JP2007121493A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴミによる撮影画像の欠陥が発生せず、沈胴時に薄く収納でき、撮像光学系の持つ光学性能を充分に生かした画像の得られるレンズ鏡胴及び撮像装置を得ること。
【解決手段】撮像光学系の繰り出し及び、沈胴を行うレンズ鏡胴において、撮像光学系のうち最も撮像素子側に配置された光学素子を保持する保持部材を備え、光学素子は、保持部材の変形により、撮像光学系の繰り出し時に撮像素子から離間する方向に移動し、沈胴時は撮像素子に近接する方向に移動するレンズ鏡胴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、沈胴式の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ものである。

近年、銀塩フィルムを使用するカメラに換わり、被写体光を光電変換する撮像素子を用い、この撮像素子からの出力に所定の処理を施して画像データとし、この画像データを記憶媒体に記憶させる、電子カメラが一般的に使用されるようになっている。また、カメラにおいては、撮影に使用しない時には携帯時の利便性を優れたものとするべく、撮像光学系を構成する光学要素であるレンズ群の間隔を縮めて薄型に収納する、所謂沈胴式のレンズ鏡胴を採用したカメラが一般的である。

一方、撮像素子を用いた電子カメラは、撮像素子近傍の撮影光路中にゴミが存在すると後方にある、画素を構成する受光素子への光が遮蔽され、撮影画像に欠陥を生じる問題がある。

この問題に対し、最後端レンズ群と撮像素子の間の光路を密封することで、最後端レンズ群の撮像素子側の面から撮像素子前面までの面にゴミが付着することを防止するカメラ及び、密封した最後端レンズ群と撮像素子を撮影光路外へ退避させ、他の撮像光学系を後退させるカメラがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１０９２０３号公報

撮像素子の光路にゴミが付着して撮影画像に欠陥を生じる問題は、撮像素子の高画素化による画素の小型化、画素ピッチの縮小化によって、より小さなゴミでも問題となるようになっている。また、ゴミの付着面が撮像素子に近いほど、より小さいゴミでも問題となるものである。

近年、撮像素子の画素数は増大し、画素ピッチは数μｍまで高密度化され、ゴミが付着しても撮影画像に影響がない状態とするには、上記特許文献１の構成では、撮像素子から最後端レンズの物体側の面までの距離を非常に大きくとる必要があり、その状態で前方にあるレンズ群を沈胴させた場合には充分に薄く収納することは困難である。

また、沈胴時に薄く収納するため上記特許文献１のように、密封した撮像素子、光学フィルタ、最後端レンズを一体的に撮影光路外へ退避させて、沈胴時の薄型化を図る場合、撮影光軸内への挿入を繰り返した際に、撮像素子の撮像面を光軸に対して、いつも正確に直交させることは困難である。例えば、撮像面が傾いた場合（チルト）には、片ボケが発生し、レンズの持つ光学性能を生かした画像が得られないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、ゴミによる撮影画像の欠陥が発生せず、沈胴時に薄く収納でき、撮像光学系の持つ光学性能を充分に生かした画像の得られるレンズ鏡胴及び撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の課題は、以下の構成で解決される。

１） 被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有し、前記撮像光学系の繰り出し及び、沈胴を行うレンズ鏡胴において、前記撮像光学系のうち最も撮像素子側に配置された光学素子と、前記撮像素子との間の空間を変形可能な部材で囲い込み、前記変形可能な部材が前記空間を囲い込んだ状態で、前記光学素子は前記撮像光学系の繰り出し時に前記撮像素子から離間する方向に移動し、沈胴時は前記撮像素子に近接する方向に移動することを特徴とするレンズ鏡胴。

２） 前記撮像光学系のうち最も撮像素子側に配置された光学素子と前記撮像素子の間の空間が封止されている１）のレンズ鏡胴。

３） 前記光学素子は光学フィルタである１）又は２）のレンズ鏡胴。

４） 前記撮像光学系の沈胴時に、前記光学素子と前記撮像素子の間の空間内の空気が退避する空気退避部を有する２）又は３）のレンズ鏡胴。

５） １）〜４）のいずれかのレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、撮影時にはゴミによる撮影画像の欠陥が発生せず、沈胴時には薄く収納でき、撮像光学系の持つ光学性能を充分に生かした画像の得られるレンズ鏡胴及び撮像装置を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるカメラの外観図である。同図（ａ）はカメラ前面の斜視図、同図（ｂ）はカメラ背面の斜視図である。

同図（ａ）において、１５０はレンズ鏡胴であり、内部にはズーム撮像光学系が内包されている。１１１はファインダ窓、１１２はレリーズ釦、１１３はフラッシュ発光部、１１４は調光用センサ窓、１１５はストラップ取り付け部、１１６は外部入出力端子（例えば、ＵＳＢ端子）である。１１７はスライドバリアであり、スライドバリア１１７を閉じ方向に操作するとレンズ鏡胴１５０は沈胴する。１１８は音声記録用のマイクである。

レリーズ釦１１２はその１段の押し込みによりカメラの撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段の押し込みにより撮影露光動作が行われる。

同図（ｂ）において、１２０はファインダ接眼部、１２１は赤と緑の表示ランプであり、ＡＦやＡＥの情報を、点灯もしくは点滅により撮影者に表示するものである。１２２はズーム釦であり、ズームアップ、ズームダウンをおこなう釦である。１２３はメニュー／セット釦、１２４は選択釦で４方向スイッチであり、１２５は画像表示部であり画像やその他文字情報等を表示する。メニュー／セット釦１２３で、画像表示部１２５上に各種のメニューを表示させ、選択釦１２４で選択し、メニュー／セット釦１２３で確定させる機能を有している。１２６は再生釦で、撮影した画像の再生をおこなう釦である。１２７はディスプレイ釦で、画像表示部１２５に表示された画像やその他文字情報の表示や消去を選択する釦である。１２８は消去釦で、撮影記録した画像の消去をおこなう釦である。１２９は三脚穴、１３０は電池／カード蓋、１３１は音声再生のスピーカである。電池／カード蓋１３０の内部には、本カメラの電源を供給する電池と、撮影した画像を記録するカード用のスロットが備えられており、電池及び画像を記録するカード型の記録用メモリが挿脱可能になっている。

図２は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴１５０のワイド時の状態を示す概略断面図である。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。

同図において、Ｏは光軸であり、１は第１レンズ群、２は第２レンズ群、３は第３レンズ群、５４は光学フィルタであり、赤外光カットフィルタとオプチカルローパスフィルタを積層したフィルタである。これらにより、撮像光学系が構成されている。５５は撮像素子である。

６１は第１レンズ群鏡枠であり、第１レンズ群１を保持し、前筒７１に保持されている。６２は第２レンズ群鏡枠であり、第２レンズ群２を保持している。第２レンズ群鏡枠６２は、第２レンズ群移動鏡枠６６に保持されると共に、回動して光軸Ｏから退避可能に構成されている。６４は絞り及び／又はシャッタユニットであり、第２レンズ群移動鏡枠６６に保持されている。６３は第３レンズ群鏡枠であり、第３レンズ群３を保持し、図示していないステッピングモータにより光軸Ｏ方向に移動可能に構成されている。第３レンズ群鏡枠６３は、独立して移動が可能であり、これにより第３レンズ群３を移動させてフォーカシングを行うことができる。６５は地板であり、撮像素子５５を保持している。

光学フィルタ５４は、変形可能な部材である保持部材５６に保持されている。保持部材５６は、蛇腹状部５６ｊを有しており、内側に配置された圧縮コイルバネ５７の付勢力で蛇腹状部５６ｊが伸ばされ、図示の如く、撮像光学系の繰り出し状態では撮像素子から離間した状態となる。

次いで、レンズ鏡胴１５０の動作について説明する。

同図において、地板６５には固定胴７４が組み付けられている。この固定胴７４には、内面にカム溝７４ｃが形成されている。７３は中間胴であり、図示していないモータ及び減速ギア列と柱状ギア８６を介して、中間胴駆動ギア８５により回転させられる。中間胴７３は、この回転により、中間胴７３に植設されたカムピン７３ｐが、固定胴７４に形成されたカム溝７４ｃに案内されて光軸Ｏ方向の移動を行うようになっている。

案内リング８３は固定胴７４に形成された直進ガイド部に係合しており、光軸Ｏ方向への直進移動が可能になされ、中間胴駆動ギア８５を保持しつつ、中間胴７３の光軸Ｏ方向への移動に伴って、光軸Ｏ方向に直進移動する。この案内リング８３には、カム溝と直進ガイド部が形成されている。

カム筒７２は、中間胴７３及び案内リング８３に係合するカムピン７２ｐが植設されており、カムピン７２ｐの係合する中間胴７３の回転によりカム筒７２も回転し、カムピン７２ｐの係合する案内リング８３に形成されたカム溝に案内されて光軸Ｏ方向の移動を行うようになっている。即ち、カムピン７２ｐは、中間胴７３の光軸と平行な方向に形成されたキー溝と、案内リング８３に形成されたカム溝に係合している。カム筒７２の内面には、前筒７１及び第２レンズ群移動鏡枠６６をそれぞれ案内するカム溝が形成されている。

直進ガイド８２Ａは、案内リング８３に形成された直進ガイド部に係合しており、光軸Ｏ方向への直進移動が可能になされ、カム筒７２の光軸Ｏ方向への移動に伴って、光軸Ｏ方向に直進移動する。化粧筒８２Ｂも、案内リング８３に形成された直進ガイド部に係合しており、光軸Ｏ方向への直進移動が可能になされ、カム筒７２の光軸Ｏ方向への移動に伴って、光軸Ｏ方向に直進移動する。

前筒７１は、カム筒７２に形成された一方のカム溝に係合するカムピン７１ｐが植設されていると共に、直進ガイド８２Ａに係合している。また、第２レンズ群移動鏡枠６６は、カム筒７２に形成された他方のカム溝に係合するカムピン６６ｐが形成されていると共に、直進ガイド８２Ａに係合している。

これにより、カム筒７２の回転により、前筒７１及び第２レンズ群移動鏡枠６６は、それぞれに係合するカム溝に案内され、光軸Ｏ方向に直進移動させられ、前筒７１に保持された第１レンズ群１と第２レンズ群移動鏡枠６６に保持された第２レンズ群２の、間隔を変更することでズーミングを行うことができる。

この状態から更にカム筒駆動ギア８５を駆動して、中間胴７３を回転させることにより、カム筒７２の内周面に形成したカム溝によって、第１レンズ群１及び第２レンズ群２の位置を変化させてズーミングが行われる。

以上が、レンズ鏡胴１５０の概略の動作である。

図３は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴１５０の沈胴時の状態を示す概略断面図である。

同図に示すレンズ鏡胴１５０の沈胴の状態へは、図２に示すワイドの状態から、第３レンズ群鏡枠６３を地板６５側に移動させた後、図示していないモータ及び減速ギア列と柱状ギア８６を介して、中間胴駆動ギア８５を逆方向に回転させて、中間胴７３を逆回転させることで行われる。

中間胴７３の逆回転により、カム筒７２が逆回転させられ、前筒７１及び第２レンズ群移動鏡枠６６は、それぞれに係合するカム溝に案内されて接近すると共に、中間胴７３及びカム筒７２は、地板６５側に移動する。

この時、第２レンズ群移動鏡枠６６に保持されている第２レンズ群鏡枠６２は、不図示の回動軸に軸支されており、この回動軸を中心に回動して、他のレンズ群の光軸と異なる位置に退避する。

中間胴７３及びカム筒７２は、地板６５側に移動し、第３レンズ群３、第２レンズ群移動鏡枠６６、絞り及び／又はシャッタユニット６４、第１レンズ群１を最小限の隙間のみを有して近接させ、図示の沈胴状態となる。

この沈胴状態では、光学フィルタ５４を保持する保持部材５６は、第３レンズ群鏡枠６３の撮像素子５５方向への移動に伴い、第３レンズ群鏡枠６３と当接し、圧縮コイルバネ５７の付勢力に抗して、保持部材５６の蛇腹状部５６ｊが折り畳まれ、光学フィルタ５４は撮像素子５５方向へ移動し、撮像素子５５とは許容される最少のクリアランスを有して接近した状態となる。

なお、光学フィルタ５４と撮像素子５５の間の空間は、光学フィルタ５４、保持部材５６、撮像素子５５、地板６５により囲い込まれており、沈胴時の光学フィルタ５４と撮像素子５５の間の空間内の空気が退避する空気退避部が設けられている。これにより、外部からゴミが侵入することがないようになっている。

即ち、本実施の形態のレンズ鏡胴は、最も撮像素子５５側に配置された光学素子である光学フィルタ５４を、撮像光学系が繰り出される撮影時には撮像素子５５から大きく離間するよう移動させておき、沈胴時には撮像素子５５と許容される最少のクリアランスを有して接近させるよう構成したものである。

このようにすることで、光学フィルタ５４の第３レンズ群３側の面にゴミが付着しても、撮影時には撮像素子５５から大きく離間されているため、撮影画像がゴミの影響を受けることが無く、沈胴時には撮像素子５５に近接した状態となるため撮像光学系を薄く収納できるようになる。また、撮像素子５５は地板に固定され移動しないため、チルト等が発生せず、レンズの持つ光学性能を充分に生かした画像の得られるレンズ鏡胴とすることができる。

なお、繰り出し時には、保持部材５６と第３レンズ群鏡枠６３が離間するもので説明したが、保持部材５６の蛇腹状部５６ｊの伸縮量が充分ある場合には、繰り出し時にも保持部材５６と第３レンズ群鏡枠６３が当接し、第３レンズ群鏡枠６３の移動に追従するようになっていてもよい。このようにすることで、保持部材５６に保持された光学素子のチルトの発生を防止できる。

図４は、変形可能な保持部材５６の周辺構造の例を示す模式図である。同図は、図２及び図３とは異なる面で切断した断面を示しており、撮像素子周辺のみを抜き出して模式的に示したものである。同図（ａ）は撮像光学系が繰り出された時の保持部材５６の状態を示し、同図（ｂ）は沈胴時の保持部材５６の状態を示している。

同図に示すように、光学フィルタ５４、保持部材５６、撮像素子５５、地板６５及び保持部材５６によって、光学フィルタ５４と撮像素子５５の間の空間は封止されている。更に、保持部材５６の一部には、光学フィルタ５４と撮像素子５５の間隔が変化した場合の光学フィルタ５４と撮像素子５５の間の空間の封止された空気が退避する空気退避部５８を備えている。

即ち、同図（ａ）に示す、撮影時の繰り出し状態では、圧縮コイルバネ５７の付勢力により、光学フィルタ５４は撮像素子５５から大きく離間する。この場合には、撮像素子５５と光学フィルタ５４の間の空間へ、空気退避部５８内の空気が流入するようになっている。

また、同図（ｂ）に示す、沈胴状態では、保持部材５６は第３レンズ群鏡枠６３に押圧されて、光学フィルタ５４と撮像素子５５は許容される最少のクリアランスを有して接近した状態となる。この場合には、撮像素子５５と光学フィルタ５４の間の空間にあった空気は、空気退避部５８内へ流入するようになっている。

このように、沈胴時に光学フィルタ５４と撮像素子５５の間の封止された空間内の空気が退避する空気退避部５８を設けることで、撮像素子５５前方の空間の体積が変化しても封止された空間内での空気の移動のみとなり、外部からの空気の流出入がなく、上記の効果に加えて、外部のゴミの吸入を防止することができ、保持部材５６の内部の、光学フィルタ５４の撮像素子５５側の面及び撮像素子５５の前面にゴミが付着することを防止することができ、撮影画像がゴミの影響を受けないレンズ鏡胴とすることができる。

図５は、変形可能な保持部材５６の周辺構造のその他の例を示す模式図である。同図は撮像光学系が繰り出された時の保持部材５６の状態を示している。同図は、図４に示した周辺構造と異なる部分についてのみ説明する。

同図に示す、保持部材５６の内部の空間の空気は防塵フィルタ５９を介して、外部との間で流出入ができるようになっている。即ち、沈胴状態から繰り出し状態となり、蛇腹状部５６ｊが伸びたときには、防塵フィルタ５９を介して外部の空気が流入する。一方、繰り出し状態から沈胴状態となり、蛇腹状部５６ｊが縮んだときには、防塵フィルタ５９を介して内部の空気が流出するようになっている。防塵フィルタ５９としては、例えば、気体が分子状態では通過可能で、数μｍ以上のものの場合は通過不能となる材料を用いることが好ましい。

このようにすることでも、外部のゴミの吸入を防止することができ、保持部材５６の内部の、光学フィルタ５４の撮像素子５５側の面及び撮像素子５５の前面にゴミが付着することを防止することができ、撮影画像がゴミの影響を受けないレンズ鏡胴とすることができる。

図６は、変形可能な保持部材５６の周辺構造の別の例を示す模式図である。同図は、撮像光学系のうち最も撮像素子側に配置されたレンズと、撮像素子との間の空間を変形可能な部材で囲い込んだ例を示している。

同図に示すように、変形可能な保持部材５６の物体側の端部が、第３レンズ群３を保持する第３レンズ群枠６３に接合されている。第３レンズ群枠６３の移動に際しては、蛇腹状部５６ｊが変形し伸縮することで、撮像素子５５と第３レンズ群３の間の空間の囲い込みを行うことができるようになっている。また、この空間の空気は防塵フィルタ５９を介して、外部との間で流出入ができるようになっている。

このようにすることで、光学フィルタを備えていないレンズ鏡胴の場合、第３レンズ群３の物体側の面にゴミが付着しても、撮影時には撮像素子５５から大きく離間されているため、撮影画像がゴミの影響を受けることが無く、沈胴時には撮像素子５５に近接した状態となるため撮像光学系を薄く収納できるようになる。また、撮像素子５５は地板に固定され移動しないため、チルト等が発生せず、レンズの持つ光学性能を充分に生かした画像の得られるレンズ鏡胴とすることができる。更に、保持部材５６の内部の、第３レンズ群３の撮像素子５５側の面及び撮像素子５５の前面にゴミが付着することを防止することができ、撮影画像がゴミの影響を受けないレンズ鏡胴とすることができる。

なお、図２〜図５に示す実施の形態では、圧縮コイルバネの付勢力を用いて移動させる例で説明したが、その他の弾性部材を用いてもよいし、またゴム等の弾性をそのまま利用するものであってもよいのは勿論である。

本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるカメラの外観図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴のワイド時の状態を示す概略断面図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴の沈胴時の状態を示す概略断面図である。 変形自在の保持部材の周辺構造の例を示す模式図である。 変形自在の保持部材の周辺構造のその他の例を示す模式図である。 変形可能な保持部材の周辺構造の別の例を示す模式図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
５４ 光学フィルタ
５５ 撮像素子
５６ 保持部材
５７ 圧縮コイルバネ
５８ 空気退避部
５９ 防塵フィルタ
６１ 第１レンズ群鏡枠
６２ 第２レンズ群鏡枠
６３ 第３レンズ群鏡枠
６４ 絞り及び／又はシャッタユニット
６５ 地板
６６ 第２レンズ群移動鏡枠
７１ 前筒
７２ カム筒
７３ 中間胴
１５０ レンズ鏡胴

Claims (5)

1. 被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有し、前記撮像光学系の繰り出し及び、沈胴を行うレンズ鏡胴において、
   前記撮像光学系のうち最も撮像素子側に配置された光学素子と、前記撮像素子との間の空間を変形可能な部材で囲い込み、
   前記変形可能な部材が前記空間を囲い込んだ状態で、前記光学素子は前記撮像光学系の繰り出し時に前記撮像素子から離間する方向に移動し、沈胴時は前記撮像素子に近接する方向に移動することを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記撮像光学系のうち最も撮像素子側に配置された光学素子と前記撮像素子の間の空間が封止されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 前記光学素子は光学フィルタであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡胴。
4. 前記撮像光学系の沈胴時に、前記光学素子と前記撮像素子の間の空間内の空気が退避する空気退避部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ鏡胴。
5. 請求項１〜４のいずれか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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