JP5388521B2

JP5388521B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5388521B2
Application number: JP2008242467A
Authority: JP
Inventors: 晴滋山本; 匠上原; 一滋市野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP2010072536A

Description

本発明は、屈曲光学系を用いた光学素子を駆動する光学素子駆動機構を備える撮像装置に関する。

従来、この種の撮像装置に関しては、特許文献１に開示されている技術がある。

即ち、特許文献１に開示されたカメラ（撮像装置）は、光軸前方に開放された片側カムリングを用い、カム面に対して２、３群レンズをバネ付勢することで光軸方向に沿って該レンズ群を変倍動作に応じて駆動制御する。

また、上記カメラは、それと共に、収納時、２、３群レンズの一部とカメラ本体とを当接させた状態で１群レンズを沈胴させることにより、片側カムと２、３群レンズとの当接を解除して収納させることにより薄型化を実現している。
特開平１１−２７１８２９号公報

上記従来技術において、光学系は、１群レンズ、２群レンズがカム機構により駆動されると共に、３群レンズはステッピングモータなどの別駆動源により駆動制御される３群構成の撮影光学系である。そして、沈胴に際して、３群レンズを保持する２群レンズが本体と当接し、更に、１群レンズが収納位置に退避することで、１群レンズと２群レンズとの間を、バネ力に逆らって狭めることで薄型化を実現している。

しかし、反射光学素子を用いた光学系や更にはその反射光学素子を収納時に退避するための機構などが一切開示されていない。言い換えれば、上述従来技術は、変倍率の小さなズーム光学系に適用できるのみで、高倍率対応の反射光学素子を用いた光学系には適用できない。

本発明の目的は、小型で高倍率の屈曲光学系を構築することができる撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、物体側に位置する少なくとも２つの物体側レンズ群と、撮影状態において前記少なくとも２つの物体側レンズ群の光軸である第１の光軸上に位置し、撮影状態から非撮影状態に切り換るときに、前記第１の光軸と異なる方向に伸びた第２の光軸に沿って退避される反射光学素子とを備え、前記少なくとも２つの物体側レンズ群のうち、物体側に位置する第１レンズ群は、非撮影状態において、前記第１の光軸に沿って前記第１レンズ群を駆動制御する第１の駆動枠により保持され、前記少なくとも２つの物体側レンズ群のうち、前記第１レンズ群より前記反射光学素子側に位置する第２レンズ群は、前記第１の光軸に沿って前記第２レンズ群を駆動制御する第２の駆動枠に前記第１の光軸と平行な軸に沿って伸縮するバネを介して連結されるレンズ保持枠により保持され、前記バネは、前記第２の駆動枠との連結部を前記レンズ保持枠との連結部より物体側に有し、撮影状態において、その弾性力により前記レンズ保持枠を物体側に付勢することで前記第２の駆動枠に前記レンズ保持枠を固定し、前記反射光学素子は、前記第１の光軸方向に進行する光を前記第２の光軸方向に折り曲げており、前記第１の駆動枠は、撮影状態から非撮影状態に切り換るとき、前記レンズ保持枠の有する第１の当接部を押圧することにより前記第２の駆動枠への前記レンズ保持枠の固定を解除し、前記バネによる付勢の方向とは反対方向に前記レンズ保持枠を退避させる第２の当接部を有し、非撮影状態において、前記第２の駆動枠と前記レンズ保持枠の後部とで形成されるスペース及び、撮影状態において前記反射光学素子の位置していたスペースに、少なくとも前記第２レンズ群が収納されることを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、小型で高倍率の屈曲光学系を構築することができる。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置における撮影レンズ系（鏡筒）が広角であるＷＩＤＥ状態を示す要部構成図である。

Ｇ１レンズ１は、１群レンズホルダー３に保持され、第１レンズ群２５が構成されている。

Ｇ４レンズ５は、２群レンズホルダー７に組み込まれ、第２レンズ群２６を構成する。

第１レンズ群２５と第２群レンズ２６は、物体側に位置する少なくとも２つの物体側レンズ群を構成する。

２群レンズホルダー７は、２群保持部材４０にバネ４１の作用（弾性力）により連結固定されている。

レンズは、図中光軸Ａ方向に沿ってステッピングモータなどの駆動源により進退駆動されて変倍動作を行う。このとき２群レンズホルダー７の後部と２群保持部材４０との間には、図中スペースＣが存在する。

プリズム９は、被写体からの光軸（撮影光軸）Ａを９０°折り曲げる作用を成す反射光学素子であり、光軸Ａ（第１の光軸）はこれと略９０°を成す光軸Ｂへと導かれる。そしてプリズム９は、光軸Ｂに沿って進退可能なようにプリズム保持部材１０により保持される。

プリズム９は、更に詳細には、物体側レンズ群の光軸である第１の光軸上に位置し、第１の光軸を折り曲げて後述する第２の光軸に導くと共に、非撮影状態において、第２の光軸に沿って退避される反射光学素子である。

Ｇ７レンズ１１は、光軸Ｂ（第２の光軸）に沿って進退するものであり、シャッター前地板１３に固定されている。その後部には、シャッター後地板１４との間で撮影光量を制御するシャッター及びアイリス機構１５が配置されている。

そして、その後には、Ｇ９レンズ１６が保持部材により保持され、シャッター後地板１４と光軸Ｂ方向に一体となって移動可能に支持される。この状態で、撮影レンズの第３レンズ群１８が構成され、第３レンズ群１８は、適宜光軸Ｂに沿って進退することで変倍動作を行う。

Ｇ１１レンズ１９は、第４レンズ群２２を構成するものであり、４群レンズホルダー２１に保持される。

上記構成部品により第４レンズ群２２が構成され、第４レンズ群２２が、光軸Ｂに沿ってステッピングモータなどの駆動源により適宜進退駆動されることで、変倍及び合焦動作が行われる。

撮像素子２４の前面には、空間周波数の高い光をカットするためのローパスフィルタ機能や赤外光をカットする機能を持った光学フィルタ２３が配置されている。

以上により撮影光学系が完成し、被写体像を撮像素子２４上に結像することにより撮影画像が電気信号化され電子写真が得られる。

ここで、第１レンズ群２５を駆動する駆動源と反射光学素子（プリズム９）を駆動する駆動源は同一であると共に、第１レンズ群２５が第１の光軸（光軸Ａ）に沿って移動している際に、反射光学素子が駆動されない領域が存在する。

図２は、本発明の実施の形態に係る撮像装置における撮影レンズ系が長焦点であるＴＥＬＥ状態を示す要部構成図である。

図１のＷＩＤＥ状態に対して、第１レンズ群２５はその位置のまま固定され、第２レンズ群２６が、光軸Ａに沿って図外のステッピングモータなどにより駆動されて後退し、プリズム９へ近寄る方向に位置している。

第３レンズ群１８は、光軸Ｂに沿って図外のステッピングモータなどにより駆動され、第２レンズ群２６と同じくプリズム９に近づく方向に位置する。第４レンズ群２２も光軸Ｂ方向に図外のステッピングモータなどにより駆動され、撮像素子２４に近づいた状態で停止する。

図３は、図１、図２の撮像装置における撮影レンズ系の収納状態を示す要部構成図である。

後述するように、プリズム９は、光軸Ｂに沿って光軸Ａから退避した位置に駆動され、これに伴って第２レンズ群２６及び第１レンズ群２５が光軸Ａに沿って収納位置まで駆動されている。

プリズム９の退避に際して、第３レンズ群１８、第４レンズ群２２が干渉しない位置まで退避し、収納状態を形成する。このとき、第２レンズ群２６は撮影時にプリズム９が位置していたスペースの一部と重なる位置に退避していることが分かる。

更に、この収納状態を形成するに際して、１群鏡筒３４の２群当接部３４ａが２群レンズホルダー７のフランジ部７ａに当接し、バネ４１の付勢力に逆らって２群レンズホルダー７を収納位置に退避させる。これにより、２群レンズホルダー７の後部と２群保持部材４０との間に形成されたスペースＣに第２レンズ群２６が収納されていることが分かる。

従って、プリズム９の位置していたスペースとスペースＣに対して、第２レンズ群２６を退避させることで、最大限の収納効果を得ることが可能となっている。

物体側レンズ群のうち、反射光学素子側に位置する第２レンズ群２６は、第１の光軸に沿って駆動制御される駆動枠（２群保持部材４０）と、第２レンズ群２６を保持するレンズ保持枠（２群レンズホルダー７）とで構成される。

レンズ保持枠は、非撮影状態において、物体側レンズ群のうち物体側に位置する第１レンズ群２５により押圧退避される当接部（フランジ部７ａ）を有する。そして、非撮影状態においては、駆動枠とレンズ保持枠の後部とで形成されるスペース及び、撮影時に反射光学素子の位置していたスペースに、少なくとも第２レンズ群２６が収納退避される。

次に、図４を用いて、第１レンズ群２５の駆動機構及びプリズム退避機構に関して説明する。

図４は、図１、図２の撮像装置における撮影レンズ系の収納状態を示す要部斜視図である。

モータ２７の出力軸にはピニオンギア２８が圧入され、これに減速ギア列２９がギア結合される。減速ギア列２９の最終段には、光軸Ａ方向に延設された駆動ギア３０が固定筒３１に取り付けられる。

固定筒３１には、内径面側に後述のカム溝３１ａ（図６）が形成されており、カム溝３１ａに対して差動筒３２に固定若しくは一体成型されたカムピン３２ａが摺動自在に係合する。差動筒３２には、駆動ギア３０と螺合する図外のギアが形成され、駆動ギア３０の出力を受けて差動筒３２は回転駆動される。

このとき、カム溝３１ａの作用により、差動筒３２は光軸Ａに沿って進退することとなる。差動筒３２の内径部には、直進ガイド筒３３が、差動筒３２と相対回転可能且つ、光軸Ａ方向には一体となって進退するように配置される。

また、差動筒３２の内径部には、カム溝３２ｂ（図１及び図３）が形成されている。差動筒３２の内径部と直進ガイド筒３３の外径部の間には、第１レンズ群２５を保持した１群鏡筒３４（図１）が保持される。

１群鏡筒３４に固定または一体成型されたカムピン３５（図１）とカム溝３２ｂとが摺動自在に係合する。また、直進ガイド筒３３は、外周部に設けられた図外の光軸Ａ方向凸状部が、１群鏡筒３４内周部に形成された係合溝に摺動自在に係合することにより、１群鏡筒３４の回転方向の動きを規制している。

モータ２７の駆動力を受けて差動筒３２が回転を始めると、差動筒３２の内周面に形成されたカム溝３２ｂと１群鏡筒３４のカムピン３５との係合作用及び、直進ガイド筒３３に設けられた凸状部と１群鏡筒３４内周部に形成された係合溝との係合作用が働く。そして、これらの係合作用により、１群鏡筒３４は差動筒３２に対して光軸に沿って進退する。

よって、差動筒３２が固定筒３１に対して光軸Ａに沿って進退すると、更に、差動筒３２に対して１群鏡筒３４が進退して、第１レンズ群２５を収納位置から撮影位置まで駆動する構成となっている。

プリズム保持部材１０は、その内部にプリズム９を保持すると共に、２本のガイド軸３６、３７と光軸Ｂ方向摺動自在に係合する係合部１０ａ及び１０ｂが形成されている。

係合部１０ａには、プリズム駆動レバー３８の駆動溝部３８ａに係合する突起１０ｃが形成され、後述の如くプリズム９を光軸Ｂに沿って進退させる。プリズム駆動レバー３８は、回転中心３８ｂが図外のカメラ（撮像装置）本体等に摺動自在に支持されている。

減速ギア列２９及び駆動ギア３０の更に先には、プリズム駆動ギア３９がギア結合している。モータ２７の駆動力を受けて、１群鏡筒３４が光軸Ａに沿って撮影待機位置まで繰り出される間、プリズム駆動ギア３９は、図４中時計方向に回転するが、係合部３９ａは空転を続ける。

そして、１群鏡筒３４が撮影位置にセットされた後、係合部３９ａはプリズム駆動レバー３８の従動部３８ｃと係合し、プリズム駆動レバー３８を、反時計方向に回転中心３８ｂを中心として回転駆動する。

この回転力により、プリズム駆動レバー３８の駆動溝部３８ａがプリズム保持部材１０の突起１０ｃを光軸Ｂに沿って駆動し、プリズム９を撮影位置にセットする動作が行われる。

ここまでの説明により鏡筒の光学系は撮影準備が整う。

図５は、図１における第１レンズ群２５とプリズム９が撮影状態にセットされた状態を示す要部斜視図である。

このとき、第２レンズ群２６は公知の支持及び駆動手段により撮影待機位置にセットされる。前述の如く、１群鏡筒３４が撮影待機位置まで繰り出され、更に、第２レンズ群２６も撮影待機位置まで繰り出された後もモータ２７は回転を続ける。

プリズム駆動ギア３９の係合部３９ａがプリズム駆動レバー３８の従動部３８ｃに係合してこれを回転させ、図５に示される撮影待機位置にプリズム９をセットした状態で駆動を停止する。

図６は、図４における固定筒３１のプリズム９が潜り抜ける切り欠き部３１ｂを外面展開した図である。

差動筒３２に固定若しくは一体で取り付けられたカムピン３２ａが摺動自在に係合するカム溝３１ａが複数形成されている。

図６中に示されたカムピン３２ａは、差動筒３２が収納位置の状態を表している。モータ２７が回転を始めると、カムピン３２ａは、図６中右方向に駆動され、カム溝３１ａ−１の区間で第１レンズ群２５を光軸Ａ方向に繰り出す。

カムピン３２ａがカム溝３１ａ−２に入ると、差動筒３２は回転を続けるが第１レンズ群２５はその位置に止まったままの状態となる。カムピン３２ａがカム溝３１ａ−２に入ると、プリズム駆動ギア３９の係合部３９ａがプリズム駆動レバー３８を駆動し、プリズム９を撮影位置にセットする。

撮影状態から収納状態への動きは、上述の動きと逆になり、プリズム９が固定筒３１から退避した後、第１レンズ群２５、第２レンズ群２６がカメラ本体へ収納される。

図７は、図１における第１レンズ群２５及び第２レンズ群２６の撮影状態（ＷＩＤＥ）を示す要部断面斜視図である。

この状態においては、２群レンズホルダー７は、前述の如くバネ４１により２群保持部材４０の位置決め当接部４０ａにより光軸位置が決められ、２群保持部材４０と一体となって光軸Ａ方向に移動可能となっている。

このとき、外部からの衝撃や落下事故に際して、２群レンズホルダー７がバネ力に逆らって、２群保持部材４０との結合が外れて、例えば、プリズム保持部材１０に衝突し、これらが破損することを防止するため以下のロック機構が設けられている。

図８は、図１、図２の撮像装置におけるロック機構を示す要部断面図である。

図８（ａ）の撮影状態においては、２群レンズホルダー７に、図中下方向に落下衝撃力が掛かったとき、２群保持部材４０に設けられたロックレバー（規制部材）４２に干渉して一定量以上は移動できない。このためこれら部品の破損を回避することができる。

撮影状態から非撮影状態への移行に際し、第１レンズ群２５を保持する保持部材（１群鏡筒３４）によりロックレバー（規制部材）４２の規制が解除される。

しかしこのままでは、収納動作に際して２群レンズホルダー７が２群保持部材４０に対して退避できないため、下記のようにロック解除機構が動作して収納動作を可能にしている。

収納動作が開始され、プリズム９が光軸Ｂに沿って、鏡筒外に退避した後、１群鏡筒３４が光軸Ａに沿って退避を始めると、先ず１群鏡筒３４のロック解除部３４ｂがロックレバー４２を図外のバネ力に逆らって、反時計方向に回転させる。

図中、ロックレバー４２が約９０°回転すると、ロックレバー４２と２群レンズホルダー７とは光軸方向の干渉がなくなる。

そして、図８（ｂ）に示すように、１群鏡筒３４の２群当接部３４ａが２群レンズホルダー７のフランジ部７ａに当接し、バネ４１の付勢力に逆らって２群レンズホルダー７を収納位置に退避させることが可能となっている。

図９は、図１における第１レンズ群２５及び第２レンズ群２６の収納状態を示す要部断面斜視図である。

以上説明した通り、２群レンズホルダー７のロック機構及びその解除機構を実現したことで、小型化と耐衝撃性を両立することが可能となった。

以上本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係る撮像装置における撮影レンズ系（鏡筒）が広角であるＷＩＤＥ状態を示す要部構成図である。本発明の実施の形態に係る撮像装置における撮影レンズ系が長焦点であるＴＥＬＥ状態を示す要部構成図である。図１、図２の撮像装置における撮影レンズ系の収納状態を示す要部構成図である。図１、図２の撮像装置における撮影レンズ系の収納状態を示す要部斜視図である。図１における第１レンズ群２５とプリズム９が撮影状態にセットされた状態を示す要部斜視図である。図４における固定筒３１のプリズム９が潜り抜ける切り欠き部３１ｂを外面展開した図である。図１における第１レンズ群２５及び第２レンズ群２６の撮影状態（ＷＩＤＥ）を示す要部断面斜視図である。図１、図２の撮像装置におけるロック機構を示す要部断面図である。図１における第１レンズ群２５及び第２レンズ群２６の収納状態を示す要部断面斜視図である。

符号の説明

７２群レンズホルダー
７ａフランジ部
９プリズム
２５第１レンズ群
２６第２レンズ群
３４１群鏡筒
４０２群保持部材
４２ロックレバー

Claims

物体側に位置する少なくとも２つの物体側レンズ群と、
撮影状態において前記少なくとも２つの物体側レンズ群の光軸である第１の光軸上に位置し、撮影状態から非撮影状態に切り換るときに、前記第１の光軸と異なる方向に伸びた第２の光軸に沿って退避される反射光学素子とを備え、
前記少なくとも２つの物体側レンズ群のうち、物体側に位置する第１レンズ群は、非撮影状態において、前記第１の光軸に沿って前記第１レンズ群を駆動制御する第１の駆動枠により保持され、
前記少なくとも２つの物体側レンズ群のうち、前記第１レンズ群より前記反射光学素子側に位置する第２レンズ群は、前記第１の光軸に沿って前記第２レンズ群を駆動制御する第２の駆動枠に前記第１の光軸と平行な軸に沿って伸縮するバネを介して連結されるレンズ保持枠により保持され、
前記バネは、前記第２の駆動枠との連結部を前記レンズ保持枠との連結部より物体側に有し、撮影状態において、その弾性力により前記レンズ保持枠を物体側に付勢することで前記第２の駆動枠に前記レンズ保持枠を固定し、
前記反射光学素子は、前記第１の光軸方向に進行する光を前記第２の光軸方向に折り曲げており、
前記第１の駆動枠は、撮影状態から非撮影状態に切り換るとき、前記レンズ保持枠の有する第１の当接部を押圧することにより前記第２の駆動枠への前記レンズ保持枠の固定を解除し、前記バネによる付勢の方向とは反対方向に前記レンズ保持枠を退避させる第２の当接部を有し、
非撮影状態において、前記第２の駆動枠と前記レンズ保持枠の後部とで形成されるスペース及び、撮影状態において前記反射光学素子の位置していたスペースに、少なくとも前記第２レンズ群が収納されることを特徴とする撮像装置。
前記レンズ保持枠の一部は、撮影状態において前記反射光学素子が位置していたスペースに退避することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
非撮影状態において前記第１レンズ群を駆動する駆動源と前記反射光学素子を駆動する駆動源は同一であると共に、前記第１レンズ群が前記第１の光軸に沿って移動している際に、前記反射光学素子が駆動されない状態が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
非撮影状態において前記第１レンズ群を駆動する駆動源と前記反射光学素子を駆動する駆動源は同一であると共に、前記反射光学素子が前記第２の光軸に沿って駆動されている際に、前記第１レンズ群が前記第１の光軸に沿って移動しない状態が存在することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
撮影状態において、前記バネによる付勢の方向とは反対方向への前記レンズ保持枠の移動を規制する規制部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
撮影状態から非撮影状態への移行に際し、前記第１の駆動枠は、前記規制部材による規制を解除する解除部を備えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。