JP4645105B2

JP4645105B2 - 沈胴式カメラ

Info

Publication number: JP4645105B2
Application number: JP2004255696A
Authority: JP
Inventors: 稔加藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: CN100545731C; US7785021B2; US20060045517A1; US20080310035A1; DE602005016997D1; EP1632800A1; CN1743941A; JP2006072003A; EP1632800B1

Description

本発明は、沈胴式カメラに関する。

レンズ鏡筒一体型のカメラにおいては、非撮影時のカメラの大きさを低減させるためにレンズ鏡筒をカメラボディ内に沈胴させる沈胴式カメラとされることが多い（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２０３８４２号公報

しかしながら、上述したカメラでは、レンズ鏡筒内のレンズ群を光軸方向に移動させてレンズ鏡筒をカメラボディ内に沈胴させるような構成であるため、沈胴時の厚みはレンズの厚みとクリアランスとの和より小さくならなかった。

請求項１に係る沈胴式カメラの発明は、レンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒の内側の空間に、ズームレンズ群とフォーカスレンズ群とを含み撮影状態における光軸の軸上に並べて配設される３つ以上のレンズ群からなる撮影光学系と、前記レンズ鏡筒および前記３つ以上のレンズ群をカメラ本体へ沈胴させる沈胴部と、前記レンズ鏡筒の内側の空間に前記光軸と略平行に配設され、前記フォーカスレンズ群を前記光軸と略平行にフォーカシング駆動するためのリードネジと、前記フォーカスレンズ群に連結し、前記光軸に略垂直な方向に延在し、前記光軸に略垂直な方向の端が前記リードネジに係脱可能に螺合するラックと、前記フォーカスレンズ群に連結し、前記フォーカスレンズ群を揺動可能に支持するフォーカスレンズ群支持手段と、ピン部材を有し前記ズームレンズ群を揺動可能に支持するズームレンズ群支持手段と、前記沈胴部による沈胴時に、前記ズームレンズ群と前記フォーカスレンズ群とを前記撮影光学系の光軸外の退避空間に退避させる退避手段と、を備え、前記退避手段は、前記ピン部材に係合可能な深さの異なるカム溝を有するカム筒部材と、カム面を有し前記光軸と略平行に移動可能な筒部材とを有し、前記沈胴部による沈胴時に、前記カム筒部材の回転により前記ピン部材と係合する前記カム溝の深さを変化させることにより前記ズームレンズ群を揺動駆動させ、前記筒部材の光軸方向の移動により前記フォーカスレンズ群支持手段を前記カム面に係合させることにより前記フォーカスレンズ群を揺動駆動させ、前記ラックは、前記カム面による前記揺動駆動によって、前記リードネジとの螺合を解除させられ、前記ズームレンズ群及び前記フォーカスレンズ群は、前記揺動駆動によって、前記退避空間に退避させられることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、第１のレンズ系に含まれる各レンズ群が回転筒の回転と連動してを光軸外の退避空間に退避するので、沈胴状態におけるカメラの光軸方向厚さを低減することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１，図２および図３は本発明による沈胴式カメラを説明する図であり、デジタルスチルカメラの撮像系１およびレンズ鏡筒２を示す断面図である。本実施の形態のカメラに搭載されているレンズ鏡筒２はズーム式のレンズ鏡筒であり、図１はワイド状態を、図２はテレ状態を、図３は沈胴状態をそれぞれ示している。

図１において、３はカメラ本体に設けられたベースであり、撮像系１およびレンズ鏡筒２はベース３に固設されている。撮像系１の撮像素子１１はベース３に固定されており、撮像素子１１の光軸上前方に光学ローパスフィルタ１２が所定間隔で配置されている。撮像素子１１にはＣＣＤ撮像素子などが用いられる。

レンズ鏡筒２には、ベース３に固定される固定筒２１と、固定筒２１に対して光軸方向に進退するカム筒２２，直進筒２３および１群筒２４が設けられている。固定筒２１はベース３に不図示のビスにより固着されている。固定筒２１の内周には、カム筒２２の外周に形成されたヘリコイド雄ねじ２２０が螺合するヘリコイド雌ねじ２１０が形成されている。不図示のモータにより固定筒２１に対してカム筒２２を回転させると、カム筒２２が固定筒２１内を光軸方向に進退する。

直進筒２３はカム筒２２内に内挿され、後端部２３０においてカム筒２２に対して回転自在に連結されている。図示していないが直進筒２３の後端部２３０には径方向に突出する凸部が形成されており、この凸部は固定筒２１の内周に形成された直進溝（不図示）に係合している。この係合により、カム筒２２を回転したときに直進筒２３は回転せず、カム筒２２と一体で光軸方向に進退する。

直進筒２３の内部には２群レンズ２５および３群レンズ２６が設けられている。３群レンズ２６は直進筒２３に固設された保持枠２８に保持されており、直進筒２３と一体で光軸方向に進退する。保持枠２８にはシャッタユニット２９が固設されている。２群レンズ２５を保持する保持枠２７は、直進筒２３に設けられたガイド軸２３１に対して光軸方向にスライド自在に取り付けられていて、かつ、ガイド軸２３１を軸として揺動することができる。

ガイド軸２３１に設けられた捻り圧縮バネ２３２は、圧縮力により保持枠２７をカメラ前方（図示左方向）に付勢するとともに、捻り力によって保持枠２７に形成された係合部２７０をガイド軸２３３に当接させるように付勢している。また、保持枠２７の外周にはフォロアピン２７１が植設されており、そのフォロアピン２７１の先端はカム筒２２の内周面に形成されたカム溝２２１に係合している。そのため、カム筒２２が回転すると保持枠２７がカム筒２２内を光軸方向に進退する。

１群レンズ３０を保持する１群筒２４はカム筒２２に内挿され、１群筒２４の外周に植設されたフォロアピン２４０がカム筒２２の内周面に形成されたカム溝２２２に係合している。また、１群筒２４の内周面に形成された凸部２４１は、直進筒２３に形成されたガイド溝２３４に係合している。そのため、カム筒２２を回転すると、１群筒２４がカム筒２２内を光軸方向に進退する。３１はフォーカスレンズを構成する４群レンズであって、保持枠３２によって保持されている。保持枠３２はベース３に設けられたガイド軸３３にスライド自在に設けられており、ガイド軸３３を軸として揺動することができる。

ガイド軸３３に設けられた捻り圧縮バネ３３０は、圧縮力により保持枠３２をカメラ前方（図示左方向）に付勢するとともに、捻り力によって保持枠３２に形成されたラック３２０をリードネジ３２１に当接させるように付勢している。図１のワイド状態および図２のテレ状態では、モータ３２２の回転軸に装着されたリードネジ３２１と保持枠３２のラック３２０とは螺合しており、モータ３２２の回転により４群レンズ３１を保持する保持枠３２を光軸方向に移動する。この４群レンズ３１の移動によりフォーカス調整が行われる。

図１のワイド状態から図２に示すようなテレド状態に切り換える場合には、カム筒２２を繰り出し方向に回転する。このとき、直進筒２３はカム筒２２と一体で繰り出され、１群筒２４はカム溝２２２によってガイドされて光軸方向に移動する。また、２群レンズ２５を保持する保持枠２７はカム溝２２１にガイドされて光軸方向に移動する。その結果、図２に示すようなテレ状態となる。

図１のワイド状態と図２に示すテレ状態との間の撮影状態では、１群レンズ３０，２群レンズ２５，３群レンズ２６および４群レンズ３１は、光軸Ｊ上に一直線に配設される。そして、図１のワイド状態から図３の沈胴状態に移行すると、２群レンズ２５および４群レンズ３１が直進筒２３内において光軸Ｊ上から図示上方の退避空間Ｓに退避するとともに、カム筒２２，直進通２３および１群筒２４がさらに後退して固定筒２１内に沈胴する。

次に、２群レンズ系および４群レンズ系の構造および退避動作について説明する。
《２群レンズ系の動作について》
図４は２群レンズ系を図２のＡ方向から見た図である。直進筒２３は、カム筒２２に内挿されるように取り付けられている。前述したように、２群レンズ２５の保持枠２７はガイド軸２３１を軸として揺動し、捻り圧縮バネ２３２によって係合部２７０がガイド軸２３３に当接するように付勢されている。

実線で表示した保持枠２７の位置は、図１，２で示すような撮影状態における位置を示しており、２群レンズ２５は光軸Ｊ上に配設されている。一方、二点鎖線で示す保持枠２７の位置は、図３の沈胴状態における位置を示したものである。図４に示すように、撮影光学系の光軸Ｊはカム筒２２および直進筒２３の中心軸Ｊ２に対して距離ｄだけ図示下方に偏心しており、直進筒２３内の空間は光軸Ｊよりも上側の方が広くなっている。この偏心によりシャッタユニット２９の上方に図３に示す退避空間Ｓが形成される。

図４のワイド状態では、保持枠２７に設けられたフォロアピン２７１はカム溝２２１に係合している。このカム溝２２１は撮影状態におけるズーミング用のカム溝であり、カム溝２２１に連続して沈胴動作用カム溝２２３が形成されている。図４のワイド状態からカム筒２２を矢印Ｒ方向に回転すると、フォロアピン２７１がカム溝２２１からカム溝２２３へと抜け出ることにより２群レンズ２５の保持枠２７が揺動し、二点鎖線で示すように光軸Ｊの上方に退避する。

図５はカム筒２２の内周面に形成されているカム溝を説明する図であり、ワイド側近傍および沈胴動作領域のカム溝２２１，２２３を示す展開図である。また、図６の（ａ），（ｂ）はカム溝２２１，２２３におけるフォロアピン２７１の動作を示す断面図である。カム溝２２１とカム溝２２３とは連続しており、図６（ａ）に示すようにカム溝２２３の溝深さはカム溝２２１よりも浅くなっている。

図５の状態から矢印Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のようにカム筒２２を順に回転させると、保持枠２７のフォロアピン２７１に対してカム溝２２１，２２３が二点鎖線のように順に移動する。まず、カム筒２２の回転Ｒ１によって、フォロアピン２７１はカム溝２２１のズーム位置からワイド端に移動する。このとき、保持枠２７は矢印Ｅで示す距離だけベース側に移動する。また、カム筒２２の回転に伴って図１に示す１群筒２４がベース３側に移動し、ワイド端となったときに１群筒２４の端部２４２がフォロアピン２７１に当接する。回転Ｒ１後のワイド端におけるフォロアピン２７１は、図６（ａ）に示すようにカム溝２２１に対して垂直に係合している。

回転Ｒ１の後にカム筒２２さらに回転させると、図６（ｂ）に示すようにカム溝２２１内でフォロアピン２７１が傾き、保持枠２７がガイド軸２３１を軸として揺動する。そして、カム筒２２がＲ２だけ回転すると、傾いたフォロアピン２７１の下端位置とカム溝２２３の底面位置とが同じ高さとなる。保持枠２７の揺動角度はカム溝２２１およびカム溝２２３の溝深さの差によって決まる。なお、カム筒２２が回転Ｒ２を行う間は１群筒２４の光軸方向の移動は停止していて、１群筒２４の端部２４２とフォロアピン２７１との当接状態は維持されている。

図７は回転Ｒ２が終了したときの断面図であり、保持枠２７が揺動したことにより、２群レンズ２５は光軸Ｊ上から退避して３群レンズ２６の上方の退避空間Ｓに移動する。さらに、カム筒２２をＲ３だけ回転させると、１群筒２４がベース３側に移動してフォロアピン２７１が端部２４２によりベース側に押される。このとき、図６（ｂ）に示すようにフォロアピン２７１がカム溝２２１から抜け出て、図５に示すようにカム溝２２３内をベース３側へと移動する。

その結果、図７に示すように１群筒２４と２群レンズ２５とは一体でベース３側へと移動し、２群レンズ２５は３群レンズ２６の上部に移動する。なお、上述した例では、フォロアピン２７１がカム溝２２１を抜け出た後は、１群筒２４の端部２４２でフォロアピン２７１をベース３側に押すことによって保持枠２７をベース３側へと後退させるようにしている。そのため、溝２２３は必ずしも必要ではなく、フォロアピン２７１が溝２２１からカム筒２２の内周面上に抜け出るような構成でもよい。

その場合も、フォロアピン２７１は捻り圧縮バネ２３２の力によってカム筒２２の内周面に当接するように付勢されているので、保持枠２７が直進筒２３に対して回転することはない。そして、カム筒内周面上におけるフォロアピン２７１の軌跡は、図５に示したものと同じになる。

《４群レンズ系の移動について》
図８は４群レンズ系を図２のＢ方向から見た図である。前述したように、外側から固定筒２１，カム筒２２，直進筒２３と配置されており、４群レンズ３１を保持する保持枠３２はベース３（図１参照）に固定されたガイド軸３３にスライド自在に取り付けられている。なお、直進筒２３は二点鎖線で示した。捻り圧縮バネ３３０は保持枠３２に対して左回りに揺動するような捻り力を与えており、保持枠３２のラック３２０はリードネジ３２１に当接して螺合している。

図８はテレ状態を図示したものであって、４群レンズ３１は光軸Ｊ上に配置されている。２３５は直進筒２３に設けられたカム部であり、４群レンズ３１の保持枠３２と係合して保持枠３２を揺動させる。二点鎖線で示した保持枠３２は、カム部２３５により右回りに揺動させられて光軸Ｊから退避した様態を示している。

図９はカム部２３５と保持枠３２との関係を示す図であり、カム部２３５の部分を図８のガイド軸３３側から見た図である。図９（ａ）はカム部２３５と保持枠３２とが非係合状態にある場合を示しており、テレ状態からワイド状態までにおけるカム部２３５と保持枠３２との関係を示している。一方、図９の（ｂ）および（ｃ）は係合状態を示しており、沈胴領域におけるカム部２３５と保持枠３２との関係を示したものである。

直進筒２３と一体でベース３側に移動するカム部２３５には、先端部分に斜面２３５ａおよび押圧面２３５ｂが形成されている。図９（ａ）の状態では、保持枠３２のラック３２０はリードネジ３２１に当接して螺合しており、４群レンズ３１は光軸Ｊ上に配置されている。図１に示すワイド状態からさらにカム筒２２を回転して沈胴動作を行わせると、カム部２３５がベース３側に後退して斜面２３５ａが保持枠３２と当接する。

そして、図９（ｂ）に示すようにカム部２３５がさらに後退すると、捻り圧縮バネ３３０の捻り力に逆らって保持枠３２が上方に押し上げられる。このとき、斜面２３５ａから保持枠３２に作用する力には後方への成分もあるが、捻り圧縮バネ３３０の圧縮力はこの後方成分よりも大きく設定されているので、保持枠３２は後方にスライドせず揺動動作だけ行う。その結果、保持枠３２のラック３２０がリードネジ３２１から外れるとともに、４群レンズ３１が光軸から退避し始める。

カム部２３５がさらにバックして保持枠３２が押圧面２３５ｂの位置まで押し上げられると、図８に示すように４群レンズ３１は光軸Ｊから上方の退避空間に揺動して完全な退避状態となる。４群レンズ３１の場合も偏心した直進筒２４の上側スペースに退避し、図３のように退避した２群レンズ２５と４群レンズ３１とが前後に並んで配置される。その後は、捻り圧縮バネ３３０の圧縮力に逆らって、保持枠３２は押圧面２３５ｂに当接した状態でベース３側に押し込まれ、図３の沈胴状態となる。

なお、上述した実施の形態では、図３に示すように撮影光学系の光軸Ｊをレンズ鏡筒２の中心軸Ｊ２よりも下側に偏心させて光軸Ｊよりも上側の空間に退避空間Ｓを形成し、２群レンズ２５および４群レンズ３１を退避空間に完全に退避させて、それらのレンズ群と１群レンズ３０や３群レンズ２６とが前後に重ならないようにした。

しかし、２群レンズ２５および４群レンズ３１の揺動量をやや小さくして、２群レンズ２５および４群レンズ３１が１群レンズ３０や３群レンズ２６の一部と重なるような配置で退避させた場合でも、レンズ群をずらしたことにより沈胴状態でのカメラの厚さ寸法を低減することができる。また、揺動量が小さい場合、レンズ鏡筒中心軸Ｊ２と光軸Ｊとを一致させることも可能となる。

さらに、上述した例では２群レンズ２５と４群レンズ３１とを光軸Ｊに関して同じ側に揺動させて前後に並ぶようにしたが、例えば、光軸Ｊを挟んで互いに反対側に揺動させても良い。そのような場合、２群レンズ２５および４群レンズ３１を前後に並べるのではなく、光軸方向に関してほぼ同一位置に配設することが可能となるので、カメラ全体の厚さをより薄くすることができる。なお、上述した例では４つのレンズ群の内の２つを光軸外へ退避させたが、３つ退避させても良い。さらに、レンズ群の数は４群に限らず、３群でも、５群以上であっても本発明は適用できる。

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、２群レンズ２５および４群レンズ３１は第１のレンズ系を、１群レンズ３０および３群レンズ２６は第２のレンズ系を、カム溝２２３，フォロアピン２７１およびカム部２３５は退避手段を、端部２４２およびカム部２３５は移動手段をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

本発明による沈胴式カメラを説明する断面図であり、ワイド状態を示す。カメラのテレ状態を示す断面図である。カメラの沈胴状態を示す断面図である。２群レンズ系を図２のＡ方向から見た図である。カム筒２２の内周面に形成されたカム溝２２１，２２３を示す展開図である。フォロアピン２７１の動作を示す図であり、（ａ）はカム溝２２１内のフォロアピン２７１を示す断面図、（ｂ）はカム溝２２３へ移行を示す断面図である。カム筒２２の回転Ｒ２が終了したときのカメラ断面を示す図である。４群レンズ系を図２のＢ方向から見た図である。カム部２３５と保持枠３２との関係を示す図であり、（ａ）は撮影状態を、（ｂ）は揺動時の状態を、（ｃ）はベース側へ移動時の状態をそれぞれ示す。

符号の説明

１撮像系
２レンズ鏡筒
３ベース
１１撮像素子
１２光学ローパスフィルタ
２１固定筒
２２カム筒
２３直進筒
２４１群筒
２５２群レンズ
２６３群レンズ
２７，２８，３２保持枠
３１４群レンズ
３３，２３１，２３３ガイド軸
２２１，２２２，２２３カム溝
２３２，３３０捻り圧縮バネ
２３５カム部
２４０，２７１フォロアピン
２４２端部
３２０ラック
３２１リードネジ
Ｓ退避空間

Claims

レンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒の内側の空間に、ズームレンズ群とフォーカスレンズ群とを含み撮影状態における光軸の軸上に並べて配設される３つ以上のレンズ群からなる撮影光学系と、
前記レンズ鏡筒および前記３つ以上のレンズ群をカメラ本体へ沈胴させる沈胴部と、
前記レンズ鏡筒の内側の空間に前記光軸と略平行に配設され、前記フォーカスレンズ群を前記光軸と略平行にフォーカシング駆動するためのリードネジと、
前記フォーカスレンズ群に連結し、前記光軸に略垂直な方向に延在し、前記光軸に略垂直な方向の端が前記リードネジに係脱可能に螺合するラックと、
前記フォーカスレンズ群に連結し、前記フォーカスレンズ群を揺動可能に支持するフォーカスレンズ群支持手段と、
ピン部材を有し前記ズームレンズ群を揺動可能に支持するズームレンズ群支持手段と、
前記沈胴部による沈胴時に、前記ズームレンズ群と前記フォーカスレンズ群とを前記撮影光学系の光軸外の退避空間に退避させる退避手段と、を備え、
前記退避手段は、前記ピン部材に係合可能な深さの異なるカム溝を有するカム筒部材と、カム面を有し前記光軸と略平行に移動可能な筒部材とを有し、前記沈胴部による沈胴時に、前記カム筒部材の回転により前記ピン部材と係合する前記カム溝の深さを変化させることにより前記ズームレンズ群を揺動駆動させ、前記筒部材の光軸方向の移動により前記フォーカスレンズ群支持手段を前記カム面に係合させることにより前記フォーカスレンズ群を揺動駆動させ、
前記ラックは、前記カム面による前記揺動駆動によって、前記リードネジとの螺合を解除させられ、
前記ズームレンズ群及び前記フォーカスレンズ群は、前記揺動駆動によって、前記退避空間に退避させられることを特徴とする沈胴式カメラ。
請求項１に記載の沈胴式カメラにおいて、
前記レンズ鏡筒内において、前記３つ以上のレンズ群からなる撮影光学系を偏心配置することにより前記退避空間を形成し、
前記沈胴部により前記レンズ鏡筒および前記３つ以上のレンズ群を沈胴させると共に、前記退避手段により前記ズームレンズ群と前記フォーカスレンズ群とを前記退避空間に退避させることを特徴とする沈胴式カメラ。
請求項１または２に記載の沈胴式カメラにおいて、
前記退避空間において、前記沈胴部により前記レンズ鏡筒をカメラ本体へ沈胴させる方向と略平行に、前記ズームレンズ群および前記フォーカスレンズ群をそれぞれ移動させる移動手段を備えたことを特徴とする沈胴式カメラ。
請求項１〜３のいずれかに記載の沈胴式カメラにおいて、
前記退避空間において、前記ズームレンズ群および前記フォーカスレンズ群を光軸方向に並べて配設することを特徴とする沈胴式カメラ。