JP6448230B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、沈胴式のレンズ鏡筒を備える例えばデジタルスチルカメラ等の撮像装置を含む光学機器に関する。

デジタルスチルカメラ等の光学機器では、機器全体の小型化を図るべく、全長可変の沈胴式レンズ鏡筒を備えるものがある。しかし、全長可変の沈胴式レンズ鏡筒は、光軸方向に移動するレンズ保持枠をカム環とカムフォロアにより位置決めしている為、光軸に対する相対的な偏芯や倒れ等の姿勢変化による光学性能の劣化が懸念される。また、動画を撮影する際に、変倍動作により像ブレが発生するなど、動画撮影用として使用するには光学性能に限界がある。

一方、ビデオ用の撮影光学系の小型化を図る技術として、固定鏡筒に対して光軸方向に移動可能に支持されるガイドバーの先端に１群レンズの保持枠を固定した光学機器が提案されている（特許文献１）。この提案では、１群レンズの像面側に変倍用の２群レンズをガイドバーに沿って移動可能に配置し、非撮影時には、２群レンズを像面側に繰り込ませた後、当該繰り込みによって空けられたスペースに１群レンズを退避させるようにしている。

特許第３４１０７３１号公報

しかし、上記特許文献１では、非撮影時に１群レンズのみが沈胴退避し、撮影時には、１群レンズが被写体側に繰り出して１群レンズの保持枠が固定状態となるため、レンズ鏡筒全体の小型化を図ることはできない。また、固定鏡筒に対して１群レンズ保持枠がガイドバーにより片持ち支持された状態でステッピングモータにより１群レンズが繰り出し動作するため、撮影状態で外力により変形しやすく、光学性能が劣化するおそれがある。

そこで、本発明は、光学機器の小型化を図りつつ、複数の移動光学系の光軸に対する相対的な偏芯や倒れを防止するとともに、外力に対する変形を抑制して光学性能の劣化を回避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、本発明の光学機器は、光軸に沿って配置される第１レンズ保持部、第２レンズ保持部、及び第３レンズ保持部と、前記第１レンズ保持部、前記第２レンズ保持部、及び前記第３レンズ保持部がそれぞれカム手段を介して係合し、回転により前記第１レンズ保持部、前記第２レンズ保持部、及び前記第３レンズ保持部を光軸方向に相対移動させて変倍動作を行うカム環と、前記第３レンズ保持部の回転を規制した状態で前記第３レンズ保持部を光軸方向にガイドする直進ガイド環と、前記第３レンズ保持部に対して前記第２レンズ保持部の回転を規制した状態で前記第２レンズ保持部を光軸方向にガイドする第１ガイド手段と、前記第３レンズ保持部に対して前記第１レンズ保持部の回転を規制した状態で前記第１レンズ保持部を光軸方向にガイドする第２ガイド手段と、を備え、前記第１ガイド手段は、２本の第１ガイドバーを含み、前記第２ガイド手段は、２本の第２ガイドバーを含み、前記２本の第１ガイドバーのうち一方の第１ガイドバーの両端部は前記第３レンズ保持部に保持されており、前記２本の第１ガイドバーのうち他方の第１ガイドバーの両端部は前記第３レンズ保持部に保持されており、前記２本の第２ガイドバーのうち一方の第２ガイドバーの両端部は前記第１レンズ保持部に保持されており、前記２本の第２ガイドバーのうち他方の第２ガイドバーの両端部は前記第１レンズ保持部に保持されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、光学機器の小型化を図りつつ、複数の移動光学系の光軸に対する相対的な偏芯や倒れを防止するとともに、外力に対する変形を抑制して光学性能の劣化を回避することができる。

本発明の光学機器の実施形態の一例であるデジタルスチルカメラの概略ブロック図である。 レンズ鏡筒の斜視図である。 図２に示すレンズ鏡筒の光軸方向に沿う断面図である。 図３に対して位相を変えた断面図である。 図３及び図４に対して位相を変えた断面図である。 図２に示すレンズ鏡筒の径方向に沿う断面図である。 本発明の光学機器の他の実施形態であるデジタルスチルカメラにおけるレンズ鏡筒の径方向に沿う断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は、本発明の光学機器の実施形態の一例であるデジタルスチルカメラの概略ブロック図である。

本実施形態のデジタルスチルカメラは、図１に示すように、被写体側から像面側に向けて順番に配置される１群レンズＬ１〜４群レンズＬ４をそれぞれ光軸方向に移動可能に保持する１群レンズ保持枠１〜４群レンズ保持枠４を備える。４群レンズ保持枠４の像面側には、５群レンズＬ５を保持する５群レンズ保持枠５が固定配置されている。１群レンズ保持枠１、２群レンズ保持枠２、及び群レンズ保持枠３は、それぞれ本発明の第１のレンズ保持部、第２のレンズ保持部、及び第３のレンズ保持部の一例に相当する。

１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、及び３群レンズＬ３は、それぞれ光軸方向に移動することにより変倍動作を行う変倍レンズであり、４群レンズＬ４は、光軸に移動することにより合焦動作を行うフォーカスレンズである。１群レンズＬ１〜５群レンズＬ５によりレンズ鏡筒１Ａの撮影光学系を構成している。本実施形態の撮影光学系は、３群レンズＬ３に対する１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２の相対的な倒れや偏芯の敏感度は、４群レンズＬ４より高く設定されている。

撮影光学系を通過した被写体光束は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子３０に結像する。撮像素子３０は、結像した被写体像を光電変換して画像信号を出力する。撮像素子３０から出力された画像信号は、デジタル信号に変換された後、カメラ信号処理回路３１に送られ、カメラ信号処理回路３１は、撮像素子３０の出力画像信号に対して増幅やガンマ補正等を施し、制御回路３２に出力する。

制御回路３２は、カメラ全体の制御を司る。制御回路３２は、例えば、不図示のレリーズ釦の押下を検出すると、検出信号に応じて撮像素子３０の駆動、カメラ信号処理回路３１の動作、及び記録部３３の圧縮処理等を制御する。また、制御回路３２は、ズームスイッチ５０、フォーカススイッチ５１、ズームポジションセンサ２０、フォーカス位置センサ２１及び絞りセンサ回路３４等の出力に基づき、ズーム駆動回路３５、フォーカス駆動回路３６及び絞り駆動回路３７等を制御する。

３群レンズ保持枠３の像面側には、絞りユニット６が保持されている。絞りユニット６は、絞り駆動部６ａにより不図示の絞り羽根が光軸と直交する面内で開閉駆動されて、開口径を変化させる。

絞りセンサ回路３４は、絞り駆動部６ａの駆動磁石の回転位置をホール素子により検出する。制御回路３２は、カメラ信号処理回路３１からの入力信号と絞りセンサ回路３４からの絞り駆動部６ａの駆動量などの入力信号に応じて、絞り駆動回路３７に絞り駆動信号を出力して、絞り駆動部６ａをフィードバック制御する。これにより、絞り羽根を開閉駆動して光量調整を行う。

３群レンズ保持枠３の外周部には、カムフォロア３ａが周方向に略等間隔で３箇所設けられている。カムフォロア３ａは、直進ガイド環８に形成された光軸方向に延びる長穴８ａを貫通してカム環７に形成されたカム溝７ａに係合し、これにより、３群レンズ保持枠３が回転規制された状態で光軸方向に位置決めされる。

１群レンズ保持枠１の内周部には、カムフォロア１ａが周方向に略等間隔で３箇所設けられている。カムフォロア１ａがカム環７に形成されたカム溝７ｂに係合することにより、１群レンズ保持枠１が光軸方向に位置決めされるとともに、外部から衝撃を受けた際の耐衝撃性を確保する。

２群レンズ保持枠２の外周部には、カムフォロア２ａが設けられている。カムフォロア２ａは、直進ガイド環８に形成された光軸方向に延びる長穴８ｂを貫通してカム環７に形成されたカム溝７ｃに係合し、これにより、２群レンズ保持枠２が光軸方向に位置決めされる。

カム環７の外周部には、ギア部７ｄが設けられ、ギア部７ｄには、ズームモータ１０の出力軸に取り付けられたギア部１０ａが噛合している。従って、ズームモータ１０が駆動されると、出力軸のギア部１０ａからカム環７のギア部７ａに回転が伝達され、カム環７が光軸周りに定位置回転する。これにより、各レンズ保持枠１〜３が光軸方向に移動して変倍動作（ズーム）動作が行われる。また、カム環７の外周部には、円弧状のエンコーダ９が取り付けられている。エンコーダ９の出力に基づき、ズームポジションセンサ２０によりズームポジションが検出される。

４群レンズ保持枠４は、光軸方向に平行に延びる一対の不図示のガイドバーにより撮影光学系の光軸方向に移動可能に支持されている。４群レンズ保持枠４には、スライダ１２とともに超音波モータを構成する超音波振動子１１が取り付けられ、スライダ１２との摩擦により光軸方向への移動と停止を行えるようになっている。また、４群レンズ保持枠４には、不図示のエンコーダが取り付けられており、このエンコーダの出力に基づき、フォーカス位置センサ２１により光軸方向の位置が検出される。

そして、カメラの電源スイッチ５２がオン操作されると、ズームポジションセンサ２０によりズームポジションが検出される。各レンズ保持枠１〜３は、検出されたズームポジションに対応する位置に光軸方向に移動して目標位置で停止する。制御回路３２は、カメラ信号処理回路３１からの撮像信号を基にフォーカス駆動回路３６を制御して超音波振動子１１を振動させ、４群レンズ保持枠４を光軸方向に移動させて合焦動作を行う。

ズームスイッチ５０が操作されると、制御回路３２は、ズームスイッチ５０の操作情報（移動方向および移動量）に基づき、ズーム動作を行う。ズームモータ１０は、制御回路３２による制御によりズーム駆動回路３５から駆動信号を受け、ズームスイッチ５０の操作に対応する方向および量だけカム環７を回転させて各レンズ保持枠１〜３を光軸方向に移動させる。このとき、制御回路３２は、カム環７の位置を検出するズームポジションセンサ２０の検出値を基に、目標とする駆動方向及び駆動量となるようにフィードバック制御を行う。

また、超音波振動子１１とスライダ１２により構成される超音波モータは、制御回路３２の制御によりフォーカス駆動回路３６から駆動信号を受け、ズームスイッチ５０の操作に対応する方向および量だけ４群レンズ保持枠４を光軸方向に駆動する。このとき、制御回路３２は、４群レンズ保持枠４の位置を検出するフォーカス位置センサ２１の検出値を基に、目標とする駆動方向及び駆動量となるようにフィードバック制御を行う。

図２は、レンズ鏡筒１Ａの斜視図である。図３は、図２に示すレンズ鏡筒１Ａの光軸方向に沿う断面図である。図４は、図３に対して位相を変えた断面図である。図５は、図３及び図４に対して位相を変えた断面図である。図６は、図２に示すレンズ鏡筒１Ａの径方向に沿う断面図である。

図３に示すように、３群レンズ保持枠３の内周側には、光軸方向に延びる２本のガイドバー１０１，１０２が設けられている。２本のガイドバー１０１，１０２は、光軸方向の両端部が３群レンズ保持枠３及び３群レンズ保持枠３と一体の押え部材３ｂにそれぞれ固定されて保持されている。２本のガイドバー１０１，１０２は、本発明の第１のガイド手段を構成する２本の第１のガイドバーの一例に相当する。

そして、一方のガイドバー１０１には、２群レンズ保持枠２に形成されたスリーブ穴２ｂが光軸方向に相対移動可能に嵌め込まれ、他方のガイドバー１０２には、２群レンズ保持枠２に形成された円弧溝２ｃが光軸方向に相対移動可能に係合している。これにより、３群レンズ保持枠３に対して２群レンズ保持枠２が回転規制された状態で２群レンズ保持枠２の相対位置が決められる。

図４乃至図６に示すように、３群レンズ保持枠３の外周側には、スリーブ穴３ｃ及び円弧溝３ｄが形成されている。また、１群レンズ保持枠１には、光軸方向に延びる２本のガイドバー１０３，１０４が設けられている。ガイドバー１０３は、光軸方向の両端部が１群レンズ保持枠１及び１群レンズ保持枠１と一体の押え部材１ｂにそれぞれ固定されて保持されている。ガイドバー１０４は、光軸方向の両端部が１群レンズ保持枠１及び１群レンズ保持枠１と一体の押え部材１ａにそれぞれ固定されて保持されている。２本のガイドバー１０３，１０４は、本発明の第２のガイド手段を構成する２本の第２のガイドバーの一例に相当する。

そして、一方のガイドバー１０３には、３群レンズ保持枠３のスリーブ穴３ｃが光軸方向に相対移動可能に嵌め込まれ、他方のガイドバー１０４には、３群レンズ保持枠３の円弧溝３ｄが光軸方向に相対移動可能に係合する。これにより、３群レンズ保持枠３に対して１群レンズ保持枠１が回転規制された状態で１群レンズ保持枠１の相対位置が決められる。

また、図６に示すように、３群レンズ保持枠３の外周側には、円弧溝３ｅが形成されている。１群レンズ保持枠１には、光軸方向に沿って延びる凸部１０５が設けられ、凸部１０５には、３群レンズ保持枠３の円弧溝３ｅが所定の隙間を有して対向配置されている。これにより、外部より衝撃が加わった場合に、凸部１０５が衝撃受け部として機能する。なお、凸部１０５に代えて、ガイドバー等であってもよい。

以上説明したように、本実施形態では、変倍時に被写体側の１群レンズ保持枠１を固定配置ではなく光軸方向へ移動させるようにしているので、カメラの小型化が可能となる。また、１つの３群レンズ保持枠３に対して２つのレンズ保持枠１，２の相対位置を規制することで、１群レンズ保持枠１、２群レンズ保持枠２及び３群レンズ保持枠３の光軸に対する相対的な偏芯や倒れを防止することができる。また、光軸方向に移動する各レンズ保持枠１〜３をそれぞれカム環７の回転により駆動することで、外力による変形を抑制することができ、光学劣化を回避することができる。

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、上記実施形態では、ガイドバー１０３に３群レンズ保持枠３のスリーブ穴３ｃを嵌め込み、ガイドバー１０４に３群レンズ保持枠３の円弧溝３ｄを係合させているが、これに限定されない。例えば、３群レンズ保持枠３のスリーブ穴３ｃ及び円弧溝３ｄに対応する位置に、図７に示すように、径方向に長い長穴２０３ｃ，２０３ｄを形成して、ガイドバー１０３に長穴２０３ｃを嵌め込み、ガイドバー１０４に長穴２０３ｄを嵌め込むようにしてもよい。

また、上記実施形態では、３群レンズ保持枠３の外周側に形成した円弧溝３ｅを１群レンズ保持枠１に設けた凸部１０５に対して所定の隙間を有して対向配置しているが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、３群レンズ保持枠３の円弧溝３ｅに代えて径方向に長い長穴２０３ｅを形成するとともに、１群レンズ保持枠１の凸部１０５に代えて光軸方向に延びるガイドバー１０５ａを固定配置してもよい。この場合、長穴２０３ｅがガイドバー１０５ａに対して所定の隙間を有して嵌め込まれる。

また、上記実施形態では、ズームポジションセンサ２０及びフォーカス位置センサ２１には、絶対位置を検出するセンサを用いているが、リセット位置からの相対位置を検出するセンサでもよい。ズームモータ１０としては、例えばリセット位置からのパルス数で駆動制御を行うステッピングモータ等を使用してもよい。

Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ
Ｌ３ ３群レンズ
１ １群レンズ保持枠
２ ２群レンズ保持枠
２ｂ スリーブ穴
２ｃ 円弧溝
３ ３群レンズ保持枠
３ｃ スリーブ穴
３ｄ 円弧溝
３ｅ 円弧溝
７ カム環
８ 直進ガイド環
３０ 撮像素子
１０５ 凸部
１０１〜１０４ ガイドバー

Claims (8)

1. 光軸に沿って配置される第１レンズ保持部、第２レンズ保持部、及び第３レンズ保持部と、
   前記第１レンズ保持部、前記第２レンズ保持部、及び前記第３レンズ保持部がそれぞれカム手段を介して係合し、回転により前記第１レンズ保持部、前記第２レンズ保持部、及び前記第３レンズ保持部を光軸方向に相対移動させて変倍動作を行うカム環と、
   前記第３レンズ保持部の回転を規制した状態で前記第３レンズ保持部を光軸方向にガイドする直進ガイド環と、
   前記第３レンズ保持部に対して前記第２レンズ保持部の回転を規制した状態で前記第２レンズ保持部を光軸方向にガイドする第１ガイド手段と、
   前記第３レンズ保持部に対して前記第１レンズ保持部の回転を規制した状態で前記第１レンズ保持部を光軸方向にガイドする第２ガイド手段と、を備え、
   前記第１ガイド手段は、２本の第１ガイドバーを含み、
   前記第２ガイド手段は、２本の第２ガイドバーを含み、
   前記２本の第１ガイドバーのうち一方の第１ガイドバーの両端部は前記第３レンズ保持部に保持されており、前記２本の第１ガイドバーのうち他方の第１ガイドバーの両端部は前記第３レンズ保持部に保持されており、
   前記２本の第２ガイドバーのうち一方の第２ガイドバーの両端部は前記第１レンズ保持部に保持されており、前記２本の第２ガイドバーのうち他方の第２ガイドバーの両端部は前記第１レンズ保持部に保持されている、ことを特徴とする光学機器。
2. 前記第３レンズ保持部は、第３レンズ群を保持する第３レンズ保持枠と、前記第３レンズ保持枠と一体の第１押え部材を含み、
   前記一方の第１ガイドバーの両端部のうち一方の端部及び前記他方の第１ガイドバーの両端部のうち一方の端部は前記第３レンズ保持枠に保持されており、前記一方の第１ガイドバーの両端部のうち他方の端部及び前記他方の第１ガイドバーの両端部のうち他方の端部は前記第１押え部材に保持されている、ことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第１レンズ保持部は、第１レンズ群を保持する第１レンズ保持枠と、前記第３レンズ保持枠と一体の第２押え部材を含み、
   前記一方の第２ガイドバーの両端部のうち一方の端部及び前記他方の第２ガイドバーの両端部のうち一方の端部は前記第１レンズ保持枠に保持されており、前記一方の第２ガイドバーの両端部のうち他方の端部及び前記他方の第２ガイドバーの両端部のうち他方の端部は前記第２押え部材に保持されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記第２押え部材は、前記一方の第２ガイドバーの両端部のうち他方の端部を保持する押え部材と、前記他方の第２ガイドバーの両端部のうち他方の端部を保持する押え部材と、を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
5. 前記第１レンズ保持部、前記第２レンズ保持部、及び前記第３レンズ保持部は、被写体側から像面側に向けて光軸に沿って順番に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学機器。
6. 前記第１ガイド手段は、前記第２レンズ保持部に設けられた第１スリーブ穴及び第１円弧溝をさらに有し、
   前記一方の第１ガイドバーには、前記第１スリーブ穴が光軸方向に相対移動可能に嵌め込まれ、
   前記他方の第１ガイドバーには、前記第１円弧溝が光軸方向に相対移動可能に係合す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光学機器。
7. 前記第２ガイド手段は、
   前記第３レンズ保持部に設けられた第２スリーブ穴及び第２円弧溝をさらに有し、前記一方の第２ガイドバーには、前前記第２スリーブ穴が光軸方向に相対移動可能に嵌め込まれ、
   前記他方の第２ガイドバーには、前記第２円弧溝が光軸方向に相対移動可能に係合す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光学機器。
8. 前記第１レンズ保持部には、光軸方向に沿って延びる衝撃受け部が設けられ、前記衝撃受け部には、前記第３レンズ保持部が所定の隙間を有して対向配置されてい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光学機器。

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