JP5094485B2 - レンズ鏡筒および撮影装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ鏡筒、およびこのレンズ鏡筒を備えた撮影装置に関する。
従来から銀塩フィルムを用いるフィルムカメラは広く普及しているが、近年、フィルムを使用せずに画像をメモリに取り込むことができるデジタルカメラが急速に普及している。このデジタルカメラの中には、複数の光学レンズを光軸方向に移動させて撮影倍率を変更するズーム機構を備えたものがある。
特許文献1には、ズーム鏡筒の構成の一例が示されている。このズーム鏡筒では、複数のレンズを保持する複数のレンズ保持部をカムリングで光軸方向に移動させ、なおかつ回転規制部によりレンズ保持部の回転方向への移動を規制している。この構成により光学レンズを指定の位置に移動させることができる。
近年では、高倍率化が急速に進展しており、それに伴ってレンズ群が増加したり、繰出し全長が長くなったりして、ズーム鏡筒は大型化する傾向にある。また、カメラの薄型化の要求も強くあり、収納時の大きさを極力薄くすることが求められている。この薄型化のためには、鏡筒における各筒の光軸方向の寸法を短くし、多段構成によって繋げていくことが考えられる。このような薄型化の方法は様々に提案されている。
特許文献2には、小型化のために柱状の金属直進キーを使用した鏡筒の例が示されている。このようにすると、肉厚の薄い金属キーで鏡筒における筒の一部を直進保持することができる。このような鏡筒は、従来のようにプラスチック成型の筒で直進保持する場合に比べてスペース効率が良く、小型化に適している。
また、特許文献3には、多段階にカム筒を繋げている鏡筒の一例が示されている。この場合も同様に、肉厚の薄い金属キーで鏡筒における筒の一部を直進保持しており、このような鏡筒も小型化に適している。
特開2001−324663号公報 特開2000−66081号公報 特開2003−21776号公報
しかしながら、上記特許文献2、3のレンズ鏡筒では、カメラの落下等で衝撃が加わった場合、直進規制する金属キーに回転力が加わらなければ問題は生じないが、回転力が加わった場合、直進キーに横加重が生じる。このため、その力量しだいでは、直進キーが倒れてしまい、鏡筒動作に支障をきたすことになる。
近年、カメラの小型化が進んでおり、それに伴い、外部からの衝撃をいかに効率的に吸収するかということが課題になっている。
このように、鏡筒は、精度の良い構成を備えながら、外部からの衝撃に強い構成を備えていることが必要である。
そこで、本発明は、外部の衝撃に対する強度が増すことができるレンズ鏡筒および撮影装置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、本発明のレンズ鏡筒は、フォロア部と直進規制部が設けられたレンズ部を保持し、光軸方向に移動するレンズ鏡筒であって、前記レンズ部に設けられたフォロア部を追従させるカム部が外周に形成され、回転することにより前記レンズ部を前記光軸方向に移動させる円筒部と、前記レンズ部の移動を光軸方向に規制する直進規制部材と、前記円筒部とバヨネット結合され、バヨネット結合された前記円筒部が光軸周りに回転しても、光軸周りに回転しないように光軸周りの回転が規制されており、かつ前記レンズ部が光軸周りに回転すると、前記レンズ部に設けられた直進規制部と非当接状態から当接状態へ移行する被直進規制部が設けられた第2円筒部と、前記直進規制部材および前記第2円筒部の光軸回りの回転を規制する第2直進規制部材と、前記第2円筒部の外周に配置され、前記円筒部および前記第2円筒部を前記光軸方向に移動させる第3円筒部とを有し、前記第2直進規制部材は、円環部と、前記円環部から前記光軸方向に突出して設けられ、前記直進規制部材および前記第2円筒部とそれぞれ嵌合し、前記直進規制部材および前記第2円筒部の移動を直進に規制する複数の第2直進規制部と、前記第2直進規制部の両側の前記円環部に形成され、前記第3円筒部と回転自在に結合する結合部とを有することを特徴とする。
本発明の請求項1に係るレンズ鏡筒によれば、レンズ部への衝撃力を、その内周に配置された直進規制部材で受け止めるとともに、その外周に配置された第2円筒部で受け止めるので、外部の衝撃に対する強度を増すことができる。また、衝撃による破壊に対するマージンを上げることができる。さらに、第3円筒部は第2直進規制部材に対して回転自在であり、かつ第2直進規制部材と略一体で光軸方向に移動することができる。
請求項に係るレンズ鏡筒によれば、第2直進規制部の変形に対する抗力を増すことができる。
請求項3、4に係るレンズ鏡筒によれば、第2直進規制部材の円環部上に多くの結合部が配置されるスペースを少なくすることができ、省スペース化および配置の自由度を向上させることができる。
本発明のレンズ鏡筒および撮影装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の撮影装置は、撮影倍率を任意に変更可能な沈胴式のズーム機構を有する撮影レンズ鏡筒を備えたデジタルカメラに適用される。
図1は電源をOFFにした状態のデジタルカメラ12の外観を示す斜視図である。図2は電源をONにした状態のデジタルカメラ12の外観を示す斜視図である。図3はデジタルカメラ12の上面を示す図である。図4はデジタルカメラ12の背面を示す図である。図5はデジタルカメラ12の底面を示す図である。
デジタルカメラ12の正面には、被写体の構図を決めるためのファインダ17、測光・測距を行う際の光源の補助を行う補助光源16、ストロボ18および撮影レンズ鏡筒71が設けられている。
また、デジタルカメラ12の上面には、レリーズボタン13、電源切換えボタン15およびズームスイッチ14が配置されている。また、デジタルカメラ12の底面には、三脚取付部27およびカードバッテリカバー28が配置されている。カードバッテリカバー28の内部には、後述するメモリカードドライブ42およびバッテリ挿入部(図示せず)が設けられている。
また、デジタルカメラ12の背面には、様々な機能の切換えを行う操作ボタン21、22、23、24、25、26、LCDからなるディスプレイ20、およびファインダ接眼部19が配置されている。操作ボタン21、22、23、24、25、26の押下により、デジタルカメラ12の動作モード、例えば撮影モード、再生モード、動画撮影モード等の選択が行われる。ディスプレイ20は、メモリ40に保存された画像データやメモリカードから読み込んだ画像データを画面に表示する。また、再生モードが選択されると、ディスプレイ20は、複数の撮影データを縮小して画面に表示する。
図6はデジタルカメラ12の制御部およびその周辺回路の構成を示すブロック図である。制御部50は、CPU46、ROM45およびRAM47から主に構成されている。制御部50には、バス44を介して、レリーズボタン13、操作ボタン21〜26、ディスプレイ20、メモリ40、メモリカードドライブ42等の各種の構成要素が接続されている。
また、バス44を介して制御部50と接続される駆動回路43には、ズームモータ駆動部29、フォーカスモータ駆動部31、シャッタ駆動部32、絞り駆動部35、CCDやCMOS等の撮像素子37およびストロボ18が接続されている。ズームモータ駆動部29は鏡筒駆動モータ29aを駆動する。フォーカスモータ駆動部31はフォーカスモータ31aを駆動する。これら各部の駆動は、制御部50からの信号により制御される。ROM45には、上記各種の構成要素を制御する制御プログラムが記憶されている。RAM47には、各制御プログラムに必要なデータが記憶される。
上記構成を有するデジタルカメラ12では、使用者が電源切り替えボタン15を操作して電源をOFFからONにすると、CPU46はROM45から必要な制御プログラムを読み出して初期動作を開始する。つまり、制御部50は、撮影レンズ鏡筒71を所定の撮影可能領域に移動させ、撮影機能を立ち上げて撮影スタンバイ状態になる。
使用者が撮影を行うためにレリーズボタン13を押すと、制御部50は、撮像素子37により被写体の明るさを検知し、その測光値に基づいて絞り値やシャッタスピードを設定するとともに、ストロボ18を発光するか否かを判断する。また、使用者は、あらかじめ操作ボタン21を操作することによってストロボ18を強制的に発光させるか、発光させないかを選択することもできる。
つづいて、制御部50は、測距を行い、被写体との距離を測定してフォーカスモータ駆動部31を制御し、フォーカスレンズ部30を所定のフォーカス位置に移動させる。フォーカスレンズ部30として、後述する撮影レンズ部1、第2レンズ部2および第3レンズ部5が用いられる。そして、制御部50は、シャッタ駆動部32を制御してシャッタ33の開閉を行い、所望の画像を撮像素子37に取り込ませる。撮像素子37には、露光制御値に基づいて入射した光の光量に応じた電荷が蓄積され、その電荷が画像信号となり、アナログ信号処理部36に出力される。
アナログ信号処理部36は、取り込まれた画像信号にアナログ信号処理を施し、A/D変換部38に出力する。A/D変換部38は、取り込まれたアナログデータをデジタルデータに変換する。このデジタルデータはデジタル信号処理部39に出力され、デジタルデータの処理が行われる。最終的にデジタルデータはメモリ40に記憶される。
メモリ40に記憶されたデジタルデータは、操作ボタン22の操作によって圧縮伸張部41によりJPEGやTIFF等の圧縮加工等が施された後、メモリカードドライブ42に出力され、メモリカードに記憶される。なお、メモリ40を持たないデジタルカメラ12の場合、デジタル信号処理部39で処理されたデジタルデータは、圧縮伸張部41に出力され、メモリカードドライブ42でメモリカードに記憶される。
制御部50は、メモリ40に記憶された画像データやメモリカードドライブ42でメモリカードに記憶されている画像データに対し、圧縮伸張部41によって伸張処理を行い、処理後の画像データを、バス44を介してディスプレイ20に表示させる。使用者は、ディスプレイ20に表示されたデータを見てその画像が不必要であると判断した場合、操作ボタン23の操作によって消去することができる。
使用者がデジタルカメラ12の上面に配置されたズームスイッチ14を操作することにより、ズームモータ駆動部29は、駆動回路43を介して制御部50によって制御され、撮影レンズ鏡筒71をレンズの光軸方向(レンズの中心を通る光軸の方向)に移動させる。また、使用者は、ズームスイッチ14を操作することにより、ディスプレイ20に表示されている記憶画像を拡大あるいは縮小する、いわゆるデジタルズームを行うことができる。
つぎに、デジタルカメラ12の撮影レンズ鏡筒に備わるレンズ群の構成について説明する。図7は収納状態における撮影レンズ鏡筒71の内部構造を示す断面図である。図8は撮影可能状態における撮影レンズ鏡筒71の内部構造を示す断面図である。図9は撮影レンズ鏡筒71の構造を示す分解斜視図である。
撮影レンズ部1は光学レンズが装着された筒状の筐体で構成されている。撮影レンズ部1には、ピン形状のフォロワ部1aが形成されている。ここでは、フォロワ部1aは光軸に対して軸周方向の60°等分に6個配置されている。また、第2レンズ部2は別の光学レンズが装着されたホルダで構成されている。第2レンズ部2にもピン形状のフォロワ部2aが一体で形成されている。フォロワ部2aは、光軸に対して軸周方向の120°等分に位置する3箇所に配置されている。また、第3レンズ部5は別の光学レンズが装着されたホルダで構成されている。第3レンズ部5にもピン形状のフォロワ部5aが一体で形成されている。
円筒部3の外周には、フォロワ部1aを追従させる第1カム溝(カム部)3aが形成されている。また、円筒部3の内周には、フォロワ部2aを追従させる第2カム溝(図示せず)が周上の3箇所に形成されている。また同様に、円筒部3の内周には、フォロワ部5aを追従させる第3カム溝(図示せず)が周上の3箇所に形成されている。
また、円筒部3の内周には直進規制部材4が配置されている。円筒部3と直進規制部材4は、バヨネット結合しており、円筒部3は直進規制部材4の外周に沿って回転する。撮影レンズ部1は、光軸方向に移動する際、直進規制部材4によって直進方向に規制を受ける。第2レンズ部2および第3レンズ部5においても、直進規制部材4によってそれらの移動は直進方向に規制される。
また、撮影レンズ部1の外周には第2円筒部7が配置されている。第2円筒部7と円筒部3は、バヨネット結合しており、略一体で光軸(前後)方向に移動自在である。
また、第2円筒部7には、フォロワ部7aが設けられており、第3円筒部8に形成されたカム溝(図示せず)に追従する。第3円筒部8は、固定カム部9に設けられたカム溝(図示せず)によって光軸方向に移動自在である。また、第3円筒部8は、固定カム部9の外周に配置されているドライブリング10によって直接回転力を受ける。ドライブリング10はカバー部材11により保持されている。また、撮影レンズ部1、第2円筒部7および第3円筒部8は光軸方向に収納自在である。
図10は第2直進規制部材6の構造を示す斜視図である。図11は第3円筒部8の構造を示す斜視図である。図12は撮影レンズ部1と第2円筒部7の組み込みを示す斜視図である。図13は撮影レンズ鏡筒の構造を示す断面図である。
第2直進規制部材6は、円環部6q、この円環部6qから光軸方向に突出する2つの直進規制部6aおよび2つの直進規制部6bを有する。また、直進規制部6bの近傍であって、円環部6qの軸径方向にリブ6rが形成されている。一方、直進規制部材4の外周には、2つの被直進規制部4aが設けられており、2つの直進規制部6aがそれぞれ直進規制部材4の2つの被直進規制部4aに嵌合することで、直進規制部材4は直進方向にガイド(案内)される。また、第2円筒部7の内周には、2つの被直進規制部7bが設けられており、2つの第2直進規制部6bがそれぞれ第2円筒部7の2つの被直進規制部7bに嵌合することで、第2円筒部7は直進方向にガイド(案内)される。
また、図11に示すように、第3円筒部8は、被バヨネット部8bの溝に第2直進規制部材6のバヨネット保持部(結合部)が挟み込まれるようにして、第2直進規制部材6に組み込まれる。これにより、第3円筒部8と第2直進規制部材6は光軸方向に一体で前後移動しながら、第3円筒部8は、回転自在に保持されることになる。
第2直進規制部材6に設けられている直進キー6iが固定カム部9に設けられている直進ガイド部(図示せず)に嵌合することによって、第2直進規制部材6の回転は規制される。
鏡筒収納状態(図1参照)において、ズームモータ駆動部29によりギアを介してドライブリング10が回転駆動されると、第3円筒部8が回転し、さらに第3円筒部8によって円筒部3が回転する。これにより、撮影レンズ部1、第2レンズ部2および第3レンズ部5が光軸方向に移動する。このとき、第2直進規制部材6、直進規制部材4および第2円筒部7は回転しない。なお、円筒部3と直進規制部材4および第2円筒部7とは、バヨネット結合しているので、これらは光軸方向に一体で移動する。第3円筒部8および第2直進規制部材6もバヨネット結合しているので、光軸方向に一体で移動する。各要素が移動した結果、撮影可能状態(図2参照)になる。
ところで、デジタルカメラのような小型のコンシューマ機器では、ユーザのちょっとした不注意でこれを落としてしまったり、ぶつけたりする可能性がある。このため、デジタルカメラに対し、ある程度衝撃による強度を確保する必要がある。
円筒部3に形成されたカム部3aが光軸方向に立ったような状態、つまり繰り出し側の移動スピードが速い状態であるところに撮影レンズ部1が停止している場合、撮影レンズ部1に衝撃が加わると、衝撃力がフォロア部1aを介してカム部3aに伝わる。カム部3aに伝わった衝撃力によって、円筒部3に対して回転力が加わる。しかし、円筒部3はズームモータ駆動部29によってロックされているので、回転しない。このため、撮影レンズ部1が逆に回転力を受けることになる。撮影レンズ部1の回転力は直進規制部材4に伝わり、さらに第2直進規制部材6に設けられている直進規制部6aに伝わることになる。
ここで、図12、図13に示すように、撮影レンズ部1には、第3直進規制部1bがフォロワ部1aと同位相に6箇所配置される。また、第2円筒部7には、長溝形状の被第3直進規制部7cが設けられる。通常の使用状態では、第3直進規制部1bと被第3直進規制部7cは非接触状態にある。撮影レンズ部1への衝撃時、第2直進規制部材6等が弾性変形し、撮影レンズ部1が回転すると、第3直進規制部1bは被第3直進規制部7cと当接し、撮影レンズ部1の回転力を第2円筒部7が受け止める。その回転力が第2直進規制部材6に設けられている第2直進規制部6bに伝わることになる。
このような構成をとることで、撮影レンズ部1への衝撃力を、内周方向の直進規制部材4で受け止めるとともに、外周方向の第2円筒部7で受け止めることができ、衝撃による破壊に対するマージンを上げることができる。
また、衝撃時、いずれのルートを通っても第2直進規制部材6へ衝撃力が伝わるので、この力を受ける結合部が変形しないようにする必要がある。このため、図10に示すように、直進規制部6a、6bの両側には、結合部6c、6d、6e、6f、6g、6hが設けられており、変形に対する抗力が強くなる。つまり、結合部6c、6d、6e、6f、6g、6hは直進規制部6a、6bの変形防止保持部として機能する。
また、図11に示すように、第3円筒部8の後部(後端部)には、溝状の被バヨネット部8bが設けられており、結合部6c、6d、6e、6f、6g、6hがバヨネット状に組み込まれる。このように、第3円筒部8と第2直進規制部材6は、回転自在でありながら略一体で光軸方向に移動することができる。
また、図10に示すように、直進規制部6aの変形防止は、主に結合部6dと6eのセット、および結合部6gと6hのセットで行われる。また、第2直進規制部6bの変形防止は、主に結合部6cと6dのセット、および結合部6fと6gのセットで行われる。このように、結合部6d、6e、6g、6h、6c、6d、6f、6gは変形防止保持部を兼ねている。
ここで、単純に、直進規制部の両横に結合部を配置するだけでも変形防止効果はある。しかし、第2直進規制部材6の円環部6qを円とみなした場合、第2直進規制部6bに対して2つの結合部を接線上(接線方向)に配置することで、第2直進規制部材6の変形に対する抗力を増すことができる。例えば、第2直進規制部6bに対し、結合部6c、6dのセットは接線m上に配置されている。同様に、結合部6f、6gのセットも接線n上に配置されている。
また、一般的に、1つの直進規制部に対し2つの結合部が必要であるので、本実施形態の場合、4つの直進規制部が存在するので合計8つの結合部が必要であると考えられる。しかし、結合部6dは直進規制部6aと第2直進規制部6bの両方の隣に配置されているので、1つで2つの直進規制部を保持することが可能である。結合部6gも同様である。これにより、第2直進規制部材6の円環部6q(円周)上に多くの結合部が配置されるスペースを少なくすることができ、省スペース化および配置の自由度を向上させることができる。
図14は撮影レンズ鏡筒71を備えたデジタルカメラの電源ONから撮影終了までの動作手順を示すフローチャートである。この制御プログラムは制御部50内のROM45に格納されており、CPU46によって実行される。
使用者がデジタルカメラ12の電源をONすると、CPU46は、ズームモータ駆動部29に指令を送り、鏡筒駆動モータ29aをCW回転させる(ステップS1)。CPU46は、その後、所定の動作を行わせ、撮影レンズ鏡筒71が撮影位置に移動したことを確認すると、鏡筒駆動モータ29aを停止させる。この動作により、撮影レンズ鏡筒は図1の状態から図2の状態に変化する。
CPU46は、使用者によってレリーズボタン13がONに操作されるまで待ち(ステップS3)、ONに操作されると、CPU46は測光を行い、被写体の輝度情報を得る(ステップS4)。
CPU46は、得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度であるか否かを判別する(ステップS5)。得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度である場合、CPU46は、絞り34を光軸に進入させ、入射光量を変化させる(ステップS6)。
一方、CPU46は、得られた輝度情報が既定の輝度より低輝度である場合、絞り34を進入させる動作を行わず、光軸から退避した状態にしておき、ステップS7の処理に進む。
その後、CPU46は、フォーカスレンズ部30を作動させ、被写体のピントが合う位置に移動させると(ステップS7)、その位置で画像の取り込みを開始する(ステップS8)。CPU46は、シャッタ33を開状態から閉状態に移動させて入射光量を遮り(ステップS9)、画像取り込みを終了する(ステップS10)。
その後、CPU46は、絞り34を光軸から退避させ(ステップS11)、フォーカスレンズ部30を初期位置に移動させる(ステップS12)。この後、CPU46はステップS3の処理に戻り、電源がOFFになるまで同様の処理を繰り返す。
本実施形態の撮影レンズ鏡筒は、直進キー(直進規制部6a、第2直進規制部6b)を使用して省スペースに鏡筒の直進規制を行う際、鏡筒の先端に加わった衝撃を、内周方向の直進規制部材4および外周方向の第2円筒部7の両方で受け止める。これにより、衝撃による破壊へのリスクを低減することができる。また、直進キーの周囲に、変形防止保持部を兼ねるバヨネット形状をした結合部を設けることで、直進キーの変形をある程度まで防止することができる。
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
例えば、上記実施形態では、コンパクトタイプのデジタルカメラを例に説明したが、本発明はフィルムカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルSLR(一眼レフカメラ)等にも適用可能である。
電源をOFFにした状態のデジタルカメラ12の外観を示す斜視図である。 電源をONにした状態のデジタルカメラ12の外観を示す斜視図である。 デジタルカメラ12の上面を示す図である。 デジタルカメラ12の背面を示す図である。 デジタルカメラ12の底面を示す図である。 デジタルカメラ12の制御部およびその周辺回路の構成を示すブロック図である。 収納状態における撮影レンズ鏡筒71の内部構造を示す断面図である。 撮影可能状態における撮影レンズ鏡筒71の内部構造を示す断面図である。 撮影レンズ鏡筒71の構造を示す分解斜視図である。 第2直進規制部材6の構造を示す斜視図である。 第3円筒部8の構造を示す斜視図である。 撮影レンズ部1と第2円筒部7の組み込みを示す斜視図である。 撮影レンズ鏡筒71の構造を示す断面図である。 撮影レンズ鏡筒71を備えたデジタルカメラの電源ONから撮影終了までの動作手順を示すフローチャートである。
符号の説明
1 撮影レンズ
1a フォロワ部
1b 第3直進規制部
2 第2レンズ部
4 直進規制部材
6 第2直進規制部材
6a 直進規制部
6b 第2直進規制部
6r リブ
7 第2円筒部
7c 被第3直進規制部
8 第3円筒部
71 撮影レンズ鏡筒

Claims (5)

  1. フォロア部と直進規制部が設けられたレンズ部を保持し、光軸方向に移動するレンズ鏡筒であって、
    前記レンズ部に設けられたフォロア部を追従させるカム部が外周に形成され、回転することにより前記レンズ部を前記光軸方向に移動させる円筒部と、
    前記レンズ部の移動を光軸方向に規制する直進規制部材と、
    前記円筒部とバヨネット結合され、バヨネット結合された前記円筒部が光軸周りに回転しても、光軸周りに回転しないように光軸周りの回転が規制されており、かつ前記レンズ部が光軸周りに回転すると、前記レンズ部に設けられた直進規制部と非当接状態から当接状態へ移行する被直進規制部が設けられた第2円筒部と、
    前記直進規制部材および前記第2円筒部の光軸回りの回転を規制する第2直進規制部材と、
    前記第2円筒部の外周に配置され、前記円筒部および前記第2円筒部を前記光軸方向に移動させる第3円筒部とを有し、
    前記第2直進規制部材は、円環部と、前記円環部から前記光軸方向に突出して設けられ、前記直進規制部材および前記第2円筒部とそれぞれ嵌合し、前記直進規制部材および前記第2円筒部の移動を直進に規制する複数の第2直進規制部と、前記第2直進規制部の両側の前記円環部に形成され、前記第3円筒部と回転自在に結合する結合部とを有することを特徴とするレンズ鏡筒。
  2. 前記第2直進規制部材は、前記第2直進規制部の接線方向における両側の前記円環部に形成され、前記第2直進規制部の変形を防止する変形防止保持部を有することを特徴とする請求項記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記変形防止保持部は、その両側に配置された前記複数の第2直進規制部を保持することを特徴とする請求項記載のレンズ鏡筒。
  4. 前記結合部は、前記変形防止保持部を兼ねており、前記第3円筒部の後端部にバヨネット結合することを特徴とする請求項記載のレンズ鏡筒。
  5. 請求項1乃至のいずれかの1項に記載のレンズ鏡筒を備えた撮影装置。
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