JP4770500B2 - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関し、特に、折り曲げ光学系の光学部材を沈胴させるレンズユニットに関する。

近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽にパーソナルコンピュータに画像を取り込めるデジタルカメラが普及している。また、モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の情報処理機器にデジタルカメラを組み込むことも一般化している。このようなデジタルカメラの普及にともない、より小型のデジタルカメラが要望されるようになり、レンズユニットも一層小型にする必要がある。

そこで、レンズユニットを小型にするために、変倍しても撮像レンズの全長が変化せずに、デジタルカメラの奥行き方向を短くして、小型化を図る提案がされている。（特許文献１、２）これらは光路上に屈曲部材を設けて、光路を略９０度折り曲げた後、後続レンズ群で撮像素子上に光学像を形成させるものである。

しかしながら、上記２件の文献においては、屈曲部材より被写体側にレンズが配置されるために、デジタルカメラの奥行き方向の長さが、屈曲部材と被写体側のレンズとの長さにより規制されていた。

この課題を解決するために、屈曲部材を移動させ、屈曲部材の移動により生じた空間に被写体側のレンズを退避させて、未使用時に小型化する提案がされている。（特許文献３、４）
特開２０００−１３１６１０号公報 特開２００４−６９８０８号公報 特開２００３−４３３５４号公報 特開２００３−１６９２３６号公報

特許文献３、４に記載されているレンズユニットは、被写体側のレンズを使用状態から未使用状態に切り換える場合に、レンズを保持する保持枠を２本の支持軸で支持し、一方の軸で光軸方向に摺動自在に支持し、他方の軸で摺動時に光軸周りに回転すること防ぐように支持して、支持軸近辺のカム板を駆動させることにより、レンズ枠を使用位置と収納位置に移動させる沈胴構成が開示されている。

しかし、この構成では、屈曲部材と被写体側レンズの間隔が大きい光学系や、被写体側のレンズが変倍により移動する高倍率のズームレンズなどでは、沈動に伴うレンズの移動量が大きくなり、未使用状態ではデジタルカメラの奥行き方向に短くすることが難しく、レンズユニットが大型化する。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、屈曲光学レンズにおいて、屈曲部材よりも被写体側のレンズが大きく突出した光学系や被写体側のレンズが大きく移動する高倍率のズームレンズであっても、未使用状態でデジタルカメラの奥行き方向が短くして、小型であるレンズユニットを提供することを目的とする。

上記の課題は次の構成により解決される。

１． 被写体からの光を撮像素子上に結像させるレンズユニットにおいて、
筐体と、
第１の光軸に沿って被写体から光束が入射する第１レンズと、
前記筐体から突出する使用位置と前記筐体内に収納される収納位置とに前記第１レンズを第１の光軸方向に移動可能に保持する第１保持部材と、
第１の光軸に沿う光束を略直角である第２の光軸方向に折り曲げる屈曲部材と、
第２の光軸方向に光束を折り曲げる屈曲位置と前記第１保持部材を収納する空間を形成させる退避位置とに前記屈曲部材を移動可能に保持する屈曲保持部材と、
第２の光軸方向に折り曲げられた光束を撮像素子側に導く第２レンズと、
前記第２レンズを第２の光軸方向に移動可能に保持する第２保持部材と、
前記第１保持部材を前記使用位置と前記収納位置に移動させる移動筒と、
前記移動筒を第１の光軸方向に移動させる繰り出し部材を備えるとともに前記筐体に固定される固定筒とを備え、
前記固定筒は、前記屈曲保持部材が前記屈曲位置と前記退避位置との間で出入り自在な貫通した開口が形成されていることを特徴とするレンズユニット。

２． 前記繰り出し部材は内ヘリコイドであり、
前記移動筒は、前記内ヘリコイドに螺合する外ヘリコイドが設けられた回転筒と、前記回転筒と一体に第１の光軸方向に直進する直進筒とで構成され、前記回転筒と前記直進筒は、前記使用位置において前記開口に対向するようにそれぞれに切り欠きが形成されていることを特徴とする１に記載のレンズユニット。

３． それぞれの前記切り欠きは、前記収納位置において前記開口を塞ぐように構成されていることを特徴とする２に記載のレンズユニット。

４． 前記内ヘリコイドは前記固定筒の周方向で複数に分割された分割ヘリコイド部からなり、前記開口は一つの前記分割ヘリコイド部のヘリコイドが欠けた部分に配置され、前記開口が配置された前記分割ヘリコイド部の周長は他の前記分割ヘリコイド部の周長より長いことを特徴とする２または３に記載のレンズユニット。

５． 変倍時に前記移動筒は前記第１保持部材を第１の光軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする１乃至４のいずれか１項に記載のレンズユニット。

６． 変倍時に前記第２保持部材が前記開口を出入りするように構成されていることを特徴とする１乃至５のいずれか１項に記載のレンズユニット。

７． １乃至６のいずれか１項に記載のレンズユニットと前記レンズユニットによって導かれた光を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。

８． 電源を切り換えることができる電源ボタンを備え、前記第１保持部材が前記使用位置にある時に、前記電源ボタンをオフにしたとき、前記屈曲保持部材を前記屈曲位置から前記退避位置に移動させた後に、前記第１保持部材を前記使用位置から前記収納位置に移動させる制御手段を備えることを特徴とする７に記載の撮像装置。

９． 電源を切り換えることができる電源ボタンを備え、前記第１保持部材が前記収納位置にある時に、前記電源ボタンをオンにしたとき、前記第１保持部材を前記収納位置から前記使用位置に移動させた後に、前記屈曲保持部材を前記退避位置から前記屈曲位置に移動させる制御手段を備えることを特徴とする７に記載の撮像装置。

本発明は、屈曲光学レンズにおいて、屈曲保持部材を屈曲位置から退避位置に移動させ、屈曲保持部材が退避位置に移動して形成される空間に、第１保持部材を収納する際に、固定筒の繰り出し部材と移動筒が第１保持枠を第１の光軸方向の収納位置に移動させるとともに、固定筒には屈曲保持部材が屈曲位置と退避位置との間で出入り自在な貫通した開口を形成していることにより、屈曲部材よりも被写体側のレンズが大きく突出した光学系や最前のレンズが移動する高倍率のズームレンズであっても、未使用時にデジタルカメラの奥行き方向を短くして、小型であるレンズユニットを提供することができる。

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。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）は斜視図、（ｂ）は背面図である。

デジタルカメラ１は、概ね直方体状のカメラ筐体１０とカメラ筐体１０から突出しているレンズユニット１２を備えている。レンズユニット１２の突出方向を奥行き方向とし、また、カメラ筐体１０の横長方向を横方向、図１の上下方向を縦方向と定める。

デジタルカメラ１は、前面にレンズユニット１２、フラッシュ発光部１３、セルフタイマーランプ１４、背面に表示部１５、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、複数の操作キー１８、上面にレリーズボタン１９、電源ボタン２０を備えている。

レンズユニット１２は、ズームレンズであり、使用位置にある時に、レンズの一部がカメラ筐体１０の前面から突出し、広角端から望遠端に変倍するとさらに突出し、残りのレンズ部が後述する屈曲部材により光軸を略直角に折り曲げられ、カメラ筐体１０の内部に横方向に配置されている。また、使用時に突出している一部レンズは、撮像せずに携帯する非使用時に沈胴して、カメラ筐体１０の内部に収納される収納位置に収められる。

フラッシュ発光部１３は被写体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、セルフタイマー撮像の準備が進行中であることを点灯により示す。

背面にある表示部１５は、液晶表示器から成り、撮像した画像のほか、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の撮像、再生などの動作モードの設定に用いられる。十字キー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。また、十字キー１７はレンズユニット１２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、レリーズボタン１９の半押し状態で記録する画像の撮像準備の指示と、レリーズボタン１９の全押し状態で記録する画像の撮像の指示に用いられる。

図２にデジタルカメラ１の構成を模式的に示す。デジタルカメラ１は、レンズユニット１２および表示部１５のほか、撮像素子２６、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、撮像レンズ駆動部２５および制御部２７を有している。撮像素子２６はＣＣＤエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は、撮像素子２６の出力信号を処理して、撮像した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は、信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。操作部２４は、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、操作キー１８、レリーズボタン１９及び電源ボタン２０の総称であり、使用者が操作したボタンに関する情報を制御部２７に伝達する。

撮像レンズ駆動部２５は、ズーム用モータとフォーカス用モータと沈胴用モータと光量調節する絞り用モータなどモータの駆動制御を行う。撮像レンズ駆動部２５はレンズユニット１２に設けられていても良い。

制御部２７は、制御プログラムに従ってデジタルカメラ１の各部の動作を制御するもので、レリーズボタン１９が半押しされると、露出制御値の設定や焦点調節等の被写体を撮像するための準備動作を実行し、レリーズボタン１９が全押しされると撮像素子２６を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施して記録媒体２３ａに記録する一連の撮像動作を実行する機能を有する。

次に、レンズユニット１２の構成について説明する。図３乃至図７は本発明の第１実施形態であり、図３（ａ）、図３（ｂ）はレンズユニット１２の広角状態を示し、図５（ａ）、図５（ｂ）はレンズユニット１２の望遠状態を示し、図６（ａ）、図６（ｂ）はレンズユニット１２の収納状態を示し、各図の（ａ）図が透視側面図、各図の（ｂ）図が透視正面図である。なお、図３（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）では、被写体側のレンズ群である第１レンズ群とそのレンズ群を保持する第１保持枠を省いている。

まず、図３（ａ）、図３（ｂ）によりレンズユニット１２の構成を説明する。

撮像レンズは、被写体側から順に、第１レンズ群８１と屈曲部材に相当するプリズム８５と第２レンズ群８２および第３レンズ群８３を備えている。第１レンズ群８１は第１の光軸７６上にあり、第２レンズ群８２と第３レンズ群８３は、後続レンズに相当し、第２の光軸７７上にある。撮像レンズは、被写体からの光を撮像素子２６に結像させる。

プリズム８５は、断面が直角二等辺三角形の三角プリズムであり、斜面が第１の光軸７６と第２の光軸７７に対して４５°を成すように配置され、第１の光軸７６を第２の光軸７７の方向に略直角に折り曲げる。

変倍時に、第１レンズ群８１、第２レンズ群８２、第３レンズ群８３が移動し、フォーカシング時に第３レンズ群８３が移動する。沈胴時に、第２レンズ群８２が撮像素子２６側に移動し、第２レンズ群８２が移動して形成される空間にプリズム８５が移動し、さらに、プリズム８５が移動して形成される空間に第１レンズ群８１が移動して収納される。第３レンズ群８３が変倍時移動して、全長を短くするためには有利であるが、第３レンズ群８３は撮像素子２６に対して固定されてもよい。また、プリズム８５と第２レンズ群８２が大きく離れている撮像光学系では、第２レンズ群を移動させなくとも良い。

第１保持枠７１は第１レンズ群８１を保持し、プリズム保持枠７５はプリズム８５を保持し、第２保持枠７２は第２レンズ群８２を保持し、第３保持枠７３は第３レンズ群８３を保持する。

次に、変倍駆動の構成を説明する。第１保持枠７１を変倍駆動させる構成については、第１の光軸７６を中心とした円筒形状であって筐体７０に固定された固定筒３１と、固定筒３１の繰り出し部材と係合して回転しながら第１の光軸７６方向に移動する回転筒３２と、回転筒３２と一体に第１の光軸７６方向に直進する直進筒３３とを備え、回転筒３２と直進筒３３とで移動筒を構成する。固定筒３１には開口３１ｃがあり、開口３１ｃは、第２の光軸７７を貫通させる穴であり、変倍により移動する第２保持枠７２と沈胴により移動するプリズム保持枠７５とを通過させる。広角から望遠に変倍するために図示しないモータが回転すると、固定筒３１の繰り出し部材と移動筒により、第１保持枠７１が第１の光軸７６方向で被写体側に直進移動する。なお、詳細な構成は後述する。

次に、第２保持枠７２の変倍駆動の構成について、ガイド軸５１は、第２の光軸７７と平行に配置され、その端部が筐体７０に固定され、第２保持枠７２の摺動ガイド穴７２ａが嵌合し、第２保持枠７２を第２の光軸７７に対して傾かずに第２の光軸７７の方向へ移動できるように案内する。駆動軸５２は、第２の光軸７７に対してガイド軸５１と反対側でガイド軸５１と平行に配置され、その外周面に螺旋状のねじが形成され、第２保持枠７２の係合ねじ７２ｂに螺合している。モータ５３は、回転軸を有し、その回転軸が駆動軸５２と結合している。広角から望遠に変倍するためにモータ５３が回転すると、駆動軸５２のねじのリードにより、第２保持枠７２が第２の光軸７７方向にプリズム８５側に直進移動する。

また、第３保持枠７３の変倍駆動の構成については、図示しないが第２保持枠７２と同様の構成であり、ガイド軸が第３保持枠７３を第２の光軸７７に対して傾かずに第２の光軸７７の方向への移動できるように案内し、広角から望遠に変倍するためにモータが回転すると、モータに結合した駆動軸のねじリードにより、第３保持枠７３が第２の光軸７７方向に撮像素子２６側に直進移動する。フォーカスの駆動も同じ構成により行われる。

次に、図４（ａ）乃至（ｄ）で第１保持枠７１の変倍駆動の構成を詳細説明する。図４（ａ）乃至（ｄ）は、固定筒３１の外周側から見た展開図であり、図の下側が被写体側である。図４（ａ）は固定筒３１、図４（ｂ）は回転筒３２、図４（ｃ）は直進筒３３、図４（ｄ）は第１保持部材７１の展開図である。

固定筒３１は、内周面にメスヘリコイドである内ヘリコイド３１ａと、第１の光軸７６方向に延びた３カ所の直進溝３１ｂと、内ヘリコイド３１ａの一部ヘリコイドが欠けた部分に設けられた開口３１ｃとを有する。内ヘリコイド３１ａは、直進溝３１ｂにより３分割され、３分割されたヘリコイド部の中で、開口３１ｃがあるヘリコイド部が他のヘリコイド部の周長より長くなっている。開口３１ｃの大きさは変倍により移動する第２保持枠７２と沈胴により移動するプリズム保持枠７５とを通過させるサイズである。また、開口３１ｃは、穴であるが、固定筒３１の端面側が開放された切り欠きであっても良い。

回転筒３２は、外周面には固定筒３１の内ヘリコイド３１ａと螺合するオスヘリコイドである外ヘリコイド３２ａと、テーパー状のカム溝３２ｂと、切り欠き３２ｃと、バヨネット爪部３２ｄとを有する。切り欠き３２ｃは、広角端や望遠端の撮像する状態にある時には、固定筒３１の開口３１ｃに対向する位置にあり、また、切り欠き３２ｃの一端がテーパー３２ｅ形状であり、変倍時に回転筒３２が固定筒３１と相対回転しても、開口３１ｃを塞ぐことがなく、また回転筒３２の剛性を確保するようにテーパー３２ｅが設けられている。

直進筒３３は、回転筒３２と回転可能に径嵌合し、固定筒３１の直進溝３１ｂと係合する直進リブ３３ａと、直進穴３３ｂと、切り欠き３３ｃと、バヨネット部３３ｄとを有する。切り欠き３３ｃは、広角端や望遠端の撮像する状態にある時には、固定筒３１の開口３１ｃに対向する位置にあり、開口３１ｃを塞がない。バヨネット部３３ｄが回転筒３２のバヨネット爪部３２ｄと係合して、直進筒３３が回転筒３２に対して回転可能で第１の光軸７６の方向には一体に直進移動する。

第１保持枠７１にはカムフォロワー７１ａが固着され、カムフォロワー７１ａは回転筒３２のカム溝３２ｂと直進筒３３の直進穴３３ｂとに係合する。回転筒３２が回転すると、第１保持筒７１はカム溝３２ｂのリードに応じて第１の光軸７６の方向に直進移動する。

固定筒３１のヘリコイド３１ａと回転筒３２のヘリコイド３２ａは、望遠端とは逆方向に広角端からさらに回転するように構成され、また、回転筒３２のカム溝３２ｂは、望遠端とは逆方向に広角端からさらに延長されている。このことにより、回転筒３２が変倍領域の広角端である使用位置を越えてさらに回転することができ、回転筒３２が広角端からさらに回転すると、第１保持部材７１が広角端から収納位置に移動する。

図３（ａ）、図３（ｂ）に戻り、沈胴の構成について説明する。広角端の使用位置から収納位置に沈胴させるには、プリズム保持部材７５が第１の光軸７６を第２の光軸７７に折り曲げる屈曲位置から撮像素子２６側に移動する退避位置に移動して形成される空間に第１保持部材７１を移動させて収納することになる。

まず、プリズム保持部材７５を収納する構成について、ガイド軸４１は、第２の光軸７７と平行に配置され、その端部が筐体７０に固定され、プリズム保持部材７５の摺動ガイド穴７５ａが嵌合し、プリズム保持部材７５を第２の光軸７７に対して傾かずに第２の光軸７７の方向へ移動できるように案内する。駆動軸４２は、第２の光軸７７に対してガイド軸４１と反対側でガイド軸４１と平行に配置され、その外周面に螺旋状のねじが形成され、プリズム保持部材７５の係合ねじ７５ｂに螺合している。モータ４３は、回転軸を有し、その回転軸が駆動軸４２と結合し、モータ４３が回転すると、駆動軸４２のねじのリードにより、プリズム保持部材７５が第２の光軸７７方向に撮像素子２６側に直進移動して、第１の光軸７６を第２の光軸７７に折り曲げる屈曲位置から第１保持部材７１が収納可能である退避位置に切り換わる。

第１保持部材７１を収納する構成については、第１保持部材７１の変倍駆動構成を用いる。つまり、変倍駆動機構には、前述したように、固定筒３１と、回転筒３２の広角端からさらに回転する各ヘリコイド３１ａ、３２ａと、回転筒３２の広角端からさらに延長されたカム溝３２ｂとが設けられている。この構成により、回転筒３２が広角端である使用位置から収納位置にさらに回転すると、第１保持部材７１が広角端の位置からさらにプリズム保持枠７５側に移動して、プリズム保持部材７５が移動して形成される空間に第１保持部材７１が移動する。

次に、変倍動作について説明する。図３に示す広角状態から望遠に変倍すると、第１レンズ群８１、第２レンズ群８２、第３レンズ群８３はおのおのレンズ間隔を変えながら被写体側に移動して、図５に示す望遠状態になる。

まず、図１と図２のデジタルカメラ１の十字キー１７を操作して広角端から望遠端に設定すると、撮像レンズ駆動部２５は、制御部２７から出力されるズーム制御信号に基づいて、第２保持枠７２駆動用モータ５３と図示しない第１保持枠７１駆動用モータと第３保持枠７３駆動用モータを駆動する。

図３の広角状態から第１保持枠７１駆動用モータが回転すると、回転力が回転筒３２に伝達される。回転力が回転筒３２に伝達されると、図４に示す回転筒３２は、外ヘリコイド３２ａが固定筒３１の内ヘリコイド３１ａと螺合しているので、固定筒３１に対して回転しながら第１の光軸７６方向に移動する。直進筒３３は、バヨネット部３３ｄが回転筒３２のバヨネット爪部３２ｄと係合しており、また直進リブ３３ａが固定筒３１内面の直進溝３１ｂと係合しているので、回転筒３２が第１の光軸７６方向に回転しながら直進するのにともない、回転筒３２と第１の光軸７６方向に一体に直進する。

第１保持筒７１は、第１保持筒７１に固着したカムフォロワー７１ａが、回転筒３２のカム溝３２ｂと直進筒３３の直進穴３３ｂに係合しているので、回転筒３２と直進筒３３が相対的に回転すると、被写体側に直進移動して、図５に示す状態になり、望遠端の位置に至る。

同様に、図３の広角状態から第２保持枠７２駆動用モータ５３が回転すると、モータ５３と結合した駆動軸５２が回転する。第２保持枠７２は、駆動軸５２と螺合している第２保持枠７２の係合ねじ７２ｂのリードにより、また、第２保持枠７２の摺動ガイド穴７２ａがガイド軸５１に嵌合し第２の光軸７７の方向に案内されているので、直進移動して、図５に示すように、固定筒３１の開口３１ｃと回転筒３２、直進筒３３のおのおのの切り欠き３２ｃ、３３ｃを通過して、第２の光軸７７方向にプリズム８５側に直進移動し、望遠端の位置に至る。

また、第３保持枠７３は、第２保持枠７２と同様の変倍動作を行い、図３の広角状態から第３保持枠７３駆動用モータが回転すると、モータと結合した駆動軸の回転作用とガイド軸の直進案内する作用により、第３保持枠７３は、直進移動して、図５に示すように、第２の光軸７７方向にプリズム８５側に移動して望遠端の位置に至る。

次に、沈胴の動作について説明する。

図１と図２のデジタルカメラ１の電源ボタン２０を押してオフにすると、撮像レンズ駆動部２５は、制御部２７から出力される沈胴制御信号に基づいて、第２保持枠７２駆動用モータ５３と図示しない第１保持枠７１駆動用モータとプリズム保持枠７５駆動用モータ４３を駆動する。

図３の広角状態から、撮像レンズ駆動部２５は、最初にモータ５３を駆動させて、駆動軸５２により第２保持枠７２を撮像素子２６側に移動させ、次にモータ４３を駆動させて、駆動軸４２によりプリズム保持枠７５を撮像素子２６側の退避位置に移動させ、最後に第１保持枠７１駆動用モータを変倍動作とは逆回転方向に駆動させる。第１保持枠７１駆動用モータが逆回転駆動すると、回転筒３２が回転しながら第１の光軸７６方向に移動し、直進筒３３が回転筒３２と一体に直進（後退）し、第１保持筒７１は、直進移動（後退）して、プリズム保持枠７５が移動して生じた空間に移動して、図６に示す収納位置に至る。モータ４３、５３の動作は同時に行ってもよい。

収納位置から使用位置に切り換えるには、撮像レンズ駆動部２５は使用位置から収納位置への駆動とは逆の順序で各モータを駆動制御する。つまり、図１と図２のデジタルカメラ１の電源ボタン２０を押してオンにすると、撮像レンズ駆動部２５は、制御部２７から出力される撮像準備信号に基づいて、最初に第１保持枠７１駆動用モータを駆動させて、図６に示す第１保持部材７１を被写体側の使用位置に移動させ、次にモータ４３を駆動させてプリズム保持枠７５を第２の光軸７７上の第１保持枠７１側の屈曲位置に移動させ、最後にモータ５３を駆動させて第２保持枠７２を第２の光軸７７上のプリズム保持枠７５側に移動させ、広角である使用位置に切り換える。モータ４３、５３の動作は同時に行ってもよい。

次に、図７を用いて、使用位置と収納位置における開口３１ｃと切り欠き３２ｃ、３３ｃの状態を説明する。図７（ａ）は広角状態、図７（ｂ）は望遠状態、図７（ｃ）は収納状態にある固定筒３１の外周から見た展開図であり、図の下側が被写体側である。

図７（ａ）の広角状態では、回転筒３２の切り欠き３２ｃは、固定筒３１の開口３１ｃ下端面と右端面にほぼ接する位置にあり、また、直進筒３３の切り欠き３３ｃは、固定筒３１の開口３１ｃ下端面と左右の端面にほぼ接する位置にある。図７（ｂ）の望遠状態では、切り欠き３２ｃは、回転筒３２が回転しながら被写体側に移動するので、開口３１ｃから離間し、広角から望遠に変わる際には、切り欠き３２ｃのテーパー部３２ｅが開口３１ｃの角３１ｅを接するように移動する。また、切り欠き３３ｃは、直進筒３３が被写体側に直進して移動するので、開口３１ｃから離間する。このように変倍領域では、開口３１ｃは、切り欠き３２ｃ、３３ｃに塞がれることはなく、変倍時に第２保持枠７２を通過させることができる。

図７（ｃ）の収納状態では、切り欠き３２ｃは、回転筒３２が回転しながらプリズム８５側に移動して、開口３１ｃを塞ぎ、また、切り欠き３３ｃは、直進筒３３がプリズム８５側に直進して移動し、開口３１ｃを塞ぐ。なお、収納状態では、回転筒３２をさらに回転させて、開口３１ｃを完全に塞ぐようにしても良い。

以上説明したように、プリズム保持部材７５を退避位置に移動させ、プリズム保持部材７５が退避位置に移動して形成される空間に第１保持部材７１を収納する際に、固定筒３１の繰り出し部材と移動筒が第１保持枠７１を第１の光軸７６方向の収納位置に移動させるとともに、固定筒３１にはプリズム保持部材７５が屈曲位置と退避位置との間で出入り自在な貫通した開口３１ｃを形成している構成にしたために、プリズム８５である屈曲部材よりも被写体側のレンズが大きく突出した光学系や最前のレンズ群が移動する高倍率のズームレンズであっても、未使用時にデジタルカメラの奥行き方向を短くして、レンズユニット１２を小型にすることができる。

また、第１レンズ群８１の沈胴機構は、回転しながら第１の光軸７６方向に移動する回転筒３２と、回転筒３２と一体に第１の光軸７６方向に直進する直進筒３３とで構成して、使用位置にある時には、回転筒３２と前進筒３３のそれぞれに切り欠き３２ｃ、３３ｃを開口３１ｃに対向する位置に設けた構成であるために、使用位置において、沈胴機構が大型化せずに、またレンズが開口３１ｃ内を移動することができるので高変倍のズームレンズに対応することができる。

また、回転筒３２と直進筒３３の切り欠き３２ｃ、３３ｃは、収納位置において固定筒３１の開口３１ｃを塞ぐ構成であるために、撮像しない時に、撮像素子２６の不用な露光をしないので、撮像素子２６の焼きつきなどの損傷を防ぐことができる。また、回転筒３２、直進筒３３が開口３１ｃを塞ぐ位置まで移動するので、回転筒３２、直進筒３３を第１の光軸７６の方向に短くすることができ、未使用時にレンズユニット１２が奥行き方向に小さくなる。実施態様では完全に開口３１ｃを塞いではいないが、この程度でも十分効果がある。

また、固定筒３１の複数に分割した内ヘリコイド３１ａにおいて、内ヘリコイド３１ａを複数に分割して、ヘリコイドが欠けた部分に開口３１ｃを配置した分割ヘリコイド部が他の前記分割ヘリコイド部の周長より長くなるように構成であるために、第１保持筒７１を駆動させるヘリコイドを構成することができるととも、開口３１ｃを大きくすることができ、外径が大きい（明るい）レンズを移動されることができる。

また、変倍時に、沈胴機構を用いて第１保持枠７１を移動させる構成であるために、変倍機構と沈胴機構の部品点数が少なくて済み、簡素な機構で製造原価が安くなる。

また、使用位置から収納位置に切り換える時に、まずプリズム保持部材７５を退避位置に移動させ、次に第１保持部材７１を収納位置に移動させる構成であるために、開口３１ｃを大きくすることがないので、固定筒３１が第１の光軸７６方向に大きくならず、レンズユニット１２を小型にすることができる。

図８乃至図１０はレンズユニット１２の第２実施形態であり、図８（ａ）、図８（ｂ）はレンズユニット１２の広角状態を示し、図９（ａ）、図９（ｂ）はレンズユニット１２の望遠状態を示し、図１０（ａ）、図１０（ｂ）はレンズユニット１２の収納状態を示す。なお、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）では、第１保持枠７１、第１レンズ群８１を省いて見やすくしている。なお、以降の説明において、第１実施形態と同じ機能の部材には同じ番号を付し、重複する説明は省略する。レンズ構成とレンズ・プリズム保持構成及び第１保持筒の沈胴機構・変倍機構は第１実施形態と同じであり、第１実施形態と異なる第２保持枠７２と第３保持枠７３の変倍機構、第２保持枠７２とプリズム保持枠７５の沈胴機構を説明する。

図８において、カム筒９１は、筐体７０に回転可能に嵌合し、その内周にカム溝９１ａ、９１ｂ、９１ｃが設けられている。カム溝９１ａがプリズム保持枠７５のカムフォロア７５ｃと係合し、カム溝９１ｂが第２保持枠７２のカムフォロア７２ｃと係合し、カム溝９１ｃが第３保持枠７３のカムフォロア７３ｃと係合している。また、カムフォロア７２ｃ、７３ｃ７５ｃは筐体７０の直進穴７０ａに係合している。

カム溝９１ａは、変倍領域では円周溝であり、カム筒９１が回転してもプリズム保持枠７５が光軸方向に移動することはなく撮像素子２６に対して固定され、広角位置から退避位置ではテーパー溝でありカム筒９１が回転すると、プリズム保持枠７５が第２の光軸７７方向で撮像素子２６側に退避位置に移動する。

カム溝９１ｂは、変倍領域ではレンズの変倍移動に添う軌跡の形状であるカム溝であり、カム筒９１が回転すると第２保持枠７２が第２の光軸７７方向にカム形状に添って移動し、広角位置から収納位置ではカム溝９１ａより傾斜が小さいテーパー溝であり、カム筒９１が回転すると第２保持枠７２が第２の光軸７７方向で撮像素子２６側に移動するが、プリズム保持枠７５より移動量が小さい。

カム溝９１ｃは、変倍領域ではレンズの変倍移動に添う軌跡の形状であるカム溝であり、カム筒９１が回転すると第３保持枠７３が第２の光軸７７方向にカム形状に添って移動し、広角端から収納位置では円周溝であり、カム筒９１が回転しても第３保持枠７３が光軸方向に移動しない。

また、カム筒９１は、撮像素子２６側の端部に円周ギヤ９１ｄが設けられ、円周ギヤ９１ｄがモータ９２の回転軸に結合するギヤ９３と噛み合い、モータ９２が回転すると回転させられる。

変倍の動作については、図１と図２のデジタルカメラ１の十字キー１７を操作して広角端から望遠端に設定すると、撮像レンズ駆動部２５は、制御部２７から出力されるズーム制御信号に基づいて、図示しない第１保持枠７１駆動用モータとカム筒９１駆動用モータ９２が駆動する。

図８の広角状態から第１保持枠７１駆動用モータが回転すると、第１実施形態と同様に、第１保持枠７１が、図９に示すように、被写体側に直進移動し、望遠端の位置に至る。カム筒９１駆動用モータ９２が回転すると、カム筒９１が回転し、第２保持枠７２と第３保持枠７３がおのおののカム溝９１ｂ、９１ｃのカム軌跡に添って直進移動し、図９に示す望遠端に至る。その際に、プリズム保持枠７５は、そのカム溝９１ａが変倍領域では円周溝形状であるために、移動せずに撮像素子２６に対して固定されている。

沈胴の動作については、図１と図２のデジタルカメラ１の電源ボタン２０を押してオフにすると、撮像レンズ駆動部２５は、制御部２７から出力される沈胴制御信号に基づいて、図示しない第１保持枠７１駆動用モータとカム筒９１駆動用モータ９２を駆動する。

図８の広角状態から、撮像レンズ駆動部２５は、最初にモータ９２を駆動させて、カム筒９１を回転させる。カム筒９１が回転すると、プリズム保持枠７５と第２保持枠７２がおのおののカム溝９１ａ、９１ｂのカムリードに添って撮像素子２６側の退避位置に移動する。次に第１保持枠７１駆動用モータを変倍とは逆回転に駆動させる。第１保持枠７１駆動用モータが逆回転駆動すると、第１保持筒７１は、プリズム保持枠７５が移動して生じた空間に移動して、図１０に示す収納位置に至る。

以上説明した構成により、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに第２の光軸７７を移動する各保持枠を駆動させるのに、一つのカム筒９１と一つのモータ９２で達成しているために、機構が簡単となり、故障することが少なく、製造原価が安くなる。

なお、上記の各実施形態ではズームレンズの例を掲げたが、本発明のレンズユニットは、単焦点レンズに採用することも可能であり、特に、屈曲部材よりも被写体側のレンズが大きく突出した単焦点光学系には有効である。

各実施形態のデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図（ａ）および背面図（ｂ）。 各実施形態のデジタルカメラの構成を模式的に示す図。 第１実施形態のレンズユニットの広角状態の構成を示す透視側面図（ａ）および透視正面図（ｂ）。 第１実施形態のレンズユニットの固定筒の展開図（ａ）、回転筒の展開図（ｂ）、直進筒の展開図（ｃ）および第１保持部材の展開図（ｄ）。 第１実施形態のレンズユニットの望遠状態の構成を示す透視側面図（ａ）および透視正面図（ｂ）。 第１実施形態のレンズユニットの収納状態の構成を示す透視側面図（ａ）および透視正面図（ｂ）。 第１実施形態のレンズユニットの広角状態の展開図（ａ）、望遠状態の展開図（ｂ）および収納状態の展開図（ｃ）。 第２実施形態のレンズユニットの広角状態の構成を示す透視側面図（ａ）および透視正面図（ｂ）。 第２実施形態のレンズユニットの望遠状態の構成を示す透視側面図（ａ）および透視正面図（ｂ）。 第２実施形態のレンズユニットの収納状態の構成を示す透視側面図（ａ）および透視正面図（ｂ）。

符号の説明

１０ カメラ筐体
１２ レンズユニット
１５ 表示部
１９ レリーズボタン
２０ 電源ボタン
２５ 撮像レンズ駆動部
２６ 撮像素子
２７ 制御部
３１ 固定筒
３１ａ 内ヘリコイド
３１ｂ 直進溝
３１ｃ 開口
３２ 回転筒
３２ａ 外ヘリコイド
３２ｂ カム溝
３２ｃ、３３ｃ 切り欠き
３２ｄ バヨネット爪部
３３ 直進筒
３３ａ 直進リブ
３３ｂ 直進穴
３３ｄ バヨネット部
４１ ガイド軸
４２ 駆動軸
４３ モータ
５１ 第２ガイド軸
５２ 第２駆動軸
５３ 第２モータ
７０ 筐体
７１ 第１保持枠
７１ａ カムフォロア
７２ 第２保持枠
７２ａ 第２摺動ガイド穴
７２ｂ 第２係合ねじ
７３ 第３保持枠
７５ プリズム保持枠
７５ａ 摺動ガイド穴
７５ｂ 係合ねじ
７６ 第１の光軸
７７ 第２の光軸
８１ 第１レンズ群
８２ 第２レンズ群
８３ 第３レンズ群
８５ プリズム
９１ カム筒
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ カム溝
９１ｄ 円周ギヤ
９２ カム筒用モータ
９３ ギヤ

Claims (8)

1. 被写体からの光を撮像素子上に結像させるレンズユニットにおいて、
   筐体と、
   第１の光軸に沿って被写体から光束が入射する第１レンズと、
   前記筐体から突出する使用位置と前記筐体内に収納される収納位置とに前記第１レンズを第１の光軸方向に移動可能に保持する第１保持部材と、
   第１の光軸に沿う光束を略直角である第２の光軸方向に折り曲げる屈曲部材と、
   第２の光軸方向に光束を折り曲げる屈曲位置と前記第１保持部材を収納する空間を形成させる退避位置とに前記屈曲部材を移動可能に保持する屈曲保持部材と、
   第２の光軸方向に折り曲げられた光束を撮像素子側に導く第２レンズと、
   前記第２レンズを第２の光軸方向に移動可能に保持する第２保持部材と、
   前記第１保持部材を前記使用位置と前記収納位置に移動させる移動筒と、
   前記移動筒を第１の光軸方向に移動させる繰り出し部材を備えるとともに前記筐体に固定される固定筒とを備え、
   前記固定筒には、前記屈曲保持部材が前記屈曲位置と前記退避位置との間で出入り自在な貫通した開口が形成されており、
   前記繰り出し部材は内ヘリコイドであり、
   前記移動筒は、前記内ヘリコイドに螺合する外ヘリコイドが設けられた回転筒と、前記回転筒と一体に第１の光軸方向に直進する直進筒とで構成され、前記回転筒と前記直進筒のそれぞれに、前記使用位置において前記開口に対向するように切り欠きが形成されていることを特徴とするレンズユニット。
2. それぞれの前記切り欠きは、前記収納位置において前記開口を塞ぐように構成されてい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. 前記内ヘリコイドは前記固定筒の周方向で複数に分割された分割ヘリコイド部からなり、前記開口は一つの前記分割ヘリコイド部のヘリコイドが欠けた部分に配置され、前記開口が配置された前記分割ヘリコイド部の周長は他の前記分割ヘリコイド部の周長より長いことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
4. 変倍時に前記移動筒は前記第１保持部材を第１の光軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズユニット。
5. 変倍時に前記第２保持部材が前記開口を出入りするように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズユニットと、
   前記レンズユニットによって導かれた光を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
7. 電源を切り換えることができる電源ボタンを備え、前記第１保持部材が前記使用位置にある時に、前記電源ボタンをオフにしたとき、前記屈曲保持部材を前記屈曲位置から前記退避位置に移動させた後に、前記第１保持部材を前記使用位置から前記収納位置に移動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 電源を切り換えることができる電源ボタンを備え、前記第１保持部材が前記収納位置にある時に、前記電源ボタンをオンにしたとき、前記第１保持部材を前記収納位置から前記使用位置に移動させた後に、前記屈曲保持部材を前記退避位置から前記屈曲位置に移動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。

Images