JP3742645B2 - レンズ鏡筒のレンズ退避機構 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ鏡筒のレンズ退避機構に関する。
本出願人が開発中の沈胴式カメラでは、撮影レンズ群の一部のレンズ群を沈胴時に撮影光軸外に退避させている。
特開昭62-69222号公報 特公平7-85132号公報
本発明は、撮影光学系を構成する複数の光学要素を有し、撮影状態では上記複数の光学要素を同一の撮影光軸上に位置させ、沈胴状態では、上記複数の光学要素の一部を構成する退避レンズ群を上記撮影光軸と平行な退避光軸上に退避させて撮影が不能な状態とするレンズ鏡筒において、退避レンズ群を特別な動力源を必要とすることなく光軸外に退避させることができるレンズ鏡筒のレンズ退避機構を得ることを目的とする。
本発明は、撮影光学系を構成する複数の光学要素を有し、撮影状態では上記複数の光学要素を同一の撮影光軸上に位置させ、沈胴状態では、上記複数の光学要素の一部を構成する退避レンズ群を上記撮影光軸と平行な退避光軸上に退避させて撮影が不能な状態とするレンズ鏡筒であって、光軸と平行な方向に延びる位置制御カムと、この位置制御カムに対して光軸方向の相対移動が可能な退避レンズ群支持枠と、この退避レンズ群支持枠に光軸外でかつ光軸と平行な回動中心軸を中心に回動自在に支持され光軸を横切る方向に回動可能な、上記退避レンズ群を支持した退避レンズ枠と、を備え、上記位置制御カムは、上記退避レンズ群支持枠が所定の距離に接近したとき、上記退避レンズ枠に係合し、該退避レンズ群支持枠との相対移動力により、該退避レンズ枠を回動させて上記退避レンズ群を光軸外に退避させることを特徴としている。
位置制御カムには、例えば該位置制御カムの側面に沿い光軸と平行な方向に延びる支持面と、該位置制御カムの一端部に位置し退避レンズ枠に対向するカム面とを設け、このカム面を光軸に対し傾斜させ、退避レンズ群支持枠が所定の距離に接近したとき、該退避レンズ枠と係合させることができる。
退避レンズ枠には光軸と平行な揺動支持筒を設けて、この揺動支持筒により退避レンズ枠を退避レンズ群支持枠上に支持することができ、この揺動支持筒に位置制御カムと係合するカムフォロアを配置することができる。
位置制御カムは固定部材上に設け、退避レンズ群支持枠はこの固定部材との光軸方向の相対移動を可能に支持するのが実際的である。
退避レンズ群支持枠は、退避レンズ枠の少なくとも一部を収納する環状部材とするのがよい。
本発明によれば、撮影光学系を構成する複数の光学要素を有し、撮影状態では上記複数の光学要素を同一の撮影光軸上に位置させ、沈胴状態では、上記複数の光学要素の一部を構成する退避レンズ群を上記撮影光軸と平行な退避光軸上に退避させて撮影が不能な状態とするレンズ鏡筒において、退避レンズ群支持枠と位置制御カムとの相対移動力を利用して退避レンズ群を光軸外に退避させることができる。
まず、図1ないし図3について、本発明によるレンズ鏡筒のレンズ退避機構の実施形態を含む沈胴式レンズ鏡筒10の全体構造を説明する。この実施形態は、デジタルカメラ用のズームレンズ鏡筒に本発明を適用したもので、撮影光学系は、物体側から順に、第1レンズ群L1、絞り(シャッタ)S、第2レンズ群(退避光学要素)L2、第3レンズ群L3、ローパスフィルタ(フィルタ類)F及び固体撮像素子Cからなっている。撮影光学系の光軸はZ1である。ズーミングは第1レンズ群L1と第2レンズ群L2を光軸方向に所定の軌跡で進退させ、フォーカシングは第3レンズ群L3で行う。なお、本実施形態のように少なくとも2つのレンズ群を光軸方向に移動させてズーミングを行ってもよいし、あるいは、少なくとも1つのレンズ群と像面(例えば撮像素子)を光軸方向に移動させてズーミングを行うことも可能である。
本実施形態は、例えば以上の撮影光学系構成を有するレンズ鏡筒10において、撮影状態では、図1と図3(A)に示すように、撮影光学系を構成するすべての光学要素を同一の撮影光学系光軸(撮影光軸、以下単に光軸)Z1上に位置させ、沈胴状態では、図2と図3(B)に示すように、複数の光学要素のうちの第2レンズ群L2を光軸Z1とは異なる位置(退避光軸Z1’)に退避させ、かつ該第2レンズ群L2(退避した光学要素)と、退避しない光学要素の少なくとも一部とをそれぞれ光軸Z1、Z1’方向後方に後退させることで収納長の短縮を図っている。
すなわち、図1と図3(A)の撮影状態から図2と図3(B)の沈胴状態に移行させるときには、第2レンズ群L2を残りの光学要素の光軸Z1とは異なる偏心位置に退避させ、次に、この偏心退避ステップで退避した第2レンズ群L2をその退避光軸Z1’方向後方に後退させるとともに、残りの光学要素のうちの第1レンズ群L1、絞り(シャッタ)S及び第3レンズ群L3を後方に後退させる。図2と図3の(B)の沈胴状態(収納状態)では、退避した第2レンズ群L2は、光軸Z1上に存在する他の光学要素と光軸直交断面(撮影光軸Z1を中心とする径方向)においてオーバラップしている。具体的には、沈胴状態で第2レンズ群L2は、撮影光軸Z1を中心とする径方向において第3レンズ群L3、ローパスフィルタF及び固体撮像素子Cの外形の外側に位置している。換言すれば、沈胴状態では、第2レンズ群L2が占める光軸方向位置(領域)は、第3レンズ群L3、ローパスフィルタF及び固体撮像素子Cの占める光軸方向位置(領域)と重複しており、光軸方向における第2レンズ群L2の収納スペースが実質的に省略されている。これによりレンズ鏡筒10の収納長を短くすることが可能になっている。
以上のような沈胴態様を可能とする沈胴式レンズ鏡筒10の具体的構造例を主に図1、図2について説明する。沈胴式レンズ鏡筒10は、固定(不動)部材として、ローパスフィルタF及び固体撮像素子Cを固定するCCD枠11、固定筒12及び前面化粧枠13を有する。前面化粧枠13には、鏡筒進退開口13aが形成されている。
固定筒12の外周には、回転環14が回転のみ可能に支持されている。すなわち、固定筒12にはその外周面に径方向突起12aが形成され、回転環14には、その内周面にこの径方向突起12aに係合する周方向溝14aが形成されていて、両者の係合により、回転環14は光軸方向移動を規制され回転のみ可能に固定筒12に支持されている。回転環14にはまた、その外周面にギヤ14bが形成されており、このギヤ14bにピニオン15が噛み合っている。ピニオン15がモータMによって正逆に回転駆動されると、回転環14が回転部材の回転中心軸Z2を中心に正逆に駆動される。回転中心軸Z2は、光軸Z1と平行でかつ該光軸Z1に対して偏心している。回転環14の内周面には、回転中心軸Z2と平行な回転伝達溝14cが形成されている。なお、以下に説明する環状部材は、いずれも回転中心軸Z2を中心とする環状部材である。
固定筒12の内側には、順に、外側直進筒16、内側直進筒17、カム環18、直進案内リング19及び退避レンズ群支持枠20が位置している。固定筒12には、その内周面に直進案内溝12bが形成されており、直進案内リング19にはこの直進案内溝12bに嵌まる直進案内突起19aが形成されている。直進案内リング19は光軸方向にのみ移動する環状部材である。また、直進案内リング19の外周面とカム環18の内周面には、両者の相対回転を可能とし光軸方向の相対移動を規制する(許さない)径方向突起19bと周方向溝18aが形成されている。カム環18は、直進案内リング19と光軸方向に常時一緒に移動する、直進案内リング19に対する相対回転が可能な環状部材である。
固定筒12には、径方向に貫通するカム溝12cが形成されている。カム環18には、このカム溝12cに嵌まるフォロアピン18bが径方向に突出させて設けられており、フォロアピン18bはさらに回転環14の回転伝達溝14cに嵌まっている。カム溝12cの展開形状は、図2に示す沈胴位置において回転環14がレンズ繰出方向に回転され、回転伝達溝14c、フォロアピン18bを介してカム環18が回転すると、該カム環18がまず図1の最大突出位置に移動し、その後、その最大突出位置で回転のみするように設定されている。
カム環18の内周面と外周面にはそれぞれ、カム溝18cと18dが形成されており、カム溝18dには、内側直進筒17の内周面に突出させたフォロアピン17aが嵌まり、カム溝18cには、退避レンズ群支持枠20の外周面に突出させたフォロア突起20aが嵌まっている。退避レンズ群支持枠20は、直進案内リング19の直進ガイドバー19c(図4参照)に係合する直進ガイド溝20b(同)によって光軸方向に直進案内されている。従って、カム環18が回転駆動されると、退避レンズ群支持枠20がカム溝18cの形状に従い回転中心軸Z2方向に進退する。
また、外側直進筒16とカム環18とは、相対回転は可能に光軸方向には一緒に移動するように結合されている。すなわち、外側直進筒16の内周面に形成した周方向溝16aに対し、カム環18の外周面に設けた径方向突起18fが摺動可能に嵌まっている。また外側直進筒16は固定筒12に、内側直進筒17は外側直進筒16にそれぞれ、回転中心軸Z2方向の直進相対移動のみ可能に支持されている。すなわち、外側直進筒16の外周面に突設した直進案内突起16bは、固定筒12の内周面に形成した回転中心軸Z2と平行な直進案内溝12dに嵌まり、内側直進筒17の外周面に突設した直進案内突起17bは、外側直進筒16の内周面に形成した回転中心軸Z2と平行な直進案内溝16cに嵌まっている。従って、内側直進筒17はカム環18が回転駆動されるとカム溝18dの形状に従い回転中心軸Z2方向に進退する。
内側直進筒17は第1レンズ群L1を支持する第1レンズ枠である。第2レンズ群L2は、退避レンズ枠(第2レンズ枠)21に支持されており、第3レンズ群L3は、第3レンズ枠22に支持されている。第3レンズ枠22は、図4以下に示すように、一対の径方向アーム22aを有し、この径方向アーム22aの直進案内部22b、送り雌ねじ筒22c及びこの雌ねじ筒22cに螺合する図示しない送りねじ軸によって光軸Z1方向に正逆に駆動される。送りねじ軸は、被写体距離情報に応じた回転角(数)だけ回転される。
上述のように、第2レンズ群L2は、沈胴時には、光軸Z1からの偏心位置に退避する退避光学要素である。次に図4以下について、この第2レンズ群L2の退避構造を説明する。退避レンズ枠21は、第2レンズ群L2を固定したレンズ筒21a、このレンズ筒21aの径方向に延びる揺動アーム21b、及びこの揺動アーム21bの先端に設けた揺動中心筒21cを有している。揺動中心筒21cは、退避レンズ群支持枠20に設けた偏心軸20cに回動自在に嵌まっており、レンズ筒21aに固定されている第2レンズ群L2は、退避レンズ群支持枠20の偏心軸20cを中心とする揺動運動により、光軸Z1上に位置する撮影位置(図5、図6、図7、図8及び図10の各(A)参照)と、光軸Z1から退避した偏心退避位置(同各(B)参照)とに移動できる。退避レンズ枠21は、揺動中心筒21cと偏心軸20cとの間に介在させたトーションばね23(図1)により、レンズ筒21a(第2レンズ群L2)が光軸Z1上に位置する方向に回動付勢されており、その突出端(回動端)は、退避レンズ枠21に設けたストッパアーム21dと、退避レンズ群支持枠20に設けたストッパ20d(図10)とによって規制される。また、退避レンズ群支持枠20には、偏心退避位置に移動したレンズ筒21a(第2レンズ群L2)の一部を進入させる切欠20fが形成されている。
退避レンズ枠21の揺動中心筒21cには、位置制御突起(カムフォロア)21fが形成されており、CCD枠11には、この位置制御突起21fと係合して退避レンズ枠21の位置を制御する位置制御カム11aが形成されている。位置制御カム11aは、特に図9に明らかなように、CCD枠11のベース部11bから、回転中心軸Z2と平行な方向に突設されており、光軸Z1に近い内縁部側に回転中心軸Z2と平行な退避位置保持面11a1を有し、この退避位置保持面11a1の先端部に連続して移行傾斜面11a2を有している。移行傾斜面11a2は、位置制御カム11aの外縁部11a3から退避位置保持面11a1側(内縁部側)に向かうにつれて、徐々にベース部11aに近づく(光軸方向後方に向かう)ように傾斜している。退避レンズ枠21の位置制御突起21fが退避位置保持面11a1に係合している状態では、第2レンズ群L2は光軸Z1から偏心した退避位置に位置している。退避レンズ枠21(退避レンズ群支持枠20)が回転中心軸Z2方向前方に移動して、位置制御突起21fが退避位置保持面11a1から離れて移行傾斜面11a2と係合すると、トーションばね23の力によって、レンズ筒21a(第2レンズ群L2)を光軸Z1上に突出させる方向に退避レンズ枠21が回転し始める。図8の(A)のように位置制御突起21fが位置制御カム11aの前端部(移行傾斜面11a2)よりも前方へ移動して離間すると、位置制御カム11aによる退避レンズ枠21への位置規制が解除され、トーションばね23の力によってレンズ筒21a(第2レンズ群L2)が光軸Z1上に突出する。この突出位置は、ストッパアーム21dとストッパ20dとの当接位置で規制され、このとき、第2レンズ群L2の光軸は光軸Z1と一致する。逆に、第2レンズ群L2が撮影位置にある状態から退避レンズ群支持枠20が後退すると、位置制御突起21fが移行傾斜面11a2に係合して、退避レンズ枠21が偏心軸20cを中心に回動し、第2レンズ群L2が光軸Z1から退避する。退避レンズ群支持枠20がさらに後退すると、退避レンズ枠21の位置制御突起21fが退避位置保持面11a1に係合して、第2レンズ群L2が退避位置に保持される。この退避状態では、レンズ筒21aの外周一部は、退避レンズ群支持枠20の切欠20f内に進入するが退避レンズ群支持枠20の外側には突出せず、退避レンズ群支持枠20の外側に位置するカム環18とは干渉しない。このとき、第2レンズ群L2の退避光軸Z1’は、環状をなす退避レンズ群支持枠20(固定筒12、外側直進筒16、内側直進筒17、カム環18及び直進案内リング19)の輪郭内に位置する。
上記構成の本沈胴式レンズ鏡筒10は、例えば次のように動作する。図2と図3(B)に示す沈胴位置においては、外側直進筒16、内側直進筒17、カム環18及び直進案内リング19はすべて、前面化粧枠13の鏡筒進退開口13a内に位置している。この沈胴状態において、カメラのメインスイッチMSがオンになると、ピニオン15を介して回転環14が所定角度だけ(例えばワイド端撮影状態とするように)レンズ繰出方向に回転される。回転環14の回転はカム環18に伝達され、該カム環18が固定筒12のカム溝12cとフォロアピン18bに従って、最大突出位置に突出する。この突出過程では、外側直進筒16、内側直進筒17、カム環18及び直進案内リング19が、前面化粧枠13の鏡筒進退開口13aから外部に突出する。そして、カム環18と一緒に、直進案内リング19及び外側直進筒16が前方に直進移動し、内側直進筒17と退避レンズ群支持枠20は、カム環18のカム溝18cと18dに従って光軸方向前方のワイド端撮影位置に移動する。退避レンズ群支持枠20が前方に移動すると、退避レンズ枠21の位置制御突起21fはやがて位置制御カム11aの退避位置保持面11a1から移行傾斜面11a2に係合する。すると、退避レンズ枠21は、偏心軸20cを中心に、トーションばね23の力によってレンズ筒21a(第2レンズ群L2)が光軸Z1上に突出する方向に回動し、位置制御突起21fが移行傾斜面11a2よりも前方へ移動(離間)したときに、ストッパアーム21dがストッパ20dと当接する位置でその突出端が規制される。これが図1と図3(A)の撮影状態(ワイド端)である。
この撮影状態で、ズームスイッチZSを操作してピニオン15を駆動すると、カム環18は定位置で(光軸方向に移動することなく)回動し、そのカム溝18cと18dに従って、退避レンズ群支持枠20と内側直進筒17が光軸方向に所定の軌跡で移動する。退避レンズ群支持枠20には、第2レンズ群L2を有する退避レンズ枠21が搭載され、内側直進筒17には第1レンズ群L1が支持されているから、この第1レンズ群L1と第2レンズ群L2によってズーミングがなされる。またフォーカシングは、被写体距離情報に基づいて、第3レンズ枠22を光軸Z1方向に駆動して行われる。
メインスイッチMSがオフになると、ピニオン15が逆方向に回転し、カム環18をワイド端位置からさらに後方に移動させる。この後方移動過程では、カム環18のカム溝18cと18dによって退避レンズ群支持枠20と内側直進筒17が後方に移動する。退避レンズ群支持枠20が後方に移動すると、位置制御突起21fが位置制御カム11aの移行傾斜面11a2に係合して、トーションばね23の付勢力に抗して退避レンズ枠21が偏心軸20cを中心に回動して、第2レンズ群L2が光軸Z1から退避し、位置制御突起21fが退避位置保持面11a1に係合すると、その退避位置に保持される。そして、第2レンズ群L2が光軸Z1とは偏心した退避光軸Z1’に退避した後、カム環18はさらに後退し、内側直進筒17(第1レンズ群L1)がカム溝18dに従って後退する。同時に、退避レンズ群支持枠20はカム溝18cに従って後退し、位置制御突起21fは退避位置保持面11a1との係合状態を維持して(第2レンズ群L2を偏心退避位置に保持して)後退し、図2と図3(B)の沈胴状態になる。
本発明による沈胴式レンズ鏡筒の一実施形態を示す、撮影状態における縦断面図である。 同沈胴状態の縦断面図である。 (A)、(B)はそれぞれ、図1、図2のレンズ鏡筒からレンズ群、シャッタ、フィルタ及びCCDだけを取り出して描いた側面図である。 図1、図2の沈胴式レンズ鏡筒の主要部品の分解斜視図である。 (A)は図4の主要部品から直進案内環を除いて組み立てた状態を示す撮影状態の正面図、(B)は同退避状態の正面図である。 (A)、(B)はそれぞれ、図5(A)、(B)において退避レンズ群支持枠の一部を切り欠いて示した斜視図である。 (A)は図4の主要部品から直進案内環及び退避レンズ群支持枠を除いて組み立てた状態を示す撮影状態の正面図、(B)は同退避状態の正面図である。 (A)、(B)はそれぞれ、図7(A)、(B)の斜視図である。 退避レンズ枠の進退カム機構部分を拡大して示す、図6、図8とは見る方向が異なる斜視図である。 (A)、(B)はそれぞれ、退避レンズ群支持枠に対する退避レンズ枠の支持態様を示す、光軸方向後方から見た斜視図である。
符号の説明
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
C 固体撮像素子
F ローパスフィルタ
10 沈胴式レンズ鏡筒
11 CCD枠
11a 位置制御カム
11a1 退避位置保持面
11a2 移行傾斜面
12 固定筒
12a 径方向突起
12b 直進案内溝
12c カム溝
14 回転環
14a 周方向溝
14b ギヤ
14c 回転伝達溝
15 ピニオン
16 外側直進筒
17 内側直進筒
18 カム環
18a 周方向溝
18b フォロアピン
18c 18d カム溝
18f 径方向突起
19 直進案内リング
19a 直進案内突起
19b 径方向突起
19c 直進ガイドバー
20 退避レンズ群支持枠
20a フォロア突起
20b 直進ガイド溝
20c 偏心軸
20d ストッパ
21 退避レンズ枠
21a レンズ筒
21b 揺動アーム
21c 揺動中心筒
21d ストッパアーム
21f 位置制御突起(カムフォロア)
22 第3レンズ枠
23 トーションばね
40 カメラボディ

Claims (5)

  1. 撮影光学系を構成する複数の光学要素を有し、
    撮影状態では上記複数の光学要素を同一の撮影光軸上に位置させ、
    沈胴状態では、上記複数の光学要素の一部を構成する退避レンズ群を上記撮影光軸と平行な退避光軸上に退避させて撮影が不能な状態とするレンズ鏡筒であって、
    光軸と平行な方向に延びる位置制御カムと、
    この位置制御カムに対して光軸方向の相対移動が可能な退避レンズ群支持枠と、
    この退避レンズ群支持枠に光軸外でかつ光軸と平行な回動中心軸を中心に回動自在に支持され光軸を横切る方向に回動可能な、上記退避レンズ群を支持した退避レンズ枠と、
    を備え、
    上記位置制御カムは、上記退避レンズ群支持枠が所定の距離に接近したとき、上記退避レンズ枠に係合し、該退避レンズ群支持枠との相対移動力により、該退避レンズ枠を回動させて上記退避レンズ群を光軸外に退避させることを特徴とするレンズ鏡筒のレンズ退避機構。
  2. 請求項1記載のレンズ鏡筒のレンズ退避機構において、上記位置制御カムは、該位置制御カムの側面に沿い光軸と平行な方向に延びる支持面と、該位置制御カムの一端部に位置し上記退避レンズ枠に対向するカム面とを有し、このカム面は光軸に対して傾斜していて、上記退避レンズ群支持枠が所定の距離に接近したとき、該退避レンズ枠と係合して光軸外に退避させるレンズ鏡筒のレンズ退避機構。
  3. 請求項1または2記載のレンズ鏡筒のレンズ退避機構において、上記退避レンズ枠は光軸と平行な揺動支持筒を有し、該揺動支持筒は該退避レンズ枠を退避レンズ群支持枠上に支持し、この揺動支持筒に上記位置制御カムと係合するカムフォロアが配置されているレンズ鏡筒のレンズ退避機構。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項記載のレンズ鏡筒のレンズ退避機構において、上記位置制御カムは、固定部材上に位置しており、上記退避レンズ群支持枠は、この固定部材との光軸方向の相対移動が可能であるレンズ鏡筒のレンズ退避機構。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項記載のレンズ鏡筒のレンズ退避機構において、上記退避レンズ群支持枠は、上記退避レンズ枠の少なくとも一部を収納する環状部材であるレンズ鏡筒のレンズ退避機構。
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