JP5489642B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばフィルムカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に設けられるレンズ鏡筒及び該レンズ鏡筒を備える撮像装置に関する。

従来のこの種のレンズ鏡筒として、複数のレンズを保持する複数のレンズ保持枠をカム筒により光軸方向に移動させつつ、回転規制筒によりレンズ保持枠の回転方向の移動を規制してレンズを所定の位置に移動させるズーム機構を備えるものがある。

ところで、近年の撮影倍率の高倍率化の要請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レンズ鏡筒が大型化する傾向にある。一方、カメラの薄型化の要求もあり、レンズ鏡筒の収納時のカメラの厚さを極力薄くすることが求められている。

カメラの薄型化のためには光軸方向の寸法を短くした鏡筒を多段構成でつなげることが考えられるが、複数のカムを交差することなく配置するには多くの制約があり、困難である。

また、レンズ光学系の設計によっては鏡筒の内部レンズ群の光軸方向の移動量が大きくなっていく傾向があり、そのストローク分をカム筒でつなげることが非常に困難になりつつある。

そこで、レンズ鏡筒の内部レンズ群の光軸上の移動量を確保するため、通常のカム筒の内部にさらに像面側へ伸びる鏡筒列を設けて内部レンズ群の像面側へのストロークを伸ばす技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００７−２１９４３５号公報

上記特許文献１では、撮像装置の撮影倍率の高倍率化及び薄型化の実現が可能となるが、レンズ鏡筒の内部に複数の鏡筒が必要になるため、レンズ鏡筒の直径、レンズ鏡筒を光軸方向に駆動する際の駆動負荷及び光学精度の誤差がいずれも大きくなってしまう。

そこで、本発明は、レンズ鏡筒の直径、レンズ鏡筒を光軸方向に駆動する際の駆動負荷及び光学精度の誤差を大きくすることなくレンズ鏡筒内部のレンズ群の相対ストロークを大きくすることにより、撮像装置の撮影倍率の高倍率化及び薄型化を実現することができるレンズ鏡筒及び該レンズ鏡筒を備えた撮像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、撮影位置と収納位置との間を光軸方向に移動可能であり且つ撮影倍率を変更可能なズーム機構を備えるレンズ鏡筒において、前記ズーム機構のレンズを保持するレンズ保持部と、該レンズ保持部の外周側に配置され、カム筒に形成されたカム溝に追従するフォロアピンを具備し、当該フォロアピンを介して光軸方向に沿って移動するとともに、前記収納位置から前記撮影位置に移動する際に、前記レンズ保持部に係合して該レンズ保持部を被写体側に移動させるカムフォロワと、前記カムフォロワと前記レンズ保持部との間に介装され、前記カムフォロワと前記レンズ保持部とを前記光軸方向に関して離れる方向に付勢するとともに、前記カムフォロワが前記撮影位置から前記収納位置に移動する際に、前記レンズ保持部に係合して該レンズ保持部を像面側に移動させる付勢手段と、前記レンズ保持部が像面側に移動する際に、前記収納位置で前記レンズ保持部に当接して、前記レンズ保持部の像面側への移動を規制する規制手段と、を備え、前記レンズ保持部は、前記撮影位置では前記フォロワピンより像面側に配置され、前記収納位置では前記フォロワピンより被写体側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、レンズ鏡筒の収納位置と撮影位置とで、カムフォロワとレンズ保持部との光軸方向の間隔を変化させることができるので、レンズ鏡筒内部のレンズ群の相対ストロークを大きくすることができる。

これにより、レンズ鏡筒の直径、レンズ鏡筒を光軸方向に駆動する際の駆動負荷及び光学精度の誤差を大きくすることなく、撮像装置の撮影倍率の高倍率化及び薄型化を実現することができる。

本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラを正面側から見た外観斜視図である。 図１のデジタルカメラの電源をＯＮした状態での外観斜視図である。 図１の背面図である。 図１の底面図である。 デジタルカメラの制御ブロック図である。 収納位置でのレンズ鏡筒を示す断面図である。 撮影位置でのレンズ鏡筒を示す断面図である。 内部にカムフォロワが収納された状態での第三レンズ保持枠の外観斜視図である。 デジタルカメラの撮影動作の概略を説明するためのフローチャート図である。 本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の第２の実施形態であるデジタルカメラにおけるレンズ鏡筒の収納状態を示す断面図である。 内部にカムフォロワが収納された状態での第三レンズ保持枠の外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラを正面側から見た外観斜視図、図２は図１のデジタルカメラの電源をＯＮした状態での外観斜視図、図３は図１の背面図、図４は図１の底面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のデジタルカメラ２０は、撮影位置と収納位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更するズーム機構を備える。デジタルカメラ２０の正面には、被写体の構図を決めるファインダ１８、測光測距を行う場合の補助光源１７、ストロボ１９、及びレンズ鏡筒８Ａが配置されている。デジタルカメラ２０の上面には、レリーズボタン１４、電源切換えボタン１６、及びズーム切換えスイッチ１５が配置されている。

また、デジタルカメラ２０の背面には、図３に示すように、操作ボタン２３〜２８、ＬＣＤ等のディスプレイ２２、及びファインダ接眼部２１が配置されている。更に、デジタルカメラ２０の底面には、図４に示すように、三脚取付部２９、メモリカードドライブ４２及びバッテリー挿入部（不図示）のカバー３０が配置されている。

図５は、本実施形態のデジタルカメラ２０の制御ブロック図である。

バス４４には、ＣＰＵ４６、ＲＯＭ４５、ＲＡＭ４７、レリーズボタン１４、操作ボタン２３〜２８、ディスプレイ２２、電源切換えボタン１６、ズームスイッチ１５、メモリ４０、圧縮伸張部４１、メモリカードドライブ４２及び駆動回路４３が接続される。

駆動回路４３には、レンズ鏡筒８Ａをズーム駆動するズーム駆動機構３１、フォーカスレンズ４を駆動するフォーカス駆動機構３２、シャッタ３４を駆動するシャッタ駆動機構３３、絞り３６を駆動する絞り駆動機構３５が接続される。

また、駆動回路４３には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１２及びストロボ１９が接続される。駆動回路４３に接続された各ユニットは、ＣＰＵ４６からの信号に基づいて該駆動回路４３を介して駆動が制御される。

ＲＯＭ４５には、各種制御プログラム等が記憶され、ＲＡＭ４７には、各種制御プログラムに必要なデータが記憶されている。アナログ信号処理部３７は、撮像素子１２から出力された画像データにアナログ処理を施し、Ａ／Ｄ変換部３８に出力する。

Ａ／Ｄ変換部３８は、撮像素子１２から取り込んだアナログデータをデジタルデータに変換して、デジタル信号処理部３９に出力する。デジタル信号処理部３９は、Ａ／Ｄ変換部３８で変換されたデジタルデータに対して所定の処理を行い、画像データとしてメモリ４０に出力する。

メモリ４０に記憶された画像データは、操作ボタン２４の操作によって圧縮伸張部４１によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮処理等が施された後、メモリカードドライブ４２に装着されたメモリーカードに出力されて記憶される。

また、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に記憶された画像データを圧縮伸張部４１によって伸張処理を行い、その後、バス４４を介してディスプレイ２２に表示させることができる。ディスプレイ２２に表示された画像をユーザが見て不要と判断した場合は、操作ボタン２６の操作によって消去することができる。

次に、図６〜図８を参照して、レンズ鏡筒８Ａについて説明する。

図６は収納位置でのレンズ鏡筒８Ａを示す断面図、図７は撮影位置でのレンズ鏡筒８Ａを示す断面図、図８は内部にカムフォロワ３が収納された状態での第三レンズ保持枠８の外観斜視図である。

図６及び図７に示すように、レンズ鏡筒８Ａは、レンズ１がレンズ保持枠２に保持され、レンズ１の被写体側に配置される第三レンズ７がレンズ保持枠２の外周側に位置する第三レンズ保持枠８に保持されている。本実施形態では、レンズ１及び第三レンズ７は、ズーム倍率を決めるレンズ群となる。

また、レンズ保持枠２の像面側（撮像素子１２側）には、第二レンズ４を保持する第二レンズ保持枠５が配置されている。本実施形態では、第二レンズ４は、フォーカスレンズとされる。ここで、レンズ保持枠２、第二レンズ保持枠５、及び第三レンズ保持枠８は、それぞれ本発明のレンズ保持部、第二レンズ保持部、及び第三レンズ保持部の一例に相当する。

第三レンズ保持枠８の外周側には、直進規制筒９が配置され、直進規制筒９の外周側には、カム筒１０が配置され、カム筒１０の外周側には、固定筒１１が配置される。また、レンズ保持枠２と第三レンズ保持枠８との間には、カムフォロワ３が配置される。カムフォロワ３及び第三レンズ保持枠８の像面側の端部外周面には、それぞれフォロワピン３ａ及びフォロワピン８ａ（図８参照）が配置される。

レンズ保持枠２及び第三レンズ保持枠８は、直進規制筒９により光軸方向に対して直進移動可能に保持されている。そして、レンズ保持枠２及び第三レンズ保持枠８は、カム筒１０の回転により、カム筒１０の内周面に形成されたカム溝（不図示）にカムフォロワ３のフォロワピン３ａ及び第三レンズ保持枠８のフォロワピン８ａが追従することで光軸方向へ直進移動する。

また、カム筒１０も固定筒１１の内周面に形成されたカム溝（不図示）に追従することで回転しながら光軸方向へ移動する。これにより、レンズ鏡筒８Ａは、図６の状態から図７の状態へ各レンズ群が移動し、撮影可能な状態になる。

また、レンズ保持枠２の外周部には、径方向外方向に突出する突出片２ａが設けられており、突出片２ａとカムフォロワ３の被写体側の端壁との間には、圧縮コイルばね６が介装されている。

圧縮コイルばね６は、レンズ保持枠２とカムフォロワ３との光軸方向に離れる方向に付勢し、レンズ鏡筒８Ａの撮影位置（繰り出し位置）で伸びた状態となる。

カムフォロワ３が被写体側に移動する際には、カムフォロワ３の像面側の端壁３ｂがレンズ保持枠２の突出片２ａに係合して該レンズ保持枠２を被写体側に押し、これにより、レンズ保持枠２は、図６の状態から光軸方向を被写体側に所定量移動する。

このとき、レンズ保持枠２は、カムフォロワ３のフォロワピン３ａに対して像面側に位置している（図７参照）。

一方、レンズ鏡筒８Ａの収納位置（沈胴位置）では、カムフォロワ３の像面側の移動時に圧縮コイルばね６が圧縮されつつレンズ保持枠２の突出片２ａに係合して該レンズ保持枠２を像面側に押し、これにより、レンズ保持枠２は、像面側に移動する。

そして、レンズ保持枠２が収納位置に達すると、レンズ保持枠２の突出片２ａが撮像素子１２の保持枠１３に設けられた固定部１３ａに当接する。なお、この場合、レンズ保持枠２の背面を第二レンズ保持枠５に設けられた固定部５ａに当接させてもよい。これにより、レンズ保持枠２は、収納位置から像面側への移動が規制されて、収納位置での光軸方向の位置決めがなされる。

このとき、レンズ保持枠２は、カムフォロワ３のフォロワピン３ａに対して被写体側に位置している（図６参照）。

このように、本実施形態では、レンズ鏡筒８Ａの収納位置と撮影位置とで、カムフォロワ３とレンズ保持枠２との光軸方向の間隔を変化させることができる。

次に、図９を参照して、本実施形態のデジタルカメラ２０の撮影動作の概略について説明する。図９での各処理は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムがＲＡＭ４７にロードされて、ＣＰＵ４６により実行される。

ステップＳ１では、ＣＰＵ４６は、電源をＯＮされると、ステップＳ２に進み、駆動回路４３を介してズーム駆動機構３１を制御してレンズ鏡筒８Ａを撮影位置に繰り出し動作させる。

ステップＳ３では、ＣＰＵ４６は、レンズ鏡筒８Ａが撮影位置に移動したことを確認して、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＣＰＵ４６は、レリーズボタン１４がＯＮされると、ステップＳ５において、補助光源１７により測光を行って被写体の輝度情報を得、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ＣＰＵ４６は、ステップＳ５で得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度か否かを判定する。

そして、ＣＰＵ４６は、ステップＳ５で得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度の場合は、ステップＳ７において、駆動回路４３を介して絞り駆動機構３５を制御して絞り３６を光軸内に挿入して、入射光量を変化させ、ステップＳ８に進む。

一方、ＣＰＵ４６は、ステップＳ５で得られた輝度情報が既定の輝度より低輝度の場合は、絞り３６の動作は行わず、絞り３６を光軸から退避させた状態で、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、ＣＰＵ４６は、駆動回路４３を介してフォーカス駆動機構３２を制御して、フォーカスレンズ４を被写体のピントが合う位置へ移動させ、ステップＳ９において、撮像素子１２からの画像データの取り込みを開始し、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、ＣＰＵ４６は、駆動回路４３を介してシャッタ駆動機構３３を制御して、シャッタ３４を開状態から閉状態へ移動させて入射光量を遮り、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ＣＰＵ４６は、撮像素子１２からの画像データの取り込みを終了して、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ＣＰＵ４６は、絞り３６が光軸内に挿入されている場合は、駆動回路４３を介して絞り駆動機構３５を制御して絞り３６を光軸から退避させ、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、ＣＰＵ４６は、駆動回路４３を介してフォーカス駆動機構３２を制御して、フォーカスレンズ４を初期位置に移動させ、処理を終了する。

以上説明したように、レンズ鏡筒８Ａの収納位置と撮影位置とで、カムフォロワ３とレンズ保持枠２との光軸方向の間隔を変化させることができるので、レンズ鏡筒８Ａ内部のレンズ群の相対ストロークを大きくすることができる。

これにより、レンズ鏡筒８Ａの直径、レンズ鏡筒８Ａを光軸方向に駆動する際の駆動負荷及び光学精度の誤差を大きくすることなく、デジタルカメラ２０の撮影倍率の高倍率化及び薄型化を実現することができる。

（第２の実施形態）
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の第２の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。

図１０はレンズ鏡筒８Ａの収納状態を示す断面図、図１１は内部にカムフォロワ３が収納された状態での第三レンズ保持枠８の外観斜視図である。なお、上記第１の実施形態に対して、重複又は相当する部分については、符号を流用して説明する。

本実施形態では、レンズ鏡筒８Ａを収納位置に移動させる際、上記第１の実施形態と同様に、レンズ保持枠２の突出片２ａを保持枠１３の固定部１３ａに当接させるか、レンズ保持枠２の背面を第二レンズ保持枠５の固定部５ａに当接させて保持する。

その後、図１０に示すように、カムフォロワ３のフォロワピン３ａが、カム筒１０の内周面に光軸方向に設けられた退避溝１０ａに沿って像面側に移動する。

具体的には、図１１に示すように、第三レンズ保持枠８が被写体側から像面側に移動する際に、フォロワピン３ａが第三レンズ保持枠８の像面側の端部８ｃにより像面側に押されることで、フォロワピン３ａが退避溝１０ａに沿って像面側に移動することになる。

上記第１の実施形態では、図８に示すように、第三レンズ保持枠８の像面側の端部にフォロワピン３ａの退避溝８ｂを設けている。この退避溝８ｂは、第三レンズ保持枠８の強度の低下や第三レンズ保持枠８内への有害光線の侵入等の原因となる可能性がある。

本実施形態では、第三レンズ保持枠８の退避溝８ｂを不要にできるので、第三レンズ保持枠８の強度を向上させることができるとともに、第三レンズ保持枠８内への有害光線の侵入を防止することができる。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記各実施形態では、レンズ保持枠２とカムフォロワ３との間に介装される付勢手段として圧縮コイルばね６を例示したが、これに限定されない。

例えば、レンズ保持枠２とカムフォロワ３との間にばね以外の弾性部材や弾性的に伸縮するシリンダ等の付勢手段を介装するようにしてもよい。

１ レンズ
２ レンズ保持枠
３ カムフォロワ
４ 第二レンズ
５ 第二レンズ保持枠
６ 圧縮コイルばね
７ 第三レンズ
８ 第三レンズ保持枠
８Ａ レンズ鏡筒
１０ カム筒

Claims (6)

1. 撮影位置と収納位置との間を光軸方向に移動可能であり且つ撮影倍率を変更可能なズーム機構を備えるレンズ鏡筒において、
   前記ズーム機構のレンズを保持するレンズ保持部と、
   該レンズ保持部の外周側に配置され、カム筒に形成されたカム溝に追従するフォロアピンを具備し、当該フォロアピンを介して光軸方向に沿って移動するとともに、前記収納位置から前記撮影位置に移動する際に、前記レンズ保持部に係合して該レンズ保持部を被写体側に移動させるカムフォロワと、
   前記カムフォロワと前記レンズ保持部との間に介装され、前記カムフォロワと前記レンズ保持部とを前記光軸方向に関して離れる方向に付勢するとともに、前記カムフォロワが前記撮影位置から前記収納位置に移動する際に、前記レンズ保持部に係合して該レンズ保持部を像面側に移動させる付勢手段と、
   前記レンズ保持部が像面側に移動する際に、前記収納位置で前記レンズ保持部に当接して、前記レンズ保持部の像面側への移動を規制する規制手段と、を備え、
   前記レンズ保持部は、前記撮影位置では前記フォロワピンより像面側に配置され、前記収納位置では前記フォロワピンより被写体側に配置されることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記レンズ保持部の像面側には、第二レンズを保持する第二レンズ保持部が配置され、
   前記規制手段は、前記第二レンズ保持部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記レンズ保持部の被写体側で前記ズーム機構の第三レンズを保持する第三レンズ保持部を備え、該第三レンズ保持部の像面側の端部は、前記撮影位置から前記収納位置に移動する際に、前記フォロワピンに係合して該フォロワピンを像面側に押し、前記カム筒には、前記第三レンズ保持部によって前記フォロワピンが像面側に押された際に、該フォロワピンを像面側に退避させる退避溝が形成され、前記撮影位置では前記レンズ保持部は前記端部より光軸像面側に配置され、前記収納位置では前記レンズ保持部は前記端部より光軸被写体側に配置され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. 前記付勢手段は、圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記収納位置において、前記カムフォロアの内周側には前記第三レンズが配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 撮影位置と収納位置との間を光軸方向に移動可能であり且つ撮影倍率を変更可能なズーム機構を備えるレンズ鏡筒を有する撮像装置であって、
   前記レンズ鏡筒として、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする撮影装置。