JP5197035B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒及びレンズ鏡筒が備わる撮像装置（カメラ等の光学機器）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や撮像素子によって撮影することのできるデジタルカメラが公知であり広く利用されている。近年は、カメラの携帯性の向上等を目的に、カメラの小型化や焦点距離の変化率（ズーム倍率）を大きくするための内部機構の技術開発が行われており、様々な技術が提案されている。

カメラには、一般的に撮影レンズの焦点距離が変更可能なズームカメラや焦点距離が固定されている単焦点カメラがある。これらのカメラにおいては、カメラの非撮影時（カメラの電源オフ時）の小型化や撮影時（カメラの電源オン時）の焦点距離を変更可能にするために、撮影レンズを繰り出し及び繰り込みすることが可能なレンズ鏡筒が備えられていることが一般的である。

近年、カメラの手軽な携帯性を実現するために、薄型化に注力した機構が種々提案されている。カメラの薄型化には、カメラに備えられる電池や液晶表示装置などの薄型化だけでなく、レンズ鏡筒の薄型化も重要な要素となる。

例えば、レンズ鏡筒を薄型化する技術としては、レンズの凹面を利用して近傍部品の一部をその凹面内に入れ込むことで、レンズ鏡筒のカメラの電源オフ時の厚み（レンズ鏡筒の沈胴状態）を薄くする技術がある（例えば、特許文献１）。

また、レンズ周りに近傍部品を入れ込む技術としては、可動レンズのリニアモータ部を被写体側に突出させ、非撮影時に最も被写体側にあるレンズの外周まで伸ばすことで可動レンズの移動ストロークを稼ぐ技術がある（例えば、特許文献２）。
特開２００６−０９８７０１号公報 特開平８−２４８２９１号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、凹面のレンズ径の内側の凹面スペース分しか光軸方向に短縮されず、その距離がレンズ径の外側の部品で制約を受ける場合には沈胴時の厚みを短縮することができなかった。

また、上記特許文献２記載の技術においては、最も被写体側のレンズ周りまで近傍部品を入れ込んで光軸方向に短縮はできているが、最も被写体側のレンズ径よりも必ず外側に配置されるため、レンズ鏡筒の径が大きくなってしまう。レンズ鏡筒が大きくなることでカメラ全体が大きくなってしまっていた。

本発明の目的は、光軸方向を薄く、且つ径方向にも小さくすることが可能なレンズ鏡筒及び撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、被写体側から順に第１のレンズ、前記第１のレンズよりもレンズ径が小さい第２のレンズを有する第１のレンズ群を保持する第１の保持部材と、前記第１のレンズ群よりも撮像面側に配置され、前記第２のレンズよりもレンズ径が小さい第２のレンズ群を保持する第２の保持部材と、前記第２のレンズ群よりも撮像面側に配置されたシャッタを駆動する第１の駆動部と、前記第２の保持部材を光軸と直交する平面内で移動させる第２の駆動部と、を備えたレンズ鏡筒であって、前記第２のレンズ群の外周に配置された前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部の一部は、沈胴時の状態において、前記第１のレンズ群に対して光軸方向に重なる位置に配置されており、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部は、前記第２のレンズ群の最も被写体側に位置するレンズ面の被写体側頂点よりも被写体側に突出しており、沈胴時に、光軸方向に移動可能である第１のレンズ群を構成する前記第２のレンズの一部は、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部に対して光軸方向に重なる位置に配置されており、前記第１のレンズ群及び前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を光軸と直交する平面に投影した場合、前記第１の駆動部の一部及び前記第２の駆動部の一部が前記第２のレンズの投影面積外で且つ前記第１のレンズの投影面積内に位置していることを特徴とする。

本発明により、鏡筒の光軸方向を薄く、且つ径方向にも小さくすることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置（カメラ）の外観斜視図である。

カメラ本体１の前面には、撮影レンズの焦点距離が変更可能なレンズ鏡筒２が設けられている。レンズ鏡筒２の前面には、カメラの電源オン・オフに従って撮影レンズの光路を開閉するレンズバリア装置３が備えられている。

また、カメラ本体１の上面には、被写体に照明光を照射するストロボ装置を構成する発光窓部４が設けられ、カメラ本体１の前面にはファインダ窓５が設けられている。

更に、カメラ本体１の上面には撮影準備動作（焦点調節動作及び測光動作）及び撮影動作（フィルムやＣＣＤ等の撮像素子への露光）を開始させるためのレリーズボタン６が設けられている。尚、上記図１はカメラの代表的な模式図であり、本発明は上記の構成に限定されるものではない。

図２は、図１におけるレンズ鏡筒の分解斜視図である。

図２において、１群鏡筒７は、第１群撮影レンズを保持しレンズバリア装置３を備える。２群鏡筒８は、２群撮影レンズを保持し、後述する防振レンズ機構とシャッタ・絞り機構を備える。

移動カム環９は、１群鏡筒７及び２群鏡筒８を駆動するための駆動カムを内周部に備え、且つ不図示の鏡筒駆動モータより動力を伝達されるギア部を有する。直進筒１０は、移動カム環９に回転可能に保持され、１群鏡筒７及び２群鏡筒８を直進規制する。

固定筒１１は、内周部に移動カム環９を駆動するための駆動カムを備える。３群鏡筒１２は第３群撮影レンズを保持する。ベース部材１３は撮像素子を備える。

尚、レンズ鏡筒２の構成は、本発明の特徴を満たす構成であれば、上記の構成に限定されるものではない。

図３は、図２における１群鏡筒の分解斜視図である。

次に、１群鏡筒の構成について図３を用いて説明する。

１群鏡筒７は前述のようにバリア機構を有している。図３の１群レンズホルダ２１には、大径レンズ２０と小径レンズ２２とがそれぞれ接着或いは熱加締めによって固定されており、小径レンズ２２から出てくる光の有害光をカットする固定絞り２３が撮像面側から取り付けられている。撮像面側から順に設けた小径レンズ２２、大径レンズ２０で第一のレンズ群が構成される。

レンズホルダ２１の被写体側には、大径レンズ２０を覆うバリア機構が設けられている。バリア駆動リング１８が大径レンズ２０の周囲に配置され、光軸に対して回転可能なようになっている。バリア駆動リング１８は、レンズホルダ２１の受け面２１ａで光軸方向を受けて抜け止め２１ｂにより摺動回転する。

バリア羽根１７は、回転軸１７ａがレンズホルダ２１の軸穴２１ｃと摺動嵌合し、バリア駆動リング１８との間にバネ１９が掛けられることで、常にバリア羽根１７を閉じる方向に付勢している。

沈胴時には、バリア駆動リング１８の傾斜部１８ａに不図示の部材が当接して羽根の閉じ状態を保っているが、カメラの電源がオンされ、鏡筒が繰出してその規制が解除されると、バリア駆動リング１８はバネ力で反時計回りに回転する。そして、突起部１８ｂがバリア羽根１７の当接部１７ｂを押すことで、回転軸１７ａを中心に回転しバリア羽根１７が開かれる。

バリア羽根１７の被写体側にはカバー部材１６があり、レンズホルダ２１とバヨネット固定される。また、カバー部材１６には両面テープ１５が貼られ、キャップ部材１４を固定している。

図４は、図２における２群鏡筒の分解斜視図である。図５は、図１の撮像装置の防振機構の平面図である。また、図６は、図１の撮像装置のシャッタ・ＮＤ機構の分解斜視図である。

次に、２群鏡筒の構成について図４、図５、図６を用いて説明する。

２群鏡筒８は前述のように、防振レンズ機構、シャッタ・絞り機構を有している。図４において、２群鏡筒８の基台である２群ベース３８は、不図示のフォーカス送りネジの逃げ形状部３８ａ、フォーカスガイドバーの逃げ形状部３８ｂを有する。

本レンズ鏡筒は、沈胴時に各レンズ群鏡筒の間隔を短縮して小型化を図っているが、フォーカス送りネジとフォーカスガイドバーは光軸方向に突出しているため、沈胴時に２群ベース３８を貫通してしまう。すると、レンズを通過しない光線が貫通部を通過してＣＣＤに入射して光線漏れを起こすため、逃げ形状部３８ａと３８ｂのように、袋形状にして極力光線漏れを防ぐ形状にすることが必要である。

２群レンズ群３６を保持する２群レンズホルダ３１には、２群レンズ群（第一のレンズ群の撮像面側に配置される第二のレンズ群）３６が加締められている。２群レンズホルダ３１には、マグネット３２Ａ及び３２Ｂが一体的に保持されている。２群レンズホルダ３１は、光軸と直行する平面内で第二のレンズ群を移動可能に保持する保持部材として機能する。また、２群レンズホルダ３１は、１群レンズホルダ２１に対して光軸方向に相対的に移動可能になっている。

図４の符号における添字Ａ及びＢは、図５におけるＡ方向及びＢ方向と対応している。図５は、２群鏡筒８を被写体側から見た図であり、説明のために後述するセンサホルダ、２群ＦＰＣ、２群カバーを外した状態を表している。

２群レンズホルダ３１には、３箇所のフック３１ａがあり、引張りスプリング３３が掛けられている。有害光をカットする固定絞り３７は、フックによって２群レンズホルダ３１に固定されている。

コイルとボビンからなるコイルユニット３４Ａ及び３４Ｂは、２群ベース３８の窪みに接着固定されている。コイルへの給電は、ボビンに埋設されコイルと電気的に接続された金属ピン３４Ａ−ａ及び３４Ｂ−ａに対して、後述する２群ＦＰＣによって行われる。

２群レンズホルダ３１に掛けられたスプリング３３の他端は、２群ベース３８のフック３８ｃに掛けられている。２群ベース３８と２群レンズホルダ３１との間には３個の非磁性ボール３５が挟まれており、２群レンズホルダ３１は、２群ベース３８に向かってボールを介して押圧された状態になっている。

但し、ボール３５を介しているので光軸に垂直な平面内では自由に移動することが可能になっている。この２群レンズホルダ３１を平面内で移動させることによって、ＣＣＤ上の像を制御して防振を行う。

シャッタ羽根を駆動するアクチュエータ２８、ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータ２９は、共に通電方向の正逆転によってアームの停止位置が切り替わる２点切り替え方式のアクチュエータである。

２群ＦＰＣ２６の一端は半円弧形状を成している。半円弧の両端には前述のアクチュエータ２８及び２９が半田接続されており、途中には前述のコイルスタッドと半田接続するランド２６ａが設けられている。また、裏面側には磁界を検出するホール素子２７Ａ及び２７Ｂが実装されている。

２群レンズホルダ３１のマグネット３２Ａ及び３２Ｂは、図５に示す両矢印方向に着磁されており、Ａ方向及びＢ方向への移動を各ホール素子が磁界の変化として検出して、その変化量に基づいて移動量を算出している。マグネットとホール素子の位置精度は重要であるので、ホール素子３２Ａ及び３２Ｂはセンサホルダ３０に対して圧入されて精度よく位置決めされるようになっている。

このような２群ＦＰＣ２６が、位置決め穴２６ｂとセンサホルダ３０の位置決めダボ３０ａに固定され、センサホルダ３０は２群ベース３８に取り付けられる。そして、２群カバー２４をビス２５及び外周フックで２群ベース３８に固定することにより、センサホルダ３０、アクチュエータ２８、２９は２群ベース３８に対して固定される。

図６は、２群鏡筒を図４の反対側から見た分解斜視図である。

図中の符号で前述と同一のものについては説明を省略する。シャッタ羽根３９、４０は、シャッタアクチュエータ２８の駆動アームにより駆動される。仕切り板４１、光量を制限するＮＤフィルタ４２は、アクチュエータ２９によって駆動され、光路中への進入と退避を繰り返す。シャッタカバー４３は、２群ベース３８にフックで固定され、シャッタ羽根３９、４０、ＮＤフィルタ４２を保護している。

（第１の実施の形態）
図７は、カメラの電源をオフし、鏡筒を沈胴状態にしたときの図２における１群鏡筒と２群鏡筒を図５のＢの軸で切った断面図である（１）。

第１の駆動部（シャッタ駆動部）Ｘと第２の駆動部（防振駆動部）Ｙは、２群レンズ群３６の被写体側頂点よりも光軸方向被写体側に突出している。ここで、第１の駆動部Ｘは、シャッタを駆動させるアクチュエータ２８と押えの板金である２群カバー２４を含む。また、第２の駆動部Ｙは、コイルユニット３４Ｂ、マグネット３２Ｂ、ホール素子２７Ｂ、ホール素子２７Ｂを厚入固定するセンサホルダ３０、２群カバー２４を含む。

沈胴時の鏡筒全長（沈胴長）を小さくするために、はレンズ同士の間隔を限界まで縮める必要があるため、第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙは、１群鏡筒７の小径レンズ２２と光軸方向は重なる位置で小径レンズ２２の周囲に配置することが必要である。

しかしながら、一群鏡筒７のレンズを径方向に全て逃げてしまうと鏡筒径が大きくなってしまうため、径方向を縮めるために、小径レンズ２２を逃げたギリギリの径で第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙを配置する。

即ち、２群鏡筒８に搭載される第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙの一部は径方向で見ると、小径レンズ２２の外側と大径レンズ２０の外径よりも内側とで形成される空間に入り込むようにしている。

本実施の形態に関し、第１の駆動部Ｘとは、シャッタアクチュエータ２８とＮＤアクチュエータ２９の両方を指している。また、第２の駆動部Ｙは図５に示されるＡ軸とＢ軸の２つの駆動部を指している。そして、第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙの一部を小径レンズ２２と光軸方向に重なる位置に移動可能である。

これらの駆動部を、小径レンズ２２をギリギリ逃げるように配置して正面から見るとドーナツ状になり、図２の２群レンズ８のように中央が抉れたすり鉢状のユニットとなる。

本実施の形態では、保持部材（２群レンズホルダ３１）の近傍で光軸方向の略同一位置に少なくとも１つ配置される第１の駆動部Ｘを備える。また、保持部材の近傍で光軸方向の略同一位置に少なくとも２つ配置され、保持部材を平面内で駆動させる第２の駆動部Ｙを備える。

そして、光軸方向には、第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙの一部を小径レンズ２２と重なるように配置する。また、径方向には、第一のレンズ群と第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙとを平面内に投影した時に、第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙの一部を小径レンズ２２の投影面積外で且つ大径レンズ２０の投影面積内に配置する。

また、第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｙが平面内で略円形に配置される。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、シャッタ或いはＮＤフィルタをより高速で動かす場合等に想定されるアクチュエータの大型化に対応するレイアウトに関するものである。同時に、防振機構の性能を向上させる場合等に想定されるマグネット、コイルユニットの大型化に対応するレイアウトに関するものである。

図８は、カメラの電源をオフし、鏡筒を沈胴状態にしたときの図２における１群鏡筒と２群鏡筒を図５のＢの軸で切った断面図である（２）。

第１の駆動部Ｗと第２の駆動部Ｚは、２群レンズ群３６の被写体側頂点よりも大きく光軸方向被写体側に突出している。ここで、第１の駆動部Ｗは、シャッタを駆動させるアクチュエータ２８と押えの板金である２群カバー２４を含む。また、第２の駆動部Ｚは、コイルユニット３４Ｂ、マグネット３２Ｂ、ホール素子２７Ｂ、ホール素子２７Ｂを厚入固定するセンサホルダ３０、２群カバー２４を含む。

沈胴時の鏡筒全長（沈胴長）を小さくするためには、レンズ同士の間隔を限界まで縮める必要がある。そのため、第１の駆動部Ｗと第２の駆動部Ｚは、１群鏡筒の小径レンズ２２と、更には大径レンズ２０に略円形の切り欠き部２０ａを設けて大径レンズ２０と光軸方向に重なる位置に配置する必要がある。即ち、切り欠き部２０ａに第１の駆動部Ｗと第２の駆動部Ｚの一部が入り込むようにする。

大径レンズ２０を径方向に完全に全て逃げてしまうと鏡筒径が大きくなってしまう。そのため、径方向を縮めるために、大径レンズ２０の撮像面側を光線の有効径を逃げたギリギリの径で切り欠いて、その空間に第１の駆動部Ｘと第２の駆動部Ｚの一部を入れ込むように配置する。

即ち、２群鏡筒８に搭載される第１の駆動部Ｗと第２の駆動部Ｚの一部は径方向で見ると、小径レンズ２２の外側と大径レンズ２０の外径よりも内側とで形成される空間に入り込むようにしている。

本実施の形態に関し、第１の駆動部Ｗとは、シャッタアクチュエータ２８とＮＤアクチュエータ２９の両方を指している。また、第２の駆動部Ｚは図５に示されるＡ軸とＢ軸の２つの駆動部を指している。

これらの駆動部を大径レンズ２０の切り欠き部２０ａをギリギリ逃げるように配置して正面から見るとドーナツ状になり、図２の２群レンズ８のように中央が深く抉れたすり鉢状のユニットとなる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置（カメラ）の外観斜視図である。 図１におけるレンズ鏡筒の分解斜視図である。 図２における１群鏡筒の分解斜視図である。 図２における２群鏡筒の分解斜視図である。 図１の撮像装置の防振機構の平面図である。 図１の撮像装置のシャッタ・ＮＤ機構の分解斜視図である。 カメラの電源をオフし、鏡筒を沈胴状態にしたときの図２における１群鏡筒と２群鏡筒を図５のＢの軸で切った断面図である（１）。 カメラの電源をオフし、鏡筒を沈胴状態にしたときの図２における１群鏡筒と２群鏡筒を図５のＢの軸で切った断面図である（２）。

符号の説明

７ １群鏡筒
８ ２群鏡筒
２０ 大径レンズ
２１ １群レンズホルダ
２２ 小径レンズ
２７Ａ ホール素子（Ａ軸側）
２７Ｂ ホール素子（Ｂ軸側）
２８ アクチュエータ
２９ アクチュエータ
３１ ２群レンズホルダ
３６ ２群レンズ群
Ｘ 第１の駆動部
Ｙ 第２の駆動部
Ｗ 第１の駆動部
Ｚ 第２の駆動部

Claims (4)

1. 被写体側から順に第１のレンズ、前記第１のレンズよりもレンズ径が小さい第２のレンズを有する第１のレンズ群を保持する第１の保持部材と、前記第１のレンズ群よりも撮像面側に配置され、前記第２のレンズよりもレンズ径が小さい第２のレンズ群を保持する第２の保持部材と、前記第２のレンズ群よりも撮像面側に配置されたシャッタを駆動する第１の駆動部と、前記第２の保持部材を光軸と直交する平面内で移動させる第２の駆動部と、を備えたレンズ鏡筒であって、
   前記第２のレンズ群の外周に配置された前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部の一部は、沈胴時の状態において、前記第１のレンズ群に対して光軸方向に重なる位置に配置されており、
   前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部は、前記第２のレンズ群の最も被写体側に位置するレンズ面の被写体側頂点よりも被写体側に突出しており、
   沈胴時に、光軸方向に移動可能である第１のレンズ群を構成する前記第２のレンズの一部は、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部に対して光軸方向に重なる位置に配置されており、
   前記第１のレンズ群及び前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を光軸と直交する平面に投影した場合、前記第１の駆動部の一部及び前記第２の駆動部の一部が前記第２のレンズの投影面積外で且つ前記第１のレンズの投影面積内に位置していることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第１のレンズの撮像面側に切り欠き部を設け、沈胴時に、前記切り欠き部に前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部の一部が入り込めるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第２のレンズの撮像面側のレンズ面は、撮像面に向い凹形状であり、前記第１のレンズの被写体側のレンズ面は、被写体に向い凸形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする撮像装置。

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