JP4420597B2

JP4420597B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4420597B2
Application number: JP2002284354A
Authority: JP
Inventors: 達郎牧井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004118101A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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して好適な沈胴式の光学ユニットを備えた撮像装置に関し、詳しくは、光学ユニットの沈胴時に光学フィルタを光軸と直交方向に退避させることにより、退避されたスペース部分に、例えばフォーカスレンズのレンズ枠を入り込ませることで沈胴式レンズの薄型化を実現するようにしたものである。
【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が、さらなる高画質化・高画素化の要望は強く、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場合がある。また、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携帯性の利便性という観点から小型化及び薄型化が要望されている。
【０００３】
また、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、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子は、光学系レンズ鏡筒によって結像された被写体像を受像し、この受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体像に対応したデジタルデータを生成する。ここで、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子は、幾何学的に離散的なサンプリングをするために、撮像素子の周期配列により細かい幾何学模様（髪の毛や縞模様、タイル模様等）を写すと、偽色信号やモアレ等が生じ、画像に違和感が生じてしまうという不具合がある。この不要な高周波成分を除くために光学式ローパスフィルタによってボケを加えるということが一般的に行われている。
【０００４】
また、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子は、一般的に可視光だけでなく赤外域にも高い感度を持っているため、不要な赤外域を遮断しなければ正しい色再現ができない。このため、不要な赤外域を遮断するために赤外線カットフィルタが用いられる。
【０００５】
図５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、図６はレンズ鏡筒が伸長したカメラ使用状態で、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。また、図７ａ、ｂ、ｃに従来の沈胴式レンズの断面図を示し、図７ａが不使用時のレンズ収納位置、図７ｂがワイド（広角）位置、図７ｃがテレ（望遠）位置の各断面図である。また、図８は沈胴式レンズの分離状態の斜視図である。
【０００６】
まず、図５及び図６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り、図５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。
【０００７】
次に、図７ａ、ｂ、ｃ及び図８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。
【０００８】
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を備えており、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。
【０００９】
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を備えており、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。
【００１０】
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及び固定環１５のカム溝１５ａに嵌合される複数のカムピン１２ｄを備えており、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方向に移動させズーミング動作が行われる。
【００１１】
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、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を備えており、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。
【００１２】
固定環１５は後部鏡筒１７に固定される部材であり、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。
【００１３】
符号１８はレンズ１９を保持した３群レンズ枠であり、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。
【００１４】
後部鏡筒１７には固定環１５、バリア駆動機構２０、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に光学式ローパスフィルタや赤外線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。また、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。
【００１５】
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。
【００１６】
次に、撮像レンズ部２の動作について説明する。
図７ａの沈胴状態から図７ｂ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。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。
【００１７】
そして、ワイド位置から図７ｃ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。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】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように構成した沈胴式の撮像レンズ部２は、沈胴状態において光学フィルタ２２自体の厚さ及び光学フィルタ２２の固定部分である保持部２１の厚さにより、３群レンズ枠１８が固体撮像素子２４側に移動できる範囲が規制されてしまう。また、３群レンズ枠１８と２群レンズ枠１３の間や２群レンズ枠と１群レンズ枠１０の間を近づけることができる距離に関してもある一定の限度があった。仮に３群レンズ枠１８を後部鏡筒１７に設けられた保持部２１に接触するところまで移動させ、３群レンズ枠１８と２群レンズ枠１３、２群レンズ枠１３と１群レンズ枠１０をそれぞれ接触するところまで近づけたとしても撮像レンズ部２の沈胴全長はある一定の限界までしか薄型化することができなかった。
【００２０】
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、沈胴式レンズのより一層の薄型化を実現できるようにした撮像装置を得ることを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、後部鏡筒と、レンズ枠と、を備え、後部鏡筒とレンズ枠は光軸上に位置し、沈胴時に沈胴していないときに比べて、後部鏡筒とレンズ枠の光軸の方向の距離が短くなる沈胴式光学ユニットを備えた撮像装置において、後部鏡筒は、光学フィルタと、その光学フィルタを保持する手段を含む保持部材と、その保持部材を付勢する付勢手段と、第１のストッパ部材と、第２のストッパ部材と、を備え、レンズ枠は、後部鏡筒側に位置する操作部材を備え、沈胴していないときは、保持部材が付勢手段により付勢されることによって、保持部材が第１のストッパ部材に当接することで光学フィルタが光軸上に位置し、沈胴動作時に、後部鏡筒とレンズ枠の光軸上の距離が短くなって第１の距離となり操作部材のテーパ形状になっている先端が保持部材に当接して押圧することで、保持部材が光軸の方向と直交する第１の方向に移動することにより退避され、その退避により後部鏡筒とレンズ枠の光軸上の距離が、第１の距離よりも短い第２の距離になり、更に、第２のストッパ部材は、少なくとも沈胴時において保持部材の第１の方向への移動を規制し、後部鏡筒は凹部を備え、操作部材が凹部に入り込むことにより第２の距離になり、沈胴時に光学フィルタが光軸と直交方向に退避可能にされ、光学フィルタが退避された空間部分に沈胴時のレンズ枠を入り込ませるようにしたことを特徴としている。
【００２２】
上述した撮像装置によれば、レンズ鏡筒の沈胴時に光学フィルタを光軸と直交方向に退避させることで、退避された空間部分にレンズ鏡筒のレンズ枠が入り込み、これによって、光学ユニットの沈胴全長の薄型化を可能にすることができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１ａ、ｂ、ｃに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）位置の各断面図であり、図７ａ，ｂ，ｃで説明した構成部分と同一部分には同じ符号を付して説明する。
【００２５】
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動作は図７ａ、ｂ，ｃで説明した従来の場合と同様である。
【００２６】
ここで、本発明の特徴とする部分は、光学ユニットの沈胴状態において光学式ローパスフィルタや赤外線カットフィルタからなる光学フィルタを光軸Ｌに対して直交方向に退避させ、退避された空間部分にフォーカスレンズよりなる３群レンズ枠１８を入り込ませることで光学ユニットの沈胴全長の薄型化を可能にするものである。
【００２７】
以下に光学フィルタの退避機構を図２〜図４について説明する。図２は光学フィルタが光軸上に位置している場合の正面図、図３は光学フィルタが光軸と直交方向に退避した状態の正面図、図４は光学フィルタを退避するための作動機構を備えた２群レンズ枠１３の側面図である。
【００２８】
さて、後部鏡筒１７には３群レンズ枠１８と対面する位置にフィルタホルダ２５に保持された光学フィルタ２６が配置されている。フィルタホルダ２５にはほぼ逆「く」の字形に形成された作動レバー２７が設けられ、この作動レバー２７のほぼ中間部分が後部鏡筒１７に設けた支軸２８を支点として光学フィルタ２６が回動可能にされている。そして、作動レバー２７の支軸２８から離れた端部には引っ張りコイルばね２９の一端２９ａが係止され、引っ張りコイルばね２９の他端２９ｂが後部鏡筒１７に設けた固定ピン３０に係止されている。
【００２９】
すなわち、作動レバー２７は引っ張りコイルばね２９のばね付勢力により当該作動レバー２７の一側面が第１のストッパ３１に圧接されることで、光学フィルタ２６が光軸上に精度よく位置決めさせることができる。
【００３０】
上述した光学フィルタ２６を光軸と直交方向に退避させるための部材が２群レンズ枠１３に設けられている突起状の操作部材３２である。操作部材３２は本例では図４に示すように先端部に平面状のテーパー面３２ａが形成されている。
【００３１】
次に、光学フィルタ２６の動作について説明する。
図２に示すように光学フィルタ２６が光軸上にある状態は１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３が図１ｂに示すようなワイド位置や図１ｃに示すようなテレ位置である。ここで、１群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３が沈胴方向に動作すると、２群レンズ枠１３に設けられている突起状の操作部材３２の先端部が光学フィルタ２６の作動レバー２７の一側面に接触し、２群レンズ枠１３のさらなる沈胴動作に伴って操作部材３２のテーパー面３２ａで作動レバー２７が支軸２８を中心にして押し戻されるようにして反時計回り方向へ回動され、図１に示した沈胴状態において光学フィルタ２６は図３に示すように光軸上から退避される。光学フィルタ２６が退避された状態において、光学フィルタ２６が直進案内環１６などの収納を妨害することのないよう、作動レバー２７の他側面に対する第２のストッパ３３を設けることもできる。このとき、作動レバー２７の両側面にテーパー面３２ａ及び第２のストッパ３３が当接して挟み込んでしまうと、沈胴動作を妨害して動作不良を起こしてしまったり、あるいは作動レバー２７などの機構を破壊してしまう恐れがあるため、沈胴状態すなわち光学フィルタ２６が光軸上から退避した状態においては、作動レバー２７はテーパー面３２によって位置を決められ、第２のストッパ３３はあくまでも非常時の光学フィルタ２６に対する規制としておくことが好ましい。尚、作動レバー２７を回動するための操作部材３２は、後部鏡筒１７側に入り込むようになるので、後部鏡筒１７に孔あるいは凹部３４が形成されている。これによって、作動レバー２７や操作部材３２の設計自由度を増すことができる。また、操作部材３２は平面状のテーパー面３２ａに変わって曲面であってもよい。
【００３２】
このように光学フィルタ２６が光軸と直交方向に退避できるようにしたことで、光学フィルタ２６が退避して空いた空間部分ｅにステッピングモータ等により駆動される３群レンズ枠１８を後部鏡筒１７に接する位置まで矢印Ｈに示すように深く収納することができるようになり、これによって、１群レンズ枠１０、２群レンズ枠１３、直進案内環１６を空いた空間部分ｅの分、それぞれ深く収納することができるようになり、全体として沈胴式レンズの沈胴全長の薄型化を図ることができる。従って、このような沈胴式レンズを用いることで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の小型化及び薄型化を実現することができる。
【００３３】
尚、光学ユニットが沈胴状態からワイド位置にされる動作は、まず、３群レンズ枠１８が空間部分ｅから後退すると共に、一群レンズ枠１０及び２群レンズ枠１３が図１ｂのワイド位置に移動する動作に伴って２群レンズ枠１３の操作部材３２が光学フィルタ２６の作動レバー２７から後退する。これによって、光学フィルタ２６が引っ張りコイルばね２９のばね力により支軸２８を回動支点にして図３において時計回り方向へ回動し、光学フィルタ２６を再び光軸上に位置させることができる。
【００３４】
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。
【００３５】
本例では光学フィルタ２６を光軸上に復帰する部材として引っ張りコイルばね２９を使用した場合について説明したが、引っ張りコイルばねに変わって板ばねやねじりコイルばね等の弾性部材を使用することであってもよい。
【００３６】
また、本例では光学フィルタ２６が光軸と直交方向に出し入れできる機構として支軸２８を支点にして回動動作するようにした機構について説明したが、その他、後部鏡筒１７とバリア駆動機構（図８のバリア駆動機構２０）との間に光軸と直交方向にガイドレールを設け、このガイドレールに沿って光学フィルタを光軸と直交方向に出し入れ可能にすることであってもよく、また、ガイドレールは後部鏡筒１７とバリア駆動機構との間に限定されず、別の部材を構成することであっても同様の作用を得ることができる。
【００３７】
また、光学フィルタ２６を光軸と直交方向に出し入れするための手段として、ガイドレールに限らず、作動レバー２７の支軸部分の周辺をギア駆動機構と同様な機構で挟み込むようなことであってもよい。
【００３８】
また、光学ユニットが沈胴動作時に光学フィルタ２６を光軸と直交方向に移動させるための操作部材３２は、２群レンズ枠１３に必ずしも限定されるものでなく、例えば２群レンズ枠１３と一体に光軸方向に移動する直進案内環１６に設けるようにしてもよい。
【００３９】
また、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、光学フィルタ２６を光軸と直交方向に退避する機構を採用することで、沈胴全長の薄型化が図れるような沈胴式レンズであれば実施可能である。
【００４０】
また、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、超音波モータ等を使用することであってもよい。また、ギア機構を必ずしも使用する必要もなく、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でよい。
【００４１】
さらに、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ことなく、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。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による撮像装置は、固定環に対して少なくとも１つのレンズ枠が沈胴可能であり、レンズ枠の光軸方向の後方に光学フィルタを備え、沈胴時に光学フィルタが光軸と直交方向に退避可能にされ、その光学フィルタが退避された空間部分に沈胴時のレンズ枠を入り込ませるようにしたので、光学ユニットの沈胴全長の薄型化を実現することができ、例えば、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適用することで、この種カメラの小型化及び薄型化を可能にすることができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａ本例の撮像装置に係る光学ユニットの沈胴状態の断面図である。
ｂ同じく撮像装置に係る光学ユニットのワイド位置の断面図である。
ｃ同じく撮像装置に係る光学ユニットのテレ位置の断面図である。
【図２】光学フィルタが光軸上に位置している状態の正面図である。
【図３】光学フィルタが光軸上から退避した状態の正面図である。
【図４】２群レンズ枠の側面図である。
【図５】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６】光学ユニットがワイドまた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７】ａ従来の光学ユニットの沈胴状態の断面図である。
ｂ同じく光学ユニットのワイド位置の断面図である。
ｃ同じく光学ユニットのテレ位置の断面図である。
【図８】光学ユニットを分離した状態の斜視図である。
【符号の説明】
１０‥１群レンズ枠、１２‥カム環、１３‥２群レンズ枠、１５‥固定環、１７‥後部鏡筒、１８‥３群レンズ枠、２４‥ＣＣＤ、２５‥フィルタホルダ、２６‥光学フィルタ、２７‥作動レバー、２８‥支軸、３０‥固定ピン、３１‥第１のストッパ、３２‥操作部材、３２ａ‥テーパー面、３３‥第２のストッパ、ｅ‥空間部分、Ｌ‥光軸

Claims

後部鏡筒と、
レンズ枠と、を備え、
前記後部鏡筒と前記レンズ枠は光軸上に位置し、
沈胴時に沈胴していないときに比べて、前記後部鏡筒と前記レンズ枠の前記光軸の方向の距離が短くなる沈胴式光学ユニットを備えた撮像装置において、
前記後部鏡筒は、
光学フィルタと、
前記光学フィルタを保持する手段を含む保持部材と、
前記保持部材を付勢する付勢手段と、
第１のストッパ部材と、
第２のストッパ部材と、を備え、
前記レンズ枠は、前記後部鏡筒側に位置する操作部材を備え、
沈胴していないときは、前記保持部材が前記付勢手段により付勢されることによって、前記保持部材が前記第１のストッパ部材に当接することで前記光学フィルタが前記光軸上に位置し、
沈胴動作時に、前記後部鏡筒と前記レンズ枠の前記光軸上の距離が短くなって第１の距離となり前記操作部材のテーパ形状になっている先端が前記保持部材に当接して押圧することで、前記保持部材が前記光軸の方向と直交する第１の方向に移動することにより退避され、当該退避により前記後部鏡筒と前記レンズ枠の前記光軸上の距離が、前記第１の距離よりも短い第２の距離になり、
更に、前記第２のストッパ部材は、少なくとも沈胴時において前記保持部材の前記第１の方向への移動を規制し、
前記後部鏡筒は凹部を備え、前記操作部材が前記凹部に入り込むことにより前記第２の距離になり、
沈胴時に光学フィルタが光軸と直交方向に退避可能にされ、光学フィルタが退避された空間部分に沈胴時のレンズ枠を入り込ませるようにした
ことを特徴とする撮像装置。
前記沈胴動作時に、前記レンズ枠が前記光軸の方向に移動することにより、前記後部鏡筒と前記レンズ枠の前記光軸上の距離が短くなる
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記光学フィルタは、ローパスフィルタ及び赤外線カットフィルタである
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。