JP2005242019A - レンズ装置及びカメラシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、前記従来技術の欠点を排除し、従来のレンズ鏡筒よりも容易に高精度化可能で、小型化することが可能なレンズ鏡筒を提供する事である。
【解決手段】
レンズを保持したレンズ保持枠と、
該レンズ保持枠を光軸方向に移動する移動手段とをもつレンズ鏡筒において、
該レンズ保持枠の光軸に垂直な平面内での位置を規定支持する平面内ガイド手段と、
該レンズ保持枠の光軸に対する傾き姿勢を規定支持する傾きガイド手段とを持ち、
該平面内ガイド手段を構成する部材は、該傾きガイド手段を構成する部材とは異なる部材である。
【選択図】 図3



Description

本発明はデジタルカメラやビデオカメラなどのレンズ装置に関し、特にレンズ装置に組み付けられた撮影レンズを保持するレンズ保持部材の支持機構に関する。
従来の鏡筒には、ロッドとかガイドバーと呼ばれる細い軸によって、レンズ保持枠を空間に支持している方法がある(例えば、特許文献1参照)。また、従来の鏡筒には、3本のピン(カムフォロアー)とカム溝を用いて、レンズ保持枠を空間に支持する方法もある(例えば、特許文献2参照)。
すなわち、特許文献1の実施例1に説明されているように、ビデオカメラのレンズ鏡筒は、第1及び第2の固定筒に両端を固定した2本のガイドバーで、第1及び第2のレンズ保持枠を、光軸方向に移動可能に支持している。
そして、第1のステッピングモータで第1のレンズ保持枠を駆動するとともに、第2のステッピングモータで第2のレンズ移動枠を駆動することによって、焦点距離を変更し、ズーミングを可能にしている。この機構を一般的にガイドバー式支持と呼んでいる。
また、特許文献2の実施例1に説明されているように、カム機構を有するレンズ鏡筒は、光軸方向に移動可能な第1のレンズ保持枠の外周面に設けられた3本のフォロワーピンが各々、直進筒の長穴部及びカム筒のカム溝部に係合している。
同様に、第2のレンズ保持枠の外周面に形成された3本のフォロワーピンは各々、直進筒の長穴部及びカム筒のカム溝部に係合している。そして、ズーム及びフォーカス用モータの駆動力が伝達されて、カム筒が回転動作を開始することによって、第1のレンズ保持枠と第2のレンズ保持枠は、光軸方向に駆動される。この機構を一般的にカムピン式支持と呼んでいる。
更に、特許文献3の実施例1に説明されているように、レンズユニットを保持し光軸方向に進退する鏡筒移動地板は、螺旋状の溝部が形成された3本の軸が鏡筒移動地板に係合する事でカメラ本体などに固定された鏡筒地板に対して支持されている。
鏡筒移動地板の光軸方向の進退は、3本の軸と同軸で係合し、軸の螺旋溝部に係合している鋼球を持つズーム連動ギヤを、インナーギアで同時に動かす事で可能となる。即ち、このボールレース機構によって行う。鏡筒移動地板36を駆動するモータ12は、鏡筒移動地板36以外の所に固定されている。
特開平06−174998号公報(第3頁、図1,2,3) 特開平07−120656号公報(第3頁、図1、図4、図5) 特開平02−24612号公報(第2頁、図3、図4)
前述の従来のガイドバー式のレンズ鏡筒では、ガイドバーが、レンズ保持枠の支持機能をすべて受け持つため、レンズの傾き精度の調整や、光軸に垂直な平面内での位置調整を個別に行う事ができなかった。また、レンズ保持枠を支持する機構と、レンズ保持枠を光軸方向に進退させる機構が離れた位置に有るため、駆動開始や、停止の瞬間に、回転モーメントが発生し、停止したレンズの位置精度が悪化する問題があった。
更に、ガイドバーと係合する部分(スリーブ部)を、光軸方向に長くとる必要があるため、レンズ鏡筒を光軸方向に小型に出来ないという問題もあった。
前述のカムピン式のレンズ鏡筒では、レンズ保持枠外側の外周面に形成された3つのカムピンのみで、レンズ保持枠をレンズ鏡筒内に保持し、且つレンズ保持枠を駆動するという多機能で小型であるという特徴を備えているが、その多機能故に、偏芯精度が悪化し、悪い精度の部分だけを改善することが困難であるという問題があった。
前述のボールレス機構を有したレンズ鏡筒では、ボールレース機構を持つ3本の軸によって、レンズ保持枠の支持と駆動を兼用しているため、小型であるが、3箇所の連動にズレが残るため、レンズの姿勢精度が悪化する問題があった。
更に、軸と係合する部分(スリーブ部)を光軸方向に長くとる必要があるため、レンズ鏡筒を光軸方向に小型に出来ないという問題もあった。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を排除し、従来のレンズ鏡筒よりも容易に高精度化可能で、小型化することが可能なレンズ鏡筒を提供する事である。
上述の課題を解決するために本願発明のレンズ装置の第1の構成は、レンズ保持部材と、該レンズ保持部材を光軸方向にガイドする第1の機構と、該レンズ保持部材の光軸に対する傾きを抑える第2の機構とを有し、前記第1の機構と前記第2の機構とは、異なる部材であることを特徴とする。
また、本願発明のレンズ装置の第2の構成は、レンズ保持部材と、該レンズ保持部材を光軸方向にガイドする第1の機構と、該レンズ保持部材の光軸に対する傾きを抑える第2の機構と、該レンズ保持部材を光軸方向に移動させる第3の機構とを有し、前記第2及び第3の機構は、同一部材により構成されており、前記第1の機構は、前記第2及び第3の機構とは異なる機構であることを特徴とする。
上述のレンズ装置の第1の構成によれば、レンズ保持部材を光軸方向にガイドする第1の機構と光軸に対する傾きを抑える第2の機構とが、異なる部材によって構成されているため、レンズ装置の光軸方向の位置精度及び光軸に対する傾きの精度を個別に修正することができるようになり、高精度なレンズの保持が可能となった。
レンズ装置の第2の構成によれば、第1の構成と同様に高精度なレンズ保持が可能になる。また、レンズ保持部材の光軸に対する傾きを抑える第2の機構とレンズ保持部材を光軸方向に移動させる第3の機構が同一部材によって構成されているため、レンズ装置を小型化でき、さらに移動中に光軸に対して傾こうとする回転モーメントを小さくできるため、レンズ保持部材の姿勢を高精度にすることができる。
以下、本発明の実施例を説明する。
まず、本発明の実施例であるカメラシステムの概要を図19を参照して説明する。ここで、図19は、カメラシステムの斜視図である。
同図において、10はカメラ本体であり、このカメラ本体10の前面中央にはズーミングが可能なレンズ装置11が設けられている。また、カメラ本体10の上面中央部には、被写体に照明光を照射するストロボ装置12が開閉可能に設けられている。
ストロボ装置12のカメラ前面に向かって右側には、撮影モードを決定するダイヤル式の撮影モードスイッチ13が設けられており、向かって左側には、第1ストローク操作で撮影準備動作(焦点検出動作及び測光動作)が開始され、第2ストローク操作で撮影動作(フィルムやCCD、CMOSセンサ等の撮像素子への露光)を開始させるためのレリーズボタンが設けられている。
次に、図1〜図3を参照して、レンズ装置11の構成について説明する。図1はレンズ装置の外観斜視図、図2はレンズ装置の分解斜視図、図3は固定筒を切断してレンズ装置の内部構成を視認できるようにしたレンズ装置の斜視図である。
本実施例のレンズ装置11の概要は以下の通りである。モータ内蔵の移動枠は、その外側にモータにより回転可能な外径ヘリコイド部が配置された回転体を持ち、固定筒内部の内径ヘリコイドと係合している。固定筒側に固定されたガイドバーは、レンズホルダの係合穴部と短い開口部で係合する事で、XY平面内での平行偏芯を防止している。ヘリコイド形状は角型形状であり、移動枠の駆動と傾き偏芯の防止を兼用している。
図1において、レンズ装置11全体を支持する固定筒101の前方には、ガイドバー支持筒102が固定されている。ガイドバー支持筒102の中心には、レンズ装置11の内部に光を取り入れる為に、穴部102aが配置されている。固定部101bは、カメラ本体10の前面に設けられて不図示のマウント部に着脱可能に装着される。
図2から図4を用いて、レンズ装置11の内部構造について説明する。図3において、光軸方向を3次元座標系のZ軸とし、紙面上方向をY軸、紙面手前方向をX軸としている。レンズ鏡筒全体を支持する固定筒101の内側には、周方向3箇所に120度間隔でヘリコイド101aが、部分的に配置されている。
固定筒101の前方(物体側)にガイドバー支持枠102が固定され、そのガイドバー支持枠102の第1穴部102bに第1ガイドバー103aが圧入して固定され、ガイドバー支持枠102の第2穴部102cに、第2ガイドバー103bが圧入して固定されている。光軸方向に進退する移動枠104は、その中心にレンズ部104aを保持しており、外周部104bには、光軸周りに相対回転可能でかつ光軸方向に一体的に進退可能な回転体105が支持されている。
移動枠104の丸孔部104cは、前述の第1ガイドバー103aと係合し、長孔部104dの幅方向では、前述の第2ガイドバー103bと係合している。
移動枠104の丸孔部104cと長孔部104dの光軸方向の厚みは薄く、略1mmである。これらのガイドバー103a、103bの係合作用により、移動枠104は、固定筒101に対して、光軸に垂直な平面内(即ちXY平面内)において位置決めされ、かつ相対的に光軸方向に進退可能となる。
回転体105の内周面の前部には内径平歯ギア部105aが配置され、外周面には外径ヘリコイド部105bが配置されている。この外径ヘリコイド部105bは、前述の固定筒101の内側にある内径ヘリコイド部101aに係合している。図7のヘリコイド部拡大図にある様に、この2つのヘリコイドの断面形状は、角型の矩形形状である。すなわち、ヘリコイドは、光軸に垂直な部分を有している。これにより、固定筒101の内周面に形成された内径ヘリコイド部101aに対して、回転体105の外形ヘリコイド部105bが、光軸に垂直な面内でズレても、移動枠104の光軸に対して傾くのを防止することができる。
モータ106は、その回転軸の先端にピニオン部106bを持ち、モータ本体部106aは移動枠104に固定され、穴部104eからピニオン部106bが前方に突き出している。そのピニオン部106bは、前述の回転体105の内径平歯ギア部105aと噛合っている。
図3と図5で、レンズ装置11の光軸方向への移動について説明する。図3に対して、図5はレンズを保持する移動枠104が前方に移動した状態を示している。先ず、図3の状態において、移動枠104に固定されたモータ106を、通電により駆動すると、ピニオン部106bが回転動作を開始し、ピニオン部106bが回転体105の内歯ギア部105aを回転させる。
回転体105の外径部にある外径ヘリコイド部105bが、固定筒側の内径ヘリコイド部101aと噛合いながら相対的に回転するため、回転体105は、回転しながら光軸方向(Z軸方向のうちプラス方向)に移動していく。回転体105と相対回転可能に接続された移動枠104は、回転体105と一体的に光軸方向(Z軸方向のうちプラス方向)に移動しながらも、ガイドバー103a・103bが係合しているため、固定筒101に対しては回転しない。
このように、モータ106の正回転・逆回転によって、レンズ部104bは光軸方向に進退し、所定の位置に移動可能となる。このレンズ装置11の特徴的構造の説明を詳しく行う。移動枠104の丸孔部104cは、前述の第1ガイドバー103aと係合し、長孔部104dの幅方向では、前述の第2ガイドバー103bと係合している。これら2本のガイドバーの係合作用により、移動枠104は、固定筒101に対して、光軸に垂直な平面内(X軸及びY軸を含む面内)での位置が定まり、かつ相対的に光軸方向に進退可能となる。即ち、2本のガイドバー103a・103bと移動枠104上の丸孔部104c長孔部104dが、移動枠104の光軸方向のガイド手段(第1の機構)となっている。
回転体105の外径ヘリコイド部105bは、前述の固定筒の内側にある内径ヘリコイド部101aと係合している。これらのヘリコイドの断面形状は、図7のヘリコイド部分拡大図にて示すように、矩形形状であるため、光軸に垂直な平面内で、固定筒101に対して移動枠104がズレても、光軸に対する傾き量は変化しない。また、ヘリコイド同士は、固定筒内側に120度等分配置された内径ヘリコイド部101aで、ほぼ3点接触しているため、光軸(Z軸)に対する傾きが防止されている。即ち、回転体105の外径ヘリコイド部105bと固定筒101の内側にある内径ヘリコイド部101aが、移動枠104の光軸に対する傾きを抑える機構であり(第2の機構)、移動枠104を光軸方向に進退させる駆動機構(第3の機構)にもなっている。
本実施例のレンズ装置について図8、図9、図13を用いて説明する。本実施例のレンズ装置は、実施例1と同様にカメラ本体10に着脱可能に装着される。なお、カメラシステムの概要は、実施例1と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
図8はレンズ装置の外観斜視図、図9はレンズ装置の分解斜視図、図13は外側の固定筒を割ってレンズ装置の内装部品を視認できるようにしたレンズ装置の斜視図である。本実施例の概要は以下の通りである。モータ内蔵の移動枠は、その外側にモータにより回転可能な外径ヘリコイド部が配置された回転体を持ち、固定筒内部の内径ヘリコイドと係合している。固定筒内部に配置された4本のガイドレールが、レンズホルダ外径4箇所にあるクリップ部と短い係合長で係合する事で、XY平面内での平行偏芯を抑えている。ヘリコイド形状は、角型の矩形形状であり、移動枠の駆動と傾き偏芯の抑制を兼用している。
まず、図8と図9を参照して、レンズ装置を構成する固定筒201の説明を行う。
図9において、角型をした固定筒201の外周角部4箇所には長穴部201cが形成されている。
固定筒201の長穴部201cに対応した位置には、固定ネジ208を介してガイドレール207が固定されており、ガイドレール207に形成された光軸に平行で均一な幅を持つレール部207aは、長穴部201cを通って固定筒201の内側に突出している。固定筒201の内面には、長穴部201cとの干渉を避けるようにして内径ヘリコイド部201aが光軸周り方向4箇所に配置されている。そのヘリコイドの断面形状は、角型の矩形形状をしている。
図13と図10で、このレンズ装置の内部構造の説明を行う。図13は、このレンズ鏡筒の内部構造を説明する為に、固定筒201を縦に切断して、内部が見える様にした図である。固定筒201の内部には、モータにより光軸に進退可能なレンズ枠がある。そのレンズ枠の構造を、図10で説明する。図10、図13において、光軸方向を3次元座標系のZ軸とし、紙面上方向をY軸、紙面手前方向をX軸としている。
光軸方向に進退する移動枠204は、その中心にレンズ部204aを保持している。移動枠204の外周面204jに、回転体205の内周面205aを係合させ、次に回転体の後部205d側にスペーサ211を係合させ、さらにバネ212を係合させ、30度程度回転させる。そして、バネ212の内径側に4つ形成された第1の突起部212aが、図14に示す移動枠204の溝部204hに噛合い、第1の突起部212aよりも光軸側に突出した第2の突起部212bが、移動枠204の壁面204gに当接する事でレンズ装置の組立作業が完了する。
この様に、バネ212が移動枠に固定される事によって、バネの4箇所の突起部212cがスペーサ211を光軸方向に押圧し、スペーサ211が回転体205を押圧する事で、回転体205と移動枠204の光軸方向のガタツキをなくしている。
上述の構成によれば、回転体205を移動枠204に対して光軸周りに相対回転可能でかつ光軸方向に一体的に移動可能に支持することができる。回転体205の内径前部には内径平歯ギア部205bが配置され、外径には外径ヘリコイド部205cが配置されている。この外径ヘリコイド部205cは、前述の固定筒201の内側にある内径ヘリコイド部201aとネジ係合している。これらのヘリコイドの断面形状は矩形形状である。ステッピングモータ206は、そのモータ本体部206aが固定板213に接着され、固定板213は、固定ネジ214によって移動枠204のネジ穴部204cに固定されている。
ステッピングモータ206の回転軸は、移動枠204の軸穴部204bを通って、移動枠204の後方に突出し、その先端部にはピニオン部206bが取り付けられている。
そのピニオン部206bは、前述の回転体205の内径平歯ギア部205bと噛合っている。
以上の様に、回転体205の外径ヘリコイド部205cは、前述の固定筒201の内側にある内径ヘリコイド部201aとネジ係合している。この2つのヘリコイドの断面形状は矩形形状であるため、光軸に垂直な平面内(即ちXY平面内)で、固定筒201に対して移動枠205がズレても、光軸(Z軸)に対する傾き量は変化しない。また、ヘリコイド同士は、固定筒内側に90度等分配置された内径ヘリコイド部201aで、ほぼ4点接触している為、光軸(Z軸)に対する傾きを抑えることができる。
即ち、回転体205の外径ヘリコイド部205cと固定筒201の内側にある内径ヘリコイド部201aが、移動枠204の光軸に対する傾きを抑える機構であり(第2の機構)、移動枠204を光軸方向に進退させる駆動機構にもなっている。
移動枠204の外周面には、周方向4箇所に溝形状であるクリップ部204dが配置され、各クリップ部204dの横には、光軸方向に向かって延びるスリット部204eが切り込まれている。クリップ部204dの光軸方向の厚みは薄く、略1mm前後である。
移動枠のクリップ部204dはそれぞれ、ガイドレール207に形成された光軸方向に沿って延びるレール部207aに係合している。
クリップ部204dの溝幅は、レール部207aの幅より狭く、クリップ部204dのうちスリット部204e側の端部は、弾性変形している。これにより、レール部207aとクリップ部204dの係合ガタが無くなっている。
このように対角配置された4つのレール部207aに移動枠204の4つのクリップ部204dが係合しているため、移動枠204は、固定筒201に対して、光軸に垂直な平面内(即ちXY平面内)において位置決めされ、かつ相対的に光軸方向に進退可能の状態となっている。
即ち、移動枠204の4つのクリップ部204dとこれらのグリップ部204dに応じて固定筒201に配置された4つのレール部207aが、移動枠204を光軸方向にガイドする機構(第2の機構)となっている。
図13、図17と図18で、レンズ装置の光軸方向への移動を説明する。カメラに電源を投下したときのレンズ鏡筒内のレンズ枠の位置は、図13に示す位置とする。
先ず、レンズを保持する移動枠204の光軸方向位置を、カメラ側で知るために、ステッピングモータ206を逆回転させ、ピニオン部206bが回転し、ピニオン部206bが回転体205の内歯ギア部205cを回転させる。
回転体205の外径部にある外径ヘリコイド部205cが、固定筒201側の内径ヘリコイド部201aと噛合いながら相対的に回転するため、回転体205は、回転しながら光軸方向(Z軸方向のうちマイナス方向)に移動していく。回転体205と相対回転可能に接続された移動枠204は、回転体205と一体的に光軸方向(Z軸方向のうちマイナス方向)に移動しながら、4箇所のクリップ部204dが固定筒201に固定されたレール部207aに係合しているため、固定筒201に対しては回転しない。
ステッピングモータ206の逆回転動作を継続し、図17の様に、PI(フォトインタラプタ)板の板部210bが、PI(フォトインタラプタ)209を通過し、PI(フォトインタラプタ)からの切り替わりの信号を検知したら、ステッピングモータ206のカウント数を零にリセットし、この時の移動枠204の位置を、基準位置とする。
そして、ステッピングモータ206を正回転させ、ステッピングモータ206を制御するステップ数をカウントしながら、移動枠204を物体側に駆動し、所定のカウント数で、ステッピングモータ206を停止すれば、図18の様に、希望の光軸上の位置に移動枠204を駆動できる。
実施例1におけるレンズ鏡筒の外観図 実施例1におけるレンズ鏡筒の分解斜視図 実施例1における内部構造を前方から見た斜視図 実施例1における内部構造を後方から見た斜視図 実施例1における移動枠を光軸方向に繰出した際の斜視図 実施例1における内部構造の側面図 図7のヘリコイド部分の拡大図 実施例2におけるレンズ鏡筒の外観図 実施例2におけるレンズ鏡筒を前方から見た分解斜視図 実施例2における移動する枠を前方から見た分解斜視図 実施例2におけるレンズ鏡筒を後方から見た分解斜視図 実施例2における移動する枠を後方から見た分解斜視図 実施例2における内部構造を前方から見た斜視図 実施例2における内部構造を後方から見た斜視図 実施例2におけるレンズ鏡筒の正面図 実施例2におけるレンズ鏡筒の背面図 実施例2における移動枠が繰込まれた状態の図 実施例2における移動枠が繰出された状態の図 カメラシステムの前方斜視図
符号の説明
101:固定筒
101a:内径ヘリコイド部
101b:固定部

102:ガイドバー支持筒
102a:穴部
102b:第1穴
102c:第2穴
103a:第1ガイドバー
103b:第2ガイドバー
104:移動枠
104a:レンズ部
104b:外形部
104c:丸孔部
104d:長孔部
104e:穴部
105:回転体
105a:内径平歯ギア部
105b:外径ヘリコイド部
106:モータ
106a:モータ本体
106b:ピニオン部
201:固定筒
201a:内径ヘリコイド部
201b:固定部
201c:長穴部
201d:PI(フォトインタラプタ)固定部
204:移動枠
204a:レンズ部
204b:軸穴
204c:ネジ穴
204d:クリップ部
204e:スリット部
204h:溝部
204j:外周面
205:回転体
205a:内径部
205b:内径平歯ギア部
205c:外径ヘリコイド部
205d:後部
206:ステッピングモータ
206a:モータ本体部
206b:ピニオン部
207:ガイドレール
207a:レール部
208:固定ネジ
209:PI(フォトインタラプタ)
210:PI(フォトインタラプタ)板
210a:取付け部
210b:板部
211:スペーサ
212:バネ
212a:第1の突起部
212b:第2の突起部
213:固定板
214:固定ネジ



Claims (8)

  1. レンズ保持部材と、
    該レンズ保持部材を光軸方向にガイドする第1の機構と、
    該レンズ保持部材の光軸に対する傾きを抑える第2の機構とを有し、
    前記第1の機構と前記第2の機構とは、異なる部材であることを特徴とするレンズ装置。
  2. レンズ保持部材と、
    該レンズ保持部材を光軸方向にガイドする第1の機構と、
    該レンズ保持部材の光軸に対する傾きを抑える第2の機構と、
    該レンズ保持部材を光軸方向に移動させる第3の機構とを有し、
    前記第2及び第3の機構は、同一部材により構成されており、
    前記第1の機構は、前記第2及び第3の機構とは異なる機構であることを特徴とするレンズ装置。
  3. レンズ保持部材と、
    該レンズ保持部材を収容する筒状の第1の部材と、
    該第1の部材の内面に設けられた第1のリードネジと、
    該第1のリードネジと係合し、該レンズ保持部材と相対的に回転可能でかつ光軸方向に一体的に移動可能な第2のリードネジと、
    前記レンズ保持部材を光軸方向にガイドする第2の部材と、
    前記第2のリードネジを回転駆動するアクチュエータとを有することを特徴とするレンズ装置。
  4. レンズ保持部材と、
    該レンズ保持部材を収容する筒状の第1の部材と、
    該第1の部材の内面に設けられた第1のリードネジと、
    前記レンズ保持部材に設けられた係合部に係合し、該レンズ保持部材を光軸方向にガイドする第2の部材と、
    前記第1のリードネジと係合し、前記レンズ保持部材と相対的に回転可能でかつ光軸方向に一体的に移動可能な第2のリードネジと、
    前記第2のリードネジを回転駆動するアクチュエータとを有することを特徴とするレンズ装置。
  5. 前記第1のリードネジ及び前記第2のリードネジは、光軸に垂直な部分を有することを特徴とする請求項3又は4に記載のレンズ装置。
  6. 前記第1のリードネジ及び前記第2のリードネジのうち少なくとも一方は、周方向の複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載のレンズ装置。
  7. 前記係合部は、弾性力を有するとともに、前記第2の部材を弾性力によって挟み込むことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載のレンズ装置。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載のレンズ装置を有することを特徴とするカメラシステム。
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