JP4639725B2 - レンズ鏡胴及び該レンズ鏡胴を備えたカメラ - Google Patents

Description

本発明は、反射部材により被写体光を略直角に折り曲げて撮像素子に導くよう構成されると共に、所定のレンズ群を移動させて変倍を行う変倍光学系の鏡胴に関するものである。

従来より、被写体像を撮像素子により光電変換した信号をデジタル信号に変換し、所定の処理を施した後、記録媒体に電子的に記録する所謂デジタルカメラにおいて、撮像光学系中に反射部材を配置し、カメラの前面に略平行な方向に光軸を折り曲げて撮像光学系を構成したものが知られている。

折り曲げ光学系は、折り曲げ後に配置された複数のレンズ群を個々に移動させることで変倍が行われるものが一般的であり、レンズ群の移動にはカム筒を用いるものとリードスクリューを用いるものに大別される。

このレンズ群の移動にリードスクリューを用いるものとして、２つのモータにより２つのレンズ群を移動させると共に、一方のモータのリードスクリューに螺合する螺合部材の移動をファインダ側のレンズ群に伝達するよう構成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２２９４６号公報

上述の折り曲げ光学系を用いたカメラは、カメラボディ前面から光学系が突出せず、また、複雑な沈胴機構を用いることなく、カメラ前面をフラットに形成できるものである。しかし、沈胴しないため、レンズ鏡胴としてはレンズ間の空間以外の体積は必要最小限に抑えないとカメラ自体を、大型化させてしまう問題がある。

上記特許文献１に開示された、撮影光学系のレンズ移動機構レイアウトは、ガイドシャフト及びモータの配置が鏡胴の横幅方向にスペースを要し、デッドスペースを発生させるものであり、カメラ正面面積を増加させてしまう問題がある。

本発明は、上記問題に鑑み、折り曲げ撮像光学系を用いた鏡胴の厚み方向を最少に抑え、幅方向のスペース利用効率を高めたレンズ鏡胴を得ること、更にこのレンズ鏡胴を備えることにより薄型化と小型化の両立したカメラを得ることを目的とするものである。

上記の目的は、以下の構成により達成される。

１）被写体光を導く複数のレンズ群と、前記被写体光を略直角方向に折り曲げる反射部材と、前記複数のレンズ群と前記反射部材とにより導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有し、前記複数のレンズ群のうち、２つのレンズ群は、一対のガイド軸により光軸方向に摺動可能に保持されると共に、２つのモータにそれぞれ連結された２つのリードスクリューにそれぞれ螺合する螺合部材の移動に従って光軸方向に移動するよう構成されたレンズ鏡胴において、前記レンズ鏡胴は、前記反射部材と前記撮像素子の間では、光軸に直交する方向の断面外形が略四辺形に形成され、前記四辺形の短辺は、前記反射部材と前記撮像素子の間に配置されたレンズ群のうち、最大径のレンズ群の鏡枠と外装部材で決められる寸法とされ、前記四辺形の長辺及び短辺にそれぞれ平行な、光軸を含む線により分割される四つの角部のうち、一方の対角位置に前記一対のガイド軸が配置され、他方の対角位置の一方の角部に前記２つのモータが連なるように配置され、他方の対角位置の他方の角部に移動する２つのレンズ群の存在を検出する位置センサが配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。

２）前記複数のレンズ群、前記反射部材、前記撮像素子、前記一対のガイド軸、前記モータは、前記外装部材のうちの一つに組み付けられている１）のレンズ鏡胴。

３）光軸方向に移動する２つのレンズ群は、付勢部材により、互いに離間する方向に付勢されている１）又は２）のレンズ鏡胴。

４）前記一対のガイド軸の軸方向の中間にガイド軸支持部材を設けた１）〜３）のいずれかのレンズ鏡胴。

５）１）〜４）のいずれかのレンズ鏡胴を備えたことを特徴とするカメラ。

本発明である、反射部材と撮像素子の間では、光軸に直交する方向の断面外形を略四辺形に形成し、四辺形の短辺は、反射部材と撮像素子の間に配置されたレンズ群のうち、最大径のレンズ群の鏡枠と外装部材で決められる寸法とし、四辺形の長辺及び短辺にそれぞれ平行な、光軸を含む線により分割される四つの角部のうち、一方の対角位置に一対のガイド軸を配置し、他方の対角位置の一方の角部に２つのモータを連なるように配置し、他方の対角位置の他方の角部に移動する２つのレンズ群の存在を検出する位置センサを配置したレンズ鏡胴、とすることにより、折り曲げ撮像光学系を用いた鏡胴の厚み方向を最少に抑え、幅方向のスペース利用効率を高めたレンズ鏡胴を得ることが可能となる。

また、複数のレンズ群、反射部材、撮像素子、一対のガイド軸、モータを、外装部材のうちの一つに組み付けることにより、外装部材の一つの部品精度を確保するだけで、各部材の配置精度が確保され、組み合わせによる位置誤差の発生の無いレンズ鏡胴とできる。

また、光軸方向に移動する２つのレンズ群を、付勢部材により、互いに離間する方向に付勢し、この付勢力に抗して、回転方向全周で螺合するナットにより停止させるようにすることで、従来のリードスクリューに対し部分的に螺合するタイプのナットで発生するリードスクリュー軸方向に衝撃が掛かった場合の不用意なズレや破損を防止することができる。

また、一対のガイド軸の軸方向の中間にガイド軸支持部材を設けることにより、ガイド軸に直交する方向に衝撃が掛かった場合の撓みを防止でき、撓みによる部品の移動による各部の動作不良の発生を回避することができる。

更に、上記のいずれかのレンズ鏡胴を備えたカメラとすることにより、上記の効果を有した、薄型化と小型化の両立したカメラを得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明に係るレンズ鏡胴を備えたカメラ１００の、主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。同図は、カメラ１００を被写体側から見た斜視図である。

同図に示すように、カメラ１００は、変倍可能な折り曲げ撮像光学系を内包した本発明に係るレンズ鏡胴５０が図示の如く右側に縦に配置され、開口部５１が被写体光束を取り込むよう配置されている。この開口部５１には、開口部５１を露呈する開状態と開口部５１を覆う閉状態とする図示しないレンズバリアが設けられている。

５２はフラッシュ発光窓であり、５３はフラッシュ発光窓の後方に配置された反射傘、キセノン管、その他メインコンデンサ、回路基板等で構成されるフラッシュユニットである。５４はカード型の画像記録用メモリである。５５は電池であり、本カメラの各部へ電源を供給する。画像記録用メモリ５４及び電池５５は、図示しない蓋部から挿脱が可能となっている。

本カメラの上面には、レリーズ釦５６が配置され、その１段の押し込みによりカメラの撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段の押し込みにより撮影露光動作が行われる。５７はメインスイッチであり、カメラを動作状態と非動作状態に切り替えるスイッチである。メインスイッチ５７により動作状態に切り替えられると、図示しないレンズバリアは、開状態にされると共に、各部の動作が開始される。また、メインスイッチ５７により非動作状態に切り替えられると、図示しないレンズバリアは、閉状態にされると共に、各部の動作を終了させる。

本カメラの背面には、ＬＣＤ或いは有機ＥＬで構成され、画像やその他文字情報等を表示する画像表示部５８が配置されている。また、図示していないが、ズームアップ、ズームダウンをおこなうズーム釦、撮影した画像を再生する再生釦、画像表示部５８上に各種のメニューを表示させるメニュー釦、表示から所望の機能を選択する選択釦等の操作部材が配置されている。

また、図示しないが、これら主要構成ユニットの間には、各部を接続すると共に、各種電子部品が搭載された回路基板が配置され、各主要構成ユニットの駆動及び制御を行うようになっている。

更に、図示していないが、外部入出力端子、ストラップ取り付け部、三脚座等を備えている。

図２は、本発明に係るレンズ鏡胴５０に内包された変倍可能な折り曲げ撮像光学系を示す断面図である。同図は、ワイド時の状態を示しており、折り曲げ前及び折り曲げ後の２つの光軸を含む面で切断したものである。

同図に示すように、ＯＡは折り曲げ前の光軸であり、ＯＢは折り曲げ後の光軸である。レンズ鏡胴５０の外側は、外装部材である主胴Ａ１０及び主胴Ｂ１１で構成されている。

１は第１レンズ群であり、第１レンズ群１は、光軸をＯＡとし被写体に向けて配置されたレンズ１１と光軸ＯＡを略直角方向に折り曲げる反射部材であるプリズム１２と、プリズム１２により折り曲げられた光軸ＯＢを光軸として配置されたレンズ１３により構成されている。この第１レンズ群１は、主胴Ａ１０に固定されたレンズ群である。

２は第２レンズ群であり、第２レンズ群鏡枠２ｋに組み込まれている。第２レンズ群は、変倍（以下、ズーミングとも言う）時に第２レンズ群鏡枠２ｋと共に、一体的に移動するレンズ群である。

３は第３レンズ群であり、第３レンズ群鏡枠３ｋに組み込まれている。この第３レンズ群３は、第３レンズ群鏡枠３ｋが主胴Ａ１０により固定され変倍時移動しないレンズ群である。

４は第４レンズ群であり、第４レンズ群鏡枠４ｋに組み込まれている。第４レンズ群は、変倍時及び焦点調節（以下、フォーカシングとも言う）時に第４レンズ群鏡枠４ｋと共に、一体的に移動するレンズ群である。

５は赤外光カットフィルタ及びオプチカルローパスフィルタを積層した光学フィルタであり、主胴Ａ１０に組み付けられている。６は撮像素子であり、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等が用いられる。撮像素子６は取り付け部材８に組み付けられ、取り付け部材８は撮像素子６と共に主胴Ａ１０に組み付けられている。７はフレキシブルプリント基板であり、撮像素子６に接続され、カメラ内の他の回路へ接続される。９はシャッタユニットであり、第３レンズ群鏡枠３ｋと同様に、主胴Ａ１０に固定されている。

第２レンズ群２及び第４レンズ群４は、図示のワイド状態の位置から、第３レンズ群３に近接する方向へ、各々設定された量だけ移動しズーミングが行われる。更に、第４レンズ群４は、ズーミングにより移動した位置から更に移動することによりフォーカシングが行われる。

図３は、第２レンズ群２及び第４レンズ群４の移動機構を示す模式図である。同図は、第２レンズ群２及び第４レンズ群４がワイド位置にある状態を示している。以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。なお、説明をわかりやすくするため、モータ等の位置を鏡胴外に移動させて模式図面化したものである。

同図に示すように、第２レンズ群鏡枠２ｋに一体的に形成されたスリーブ２ｓ、第４レンズ群鏡枠４ｋに一体的に形成されたスリーブ４ｓを貫通して、ガイド軸１５が嵌合している。更に、第２レンズ群鏡枠２ｋに一体的に形成された回転係止部２ｍ、第４レンズ群鏡枠４ｋに一体的に形成された回転係止部４ｍに、ガイド軸１６が係合して配置されている。これにより、第２レンズ群鏡枠２ｋ、第４レンズ群鏡枠４ｋは、ガイド軸１５、１６に沿って光軸ＯＢ方向に摺動可能とされている。

なお、スリーブ２ｓは、同図に示すようにプリズム１２の側方まで延伸して形成されていることが望ましい。このようにすることで、レンズ鏡胴の全長をそのままに、スリーブ２ｓは、より充分な長さの嵌合量の確保ができ、第２レンズ群鏡枠２ｋ即ち第２レンズ群２をより円滑に移動させることが可能となる。

また、ガイド軸１５及び１６は、シャッタユニット９及び第３レンズ群鏡枠３ｋをも嵌合貫通している。このようにすることで、第２レンズ群２、第３レンズ群３、第４レンズ群４を一対のガイド軸により光軸直交方向の位置決めを行うことができ、第３レンズ群３が、第２レンズ群２、第４レンズ群４に対してシフトした状態で定位することを防止している。

更に、第２レンズ群鏡枠２ｋはスリーブ２ｓに形成された突起部２ｔ、第４レンズ群鏡枠４ｋはスリーブ４ｓに形成された突起部４ｔを有し、この突起部２ｔと４ｔは付勢部材である圧縮コイルバネ１８により、互いに離間する方向に付勢がなされている。１７は、圧縮コイルバネ１８の座屈を防止するための軸であり、突起部２ｔと４ｔを貫通して配設されている。

２０は第１モータ、２１は第２モータであり、共にステッピングモータである。第１モータ２０はリードスクリュー２０ｒ、第２モータ２１はリードスクリュー２１ｒを有しており、リードスクリュー２０ｒには回転方向全周で螺合する螺合部材（ナットとも称す）２２が螺合し、リードスクリュー２１ｒには回転方向全周で螺合する螺合部材（ナットとも称す）２４が螺合されている。ナット２２と２４は、図示しない回転止め部に係合しており、リードスクリューの回転により、それぞれ光軸ＯＢ方向に移動可能に構成されている。

ナット２２は、図示の如く、第２レンズ群鏡枠２ｋに一体的に形成された突起部２ｔと当接し、圧縮コイルバネ１８の付勢力に抗して第２レンズ群鏡枠２ｋを停止させることにより第２レンズ群鏡枠２ｋの光軸ＯＢ方向の位置を決めている。同様に、ナット２４は、図示の如く、第４レンズ群鏡枠４ｋに一体的に形成された突起部４ｔと当接し、圧縮コイルバネ１８の付勢力に抗して第４レンズ群鏡枠４ｋを停止させることにより第４レンズ群鏡枠４ｋの光軸ＯＢ方向の位置を決めている。

これにより、第１モータ２０のリードスクリュー２０ｒの回転によりナット２２が光軸ＯＢ方向に移動することにより、第２レンズ群鏡枠２ｋを、光軸ＯＢ方向の所望の位置に移動停止させることができる。同様に、第２モータ２１のリードスクリュー２１ｒの回転によりナット２４が光軸ＯＢ方向に移動することにより、第４レンズ群鏡枠４ｋを、光軸ＯＢ方向の所望の位置に移動停止させることができる。即ち、第１モータ２０と第２モータ２１の回転方向及び回転量を制御することにより、第２レンズ群２と第４レンズ群４を独立して移動させてズーミングを行い、更に、第２モータ２１により第４レンズ群４を移動させてフォーカシングを行うようになっている。

なお、破線で示した、ナット２２の位置及びナット２４の位置は、テレ状態となった時のそれぞれのナットの位置を示している。

このように、第２レンズ群鏡枠２ｋと第４レンズ群鏡枠４ｋを付勢部材により、互いに離間する方向に付勢し、この付勢力に抗して第２レンズ群鏡枠２ｋ及び第４レンズ群鏡枠４ｋを回転方向全周で螺合するナットにより停止させ、光軸ＯＢ方向の位置を決めるようにすることで、従来のリードスクリューに対し部分的に螺合するタイプのナットで発生するリードスクリュー軸方向に衝撃が掛かった場合の不用意なズレや破損等を防止することができる。

また、ガイド軸１５及び１６には、端部での固定部材による固定に加えて、軸方向の中間部位にガイド軸支持部材３０が設けられている。

図４は、ガイド軸支持部材３０の斜視図である。ガイド軸支持部材３０は樹脂成型部品或いは板材のプレス加工部品等が適用できるが、本例では、プレス加工部品の例を示している。

同図に示すように、ガイド軸支持部材３０は、ガイド軸１５とガイド軸１６が嵌合貫通する穴３１と穴３２が形成され、曲げ加工された２箇所の舌状の部位に穴３３が形成されている。穴３３を用い、ネジにより主胴Ａ１０（図２参照）に固定されるようになっている。

このように、ガイド軸の、軸方向の中間部位にガイド軸支持部材を設け、主胴に固定することにより、ガイド軸に直交する方向に衝撃が掛かった場合の撓みを防止でき、撓みによる部品の移動による各部の動作不良を回避できるようになる。

図５は、第２レンズ群を通り、光軸ＯＢに直交する面で切断した、本発明に係るレンズ鏡胴の断面図である。本実施の形態においては、第２レンズ群２が、反射部材であるプリズム１２と撮像素子６の間に配置されたレンズ群のうち最大径を有するレンズ群である。

同図に示すように、主胴Ａ１０及び主胴Ｂ１１により、レンズ鏡胴の外形は略四辺形の形状に形成され、この四辺形の短辺方向の寸法Ｗは、第２レンズ群鏡枠２ｋの寸法Ｄと主胴Ａ１０、主胴Ｂ１１の厚みとクリアランスで決められている。更に、ガイド軸１５とガイド軸１６は、図示の如く、対角位置に配置され、他方の対角位置に第１のモータ２０と第２レンズ群２の存在を検出する位置センサ３２が配置されている。図示の位置センサ３２はフォトインタラプタであるが、フォトリフレクタを用いるよう構成しても良い。この位置センサ３２は、第２レンズ群鏡枠２ｋに形成された遮蔽部２ｆが、位置センサ３２の投受光系間にあって遮蔽しているか、位置センサ３２の投受光系を遮蔽しない位置にあるかを判断するものであり、遮蔽状態から遮蔽しない状態への切り替わり位置を基準にしてレンズ群の位置制御が行われる。

ナット２２は、主胴Ａ１０に形成された係合部１０ｍで回転止めがなされ、第２レンズ群鏡枠２ｋに一体的に形成された突起部２ｔと当接して、第２レンズ群鏡枠２ｋを停止させている。

なお、移動可能な第４レンズ群鏡枠４ｋを通り、光軸ＯＢに直交する面で切断した断面も、図５と同様な配置がなされている。即ち、モータが複数の場合には、四辺形断面の同じ角部に連なるように配置することで、鏡胴の形状を凹凸させることなく構成することができる。

このように、折り曲げ後のレンズ鏡胴を、最大径のレンズ群の鏡枠と外装部材で決められる寸法とし、対角位置即ち角部のスペースに、一対のガイド軸、モータ、レンズ群の存在を検出する位置センサを配置することで、鏡胴の厚み方向を最少に抑え、幅方向のスペース利用効率を高め、幅方向も最少に抑えたレンズ鏡胴を得ることができ、このレンズ鏡胴を備えることにより薄型化と小型化の両立したカメラを得ることが可能となる。

なお、縦方向にレンズ鏡胴を配置したカメラを例に取り説明したが、横方向にレンズ鏡胴を配置したものにも適用可能なのは言うまでもない。

本発明に係るレンズ鏡胴を備えたカメラの、主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。 本発明に係るレンズ鏡胴に内包された変倍可能な折り曲げ撮像光学系を示す断面図である。 第２レンズ群及び第４レンズ群の移動機構を示す模式図である。 ガイド軸支持部材の斜視図である。 第２レンズ群を通り、光軸ＯＢに直交する面で切断した、本発明に係るレンズ鏡胴の断面図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
２ｋ 第２レンズ群鏡枠
３ 第３レンズ群
３ｋ 第３レンズ群鏡枠
４ 第４レンズ群
４ｋ 第４レンズ群鏡枠
５ 光学フィルタ
６ 撮像素子
９ シャッタユニット
１０ 主胴Ａ
１１ 主胴Ｂ
１５ ガイド軸
１６ ガイド軸
１８ 圧縮コイルバネ
２０ 第１モータ
２０ｒ リードスクリュー
２１ 第２モータ
２１ｒ リードスクリュー
２２ 螺合部材（ナット）
２４ 螺合部材（ナット）
３０ ガイド軸支持部材
５０ レンズ鏡胴
５１ 開口部
１００ カメラ

Claims (5)

1. 被写体光を導く複数のレンズ群と、前記被写体光を略直角方向に折り曲げる反射部材と、前記複数のレンズ群と前記反射部材とにより導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有し、前記複数のレンズ群のうち、２つのレンズ群は、一対のガイド軸により光軸方向に摺動可能に保持されると共に、２つのモータにそれぞれ連結された２つのリードスクリューにそれぞれ螺合する螺合部材の移動に従って光軸方向に移動するよう構成されたレンズ鏡胴において、
   前記レンズ鏡胴は、前記反射部材と前記撮像素子の間では、光軸に直交する方向の断面外形が略四辺形に形成され、
   前記四辺形の短辺は、前記反射部材と前記撮像素子の間に配置されたレンズ群のうち、最大径のレンズ群の鏡枠と外装部材で決められる寸法とされ、
   前記四辺形の長辺及び短辺にそれぞれ平行な、光軸を含む線により分割される四つの角部のうち、一方の対角位置に前記一対のガイド軸が配置され、他方の対角位置の一方の角部に前記２つのモータが連なるように配置され、他方の対角位置の他方の角部に移動する２つのレンズ群の存在を検出する位置センサが配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記複数のレンズ群、前記反射部材、前記撮像素子、前記一対のガイド軸、前記モータは、前記外装部材のうちの一つに組み付けられていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 光軸方向に移動する２つのレンズ群は、付勢部材により、互いに離間する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡胴。
4. 前記一対のガイド軸の軸方向の中間にガイド軸支持部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とするカメラ。

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