JP2009192581A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非撮影時に物体側レンズ群が後退した際に案内軸と干渉することがなく、薄型化を達成できるレンズ鏡胴。
【解決手段】物体からの光束が入射すると共に第１の光軸に沿って進退可能な物体側レンズ群と、物体側レンズ群から射出した光束を第１の光軸と略直交する第２の光軸の方向に反射させる反射光学素子と、第２の光軸上に配置され反射光学素子にて反射した光束を像面に結像させる像面側レンズ群と、を有する撮像光学系を保持すると共に、非撮影時に、反射光学素子は第２の光軸と略平行に配置された案内軸に案内されて撮影時の位置とは異なる位置に退避し、反射光学素子が撮影時に位置していた空間に物体側レンズ群が後退するように構成され、案内軸は、反射光学素子における物体に対して最も離間している位置にある端部より更に物体に対して離間している位置に配置されていること。
【選択図】図２

Description

本発明は、物体からの光束を入射光軸と略直交する方向に反射させる反射光学素子を有する撮像光学系を保持し、非撮影時に薄型になるように構成したレンズ鏡胴、及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置に関する。

従来より、撮像光学系の中に反射面を有するプリズムを配置し、物体からの入射光束を直角に反射させて結像面に導くレンズ鏡胴が知られている。このレンズ鏡胴によれば、複雑な沈胴機構を用いる必要がなく、撮像装置は撮影時にも非撮影時にも薄型となる。

一方、近年の撮像装置は、より高変倍の撮像光学系の搭載が望まれており、プリズムより物体側に位置する物体側レンズ群を光軸方向に進退させる構成のものが提案されている。このような物体側レンズ群は、撮影時にはプリズムより離間するように前進し、非撮影時にはプリズムの方に後退する。しかし、非撮影時に物体側レンズ群が後退したときに、その後方にプリズムが位置していると、充分に後退することができない。そこで、非撮影時に物体側レンズ群を更に後退させて撮像装置を薄型化するために、非撮影時にのみプリズムを横方向に退避させ、プリズムが位置していた空間に物体側レンズ群を後退させるレンズ鏡胴が提案されている（特許文献１，２参照）。
特開２００３−１６９２３６号公報 特開２００６−２５９６８５号公報

特許文献１においては、プリズムより物体側に位置する物体側レンズ群の光軸と直交して設けられた２本の案内軸に沿ってプリズムを退避させ、この退避動作に連動して物体側レンズ群を光軸方向に後退させている。但し、撮像光学系をＦナンバーの小さいレンズ、即ち明るいレンズにすると、物体側レンズ群の口径は他のレンズ群の口径と較べて大きく形成されるものであるが、特許文献１における物体側レンズ群はさほど大きく形成されていない。このために、物体側レンズ群が後退しても、前記案内軸と干渉することはない。

特許文献２においても、物体側レンズ群の光軸と直交して設けられた２本の案内軸に沿ってプリズムを退避させ、この退避動作に連動して物体側レンズ群を光軸方向に後退させている。なお、この物体側レンズ群は大口径に形成されているが、後退したときに物体側に位置する案内軸と干渉するような図になっており、また、このような干渉を避ける構成については記載されていない。

しかし、撮像光学系を高変倍化した場合、撮影に支障を来さない明るさの光学系にすると、物体側レンズ群をある程度大口径にせざるを得ない。そして、物体側レンズ群を撮影時には変倍に伴って相当量前進させ、非撮影時には可能な限り後退させるためには、物体側レンズ群を保持する鏡胴を複数の鏡筒で構成し、互いの鏡筒をカム溝とカムピンとで係合させると共に一部の鏡筒を回転させることにより、物体側レンズ群を進退させる構成になる。

また、撮像光学系を高変倍化した場合、物体側レンズ群を複数のレンズで構成し、変倍に伴って各レンズの間隔を変化させることもある。この場合は、物体側レンズ群を保持する鏡胴を複数の鏡筒で構成することが特に必要になる。

この点において、特許文献１においては、物体側レンズ群が小口径で単純に直進する構成であるので、前述の如く撮像光学系の高変倍化を達成することは困難である。

一方、特許文献２においては、変倍により物体側レンズ群のレンズ間隔が変化することはないが、広角端においては物体側レンズ群とプリズムが接近し、望遠端においては物体側レンズ群とプリズムが大きく離間する。また、非撮影時には物体側レンズ群の鏡胴が撮像装置の中に沈胴する。このように物体側レンズ群の移動量を大きくするためには、物体側レンズ群を保持する鏡胴を複数の鏡筒で構成することが必須であり、特許文献２においては物体側レンズ群の鏡胴は３個の鏡筒で構成された図になっている。そして、記載されていないが、３個の鏡筒を繰り出すためには、回転する鏡筒が必須である。

しかし、特許文献２においては、物体側レンズ群が後退したときに物体側に位置する案内軸と干渉するような図になっており、少なくとも一つの鏡筒は回転する必要があるので、その鏡筒を相当大きく切り欠かなければ案内軸を逃げることができず、実現困難である。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、非撮影時に物体側レンズ群の光軸と略直交して設けられた案内軸に沿ってプリズム等の反射光学素子を退避させ、この退避動作に連動して物体側レンズ群を光軸方向に後退させるレンズ鏡胴に関するものであって、非撮影時に物体側レンズ群が後退した際に前記案内軸と干渉することがなく、薄型化を達成できるレンズ鏡胴、及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置を提案することを目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．物体からの光束が入射すると共に第１の光軸に沿って進退可能な物体側レンズ群と、前記物体側レンズ群から射出した光束を前記第１の光軸と略直交する第２の光軸の方向に反射させる反射光学素子と、前記第２の光軸上に配置され、前記反射光学素子にて反射した光束を像面に結像させる像面側レンズ群と、を有する撮像光学系を保持すると共に、
非撮影時に、前記反射光学素子は前記第２の光軸と略平行に配置された案内軸に案内されて撮影時の位置とは異なる位置に退避し、前記反射光学素子が撮影時に位置していた空間に前記物体側レンズ群が後退するように構成されたレンズ鏡胴であって、
前記案内軸は、前記反射光学素子における物体に対して最も離間している位置にある端部より更に物体に対して離間している位置に配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。
２．前記物体側レンズ群を保持する鏡胴は複数の筒部材から構成され、少なくとも一つの筒部材が回転しながら進退することを特徴とする１に記載のレンズ鏡胴。
３．撮影時には、前記物体側レンズ群が物体側に前進し、前記物体側レンズ群が非撮影時に位置していた空間に前記反射光学素子が移動することを特徴とする１又は２に記載のレンズ鏡胴。
４．前記撮像光学系は変倍光学系であり、物体側レンズ群を構成する複数のレンズは第１の光軸に沿って移動し、像側レンズ群を構成する複数のレンズは第２の光軸に沿って移動することを特徴とする１〜３の何れか１項に記載のレンズ鏡胴。
５．前記反射光学素子が退避位置より撮影位置に移動したときに、前記反射光学素子の移動を停止させる停止部材を設けると共に、前記反射光学素子が撮影位置より後退することを防止するクリック機構を設けたことを特徴とする１〜４の何れか１項に記載のレンズ鏡胴。
６．１〜５の何れか１項に記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明のレンズ鏡胴、及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置は、非撮影時に物体側レンズ群の光軸と略直交して設けられた案内軸に沿ってプリズム等の反射光学素子を退避させ、この退避動作に連動して物体側レンズ群を光軸方向に後退させるものである。そして、前記案内軸は物体に対して最も離間している位置にある前記反射光学素子の端部より更に物体に対して離間している位置に配置されているので、物体側レンズ群を保持する筒部材が後退したときに前記案内軸と干渉することがない。従って、筒部材を充分に後退させることができ、全体として薄型のレンズ鏡胴が達成される。

先ず、本発明に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例としてのカメラの実施の形態を説明する。

図１はカメラの主要構成ユニットの内部配置の一例を示す斜視図である。

本カメラは、変倍可能で反射光学素子を有する撮像光学系を保持したレンズ鏡胴１が図示の如く横長に配置されている。本カメラの前面には撮像光学系の中で最も物体（被写体）側に配置された第１レンズＬ１が位置している。なお、第１レンズＬ１を露呈する開状態と第１レンズＬ１を被覆する閉状態とするレンズバリアを設けてもよい。

また、前面にはフラッシュ発光窓３が配置されていて、フラッシュ発光窓３の後方に反射傘、キセノン管、メインコンデンサ及び回路基板等で構成されるフラッシュユニット４が配置されている。

５は電池であり、本カメラの各部へ電源を供給する。電池５及び不図示の画像記録用メモリは、図示しない蓋部から挿脱が可能となっている。

本カメラの上面には、レリーズボタン６が配置され、その１段目の押し下げによりカメラの測光動作や測距動作が行われ、２段目の押し下げにより露光動作が行われる。７はメインスイッチボタンであり、カメラを動作状態と非動作状態に切り替える。

本カメラの背面には、レンズ鏡胴１の撮像光学系を広角端と望遠端の間で変倍を行うズームボタン８が配置されている。また、ＬＣＤ等で構成され、画像やその他の情報を表示する画像表示部９が配置されている。更に、図示していないが、撮影した画像を再生する再生釦、画像表示部９に各種のメニューを表示させるメニュー釦、表示から所望の機能を選択する選択釦等の操作部材が配置されている。

また、不図示であるが、これら主要構成ユニットの間には、各部を接続すると共に、各種電子部品が搭載された回路基板が配置され、各主要構成ユニットの駆動及び制御を行う。更に、不図示であるが、外部入出力端子、ストラップ取り付け部、三脚座等が配置されている。

次に、レンズ鏡胴１について図２を参照して説明する。なお、図２（Ａ）は撮影時に撮像光学系を望遠端に移動させたレンズ鏡胴の断面図、図２（Ｂ）は撮影時に撮像光学系を広角端に移動させたレンズ鏡胴の断面図、図２（Ｃ）は非撮影時のレンズ鏡胴の断面図である。

本レンズ鏡胴の撮像光学系は、物体（被写体）側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、プリズムＰ（反射光学素子）、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４及び光学フィルタＦから構成され、物体の光学像をこの撮像光学系によって光学フィルタＦの近傍に配置する不図示の撮像素子の像面に結像させる。

また、第１レンズＬ１には物体からの光束が入射し、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２は物体側レンズ群を構成する。そして、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２は撮影時に第１の光軸Ｏ１に沿って前進し、非撮影時には第１の光軸Ｏ１に沿って後退する。また、撮影時には変倍に伴って第１レンズＬ１は第１の光軸Ｏ１に沿って進退するが、第２レンズＬ２は移動しない。

プリズムＰは撮影時には第２レンズＬ２の後方に位置し、第２レンズＬ２から射出した光束を第１の光軸Ｏ１と直交する第２の光軸Ｏ２の方向に反射させる。プリズムＰは非撮影時には第２の光軸Ｏ２の方向に退避する。

第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４は撮影時の変倍に伴い第２の光軸Ｏ２に沿って互いのレンズ間隔を変化させながら移動し、像面側レンズ群を構成する。また、第４レンズＬ４は被写体距離の変化にも応じて移動し、物体の光像を撮像素子に合焦させる。

光学フィルタＦは赤外カットフィルタと光学的ローパスフィルタが積層され、固定されている。

第１レンズＬ１は鏡筒１１に保持され、鏡筒１１は直進筒１２を介してカム筒１３に保持され、更にカム筒１３は筐体６０に保持されている。また、不図示のカムピンが鏡筒１１の外周面より立設し、直進筒１２を貫通して、カム筒１３の内周面に設けた不図示のカム溝に係合している。そして、不図示のモータの駆動によってカム筒１３が筐体６０に対して回転すると、鏡筒１１は直進筒１２によって規制されて回転することなく、カム溝とカムピンの作用により直進移動する。

なお、鏡筒１１、直進筒１２及びカム筒１３を総称した筒部材の数は３個に限定されるものではなく、いくつであってもよい。但し、筒部材の少なくとも一つが回転しながら進退する構成になる。

第２レンズ群Ｌ２は鏡筒２１に保持され、鏡筒２１は不図示のモータに駆動されて撮影時には前進し、非撮影時には後退する。但し、撮影時に変倍に伴って進退することはない。

プリズムＰはプリズム保持枠３１により保持され、プリズム保持枠３１は第２の光軸Ｏ２と略平行であって紙面垂直方向に重なって配置された２本の案内軸３２に案内されて移動する。また、案内軸３２は物体に対して最も離間している位置にあるプリズムＰの端部Ｐａより更に物体に対して離間している位置に配置されている。なお、プリズム保持枠３１の駆動方法等については後述する。

第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４はそれぞれ鏡筒４１，５１に保持され、第２の光軸Ｏ２と平行であって紙面垂直方向に重なって配置された２本の案内軸４２に案内されて移動する。なお、２本の案内軸４２の間隔は、プリズムＰ及びプリズム保持枠３１の紙面垂直方向の長さより大きく、プリズムＰ及びプリズム保持枠３１は２本の案内軸４２の間に移動することができる。

また、鏡筒４１及び鏡筒５１にはそれぞれ長い雄ネジを設けた不図示のスクリュウ軸が螺合しており、不図示の２個のモータを駆動して該スクリュウ軸をそれぞれ回転させることにより、鏡筒４１及び鏡筒５１は互いに独立して移動する。

次に、プリズム保持枠３１の駆動方法等について、図３を参照して説明する。図３はプリズム保持枠３１等の斜視図である。

図３において、プリズム保持枠３１はプリズムＰを保持している。また、プリズム保持枠３１は第２の光軸Ｏ２と略平行に配置された２本の案内軸３２に案内されて移動する。

プリズム保持枠３１の横方向にはモータ保持部３１ａが突出し、プリズム駆動用モータ３３が固定されている。プリズム駆動用モータ３３の回転軸３３ａはモータ保持部３１ａを貫通して下方に突出し、回転軸３３ａに第１歯車３４が固定されている。また、第１歯車３４と歯合する第２歯車３５がモータ保持部３１ａに回転自在に軸支されている。更に、長いラック板３６が案内軸３２と平行に筐体６０に固定されていて、第２歯車３５がラック板３６と歯合している。

プリズム保持枠３１を移動させる場合は、プリズム駆動用モータ３３を回転させる。すると、第１歯車３４が回転し、第２歯車３５も回転する。第２歯車３５は固定されたラック板３６と歯合しているので、第２歯車３５はラック板３６に沿って移動する。即ち、プリズム保持枠３１は２本の案内軸３２に案内されて移動する。

次に、図１乃至図３に基づいて、撮像光学系の作動を説明する。

撮影時に図２（Ａ）の如き望遠端から図２（Ｂ）の如き広角端に移動させる場合や、広角端から望遠端に移動させる場合は、図１に示すズームボタン１８を押す。すると、鏡筒１１，４１，５１はそれぞれ専用のモータによって駆動されて独立に移動するので、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４の間隔が変化して、所望のズーム倍率に変倍する。

次に、撮影状態から非撮影状態に切り換える場合は、図１に示すメインスイッチボタンを押す。すると、鏡筒４１，５１を専用モータにより光学フィルタＦに近い位置に移動させる。続いて、プリズム駆動用モータ３３を回転させ、プリズム保持枠３１を鏡筒４１の近くに退避させる。次に、図２（Ｃ）の如く、専用モータにより鏡筒２１並びにカム筒１３、直進筒１２及び鏡筒１１を移動させ、プリズム保持枠３１が位置していた空間に後退させる。なお、カム筒１３等が後退したとき、プリズム保持枠３１は干渉しない位置に退避しており、２本の案内軸４２は干渉しない位置に配置されている。

更に、２本の案内軸３２は物体に対して最も離間している位置にあるプリズムＰの端部Ｐａより更に物体に対して離間している位置に配置されているので、物体側レンズ群を保持するカム筒１３等が後退したときに案内軸３２に干渉することがない。従って、カム筒１３等を充分に後退させることができ、２本の案内軸３２を配置するスペース分のみを筐体６０の後部より突出させるだけで、全体として薄型のレンズ鏡胴が達成される。

なお、プリズム保持枠３１を退避させるため、カム筒１３、直進筒１２及び鏡筒１１の第３レンズＬ３側の後部を切り欠く必要がある。しかし、図２（Ｂ）におけるカム筒１３、直進筒１２及び鏡筒１１が静止した状態でプリズム保持枠３１を退避させるので、部分的な切り欠き１４を設ければよく、機能的に問題になることは何らない。

一方、非撮影状態から撮影状態に切り換える場合は、図１に示すズームボタン１８を押す。すると、専用モータにより鏡筒１１及び鏡筒２１を前進させて広角端の位置に移動させる。次に、プリズム駆動用モータ３３を回転させ、プリズムＰが第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２からの光束を第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４に反射させることができる撮影位置にプリズム保持枠３１を移動させる。続いて、専用モータにより鏡筒４１，５１を広角端の位置に移動させる。

なお、移動したプリズムＰが撮影時に正規な位置に停止しないと、物体側レンズ群から第１の光軸Ｏ１に沿って射出した光束がプリズムＰによって第２の光軸Ｏ２の位置に反射せず、光学性能が低下する。このためには、プリズム保持枠３１が退避していた位置より撮影位置に移動したとき、その撮影位置より更に余分に移動しないようにストッパーを設けることが考えられる。しかし、前述の如く、プリズム保持枠３１を第１歯車３４、第２歯車３５及びラック板３６により移動させるので、歯車間のバックラッシュによって、プリズム保持枠３１は撮影位置より若干後退することがある。

そこで、図４に示す如く、プリズム保持枠３１がバックラッシュによって後退しないようにクリック機構を設ける。図４（Ａ）はプリズム保持枠３１の上下中央を水平に切断した断面図、図４（Ｂ）はクリックバネの背面図である。

図４（Ａ）に示す如く、筐体６０にプリズム保持枠３１の端部３１ｂが当接するストッパー６０ａ（停止部材）が設けられている。これにより、プリズム保持枠３１は正規の撮影位置より更に移動することはない。

また、プリズム保持枠３１の背面には凹部３１ｂが設けられている。そして、筐体６０にはクリックバネ６０ｂが一体に形成されていて、クリックバネ６０ｂの先端部６０ｃがプリズム保持枠３１の方向に付勢されていて、凹部３１ｂに圧接する。そして、プリズム保持枠３１は正規の撮影位置に移動して、プリズム保持枠３１の端部３１ｃがストッパー６０ａに当接したときは、クリックバネ６０ｂの先端部６０ｃが凹部３１ｂに挿入され、図４（Ａ）においては先端部６０ｃの左端が凹部３１ｂの左壁に当接する。従って、プリズム保持枠３１が各歯車のバックラッシュによって後退することがない。

なお、非撮影時にプリズム保持枠３１が右方向に退避するときは、クリックバネ６０ｂの先端部６０ｃは凹部３１ｂより抜け出る。

以上の実施の形態において、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４は１枚のレンズで構成されていてもよいし、複数枚のレンズから構成されていてもよい。

また、反射光学素子として、プリズムＰに代えて反射鏡を用いてもよい。

更に、第１の光軸Ｏ１と第２の光軸Ｏ２は必ずしも直交していなくてもよく、どちらかが若干傾いていてもよい。

また、２本の案内軸３２は第２の光軸Ｏ２と必ずしも平行でなくてもよく、若干傾いていてもよい。

また、撮像光学系のレンズ構成は何ら限定されるものではない。

また、図２に示す撮像光学系において、変倍時に第２レンズＬ２は進退しなかったが、進退するように構成してもよい。

カメラの主要構成ユニットの内部配置の一例を示す斜視図である。 撮影時に撮像光学系を望遠端及び広角端に移動させたときと、非撮影時のときのレンズ鏡胴の断面図である。 プリズム保持枠等の斜視図である。 クリック機構を示す断面図と背面図である。

符号の説明

１ レンズ鏡胴
７ メインスイッチボタン
８ ズームボタン
１１ 鏡筒
１２ 直進筒
１３ カム筒
３１ プリズム保持枠
３２，４２ 案内軸
３３ プリズム駆動用モータ
６０ｂ クリックバネ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｐ プリズム
Ｆ 光学フィルタ
Ｏ１ 第１の光軸
Ｏ２ 第２の光軸

Claims (6)

1. 物体からの光束が入射すると共に第１の光軸に沿って進退可能な物体側レンズ群と、前記物体側レンズ群から射出した光束を前記第１の光軸と略直交する第２の光軸の方向に反射させる反射光学素子と、前記第２の光軸上に配置され、前記反射光学素子にて反射した光束を像面に結像させる像面側レンズ群と、を有する撮像光学系を保持すると共に、
   非撮影時に、前記反射光学素子は前記第２の光軸と略平行に配置された案内軸に案内されて撮影時の位置とは異なる位置に退避し、前記反射光学素子が撮影時に位置していた空間に前記物体側レンズ群が後退するように構成されたレンズ鏡胴であって、
   前記案内軸は、前記反射光学素子における物体に対して最も離間している位置にある端部より更に物体に対して離間している位置に配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記物体側レンズ群を保持する鏡胴は複数の筒部材から構成され、少なくとも一つの筒部材が回転しながら進退することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 撮影時には、前記物体側レンズ群が物体側に前進し、前記物体側レンズ群が非撮影時に位置していた空間に前記反射光学素子が移動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡胴。
4. 前記撮像光学系は変倍光学系であり、物体側レンズ群を構成する複数のレンズは第１の光軸に沿って移動し、像側レンズ群を構成する複数のレンズは第２の光軸に沿って移動することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズ鏡胴。
5. 前記反射光学素子が退避位置より撮影位置に移動したときに、前記反射光学素子の移動を停止させる停止部材を設けると共に、前記反射光学素子が撮影位置より後退することを防止するクリック機構を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のレンズ鏡胴。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

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