JP6045225B2 - 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の撮像装置に関し、特に、撮像装置が備えるレンズ鏡筒の構造に関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を利用して取得した画像を半導体メモリ等に記憶する撮像装置の１つであるデジタルカメラが一般に普及している。このようなデジタルカメラでは、複数のレンズ群の間隔を変化させることにより、撮影画角の変更（所謂、ズーム動作）を行う。

近年では、ボディ（カメラ本体）を薄型化しながらも、ズーム倍率を高倍率化する要望が強くなっている。そのため、レンズ群の移動ストロークをできるだけ大きく取りながらも、ボディの小型化が可能な構造が求められている。

そこで、所謂、沈胴式のズームレンズ鏡筒では、レンズ群の移動ストロークを確保するために、光軸方向に延出するようにカム筒にカム溝を形成する必要がある。例えば、繰り出した１つのカム筒に対してその光軸方向の幅一杯にカム溝を構成して内部のレンズ群の移動ストロークを稼ぐと共に、カム筒の外側にもカム溝を設けてレンズ群を保持し、光軸方向に移動させる構成が提案されている（特許文献１参照）。また、繰り出すことのない固定カム筒に対して、光軸方向の幅一杯にカム溝を構成し、内部のレンズ群の移動ストロークを稼ぐ構成が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１０−１５６８７０号公報 特開２００１−２２８３８４号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載された技術では、カム筒の内部に配置することができるレンズ群等の光学系の数は限られており、カム溝のストロークと回転位相のバランスを考慮して光学系を配置する必要がある。このとき、所望するストロークを得るためのカム溝を形成するために、カム筒の光軸方向長さを長くしなければならなくなってしまうと、結果としてレンズ鏡筒の大型化を招いてしまう。

本発明は、撮影倍率の高倍率化と小型化とを両立させることができるレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明に係るレンズ鏡筒は、内周に第１のカム溝と直進溝とが形成された第１のカム環と、内周に第２のカム溝が形成され、前記第１のカム環の外周に配置される駆動環と、前記第１のカム環の内周に配置され、前記駆動環が回転することにより、前記第１のカム溝に追従して光軸方向に移動する第２のカム環と、前記駆動環の回転に追従して前記第２のカム環が回転することにより、前記光軸方向へ移動する第１のレンズ群及び前記第１のレンズ群の撮像面側に配置される第２のレンズ群と、前記第２のカム溝と係合するフォロワを有し、前記第２のレンズ群の撮像面側に配置される第３のレンズ群を保持する保持部材と、前記第２のカム環の内周側に配置され、前記第２のカム環と光軸方向に一体的に移動するとともに前記第１のレンズ群及び前記第２のレンズ群を回転規制する規制部と、を備え、前記駆動環を回転させたときに、前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動と独立して、前記フォロワが前記直進溝によって前記光軸方向に直進ガイドされながら前記第２のカム溝に追従することにより前記保持部材が回転せずに前記光軸方向に移動するとともに、前記規制部は前記保持部材の被写体側に延伸した直進ガイドにて直進ガイドされることを特徴とする。

本発明によれば、撮影倍率の高倍率化と小型化とを両立させたレンズ鏡筒を実現することができる。

本発明の実施形態に係るデジタルカメラの正面斜視図及び背面図である。 図１に示すデジタルカメラのブロック図である。 図１に示すデジタルカメラが備えるレンズ鏡筒の繰り出し（突出）状態を示す断面図である。 図３のレンズ鏡筒の繰り込み（沈胴）状態を示す断面図である。 図３及び図４に示すレンズ鏡筒が備える駆動環の概略構造を示す斜視図である。 図５に示す駆動環の構造を示す側面図である。 図５に示す駆動環の構造を示す第１の断面図である。 図５に示す駆動環の構造を示す第２の断面図である。

＜デジタルカメラの外観構成＞
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１００の正面斜視図であり、図１（ｂ）は、デジタルカメラ１００の背面図である。デジタルカメラ１００のボディ２０の正面には、被写体の構図を決めるファインダ対物レンズ２１、測光測距を行う際に被写体に補助光を照射する補助光照射部１９、被写体に対する照明や閃光照射を行うストロボ２２、及び、レンズ鏡筒２３が配置されている。後述するように、レンズ鏡筒２３は、撮影倍率を変更できるズーム機能を有する。

ボディ２０の上面には、レリーズボタン１６、ズームスイッチ１７、及び、電源切換えボタン１８が配置されている。また、ボディ２０の背面には、各種の操作ボタン２６，２７，２８，２９，３０，３１が配置されており、これらを操作することにより様々な機能の切り換えを行うことができるようになっている。更に、ボディ２０の背面には、ファインダ接眼部２４、及び、撮影中の被写体や撮影した画像を表示する液晶ディスプレイ或いは有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ２５が配置されている。なお、ディスプレイ２５には、デジタルカメラ１００の機能設定メニュー等も表示される。

＜デジタルカメラ１００のブロック構成＞
図２は、デジタルカメラ１００のブロック図である。デジタルカメラ１００の全体的な動作制御を行う制御部５０は、ＣＰＵ４３、ＲＯＭ４２及びＲＡＭ４４を有する。ＲＯＭ４２には、デジタルカメラ１００を構成する各ブロックを動作、制御するためのプログラムやデータが格納されており、ＣＰＵ４３は、ＲＯＭ４２から必要なプログラムを読み出してＲＡＭ４６の作業領域に展開、実行する。これにより、デジタルカメラ１００における各種の機械的要素の動作制御や情報処理が実行される。ＲＡＭ４４には、各種のプログラムに必要なデータが記憶されており、また、ＣＰＵ４３が演算処理を行う際に生成するデータ等が保持される。

制御部５０は、バス４１を介して、レリーズボタン１６、ズームスイッチ１７、電源切換えボタン１８、操作ボタン２６〜３１及びディスプレイ２５と接続されている。また、バス４１には、メモリ３７、圧縮伸張部３８、メモリカードドライブ３９及び駆動回路４０が接続されている。

駆動回路４０には、ズーム駆動部３２、フォーカス駆動部３３、シャッタ駆動部５ｂ、絞り駆動部５ｄ、撮像素子１２及びストロボ２２が接続されている。ストロボ２２の動作は、制御部５０からの制御信号にしたがって、駆動回路４０によって直接制御される。ズーム駆動部３２、フォーカス駆動部３３、シャッタ駆動部５ｂ及び絞り駆動部５ｄはそれぞれ、制御部５０からの制御信号にしたがって、レンズ鏡筒２３、フォーカスレンズ（第４レンズ群）７、シャッタ５ａ及び絞り５ｃの動作を制御する。

撮像素子１２は、例えば、ＣＣＤ或いはＣＭＯＳ等の固体光電変換素子である。撮像素子１２から読み出される電荷は、アナログ信号処理部３４において所定のアナログ信号に処理された後、Ａ／Ｄ変換部３５においてデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部３６に出力される。デジタル信号処理部３６は、デジタル信号に所定の画像処理を施してデジタルデータを作成し、作成したデジタルデータをメモリ３７に記憶させる。

メモリ３７に記憶された画像データやメモリカードドライブ３９に記憶されている画像データは、圧縮伸張部３８によって圧縮／伸張処理され、処理後の画像データはバス４１を介してディスプレイ２５に表示される。これにより、ユーザは、ディスプレイ２５上で画像を確認することができ、必要に応じて、所定の操作ボタンを操作することによって、画像の消去や加工等を行うことができるようになる。

＜レンズ鏡筒２３の構成＞
図３は、レンズ鏡筒２３の繰り出し（突出）状態を示す断面図であり、図４は、レンズ鏡筒２３の繰り込み（沈胴）状態を示す断面図である。レンズ鏡筒２３において、第１レンズ群１は、第１レンズ群保持部１ａによって保持されている。第１レンズ群１の後方（光軸方向の撮像素子１２側）には第３レンズ群２が配置されており、第３レンズ群２は第３レンズ群保持部２ａにより保持されている。第３レンズ群２の後方には、シャッタ５ａと絞り５ｃとを有する絞りシャッタ部５が配置されており、絞りシャッタ部５の後方には第４レンズ群６が配置されている。第４レンズ群６は、第４レンズ群保持部６ａに保持されている。

第３レンズ群保持部２ａと第４レンズ群保持部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の内周に設けられたカム溝に、第３レンズ群保持部２ａと絞りシャッタ部５と第４レンズ群保持部６ａとが係合して、追従することができるようになっている。また、移動カム環３の内周には直進規制部４が設けられており、直進規制部４と移動カム環３とは、所謂、バヨネット結合されて光軸方向で略一体的に移動し、相対的に回転可能となっている。直進規制部４には光軸方向に延在する長溝が設けられており、第３レンズ群保持部２ａと絞りシャッタ部５と第４レンズ群保持部６ａは、この長溝によって回転規制されることにより、光軸方向において直進移動する。

移動カム環３の外周にもカム溝が設けられており、移動カム環３の外周に配置された第１レンズ群保持部１ａは、このカム溝に係合して追従する。一方、第１レンズ群保持部１ａは、直進規制部４によって光軸方向において直進するように規制されている。そのため、移動カム環３が回転することにより、移動カム環３に追従する第１レンズ群保持部１ａと第３レンズ群保持部２ａと絞りシャッタ部５と第４レンズ群保持部６ａとが、直進規制されながら光軸方向に移動する。第１レンズ群保持部１ａの外周には化粧環１５が設けられており、化粧環１５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、固定カム環９の外周には駆動環１０が配置され、駆動環１０の外周にはカバー部１１が配置されている。固定カム環９の内周にはカム溝が形成されており、移動カム環３はこのカム溝に係合している。移動カム環３には、移動カム環被追従部３ａが設けられている。駆動環１０の内周には直線状のザグリ溝である移動カム環駆動部１０ｃが設けられており、移動カム環駆動部１０ｃは移動カム環被追従部３ａと摺動自在に嵌合している。駆動環１０がズーム駆動部３２により回転させられることで、移動カム環３は固定カム環９の内周に形成されたカム溝に係合して追従しながら光軸方向に直進移動する。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が設けられている。ファインダ部１４は、ファインダ対物レンズ２１、ファインダ接眼部２４及び不図示のファインダレンズ群によって構成されている。駆動環１０の外周には、ファインダ駆動用カム溝１０ｂが設けられており、ファインダレンズ群を駆動環１０の回転に連動させて光軸方向に移動させることができる。

＜駆動環１０周りの構造＞
図３乃至図８を参照してレンズ鏡筒２３における駆動環１０周りの構成について説明する。図５は、駆動環１０の概略構造を示す斜視図である。図６は、駆動環１０の構造を示す側面図である。図７は、駆動環１０の構造を示す断面図であり、駆動環１０に形成されるフォーカスカム溝１０ａの深さを説明するための図である。図８は、駆動環１０の構造を示す断面図であり、駆動環１０に形成されるフォーカスカム溝１０ａの深さとフォーカス群保持部７ｃの設けられたフォロワ７ｄの長さとの関係を示す図である。

光軸方向において、第４レンズ群保持部６ａの後方（撮像素子１２側）には、第２レンズ群７が配置されている。第２レンズ群７は、第２レンズ群保持部７ａに保持されており、第２レンズ群保持部７ａには、ナット部７ｂが設けられている。第２レンズ群７の周囲には、フォーカス群保持部７ｃが配置されており、フォーカス群保持部７ｃにはフォーカスレンズ駆動部８が設けられている。第２レンズ群７は、ナット部７ｂがフォーカスレンズ駆動部８に係合して追従することにより、光軸方向に移動することができるようになっている。つまり、第２レンズ群７は、フォーカスレンズとして機能する。

フォーカス群保持部７ｃには、３カ所にフォロワ７ｄが放射状に配置されており（図８参照）、駆動環１０の内周にはフォーカスカム溝１０ａが設けられている。フォーカスカム溝１０ａにフォロワ７ｄが係合して追従することにより、フォーカス群保持部７ｃ全体が光軸方向において移動可能となっている。固定カム環９の内周には直進溝が設けられており、この直進溝によってフォーカス群保持部７ｃの回転が規制されている。よって、フォーカス群保持部７ｃは、回転せずに光軸方向に直進移動する。

フォーカス群保持部７ｃには直進ガイド７ｅが設けられており、直進ガイド７ｅは直進規制部４を保持している。つまり、フォーカス群保持部７ｃは固定カム環９により直進ガイドされ、直進規制部４がフォーカス群保持部７ｃにより直進ガイドされている。また、第１レンズ群保持部１ａと第３レンズ群保持部２ａと絞りシャッタ部５と第４レンズ群保持部６ａとが、直進規制部４によって直進ガイドされている。

以上の構成によれば、フォーカスレンズとして機能する第２レンズ群７を駆動するフォーカス機構全体が、光軸方向の前方（被写体側）に移動する。このとき、フォーカスレンズ駆動部８によってフォーカス機構全体を移動させることができることにより、より大きなストロークを稼ぐことができる。

ところで、移動カム環３の内周に設けられるカム溝の数は、移動カム環３の大きさによる制約を受けるため、小型化を図ろうとしても制限がある。これに対して、本実施形態のように、駆動環１０にもレンズ群を光軸方向で移動させるための移動カム溝を設けることにより、より多くのレンズ群を駆動させることが可能になる。

すなわち、既に説明した通り、駆動環１０の内周には、フォーカス群保持部７ｃを追従させるフォーカスカム溝１０ａが設けられており、駆動環１０の外周にはファインダレンズ群を駆動するためのファインダ駆動用カム溝１０ｂが設けられている。よって、駆動環１０の回転により、ファインダレンズ群も光軸方向へ移動し、ファインダ部１４のズーム倍率を変化させることができる。

図７から明らかなように、本実施形態では、フォーカスカム溝１０ａとファインダ駆動用カム溝１０ｂとが光軸方向において重複しない構成となっている。これにより、各カム溝の深さを深く配置することができ、各カム溝に係合して追従するフォロワの衝撃等による脱落を防止することができる。

なお、これとは構成を変えて、駆動環１０の内周に形成されるフォーカスカム溝１０ａと駆動環１０の外周に形成されるファインダ駆動用カム溝１０ｂとを重複させることによって、各カム溝のストロークを大きく取る構成とすることも可能である。レンズ鏡筒２３の径方向の大きさに対する制限は、光軸方向の長さに対する制限よりも厳しくない。そのため、耐衝撃性を高めるためにカム溝を深くする場合、駆動環１０の径方向の厚みを厚くすればよい。この場合、フォーカス群保持部７ｃに設けられるフォロワ７ｄがフォーカスカム溝１０ａから脱落しないようにするために、これらがお互いにできるだけ深く係合する構造とすることが好ましい。

具体的には、フォーカスカム溝１０ａとファインダ駆動用カム溝１０ｂのそれぞれの深さを変更する際に、深くできるところはより深くする構成とすることが好ましい。例えば、図７及び図８に示すように、フォーカスカム溝１０ａについて、その一部である溝部１０ａαのカム溝深さＡと、溝部１０ａβのカム溝深さＢについて、溝部１０ａγのカム溝深さＣについて“Ａ＞Ｂ＞Ｃ”の関係が成立するようにする。つまり、外周にカム溝が形成されていない部分ではカム溝を深く形成するようにすればよい。そして、溝部１０ａα，１０ａβ，１０ａγのそれぞれの深さに対応させて、３カ所に設けられたフォロワ７ｄの内、深い溝部に係合するフォロワの長さは長くし、浅い溝部に係合するフォロワの長さは短くすることで、係合深さを変える。これにより、フォロワ７ｄがフォーカスカム溝１０ａから脱落することを効果的に防止することができる。

以上の説明の通り、本実施形態によれば、レンズ鏡筒２３を大型化させることなく、多数のレンズ群を大きなストロークで移動させることができるため、ズーム倍率を大きくすることができる。また、本実施形態によれば、カム溝の深さを適切に設計することによって耐衝撃性を高めることも容易である。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

１ 第１レンズ群
３ 移動カム環
４ 直進規制部
５ 絞りシャッタ部
５ａ シャッタ
５ｃ 絞り
７ 第２レンズ群
７ｄ フォロワ
９ 固定カム環
１０ 駆動環

Claims (3)

1. 内周に第１のカム溝と直進溝とが形成された第１のカム環と、
   内周に第２のカム溝が形成され、前記第１のカム環の外周に配置される駆動環と、
   前記第１のカム環の内周に配置され、前記駆動環が回転することにより、前記第１のカム溝に追従して光軸方向に移動する第２のカム環と、
   前記駆動環の回転に追従して前記第２のカム環が回転することにより、前記光軸方向へ移動する第１のレンズ群及び前記第１のレンズ群の撮像面側に配置される第２のレンズ群と、
   前記第２のカム溝と係合するフォロワを有し、前記第２のレンズ群の撮像面側に配置される第３のレンズ群を保持する保持部材と、
   前記第２のカム環の内周側に配置され、前記第２のカム環と光軸方向に一体的に移動するとともに前記第１のレンズ群及び前記第２のレンズ群を回転規制する規制部と、を備え、
   前記駆動環を回転させたときに、前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動と独立して、前記フォロワが前記直進溝によって前記光軸方向に直進ガイドされながら前記第２のカム溝に追従することにより前記保持部材が回転せずに前記光軸方向に移動するとともに、前記規制部は前記保持部材の被写体側に延伸した直進ガイドにて直進ガイドされることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記駆動環の外周に第３のカム溝が形成され、
   前記第２のカム溝は、前記駆動環の内周において周方向の異なる位置に複数形成され、
   前記フォロワは、前記複数の第２のカム溝のそれぞれに係合するように複数設けられ、
   前記複数の第２のカム溝のうち、前記駆動環の径方向において前記第３のカム溝と重なる位置に形成された第２のカム溝の第１の深さは、前記駆動環の前記径方向において前記第３のカム溝と重なる位置に形成されていない第２のカム溝の第２の深さよりも浅く、
   前記複数のフォロワのうち、前記第２の深さの第２のカム溝に係合するフォロワの長さは、前記第１の深さの第２のカム溝に係合するフォロワの長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 請求項１又は２に記載されたレンズ鏡筒と、
   前記レンズ鏡筒を通過した光が結像した光学像を光電変換する撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。

Images