(57)【要約】【課題】厚みを増すことなく多群レンズ駆動のズーム光学系を実現するレンズ装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】カム板２１は、ケース２７の前面に沿って左右方向で移動自在に配設されており、被写体側レンズ５よりも前方に突出しない程度の板厚を有する。このため、カム板２は、可動範囲において被写体側レンズ５よりも前方に突出することはない。カム孔３１ａ〜２１ｃは、ケース２７前面のガイド開口２７ａ〜２７ｃから突出したカムフォロワ４３ａ，４７ａ，４９ａとそれぞれ係合しており、カムフォロワ４３ａ，４７ａ，４９ａは、レンズユニット２０内のレンズ群をそれぞれ保持するレンズ保持枠に一体的に設けられているから、１個のモータ２２の駆動によりカム板２１が移動してレンズユニット２０内のレンズ群が光軸に沿って移動し、変倍及びピント合わせが行なわれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体側レンズ群と、
前記被写体側レンズ群に入射した光束を屈曲させる光学手段と、
前記光学手段により曲げられた光束を撮像面上に結像させる撮像面側レンズ群と、
前記撮像面側レンズ群が係合される複数個のカム孔が形成されるとともに前記被写体側レンズ群の光軸と垂直でかつ前記被写体側レンズ群よりも被写体側に突出しない面内でかつ前記撮像面側レンズ群の光軸と直交する方向に移動自在に設けられ、前記方向に移動することによって前記撮像面側レンズ群を光軸方向に移動して少なくとも変倍を行なう板状のカム部材と
を備えることを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記カム部材には、不使用時に被写体側レンズの前方を覆うレンズバリアが設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２記載のレンズ装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲光学系を備えたレンズ装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を撮影し、その画像データを記録メディアに記録するデジタルカメラ等の撮像装置が急速に普及している。このような撮像装置は、ズームレンズなどの撮影光学系、撮影光学系からの光束を受けて電気信号に変換して出力するＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子、固体撮像素子から出力される撮像信号を処理して画像データに変換する信号処理回路等から構成されている。
【０００３】
撮像装置は、高倍率ズームを備える等の高機能化と、携帯に便利なコンパクト化というお互いに相反する要求を満たすために種々の改良がなされてきた。このような改良の一つとして、撮影光学系として光路をプリズムによって折り曲げる、いわゆる屈曲光学系のレンズ装置を搭載したデジタルカメラが知られている（特許文献１）。
【０００４】
屈曲光学系のレンズ装置では、被写体と対面する被写体側レンズからの光束をプリズムで直角に屈曲し、屈曲された光束をレンズ群により固体撮像素子の撮像面上に結像させる。レンズ群は、カメラボディを通常の姿勢で構えた際に光軸が上下方向に連なるように配置されており、ズーム操作に従って光軸方向（カメラボディの上下方向）に移動する。このため、撮影光学系として屈曲光学系のレンズ装置を採用した撮像装置は、従来よりも大幅に薄型化される。
【０００５】
さらに、特許文献１記載のデジタルカメラでは、レンズ装置に、レンズ群を収納する第１区画と、レンズ群のうちズーミング（変倍）を担当するレンズ群を駆動するモータとフォーカシング（ピント合わせ）を担当するレンズ群を駆動するモータとの２個のモータを上下方向に並べて収納する第２区画とが設けられ、第２区画の厚みを第１区画よりも薄くして、この第２区画の背面に、ＬＣＤなどの表示部の一部を重ねて配置することにより、デジタルカメラ全体を薄型化している。
【特許文献１】特開２００５−３５１９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、デジタルカメラの更なる高倍率化の要求が高まっており、上述したレンズ群を増やした多群レンズ駆動のズーム光学系を採用する必要性が生じている。しかしながら、特許文献１のデジタルカメラでは、１個のレンズ群の駆動に１個のモータを要するために、レンズ群を増やすと、必要なモータの数も増加し、大型化を招くという問題がある。また、これを避けるためにカム環などの部材を追加すれば、デジタルカメラの厚みが増すという問題点が生じる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、厚みを増すことなく多群レンズ駆動のズーム光学系を実現するレンズ装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のレンズ装置は、被写体側レンズ群と、前記被写体側レンズ群に入射した光束を屈曲させる光学手段と、前記光学手段により曲げられた光束を撮像面上に結像させる撮像面側レンズ群と、前記撮像面側レンズ群が係合される複数個のカム孔が形成されるとともに前記被写体側レンズ群の光軸と垂直でかつ前記被写体側レンズ群よりも被写体側に突出しない面内でかつ前記撮像面側レンズ群の光軸と直交する方向に移動自在に設けられ、前記方向に移動することによって前記撮像面側レンズ群を光軸方向に移動して少なくとも変倍を行なう板状のカム部材とを備えることを特徴とする。また、前記カム部材には、不使用時に被写体側レンズの前方を覆うレンズバリアが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の撮像装置は、前記請求項１又は２記載のレンズ装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレンズ装置及び撮像装置によれば、１個の板状のカム部材を被写体側レンズ群の光軸と垂直でかつ被写体側レンズ群よりも被写体側に突出しない面内でかつ撮像面側レンズ群の光軸と直交する方向に移動することによって撮像面側レンズ群を光軸方向に移動して少なくとも変倍を行なうようにしたので、簡単な構成で撮像装置の厚みを増加させることなく多群レンズ駆動のズーム光学系を実現することができる。また、カム部材にレンズバリアを設けたので、レンズバリア専用のアクチュエータを設ける必要がなくなり、撮像装置のコンパクト化及びローコスト化に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の撮像装置の実施形態であるデジタルカメラ１の外観を示す図１において、デジタルカメラ１の前面には、撮影開口２と、ストロボ光を照射するフラッシュ３とが設けられている。撮影開口２からは、デジタルカメラ１の内部に組み込まれたズームタイプのレンズ装置４（図３参照）の第１レンズ群Ｇ１である被写体側レンズ５が露呈されている。
【００１２】
デジタルカメラ１の上面には電源ボタン６とレリーズボタン７とが配置されている。デジタルカメラ１を把持する右手側の側面には、撮影した静止画や動画の画像データを記録するメモリカード８を着脱自在に収容するメモリカードスロット９が備えられている。なお、メモリカード８としては、スマートメディアやｘＤ-ピクチャーカード（登録商標）等が使用される。また、デジタルカメラ１の内部メモリに画像データを記録するようにしてもよい。
【００１３】
図２に示すように、デジタルカメラ１の背面には、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１０と、レンズ装置４を望遠側、広角側にズーミング（変倍）させるズームレバー１１と、各種設定操作に用いられる汎用キー１２と、モード切替レバー１３等を配している。ＬＣＤ１０に表示されるメニューを見ながら汎用キー１２を操作することで、ストロボ発光のオン／オフなどの各種設定を行うことができる。
【００１４】
モード切替レバー１３は、つまみ状のレバー１３ａをスライドさせることで、その位置に応じてデジタルカメラ１の動作モードを切り替える。この動作モードには、静止画の撮影を行う静止画撮影モード，動画の撮影を行う動画撮影モード，撮影した任意の静止画または動画をＬＣＤ１０に再生表示する再生モードなどがある。
【００１５】
ＬＣＤ１０は、撮影モード下では、被写体像を動画のスルー画像として表示する。ユーザーは、このスルー画像を観察して撮影範囲を確定する。また、再生モード下では、メモリカード８に記録されている画像を選択してＬＣＤ１０に表示する。
【００１６】
図３のように、デジタルカメラ１の内部には、前記レンズ装置４，前記フラッシュ３，フラッシュ３に電力を供給するコンデンサ２４とが設けられている。コンデンサ２４の下部にはバッテリを収納するバッテリ収納部２５が設けられている。前記レンズ装置４は、レンズユニット２０とカム板２１とモータ２２からなる。
【００１７】
ケース２７の最上部に取り付けられた被写体側レンズ５の保持部２８がケース２７前面よりも前方に突出している。カム板２１は、ケース２７に収納した後述する撮像面側レンズ群の一部である第３，第５，第６群レンズＧ３，５，６を上下方向の光軸Ｌ２（図４，図５参照）に沿って駆動する矩形の板状をしたカム部材である。
【００１８】
カム板２１には、３つのカム孔２１ａ〜２１ｃが形成されている。カム板２１は、ケース２７の前面に沿って左右方向（図面の矢印Ｐの方向）で移動自在に配設されており、被写体側レンズ５よりも前方に突出しない程度の板厚を有する。このため、カム板２１は、可動範囲において被写体側レンズ５よりも前方に突出することはない。
【００１９】
カム孔２１ａ〜２１ｃは、ケース２７前部に形成されたガイド開口２７ａ〜２７ｃから突出したカムフォロワ４３ａ，４７ａ，４９ａ（図４，図５参照）とそれぞれ係合しており、後述するように、カムフォロワ４３ａ，４７ａ，４９ａは、Ｇ３，５，６をそれぞれ保持するレンズ保持枠に一体的に設けられているから、カム板２１の移動に伴いＧ３，５，６が光軸に沿って移動する。
【００２０】
また、カム板２１の下部の端面には、ラックギア２１ｄが形成されており、モータ２２に軸着されたギア２３と噛合している。このため、モータ２２の回転に従ってカム板２１が矢印Ｐ方向に移動する。なお、図示しないが、デジタルカメラ１の内部には、カム板２１を矢印Ｐ方向に移動自在とするため、カム板２１の上下端と係合する溝部が形成された保持部材が設けられている。
【００２１】
カム板２１の上端部の一部には、ほぼＬ字形状をしたレンズバリア２１ｅが一体的に設けられている。このレンズバリア２１ｅは、デジタルカメラ１の不使用時に被写体側レンズ５を覆い、被写体側レンズ５を汚れや傷などから保護する。
【００２２】
次にカム板２１の動作について説明する。図４のように、カム板２１は、レンズユニット２０に対して左右方向に位置が変位する。デジタルカメラ１の電源がオフの状態（デジタルカメラ１の不使用時）では、カム板２１は、同図（ａ）に示すように、レンズバリア２１ｅが被写体側レンズ５を覆う位置にある。また、電源がオンになったとき、もしくは、Ｗ端までズームされたとき、カム板２１は、同図（ｂ）に示す位置にある。さらに、テレ（Ｔ）端までズームされたとき、カム板２１は、同図（ｃ）に示す位置にある。
【００２３】
カム板２１は、ズームレバー１１によるズーム操作によって、図４（ｂ）に示す位置と同図（ｃ）に示す位置との間を移動する。カム板２１の移動に伴って、カムフォロワ４３ａ，４７ａ，４９ａは、各々係合したカム孔２１ａ〜２１ｃに沿って、ガイド開口２７ａ〜２７ｃを上下する。これにより、Ｇ３，５，６が光軸Ｌ２に沿って移動し、レンズユニット２０の変倍及びピント合わせが行なわれる。なお、変倍位置は、例えば予め４箇所に決められており、このいずれかの位置にカム板２１が停止された後、カム板２１がわずかに戻されることにより、後述するピント合わせ用の第５群レンズＧ５（図５参照）が移動され、ピント合わせが行なわれる。
【００２４】
電源ボタン６の操作で電源がオフになると、カム板２１は、そのときの位置に関わらず、図４（ａ）に示す位置に移動する。なお、図４（ａ）に示す位置と同図（ｂ）に示す位置との間でカム孔２１ａ〜２１ｃは水平に形成されており、電源オフ時のＧ３，５，６の位置は、電源オン直後又はＷ端での位置と同じである。
【００２５】
次にレンズユニット２０の内部構造について説明する。図５はＷ端におけるレンズユニット２０を、図６はＴ端におけるレンズユニット２０を示す。レンズユニット２０は、第１〜第６レンズ群Ｇ１〜６，プリズム３２，シャッタ装置３３，遮光板３４，赤外カットフィルタ３５，及びＣＣＤイメージセンサ（以下単にＣＣＤという）３６をケース２７内に収納している。
【００２６】
第１レンズ群Ｇ１である被写体側レンズ５の奥には、被写体側レンズ５の光軸Ｌ１に対して４５度の角度で傾斜された反射面３２ａを有するプリズム３２が組み込まれている。被写体側レンズ５に入射された被写体光は、反射面３２ａにより下方に向けて反射される。このプリズム３２は、本発明の光学手段を構成する。
【００２７】
プリズム３２の下方には、撮像面側レンズ群である第２〜第６レンズ群Ｇ２〜６が被写体側レンズ５の光軸Ｌ１とほぼ直角をなす光軸Ｌ２に沿って配置されている。プリズム３２直下の第２レンズ群Ｇ２は、レンズ４０ａ，４０ｂからなる。
【００２８】
第２レンズ群Ｇ２の下方には、３つのレンズ４１ａ，４１ｂからなる変倍用の第３群レンズＧ３が第３群レンズ保持枠４３によって保持されている。第３群レンズ保持枠４３には、ガイド開口２７ａから前方に突出するカムフォロワ４３ａが一体的に設けられており、上述したように、このカムフォロワ４３ａとカム孔２１ａとが係合しているから、カム板２１の移動に伴い第３群レンズＧ３が光軸Ｌ２に沿って移動する。
【００２９】
第３群レンズＧ３の下方には、レンズ４４のみからなる第４群レンズＧ４が第４群レンズ保持枠４５に保持されている。この第４群レンズ保持枠４５はケース２７内に固定されており、駆動されない。レンズ４４の像面側には絞り機能を有するシャッタ装置３３が配置されている。
【００３０】
シャッタ装置３３の下方では、３つのレンズ４６ａ〜４６ｃからなるピント合わせ用の第５群レンズＧ５が第５群レンズ保持枠４７に保持されている。第５群レンズ保持枠４７には、ガイド開口２７ｂから前方に突出するカムフォロワ４７ａが一体的に設けられている。
【００３１】
第５群レンズＧ５の下方には、レンズ４８のみからなる変倍用の第６群レンズＧ６が第６群レンズ保持枠４９に保持されている。第６群レンズ保持枠４９には、ガイド開口２７ｃから前方に突出するカムフォロワ４９ａが一体的に設けられている。
【００３２】
第６群レンズＧ６の下方には、ゴーストの発生等を抑えるために遮光板３４が配置され、そのさらに像面側には余分な色成分をカットする赤外カットフィルタ３５、ＣＣＤ３６が順に固定されている。被写体側レンズ５に入射してプリズム３２により光軸Ｌ２に沿って屈曲された光束は、撮像面側のレンズ群であるＧ２〜Ｇ６によってＣＣＤ３６の撮像面上に結像される。
【００３３】
デジタルカメラ１の電気的な構成を示す図７において、レリーズボタン７，ズームレバー１１，汎用キー１２等の操作信号に基づいて、デジタルカメラ１の各部を制御するＣＰＵ５０が設けられている。駆動回路５２は、レンズ装置４のモータ２２をＣＰＵ５０の制御下で駆動する。
【００３４】
駆動回路５２は、ズームレバー１１の入力方向（Ｗ又はＴ）に応じた回転方向をモータ２２に指示し、ズームレバー１１の入力がある間、駆動パルスをモータ２２に与え続ける。モータ２２は、一般的なステッピングモータであり、駆動回路５２から供給される駆動パルスの個数に応じた回転量分、指示された回転方向へ回転する。
【００３５】
ＣＣＤ３６は、受光面にレンズ装置４を透過した被写体光が入射し、その被写体像をアナログの撮影信号に変換して出力する。なお、ＣＣＤ３６の代わりに、例えばＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いてもよい。
【００３６】
信号処理部５３は、撮影モード下では、ＣＣＤ３６から読み出されるフィールド画（偶数フィールド又は奇数フィールド）に対してノイズ除去、増幅，画像データへの変換処理を行ってから、ホワイトバランス、γ補正を行い、処理済みの画像データを順次にＬＣＤドライバ５４に送る。これにより、被写体像がスルー画像としてＬＣＤ１０に表示される。撮影モード下でレリーズボタン７が押圧操作されると、信号処理部５３は、その直後にＣＣＤ３６から読み出される１フレーム分の画像データに対して上述した各種の画像処理を行なった後、データ圧縮してインタフェース回路５５を介してメモリカード８に記録する。
【００３７】
再生モード下では、インタフェース回路５５によってメモリカード８から画像データを読み出し、信号処理部５３で各種処理を施してからＬＣＤドライバ５４に送る。これにより、メモリカード８に記録されている画像がＬＣＤ１０に表示される。
【００３８】
信号処理部５３は、画像データに基づいて被写体輝度の検出と、画像データのコントラストの検出とを行う回路を備えており、検出した被写体輝度とコントラストの情報をそれぞれＣＰＵ５０に送る。ＣＰＵ５０は、信号処理部５３からの被写体輝度情報に基づいてシャッタ速度，絞りを制御し、コントラスト情報に基づいてピント調節の制御を行う。
【００３９】
次に本発明の作用効果について説明する。電源オフ状態のデジタルカメラ１は、図４（ａ）に示すように、被写体側レンズ５がレンズバリア２１ｅによって覆われ、被写体側レンズ５が埃などから保護されている。この状態から電源ボタン６が押下され電源がオンになると、駆動回路５２によりモータ２２が駆動されて、カム板２１が図４（ａ）に示す位置から図４（ｂ）に示す位置まで移動する。これにより、被写体側レンズ５を覆うレンズバリア２１ｅが移動して被写体側レンズ５が露呈し、デジタルカメラ１は撮影可能な状態となる。
【００４０】
静止画撮影モード又は動画撮影モードにおいて、ズームレバー１１がＴ端側に押下されると、モータ２２が駆動されて、図４（ｃ）に示す位置を限界として、カム板２１がＴ端側へと移動する。カム板２１の移動とともに、カムフォロワ４３ａ，４７ａ，４９ａは、各々係合したカム孔２１ａ〜２１ｃに沿ってガイド開口２７ａ〜２７ｃ内を移動する。これにより、Ｇ３，５，６が光軸に沿ってＴ端側に移動する。ズームレバー１１がＷ端側に押下されると、モータ２２が逆方向に回転し、図４（ｂ）に示す位置を限界として、Ｇ３，５，６が光軸に沿ってＷ端側に移動する。
【００４１】
所望のタイミングでズームレバー１１の押圧を止めると、駆動回路５２は、上述した４箇所の位置のうちズームレバー１１の入力が停止した際に最も近いいずれかの位置にカム板２１を停止させた後、信号処理部５３からのコントラスト情報に基づくＣＰＵ５０からの指令信号により、変倍位置がほとんど変化しない範囲でモータ２２を逆回転させ、ピント合わせを行なう。
【００４２】
ＣＰＵ５０はレリーズボタン７の押下を検出した時、シャッタ装置３３のシャッタを適当なタイミングで開閉して静止画の撮影を行う。なお、動画撮影モードの場合、シャッタは開放したまま撮影が行われる。被写体側レンズ５から入射した光束はレンズユニット２０の光軸Ｌ１及びＬ２に沿ってＣＣＤ３６の撮像面（受光面）に結像する。このＣＣＤ３６は、結像された光学画像を電気的な撮像信号に変換し、信号処理部５３に送る。撮像信号は、各種の画像処理が施されて画像データに変換され、更にデータ圧縮されてメモリカード８に記録される。
【００４３】
電源ボタン６が押下され電源がオフになると、モータ２２が駆動されて、カム板２１はどの位置にあるかに関わらず図４（ａ）に示す位置まで移動する。これにより、被写体側レンズ５がレンズバリア２１ｅによって覆われた後、バッテリからの電力の供給が停止される。
【００４４】
このように、本実施形態のデジタルカメラ１によれば、第３，第５，第６群レンズＧ３，５，６を１個のモータ２２で駆動して変倍とピント合わせの両方を行うことができる。さらに、カム板２１がケース２７の前面に可動式に配置され、可動範囲において被写体側レンズ５よりも前方に突出することがないから、内部スペースの利用効率がよい。よって、本発明により、厚みを増すことなく多群レンズ駆動のズーム光学系を実現することができる。また、カム板２１と一体となるようにレンズバリア２１ｅを設けたので、レンズバリア２１ｅ専用のアクチュエータを必要とせず、デジタルカメラ１の小型化に寄与できる。
【００４５】
以上説明した実施形態では、１個のカム板で変倍とピント合わせの両方を行なうようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えばカム板で変倍のみを行ない、別の駆動系でピント合わせを行なうようにしてもよい。また、上記実施形態では、変倍位置を４箇所としたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば６箇所でもよい。
【００４６】
上記実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラを挙げたが、発明の適用対象はこれに限定されず、例えばカメラ付き携帯電話やカメラ付きノート型パソコンなど、撮像機構を有する他の電子機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の撮像装置の一例のデジタルカメラを示す前面側斜視図である。
【図２】デジタルカメラを示す背面側斜視図である。
【図３】デジタルカメラの内部を示す説明図である。
【図４】カム板とレンズユニットの位置関係を示す。
【図５】Ｗ端におけるレンズユニットの垂直方向の断面を示す。
【図６】Ｔ端におけるレンズユニットの垂直方向の断面を示す。
【図７】デジタルカメラの電気的構成である。
【符号の説明】
【００４８】
１  デジタルカメラ
２０  レンズユニット
２１  カム板
２１ａ〜２１ｃ  カム孔
２１ｅ  レンズバリア
２２  モータ
２７  ケース
３６  ＣＣＤイメージセンサ
４３ａ，４７ａ，４９ａ  カムフォロワ
５０  ＣＰＵ
５２  駆動回路
【図１】
2009086175.tif 000003
【図２】
2009086175.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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