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JP6214379B2 - 光学機器 - Google Patents

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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。
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