JP2006047392A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、かつ衝撃に強い光学機器を実現する。
【解決手段】 第１の部材６と、第１の部材６の内周側に該第１の部材６に対して光軸回りで回転可能に配置され、かつ内周面に第１のカム部５ｄが設けられた第２の部材５と、外周面に第１のカム部５ｄに係合する第１の係合部２ｂが設けられ、第２の部材５の回転により光軸方向に駆動される第３の部材２Ａとを有し、第１の部材６は、第３の部材２Ａを光軸方向にガイドするガイド部６ａを有し、第３の部材２Ａには、ガイド部６ａに係合する第２の係合部２ｃが設けられ、さらに第３の部材２Ａの外周面には、第２の部材５の物体側端面５ａに当接する当接部２ａが設けられており、当接部２ａは、第２の係合部５よりも内周側であって第１の係合部６が設けられた第１の径方向範囲Ａを含む第２の径方向範囲Ｂに設けられている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、撮影装置等の光学機器におけるレンズ駆動構造に関する。

従来、撮影倍率を変更できるズーム機構を備えた撮像装置が知られている。このズーム機構は、撮像装置本体に固定された固定筒と、この固定筒の内径に保持されたカム環を有し、このカム環によりレンズを保持するレンズ鏡筒を光軸方向に移動させることにより変倍を行う。また、レンズ鏡筒はカム環にテーパが形成された３つのフォロワで固定筒に支持されている。

しかし、レンズ鏡筒に衝撃が加わった場合、該フォロワで衝撃に対応しなければならないため、フォロアがカムから外れてしまう問題があった。

そこで、特許文献１では、固定筒にリブを形成し、さらに移動カム環にもリブを形成することで、移動カム環が繰り出した状態で互いのリブを当接させ、レンズ鏡筒を保護する技術が提案されている。

また、特許文献２でも特許文献１と同様に、レンズ鏡筒を構成する２つの部材にリブを形成し、繰り出し状態においてリブ同士が当接することでレンズ鏡筒への衝撃に耐え得る構成が提案されている。
特開２００１−３２４６６３号公報（段落００３１〜００３２、図３、図１０等） 特開２００３−０８４１８７号公報（段落００１５〜００２３、図３、図４等）

しかし、上記特許文献１、２では、固定筒とカム環にリブを設けるため、固定筒と移動カム環との間にリブを配置するための空間が必要で、レンズ鏡筒の外形が大きくなるとともに、レンズ鏡筒の繰出し状態においてリブ同士が当接して衝撃に対応する構成であるため、レンズ鏡筒の収納時においてはレンズ鏡筒を十分に保護できない課題を有している。

本発明の目的は、小型で、かつ衝撃に強いレンズ駆動構造を有する光学機器を実現することにある。

本発明の１つの観点としての光学機器は、第１の部材と、前記第１の部材の内周側に該第１の部材に対して光軸回りで回転可能に配置され、かつ内周面に第１のカム部が設けられた第２の部材と、外周面に前記第１のカム部に係合する第１の係合部が設けられ、前記第２の部材の回転により光軸方向に駆動される第３の部材とを有し、前記第１の部材は、前記第３の部材を光軸方向にガイドするガイド部を有し、前記第３の部材には、前記ガイド部に係合する第２の係合部が設けられ、さらに前記第３の部材の外周面には、前記第２の部材の物体側端面に当接する当接部が設けられており、前記当接部は、前記第２の係合部よりも内周側であって、前記第１の係合部が設けられた第１の径方向範囲を含む第２の径方向範囲に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、第３の部材の外周面に第２の部材の物体側端面に当接する当接部が設けられているので、外部からの衝撃に対する強度が向上し、かつ、該当接部が第２の係合部よりも内周側であって、第１の係合部が設けられた第１の径方向範囲を含む第２の径方向範囲に設けられているので、リブを設ける必要がない小型の光学機器を実現することができる。

以下に本発明の実施例について説明する。

図１から図１２は、本発明の実施例１における光学機器を示す図であり、図１から図５は、本実施例の光学機器を搭載した撮像装置の外観図である。この撮像装置１５は、レンズ鏡筒２の前面をバリア１８で覆い、使用時はバリア１８を横方向にスライドすることでレンズ鏡筒２が繰出し状態（開放）となるスライドバリアタイプの撮像装置である。

なお、本実施例の光学機器は、デジタルカメラや一眼レフレックスカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムを使用するアナログカメラ等の撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒を例に説明するが、その他の装置及び機器等、光学系を有する機器に適用することもできる。

図１はバリア１８をカメラ本体に対して開放した状態を示す外観斜視図である。図２はバリア１８をカメラ本体に対して閉じた状態を示す外観斜視図である。図３は上面図、図４は底面図、図５は背面図である。

撮像装置１５の正面にはファインダ１４、測光を行う測光センサ、焦点検出センサが配置されたセンサ部１３、赤目ランプ１６、ストロボユニット１７が配設され、さらに、第１レンズ群１が配置されるレンズ保持部材であるレンズ鏡筒２が設けられている。

撮像装置１５の上面にはレリーズスイッチ１１、ストロボ発光モードボタン１２、側面にはストラップ保持部２０、底面には三脚取り付け部２１が設けられ、バッテリーを内部に有するカードバッテリー２２、外部入出力端子部１９が配置されている。また、不図示のメモリーカードドライブも設けられている。

背面には操作スイッチ２４、ＬＣＤを有するディスプレイ２５、ズームボタン２３、ファインダ接眼部１４ａが配置されている。操作スイッチ２４により撮像装置１５の動作モード、例えば撮影モード、再生モード、動画撮影モード等の選択を行う。

画像表示手段であるディスプレイ２５は、メモリ３４に保存された画像データやメモリーカード等の外部記憶装置から読み込んだ画像情報をディスプレイ画面上に表示する。モードを選択すると複数の撮影情報を縮小して画面表示したりすることもできる。

そして、図６に示すように、本実施例の撮像装置１５は、制御部を構成するＣＰＵ４０、ＲＯＭ３９、ＲＡＭ４１が設けられ、さらに、バスを介してレリーズスイッチ１１、操作スイッチ２４、ディスプレイ２５、メモリ３４、メモリーカードドライブに設けられる外部記憶装置３６等の各種構成要素が接続されている。

また、ズームモータ駆動回路２６、フォーカスモータ駆動回路２８、シャッタ駆動回路２９が設けられ、この駆動回路がモータを駆動してズームレンズ３やフォーカスレンズ７、シャッタ３０を駆動させる。そのほか、測光回路１３ａ、焦点検出回路１３ｂ、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１０が設けられており、各回路やユニットはバスを介してＣＰＵ４０に接続され、ＣＰＵ４０からの信号により各々が制御されることになる。

ＲＯＭ３９には上述の各機能構成要素を制御するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ４１には各制御プログラムに必要なデータが記憶されている。

そして、使用者がバリア１８をスライドさせてそれに連動する電源ボタン２７をＯＦＦからＯＮにすると、ＣＰＵ４０はＲＯＭ３９から必要な制御プログラムを読み出して初期動作を開始する。つまりバリア１８の開動作を行った後、レンズ鏡筒２を所定の撮影可能領域に移動させ、撮影スタンバイ状態になる。

撮影を行うためにレリーズスイッチ１１を押すと（ＳＷ１がオンされると）、測光回路１３ｂにより被写体の明るさを検出する。そして、測光された測光値に基づいて絞り値やシャッタスピード、またストロボユニット１７を発光するかどうかを判断する。また、あらかじめ操作スイッチ２４によって使用者がストロボユニット１７を強制的に発光させるか、発光させないかを選択することもできる。

次に焦点検出回路１３ｂにより焦点検出を行い、被写体との距離を測定してフォーカスモータ駆動回路２８を駆動することにより所定の合焦位置へフォーカスレンズ７を移動させる。次にシャッタ３０の開閉を行い、被写体像を撮像素子１０に結像させる。

撮像素子１０には、露光制御値に基づいて入射した光の光量に応じた電荷が蓄積され、その電荷が画像信号となり、撮像回路３１を介してＡ／Ｄ変換回路３２に出力される。Ａ／Ｄ変換回路３２では取り込まれたアナログ画像情報をデジタル画像情報に変換する。このデジタル画像情報を画像処理回路３３に出力し、ここでデジタル画像情報の処理を行う。最終的にデジタル画像情報はメモリ３４に記憶される。

メモリ３４に記憶された画像情報は、操作スイッチ２４を操作することで圧縮伸張回路３５によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮加工等が行われ、メモリーカードドライブ３６に装着された外部記憶装置に記憶される。また、撮像装置１５内にメモリ３４を有しない場合は、画像処理回路３３で処理されたデジタル画像情報を圧縮伸張手段３５に出力し、メモリーカードドライブ３６の外部記憶装置に直接に記憶させてもよい。

そして、メモリ３４や外部記憶装置に記憶された画像情報は、圧縮伸張手段３５によって伸張処理が行われ、バスを介してディスプレイ２５に表示させることができる。このディスプレイ２５上の情報を使用者が参照することで、その画像情報が不必要である場合には、使用者は操作スイッチ２４を操作し、該当する画像情報を消去することができる。

また、背面にはズームスイッチ２３が配置されており、ズームスイッチ２３を操作することによりＣＰＵ４０を介してズームモータ駆動回路２６を制御することができ、レンズ鏡筒２をレンズの光軸方向に移動させる。また、ディスプレイ２５上に表示されている記憶された画像をズームスイッチ２３の操作で拡大及び縮小、いわゆるデジタルズームを行うことができる。

次に、本実施例のレンズ鏡筒２について詳細に説明する。図７は本実施例のレンズ鏡筒２の繰出し時においてズームレンズ３がワイド端にある状態を示す概略断面図、図８はレンズ鏡筒２の繰出し時においてズームレンズ３がテレ端にある状態を示す概略断面図、図９はレンズ鏡筒２を収納した状態を示す断面図、図１０はレンズ鏡筒２の繰出し時においてズームレンズ３がワイド端にある状態を示す外観斜視図、図１１はレンズ鏡筒２の収納時を示す外観斜視図、図１２はレンズ鏡筒２の分解斜視図である。

第１レンズ１は第１レンズ保持部材２Ａにより保持され、第２レンズ（ズームレンズ）３を保持する第２レンズ保持部材４が光軸方向に移動することにより、撮像装置１５の画角を変化させることができ、狭い範囲を拡大する、いわゆるＴＥＬＥ（テレ）状態のとき、第２レンズ３は前方に移動し（図７参照）、広い範囲、いわゆるＷＩＤＥ（ワイド）状態のとき、第２レンズ３は後方に移動する（図８参照）。なお、第１〜第３レンズは、１つ以上のレンズから構成されるレンズ群を採用することもでき、レンズ構造は撮像装置１５や光学機器の性能、特性等を加味して任意に設定可能である。

そして、図１２に示すように、ズームカムリング５の内面には第１レンズ保持部材２Ａと第２レンズ保持部材４を動作させる第１カム溝部５ｄ、第２カム溝部５ｅが設けられており、第１レンズ保持部材２Ａに形成された第１カムフォロワ（第１の係合部）２ｂが第１カム溝部５ｄに、第２レンズ保持部材４に形成された第２カムフォロワ４ａが第２カム溝部５ｅにそれぞれ係合し、ズームモータ駆動回路２６からの駆動信号に基づいて、ズームカムリング５と一体に具備されているズームギア５ｃが動作し、ズームカムリング５が回転するとともに、第１レンズ保持部材２Ａと第２レンズ保持部材４が移動する。

ズームカムリング（第２の部材）５は、ズームカムリング保持部材（第１の部材）６により外周を保持され、シール部５０と、このシール部５０の内側にズームカムリング保持部材６に形成されたカム溝部６０に係合する係合部５ｆとが形成され、このカム溝部６０と係合部５ｆとの係合により、ズームカムリング５のズームカムリング保持部材６に対する光軸方向の移動が阻止されている。

また、ズームカムリング保持部材６には、第１レンズ保持部材（第３の部材）２Ａに設けられた第２の係合部２ｃと係合して、該第１レンズ保持部材２Ａ（当接部２ａ）の光軸回りの回転を阻止するとともに、光軸方向への移動をガイドする直進ガイド部６ａが設けられている。そして、第１レンズ保持部材２Ａは、第２レンズ保持部材４の第２カムフォロワ４ａの光軸回りの回転を阻止する直進ガイド部２ｄが設けられている。この直進ガイド部２ｄに第２レンズ保持部材４に設けられた第３カムフォロワ４ｂが係合し、第２レンズ保持部材４の光軸回りの回転を阻止している。

ズームカムリング保持部材６は撮像素子であるＣＣＤ１０を保持している撮像素子保持部材９に取り付けられている。撮影時には第３レンズ７（フォーカスレンズ）を保持する第３レンズ保持部材８をフォーカスモータ駆動回路２８を介してモータにより光軸方向に駆動し、被写体像の焦点検出を行う。

第１レンズ保持部材２Ａの外周面には、ズームカムリング５の第１の物体側端面５ａと、この端面５ａよりも像面側に形成された第２の物体側端面５ｂとに当接する当接部２ａが設けられている。この当接部２ａは第２の係合部２ｃと一体的、かつ略長方形状に形成され、第２の係合部２ｃよりも周方向に長い。そして、当接部２ａは第２の係合部２ｃよりも内周側であって、第１カムフォロワ２ｂが設けられた第１の径方向範囲Ａを含む第２の径方向範囲Ｂに設けられている。

図７及び図１０に示すようにレンズ鏡筒２が繰出し状態のとき、第１レンズ保持部材２Ａの当接部２ａとズームカムリング５の端面５ａとが互いに平行に位置し、当接部２ａの長手方向が端面５ａに当接し、レンズ鏡筒２が収納状態のとき図９及び図１１に示すように、当接部２ａとズームカムリング５の端面５ｂとが互いに平行に位置され、当接部２ａの端面５ｂに当接している。

次に、本実施例の光学機器を有する撮像装置１５の動作について、図１３、図１４に基づいて説明する。

まず、撮影装置１５の電源をＯＮにすると（Ｓ１０１）、ＣＰＵ４０がズームモータ駆動回路２６に駆動信号を出力し、該ズームモータ駆動回路２６によるモータ駆動処理が行われ（Ｓ１０２）、ズームカムリング５をＣＷ方向に回転させる。このズームモータ駆動回路２６の動作により、第１レンズ保持部材２Ａ及び第２レンズ保持部材４が光軸前方に移動し、画角がＷＩＤＥ状態で停止する（Ｓ１０３）。

その後、レリーズスイッチ１１がオン（ＳＷ１がオン）されると（Ｓ１０４）、合焦動作のため、測光及び焦点検出処理を行う。検出された焦点検出結果はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０がフォーカスモータ駆動回路に駆動信号を出力する。フォーカスモータ駆動回路２８はモータを駆動して第３レンズ保持部材８を移動させ（Ｓ１０５）、合焦状態となる合焦位置で第３レンズ保持部材８の移動を停止する（Ｓ１０６）。

さらに、レリーズスイッチ１１をオン（ＳＷ２がオン）されると（Ｓ１０７）、シャッタ３０が動作し、撮像素子１０に蓄積された電荷を取り込むとともに、デジタル画像処理や伸張・圧縮処理等がされ、被写体の画像情報がメモリ３４や外部記憶装置に記憶される（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。

撮影が終了すると、フォーカスモータ駆動回路２８を介してモータを駆動して第３レンズ保持部材８を繰り込み（至近端側）方向に移動させて初期位置に停止する（Ｓ１１０）。

その後、使用者が撮影装置１５の電源をＯＦＦにすると（Ｓ２０１）、フォーカスモータ駆動回路２６を介してモータをＣＣＷ方向に回転させ、第３レンズ保持部材８を光軸後方へ移動させる（Ｓ２０２）。第３レンズ保持部材８が基準位置に達した時にモータ駆動を停止し、第３レンズ保持部材８の移動を停止する（Ｓ２０３）。そして、ズームモータ駆動回路２８を介してモータを駆動させ、第１レンズ保持部材２Ａ及び第２レンズ保持部材４を移動する。レンズ鏡筒２の収納動作と連動して、バリア１８がレンズ鏡筒２の前面を覆うように閉方向に移動し、終了処理が完了する（Ｓ２０４）。

このように本実施例では、ズームカムリング保持部材６の直進ガイド部６ａに係合する第２の係合部２ｃよりも内周側であって、第１カムフォロワ２ｂが設けられた第１の径方向範囲Ａを含む第２の径方向範囲Ｂに当接部２ａが設けられているので、ズームカムリング５の厚み範囲内においてズームカムリング５の端面５ａ、５ｂと当接部２ａと当接させることができる。

よって、従来例のようにリブを設けることで形成される部材間の空間が形成されない、すなわち、ズームカムリング保持部材６と第１レンズ保持部材２Ａとにリブを設ける必要が無く、該部材間に配置されるズームカムリング５の厚み範囲内で、かつ第１カムフォロワ２ｂと当接部２ａとが略同一直径上に配置されるので、衝撃に対する強度を向上させつつ。レンズ鏡筒２の径方向の小型化を実現することができる。

また、直進ガイド部６ａと係合する第２の係合部２ｃと当接部２ａが略同一角度方向に形成されており、一体的に構成されているので、ズームカムリング５の形状を最小限に抑えることができる。

なお、当接部２ａの径方向範囲Ｂ、すなわち、径方向の高さはズームカムリング５の厚み範囲内においてズームカムリング５の第１及び第２の物体側端面５ａ、５ｂに当接させることができる範囲であればよく、第１ガイド溝部５ｄの深さ（径方向の高さ）である第１の径方向範囲Ａを含む範囲であれば、該端面５ａ、５ｂと当接し、衝撃に対してレンズ鏡筒２を保護できる。例えば、ズームカムリング５の厚みをＣとすると、第１の径方向範囲Ａ＜第２の径方向範囲Ｂ（当接部２ａの径方向の高さ）＜ズームカムリング５の厚みＣの範囲、となる。

そして、第１レンズ保持部材２Ａが物体側の端位置にある繰出し状態（第１の状態）で第２の部材であるズームカムリング５が第１の回転領域で回転することにより、第２レンズ保持部材４が移動して変倍が行われ、かつこのズームカムリング５が第１の回転領域とは異なる第２の回転領域で回転することにより、第１レンズ保持部材２Ａが物体側の端位置と像面側の端位置との間で光軸方向に移動し、このズームカムリング５は繰出し状態において当接部２ａに当接する第１の物体側端面５ａと、第１レンズ保持部材２Ａが像面側の端位置にある収納状態（第２の状態）において当接部２ａに当接する第２の物体側端面５ｂと有している。

すなわち、繰出し時において第１レンズ保持部材２Ａの当接部２ａと端面５ａとが平行に位置し、レンズ鏡筒２に対して衝撃等の外圧が働いたとき、当接部２ａの長手方向と端面５ａとが当接し、レンズ鏡筒２の収納時においても衝撃等の外圧が働いたときは当接部２ａと端面５ｂとが当接するので、衝撃に対する強度が向上する。

よって、第１カムフォロワ２ｂがカムから外れることを確実に防止でき、レンズ鏡筒２を保護することができる。

なお、本実施例の第１カム溝部５ｄ等のカム溝部は、例えば凸形状のカム部に凹形状の係合部を係合させる突条部であってもよく、カムとしての機能が確保できる形状であれば他の形状であってもよい。

本発明の実施例１の撮像装置において、レンズ鏡筒（光学機器）の繰出し状態を示す外観斜視図である。 本発明の実施例１の撮像装置において、レンズ鏡筒（光学機器）を収納した状態を示す外観斜視図である。 図１の上面図である。 図２の底面図である。 図１の背面図である。 本発明の実施例１の光学機器を搭載した撮像装置の構成ブロック図である。 本発明の実施例１の光学機器の断面図である（ＷＩＤＥ状態）。 本発明の実施例１の光学機器の断面図である（テレ状態）。 本発明の実施例１の光学機器の断面図である（収納時）。 本発明の実施例１の光学機器の構成斜視図である。 本発明の実施例１の光学機器の構成斜視図である。 本発明の実施例１の光学機器の分解斜視図である。 本発明の実施例１の光学機器を搭載した撮像装置の動作フローチャートである。 本発明の実施例１の光学機器を搭載した撮像装置の動作フローチャートである。

符号の説明

２ａ 当接部
２ｂ 第１カムフォロワ（第１の係合部）
２ｃ 第２の係合部
２Ａ レンズ保持部材（第３の部材）
５ ズームカムリング（第２の部材）
５ａ 端面
５ｄ カム溝部（第１のカム部）
６ ズームカムリング保持部材（第１の部材）
６ａ ガイド部

Claims (5)

1. 第１の部材と、
   前記第１の部材の内周側に該第１の部材に対して光軸回りで回転可能に配置され、かつ内周面に第１のカム部が設けられた第２の部材と、
   外周面に前記第１のカム部に係合する第１の係合部が設けられ、前記第２の部材の回転により光軸方向に駆動される第３の部材とを有し、
   前記第１の部材は、前記第３の部材を光軸方向にガイドするガイド部を有し、
   前記第３の部材には、前記ガイド部に係合する第２の係合部が設けられ、
   さらに前記第３の部材の外周面には、前記第２の部材の物体側端面に当接する当接部が設けられており、
   前記当接部は、前記第２の係合部よりも内周側であって、前記第１の係合部が設けられた第１の径方向範囲を含む第２の径方向範囲に設けられていることを特徴とする光学機器。
2. 前記当接部の周方向の長さは、前記係合部よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記係合部と前記当接部とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記第２の部材は、前記第１の部材に対する光軸方向の移動が阻止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。
5. 前記第３の部材が物体側の端位置にある第１の状態で前記第２の部材が第１の回転領域で回転することにより変倍が行われ、かつ前記第２の部材が前記第１の回転領域とは異なる第２の回転領域で回転することにより、前記第３の部材が前記物体側の端位置と像面側の端位置との間で光軸方向に移動し、
   前記第２の部材は、前記第１の状態において前記当接部に当接する第１の物体側端面と、前記第３の部材が前記像面側の端位置にある第２の状態において前記当接部に当接する第２の物体側端面とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。

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