JP6214379B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズを有する光学機器に関する。

デジタルカメラ等の光学機器のレンズ鏡筒として、複数のレンズを保持する複数のレンズ保持部をカム筒の回転により光軸方向に移動させつつ、直進筒によりレンズ保持部の回転を規制してレンズを所定の位置に移動させるズーム機構を備えるものがある。

ここで、近年のズーム倍率の高倍率化の要請に伴ってレンズの数が増加し、また、繰出し全長が長くなって、レンズ鏡筒が大型化する傾向にある。一方、光学機器の薄型化の要求もあり、レンズ鏡筒の収納時の光学機器の厚さを極力薄くすることが求められている。そこで、光軸方向の寸法を短くした鏡筒を多段構成でつなげて光学機器の薄型化を図り、或いは、複数のカムを交差することなく配置する等の工夫がなされている（例えば、特許文献１，２参照）。

しかし、上記特許文献１，２に記載された技術ではいずれも、複数のレンズの回転を規制する直進筒が設けられるため、直進筒の肉厚の分だけ、レンズ鏡筒が径方向に大型化するという問題がある。そこで、直進筒を設けることなく、カム筒に対して複数のレンズを回転規制した状態で光軸方向に進退移動させるレンズ鏡筒が提案されている(例えば、特許文献３参照）。

このレンズ鏡筒では、カム筒の内周部に１群レンズ、２群レンズ及び３群レンズのそれぞれに対応するカム溝が設けられている。そして、３群レンズは固定筒により回転規制され、２群レンズは３群レンズにより回転規制され、１群レンズは２群レンズにより回転規制される構造となっている。

特開２００１−３２４６６３号公報 特許第３８４２０８７号公報 特開平０９−２１１２９２号公報

しかし、上記特許文献３に記載されたレンズ鏡筒では、複数のレンズに対応するカム溝の全てを１つのカム筒の内周部に設けるため、カム溝の配置に制約がある。また、３群レンズは、カム筒に対しては光軸方向に移動せず、カム筒と一体に光軸方向に進退移動するため、複数のレンズの光軸方向での配置や移動軌跡に制約が生じ、ズーム倍率の更なる高倍率化を実現することが難しい。

本発明は、光学機器が備えるレンズ鏡筒の径方向の小型化及び光学機器の薄型化を実現すると共に、ズーム倍率の更なる高倍率化を実現する仕組みを提供することを目的とする。

本発明に係る光学機器は、光軸方向に相対移動が可能とされ、被写体側から像面側に向けて順番に配置される第１レンズ保持部、第２レンズ保持部、第３レンズ保持部および第４レンズ保持部を備え、前記第４レンズ保持部は回転規制された状態で光軸方向に相対移動が可能とされたレンズ鏡筒であって、前記第２レンズ保持部と前記第４レンズ保持部との間に設けられ、前記第２レンズ保持部の回転を規制する第１の回転規制手段と、前記第２レンズ保持部と前記第１レンズ保持部との間に設けられ、前記第１レンズ保持部の回転を規制する第２の回転規制手段と、前記第２レンズ保持部と前記第３レンズ保持部との間に設けられ、前記第３レンズ保持部の回転を規制する第３の回転規制手段とを備え、前記第１の回転規制手段は、前記第４レンズ保持部から被写体側に延びる回転規制部と、前記第２レンズ保持部に設けられた被回転規制部とを有し、前記回転規制部は前記被回転規制部に挿入されて保持され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実現することができるとともに、ズーム倍率の更なる高倍率化を実現することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を備える光学機器の一例であるデジタルカメラを正面側から見た斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すデジタルカメラの背面図である。 図１のデジタルカメラの制御ブロック図である。 図１のデジタルカメラが備えるレンズ鏡筒の収納状態を示す断面図である。 図３のレンズ鏡筒の撮影状態（繰り出し状態）を示す断面図である。 図３のレンズ鏡筒の内部構造を示す斜視図である。 図３のレンズ鏡筒の分解斜視図である。 直進筒を設けることなく移動カム環に対して複数のレンズ保持部の回転を規制する態様について、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒(本発明例）と従来のレンズ鏡筒（比較例）とを比較して概念的に説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を備える光学機器の一例であるデジタルカメラを正面側から見た斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すデジタルカメラの背面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ２３では、正面側に、被写体の構図を決めるファインダ２１、測光測距を行う際に用いられる補助光源２０、ストロボ装置２２及びレンズ鏡筒１６が設けられている。レンズ鏡筒１６は、撮影位置と収納位置との間を光軸方向に移動してズーム倍率を変更するズーム式とされている。

デジタルカメラ２３の上面側には、レリーズボタン１７、電源切換えボタン１９及びズームスイッチ１８が設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、デジタルカメラ２３の背面側には、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が設けられている。

図２は、本実施形態のデジタルカメラ２３の制御ブロック図である。バス４３には、ＣＰＵ４５、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６、レリーズボタン１７、操作ボタン２６〜３１、ディスプレイ２５、電源切換えボタン１９、ズームスイッチ１８、メモリ３９、圧縮伸張部４０、メモリカードドライブ４１及び駆動回路４２が接続されている。

駆動回路４２には、レンズ鏡筒１６をズーム駆動するズーム機構３２、フォーカスレンズ６ａを駆動するフォーカス駆動機構７、シャッタ２を駆動するシャッタ駆動機構３３、絞り３４を駆動する絞り駆動機構３５が接続される。また、駆動回路４２には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１０及びストロボ装置２２が接続される。撮像素子１０にはアナログ信号処理部３６を介してＡ／Ｄ変換部３７が接続されており、Ａ／Ｄ変換部３７にはデジタル信号処理部３８が接続されている。駆動回路４２に接続された各ユニットは、ＣＰＵ４５からの信号に基づいて駆動回路４２を介して駆動が制御される。

ＲＯＭ４４には各種制御プログラム等が記憶され、ＲＡＭ４６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３６は、撮像素子１０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３７に出力する。

Ａ／Ｄ変換部３７は、アナログ信号処理部３６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３８に出力する。デジタル信号処理部３８は、Ａ／Ｄ変換部３７から取得し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３９に出力する。

メモリ３９に記憶された画像データは、圧縮伸張部４０によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮処理等を施された後、メモリカードドライブ４１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、圧縮伸張部４０は、メモリ３９に記憶された画像データやメモリカードドライブ４１に記憶された画像データに対して伸張処理を行うことで、バス４３を介してディスプレイ２５に画像を表示させることができる。ユーザは、ディスプレイ２５に表示された画像を見て不要と判断したときには、操作ボタン３１の操作によって画像（画像データ）を消去することができる。

次に、図３乃至図７を参照して、レンズ鏡筒１６について詳述する。

図３は、レンズ鏡筒１６の収納状態を示す断面図である。図４は、レンズ鏡筒１６の撮影状態（繰り出し状態）を示す断面図である。図５は、レンズ鏡筒１６の内部構造を示す斜視図である。図６は、レンズ鏡筒１６の分解斜視図である。

図３乃至図６に示すように、レンズ鏡筒１６は、２群レンズ１ｂを保持する２群レンズ保持部１を備える。２群レンズ保持部１の像面側には、３群レンズ２ａを保持する３群レンズ保持部１３が設けられ、３群レンズ保持部１３の像面側には、シャッタ２が設けられる。３群レンズ保持部１３及びシャッタ２により、３群レンズユニット２Ａが構成されている。

シャッタ２の像面側には、防振レンズとして機能する４群レンズ３ａを保持する４群レンズ保持部３が設けられ、４群レンズ保持部３の像面側には、フォーカスレンズ６ａを保持するフォーカスレンズ保持部６が設けられる。

フォーカスレンズ保持部６の像面側には、６群レンズ４ｃを保持する６群レンズ保持部４が設けられ、フォーカスレンズ保持部６及び６群レンズ保持部４により、フォーカスユニットが構成されている。６群レンズ保持部４にはフォーカス駆動機構７が固定されており、フォーカス駆動機構７の駆動によりフォーカスレンズ保持部６が光軸方向に移動して合焦動作が行われる。また、６群レンズ保持部４の像面側には、撮像素子１０を保持するセンサ保持部１１が設けられる。なお、フォーカス駆動機構７は、具体的にはモータである。

このように本実施形態では、被写体側から像面側に向けて順番に、２群レンズ保持部１、３群レンズユニット２Ａ、４群レンズ保持部３及び６群レンズ保持部４が配置されている。ここで、２群レンズ保持部１、３群レンズユニット２Ａ、４群レンズ保持部３及び６群レンズ保持部４はそれぞれ、本発明の第１レンズ保持部、第２レンズ保持部、第３レンズ保持部及び第４レンズ保持部の一例に相当する。

図３及び図４に示すように、２群レンズ保持部１、３群レンズユニット２Ａ、４群レンズ保持部３及び６群レンズ保持部４の外周側には、移動カム環８が設けられる。移動カム環８の内周部には、２群レンズ保持部１、３群レンズユニット２Ａ及び４群レンズ保持部３に対応するカム溝が形成されている。

２群レンズ保持部１、３群レンズユニット２Ａ及び４群レンズ保持部３は、移動カム環８の内周部に形成された対応するカム溝に追従することにより、光軸方向に進退移動できるようになっている。

移動カム環８の外周側には、１群レンズ５ａを保持する１群レンズ保持部５が設けられる。１群レンズ５ａは、２群レンズ１ｂの被写体側に配置される。１群レンズ保持部５は、移動カム環８の外周部に形成されたカム溝に追従することにより、光軸方向に進退移動できるようになっている。ここで、１群レンズ保持部５は、本発明の第５レンズ保持部の一例に相当する。

また、移動カム環８の外周側には、固定カム環９が、１群レンズ保持部５の外周側に位置して設けられる。移動カム環８は、固定カム環９の内周部に形成されたカム溝に追従して光軸方向に進退移動できるようになっている。固定カム環９の外周側には駆動環１４が設けられ、駆動環１４の外周側は、カバー部材１２によって覆われて保護される。なお、図３及び図４に示される回転規制用突起１ａ及び直進溝５ｂについては後述する。

図４及び図５に示すように、６群レンズ保持部４の外周部には、カムフォロア４ｂ及び直進キー４ａがそれぞれ周方向に略等間隔で３ヶ所ずつ設けられている。カムフォロア４ｂは、駆動環１４の内周部に形成されたカム溝１４ａに係合する。これにより、駆動環１４がズーム機構３２により回転駆動されることで、６群レンズ保持部４がカム溝１４ａに追従して光軸方向に進退移動する。このとき、直進キー４ａは固定カム環９の内周部に形成された直進溝に係合しており、これにより、６群レンズ保持部４の回転が規制される。

また、駆動環１４の回転に伴って、移動カム環８が、回転しながら固定カム環９のカム溝に追従して光軸方向に進退移動する。そして、移動カム環８の回転に伴って、２群レンズ保持部１、３群レンズユニット２Ａ、４群レンズ保持部３、６群レンズ保持部４及び１群レンズ保持部５が光軸方向に進退移動する。

図５及び図６に示すように、６群レンズ保持部４の外周部には、光軸と平行に被写体側に延びる回転規制部１５が設けられる。また、３群レンズユニット２Ａを構成するシャッタ２には、被回転規制部２ｂが一体に設けられる。

被回転規制部２ｂは、鞘状に形成され、６群レンズ保持部４が光軸方向に進退移動する際に回転規制部１５が挿入されて、挿入された回転規制部１５を保持する。このとき、６群レンズ保持部４は固定カム環９により回転が規制されているため、結果として、３群レンズユニット２Ａは、６群レンズ保持部４により回転規制される。なお、被回転規制部２ｂ及び回転規制部１５は、本発明の第１の回転規制手段の一例に相当する。

回転規制部１５及び被回転規制部２ｂはそれぞれ、レンズ鏡筒１６の周方向に略１８０°離間して一対ずつ配置されている。また、６群レンズ保持部４及び３群レンズユニット２Ａは、それぞれ移動カム環８の異なるカム軌跡で光軸方向に相対移動するが、その際に被回転規制部２ｂに対する回転規制部１５の挿入状態が維持されるようになっている。

被回転規制部２ｂのレンズ鏡筒１６の周方向の両側には、回転規制用被当接部２ｃが設けられる。回転規制用被当接部２ｃには、４群レンズ保持部３に設けられた回転規制用当接部３ｂが周方向に当接する。これにより、４群レンズ保持部３が３群レンズユニット２Ａによって回転規制される。なお、回転規制用被当接部２ｃ及び回転規制用当接部３ｂは、本発明の第３の回転規制手段の一例に相当する。

２群レンズ保持部１の外周部には、光軸と平行に像面側に向けて延びる回転規制部１ｃが周方向に複数設けられる。回転規制部１ｃは、２群レンズ保持部１及び３群レンズ保持部１３が光軸方向に相対移動する際、３群レンズ保持部１３の外周部に設けられた直進溝１３ａに光軸方向に挿入される。これにより、２群レンズ保持部１が３群レンズユニット２Ａによって回転規制される。なお、回転規制部１ｃ及び直進溝１３ａは、本発明の第２の回転規制手段の一例に相当する。

また、２群レンズ保持部１の外周部には、径方向外側に突出する回転規制用突起１ａ（適宜、図３及び図４参照）が周方向に複数設けられる。回転規制用突起１ａは、２群レンズ保持部１及び１群レンズ保持部５が光軸方向に相対移動する際、１群レンズ保持部５の内周部に設けられた直進溝５ｂ（適宜、図３及び図４参照）に対して径方向に挿入される。これにより、１群レンズ保持部５は、２群レンズ保持部１によって回転規制される。ここで、回転規制用突起１ａ及び直進溝５ｂは、本発明の第４の回転規制手段の一例に相当する。

図７は、直進筒を設けることなく、移動カム環８に対して複数のレンズ保持部の回転を規制する態様について、本実施形態に係るレンズ鏡筒１６（本発明例）を従来のレンズ鏡筒（比較例）と比較して概念的に説明する図である。

図７（ａ）に示す比較例では、固定カム環９により６群レンズ保持部４の回転が規制され、６群レンズ保持部４により４群レンズ保持部３の回転が規制され、４群レンズ保持部３により３群レンズユニット２Ａの回転が規制される。そして、３群レンズユニット２Ａにより２群レンズ保持部１の回転が規制され、２群レンズ保持部１により１群レンズ保持部５の回転が規制される。このような構成の場合、各レンズ保持部［１，２Ａ，３〜５］（２群レンズ保持部１、３群レンズユニット２Ａ、４群レンズ保持部３、６群レンズ保持部４、１群レンズ保持部５を指し、以下同様とする）の回転規制によるガタツキが積み重なる。その結果、最終的に１群レンズ保持部５のガタツキが大きくなってしまう。

これに対し、図７（ｂ）に示す本発明例では、固定カム環９により６群レンズ保持部４の回転が規制され、６群レンズ保持部４により光軸方向に中央部に配置される３群レンズユニット２Ａの回転が規制される。そして、３群レンズユニット２Ａにより、６群レンズ保持部４と３群レンズユニット２Ａとの間に配置される４群レンズ保持部３の回転が規制されると共に、３群レンズユニット２Ａの被写体側に配置される２群レンズ保持部１の回転が規制される。また、２群レンズ保持部１により２群レンズ保持部１の被写体側に配置される１群レンズ保持部５の回転が規制される。

このような構成とすることにより、各レンズ保持部［１，２Ａ，３〜５］の回転規制による２群レンズ保持部１及び３群レンズユニット２Ａへのガタツキの積み重ねが抑えられ、同時に、１群レンズ保持部５へのガタツキの積み重ねも抑えられる。また、３レンズユニット２Ａに対する２群レンズ保持部１と４群レンズ保持部３のガタツキ量がほぼ同一になるため、２１群レンズ保持部１と４群レンズ保持部３の光軸に対する相対的な偏芯を抑えることができる。更に、光学系の敏感度の観点から、３群レンズユニット２Ａとフォーカスユニットを構成する６群レンズ保持部４の相対的な倒れや偏芯を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態では、光軸方向の寸法を短くした各レンズ保持部［１，２Ａ，３〜５］を多段構成でつなげているので、レンズ鏡筒１６の薄型化を図ることができる。また、本実施形態では、直進筒を設けることなく、各レンズ保持部［１，２Ａ，３〜５］の回転を規制することができるので、レンズ鏡筒１６の径方向の小型化を図ることができる。その結果、ひいてはデジタルカメラ２３の薄型化、小型化が可能となる。

更に、本実施形態では、各レンズ保持部［１，２Ａ，３〜５］に対応するカム溝のすべてを１つの移動カム環８の内周部に設ける必要がなく、また、各レンズ保持部［１，２Ａ，３〜５］が個別に光軸方向に相対移動する。このため、各レンズ保持部［１，２Ａ，３〜５］の光軸方向の配置や移動軌跡の自由度が増し、ズーム倍率の更なる高倍率化を実現することができる。

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、３群レンズユニット２Ａにより、光軸方向の両側に配置される２群レンズ保持部１及び４群レンズ保持部３の回転を規制した構成を例示したが、これに限定されない。即ち、回転が規制されたレンズ保持部により、このレンズ保持部の光軸方向の両側に配置される他の２つのレンズ保持部の回転を規制するものであれば、特に限定されない。

例えば、６群レンズ保持部４等で回転が規制された状態の２群レンズ保持部１により、２群レンズ保持部１の光軸方向の両側に配置される１群レンズ保持部５及び３群レンズユニット２Ａの回転を規制するようにしてもよい。この場合、請求項１に係る発明において、１群レンズ保持部５が第１レンズ保持部に相当し、２群レンズ保持部１が第２レンズ保持部に相当する。また、３群レンズユニット２が第３レンズ保持部に相当し、６群レンズ保持部４が第４レンズ保持部に相当する。

１ ２群レンズ保持部
２ シャッタ
２Ａ ３群レンズユニット
２ｂ 被回転規制部
２ｃ 回転規制用被当接部
３ ４群レンズ保持部
３ｂ 回転規制用当接部
４ ６群レンズ保持部
５ １群レンズ保持部
８ 移動カム環
９ 固定カム環
１５ 回転規制部

Claims (7)

1. 光軸方向に相対移動が可能とされ、被写体側から像面側に向けて順番に配置される第１レンズ保持部、第２レンズ保持部、第３レンズ保持部および第４レンズ保持部を備え、前記第４レンズ保持部は回転規制された状態で光軸方向に相対移動が可能とされた光学機器であって、
   前記第２レンズ保持部と前記第４レンズ保持部との間に設けられ、前記第２レンズ保持部の回転を規制する第１の回転規制手段と、
   前記第２レンズ保持部と前記第１レンズ保持部との間に設けられ、前記第１レンズ保持部の回転を規制する第２の回転規制手段と、
   前記第２レンズ保持部と前記第３レンズ保持部との間に設けられ、前記第３レンズ保持部の回転を規制する第３の回転規制手段とを備え、
   前記第１の回転規制手段は、前記第４レンズ保持部から被写体側に延びる回転規制部と、前記第２レンズ保持部に設けられた被回転規制部とを有し、
   前記回転規制部は前記被回転規制部に挿入されて保持されることを特徴とする光学機器。
2. 前記第４レンズ保持部の回転を規制する固定カム環と、
   前記固定カム環の内周部に形成されたカム溝に追従する移動カム環とを更に備え、
   前記移動カム環の内周部には、前記第１レンズ保持部、前記第２レンズ保持部および前記第３レンズ保持部のそれぞれに対応してカム溝が形成され、
   前記第１レンズ保持部、前記第２レンズ保持部および前記第３レンズ保持部はそれぞれ、前記移動カム環に形成された前記カム溝に追従して光軸方向に相対移動す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レンズ保持部の被写体側でレンズを保持し、前記移動カム環の外周部に形成されたカム溝に追従して光軸方向に相対移動する第５レンズ保持部と、
   前記第５レンズ保持部と前記第１レンズ保持部との間に設けられ、前記第５レンズ保持部の回転を規制する第４の回転規制手段とを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
4. 前記第４レンズ保持部はフォーカスユニットを構成し、前記第３レンズ保持部は防振レンズを保持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記回転規制部は、前記第４レンズ保持部が光軸方向に進退移動する際に、前記被回転規制部に光軸方向に挿入されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学機器。
6. 前記第３の回転規制手段は、
   前記第２レンズ保持部の前記被回転規制部の周方向の両側に設けられた回転規制用被当接部と、
   前記第３レンズ保持部に設けられ、前記回転規制用被当接部に対して周方向に当接する回転規制用当接部とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学機器。
7. 前記第２レンズ保持部はシャッタを有し、前記被回転規制部は前記シャッタに設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学機器。