JP2008046200A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレンズ群により構成された撮像光学系の中で最も被写体側に位置する第１レンズ群を他のレンズ群と独立して光軸方向に移動可能に構成したレンズ鏡胴において、従来のレンズ鏡胴より外径が小さくなるように構成して、携帯性を向上させたレンズ鏡胴。
【解決手段】複数のレンズ群により構成された撮像光学系の中で最も被写体側に位置する第１レンズ群を他のレンズ群と独立して光軸方向に移動可能に構成したレンズ鏡胴において、少なくとも前記第１レンズ群を円筒状の前筒に保持すると共に、前記前筒の中心軸に対し、前記第１レンズ群の光軸を偏心させて配置したこと。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のレンズ群により構成された撮像光学系を備えたレンズ鏡胴、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。

撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ等を備えた撮像装置においては、バックフォーカスの確保とＣＣＤへの入射角を所定の角度内に抑え、入射光線が確実に受光部に達するように、撮影光学系を被写体側から順に負のレンズ群と正のレンズ群を配置した構成にしている。このため、特に変倍光学系において、負のレンズ群の外径の方が正のレンズ群の外径より大きくなる傾向にある。

また、このような構成の変倍撮影光学系を用い、負のレンズ群からなる第１レンズ群をモータにより移動させて、合焦動作を行うレンズ鏡胴が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２５２１９９号公報

特許文献１の如く外径の大きい第１レンズ群をモータで駆動することになると、該モータを第１レンズ群の外周側に配置することになり、少なくとも第１レンズ群と該モータとを保持する前筒（特許文献１においては合焦駆動枠１８と称す）の外径が大きくなる。

この結果、前筒の外側に配置されるカム筒や固定胴の外径が大きくなり、レンズ鏡胴全体の外径が大きくなって、重くなり、レンズ鏡胴を内蔵した撮像装置の携帯性が悪化する。更に、コストアップにもなる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、複数のレンズ群により構成された撮像光学系の中で最も被写体側に位置する第１レンズ群を他のレンズ群と独立して光軸方向に移動可能に構成したレンズ鏡胴において、従来のレンズ鏡胴より外径が小さくなるように構成して、携帯性を向上させたレンズ鏡胴及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置を提案することを発明の目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．複数のレンズ群により構成された撮像光学系の中で最も被写体側に位置する第１レンズ群を他のレンズ群と独立して光軸方向に移動可能に構成したレンズ鏡胴において、
少なくとも前記第１レンズ群を円筒状の前筒に保持すると共に、前記前筒の中心軸に対し、前記第１レンズ群の光軸を偏心させて配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。
２．前記前筒は、前記第１レンズ群を移動させるアクチュエータを保持し、
前記第１レンズ群の光軸は、前記前筒の中心軸に対し前記アクチュエータが位置しない方向に偏心していることを特徴とする１に記載のレンズ鏡胴。
３．前記撮像光学系の変倍時に前記アクチュエータは前記第１レンズ群を移動させることを特徴とする１又は２に記載のレンズ鏡胴。
４．前記撮像光学系の合焦時に前記アクチュエータは前記第１レンズ群を移動させることを特徴とする１〜３の何れか１項に記載のレンズ鏡胴。
５．前記撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、１〜４の何れか１項に記載のレンズ鏡胴と、を備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明のレンズ鏡胴及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置によれば、従来のレンズ鏡胴より外径が小さくなるように構成できるので、軽量化もし、携帯性が向上する。また、コストダウンにもなる。

本発明のレンズ鏡胴及び撮像装置の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴８０を搭載した撮像装置の一例であるカメラを示す外観図である。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、８０は本発明に係る沈胴式のレンズ鏡胴である。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はマイク、８７はストラップ取り付け部、８８はＵＳＢ端子である。非撮影時にはレンズ鏡胴８０は沈胴し、レンズ鏡胴８０内に設けられたレンズバリアが最も被写体側のレンズ面を覆うようになっている。

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の情報をレリーズ釦８３が押圧された時、発光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。９４はスピーカであり、マイク８６で録音した音声の再生や、レリーズ音等を発するものである。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はモニターＬＣＤで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、モニターＬＣＤ１００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、モニターＬＣＤ１００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型のリムーバブルメモリが装填されるようになっている。

図２は、本発明に係るレンズ鏡胴８０の沈胴時の状態を示す概略断面図である。

同図において、１は負のパワーの第１レンズ群、２は正のパワーの第２レンズ群、３は正のパワーの第３レンズ群であり、本例に示したレンズ鏡胴８０に内包された撮影レンズは３群構成である。また、４はＯＬＰＦ（オプチカルローパスフィルタ）であり、偽色やモアレを防止するため、被写体光の高周波成分を除去する。５は結像した被写体光を光電変換する撮像素子であり、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサである。

第１レンズ群１は第１レンズ群鏡枠６によって保持され、第２レンズ群２は第２レンズ群鏡枠７によって保持され、第３レンズ群３は第３レンズ群鏡枠８によって保持されている。

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ており、内周にカム溝を有している。固定胴１１の後部には地板１２が固着されている。地板１２には順にＯＬＰＦ４、撮像素子５が装着されている。撮像素子５はプリント基板１３に電気的に接続されている。

１４はカム筒であり、外周には固定胴１１のカム溝と係合するカムピン１４ａが形成され、且つ後部の一部には部分歯車１４ｂが形成されている。また、カム筒１４の内周にはカム溝が形成されている。

また、カム筒１４には、直進移動部材１７と直進案内板１８とがカム筒１４の光軸方向への移動に伴って移動できるように組み付けられている。直進案内板１８には部分歯車１４ｂと歯合した駆動歯車２１が軸支されている。駆動歯車２１は、長歯車２２と歯合している。長歯車２２は不図示のモータ及び減速歯車列により駆動されるようになっている。

１５は前筒であり、前筒１５の外周にはカムピンが立設されており、カム筒１４のカム溝と係合している。

前筒１５は、最も被写体側のレンズ群である第１レンズ群１を保持すると共に、第１レンズ群鏡枠６を前筒１５に対して移動させる不図示のアクチュエータを備えており、このアクチュエータにより第１レンズ群１を前筒１５に対して相対的に移動させることができるようになっている。

直進案内板１８は、カム筒１４の撮像素子５側の環状の面に当接して摺動するようになっている。また、直進移動部材１７には、前筒１５と第２レンズ群鏡枠７に係合し、前筒１５と第２レンズ群鏡枠７を直進案内する直進案内部１７ｔが形成されている。３３は絞りシャッタユニットであり、第２レンズ群鏡枠７に固着されている。

４１はステッピングモータであり、送りネジ４２が接続されている。送りネジ４２には回転規制されたナット４３が螺合しており、第３レンズ群鏡枠８の腕部がバネ４４によりナット４３に押圧されている。これにより、ステッピングモータ４１により送りネジ４２が回転すると、ナット４３が光軸Ｏ方向に移動し、これに伴い第３レンズ群鏡枠８が光軸Ｏ方向に移動することが可能となっている。

５１はレンズバリアであり、沈胴状態では第１レンズ群１の前方を覆い、撮影状態では開いて撮影可能となされるようになっている。このバリアは、不図示であるが、沈胴時には直進案内部１７ｔの先端で係合して閉状態となり、レンズ群が繰り出される時には直進案内部１７ｔとの係合が解かれ、不図示の付勢部材により開状態となるものである。

図３は、前筒１５の内部で保持されている第１レンズ群１等の正面図である。

前筒１５には第１レンズ群１の光軸Ｏに略平行にガイド軸３１，３２が植設されている。ガイド軸３１は第１レンズ群１を保持する第１レンズ群鏡枠６に形成されたフランジ部に設けた貫通孔６ａに嵌合し，ガイド軸３２は第１レンズ群鏡枠６に形成された二股部６ｂに嵌合している。

更に、第１レンズ群鏡枠６を進退移動させるアクチュエータであるステッピングモータ２３が前筒１５に固着されている。そして、ステッピングモータ２３に接続された送りネジ２４には後述する図４及び図５に示す回転規制されたナット２５が螺合しており、第１レンズ群鏡枠６の腕部がバネ２６によってナット２５に押圧されている。これにより、ステッピングモータ２３の駆動により送りネジ２４が回転すると、ナット２５は光軸Ｏ方向に移動し、これに伴い第１レンズ群鏡枠６はガイド軸３１，３２で直進ガイドされ、第１レンズ群鏡枠６、即ち第１レンズ群１は前筒１５に対し光軸Ｏの方向に移動する。

また、第１レンズ群鏡枠６には舌状部６ｄが形成されており、舌状部６ｄの移動方向にはフォトインタラプタ２５が前筒１５に固着されている。舌状部６ｄがフォトインタラプタ２５の投受光部を通過するときに、この通過位置を基準にしてステッピングモータ２３の回転量を制御することで、第１レンズ群鏡枠６の前筒１５に対する相対位置を制御している。

前筒１５の内部には以上の如く各部材が配置されているが、前筒１５の中心軸Ｃに対して第１レンズ群１の光軸Ｏは偏心している。そして、偏心により第１レンズ群鏡枠６と前筒１５との空隙が広くなった部分には寸法の大きいステッピングモータ２３やフォトインタラプタ２５が配置されている。従って、第１レンズ群鏡枠６の周囲に以上の部材を配置しても、前筒１５の外径を従来のレンズ鏡胴より小さくでき、その結果、軽量化にもなるので、このレンズ鏡胴を備えた撮像装置の携帯性が向上する。更に、前筒１５の外径が小さくなることで、コストダウンになる。

なお、図２において、第１レンズ群鏡枠６の上方に配置されたステッピングモータ２３等を図示していないのは、送りネジ４２等を明示したためであって、実際にはステッピングモータ４１及び送りネジ４２等とステッピングモータ２３をレンズ鏡胴正面から見て重ならないように配置し、沈胴時に干渉しないように構成している。

図４は、レンズ鏡胴８０の広角端時の状態を示す概略断面図である。沈胴状態から同図に示す広角端の状態への繰り出しは以下のようにして行われる。

不図示のモータを駆動し、長歯車２２、駆動歯車２１によりカム筒１４を回転させる。これによりカム筒１４は固定胴１１に形成されたカム溝１１ａに案内されて被写体側に繰り出され、カム筒１４の内周に形成されたカム溝１４ｃに係合したカムピン１６が固着された前筒１５及びカム筒１４に形成された不図示のカム溝に係合した第２レンズ群枠７は、直進案内部１７ｔにより直進案内されて、被写体方向に繰り出され、図示のような広角端の状態となる。このとき、直進移動部材１７と直進案内板１８とは、カム筒１４に伴って直進移動する。次いでステッピングモータ４１を駆動して第３レンズ群鏡枠８を被写体側の所定の広角端時の位置に移動させる。

更に、ステッピングモータ２３を駆動して、第１レンズ群鏡枠６即ち第１レンズ群１を前筒１５に対して被写体側に移動させ、図示の如く、第１レンズ群１の被写体側の面をレンズバリア５１の像面側の面より被写体側に突出した位置まで繰り出し、第１レンズ群１及び第２レンズ群２は広角端の位置となる。

この広角端時には、フォーカシングはステッピングモータ４１を駆動して第３レンズ群３を光軸方向に移動させて行うようになっている。

図５は、レンズ鏡胴８０の望遠端時の状態を示す概略断面図である。広角端の状態から同図に示す望遠端の状態への変倍は以下のようにして行われる。

不図示のモータを駆動し、長歯車２２、駆動歯車２１によりカム筒１４を回転させる。この広角端から望遠端の間では、固定胴１１に形成されたカム溝１１ａが傾斜を持たないように形成されており、カム筒１４は回転するのみである。また、カム筒１４の内周に形成されたカム溝１４ｃも傾斜を持たないように形成されており、係合するカムピン１６が固着された前筒１５も移動しないようになっている。

このとき、ステッピングモータ２３が駆動され、第１レンズ群鏡枠６即ち第１レンズ群１を前筒１５に対して像面側に移動させて繰り込まれ、第１レンズ群１は望遠端の所定の位置へ移動する。

一方、カム筒１４に形成された不図示のカム溝に係合した第２レンズ群枠７は、直進案内部１７ｔにより直進案内されて、被写体方向に繰り出され、望遠端の所定の位置へ移動する。このとき、直進移動部材１７と直進案内板１８とは、カム筒１４に伴って直進移動する。次いで、ステッピングモータ４１を駆動して第３レンズ群鏡枠８を所定の望遠端時の位置に移動させる。

この望遠端時のフォーカシングに関しては、被写体距離が無限遠から所定の距離の範囲内では、ステッピングモータ２３を駆動して第１レンズ群１を被写体側に移動させることでフォーカシングを行うようになっている。更に、所定の距離から至近側の被写体距離範囲では、第１レンズ群１の移動可能範囲の被写体側端位置に停止させた状態で、ステッピングモータ４１を駆動して第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を行うようになっている。

この、広角端時のフォーカシングと望遠端時のフォーカシングとが切り替わる焦点距離については、仕様に応じて中間の焦点距離で切り替わるように設定されている。

なお、図４及び図５に示す撮影時の繰り出し状態から図２に示す沈胴状態へ繰り込むときには、ステッピングモータ２３を駆動して第１レンズ群１をバリア５１と干渉しない所定の位置に停止させ、ステッピングモータ４１を駆動して第３レンズ群３をＯＬＰＦ４の直前まで移動させた後、不図示のモータを繰り出し時と逆方向に駆動し、長歯車２２、駆動歯車２１によりカム筒１４を逆回転させることで行われる。

図６は、第１レンズ群１〜第３レンズ群３及び前筒１５の位置変化を示す移動線図である。

同図に示すように、沈胴状態から撮影領域である広角端への移動では、前筒１５、第１レンズ群１はカム筒１４により一体的に移動し、広角端に到達した後、ステッピングモータ２３により第１レンズ群１を前筒１５に対し被写体方向に移動させる（図示Ａで示す）。撮影領域である広角端と望遠端の間では、前筒１５は移動せず、ステッピングモータ２３により第１レンズ群１を前筒１５に対し移動させることで、中間の各焦点距離に対する所定の位置への第１レンズ群１の移動が行われる（図示Ｂで示す）。

一方、第２レンズ群２は、カム筒１４により各焦点距離に対する所定の位置への移動が行われる。また、第３レンズ群３は、ステッピングモータ４１により、独立して各焦点距離に対する所定の位置への移動が行われる。

以上の如く、広角端時には第１レンズ群１以外の第３レンズ群３を移動させてフォーカシングを行い、望遠端時には第１レンズ群１を移動させてフォーカシングを行うようにすることで、負正正の３群ズーム構成の各焦点距離の各々に最適なフォーカシングを行うことができ、フォーカシング時のレンズ位置変化による結像性能の変化を抑制することができる。

また、望遠端時に無限遠から所定の被写体距離までは第１レンズ群１を移動させてフォーカシングを行い、所定の被写体距離より近い被写体距離においては、前記最も被写体側の第１レンズ群１を被写体側に移動させた状態で停止させ、第３レンズ群３を移動させてフォーカシングを行うよう構成することが好ましく、このようにすることで、倍率の高い望遠側でより至近距離までのマクロ撮影が可能となり、接写能力を向上させたレンズ鏡胴を得ることができる。

その他に、３群構成のレンズ鏡胴で説明したが、これに限るものでなく、２群構成或いは４群以上の構成にも適用可能である。また、第１レンズ群の前筒内での移動機構をモータ及びリードスクリューを用いた例で説明したが、その他の例えば圧電素子を用いた移動機構等を用いてもよい。

レンズ鏡胴を搭載した撮像装置の一例であるカメラの外観図である。 レンズ鏡胴の沈胴時の状態を示す概略断面図である。 前筒の内部で保持されている第１レンズ群等の正面図である。 レンズ鏡胴の広角端時の状態を示す概略断面図である。 レンズ鏡胴の望遠端時の状態を示す概略断面図である。 第１レンズ群〜第３レンズ群及び前筒の位置変化を示す移動線図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
４ ＯＬＰＦ（オプチカルローパスフィルタ）
５ 撮像素子
６ 第１レンズ群鏡枠
７ 第２レンズ群鏡枠
８ 第３レンズ群鏡枠
１１ 固定胴
１２ 地板
１４ カム筒
１５ 前筒
２１ 駆動歯車
２２ 長歯車
２３，４１ ステッピングモータ
２４，４２ 送りネジ
２５ フォトインタラプタ
３１，３２ ガイド軸
８０ レンズ鏡胴

Claims (5)

1. 複数のレンズ群により構成された撮像光学系の中で最も被写体側に位置する第１レンズ群を他のレンズ群と独立して光軸方向に移動可能に構成したレンズ鏡胴において、
   少なくとも前記第１レンズ群を円筒状の前筒に保持すると共に、前記前筒の中心軸に対し、前記第１レンズ群の光軸を偏心させて配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記前筒は、前記第１レンズ群を移動させるアクチュエータを保持し、
   前記第１レンズ群の光軸は、前記前筒の中心軸に対し前記アクチュエータが位置しない方向に偏心していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 前記撮像光学系の変倍時に前記アクチュエータは前記第１レンズ群を移動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡胴。
4. 前記撮像光学系の合焦時に前記アクチュエータは前記第１レンズ群を移動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズ鏡胴。
5. 前記撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、請求項１〜４の何れか１項に記載のレンズ鏡胴と、を備えたことを特徴とする撮像装置。

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