JP5868074B2 - レンズ鏡筒、及び撮像装置 - Google Patents

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、撮影倍率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。

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。この場合、高性能化を達成するためには、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、絞り羽根の開口に撮影レンズ群のレンズの凸球面部が侵入する場合と、侵入しない場合の２パターンで絞りの開口径の切り換え動作を行っており、ズーム領域での高度な絞り制御には対応することができない。

そこで、本発明は、レンズと絞りとの光軸方向の距離を短縮して、撮影倍率の高倍率化と小型化を両立させることができるとともに、ズーム領域での高度な絞り制御に対応することができる仕組み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、絞り羽根を有する絞りユニットと、レンズを有し、撮影倍率の変更に連動して前記絞りユニットに対して相対的に接近離間するように光軸方向に移動可能であるとともに、前記光軸方向と直交する光軸直交方向に移動可能なレンズユニットと、前記絞りユニットの動作を制御する制御手段と、を備え、前記レンズユニットは、前記絞りユニットに接近した際に前記絞り羽根によって形成される開口に前記レンズの一部が侵入するものであって、前記制御手段は、前記レンズの一部が前記絞り羽根によって形成される開口に侵入する侵入量と前記レンズユニットの前記光軸直交方向における移動量とに基づいて前記絞り羽根を駆動して、前記絞り羽根が前記レンズに干渉しない範囲で前記絞り羽根によって形成される最小開口径を変化させることを特徴とする。
また、本発明のレンズ鏡筒は、絞り羽根を有する絞りユニットと、レンズを有し、光軸方向に移動可能であるとともに、前記光軸方向と直交する光軸直交方向に移動可能なレンズユニットと、前記絞りユニットを制御する制御手段と、を備え、前記レンズユニットは、前記光軸方向に移動した際に前記絞り羽根によって形成される開口に前記レンズの一部が侵入するものであって、前記制御手段は、前記レンズの一部が前記絞り羽根によって形成される開口に侵入するときに、前記レンズの侵入量と前記レンズユニットの前記光軸直交方向における移動量とに基づいて前記絞り羽根を駆動して、前記絞り羽根が前記レンズに干渉しないように前記絞り羽根によって形成される開口の最小径を変化させることを特徴とする。

本発明によれば、レンズと絞りとの光軸方向の距離を短縮して、撮影倍率の高倍率化と小型化を両立させることができるとともに、ズーム領域での高度な絞り制御に対応することができる。

（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。 （ａ）はレンズ鏡筒がワイド位置にあるときの第２レンズと虹彩絞りとの位置関係を示す断面図、（ｂ）はレンズ鏡筒がワイド位置とテレ位置との中間位置にあるときの第２レンズと虹彩絞りとの位置関係を示す断面図である。（ｃ）は、レンズ鏡筒がテレ位置にあるときの第２レンズと虹彩絞りとの位置関係を示す断面図である。

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、撮影倍率を変更可能な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、絞りユニットとしての虹彩絞り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６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。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２レンズ保持部材２は、本発明のレンズユニットの一例に相当する。

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、第１カム筒７と一体に光軸方向に移動する。

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２レンズ１は、撮影倍率の変更に連動して虹彩絞り３に対して光軸方向に相対的に接近離間移動が可能に配置されている。そして、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３ａ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。

ここで、図４に示すレンズ鏡筒２３のワイド位置では、第２レンズ１と虹彩絞り３とは光軸方向に離れており、虹彩絞り３の絞り羽根３ａは、制約を受けずに開口径を変化させることができる。

一方、図３に示すレンズ鏡筒２３のテレ位置では、第２レンズ１の凸球面部が虹彩絞り３の絞り羽根３ａの開口に侵入しているため、絞り羽根３ａは、第２レンズ１に干渉しない範囲でしか開口径を変化させることができない。

また、図５に示すレンズ鏡筒２３の収納位置では、虹彩絞りの絞り羽根３ａの開口を大きくして第２レンズ１の光軸方向の侵入量を多くすることで、第１レンズ５と第２レンズ１とを接近させている。これにより、収納状態でのレンズ鏡筒２３の光軸方向の長さを短くして、レンズ鏡筒２３ひいてはデジタルカメラの小型化を可能にしている。

図６（ａ）は、レンズ鏡筒２３がワイド位置にあるときの第２レンズ１と虹彩絞り３との位置関係を示す断面図である。図６（ａ）の状態では、上述したように、第２レンズ１と絞り羽根３ａとは光軸方向に離れているので、絞り羽根ａの動作に制約は無く、開口径を自由に変化させることができる。

図６（ｂ）は、レンズ鏡筒２３がワイド位置とテレ位置との中間位置にあるときの第２レンズ１と虹彩絞り３との位置関係を示す断面図である。図６（ｂ）の状態では、第２レンズ１と絞り羽根３ａとは光軸方向で接近して、絞り羽根３ａの開口に第２レンズ１の凸球面部が侵入した状態になっている。

このとき、ＣＰＵ４７は、絞り羽根３ａの最小開口径が第２レンズ１から径方向に距離αだけ離れた位置になるように、駆動回路４４を介して絞り駆動機構３６により虹彩絞り３の動作を制御する。

図６（ｃ）は、レンズ鏡筒２３がテレ位置にあるときの第２レンズ１と虹彩絞り３との位置関係を示す断面図である。図６（ｃ）の状態では、第２レンズ１と絞り羽根３ａとは撮影状態で光軸方向に最も接近して、絞り羽根３ａの開口への第２レンズ１の凸球面部の侵入量が最も多い状態になっている。

このとき、ＣＰＵ４７は、図６（ｂ）の中間位置の場合と同様に、絞り羽根３ａの最小開口径が第２レンズ１から径方向に距離αだけ離れた位置になるように、駆動回路４４を介して絞り駆動機構３６により虹彩絞り３の動作を制御する。ここで、距離αは、第２レンズ１と絞り羽根３ａとの径方向の最小隙間を確保する値とするのが好ましい。

なお、距離αの値は、必ずしも一定にする必要はなく、絞り羽根３ａが第２レンズ１に干渉しない範囲で適宜設定することができる。また、第２レンズ１が光軸に対して直交する方向に移動する像ブレ補正レンズである場合には、像ブレ補正に必要な移動量を加味してαの値を決定する。

このように、本実施形態では、撮影倍率の変更による虹彩絞り３と第２レンズ群１との光軸方向の相対距離の変化に連動して第２レンズ１の絞り羽根３ａの開口への侵入量が変化し、侵入量の変化に連動して絞り羽根３ａの最小開口径が変化する。具体的には、撮影倍率が高倍率になるに従って、虹彩絞り３と第２レンズ群１とが光軸方向に接近して、第２レンズ１の絞り羽根３ａの開口への侵入量が多くなり、絞り羽根３ａの最小開口径が大きくなる。

以上説明したように、本実施形態では、第２レンズ１と虹彩絞り３との光軸方向の距離を短縮して、撮影倍率の高倍率化と小型化を両立させることができるとともに、ズーム領域での高度な絞り制御に対応することができる。

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。

例えば、上記実施形態では、第２レンズ１の被写体側に虹彩絞り３を配置した場合を例示したが、第２レンズ１の像面側に虹彩絞り３を配置した場合でも本発明を適用可能である。また、上記実施形態では、絞りユニットとしての虹彩絞りを例にとって説明したが、他の形式の絞りユニットを用いても良い。

１ 第２レンズ
２ 第２レンズ保持部材
３ 絞り
３ａ 絞り羽根
２３ レンズ鏡筒

Claims (4)

1. 絞り羽根を有する絞りユニットと、
   レンズを有し、撮影倍率の変更に連動して前記絞りユニットに対して相対的に接近離間するように光軸方向に移動可能であるとともに、前記光軸方向と直交する光軸直交方向に移動可能なレンズユニットと、
   前記絞りユニットの動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記レンズユニットは、前記絞りユニットに接近した際に前記絞り羽根によって形成される開口に前記レンズの一部が侵入するものであって、
   前記制御手段は、前記レンズの一部が前記絞り羽根によって形成される開口に侵入する侵入量と前記レンズユニットの前記光軸直交方向における移動量とに基づいて前記絞り羽根を駆動して、前記絞り羽根が前記レンズに干渉しない範囲で前記絞り羽根によって形成される最小開口径を変化させることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 絞り羽根を有する絞りユニットと、
   レンズを有し、光軸方向に移動可能であるとともに、前記光軸方向と直交する光軸直交方向に移動可能なレンズユニットと、
   前記絞りユニットを制御する制御手段と、を備え、
   前記レンズユニットは、前記光軸方向に移動した際に前記絞り羽根によって形成される開口に前記レンズの一部が侵入するものであって、
   前記制御手段は、前記レンズの一部が前記絞り羽根によって形成される開口に侵入するときに、前記レンズの侵入量と前記レンズユニットの前記光軸直交方向における移動量とに基づいて前記絞り羽根を駆動して、前記絞り羽根が前記レンズに干渉しないように前記絞り羽根によって形成される最小開口径を変化させることを特徴とするレンズ鏡筒。
3. 前記制御手段は、前記レンズの一部と前記絞り羽根との前記光軸直交方向の距離が一定になるように前記絞り羽根を駆動して、前記絞り羽根によって形成される最小開口径を変化させ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。
4. 請求項１ないし３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像装置。

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