JP2011065001A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、第1の光学ユニット1と第2の光学ユニット2,3,6,4とをそれぞれ光軸方向に移動させてズーム動作を行うレンズ鏡筒を備える。該レンズ鏡筒は、光軸方向に移動可能な直進筒9と、外周面および内周面にそれぞれ外周カム21および内周カム22〜24が形成され、直進筒と一体で光軸方向に移動可能で、かつ光軸回りで回転することで外周カムにより第1の光学ユニットを光軸方向に移動させ、内周カムにより第2の光学ユニットを光軸方向に移動させる回転筒7とを有する。第2の光学ユニットは、直進筒によって保持されたガイドバー14a〜14dにより光軸方向にガイドされ、第1の光学ユニットは、直進筒に設けられたキー12aにより光軸方向にガイドされる。
【選択図】図1
Description
ただし、撮影レンズの高倍率化に伴って、該撮影レンズを構成するレンズユニット等の光学ユニットの数や移動量が増加したり、各光学ユニットの偏芯や倒れに対する敏感度が高くなったりして、レンズ鏡筒の小型化が難しくなってきている。
特許文献1には、光学ユニットを、片持ちガイドバーによって光軸方向にガイドする伸縮式のレンズ鏡筒が開示されている。また、該特許文献1のレンズ鏡筒では、一端がレンズ保持枠に固定され、他端が固定筒の保持部により光軸方向に摺動可能に支持された摺動ガイドバーによって光学ユニットを光軸方向にガイドする。このレンズ鏡筒によれば、撮影レンズの光軸に対する各光学ユニットの絶対位置精度および光学ユニット間の相対位置精度を高めることが可能である。
また、特許文献2には、第1レンズ保持筒の内側でガイドバーの両端を支持し、該ガイドバーによって第2移動レンズ枠を光軸方向にガイドする伸縮式レンズ鏡筒も開示されている。
本発明は、光学ユニットの移動量や光学ユニット間の間隔が大きくても、該光学ユニットの偏芯や倒れを回避できる小型の(多段伸縮構造の)ズームレンズ鏡筒を備えた撮像装置を提供する。
図1において、L1は第1レンズユニットであり、L2は第2レンズユニットである。L3は光軸に直交する平面内でシフトして像振れ補正を行う防振光学系としての第3レンズユニットである。L4は第4レンズユニットであり、L5は光軸方向に移動してフォーカシングを行う第5レンズユニットである。第1〜第5レンズユニットL1〜L5および後述する絞りシャッターユニットによって撮影光学系が構成される。
1は第1レンズユニットL1を保持する第1鏡筒である。2は第2レンズユニットL2を保持する第2保持枠である。3は第3レンズユニットL3を光軸に直交する平面内でシフトさせるシフトユニットである。4は第4レンズユニットL4を保持する第4保持枠である。5は第5レンズユニットL5を保持する第5保持枠である。
第1レンズユニットL1を保持した第1鏡筒1を、第1の光学ユニットともいう。また、第2レンズユニットL2を保持した第2保持枠2、絞りシャッターユニット6、シフトユニット3および第4レンズユニットL4を保持した第4保持枠4をそれぞれ、第2の光学ユニットともいう。
6は光量を調節する絞りシャッターユニットである。11はCCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子101やズームモータユニット17が取り付けられた撮像素子ホルダである。
8a,8bは第5保持枠5を光軸方向にガイドする棒状のガイド部材としてのガイドバーである。ガイドバー8aには第5保持枠5に形成されたスリーブ部が光軸方向に移動可能に係合し、ガイドバー8bには第5保持枠5に形成されたU溝部が光軸方向に移動可能に係合する。U溝部がガイドバー8bに係合することで、第5保持枠5のガイドバー8a回りでの回転が阻止される。
16は第5保持枠5を光軸方向に移動させる駆動源としてのフォーカスモータである。フォーカスモータ16の出力軸にはリードスクリューが形成されており、該リードスクリューには第5保持枠5に取り付けられたラック5aが噛み合っている。これにより、リードスクリューの回転が第5保持枠5の直進移動に変換される。
35は第5保持枠5の初期位置を検出するためのフォトインタラプタであり、第5保持枠5に形成された遮光部がフォトインタラプタ35の発光部と受光部との間に入り込むことで第5保持枠5が初期位置に移動したことが検出される。
13は撮像素子ホルダ11に固定された後部鏡筒であり、フォーカスモータ16およびフォトインタラプタ35がビス止めされている。ガイドバー8a,8bは撮像素子ホルダ11によって一端が支持されている。
15は固定カム環(固定筒、第1のカム筒)であり、撮像素子ホルダ11に複数のビスにより固定されている。7は光軸回りで回転可能であるとともに、光軸方向に移動可能な駆動カム環(回転筒、第2のカム筒)である。固定カム環15の周壁部の内周面には、駆動カム環7を光軸方向に移動させるための複数のカム溝部(固定カム)15aが形成されている。なお、本実施例ではカム溝部15aが3本形成されているが、これを4本以上形成してもよい。
3本のカム溝部15aは、図9に示すように互いに同じ形状(軌跡)を有する。また、固定カム環15の周壁部の後端には、駆動カム環7に設けられた3本のカムピン(カムフォロア)7bをカム溝部15a内に導入するためのカムピン挿入口15cが形成されている。
図10に示すように、ズームモータユニット17の出力ギヤ17aは、ナルトギヤ16に噛み合ってこれに回転を伝達する。ナルトギヤ16は、駆動カム環7に形成されたカムギヤ7aに噛み合った移動ギヤ19に噛み合ってこれに回転を伝達する。これにより、駆動カム環7が光軸回りで回転する。
駆動カム環7が回転すると、カムピン7bが固定カム環15のカム溝部15aに係合している駆動カム環7は、沈胴位置、広角端位置および望遠端位置にこの順およびこれとは逆の順で光軸方向に移動する。沈胴位置は、固定カム環15(つまりはカメラ本体100)に対して駆動カム環7が収納される収納位置である。広角端位置は、カメラの電源が投入されたときに、駆動カム環7が固定カム環15(カメラ本体100)から前方に突出して停止することで撮影(ズーム動作)を待機する撮影待機位置でもある。
駆動カム環7は、直進筒としての直進案内筒9の外周面によって光軸回りで回転可能に支持されている。また、駆動カム環7は、直進案内筒9の前端部(被写体側の部分)に取り付けられたキーリング12と直進案内筒9の後端部(像面側の部分)に形成されたフランジ部とによって直進案内筒9に対する光軸方向の移動が阻止されている。直進案内筒9の後端部にはバーホルダ10が固定されている。
直進案内筒9、駆動カム環7、キーリング12およびバーホルダ10により、駆動カム環7(カムピン7b)の光軸回りでの回転に伴って全体として光軸方向に移動可能な移動筒(移動筒ユニット)が構成される。
バーホルダ10における周方向120°等間隔の3箇所には、被支持部としての直進キー10aが形成されている。直進キー10aは、固定カム環15の内周面における周方向120°等間隔の3箇所に形成された支持部としての直進溝部15bに光軸方向に移動可能に係合している。直進キー10aと直進溝部15bとの係合により、直進案内筒9および駆動カム環7が光軸に対して偏芯しないように、これら直進案内筒9および駆動カム環7の径方向位置が決められる。
移動ギヤ19は、バーホルダ10に対して移動ギヤ押え板20によって取り付けられている。駆動カム環7は、回転しながら直進案内筒9、バーホルダ10、キーリング12および移動ギヤ19と一体となって、カム溝部15aによって決められる光軸方向位置に移動する。移動ギヤ19は、レンズ鏡筒の繰り出しおよび繰り込み時に常にナルトギヤ16と噛み合っており、ナルトギヤ16はこの噛み合いが維持される光軸方向長さを有する。
ナルトギヤ16は、固定カム環15と撮像素子ホルダ11とによって挟み込まれたナルトギヤシャフト18を軸として定位置で回転する。ズームモータユニット17は、撮像素子ホルダ11に複数のビスによって固定されている。ズーム初期位置の検出は、駆動カム環7に形成された不図示の遮光部が撮像素子ホルダ11に固定されたフォトインタラプタ26の発光部と受光部との間に入り込んだことを検出することによって行われる。
駆動カム環7の周壁部の外周面には、図7に示すように、第1鏡筒1用のカム溝部(外周カム)21が周方向60°等間隔で6本形成されている。なお、これら6本のカム溝部21のうち3本が第1鏡筒1を光軸方向に移動させるために使用される(これについては後に詳しく説明する)。また、カム溝部21の本数である6本は例であり、他の本数であってもよい。
また、駆動カム環7の周壁部の内周面には、図8に示すように、第2保持枠2、絞りシャッターユニット6、シフトユニット3および第4保持枠4を光軸方向に移動させるためのカム溝部(内周カム)22,23,24,25が1本ずつ形成されている。カム溝部22,23,24,25の本数としての1本は例であり、他の本数であってもよい。
固定カム環15に形成されたカム溝部15aには、前述したように、駆動カム環7に設置されたカムピン7bが係合している。駆動カム環7が光軸回りで回転しながら固定カム環15に対して光軸方向に移動し、駆動カム環7の回転によって第1鏡筒1、第2保持枠2、絞りシャッターユニット6、シフトユニット3および第4保持枠4が光軸方向に相対的に移動する。これにより、図3に示した広角端の状態と図4に示した望遠端の状態との間で変倍(ズーム動作)が行われ、またレンズ鏡筒を広角端の状態から図2に示す沈胴状態に収納可能とする。
図9に示すように、固定カム環15の周壁部の前端から中間位置にかけて、駆動カム環7と一体で光軸方向に移動する移動ギヤ19の移動スペースを確保するための移動ギヤ用溝部15dが形成されている。
第2保持枠2、絞りシャッターユニット6、シフトユニット3および第4保持枠4の支持構造について、図5および図6を用いて説明する。
図5に示すように、直進案内筒9の前端部付近にはバー受け部9a〜9dが形成されており、該バー受け9a〜9dには棒状のガイド部材としてのガイドバー14a〜14dの一端が保持されている。また、バーホルダ10にもバー受け部10b〜10eが形成されており、該バー受け部10b〜10eにはガイドバー14a〜14dの他端が保持されている。
図6(a),(b)に示すように、第2保持枠2のスリーブ部2cはガイドバー14dに、U溝部2bはガイドバー14bにそれぞれ光軸方向に移動可能に係合している。絞りシャッターユニット6のスリーブ部6cはガイドバー14bに、U溝部6bはガイドバー14dにそれぞれ光軸方向に移動可能に係合している。このように、本実施例では、互いに隣接する第2保持枠2と絞りシャッターユニット6とで、スリーブ部2c,6cが係合するガイドバーを反対にしている。
また、シフトユニット3のスリーブ部3cはガイドバー14cに、不図示のU溝部はガイドバー14aにそれぞれ光軸方向に移動可能に係合している。さらに、第4保持枠4のスリーブ部4cはガイドバー14aに、U溝部4bはガイドバー14cにそれぞれ光軸方向に移動可能に係合している。このように、シフトユニット3と第4保持枠4とで、スリーブ部3c,4cが係合するガイドバーを反対にしている。
第2保持枠2におけるスリーブ部2cの近傍には、カムフォロアとしてのカムピン2aが設けられている。絞りシャッターユニット6におけるスリーブ部6cの近傍には、カムピン6aが設けられている。また、シフトユニット3におけるスリーブ部3cの近傍には、カムピン3aが設けられている。さらに、第4保持枠4におけるスリーブ部4cの近傍には、カムピン4aが設けられている。
これらカムピン2a,3a,6a,4aはそれぞれ、直進案内筒9の周壁部に光軸方向に延びるように形成された4本の直進溝部9eを貫通する。そして、図8に示す第2保持枠用カム溝部22、絞りシャッターユニット用カム溝部23、シフトユニット用カム溝部24および第4保持枠用カム溝部25に係合している。これにより、駆動カム環7が光軸回り(直進案内筒9の回り)で回転することで、第2保持枠2、絞りシャッターユニット6、シフトユニット3および第4保持枠4がカム溝部23〜25のリフトによって光軸方向に駆動される。
なお、本実施例では4本のガイドバー14a〜14dによって4つの第2の光学ユニット(第2保持枠2、絞りシャッターユニット6、シフトユニット3および第4保持枠4)を光軸方向にガイドする場合について説明する。しかし、これら4つの第2の光学ユニットを光軸方向にガイドするガイドバーは必ずしも4本設ける必要はなく、3本以下のガイドバーのみを設けてもよい。例えば、第2保持枠2のスリーブ部2cと第4保持枠4のスリーブ部4cとを同じガイドバーに係合させてもよい。
次に、第1鏡筒1の支持構造を説明する。図1に示すように、直進案内筒9の前端部に固定されたキーリング12の外周における周方向3箇所(120°等間隔位置)には、キー12aが形成されている。キー12aは、第1鏡筒1の周壁部の内周面における周方向3箇所に形成された不図示の直進溝部に係合しており、第1鏡筒1が光軸に対して偏芯しないようにその径方向位置を決めながら該第1鏡筒1を光軸方向にガイドする。
なお、キーリング12およびバーホルダ10はいずれも直進案内筒9とは別部材であるが、直進案内筒9に一体に固定されている。このため、キー12aおよびバー受け部10b〜10eは直進案内筒9に設けられているとみなすことができ、またガイドバー14a〜14dが直進案内筒9によって保持されているとみなすことができる。
図1および図2に示すように、第1鏡筒1の内周面の後端における周方向6箇所(60°等間隔位置)にはカムフォロアとしてのカムピン1aが設けられており、各カムピン1aは、前述したように駆動カム環7の外周面に形成された各カム溝部21に係合している。これにより、駆動カム環7が直進案内筒9の回りで回転することで、第1鏡筒1はカム溝部21のリフトによって光軸方向に駆動される。
第1鏡筒1、第2保持枠2、絞りシャッターユニット6、シフトユニット3および第4保持枠4の光軸方向位置は、固定カム環15のカム溝部15aによる駆動カム環7の駆動量と駆動カム環7のカム溝部21〜25によるそれらの駆動量との合成により決まる。
なお、カムピン1a,2a,6a,4aはそれぞれ、第1鏡筒1、第2保持枠2、絞りシャッターユニット6および第4保持枠4に一体成形されてもよいし、それらとは別部材として製作されて圧入もしくは接着によって固定されてもよい。ただし、本実施例では、後述するように、カムピン3aは、シフトユニット3に対して別部材として製作する必要がある。
本実施例では、広角端状態に比べて、望遠端状態では第1レンズユニットL1と第2レンズユニットL2との間の光軸方向間隔が非常に大きくなり、第1レンズユニットL1を保持する第1鏡筒1が直進案内筒9および駆動カム環7に対して大きく前方に繰り出す。このため、例えば第1鏡筒1に保持させたガイドバーによって第2保持枠2を支持させるような構成では、非常に長いガイドバーが必要となる。
このため本実施例では、第1鏡筒1は直進案内筒9の外周前端部(キーリング12)に設けられたキー12aと第1鏡筒1の内周面に形成された直進溝部との係合により光軸方向にガイドする。そして、他の4つの光学ユニット2,6,3,4は、直進案内筒9(およびバーホルダ10)によって直進案内筒9の内側にて保持されたガイドバー14a〜14dによって光軸方向にガイドする。これにより、長いガイドバーの使用に伴うレンズ鏡筒の大型化や、第1鏡筒1および第2保持枠2の偏芯や倒れによる光学性能の低下を回避できる。
なお、本実施例では、第1鏡筒1と他の4つの光学ユニット2,6,3,4との偏芯および倒れに関する一定の精度(偏芯および倒れを許容範囲内に収めること)が必要である。このため、第1鏡筒1内には、不図示の偏芯/倒れ調整機構を設けて、その精度を確保できるようにしている。
また、ガイドバー14a〜14dによって支持された4つの第2の光学ユニット2,6,3,4にも偏芯および倒れに対する高い精度が要求されるが、本実施例においてガイドバー14a〜14dを支持する部品は、直進案内筒9とバーホルダ10の2部品と少ない。したがって、偏芯および倒れに関する精度をきわめて高くしながら4つの第2の光学ユニット2,6,3,4を光軸方向に移動可能に支持することができる。
なお、本実施例では、ガイドバー14a〜14dを直進案内筒9とこれに固定されたバーホルダ10とによって保持する場合について説明した。しかし、バーホルダ10に相当する部分を直進案内筒に一体形成し、その直進案内筒のみによりガイドバー14a〜14dを保持してもよい。
次に第2保持枠用、絞りシャッターユニット用、シフトユニット用および第4保持枠用のカム溝部22,23,24,25について図8を用いて説明する。図8において、下側が像面側(後側)に相当し、上側が被写体側(前側)に相当する。
駆動カム環7の内周面には、前述したように、第2保持枠用カム溝部22、絞りシャッターユニット用カム溝部23、シフトユニット用カム溝部24および第4保持枠用カム溝部25が1本ずつ形成されている。各カム溝部は、対応する光学ユニットを沈胴位置、広角端位置および望遠端位置にこの順およびこれとは逆の順で光軸方向に移動させるための形状(軌跡)を有する。
駆動カム環7の周壁部の後端には、カムピン2a,6a,4aをそれぞれ第2保持枠用カム溝部22、絞りシャッターユニット用カム溝部23および第4保持枠用カム溝部25に導入するためのカムピン導入口22a,23a,25aが形成されている。カムピン導入口22a,23a,25aはこれらカム溝部22,23,25における望遠端位置側(沈胴位置側とは反対側)に接続されている。
また、駆動カム環7の周壁部を貫通するように、シフトユニット3のカムピン3aをシフトユニット用カム溝部24に導入するための貫通穴としてのカムピン導入口24aが形成されている。カムピン導入口24aは、カム溝部24における沈胴位置側(望遠端位置側とは反対側)に接続されている。シフトユニット3を駆動カム環7の内側に組み込んだ後に、カムピン導入口24aを通してカムピン3aをシフトユニット3に形成された穴部に圧入することで、カムピン3aをシフトユニット3に固定するとともにカム溝部24に導入する。
ここで、カム溝部22,23,24,25における沈胴位置、広角端位置および望遠端位置はそれぞれ、カムピン2a,6a,3a,4aが周方向に45°等間隔で設けられているのに対応して、周方向に45度ずつ位相が異なるように形成されている。
次に第1鏡筒用カム溝部21について図7を用いて説明する。図7において、下側が像面側(後側)に相当し、上側が被写体側(前側)に相当する。
駆動カム環7の外周面には、前述したように、第1鏡筒用カム溝部21が6本形成されており、これらカム溝部21にはそれぞれ第1鏡筒1に設けられた6つのカムピン1aが係合している。
ただし、この6本のカム溝部21のうち120°間隔の3本の駆動用カム溝部が第1鏡筒1を沈胴位置、広角端位置および望遠端位置にこの順およびこれとは逆の順で光軸方向に移動させるために使用される。他の3本のカム溝部21は、第1鏡筒1が像面方向等に向かって衝撃を受けたときに駆動用カム溝部からカムピン1aが外れるのを阻止するための耐衝撃保持を行うための耐衝撃用カム溝部である。耐衝撃用カム溝部は、通常動作時にはカムピン1aに対して所定のクリアランスが設けられるように形成されている。駆動用カム溝部は、第1鏡筒1を沈胴位置、広角端位置および望遠端位置にこの順およびこれとは逆の順で光軸方向に移動させるための形状(軌跡)を有する。
第1鏡筒1に設けられたカムピン1aは、駆動カム環7の前端面に形成されたカムピン導入口21aからカム溝部21に導入される。カムピン導入口21aはカム溝部21における望遠端位置側(沈胴位置側とは反対側)に接続されている。
図9に示した固定カム環15において、移動ギヤ用溝部15dは、3本のカム溝部15aのうち1本のカム溝部15aにおける沈胴位置と広角端位置との間の一部を通過して光軸方向に延びるように形成されている。該1本のカム溝部15aにおける移動ギヤ用溝部15dが通過する部分は、このカム溝部15aのうちカムピン7bが係合しない非係合領域としての欠損領域となる。この欠損領域では、駆動カム環7のカムピン7bがカム溝部15aから脱落する。そして、このカムピン7bの脱落中は、駆動カム環7は他の2つのカムピン7bと他の2つのカム溝部15aとの係合のみによって固定カム環15に対して支持されることになり、駆動カム環7の支持が一時的に不安定となる可能性が生ずる。
しかし、本実施例では、バーホルダ10に形成された直進キー(被支持部)10aと固定カム環15の内周面に形成された直進溝部(支持部)15bとの係合によって駆動カム環7(つまりは移動筒)の後端部の径方向での位置を決めている。
また、図2および図3に示すように、沈胴状態と広角端状態との間において、固定カム環15は、その内周面における前端付近に貼り付けられた弾性部材としての植毛紙51を介して第1鏡筒1の外周面を支持する。前述したように第1鏡筒1の内周面に形成された直進溝部には直進案内筒9の前端部に固定されたキーリング12のキー12aが係合している。このため、植毛紙51による第1鏡筒1の支持は、駆動カム環7の前端部(上記直進キー10aよりも前側の部分)を支持することに相当する。これにより、駆動カム環7(つまりは移動筒)における前端部の径方向位置が決められる。
このようにして駆動カム環7の後端側およびそれよりも前端側の部分が径方向において支持されることにより、カムピン7bの脱落中における駆動カム環7の倒れが抑えられる。なお、本実施例では、カム溝部15aの欠損領域が沈胴位置と広角端位置との間にあるため、植毛紙51の弾性変形によって若干の駆動カム環7の倒れが生じたとしても、広角端状態と望遠端状態との間で行われる撮影には影響がない。
植毛紙51は、固定カム環15の内周面における周方向3領域に分けて配置されている。植毛紙51に対して、カメラの外観となる第1鏡筒1の外周面が摺動する。このため、植毛紙51としてクッション性(弾性)の高い材質を採用して、上記摺動によって第1鏡筒1の外周面にキズが付かないようにすることが望ましい。
図11に示すように、第2のバーホルダとしてのキーリング12にバー受け部12b〜12eが形成されており、該バー受け12b〜12eには、棒状のガイド部材としてのガイドバー14a〜14dの一端が保持されている。また、第1のバーホルダとしてのバーホルダ10にもバー受け部10b〜10eが形成されており、該バー受け部10b〜10eにはガイドバー14a〜14dの他端が保持されている。
キーリング12およびバーホルダ10はいずれも直進案内筒9とは別部材であるが、直進案内筒9に一体に固定されている。このため、キー12aおよびバー受け部10b〜10e,12b〜12eは直進案内筒9に設けられているとみなすことができ、またガイドバー14a〜14dが直進案内筒9によって保持されているとみなすことができる。
以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
2 第2保持枠
7 駆動カム環
9 直進案内筒
12a キー
14a〜14d ガイドバー
Claims (4)
- 第1の光学ユニットと第2の光学ユニットとをそれぞれ光軸方向に移動させてズーム動作を行うレンズ鏡筒を備えた撮像装置であって、
前記レンズ鏡筒は、
光軸方向に移動可能な直進筒と、
外周面および内周面にそれぞれ外周カムおよび内周カムが形成され、前記直進筒と一体で光軸方向に移動可能で、かつ光軸回りで回転することで前記外周カムにより前記第1の光学ユニットを光軸方向に移動させ、前記内周カムにより前記第2の光学ユニットを光軸方向に移動させる回転筒とを有し、
前記第2の光学ユニットは、前記直進筒によって保持されたガイドバーにより光軸方向にガイドされ、
前記第1の光学ユニットは、前記直進筒に設けられたキーにより光軸方向にガイドされることを特徴とする撮像装置。 - 前記ガイドバーの一端が前記直進筒によって保持され、該ガイドバーの他端は該直進筒に固定されたバーホルダによって保持されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記ガイドバーの一端が前記直進筒に固定された第1のバーホルダよって保持され、他端が前記直進筒に固定された第2のバーホルダによって保持されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 撮像装置本体に対して固定された固定筒を有し、
前記直進筒および前記回転筒は、該回転筒が回転して前記固定筒に形成された固定カムにより光軸方向に駆動されることで、光軸方向に一体で移動することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像装置。
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