JP6234052B2 - 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像装置に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒では、複数のレンズの光軸方向の間隔を変化させることにより、撮影画角を変化させるズーム機構を備えるものがある。この種のレンズ鏡筒では、ズームの高倍率化とともにカメラの薄型化の要請から、できるだけレンズ群の移動ストロークを大きくし、かつ光軸方向の小型化を図ることが求められている。

そこで、レンズ鏡筒の収納時において、レンズ鏡筒の一部のレンズを光軸中心から径方向外方に退避させることで、ズームの高倍率化とともにレンズ鏡筒ひいてはカメラの薄型化を可能にした技術が提案されている（特許文献１及び２）。

特開２００８−４６５０４号公報 特開２０１２−５８３５４号公報

しかし、上記特許文献１では、レンズ鏡筒の収納時に退避するレンズを他のレンズの径方向外側に配置するため、レンズ鏡筒の径方向寸法を小さくするには、レンズ径をできるだけ小さくする必要があり、設計上の制約が大きい。一方、上記特許文献２では、退避するレンズの全体をレンズ鏡筒の径方向外側まで回動させるため、撮像装置の大型化を避けられない。

そこで、本発明は、ズームの高倍率化とともにレンズ鏡筒ひいては撮像装置の薄型化を図りつつ、収納時に径方向外方に退避するレンズのレンズ径を小さくすることなくレンズ鏡筒の径方向寸法を小さくす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、撮影位置と収納位置との間で移動可能なレンズ鏡筒であって、レンズ保持部と、第１のガイドバーと、第２のガイドバーと、前記第１のガイドバーおよび前記第２のガイドバーに案内されて、前記レンズ保持部を保持し、第１のアクチュエータの駆動により前記レンズ保持部とともに前記レンズ鏡筒の光軸の方向に移動可能な移動ベース部材と、内周部にカム溝が形成されたカム筒と、前記移動ベース部材を保持し、外周部にフォロアが形成された移動部材と、前記移動ベース部材が光軸上に配置される位置に保持した状態にて、前記レンズ保持部が光軸上に配置される位置から光軸から離れた退避位置に退避させる駆動機構と、を備え、前記移動部材は、第２のアクチュエータの駆動により前記カム溝に前記フォロアが追従することで、前記レンズ保持部および前記移動ベース部材とともに前記撮影位置と前記収納位置との間で前記カム筒に対して相対的に移動可能となっており、前記レンズ保持部は、前記収納位置において、撮像素子の側面の外側で、かつ前記カム筒よりも光軸方向の像面側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ズームの高倍率化とともにレンズ鏡筒ひいては撮像装置の薄型化を図りつつ、収納時に径方向外方に退避するレンズのレンズ径を小さくすることなくレンズ鏡筒の径方向寸法を小さくすることができるので、撮像装置の小型化を図ることができる。

（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）に示すデジタルカメラを背面側から見た図である。 デジタルカメラの制御系の概略ブロック図である。 レンズ鏡筒の収納位置での断面図である。 レンズ鏡筒の撮影位置での断面図である。 レンズ鏡筒の中間位置での断面図である。 レンズ鏡筒の収納位置における退避レンズの状態を説明するための斜視図である。 レンズ鏡筒の撮影位置における退避レンズの状態を説明するための斜視図である。 退避レバーと被退避レバーとの関係を示す概略図である。 第１レンズ保持枠、第２レンズ保持枠、及び移動部材の光軸方向の移動軌跡を示す概略図である。 移動カム筒の斜視図である。

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）に示すデジタルカメラ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は、カメラ本体３２の正面側に、被写体の構図を決めるファインダ３０、測光測距を行う場合の補助光源２９、ストロボ３１、及びレンズ鏡筒１５が設けられる。レンズ鏡筒１５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高倍率で変更するズーム式とされている。

カメラ本体３２の上面側には、レリーズボタン２６、電源切換えボタン２８、及びズームレバー２７が設けられる。また、図１（ｂ）に示すように、カメラ本体３２の背面側には、操作ボタン３５〜４０、ＬＣＤ等のディスプレイ３４、及びファインダ接眼部３３が設けられる。ここで、カメラ本体３２は、本発明の装置本体の一例に相当する。

図２は、本実施形態のデジタルカメラの制御系の概略ブロック図である。図２において、バス５２には、ＣＰＵ５４、ＲＯＭ５３、ＲＡＭ５５、メモリ４８、圧縮伸張部４９、メモリカードドライブ５０、ディスプレイ３４、及び駆動回路５１が接続される。また、バス５２には、レリーズボタン２６、操作ボタン３５〜４０、電源切換えボタン２８、及びズームレバー２７の各スイッチ類が接続される。

駆動回路５１には、レンズ鏡筒１５をズーム駆動するズーム機構２５、フォーカスレンズ（退避レンズ）１を駆動するフォーカス駆動機構１０、シャッタ４２を駆動するシャッタ駆動機構４１、及び絞り４３を駆動する絞り駆動機構４４が接続される。

また、駆動回路５１には、撮影光学系を通過した被写体光が結像するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子２４及びストロボ３１が接続される。駆動回路５１に接続された各ユニットは、ＣＰＵ５４からの信号に基づいて駆動回路５１を介して駆動が制御される。

ＲＯＭ５３には、各種制御プログラム等が記憶され、ＲＡＭ５５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４５は、撮像素子２４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４６に出力する。

Ａ／Ｄ変換部４６は、撮像素子２４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４７に出力する。デジタル信号処理部４７は、Ａ／Ｄ変換部４６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４８に出力する。

メモリ４８に記憶された画像データは、圧縮伸張部４９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５０に装着されたメモリカードに出力されて記憶される。

また、メモリ４８に記憶された画像データやメモリカードに記憶された画像データを圧縮伸張部４９によって伸張処理を行い、その後、バス５２を介してディスプレイ３４に表示させることができる。ディスプレイ３４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３６の操作によって消去することができる。

次に、図３乃至図１０を参照して、レンズ鏡筒１５ついて詳述する。図３はレンズ鏡筒１５の収納位置での断面図、図４はレンズ鏡筒１５の撮影位置での断面図、図５はレンズ鏡筒１５の中間位置（収納位置と撮影位置との間）での断面図である。

図３乃至図５に示すように、第１レンズ１４を保持する第１レンズ保持枠１５ａの背面側（像面側）には、第２レンズ１６を保持する第２レンズ保持枠１７が配置されている。第２レンズ１６の像面側には、退避レンズ保持枠２が配置され、退避レンズ保持枠２には、フォーカスレンズを構成する退避レンズ１が保持されている。

退避レンズ１の像面側には、撮像素子２４が配置され、撮像素子２４は、素子保持枠１３に保持されている。ここで、第１レンズ保持枠１５ａ、第２レンズ保持枠１７及び退避レンズ保持枠２は、本発明の複数のレンズ保持部の一例に相当し、退避レンズ保持枠２は、本発明の退避レンズ保持部の一例に相当する。

第１レンズ保持枠１５ａの外周側には、移動カム筒１９が配置され、第１レンズ保持枠１５ａの内周側には、直進筒１８が配置されている。移動カム筒１９と直進筒１８とはバヨネット結合され、移動カム筒１９は、回転しながら直進筒１８と一体に光軸方向に移動可能とされている。

移動カム筒１９の外周側には、固定カム筒２０が配置されている。固定カム筒２０の外周側には、駆動カム筒２１が配置され、駆動カム筒２１の外周側には、保持筒２２が配置されている。

そして、ズーム機構２５からの動力の伝達により駆動カム筒２１が回転すると、その回転力が移動カム筒１９を回転させる。移動カム筒１９は、固定カム筒２０の内周部に形成されたカム溝に追従することで回転しながら光軸方向に移動する。このとき、直進筒１８も移動カム筒１９と一体となって光軸方向に移動するが、直進筒１８は、固定カム筒２０によって回転が規制された状態で、光軸方向に移動する。

第１レンズ保持枠１５ａ及び第２レンズ保持枠１７は、直進筒１８により回転が規制された状態で、それぞれ対応する移動カム筒１９の内周部に形成された異なるカム軌跡のカム溝に追従して光軸方向に移動する。

図６は、レンズ鏡筒１５の収納位置（図３）での退避レンズ１の状態を説明するための斜視図である。図７は、レンズ鏡筒１５の撮影位置（図４）での退避レンズ１の状態を説明するための斜視図である。

図６及び図７に示すように、素子保持枠１３の被写体側には、移動部材３が配置され、移動部材３の被写体側には、移動ベース部材４が配置されている。移動ベース部材４には、光軸と平行な回動軸７が設けられている。

回動軸７には、退避レンズ保持枠２が、移動ベース部材４の像面側で、退避レンズ１が光軸中心に配置される位置（図７）と退避レンズ１が光軸中心から径方向外方に退避する位置（図６）との間で回動可能に支持されている。また、退避レンズ保持枠２は、トーションばね８によって、移動ベース部材４に対して退避レンズ１が光軸中心に保持される方向に付勢されている。

移動部材３の外周部には、径方向外方に突出するフォロア９が設けられている。移動部材３は、フォロア９が対応する駆動カム筒２１の内周部に形成されたカム溝に追従することで光軸方向に移動することができる。このとき、移動部材３は、固定カム筒２０により回転が規制された状態で光軸方向に移動する。

移動部材３には、フォーカス駆動機構としてステッピングモータ等のアクチュエータ１０（図３等参照）が設けられている。アクチュエータ１０には、リードスクリュー１１が光軸と平行に被写体側に延設されている。リードスクリュー１１には、ナット１２が螺合され、ナット１２は、移動ベース部材４に保持されている。また、移動部材３には、移動ベース部材４を光軸方向に案内する２本のガイドバー５，６が光軸と平行に被写体側に延設されている。

そして、図７に示すレンズ鏡筒１５の撮影位置でアクチュエータ１０を駆動することで、リードスクリュー１１が回転してリードスクリュー１１とナット１２とのねじ作用により、移動ベース部材４が光軸方向に移動する。これにより、フォーカスレンズである退避レンズ１を光軸中心に位置させた状態で退避レンズ保持枠２が移動ベース部材４と一体に光軸方向に移動してフォーカス動作が行われる。

また、退避レンズ１の像面側に配置される素子保持枠１３には、退避レバー１３ａが設けられ、退避レンズ保持枠２には、被退避レバー２ａが設けられている。レンズ鏡筒１５の収納動作に伴って、退避レバー１３ａが被退避レバー２ａに回転力を与えることで、退避レンズ保持枠２を退避レンズ１が光軸中心に配置される位置（図７）から退避レンズ１が光軸中心から径方向外方に退避する位置（図６）に回動させる。ここでの退避レンズ保持枠２の回動動作について、図８を参照して詳述する。

図８は、退避レバー１３ａと被退避レバー２ａとの関係を示す概略図である。図８に示すように、退避レバー１３ａには、被退避レバー２ａが追従する第１のカム面１３ｂ及び第２のカム面１３ｃが形成されている。第１のカム面１３ｂは、光軸と交差する方向に沿う斜面形状とされ、第２のカム面１３ｃは、光軸と平行な面とされている。

そして、レンズ鏡筒１５の収納動作に伴って、被退避レバー２ａが退避レバー１３ａの第１のカム面１３ｂに接触して第１のカム面１３ｂに追従することで、被退避レバー２ａと第１のカム面１３ｂとのカム作用により退避レンズ保持枠２が退避方向に回動する。この状態が図５の退避途中の状態となる。

その後、被退避レバー２ａは、第１のカム面１３ｂの追従を終了して第２のカム面１３ｃに沿って収納位置に向けて光軸方向に移動する。これにより、アクチュエータ１０の駆動力で退避レンズ保持枠２を回動させる必要がないため、比較的小型のアクチュエータ１０を用いることができる。なお、レンズ鏡筒１５が収納位置から撮影位置に移動する場合は、上記と逆の動作となる。

ここで、被退避レバー２ａが第１のカム面１３ｂを追従する際には、退避レバー１３ａが退避レンズ保持枠２を押し上げて移動ベース部材４を被写体側に浮き上がらせようとする力が発生する。この移動ベース部材４の浮き上がりは、ガイドバー６によって保持されている部分が顕著になる。

そこで、本実施形態では、移動ベース部材４の被写体側に配置される第２レンズ保持枠１７にレンズ鏡筒１５の収納動作の際に移動ベース部材４を像面側に押圧するばね部材２３（図３）を設けて移動ベース部材４の被写体側への浮き上がりを防止している。

図９は、第１レンズ保持枠１５ａ、第２レンズ保持枠１７、及び移動部材３の光軸方向の移動軌跡を示す概略図である。

図９に示すように、レンズ鏡筒１５の収納動作の際には、移動部材３と第２レンズ保持枠１７とが互いに接近した状態で略同一軌跡をたどりながら光軸方向に移動する。本実施形態では、被退避レバー２ａが退避レバー１３ａに接触する前に、移動部材３と第２レンズ保持枠１７とが互いに接近した状態で略同一軌跡をたどるようにしている。

このようにすると、移動部材３に保持される移動ベース部材４と第２レンズ保持枠１７との光軸方向の間隔を一定に保つことができる。従って、この間隔を常に狭い状態に維持することで、第２レンズ保持枠１７で移動ベース部材４の被写体側への浮き上がりを防止することもできる。

レンズ鏡筒１５の撮影位置から収納位置への動作としては、まず、アクチュエータ１０の駆動により退避レンズ保持枠２が光軸方向の像面側に移動する。このとき、退避レバー１３ａが被退避レバー２ａに回転力を与えて退避レンズ保持枠２が退避位置に回動する。

その後、駆動カム筒２１の回転により移動部材３が収納動作を行い、この動作に連動して退避レンズ保持枠２が図３に示す収納位置に光軸と平行に移動する。これにより、レンズ鏡筒１５が収納状態となる。

このとき、退避レンズ保持枠２は、退避位置で撮像素子２４の短辺側側面（図３の上側面）の外側に配置され、退避レンズ保持枠２の光軸方向の被写体側は、移動カム筒１９及び固定カム筒２０で覆われることになる。

図１０は、移動カム筒１９の斜視図である。図１０に示すように、移動カム筒１９の内周部には、第１レンズ保持枠１５ａが光軸方向に追従する第１のカム溝１９ａと、第２レンズ保持枠１７が光軸方向に追従する第２のカム溝１９ｂが形成されている。

移動カム筒１９の像面側端部において、第１のカム溝１９ａのカム軌跡の第１レンズ保持枠１５ａの収納領域、及び第２のカム溝１９ｂのカム軌跡の第２レンズ保持枠１７の収納領域の像面側には、切り欠き部１９ｃが形成されている。

また、図３に示すように、固定カム筒２０の像面側端部にも、切り欠き部２０ａが形成され、駆動カム筒２１の像面側端部にも、切り欠き部２１ａが形成され、保持筒２２の像面側端部にも、切り欠き部２２ａが形成されている。

そして、レンズ鏡筒１５の収納位置で、光軸に対して径方向外方に退避した退避レンズ保持枠２が切り欠き部１９ｃ，２０ａ，２１ａ，２２ａに挿入されて、本実施形態では、退避レンズ保持枠２の一部がレンズ鏡筒１５の外周部から突出する。

この状態では、退避レンズ保持枠２は、カメラ本体３２の内部において、撮像素子２４の短辺の側面とカム筒１９，２０，２１の背面とカメラ本体３２の背面に設けられたディスプレイ３４とで囲まれる空間に配置される。これにより、退避レンズ保持枠２の直径、即ち、退避レンズ１の直径を大きくしてもレンズ鏡筒１５の径方向寸法が大きくなるのを回避することができる。

以上説明したように、本実施形態では、ズームの高倍率化とともにレンズ鏡筒１５ひいてはデジタルカメラの薄型化を図りつつ、収納時に径方向外方に退避するレンズ１のレンズ径を小さくすることなくレンズ鏡筒１５の径方向寸法を小さくすることができる。これにより、デジタルカメラの更なる小型化を図ることができる。

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、アクチュエータ１０としてステッピングモータを例示したが、ボイスコイルモータを用いてもよい。

１ 退避レンズ
２ 退避レンズ保持枠
２ａ 被退避レバー
４ 移動ベース部材
５，６ ガイドバー
７ 回動軸
８ トーションばね
１０ アクチュエータ
１３ａ 退避レバー
１９ 移動カム筒
２０ 固定カム筒
２１ 駆動カム筒

Claims (10)

1. 撮影位置と収納位置との間で移動可能なレンズ鏡筒であって、
   レンズ保持部と、第１のガイドバーと、第２のガイドバーと、前記第１のガイドバーおよび前記第２のガイドバーに案内されて、前記レンズ保持部を保持し、第１のアクチュエータの駆動により前記レンズ保持部とともに前記レンズ鏡筒の光軸の方向に移動可能な移動ベース部材と、内周部にカム溝が形成されたカム筒と、前記移動ベース部材を保持し、外周部にフォロアが形成された移動部材と、前記移動ベース部材が光軸上に配置される位置に保持した状態にて、前記レンズ保持部が光軸上に配置される位置から光軸から離れた退避位置に退避させる駆動機構と、を備え、
   前記移動部材は、第２のアクチュエータの駆動により前記カム溝に前記フォロアが追従することで、前記レンズ保持部および前記移動ベース部材とともに前記撮影位置と前記収納位置との間で前記カム筒に対して相対的に移動可能となっており、
   前記レンズ保持部は、前記収納位置において、撮像素子の側面の外側で、かつ前記カム筒よりも光軸方向の像面側に配置されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記レンズ保持部は、前記収納位置において、撮像装置の装置本体の内部における前記撮像素子の側面と前記カム筒の背面と前記装置本体の背面側に配置されたディスプレイとで囲まれる空間に配置さ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. 前記レンズ保持部は、前記収納位置において、前記撮像素子の短辺側の側面の外側で、かつ前記カム筒よりも光軸方向の像面側に配置されてい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. 前記レンズ保持部は、前記収納位置において、前記カム筒の光軸方向の像面側の端部に形成された切り欠き部に挿入されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記切り欠き部は、前記カム筒における前記カム溝のカム軌跡の前記レンズ保持部の収納領域の光軸方向の像面側に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記レンズ保持部は、光軸から径方向外方に退避した状態で光軸と平行に移動することで、前記撮像素子の側面の外側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記レンズ保持部は、退避レンズとしてフォーカスレンズを保持するとともに、対応する前記カム筒の前記カム溝に追従して光軸方向に移動する前記移動部材に光軸方向に移動可能にガイドされる前記移動ベース部材に対して前記退避レンズが光軸中心に配置される位置と前記退避レンズが光軸中心から径方向外方に退避する位置との間で回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記移動ベース部材を前記移動部材へ向けて付勢する付勢手段を備え、
   前記駆動機構は、前記付勢手段にて前記移動ベース部材が前記移動部材へ向けて付勢された状態において、前記レンズ保持部が光軸上に配置される位置から光軸から離れた退避位置に退避させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記レンズ保持部は、前記撮影位置にて、光軸上において前記撮像素子と隣接して配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
10. 装置本体の正面側にレンズ鏡筒を備える撮像装置であって、
    前記レンズ鏡筒として、請求項１乃至９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。

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