JP2006215421A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な光線が撮像素子に入射することを防止するため、特別な遮光部材を追加する従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、コスト、あるいはサイズ面で不利だった。
【解決手段】沈胴式のレンズ鏡筒１において、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３の保持枠用の支持部２ｆ，３ｆ，４ｆを１箇所に集中させ、１群保持枠２のその他の部分には、不要光線を遮断する壁２ｐを設け、その壁２ｐのある位置に４群レンズ駆動用アクチュエータ８を配置する。よって、この４群駆動用アクチュエータ８が配置されることにより設けた３群保持枠４の開口部４ｐを通って、不要な光線が撮像素子１１に入射することを防止することができるので、所定の性能の画像を得られないという不具合を解消することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、沈胴式のレンズ鏡筒に関し、特に撮像素子へ入射する不要な光を遮断する遮光の構成に関するものである。

近年、被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能なデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置（以下、単にデジタルカメラという）が、急速に普及している。

このデジタルカメラに用いられるレンズ鏡筒においては、撮影時にカメラ本体からレンズ鏡筒が繰り出されてズーミングを行い、非撮影時にはカメラ本体に収納されるいわゆる沈胴式のレンズ鏡筒が用いられている。

このような沈胴式のレンズ鏡筒においては、非撮影時の光軸方向の長さを短縮することがレンズ鏡筒の小型化につながるため、非撮影時には、各レンズ群の間隔を狭くすることが常である。しかしながら、使用時には、各レンズ群の間隔を所定の位置まで移動させて使用する必要があり、使用時の光学全長が長ければ長いほど、各レンズ群の間隔は広がる方向になる。各レンズ群の間隔が広がると、レンズ鏡筒内に入射した光が所定のレンズ内を通らず、その不要光線が内部で反射して撮像素子に到達し、満足した性能の画像を得られないという問題が生じる。この課題を解決するため、例えば特許文献１においては、レンズ群の間に、光軸方向の相対移動に連動して伸縮する蛇腹状の遮光及び防塵部材を設けたレンズ鏡筒の構成が開示されている。
特開２００４−２３３３８１号公報

しかしながら、従来の沈胴式レンズ鏡筒においては、次のような課題が生じる。

上記特許文献１の沈胴式レンズ鏡筒では、ズーム倍率が３倍程度であるため、３群ズーム光学系が採用されているが、ズーム倍率が６倍程度になると、従来の３群ズーム光学系では、特に焦点距離が長くなるとＦｎｏ．が大きくなるため、暗いレンズとなり、手ぶれの影響等を受けやすくなる。この課題を解決するために４群ズーム光学系を採用すると、レンズ系が暗いという課題は解決されるが、４群ズーム光学系では、３群ズーム光学系に比べ、レンズ群が１つ増えると共に、ズーム倍率に応じて各レンズ群の間隔を大きくする必要があるため、使用時のレンズ鏡筒の長さが長くなる。したがって、従来の蛇腹状の遮光部材を設ける従来の方式においては、レンズ群が増えた分だけ、蛇腹状の遮光部材が余分に必要となり、コストアップにつながる。さらには、未使用時のレンズ鏡筒の小型化、つまり未使用時の光学全長の短縮のためには、使用時と未使用時との光学全長の差が大きくなる。したがって、使用時には大きく伸び、未使用時には短縮するという構成を用いる上では、蛇腹上の遮光部材の光軸方向における復元力も考慮に入れる必要があり、この復元力が大きくなりすぎると、レンズ枠に対して余分な力が加わるため、レンズ群が傾いて所定の性能を得られない、あるいはレンズ群を駆動するアクチュエータの駆動力を大きくする必要があるなど、小型化との両立を図ることが困難になるという課題が生じる。

請求項１に記載のレンズ鏡筒は、駆動枠と、１群レンズを保持する第１のレンズ保持部と駆動枠に支持される第１の支持部を有し、光軸方向に移動する１群保持枠と、２群レンズを保持する第２のレンズ保持部と駆動枠に支持される第２の支持部を有し、光軸方向に移動する２群保持枠と、カム枠と、３群レンズを保持する第３のレンズ保持部とカム枠に支持される第３の支持部を有し、光軸方向に移動する３群保持枠と、４群レンズを保持する４群保持枠と、４群保持枠を光軸方向に駆動する第１の駆動手段とを備え、第１の支持部、前記第２の支持部、及び前記第３の支持部は、光軸を中心とした円周方向において近接して配置され、かつ第１の駆動手段と干渉しない位置に配置される。

このレンズ鏡筒では、第１の支持部、前記第２の支持部、及び前記第３の支持部は、光軸を中心とした円周方向において近接して配置され、かつ第１の駆動手段と干渉しない位置に配置することにより、１群レンズを通った光のうち、撮像素子に不要な光が入射することを防止することができる。

請求項２に記載のレンズ鏡筒では、１群保持枠、２群保持枠、及び３群保持枠を撮影時には物体側に繰り出し、非撮影時には像面側に繰り込む動作を行う第２の駆動手段を備え、撮影時における第１の保持部と第２の保持部とは、第１の駆動手段が配置された位置において、常に光軸方向に重なっている。

このレンズ鏡筒では、さらに、第１の駆動手段が配置されている部分を通って撮像素子に不要な光が入射することを防止することができる。

請求項３に記載のレンズ鏡筒では、非撮影時には、１群保持枠の内側に、第２のレンズ保持部、第３のレンズ保持部、４群保持枠、及び第１の駆動手段が配置されている。

請求項４に記載のレンズ鏡筒では、３群レンズは、像ぶれ補正用のレンズ群である。

本発明のレンズ鏡筒では、使用時と未使用時の光学全長の差が大きいレンズ鏡筒において、新たに遮光部材を設けることなく、所定のレンズ内を通らずに、撮像素子に入射する不要な光を遮断することができるので、所定の性能の画像を撮影できないという不具合を解消することができる。また、特別な遮光部材を別途追加する必要がないので、コストアップにつながることはない。さらには、レンズ枠の支持部とアクチュエータとを干渉しない位置に配置することにより、未使用時におけるレンズ鏡筒の小型化を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る沈胴式のレンズ鏡筒について、図１〜図１３を用いて説明する。図１は本実施の形態に係るレンズ鏡筒の分解斜視図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は同レンズ鏡筒の光学系の動きを示す図、図３は同レンズ鏡筒の１群レンズＬ１〜４群レンズＬ４の位置関係を示す分解斜視図、図４は同レンズ鏡筒の１群保持枠〜３群保持枠と４群レンズ駆動アクチュエータの位置関係を説明するレンズ鏡筒の正面図、図５は同レンズ鏡筒の沈胴状態を示す斜視図、図６は同レンズ鏡筒の光学系の沈胴位置を示す断面図、図７は同レンズ鏡筒の光学系のワイド位置を示す断面図、図８は同レンズ鏡筒の光学系のワイド位置とテレ位置の略中央であるノーマル位置を示す断面図、図９は同レンズ鏡筒の光学系のテレ位置を示す断面図、図１０は同レンズ鏡筒の駆動枠のカム溝の展開図、図１１は同レンズ鏡筒の回転枠のカム溝の展開図、図１２は同レンズ鏡筒のカム枠のカム溝の展開図、図１３は同レンズ鏡筒のカム溝の合成軌跡を説明する図である。

レンズ鏡筒１の概略構造を最初に説明する。レンズ鏡筒１は、光学６倍ズームなどに適用する４群ズーム光学系を用いた沈胴式のものであり、カム枠１９と、回転枠２３と、駆動枠１２と、直進枠１６と、１群保持枠２と、２群保持枠３と、３群保持枠４と、４群保持枠５とを備えている。回転枠２３は、カム枠１９に対して相対回転可能に支持されている。駆動枠１２は、カム枠１９及び回転枠２３に支持され、回転枠２３が回転すると回転状態で光軸方向に移動する。直進枠１６は、カム枠１９及び回転枠２３に支持され、回転枠２３が回転すると非回転状態で駆動枠１２とともに光軸方向に移動する。１群保持枠２は、１群レンズＬ１を保持し、駆動枠１２及び直進枠１６に支持され、駆動枠が回転すると非回転状態で光軸方向に移動する。２群保持枠３は、２群レンズＬ２を保持し、駆動枠１２及び直進枠１６に支持され、駆動枠が回転すると非回転状態で光軸方向に移動する。３群保持枠４は、３群レンズＬ３を保持し、カム枠１９及び回転枠２３に支持され、回転枠２３が回転すると非回転状態で光軸方向に移動する。４群保持枠５は、４群レンズＬ４を保持する。

沈胴式のレンズ鏡筒１について、図１から図１３を用いて具体的に説明する。図示したように、レンズ鏡筒１の光軸ＡＺをＺ軸（物体側を正、像面側を負とする）とするＸＹＺ３次元直交座標系を設定する。１群レンズＬ１、２群レンズＬ２は光軸ＡＺ上を移動して変倍を行うレンズ、３群レンズＬ３は像ぶれ補正用のレンズ、４群レンズＬ４は変倍に伴う像面変動の補正及び合焦のために光軸ＡＺ上を移動するレンズである。

１群保持枠２は、１群レンズＬ１を保持している。１群保持枠２の後端外周には、その３箇所（例えば１２０゜間隔）に先端がテーパ状のカムピン２ａが設けられ、それらの基部には円形の凸部２ｂが形成されている。よって、１群保持枠２は、１群レンズＬ１を保持する保持部２ｅ（第１のレンズ保持部）とカムピン２ａと凸部２ｂとからなる支持部２ｆ（第１の支持部）とから構成されている。なお、カムピン２ａについては、１群保持枠２に対し、金属製のカムピンを圧入等して、別途取り付けても良い。

２群保持枠３は、２群レンズＬ２を保持している。２群保持枠３には、その３箇所に延長部３ｃが設けられている。その各延長部３ｃには、先端がテーパ状のカムピン３ａが設けられ、それらの基部には円形の凸部３ｂが形成されている。よって、２群保持枠３は、１群レンズＬ１を保持する保持部３ｅ（第２のレンズ保持部）とカムピン３ａと凸部３ｂとからなる支持部３ｆ（第２の支持部）とから構成されている。ここで、１群保持枠２のカムピン２ａと２群保持枠３のカムピン３ａとは、光軸ＡＺ中心の円周方向に、所定角度離れて形成されている。

３群保持枠４は、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３（３群レンズ）を保持し、像ぶれ補正ユニット３０を構成している。３群保持枠４は、カム枠１９及び回転枠２３の内側に配置されている。３群保持枠４には、その３箇所に延長部４ｃが設けられている。その各延長部４ｃには、カムピン支持部４ｄが光軸ＡＺを中心に放射状に設けられている。さらにその先端には、先端がテーパ状のカムピン４ａが設けられ、それらの基部にはテーパ状の凸部である根元部４ｂが形成されている。よって、３群保持枠４は、３群レンズＬ３を保持する保持部４ｅ（第３のレンズ保持部）とカムピン４ａ、テーパ部４ｂ、カムピン保持部４ｄとからなる支持部４ｆ（第３の支持部）とから構成されている。

４群保持枠５は、４群レンズＬ４を保持している。４群保持枠５は、カム枠１９及び回転枠２３の内側において、３群保持枠４の１群及び２群保持枠側と反対側に配置されている。この４群保持枠５は、マスターフランジ６に片持ち支持された光軸ＡＺと平行な２本のガイドポール７ａ，７ｂにて支持されることにより、光軸ＡＺ方向に摺動可能となっている。また４群保持枠５は、ステッピングモータなどの４群レンズ駆動アクチュエータ８により光軸ＡＺ方向に駆動される。４群レンズ駆動アクチュエータ８の送りネジ８ａには、中央にネジ部が形成されたラック部８ｂが噛合されている。ガイドポール７ａには、圧縮バネ１０が、４群保持枠５の軸受け部５ａとマスターフランジ６に設けたガイドポール７ａの支持部６ａとの間に挿入されている。この圧縮バネ１０の作用により、４群保持枠５は、常に光軸ＡＺ方向に付勢されている。また、４群保持枠５には、４群レンズ駆動アクチュエータ８の駆動力を伝える被駆動部５ｃが設けられており、ラック部８ｂの光軸ＡＺの負の方向側の面が、被駆動部５ｃの光軸ＡＺの正の方向側の面と接触する構成となっている。このような構成を用いることにより、４群レンズ駆動アクチュエータ８が回転し、送りねじ８ａの回転によりラック部８ｂが光軸ＡＺの正の方向に送られる際には、圧縮バネ１０の力により４群保持枠５も光軸ＡＺの正の方向に移動させられる。逆に、ラック部８ｂが光軸ＡＺの負の方向送られる際には、圧縮バネ１０の力に抗して、４群保持枠５を光軸ＡＺの負の方向に移動させる。このように、圧縮バネ１０の作用により、４群レンズ駆動アクチュエータ８の送りねじ８ａのガタツキを小さくし、光軸ＡＺの正負の方向に対して、４群保持枠５を精度良く駆動させる。以上より、４群レンズＬ４は、４群レンズ駆動アクチュエータ８の駆動力にて、光軸ＡＺ方向に移動し、変倍に伴う像面変動の補正と合焦とを行う。

撮像素子（ＣＣＤ）１１は、マスターフランジ６の光軸ＡＺの負の方向側に設けられた長方形の開口部に取り付けられている。

駆動枠１２は、円筒形状のカム環であり、その内周には、有底でテーパ形状のカム部である１群保持枠２用のカム溝１３、２群保持枠３用のカム溝１４が、それぞれ円周方向に略１２０゜の等間隔にて形成されている。また内周の最も光軸ＡＺの負の方向には、円周溝１５が形成されている。さらに駆動枠１２の後端外周には、その３箇所にカムピン５１が設けられている。このカムピン５１は、テーパ状の先端部５１ａと、テーパ状の凸部である根元部５１ｂから構成されている。

駆動枠１２の内周に形成されたカム溝１３，１４について、図１０に示す駆動枠１２の内周の展開図を用いて説明する。１群保持枠２用のカム溝１３と２群保持枠３用のカム溝１４とは、所定の角度離れて形成されている。１３ａ，１４ａは各カムピンの導入直進溝、１３ｂ，１４ｂは各レンズ群の沈胴位置の状態、１３ｃ，１４ｃはワイド位置、１３ｄ，１４ｄはノーマル位置、１３ｅ，１４ｅはテレ位置を示している。光軸ＡＺの負の方向に設けられた円周溝１５は、後述する直進枠１６と係合し、その２箇所に挿入溝１２ｃが設けられている。

直進枠１６の後端には、フランジ１６ａが設けられている。直進枠１６の外周に設けられた略１８０度対向に配置された回転ガイド用の２箇所の凸部１６ｂは、駆動枠１２の内周の円周溝１５に係合され、光軸ＡＺ方向の位置が規制された状態にて、直進枠１６に対して駆動枠１２が回転可能に支持される。

直進枠１６の円周には、１群保持枠２用の直進ガイド孔１７と２群保持枠３用の直進ガイド孔１８とが、それぞれ略１２０度分割にて３箇所設けられている。直進ガイド孔１７には、１群保持枠２の凸部２ｂが係合され、直進ガイド孔１８には、２群保持枠３の凸部３ｂが係合されることにより、１群保持枠２および２群保持枠３は、直進ガイド孔１７，１８によってそれぞれ案内されて、光軸ＡＺ方向に移動可能に支持される。直進枠１６のフランジ１６ａには、その３箇所に、略１２０度分割にて、直進ガイド用の凸部１６ｃが形成されている。

カム枠１９には、その外周の３箇所に、駆動枠１２のカムピン５１の根元部５１ｂが係合されるカム溝２０が、内側が広くなった貫通のテーパ形状にて、１２０゜の略等間隔にて３本形成されている。またその外周の３箇所には、３群保持枠４のカムピン５０の根元部５０ｂが係合する光軸ＡＺに平行な直進溝２１が、内側が広くなった貫通のテーパ形状にて、１２０゜の略等間隔にて３本形成されている。さらにその内周の３箇所には、直進枠１６の直進ガイド用の凸部１６ｃが係合される直進ガイド溝２２が形成されている。なお、カム枠１９に形成されたカム溝２０、及び直進溝２１は、内スライド方式の金型を用いて成型を行うため、内側が広くなったテーパ形状となるが、特にカム溝２０のカム形状が複雑になっても、金型のＰＬ（パーティングライン）の位置を工夫することにより対応することが可能となる。言い換えると、設計の自由度が向上しているため、カム枠の貫通溝を複雑な形状にでき、そのため、カム溝２０がズーム領域において光軸に対して所定の傾き角を有していても容易に形成できる。ただし、内スライド方式の金型を用いるため、カム枠１９の光軸ＡＺの正、負の両方向とも、略丸形状の貫通孔を設ける必要がある。

カム枠１９に形成されたカム溝２０、直進溝２１、及び直進ガイド溝２２について、図１２に示すカム枠１９の内周の展開図を用いて説明する。駆動枠１２用のカム溝２０と３群保持枠４用の直進溝２１とは、所定の角度離れて形成されている。２０ａ，２１ａは各カムピンの導入直進溝、２０ｂ，２１ｂは各レンズ群の沈胴位置の状態、２０ｃ，２１ｃはワイド位置、２９ｄ，２１ｄはノーマル位置、２０ｅ，２１ｅはテレ位置を示している。つまり、カム溝２０は、ズーム領域において、光軸に対して所定の傾き角を有する。また、直進溝２１の導入溝２１ａの一部は、カム溝２０と干渉しないように、光軸ＡＺに対して、所定の角度を持って形成されている。このように形成することにより、カム枠１９の小径化、つまりレンズ鏡筒１の小型化を図ることができる。また、直進ガイド溝２２は、駆動枠１２においてカム溝２０の導入直進溝２０ａと、ほぼ同位相の位置に形成されており、２２ｂは駆動枠の沈胴位置の状態、２２ｅはテレ位置の状態を示している。このように、直進ガイド溝２２とカム溝２０の導入直進溝２０ａの位置を共有化することにより、カム枠１９の小径化、つまりレンズ鏡筒１の小型化を図ることができる。

カム枠１９の外周に設けられた回転ガイド用の３箇所の凸部１９ａは、後述する回転枠２３の内周の円周溝２４に係合されている。この係合によって、光軸ＡＺ方向の位置が規制された状態にて、回転枠２３がカム枠１９に対して回転可能に支持される。

回転枠２３は、円筒形状のカム環であり、その内周には、有底でテーパ形状のカム部である３群保持枠４用のカム溝２５が、円周方向に略１２０゜の等間隔にて３本形成されている。また、カム溝２５が形成されていない部分には、駆動枠１２用の直進溝２６が、円周方向に略１２０゜の等間隔にて３本形成されている。また内周の最も光軸ＡＺの正の方向には、円周溝２４が形成されている。

回転枠２３の内周に形成されたカム溝２５、及び直進溝２６について、図１１に示す回転枠２３の内周の展開図を用いて説明する。２５ａは３群カムピン５０の先端部５０ａの導入直進溝、２５ｂは３群保持枠４の沈胴位置の状態、２５ｃはワイド位置、２５ｄはノーマル位置、２５ｅはテレ位置を示している。

回転枠２３の外周の所定の範囲には、ギア部２３ａが設けられている。このギア部２３ａは、マスターフランジ６に固定され、回転枠２３の外周に配置された減速ギア機構２７の減速ギア（図示せず）に噛合される。この減速ギア機構２７には、ＤＣモータなどの駆動アクチュエータ２８が設けられており、駆動アクチュエータ２８が回転することにより、その回転力が減速ギアに伝達され、回転枠２３が回転される。また、回転枠２３の最後端部には一定角度のみ切り欠き部２３ｂが設けられており、その端部２３ｃ，２３ｄが後述するマスターフランジ６に設けられた突起部６ｆと当接することにより、メカ端の役割を果たす。また回転枠２３の光軸ＡＺの正の方向には、略等分割にて３つの円周溝２４が設けられている。

シャッターユニット２９は、撮像素子１１の露光量及び露光時間を制御するため、絞り羽根、絞り駆動モータ、シャッター羽根、及びシャッター駆動モータ２９（いずれも図示せず）により構成され、３群保持枠４の光軸ＡＺの正の方向側に固定されている。

次に図３から図５を用い、不要な光線が撮像素子１１に入らない構造とするための各レンズ保持枠と４群レンズ駆動アクチュエータの位置関係について説明する。

１群保持枠２の後端外周には、その３箇所（例えば１２０゜間隔）にて切り欠き部２ｃが形成されている。この切り欠き部２ｃには、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２とが接近した際、２群保持枠３に設けた支持部３ｆが入り込む。すわわち、カムピン２ａとカムピン３ａとは、図４に示すように、所定の角度αをもって配置されている。この角度αについては、具体的には、レンズ鏡筒の小型化を図るためには、約１５度以下とすることが望ましい。

また、カムピン２ａを挟んで、切り欠き部２ｃの円周方向における反対側には、その３箇所（例えば１２０゜間隔）にて切り欠き部２ｄが形成されている。この切り欠き部２ｄには、１群レンズＬ１と３群レンズＬ３とが接近した際、３群保持枠４に設けた支持部４ｆが入り込む。すなわち、カムピン２ａとカムピン４ａとは、図４に示すように、所定の角度βをもって配置されている。この角度βについては、具体的には、レンズ鏡筒の小型化を図るためには、約１５度以下とすることが望ましい。

よって、上記の角度αとβをプラスした角度、すわなち、カムピン３ａとカムピン４ａとがなす角度はγとなるため、約３０度以下とすることが望ましい。

４群レンズ駆動アクチュエータ８は、マスターフランジ６のＹ方向の位置に配置されるが、図６のレンズ鏡筒の沈胴状態にて示すように、３群保持枠４と光軸ＡＺ方向に対して重なるように配置されている。すわわち、沈胴時のレンズ鏡筒１の長さを短縮するため、光軸ＡＺを中心に略円筒状の形状をした３群保持枠４の一部に開口部４ｐを設けることにより、４群レンズ駆動アクチュエータ８と干渉しない構成となっている。さらに４群レンズ駆動アクチュエータ８は、図４に示すように、１群保持枠２の内側にて、１群保持枠２の支持部２ｆ、２群保持枠の支持部３ｆ、及び３群保持枠４の支持部４ｆとも干渉しない構成とすることにより、沈胴時のレンズ鏡筒の長さを短縮している。

しかしながら、３群保持枠４の一部に開口部４ｐを設けることにより、１群レンズＬ１を通った光線のうち、レンズ鏡筒内で反射した不要は光線が通り、撮像素子１１に入射することになる。すわなち、図９に示すテレ位置の状態のように、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２の間隔が最も広くなる状態において、１群レンズＬ１を通った光線４０は、１群保持枠２と２群保持枠３との隙間を通って、直進枠１６の内側の面１６ｈにて反射する。この時、反射した光線４１は、３群保持枠４が光軸ＡＺの周りの全周において略円筒形状であれば、その位置にて光線４１は遮られるが、開口部４ｐが設けられているため、光線４１は通過し、撮像素子１１に入射する。その結果、不要な光線が入射することにより、所定の画像を得られなくなる。

そこで、図５に示すように、１群保持枠２においては、支持部２ｆ、切り欠き部２ｃ、及び切り欠き部２ｄの部分以外については、円周方向に壁２ｐが設けられる構成となっている。よって、図９に示すように、壁２ｐにより光線４１は遮られるので、開口４ｐを通って、撮像素子１１に入射することはない。すなわち、２群保持枠２と３群保持枠３とが光軸ＡＺ方向において少なくとも重なるようにし、光軸ＡＺ中心の円周方向において、上記の壁２ｐのある位置（２群保持枠２と３群保持枠３とが重なっている位置）に４群駆動アクチュエータ８を配置すればよい。

なお、この１群保持枠２に設けられた壁２ｐの長さについては、図６に示す沈胴時において、壁２ｐの最も光軸像面側の面２ｑが、マスターフランジ６の最も光軸物体側の面６ｑと、ほぼ接するように光軸ＡＺ方向に長くして構成することが効果的である。

なお、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２との間隔が最も広いテレ位置の状態にて、不要な光線が通らない構成とすることにより、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２との間隔がその状態より狭い図７、図８に示すワイド位置、ノーマル位置においては、必然的に光線が通らないようにすることができる。

図１３は、カム枠１９および駆動枠１２のカム溝の軌跡を図示したものである。（ａ）はカム枠１９のカム溝２０のカム形状、（ｂ）は駆動枠１２の１群レンズＬ１用カム溝１３のカム形状、（ｃ）は駆動枠１２の２群レンズＬ２用カム溝１４のカム形状である。また（ｄ）は１群レンズＬ１の移動軌跡にて（ａ）と（ｂ）の和であり、（ｅ）は２群レンズＬ２の移動軌跡にて（ａ）と（ｃ）の和となる。図の横軸は、沈胴位置、ワイド位置、ノーマル位置、テレ位置を示している。

図１３（ｄ）に示すように、１群レンズＬ１の移動軌跡は、ワイド位置からノーマル位置まで光軸ＡＺに対して直交するフラット形状であり、ノーマル位置からテレ位置まで、非線形の軌跡にて、物体側に繰り出される軌跡を描いている。沈胴位置からワイド位置においては、光軸ＡＺの正の方向への繰り出し量Ｚ１を、カム枠１９のカム溝２０のカム形状（ａ）と駆動枠１２の１群レンズＬ１用カム溝１３のカム形状（ｂ）とに分散させたことにより、双方のカムのリフト角を大きくすることなく、沈胴位置に対するワイド位置での繰り出し量を大きくすることが可能となるため、沈胴時のレンズ鏡筒１の全長を短くすることが可能となる。よって、本発明の４群ズーム光学系の１群レンズＬ１動きは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ワイド位置での光学全長ｄ２は、沈胴位置での光学全長ｄ１に比べ、約１．８倍の長さにまで繰り出すことが可能となる。

ワイド位置からノーマル位置においては、１群レンズＬ１は、光軸ＡＺ方向に移動しないため、カム枠１９のカム溝２０のカム形状（ａ）を光軸ＡＺの負の方向に延びるように形成し、駆動枠１２の１群レンズＬ１用カム溝１３のカム形状（ｂ）を光軸ＡＺの正の方向に延びるように形成して、２つのカム形状を合成することにより、（ｄ）に示す光軸ＡＺに対して直交するフラット形状を形成している。さらに、ノーマル位置からテレ位置においては、２つのカム溝２０，１３を光軸ＡＺの正の方向に延びるように形成して、２つのカム形状を合成することにより、（ｄ）に示す光軸ＡＺの正の方向に繰り出す形状を形成している。よって図２（ｄ）に示すように、テレ位置での光学全長ｄ３は、沈胴位置での光学全長ｄ１に比べ、約２．３倍の長さまで繰り出すことが可能となる。

以上に示す１群レンズＬ１のカム形状とすることにより、６倍ズームという長焦点距離を満足するために使用時の光学全長を長くし、かつ２段沈胴方式を用いて沈胴時のレンズ鏡筒の長さを短縮して小型化を達成するという、相反する課題を解決することが可能となる。

同様に、図１３（ｅ）に示すように、２群レンズＬ２の移動軌跡は、ワイド位置からノーマル位置までは、光軸ＡＺの負の方向に非線形の軌跡にて大きく繰り込まれ、ノーマル位置からテレ位置までは、光軸ＡＺの正の方向に繰り出される軌跡を描いている。沈胴位置からワイド位置においては、光軸ＡＺの正の方向への繰り出し量Ｚ２を、カム枠１９のカム溝２０のカム形状（ａ）と駆動枠１２の２群レンズＬ２用のカム溝１４のカム形状（ｃ）とに分散されたことにより、双方のカムのリフト角を大きくすることなく、沈胴位置に対するワイド位置での繰り出し量を大きくすることが可能となるため、沈胴時のレンズ鏡筒１の全長を短くすることが可能となる。

ワイド位置からノーマル位置においては、光軸ＡＺの負の方向への繰り込み量が大きいので、二つのカム形状（ａとｃ）に分散させることにより、双方のカムのリフト角を大きくすることなく、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２との間隔を大きくする構成としている。なお、このノーマル位置において、４群ズーム光学系における１群レンズＬ１と２群レンズＬ２との間隔（ｄ４）を大きく構成する、つまり２群レンズＬ２を光軸ＡＺの負の方向に最も繰り込み、シャッターユニットとの間隔を出来る限り小さくすることにより、レンズ周辺での光量低下を抑え、ズーム倍率が６倍程度の光学系の小型化に寄与している。よって、ワイド位置からノーマル位置における２群レンズＬ２の光軸ＡＺの負の方向への繰り込み量を、駆動枠１２とカム枠１９との双方のカム溝１４，２０を光軸ＡＺの負の方向に繰り込む軌跡とすることにより、カムのリフト量を大きくすること無く、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２とのレンズ間隔を大きくすることが可能となる。

さらに、ノーマル位置からテレ位置においては、カム枠１９のカム溝２０のカム形状（ａ）を光軸ＡＺの負の方向に延びるように形成し、駆動枠１２の２群レンズＬ２用カム溝１４のカム形状（ｃ）を光軸ＡＺの正の方向に延びるように形成して、２つのカム形状を合成することにより、（ｅ）に示す光軸ＡＺの正の方向に延びる形状を形成している。

以上に示す２群レンズＬ２のカム形状とすることにより、レンズ周辺での光量低下を抑えつつ、６倍ズーム光学系の小型化を達成することが可能となる。

このように構成された沈胴式のレンズ鏡筒１について、その動作を以下に述べる。

沈胴状態において、駆動枠１２及び直進枠１６、１群保持枠２、及び第２群保持枠３は、カム枠１９及び回転枠２３の内側に配置されている。駆動アクチュエータ２８の駆動により、減速ギア機構２７の減速ギア２７ａ（図示せず）が回転されると、減速ギア２７ａに噛合した回転枠のギア部２３ａに伝達され、回転枠２３が回転される。この回転枠２３の回転により、駆動枠１２のカムピン５１の先端部５１ａが回転枠２３の直進溝２６に、根元部５１ｂがカム枠１９のカム溝２０によりそれぞれ案内され、駆動枠１２が光軸ＡＺ中心に回転しつつ、光軸ＡＺ方向に移動する。

また同時に、駆動枠１２を回転自在に支持している直進枠１６は、凸部１６ｃがカム枠１９の内周に設けられた直進ガイド溝２２により案内され、駆動枠１２と共に、光軸ＡＺ方向に直進移動される。さらに、駆動枠１２、直進枠１６に支持された１群保持枠２、２群保持枠３が光軸ＡＺ方向に移動する。３群保持枠４は、カムピン４ａが回転枠のカム溝２５に、根元部４ｂがカム枠１９の直進溝２１によりそれぞれ案内され、光軸ＡＺ方向に直進移動する。

このように、回転枠２３が回転されることにより、駆動枠１２、１群保持枠２、２群保持枠３、３群保持枠４が、沈胴位置から撮影状態となるワイド位置に繰り出される。さらに回転枠２３が回転されることにより、ワイド位置〜ノーマル位置〜テレ位置の間で、駆動枠１２、１群保持枠２、２群保持枠３、３群保持枠４が移動されて、ズーム動作が行われる。

またフォーカス時には、４群レンズ駆動アクチュエータ８を駆動することにより、４群保持枠５を光軸ＡＺ方向に駆動することにより、ズームに伴う像面変動の補正及び合焦の動作を行う。

以上のように本実施の形態によれば、各レンズ群の保持枠用の支持部を１箇所に集中させ、１群保持枠のその他の部分には、不要光線を遮断する壁を設け、その壁のある位置にアクチュエータを配置することにより、アクチュエータなどが配置されることにより設けた開口部を通って、不要な光線が撮像素子に入射することを防止することができる。

なお、本実施の形態においては、４群駆動アクチュエータ８を配置したことによる３群保持枠４の開口部４ｐを通って、不要光線が入射することについて説明したが、その限りではなく、下記のようなその他の場合にも適用することが可能である。

すわなち、マスターフランジ６には、１群レンズＬ１の前面に設けられるレンズバリアユニット（図示せず）用の解除部材６ｓが設けられている。レンズバリアユニットは、レンズ鏡筒１の繰り出し繰り込み動作に応じて回転し、この回転動作により１群レンズＬ１前面を開閉するバリア羽根を有している。したがって、この解除部材６ｓについても、レンズ鏡筒１の沈胴時においては、レンズ鏡筒の長さの短縮化のため、３群保持枠４と干渉しない構成とするため、図３に示す開口部４ｓを設ける必要がある。

また、像ぶれ補正ユニット３０においては、その信号の授受を行うためのフレキシブルプリントケーブル３１（図示せず）をレンズ鏡筒１の外部の回路と接続する必要があるため、像ぶれ補正ユニット３０より引き出す必要がある。したがって、そのフレキシブルプリントケーブル３１の引き出し位置についても、３群保持枠４と干渉しない構成とするため、図３に示す開口部４ｔを設ける必要がある。

以上の点を考慮し、図４に示すように、４群駆動アクチュエータ８の配置位置と同様に、解除部材６ｓ、フレキシブルプリントケーブル３１の引き出し位置についても、各レンズ群の保持枠の支持部が設けられていない箇所であり、１群保持枠１に設けられた壁２ｐのある位置に配置することにより、不要な光線が撮像素子１１に入射することを防止することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、４群ズーム光学系における３群レンズを、像ぶれ補正用のレンズとしたが、像ぶれ補正ユニットを搭載しない通常のレンズ鏡筒であっても、同様な効果を発揮できることは言うまでも無い。また、４群ズーム光学系に限るものではなく、５群ズーム光学系などであってもよい。

本発明は、小型化を図ったデジタルカメラに適応することが可能である。また、本発明のレンズ鏡筒を、携帯電話端末やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔ）などのモバイル機器に適用することにより、小型化を図りつつ、これらの機器におけるズーム倍率の高倍率化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の分解斜視図 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の光学系の動きを示す図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の１群レンズＬ１〜４群レンズＬ４の位置関係を示す分解斜視図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の１群保持枠〜３群保持枠と４群レンズ駆動アクチュエータの位置関係を説明するレンズ鏡筒の正面図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の沈胴状態を示す斜視図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の光学系の沈胴位置を示す断面図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の光学系のワイド位置を示す断面図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の光学系のワイド位置とテレ位置の略中央であるノーマル位置を示す断面図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の光学系のテレ位置を示す断面図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の駆動枠のカム溝の展開図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の回転枠のカム溝の展開図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒のカム枠のカム溝の展開図 本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒のカム溝の合成軌跡を説明する図

符号の説明

Ｌ 撮像光学系
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ
Ｌ３ ３群レンズ（像ぶれ補正レンズ群）
Ｌ４ ４群レンズ（フォーカスレンズ群）
１ レンズ鏡筒
２ １群保持枠
２ａ １群カムピン
２ｅ １群保持部（第１の保持部）
２ｆ １群支持部（第１の支持部）
３ ２群保持枠
３ａ ２群カムピン
３ｅ ２群保持部（第２の保持部）
３ｆ ２群支持部（第２の支持部）
４ ３群保持枠
４ａ ３群カムピン
４ｅ ３群保持部（第３の保持部）
４ｆ ３群支持部（第３の支持部）
４ｐ ４群レンズ駆動用アクチュエータの開口部
５ ４群保持枠
６ マスターフランジ
７ａ，７ｂ ガイドポール
８ ４群レンズ駆動用アクチュエータ（第１の駆動手段）
９ ４群保持枠
１０ 圧縮バネ
１１ 撮像素子
１２ 駆動枠
１２ａ 駆動枠カムピン
１３ １群保持枠用カム溝
１４ ２群保持枠用カム溝
１５ 回転溝
１６ 直進枠
１７ １群保持枠用直進ガイド孔
１８ ２群保持枠用直進ガイド孔
１９ カム枠
２０ 駆動枠用カム溝
２１ ３群保持枠用直進溝
２２ 直進枠用直進溝
２３ 回転枠
２４ 円周溝
２５ ３群保持枠用カム溝
２６ 駆動枠用直進溝
２８ 駆動アクチュエータ（第２の駆動手段）
２９ シャッターユニット
３０ 像ぶれ補正ユニット
５１ 駆動枠カムピン

Claims (4)

1. 駆動枠と、
   １群レンズを保持する第１のレンズ保持部と前記駆動枠に支持される第１の支持部を有し、光軸方向に移動する１群保持枠と、
   ２群レンズを保持する第２のレンズ保持部と前記駆動枠に支持される第２の支持部を有し、光軸方向に移動する２群保持枠と、
   カム枠と、
   ３群レンズを保持する第３のレンズ保持部と前記カム枠に支持される第３の支持部を有し、光軸方向に移動する３群保持枠と、
   ４群レンズを保持する４群保持枠と、
   前記４群保持枠を光軸方向に駆動する第１の駆動手段とを備え、
   前記第１の支持部、前記第２の支持部、及び前記第３の支持部は、光軸を中心とした円周方向において近接して配置され、かつ前記第１の駆動手段と干渉しない位置に配置されたことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. １群保持枠、２群保持枠、及び３群保持枠を撮影時には物体側に繰り出し、非撮影時には像面側に繰り込む動作を行う第２の駆動手段を備え、
   撮影時における第１の保持部と第２の保持部とは、第１の駆動手段が配置された位置において、常に光軸方向に重なっていることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 非撮影時には、前記１群保持枠の内側に、前記第２のレンズ保持部、前記第３のレンズ保持部、前記４群保持枠、及び前記第１の駆動手段が配置されることを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒。
4. ３群レンズは、像ぶれ補正用のレンズ群であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレンズ鏡筒。

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