JP2009116369A5 - - Google Patents

Description

撮像装置

本発明は、コンパクトデジタルカメラ等の撮像装置に関する。

上記のような撮像装置には、複数のレンズユニット（レンズ及びこれを保持する部材）を光軸方向に移動させて撮像倍率を変更するズーム機能を有するズームレンズ鏡筒を備えたものがある（特許文献１参照）。

特許文献１にて開示されたズームレンズ鏡筒では、複数のレンズユニットを、光軸回りで回転可能なカム筒に形成されたカムによって光軸方向に移動させる。この際、複数のレンズユニットは、カム筒とともに光軸回りで回転しないようにその回転が阻止される。つまり、複数のレンズユニットは、光軸方向にガイド（直進ガイド）されながらカム筒の回転によって光軸方向に駆動される。

また、撮像装置では、高倍率化が望まれる一方、携帯が容易なように小型化、特に薄型化が要求されている。高倍率化と薄型化とを両立するためには、ズームレンズ鏡筒を構成する各筒部材の光軸方向での寸法を短くし、多段伸縮構造を採用することが考えられる。ただし、多段伸縮構造を採用すると、複数のレンズユニットを駆動するためのカムを互いに干渉することなく配置することが難しくなる。

特許文献２には、回転筒の外周面と内周面にそれぞれ、第１及び第２のレンズユニットを光軸方向に移動させる第１及び第２のカムを形成することで、第１及び第２のカムを互いに干渉（交差）することなく設けたズームレンズ鏡筒が開示されている。

特開２００１−３２４６６３号公報 特許第３８４２０８７号公報

特許文献２に開示されたズームレンズ鏡筒においては、第１のレンズユニットと第２のレンズユニットとがそれぞれ別々の筒部材（第１及び第２の直進筒）によって光軸方向にガイドされている。したがって、第１及び第２の直進筒間の相対的に偏芯によって第１及び第２レンズユニット間にも同様の偏芯が生じる可能性が高い。特に、ズームレンズ鏡筒の小型化によりレンズの敏感度も高くなっているため、微小な偏芯であっても光学特性に与える影響が大きい。

本発明は、複数のレンズユニット間での相対的な偏芯を抑えつつ高い変倍率が得られるようにした撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、第１のレンズおよび第２のレンズを通過した光により形成された像を撮像する。該撮像装置は、第１のレンズを保持し、光軸方向に移動可能な第１のレンズユニットと、第１のレンズよりも像側に配置された第２のレンズを保持し、光軸方向に移動可能な第２のレンズユニットと、外周面に第１のレンズユニットが係合する第１のカム部が、内周面に第２のレンズユニットが係合する第２のカム部がそれぞれ形成され、光軸回りで回転可能な第１のカム筒と、第１のカム筒の外側において第１のレンズユニットと係合する第１の係合部、および第１のカム筒の内側において第２のレンズユニットと係合する第２の係合部を有し、該第１および第２の係合部によって第１および第２のレンズユニットの光軸回りでの回転を阻止しつつ第１および第２のカム部のそれぞれにより光軸方向に移動される第１および第２のレンズユニットを光軸方向にガイドする直進ガイド筒と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１のカム筒の内周側に配置された単一の直進ガイド筒によって複数のレンズユニットを光軸方向にガイド（光軸回りでの回転を阻止）する。したがって、直進ガイド筒を第１のカム筒の外周側に配置した場合に比べてレンズ装置の径を小さくしつつ、レンズユニット間での相対的な偏芯を少なくすることができる。これにより、小型（薄型）で高画質の画像を取得することが可能な撮像装置を実現することができる。

本発明の実施例１であるレンズ鏡筒（格納時）の断面図。 実施例１のレンズ鏡筒（ワイド端）の断面図。 実施例１のレンズ鏡筒の分解斜視図。 本発明の実施例２であるレンズ鏡筒（格納時）の断面図。 実施例２のレンズ鏡筒（ワイド端）の断面図。 実施例１，２のレンズ鏡筒を備えたカメラ（電源ＯＦＦ状態）の斜視図。 上記カメラ（電源ＯＮ状態）の斜視図。 上記カメラの上面図。 上記カメラの背面図。 上記カメラの底面図。 上記カメラの電気的構成を示すブロック。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図６から図１０には、本発明の実施例１であるズームレンズ鏡筒（レンズ装置）を備えた撮像装置としてのコンパクトデジタルスチルカメラの外観を示している。

カメラ１２は、撮像倍率を変更できるズームレンズ鏡筒（以下、レンズ鏡筒という）１００を備えている。

図６には、カメラ１２の電源ＯＦＦ状態であり、レンズ鏡筒１００がカメラボディ内に格納された状態を示している。また、図７には、カメラ１２の電源ＯＮ状態であり、レンズ鏡筒１００がカメラボディから突出した状態（撮像可能状態）を示している。さらに、図８はカメラ１２の上面図を、図９は背面図を、図１０は底面図をそれぞれ示している。また、図１１にはカメラ１２の電気的構成を示している。

これらの図に示すように、カメラ１２の正面には被写体の構図を決めるファインダ１７と、測光／測距を行う際に補助光を発する発光部１６と、被写体を照明するフラッシュ１８と、レンズ鏡筒１００とが設けられている。

また、カメラ１２の上面には、レリーズボタン１３と、電源ＯＮ／ＯＦＦボタン１５と、ズームスイッチ１４とが設けられている。また、カメラ１２の底面には、三脚取付部２７が設けられているとともに、内部に不図示の記録媒体（カード型半導体メモリ）及びバッテリを挿入するスロットが設けられている。これらのスロットは、カバー２８により覆われている。

さらに、カメラ１２の背面には、各種操作ボタン２１，２２，２３，２４，２５，２６が配置され、様々なカメラの機能の設定やモード（静止画撮像モード、動画撮像モード、再生モード等）の切換えを行うことができる。２０はＬＣＤ等のディスプレイであり、１９はファインダ接眼部である。

図１１において、ディスプレイ２０には、撮像により生成されてメモリ４０に保存された画像データや、記録媒体から読み込まれた画像データ等が表示される。

ＣＰＵ４６、ＲＯＭ４５及びＲＡＭ４７はバス４４を介してレリーズボタン１３、駆動制御回路４３、操作ボタン２１〜２６、ディスプレイ２０、メモリ４０及び記録部４２等の各部と接続されている。

駆動制御回路４３には、ズームモータ駆動回路２９、フォーカスモータ駆動回路３１、シャッタ駆動回路３２、絞り駆動回路３５、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子３７及びフラッシュ１８が接続されている。駆動制御回路４３は、ＣＰＵ４６からの信号に応じてこれら各回路を動作させる。

ＲＯＭ４５には、ＣＰＵ４６が上述した各部及び各回路を制御するためのコンピュータプログラムが格納されている。ＲＡＭ４７には、各部及び各回路を制御するために必要なデータが記憶されている。

電源ＯＮ／ＯＦＦボタン１５がＯＮにされると、ＣＰＵ４６は、ＲＯＭ４５から必要なプログラムを読み出して初期動作を開始する。このとき、レンズ鏡筒１００をカメラボディ内に格納された状態から突出した状態（ワイド状態）に動作させる。ズームスイッチ１４が操作されると、ＣＰＵ４６は、ズームモータ駆動回路２９を通じてレンズ鏡筒１００を伸縮させながら、後述する第１及び第２のレンズユニットの間隔を変化させてズーミングを行う。

レリーズボタン１３が半押し操作されると、ＣＰＵ４６は、撮像素子３７からの信号により測光を行い、測光値に基づいて絞り値、シャッタスピード、フラッシュ１８の発光の有無を決定する。さらに、ＣＰＵ４６は、被写体との距離を測定し、フォーカスモータ駆動回路３１を通じて合焦位置にフォーカスレンズ３０（後述する第１及び第２のレンズユニットに相当する）を駆動してピント合わせを行う。

レリーズボタン１３が全押し操作されると、ＣＰＵ４６は、絞り駆動回路３５を通じて絞り３４の絞り込みを行わせるとともに、シャッタ駆動回路３２を通じてシャッタ３３の開閉動作を行わせ、撮像素子３７を露光する。撮像素子３７からの出力信号は、アナログ信号処理回路３６、Ａ／Ｄ変換部３８を介してデジタル信号処理回路３９に入力される。デジタル信号処理回路３９は、入力された撮像素子３７からの信号に対して各種処理を行い、画像信号（画像データ）を生成する。画像データは、メモリ４０に記憶される。

メモリ４０に記憶された画像データは、圧縮伸張回路４１によって圧縮され、記録部４２を通じて記録媒体に記憶される。また、画像データは、ディスプレイ２０に表示される。

次に、レンズ鏡筒１００の構成について、図１から図３を用いて説明する。図１はレンズ鏡筒１００の格納状態での断面図を、図２はレンズ鏡筒１００のワイド状態での断面図をそれぞれ示している。また、図３はレンズ鏡筒１００の分解斜視図である。

図１から図３において、１は第１のレンズとこれを保持する筒状の部材によって構成された第１のレンズユニットである。第１のレンズユニット１における光軸方向後端部（像側の端部）の内周面には、光軸回りにおいて１２０度間隔で３つのカムフォロワ１ｂが形成されている。

２は第１のレンズよりも像側に配置された第２のレンズとこれを保持する部材によって構成された第２のレンズユニットである。第２のレンズユニット２における光軸方向後端部（像側の端部）の外周面には、光軸回りにおいて１２０度間隔で３つのカムフォロワ２ａが形成されている。

３はカム筒（第１のカム筒）であり、その外周面には第１のレンズユニット１の３つのカムフォロワ１ｂがそれぞれ係合する第１のカム部（カム溝部）３ａが周方向に３つ形成されている。また、カム筒３の内周面には、第２のレンズユニット２の３つのカムフォロワ２ａが係合する第２のカム部（カム溝部）３ｂが周方向に３つ形成されている。

カム筒３の内周側には、直進ガイド筒４が配置されている。カム筒３は、直進ガイド筒４の外周面に沿って光軸回りで回転可能である。一方、直進ガイド筒４は、カメラ１２内の不図示のシャーシ（固定部材）に直接又は他の部材を介して固定されており、光軸回りでの回転が阻止されている。

第１のレンズユニット１の内周面には、光軸方向に延びるガイド溝部１ａが周方向３箇所に形成されている。３つのガイド溝部１ａには、直進ガイド筒４の光軸方向前端部（被写体側の端部）の外周面に３つ形成されたガイド突起（第１の係合部）４ａがそれぞれ係合する。

また、第２のレンズユニット２の外周面のうちカムフォロワ２ａと異なる位相の３箇所には、光軸方向に延びるガイド突起２ｂが形成されている。３つのガイド突起２ｂは、直進ガイド筒４に光軸方向に延びるように周方向３箇所に形成されたガイド溝部（第２の係合部）４ｂに係合している。

図１１に示したズームモータ駆動回路２９がこれに接続されたズームモータＭを回転させると、その回転が不図示の動力伝達機構を介してカム筒３に伝達され、これを光軸回りで回転させる。カム筒３は、直進ガイド筒４に対して回転する。

カム筒３が回転すると、第１及び第２のレンズユニット１，２はそれぞれ、第１及び第２のカム部３ａ，３ｂとカムフォロワ１ｂ，２ａ間でのカム作用によって光軸方向及び光軸回り方向への駆動力を受ける。このとき、第１及び第２のレンズユニット１，２は、ガイド溝部１ａ及びガイド突起２ｂが直進ガイド筒４のガイド突起４ａ及びガイド溝部４ｂとそれぞれ係合することで光軸回りでの回転が阻止されている。このため、第１及び第２のレンズユニット１，２は光軸方向にのみ移動する。

本実施例によれば、第１及び第２のレンズユニット１，２が、単一の直進ガイド筒４によって光軸方向に直進ガイドされる（言い換えれば、これらの光軸回りでの回転が阻止される）。このため、第１及び第２のレンズユニット１，２の光軸方向ガイドが従来のように別々の部材によって行われる場合に比べて、第１及び第２のレンズユニット１，２間の相対的な偏芯を小さくすることができる。したがって、第１及び第２のレンズユニット１，２により構成される撮像光学系の光学性能を向上させることができ、カメラ１２による高画質の画像取得を可能とする。

また、直進ガイド筒４がカム筒３の内周側に配置されているため、カム筒３の外周側に配置された場合に比べてレンズ鏡筒１００の径を小さくすることができる。

なお、本実施例では、撮像光学系を２つのレンズユニットにより構成した場合について説明したが、第３のレンズユニットを加えたり、４つ以上のレンズユニットにより構成したりしてもよい。

図４及び図５には、本発明の実施例２であるズームレンズ鏡筒１００′の構成を示している。本実施例のズームレンズ鏡筒（以下、レンズ鏡筒という）１００′も、図６〜図１０に示したカメラ１２に用いられる。図４はレンズ鏡筒１００′の格納状態を、図５はワイド状態をそれぞれ示している。なお、以下の説明において、実施例１と共通する構成要素及び構成部位については、実施例１と同じ符号を付す。図３に示した構成は、本実施例でも基本的に共通であり、図４及び図５に図示されていない構成要素又は部位にも、図３中の符号を用いて説明する。

１は第１のレンズとこれを保持する筒状の部材によって構成された第１のレンズユニットである。第１のレンズユニット１における光軸方向後端部（像側の端部）の内周面には、光軸回りにおいて１２０度間隔で３つのカムフォロワ１ｂが形成されている。

２は第１のレンズよりも像側に配置された第２のレンズとこれを保持する部材によって構成された第２のレンズユニットである。第２のレンズユニット２における光軸方向後端部（像側の端部）の外周面には、光軸回りにおいて１２０度間隔で３つのカムフォロワ２ａが形成されている。

５は第２のレンズよりもさらに像側に配置された第３のレンズとこれを保持する部材によって構成された第３のレンズユニットである。第３のレンズユニット３の外周面には、光軸回りにおいて１２０度間隔で３つのカムフォロワ５ａが形成されている。

３はカム筒（第１のカム筒）であり、その外周面には３つのカムフォロワ１ｂがそれぞれ係合する第１のカム部（カム溝部）３ａが周方向に３つ形成され、内周面には３つのカムフォロワ２ａが係合する第２のカム部（カム溝部）３ｂが周方向に３つ形成されている。さらに、カム筒３の内周面には、３つのカムフォロワ５ａが係合する第３のカム部（カム溝部）３ｃが周方向に３つ形成されている。

カム筒３の内周側には、直進ガイド筒４が配置されている。カム筒３は、直進ガイド筒４の外周面に沿って光軸回りで回転可能である。

直進ガイド筒４の外周面には、光軸方向に延びるガイド溝部４ｄ（図３参照）が周方向２箇所に形成されている。ガイド溝部４ｄには、カメラ１２の不図示のシャーシに固定された固定筒９に取り付けられたガイド板（ガイド部材）６に光軸方向に延びるように形成された直進キー６ａが係合する。これにより、直進ガイド筒４の光軸回りでの回転が阻止される。ガイド板６は、固定筒９に対して、光軸回りでの回転が阻止された状態で光軸方向に移動可能に係合している。

第１のレンズユニット１の内周面には、光軸方向に延びるガイド溝部１ａが周方向３箇所に形成されている。３つのガイド溝部１ａには、直進ガイド筒４の光軸方向前端部（被写体側の端部）の外周面に３つ形成されたガイド突起（第１の係合部）４ａがそれぞれ係合する。

また、第２のレンズユニット２の外周面の３箇所には、光軸方向に延びるガイド突起２ｂ（図３参照）が形成されている。３つのガイド突起２ｂは、直進ガイド筒４に光軸方向に延びるように周方向３箇所に形成されたガイド溝部（第２の係合部）４ｂ（図３参照）に係合している。

第３のレンズユニット５の外周面の３箇所には、不図示の光軸方向に延びるガイド突起が形成されている。３つのガイド突起は、直進ガイド筒４に光軸方向に延びるように周方向３箇所に形成されたガイド溝部４ｃ（図３参照）に係合している。

カム筒３と直進ガイド筒４とは、バヨネット構造によって相対回転可能で、かつ光軸方向に一体移動可能に結合されている。前述したように直進ガイド筒４は回転が阻止されているので、実際には、カム筒３は直進ガイド筒４に対して回転し、かつ直進ガイド筒４と一体で光軸方向に移動する。

固定筒９の内周側には、移動カム筒（第２のカム筒）８が配置されている。移動カム筒８の光軸方向後部における外周面には、カムフォロワ８ｂが形成されており、該カムフォロワ８ｂは、固定筒９の内周面に形成されたカム部（カム溝部）９ａに係合している。さらに、移動カム筒８の後端部の外周面には、回転伝達突起８ａが形成されている。該回転伝達突起８ａは、固定筒９の外周側に配置されて固定筒９に対して光軸回りで回転可能な駆動リング１０に係合している。このため、駆動リング１０の回転とともに、移動カム筒８も回転する。

移動カム筒８とガイド板６も、バヨネット構造によって相対回転可能で、かつ光軸方向に一体移動可能に結合されている。前述したようにガイド板６はその回転が阻止されているので、実際には、移動カム筒８はガイド板６及び固定筒９に対して回転し、かつガイド板６と一体で固定筒９に対して光軸方向に移動する。

カム筒３及び第１のレンズユニット１の外周側には、外装部材としての円筒部材７が配置されている。円筒部材７は、移動カム筒８とともにレンズ鏡筒１００′の外観面を形成するとともに、第１のレンズユニット１とカム筒３との間の隙間を塞いで、外部からレンズ鏡筒１００′内にゴミや埃が侵入することを防ぐ。

円筒部材７とカム筒３はバヨネット構造によって相対回転可能で、かつ光軸方向に一体移動可能に結合されている。

円筒部材７の後端部における外周面には、カムフォロワ７ａが形成されており、該カムフォロワ７ａは、移動カム筒８の内周面に形成されたカム部（カム溝部）８ｃに係合している。

また、円筒部材７は、ガイド板６に光軸方向に延びるように形成された直進キー６ｂにより光軸方向にガイドされる（光軸回りでの回転が阻止される）。

このように円筒部材７が光軸方向に直進ガイドされることで、移動カム筒８が回転すると、カム部８ｃとカムフォロワ７ａとのカム作用によって、円筒部材７は、カム筒３及び直進ガイド筒４とともに光軸方向に移動する。このとき、カム筒３は、突起部３ｄにおいて移動カム筒８の内周面に移動カム筒８と一体回転可能に係合しているので、光軸回りで回転しながら光軸方向に移動する。

１１はカバー筒であり、駆動リング１０の外周面を覆っている。カバー筒１１は、固定筒９により保持されている。

図１１に示したズームモータ駆動回路２９がこれに接続されたズームモータＭを回転させると、その回転が不図示の動力伝達機構を介して駆動リング１０に伝達され、これを光軸回りで回転させる。駆動リング１０が回転すると、移動カム筒８は、光軸回りで回転するとともに、カムフォロワ８ｂと固定筒９のカム部９ａとのカム作用によって固定筒９及び駆動リング１０に対して光軸方向に移動する。移動カム筒８とともに、ガイド板６も固定筒９に対して光軸方向に移動する。

移動カム筒８が回転しながら光軸方向に移動すると、前述したように円筒部材７が移動カム筒８に対して光軸方向に移動することで、カム筒３も移動カム筒８と一体回転しながら円筒部材７とともに光軸方向に移動する。また、直進ガイド筒４は、回転せずにカム筒３及び円筒部材７とともに光軸方向に移動する。

カム筒３が回転すると、第１及び第２のレンズユニット１，２はそれぞれ、第１及び第２のカム部３ａ，３ｂとカムフォロワ１ｂ，２ａ間でのカム作用によって光軸方向及び光軸回り方向への駆動力を受ける。また、第３のレンズユニット５も、第３のカム部３ｃとカムフォロワ５ａとのカム作用によって光軸方向及び光軸回り方向への駆動力を受ける。このとき、第１、第２及び第３のレンズユニット１，２，５は、ガイド溝部１ａ、ガイド突起２ｂ及びガイド突起（図示せず）が直進ガイド筒４のガイド突起４ａ、ガイド溝部４ｂ，４ｃと係合することで光軸回りでの回転が阻止されている。このため、第１、第２及び第３のレンズユニット１，２，５は光軸方向にのみ移動する。

本実施例によれば、第１、第２及び第３のレンズユニット１，２，５が、単一の直進ガイド筒４によって光軸方向に直進ガイドされる（言い換えれば、これらの光軸回りでの回転が阻止される）。このため、第１、第２及び第３のレンズユニット１，２，５の光軸方向ガイドが従来のように別々の部材によって行われる場合に比べて、これらレンズユニット１，２，５間の相対的な偏芯を小さくすることができる。したがって、第１、第２及び第３のレンズユニット１，２，５により構成される撮像光学系の光学性能を向上させることができ、カメラ１２による高画質の画像取得を可能とする。

さらに、本実施例によれば、カム筒３と直進ガイド筒４を固定筒９に対して光軸方向に繰り出すことができるので、実施例１のレンズ鏡筒に比べて全長の長い、つまりは高変倍率のレンズ鏡筒を実現することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１ 第１のレンズユニット
２ 第２のレンズユニット
３ カム筒
３ａ 第１のカム部
３ｂ 第２のカム部
３ｃ 第３のカム部
４ 直進ガイド筒
５ 第３のレンズユニット
６ ガイド板
７ 円筒部材
８ 移動カム筒
９ 固定筒
１０ 駆動リング
１１ カバー筒
１２ カメラ
１００，１００′ レンズ鏡筒

Claims (4)

1. 第１のレンズおよび第２のレンズを通過した光により形成された像を撮像する撮像装置であって、
   前記第１のレンズを保持し、光軸方向に移動可能な第１のレンズユニットと、
   前記第１のレンズよりも像側に配置された前記第２のレンズを保持し、光軸方向に移動可能な第２のレンズユニットと、
   外周面に前記第１のレンズユニットが係合する第１のカム部が、内周面に前記第２のレンズユニットが係合する第２のカム部がそれぞれ形成され、光軸回りで回転可能な第１のカム筒と、
   前記第１のカム筒の外側において前記第１のレンズユニットと係合する第１の係合部、および前記第１のカム筒の内側において前記第２のレンズユニットと係合する第２の係合部を有し、該第１および第２の係合部によって前記第１および第２のレンズユニットの光軸回りでの回転を阻止しつつ前記第１および第２のカム部のそれぞれにより光軸方向に移動される前記第１および第２のレンズユニットを光軸方向にガイドする直進ガイド筒と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 光軸方向に移動可能な第３のレンズユニットを有し、
   前記第１のカム筒の内周面に前記第３のレンズユニットを光軸方向に移動させるための第３のカム部が形成されており、
   前記直進ガイド筒は、前記第３のレンズユニットを光軸方向にガイドすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 光軸回りで回転して前記第１のカム筒を前記直進ガイド筒とともに光軸方向に移動させる第２のカム筒を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記直進ガイド筒が前記第１のカム筒の内側に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置。