JP4250946B2 - 光学ユニット及び撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を使用位置と収納位置との間に移動可能な沈胴式の光学ユニット、及びその光学ユニットを備えたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に、固定鏡筒に対して移動可能に支持されたレンズ鏡筒の位置を検出することによりレンズの位置情報（例えば、ズーム位置に関する情報等）を得ることができるようにした光学ユニット及びその光学ユニットを備えた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置においては、携帯性の向上や使い勝手の向上が求められ、カメラ全体の小型化が追求されており、撮像装置に用いられる光学系レンズ鏡筒やレンズの小型化も進められている。更に、撮影された画像のさらなる高画質化・高画素化の要望も強く、光学系の構成部材であるレンズは大型化しても駆動機構を小型化することによって光学系レンズ鏡筒の小型化が要望されることが多い。このような要望は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に使用されている、いわゆる沈胴式レンズに関しても同様であり、携帯の利便性という観点から小型化及び薄型化等が要望されている。
【０００３】
図３は、沈胴式レンズを備えた、例えばデジタルスチルカメラの不使用時のレンズ収納状態、つまりレンズの沈胴位置の外観斜視図を示すものである。図４は、レンズ鏡筒が伸長したカメラ使用状態を示すもので、ワイド（広角）位置若しくはテレ（望遠）位置の外観斜視図である。図５ａ、ｂ及びｃに従来の沈胴式レンズの断面図を示し、図５ａが不使用時のレンズ収納位置、図５ｂがワイド（広角）位置、図５ｃがテレ（望遠）位置の各断面図である。また、図６は、沈胴式レンズの分離状態の斜視図である。
【０００４】
まず、図３及び図４において、デジタルスチルカメラの主な機能について説明する。符号１がデジタルスチルカメラのカメラ本体部であり、符号２がカメラ本体部１の一側前面に設けられている沈胴式の撮像レンズ部である。図３の沈胴状態では、バリア３により撮像レンズ部２の前玉レンズ面が保護されている。また、カメラ本体部１の前面側にはファインダレンズ４と、ストロボ５と、被写体との距離を検出するためのオートフォーカス補助光受光部６が配置されている。また、符号７はファインダ窓、８はシャッターボタン、９はモード切り換えつまみである。
【０００５】
次に、図５ａ、ｂ及びｃ並びに図６を参照して、沈胴式の光学ユニットである撮像レンズ部２の詳細な構成について説明する。
【０００６】
符号１０は、複数のレンズ１１を保持した１群レンズ枠であり、１群レンズ枠１０はカム環１２の第１のカム溝１２ａに嵌合される複数のカムピン１０ａを備えている。１群レンズ枠１０は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。
【０００７】
符号１３は、複数のレンズ１３ａを保持した２群レンズ枠であり、２群レンズ枠１３はカム環１２の第２のカム溝１２ｂに嵌合される複数のカムピン１３ｂを備えている。２群レンズ枠１３は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。また、２群レンズ枠１３にはアイリスシャッター機構を構成している場合もある。
【０００８】
上述したカム環１２は、ギアユニット１４のギア１４ａにより固定環１５の内径内で回転駆動するためのギア部１２ｃと、固定環１５のカム溝１５ａに嵌合される複数のカムピン１２ｄを備えている。カム環１２は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。第１のカム溝１２ａ及び第２のカム溝１２ｂは、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３を所定のカーブに沿って光軸Ｌ方向に移動させるズーミング動作が行われる。
【０００９】
符号１６は直進案内環であり、カム環１２と一体的に固定環１５の内径で光軸Ｌ方向に移動する部材である。この直進案内環１６には、１群レンズ枠１０を光軸方向にガイドする複数の案内溝１６ａと、２群レンズ枠１３を光軸方向にガイドする複数の案内溝１６ｂを備えている。この直進案内環１６は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。
【００１０】
固定環１５は、後部鏡筒１７に固定される部材である。この固定環１５は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。
【００１１】
符号１８は、レンズ１９を保持した３群レンズ枠である。この３群レンズ枠１８は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。この３群レンズ枠１８は、後部鏡筒１７に対して光軸方向に移動可能に保持されており、図示しないステッピングモータ等の動力源によって光軸方向に微小に変移するようになっている。
【００１２】
後部鏡筒１７には固定環１５と、バリア駆動機構２０と、ギアユニット１４が固定される。また、後部鏡筒１７には３群レンズ枠１８に対面するようにした保持部２１に光学式ローパスカットフィルタや赤外カットフィルタからなる光学フィルタ２２がシールゴム２３で弾性付勢されるようにして位置決め固定されている。更に、後部鏡筒１７には光学フィルタ２２の背後にＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子２４が位置決め固定されている。
【００１３】
バリア駆動機構２０は、撮像レンズ部２の沈胴時に連動してバリア３を閉止駆動するための突起部材である。また、ギアユニット１４はギア１４ａと噛み合うギア部１２ｃを介してカム環１２を回転駆動するものであり、そのギア比は沈胴状態→ワイド状態→テレ状態及びテレ状態→ワイド状態→沈胴状態の範囲において十分な駆動力を得られるように決められている。
【００１４】
次に、上述した撮像レンズ部２の動作について説明する。
図５ａの沈胴状態から図５ｂのワイド位置の間の動作において、カム環１２はギア部１２ｃがギアユニット１４のギア１４ａがＤＣモータ等の駆動源によって駆動され、カムピン１２ｄが固定環１５のカム溝１５ａに沿って回転しながら光軸方向に被写体に向けて移動する。このとき、直進案内環１６はカム環１２と一体に矢印Ａ方向に移動する。
【００１５】
これと同時に１群レンズ枠１０はそのカムピン１０ａがカム環１２の第１のカム溝１２ａ及び直進案内環１６の案内溝１６ａに沿って矢印Ｂ方向へ移動する。これと同時に２群レンズ枠１３はそのカムピン１３ｂがカム環１２の第２のカム溝１２ｂ及び直進案内環１６の案内溝１６ｂに沿って矢印Ｃ方向へ移動する。以上のような動作により１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３は光学的にワイド位置となる。
【００１６】
そして、ワイド位置から図５ｃのテレ位置の間の動作においても、カム環１２はギアユニット１４により駆動されるが、この範囲においてカムピン１２ｄはカム溝１５ａの水平なカム溝１５ｂを移動することでカム環１２が光軸方向に移動しないことから、直進案内環１６も矢印Ｄに示すように光軸方向には移動しない。このとき、１群レンズ枠１０は、そのカムピン１０ａがカム環１２のカム溝１２ａ及び直進案内環１６の案内溝１６ａに沿って矢印Ｅ方向に移動する。
【００１７】
同時に２群レンズ枠１３は、そのカムピン１３ｂがカム環１２のカム溝１２ｂ及び直進案内環１６の案内溝１６ｂに沿って矢印Ｆ方向に移動する。以上のような動作により、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３は光学的にワイド位置からテレ位置の間を移動することによってズーミング動作を行う。尚、テレ位置からワイド位置、ワイド位置から沈胴状態については、ギアユニット１４のギア１４ａを逆回転駆動することで、カム環１２を逆向きに回転させることによって行う。
【００１８】
ここで、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３がズーミング動作を行ったとき、これとは別の図示しない、例えばステッピングモータ等からなる駆動源によって３群レンズ枠１８が光軸方向に微小に変位することによりフォーカッシング動作を行う。
【００１９】
このように撮像レンズ部２が被写体の位置に応じて１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３を移動させてズーミング動作及びフォーカッシング動作を選択的に行うため、撮像レンズ部２には、レンズの位置を検出する手段が必要となる。従来の沈胴式レンズのズーム位置検出方法としては、例えば、カム環の回転角度による位置検出方法や、カム環の繰り出し方向の位置による位置検出方法等が知られている。
【００２０】
更に、カム環の回転角度による位置検出方法には、カム環の外形部に電気的なパターンを配し、その導通の変化によって位置を検出する方法や、カム環の外形部に回転位置を検出するための突起と、その外側に配したスイッチを設け、その突起でスイッチを動作させてズーム位置を検出する方法等がしられている。
【００２１】
図７は、前者の電気的接点（ブラシ）による回転位置の検出手段を示すものである。図７において、符号５０は沈胴式レンズの撮像レンズ部であり、不使用時のレンズ収納状態である沈胴位置と、ワイド（広角）位置と、テレ（望遠）位置を選択的に取ることができるようになっている。撮像レンズ部５０の左上部にはファインダレンズ５１が配置されている。この撮像レンズ部５０の上部に、電気的接点による回転位置検出手段５２が設けられている。この回転位置検出手段５２は、レンズ鏡筒の回転部に設けられた電気接点パターン５３と、カメラ本体等の固定部に取り付けられたブラシ部５４とからなり、ブラシ部５４に設けられた複数のブラシ５５が電気接点パターン５３に摺動可能に接触されている
【００２２】
かくして、レンズ鏡筒の回転部の回転位置によって複数のブラシ５５と電気接点パターン５３の接触位置が変化するため、その回転位置に応じて電気的出力が変更される。この電気的出力の変化を見ることにより、回転位置検出手段５２でレンズのズーム位置を検出することができる。
【００２３】
図８は、後者の可変抵抗器による回転位置の検出手段を示すものである。図８において、符号６０は沈胴式レンズの撮像レンズ部であり、同じく沈胴位置とワイド（広角）位置とテレ（望遠）位置を選択的に取ることができる。撮像レンズ部６０の左上部にファインダレンズ６１が配置されており、その下方である撮像レンズ部６０の左下部に、可変抵抗器による回転位置検出手段６２が設けられている。
【００２４】
この回転位置検出手段６２は、カメラ本体等の固定部に取り付けられた可変抵抗器６３と、この可変抵抗器６３の検出片６３ａを支持する支持部材６４と、この支持部材６４を撮像レンズ部６０の光軸方向に移動させるリードスクリュー６５と、レンズ鏡筒の回転部に設けられたギア部に噛合してその回転力をリードスクリュー６５に伝達するギア列６６とから構成されている。ギア列６６は、レンズ鏡筒のギア部に噛合される駆動ギアと、リードスクリュー６５に固定されるスクリュー部ギアと、このスクリュー部ギアと駆動ギアとの間を動力伝達可能に連結するアイドラギアとからなっている。
【００２５】
かくして、レンズ鏡筒の回転部の回転位置によって可変抵抗器６３の抵抗値が変化する。その可変抵抗器６３から出力される抵抗値を見ることにより、回転位置検出手段６２でレンズのズーム位置を検出することができる。
【００２６】
また、上述したような位置検出方法を用いた光学装置としては、例えば、特許文献１のようなものもある。この特許文献１に記載された光学装置は、光学系を構成する第１のレンズユニットと、前記第１のレンズユニットを駆動する第１のモータと、前記光学系を構成する、前記第１のレンズユニットの後方に設けられる第２のレンズユニットと、前記光学系の収納指示に応答して前記第２のレンズユニットを繰り込み、前記第２のレンズユニットを繰り込みが完了した後に前記第１のレンズユニットの繰り込みを開始し、前記第２のレンズユニットを繰り込みによって空けられたスペースに前記第１のレンズユニットを繰り込むように前記第１、第２のモータを制御する制御手段を有する、ことを特徴としている。
【００２７】
この光学装置は、レンズの位置を検出するためのリニアセンサを備えており、そのリニアセンサはベースにネジ止め等により固定されている。このリニアセンサは可変抵抗器からなり、端子間に所定の電圧を印加した状態で摺動子がスライドすることにより、リニアに変化する出力が端子間から出力される。
【００２８】
【特許文献１】
特開２０００−１９４０４６号公報（第５頁、図１２等）
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなレンズ位置検出方法において、前者のカム環の回転角度による位置検出方法では、カム環の外形部に突起やスイッチ或いは電気的パターン等を配する必要があるため、外形部が大きくなって大型化されると共に、部品点数や加工工数が増加して不経済になってしまうという課題があった。
【００３０】
また、後者のカム環の繰り出し方向の位置による位置検出方法では、外形部に突起を設け、この突起に対応させてスイッチや板バネを所定位置に設ける必要があるため、前者に比べて部品点数の増加は少ないが、外形部が大きくなり、小型化については不利になっているという課題があった。更に、どちらの位置検出方法においても、機械的スイッチや導通を検出するブラシ等の摺動部分が存在し、その摺動部分の摩擦抵抗によってレンズに対する負荷が発生する。そのため、駆動力に対するレンズの移動効率が下がってしまうという課題もある。
【００３１】
本発明は、上述したような課題を解消するためになされたものであり、移動可能なレンズ鏡筒の内部に位置検出手段を設け、レンズ鏡筒の内部でその位置を検出することにより、装置全体の小型化を図ることができると共に、レンズ鏡筒内に配置されたレンズ部間の衝突を防止できる光学ユニット及びその光学ユニットを備えた撮像装置を提供することを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本出願の光学ユニットは、固定鏡筒に対して少なくとも１つのレンズ鏡筒が光軸方向に沿って移動可能であり、レンズ鏡筒の背後に撮像手段を備えた沈胴式の光学ユニットにおいて、固定鏡筒内でレンズ鏡筒に、そのレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段を設け、固定鏡筒は、撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、１つのレンズ鏡筒は、光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、位置検出手段は、２群レンズ枠及び後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、２群レンズ枠及び後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、突起部及びフォトセンサは、２群レンズ枠と後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、位置検出手段によって２群レンズ枠の位置を検出するようにした。
【００３３】
また、本出願の撮像装置は、固定鏡筒と、その固定鏡筒に対して光軸方向に沿って移動可能とされた少なくとも１つのレンズ鏡筒と、その１つのレンズ鏡筒の背後に配置された撮像手段と、固定鏡筒内で１つのレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段と、を有する沈胴式の光学ユニットを備えた撮像装置において、固定鏡筒は、撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、１つのレンズ鏡筒は、光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、位置検出手段は、２群レンズ枠及び後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、２群レンズ枠及び後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、突起部及びフォトセンサは、２群レンズ枠と後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、位置検出手段によって２群レンズ枠の位置を検出するようにしたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ装置である。
【００３４】
上述した光学ユニットでは、固定鏡筒内でレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段を設ける構成としたため、外形部の突起等をなくして小型化を図ることができると共に、部品点数や加工工数の増加を最小限に抑えることができる。
【００３５】
また、本出願の光学ユニットを備えた撮像装置では、小型化の可能な光学ユニットを用いることができるため、装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による沈胴式の光学ユニット及びその光学ユニットを備えた撮像装置の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
【００３７】
図１ａ、ｂ及びｃは本発明による沈胴式レンズの断面図であり、図１ａが不使用時のレンズ収納状態である沈胴位置、図１ｂがワイド（広角）位置、図１ｃがテレ（望遠）位置の各状態を示すものである。尚、図１ａ、ｂ及びｃにおいて、上述した図５ａ、ｂ及びｃで説明した構成部分と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００３８】
ここで、複数のレンズ１１を保持した１群レンズ枠１０及び複数のレンズ１３ａを保持した２群レンズ枠１３がカム環１２の回転駆動により、図１ａの沈胴位置から図１ｂのワイド位置及び図１ｂのワイド位置から図１ｃのテレ位置にズーミング動作を行うときの動作は、図５ａ、ｂ及びｃで説明した場合と同様である。
【００３９】
また、本発明の特徴とする部分は、固定鏡筒に対して少なくとも１つのレンズ鏡筒が光軸方向に沿って移動可能であり、レンズ鏡筒の背後に撮像手段を備えた沈胴式の光学ユニットにおいて、移動可能なレンズ鏡筒の内部に、レンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段を設けたことであり、これによりフォーカスレンズ部の動作範囲の制御を行い、レンズ鏡筒内におけるレンズ部間の衝突を防止して動作不良を回避すると共に、光学位置精度を向上させるものである。
【００４０】
以下に、光学ユニットのレンズ位置検出機構を、図１ａ〜ｃ及び図２を参照して説明する。図２は光学ユニットの分解斜視図である。
【００４１】
図１ａ〜ｃにおいて、１０は、複数のレンズ１１を保持する１群レンズ枠であり、１２は、１群レンズ枠１０を光軸方向へ移動可能に支持するカム環である。また、１３は、複数のレンズ１３ａを保持する２群レンズ枠であり、１６は、２群レンズ枠１３を光軸方向へ移動可能に支持する直進案内環である。更に、１５は、カム環１２を光軸方向へ移動可能に支持する固定環であり、固定環１５は後部鏡筒１７の前面に一体的に固定されている。後部鏡筒１７には、光学フィルタ２２と固体撮像素子２４が保持されていて、両者の間にはシールゴム２３が介在されている。ぞして、光学フィルタ２２の前方には、３群レンズ枠１８に保持されたレンズ１９が配置されている。
【００４２】
また、２群レンズ枠１３の背面側には、後部鏡筒１７側に突出するフィン状の突起部７１が設けられている。この突起部７１は、撮像レンズ部２の光軸と略平行となるように延在されていて、レンズ１９を保持する３群レンズ枠１８の外周面より外側に位置するように配置されている。この突起部７１を検出するフォトセンサ７２が、取付ブラケット７３を介して後部鏡筒１７に取り付けられている。フォトセンサ７２の検出部には突起部７１が対向されており、突起部７１がその検出部内に入り込むことによって２群レンズ枠１３の位置が検出される。
【００４３】
この実施例では、突起部７１とフォトセンサ７２とによってレンズ鏡筒の位置を検出するための位置検出手段の一具体例が構成されている。この位置検出手段では、２群レンズ枠１３が後退して最も３群レンズ枠１８に近づいた状態を検出することができる。この場合、３群レンズ枠１８に当接する直前で２群レンズ枠１３が停止するように突起部７１及びフォトセンサ７２を取り付ける。
【００４４】
次に、レンズの動作について説明する。
レンズの沈胴状態から、カム環１２がギア部１２ｃで駆動されることにより、カムピン１２ｄが、固定環１５のカム溝１５ａに沿って回転しながらワイド位置まで前方に移動する（矢印Ａ）。このとき、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３は、それぞれカムピン１０ａがカム溝１２ａに沿って前後方向に移動し、カムピン１３ｂがカム溝１２ｂに沿って前後方向に移動する。これにより、光学ユニットが所定の光学ワイド位置になる（矢印Ｂ及びＣ）。
【００４５】
また、光学ワイド−テレ位置の間も、カム環１２がギア部１２ｃで駆動されることにより回転する。この範囲の固定環１５のカム溝１５ａは、カム環１２が前後方向には移動しないように形成してあるため、矢印Ｄの動きとなる。このとき、１群レンズ枠１０は、カムピン１０ａがカム溝１５ａに沿って前後方向に移動し、２群レンズ枠１３は、カムピン１３ｂがカム溝１２ｂに沿って前後方向に移動することにより、所定の光学位置を経由しながら、光学ワイド−テレ位置間を移動する（矢印Ｅ及びＦ）。
【００４６】
上記の１群レンズ枠１０、２群レンズ枠１３及びカム環１２の駆動は、レンズの沈胴及びズームの動作を行うが、これとは別の駆動源により、３群レンズ枠１８であるフォーカスレンズ部が合焦の目的のため前後に駆動される（矢印Ｇ）。この際、図１ａの沈胴状態から図１ｂのワイド状態の間では、フォーカスレンズ部が所定の光学範囲全てを移動すると、２群レンズ枠１３が３群レンズ枠１８に衝突してしまうことになる。一方、図１ｂのワイド状態から図１ｃのテレ状態の間では、２群レンズ枠１３が前方に移動するためレンズ部同士が衝突することはない。
【００４７】
このため、レンズのズーム位置を検出し、沈胴位置からワイド位置までの間では、フォーカスレンズ部を動かす範囲に制限をかける必要がある。そこで、本発明では、２群レンズ枠１３に設けた検出用の突起部７１を、後部鏡筒１７に取り付けたフォトセンサ７２で検知することにより、レンズのズーム状態を検出することができる。即ち、２群レンズ枠１３は、図１ａの沈胴状態から図１ｃのテレ状態までの間では常に前方向に移動するため、２群レンズ枠１３の最後部に検出用突起部７１を設け、図１ａの沈胴状態ではフォトセンサ７２の検出部に挿入され、図１ｂのワイド状態ではフォトセンサ７２から退避するように配置することでワイド位置を検出することができる。また、図１ｂのワイド状態から図１ｃのテレ状態までの間では、検出用突起部７１はフォトセンサ７２から常に退避した状態となる。
【００４８】
これにより、フォトセンサ７２がＯＮ状態のときは、フォーカスレンズ部の作動範囲に制限をかけておき、ＯＦＦ状態のときは全作動範囲を動くことができるように制御することができる。従って、かかる制御を行うことにより、２群レンズ枠１３とフォーカスレンズ部である３群レンズ枠１８が衝突するのを回避することができる。更に、位置検出手段を設けたことによってワイド位置を検出することができるため、ズームの位置制度を向上させることを目的として使用することも可能である。
【００４９】
本発明は、上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５０】
例えば、上記実施例では、２群レンズ枠１３に突起部７１を設け、後部鏡筒１７にフォトセンサ７２を取り付ける構成としたが、これとは逆に、２群レンズ枠１３にフォトセンサ７２を取り付け、後部鏡筒１７に突起部７１を設ける構成としてもよい。更に、フォトセンサ以外のセンサを用いて突起部を検出する構成とすることもできる。更に又、突起部７１の形状も上記実施例のものに限定されるものではなく、例えば、丸棒や角棒等の棒状部材、その他各種形状のものを適用することができる。
【００５１】
また、本実施例では、フォトセンサ７２を後部鏡筒１７に取り付けた例について説明したが、フォトセンサ７２又は突起部７１を固定環１５の内側に設ける構成としてもよい。更に、本発明の光学ユニットは３つの群からなるレンズ構成に限定されるものではなく、固定鏡筒に対して相対的に移動するレンズ鏡筒が２個又は３個以上ある場合には、それらレンズ鏡筒の位置を検出するために２個又は３個以上の位置検出手段を設ける構成とすることも可能である。
【００５２】
更に、沈胴式レンズの駆動源は、一般的なＤＣモータやステッピングモータ以外にも、超音波モータ等を使用することもできる。また、ギア機構を必ずしも使用する必要はなく、例えば超音波モータやリニアモータ等によるダイレクト駆動としてもよい。更に又、沈胴式レンズの沈胴構造は、カム溝やカムピンによるカム機構に限定されるものではなく、光学レンズ系を沈胴式に薄型に収納する機構にも広く採用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の光学ユニットによれば、固定鏡筒内で光軸方向に沿って移動可能とされたレンズ鏡筒に位置検出手段を設け、固定鏡筒は、撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、１つのレンズ鏡筒は、光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、位置検出手段は、２群レンズ枠及び後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、２群レンズ枠及び後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、突起部及びフォトセンサは、２群レンズ枠と後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、位置検出手段によって２群レンズ枠の位置を検出する構成とした。そのため、外形部の突起等をなくして小型化を図ることができると共に、部品点数や加工工数の増加を最小限に抑えることができる。また、位置検出手段として非接触式のセンサを用いることにより、レンズに対する負荷等の機械的ロスを発生させることなく位置情報を得ることができるという効果が得られる。
【００５４】
また、本出願の光学ユニットを備えた撮像装置によれば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ装置として小型化の可能な光学ユニットを用いることができるため、撮像装置全体の小型化、軽量化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１ａは本発明の光学ユニットの第一の実施例の沈胴状態を示す断面図である。
図１ｂは同じく光学ユニットの第一の実施例のワイド位置を示す断面図である。
図１ｃは同じく光学ユニットの第一の実施例のテレ位置を示す断面図である。
【図２】 図１の光学ユニットを分解して示す斜視図である。
【図３】 光学ユニットが沈胴状態であるデジタルスチルカメラの外観斜視図である。
【図４】 光学ユニットがワイド状態又はテレ状態に伸長したデジタルスチルカメラの外観斜視図である。
【図５】 図５ａは従来の光学ユニットの沈胴状態を示す断面図である。
図５ｂは同じく光学ユニットのワイド位置を示す断面図である。
図５ｃは同じく光学ユニットのテレ位置を示す断面図である。
【図６】 従来の光学ユニットを分解して示す斜視図である。
【図７】 従来の光学ユニットのレンズ位置を検出する手段が電気的接点による方式である例を示す正面図である。
【図８】 従来の光学ユニットのレンズ位置を検出する手段が可変抵抗器による方式である例を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…１群レンズ枠、 １０ａ…カムピン、 １２…カム環、 １２ａ，１２ｂ…カム溝、 １２ｃ…ギア部、 １２ｄ…カムピン、 １３…２群レンズ枠、 １３ｂ…カムピン、 １５…固定環、 １６…直進案内環、 １６ａ，１６ｂ…案内溝、 １７…後部鏡筒、 １８…３群レンズ枠、 ２２…光学フィルタ、 ２４…固体撮像素子（撮像手段）、 ７１…突起部、 ７２…フォトセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を使用位置と収納位置との間に移動可能な沈胴式の光学ユニット、及びその光学ユニットを備えたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に、固定鏡筒に対して移動可能に支持されたレンズ鏡筒の位置を検出することによりレンズの位置情報（例えば、ズーム位置に関する情報等）を得ることができるようにした光学ユニット及びその光学ユニットを備えた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置においては、携帯性の向上や使い勝手の向上が求められ、カメラ全体の小型化が追求されており、撮像装置に用いられる光学系レンズ鏡筒やレンズの小型化も進められている。更に、撮影された画像のさらなる高画質化・高画素化の要望も強く、光学系の構成部材であるレンズは大型化しても駆動機構を小型化することによって光学系レンズ鏡筒の小型化が要望されることが多い。このような要望は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に使用されている、いわゆる沈胴式レンズに関しても同様であり、携帯の利便性という観点から小型化及び薄型化等が要望されている。
【０００３】
図３は、沈胴式レンズを備えた、例えばデジタルスチルカメラの不使用時のレンズ収納状態、つまりレンズの沈胴位置の外観斜視図を示すものである。図４は、レンズ鏡筒が伸長したカメラ使用状態を示すもので、ワイド（広角）位置若しくはテレ（望遠）位置の外観斜視図である。図５ａ、ｂ及びｃに従来の沈胴式レンズの断面図を示し、図５ａが不使用時のレンズ収納位置、図５ｂがワイド（広角）位置、図５ｃがテレ（望遠）位置の各断面図である。また、図６は、沈胴式レンズの分離状態の斜視図である。
【０００４】
まず、図３及び図４において、デジタルスチルカメラの主な機能について説明する。符号１がデジタルスチルカメラのカメラ本体部であり、符号２がカメラ本体部１の一側前面に設けられている沈胴式の撮像レンズ部である。図３の沈胴状態では、バリア３により撮像レンズ部２の前玉レンズ面が保護されている。また、カメラ本体部１の前面側にはファインダレンズ４と、ストロボ５と、被写体との距離を検出するためのオートフォーカス補助光受光部６が配置されている。また、符号７はファインダ窓、８はシャッターボタン、９はモード切り換えつまみである。
【０００５】
次に、図５ａ、ｂ及びｃ並びに図６を参照して、沈胴式の光学ユニットである撮像レンズ部２の詳細な構成について説明する。
【０００６】
符号１０は、複数のレンズ１１を保持した１群レンズ枠であり、１群レンズ枠１０はカム環１２の第１のカム溝１２ａに嵌合される複数のカムピン１０ａを備えている。１群レンズ枠１０は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。
【０００７】
符号１３は、複数のレンズ１３ａを保持した２群レンズ枠であり、２群レンズ枠１３はカム環１２の第２のカム溝１２ｂに嵌合される複数のカムピン１３ｂを備えている。２群レンズ枠１３は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。また、２群レンズ枠１３にはアイリスシャッター機構を構成している場合もある。
【０００８】
上述したカム環１２は、ギアユニット１４のギア１４ａにより固定環１５の内径内で回転駆動するためのギア部１２ｃと、固定環１５のカム溝１５ａに嵌合される複数のカムピン１２ｄを備えている。カム環１２は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。第１のカム溝１２ａ及び第２のカム溝１２ｂは、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３を所定のカーブに沿って光軸Ｌ方向に移動させるズーミング動作が行われる。
【０００９】
符号１６は直進案内環であり、カム環１２と一体的に固定環１５の内径で光軸Ｌ方向に移動する部材である。この直進案内環１６には、１群レンズ枠１０を光軸方向にガイドする複数の案内溝１６ａと、２群レンズ枠１３を光軸方向にガイドする複数の案内溝１６ｂを備えている。この直進案内環１６は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。
【００１０】
固定環１５は、後部鏡筒１７に固定される部材である。この固定環１５は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。
【００１１】
符号１８は、レンズ１９を保持した３群レンズ枠である。この３群レンズ枠１８は、例えばガラス繊維を含有する黒色のポリカーボネート樹脂で成形され、強度及び遮光性を有している。この３群レンズ枠１８は、後部鏡筒１７に対して光軸方向に移動可能に保持されており、図示しないステッピングモータ等の動力源によって光軸方向に微小に変移するようになっている。
【００１２】
後部鏡筒１７には固定環１５と、バリア駆動機構２０と、ギアユニット１４が固定される。また、後部鏡筒１７には３群レンズ枠１８に対面するようにした保持部２１に光学式ローパスカットフィルタや赤外カットフィルタからなる光学フィルタ２２がシールゴム２３で弾性付勢されるようにして位置決め固定されている。更に、後部鏡筒１７には光学フィルタ２２の背後にＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子２４が位置決め固定されている。
【００１３】
バリア駆動機構２０は、撮像レンズ部２の沈胴時に連動してバリア３を閉止駆動するための突起部材である。また、ギアユニット１４はギア１４ａと噛み合うギア部１２ｃを介してカム環１２を回転駆動するものであり、そのギア比は沈胴状態→ワイド状態→テレ状態及びテレ状態→ワイド状態→沈胴状態の範囲において十分な駆動力を得られるように決められている。
【００１４】
次に、上述した撮像レンズ部２の動作について説明する。
図５ａの沈胴状態から図５ｂのワイド位置の間の動作において、カム環１２はギア部１２ｃがギアユニット１４のギア１４ａがＤＣモータ等の駆動源によって駆動され、カムピン１２ｄが固定環１５のカム溝１５ａに沿って回転しながら光軸方向に被写体に向けて移動する。このとき、直進案内環１６はカム環１２と一体に矢印Ａ方向に移動する。
【００１５】
これと同時に１群レンズ枠１０はそのカムピン１０ａがカム環１２の第１のカム溝１２ａ及び直進案内環１６の案内溝１６ａに沿って矢印Ｂ方向へ移動する。これと同時に２群レンズ枠１３はそのカムピン１３ｂがカム環１２の第２のカム溝１２ｂ及び直進案内環１６の案内溝１６ｂに沿って矢印Ｃ方向へ移動する。以上のような動作により１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３は光学的にワイド位置となる。
【００１６】
そして、ワイド位置から図５ｃのテレ位置の間の動作においても、カム環１２はギアユニット１４により駆動されるが、この範囲においてカムピン１２ｄはカム溝１５ａの水平なカム溝１５ｂを移動することでカム環１２が光軸方向に移動しないことから、直進案内環１６も矢印Ｄに示すように光軸方向には移動しない。このとき、１群レンズ枠１０は、そのカムピン１０ａがカム環１２のカム溝１２ａ及び直進案内環１６の案内溝１６ａに沿って矢印Ｅ方向に移動する。
【００１７】
同時に２群レンズ枠１３は、そのカムピン１３ｂがカム環１２のカム溝１２ｂ及び直進案内環１６の案内溝１６ｂに沿って矢印Ｆ方向に移動する。以上のような動作により、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３は光学的にワイド位置からテレ位置の間を移動することによってズーミング動作を行う。尚、テレ位置からワイド位置、ワイド位置から沈胴状態については、ギアユニット１４のギア１４ａを逆回転駆動することで、カム環１２を逆向きに回転させることによって行う。
【００１８】
ここで、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３がズーミング動作を行ったとき、これとは別の図示しない、例えばステッピングモータ等からなる駆動源によって３群レンズ枠１８が光軸方向に微小に変位することによりフォーカッシング動作を行う。
【００１９】
このように撮像レンズ部２が被写体の位置に応じて１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３を移動させてズーミング動作及びフォーカッシング動作を選択的に行うため、撮像レンズ部２には、レンズの位置を検出する手段が必要となる。従来の沈胴式レンズのズーム位置検出方法としては、例えば、カム環の回転角度による位置検出方法や、カム環の繰り出し方向の位置による位置検出方法等が知られている。
【００２０】
更に、カム環の回転角度による位置検出方法には、カム環の外形部に電気的なパターンを配し、その導通の変化によって位置を検出する方法や、カム環の外形部に回転位置を検出するための突起と、その外側に配したスイッチを設け、その突起でスイッチを動作させてズーム位置を検出する方法等がしられている。
【００２１】
図７は、前者の電気的接点（ブラシ）による回転位置の検出手段を示すものである。図７において、符号５０は沈胴式レンズの撮像レンズ部であり、不使用時のレンズ収納状態である沈胴位置と、ワイド（広角）位置と、テレ（望遠）位置を選択的に取ることができるようになっている。撮像レンズ部５０の左上部にはファインダレンズ５１が配置されている。この撮像レンズ部５０の上部に、電気的接点による回転位置検出手段５２が設けられている。この回転位置検出手段５２は、レンズ鏡筒の回転部に設けられた電気接点パターン５３と、カメラ本体等の固定部に取り付けられたブラシ部５４とからなり、ブラシ部５４に設けられた複数のブラシ５５が電気接点パターン５３に摺動可能に接触されている
【００２２】
かくして、レンズ鏡筒の回転部の回転位置によって複数のブラシ５５と電気接点パターン５３の接触位置が変化するため、その回転位置に応じて電気的出力が変更される。この電気的出力の変化を見ることにより、回転位置検出手段５２でレンズのズーム位置を検出することができる。
【００２３】
図８は、後者の可変抵抗器による回転位置の検出手段を示すものである。図８において、符号６０は沈胴式レンズの撮像レンズ部であり、同じく沈胴位置とワイド（広角）位置とテレ（望遠）位置を選択的に取ることができる。撮像レンズ部６０の左上部にファインダレンズ６１が配置されており、その下方である撮像レンズ部６０の左下部に、可変抵抗器による回転位置検出手段６２が設けられている。
【００２４】
この回転位置検出手段６２は、カメラ本体等の固定部に取り付けられた可変抵抗器６３と、この可変抵抗器６３の検出片６３ａを支持する支持部材６４と、この支持部材６４を撮像レンズ部６０の光軸方向に移動させるリードスクリュー６５と、レンズ鏡筒の回転部に設けられたギア部に噛合してその回転力をリードスクリュー６５に伝達するギア列６６とから構成されている。ギア列６６は、レンズ鏡筒のギア部に噛合される駆動ギアと、リードスクリュー６５に固定されるスクリュー部ギアと、このスクリュー部ギアと駆動ギアとの間を動力伝達可能に連結するアイドラギアとからなっている。
【００２５】
かくして、レンズ鏡筒の回転部の回転位置によって可変抵抗器６３の抵抗値が変化する。その可変抵抗器６３から出力される抵抗値を見ることにより、回転位置検出手段６２でレンズのズーム位置を検出することができる。
【００２６】
また、上述したような位置検出方法を用いた光学装置としては、例えば、特許文献１のようなものもある。この特許文献１に記載された光学装置は、光学系を構成する第１のレンズユニットと、前記第１のレンズユニットを駆動する第１のモータと、前記光学系を構成する、前記第１のレンズユニットの後方に設けられる第２のレンズユニットと、前記光学系の収納指示に応答して前記第２のレンズユニットを繰り込み、前記第２のレンズユニットを繰り込みが完了した後に前記第１のレンズユニットの繰り込みを開始し、前記第２のレンズユニットを繰り込みによって空けられたスペースに前記第１のレンズユニットを繰り込むように前記第１、第２のモータを制御する制御手段を有する、ことを特徴としている。
【００２７】
この光学装置は、レンズの位置を検出するためのリニアセンサを備えており、そのリニアセンサはベースにネジ止め等により固定されている。このリニアセンサは可変抵抗器からなり、端子間に所定の電圧を印加した状態で摺動子がスライドすることにより、リニアに変化する出力が端子間から出力される。
【００２８】
【特許文献１】
特開２０００−１９４０４６号公報（第５頁、図１２等）
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなレンズ位置検出方法において、前者のカム環の回転角度による位置検出方法では、カム環の外形部に突起やスイッチ或いは電気的パターン等を配する必要があるため、外形部が大きくなって大型化されると共に、部品点数や加工工数が増加して不経済になってしまうという課題があった。
【００３０】
また、後者のカム環の繰り出し方向の位置による位置検出方法では、外形部に突起を設け、この突起に対応させてスイッチや板バネを所定位置に設ける必要があるため、前者に比べて部品点数の増加は少ないが、外形部が大きくなり、小型化については不利になっているという課題があった。更に、どちらの位置検出方法においても、機械的スイッチや導通を検出するブラシ等の摺動部分が存在し、その摺動部分の摩擦抵抗によってレンズに対する負荷が発生する。そのため、駆動力に対するレンズの移動効率が下がってしまうという課題もある。
【００３１】
本発明は、上述したような課題を解消するためになされたものであり、移動可能なレンズ鏡筒の内部に位置検出手段を設け、レンズ鏡筒の内部でその位置を検出することにより、装置全体の小型化を図ることができると共に、レンズ鏡筒内に配置されたレンズ部間の衝突を防止できる光学ユニット及びその光学ユニットを備えた撮像装置を提供することを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本出願の光学ユニットは、固定鏡筒に対して少なくとも１つのレンズ鏡筒が光軸方向に沿って移動可能であり、レンズ鏡筒の背後に撮像手段を備えた沈胴式の光学ユニットにおいて、固定鏡筒内でレンズ鏡筒に、そのレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段を設け、固定鏡筒は、撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、１つのレンズ鏡筒は、光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、位置検出手段は、２群レンズ枠及び後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、２群レンズ枠及び後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、突起部及びフォトセンサは、２群レンズ枠と後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、位置検出手段によって２群レンズ枠の位置を検出するようにした。
【００３３】
また、本出願の撮像装置は、固定鏡筒と、その固定鏡筒に対して光軸方向に沿って移動可能とされた少なくとも１つのレンズ鏡筒と、その１つのレンズ鏡筒の背後に配置された撮像手段と、固定鏡筒内で１つのレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段と、を有する沈胴式の光学ユニットを備えた撮像装置において、固定鏡筒は、撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、１つのレンズ鏡筒は、光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、位置検出手段は、２群レンズ枠及び後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、２群レンズ枠及び後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、突起部及びフォトセンサは、２群レンズ枠と後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、位置検出手段によって２群レンズ枠の位置を検出するようにしたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ装置である。
【００３４】
上述した光学ユニットでは、固定鏡筒内でレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段を設ける構成としたため、外形部の突起等をなくして小型化を図ることができると共に、部品点数や加工工数の増加を最小限に抑えることができる。
【００３５】
また、本出願の光学ユニットを備えた撮像装置では、小型化の可能な光学ユニットを用いることができるため、装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による沈胴式の光学ユニット及びその光学ユニットを備えた撮像装置の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
【００３７】
図１ａ、ｂ及びｃは本発明による沈胴式レンズの断面図であり、図１ａが不使用時のレンズ収納状態である沈胴位置、図１ｂがワイド（広角）位置、図１ｃがテレ（望遠）位置の各状態を示すものである。尚、図１ａ、ｂ及びｃにおいて、上述した図５ａ、ｂ及びｃで説明した構成部分と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００３８】
ここで、複数のレンズ１１を保持した１群レンズ枠１０及び複数のレンズ１３ａを保持した２群レンズ枠１３がカム環１２の回転駆動により、図１ａの沈胴位置から図１ｂのワイド位置及び図１ｂのワイド位置から図１ｃのテレ位置にズーミング動作を行うときの動作は、図５ａ、ｂ及びｃで説明した場合と同様である。
【００３９】
また、本発明の特徴とする部分は、固定鏡筒に対して少なくとも１つのレンズ鏡筒が光軸方向に沿って移動可能であり、レンズ鏡筒の背後に撮像手段を備えた沈胴式の光学ユニットにおいて、移動可能なレンズ鏡筒の内部に、レンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段を設けたことであり、これによりフォーカスレンズ部の動作範囲の制御を行い、レンズ鏡筒内におけるレンズ部間の衝突を防止して動作不良を回避すると共に、光学位置精度を向上させるものである。
【００４０】
以下に、光学ユニットのレンズ位置検出機構を、図１ａ〜ｃ及び図２を参照して説明する。図２は光学ユニットの分解斜視図である。
【００４１】
図１ａ〜ｃにおいて、１０は、複数のレンズ１１を保持する１群レンズ枠であり、１２は、１群レンズ枠１０を光軸方向へ移動可能に支持するカム環である。また、１３は、複数のレンズ１３ａを保持する２群レンズ枠であり、１６は、２群レンズ枠１３を光軸方向へ移動可能に支持する直進案内環である。更に、１５は、カム環１２を光軸方向へ移動可能に支持する固定環であり、固定環１５は後部鏡筒１７の前面に一体的に固定されている。後部鏡筒１７には、光学フィルタ２２と固体撮像素子２４が保持されていて、両者の間にはシールゴム２３が介在されている。ぞして、光学フィルタ２２の前方には、３群レンズ枠１８に保持されたレンズ１９が配置されている。
【００４２】
また、２群レンズ枠１３の背面側には、後部鏡筒１７側に突出するフィン状の突起部７１が設けられている。この突起部７１は、撮像レンズ部２の光軸と略平行となるように延在されていて、レンズ１９を保持する３群レンズ枠１８の外周面より外側に位置するように配置されている。この突起部７１を検出するフォトセンサ７２が、取付ブラケット７３を介して後部鏡筒１７に取り付けられている。フォトセンサ７２の検出部には突起部７１が対向されており、突起部７１がその検出部内に入り込むことによって２群レンズ枠１３の位置が検出される。
【００４３】
この実施例では、突起部７１とフォトセンサ７２とによってレンズ鏡筒の位置を検出するための位置検出手段の一具体例が構成されている。この位置検出手段では、２群レンズ枠１３が後退して最も３群レンズ枠１８に近づいた状態を検出することができる。この場合、３群レンズ枠１８に当接する直前で２群レンズ枠１３が停止するように突起部７１及びフォトセンサ７２を取り付ける。
【００４４】
次に、レンズの動作について説明する。
レンズの沈胴状態から、カム環１２がギア部１２ｃで駆動されることにより、カムピン１２ｄが、固定環１５のカム溝１５ａに沿って回転しながらワイド位置まで前方に移動する（矢印Ａ）。このとき、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３は、それぞれカムピン１０ａがカム溝１２ａに沿って前後方向に移動し、カムピン１３ｂがカム溝１２ｂに沿って前後方向に移動する。これにより、光学ユニットが所定の光学ワイド位置になる（矢印Ｂ及びＣ）。
【００４５】
また、光学ワイド−テレ位置の間も、カム環１２がギア部１２ｃで駆動されることにより回転する。この範囲の固定環１５のカム溝１５ａは、カム環１２が前後方向には移動しないように形成してあるため、矢印Ｄの動きとなる。このとき、１群レンズ枠１０は、カムピン１０ａがカム溝１５ａに沿って前後方向に移動し、２群レンズ枠１３は、カムピン１３ｂがカム溝１２ｂに沿って前後方向に移動することにより、所定の光学位置を経由しながら、光学ワイド−テレ位置間を移動する（矢印Ｅ及びＦ）。
【００４６】
上記の１群レンズ枠１０、２群レンズ枠１３及びカム環１２の駆動は、レンズの沈胴及びズームの動作を行うが、これとは別の駆動源により、３群レンズ枠１８であるフォーカスレンズ部が合焦の目的のため前後に駆動される（矢印Ｇ）。この際、図１ａの沈胴状態から図１ｂのワイド状態の間では、フォーカスレンズ部が所定の光学範囲全てを移動すると、２群レンズ枠１３が３群レンズ枠１８に衝突してしまうことになる。一方、図１ｂのワイド状態から図１ｃのテレ状態の間では、２群レンズ枠１３が前方に移動するためレンズ部同士が衝突することはない。
【００４７】
このため、レンズのズーム位置を検出し、沈胴位置からワイド位置までの間では、フォーカスレンズ部を動かす範囲に制限をかける必要がある。そこで、本発明では、２群レンズ枠１３に設けた検出用の突起部７１を、後部鏡筒１７に取り付けたフォトセンサ７２で検知することにより、レンズのズーム状態を検出することができる。即ち、２群レンズ枠１３は、図１ａの沈胴状態から図１ｃのテレ状態までの間では常に前方向に移動するため、２群レンズ枠１３の最後部に検出用突起部７１を設け、図１ａの沈胴状態ではフォトセンサ７２の検出部に挿入され、図１ｂのワイド状態ではフォトセンサ７２から退避するように配置することでワイド位置を検出することができる。また、図１ｂのワイド状態から図１ｃのテレ状態までの間では、検出用突起部７１はフォトセンサ７２から常に退避した状態となる。
【００４８】
これにより、フォトセンサ７２がＯＮ状態のときは、フォーカスレンズ部の作動範囲に制限をかけておき、ＯＦＦ状態のときは全作動範囲を動くことができるように制御することができる。従って、かかる制御を行うことにより、２群レンズ枠１３とフォーカスレンズ部である３群レンズ枠１８が衝突するのを回避することができる。更に、位置検出手段を設けたことによってワイド位置を検出することができるため、ズームの位置制度を向上させることを目的として使用することも可能である。
【００４９】
本発明は、上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５０】
例えば、上記実施例では、２群レンズ枠１３に突起部７１を設け、後部鏡筒１７にフォトセンサ７２を取り付ける構成としたが、これとは逆に、２群レンズ枠１３にフォトセンサ７２を取り付け、後部鏡筒１７に突起部７１を設ける構成としてもよい。更に、フォトセンサ以外のセンサを用いて突起部を検出する構成とすることもできる。更に又、突起部７１の形状も上記実施例のものに限定されるものではなく、例えば、丸棒や角棒等の棒状部材、その他各種形状のものを適用することができる。
【００５１】
また、本実施例では、フォトセンサ７２を後部鏡筒１７に取り付けた例について説明したが、フォトセンサ７２又は突起部７１を固定環１５の内側に設ける構成としてもよい。更に、本発明の光学ユニットは３つの群からなるレンズ構成に限定されるものではなく、固定鏡筒に対して相対的に移動するレンズ鏡筒が２個又は３個以上ある場合には、それらレンズ鏡筒の位置を検出するために２個又は３個以上の位置検出手段を設ける構成とすることも可能である。
【００５２】
更に、沈胴式レンズの駆動源は、一般的なＤＣモータやステッピングモータ以外にも、超音波モータ等を使用することもできる。また、ギア機構を必ずしも使用する必要はなく、例えば超音波モータやリニアモータ等によるダイレクト駆動としてもよい。更に又、沈胴式レンズの沈胴構造は、カム溝やカムピンによるカム機構に限定されるものではなく、光学レンズ系を沈胴式に薄型に収納する機構にも広く採用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の光学ユニットによれば、固定鏡筒内で光軸方向に沿って移動可能とされたレンズ鏡筒に位置検出手段を設け、固定鏡筒は、撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、１つのレンズ鏡筒は、光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、位置検出手段は、２群レンズ枠及び後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、２群レンズ枠及び後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、突起部及びフォトセンサは、２群レンズ枠と後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、位置検出手段によって２群レンズ枠の位置を検出する構成とした。そのため、外形部の突起等をなくして小型化を図ることができると共に、部品点数や加工工数の増加を最小限に抑えることができる。また、位置検出手段として非接触式のセンサを用いることにより、レンズに対する負荷等の機械的ロスを発生させることなく位置情報を得ることができるという効果が得られる。
【００５４】
また、本出願の光学ユニットを備えた撮像装置によれば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ装置として小型化の可能な光学ユニットを用いることができるため、撮像装置全体の小型化、軽量化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１ａは本発明の光学ユニットの第一の実施例の沈胴状態を示す断面図である。
図１ｂは同じく光学ユニットの第一の実施例のワイド位置を示す断面図である。
図１ｃは同じく光学ユニットの第一の実施例のテレ位置を示す断面図である。
【図２】 図１の光学ユニットを分解して示す斜視図である。
【図３】 光学ユニットが沈胴状態であるデジタルスチルカメラの外観斜視図である。
【図４】 光学ユニットがワイド状態又はテレ状態に伸長したデジタルスチルカメラの外観斜視図である。
【図５】 図５ａは従来の光学ユニットの沈胴状態を示す断面図である。
図５ｂは同じく光学ユニットのワイド位置を示す断面図である。
図５ｃは同じく光学ユニットのテレ位置を示す断面図である。
【図６】 従来の光学ユニットを分解して示す斜視図である。
【図７】 従来の光学ユニットのレンズ位置を検出する手段が電気的接点による方式である例を示す正面図である。
【図８】 従来の光学ユニットのレンズ位置を検出する手段が可変抵抗器による方式である例を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…１群レンズ枠、 １０ａ…カムピン、 １２…カム環、 １２ａ，１２ｂ…カム溝、 １２ｃ…ギア部、 １２ｄ…カムピン、 １３…２群レンズ枠、 １３ｂ…カムピン、 １５…固定環、 １６…直進案内環、 １６ａ，１６ｂ…案内溝、 １７…後部鏡筒、 １８…３群レンズ枠、 ２２…光学フィルタ、 ２４…固体撮像素子（撮像手段）、 ７１…突起部、 ７２…フォトセンサ
Claims (4)
- 固定鏡筒に対して少なくとも１つのレンズ鏡筒が光軸方向に沿って移動可能であり、
上記レンズ鏡筒の背後に撮像手段を備えた沈胴式の光学ユニットにおいて、
上記固定鏡筒内で上記レンズ鏡筒に、当該レンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段を設け、
上記固定鏡筒は、上記撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、
上記１つのレンズ鏡筒は、上記光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、
上記位置検出手段は、上記２群レンズ枠及び上記後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、上記２群レンズ枠及び上記後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ上記突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、
上記突起部及び上記フォトセンサは、上記２群レンズ枠と上記後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、
上記位置検出手段によって上記２群レンズ枠の位置を検出するようにした
光学ユニット。 - 上記２群レンズ枠は、上記光軸方向の位置を変えることによりズーム領域を設定することができるズームレンズであり、
上記位置検出手段によって上記レンズのズーム領域を検出するようにした
請求項１記載の光学ユニット。 - 上記ズームレンズが沈胴位置からテレ位置までの間に位置するときに当該ズームレンズを上記テレ位置側に移動させる移動手段を設け、
上記沈胴位置からワイド位置までは上記位置検出手段によって上記２群レンズ枠の位置を検出し、ワイド位置からテレ位置までは位置検出手段が２群レンズ枠の位置を検出しないようにした
請求項２記載の光学ユニット。 - 固定鏡筒と、
上記固定鏡筒に対して光軸方向に沿って移動可能とされた少なくとも１つのレンズ鏡筒と、
上記レンズ鏡筒の背後に配置された撮像手段と、
上記固定鏡筒内で上記１つのレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出手段と、
を有する沈胴式の光学ユニットを備えた撮像装置において、
上記固定鏡筒は、上記撮像手段を保持する後部鏡筒を有し、
上記１つのレンズ鏡筒は、上記光軸方向に沿って移動可能とされた２群レンズ枠を有する直進案内環であり、
上記位置検出手段は、上記２群レンズ枠及び上記後部鏡筒の一方に設けられたフィン状の突起部と、上記２群レンズ枠及び上記後部鏡筒の他方に取り付けられ且つ上記突起部を検出可能なフォトセンサと、を有し、
上記突起部及び上記フォトセンサは、上記２群レンズ枠と上記後部鏡筒との間に配置されたレンズを保持する３群レンズ枠の外周面より外側に位置するように配置し、
上記位置検出手段によって上記２群レンズ枠の位置を検出するようにした
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ装置である
撮像装置。
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