JP4752199B2 - レンズユニットおよびデジタルカメラ - Google Patents

Description

本発明は、焦点距離可変のレンズユニットおよびデジタルカメラに関する。

近年、デジタルカメラの小型化が進んでいるが、それに伴って、撮像素子のフォーマットとレンズユニットの大きさが問題になる。撮像素子を小さくすると、飽和電荷量が少なくなって、ノイズが増してくるからである。そこで、撮像素子のフォーマットを変えないで、レンズユニットを小さくするための工夫がなされている。

デジタルカメラのレンズユニットの多くは焦点距離が可変であるが、光路を規制して撮像素子に導く光の量を調節する絞りやシャッタの最適位置は、ズーミングを司る可動レンズ群の位置に応じて変化するため、絞りやシャッタの位置や開口径についても考慮を払いながら、レンズユニットの小型化を図らなければならない。

特許３４６１１３０号公報では、絞りを固定配置した構成で、ズーミングを司るレンズ群の位置に応じて、最小絞り値を変化させることが提案されている。また、特開２００３−４３３５９号公報では、絞りがいずれの可動レンズ群とも異なる動きをする光学系が開示されている。
特許第３４６１１３０号公報 特開２００３−４３３５９号公報

ところが、特許第３４６１１３０号公報は、ビデオカメラを対象としており、したがって、シャッタによる光の遮断は考慮していない。当然、シャッタが全開から全閉となる過渡状態における撮像素子の部分的な照度むらを解決することはできない。また、最小絞り値が焦点距離によって変化することは不便であり、特に、静止画を撮影するスチルカメラでは、被写界深度への影響が大きくなって、不便さが増す。

特開２００３−４３３５９号公報のように、絞りと可動レンズ群とを独立に移動させるようにすると、絞りを可動レンズ群の位置に応じて変化する最適位置に常時設定することができて、レンズユニットを小型にしながら、良好な画像を撮影することができる。しかし、その一方で、レンズ群や絞りを移動させるための構成が複雑になってしまい、デジタルカメラ全体としての小型化に制約が生じ易い。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、絞りやシャッタ等の光路を規制する部材を可動にした小型で焦点距離可変のレンズユニットであって、光路規制部材を移動させるための構成が簡素なものを提供することを目的とする。また、そのようなレンズユニットを備えた小型で安価なデジタルカメラを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、撮影対象からの光を撮像素子に導いて結像させるレンズユニットであって、光軸方向に可動のレンズ群と、該レンズ群の光軸方向に可動の光路規制部材とを備えて、前記レンズ群の移動によって焦点距離を変化させるとともに、前記光路規制部材によって撮像素子に導く光の量を変化させるものにおいて、前記光路規制部材が、所定の焦点距離範囲内で前記レンズ群と一体に移動し、前記所定の焦点距離範囲外で前記レンズ群とは別に移動する構成とする。

このレンズユニットでは、焦点距離設定用のレンズ群と光路規制部材とを、単一の手段で移動させることが可能である。レンズ群と光路規制部材が、所定の焦点距離範囲内では一体に移動し、所定の焦点距離範囲外では個別に移動するようにすることは、レンズ群と光路規制部材を分離可能にして、両者の距離を可変にすることで容易に実現することができる。したがって、光路規制部材が可動でありながら、簡素な構成のレンズユニットとなり、小型化も容易である。また、光路規制部材がレンズ群と一体に移動するのは設定可能な焦点距離範囲の全体ではなく、その一部に限られているため、光路規制部材を常に理想位置に近い位置に設定することが可能である。なお、光路を規制して撮像素子に導く光の量を変える光路規制部材には、光束の一部を遮断する絞りに加え、光束全体を遮断するシャッタも含まれる。

前記目的を達成するために、本発明ではまた、撮影対象からの光を撮像素子に導いて結像させるレンズユニットであって、光軸方向に可動のレンズ群と、該レンズ群の光軸方向に可動の光路規制部材とを備えて、前記レンズ群の移動によって焦点距離を変化させるとともに、前記光路規制部材によって撮像素子に導く光の量を変化させるものにおいて、前記光路規制部材が、所定の焦点距離範囲内で前記レンズ群と一体に移動し、前記所定の焦点距離範囲外で所定の位置に留まる構成とする。

このレンズユニットでも、焦点距離設定用の可動のレンズ群と光路規制部材とを、単一の手段で移動させることが可能である。光路規制部材が、所定の焦点距離範囲内ではレンズ群と一体に移動し、所定の焦点距離範囲外では所定位置に留まるようにすることは、レンズ群と光路規制部材を分離可能にして、所定の焦点距離範囲外で両者を分離することで容易に実現することができる。したがって、光路規制部材が可動でありながら、簡素な構成のレンズユニットとなり、小型化も容易である。また、光路規制部材がレンズ群と一体に移動するのは設定可能な焦点距離範囲の全体ではなく、その一部に限られているため、光路規制部材を常に理想位置に近い位置に設定することができる。

上記のいずれのレンズユニットも、前記レンズ群よりも撮影対象側に別のレンズ群を備え、該別のレンズ群を第１のレンズ群、前記レンズ群を第２のレンズ群とよぶとき、前記光路規制部材が第１のレンズ群と第２のレンズ群の間に位置し、焦点距離が長くなるにつれて第２のレンズ群が撮影対象側に移動し、前記所定の焦点距離範囲の一端が最長の焦点距離である構成とすることができる。

また、前記レンズ群よりも撮影対象側に別のレンズ群を備え、該別のレンズ群を第１のレンズ群、前記レンズ群を第２のレンズ群とよぶとき、前記光路規制部材が第１のレンズ群と第２のレンズ群の間に位置し、焦点距離が長くなるにつれて第２のレンズ群が撮影対象側に移動し、前記所定の焦点距離範囲の一端が最短の焦点距離である構成とすることもできる。

さらに、前記レンズ群よりも撮影対象側に別のレンズ群を備え、該別のレンズ群を第１のレンズ群、前記レンズ群を第２のレンズ群とよぶとき、前記光路規制部材が第２のレンズ群よりも撮像素子側に位置し、焦点距離が長くなるにつれて第２のレンズ群が撮像素子側に移動し、前記所定の焦点距離範囲の一端が最長の焦点距離である構成とすることもできる。

また、前記レンズ群の光軸に平行なガイド軸を備え、該ガイド軸が前記レンズ群を移動可能に支持するとよい。このようにすると、簡素な構成でレンズ群の姿勢を一定に保つことが可能になる。

前記光路規制部材が所定の焦点距離範囲外でレンズ群とは別に移動する構成は、前記レンズ群と前記光路規制部材とを付勢結合する第１の付勢部材と、前記所定の距離範囲外で、前記第１の付勢部材による付勢の方向とは逆の方向に前記光路規制部材を付勢して、前記光路規制部材の移動を前記レンズ群の移動とは相違させる第２の付勢部材を備えることで実現するとよい。

また、前記光路規制部材が所定の焦点距離範囲外で所定の位置に留まる構成は、前記レンズ群と前記光路規制部材とを付勢結合する付勢部材と、前記所定の距離範囲外で、前記光路規制部材に当接して、前記付勢部材による付勢力に抗して前記光路規制部材を停止させる停止部材を備えることで実現するとよい。

前記目的を達成するために、本発明ではまた、デジタルカメラは、上記のいずれかのレンズユニットと撮像素子を備えるものとする。

本発明のレンズユニットは、光路規制部材が、所定の焦点距離範囲内では焦点距離設定用のレンズ群と一体に移動し、所定の焦点距離範囲外ではレンズ群とは別に移動し、または停止するため、レンズ群と光路規制部材とを共通の手段で移動させることが可能であり、構成が簡素である。しかも、光路規制部材がレンズ群と一体に移動するのは設定可能な焦点距離範囲の全体ではなく、その一部に限られているため、光路規制部材を常に理想位置に近い位置に設定することができる。

また、本発明のデジタルカメラは、レンズユニットの特徴により、小型化が容易であり、低コストで製造することができる上、どの焦点距離においても良好な画像を撮影することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態であるデジタルカメラ１の外観を図１に模式的に示す。図１において、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図であり、点線は後述する内部の鏡胴を表している。

デジタルカメラ１は、最も短い辺が他の辺の数分の１程度の大きさの概ね直方体状の筐体１０を有しており、通常の撮影時には、筐体１０の最も短い辺の方向（図１の紙面に垂直な方向）が前後方向、最も長い辺の方向（図１の左右方向）が左右方向、それらの間の長さの辺の方向（図１の上下方向）が上下方向を向く状態で、使用者に把持されるように設定されている。以下、この状態を基準として、前後、左右、上下の各方向を定める。なお、デジタルカメラ１が撮影する範囲は長方形であり、通常の撮影とは、正立した使用者が、正面の横に長い長方形の範囲を、横に長く撮影することをいう。

デジタルカメラ１は、前面に、対物窓１１、ファインダー前窓１２ａ、フラッシュ発光部１３、セルフタイマーランプ１４、背面に、ファインダー後窓１２ｂ、表示部１５、モード設定スイッチ１６、カーソルボタン１７、複数の操作キー１８、上面に、レリーズボタン１９を備えている。

対物窓１１は開閉可能であり、対物窓１１を開くと、後述の撮像光学系に含まれる第１のレンズ群が現れる。ファインダー窓１２ａ、１２ｂは撮影対象の光学像を提供し、フラッシュ発光部１３は撮影対象を照明するフラッシュ光を発する。セルフタイマーランプ１４は、セルフタイマー撮影の準備が進行中であることを点灯により示す。

表示部１５は液晶表示器から成り、撮影した画像のほか、デジタルカメラ１の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。モード設定スイッチ１６は、スライド式であり、デジタルカメラ１の動作モードの設定に用いられる。デジタルカメラ１は、静止画を撮影して記録する静止画撮影モードと、動画を撮影して記録する動画撮影モードと、記録している画像を再生表示する再生モードを有しており、モード設定スイッチ１６の近傍には各モードを表すマークが記されている。

カーソルボタン１７は、上下左右に４つの接点を有しており、表示部１５に表示されるカーソルの移動に用いられる。デジタルカメラ１は、撮像光学系としてズームレンズを備えており、カーソルボタン１７はその焦点距離の調節にも使用される。操作キー１８は、表示部１５に表示する項目の切り換え、表示した項目の選択等、デジタルカメラ１の機能に関する設定に用いられる。レリーズボタン１９は２段階で動作し、記録する画像の撮影の準備の指示と、記録する画像の撮影の指示に用いられる。デジタルカメラ１は自動焦点調節（ＡＦ）と自動露光制御（ＡＥ）の機能を有しており、撮影の準備ではＡＦとＡＥを行う。

デジタルカメラ１の内部構成を図２〜図４に模式的に示す。図２は撮像光学系全体の正面透視図、図３は、撮像光学系の要部（後述するシャッタユニットおよび第２のレンズ群）を分解して示す正面透視図である。また、図４は撮像光学系の上面透視図であり、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、シャッタユニット付近および第２のレンズ群付近を表したものである。なお、これらの図では、デジタルカメラ１の上下方向を左右にして表している。

デジタルカメラ１は、筐体１０内に、第１のレンズ群２１、第２のレンズ群２２、第３のレンズ群２３、第４のレンズ群２４、およびプリズム２５より成る撮像光学系と、ＣＣＤエリアセンサ等の撮像素子２６と、光学的ローパスフィルタ２７を備えており、撮影対象からの光を撮像光学系によって撮像素子２６上に結像させるとともに、撮像素子２６によって光を電気信号に変換することによって、撮影を行う。撮像光学系および撮像素子２６は、筐体１０の左右方向の端部付近に配設されている。

撮像素子２６が出力する信号は、不図示の回路によって処理されて、撮影した画像を表す画像データとされる。画像データは着脱可能な記録媒体に記録することができる。

撮像素子２６は筐体１０に設けられた支持基板１０ａに固定されており、ローパスフィルタ２７は、撮像素子２６に固定されている。第１のレンズ群２１の一部（レンズ２１ｂ）、第２のレンズ群２２、第３のレンズ群２３、および第４のレンズ群２４は、鏡胴７０に収容されている。第２のレンズ群２２は第１のレンズ群２１と撮像素子２６の間に配置されており、第３のレンズ群２３は第２のレンズ群２２と撮像素子２６の間に配置されており、第４のレンズ群２４は第３のレンズ群２３と撮像素子２６の間に配置されている。なお、図では、第２のレンズ群２２と第３のレンズ群２３をそれぞれ１つのレンズとして表しているが、これらのレンズ群２２、２３は、いずれも複数のレンズより成る。また、第４のレンズ群２４は単一のレンズより成る。

第１のレンズ群２１に含まれる一部のレンズ２１ａは、その光軸が前後方向を向くように設定されており、第１のレンズ群２１に含まれる他のレンズ２１ｂは、その光軸がレンズ２１ａの光軸と直交し、上下方向を向くように設定されている。

プリズム２５は、断面が直角二等辺三角形の三角プリズムであり、互いに直交する２つの面の一方がレンズ２１ａに対向し、他方がレンズ２１ｂに対向し、さらに、斜面が、レンズ２１ａの光軸とレンズ２１ｂの光軸との交点上に位置し、かつ、レンズ２１ａの光軸とレンズ２１ｂの光軸に対して４５゜を成すように配置されている。また、レンズ２１ａとプリズム２５は筐体１０に固定されている。

第２のレンズ群２２、第３のレンズ群２３、および第４のレンズ群２４は、各々の光軸がレンズ２１ｂの光軸と一致するように設定されている。したがって、撮像光学系全体としての光軸は、途中でプリズム２５によって９０゜折り曲げられて、大部分が上下方向を向く設定となっている。なお、プリズム２５は、レンズ２１ａを透過して入射する撮影対象からの光を、斜面によって全反射してレンズ２１ｂに導く。プリズム２５の斜面に反射膜を設けておいてもよい。

第１のレンズ群２１と第４のレンズ群２４は固定である。第２のレンズ群２２と第３のレンズ群２３はいずれも、光軸方向に移動可能である。第２のレンズ群２２の移動によってズーミングすなわち焦点距離の変更が行われ、第３のレンズ群２３の移動によってフォーカシングすなわち撮影対象に対する焦点の調節が行われる。第２のレンズ群２２はレンズ枠３２に保持されており、第３のレンズ群２３はレンズ枠３３に保持されている。

デジタルカメラ１は、第２のレンズ群２２をレンズ枠３２と共に移動させるためのモータ４２と、第３のレンズ群２３をレンズ枠３３と共に移動させるためのモータ４３を備えており、また、第２のレンズ群２２および第３のレンズ群２３を支持して、それらの光軸方向への移動を案内するガイド軸３６、３７を備えている。これらのガイド軸３６、３７は、外周面が平滑な円柱状であり、また、第２のレンズ群２２の光軸および第３のレンズ群２３の光軸に対して平行である。ガイド軸３６、３７は端部が鏡胴７０に固定されており、ガイド軸３７は、第２のレンズ群２２および第３のレンズ群２３に関してガイド軸３６の反対側に位置する。

第２のレンズ群２２を保持するレンズ枠３２には、ガイド軸３６を貫通させて、ガイド軸３６に対するレンズ枠３２の傾倒を防止する傾倒防止部３２ａと、ガイド軸３７に接して、ガイド軸３６を中心とするレンズ枠３２の回転を防止する回転防止部３２ｂが設けられている。

傾倒防止部３２ａは、ガイド軸３６の外径よりも僅かに大きい内径を有する円筒状であり、その内周面は平滑である。傾倒防止部３２ａは、その内周面の全体が、貫通しているガイド軸３６の外周面に接して、ガイド軸３６に平行な方向へのレンズ枠３２の円滑な移動を可能にしながら、ガイド軸３６に対するレンズ枠３２の傾倒を防止する。これで、第２のレンズ群２２の姿勢が常に一定に保たれて、その光軸はガイド軸３６に対して常時平行になる。なお、傾倒防止部３２ａには、ガイド軸３６との摩擦を低減するために、ガイド軸３６に平行な方向に長い窓が形成されている。

回転防止部３２ｂは、レンズ枠３２の縁部を略長方形状に切り欠いたもので、互いに平行で平滑な内面を有する。回転防止部３２ｂは、内面の２点でガイド軸３７に接して、ガイド軸３７に平行な方向へのレンズ枠３２の円滑な移動を可能にしながら、ガイド軸３６を中心として回転しようとするレンズ枠３２の動きを規制する。これで、第２のレンズ群２２の光軸が、固定されている第１のレンズ群２１のレンズ２１ｂの光軸に常に一致する。

ガイド軸３６に摺接する傾倒防止部３２ａは、第２のレンズ群２２の移動範囲に制約をもたらさない範囲内で、ガイド軸３６に沿ってできるだけ長く作製されている。したがって、ガイド軸３６の外径や傾倒防止部３２ａの内径に多少の誤差が生じたとしても、第２のレンズ群２２の光軸の傾倒はごく僅かに抑えられる。また、ガイド軸３６とガイド軸３７（傾倒防止部３２ａと回転防止部３２ｂ）は第２のレンズ群２２を挟んで互いに反対側に位置し、両者間の距離は長い。したがって、ガイド軸３７の外径や回転防止部３２ｂの内面の離間幅に多少の誤差が生じたとしても、第２のレンズ群２２の光軸の位置ずれはごく僅かに抑えられる。

第３のレンズ群２３を保持するレンズ枠３３にも、ガイド軸３６に接する傾倒防止部３３ａと、ガイド軸３７に接する回転防止部３３ｂが設けられている。これらの傾倒防止部３３ａと回転防止部３３ｂの構成および機能は、上記の傾倒防止部３２ａと回転防止部３２ｂのものと同様である。

第２のレンズ群２２を保持するレンズ枠３２を移動させるモータ４２の回転軸には、外周面に螺旋状のねじが形成された円柱状の駆動軸４７が結合されており、第３のレンズ群２３を保持するレンズ枠３３を移動させるモータ４３の回転軸にも、外周面に螺旋状のねじが形成された円柱状の駆動軸４８が結合されている。これらの駆動軸４７、４８はガイド軸３６、３７と平行であり、互いに同一直線上に位置する。レンズ枠３２には、駆動軸４７に垂直な方向の断面が略Ｕ字状で、その半円状の最深部に駆動軸４７のねじに係合するねじが形成された係合部３２ｃが設けられており、レンズ枠３３にも、駆動軸４８に垂直な方向の断面が略Ｕ字状で、その半円状の最深部に駆動軸４８のねじに係合するねじが形成された係合部３３ｃが設けられている。

モータ４２の回転軸の回転に伴って駆動軸４７が回転し、その回転がねじを介して係合部３２ｃに伝わり、レンズ枠３２がガイド軸３６、３７に沿って移動する。同様に、モータ４３の回転軸の回転に伴って駆動軸４８が回転し、その回転がねじを介して係合部３３ｃに伝わり、レンズ枠３３がガイド軸３６、３７に沿って移動する。

レンズ枠３３には突起３２ｄが設けられており、突起３２ｄと鏡胴７０の間に、ガイド軸３６に平行な引っ張りばね（不図示）が架設されている。レンズ枠３２は、この引っ張りばねによって常に一方向付勢された状態となり、焦点距離を長くする方向に移動するときも焦点距離を短くする方向に移動するときも、駆動軸４７にがたつきなく係合する。

デジタルカメラ１では、第２のレンズ群２２を保持するレンズ枠３２の先端部を内側に突出させて円形の開口を有するようにし、これを絞り４９として利用する。したがって、絞り４９の口径は固定であり、絞り４９はズーミングを司る第２のレンズ群２２と共に移動する。

デジタルカメラ１は、撮影対象からの光を遮断して撮像素子２６の露光を制御するシャッタユニット５０を備えている。シャッタユニット５０は複数の可動のセクタ５１を有しており、セクタ５１の回動によって、光を通過させる開口を形成したり、開口を閉じたりする。シャッタユニット５０は、撮像素子２６を露光する際に、開口径が固定の絞り４９のみでは遮断しきれない光束の周辺部を遮断する機能も有しており、そのための理想位置は焦点距離に応じて変化する。

そこで、デジタルカメラ１では、シャッタユニット５０を撮像光学系の光軸方向に移動可能にして、シャッタユニット５０を常に理想位置またはその近傍に位置させるようにしている。ただし、シャッタユニット５０を移動させるための手段を別途備えると、構成の複雑化を招いて小型化が困難になるので、所定の焦点距離範囲内では、シャッタユニット５０を第２のレンズ群２２と一体に移動するようにし、その焦点距離範囲以外では、一定位置に留めるようにする。

シャッタユニット５０は、第１のレンズ群２１と第２のレンズ群２２の間に位置し、レンズ枠３２の先端部が入り得る大きな開口を有する基板５２と、セクタ５１を駆動する駆動部５３と、ガイド軸５４が植設された支持基台５５を有する。ガイド５４軸は第２のレンズ群２２の光軸に平行である。

駆動部５３には、電力および制御信号を与えるためのフレキシブル配線基板５６が、鏡胴７０の外部から接続されている。なお、フレキシブル配線基板５６は、光を遮ることがなく、かつ、シャッタユニット５０の移動に伴う変形を吸収し得るようにするために、鏡胴７０の内周面に沿って螺旋状に設けられている（図４（ａ）参照）。

第２のレンズ群２２を保持するレンズ枠３２には、ガイド軸５４を貫通させて、シャッタユニット５０の傾倒を防止する傾倒防止部３２ｅが設けられている。また、基板５２には、ガイド軸３７に接して、ガイド軸５４を中心とするシャッタユニット５０の回転を防止する回転防止部５２ａ設けられている。

傾倒防止部３２ｅは、ガイド軸５４の外径よりも僅かに大きい内径を有する円筒状であり、その内周面は平滑である。傾倒防止部３２ｅは、その内周面の全体が、貫通しているガイド軸５４の外周面に接して、レンズ枠３２とシャッタユニット５０の相対的な移動を可能にしながら、移動によるガイド軸５４の傾倒を防止する。後述するように、レンズ枠３２とシャッタユニット５０の相対的な移動は、シャッタユニット５０が停止した状態で行われ、したがって、傾倒防止部３２ｅは、レンズ枠３２のみが移動する間にシャッタユニット５０の姿勢が変化するのを防止する働きをする。前述の傾倒防止部３２ａと同様に、傾倒防止部３２ｅにもガイド軸５４との摩擦を低減するための窓が形成されている。

回転防止部５２ａは、基板５２の縁部を略長方形状に切り欠いたもので、互いに平行で平滑な内面を有する。回転防止部５２ｂは、内面の２点でガイド軸３７に接して、ガイド軸３７に平行な方向へのシャッタユニット５０の円滑な移動を可能にしながら、ガイド軸５４を中心として回転しようとするシャッタユニット５０の動きを規制する。

レンズ枠３２と支持基台５５との間には、ガイド軸５４に対して平行に、引っ張りばね（伸張された状態のコイルばね）６１が架設されており、レンズ枠３２とシャッタユニット５０には常に互いに近づく方向への付勢力が働く。外部から他の力が加わらなければ、レンズ枠３２とシャッタユニット５０は、傾倒防止部３２ｅのシャッタユニット５０側の端面３２ｆと支持基台５５の端面５５ａとが当接した状態で静止する。

鏡胴７０には、シャッタユニット５０の移動範囲の一端を規定するストッパ６２が固定されており、シャッタユニット５０はストッパ６２よりも第１のレンズ群２１側に位置する。シャッタユニット５０がストッパ６２に近づくと基板５１の端部がストッパ６２に当接し（図４（ａ）参照）、シャッタユニット５０はそれ以上撮像素子２６側に移動することはできない。一方、レンズ枠３２のうち、ストッパ６２の位置に相当する端部には切り欠きが設けられており（図４（ｂ）参照）、レンズ枠３２は、ストッパ６２よりも第１のレンズ２１側にも、ストッパ６２よりも撮像素子２６側にも移動することができる。

第２のレンズ群２２を保持するレンズ枠３２とシャッタユニット５０の移動の様子を、図５〜図７に示す。図５は、シャッタユニット５０がストッパ６２によって停止させられている状態を表している。この状態でレンズ枠３２が第１のレンズ群２１の方向に移動しても、傾倒防止部３２ｅの端面３２ｆが支持基台５５の端面５５ａに当接するまで、シャッタユニット５０は停止したままである。図６は、傾倒防止部３２ｅの端面３２ｆが支持基台５５の端面５５ａに当接した状態を表している。この状態で、レンズ枠３２が第１のレンズ群２１の方向にさらに移動すると、シャッタユニット５０は、レンズ枠３２に押されて、レンズ枠３２と一体に移動する。図７は、この状態を表している。

デジタルカメラ１では、第１のレンズ群２１が負のパワー、第２のレンズ群２２が正のパワー、第３のレンズ群２３が正のパワー、第４のレンズ群２４が負のパワーを有する光学設定としている。ズーミングに際しての第１〜第４のレンズ群２１〜２４の位置を連ねたズーム曲線を図８に示す。図８において、上端がワイド端すなわち設定可能な最短の距離、下端がテレ端すなわち設定可能な最長の焦点距離である。

第１のレンズ群２１と第４のレンズ群２４は固定であり、撮像素子２６も固定であるため、これらの位置は変化しない。第２のレンズ群２２は、最短の焦点距離から最長の焦点距離に変化する間、撮像素子２６側から第１のレンズ群２１側に直線的に移動する。第３のレンズ群２３は、最短の焦点距離から最長の焦点距離に変化する間、まず、第１のレンズ群２１側から撮像素子２６側に移動し、その後、第１のレンズ群２１側に移動する。

ズーミング際してのシャッタユニット５０の理想位置を連ねた線（点線Ａ）と、シャッタユニット５０の実際の位置を連ねた線を図８に重ねて示す。理想位置は、撮像素子２６側にふくらむ曲線をなす。一方、実際には、シャッタユニット５０は、最短の焦点距離から最長の焦点距離に変化する間、最初は移動せず、その後、第２のレンズ群２２と共に第１のレンズ群２１側に移動して、シャッタユニット５０の位置は２本の直線をなす。ただし、シャッタユニット５０の実際の位置は、設定可能な焦点距離の全範囲において第２のレンズ群２２と一体に移動させる構成よりも、理想位置に近くなっている。

ワイド端、テレ端、およびそれらの中間での第１〜第４のレンズ群２１〜２４とシャッタユニット５０の位置関係を図９に模式的に示す。

第２の実施形態のデジタルカメラ２について説明する。デジタルカメラ２は、第１の実施形態のデジタルカメラ１を修飾して、シャッタユニット５０を移動させる構成を変更したものである。第２のレンズ群２２を保持するレンズ枠３２とシャッタユニット５０の構成と、それらの移動の様子を、図１０〜図１２に示す。

デジタルカメラ２では、引っ張りばね６１代えて、圧縮ばね（圧縮した状態のコイルばね）６３が、レンズ枠３２とシャッタユニット５０との間に架設されており、レンズ枠３２とシャッタユニット５０には常に互いに遠ざかる方向への付勢力が働く。圧縮ばね６３は、ガイド軸５４を囲むように配設されており、一端がレンズ枠３２の傾倒防止部３２ｅの端面３２ｆに、他端が支持基台５５の端面５５ａに当接している。

レンズ枠３２には、基板５２に当接して、シャッタユニット５０が圧縮ばね６３によってレンズ枠３２から所定距離以上離間するのを防止するためのストッパ６４が設けられており、シャッタユニット５０は、第２のレンズ群２２とストッパ６４の間に位置する。鏡胴７０に設けられている前述のストッパ６２は、デジタルカメラ１のものよりも、第１のレンズ群２１寄りに設定されている。

図１０は、シャッタユニット５０がストッパ６２に当接していない状態を表している。この状態でレンズ枠３２が第１のレンズ群２１の方向に移動すると、基板５２の端部がストッパ６２に当接するまで、シャッタユニット５０はレンズ枠３２と一体に移動する。図１１は、基板５２の端部がストッパ６２に当接した状態を表している。この状態で、レンズ枠３２が第１のレンズ群２１の方向にさらに移動しても、シャッタユニット５０は停止したままとなる。その際、レンズ枠３２のストッパ６４が基板５２から離間するとともに、圧縮ばね６３が縮む。図１２は、この状態を表している。

デジタルカメラ２でも、デジタルカメラ１と同様に、第１のレンズ群２１が負のパワー、第２のレンズ群２２が正のパワー、第３のレンズ群２３が正のパワー、第４のレンズ群２４が負のパワーを有する光学設定としている。ただし、第１〜第４のレンズ群２１〜２４のパワーの大きさは、デジタルカメラ１とは相違する。デジタルカメラ２におけるズーム曲線と、ズーミング際してのシャッタユニット５０の理想位置を連ねた線（点線Ａ）と、シャッタユニット５０の実際の位置を連ねた線を図１３に示す。

シャッタユニット５０の理想位置は、第１のレンズ群２１側にふくらむ曲線をなす。一方、実際には、シャッタユニット５０は、最短の焦点距離から最長の焦点距離に変化する間、最初は第２のレンズ群２２と共に第１のレンズ群２１側に移動し、その後は停止して、シャッタユニット５０の位置は２本の直線をなす。ただし、シャッタユニット５０の実際の位置は、設定可能な焦点距離の全範囲において第２のレンズ群２２と一体に移動させる構成よりも、理想位置に近くなっている。

第３の実施形態のデジタルカメラ３の撮像光学系の構成と、ズーミングに際してのレンズ群およびシャッタユニット５０の位置を図１４に模式的に示す。このデジタルカメラ３は、第１の実施形態のデジタルカメラ１を修飾して、第１のレンズ群２１が正のパワー、第２のレンズ群２２が負のパワー、第３のレンズ群２３が正のパワー、第４のレンズ群２４が正のパワーを有する光学設定とするとともに、シャッタユニット５０を第２のレンズ群２２と第３のレンズ群２３との間に配置したものである。

第２のレンズ群２２は、最短の焦点距離から最長の焦点距離に変化する間、第１のレンズ群２１側から撮像素子２６側に移動する。第３のレンズ群２３は、最短の焦点距離から最長の焦点距離に変化する間、撮像素子２６側から第１のレンズ群２１側に移動する。シャッタユニット５０を移動させるための構成は第１の実施形態のデジタルカメラ１のものと同様であり、シャッタユニット５０は、最短の焦点距離から最長の焦点距離に変化する間、最初は移動せず、その後、第２のレンズ群２２と共に撮像素子２６側に移動する。

上記の各実施形態では、シャッタユニット５０が、所定の焦点距離範囲では第２のレンズ群２２と一体に移動し、その焦点距離範囲外では一定位置に留まるようにしていたが、第２のレンズ群２２と一体に移動する焦点距離範囲の外において、シャッタユニット５０が第２のレンズ群２２とは異なる動きをする構成とすることも可能である。このようにした第４の実施形態のデジタルカメラ４の撮像光学系の構成と、ズーミングに際してのレンズ群およびシャッタユニット５０の位置を図１５に模式的に示す。

このデジタルカメラ４は、第１の実施形態のデジタルカメラ１を修飾して、鏡胴７０に固定していたストッパ６２を可動とするとともに、このストッパ６２を付勢する圧縮ばね６５と、ストッパ６２の移動範囲の一端を規定するストッパ６６を設けたものである。圧縮ばね６５の一端は鏡胴７０に固定されており、ストッパ６６も鏡胴７０に固定されている。

レンズ枠３２とシャッタユニット５０との間に架設されている引っ張りばね６１は、前述のように、シャッタユニット５０を第２のレンズ群２２の方向に付勢するが、圧縮ばね６５は、逆に、可動のストッパ６２を第１のレンズ群２１の方向に付勢する。最長の焦点距離から固定のストッパ６６に当接している可動のストッパ６２にシャッタユニット５０が当接するまでの焦点距離範囲では、第１の実施形態と同様に、シャッタユニット５０は第２のレンズ群２２と一体に移動する。

しかし、それよりも短い焦点距離範囲では、ストッパ６２は可動であるため、引っ張りばね６１の付勢力と圧縮ばね６５の付勢力が釣り合う位置（固定のストッパ６６よりも第２のレンズ群２２に近い位置）まで移動し、シャッタユニット５０は、第１の実施形態のものよりも、第２のレンズ群２２に近づく。これにより、シャッタユニット５０の実際の位置を、図８に示した理想位置にさらに近づけることができる。

なお、ここでは、引っ張りばね６１と逆方向の付勢力をストッパ６２に加える手段として圧縮ばね６５を用いているが、圧縮ばね６５に代えて、鏡胴７０への固定位置を第１のレンズ群２１寄りにした引っ張りばねを用いてもよい。また、本実施形態のように、可動のストッパ６２とこれを付勢する手段を備えて、第２のレンズ群２２と一体に移動しないときに、シャッタユニット５０を第２のレンズ群２２とは別に移動させることは、第２の実施形態のように、シャッタユニット５０を第２のレンズ群２２と第３のレンズ群２３との間に配置する構成においても、採用することができる。

上記の各実施形態では、所定の焦点距離範囲で可動のレンズ群と一体に移動し、その焦点距離範囲外で一定位置に留まり、または可動のレンズ群とは別に移動する光路規制部材をシャッタユニットとしたが、絞りを可動として、絞りをそのような光路規制部材としてもよい。その場合の絞りは、固定の開口とすることもできるし、可変の開口とすることもできる。

第１の実施形態のデジタルカメラの外観を模式的に示す正面図（ａ）および背面図（ｂ）。 第１の実施形態のデジタルカメラの内部構成（撮像光学系周辺）を模式的に示す正面透視図。 第１の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の要部を分解して示す正面透視図。 第１の実施形態のデジタルカメラのシャッタユニット付近（ａ）および第２のレンズ群付近（ｂ）を示す上面透視図。 第１の実施形態のデジタルカメラのシャッタユニットがストッパによって停止させられている状態を模式的に示す正面透視図。 第１の実施形態のデジタルカメラの第２のレンズ群が図５の状態から移動して、そのレンズ枠がシャッタユニットに当接した状態を模式的に示す正面透視図。 第１の実施形態のデジタルカメラの第２のレンズ群が図６の状態からさらに移動して、シャッタユニットが第２のレンズ群と一体に移動する状態を模式的に示す正面透視図。 第１の実施形態のデジタルカメラのズームミングの間の各レンズ群およびシャッタユニットの位置を模式的に示す図。 第１の実施形態のデジタルカメラのワイド端、テレ端およびそれらの中間での第１〜第４のレンズ群とシャッタユニットの位置関係を模式的に示す図。 第２の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の要部の構成、および、シャッタユニットが第２のレンズ群と一体に移動する状態を模式的に示す正面透視図。 第２の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の要部の構成、および、第２のレンズ群とシャッタユニットが図１０の状態から移動して、シャッタユニットがストッパに当接した状態を模式的に示す正面透視図。 第２の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の要部の構成、および、第２のレンズ群が図１１の状態からさらに移動して、シャッタユニットがストッパによって停止させられている状態を模式的に示す正面透視図。 第２の実施形態のデジタルカメラのズームミングの間の各レンズ群およびシャッタユニットの位置を模式的に示す図。 第３の実施形態のデジタルカメラ３の撮像光学系の構成、およびズーミングの間の各レンズ群およびシャッタユニットの位置を模式的に示す図。 第４の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成、および、ズーミングの間の各レンズ群およびシャッタユニットの位置を模式的に示す図。

符号の説明

１〜４ デジタルカメラ
１０ 筐体
１０ａ 基板
１１ 対物窓
１２ａ ファインダー前窓
１２ｂ ファインダー後窓
１３ フラッシュ発光部
１４ セルフタイマーランプ
１５ 表示部
１６ モード設定スイッチ
１７ カーソルボタン
１８ 操作キー
１９ レリーズボタン
２１ 第１のレンズ群
２１ａ、２１ｂ 第１のレンズ群レンズ
２２ 第２のレンズ群
２３ 第３のレンズ群
２４ 第４のレンズ群
２５ プリズム
２６ 撮像素子
２７ 光学ローパスフィルタ
３２、３３ レンズ枠
３２ａ、３３ａ 傾倒防止部
３２ｂ、３３ｂ 回転防止部
３２ｃ、３３ｃ 係合部
３２ｄ 突起
３２ｅ 傾倒防止部
３２ｆ 傾倒防止部端面
３４ レンズ枠
３６、３７ ガイド軸
４２、４３ モータ
４７、４８ 駆動軸
４９ 絞り
５０ シャッタユニット
５１ セクタ
５２ 基板
５２ａ 回転防止部
５３ 駆動部
５４ ガイド軸
５５ 支持基台
５５ａ 支持基台端面
５６ フレキシブル配線基板
６１ 引っ張りばね
６２ ストッパ
６３ 圧縮ばね
６４ ストッパ
６５ 圧縮ばね
６６ ストッパ
７０ 鏡胴

Claims (5)

1. 撮影対象からの光を撮像素子に導いて結像させるレンズユニットであって、光軸方向に可動のレンズ群と、該レンズ群の光軸方向に可動の光路規制部材とを備えて、前記レンズ群の移動によって焦点距離を変化させるとともに、前記光路規制部材によって撮像素子に導く光の量を変化させるものにおいて、
   前記光路規制部材が、所定の焦点距離範囲内で前記レンズ群と一体に移動し、前記所定の焦点距離範囲外で前記レンズ群の移動中に所定の位置に留まり、
   前記レンズ群と前記光路規制部材との間に配置されて、前記レンズ群と前記光路規制部材とを付勢結合する付勢部材と、
   前記所定の焦点距離範囲外で前記レンズ群の移動中、前記光路規制部材に当接して、前記付勢部材による付勢力に抗して前記光路規制部材を停止させる停止部材と、を備える
   ことを特徴とするレンズユニット。
2. 前記レンズ群よりも撮影対象側に別のレンズ群を備え、
   該別のレンズ群を第１のレンズ群、前記レンズ群を第２のレンズ群とよぶとき、
   前記光路規制部材が第１のレンズ群と第２のレンズ群の間に位置し、
   焦点距離が長くなるにつれて第２のレンズ群が撮影対象側に移動し、
   前記所定の焦点距離範囲の一端が最長の焦点距離である
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記光路規制部材が前記レンズ群と一体に移動しているときには前記付勢部材の付勢力を受けていない状態にあり、前記光路規制部材が所定の位置に留まっているときには前記付勢部材の付勢力を受けている状態にあることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
4. 前記レンズ群の光軸に平行なガイド軸を備え、該ガイド軸が前記レンズ群を移動可能に支持することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズユニット。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のレンズユニットと撮像素子を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
   

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