JP4724363B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に装着される沈胴式のレンズ鏡筒に関する。

従来、撮像手段としてＣＣＤ等の固体撮像素子を用い、倍率が２〜３倍程度の沈胴式レンズ鏡筒を備えた電子スチルカメラ等のカメラがある。この種のカメラでは、ＷＩＤＥ（広角撮影）状態の時には、１群レンズと２群レンズの間隔が大きくなり、ＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ（TELESCOPE：望遠撮影）状態にズーミングすると、１群レンズはＣＣＤ面側に凸の移動（Ｕターン移動）を行うと共に、２群レンズはＷＩＤＥ状態の位置から被写体側に大きく繰り出して１群レンズと２群レンズの間隔が小さくなるような変倍動作を行い、非撮影時には、前記レンズ群を鏡筒内に収納して沈胴状態とするズームレンズが用いられている。

このようなレンズ群の沈胴動作及び変倍動作に対応するため、鏡筒を２段式とし、１群レンズを鏡筒１段目（最前段）に保持し、２群レンズを鏡筒２段目に保持し、鏡筒２段目に１群レンズと２群レンズの沈胴動作及び変倍動作に対応可能としたカムを設けることで、沈胴動作及び変倍動作を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
特許第３２９７６５８号

しかしながら、３倍程度を超えるような高倍率の焦点距離変化を行うズームレンズの場合、ＷＩＤＥ時の１群レンズの繰り出し量が増えるので、ＷＩＤＥ時における１群レンズ及び２群レンズの間隔が更に大きくなり、ＷＩＤＥ時とＴＥＬＥ時の１群レンズ及び２群レンズの間隔の差も倍率２〜３倍程度のズームレンズの場合よりも更に大きくなってしまう。

そのため、上述した従来例のように２段式の鏡筒とし、鏡筒１段目（最前段）に保持された１群レンズと鏡筒２段目に保持された２群レンズの沈胴動作及び変倍動作に対応したカムを鏡筒２段目に設けることで、沈胴動作及び変倍動作を行おうとすると、沈胴状態で変倍動作時の１群レンズ及び２群レンズの間隔の差が大きいので、これら１群レンズ及び２群レンズの移動量を確保するために鏡筒２段目の部分の光軸方向の全長が長くなってしまい、コンパクトな沈胴長が得られないという課題があった。

本発明の目的は、広角撮影時と望遠撮影時の１群レンズと２群レンズの間隔差が大きい高倍率の光学系でもズームレンズ鏡筒の沈胴長をコンパクトにすることを可能としたレンズ鏡筒及び撮像装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、第１のレンズ、および当該第１のレンズよりも後段側にある第２のレンズとを光軸方向に移動させることでズーミング動作を行い、沈胴可能なレンズ鏡筒において、第１の溝が形成された第３の筒と、前記第１の溝と係合し光軸方向の相対的な移動を規制する第２のカムフォロアを有する筒であって、前記第２のレンズを光軸方向の相対的な移動を規制するよう前記第２のレンズを保持する保持部材のカムフォロア部が係合する第２の溝と当該第２の溝のほか第３の溝とが形成された第２のカム筒と、前記第２のカム筒の内周にある部材と係合して更に前記第３の溝と係合して回転が伝達される第１のカムフォロアを有する筒であって、前記第１のレンズの光軸方向の相対的な移動を規制する第４の溝が形成された第１のカム筒とを有し、前記第２のカム筒を前記第１のカム筒および前記第３の筒よりも光軸方向の全長を長くすることによって、光軸方向の全長を短くする場合よりも沈胴長を短くすることを特徴とする。

また、本発明のレンズ鏡筒は、前記第１の溝、前記第３の溝、および前記第４の溝は、非線形カムであることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、前記レンズ鏡筒を装着可能としたことを特徴とする。

更に、本発明は、複数のレンズを光軸方向に移動させることでズーミング動作を行うレンズ保持機構において、基部に固定された固定筒と、前記固定筒に対して光軸方向に進退可能な少なくとも３段の進退筒と、前記固定筒に係合すると共に光軸を中心に回動可能な回転筒とを備え、最前段の進退筒の外周側に次々段以降の進退筒と前記固定筒と前記回転筒を順次同心状に配設し、前記最前段の進退筒に１つのレンズを保持し、前記次々段以降の進退筒に他のレンズをそれぞれ保持し、前記固定筒及び前記次々段以降の進退筒に、非線形カムを光軸方向に沿った状態でそれぞれ形成する、構成としてもよい。

本発明によれば、第１の溝が形成された第３の筒と、前記第１の溝と係合し光軸方向の相対的な移動を規制する第２のカムフォロアを有する筒であって、前記第２のレンズを光軸方向の相対的な移動を規制するよう前記第２のレンズを保持する保持部材のカムフォロア部が係合する第２の溝と当該第２の溝のほか第３の溝とが形成された第２のカム筒と、前記第２のカム筒の内周にある部材と係合して更に前記第３の溝と係合して回転が伝達される第１のカムフォロアを有する筒であって、前記第１のレンズの光軸方向の相対的な移動を規制する第４の溝が形成された第１のカム筒とを有し、前記第２のカム筒を前記第１のカム筒および前記第３の筒よりも光軸方向の全長を長くすることによって、光軸方向の全長を短くする場合よりも沈胴長を短くするので、広角撮影時と望遠撮影時のレンズ間の間隔差が大きい高倍率の光学系を備えた場合でも、従来のようにレンズの移動量を確保するために２段目部分の光軸方向の全長を長くすることが不要となり、レンズ鏡筒における進退筒等の各部材を鏡筒内部に収納した状態の時の長さである沈胴長をコンパクトにすることができる。

また、本発明によれば、撮像装置がレンズ鏡筒を装着可能としているので、レンズ鏡筒を装着した撮像装置全体の形状を小型化することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る沈胴状態のズームレンズ鏡筒及びレンズ群の構成を示す断面図、図２は、図１の沈胴位置からＷＩＤＥ位置とした状態を示す断面図、図３は、図１の沈胴位置からＴＥＬＥ位置とした状態を示す断面図、図９は、ズームレンズ鏡筒の分解斜視図、図１０は、後述の第一カム筒８と２群保持部材６が直進筒１３に組み付いた状態を示す斜視図、図１１は、後述の第二カム筒１４が固定筒１９に組み付いた状態を示す斜視図である。

図１乃至図３、図９乃至図１１において、ズームレンズ鏡筒（レンズ鏡筒）は、１群保持部材５、第一カム筒８、第二カム筒１４、固定筒１９、回転筒２０等の複数の部材から構成されると共に、レンズ群（１群レンズ１、２群レンズ２、３群レンズ３、４群レンズ４）、絞り・シャッタユニット２６等を鏡筒内部に備えている。

ズームレンズ鏡筒は、上記各部材を鏡筒内部に収納した状態である沈胴状態（図１）、広角撮影が可能な状態であるＷＩＤＥ状態（図２）、望遠撮影が可能な状態であるＴＥＬＥ状態（図３）に設定することが可能である。１群レンズ１、２群レンズ２、３群レンズ３は、光軸方向に移動可能であり、４群レンズ４は、固定である。１群保持部材５は、１群レンズ１を保持している。２群保持部材６は、２群レンズを保持している。１群カムフォロア７は、１群保持部材５に圧入固定されている。

第一カム筒８は、内面に１群カムフォロア７に対応する非線形のカム溝８ａが形成されている。直進部材９は、１群保持部材５を光軸方向にガイドする直進ガイド部９ａを備え、第一カム筒８に形成された抜け防止のための溝８ｂに嵌合しており、第一カム筒８にねじ止めされている。リング部材１０は、その外周部に直進部材自身の回転を規制するための凸部１０ａが形成されており、直進部材９にねじ止めされている。第一カム筒８にねじ止めされた直進部材９、リング部材１０は、第一カム筒８の溝８ｂに対して所定の位相で組み込むことが可能となっている。

カムフォロア１１は、第一カム筒８に対応して設けられている。ナット部材１２は、カムフォロア１１を第一カム筒８に固定している。直進筒１３は、リング部材１０の凸部１０ａが嵌合する直進ガイド溝１３ａと、２群保持部材６を光軸方向に直進させガイドするための直進ガイド部１３ｂと、直進筒自身の回転規制を行うための凸部１３ｃと、後述の第二カム筒１４に対する抜け防止のための凸部１３ｄと、後述のカム部１３ｅが形成されている。

第二カム筒１４は、２群保持部材６と一体で形成されているカムフォロア部６ａに対応する非線形のカム溝１４ａと、カムフォロア１１に回転を伝達するための直進溝１４ｂと、直進筒１３の抜け防止のための上記凸部１３ｄを所定の位相で組み込み可能な抜け防止のための溝部１４ｃが形成されている。カムフォロア１５は、第二カム筒１４に圧入固定されている。ピン部材１６は、第二カム筒１４に取り付けられている。ナット部材１７は、ピン部材１６を第二カム筒１４に固定している。

ベース部材１８は、不図示の撮像装置（例えば電子スチルカメラ等のカメラ）の本体部分に装着されるものであり、４群レンズ４を保持している。固定筒１９は、ベース部材１８に取り付け固定されており、内面に、カムフォロア１５に対応する非線形のカム溝１９ａと、カム溝１９ａと同じ軌跡を有するピン部材１６に対応するカム孔１９ｂと、直進筒１３の回転規制のための凸部１３ｃに対応する直進溝１９ｃが形成されている。

回転筒２０は、外周にギア部２０ａが形成されると共に、内面にピン部材１６に回転を伝達するための直進溝２０ｂが形成されており、固定筒１９の外周側で光軸を中心に回動可能となっている。光学部材２１は、ベース部材１８に嵌め込まれている。固体撮像素子としてのＣＣＤ２２は、不図示の機構によりベース部材１８に取り付けられている。３群保持部材２３は、３群レンズ３を保持している。３群ガイド部材２４は、３群保持部材２３を光軸方向にガイドする。

ガイドカバー部材２５は、２群保持部材６に取り付けられており、３群ガイド部材２４を位置決め固定する。絞り・シャッタユニット２６は、２群保持部材６に取り付けられている。１群キャップ部材２７は、１群保持部材５に取り付けられている。ギア部材２８は、不図示の駆動部からの回転駆動力を回転部材２０のギア部２０ａに伝達する。カバー部材２９は、ベース部材１８に取り付けられている。

図４は、１群レンズ１と２群レンズ２の光学軌跡を示す図である。

図４において、２点鎖線は、１群レンズ１、２群レンズ２、３群レンズ３、４群レンズ４の中心線（Ｙ軸）と該中心線に直交する線（Ｘ軸）とから形成される座標平面上における、１群レンズ１と２群レンズ２の光学配置の軌跡（１群レンズのカム軌跡、２群レンズのカム軌跡）をそれぞれ示したものである。図中、「沈端」は沈胴位置、「ＷＩＤＥ」はＷＩＤＥ位置、「ＴＥＬＥ」はＴＥＬＥ位置である。

次に、上記のごとく構成された本実施の形態のズームレンズ鏡筒における、沈胴位置（図１）からＷＩＤＥ位置（図２）及びＴＥＬＥ位置（図３）への進退動作について図１乃至図１１を参照しながら詳細に説明する。

図５は、固定筒１９の内面展開図であり、図６は、直進筒１３の内面展開図であり、図７は、第二カム筒１４の内面展開図であり、図８は、第一カム筒８の内面展開図である。

まず、沈胴位置（図１）において、不図示の駆動部からの回転駆動力がギア部材２８を介して回転筒２０のギア部２０ａに伝達されると、回転筒２０が回転する。

回転筒２０が回転すると、回転筒２０内周側の固定筒１９の内面には、図５に示すように、カムフォロア１５（非線形カムに係合するカム部材）に対応する非線形のカム溝１９ａと、カム孔１９ｂが形成されており、カム孔１９ｂを貫通しているピン部材１６が回転筒２０の直進溝２０ｂと係合しているので、固定筒１９内周側の第二カム筒１４は、カムフォロア１５とカム溝１９ａを介して回転しながらカム軌跡に沿って光軸方向へ移動する（図２、図３参照）。このとき、第二カム筒１４内周側の直進筒１３は、回転規制のための凸部１３ｃと固定筒１９の直進ガイド溝１９ｃとによって回転を規制されている。

第二カム筒１４が回転すると、第二カム筒１４内周側の直進筒１３の内面には、図６に示すように、カムフォロア１１（非線形カムに係合するカム部材）のテーパ部１１ａに対応する非線形のカム部１３ｅと、カムフォロア１１の直線部１１ｂが貫通するための貫通孔１３ｆが形成されており、カムフォロア１１の直線部１１ｂが第二カム筒１４の直進溝１４ｂと係合しているので、直進筒１３内周側の第一カム筒８は、回転しながらカム軌跡に沿って光軸方向へ移動する（図２、図３参照）。このとき、直進部材９、リング部材１０は、直進筒１３の直進溝１３ａとリング部材１０の回転規制部１０ａとによって回転を規制されている。

第一カム筒８が回転すると、第一カム筒８の内面には、図８に示すように、１群カムフォロア７（非線形カムに係合するカム部材）に対応する非線形のカム溝８ａが形成されているので、第一カム筒８内周側の１群保持部材５は、第一カム筒８の回転に伴い光軸方向へ所定量移動する（図２、図３参照）。このとき、１群保持部材５は、直進部材９の直進ガイド部９ａによって回転を規制されている。

第二カム筒１４の内面には、図７に示すように、２群保持部材６のカムフォロア部６ａ（非線形カムに係合するカム部材）に対応する非線形のカム溝１４ａが形成されているので、第二カム筒１４内周側の２群保持部材６は、第二カム筒１４の上記回転に伴い、２群保持部材６のカムフォロア部６ａと第二カム筒１４のカム溝１４ａを介して光軸方向へ所定量移動する（図２、図３参照）。このとき、２群保持部材６は、直進筒１３の直進ガイド溝１３ａと２群保持部材６の回転規制部６ｂとによって回転を規制されている。

３群保持部材２３は、２群保持部材６に取り付けられている不図示の駆動部によって光軸方向の移動が可能となっており、ズーム位置に応じて光軸方向へ所定量移動する（図２、図３参照）。

ズームレンズ鏡筒の上記各部材が以上のように進退動作すると、固定筒１９の非線形のカム溝１９ａ、直進筒１３の非線形のカム部１３ｅ、第一カム筒８の非線形のカム溝８ａの軌跡の合成が、図４に示したように１群レンズ１のカム軌跡となり、固定筒１９の非線形のカム溝１９ａ、第二カム筒１４の非線形のカム溝１４ａの軌跡の合成が、図４に示したように２群レンズ２のカム軌跡となることで、ズーミング動作が行われる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ズームレンズ鏡筒を、１群保持部材５（１段目）、第一カム筒８（２段目）、第二カム筒１４（３段目）、固定筒１９、回転筒２０等の複数の部材から構成し、ズームレンズ鏡筒をＷＩＤＥ状態とする時には、１群レンズ１を１群保持部材５（１段目）に保持し、２群レンズ２を２群保持部材６を介して第二カム筒１４（３段目）に保持し、進退動作させるので、図４に示したようなＷＩＤＥ時とＴＥＬＥ時の１群レンズ１と２群レンズ２の間隔差が大きい高倍率の光学系を備えた場合でも、従来のように１群レンズ及び２群レンズの移動量を確保するために鏡筒２段目部分の光軸方向の全長を長くすることが不要となり、ズームレンズ鏡筒の上記各部材を鏡筒内部に収納した状態の時の長さである沈胴長をコンパクトにすることができる。また、ズームレンズ鏡筒を装着した撮像装置全体の形状を小型化することも可能となる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、固定筒１９の内面に形成した非線形のカム溝１９ａの形状（図５）、直進筒１３の内面に形成した非線形のカム部１３ｅの形状（図６）、第二カム筒１４の内面に形成した非線形のカム溝１４ａの形状（図７）、第一カム筒８の内面に形成した非線形のカム溝８ａの形状（図８）は、図示の形状に限定されるものではない。

上記実施の形態では、ズームレンズ鏡筒が４つのレンズ（１群レンズ１、２群レンズ２、３群レンズ３、４群レンズ４）を備えた場合を例に挙げたが、レンズの配設数は本構成に限定されるものではない。

上記実施の形態では、ズームレンズ鏡筒を電子スチルカメラに適用した場合を例に挙げたが、ズームレンズ鏡筒の適用は電子スチルカメラに限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係る沈胴状態のズームレンズ鏡筒及びレンズ群の構成を示す断面図である。 図１の沈胴位置からＷＩＤＥ位置とした状態を示す断面図である。 図１の沈胴位置からＴＥＬＥ位置とした状態を示す断面図である。 １群レンズと２群レンズの光学軌跡を示す図である。 固定筒の内面展開図である。 直進筒の内面展開図である。 第二カム筒の内面展開図である。 第一カム筒の内面展開図である。 ズームレンズ鏡筒の分解斜視図である。 第一カム筒と２群保持部材が直進筒に組み付いた状態を示す斜視図である。 第二カム筒が固定筒に組み付いた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ １群レンズ
２ ２群レンズ
３ ３群レンズ
４ ４群レンズ
５ １群保持部材
６ ２群保持部材
７ １群カムフォロア
８ 第１カム筒
９ 直進部材
１１ カムフォロア
１３ 直進筒
１４ 第２カム筒
１５ カムフォロア
１９ 固定筒
２０ 回転筒
２３ ３群保持部材
２８ ギア部材

Claims (3)

1. 第１のレンズ、および当該第１のレンズよりも後段側にある第２のレンズとを光軸方向に移動させることでズーミング動作を行い、沈胴可能なレンズ鏡筒において、
   第１の溝が形成された第３の筒と、
   前記第１の溝と係合し光軸方向の相対的な移動を規制する第２のカムフォロアを有する筒であって、前記第２のレンズを光軸方向の相対的な移動を規制するよう前記第２のレンズを保持する保持部材のカムフォロア部が係合する第２の溝と当該第２の溝のほか第３の溝とが形成された第２のカム筒と、
   前記第２のカム筒の内周にある部材と係合して更に前記第３の溝と係合して回転が伝達される第１のカムフォロアを有する筒であって、前記第１のレンズの光軸方向の相対的な移動を規制する第４の溝が形成された第１のカム筒とを有し、
   前記第２のカム筒を前記第１のカム筒および前記第３の筒よりも光軸方向の全長を長くすることによって、光軸方向の全長を短くする場合よりも沈胴長を短くすることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第１の溝、前記第３の溝、および前記第４の溝は、非線形カムであることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記請求項１または２に記載のレンズ鏡筒を装着可能としたことを特徴とする撮像装置。

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