JP5197218B2

JP5197218B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5197218B2
Application number: JP2008203184A
Authority: JP
Inventors: 健一片野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: US8184382B2; JP2010039286A; US20100033843A1; CN101644814B; CN101644814A

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、そのズーム機構に特徴のある撮像装置に関する。

従来から、撮影時に撮像装置の本体から繰り出し、収納時に本体内へ沈胴するズーム鏡筒に関して、種々の提案がなされている。このようなズーム鏡筒は、複数の直進筒と回転筒を組み合わせて、光軸方向へ進退するように構成される。また、非使用時にはそれらの筒を収納することにより、撮像装置本体の厚みを低減している。

このような沈胴鏡筒においては、カム筒にカムを形成する場合、互いのカム形状が干渉しないように設定しなければならない。また、それぞれのレンズ群の直進案内も各レンズ群それぞれに必要である。

特許文献１に開示された鏡筒機構では、カムを有する回転筒において、外面と内面とに交差しないようにカムを形成しているので、各々レンズ群専用のカム筒としなくとも、１つの短い回転筒で、各レンズ群を光軸方向に移動することができる。また、各レンズ群を直進案内する直進筒も、それぞれ固定筒により独立して直進案内されるため、互いに係合する必要がないことにより小型化を図ることができる。
特許第３８４２０８７号

上記特許文献１で開示された機構を始め、カム筒と直進筒を組み合わせて構成される鏡筒では、カム筒と直進筒は光軸方向へ一体となって移動するものが一般的である。カム筒と直進筒を光軸方向へ一体的に移動させるために、例えば、上記の例においても、一方の筒に突起を設け、他方の筒に溝を設けることにより、一定の位相では両者が一体的に移動するようにしている。このような、いわゆるバヨネット機構を設けることにより、カム筒と直進筒は光軸方向へ一体となって移動する。

しかし、この機構により、カムをカム筒全面に配置することができなくなり、その結果、光軸方向への小型化の障害になっている。

また、上記特許文献１で開示された鏡筒機構では、各レンズ群を直進案内する直進筒は、それぞれ固定筒により独立して直進案内される。しかし、各々のレンズ群が各々独立した直進筒に案内されるので、各レンズ間の直進案内の精度を保つのが困難である。

本発明の目的は、光軸方向への小型化を図り、各レンズ間の直進案内の精度を容易に保つことができる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、請求項１記載の撮像装置は、光軸中心に回転するカム筒と、前記カム筒の外周に設けられた第１のカムに係合し、第１のレンズ群を保持する第１のレンズ保持部材と、前記カム筒の内周に設けられた第２のカムに係合し、第２のレンズ群を保持する第２のレンズ保持部材と、前記カム筒と嵌合し、前記カム筒の内周に設けられた直進筒と、前記直進筒と連結された直進部材と、前記直進筒の外周に配置され、前記直進部材の直進案内を行う直進案内部材と、を備えた撮像装置であって、前記直進筒の第１の直進案内部が前記第２のレンズ保持部材を直進案内し、かつ前記直進筒の被写体側端面に設けられた第２の直進案内部が前記第１のレンズ保持部材を直進案内するとともに、前記カム筒の光軸方向の移動規制を行い、前記直進部材が撮像素子側から前記カム筒の光軸方向の移動規制を行い、前記カム筒、前記直進筒及び前記直進部材は、光軸方向へ共に移動可能であることを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、光軸方向への小型化を図り、各レンズ間の直進案内の精度を容易に保つことができる。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の撮影時のワイド状態の鏡筒の構成図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の撮影時のテレ状態の鏡筒の構成図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の沈胴状態の鏡筒の構成図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の鏡筒の分解斜視図である。図５は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の斜視図である。

図５に示すように、本撮像装置（カメラ）は、カメラ本体１に鏡筒（鏡筒ユニット）２を備える。

図１〜図３に示すように、本実施の形態の鏡筒は、４群の撮影レンズ群で構成される。１群レンズ（第１のレンズ群）１１は１群筒６１に、２群レンズ（第２のレンズ群）１２は２群ホルダ７２に、３群レンズ１３は３群ホルダ７３に保持されている。また、４群レンズ１４は４群ホルダ７４に保持され、不図示の駆動源により動力を供給され、光軸方向へ移動可能なように構成されている。

また、鏡筒構成は４段構成となっており、撮影時と沈胴時で鏡筒全長を変化させることができる。

ここで鏡筒各段の構成を説明する。

固定筒ユニット２０は、外側の鏡筒カバー２１、その内側の回転筒２２、固定筒２３で構成される。鏡筒カバー２１は、固定筒２３と、撮像素子１５を保持するホルダ２４と共にビス等で固定され、カメラ本体１に保持される。

図６は、図４の鏡筒のうちの回転筒と固定筒部分の斜視図である。

鏡筒カバー２１は、図６に示すように、ズームギアユニット８０を保持している。ズームギアユニット８０は、駆動源であるモータ８１と、モータ８１からの動力を伝達するギア８２〜８６を保持している。

このギア８６は、回転筒２２のギア２２ｇとかみ合い、回転筒２２は、固定筒２３の外周を光軸中心に回転する。固定筒２３は、内径側に直進溝２３ｓ、貫通溝２３ｋ、カム溝２３ｃを有する。回転筒２２は、内径側に直進溝２２ｓを有する。

図７は、図４の鏡筒のうちの第１中間筒ユニット部分の斜視図である。

鏡筒１段目となる、第１中間筒ユニット３０は、第１中間回転筒３１、第１中間直進筒３２で構成される。

第１中間直進筒３２には、突起３２ｂが設けられており、第１中間回転筒３１の径方向に設けられた溝部３１ｂ（図１）と係合するので、光軸方向へ一体的に移動する。

第１中間直進筒３２は、内径側（内周面）に直進溝３２ｓ、貫通溝３２ｋ、カム溝３２ｃと、外周部に直進キー部３２ｔを有する。第１中間直進筒３２は、直進キー部３２ｔと固定筒２３の直進溝２３ｓとが係合するので、直進ガイドされる。ここで、貫通溝３２ｋは、カム溝３２ｃと略同一軌跡である。

また、第１中間回転筒３１は、外径側に駆動ピン３１ｄ、カムピン３１ｆと、内径側に直進溝３１ｓを有する。駆動ピン３１ｄは、貫通溝３２ｋを介して回転筒２２の直進溝２２ｓと係合するので、第１中間回転筒３１は、回転筒２２と共に回転する。カムピン３１ｆは、固定筒２３のカム溝２３ｃと係合するので、カム溝２３ｃの軌跡に倣って第１中間筒ユニット３０が光軸方向へ移動する。

図８は、図４の鏡筒のうちの第２中間筒ユニット部分の斜視図である。

鏡筒２段目となる、第２中間筒ユニット４０は、上記の第１中間筒ユニット３０と同様の構成となっており、第２中間回転筒（回転部材）４１、第２中間直進筒（直進部材）４２で構成される。

第２中間直進筒４２には、突起４２ｂが設けられており、第２中間回転筒４１の径方向に設けられた溝部４１ｂ（図１）と係合するので、光軸方向へ一体的に移動する。

第２中間直進筒４２は、内径側に直進溝４２ｓ、貫通溝４２ｋ、カム溝４２ｃと、外周部に直進キー部４２ｔを有する。第２中間直進筒４２は、直進キー部４２ｔと第１中間直進筒３２の直進溝３２ｓとが係合するので、直進ガイドされる。

また、第２中間回転筒４１は、外径側に駆動ピン４１ｄ、カムピン４１ｆと、内径側に直進溝４１ｓを有する。駆動ピン４１ｄは、貫通溝３２ｋを介して、第１中間回転筒３１の直進溝３１ｓと係合するので、第２中間回転筒４１は、第１中間回転筒３１と共に回転する。カムピン４１ｆは、第１中間直進筒３２のカム溝３２ｃと係合するので、カム溝３２ｃの軌跡に倣って第２中間筒ユニット４０が光軸方向へ移動する。

図９は、図４の鏡筒のうちのカム筒ユニット部分の斜視図である。

鏡筒３段目となる、カム筒ユニット５０は、第３中間回転筒５１、カム筒５２、内直進筒５３、内直進板５４で構成される。

カム筒５２は、レンズ群の光軸方向への移動を制御するカムが形成され、光軸中心に回転する。

内直進筒５３は、カム筒５２と嵌合し、レンズ群を直進案内する直進筒として機能する。また、内直進板５４は、内直進筒５３よりも外周側に配置された直進案内部材としての第２中間直進筒４２により直進案内され、直進筒と連結された直進部材として機能する。そして、直進筒と直進部材とでレンズ群の直進案内を行う直進案内手段を構成する。

カム筒５２は、直進案内手段により、光軸前後方向で挟持され、光軸方向へ共に移動可能である。

内直進筒５３は、内径側に突起部（結合部）５３ａ、２群ホルダ７２（図４）の直進ガイドを行う直進ガイド溝５３ｓ２、３群ホルダ７３（図４）の直進ガイドを行う５３ｓ３を有する。また、内直進筒５３は、外周部に１群筒ユニット６０（図４）の直進ガイドを行う、被写体側端面に設けられた直進キー部（直進案内部）５３ｔを有する。内直進板５４は、内径側に突出部５４ａを有し、直進キー部５４ｔを有する。

内直進筒５３は、カム筒５２の前方より、内直進板５４は、カム筒５２の後方より、カム筒５２を挟むように構成される。内直進筒５３の突起部５３ａと、内直進板５４の突出部５４ａが係合することで、内直進筒５３と内直進板５４は、それらの中間にカム筒５２を挟み直進ガイドされた状態で固定される。

内直進板５４は、直進キー部５４ｔと第２中間直進筒４２の直進溝４２ｓとが係合するので、直進ガイドされる。内直進板５４が直進ガイドされることにより、内直進筒５３も直進ガイドされる。

また、カム筒５２は、外径側に駆動ピン５２ｄ、カムピン５２ｆを有する。駆動ピン５２ｄは、貫通溝４２ｋを介して、第２中間回転筒４１の直進溝４１ｓと係合するので、カム筒５２は、第２中間回転筒４１と共に回転する。カムピン５２ｆは、第２中間直進筒４２のカム溝４２ｃと係合するので、カム溝４２ｃの軌跡に倣ってカム筒ユニット５０が光軸方向へ移動する。

第３中間回転筒５１とカム筒５２は、第３中間回転筒５１の係合部５１ａと、カム筒５２の突起部５２ａとが係合し、一体的に回転する。

さらに、カム筒５２は、外径側に１群筒ユニット６０の移動量を制御するカム５２ｃ１、内径側に２群ホルダ７２の移動量を制御するカム５２ｃ２、３群ホルダ７３の移動量を制御するカム５２ｃ３を備える。

図４における１群筒ユニット６０は、図１に示すように、ここで、１群筒６１、１群カバー６２、バリア羽根６３で構成される。１群筒６１の内径側には直進溝６１ｓが設けられ、内直進筒５３の直進キー部５３ｔと係合しているので、１群筒ユニット６０は、直進ガイドされる。直進キー部５３ｔは、カム筒５２の光軸方向の移動規制を行う。

ここで、１群筒６１は、１群レンズ１１を保持する第１のレンズ保持部材として機能する。また、１群カバー６２は、２群レンズ１２を保持する第２のレンズ保持部材として機能する。

また、１群筒６１は、カム筒５２のカム５２ｃ１と係合するカムピン６１ｆを備えている。そのため１群筒ユニット６０は、カム溝カム５２ｃ１の軌跡に倣って光軸方向へ移動する。バリア羽根６３は、不図示の駆動手段により、使用状態では開口を開き、沈胴状態では開口を閉じる。

以上、説明したように、本実施の形態の鏡筒（鏡筒ユニット）２は、モータ８１の駆動力により、回転筒２２が回転し、それに係合している、第１中間回転筒３１、第２中間回転筒４１、カム筒５２及び第３中間回転筒５１が共に回転する。

また、固定筒２３と、それに係合している、第１中間直進筒３２、第２中間直進筒４２、内直進板５４及び内直進筒５３は直進ガイドされ、１群筒ユニット６０、２群ホルダ７２、３群ホルダ７３を直進ガイドしている。

これらにより構成された鏡筒を撮像装置に搭載すると、図５で示すような４段沈胴構成の鏡筒２を備えた撮像装置となる。

図１０は、図６における固定筒の内面展開図、図１１は、図７における第１中間直進筒の内面展開図、図１２は、図８における第２中間直進筒の内面展開図である。また図１３は、図９におけるカム筒の内面展開図である。図中、主要な個所以外は不図示としている。

図１０に示すように、固定筒２３は、内径に直進溝２３ｓ、貫通溝２３ｋ、カム溝２３ｃを有する。貫通溝２３ｋとカム溝２３ｃは同一の軌跡となっており、貫通溝２３ｋは、第１中間回転筒３１の駆動ピン３１ｄが、回転筒２２の直進溝２２ｓと係合するために貫通している。

カム溝２３ｃは、第１中間回転筒３１のカムピン３１ｆと係合する。カムピン３１ｆは、ワイド状態となる時は、位置２３Ｗまで移動し、テレ状態となる時は、位置２３Ｔまで移動する。

図１１に示すように、第１中間直進筒３２は、内径に直進溝３２ｓ、貫通溝３２ｋ、カム溝３２ｃを有する。貫通溝３２ｋとカム溝３２ｃは同一の軌跡となっており、貫通溝３２ｋは、第２中間回転筒４１の駆動ピン４１ｄが、第１中間回転筒３１の直進溝３１ｓと係合するために貫通している。

カム溝３２ｃは、第２中間回転筒４１のカムピン４１ｆと係合する。カムピン４１ｆは、ワイド状態となる時は、位置３２Ｗまで移動し、テレ状態となる時は、位置３２Ｔまで移動する。

本実施の形態においては、固定筒２３と第１中間直進筒３２の内径カム形状は、ほぼ同一の軌跡をなしているが、カム溝、貫通溝及び直進溝の関係が成り立つのであれば異なる構成としても良い。

図１２に示すように、第２中間直進筒４２は、内径に直進溝４２ｓ、貫通溝４２ｋ、カム溝４２ｃを有する。貫通溝４２ｋとカム溝４２ｃは同一の軌跡となっており、貫通溝４２ｋは、カム筒５２の駆動ピン５２ｄが、第２中間回転筒４１の直進溝４１ｓと係合するために貫通している。

カム溝４２ｃは、カム筒５２のカムピン５２ｆと係合する。カムピン５２ｆは、ワイド状態となる時は、位置４２Ｗまで移動し、テレ状態となる時は、位置４２Ｔまで移動する。第２中間直進筒４２は、６本の直進溝４２ｓにより内直進板５４を常に直進ガイドするように構成されている。

図１３に示すように、カム筒５２は、内径に２群ホルダ７２の移動量を制御するカム５２ｃ２、３群ホルダ７３の移動量を制御するカム５２ｃ３を有する。カム５２ｃ２は、２群ホルダ７２のカムピン７２ｆ（図１）と係合する。

またカム５２ｃ３は、３群ホルダ７３のカムピン７３ｆ（図１）と係合する。カムピン７２ｆ、７３ｆは、それぞれワイド状態となる時は、位置５２ｃ２Ｗ、５２ｃ３Ｗまで移動し、テレ状態となる時は、位置５２ｃ２Ｔ、５２ｃ３Ｔまで移動する。

先に説明したように、カム筒５２は、内径側に各レンズ群の直進ガイドとなる、内直進筒５３と内直進板５４が光軸方向前後に挟まれるように配置されるので、カム筒５２の光軸方向の移動により、内直進筒５３及び内直進板（直進部材）５４は共に移動する。

そのため、第１中間回転筒３１と第１中間直進筒３２の結合関係のような、バヨネット結合構造を持たなくても良い。そのため、図１３に示すように、カム筒５２の内径側に配置されるカムは、カム筒５２の光軸方向の長さ５２Ｂを最小にすることができる。

また、本実施の形態においては、図１０〜図１３に示したようなカム溝及び貫通溝の軌跡となっているが、カム溝、貫通溝及び直進溝の関係が成り立つのであれば、これ以外にも自由に軌跡を設定することも可能である。

さらに、本実施の形態においては、中間筒ユニットを２つ（第１中間筒ユニット３０、第２中間筒ユニット４０）配置して４段沈胴鏡筒を構成したが、この実施の形態に限らず、例えば、中間筒ユニットを１つ配置すると、３段沈胴鏡筒を構成することができる。

同様に、中間筒ユニットを３つ配置すると、５段沈胴鏡筒を構成することができる。このように中間筒ユニットの数を変更することで、鏡筒の段数を自由に変更することもできる。

（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態を示す。

図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の撮影時のワイド状態の鏡筒の構成図である。また、図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の鏡筒の固定筒及びギアユニットの斜視図、図１６は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の鏡筒の第１中間筒ユニットの斜視図である。

本実施の形態においては、撮影レンズ群（１群レンズ１１〜４群レンズ１４）、第２中間筒ユニット４０、カム筒ユニット５０、及び１群筒ユニット６０は、第１の実施の形態と同様の構成となっている。

ここで鏡筒各段の構成を説明する。

図１５において、固定筒１２３は、撮像素子１５を保持するホルダ２４と共にビス等で固定され、カメラ本体１に保持される。

また、本実施の形態では、ズームギアユニット１８０は、駆動源であるモータ１８１と、モータ８１からの動力を伝達するギア１８２〜１８６と、長ギア１８７で構成され、固定筒１２３のギア保持部１２３ｎで長ギア１８７を保持している。また、固定筒１２３は、内径側に直進溝１２３ｓ、カム溝１２３ｃを有する。

図１６において、鏡筒１段目となる、第１中間筒ユニット１３０は、第１中間回転筒１３１、第１中間直進筒１３２で構成される。第１中間直進筒１３２には、突起１３２ｂが設けられており、第１中間回転筒１３１の径方向に設けられた溝部１３１ｂ（図１４）と係合するので、光軸方向へ一体的に移動する。

第１中間直進筒１３２は、第１の実施の形態と同様に、内径側に直進溝１３２ｓ、貫通溝１３２ｋ、カム溝１３２ｃと、外周部に直進キー部１３２ｔを有する。第１中間直進筒１３２は、直進キー部１３２ｔと固定筒１２３の直進溝１２３ｓとが係合するので、直進ガイドされる。

また、第１中間回転筒１３１は、外径側に駆動ギア１３１ｇ、カムピン１３１ｆと、内径側に直進溝１３１ｓを有する。駆動ギア１３１ｇは、長ギア１８７と係合するので、第１中間回転筒１３１は回転する。カムピン１３１ｆは、固定筒１２３のカム溝１２３ｃと係合するので、カム溝１２３ｃの軌跡に倣って第１中間筒ユニット１３０が光軸方向へ移動する。

鏡筒２段目となる第２中間筒ユニット４０、鏡筒３段目となるカム筒ユニット５０及び１群筒ユニット６０は、第１の実施の形態と同様に構成される。

図１７は、図１５における固定筒の内面展開図であり、図１８は、図１６における第１中間直進筒の内面展開図である。図中、主要な個所以外は不図示としている。

図１７に示すように、固定筒１２３は、内径側に直進溝１２３ｓ、カム溝１２３ｃ及びギア保持部１２３ｎを有する。カム溝１２３ｃは、第１中間回転筒１３１のカムピン１３１ｆと係合する。カムピン１３１ｆは、ワイド状態となる時は、位置１２３Ｗまで移動し、テレ状態となる時は、位置１２３Ｔまで移動する。

図１８に示すように、第１中間直進筒１３２は、内径に直進溝１３２ｓ、貫通溝１３２ｋ、カム溝１３２ｃを有する。貫通溝１３２ｋとカム溝１３２ｃは同一の軌跡となっており、貫通溝１３２ｋは、第２中間回転筒４１の駆動ピン４１ｄが、第１中間回転筒１３１の直進溝１３１ｓと係合するために貫通している。

カム溝１３２ｃは、第２中間回転筒４１のカムピン４１ｆと係合する。カムピン４１ｆは、ワイド状態となる時は、位置１３２Ｗまで移動し、テレ状態となる時は、位置１３２Ｔまで移動する。

本実施の形態においては、固定筒１２３と第１中間直進筒１３２の内径カム形状は、ほぼ同一の軌跡をなしているが、カム溝、貫通溝及び直進溝の関係が成り立つのであれば異なる構成としても良い。また、貫通溝の側壁にカム溝を設ける構成であっても良い。

さらに、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、中間筒ユニットを２つ配置して４段沈胴鏡筒を構成したが、この実施の形態に限らず、例えば、中間筒ユニットを１つ配置すると、３段沈胴鏡筒を構成することができる。

同様に中間筒ユニットを３つ配置すると、５段沈胴鏡筒を構成することができる。このように、中間筒ユニットの数を変更することで、鏡筒の段数を自由に変更することもできる。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の撮影時のワイド状態の鏡筒の構成図である。本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の撮影時のテレ状態の鏡筒の構成図である。本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の沈胴状態の鏡筒の構成図である。本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の鏡筒の分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る撮像装置の斜視図である。図４の鏡筒のうちの回転筒と固定筒部分の斜視図である。図４の鏡筒のうちの第１中間筒ユニット部分の斜視図である。図４の鏡筒のうちの第２中間筒ユニット部分の斜視図である。図４の鏡筒のうちのカム筒ユニット部分の斜視図である。図６における固定筒の内面展開図である。図７における第１中間直進筒の内面展開図である。図８における第２中間直進筒の内面展開図である。図９におけるカム筒の内面展開図である。本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の撮影時のワイド状態の鏡筒の構成図である。本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の鏡筒の固定筒及びギアユニットの斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の鏡筒の第１中間筒ユニットの斜視図である。図１５における固定筒の内面展開図である。図１６における第１中間直進筒の内面展開図である。

符号の説明

１カメラ本体
２鏡筒
１１１群レンズ
１２２群レンズ
１３３群レンズ
１４４群レンズ
１５撮像素子
４２第２中間直進筒
５０カム筒ユニット
５１第３中間回転筒
５２カム筒
５２ｃ１、５２ｃ２カム
５３内直進筒
５３ａ突起部
５３ｔ直進キー部
５４内直進板
６１１群筒
６２１群カバー

Claims

光軸中心に回転するカム筒と、前記カム筒の外周に設けられた第１のカムに係合し、第１のレンズ群を保持する第１のレンズ保持部材と、前記カム筒の内周に設けられた第２のカムに係合し、第２のレンズ群を保持する第２のレンズ保持部材と、前記カム筒と嵌合し、前記カム筒の内周に設けられた直進筒と、前記直進筒と連結された直進部材と、前記直進筒の外周に配置され、前記直進部材の直進案内を行う直進案内部材と、を備えた撮像装置であって、
前記直進筒の第１の直進案内部が前記第２のレンズ保持部材を直進案内し、かつ前記直進筒の被写体側端面に設けられた第２の直進案内部が前記第１のレンズ保持部材を直進案内するとともに、前記カム筒の光軸方向の移動規制を行い、前記直進部材が撮像素子側から前記カム筒の光軸方向の移動規制を行い、
前記カム筒、前記直進筒及び前記直進部材は、光軸方向へ共に移動可能であることを特徴とする撮像装置。
前記直進筒の内周に、前記直進部材との結合部を有することを特徴とする請求項１に記
載の撮像装置。
前記第１のレンズ保持部材の外周に、前記カム筒に結合し、一体的に回転する回転筒を
有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。