JP5693085B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、収納位置と撮影位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更するズーム式のレンズ鏡筒を備える銀塩カメラ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置に関する。

ズーム式レンズ鏡筒を備えるデジタルカメラ等の撮像装置では、小型化を図るために、複数のレンズ群から入射した光束を光軸と交差する方向に屈曲させて撮像素子に導くプリズム等の反射光学素子を備えるものが提案されている（特許文献１）。

この提案では、レンズ鏡筒の第１レンズ群の後方に配置されたプリズム等により第１レンズ群から入射した光束を入射光軸に対して略直交する方向の撮像素子側に屈曲させる。

特開２００９−１２２６４０号公報

ところで、光束の入射光軸上に配置される第１レンズ群等を大型化した場合にも、レンズ鏡筒の沈胴状態でのカメラの入射光軸方向の寸法を短くしてカメラの薄型化を図ることが望まれる。

しかし、操作手段など外装にある部材と撮像素子とが第２光軸方向で、第２光軸に直交する面上に重なって配置したい場合、撮像装置の薄型化を阻害しかねない。撮像装置の背面側（被写体像の入射側と反対側）において、操作手段などの外装にある部材とＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を保持するセンサープレートとが第１光軸方向で干渉するためである。

そこで、本発明は、撮像装置の更なる薄型化を図ることができる仕組みを提供することを目的とする。

本願発明の一つの側面によれば、収納位置と撮影位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更するズーム式のレンズ鏡筒を備える撮像装置であって、
第１の光軸に沿って配置されるレンズ群と、
前記レンズ群から入射した光束を前記第１の光軸と交差する方向に伸びる第２の光軸に屈曲させて撮像素子に導く反射光学素子と、
前記撮像素子の前記第２の光軸の後方に位置して前記撮像素子から出力される信号を処理する撮像基板と、
前記撮像素子を保持する保持部と当該保持部が形成する平面よりも光軸の後方に突出し当該保持部の端部を連結する連結部と前記撮像素子が内部に挿入される開口部とを備えた撮像素子保持部材とを有し、
前記第２の光軸の方向から見た場合、前記連結部と前記保持部が形成する平面との間にあるスペース内に前記撮像素子および前記撮像基板が配置され、
前記撮像素子は、前記撮像素子保持部材の前記第２の光軸の後方から前記連結部に保持されていることを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の更なる薄型化を図ることができる。

本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラのレンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置（広角位置）にある状態を示す要部断面図である。 図１を第１レンズ群の被写体側から見た主要部分の正面図である。 第３レンズ群の駆動機構を説明するための斜視図である。 絞り兼シャッタの斜視図である。 絞り兼シャッタの分解斜視図である。 レンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置（望遠位置）にある状態を示す要部断面図である。 図６を第１レンズ群の被写体側から見た主要部分の正面図である。 レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す要部断面図である。 図８を第１レンズ群の被写体側から見た正面図である。 カム筒、及びプリズムを駆動する機構の一部を分解した斜視図である。 プリズムを保持する保持部材とプリズム駆動部の一部とを示す平面図である。 固定筒の内周側展開図である。 プリズムキャリアとプリズムディレイギアとの位相関係、及びトーションバネのチャージ量を説明するための図である。 カム筒及びプリズムを駆動する機構の一部を破断した斜視図である。 レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を背面側から見た図である。 レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す光軸Ｂに直交する方向の要部断面図である。 レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示すカメラ本体の第１レンズ群の光軸方向被写体側から見た斜視図である。 撮像装置の第１レンズ群の光軸方向撮影者側から見た斜視図である。 ＳＩＮＫ位置（収納位置）のレンズ鏡筒の部分斜視図である。 レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す第１レンズ群の光軸に垂直な方向のカメラ本体の断面図である。 レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す撮像装置の断面図である。 撮像装置の撮像素子部を光軸Ｂ被写体と反対側から見た斜視図である。 撮像素子部を光軸Ｂ被写体側から見た斜視図である。 レンズ鏡筒に取り付ける撮像素子８とセンサープレート２００、撮像基板２０１の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。

図１は本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラのレンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置（広角位置）にある状態を示す要部断面図、図２は図１を第１レンズ群の光軸方向から見た主要部分の正面図である。なお、レンズ鏡筒は、収納位置と撮影位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更するズーム式のレンズ鏡筒とされている。

図１及び図２に示すように、本実施形態のデジタルカメラは、ズーム式レンズ鏡筒として、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、プリズム６、固定筒６２、カム筒６１、直進ガイド筒６３、及び鏡筒保持枠の一例を構成するズームボディ６４を備える。なお、図２では、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、固定筒６２、及び直進ガイド筒６３の図示は省略している。

第１レンズ群１０は、１群鏡筒１１に１群レンズ１が保持され、第２レンズ群２０は、２群鏡筒２１に２群レンズ２が保持されている。１群レンズ１及び２群レンズ２から入射した光束は、プリズム６により１群レンズ１及び２群レンズ２の光軸Ａに対して略９０°の角度で交差する光軸Ｂの方向に屈曲されて、撮像素子８の結像面に導かれる。プリズム６は、光軸Ｂに沿って移動可能に保持部材６０に保持されている。ここで、光軸Ａは本発明の第１の光軸の一例に相当し、光軸Ｂは本発明の第２の光軸の一例に相当する。

プリズム６と撮像素子８との間には、プリズム６から撮像素子８に向けて順番に、撮影光量を制御する絞り兼シャッタ９、３群レンズ３、４群レンズ４、５群レンズ５、及び光学フィルタ７が光軸Ｂに沿って配置されている。ここで、３群レンズ３、４群レンズ４、及び５群レンズ５は、本発明の光学系の一例に相当する。

絞り兼シャッタ９は、シャッタ地板９２に固定され、３群レンズ３は、３群地板３１に保持されており、３群地板３１とシャッタ地板９２とを互いにねじ等で結合して一体化することで第３レンズ群３０を構成している。第３レンズ群３０がステッピングモータ３２の駆動により光軸Ｂに沿って進退することで変倍動作が行われる。

図３は、第３レンズ群３０の駆動機構を説明するための斜視図である。図３に示すように、ステッピングモータ３２の出力軸には、ギア３３が取り付けられており、ギア３３はギア３４と噛合してスクリュー３５を増速回転させる。スクリュー３５には、３群地板３１に取り付けられたラック３６が噛合しており、３群地板３１は、光軸Ｂと平行な２本のガイド軸８６，８７によって光軸Ｂに沿って移動可能に支持されている。従って、スクリュー３５が回転することにより、ラック３６が光軸Ｂ方向の力を受けて移動し、ラック３６と共に第３レンズ群３０が光軸Ｂ方向に移動する。

図４は絞り兼シャッタ９の斜視図、図５は絞り兼シャッタ９の分解斜視図である。図４及び図５に示すように、絞り兼シャッタ９は、シャッタ地板９２と３群地板３１側に配置されるカバー９６との間に、開口９６ａを開閉する複数の羽根９４，９５が設けられている。カバー９６とシャッタ地板９２とは、ビス８７により互いに固定されている。

ステッピングモータ９１は、絞り兼シャッタ９の複数の羽根９４，９５を開閉駆動するためのアクチュエータであり、ステッピングモータ９１のモータ軸には、モータ軸の軸線に対して直交する方向に延びるレバー９３が取り付けられている。レバー９３の延設方向の両端部には、それぞれ軸９３ａ，９３ｂが突設されている。

軸９３ａは、シャッタ地板９２に形成された円弧状穴９２ａ、羽根９４に形成された長穴９４ａ及びカバー９６に形成された円弧状穴９６ａに挿入され、円弧状穴９２ａ，９６ａに沿って移動可能とされている。また、軸９３ｂは、シャッタ地板９２に形成された円弧状穴９２ｂ、羽根９５に形成された長穴９５ａ及びカバー９６に形成された円弧状穴９６ｂに挿入され、円弧状穴９２ｂ，９６ｂに沿って移動可能とされている。

そして、レバー９３がステッピングモータ９１の駆動により回転すると、羽根９４，９５が互いに逆方向に回動し、羽根９４，９５を往復回動させることで、開口９６ａを開閉する。これにより、開口９６ａを開閉する羽根９４，９５どうしの隙間を調整することで撮影光量を制御する絞り機能を実現し、開口９６ａを開いた状態から閉じた状態に羽根９４，９５を動かすことでシャッタ機能を実現する。

図１及び図２に戻って、４群レンズ４は、４群レンズホルダ４１に保持されて第４レンズ群４０を構成する。第４レンズ群４０は、前述のガイド軸８６，８７により光軸Ｂ方向に沿って移動可能に支持されている。また、第４レンズ群４０は、不図示のバネにより被写体側に付勢されており、撮影時は不図示のストッパに当接して図１及び図２に示す位置に固定されている。

５群レンズ５は、５群レンズホルダ５１に保持されて第５レンズ群５０を構成する。第５レンズ群５０は、前述のガイド軸８６，８７により光軸Ｂ方向に沿って移動可能に支持されている。そして、ステッピングモータ４２の駆動によりスクリュー４２ａを回転させて第５レンズ群５０を光軸Ｂに沿って進退移動させることで、変倍動作及び合焦動作が行われる。光学フィルタ７は、空間周波数の高い光をカットする為のローパスフィルタ機能と赤外光をカットする機能を有する。

図６はレンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置（望遠位置）にある状態を示す要部断面図、図７は図６を第１レンズ群の光軸方向から見た主要部分の正面図である。なお、図７では、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、固定筒６２、及び直進ガイド筒６３の図示は省略している。

図６及び図７に示すように、レンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置にある状態では、第１レンズ群１０が光軸Ａに沿って被写体側に前進するとともに、第２レンズ群２０が光軸Ａに沿って後退してプリズム６に接近した位置で停止する。第３レンズ群３０は、ステッピングモータ３２の駆動により、光軸Ｂに沿ってプリズム６に向かって移動して該プリズム６に接近した位置で停止する。

このとき、図７に示すように、絞り兼シャッタ９の羽根９４，９５を開閉駆動するステッピングモータ９１は、光軸Ｂ方向の位置がプリズム６と一致するように、プリズム６の下側において光軸Ｂと平行にプリズム６に対して全域が重なる位置に配置される。第４レンズ群４０は、ステッピングモータ４２の駆動により、光軸Ｂに沿って撮像素子８に向かって移動して該撮像素子８に接近した位置で停止する。

図８はレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す要部断面図、図９は図８を第１レンズ群の光軸方向から見た正面図である。また、図１５はレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を背面側から見た図、図１６はレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す光軸Ｂに直交する方向の要部断面図である。

図８、図９、及び図１６に示すように、レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置にある状態では、プリズム６、第３レンズ群３０及び第５レンズ群５０は、光軸Ｂに沿って互いに干渉しないように撮像素子８側に移動する。このとき、第４レンズ群４０は、第３レンズ群３０に撮像素子８側に押されて収納位置まで繰り込まれる。これにより、第２レンズ群２０及び第１レンズ群１０の後方に収納空間が形成される。

ズームボディ６４は、ガイド軸８６，８７及び光学フィルタ７を保持する。ガイド軸８６，８７は、図１５に示すように、軸方向の一端がカム筒６１内の２群鏡筒２１と光軸Ａ方向に重なる位置まで延びており、軸方向の他端は光学フィルタ７を保持する位置まで延びている。また、ズームボディ６４は、光軸Ａ方向の被写体側で固定筒６２を保持し、また、後述する駆動機構のギア列を保持する。

図１、図６及び図８において、寸法Ｘは、固定筒６２やカム筒６１及び撮像素子８側に移動する前のプリズム６の光軸Ａ方向の後方（被写体側の反対方向）に位置するズームボディ６４の背面壁の最小肉厚寸法を示す。また、寸法Ｙは、ズームボディ６４の背面壁の外面（被写体側の反対側の面）からプリズム６の保持部材６０までの寸法を示す。ズームボディ６４の最小肉厚や保持部材６０とのクリアランスなどを考慮すると、Ｙ≧Ｘの関係にある。

ここで、本実施形態では、ズームボディ６４の背面壁に、第２レンズ群２０が光軸Ａ方向に退避可能な貫通穴６４ａを形成している。このため、プリズム６の保持部材６０が撮像素子８側に退避した際に第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０の後方に形成される退避空間に、貫通穴６４ａによって形成されるＹ寸法分の空間が加わることになる。これらの空間を合わせた収納空間に、第２レンズ群２０及び第１レンズ群１０が光軸Ａに沿って退避して収納される。

また、図１６に示すように、２群鏡筒２１のガイド軸８６，８７に対応する部位には、第２レンズ群２０が光軸Ａに沿って退避する際に、ガイド軸８６，８７との干渉を回避するための逃げ溝２１ａ，２１ｂが形成されている。

そして、レンズ鏡筒の沈胴状態では、２群レンズ２は、ガイド軸８６，８７の間に挟まれる位置に収納され、２群レンズ２のＲ２面側は、ガイド軸８６，８７よりもＺ寸法分、光軸Ａ方向の後方に配置される。

このとき、図９に示すように、絞り兼シャッタ９の羽根９４，９５を開閉駆動するステッピングモータ９１は、光軸Ｂ方向の位置がプリズム６と一致するように、プリズム６の下側において光軸Ｂと平行にプリズム６に対して全域が重なる位置に配置される。

次に、固定筒６２、カム筒６１及び直進ガイド筒６３について説明する。図１９はＳＩＮＫ位置（収納位置）のレンズ鏡筒の部分斜視図である。固定筒６２の内周部には、カム筒６１の外周部に設けられカムピン（不図示）がカム係合するカム溝６２ａ（図６参照）が周方向に略等間隔で複数箇所形成されている。カム筒６１の外周部には、後述する駆動ギア６８に噛合するギア部６１ａが形成され、駆動ギア６８から駆動力が伝達されることで、カム筒６１が回転駆動される。カム筒６１の光軸Ａの方向の結像面側（後方）には切り欠き６１ｂと６１ｃが設けられている（図１９参照）。このとき、固定筒６２のカム溝６２ａとカム筒６１のカムピンとのカム作用により、カム筒６１は光軸Ａに沿って進退することとなる。また、カム筒６１の内周部には、不図示の１群カム溝及び２群カム溝が形成されている。

直進ガイド筒６３は、カム筒６１の内周側に配置され、カム筒６１と一体となって回転可能且つ、光軸Ａ方向に移動可能とされている。直進ガイド筒６３の光軸Ａの方向の結像面側（後方）には切り欠き６３ａと６３ｂが設けられている（図１９参照）。図１に示されるＷＩＤＥ位置から光軸Ａの結像面側（後方）に直進ガイド筒６３が移動すると、切り欠き６３ａにガイド軸８６が、切り欠き６３ｂにガイド軸８７が入り込む。これにより、ガイド軸８６，８７と直進ガイド筒６３とが干渉することなく図８、図１９に示されるＳＩＮＫ位置に移動することができる。カム筒６１と直進ガイド筒６３との間には、第１レンズ群１０が配置され、第１レンズ群１０の１群鏡筒１１の外周部に設けたカムピンがカム筒６１の１群カム溝とカム係合している。また、直進ガイド筒６３の外周部には、光軸Ａ方向に沿って延びる直進溝（不図示）が形成されており、この直進溝に１群鏡筒１１の内周部に設けた凸部が係合することにより、１群鏡筒１１の回転方向の動きが規制されている。

直進ガイド筒６３の内周側には、第２レンズ群２０が配置され、第２レンズ群２０は、第１レンズ群１０と同様に、２群鏡筒２１に設けた不図示のカムピンがカム筒６１の２群カム溝にカム係合する。また、直進ガイド筒６３には、光軸Ａ方向に不図示の貫通溝が設けられており、この貫通溝に２群鏡筒２１のカムピンの根元に配置された係合部が係合することにより、２群鏡筒２１の回転方向の動きが規制されている。

そして、カム筒６１が回転すると、カム筒６１の１群カム溝と１群鏡筒１１のカムピンとのカム作用により、１群鏡筒１１の凸部が直進ガイド筒６３の直進溝を光軸Ａ方向に摺動しながら、１群鏡筒１１がカム筒６１に対して光軸に沿って進退する。従って、カム筒６１が固定筒６２に対して光軸Ａに沿って進退すると、カム筒６１に対して１群鏡筒１１が光軸Ａに沿って進退して１群レンズ１が収納位置と撮影位置との間を移動する。２群レンズ２についても、同様の動作によって収納位置と撮影位置との間を移動する。

次に、図１０〜図１４を参照して、カム筒６１及びプリズム６の駆動機構について説明する。図１０は、カム筒６１、及びプリズム６を駆動する機構の一部を分解した斜視図である。

図１０及び図１４において、ＳＷモータ６７は、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０をＳＩＮＫ位置とＷＩＤＥ位置の間で移動させるための駆動源である。ＴＷモータ５３は、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０をＴＥＬＥ位置とＷＩＤＥ位置との間で移動させるための駆動源である。ＳＷモータ６７及びＴＷモータ５３は、それぞれモータ軸線を光軸Ｂ方向に向け、かつモータ軸をカム筒６１の径方向内側に向けて配置されており、また、ＴＷモータ５３は、ＳＷモータ６７より被写体側に配置されている。ＳＷモータ６７のモータ軸には、ウォームギア５２が圧入され、ＴＷモータ５３のモータ軸には、ウォームギア５４が圧入されている。

ウォームギア５２とウォームギア５４との間には、被写体側（図の上側）から順に光軸Ａと平行にズームリングギア５５、ズームキャリアギア５６及び太陽ギア５７が同軸配置されている。

太陽ギア５７は、３段の平ギアからなる太陽ギア５７ａ〜５７ｃを備え、太陽ギア５７ａに噛合するギア６６ｂが斜歯ギア６６ａを介してウォームギア５２と噛合している。

ズームキャリアギア５６は、ギア部５６ａ、及びギア部５６ａの被写体側を向く面に周方向に略等間隔で突設された３本の軸部を備え、３本の軸部には、それぞれズーム遊星ギア５８が軸支されている。また、ギア部５６ａには、ウォームギア５４が斜歯ギア６５ｂを介して平ギア６５ａと噛合し、ズーム遊星ギア５８は、ギア５７ｂに噛合するようになっている。ズームリングギア５５は、内歯ギア５５ａと外歯ギア５５ｂとを備え、内歯ギア５５ａには、ズーム遊星ギア５８が噛合し、外歯ギア５５ｂは、アイドラギア５９を介して駆動ギア６８に噛合し、駆動ギア６８は、カム筒６１のギア部６１ａに噛合する。

次に、プリズム駆動部８０について説明する。プリズム駆動部８０は、太陽ギア５７の下側で被写体側から順にプリズムキャリア８１、トーションバネ８４及びプリズムディレイギア８２が太陽ギア５７と同軸に配置されており、プリズムディレイギア８２は、プリズムキャリア８１に回転自在に軸支される。

プリズムキャリア８１の被写体側を向く面には、３本の軸部が周方向に略等間隔で突設されており、３本の軸部には、それぞれプリズム遊星ギア８３が軸支されている。プリズム遊星ギア８３は、太陽ギア５７ｃ及び不図示のギア地板に固定された内歯ギアに噛合するようになっている。

プリズムディレイギア８２のギア部には、プリズム駆動ギア８５が噛合する。プリズムキャリア８１及びプリズムディレイギア８２には、それぞれ掛止部８１ｂ及び掛止部８２ｂが互いに対向する方向に延びて設けられており、掛止部８１ｂは、掛止部８２ｂより径方向内側に配置されている（図１３参照）。

トーションバネ８４は、コイル部と、コイル部の軸方向両端から径方向外側に延びる２本の腕部８４ａ，８４ｂとを備える。２本の腕部８４ａ，８４ｂは、プリズムディレイギア８２及びプリズムキャリア８１の掛止部８２ｂ，８１ｂに掛止される。トーションバネ８４は、組み込み時には、掛止部８２ｂ及び掛止部８１ｂが同位相に配置された状態（図１３（ｂ）参照）で、２本の腕部８４ａ，８４ｂが掛止部８２ｂに掛止されてプリチャージされている。

この状態で、プリズムディレイギア８２の回転を自由にして、プリズムキャリア８１を回転させると、プリズムキャリア８１、プリズムディレイギア８２及びトーションバネ８４は一体的に回転する。一方、プリズムディレイギア８２の回転を規制した状態で、プリズムキャリア８１を回転させると、トーションバネ８４をオーバーチャージしながらプリズムキャリア８１のみが回転する。

図１１は、プリズム６を保持する保持部材６０とプリズム駆動部８０の一部を示す平面図である。

図１１に示すように、保持部材６０は、互いに平行配置されて光軸Ｂ方向に延びる２本のガイド軸８６，８７に移動可能に係合する係合部６０ａ及び６０ｂが形成されている。係合部６０ａには、ラックギア６０ｃが形成されており、該ラックギア６０ｃは、プリズム駆動ギア８５と噛合している。このため、プリズム駆動ギア８５が回転すると、保持部材６０がプリズム６と一体となって光軸Ｂに沿って進退する。

次に、図１０に戻って、カム筒６１及びプリズム６の動作について説明する。

ＳＷモータ６７を駆動してＴＷモータ５３を停止した場合、ＳＷモータ６７から駆動力が太陽ギア５７に伝達されて該太陽ギア５７が回転し、ＴＷモータ５３に接続されているズームキャリアギア５６は停止している。そのため、ズーム遊星ギア５８は、公転せず自転のみする。

例えば、太陽ギア５７ｂの歯数を９、ズーム遊星ギア５８の歯数を１０、ズームリングギア５５の内歯ギア５５ａの歯数を３０とすると、太陽ギア５７の回転は１／３．３３倍に減速されてズームリングギア５５に伝達される。これにより、外歯ギア５５ｂの回転がアイドラギア５９を介して駆動ギア６８に伝達され、駆動ギア６８の回転がカム筒６１のギア部６１ａに伝達されてカム筒６１が回転駆動される。

ズームリングギア５５の回転方向は、太陽ギア５７と逆方向となる。そして、このとき、太陽ギア５７の回転がプリズム遊星ギア８３を経てプリズムキャリア８１に伝達される。ここで、保持部材６０が光軸Ｂ方向に移動可能であれば、トーションバネ８４とプリズムディレイギア８２がプリズムキャリア８１と一体に回転し、保持部材６０を光軸Ｂ方向に進退させる。一方、保持部材６０の光軸Ｂ方向の移動が規制されていれば、プリズムディレイギア８２も回転できないため、トーションバネ８４がオーバーチャージしながらプリズムキャリア８１の回転を吸収する。

ＳＷモータ６７を停止し、ＴＷモータ５３を駆動した場合、ＳＷモータ６７に接続されている太陽ギア５７は停止し、ＴＷモータ５３に接続されているズームキャリアギア５６は回転する。そのため、ズーム遊星ギア５８は自転と公転をする。例えば、太陽ギア５７ｂの歯数を９、ズーム遊星ギア５８の歯数を１０、ズームリングギア５５の内歯ギア５５ａの歯数を３０とすると、ズームキャリアギア５６の回転は１．３倍に増速されてズームリングギア５５に伝達されて、カム筒６１を回転駆動する。

この場合、ズームリングギア５５の回転方向は、ズームキャリアギア５６と同じ方向になる。そして、このとき、太陽ギア５７が停止しているため、プリズムキャリア８１も停止しており、保持部材６０には駆動力は伝達されない。

ＳＷモータ６７とＴＷモータ５３を同時に駆動した場合、ズームリングギア５５には、合成された回転数が伝達される。例えば、太陽ギア５７をＣＷ（時計回り）方向に１ｒｐｍ、ズームキャリアギア５６をＣＷ方向に１ｒｐｍで回転した場合を考える。太陽ギア５７によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＣＷ（反時計回り）方向に０．３ｒｐｍであり、ズームキャリアギア５６によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＷ方向に１．３ｒｐｍである。従って、これらを合成して、ズームリングギア５５はＣＷ方向に１ｒｐｍで回転する。

ここで、太陽ギア５７をＣＷ方向に１．３ｒｐｍ、ズームキャリアギア５６をＣＷ方向に０．３ｒｐｍで回転した場合を考える。太陽ギア５７によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＣＷ方向に０．３９ｒｐｍであり、ズームキャリアギア５６によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＷ方向に０．３９ｒｐｍである。これらを合成すると、ズームリングギア５５は停止することになる。

以上の説明から、ＳＷモータ６７とＴＷモータ５３の回転数と回転方向を適切に選択することで、カム筒６１を停止させた状態でプリズム６を駆動することができることが分かる。また、ＳＷモータ６７に接続したギア列の減速比は大きく、ＴＷモータ５３に接続したギア列の減速比は小さくなることが分かる。この点については、後述する。

次に、図１２及び図１３を参照して、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０を光軸Ａ方向に繰り出して、プリズム６を撮影位置に配置する動作について説明する。

図１２は、固定筒６２の内周側展開図である。図１２に示すように、固定筒６２の内周部には、カム筒６１の外周部に設けたカムピンがカム係合するカム溝６２ａが周方向に略等間隔で複数箇所形成されている。また、固定筒６２の後端部には、プリズム６を保持する保持部材６０が光軸Ｂ方向に進退する際に通り抜ける切り欠き６２ｂが形成されている。

更に、カム筒６１及び直進ガイド筒６３のガイド軸８６，８７に対応する部位には、２群鏡筒２１と同様に、光軸Ａ方向に沿ってＳＩＮＫ位置（沈胴位置）に退避する際に、ガイド軸８６，８７との干渉を回避するための逃げ溝（不図示）が形成されている。ここで、カム筒６１及び直進ガイド筒６３は、本発明の駆動筒の一例に相当する。

図１３は、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２との位相関係、及びトーションバネ８４のチャージ量を説明するための図である。

レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置のとき、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａ内で図１２中の位置６２ｃに配置されている。このとき、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２の位相関係は、図１３（ａ）に示すように、トーションバネ８４をオーバーチャージした位相関係にある。この状態において保持部材６０は、トーションバネ８４のチャージ力によって光軸Ｂの退避方向（撮像素子８側）に付勢されているが、不図示のメカ端によって退避方向への移動が規制されている。

レンズ鏡筒を撮影状態にするには、まず、ＳＷモータ６７をカム筒６１の繰り出し方向に回転させる。このとき、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａを図１２の右方向に移動し、リフトを有する区間で第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０が光軸Ａに沿って繰り出し方向に移動する。この繰り出し動作の間、プリズムキャリア８１も保持部材６０を撮影位置に繰り出す方向に回転するが、トーションバネ８４がオーバーチャージの状態であるため、プリズムディレイギア８２は停止したままとなる。従って、保持部材６０は、退避位置から動かない。

カム筒６１が光軸Ａ方向に繰り出して、保持部材６０が撮影位置側に移動できる空間が形成されると、図１３（ｂ）に示すように、プリズムキャリア８１の掛止部８１ｂとプリズムディレイギア８２の掛止部８２ｂとの位相が一致する。

また、ＳＷモータ６７をカム筒６１の繰り出し方向に回転させると、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａを図１２の右方向に移動し、同時に保持部材６０が撮影位置に向けて移動する。

そして、カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達すると、ＳＷモータ６７をカム筒６１の繰り出し方向に駆動した状態で、ＴＷモータ５３をカム筒６１の繰り込み方向に駆動する。これにより、カム筒６１はＷＩＤＥ位置で停止した状態で保持部材６０のみが光軸Ｂ方向に沿って撮影位置に向けて移動を続ける。

保持部材６０は、撮影位置に達すると、不図示の撮影側ストッパに当接して停止し、保持部材６０の停止と同時に、プリズムディレイギア８２も停止する。このとき、ＳＷモータ６７をさらにカム筒６１の繰り出し方向に駆動し続けることで、プリズムキャリア８１が保持部材６０を撮影位置に繰り出す方向に回転し続けて、トーションバネ８４をオーバーチャージする。

トーションバネ８４をある程度オーバーチャージすることで、トーションバネ８４の作用によって保持部材６０が撮影側ストッパ側に付勢されるため、撮影時に保持部材６０の位置や姿勢が安定する効果がある。

トーションバネ８４が所定のオーバーチャージ状態に達した時点で、ＳＷモータ６７とＴＷモータ５３を停止する。

以上の動作によって、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、プリズム６は、ＷＩＤＥ位置に配置されて、撮影状態となる。カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達すると、カムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａ内の位置６２ｄに移動する。その後、第３レンズ群３０及び第４レンズ群４０を光軸Ｂの所定の位置に移動させる。

レンズ鏡筒をＷＩＤＥ位置からＳＩＮＫ位置に移動させる場合は、前述と逆の動作を行う。まず、第３レンズ群３０及び第４レンズ群４０を光軸Ｂ方向に沿って撮像素子８側に退避させる。次に、ＴＷモータ５３をカム筒６１の繰り出し方向に駆動しながら、同時にＳＷモータ６７をカム筒６１の繰り込み方向に駆動すると、カム筒６１は回転せずに、プリズムキャリア８１のみが保持部材６０を撮影位置に繰り出す方向に回転する。

そして、上述したトーションバネ８４のオーバーチャージ分だけプリズムキャリア８１が回転して、プリズムキャリア８１の掛止部８１ｂとプリズムディレイギア８２の掛止部の位相が一致する。このとき、プリズムディレイギア８２は、プリズムキャリア８１、トーションバネ８４と一体的に保持部材６０を退避位置に繰り込む方向に回転して、保持部材６０が退避方向に移動する。

保持部材６０が退避位置に移動して、カム筒６１の後方に収納可能な空間が形成されると、ＴＷモータ５３が停止して、ＳＷモータ６７のみがカム筒６１を繰り込む方向に駆動を続け、カム筒６１が繰り込みを開始する。保持部材６０は、退避位置まで移動すると、不図示の退避側メカ端に当接して停止し、同時にプリズムディレイギア８２も停止する。

ＳＷモータ６７は、カム筒６１を収納位置まで繰り込むために駆動し続けるので、プリズムキャリア８１は、トーションバネ８４をオーバーチャージしながら、保持部材６０を退避位置に繰り込む方向に回転し続ける。カム筒６１がＳＩＮＫ位置に収納されて、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０が収納されると、ＳＷモータ６７が停止する。

レンズ鏡筒をＷＩＤＥ位置とＴＥＬＥ位置の間で変倍動作する場合は、ＴＷモータ５３のみを駆動することにより、保持部材６０を光軸Ｂ方向に移動させることなく第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０を光軸Ａ方向に移動させることができる。レンズ鏡筒のＴＥＬＥ位置では、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａの位置６２ｅに配置される（図１２参照）。

次に、上述したように、ＳＷモータ６７に接続したギア列の減速比が大きく、ＴＷモータ５３に接続したギア列の減速比が小さいことによる効果について説明する。

通常、固定筒６２のカム溝６２ａのリフト角が大きいＳＩＮＫ位置から撮影領域までの領域の方が、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置までの撮影領域よりも、カム筒６１の駆動負荷が大きい。また、ＳＩＮＫ位置から撮影領域までの領域では、レンズバリアの作動負荷がさらに加わる場合が多いため、減速比が大きいギア列を用いて、モータのトルクを増幅する必要がある。

一方、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置までの撮影領域では、動画等の撮影中にレンズ駆動音が録音されないように、モータの回転数を低く押さえる必要がある。このとき、減速比の大きいギア列を用いると、カム筒の回転速度が極端に遅くなってしまう。

本実施形態では、カム筒６１の負荷が大きいＳＩＮＫ位置から撮影領域までの領域では、減速比の大きいギア列を介してＳＷモータ６７の駆動力をカム筒６１に伝達してカム筒６１を駆動する。また、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置までの撮影領域では、減速比の小さいギア列を介してＴＷモータ５３の駆動力をカム筒６１に伝達してカム筒６１を駆動する。従って、動画撮影中にモータの駆動音が小さくなるようにＴＷモータ５３を低速回転させても、快適な変倍動作速度を得ることができる。

また、本実施形態では、ＳＷモータ６７とＴＷモータ５３を異なる種類のモータにすることができる。例えば、ＳＷモータ６７には、ＤＣモータを使用し、ＴＷモータ５３にはステッピングモータを使用することができる。ステッピングモータは、ＤＣモータに比べて、低速での安定した制御ができるため、動画撮影中の低速駆動に好適である。

更に、ステッピングモータは、駆動方式としてマイクロステップ駆動や２相励磁駆動などが選択できる。マイクロステップ駆動を用いれば、さらに静粛性の高い駆動ができ、２相駆動を用いれば、高トルク駆動ができるため、例えば静粛性が必要な動画撮影中の変倍動作にはマイクロステップ駆動を用い、静止画撮影中の変倍動作には２相駆動を用いると良い。

また、本実施形態の駆動機構のギア列の構成は、ＳＩＮＫ位置からＴＥＬＥ位置までの全ての領域において、ＳＷモータ６７とＴＷモータ５３のどちらを駆動してもカム筒６１を駆動することができる。したがって、高速の変倍動作が必要な場合は、ＳＷモータ６７を使用し、低速の変倍動作が必要な場合は、ＴＷモータ５３を使用するという使い分け可能である。

次に、図１０に戻って、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０の光軸Ａ方向の位置を検出するためのパルスギア列７０について説明する。

図１０に示すように、パルスギア列７０は、遊星ギア列の出力ギアであるズームリングギア５５及びアイドラギア５９に接続されている。パルスギア列７０の最終段のパルス板７１には、複数枚の羽根が設けられており、この羽根が通過した回数をフォトインタラプタ７２によってカウントすることで、カム筒６１の回転量を検出する。パルスギア列７０の増速比とパルス板７１の羽根の枚数は、光学設計によって決まる必要な分解能が得られるように決定される。

本来、モータの駆動力の伝達にギア列を用いる場合は、滑りによる回転量のロスなどがないため、モータの回転量に対してカム筒の回転量は減速比によって線形に決まる。しかし、実際には、ギアのバックラッシュや噛み合い誤差によって、モータの回転量に対するカム筒の回転量はばらつきが生じる。

ただし、一つのモータで一つのカム筒を駆動する従来のレンズ鏡筒は、一度ギア列を組み立ててしまえば、モータを駆動してもギアの噛み合い関係が不変である。つまり、毎回同じ歯同士が噛み合うため、モータの回転量に対するカム筒の回転量のばらつきの状態は毎回同じである。従って、モータの回転量から計算によってカム筒の回転量を求めても、実際の回転量との誤差は小さい。

これに対し、本実施形態のように、遊星ギア列を用いて二つのモータの回転量を合成して一つのカム筒を駆動する場合、一方のモータを回転させると他方のモータとズームリングギア５５の間の噛み合う歯の関係が変化する。

つまり、カメラの電源をＯＮするごとに、毎回違う歯同士が噛み合うため、モータの回転量に対するカム筒の回転量のばらつきの状態が異なる。そのため、モータの回転量から計算によってカム筒の回転量を求めても、実際の回転量との誤差が大きくなってしまう可能性がある。

しかし、本実施形態では、遊星ギア列の出力ギアであるズームリングギア５５とカム筒６１の間のアイドラギア５９から、パルスギア列７０を分岐させているため、パルスギア列７０とカム筒６１のギアの噛み合い関係は不変である。そのため、従来のレンズ鏡筒と同等の誤差で、カム筒の回転量を検出することができる。

以上説明したように、本実施形態では、ズームボディ６４の背面壁に貫通穴６４ａを形成しているので、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０の後方に形成される退避空間に貫通穴６４ａによるＹ寸法分（少なくともＸ寸法分以上）の空間が加わることになる。また、２群鏡筒２１、カム筒６１、及び直進ガイド筒６３のガイド軸８６，８７に対応する部位に、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０が光軸Ａに沿って退避する際に、ガイド軸８６，８７との干渉を回避するための逃げ溝をそれぞれ形成している。

これにより、入射光軸である光軸Ａに沿って配置される第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０の退避スペースを広げることができ、レンズ鏡筒の沈胴状態でのデジタルカメラの更なる薄型化を図ることができる。

（駆動部とマイクの位置）
次に第１から第５レンズ群１０、２０、３０、４０、５０を駆動する駆動部とマイクの位置について説明する。

図１７はレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示すカメラ本体１００の第１レンズ群の光軸方向被写体側から見た斜視図、図２０はレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す第１レンズ群の光軸に垂直な方向のカメラ本体１００の断面図である。図１７において、１０１はレンズ鏡筒、１０２はレリーズスイッチ、１０３はストロボ、１０４は左チャンネルマイク１０４Ｌ、右チャンネルマイク１０４Ｒから構成されるステレオマイクである。

（撮像装置のＳＩＮＫ位置での第１レンズ群の光軸に垂直な方向の断面図）
図２０は、レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す第１レンズ群の光軸に垂直な方向の撮像装置の断面図である。

図２０において、１０５は電池、１０６は三脚取り付けネジ、１０７はメインコンデンサ、１０８はカメラ外部の機器と接続するコネクタ端子、１０９はレリーズスイッチ１０２等の電気接続を操作基板である。１１０はＴＷモータ５３、ウォームギア５から駆動ギア６８までのギア列、ステッピングモータ３２、ギア３３、ギア３３、ステッピングモータ４２など変倍、合焦動作で第１レンズ群１０から第５レンズ群５０を光軸方向に駆動するズーム駆動ユニットである。ズーム駆動ユニット１１０は動画撮影中に各レンズ群を動かす際に録音されるノイズの騒音源となる。

また図２０において、Ｌは左チャンネルマイク１０４Ｌとズーム駆動ユニット１１０との距離、Ｒは右チャンネルマイク１０４Ｒとズーム駆動ユニット１１０との距離を示す。

図２０に示されるように、マイク１０４の左チャンネルマイク１０４Ｌ、右チャンネルマイク１０４Ｒはズーム駆動ユニット１１０に対して光軸Ｂを挟んだ位置に、光軸Ｂと略平行に配置される。光軸Ｂを挟んでズーム駆動ユニット１１０の反対には光軸Ｂに沿ってメインコンデンサ１０７が配置される。このため騒音源であるズーム駆動ユニット１１０と左チャンネルマイク１０４Ｌの距離Ｌ、ズーム駆動ユニット１１０と右チャンネルマイク１０４Ｒの距離Ｒがカメラ本体１００内で大きくなると共に、距離ＬとＲの差が大きくならない配置となっている。その為動画撮影中に変倍動作、合焦動作を行なった際に録音されるズーム駆動ユニット１１０の騒音レベルが小さくなると共に、左右のチャンネルに入る騒音レベルに大きな差が生じない。その結果として電気的なノイズ低減処理を左右のチャンネルに不均一に掛けるなどして再生時に左右のチャンネルの音に感じる違和感を低減することができる。

また図２０に示すようにズーム駆動ユニット１１０はモータを光軸Ｂに沿って光軸Ｂとカメラ本体１００の底面の間に配置している。ズーム駆動ユニット１１０やメインコンデンサ１０７のような縦長い部品を光軸Ｂを挟んで配置することで、スペース効率化が図られカメラ本体１０１を小型化することができる。

（撮像素子８の取り付けについて）
次に図１８と図２０から図２４を用いて撮像素子８の取り付けについて説明する。
図１８はカメラ本体の第１レンズ群の光軸方向撮影者側から見た斜視図、図２１はレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示すカメラ本体の断面図である。また図２２はカメラ本体の撮像素子部を光軸Ｂ被写体と反対側から見た斜視図、図２３は撮像素子部を光軸Ｂ被写体側から見た斜視図である。そして、図２４はレンズ鏡筒に取り付ける撮像素子８とセンサープレート２００、撮像基板２０１の分解斜視図である。

図１８において、２０４は撮影者がカメラの機能を選択する操作手段、２０５は撮影画像を確認する液晶パネルである。図２０から図２４において、２００は撮像素子８を保持する撮像素子保持部材としてのセンサープレートである。２０１は画像処理回路２０１ａと２０１ｂとが実装され、画像処理回路２０１ａと２０１ｂによって撮像素子８から出力される画像信号を処理する撮像基板である。２０２は接着剤、２０３はセンサープレート２００をズームボディ６４に固定する複数の固定ビスである。センサープレート２００に、撮像素子８と撮像基板２０１とが先着剤２０２によって接着固定される。このように、センサープレート２００と、撮像素子８、撮像基板２０１とを別体にすることで、撮像素子８の位置決めを行いやすくすることができる。

図２１、２２、２３、２４に見られるようにセンサープレート２００は撮像素子と光軸Ｂの後方方向略同一面からなる保持部２００ａと、保持部２００ａから光軸Ｂ方向結像面より被写体と反対側に伸びる連結部２００ｂからなる。この保持部２００ａは、コの字（あるいはＵの字）状になっており、連結部２００ｂは、保持部２００ａの端部を連結することで、センサープレート２００の強度を上げている。そして、上述のように、連結部２００ｂは、保持部２００ａより被写体と反対側に伸びる（あるいは突出）しているので、保持部２００ｂの面を含む仮想の平面との間にスペースＸを有している。

撮像素子８の光軸Ｂと直交する面の周囲３辺と保持部２００ａの隙間には接着材２０２が塗布され、撮像素子をセンサープレート２００に固定する。

これにより、保持部２００ｂの面を含む仮想の平面との間にスペースＸ（図２４参照）に、撮像素子８と撮像基板２０１とが位置することになる。連結部２００ｂと撮像素子８は光軸Ｂ方向に撮像基板２０１を囲むようにコの字状の保持部２００ａを連結していることになる。

この際、連結部２００ｂは、撮像素子８の外形の少なくとも１辺が光軸Ｂの方向で撮像素子８とオーバーラップすることで、小型化に寄与している。さらに、連結部２００ｂは、撮像素子８の撮像領域の長辺側の少なくとも１辺が光軸Ｂの方向で撮像素子８とオーバーラップすることで、さらに小型化に寄与できる。

このように保持部２００ａを連結部２００ｂでつなぐことでセンサープレート２００の部品精度が向上する。それとともに、センサープレート２００が操作手段２０４と干渉することを回避しカメラ本体１００の光軸Ａ方向の厚みを薄型化することができる（光軸Ｂの被写体側から見たときのセンサープレート２００の投影面積を小さくすることができる。）。

以上説明してきたように、本実施形態では、センサープレート２００に保持部２００ａと、保持部２００ａから光軸Ｂ方向結像面より被写体と反対側に伸びる連結部２００ｂを設け、連結部２００ｂと撮像素子８は光軸Ｂ方向に撮像基板２０１を囲むよう配置される。これにより、保持部２００ｂの面を含む仮想の平面との間にスペースＸを有している（図２４参照）。これによれば、センサープレート２００が操作手段２０４と干渉することを回避しカメラ本体１００の光軸Ａ方向の厚みを薄型化することができる。

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、反射光学素子としてプリズム６を例示したが、これに限定されず、例えばミラー等を用いてもよい。

６ プリズム
１０ 第１レンズ群
２０ 第２レンズ群
６１ カム筒
６１ｂ、６１ｃ 切り欠き
６２ 固定筒
６３ 直進ガイド筒
６３ａ、６３ｂ 切り欠き
６２ 固定筒
６３ 直進ガイド筒
６４ ズームボディ
６４ａ 貫通穴
８６ ガイド軸
８７ ガイド軸
１１０ ズーム駆動ユニット
１０４Ｌ 左チャンネルマイク
１０４Ｒ 右チャンネルマイク
２００ センサープレート
２００ａ 保持部
２００ｂ 連結部

Claims (4)

1. 収納位置と撮影位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更するズーム式のレンズ鏡筒を備える撮像装置であって、
   第１の光軸に沿って配置されるレンズ群と、
   前記レンズ群から入射した光束を前記第１の光軸と交差する方向に伸びる第２の光軸に屈曲させて撮像素子に導く反射光学素子と、
   前記撮像素子の前記第２の光軸の後方に位置して前記撮像素子から出力される信号を処理する撮像基板と、
   前記撮像素子を保持する保持部と当該保持部が形成する平面よりも光軸の後方に突出し当該保持部の端部を連結する連結部と前記撮像素子が内部に挿入される開口部とを備えた撮像素子保持部材とを有し、
   前記第２の光軸の方向から見た場合、前記連結部と前記保持部が形成する平面との間にあるスペース内に前記撮像素子および前記撮像基板が配置され、
   前記撮像素子は、前記撮像素子保持部材の前記第２の光軸の後方から前記連結部に保持されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子保持部材は、前記保持部と前記撮像素子が接着固定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子保持部材の前記連結部は、前記撮像素子の外形の少なくとも１辺が第２の光軸の方向で前記撮像素子とオーバーラップすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子保持部材の前記連結部は、前記撮像素子の撮像領域の長辺側の少なくとも１辺が第２の光軸の方向で前記撮像素子とオーバーラップすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

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