することを特徴とするレンズ鏡胴。

２．被写体光を導くための複数のレンズ群と、前記複数のレンズ群のうち、移動する少なくとも２つのレンズ群を光軸方向に案内する複数のガイド部材と、移動する少なくとも２つのレンズ群に係合するカム部を有するカム部材と、を有し、前記カム部材が、前記複数のガイド部材に挟まれて配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。

３．前記カム部材は円筒形に形成され、移動する２つのレンズ群に挟まれて配置されていることを特徴とする２に記載のレンズ鏡胴。

４．前記カム部材に形成された少なくとも一方のカム部は、階段状に形成されていることを特徴とする２又は３に記載のレンズ鏡胴。

５．前記カム部材に係合するレンズ群は、前記カム部材の方向に付勢されていることを特徴とする１〜４のいずれかに記載のレンズ鏡胴。

６．１〜５のいずれかに記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、レンズ群を移動させるためにカム筒を用いる構成でも、光軸に直交する方向の断面積の小さいレンズ鏡胴を得ることが可能となり、このレンズ鏡胴を備えることにより小型の撮像装置を得ることが可能となる。

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、本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるカメラ１００の主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。同図は、カメラ１００を被写体側から見た斜視図である。

同図に示すように、カメラ１００は、変倍可能な折り曲げ撮像光学系を内包した本発明に係るレンズ鏡胴５０が図示の如く右側に縦に配置され、開口部５１が被写体光束を取り込むよう配置されている。この開口部５１には、開口部５１を露呈する開状態と開口部５１を覆う閉状態とする不図示のレンズバリアが設けられている。

５２はフラッシュ発光窓であり、５３はフラッシュ発光窓の後方に配置された反射傘、キセノン管、その他メインコンデンサ、回路基板等で構成されるフラッシュユニットである。５４はカード型の画像記録用メモリである。５５は電池であり、本カメラの各部へ電源を供給する。画像記録用メモリ５４及び電池５５は、図示しない蓋部から挿脱が可能となっている。

本カメラの上面には、レリーズ釦５６が配置され、その１段の押し込み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段の押し込みにより撮影露光動作が行われる。５７はメインスイッチであり、カメラを動作状態と非動作状態に切り替えるスイッチである。メインスイッチ５７により動作状態に切り替えられると、不図示のレンズバリアは、開状態にされると共に、各部の動作が開始される。また、メインスイッチ５７により非動作状態に切り替えられると、不図示のレンズバリアは、閉状態にされると共に、各部の動作を終了させる。

本カメラの背面には、ＬＣＤ或いは有機ＥＬ等で構成され、画像やその他文字情報等を表示する画像表示部５８が配置されている。また、図示していないが、ズームアップ、ズームダウンをおこなうズーム釦、撮影した画像を再生する再生釦、画像表示部５８上に各種のメニューを表示させるメニュー釦、表示から所望の機能を選択する選択釦等の操作部材が配置されている。

また、不図示であるが、これら主要構成ユニットの間には、各部を接続すると共に、各種電子部品が搭載された回路基板が配置され、各主要構成ユニットの駆動及び制御を行うようになっている。同様に、不図示であるが、外部入出力端子、ストラップ取り付け部、三脚座等を備えている。

図２は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０に内包された変倍可能な折り曲げ撮像光学系を示す断面図である。同図は、折り曲げ前の光軸ＯＡ及び折り曲げ後の光軸ＯＢの２つの光軸を含む面で切断した断面図である。同図（ａ）はワイド状態の各レンズ群の位置を示し、同図（ｂ）はテレ状態の各レンズ群の位置を示している。

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、光軸をＯＡとし被写体に向けて配置されたレンズ１１と光軸ＯＡを略直角方向に折り曲げる反射部材であるプリズム１２と、プリズム１２により折り曲げられた光軸ＯＢを光軸として配置されたレンズ１３により構成されている。この第１レンズ群１は、移動しない固定されたレンズ群である。

２は第２レンズ群である。第２レンズ群２は、変倍（以下、ズーミングとも言う）時に、不図示の鏡枠と共に、図示の如く光軸ＯＢ方向に移動するレンズ群である。

３は第３レンズ群である。この第３レンズ群３は、光軸ＯＢ方向に移動しないレンズ群である。なお、Ｓは絞りシャッタ動作面であるが、なくてもよい。

４は第４レンズ群である。第４レンズ群４は、変倍時及び焦点調節（以下、フォーカシングとも言う）時に不図示の鏡枠と共に、光軸ＯＢ方向に移動するレンズ群である。

５は第５レンズ群である。この第５レンズ群５は、光軸ＯＢ方向に移動しない固定されたレンズ群である。

７は赤外光カットフィルタであり、必要に応じてオプチカルローパスフィルタが適宜積層して配置される。

赤外光カットフィルタ７の後方には不図示の撮像素子が配置される。撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等が用いられる。

図３は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０の内部の概略構造を示す平面図である。同図は、レンズ鏡胴５０の概略構造をわかりやすくするため模式的に示したものである。なお、以降に示す図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。

同図において、２ｋは第２レンズ群２を保持する第２レンズ群鏡枠である。４ｋは第４レンズ群４を保持する第４レンズ群鏡枠である。１５及び１６はガイド軸であり光軸ＯＢに略平行に配置されている。

第２レンズ群鏡枠２ｋにはガイド軸１５が貫通するスリーブ部２ｓが一体的に形成されると共に、ガイド軸１６に係合する回転係止部２ｍが一体的に形成されている。これにより第２レンズ群２は光軸ＯＢ方向に移動可能となされている。

同様に、第４レンズ群鏡枠４ｋにはガイド軸１５が貫通するスリーブ部４ｓが一体的に形成されると共に、ガイド軸１６に係合する回転係止部４ｍが一体的に形成されている。これにより第４レンズ群４は光軸ＯＢ方向に移動可能となされている。

第２レンズ群鏡枠２ｋと第４レンズ群鏡枠４ｋに挟まれた位置には、円筒状のカム部材１０が配置されている。２０はステッピングモータ（以下、モータとも称す）であり、モータ２０の回転軸には、歯車２１が組み付けられている。

モータ２０の回転による歯車２１の回転は、図示では１つの歯車で示してあるが減速歯車列２２を介して、カム部材１０に形成された歯車部１０ｇに伝えられ、カム部材１０を回転させるようになっている。

カム部材１０には図示の如く、一方の円周端部には、高さの異なる階段状のカム面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が形成されている。図示では、第２レンズ群鏡枠２ｋに形成された突起部２ｔがカム面Ｃ１に当接した状態となっている。また他方の円周端部には、なだらかな連続した傾斜面であるカム面Ｃｓが形成され、第４レンズ群鏡枠４ｋに形成された突起部４ｔがカム面Ｃｓに当接した状態となっている。なお、第２レンズ群鏡枠２ｋと第４レンズ群鏡枠４ｋは不図示の付勢部材により、カム部材１０の方向に付勢されている。

カム部材１０に形成されたカム面Ｃ１はワイド位置、Ｃ２はミドル位置、Ｃ３はテレ位置となるよう設定されている。なお、以下の説明は、ワイド、ミドル、テレの３点の焦点距離設定で説明するが、焦点距離設定は３点に限るものではない。

これにより、モータ２０を駆動しカム部材１０を回転させることで、第２レンズ群鏡枠２ｋ即ち第２レンズ群２及び、第４レンズ群鏡枠４ｋ即ち第４レンズ群４は、光軸ＯＢ方向に移動させることができる。

また、不図示であるが、第４レンズ群鏡枠４ｋの初期位置を検出するためのフォトインタラプタが配置されている。この初期位置を基準にしてモータ２０の回転方向及び回転量が制御されるようになっている。なお、レンズ群鏡枠の初期位置検出は、フォトリフレクタであってもよい。

図４は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０の主要部を模式的に示した分解斜視図である。同図は、第２レンズ群鏡枠２ｋ、第４レンズ群鏡枠４ｋ、カム部材１０、モータ２０等を抜き出したものであり、固定レンズ群である第３レンズ群３は省略してある。また、同図は図２（ａ）のワイド状態を示している。

同図に示すように、ガイド軸１５には、第２レンズ群２を保持する第２レンズ群鏡枠２ｋに一体的に形成されたスリーブ部２ｓが嵌合し、ガイド軸１６には、回転係止部２ｍが係合している。同様に、ガイド軸１５には、第４レンズ群４を保持する第４レンズ群鏡枠４ｋに一体的に形成されたスリーブ部４ｓが嵌合し、ガイド軸１６には、回転係止部４ｍが係合している。

カム部材１０には、高さの異なる階段状のカム面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が形成され、図示の状態は第２レンズ群鏡枠２ｋに形成された突起部２ｔがカム面Ｃ１に当接し、第４レンズ群鏡枠４ｋに形成された突起部４ｔがカム面Ｃｓに当接した状態である。

本実施の形態のレンズ駆動装置５０は、モータ２０の回転により、以下のような動作を行う。

図５は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０の、第２レンズ群２と第４レンズ群４の移動線図である。

同図に示すように第１、第３、第５レンズ群（図示ではそれぞれ、１、３、５で示す）は移動せず、第２レンズ群２（図示２と示す）は上述の階段状のカム面Ｃ１に対応したワイド位置、カム面Ｃ２に対応したミドル位置、カム面Ｃ３に対応したテレ位置となり、順次段階的に第３レンズ群３に接近するよう移動する。

一方、第４レンズ群４（図示４と示す）は、上述のカム面Ｃｓに沿って、連続的に第３レンズ群に接近するように移動し、第２レンズ群２の位置が変化しない領域（一点鎖線で示すカム面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の平坦領域）での第４レンズ群４の移動により、各焦点距離位置でのフォーカシングが行われる。同図においては、Ｆｗがワイド位置での第４レンズ群４のフォーカシング移動量を示し、Ｆｍがミドル位置での第４レンズ群４のフォーカシング移動量を示し、Ｆｔがテレ位置での第４レンズ群４のフォーカシング移動量を示している。

以上説明したように、カム部材１０をガイド軸１５、１６に挟まれるように配置することにより、カム部材の径を小さくでき、光軸に直交する方向の断面積の小さいレンズ鏡胴を得ることが可能となる。更に、一方のカム面を階段状に形成し、一方のレンズ群の位置が変化しない領域（平坦領域）で、他方のレンズ群を移動させるよう構成することで、単一のモータでズーミング及び各焦点距離位置でのフォーカシングが可能となり、小型、低コストのレンズ鏡胴を得ることが可能となる。更に、この小型、低コストのレンズ鏡胴を備えることで、小型、低コストの撮像装置を得ることが可能となる。

なお、上記の実施の形態では、第２レンズ群鏡枠２ｋと第４レンズ群鏡枠４ｋにそれぞれ突起部２ｔ、４ｔを形成し、第２レンズ群鏡枠２ｋと第４レンズ群鏡枠４ｋの間にカム部材１０を配置した例で説明したが、これに限るものでなく、第２レンズ群鏡枠２ｋと第４レンズ群鏡枠４ｋの相対する面側にそれぞれカム形状を形成し、それぞれのカム形状に当接する突起部を有したリング部材を配置し、このリング部材をモータ２０により回転させるよう構成してもよい。

また、上記の実施の形態は光学系中に反射面を有する屈曲光学系のレンズ鏡胴を用いて説明したが、通常の反射面を有しない光学系のレンズ鏡胴にも適用可能である。

本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるカメラの主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴に内包された変倍可能な折り曲げ撮像光学系を示す断面図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴の内部の概略構造を示す平面図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴の主要部を模式的に示した分解斜視図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴の、第２レンズ群と第４レンズ群の移動線図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
２ｋ 第２レンズ群鏡枠
３ 第３レンズ群
４ 第４レンズ群
４ｋ 第４レンズ群鏡枠
５ 第５レンズ群
７ 光学フィルタ
８ 撮像素子
１０ カム部材
１５、１６ ガイド軸
２０ ステッピングモータ
２１ 歯車
２２ 減速歯車列
５０ レンズ鏡胴
１００ カメラ

Claims (6)

1. 光軸方向にそれぞれ異なった移動量で移動する複数のレンズ群と、前記複数のレンズ群を光軸方向に案内する複数のガイド部と、前記複数のガイド部に挟まれて配置されたカム部と、を有することを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 被写体光を導くための複数のレンズ群と、前記複数のレンズ群のうち、移動する少なくとも２つのレンズ群を光軸方向に案内する複数のガイド部材と、移動する少なくとも２つのレンズ群に係合するカム部を有するカム部材と、を有し、
   前記カム部材が、前記複数のガイド部材に挟まれて配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。
3. 前記カム部材は円筒形に形成され、移動する２つのレンズ群に挟まれて配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡胴。
4. 前記カム部材に形成された少なくとも一方のカム部は、階段状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ鏡胴。
5. 前記カム部材に係合するレンズ群は、前記カム部材の方向に付勢されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

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