JP2008197617A - レンズ鏡筒及びそれを用いた撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明では、レンズ群同士が干渉した場合に起る衝撃を吸収できるレンズ鏡筒構造を提供することを目的とする。
【解決手段】 そこで、本発明では、手動で光軸方向に移動する第一のレンズ群と、電動で光軸方向に移動する第二のレンズ群と、前記第一のレンズ群を保持する第一の保持部材と、前記第二のレンズ群を保持する第二の保持部材と、前記第二の保持部材を光軸方向に移動させる駆動部材と、前記駆動部材の駆動力を前記第二の保持部材に伝達するための伝達部材と、を備え、
前記第二のレンズ群の移動範囲内に前記第一のレンズ群が移動できるレンズ鏡筒であって、
前記伝達部材と前記第二の保持部材を光軸方向に相対的に付勢するための付勢部材を備えており、
前記第二の保持部材が前記第一の保持部材と干渉した場合、前記付勢部材が変位する構成をとる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及び交換レンズ等のレンズ鏡筒に関わり、特に変倍動作を手動で行うレンズ鏡筒に関する。

変倍レンズより像面側に配置され、変倍レンズの移動に伴う像面変動の補正および合焦動作を行うフォーカスレンズを備えたリアフォーカスタイプのレンズ鏡筒が知られている。

このようなレンズ鏡筒には、撮影操作を向上させるために、ズーミング動作を手動操作（マニュアルズーム操作）にて行い、合焦動作を電動動作（オートフォーカス動作）にて行うものがある。

例えば、特許文献１にて開示されたレンズ鏡筒では、フォーカス移動枠の可動範囲内に他の周辺部材が配置されているレンズ鏡筒において、手動で高速にズーム移動枠を変倍操作させている。

その際、フォーカス移動枠と他の周辺部材との間に生じる干渉を付勢部材で吸収する構造が取られている。

フォーカス移動枠は、ズーム移動枠を光軸方向に移動させるズーム駆動部材とカム連結されており、ズーム駆動部材を回転させることにより、フォーカス移動枠は光軸方向に移動する。

さらに、合焦動作は、このフォーカス移動枠に取り付けられたフォーカス駆動部材により、フォーカスレンズを保持する保持部材を光軸方向へ移動させることで行われている。

よって、合焦動作は、ズーム駆動部材の動作から独立している。

また、前述の付勢部材は、フォーカス保持部材とズーム駆動部材との間において両者を光軸に沿って離間する方向へ付勢し、その付勢方向は、フォーカス保持部材を光軸に沿って螺進させる送りネジ機構の光軸方向のガタツキを吸収する方向である。
特登録０３５１４２４５号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されたレンズ鏡筒において、フォーカス保持部材とズーム駆動部材は離間する方向へ付勢する構造を取るため、フォーカス駆動部材には、フォーカスレンズ自体の抵抗力以外に付勢部材の抵抗力も加わっている。

このため、フォーカス駆動部材には、フォーカスレンズ自体の抵抗力と付勢部材の抵抗力を合計した抵抗力に打ち勝つだけの駆動力が常に必要となる。

また、フォーカス移動枠とズーム駆動部材はカム連結構造を取るため、カム環の大型化に伴うレンズ鏡筒の大型化、カム連結部品の発生、及び部品構造の複雑化は免れない。

そこで、本発明では、手動で光軸方向に移動する第一のレンズ群と、電動で光軸方向に移動する第二のレンズ群と、前記第一のレンズ群を保持する第一の保持部材と、前記第二のレンズ群を保持する第二の保持部材と、前記第二の保持部材を光軸方向に移動させる駆動部材と、前記駆動部材の駆動力を前記第二の保持部材に伝達するための伝達部材と、を備え、
前記第二のレンズ群の移動範囲内に前記第一のレンズ群が移動できるレンズ鏡筒であって、
前記伝達部材と前記第二の保持部材を光軸方向に相対的に付勢するための付勢部材を備えており、
前記第二の保持部材が前記第一の保持部材と干渉した場合、前記付勢部材が変位する構成をとる。

本発明によれば、伝達部材と保持部材との間に光軸方向に相対的に付勢する構造を取った。

よって、第二の保持部材が第一の保持部材と干渉した場合でも、駆動部材に第二のレンズ群の抵抗力以外の機械的抵抗力を抑制できる効果が得られる。

また、第一のレンズ群と第二のレンズ群はカム連結構造を取らないため、カム環の小型化に伴うレンズ鏡筒の小型化、カム連結部品の省略、さらには部品構造の簡素化に貢献できる効果が得られる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に適用できるビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮影装置に適用されるレンズ鏡筒の構成を示す分解斜視図である。

図２、図３は、本発明に適用できるビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮影装置におけるレンズ鏡筒の構成を示す光学断面図である。

図２は、広角時の各レンズ群の状態を示し、図３は、望遠時の各レンズ群の状態を示している。

本発明のレンズ鏡筒は、４つのレンズ群により構成されている。

図１において、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は変倍要素を持つズームレンズ群であり、Ｌ１は第１の変倍レンズ群、Ｌ２は第２の変倍レンズ群、Ｌ３は第３の変倍レンズ群であり光軸の直交方向に移動して像ブレを光学的に補正する。

Ｌ３は、手動で光軸方向に移動する本発明の第一のレンズ群に相当する。

Ｌ４は電動で合焦動作を行う第二のレンズ群としてのフォーカスレンズ群である。

また、１０は第１の変倍レンズユニット、４０は第２の変倍レンズユニット、５０は光量可変装置である絞り機構ユニット、６０は第３の変倍レンズユニット、９０はフォーカスレンズユニットである。

レンズ鏡筒の前方最外周面には、手動操作（マニュアル操作）を行うズーム操作環１１０が設けられている。

図２の広角状態からズーム操作環１１０を回転させると、各ユニットが図２の広角状態から図３の望遠状態へ向けて移動する。

第１の変倍レンズユニット１０、絞り機構ユニット５０及び第３の変倍レンズユニット６０はそれぞれの移動量で被写体側へ移動し、第２の変倍レンズユニット４０は像面側へ移動する。

図１において２０は、ズームカム環であり、手動操作（マニュアル操作）を行うズーム操作環１１０を回転させるとズームカム環２０も回転する。

３０は固定筒である。

ズームカム環２０には、それぞれのユニットに対してその移動を案内する螺旋状のカム溝（不図示）が形成されており、固定筒３０には直進ガイド溝が形成されている。

第１の変倍レンズユニット１０、第２の変倍レンズユニット４０、絞り機構ユニット５０及び第３の変倍レンズユニット６０が、カム溝と直進ガイド溝とに案内されてズーミング動作として光軸方向に移動する。

電動（オートフォーカス）で合焦動作を行うフォーカスレンズユニット９０は、中間鏡筒７０及び後部鏡筒１００に両端支持されたガイド軸（不図示）により、光軸方向へ案内される。

ここで、後部鏡筒１００は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子（不図示）を保持する。

１２０はレンズ鏡筒をビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮影装置に保持するための結合鏡筒であり、フォーカスレンズユニットを支持している中間鏡筒７０と共に、固定筒３０に固定されている。

本発明のレンズ鏡筒において、フォーカスレンズユニット９０を光軸方向へ移動させる駆動力を発生するフォーカス駆動部材としては、フォーカスモータユニット８０が使われている。

フォーカスモータユニット８０は、中間鏡筒７０にビス締め固定されている。

図４は、フォーカスレンズユニット９０の概略構成を示す図である。

８０は、フォーカスレンズ保持部材９１を光軸方向へ駆動するフォーカス駆動部材としてのフォーカスモータユニットである。

９６は光軸方向に延びる第１のガイド軸である。

この第１のガイド軸９６には、フォーカスレンズ群Ｌ４を保持するフォーカスレンズ保持部材９１に形成されたＵ溝部（不図示）が光軸方向に移動可能に係合している。

９７は光軸方向に延びる第２のガイド軸である。

フォーカスレンズ保持部材９１は、フォーカス駆動部材であるフォーカスモータユニットの駆動力により光軸方向に移動する。

第２のガイド軸９７には、フォーカスレンズ保持部材９１に形成された第１のスリーブ部材９１ａ、及び、第２のスリーブ部材９２が光軸方向に移動可能に係合している。

第２のスリーブ部材９２は、伝達部材を構成する部材である。

第１のスリーブ部材９１ａと第２のスリーブ部材９２は、第１のスリーブ部材９１ａに設けられた突起部９１ｂと第２のスリーブ部材９２に設けられた貫通穴部９２ｂにおいて光軸方向へ相対的に進退可能に係合構造であり、かつ相対的に回転が阻止されている。

また、第１のスリーブ部材９１ａと第２のスリーブ部材９２は、第１のスリーブ部材９１ａに設けられた凸部９１ｃと第２のスリーブ部材９２に設けられた凸部９２ｃにおいて引っ張りバネ９３により連結されており、相対的に付勢されている。

ここで、付勢部材としての引っ張りコイルバネ９３の付勢力としては、
Ａ＜Ｂ
Ａ：フォーカスレンズ群Ｌ４及びフォーカスレンズ保持部材９１の重量、
Ｂ：引っ張りバネ９３の最小変位の際の付勢力
である。

上記構造を取ることで、通常の合焦動作時におけるフォーカスモータユニット８０に対するフォーカスレンズ群Ｌ４の抵抗力以外の機械的抵抗力を抑えることができる。

フォーカスレンズ保持部材９１は、第１のスリーブ部材９１ａが第２のガイド軸９７に係合することで光軸方向にガイドされ、Ｕ溝部（不図示）が第１のガイド軸９６に係合することで、第２のガイド軸９７を中心とした回転が阻止されている。

電動（オートフォーカス）で合焦動作を行うフォーカスモータユニット８０により駆動されるロータ（不図示）には、送りネジ８１が一体的に形成されている。

送りネジ８１には、フォーカスレンズ保持部材９１のスリーブ部材９１ａに係合している第２のスリーブ部材９２に取り付けられたラック部材９４が噛み合っている。

このため、ロータ（不図示）と共に送りネジ８１が回転すると、送りネジ８１とラック部材９４との噛み合い作用により、フォーカスレンズ保持部材９１が光軸方向に駆動される。

また、フォーカスレンズ保持部材９１、ラック部材９４、送りネジ８１、第１のガイド軸９６、及び第２のガイド軸は、ネジリコイルバネ９５によって片寄せ付勢されることにより、相互間のガタが吸収されている。

図４におけるフォーカスモータユニット８０としては、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ等、各種モータを用いることができる。

ここで、フォーカス駆動が正しく制御されていれば、図４の状態になっていているので、問題は生じない。

ところが、カメラの電源がオフにされているとき、制御不可能な状態でズーム操作環１１０が回転された場合、又は制御可能状態であっても、手動で高速でズーム操作環１１０が回転された場合には、フォーカス制御動作が追従しきれなくなる。

図５はその状態を示している。

フォーカスレンズ保持部材９１とフォーカスモータユニット８０とが、被写体側へ高速で移動しようとしているが、それよりも像ブレ光学補正ユニット６０の被写体側への動作の方が速いために、フォーカスレンズ保持部材９１が定位置に保持されていない。

すなわち、フォーカスレンズ保持部材９１が像ブレ光学補正ユニット６０との間でレンズ保持部材同士が当接し、干渉が生じている。

フォーカスレンズ保持部材９１は図４の定位置まで戻ることができないでいるか、あるいは追従動作が追い付かない状態であるが、カメラの電源がオンになって制御動作が始まれば、あるいは暫くの時間が経過した後に制御動作が追い付いて図４の状態になる。

こうして、干渉が発生したストローク分だけ、図４のようにフォーカスレンズ保持部材９１と第２のスリーブ部材９２とが引っ張りコイルバネ９３によって相対的に付勢されている状態から離れることによって干渉が吸収される。

ここで、付勢部材としての引っ張りコイルバネ９３の最大変位の際の付勢力としては、
Ｂ′＜Ｃ
Ｂ′：最大変位の際の付勢力、
Ｃ：モータの最小の発生力
である。

また、第３の変倍レンズ群Ｌ３の移動範囲とフォーカスレンズ群Ｌ４の移動範囲内の重複範囲をＤ（干渉ストローク）とする。

そして、付勢部材としての引っ張りコイルバネ９３の最大変位の際の第１のスリーブ部材９１ａに設けられた凸部９１ｃと第２のスリーブ部材９２の後端部９２ｄとの光軸方向の距離をＥ（干渉吸収ストローク）とする。

その時、
Ｄ＜Ｅ
の関係を満たす。

この干渉吸収に際して、フォーカスレンズ保持部材９１が像ブレ光学補正ユニット６０と互いに当接しあう面は、レンズ面ではなく、保持部材などの構造部品同士の面であることが好ましい。

上記の如く、本発明の実施例では、図４のようにフォーカスレンズ保持部材９１と第２のスリーブ部材９２とが引っ張りコイルバネ９３によって相対的に付勢されている状態から離れることによって干渉が吸収される。
よって、干渉時を除く、通常の合焦動作時において、フォーカスレンズ群Ｌ４の抵抗力以外の機械的抵抗力を抑制できる効果が得られる。

図６及び図７は、図４及び図５を模式的に表現したものである。

図６は、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とが干渉することなく独立に駆動されている状態を示している。

図７は、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とが干渉した状態を示している。

６０は、第３の変倍レンズ群Ｌ３を保持する像ブレ光学補正ユニットである。

９１は、フォーカスレンズ群Ｌ４を保持するフォーカスレンズ保持部材である。

フォーカスレンズ保持部材９１とラック部材９４は、引っ張りコイルバネ９３により光軸方向に相対的に付勢されている。

フォーカスレンズ保持部材９１は、フォーカスモータユニット８０とラック部材９４の噛み合い作用により光軸方向へ移動する。

フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とで干渉が生じた場合は、干渉ストローク分だけ引っ張りコイルバネ９３が変位することによって干渉が吸収される。

フォーカスレンズ保持部材９１とラック部材９４が光軸方向に離れる。

つまり、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とで干渉が生じた場合、干渉ストローク分だけ引っ張りコイルバネ９３が伸びる。

よって、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とで干渉が生じた場合でも、ラック部材９４にかかる衝撃力を緩和する効果が得られる。

図８及び図９は、これまで説明してきた実施例１において、付勢部材である引っ張りコイルバネ９３を圧縮コイルバネ９８に変更した例の模式図である。

本実施例２に適用できるビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮影装置におけるレンズ鏡筒の構成、及びフォーカスレンズユニットの概略構成については、実施例１と同様であるため省略する。

図８は、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とが干渉することなく独立に駆動されている状態を示している。

図９は、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とが干渉した状態を示している。

６０は、第３の変倍レンズ群Ｌ３を保持する像ブレ光学補正ユニットである。

９１は、フォーカスレンズ群Ｌ４を保持するフォーカスレンズ保持部材である。

フォーカスレンズ保持部材９１とラック部材９４は、圧縮コイルバネ９８により光軸方向に相対的に付勢されている。

フォーカスレンズ保持部材９１は、フォーカスモータユニット８０とラック部材９４の噛み合い作用により光軸方向へ移動する。

フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とで干渉が生じた場合は、干渉ストローク分だけ圧縮コイルバネ９８が変位することによって干渉が吸収される。

フォーカスレンズ保持部材９１とラック部材９４が離れる。

つまり、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とで干渉が生じた場合、干渉ストローク分だけ圧縮コイルバネ９８が縮む。

よって、フォーカスレンズ保持部材９１と像ブレ光学補正ユニット６０とで干渉が生じた場合でも、ラック部材９４にかかる衝撃力を緩和する効果が得られる。

また、本発明の実施例では、第３の変倍レンズ群Ｌ３とフォーカスレンズ群Ｌ４はカム連結構造を取らないため、カム環の小型化に伴うレンズ鏡筒の小型化、カム連結部品の省略、部品構造の簡素化に貢献できる。

また、上述した実施例では、フォーカスレンズユニットと像ブレ光学補正ユニットとの間で干渉が生じる場合を挙げたが、その可動範囲内に入る隣接する部材であれば、その部材との間に干渉吸収手段を設けても良いことは容易に理解できる。

本発明の実施例１であるレンズ鏡筒の構成を示す分解斜視図 本発明の実施例１であるレンズ鏡筒の構成を示す光学断面図（広角時） 本発明の実施例１であるレンズ鏡筒の構成を示す光学断面図（望遠時） 本発明の実施例１であるレンズ鏡筒のフォーカスレンズユニットの概略構成図 本発明の実施例１であるレンズ鏡筒のフォーカス制御動作が追従できなくなった状態を示す図 本発明の実施例１であるレンズ鏡筒のフォーカスレンズユニットの模式図 本発明の実施例１であるレンズ鏡筒のフォーカス制御動作が追従できなくなった状態を示す模式図 本発明の実施例２であるレンズ鏡筒のフォーカスレンズユニットの模式図 本発明の実施例２であるレンズ鏡筒のフォーカス制御動作が追従できなくなった状態を示す模式図

符号の説明

Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ レンズ群
１０、４０、５０、６０、９０ ユニット
２０ カム環
３０ 固定筒
７０、１００、１２０ 鏡筒
８０ モータ
１１０ ズーム操作環
８１ 送りネジ
９１ 保持部材
９１ａ 第１のスリーブ部材
９２ａ 第２のスリーブ部材
９３ バネ
９４ ラック部材
９５ ネジリコイルバネ
９６、９７ ガイド軸

Claims (7)

1. 手動で光軸方向に移動する第一のレンズ群と、電動で光軸方向に移動する第二のレンズ群と、前記第一のレンズ群を保持する第一の保持部材と、前記第二のレンズ群を保持する第二の保持部材と、前記第二の保持部材を光軸方向に移動させる駆動部材と、前記駆動部材の駆動力を前記第二の保持部材に伝達するための伝達部材と、を備え、
   前記第二のレンズ群の移動範囲内に前記第一のレンズ群が移動できるレンズ鏡筒であって、
   前記伝達部材と前記第二の保持部材を光軸方向に相対的に付勢するための付勢部材を備えており、
   前記第二の保持部材が前記第一の保持部材と干渉した場合、前記付勢部材が変位することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第一のレンズ群は、ズームレンズ群であり、前記第二のレンズ群は、フォーカスレンズ群である請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第二のレンズ群及び前記保持部材の重量をＡ、前記付勢部材の最小変位の際の付勢力をＢとするとき、
   Ａ＜Ｂ
   の関係を満たす請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記付勢部材の最大変位の際の付勢力をＢ′、前記駆動部材の最小の発生力をＣとしたとき、
   Ｂ′＜Ｃ
   の関係を満たす請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第一のレンズ群の移動範囲と前記第二のレンズ群の移動範囲との重複範囲をＤ、前記付勢部材の最大変位の際の前記伝達部材と前記保持部材との光軸方向の距離をＥとしたとき、
   Ｄ＜Ｅ
   の関係を満たす請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記伝達部材と前記保持部材は相対的に回転が阻止される係合構造を取る請求項１乃至５の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のレンズ鏡筒を備えた撮影装置。

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