JP6021513B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ等に用い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ものである。

撮影画像データをメモリに取り込むことができるデジタルカメラは、撮像素子を用いて画像データを取得する。複数の撮影レンズ群の間隔を変化させることで、撮影画角を変更する、いわゆるズーム動作が行われるが、近年では高倍率化とともにカメラの薄型化の要望が強くなっている。このため、できるだけレンズ群の移動ストロークを大きくし、かつ小型化を実現できる構成を目指すようになっている。

撮影レンズを構成するレンズ群の移動ストロークを十分に確保しようとする場合、カム筒の光軸方向における長さの範囲内にカム溝が含まれるように構成する必要がある。また、複数のレンズ群を直進保持するための構成が必要となる。特許文献１では、１つの移動カム環で複数のレンズ群を制御しながら、移動カム環によってカム移動する保持部材の背後を別の固定部材によって直進規制する構成が開示されている。

特開２０１０−１５６８７０号公報

しかしながら、前記特許文献１では、カム筒内部に配置できる光学部材の数が限られており、カム溝のストロークと回転位相のバランスを考慮した設計上の配置が必要である。また、直進規制手段が移動カム環によって位置制御されるので、光学系の移動の軌跡を考慮する必要があり、設計上の制約を多く受けてしまう。

本発明は、より多くのレンズ群を移動可能にし、効率的に複数の光学部材を直進規制できるレンズ鏡筒および撮像装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、第一レンズ群および第二レンズ群と、前記第一レンズ群を光軸に沿って移動させる移動カム環と、前記移動カム環の外周側に配置した固定カム環を備えたレンズ鏡筒であって、前記固定カム環の外周側に配置され、前記固定カム環に形成したカム溝に追従して前記移動カム環を光軸方向に移動させる駆動環と、前記移動カム環とバヨネット状に結合されて互いに相対回転可能な状態で一体的に光軸方向に移動する、前記第一レンズ群を直接保持する第一の保持部材を光軸方向に沿って直進保持する直進規制部材と、を具備する。前記移動カム環は当該移動カム環に形成された被追従部が、前記駆動環の内周に形成した駆動溝に嵌合することで、前記駆動環の回転によって光軸方向へ移動する。前記第二レンズ群を直接保持する第二の保持部材は前記固定カム環により直進保持されており、前記第二レンズ群を直接保持する前記第二の保持部材に一体形成されたフォロア部が前記駆動環の内周に形成したカム溝に追従することにより光軸方向へ移動する。前記第二レンズ群を直接保持する前記第二の保持部材に一体形成された直進ガイド部は、前記直進規制部材を直進保持する。

本発明によれば、より多くのレンズ群を移動可能にし、効率的に複数の光学部材を直進規制することができる。

図２ないし図８と併せて本発明の実施形態を説明するために、レンズ鏡筒の使用状態を示す断面図である。 レンズ鏡筒の収納状態を示す断面図である。 レンズ鏡筒の駆動環の概要図である。 直進規制機構の概略図である。 直進ガイド部の構造例を示す図である。 レンズ鏡筒を背面側から見た場合の斜視図である。 撮像装置の正面斜視図（Ａ）、および背面図（Ｂ）である。 撮像装置の構成の要部を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１ないし図６に示す本実施形態のレンズ鏡筒の構成を説明する前に、撮像装置の外観を説明する。

図７は、本実施形態に係るレンズ鏡筒を有する撮像装置として、デジタルカメラ２０を例示する。デジタルカメラ２０は撮影倍率を変更できるズーム機構を有する。図７（Ａ）はデジタルカメラ２０を正面から見た場合の斜視図であり、図７（Ｂ）はデジタルカメラ２０の背面図である。図８はデジタルカメラ２０の要部の構成を示す。以下では、デジタルカメラ２０を被写体側から見た正面を前面と定義し、同様に被写体側から見た上下左右の各方向を定義して各部の位置関係を説明する。
デジタルカメラ２０の前面には撮影時に構図を決めるために使用するファインダ２１が配置される。さらには測光および測距を行う場合の光源を補助する補助光源部１９と、閃光ユニットを用いたストロボ２２と、レンズ鏡筒２３が設けられている。デジタルカメラ２０の上面部には撮影時に使用するレリーズボタン１６、撮影倍率の変更に用いるズーム操作スイッチ１７、電源切換えボタン１８が配置されている。また、デジタルカメラ２０の背面には、操作ボタン２６ないし３１がそれぞれ配置されており、ユーザは様々な機能切換え操作を行える。また、液晶パネル（ＬＣＤ）等により撮影画像等を表示するディスプレイ２５が配置されている。ディスプレイ２５の表示画面には、メモリ３７（図８参照）に保存された画像データやメモリカードから読み込んだ画像データが表示される。ファインダ接眼部２４はユーザが撮影時に被写体や構図の確認に使用する。

デジタルカメラ２０の制御部（図８参照）は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）４３、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）４２、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）４４を備える。これらは、バス４１を介して各種操作スイッチや、ディスプレイ２５、メモリ３７、メモリーカードドライブ３９等の各種構成要素と接続されている。操作スイッチは、レリーズボタン１６、操作ボタン２６〜３１等により操作されるスイッチの信号をＣＰＵ４３に伝える。

バス４１を介して制御部と接続された駆動回路部４０には、ズーム機構３２、フォーカス駆動機構３３、シャッタ駆動機構５ｂ、絞り駆動機構５ｃが接続されている。ズーム機構３２は駆動回路部４０の制御信号に従ってレンズ鏡筒２３のズーム動作を行う。フォーカス駆動機構３３は駆動回路部４０の制御信号に従ってフォーカスレンズ７を駆動して焦点調節動作を行う。シャッタ５を駆動するシャッタ駆動機構５ｂと、絞り５ａを駆動する絞り駆動機構５ｃは、駆動回路部４０の制御信号に従って露出動作を行う。駆動回路部４０には、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等によるイメージセンサを用いた撮像素子１２が接続されており、撮像動作が制御される。また、駆動回路部４０には、ストロボ２２が接続されており、発光制御が行われる。

ＲＯＭ４２は、上述の各部を制御するプログラムを記憶している。ＲＡＭ４４は各制御プログラムに必要なデータを記憶している。
撮像素子１２の出力はアナログ信号処理部３４に取り込まれ、画像データに対してアナログ処理が施される。処理後の信号はＡ／Ｄ変換部３５に出力され、アナログデータからデジタルデータに変換される。デジタルデータはデジタル信号処理部３６に出力され、ここで所定の画像処理が施された最終的なデジタルデータはメモリ３７に記憶される。

圧縮伸長部３８は、メモリ３７に記憶された画像データや、メモリーカードドライブ３９から取得した画像データに対して伸長処理を行い、処理後の画像データを、バス４１経由でディスプレイ２５に送出して画像を表示させる。ディスプレイ２５上に表示された画像をユーザが確認し、例えば当該画像が不要であると判断した場合、操作ボタン３１の操作によってデータを消去することができる。

次に、本実施形態に係るレンズ鏡筒２３の構成について、図１ないし図６を参照して詳細に説明する。図１はレンズ鏡筒２３の繰り出し状態での断面図を示し、図２はレンズ鏡筒２３の収納状態での断面図を示す。以下では説明の便宜上、レンズ群のうちで最も前方に位置するレンズ群１を第一レンズ群とし、最も後方に位置するレンズ群７を第二レンズ群と定義する。第一レンズ群１と第二レンズ群７の間に、第三レンズ群２と第四レンズ群６がそれぞれ配置されている。本例にて第二レンズ群７は焦点調節用レンズを含むレンズ群であり、第四レンズ群６は手振れ補正用のレンズ群である。レンズ鏡筒２３は、第一レンズ群１、第三レンズ群２、および第四レンズ群６を光軸に沿って移動させる移動カム部材としての移動カム環３と、その外周に配置した固定カム部材である固定カム環９を備える。

第一レンズ群１は第一レンズ群保持部材１ａにより保持されており、光軸に沿って駆動される。第一レンズ群１の背後に配置された第三レンズ群２は、第三レンズ群保持部材２ａにより保持されている。第三レンズ群２の背後には、絞りシャッタ部５が配置されている。絞りシャッタ部５は図８に示すシャッタ５および絞り５ａに相当する。絞りシャッタ部５の背後に配置された第四レンズ群６は、第四レンズ群保持部材６ａに保持されている。さらに後方に第二レンズ群７が配置される。これらのレンズ群を介して被写体からの光が撮像素子１２に到達して光電変換されて撮像信号が出力される。

第三レンズ群保持部材２ａと第四レンズ群保持部材６ａの外周には移動カム環３が配置されている。移動カム環３の内周に形成した複数のカム溝に、第三レンズ群保持部材２ａ、絞りシャッタ部５、第四レンズ群保持部材６ａがそれぞれ追従して各部が光軸方向に移動可能な構成となっている。
移動カム環３の内周面部には直進規制部材４が配置されている。直進規制部材４と移動カム環３は、いわゆるバヨネット結合されており、両部材は光軸に沿って略一体的に移動し、互いに相対的に回転可能な状態である。直進規制部材４には光軸方向に沿った長溝が設けられており、その長溝に回転規制されることで、第三レンズ群保持部材２ａ、絞りシャッタ部５、第四レンズ群保持部材６ａが直進移動する。また、移動カム環３には、その外周面部にもカム溝が設けられている。そのカム溝には移動カム環３の外周に配置された第一レンズ群保持部材１ａが追従し、直進規制部材４によって第一レンズ群保持部材１ａが直進保持されている。移動カム環３が光軸を中心に回転することにより、移動カム環３の各カム溝にそれぞれ追従する第一レンズ群保持部材１ａ、第三レンズ群保持部材２ａ、絞りシャッタ部５、第四レンズ群保持部材６ａが直進規制されながら、光軸に沿って移動する。第一レンズ群保持部材１ａの外周には化粧環１５が設けられており、これは移動カム環３と一体的に動作する。

移動カム環３の外周には固定カム環９が配置され、さらに固定カム環９の外周に駆動環１０が配置されている。駆動環１０の外周にカバー部材１１が配置されている。固定カム環９の内周面部にはカム溝が形成されており、これに移動カム環３が追従する。移動カム環３の後端部には被追従部３ａ（図２参照）が設けられており、これに対応して駆動環１０の内周面部には、直線状のザグリ溝である駆動溝１０ｃが形成されている。駆動溝１０ｃに移動カム環３の被追従部３ａが嵌合しているので、駆動環１０がズーム機構３２により回転すると、移動カム環３が固定カム環９の内周面部のカム溝（不図示）に追従しながら、光軸に沿って直進移動することになる。
固定カム環９の背後には、撮像素子１２を保持する撮像素子保持部材１３が配置されている。

レンズ鏡筒２３の上部にはファインダ部１４が配置されている。ファインダ部１４は、ファインダ対物レンズ２１（図７（Ａ）参照）、ファインダ接眼部２４、及びファインダレンズ群（不図示）を備える。駆動環１０の外周面部には、複数のファインダ駆動用カム溝１０ｂ（図３参照）が設けられており、これらのカム溝１０ｂに追従するカムフォロワによって、駆動環１０の回転に連動してファインダレンズ群が光軸方向に移動する。

図３は、駆動環１０とフォーカスレンズ群（第二レンズ群７）の構成例を示す斜視図である。第二レンズ群７は第二レンズ群保持部材７ａに保持されている。第二レンズ群保持部材７ａにはナット部７ｂが設けられている。ナット部７ｂはフォーカスレンズ駆動部８の駆動軸８ａに係合している。第二レンズ群７の周囲にはフォーカス群保持部材７ｃが配置されており、フォーカスレンズ駆動部８が取り付けられている。フォーカスレンズ駆動部８の駆動軸８ａが回転すると、ナット部７ｂが駆動軸８ａに追従して光軸方向に移動する。これにより、第二レンズ群保持部材７ａに保持された第二レンズ群７が光軸に沿って移動する。

フォーカス群保持部材７ｃはフォロワ部７ｄ（図１、図２参照）を具備し、駆動環１０の内周面部にはフォーカスカム溝１０ａが形成されている。フォーカスカム溝１０ａにフォロワ部７ｄが追従することで、フォーカス群保持部材７ｃ全体が光軸方向へ移動する。固定カム環９の内周面部には直進ガイド部９ａ（図６参照）が形成されており、直進ガイド部９ａによってフォーカス群保持部材７ｃが直進規制されるので、当該部材が回転せずに移動できる。図６の斜視図で示すように、直進ガイド部９ａは直進溝として形成され、これに係合する被ガイド部７ｆがフォーカス群保持部材７ｃに設けられている。

このように、第二レンズ群７を移動させる機構は、駆動環１０によりフォーカス群保持部材７ｃ全体を移動させる第１駆動機構と、フォーカスレンズ駆動部８により第二レンズ群保持部材７ａを移動させる第２駆動機構から構成される。第二レンズ群７を駆動するフォーカス駆動機構部全体が光軸に沿って移動し、さらにはフォーカスレンズ駆動部８によって第二レンズ群７が移動するので、光軸方向において、より大きなストロークを確保することができる。

図４は、レンズ鏡筒２３における直進規制機構を説明するために、移動カム環３、直進規制部材４、フォーカス群保持部材７ｃを示す斜視図である。
フォーカス群保持部材７ｃは、光軸方向に延在する複数の直進ガイド部７ｅを具備し、直進規制部材４を保持する。つまり、固定カム環９によりフォーカス群保持部材７ｃが直進ガイドされるとともに、フォーカス群保持部材７ｃの直進ガイド部７ｅにより直進規制部材４が直進ガイドされる。この直進規制部材４によって、第一レンズ群保持部材１ａ、第三レンズ群保持部材２ａ、絞りシャッタ部５、第四レンズ群保持部材６ａ、及び第一レンズ群保持部材１ａが直進ガイドされる。
移動カム環３の内周面部に設けられるカム溝の数については、移動カム環３自体の大きさにより制約を受ける。このことは、レンズ鏡筒の小型化を阻む要因となる。本実施形態では、駆動環１０にもレンズ群を移動させるためのカム溝を設けることで、より多くのレンズ群を駆動できる。

図５は、直進ガイド部７ｅの構成例を示す断面図である。直進規制部材４には、光軸回り方向において所定の角度間隔で３箇所に被直進規制部４ａが設けられている。光軸に沿って形成された被直進規制部４ａに対して、フォーカス群保持部材７ｃから光軸に沿って延在する直進ガイド部７ｅがそれぞれ差し込まれた状態で挿合されているので、直進規制部材４が回転しないように直進保持される。
図５にて大円枠内に拡大して示すように、被直進規制部４ａの凹部にて、光軸回り方向における２面と、直進ガイド部７ｅの外周面側の部分とが当接している。直進ガイド部７ｅのうち、被直進規制部４ａとは反対側に位置する内周面側の部分は、直進規制部材４の内周に配置される部材（本実施形態では第四レンズ群保持部材６ａ）に具備される直進ガイド保持部６ｂによって保持可能になっている。つまり、レンズ鏡筒の前面に落下等で衝撃が加わり、ひねり力やねじり力が発生した場合、直進ガイド部７ｅが被直進規制部４ａから脱落する方向への外力が働く。その際、両者の係合が外れないように、直進ガイド保持部６ｂが直進ガイド部７ｅの内周面側の部分を保持する役目をもつ。図１の撮影状態及び図２の非使用状態にて、直進ガイド保持部６ｂと直進ガイド部７ｅとの間には僅かな間隙があり、直進ガイド保持部６ｂにより直進ガイド部７ｅを保持可能な状態にある。

なお、本実施形態では、直進ガイド保持部６ｂを第四レンズ保持部材６ａに設けた構成例を示した。第四レンズ保持部材６ａは手振れ補正レンズを用いた防振機構を保持する保持手段である。手振れ補正用光学部材に限らず、直進ガイド保持部６ｂを、シャッタや虹彩絞り、光学フィルタ（ＮＤフィルタ等）の光量調節用部材の保持部材に設けてもよい。

本実施形態によれば、レンズ鏡筒の大型化を伴うことなく、多数のレンズ群を移動させることができ、さらに衝撃等に対する耐性を高めることができるという効果を奏する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 第一レンズ群
３ 移動カム環
４ 直進規制部材
４ａ 被直進規制部
５ 絞りシャッタ部
６ａ 第四レンズ群保持部材
６ｂ 直進ガイド保持部
７ 第二レンズ群
７ｅ 直進ガイド部
９ 固定カム環
１０ 駆動環

Claims (7)

1. 第一レンズ群および第二レンズ群と、
   前記第一レンズ群を光軸に沿って移動させる移動カム環と、
   前記移動カム環の外周側に配置した固定カム環を備えたレンズ鏡筒であって、
   前記固定カム環の外周側に配置され、前記固定カム環に形成したカム溝に追従して前記移動カム環を光軸方向に移動させる駆動環と、
   前記移動カム環とバヨネット状に結合されて互いに相対回転可能な状態で一体的に光軸方向に移動する、前記第一レンズ群を直接保持する第一の保持部材を光軸方向に沿って直進保持する直進規制部材と、を具備し、
   前記移動カム環は当該移動カム環に形成された被追従部が、前記駆動環の内周に形成した駆動溝に嵌合することで、前記駆動環の回転によって光軸方向へ移動し、
   前記第二レンズ群を直接保持する第二の保持部材は前記固定カム環により直進保持されており、前記第二レンズ群を直接保持する前記第二の保持部材に一体形成されたフォロア部が前記駆動環の内周に形成したカム溝に追従することにより光軸方向へ移動し、
   前記第二レンズ群を直接保持する前記第二の保持部材に一体形成された直進ガイド部は、前記直進規制部材を直進保持することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記直進規制部材は、前記直進ガイド部と係合する被直進規制部を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記直進ガイド部に対して、前記光軸方向と直交する径方向にて前記被直進規制部とは反対側に、光学部材を保持する第三の保持部材が配置されており、
   前記光学部材を保持する前記第三の保持部材に形成された直進ガイド保持部は、前記直進ガイド部が前記被直進規制部から脱落する方向への外力を受けた場合に、前記直進ガイド部を内周面側から保持することを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第二レンズ群は焦点調節用レンズを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第二レンズ群を光軸方向へ移動させる駆動手段をさらに備え、
   前記第二レンズ群は、前記駆動環の回転により光軸方向へ移動し、前記駆動手段によりさらに光軸方向へ移動することを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記光学部材は、手振れ補正レンズまたは光量調節用部材であることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１から６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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