JP2008134315A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】移動量差の大きい複数のレンズ群の駆動を、低コスト、省スペース、かつ低消費電力の構成で実現することができるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】ステッピングモータ２０の出力で、直接、リードスクリュー２１を回転させ、第３レンズ枠３を駆動させる。次に、リードスクリュー２１から、ウォームギヤ２３により、出力を分岐し、減速ギヤ列２４を介して、カム筒１３を回転させ、第１レンズ枠１を駆動させる。さらに、減速ギヤ列２４の出力は、ウォームギヤ２７で減速、方向転換されたのち、軸状カム部材２８へと伝達され、第４レンズ枠４を駆動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリズムによって撮影光軸を屈曲させたレンズ鏡筒（カメラ用撮影光学系）に関する。

近年、ズームレンズの高倍率・高画質のニーズが高まっている。しかし、一般的にズームレンズはレンズの構成枚数が多く、高倍率・高画質化を図るためには、さらにレンズの構成枚数を増加させなければならない。多数のレンズを鏡筒に設けるためには、光学系の全長及びカメラボディの厚さも増加させる必要があり、カメラの小型化・薄型化を図る上での問題となる。

そこで、従来は、撮影光学系の中にプリズムを使用して、撮影光軸を屈曲させるようにしたレンズ装置（レンズ鏡筒）を搭載することで、カメラの小型化・薄型化を実現させている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

また、従来から、レンズ駆動の構造として、軸状のカム部材を回転させ、それに係合するカムピンを駆動することにより、レンズを光軸方向に駆動させる構造が実現されている（例えば、特許文献３）。
特開２００５−１０２８１号公報 特開２００６−０９１３７０号公報 特開平５−１８８２５４号公報

上記特許文献２記載のレンズ駆動装置は、プリズムより物体側に位置する第１群レンズと、像面側光軸に平行に移動する複数のレンズ群の夫々に、アクチュエータを１つずつ備える構成となっている。このような構成の場合、アクチュエータの数だけコストが高くなり、かつスペースが必要となるという問題、また、消費電力が大きくなるという問題があった。

また、上記特許文献１及び特許文献３に記載のレンズ駆動装置の構造では、移動量差の大きい複数の群を駆動する光学系の場合、次のような問題があった。

即ち、１本の軸状カム部材で、複数のカム溝を成形し駆動する構成のため、移動量の大きいカム溝と移動量の小さいカム溝が交差してしまうという問題があった。また、移動量が多い群のカム曲線が立ちすぎてしまい、駆動負荷が大幅に増える、もしくは駆動が不可能となるという問題もあった。

本発明の目的は、移動量差の大きい複数のレンズ群の駆動を、低コスト、省スペース、かつ低消費電力の構成で実現することができるレンズ鏡筒を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のレンズ鏡筒は、第１の光軸を第２の光軸に折り曲げる屈曲光学部と、前記第１の光軸に沿って移動する第１の移動群と、第２の光軸に沿って移動する第２の移動群及び第３の移動群と、前記第１の移動群を駆動する第１の駆動機構と、前記第２の移動群を駆動する第２の駆動機構と、前記第３の移動群を駆動する第３の駆動機構とを備え、１つの駆動源の駆動力を、前記第１の駆動機構、前記第２の駆動機構及び前記第３の駆動機構に分岐することを特徴とする。

請求項２記載のレンズ鏡筒は、第１の光軸を第２の光軸に折り曲げる屈曲光学部と、前記第１の光軸に沿って移動する第１の移動群と、前記第２の光軸に沿って移動する第２の移動群と、前記第２の光軸に沿って移動し前記第２の移動群よりも移動量が小さい第３の移動群と、前記第２の移動群を駆動する第２の駆動機構と、前記第２の駆動機構から駆動力を分岐して前記第１の移動群を駆動する第１の駆動機構と、前記第１の駆動機構から駆動力を分岐して前記第３の移動群を駆動する第３の駆動機構とを備えることを特徴とする。

請求項３記載のレンズ鏡筒は、第１の光軸を第２の光軸に折り曲げる屈曲光学部と、前記第１の光軸に沿って移動する第１の移動群と、前記第２の光軸に沿って移動する第２の移動群と、前記第２の光軸に沿って移動し前記第２の移動群よりも移動量が小さい第３の移動群と、前記第２の移動群を駆動する第２の駆動機構と、前記第２の駆動機構から駆動力を分岐して前記第１の移動群を駆動する第１の駆動機構と、前記第２の駆動機構から駆動力を分岐して前記第３の移動群を駆動する第３の駆動機構とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数群レンズ、即ち第１群レンズ（第１の移動群）、第３群レンズ（第２の移動群）、及び第４群レンズ（第３の移動群）を、１つのアクチュエータで駆動することができる。その結果、移動量差の大きい複数のレンズ群の駆動を、低コスト、省スペース、かつ低消費電力の構成で実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ鏡筒のズーム動作におけるＷｉｄｅ時の状態を示す概略側面構成図、図２は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ鏡筒のＴｅｌｅ時の状態を示す概略側面構成図である。また、図３は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ鏡筒の概略上面構成図である。

尚、図１、図２においては、視覚的認識を容易にするため、断面は必ずしも一直線となっておらず、階段状に切断したものとなっている。

また、以下の説明においては、カメラの正位置撮影時を基準に上下、前後等を説明する。正位置撮影時とは、対物レンズの光軸を水平方向に向け、横長の画像を撮影するときの状態をいうものとし、また、カメラ本体の対物レンズ側の面を前面とし、その反対側を背面とする。

まず、本実施の形態における光学系を以下、説明する。

本実施の形態のレンズ鏡筒は、図１に示すように、筐体１１内に、折り曲げ光学系を備えた５群構成のレンズが収容されている。

このレンズ鏡筒は、プリズム６と、カム筒１３と、直進筒１５と、ガイド軸８，９等を備えている。ガイド軸８，９は図３における上下方向に幅をもって配置されている。

プリズム６は、屈曲光学部であり、撮影光学系の物体側光軸（第１の光軸）Ｏ１を、像面側光軸（第２の光軸）Ｏ２へと９０°折り曲げている。本実施の形態のレンズ鏡筒は、物体側光軸Ｏ１の方向をレンズ鏡筒の前後方向、像面側光軸Ｏ２の方向をレンズ鏡筒の鉛直方向となるように、プリズム６を配置している。

筐体１１の内側には、物体側光軸Ｏ１上に、第１群レンズＬ１（対物レンズ群）が配置されている。また、像面側光軸Ｏ２上に、第２群レンズＬ２、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４、第５群レンズＬ５が順に配置されている。

本実施の形態における光学系の構成の特徴としては３点が挙げられる。

１点目は、プリズム６により、物体側に位置する第１群レンズＬ１が移動する点である。２点目は、プリズム６により、像面側に位置する像面側光軸Ｏ２に平行に移動する群が、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４と複数ある点である。３点目は、第３群レンズＬ３の移動量が大きく、第４群レンズＬ４の移動量が小さい、即ち、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４の移動量差が大きい点である。

上記のようなレンズ移動構成により、従来と比較して、像面側光軸Ｏ２に沿った方向のレンズ系の長さが短い、コンパクト化を実現した光学系となっている。

次に、本実施の形態におけるレンズの保持機構について、以下に説明する。

第１群レンズＬ１は、物体側光軸Ｏ１に沿った方向に移動する移動レンズ群である。第１群レンズＬ１は、第１レンズ枠１に保持されている。この第１レンズ枠１は、カム筒１３とカム結合し、また、カム筒１３の内部に配置された直進筒１５に物体側光軸Ｏ１回りの回転止めをされている。

このため、カム筒１３が物体側光軸Ｏ１回りに回転すると、第１群レンズＬ１は、物体側光軸Ｏ１に沿った方向に移動する。これにより、沈胴式のカメラは、第１群レンズＬ１の繰り出しを行い、光学ズーム機構を搭載したカメラは、撮影光学系の焦点距離の変更を行っている。

第２群レンズＬ２は移動しない固定レンズ、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４、第５群レンズＬ５は、像面側光軸Ｏ２に沿った方向に移動する移動レンズ群である。第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４、第５群レンズＬ５は、第３レンズ枠３、第４レンズ枠４、第５レンズ枠５にそれぞれ保持されている。

また、第５レンズ枠５には、第５群レンズＬ５よりも像面側に、撮像素子であるＣＣＤ７が一体で保持されている。

これらのレンズ枠は、筐体１１の内側において、ガイド軸８，９により、像面側光軸Ｏ２に垂直な面における位置決め、及び回転止めをされつつ、像面側光軸Ｏ２に沿った方向に移動可能に支持されている。

次に、本実施の形態における各レンズ群の駆動機構について、以下に説明する。

・第２の駆動機構の説明
駆動源であるステッピングモータ２０は、プリズム６付近で鏡筒背面の隅部（図３における右下位置）に配置されている。この鏡筒構造においては、１つの駆動源であるステッピングモータ２０で、第１群レンズＬ１、及び第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４を駆動することが特徴の１つである。

まず、ステッピングモータ２０からの出力は、直接、リードスクリュー２１を回転させる。リードスクリュー２１は、ステッピングモータ２０と同軸、即ち、図３における右下位置で、かつガイド軸８を回避する位置に配設されている。この回転運動は、リードスクリュー２１と噛合う、噛合部材２２を介して直動運動に変換される。噛合部材２２は、一般的に用いられている、ラック、ナット等で、何れの部材でもよい。

噛合部材２２は、第３群レンズ枠３に対して、像面側光軸Ｏ２に平行な方向に位置規制されており、リードスクリュー２１の回転によって、第３群レンズ枠３が像面側光軸Ｏ２に平行な方向に移動可能となる。

尚、本実施の形態においては、ステッピングモータ２０を用いているが、ステッピングモータ２０の代わりに、ＤＣモータを減速し、その減速した出力をリードスクリュー２１と接続して構成することも可能である。

・第１の駆動機構の説明
次に、ステッピングモータ２０の出力は、ステッピングモータ２０とリードスクリュー２１との間に配置された、ウォームギヤ２３により分岐、減速され、減速ギヤ列２４に出力される。減速ギヤ列２４は、プリズム６背面の空きスペースに配置される。

さらに、減速ギヤ列２４の出力は、カム筒１３に伝達され、カム筒１３は、物体側光軸Ｏ１を中心として回転される。これにより、カム筒１３とカム結合し、かつ、直進筒１５に物体側光軸Ｏ１回りの回転止めをされている第１レンズ枠１は、物体側光軸Ｏ１に沿った方向に移動可能となる。

・第３の駆動機構の説明
さらに、減速ギヤ列２４からの出力は、回転軸２６に出力され、ウォームギヤ２７で減速、方向転換された後、軸状カム部材２８へと伝達される。ウォームギヤ２７、軸状カム部材２８は、図３における左下位置、即ち、ステッピングモータ２０やリードスクリュー２１とは鏡筒の前後方向に対向し、かつガイド軸８を回避する位置に配設されている。

軸状カム部材２８は、円筒状の外周にカム溝２９を形成した部材であり、このカム溝２９に、第４レンズ枠４と一体のカムピン３０が係合する。よって、軸状カム部材２８が回転運動することにより、第４レンズ枠４が所定のカム曲線に沿って、像面側光軸Ｏ２に平行な方向に直動運動が可能となる。

・第５群、ＣＣＤ駆動機構の説明
尚、第５群レンズＬ５及びＣＣＤ７に関しては、第５群レンズ枠５を、従来より一般的な機構である、リードスクリュー、もしくはカム溝等で駆動することが可能で、特に駆動機構の形態については問わない。

上記のような駆動機構により、第１群レンズＬ１、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４、第５群レンズＬ５、ＣＣＤ７を、図１に示されるＷｉｄｅ時の状態から、図２に示されるＴｅｌｅ時の状態に駆動するで、撮影光学系の焦点距離の変更を行っている。

本実施の形態の光学系においては、先に述べたように、プリズム６により物体側に位置する、第１群レンズＬ１が移動する点、かつ像面側光軸Ｏ２に平行に移動する群が、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４と複数ある点が特徴である。

このように複数群を駆動する場合、特許文献２の様に、プリズム６により物体側に位置する第１群レンズＬ１、像面側光軸Ｏ２に平行に移動する第３群レンズＬ３、及び第４群レンズＬ４の夫々に、アクチュエータを１つずつ備える構成が考えられる。しかし、このような構成の場合、アクチュエータの数だけコストが高くなる、かつスペースが必要となるという問題、また消費電力が大きくなるという問題がある。

本実施の形態においては、第１群レンズＬ１、第３群レンズＬ３、及び第４群レンズＬ４を、１つのアクチュエータで駆動しているため、低コスト、省スペース、かつ低消費電力な構成が実現されている。

また、本実施の形態の光学系においては、先に述べたように、像面側光軸Ｏ２に平行に移動する群が、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４と複数ある上に、それらの移動量差が大きい点が特徴である。

このように移動量差の大きい複数群を駆動する光学系の場合、特許文献１、及び特許文献３で示すように、１本の軸状カム部材で、複数のカム溝を成形し駆動しようとすると次のような問題が生じる。

まず、第１に、移動量の大きいカム溝と移動量の小さいカム溝が交差してしまうという問題が生じる。第２に、移動量が多い群の、カム曲線が立ちすぎてしまい、駆動負荷が大幅に増える、もしくは駆動が不可能となるという問題も生じる。従って、このような構成では実際には駆動機構として機能することができない。

本実施の形態においては、まず、駆動源であるステッピングモータ２０の出力は、直接、リードスクリュー２１へと伝達される。即ち、減速前の回転数の多い段階で、駆動量の多い第３レンズ枠３を駆動する構成となっている。

次に、リードスクリュー２１からウォームギヤ２３により出力を分岐、減速し、減速ギヤ列２４から、カム筒１３に出力が伝達されることにより、第１レンズ枠１を駆動する構成となっている。

このように、リードスクリュー２１から分岐後に、減速しトルクを上昇させ、一般的に駆動負荷の大きくなりがちな、カム筒１３による駆動機構を駆動する構成となっている。

さらに、減速ギヤ列２４からの出力は、回転軸２６を経て、ウォームギヤ２７で減速された後、軸状カム部材２８へと伝達される。このように、複数の減速機構を経た後に、移動量の少ない第４レンズ枠４を駆動する構成となっている。

上記のような、駆動力の分割と減速の構成により、移動量差の大きい第３レンズ枠３と第４レンズ枠４を、１つのアクチュエータで駆動することが可能となっており、さらに第１レンズ枠１をも同時に駆動することが可能となっている。

従って、低コスト、低消費電力でありながら、省スペースで、本実施の形態に示されるような光学系を、駆動することができる構成となっている。

尚、本実施の形態においては、ウォームギヤ２３及び２７を使用しているが、これらを、かさ歯車と、平歯車の減速機構との組み合わせに置き換えても、同等の構成を実現することができる。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズ鏡筒のズーム動作におけるＷｉｄｅ時の状態を示す概略側面構成図、図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズ鏡筒のＴｅｌｅ時の状態を示す概略側面構成図である。

ここで本実施の形態は、一部を除いて、上記第１の実施の形態のレンズ鏡筒と同様の構成であるため、説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付している。

また、本実施の形態における、光学系の構成、及びレンズの保持機構の構成においては、第１の実施の形態と同様の構成であるため、説明は省略する。

また、駆動機構に関しても、第３群レンズＬ３の駆動構造、第１群レンズＬ１の駆動構造、第５群レンズＬ５、ＣＣＤ７の駆動構造に関しては、第１の実施の形態と同様の構成である。

本実施の形態と第１の実施の形態では、第４レンズ枠４の駆動構造への、駆動力伝達の経路に相違点がある。

即ち、ステッピングモータ２０の出力は、リードスクリュー２１へ伝達され、さらにリードスクリュー２１における、ステッピングモータ２０と反対の端部にある、ギヤ４０へと駆動力が伝達される。

このギヤ４０は、ＣＣＤ７の裏に配設された減速ギヤ列４４と連結し、この減速ギヤ列４４で減速されたのち、軸状カム部材４１へと駆動力が伝達される。軸状カム部材４１は、円筒状の外周にカム溝４２を形成した部材であり、このカム溝４２に、第４レンズ枠４と一体のカムピン４３が係合する。

よって、軸状カム部材４１が回転運動することにより、第４レンズ枠４が所定のカム曲線に沿って、像面側光軸Ｏ２に平行な方向に直動運動が可能となる。

上述のような、駆動機構の構成を採用することにより、第１の実施の形態と同様の効果があり、低コスト、低消費電力でありながら、省スペースで、本実施の形態に示されるような光学系を、駆動することができる構成となっている。

さらに、第１の実施の形態と比較して、プリズム６の側面付近に、第４レンズ枠４の駆動用の機構である、減速ギヤ列２４、回転軸２６、ウォームギヤ２７を存在させず、代わりに、減速ギヤ列４０をＣＣＤ７裏等に配置することができる。

このため、プリズム６の側面付近が空きスペースとなるため、この部位に、ストロボ発光用のコンデンサ等の、他のカメラ内部品を配置したい場合などに有効であり、カメラ内部のレイアウトに応じて、適切な構造の選択が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るレンズ鏡筒のズーム動作におけるＷｉｄｅ時の状態を示す概略側面構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るレンズ鏡筒のＴｅｌｅ時の状態を示す概略側面構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るレンズ鏡筒の概略上面構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るレンズ鏡筒のズーム動作におけるＷｉｄｅ時の状態を示す概略側面構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るレンズ鏡筒のＴｅｌｅ時の状態を示す概略側面構成図である。

符号の説明

Ｏ１ 物体側光軸
Ｏ２ 像面側光軸
Ｌ１ 第１群レンズ（第１の移動群）
Ｌ２ 第２群レンズ
Ｌ３ 第３群レンズ（第２の移動群）
Ｌ４ 第４群レンズ（第３の移動群）
Ｌ５ 第５群レンズ
１ 第１レンズ枠（第１の駆動機構）
３ 第３レンズ枠（第２の駆動機構）
４ 第４レンズ枠（第３の駆動機構）
５ 第５レンズ枠
６ プリズム（屈曲光学部）
７ ＣＣＤ（撮像素子）
８ ガイド軸
９ ガイド軸
１１ 筐体
１３ カム筒
１５ 直進筒
２０ ステッピングモータ
２１ リードスクリュー
２２ 噛合部材
２３ ウォームギヤ
２４ 減速ギヤ列
２６ 出力軸
２７ ウォームギヤ
２８ 軸状カム部材
２９ カム溝
３０ カムピン
４０ ギヤ
４１ 軸状カム部材
４２ カム溝
４３ カムピン
４４ 減速ギヤ列

Claims (10)

1. 第１の光軸を第２の光軸に折り曲げる屈曲光学部と、
   前記第１の光軸に沿って移動する第１の移動群と、
   第２の光軸に沿って移動する第２の移動群及び第３の移動群と、
   前記第１の移動群を駆動する第１の駆動機構と、
   前記第２の移動群を駆動する第２の駆動機構と、
   前記第３の移動群を駆動する第３の駆動機構と、
   を備え、
   １つの駆動源の駆動力を、前記第１の駆動機構、前記第２の駆動機構及び前記第３の駆動機構に分岐することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 第１の光軸を第２の光軸に折り曲げる屈曲光学部と、
   前記第１の光軸に沿って移動する第１の移動群と、
   前記第２の光軸に沿って移動する第２の移動群と、
   前記第２の光軸に沿って移動し前記第２の移動群よりも移動量が小さい第３の移動群と、
   前記第２の移動群を駆動する第２の駆動機構と、
   前記第２の駆動機構から駆動力を分岐して前記第１の移動群を駆動する第１の駆動機構と、
   前記第１の駆動機構から駆動力を分岐して前記第３の移動群を駆動する第３の駆動機構と、
   を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
3. 第１の光軸を第２の光軸に折り曲げる屈曲光学部と、
   前記第１の光軸に沿って移動する第１の移動群と、
   前記第２の光軸に沿って移動する第２の移動群と、
   前記第２の光軸に沿って移動し前記第２の移動群よりも移動量が小さい第３の移動群と、
   前記第２の移動群を駆動する第２の駆動機構と、
   前記第２の駆動機構から駆動力を分岐して前記第１の移動群を駆動する第１の駆動機構と、
   前記第２の駆動機構から駆動力を分岐して前記第３の移動群を駆動する第３の駆動機構と、
   を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
4. 前記第１の駆動機構は、少なくともカム筒と第１の減速ギヤを含み、
   前記第２の駆動機構は、少なくともリードスクリューを含み、
   前記第３の駆動機構は、少なくとも軸状カムと第２の減速ギヤを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第１の減速ギヤ列の回転軸は、前記第１の光軸に略平行であり、
   前記リードスクリュー及び前記軸状カムの回転軸は、前記第２の光軸に略平行であることを特徴とする請求項４記載のレンズ鏡筒。
6. 前記第２の駆動機構の、前記第１の駆動機構への分岐部にはウォームギヤが含まれることを特徴とする請求項２または３記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第１の駆動機構の、前記第３の駆動機構への分岐部にはウォームギヤが含まれることを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒。
8. 前記リードスクリューの一端には、前記第２の駆動機構を駆動するアクチュエータ駆動源が接続され、
   前記リードスクリューの他端には前記第２の減速ギヤが接続されることを特徴とする請求項４記載のレンズ鏡筒。
9. 前記第２の減速ギヤは、撮像素子の背面に配設されることを特徴とする請求項４記載のレンズ鏡筒。
10. 前記第２の光軸と直交する平面を、
    前記第１の光軸と平行な第一軸と、
    前記第一軸と前記第２の光軸を交点として直交する第二軸と、
    により分割される４つの象限に分割した場合、
    前記リードスクリューと前記軸状カムは、隣合う象限に配設されることを特徴とする請求項４記載のレンズ鏡筒。

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