JP5843523B2

JP5843523B2 - レンズ鏡筒、及び撮像装置

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Publication number: JP5843523B2
Application number: JP2011185974A
Authority: JP
Inventors: 工藤　智幸; 智幸工藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: CN102967917A; US20130050563A1; US8896710B2; CN102967917B; JP2013047730A

Description

本発明は、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるズーム式のレンズ鏡筒、及びレンズ鏡筒を備える撮影装置に関する。

ズーム式のレンズ鏡筒が搭載されるデジタルカメラ等では、ズームの高倍率化とともにカメラの薄型化の要望されており、撮影レンズ群の移動ストロークを大きくすることが課題となっている。

一方、多彩な撮影条件に対応できるように、レンズ鏡筒の内部に虹彩絞りを設けて、光線入射量を変化させるものが多く普及している。このようなカメラでは、内部に虹彩絞りが設けられるため、撮影レンズ群の移動ストロークが制限されることになる。特に、複数の撮影レンズ群同士の間に虹彩絞りを配置すると、虹彩絞りの厚み分、撮影レンズ群を接近させることができなくなる。

また、撮影レンズ群として像ブレ補正レンズを用いた場合、光軸と直交する方向に防振レンズ群が移動することになるため、この移動分を加味したレンズ群の間隔を設定する必要がある。

そこで、絞りを第２レンズ群の物体側のレンズ面よりも像側に配置し、絞り機構自体の厚さを薄くすることで、絞りを挟む撮影レンズ群の間隔を短くして、レンズ鏡筒の小型化を可能にした技術が提案されている（特許文献１）。また、絞り羽根の開口に撮影レンズ群のレンズの凸球面部を侵入させることで、レンズと絞りとを光軸方向に接近させる技術が提案されている（特許文献２）。

特開２００４−０５３６３３号公報特開平１０−１１１４４４号公報

しかし、上記特許文献１では、ズーミングに際し、絞り開口径が固定されているため、広角端にて設計上の狙いのＦナンバーを決定すると、望遠端では焦点距離に応じてＦナンバーが決定される。また逆に、望遠端にて仕様のＦナンバーを決定すると、広角端のＦナンバーが決定される。そのため、広角端にて絞りの大口径化を達成しようとすると、望遠端も大口径になってしまう。これを回避するためには、レンズ枚数が多くなり、レンズ鏡筒の小型化を実現できなくなる。

上記特許文献２では、レンズとして光軸と直交する方向に移動可能な像ブレ補正レンズを用いた場合、絞り羽根の開口にレンズの凸球面部を侵入させた状態で振動や衝撃等が発生すると、レンズと絞り羽根とが干渉してレンズや絞り羽根が損傷するおそれがある。このため、像ブレ補正レンズへの適用は困難である。

そこで、本発明は、レンズ鏡筒を大型化することなく、ズーム位置に応じて、レンズ保持部材の光軸と直交する方向の最大移動量を規制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、レンズを保持し、前記レンズの光軸方向に沿って第１のズーム位置と第２のズーム位置の間を移動可能であって、前記光軸と直交する方向に移動可能なレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材より像面側に配置される第１の部材と、前記レンズ保持部材より被写体面側に配置される第２の部材と、を備え、前記レンズ保持部材が前記第１のズーム位置にある場合、前記第１の部材で、前記レンズ保持部材の前記光軸と直交する方向の第１の最大移動量を規制し、前記レンズ保持部材が前記第２のズーム位置にある場合、前記レンズ保持部材が前記第１のズーム位置にある場合よりも前記レンズ保持部材が前記第２の部材に近づいて、前記第２の部材で、前記レンズ保持部材の前記光軸と直交する方向の第２の最大移動量を規制し、前記レンズ保持部材の前記第２の最大移動量は前記レンズ保持部材の前記第１の最大移動量より小さいことを特徴とする。

本発明によれば、レンズ鏡筒を大型化することなく、ズーム位置に応じて、レンズ保持部材の光軸と直交する方向の最大移動量を規制することができる。

（ａ）は本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側から見た外観斜視図、（ｂ）は（ａ）を背面側から見た図である。デジタルカメラの制御系を示すブロック図である。レンズ鏡筒のテレ（望遠）位置での断面図である。レンズ鏡筒のワイド（広角）位置での断面図である。レンズ鏡筒の収納位置での断面図である。虹彩絞り及び防振地板の斜視図である。図６の左側から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。

図１（ａ）は本発明のレンズ鏡筒を備える撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側から見た外観斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）を背面側から見た図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のデジタルカメラ２０は、正面に、被写体の構図を決めるファインダ２１、測光測距を行う際の補助光源１９、ストロボ２２、及びレンズ鏡筒２３が配置されている。レンズ鏡筒２３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式とされている。

また、デジタルカメラ２０の上面には、レリーズボタン１６、電源切換えボタン１８、及びズームスイッチ１７が配置されている。デジタルカメラ２０の背面には、図１（ｂ）に示すように、操作ボタン２６〜３１、ＬＣＤ等のディスプレイ２５、及びファインダ接眼部２４が配置されている。

図２は、本実施形態のデジタルカメラ２０の制御系を示すブロック図である。

バス４５には、ＣＰＵ４７、ＲＯＭ４６、ＲＡＭ４８、レリーズボタン１６、操作ボタン２６〜３１、ディスプレイ２５、電源切換えボタン１８、ズームスイッチ１７、メモリ４１、圧縮伸張部４２、メモリカードドライブ４３及び駆動回路４４が接続される。

駆動回路４４には、レンズ鏡筒２３をズーム駆動するズーム機構３２、フォーカスレンズ１２を駆動するフォーカス駆動機構３３、シャッタ３４を駆動するシャッタ駆動機構３５、絞り３を駆動する絞り駆動機構３６が接続される。

また、駆動回路４４には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１５及びストロボ２２が接続される。駆動回路４４に接続された各ユニットは、ＣＰＵ４７からの信号に基づいて該駆動回路４４を介して駆動が制御される。

ＲＯＭ４６には、各種制御プログラム等が記憶され、ＲＡＭ４８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１５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１５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４１に出力する。

メモリ４１に記憶された画像データは、圧縮伸張部４２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４３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４１に記憶された画像データやメモリカードドライブ４３に記憶された画像データを圧縮伸張部４２によって伸張処理を行い、その後、バス４５を介してディスプレイ２５に表示させることができる。ディスプレイ２５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３１の操作によって画像を消去することができる。

次に、図３〜図７を参照して、レンズ鏡筒２３について説明する。

図３はテレ（望遠）位置でのレンズ鏡筒２３の断面図、図４はワイド（広角）位置でのレンズ鏡筒２３の断面図、図５は収納位置でのレンズ鏡筒２３の断面図である。図６は虹彩絞り３及び防振地板４の斜視図、図７は図６の左側から見た斜視図である。

図３〜図５に示すように、レンズ鏡筒２３は、最も被写体側に配置される第１レンズ５が第１レンズ保持部材６に保持される。第１レンズ保持部材６の像面側には、絞り羽根３ｂを保持する虹彩絞り３が配置され、虹彩絞り３の像面側には、第２レンズ１を保持する第２レンズ保持部材２が配置され、第２レンズ保持部材２の像面側には、防振地板４が配置される。

第２レンズ保持部材２は、第１レンズ保持部材６及び防振地板４に対して光軸と直交する方向に移動可能とされて像ブレ補正機構を構成し、第２レンズ１は、本発明の撮影光学系の一部をなす像ブレ補正レンズの一例に相当する。また、防振地板４の像面側には、シャッタ３４が取り付けられている。

第１レンズ保持部材６の外周側には、第１カム筒７が配置され、第１カム筒７の内周部には、カム溝が形成されている。第１レンズ保持部材６の内周側には、直進ガイド筒８が配置され、直進ガイド筒８は、第１カム筒７とバヨネット結合されている。

また、第１カム筒７の外周側には、第２カム筒９が配置されている。第２カム筒９の内周部には、第１カム筒７のフォロア部が追従するカム溝が形成されている。第２カム筒９の外周側には、作動筒１０が配置され、作動筒１０は、カバー部材１１により外周側が保持されている。

そして、作動筒１０がズーム機構３２によって回転駆動されると、その回転力が第１カム筒７に伝達され、第１カム筒７は、第２カム筒９の内周部のカム溝に追従して、回転しながら光軸方向へ移動する。

直進ガイド筒８は、第１カム筒７とバヨネット結合されているため、第１カム筒７と一体に光軸方向へ移動するが、第２カム筒９の内周部に設けられた直進溝によって回転が規制される。

第１レンズ保持部材６、虹彩絞り３、及び防振地板４は、第１カム筒７の内周部に形成されるカム溝に追従することで、それぞれ個別に光軸方向へ移動し、また、直進ガイド筒８によってそれぞれ回転が規制される。

防振地板４と撮像素子１５との間には、フォーカスレンズ１２を保持するフォーカスレンズ保持部材１３が配置されている。フォーカスレンズ保持部材１３は、フォーカス駆動機構３３によって光軸方向へ移動することで合焦動作を行う。撮像素子１５は、撮像素子保持部材１４により保持されている。

ところで、レンズ鏡筒２３の高倍率化を達成するためには、テレ位置（図３）のときに第２レンズ１をできるだけ第１レンズ５に接近させて、第２レンズ１のワイド位置（図４）とテレ位置との間での光軸方向の移動距離を長くする必要がある。

本実施形態では、第１レンズ５と第２レンズ１との間に虹彩絞り３が配置されているので、虹彩絞り３の絞り羽根３ｂの開口に第２レンズ１の一部である凸球面部を侵入させる。これにより、レンズ鏡筒２３がテレ位置のときに、第２レンズ１をできるだけ第１レンズ５に接近させて、第２レンズ１のワイド位置とテレ位置との間での光軸方向の移動距離を長くすることができ、レンズ鏡筒２３の高倍率化が可能となる。

また、図４に示すレンズ鏡筒２３のワイド状態では、第２レンズ１の光軸と直交する方向の移動量は、第２レンズ保持部材２に設けた第１被規制部２ｃが防振地板４に設けた第１規制部４ｃに対して径方向に当接して移動が規制されることで決められる。

この移動量は、比較的大きく設定されているので、このままでは、図３のレンズ鏡筒２３のテレ位置で第２レンズ１が絞り羽根３ｂに衝突する可能性がある。

そこで、本実施形態では、図３及び図６に示すように、虹彩絞り３に第２規制部３ａを設け、また、図３及び図７に示すように、第２レンズ保持部材２に第２被規制部２ａを設けている。虹彩絞り３の第２規制部３ａは、図３に示すレンズ鏡筒２３のテレ位置で第２レンズ１が絞り羽根３ｂの開口に侵入したときに、第２レンズ保持部材２の第２被規制部２ａの外周側に配置される。

そして、この状態で、振動や衝撃等で第２レンズ保持部材２が光軸と直交する方向に移動すると、第２被規制部２ａが第２規制部３ａに対して径方向に当接して、第２レンズ１の移動が規制される。このときの第２レンズ１の移動量は、図４に示すレンズ鏡筒２３のワイド位置での第２レンズ１の移動量より小さく設定される。

また、第２被規制部２ａが第２規制部３ａに当接するまで第２レンズ保持部材２を光軸と直交する方向に移動させても、第２レンズ１が絞り羽根３ｂに干渉しないように絞り羽根３ｂの開閉範囲が設定される。

これにより、図３に示すレンズ鏡筒２３のテレ位置において、第２レンズ１が絞り羽根３ｂの開口に侵入した状態で振動や衝撃等が加わっても、第２レンズ１が絞り羽根３ｂに衝突するのを回避することができる。

また、図５に示すレンズ鏡筒２３の収納位置では、テレ位置の場合より絞り羽根３ｂの開口径を大きくして、開口に対する第２レンズ１の侵入長さを長くしている。これにより、第１レンズ５と第２レンズ１との間隔を短くして、収納位置でのレンズ鏡筒２３の小型化を可能にしている。

更に、図５に示すレンズ鏡筒２３の収納位置においても、図３に示すレンズ鏡筒２３のテレ位置と同様に、虹彩絞り３の第２規制部３ａが第２レンズ保持部材２の第２被規制部２ａの外周側に配置される。従って、振動や衝撃等で第２レンズ保持部材２が光軸と直交する方向に移動しても、第２被規制部２ａが第２規制部３ａに当接して、第２レンズ１の移動が規制され、第２レンズ１が絞り羽根３ｂに衝突するのを回避することができる。

また、ユーザが電源切換えボタン１８をＯＮ操作すると、レンズ鏡筒２３は、図５の収納位置から図４のワイド位置へ移動するが、第２レンズ１が絞り羽根３ｂの開口から退避した後に第２レンズ１の中心位置（光軸原点）の検出動作を行う。

第２レンズ１の中心位置検出を、像ブレ補正機構と分離している第２規制部３ａと第２被規制部２ａとで行うより、像ブレ補正機構の第１規制部４ｃと第１被規制部２ｃとで行うほうが、検出精度が向上し、より光学性能に優れたものになる。

なお、本実施形態では、虹彩絞り手段が存在している場合を示しているが、虹彩絞り手段が無い場合でも有効であり、たとえば、像ブレ補正機構の規制手段は１群鏡筒によって規制されてもよい。この場合、像ブレ補正機構に余計な衝撃が加わらないという利点がある。

以上説明したように、本実施形態では、撮影光学系の光軸方向の位置に応じて、像ブレ補正レンズの一例である第２レンズ１の光軸と直交する方向の移動量が変化するように第２レンズ保持部材２の移動量を規制している。これにより、像ブレ補正機構及び絞り機構を有する場合でも、レンズ群の間隔を短縮してレンズ鏡筒２３の小型化及び高倍率化を達成することができ、また、振動や衝撃等による絞り羽根３ｂと第２レンズ１との衝突を回避することができる。

なお、本発明の構成は、上記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。

１第２レンズ
２第２レンズ保持部材
２ａ第２被規制部
２ｃ第１被規制部
３絞り
３ａ第２規制部
３ｂ絞り羽根
４防振地板
４ｃ第１規制部
２３レンズ鏡筒

Claims

レンズを保持し、前記レンズの光軸方向に沿って第１のズーム位置と第２のズーム位置の間を移動可能であって、前記光軸と直交する方向に移動可能なレンズ保持部材と、
前記レンズ保持部材より像面側に配置される第１の部材と、
前記レンズ保持部材より被写体面側に配置される第２の部材と、を備え、
前記レンズ保持部材が前記第１のズーム位置にある場合、前記第１の部材で、前記レンズ保持部材の前記光軸と直交する方向の第１の最大移動量を規制し、
前記レンズ保持部材が前記第２のズーム位置にある場合、前記レンズ保持部材が前記第１のズーム位置にある場合よりも前記レンズ保持部材が前記第２の部材に近づいて、前記第２の部材で、前記レンズ保持部材の前記光軸と直交する方向の第２の最大移動量を規制し、
前記レンズ保持部材の前記第２の最大移動量は前記レンズ保持部材の前記第１の最大移動量より小さいことを特徴とするレンズ鏡筒。
前記レンズ保持部材が前記第１のズーム位置と第２のズーム位置の間を移動する際に、前記第１の部材および前記第２の部材は、前記光軸方向に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記第２の部材は、絞り羽根を有する絞り機構であり、
前記絞り機構の像面側には、第２の規制部が形成されており、
前記レンズ保持部材には、前記第２の規制部に当接可能な第２の被規制部が形成されており、
前記レンズ保持部材が前記第２のズーム位置にある場合、前記第２の規制部が前記第２の被規制部に当接することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
前記レンズの一部が前記絞り羽根の開口に侵入した状態となるときに、前記第２の規制部は、前記レンズ保持部材の光軸と直交する方向の前記第２の最大移動量を規制することを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
前記第１の部材は、地板部材であり、
前記地板部材の被写体面側には、第１の規制部が形成されており、
前記レンズ保持部材には、前記第１の規制部に当接可能な第１の被規制部が形成されており、
前記レンズ保持部材が前記第１のズーム位置にある場合、前記第１の規制部が前記第１の被規制部に当接することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
前記レンズ保持部材は、収納位置から前記第１のズーム位置または前記第２のズーム位置に移動可能であり、
前記レンズ保持部材が前記収納位置および前記第２のズーム位置のいずれかにある場合、前記レンズの一部は前記絞り羽根の開口に侵入し、
前記レンズ保持部材が前記収納位置にある場合における前記開口に対する前記レンズの一部の侵入長さは、前記レンズ保持部材が前記第２のズーム位置にある場合における前記開口に対する前記レンズの一部の侵入長さより長いことを特徴とする請求項３または４に記載のレンズ鏡筒。
前記レンズ保持部材は、前記第１のズーム位置または前記第２のズーム位置から収納位置に移動可能であり、
前記レンズ保持部材が前記収納位置から前記第１のズーム位置に移動する場合、前記レンズが前記絞り羽根の開口から退避した後に前記レンズの原点位置が検出されることを特徴とする請求項３または４に記載のレンズ鏡筒。
前記第１のズーム位置は広角位置であり、前記第２のズーム位置は望遠位置であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
請求項１ないし８のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする撮像装置。