JP2005077714A

JP2005077714A - ズームレンズユニット

Info

Publication number: JP2005077714A
Application number: JP2003307682A
Authority: JP
Inventors: Kohei Kamimura; 耕平上村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP3766080B2

Abstract

【課題】小型化を実現できることはもとより、偏心誤差や傾き誤差が生じ難く、レンズをスムースに移動でき、安定な位置調整を実現できるズームレンズユニットを提供する。
【解決手段】回転体１４１が回転駆動され、第１の被係止部１６３および第２の被係止部１７１が帯状体１４２の第１面１４２ａおよび第２面１４２ｂを安定して案内され、回転体１４１は、回転軸１４１１が先端部１４１１ａが、付勢手段としてのコイルバネ１４５により所定の付勢力をもって先端部軸受部１４３に向かって付勢されて片寄せされている。これにより、駆動対象である第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７の位置精度を高く保つことが可能で、精度の高いレンズ駆動を実現できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、レンズ位置を調整するためのカム装置を有し、１または複数のレンズ群を光軸方向に進退させて変倍動作を行うズームレンズユニットに係り、撮像素子を用いたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラといった全長の規制の厳しく、特に、携帯電話機等にも搭載可能な好適なズームレンズユニットに関するものである。

カム装置を有するズームレンズユニットとしては、たとえばカム溝を有するカム環の回転運動によって、レンズ群を光軸方向に移動させるズームレンズ鏡筒が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載されたズームレンズ鏡筒は、いわゆるダブルヘリコイロド方式のレンズ鏡筒であって、カメラボディに固定され内径にヘリコイドねじを有する固定枠と、固定枠の内径と螺合し、内径にヘリコイドねじ、またはカム溝を設け、光軸方向に移動可能な第１移動枠と、第１移動枠体の内径と螺合し、一群レンズ枠と一体化している第２移動枠と、第１移動枠から直接回転力を受け内径に片当てカムを有するカム枠と、固定枠内径の直進キー溝により回転を拘束され、第１移動枠と一体となって移動し、カム枠案内用のカム穴を有する直進枠により構成される。
特開平８−３１３７８４号公報

ところで、近年、情報の多様化に伴い、携帯電話機や携帯情報端末に撮像レンズが搭載され、また、情報伝達速度の向上により画像の情報量も急速に増大しつつある。そして、既に固定焦点レンズが搭載され、変倍レンズを搭載した携帯端末が種々提案されている。
この種の携帯装置である携帯電話機や携帯情報端末等にカメラモジュールを搭載するためには、光学（レンズ）系は極めてコンパクトで、しかも構成が可能な限り簡単で、小型ゆえに組み立て簡単なものである必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載されたズームレンズ鏡筒は、基本的に全体にレンズ群を固定枠で包含させるような構成を有し、また、ネジにより螺合関係をもってレンズ移動枠を移動させるものであることから、小型化には限界があり、また、螺合させる必要があることから、構成が複雑で、組み立ても煩雑な手間を要する。

また、小型化に伴い、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子も小さくなり、焦点距離、レンズ、レンズ枠等の全てが小さくなる。その結果、レンズユニットに要求される精度も厳しいものとなる。
したがって、銀塩フィルムカメラ等で問題とならなかった光軸方向の誤差や、偏心誤差、傾き誤差が光学的性能に与える影響が大きくなる。
このような事情にもかかわらず、上記特許文献１に記載されたズームレンズ鏡筒では、カム環に変形が生じ易くなるために、偏心誤差や傾き誤差が生じ易く、また、レンズのスムースな移動を妨げる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を実現できることはもとより、偏心誤差や傾き誤差が生じ難く、レンズをスムースに移動でき、安定な位置調整を実現できるズームレンズユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の観点は、固定の第１レンズ群と、光軸上を移動する少なくとも第２レンズ群が光軸上で順に配置されたズームレンズユニットであって、上記第２レンズ群の移動領域において、上記第２レンズ群を上記光軸に略平行な方向に案内する少なくとも一つのガイド軸と、上記第２レンズ群を収容し、上記光軸に略直交する方向に延びる被係止部と上記ガイド軸を案内される被ガイド部とが形成されたレンズ移動枠体と、上記第２レンズ群の移動領域に対して並列に配置され、上記レンズ移動枠体の被係止部が係止され、上記ガイド軸と略平行な軸を中心に回転可能な回転体の回転に応じて、上記レンズ移動枠体を上記ガイド軸に沿って移動させるカム装置と、を有し、上記カム装置は、上記回転体の回転軸の先端部および後端部は、それぞれ先端部軸受部および後端部軸受部ににより軸受けされており、上記先端部が、付勢手段により所定の付勢力をもって先端部軸受部に向かって付勢されて片寄せされている。

好適には、上記回転軸の先端部および後端部うち少なくとも先端部は、上記先端部軸受部に対して略点接触となるように形成されている。

好適には、上記回転軸の中心部に、上記付勢手段としての片寄せ用コイルバネが一端部が上記回転軸の先端部側の内壁に当接し、上記コイルバネと上記後端部軸受部との間には、当該後端部軸受部とで略点接触する中間体が配置されている。

好適には、上記中間体の少なくとも上記後端部軸受部と接触する側が、略球面形状を有する。

好適には、上記後端部軸受部の中間体と接触する部分が、略球面形状を有する。

好適には、第３レンズ群と、上記第３レンズ群を収容し、上記光軸に略直交する方向に延びて上記カム装置に係止される第２の被係止部と上記ガイド軸を案内される第２の被ガイド部とが形成された第２レンズ移動枠体と、上記第２レンズ群の第１レンズ移動枠体と上記２レンズ移動枠体を片寄せするように、当該第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体間に係架された弾性体と、を含む。

好適には、上記カム装置は、上記回転体の外側面に沿って当該回転体の回転に応じて回転するように形成され、上記第１の被係止部が係止され、回転に応じて当該第１の被係止部を案内する第１カム部と、上記回転体の外側面に沿って当該回転体の回転に応じて回転するように形成され、上記第２の被係止部が係止され、回転に応じて当該第２の被係止部を案内する第２カム部と、を含む。

また、好適には、上記第１カム部および上記第２カム部は、上記光軸方向において互いに対向する第１面と第２面とを有する帯状体に含むように形成され、上記第１面が上記第１カム部として機能し、上記第２面が上記第２カム部として機能する。

好適には、上記第２レンズ群のレンズ移動枠体に形成された第１の被ガイド部と、上記第２レンズ移動枠体に形成された第２の被ガイド部は、上記ガイド軸に挿入される少なくとも一つの軸受部を有する。

好適には、上記第１の被ガイド部と上記第２の被ガイド部の各々は複数の軸受部を有し、上記第１の被ガイド部の軸受部と上記第２の被ガイド部の軸受部とは、挿入されるべきガイド軸に対して、それぞれ所定間隔をおき、かつ、交互に挿入されている。

好適には、同一の被ガイド部に含まれる複数の軸受部は、異なる形状を有する。

好適には、上記ガイド軸は、所定の間隔をおいて上記第２レンズ群および第３レンズ群の移動領域に配置された第１ガイド軸および第２ガイド軸を含み、上記第１および愛２のガイド部の複数の軸受部は、上記第１ガイド軸を案内され、上記第１レンズ移動枠体には、上記第２ガイド軸を案内される第３の被ガイド部が形成され、上記第２レンズ移動枠体には、上記第２ガイド軸を案内される第４の被ガイド部が形成されている。

本発明によれば、小型化を実現でき、しかも、レンズをスムースに移動でき、安定な位置調整を実現できる利点がある。

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

図１は、本発明に係るズームレンズユニットの正面側から見た外観斜視図であり、図２は、本発明に係るズームレンズユニットの背面側から見た一部省略外観斜視図であり、図３は、本発明に係るズームレンズユニットの正面図であり、図４は、本発明に係るズームレンズユニットの上面図である。

本ズームレンズユニット１０は、図に示すように、レンズ、ガイド軸、カム装置等の主要構成部を収容する固定枠体１１と、第１レンズ群１２１、第２レンズ群１２２、および第３レンズ１２３の３群構成を有し、固定枠体１１に第１レンズ群１２１が固定され、固定枠体１１内に第２および第３レンズ群１２２，１２３が光軸上を移動可能に配置される撮像光学系１２と、撮像光学系１２の第２レンズ群１２２および第３レンズ群１２３を光軸に平行な方向に案内する第１ガイド軸１３１および第２ガイド軸１３２を有するガイド部１３と、撮像光学系１２に対して固定枠体１１内において並列に配置されたカム装置１４と、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子１５１が撮像光学系１２の一部としての光軸を含むように配置されている。

なお、図１および図２において、撮像光学系１２の光軸は、図中に設定した直交座標系にＺ軸方向となるように構成されており、後で詳述するように、第２レンズ群１２２および第３レンズ群１２３がカム装置１４の回転に応じて光軸方向に移動（進退）される。

固定枠体１１は、たとえば図１および図２中において、前面側、背面側、および下面側が開口しており、左右両側部の下面側が基台１５に対して取り付けられる。そして、ガイド部１３の第１ガイド軸１３１および第２ガイド軸１３２の一端部が略１８０°をもって対向する位置に軸支されている。
固定枠体１１の上面部１１ａの図中左側には、撮像光学系１２の第１レンズ群１２１を固定するために光軸方向に連通する断面が円形をなす開口部１１１ａが形成された第１レンズ群固定枠１１１として機能する。
また、第１レンズ群固定枠１１１に並列に、カム装置１４の回転体の回転軸の軸受部、や回転体に図示しないモータの回転駆動力を所定の減速比をもって伝達する歯車の輪列等が配置されるカム駆動部収納部１１２が一体的に形成されている。

図５は、図４のＡ−Ａ線矢視方向における断面図であり、図６は、図４のＢ−Ｂ線矢視方向における断面図である。
以下に、上記図１〜図４に加え、図５および図６に関連付けて、本実施形態に係る撮像光学系１２の具体的な構成例について説明する。

本実施形態に係る撮像光学系は、図５および６に示すように、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、負の屈折力を有する１枚構成よりなる第１レンズ群１２１、正および負の屈折力を有する３枚構成よりなり全体として正の屈折力を有する第２レンズ群１２２、負の屈折力を有する１枚構成の第３レンズ群１２３、基台側に設けられた撮像部１２４、および第２レンズ群１２２の物体側（第１レンズ群１２１側）に配置された絞り部１２５により構成されている。
この撮像光学系１２において変倍を行う際には、第１レンズ群１２１、第２レンズ群１２２、および第３レンズ群１２３のうち、第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３が光軸上をカム装置１４の回転に応じて移動する。

このように、本実施形態においては、撮像光学系１２が、物体側ＯＢＪＳから順に配置した第１レンズ群１２１が１枚構成、第２レンズ群１２２が３枚構成、第３レンズ群１２３が１枚構成の計５枚のレンズで構成されている。

第１レンズ群１２１は、たとえば第１面に物体側を凸面とした負の屈折力を持つメニスカスレンズ１２１１により構成される。
このように、第１レンズ群１２１を負の屈折力を持つメニスカスレンズ１２１１により構成することにより、ディストーションを抑えやすくなる。

第２レンズ群１２２は、唯一の正の屈折力を持つ群となるために、諸収差補正を行うため３枚構成を採用している。さらに、この第２レンズ群１２２ガラスレンズを使用すると、小さいがために通常のレンズより高価となる。そのため、コスト低減を達成するために、第２レンズ群１２２を構成する３枚のレンズをプラスチック製レンズにより構成している。
第２レンズ群１２２を構成する３枚のプラスチック製レンズは、たとえば、第１レンズ群１２１側（物体側）から、正のメニスカスレンズ１２２１、負のメニスカスレンズ１２２２、および正の両凸レンズ１２２３により構成される。
正のメニスカスレンズ１２２１は球面収差補正を良好に行っており、３枚の中央に位置するレンズを負のメニスカスレンズ１２２２とすることで、正レンズで発生する象面湾曲の補正過剰を抑制しつつ、コマ収差発生を抑えることで、性能バランスをとっており、これらにより変倍に伴う収差変動を抑え、高性能な変倍を可能としている。

第３レンズ群１２３は、１枚構成であるために、ここで諸収差の補正が必要となり、球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲補正を行い、さらに、広角端における射出角の補正のためにも必要である。
第３レンズ群１２３は、たとえば像面側を凹とした負のレンズ１２３１により構成される。
本実施形態において、ピント調整（フォーカス調整）は第３レンズ群１２３で行っており、無限から至近にかけて撮像面側に移動する。
第３レンズ群が正レンズの場合は物体側に移動するために、特に望遠端での第２レンズ群と第３レンズ群間の距離を確保する必要がある。
本実施形態では、像面側に移動するため、望遠端での第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３との距離を狭めることができる。
これは、変倍光学系のコンパクト化を可能ならしめる要因の一つであり、また同じ大きさであれば、無理の無いパワー配置が可能となり、高性能化および偏心感度の低下を可能ならしめている。

基台１５側に設けられる撮像部１２４は、第３レンズ群１２３側から、ガラス製の平行平面板（カバーガラス）１５２と、たとえばＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子１５１が順に配置されている。
撮像光学系を介した被写体（物体）からの光が、撮像素子１５１の撮像面１５１ａ上に結像される。

以上の第１レンズ群１２１、第２レンズ群１２２、および第３レンズ群１２３を有する撮像光学系は、光学系全体が負、正、負のレンズ構成となっていることから、テレフォト作用を持たせるために全長短縮が可能である。

以上のような構成を有する本実施形態に係る撮像光学系１２は、携帯電話機等に搭載可能なようにコンパクト化を実現している。

そして、上述したように撮像光学系１２の第１レンズ群１２１は、第１レンズ固定枠１１１に固定され、さらに第２レンズ群１２２は第１レンズ移動枠体１６に収容固定され、第３レンズ群１２３は第２レンズ移動枠体１７に収容固定されている。
第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７が、第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２を光軸方向に案内されるように構成されている。

次に、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７の構成、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係について説明する。

図７は、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係を正面側から示す斜視図であり、図８は、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係を背面側から示す斜視図であり、図９は、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係を上面側から示す斜視図である。

なお、本実施形態においては、第１ガイド軸１３１は、カム装置１４の近傍で若干正面側に位置するように固定枠体１１に軸支され、第２ガイド軸１３２は、第１および第２レンズ移動枠体１６，１７を挟んで、略１８０°をもって対向し、若干背面側に位置するように固定枠体１１に軸支されている。

第１レンズ移動枠体１６は、３枚のレンズからなる第２レンズ群１２２を収容固定する関係からプラスチック等により一体的に形成された、第１レンズ群１２１側の第１枠体１６１と第３レンズ群１２３側の第２枠体１６２の２段構成となっている。
第１レンズ移動枠体１６は、第１枠体１６１の背面側の側部から光軸に略直交する方向に延び、カム装置１４の第１カム部１４２１に係止する板状をなす第１の被係止部１６３が形成されている。
第１レンズ移動枠体１６は、第１の被係止部１６３の前面側に一体的に、第１ガイド軸１３１に挿通されて軸受けされ、カム装置１４の回転に応じて第１ガイド軸１３１を案内される第１被ガイド部１６４が形成されている。
さらに、第１レンズ移動枠体１６は、第２枠体１６２の所定の位置、具体的には第１の被係止部１６３の形成位置と略１８０°をもって対向する位置に、第２ガイド軸１３２に軸の側部から挿入し、はさみ込む形で係合し、カム装置１４の回転に応じて第２ガイド軸１３２を案内される第３被ガイド部１６５が形成されている。

第２レンズ移動枠体１７は、１枚のレンズからなる第１レンズ群１２３を収容固定する関係からプラスチック等により１段構成で形成されている。
第２レンズ移動枠体１７は、背面側の側部から光軸に略直交する方向に延び、カム装置１４の第２カム部１４２２に係止する板状をなす第２の被係止部１７１が形成されている。
第２レンズ移動枠体１７は、第２の被係止部１７１の前面側に一体的に、第１ガイド軸１３１に挿通されて軸受けされ、カム装置１４の回転に応じて第１ガイド軸１３１を案内される第１被ガイド部１７１が形成されている。
さらに、第２レンズ移動枠体１７は、第１の被係止部１７２の形成位置と略１８０°をもって対向する位置に、第２ガイド軸１３２に軸の側部から挿入し、はさみ込む形で係合し、カム装置１４の回転に応じて第２ガイド軸１３２を案内される第４被ガイド部１７３が形成されている。

そして、本実施形態では、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７は、正面側の略第１の被係止部１６３と第２の被係止部１７１の形成位置と対向する位置において、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８が係架されている。

また、本実施形態においては、第１ガイド軸１３１を光軸方向に案内される第１レンズ移動枠体１６の第１の被ガイド部１６４および第２レンズ移動枠体１７の第２の被ガイド部１７２の各々は、第１ガイド軸１３１による支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えるように、複数の軸受部が所定間隔をおいて形成されている。
具体的には、第１レンズ移動枠体１６の第１の被ガイド部１６４は、光軸方向に所定間隔をおいて形成された第１軸受部１６４１および第２軸受部１６４２を有する。
同様に、第２レンズ移動枠体１７の第２の被ガイド部１７２は、光軸方向に所定間隔をおいて形成された第３軸受部１７２１および第３軸受部１７２２を有する。
そして、第１軸受部１６４１、第２軸受部１６４２、第３軸受部１７２１、および第４軸受部１７２２は、第１ガイド軸１３１に対して、それぞれ所定間隔をおき、かつ、第１軸受部１６４１、第３軸受部１７２１、第２軸受部１６４２、および第４軸受部１７２２の順に挿入されている。
このように、第１軸受部１６４１、第２軸受部１６４２、第３軸受部１７２１、および第４軸受部１７２２を第１ガイド軸１３１に対して交互に挿入することにより、小型化を図った場合であっても、第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２間の間隔、および第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２間を間隔を十分にとることができ、支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えることができるという効果を十分に発揮することが可能となっている。

さらに、本実施形態においては、上述したように、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８を係架して、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように構成することに対応して、第１の被ガイド部１６４の第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状、および第２の被ガイド部１７２の第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状が異なるように形成されている。

すなわち、図１０、図１１、および図１２に示すような構成を有するレンズ駆動系において、第１の被ガイド部１６４の第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状、および第２の被ガイド部１７２の第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状は、たとえば図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように形成される。

具体的には、同一の第１の被ガイド部１６４に形成される第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状は次のように形成される。
すなわち、図１１のＡ点にかかわる第１軸受部１６４１は、図１３（Ａ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）にテーパ状の摺接部１６４１ａ，１６４１ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）に円弧状部１６４１ｃが形成されている。
これに対して、図１１のＣ点にかかわる第２軸受部１６４２は、図１３（Ｂ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）にテーパ状の摺接部１６４２ａ，１６４２ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）に円弧状部１６４２ｃが形成されている。
すなわち、第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２は摺接部が第１ガイド軸１３１を挟んで反対側に位置するような形状に形成されている。
これにより、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていても、第１レンズ移動枠体１６を第１ガイド軸１３１に対して片寄せ状態を解除し、傾かずに略軸に沿って安定に案内される。

同一の第１の被係止部１７２に形成される第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状は次のように形成される。
すなわち、図１１のＢ点にかかわる第３軸受部１７２１は、図１３（Ｂ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）にテーパ状の摺接部１７２１ａ，１７２１ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）に円弧状部１７２１ｃが形成されている。
これに対して、図１１のＤ点にかかわる第４軸受部１７２２は、図１３（Ｄ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）にテーパ状の摺接部１７２２ａ，１７２２ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）に円弧状部１７２２ｃが形成されている。
すなわち、第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２は摺接部が第１ガイド軸１３１を挟んで反対側に位置するような形状に形成されている。
これにより、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていても、第２レンズ移動枠体１７を第１ガイド軸１３１に対して片寄せ状態を解除し、傾かずに略軸に沿って安定に案内される。

次に、本実施形態におけるカム装置１４について説明する。

図１４および図１５は、本実施形態に係るカム装置が固定枠体に軸されている状態を示す一部切欠斜視図であり、図１６は、本実施形態に係るカム装置の全体の断面構造を一部切欠いて示す斜視図であり、図１７は、本実施形態に係るカム装置の軸心部の断面図である。

カム装置１４は、図８等に示すように、第１ガイド軸１３１および第２ガイド軸１３２と略平行な回転軸１４１１を中心に回転可能な回転体１４１と、回転体１４１の外側面に沿って、回転体１４１の回転に応じて回転するように形成され、第１レンズ移動枠体１６の第１の被係止部１６３が係止され、回転に応じてこの第１の被係止部１６３を案内する第１カム部１４２１と、回転体１４１の外側面に沿って回転体１４１の回転に応じて回転するように形成され、第２レンズ移動枠体１７の第２の被係止部１７１が係止され、回転に応じて第２の被係止部１７１を案内する第２カム部１４２２と、を含む帯状体１４２が形成されている。
帯状体１４２は、光軸方向において互いに対向する第１面１４２ａと第２面１４２ｂとを有し、第１面１４２ａが第１カム部１４２１として機能し、第２面１４２ｂが第２カム部として機能する。

すなわち、帯状体１４２は、図８に示すように、後端部側から先端部に向かってスロープをなし、螺旋状をなすように形成されており、先端部側が第１面１４２ａ、後端部側が第２面１４２ｂを構成している。
帯状体１４２の幅は、第１レンズ移動体１６に形成された第１の被係止部１６３と第２レンズ移動枠体１７に形成された第２の被係止部１７１との光軸方向の間隔と略等しくなるように設定されている。
このような構成を有し、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていることから、第１レンズ移動体１６に形成された第１の被係止部１６３と第２レンズ移動枠体１７に形成された第２の被係止部１７１が帯状体１４２の第１面１４２ａと第２面１４２ｂとを挟み込むようにして、第１面１４２ａと第２面１４２ｂ、すなわち第１カム部１４２１および第２カム部１４２２に対して安定に係止状態を保持できるような構成となっている。
したがって、第１レンズ移動体１６に形成された第１の被係止部１６３と第２レンズ移動枠体１７に形成された第２の被係止部１７１を、帯状体１４２の第１面１４２ａと第２面１４２ｂに対してネジ等により固定する必要もなくなり、組み立て自体も簡単となってい。

スロープを形成する帯状体１４２の第１面１４２ａと第２面１４２ｂは、第１面１４２ａと第２面１４２ｂ（第１カム部または第２カム部）が案内する第１の被係止部１６３および第２の被係止部１７１が形成された第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７においてそれぞれ収容する第２レンズ群１２２および第３レンズ群１２３の機能に応じたステップをもって形成されている。

さらに、本カム装置１４は、図１４および図１５に示すように、先端部には、図示しないモータの回転力を受けて回転する歯車１４１２が設けられている。
この歯車１４１２は、たとえば図１８に示すように、図示しないモータの回転駆動力を所定の減速比をもって伝達する歯車の輪列１９と噛合されている。

そして、カム装置１４においては、駆動対象である第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７の位置精度を出すために、図１６〜図１７に示すように、回転体１４１の回転軸１４１１の先端部１４１１ａおよび後端部１４１１ｂは、それぞれ先端部軸受部１４３および後端部軸受部１４４により軸受けされており、かつ、先端部１４１１ａが、付勢手段としてのコイルバネ１４５により所定の付勢力をもって先端部軸受部１４３に向かって付勢されて片寄せされている。

本実施形態においては、回転軸１４１１の先端部１４１１ａおよび後端部１４１１ｂは、先端部軸受部１４３および後端部軸受部１４４に対して略点接触となるように形成されている。
具体的には、回転軸１４１１の中心部において、付勢手段としての片寄せ用コイルバネ１４５が一端部が回転軸１４１１の先端部１４１１ａ側の内壁に当接し、コイルバネ１４５と後端部軸受部１４４との間には、後端部軸受部１４４とで略点接触する中間体１４６が配置されている。
中間体１４６は、少なくとも後端部軸受部１４４と接触する側が、略球面形状を有し、点接触を実現するように構成される。本実施形態では、中間体１４６として球体を用いている。

このように構成を有するカム装置１４は、図示しないモータにより回転体１４１が回転駆動され、第１の被係止部１６３および第２の被係止部１７１が帯状体１４２の第１面１４２ａおよび第２面１４２ｂを安定して案内される。
この場合、回転体１４１は、回転軸１４１１が先端部１４１１ａが、付勢手段としてのコイルバネ１４５により所定の付勢力をもって先端部軸受部１４３に向かって付勢されて片寄せされていることから、駆動対象である第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７の位置精度を高く保つことが可能で、精度の高いレンズ駆動を実現している。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮像光学系が３群構成の変倍レンズとなっており、第１レンズ群１２１を１枚構成、第２レンズ群１２２を３枚構成、第３レンズ群１２３を１枚構成として、さらに、第２レンズ群１２２を３枚全てプラスチック化していることから、光学系の全長を短くでき、このことにより径最大レンズとなる第１レンズ群１１０におけるレンズの径も小型化でき、またコスト低減を図ることができる。
収差補正において、各レンズ群のパワー配置を最適化することでコンパクト化を達成しており、さらに第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３に非球面を適宜配置することで、さらにコンパクト化を実現できる。これらの条件を最適化することにより、コンパクトな変倍レンズにも関わらず高性能で、さらに歪曲を小さくすることができる利点がある。
また、本実施形態においては、ピント調整は第３レンズ群１２３で行っており、無限から至近にかけて撮像面側に移動するため、望遠端での第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３との距離を狭めることができる。これにより、変倍光学系のコンパクト化が可能となり、また同じ大きさであれば、無理の無いパワー配置が可能となり、高性能化および偏心感度低下を実現できる。

また、プラスチック製の第２レンズ群１２２の３枚は、正のメニスカスレンズ、負のメニスカスレンズ、正の両凸レンズ構成となっていることから、正のメニスカスレンズで球面収差補正を良好に行え、負のメニスカスレンズにおいて、正レンズで発生する像面湾曲の補正過剰を抑制でき、これと並行してコマ収差発生を押えることができる。これにより、性能バランスをとることが可能となり、変倍に伴う収差変動を抑え、高性能な変倍が可能となる利点がある。

また、各レンズ群の焦点距離（ｆｌ，ｆ２、ｆ３）と合成パワーの強くなる広角端の焦点距離ｆｗとの関係において、各レンズ群のパワーバランスをとることにより、高性能でコンパクトな変倍レンズを実現することが可能となる。

撮像素子１５１への入射角度規制に対する射出瞳位置の条件を所望の条件に規定することにより、広画角、コンパクトでありながら、射出瞳の規制緩和を行うことが可能となる。

このように小型化（コンパクト化）を実現できる撮像光学系１２を搭載するズームレンズユニット１０においては、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７は、正面側の略第１の被係止部１６３と第２の被係止部１７１の形成位置と対向する位置において、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８が係架されており、また、第１ガイド軸１３１を光軸方向に案内される第１レンズ移動枠体１６の第１の被ガイド部１６４および第２レンズ移動枠体１７の第２の被ガイド部１７２の各々には、複数の軸受部が所定間隔をおいて形成されていることから、第１ガイド軸１３１による支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えるように、第１ガイド軸１３１に対して、それぞれ所定間隔をおき、かつ、第１軸受部１６４１、第３軸受部１７２１、第２軸受部１６４２、および第４軸受部１７２２の順に挿入していることから、第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２間の間隔、および第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２間を間隔を十分にとることができ、支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えることができるという効果を十分に発揮することが可能である。

さらに、本実施形態においては、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８を係架して、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように構成することに対応して、第１の被ガイド部１６４の第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状、および第２の被ガイド部１７２の第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状が異なるように形成されている。
これにより、第１レンズ移動枠１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていても、第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７を第１ガイド軸１３１に対して片寄せ状態を解除し、傾かずに略軸に沿って安定に案内されることが可能である。

このように構成を有するカム装置１４は、図示しないモータにより回転体１４１が回転駆動され、第１の被係止部１６３および第２の被係止部１７１が帯状体１４２の第１面１４２ａおよび第２面１４２ｂを安定して案内され、回転体１４１は、回転軸１４１１が先端部１４１１ａが、付勢手段としてのコイルバネ１４５により所定の付勢力をもって先端部軸受部１４３に向かって付勢されて片寄せされていることから、駆動対象である第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７の位置精度を高く保つことが可能で、精度の高いレンズ駆動を実現できる利点がある。

このように、本実施形態によれば、小型化を実現できることはもとより、偏心誤差や傾き誤差が生じ難く、レンズをスムースに移動でき、安定な位置調整を実現できるズームレンズユニットを提供することができる。

本発明に係るズームレンズユニットの正面側から見た外観斜視図である。本発明に係るズームレンズユニットの背面側から見た一部省略外観斜視図である。本発明に係るズームレンズユニットの正面図である。本発明に係るズームレンズユニットの上面図である。図４のＡ−Ａ線矢視方向における断面図である。図４のＢ−Ｂ線矢視方向における断面図である。本実施形態に係る第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体、並びに第１ガイド軸と第２ガイド軸、カム装置との配置および係合関係を正面側から示す斜視図である。本実施形態に係る第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体、並びに第１ガイド軸と第２ガイド軸、カム装置との配置および係合関係を背面側から示す斜視図である。本実施形態に係る第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体、並びに第１ガイド軸と第２ガイド軸、カム装置との配置および係合関係を上面側から示す斜視図である。本実施形態に係るレンズ駆動系を示す上面図であって、第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。本実施形態に係るレンズ駆動系を示す側面図であって、第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。本実施形態に係るレンズ駆動系を示す斜視図であって、第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。本実施形態に係る第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。本実施形態に係るカム装置が固定枠体に軸されている状態を上面側から示す一部切欠斜視図である。本実施形態に係るカム装置が固定枠体に軸されている状態を下面側から示す一部切欠斜視図である。本実施形態に係るカム装置の全体の断面構造を一部切欠いて示す斜視図である。本実施形態に係るカム装置の軸心部の断面図である。本実施形態に係るカム装置の軸心部および駆動部の断面図である。

符号の説明

１０…ズームレンズユニット、１１…固定枠体、１２…撮像光学系、１２１…第１レンズ群、１２２…第２レンズ群、１２３…第３レンズ、１３…ガイド部、１３１…第１ガイド軸、１３２…第２ガイド軸、１４…カム装置、１４１…回転体、１４１１…回転軸、１４１１ａ先端部、１４１１ｂ…後端部、１４２…帯状体、１４２ａ…第１面、１４２ｂ…第２面、１４２１…第１カム部、１４２２…第２カム部、１４３…先端部軸受部、１４４…後端部軸受部、１４５…コイルバネ、１４６…中間体、１５…基台、１５１…撮像素子１５１、１６…第１レンズ移動枠体、１６１…第１枠体、１６２…第２枠体、１６３…第１の被係止部、１６４…第１被ガイド部、１６４１…第１軸受部、１６４２…第２軸受部、１６５…第３被ガイド部、１７…第２レンズ移動枠体、１７１…第２の被係止部、１７２…第１の被係止部、１７２１…第３軸受部、１７２２…第４軸受部、１７３…第４被ガイド部、１８…コイルバネ。

Claims

固定の第１レンズ群と、光軸上を移動する少なくとも第２レンズ群が光軸上で順に配置されたズームレンズユニットであって、
上記第２レンズ群の移動領域において、上記第２レンズ群を上記光軸に略平行な方向に案内する少なくとも一つのガイド軸と、
上記第２レンズ群を収容し、上記光軸に略直交する方向に延びる被係止部と上記ガイド軸を案内される被ガイド部とが形成されたレンズ移動枠体と、
上記第２レンズ群の移動領域に対して並列に配置され、上記レンズ移動枠体の被係止部が係止され、上記ガイド軸と略平行な軸を中心に回転可能な回転体の回転に応じて、上記レンズ移動枠体を上記ガイド軸に沿って移動させるカム装置と、
を有し、
上記カム装置は、
上記回転体の回転軸の先端部および後端部は、それぞれ先端部軸受部および後端部軸受部ににより軸受けされており、上記先端部が、付勢手段により所定の付勢力をもって先端部軸受部に向かって付勢されて片寄せされている
ことを特徴とするズームレンズユニット。
上記回転軸の先端部および後端部うち少なくとも先端部は、上記先端部軸受部に対して略点接触となるように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズユニット。
上記回転軸の中心部に、上記付勢手段としての片寄せ用コイルバネが一端部が上記回転軸の先端部側の内壁に当接し、上記コイルバネと上記後端部軸受部との間には、当該後端部軸受部とで略点接触する中間体が配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載のズームレンズユニット。
上記中間体の少なくとも上記後端部軸受部と接触する側が、略球面形状を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズユニット。
上記後端部軸受部の中間体と接触する部分が、略球面形状を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズユニット。
第３レンズ群と、
上記第３レンズ群を収容し、上記光軸に略直交する方向に延びて上記カム装置に係止される第２の被係止部と上記ガイド軸を案内される第２の被ガイド部とが形成された第２レンズ移動枠体と、
上記第２レンズ群の第１レンズ移動枠体と上記２レンズ移動枠体を片寄せするように、当該第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体間に係架された弾性体と、を含む
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一に記載のズームレンズユニット。
上記カム装置は、
上記回転体の外側面に沿って当該回転体の回転に応じて回転するように形成され、上記第１の被係止部が係止され、回転に応じて当該第１の被係止部を案内する第１カム部と、
上記回転体の外側面に沿って当該回転体の回転に応じて回転するように形成され、上記第２の被係止部が係止され、回転に応じて当該第２の被係止部を案内する第２カム部と、を含む
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一に記載のズームレンズユニット。
上記第１カム部および上記第２カム部は、上記光軸方向において互いに対向する第１面と第２面とを有する帯状体に含むように形成され、上記第１面が上記第１カム部として機能し、上記第２面が上記第２カム部として機能する
ことを特徴とする請求項７に記載のズームレンズユニット。
上記第２レンズ群のレンズ移動枠体に形成された第１の被ガイド部と、上記第２レンズ移動枠体に形成された第２の被ガイド部は、上記ガイド軸に挿入される少なくとも一つの軸受部を有する
ことを特徴とする請求項６から８のいずれかに一に記載のズームレンズユニット。
上記第１の被ガイド部と上記第２の被ガイド部の各々は複数の軸受部を有し、上記第１の被ガイド部の軸受部と上記第２の被ガイド部の軸受部とは、挿入されるべきガイド軸に対して、それぞれ所定間隔をおき、かつ、交互に挿入されている
ことを特徴とする請求項９記載のズームレンズユニット。
同一の被ガイド部に含まれる複数の軸受部は、異なる形状を有する
ことを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズユニット。
上記ガイド軸は、所定の間隔をおいて上記第２レンズ群および第３レンズ群の移動領域に配置された第１ガイド軸および第２ガイド軸を含み、
上記第１および愛２のガイド部の複数の軸受部は、上記第１ガイド軸を案内され、
上記第１レンズ移動枠体には、上記第２ガイド軸を案内される第３の被ガイド部が形成され、
上記第２レンズ移動枠体には、上記第２ガイド軸を案内される第４の被ガイド部が形成されている
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のズームレンズユニット。