JP4639095B2 - レンズ鏡筒、レンズ鏡筒を有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、複数のレンズ群からなる撮影光学系において非撮影時には各レンズ群をそれぞれ移動させてレンズ鏡筒の全長を撮影時に対して短縮させ、撮影装置としての携帯性を良くしたレンズ鏡筒、特に沈胴式レンズ鏡筒、及びこのような沈胴式レンズ鏡筒を有する光学機器に関するものである。

従来より、銀塩フィルムを使用して写真撮影を行なう一般的な小型カメラや、ＣＣＤ等の撮像素子に光学像を結像させ、画像情報を電気的に読み出してメモリ等の記録用媒体に記録するデジタルスチルカメラ等の撮影装置では、携帯性を向上させるために非撮影時にはレンズ鏡筒全長を撮影時に対して短縮化するいわゆる沈胴式レンズ鏡筒が搭載されている。
このような沈胴式レンズ鏡筒の構成については、様々なものが提案され、実用化されている。

従来の沈胴式レンズ鏡筒においては、一般にカム筒と称する円筒状の部材の内周面もしくは外周面に複数のカム溝を形成し、この円筒状の部材を円筒軸を中心に回転させ、それぞれのカム溝にカムピンを介して係合された複数のレンズ群を、光軸方向に進退させ変倍動作を行なうと共に、レンズ鏡筒全体を沈胴させるように構成されている。

例えば、特許文献１あるいは特許文献２等では、以上のカム機構の構成が詳細に開示されている。
ところで、このような沈胴式レンズ鏡筒では、変倍時の焦点距離や沈胴状態をシステムが把握するために、カム筒の回転角度位置を知る必要がある。そのため、上記特許文献１のものではカム筒の外周面に設けられた反射率の異なる領域をフォトリフレクタで電気的に検出し、カム筒の絶対的な回転角度位置を知ると共に、カム筒の回動に応じて発生するパルス信号をカウントすることで、詳細な焦点距離情報を得ている。
また、上記特許文献２では、カム筒の後端部に設けられた突起をまたぐようにフォトインタラプタを配置し、突起の有無によりカム筒の所定回転角度位置を電気的に検出すると共に、駆動手段であるところのステッピングモ−タの駆動パルス数をカウントすることで、詳細なカム筒の回転角度情報を得ている。
特開平５−１８１０５０号公報 特開２００１−１８３５６５号公報

しかしながら、上記特許文献１のものでは、反射率の異なる領域をカム筒の外周面の後端部に設けているために、外周面にレンズ群を進退させるためのカム溝を配置する場合に、カム筒の後端部を使用できないので移動量が制限され、沈胴時におけるレンズ鏡筒全長を十分に短縮することが困難になる。
また、上記特許文献２のものでは、カム筒の後端部に突起を設け更にその後方にフォトインタラプタを配置し、レンズ鏡筒の後部から出っ張らないようにしているために、カム筒の光軸方向の長さが制限され、沈胴時におけるレンズ鏡筒全長を十分に短縮することが困難になっている。

本発明は、上記課題に鑑み、非撮影時にレンズ鏡筒の全長を短縮させるようにしたレンズ鏡筒の鏡筒短縮時におけるレンズ鏡筒全長を、より一層短縮化することが可能となるレンズ鏡筒、及び該レンズ鏡筒を有する光学機器を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を達成するために、以下のように構成したレンズ鏡筒、及び該レンズ鏡筒を有する光学機器を提供するものである。
すなわち、本発明のレンズ鏡筒は、非撮影時にレンズ鏡筒の全長を短縮させるようにしたレンズ鏡筒において、
光軸まわりに回転することでレンズを光軸方向に進退させるカム筒と、
前記カム筒に形成され、半径方向にリフトを持つカムリフト部と、
前記カムリフト部と当接して前記カム筒の回転により揺動するレバー部材と、
前記レバー部材を用いてカム筒の回転角度位置を検出する検出手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の光学機器は、上記したレンズ鏡筒を有することを特徴としている。

本発明によれば、非撮影時にレンズ鏡筒の全長を短縮させるようにしたレンズ鏡筒の鏡筒短縮時におけるレンズ鏡筒全長を、より一層短縮化することが可能となるレンズ鏡筒、及び該レンズ鏡筒を有する光学機器を実現することができる。

本発明は、上記構成により本発明の課題を達成することができるが、本発明の実施の形態においては、このレンズ鏡筒を、具体的には、撮影光学系の光軸まわりで回転することにより複数のレンズ群を光軸方向に進退させるカム筒（図１、図４の１１参照）と、前記カム筒に形成された径方向にカムリフト部（図４の１１ｂ参照）を持つカムと、前記カム筒の回転に応動するレバ−部材（図４の１６参照）と、前記レバ−部材の動きによりカム筒の所定回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段（図４の１５参照）と、を備え、前記カム筒の回転に応動するレバ−部材の動きによりカム筒の所定回転角度位置を検出するようにした沈胴式のレンズ鏡筒として構成することができる。これにより、沈胴時にレンズ鏡筒全長を短縮させる際に、上記特許文献１、２のようにカム筒の後端部にカム筒の所定回転角度位置を検出する手段等が設けられていないから、沈胴時のレンズ鏡筒の全長に対するカム筒の光軸方向の長さがこのような所定回転角度位置を検出する手段等によって制約されることがなく、カム筒の光軸方向の長さをより長く採ることができ、沈胴時のレンズ鏡筒全長をより短縮化することが可能となる。また、本発明の実施の形態によれば、カム筒の所定回転角度位置を検出するためのカムを有するフランジを、固定筒により光軸方向に挟み込むことで、カム筒の光軸方向の位置を規制する構成を採ることができる。これにより、カム筒の光軸方向の位置規制と所定角度位置検出のためのカム部が共用され、沈胴時のレンズ鏡筒全長をより短縮化することが可能となる。
また、本発明の実施の形態によれば、前記カムを前記カム筒の内周部に形成し、前記レバ−部材を前記カム筒の内周部より内側に配置する構成を採ることができる。これにより、カム筒の所定回転角度位置を検出するための構成がレンズ鏡筒内部に収納されるので、沈胴時のレンズ鏡筒全長をより短縮化するとともに沈胴式レンズ鏡筒をよりコンパクトにすることが可能となる。

以下に本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例においては、上記した本発明を適用して４群構成の変倍光学系を有する沈胴式レンズ鏡筒を構成した。
図１に本実施例における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図を示す。
また、図２に本実施例における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時における断面構成を示す。
また、図３に本実施例における沈胴式レンズ鏡筒の使用時の一状態における断面構成を示す。

図１〜図３において、Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３１は光軸と垂直な平面内で移動してぶれ補正動作を行なう第３可動レンズ群、Ｌ３２はＬ３１に対して光軸と垂直方向に固定されている第３固定レンズ群、Ｌ４は光軸方向に移動する事により合焦動作を行なう第４レンズ群である。
１は第１レンズ群Ｌ１を保持する１群鏡筒、１ａは１群鏡筒１の後端部に周方向に等間隔に配置され、放射方向に圧入等により固定された３個のパイプ状の直進コロ、１ｂは３個の直進コロ１ａに基部が回転可能に嵌合していて先端部に円錐状のカムフォロワ−を有する３個のカムピンである。
２は第２レンズ群Ｌ２を保持する２群鏡筒、２ａは２群鏡筒２の後端部に周方向に等間隔に配置され、放射方向に圧入等により固定された３個のパイプ状の直進コロ、２ｂは３個の直進コロ２ａに基部が回転可能に嵌合していて先端部に円錐状のカムフォロワ−を有する３個のカムピンである。

３は第３可動レンズ群Ｌ３１を第３固定レンズ群Ｌ３２に対して光軸と垂直な平面内で移動可能とするシフトユニット、３ａはシフトユニット３の後端部に圧入等により固定されたパイプ状のコロ、３ｂはコロ３ａに基部が回転可能に嵌合していて先端部に円錐状のカムフォロワ−を有するカムピンである。
４は第４レンズ群Ｌ４を保持する移動枠、５および６、７はシフトユニット３および移動枠４を光軸方向に移動可能に支持するガイドバ−である。シフトユニット３はガイドバ−５および６により、移動枠４はガイドバ−７および６によりそれぞれ支持される。
８はガイドバ−５、６、７の前側の端部を位置決め固定する支持枠、９はガイドバ−５、６、７の後ろ側の端部を位置決め固定し、更にＣＣＤ等の撮像素子を取付ける後部鏡筒である。
支持枠８は後部鏡筒９にビス３本にて固定されている。

１０は固定筒であり、直進コロ１ａおよび２ａを光軸方向に直進案内する３本の案内溝１０ａを有する。固定筒１０は後部鏡筒９にビス３本にて固定されている。
１１はカム筒であり、固定筒１０の外周に回転可能に保持されている。カム筒１１の内壁にはカムピン１ｂ、２ｂ、３ｂの先端部の円錐状カムフォロワ−に対応する図示しない複数のカム溝を有しており、固定筒１０回りに回転することで第１、第２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３１、Ｌ３２を光軸方向に進退させて変倍動作を行なうとともにレンズ鏡筒全体を沈胴させている。３２はカム筒１１の回転を規制するストッパであり、ビスにより後部鏡筒９に固定される。３３は光学系の開口径を制御する絞り装置であり、複数枚の絞り羽根を連動して揺動させることで開口面積を可変する、いわゆる虹彩絞り装置。
１２は第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動し合焦動作を行なわせる為の駆動手段であるところのフォーカスモータであり、回転するロータと同軸のリードスクリュー１２ａが移動枠４に取付けられたラック４ａと噛み合っており、ロータの回転により第４レンズ群Ｌ４を移動せしめる。また、ねじりコイルバネ４ｂで移動枠４、ガイドバー６、７、ラック４ａ、リードスクリュー１２ａのそれぞれのガタを片寄せしている。フォ−カスモ−タ１２はビス１本で支持枠８に固定されている。

１３はカム筒１１を回転させるための駆動手段であるところのズームモータであり、カム筒１１の後端部に設けられたギア部１１ａと噛合ってカム筒１１を回転させることで変倍動作を行なわせる。ズ−ムモ−タ１３は後部鏡筒９に２本のビスで固定されている。
１４はフォトインタラプタであり、移動枠４に形成された遮光部４ｃの光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し第４レンズ群Ｌ４の基準位置を検出するためのフォーカスリセットスイッチである。
１５はフォトインタラプタであり、レバ−１６の移動による遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し変倍の基準位置を検出するためのズームリセットスイッチを備えている。レバ−１６はカム環１１の後端部に設けられた後述の半径方向にリフトを持つカムにねじりコイルバネ１７でその一端を圧接され、カム筒のカムリフトに応じて揺動することでカム筒の回転方向の所定回転角度位置を検出する。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）により、カム筒１１の所定回転角度位置の検出に付いてさらに説明する。
図４（ａ）（ｂ）においては説明のためフォトインタラプタ１５を破線で表現している。
図４（ｃ）は要部の断面図である。
レバ−１６は後部鏡筒９および支持枠８に設けられた穴部に回転軸１６ａおよび１６ｂが回転自在に嵌合しており、遮光部１６ｃを有する。レバ−１６は図４（ａ）でも示すようにねじりコイルバネ１７で後部鏡筒９に設けられた出っ張り９ａに突っ張ることでカム筒１１の内周面方向に付勢されている。
図４（ａ）ではレバ−１６は後部鏡筒９に設けられた出っ張り９ｂに当接して、カム筒１１とは接触しておらず、遮光部１６ｃはフォトインタラプタ１５を遮光していないのでフォトインタラプタ１６のトランジスタはＯＮの状態である。
図４（ｂ）はカム筒１１が矢印Ａ方向に回転した状態である。１１ｂは半径方向にリフトを持つカムのカムリフト部であり、カム筒１１の回転によりレバ−１６を矢印Ｂ方向に揺動させレバ−１６の遮光部１６ｃでフォトインタラプタ１５を遮光状態にすることでフォトインタラプタのトランジスタをＯＦＦの状態へ移行させる。
また、カム筒１１は半径方向のカムリフト部１１ｂを含むフランジ１１ｃが固定筒１０の後端部１０ｂと固定筒１０の後端部から回転方向の対向位置に突出した１０ｃ（図１では片方のみが見えている）で挟み込まれる（挟持する）ことで、カム筒１１は光軸方向の位置が規制されている。カム筒１１は定位置で回転することにより複数のレンズ群を光軸方向に進退させることができる。
図４（ａ）において、カム筒１１のフランジ１１ｃの対向位置に設けられた２箇所の切り欠き１１ｄはカム筒１１を固定筒１０の後方から組み込む際の固定筒１０の突出部１０ｃの逃げである。図５はカム筒１１を斜め後方より見た斜視図である。

図６はぶれ補正機能を有するレンズ鏡筒を搭載した撮影装置のレンズ鏡筒の駆動および、ぶれ補正のシステム図である。
図３のレンズ鏡筒に対して、５０は被写体の空間周波数の高域成分を除去する為の光学ローパスフィルタ、５１はピント面に配置された光学像を電気信号に変換するための撮像素子であるＣＣＤ、ＣＣＤ５１から読み出された電気信号ａはカメラ信号処理回路５２により画像信号となる。
５３はレンズ駆動を制御するマイコンである。電源投入時、マイコン５３はフォーカスリセット回路５４およびズームリセット回路５５の出力を監視しながら、フォーカスモータ駆動回路５６およびズームモータ駆動回路５７によりそれぞれのステッピングモータを回転させて、各レンズ群を光軸方向に移動させる。フォーカスリセット回路５４およびズームリセット回路５５の出力はそれぞれの可動部材が予め設定された所定位置まで来る（可動部材に設けられた遮光部材が固定部に設けられたフォトインタラプタの発光部を遮光する、もしくは透過する境界部に来たとき）と反転し、その位置を基準として以後のステッピングモータの駆動ステップ数をマイコン内で計数することによりマイコンは各レンズ群の絶対位置を知ることが出来る。これにより正確な焦点距離情報が得られる。この一連の動作をズームおよびフォーカスのリセット動作と名づける。

５８は絞り装置３３を駆動する為の絞り駆動回路であり、マイコン５３に取り込まれた映像信号の明るさ情報ｂに基づいて絞りの開口径が制御される。
５９および６０は光学装置のＰＩＴＣＨ（縦方向の傾き角）およびＹＡＷ（横方向の傾き角）角度検出回路であり、角度の検出は例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行われる。両回路５９、６０の出力、すなわち、撮影装置の傾き角度の情報はマイコン５３に取り込まれる。
６１および６２はぶれ補正を行なうために第３可動レンズ群Ｌ３１を光軸に対して垂直に移動させるための、ＰＩＴＣＨ（縦方向）およびＹＡＷ（横方向）コイル駆動回路であり、マグネットを含む磁気回路のギャップにコイルを配置し、いわゆるムービングコイルの構成により第３可動レンズ群Ｌ３１をシフトさせる駆動力を発生させる。

６３および６４は第３可動レンズ群Ｌ３１の光軸に対するシフト量を検出するためのＰＩＴＣＨ（縦方向）およびＹＡＷ（横方向）位置検出回路であり、マイコン５３に取り込まれる。第３可動レンズ群Ｌ３１が光軸に対して垂直に移動すると、通過光束が曲げられて、ＣＣＤ５１上に結像している被写体の像の位置が移動する。このときの像の移動量を実際に撮影装置が傾いたことによって像が移動する方向と逆に同じ大きさだけ移動するようにマイコン５３で制御することによって、撮影装置が傾いても（手ぶれしても）結像している像が動かない、いわゆるぶれ補正を実現できる。マイコン５３内では、ＰＩＴＣＨ角度検出回路５９およびＹＡＷ角度検出回路６０により得られた撮影装置の傾き信号とＰＩＴＣＨ位置検出回路６３およびＹＡＷ位置検出回路６４から得られた第３可動レンズ群Ｌ３１のシフト量信号をそれぞれ差し引いて、それぞれの差信号を増幅および適当な位相補償を行なった信号でＰＩＴＣＨコイル駆動回路６１およびＹＡＷコイル駆動回路６２によりそれぞれシフト鏡筒を駆動する。

この制御により上記の差信号がより小さくなるように第３可動レンズ群Ｌ３１が位置決め制御され、目標位置に保たれる。更に、本実施例では第１〜第３レンズ群の相対移動により変倍動作を行なっているので、第３可動レンズ群Ｌ３１のシフト量に対する像の移動量が焦点距離によって変化してしまうので、ＰＩＴＣＨ角度検出回路５９およびＹＡＷ角度検出回路６０によって得られる撮影装置の傾き信号でそのまま第３可動レンズ群Ｌ３１のシフト量を決定せず、焦点距離情報により補正を行なって撮影装置の傾きによる像の動きを第３可動レンズ群Ｌ３１のシフトによりキャンセルする構成となっている。

図７に、所定回転角度位置検出についての他の構成例を示す。
上記した本実施例の説明では、カム筒１１の全回転角度をカムリフト部１１ｂにより二つに分割してカム筒１１の所定回転角度位置をその境界部の一箇所で検出する構成について説明したが、本発明においてはこのような構成に限らず、例えば図７に示すように構成例を採るようにしてもよい。
図７に示す構成例では、レバ−とフォトインタラプタおよびねじりコイルバネで構成される所定回転角度位置の検出のための構成を対向位置にも配置し、更にカム筒にカムリフト部１１ｅおよび１１ｆを設ける（複数箇所形成する）ことでカム筒の全回転角度を四つの領域に分割し、３箇所の所定回転角度位置を検出できるように構成される。

以上の実施例では、カム筒の所定回転角度位置の検出について、フォトインタラプタと遮光部による構成としたが、レバ−１６に反射面を設けてフォトリフレクタでその動きを検出するようにしても良い。また、ブラシと導通パタ−ンの組み合わせで検出するようにしても良い。更に、本発明は以上の実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、複数のレンズ群を光軸方向に進退させるカム筒の外周面に径方向にリフトを持つカムを設けようにしてもよく、カム筒に形成したカムにレバ−部材の一端を当接させ、カム筒の回転に応動するレバ−部材の動きによりカム筒の所定回転角度位置を検出するようにした沈胴式レンズ鏡筒であれば、上記した構成に限定されることなく、本発明の構成に含まれることは言うまでもないことである。

本発明の実施例における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図。 本発明の実施例における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時における構成を示す断面図。 本発明の実施例における沈胴式レンズ鏡筒の使用時の一状態における構成を示す断面図。 本発明の実施例における所定回転角度位置の検出を説明する図。 本発明の実施例の沈胴式レンズ鏡筒におけるカム筒の斜視図。 本発明の実施例における像振れ補正レンズとしてのシステムを説明する図。 本発明の実施例における他の構成例を示す図。

符号の説明

１：１群鏡筒
２：２群鏡筒
３：シフトユニット
４：移動枠
５、 ６、７：ガイドバー
８：支持枠
９：後部鏡筒
１０：固定筒
１１：カム筒
１２：フォ−カスモ−タ
１３：ズ−ムモ−タ
１４、１５：フォトインタラプタ
１６：レバ−
１７：ねじりコイルバネ
３２：ストッパ
３３：絞り装置

Claims (7)

1. 非撮影時にレンズ鏡筒の全長を短縮させるようにしたレンズ鏡筒において、
   光軸まわりに回転することでレンズを光軸方向に進退させるカム筒と、
   前記カム筒に形成され、半径方向にリフトを持つカムリフト部と、
   前記カムリフト部と当接して前記カム筒の回転により揺動するレバー部材と、
   前記レバー部材を用いてカム筒の回転角度位置を検出する検出手段と、を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記カムリフト部が、前記カム筒に複数箇所形成され、前記所定回転角度位置を複数の箇所で検出することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記カム筒は、前記カムリフト部を含むフランジを固定筒で挟持することによって、前記カム筒の光軸方向の位置が規制されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記リフトは、前記フランジよりも内径方向に延伸していることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記カムリフト部は前記カム筒の内周部に形成され、前記レバー部材は前記カム筒の内周部より内側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記回転角度位置検出手段は、前記レバー部材に設けられた遮光部と、前記遮光部の移動による遮光、透光の切り替わりを検出するフォトインタラプタにより構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。

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