JP5020026B2 - レンズ鏡筒およびカメラ - Google Patents
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Description
デジタルカメラの分野においては、携帯性能の向上のため、本体の小型化が求められている。具体的には、本体の厚みを薄くするため、より小型のレンズ鏡筒が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
本発明の課題は、所望の光学性能を確保しつつ小型化が可能なレンズ鏡筒を提供することにある。
このカメラでは、第1又は第2の発明に係るレンズ鏡筒を備えているため、所望の光学性能を確保しつつ小型化が可能である。
〔1:デジタルカメラの概要〕
図1〜図2を用いて本発明の実施形態に係るデジタルカメラ1について説明する。図1および図2にデジタルカメラ1の概略斜視図を示す。図1はレンズ鏡筒3が撮影状態である場合を示している。
なお、以下の説明では、デジタルカメラ1の6面を以下のように定義する。
なお、デジタルカメラ1の6面だけでなく、デジタルカメラ1に配置される各構成部材の6面も同様に定義する。すなわち、デジタルカメラ1に配置された状態の各構成部材の6面に対して、上述の定義が適用される。
〔2:デジタルカメラの全体構成〕
図1および図2に示すように、デジタルカメラ1は主に、各ユニットを収容するカメラ本体2と、被写体の光学像を形成する撮像光学系Oと、撮像光学系Oを移動可能に保持するレンズ鏡筒3と、から構成されている。
レンズ鏡筒3には、光学像に対して光電変換を行う撮像部としてのCCDユニット21が設けられている。カメラ本体2には、CCDユニット21により取得された画像を記録する画像記録部16が内蔵されている。カメラ本体2の背面には、CCDユニット21により取得された画像を表示する液晶モニタ15が設けられている。
〔3:レンズ鏡筒の構成〕
図3を用いて、レンズ鏡筒3の全体構成ついて説明する。図3にレンズ鏡筒3の分解斜視図を示す。
固定枠33は、駆動枠34を案内するための部材であり、ベースプレート31とともにレンズ鏡筒3の固定側の部材を構成している。固定枠33はベースプレート31にねじにより固定されている。固定枠33は主に、主要部を構成する略筒状の固定枠本体33aと、固定枠本体33aに回転可能に支持される駆動ギア33bと、から構成されている。
駆動枠34は、第1レンズ枠36および第2レンズ枠37を案内するための部材であり、固定枠33の内周側に配置されている。駆動枠34は主に、固定枠本体33aの内周側に配置される略筒状の駆動枠本体34aから構成されている。
駆動枠本体34aの外周側にはカムフォロア部材としての3本のカムピン43が設けられており、内周側には3本の第1カム溝34cおよび3本の第2カム溝34dが形成されている。第1カム溝34cは第1レンズ枠36を案内するための溝である。第2カム溝34dは第2レンズ枠37を案内するための溝である。3本のカムピン43は、円周方向に概ね等ピッチで配置されており、固定枠33の3本のカム溝33cに係合している。すなわち、駆動枠34はカムピン43を介して固定枠33に支持されている。
駆動枠34はズームモータ32の駆動力により光軸A回り(R1方向およびR2方向)に駆動される。例えば、沈胴状態から撮影状態に移行する場合は、ズームモータ32により駆動枠34はR1側に駆動される。この結果、固定枠33のカム溝33cに沿ってカムピン43が移動し、駆動枠34は固定枠33に対してY軸方向正側に移動する。撮影状態から沈胴状態に移行する場合は、ズームモータ32により駆動枠34はR2側に駆動される。この結果、駆動枠34は固定枠33に対してY軸方向負側に移動する。
(3.3:直進枠)
直進枠35は、第1レンズ枠36が固定枠33に対して回転するのを防止するための部材であり、駆動枠34の内周側に配置されている。直進枠35は主に、筒状の直進枠本体35aと、直進枠本体35aの外周側に形成された3本の直進ピン35bと、から構成されている。
また、直進枠本体35aの外周側には、バヨネット溝35eが形成されている。バヨネット溝35eには、駆動枠34の内周側に形成されたバヨネット爪34f(図4参照)が係合している。これにより、直進枠35は、駆動枠34に対して回転可能かつY軸方向に一体で移動可能である。
直進枠本体35aには、Y軸方向に延びる3本の第1ガイド溝35cおよび3本の第2ガイド溝35dが形成されている。3本の第1ガイド溝35cは円周方向に概ね等ピッチで配置されており、3本の第2ガイド溝35dは円周方向に概ね等ピッチで配置されている。第1ガイド溝35cには第1レンズ枠36のカムピン36b(後述)が挿入されている。第2ガイド溝35dには第2レンズ枠37のカムピン37b(後述)が挿入されている。すなわち、第1レンズ枠36および第2レンズ枠37の固定枠33に対する回転が、直進枠35により規制されている。なお、第1ガイド溝35cおよび第2ガイド溝35dにより、第1レンズ枠36および第2レンズ枠37のY軸方向への移動は規制されていない。
第1レンズ枠36は、第1レンズ群G1をY軸方向に移動可能に保持するための部材であり、直進枠35の内周側に配置されている。第1レンズ枠36は主に、第1レンズ群G1を内部に収容する第1レンズ枠本体36aと、第1レンズ枠本体36aの外周側に設けられた3本のカムピン36bと、から構成されている。カムピン36bは、第1ガイド溝35cを貫通した状態で、駆動枠34の第1カム溝34cに係合している。
第2レンズ枠37は、第2レンズ群G2をY軸方向に移動可能に保持するための部材であり、直進枠35の内周側であって第1レンズ枠36のY軸方向負側に配置されている。第2レンズ枠37は主に、第2レンズ群G2を内部に収容する第2レンズ枠本体37aと、第2レンズ枠本体37aの外周側に設けられた3本のカムピン37bと、から構成されている。カムピン37bは、第2ガイド溝35dを貫通した状態で、駆動枠34の第2カム溝34dに係合している。
このように、第2レンズ枠37は、固定枠33に対して回転することなく、第2カム溝34dの形状に応じて駆動枠34に対してY軸方向に移動可能である。
第3レンズ枠38は、第3レンズ群G3をY軸方向に移動可能に保持するための部材であり、ベースプレート31のフォーカスシャフト31a、31bによりY軸方向に移動可能に支持されている。第3レンズ枠38の駆動は、ベースプレート31に固定されたフォーカスモータ39により行われる。具体的には、フォーカスモータ39のリードスクリュに螺合したナット(図示せず)に対して、第3レンズ枠38はY軸方向正側にばね(図示せず)により押圧されている。従って、フォーカスモータ39のリードスクリュが回転すると、第3レンズ枠38はナットとともにベースプレート31に対してY軸方向に移動する。フォーカスモータ39は、例えばステッピングモータである。
したがって、これらの構成により、撮像光学系Oのズーム倍率およびフォーカスを調節可能な沈胴式のレンズ鏡筒3が実現される。
デジタルカメラ1は、ズームモータ32、フォーカスモータ39およびCCDユニット21の動作を制御する制御部としての制御装置30を有している。図4は制御装置30のブロック図である。
図4に示すように、制御装置30は、ズームモータ32に接続された第1モータドライバ22と、駆動枠34の回転角度を検出するエンコーダ23と、を有している。エンコーダ23は、駆動枠34の回転角度情報をマイコン24に出力する。マイコン24は、CPU、RAMおよびROMを有しており、ROMに収納されたプログラムがCPUに読み込まれることで、様々な機能を実現し得る。例えば、エンコーダ23からの回転角度情報に基づいて、マイコン24は、駆動枠34の回転角度(絶対位置)を認識するとともに、第1モータドライバ22に制御信号の生成を指示する。つまり、第1モータドライバ22、エンコーダ23およびマイコン24により、ズームモータ32のフィードバック制御が行われている。
(5.1:第1カム溝の形状)
図5〜図7を用いて、駆動枠34の第1カム溝34cおよび第2カム溝34dについて説明する。図5は駆動枠34の内周面の展開図である。図6は第1カム溝34cの展開図である。図7は第1カム溝34cの部分拡大図である。
カムピン36bの中心を基準に考えると、第1カム溝34cは上記の領域に分けることができるが、第1カム溝34cの形状を基準に考えると、さらに第1カム溝34cは以下のような領域に分けることができる。
第1領域H1は、レンズ鏡筒3が収納状態から撮影状態に移行する際に使用される領域であり、第1カム溝34cにおいて収納領域Bに含まれる領域の大部分を占めている。第1領域H1が回転方向に対して傾斜しているため、第1レンズ枠36に対して駆動枠34が回転すると、第1領域H1に沿ってカムピン36bが案内される。これにより、第1レンズ枠36が駆動枠34に対してY軸方向に移動する。
第2領域F1は、使用可能領域C1を含んでおり、カムピン36bの中心を基準に考えると、使用可能領域C1よりも広角位置W側に延びている。図5および図6に示すように、本実施形態では、第2領域F1は中央部がY軸方向負側に突出するように湾曲している。
第2湾曲領域F2は、第2領域F1と同様に撮影領域Cに含まれる領域であり、傾斜領域Eと第2領域F1とを滑らかに接続している。このため、第2湾曲領域F2は概ね円弧状に湾曲している。第2湾曲領域F2は広角位置Wの望遠位置T側に配置されている。第2湾曲領域F2は、駆動制限領域C2に含まれている。第1湾曲領域H2、傾斜領域Eおよび第2湾曲領域F2により湾曲部Xが形成されている。
(5.2:従来のカム溝の形状との比較)
ここで、図8〜図11を用いて、第1カム溝34cの形状と従来のカム溝の形状との違いについて説明する。図8は従来のカム溝134cの展開図である。図9は第1カム溝34cおよび従来のカム溝134cの展開図である。図10はカム溝134cの部分拡大図である。図11は第1カム溝34cと従来のカム溝134cとの比較図である。
したがって、カムピン136bは湾曲領域F0において焦点距離変更に必要な領域以外で光軸方向に動かざるを得ない。
ここで、図9に示すように、第1カム溝34cにおける収納位置Dおよび望遠位置Tは、カム溝134cにおける収納位置D0および望遠位置T0と一致しているが、第1カム溝34cにおける広角位置Wはカム溝134cにおける広角位置W0に対応していない。具体的には図10に示すように、第1カム溝34cにおける広角位置Wは、カム溝134cにおける広角位置W0よりも収納位置D側(R1側)に配置されている。
このデジタルカメラ1では、第1カム溝34cが前述のような形状を有しているため、駆動枠34のY軸方向の寸法を短縮することができる。
しかし、広角位置Wの望遠位置T側に第2湾曲領域F2が設けられているため、撮影領域C内に所望の光学性能を満たさない領域が存在する可能性がある。
例えば、カムピン36bが広角位置Wに配置されている場合にズーム調節レバー14が望遠側に操作されると、ズームモータ32により駆動枠34がR1側に駆動される。この結果、第1カム溝34cに沿ってカムピン36bがR2側へ移動し、カムピン36bが第2湾曲領域F2によりY軸方向負側に案内される。このとき、エンコーダ23を用いてマイコン24により駆動枠34の回転角度が監視されている。このため、ズーム調節レバー14の操作量に基づく駆動枠34の回転角度が駆動制限領域C2に対応する角度よりも小さい場合は、駆動枠34の回転角度が駆動制限領域C2に対応する角度と同じになるように、マイコン24により第1モータドライバ22を介してズームモータ32の駆動が制御される。このため、駆動制限領域C2内にカムピン36bが停止するのを防止できる。
〔6:デジタルカメラの動作〕
図1〜図7を用いて、デジタルカメラ1の動作について説明する。
電源スイッチ13がOFFの状態では、レンズ鏡筒3がカメラ本体2のY軸方向の外形寸法内に収まるように、レンズ鏡筒3は格納状態(レンズ鏡筒3のY軸方向の寸法が最も短い状態)で停止している。レンズ鏡筒3の格納状態は、例えば位置センサ27の検出信号に基づいて把握することができる。レンズ鏡筒3が収納状態では、カムピン36bは第1カム溝34cの収納位置Dに位置している。
電源スイッチ13がONに切り換えられると、各部に電源が供給され、レンズ鏡筒3が格納状態から撮影状態に駆動される。具体的には、ズームモータ32により駆動枠34が固定枠33に対して所定角度だけR1側に駆動される。電源投入時の撮影状態は、例えば、撮像光学系Oが広角端の状態(カムピン36bが第1カム溝34cの広角位置Wに位置する状態)に設定されている。ズームモータ32により駆動枠34が駆動されると、駆動枠34は、固定枠33に対して回転しながら、カム溝33cの形状に応じて固定枠33に対してY軸方向正側に移動する。
図7に示すように、回転方向に対して傾斜する傾斜領域Eに広角位置Wが配置されているため、カムピン36bは傾斜領域Eにより主にY軸方向に支持されているが、傾斜領域Eにより若干回転方向にも支持されている。これにより、広角位置Wでの駆動枠34に対する第1レンズ枠36の位置が安定する。
撮影状態でズーム調節レバー14が望遠側に操作されると、ズーム調節レバー14の回転角度および操作時間に応じて、ズームモータ32により駆動枠34が固定枠33に対してR1側に駆動される。このとき、駆動枠34のカムピン43がカム溝33cの回転方向に延びる部分により案内されるため、駆動枠34が固定枠33に対してY軸方向に移動することなく回転する。直進枠35により第1レンズ枠36および第2レンズ枠37が固定枠33に対して回転することなく駆動枠34に対して回転する。この結果、第1レンズ枠36および第2レンズ枠37が駆動枠34および固定枠33に対してY軸方向に移動し、撮像光学系Oのズーム倍率が変化する。
例えば、電源投入時の撮影状態では、撮影距離は無限遠に設定されているため、撮影距離が無限遠となるようにマイコン24が第2モータドライバ25に制御パルスの生成を指示する。ズーム倍率およびズーム倍率に対応する第3レンズ群G3の位置が光学設計により決定されており、マイコン24には、そのデータテーブルが格納されている。マイコン24は、ズーム調節レバー14の操作量およびデータテーブルに基づいて、撮影距離が無限遠である第3レンズ群G3の位置を割り出し、割り出した位置まで第3レンズ群G3が移動するように第2モータドライバ25に制御パルス生成の指令を下す。このように、第3レンズ群G3のトラッキング駆動が行われるため、ズーム倍率が変更されても、撮影距離が無限遠である状態が保持される。
デジタルカメラ1およびレンズ鏡筒3の特徴は以下の通りである。
(1)
このレンズ鏡筒3では、マイコン24により第1カム溝34cの駆動制限領域C2(広角位置W周辺部分)にカムピン36bが停止するのが制限されるため、駆動制限領域C2が撮像光学系Oの光学性能を満たさない形状であっても、駆動制限領域C2が撮影に使用されるのを防止できる。
このレンズ鏡筒3では、傾斜領域Eに広角位置Wが設けられているため、光軸Aに沿った方向および回転方向の両方の力がカムピン36bに作用する。この結果、広角位置Wにおいて駆動枠34および第1レンズ枠36が停止している際に、駆動枠34に対する第1レンズ枠36の移動が規制されやすくなる。それに加えて、直進枠35の第2ガイド溝35dと第1カム溝34cとによりカムピン36bが挟み込まれた状態となる。これらの構成により、カムピン36bと第1カム溝34cとの間の微小な隙間によって静止状態で第1レンズ枠36が駆動枠34に対して移動するのを防止できる。すなわち、駆動枠34および直進枠35に対する第1レンズ枠36の位置が安定する。
このレンズ鏡筒3では、回転方向に対する傾斜領域Eの傾斜角αは、回転方向に対する収納領域Bの第1領域H1の傾斜角βよりも小さいため、広角位置Wにおける撮像光学系Oの状態の安定化を図りつつ、光軸Aに沿った方向における駆動枠34の寸法を短縮することができる。
このレンズ鏡筒3では、第2湾曲領域F2が広角位置Wに対して望遠位置T側に配置されているため、収納領域Bに大きく湾曲する領域を設ける必要がない。これにより、回転方向に対する収納領域Bの傾斜角(より詳細には、第1領域H1の傾斜角β)を小さくすることができ、駆動枠34の駆動時におけるズームモータ32の負荷を低減できる。
このように、このレンズ鏡筒3では、第2湾曲領域F2が広角位置Wに対して望遠位置T側に配置されているため、ズームモータ32で消費される電力を低減できる。
このレンズ鏡筒3では、第1カム溝34cの光軸Aに沿った方向の寸法が第2カム溝34dの光軸に沿った方向の寸法と概ね同一であるため、これらの第1カム溝34cおよび第2カム溝34dを有効利用しつつ、光軸Aに沿った方向における駆動枠34の寸法を短縮することができる。これにより、レンズ鏡筒3のさらなる小型化が可能となる。
(6)
このように、このデジタルカメラ1では、レンズ鏡筒3を有しているため、所望の光学性能を確保しつつ小型化が可能となる。特に、光軸Aに沿った方向が厚み方向と一致する場合は、デジタルカメラ1の薄型化が可能となる。
本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。
(1)
前述の実施形態では、第1カム溝34cが駆動枠本体34aの内周面に設けられているが、外周面に設けられていてもよい。それに伴い、第1レンズ枠36が駆動枠34の外周側に配置されており、カムピン36bが第1カム溝34cに挿入されていてもよい。
前述の実施形態では、第1カム溝34cが形成されている駆動枠34がズームモータ32により駆動されているが、カムピン36bを有する第1レンズ枠36がズームモータ32により駆動されてもよい。
(3)
傾斜領域Eの傾斜角αは前述の実施形態に限定されない。
2 カメラ本体
3 レンズ鏡筒
24 マイコン
30 制御装置(制御部)
32 ズームモータ(駆動部)
34 駆動枠(第1支持枠)
34c 第1カム溝(第1案内溝)
34d 第2カム溝(第2案内溝)
36 第1レンズ枠(第2支持枠)
36b カムピン(第1ピン)
37 第2レンズ枠(第3支持枠)
37b カムピン(第2ピン)
B 収納領域
C 撮影領域
D 収納位置
E 傾斜領域
F1 使用可能領域
F2 第2湾曲領域(湾曲領域)
H1 領域
H2 第1湾曲領域
21 CCDユニット(撮像部)
Claims (3)
- 撮像光学系を保持するためのレンズ鏡筒であって、
円周方向に並んで配置された少なくとも3つの第1案内溝を内周面または外周面に有する円筒状の第1支持枠と、
前記第1支持枠の内周側または外周側に設けられ、前記第1案内溝に挿入された少なくとも3つの第1ピンを有する円筒状の第2支持枠と、
前記第1および第2支持枠のうち一方を回転方向に駆動する駆動部と、
前記駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記第1案内溝は、前記撮像光学系の光軸に沿った方向における前記第1および第2支持枠全体の寸法が最短になる収納位置から前記撮像光学系の広角端に対応する広角位置まで前記第1および第2支持枠の相対位置を変化させる収納領域と、前記広角位置から前記撮像光学系の望遠端に対応する望遠位置まで前記第1および第2支持枠の相対位置を変化させる撮影領域と、を有しており、
前記広角位置は、少なくとも一部が前記撮影領域に含まれる領域であって前記第1支持枠に対して前記第2支持枠が前記光軸に沿った方向へ移動するように前記第1ピンを案内する傾斜領域に、設けられており、
前記収納領域は、前記回転方向に対して前記傾斜領域と同じ側に傾斜する第1領域を有しており、
前記回転方向に対する前記傾斜領域の傾斜角は、前記回転方向に対する前記第1領域の傾斜角よりも小さく、
前記撮影領域は、前記望遠位置を含み所望の光学性能の範囲内で前記撮像光学系の倍率を変化させるための使用可能領域と、前記広角位置と、前記広角位置および使用可能領域の間に設けられた駆動制限領域と、を有しており、
前記使用可能領域の前記駆動制限領域に隣接する領域は、前記回転方向に対して前記傾斜領域と反対側に傾斜しており、
前記制御部は、前記撮影領域の前記広角位置周辺領域であって前記広角位置の前記望遠位置側の領域に前記第1ピンが停止しないように、前記駆動部の駆動領域を制限する、
レンズ鏡筒。 - 前記第1支持枠の内周側または外周側に設けられ前記回転方向に並んで配置された少なくとも3つの第2ピンを有する円筒状の第3支持枠をさらに備え、
前記第1支持枠は、前記回転方向に並んで配置され前記第2ピンが挿入される少なくとも3つの第2案内溝を有しており、
前記第1案内溝により案内される際に前記第1ピンが前記光軸に沿った方向に移動する第1最大寸法と、前記第2案内溝により案内される際に前記第2ピンが光軸に沿った方向に移動する第2最大寸法と、は略同一である、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 - 前記撮像光学系と、
請求項1又は2に記載のレンズ鏡筒と、
前記撮像光学系により形成された光学像を画像信号に変換する撮像部と、
を備えたカメラ。
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