JP2009134249A - Mechanism for controlling position of optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学機器において光軸方向に移動される光学要素の位置制御機構に関する。 The present invention relates to a position control mechanism for an optical element that is moved in an optical axis direction in an optical apparatus.
カメラなどの光学機器において、レンズ群などの光学要素の保持部材を光軸方向に移動させる進退ガイド構造として、ガイド穴に対して光軸と平行に長手方向を向けたガイド軸(シャフト)を相対摺動自在に挿通させたものや、光軸と平行に長手方向を向けたガイド溝に対してガイド突起を相対摺動自在に係合させたものなどが知られている。
この種の進退ガイド構造では、ガイド穴とガイド軸の間、ガイド溝とガイド突起の間といった摺動部分に、相対摺動を可能とさせるための所定のクリアランスが設けられている。そして、このクリアランスを起因としたガタや異音の発生を防ぎ、安定した位置制御を行うために、バックラッシュ取りが行われる。本発明は、この光学要素の保持部材の進退ガイド機構におけるバックラッシュ取りを、簡単かつ省スペースな構成で行うことができる光学要素の位置制御機構を提供することを目的とする。 In this type of advancing / retreating guide structure, a predetermined clearance for enabling relative sliding is provided at sliding portions such as between the guide hole and the guide shaft and between the guide groove and the guide projection. Then, backlash removal is performed in order to prevent the occurrence of looseness and noise due to this clearance and to perform stable position control. An object of the present invention is to provide an optical element position control mechanism capable of performing backlash removal in the advance / retreat guide mechanism of the holding member of the optical element with a simple and space-saving configuration.
本発明の光学要素位置制御機構は、光学要素を保持する保持部材と、この光学要素を通る光軸方向へ保持部材を移動自在に支持する進退ガイド部材と、保持部材に係合する着力状態において光軸と平行な平面内で揺動可能で、かつ保持部材に対して進退ガイド部材に案内される移動方向への付勢力と、該移動方向と直交する方向への付勢力を同時に付与する付勢手段とを備えたことを特徴としている。 The optical element position control mechanism of the present invention includes a holding member that holds the optical element, an advance / retreat guide member that movably supports the holding member in the optical axis direction passing through the optical element, and an applied force that engages the holding member. It is possible to swing in a plane parallel to the optical axis, and simultaneously apply an urging force in the moving direction guided by the advance / retreat guide member to the holding member and an urging force in a direction perpendicular to the moving direction. It is characterized by having a force means.
この本発明の光学要素位置制御機構として、光学要素を通る光軸と直交する方向に軸線を向けて保持部材とは別の支持部材に支持されるコイル部と、該コイル部から外径方向に向けて延設され保持部材に係合する第1の腕部と、該コイル部から外径方向に向けて延設され支持部材に係合される第2の腕部を有し、保持部材の移動に応じてコイル部を中心とする回転方向の撓み量を変化させるばね部材によって付勢手段を構成し、該ばね部材の第1の腕部が、保持部材に係合しない自由状態においては、揺動によって定義される揺動面外に位置し、保持部材への着力状態になるとき該揺動面に接近する方向に弾性変形されるような態様が可能である。 As the optical element position control mechanism of the present invention, a coil part supported by a support member different from the holding member with the axis line oriented in a direction orthogonal to the optical axis passing through the optical element, and an outer diameter direction from the coil part A first arm portion extending toward the holding member and a second arm portion extending from the coil portion toward the outer diameter direction and engaged with the support member. In the free state where the biasing means is constituted by a spring member that changes the amount of bending in the rotational direction around the coil portion according to the movement, and the first arm portion of the spring member is not engaged with the holding member, It is possible to adopt a mode that is located outside the rocking surface defined by the rocking and is elastically deformed in a direction approaching the rocking surface when it is in an applied state to the holding member.
あるいは、付勢手段として、保持部材とは別の支持部材に一端部が軸支され他端部が保持部材に係合し、揺動中心に対して正逆いずれかの回転方向に付勢されたレバー部材を備え、該レバー部材が、保持部材に係合しない自由状態においては、揺動によって定義される揺動面外に位置し、保持部材への着力状態になるとき該揺動面に接近する方向に弾性変形されるように構成してもよい。 Alternatively, as an urging means, one end is pivotally supported by a support member different from the holding member and the other end engages with the holding member, and is urged in either the forward or reverse rotation direction with respect to the swing center. In a free state in which the lever member is not engaged with the holding member, the lever member is located outside the rocking surface defined by the rocking motion. You may comprise so that it may be elastically deformed in the approaching direction.
光軸方向へ軸線を向けたガイド軸を、保持部材に形成したガイド穴に対して摺動自在に挿通させる進退ガイド構造である場合、付勢手段は、保持部材に対して該ガイド穴近傍の当接部に当接して、ガイド軸にガイド穴の内壁を押し付けるように押圧することが好ましい。この場合、保持部材には、該ガイド穴近傍の当接部から突出し、付勢部材の揺動方向の延長上に位置して該保持部材の移動方向への付勢力を受ける突起部を設けることが好ましい。 In the case of a forward / backward guide structure in which a guide shaft whose axis is directed in the optical axis direction is slidably inserted into a guide hole formed in the holding member, the urging means is located near the guide hole with respect to the holding member. It is preferable to press the inner wall of the guide hole against the guide shaft and press against the guide shaft. In this case, the holding member is provided with a protrusion that protrudes from the contact portion in the vicinity of the guide hole and is positioned on the extension of the swinging direction of the biasing member and receives the biasing force in the moving direction of the holding member. Is preferred.
本発明の光学要素位置制御機構ではさらに、付勢手段を、保持部材に対する着力状態で、該保持部材の移動方向と直交する方向へ押圧する押圧手段を備えるとより効果的である。 In the optical element position control mechanism of the present invention, it is more effective to further include a pressing unit that presses the urging unit in a direction applied to the holding member in a direction perpendicular to the moving direction of the holding member.
具体的には、付勢手段の外側と内側の少なくとも一方に位置する固定壁部材を設け、この固定壁部材に対して付勢手段が当接して、保持部材の移動方向と直交する方向へ押圧されるように構成される。固定壁部材は、付勢手段の外側に位置する外側壁部材と、付勢手段の内側に位置する内側壁手段のいずれでもよく、外側壁部材の場合は光軸へ接近する方向に付勢手段を押圧し、内側壁部材の場合は光軸から離間する方向に付勢手段を押圧する。 Specifically, a fixed wall member is provided on at least one of the outer side and the inner side of the urging unit, and the urging unit abuts against the fixed wall member and presses in a direction orthogonal to the moving direction of the holding member. Configured to be. The fixed wall member may be either an outer wall member located outside the urging means or an inner wall means located inside the urging means. In the case of the outer wall member, the urging means in the direction approaching the optical axis. In the case of the inner wall member, the urging means is pressed in a direction away from the optical axis.
固定壁部材には、付勢手段に当接する突出押圧部を設けることが有効である。あるいは、付勢手段に、固定壁部材側に向けて凸となる屈曲形状を持たせ、その屈曲部が固定壁部材に当接するように構成してもよい。 It is effective to provide the fixed wall member with a protruding pressing portion that comes into contact with the biasing means. Alternatively, the biasing means may have a bent shape that is convex toward the fixed wall member, and the bent portion may be in contact with the fixed wall member.
また、保持部材の外側に位置する内側筒状部材と、該内側筒状部材の外面に対向する外側壁部材を設け、付勢手段は、この内側筒状部材と外側壁部材の間に保持され、そのいずれか一方に当接して保持部材の移動方向と直交する方向へ押圧されるように構成するとよい。 Further, an inner cylindrical member positioned outside the holding member and an outer wall member facing the outer surface of the inner cylindrical member are provided, and the urging means is held between the inner cylindrical member and the outer wall member. It is good to comprise so that it may contact | abut either of them and may be pressed in the direction orthogonal to the moving direction of a holding member.
以上の本発明によれば、光学要素を通る光軸に沿う方向へ保持部材を移動付勢する付勢手段が、該移動方向と直交する方向への付勢も併せて行うため、部品点数の少ない簡単かつ省スペースな構成で、進退ガイド部におけるバックラッシュ取りを行うことができる。また、保持部材に対する着力状態にある付勢手段を、該保持部材の移動方向と直交する方向へ押圧する手段を備えることで、進退ガイド部のバックラッシュ除去に関してより高い効果を得ることができる。 According to the present invention described above, the urging means for moving and urging the holding member in the direction along the optical axis passing through the optical element also performs urging in the direction orthogonal to the moving direction. Backlash removal at the advancing / retreating guide portion can be performed with a simple and space-saving configuration. Further, by providing means for pressing the biasing means in a state of being applied to the holding member in a direction orthogonal to the moving direction of the holding member, a higher effect can be obtained with respect to the backlash removal of the advance / retreat guide portion.
まず、主に図1から図7を参照して、本発明の光学要素位置制御機構を適用したズームレンズ鏡筒1の全体構造を説明する。図1及び図2はズームレンズ鏡筒1の断面を示しており、図1は撮影を行わない収納状態、図2の上半断面はズーム撮影領域のワイド端、図2の下半断面はテレ端をそれぞれ示している。図3と図4は図1の収納状態に対応する斜視図で、図5と図6は図2の撮影状態に対応する斜視図である。
First, the overall structure of the
ズームレンズ鏡筒1は、物体(被写体)側から順に第1レンズ群LG1、第2レンズ群LG2、絞り兼用のシャッタS、第3レンズ群LG3、ローパスフィルタLPF及びCCD(撮像素子)24を備えた3群タイプの撮像光学系を備えている。この光学系は焦点距離可変のズーム光学系であり、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2を光学系の撮影光軸Oに沿って所定の軌跡で進退させることによって変倍を行う。また、撮影光軸Oに沿って第3レンズ群LG3を移動させることでフォーカシングを行う。
The
ズームレンズ鏡筒1は、第1レンズ群LG1から第3レンズ群LG3までの光学系を内部に可動に支持する固定鏡筒(支持部材)22と、その後部に固定される鏡筒後面板23を備えている。鏡筒後面板23の中央部に形成された開口内には、CCD保持枠62を介してCCD24が保持され、CCD保持枠62の前部に設けたフィルタ保持枠21にローパスフィルタLPFが保持されている。ローパスフィルタLPFとCCD24の間には密封(防塵)用のパッキン61が挟着されている。CCD保持枠62は、鏡筒後面板23に対して傾き調整などが可能に支持されている。
The
固定鏡筒22は、撮影光軸Oを囲む円筒状の筒状ハウジング部22aと、ズームモータ32を支持するズームモータ支持部22bと、AFモータ30を支持するAFモータ支持部22cと、該AFモータ支持部22cの前方に位置する前方壁部22dとを有している。筒状ハウジング部22aは、前述した各レンズ群などの光学要素を内部に保持し、ズームレンズ鏡筒1の実質的な外形部を構成している。ズームモータ支持部22b、AFモータ支持部22c及び前方壁部22dは、撮影光軸Oを中心とする半径方向において筒状ハウジング部22aの外側に位置されている。図3ないし図7に示すように、AFモータ支持部22cは、筒状ハウジング部22aの後端部と略同じ光軸方向位置に設けられており、その後面部が鏡筒後面板23によって塞がれる。前方壁部22dは、AFモータ支持部22cに対して光軸方向前方に離間した対向位置に形成されている。
The
第3レンズ群LG3を保持する3群レンズ枠(保持部材)51は、中央のレンズ保持部51aから、撮影光軸Oを挟んで略対称の方向に一対のガイド腕部51b、51cを延設させている。このうち一方のガイド腕部51bの先端部には前後一対のガイド穴51dが形成され、このガイド穴51dに対して、固定鏡筒22と鏡筒後面板23の間に固定された3群ガイド軸(進退ガイド部材)52が摺動自在に挿通されている。図6や図10に示すように、3群ガイド軸52は固定鏡筒22の筒状ハウジング部22aの外側に配置されており、その前端部が前方壁部22dに支持されている。3群ガイド軸52の後端部は、AFモータ支持部22cの下方を通って、鏡筒後面板23に形成した不図示の支持穴に嵌合している。この3群ガイド軸52の案内を受けるために、3群レンズ枠51のガイド腕部51bは、その先端部付近が固定鏡筒22の筒状ハウジング部22aの外方に突出されており、筒状ハウジング部22aにはガイド腕部51bの突出を許す開口部22e(図7)が形成されている。また、3群レンズ枠51の他方のガイド腕部51cの先端部に設けた回転規制突起51eが、固定鏡筒22の内周面に形成した直進ガイド溝22fに対して摺動自在に係合している。3群ガイド軸52の軸線と直進ガイド溝22fの長手方向はそれぞれ撮影光軸Oと平行な方向に向いており、この3群ガイド軸52と直進ガイド溝22fによってガイド穴51dと回転規制突起51eが案内されることによって、3群レンズ枠51は撮影光軸Oと平行な方向に移動可能に直進案内されている。そして、3群レンズ枠51はAFモータ30によって撮影光軸Oに沿って前後に進退移動させることができる。この3群レンズ枠51の駆動機構については後述する。
The third group lens frame (holding member) 51 that holds the third lens group LG3 extends from the central
固定鏡筒22のズームモータ支持部22bの内部には、ズームモータ32の駆動力をズームギヤ31(図6、図7)に伝達する減速ギヤ列が設けられている。固定鏡筒22の筒状ハウジング部22aの内側に支持されたカム環11の後端部には、ズームギヤ31に噛合する環状ギヤ11aが設けられ、カム環11はズームギヤ31を介してズームモータ32によって回転駆動される。カム環11の環状ギヤ11aから外径方向に突出するガイド突起11bが設けられ、ガイド突起11bは、固定鏡筒22の筒状ハウジング部22aの内周面に形成したカム環制御溝22gに対して摺動可能に係合している。カム環制御溝22gは、撮影光軸Oに対して所定の傾斜を有するリード溝部と、撮影光軸Oを中心とする周方向成分のみからなる周方向溝部とからなる。図1の収納(沈胴)状態と図2の上半断面のワイド端の間は、ズームモータ32によって回転力を付与すると、カム環11は、カム環制御溝22gのリード溝部によってガイド突起11bが案内されて回転しながら光軸方向に移動する。一方、ワイド端とテレ端の間の撮影状態にあるときには、ガイド突起11bがカム環制御溝22gの周方向溝部に位置し、ズームモータ30の駆動に応じてカム環11は光軸方向に移動せずに定位置で回転される。
A reduction gear train that transmits the driving force of the
固定鏡筒22の筒状ハウジング部22aの内側には、カム環11を挟む態様で第1繰出筒13と直進案内環10が支持されている。第1繰出筒13は、筒状ハウジング部22aの内周面に形成した直進案内溝22hに対する直進案内突起13aの係合関係により光軸方向に直進案内されており、直進案内環10は、筒状ハウジング部22aの内周面に形成した直進案内溝22iに対する直進案内突起10aの係合関係により光軸方向に直進案内されている。第1繰出筒13と直進案内環10はそれぞれ、カム環11に対しては、相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように結合されている。
On the inner side of the
直進案内環10は、カム環11の内側に位置する直進案内キー10b(図2)によって、2群レンズ移動枠8を光軸方向に直進案内している。2群レンズ移動枠8の内部には、2群レンズ保持枠部6を介して第2レンズ群LG2が支持されている。また、第1繰出筒13の内周面には撮影光軸Oと平行な直進案内溝13bが形成され、該直進案内溝13bに対して第2繰出筒12の直進案内突起12aが摺動自在に係合しており、第2繰出筒12も光軸方向へ直進案内されている。第2繰出筒12の内部には、1群レンズ保持枠部4を介して第1レンズ群LG1が支持されている。
The
カム環11の内周面に形成した2群制御カム溝11cに対し、2群レンズ移動枠8の外周面に設けた2群用カムフォロア8aが係合している。2群レンズ移動枠8は直進案内環10を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環17が回転すると、2群制御カム溝11cの形状に従って、2群レンズ移動枠8すなわち第2レンズ群LG2が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。
A second
第2繰出筒12は内径方向に突出する1群用カムフォロア12bを有し、この1群用カムフォロア12bが、カム環11の外周面に形成した1群制御カム溝11dに摺動可能に嵌合している。第2繰出筒12は第1繰出筒13を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環11が回転すると、1群制御カム溝11dの形状に従って、第2繰出筒12すなわち第1レンズ群LG1が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。
The
2群レンズ移動枠8と第2繰出筒12は、群間付勢ばね27によって、互いに離間する方向に付勢されており、2群制御カム溝11cと2群用カムフォロア8aの間と、1群用カムフォロア12bと1群制御カム溝11dの間での嵌合精度を高めている。
The second group
2群レンズ移動枠8の内側には、シャッタSを有するシャッタブロック15が支持されている。2群レンズ移動枠8と、該2群レンズ移動枠8の後部に設けた後方規制部材5には、撮影光軸Oと平行な方向へ向けて対をなすガイド突起8b、5aが互いに接近するように突設されており、このガイド突起8b、5aに対してシャッタブロック15は光軸方向に摺動可能に支持されている。
A
第2繰出筒12の前端部には化粧板16が固定され、該化粧板16における第1レンズ群LG1前方の撮影開口16aを開閉するバリヤ部材17が設けられている。
A
以上の構造からなるズームレンズ鏡筒1は次のように動作する。図1に示す鏡筒収納状態では、図2の撮影状態よりも撮影光軸方向の光学系の長さ(第1レンズ群LG1の物体側の面からCCD24の撮像面までの距離)が短くなっている。この鏡筒収納状態においてカメラに設けたメインスイッチがオンされると、ズームモータ32が鏡筒繰出方向に駆動される。ズームモータ32によりズームギヤ31が回転駆動され、固定鏡筒22のカム環制御溝22gのリード溝部にガイド突起11bが案内されて、カム環11が光軸方向前方へ回転繰出される。直進案内環10と第1繰出筒13は、カム環11と共に前方に直進移動する。カム環11が回転すると、その内側では、直進案内環10を介して直進案内された2群レンズ移動枠8が、2群用カムフォロア8aと2群制御カム溝11cの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。また、カム環11が回転すると、該カム環11の外側では、第1繰出筒13を介して直進案内された第2繰出筒12が、1群用カムフォロア12bと1群制御カム溝11dの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。
The
すなわち、鏡筒収納状態からの第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の繰出量はそれぞれ、前者が、固定鏡筒22に対するカム環11の前方移動量と、該カム環11に対する第2繰出筒12のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、固定鏡筒22に対するカム環11の前方移動量と、該カム環11に対する2群レンズ移動枠8のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸O上を移動することにより行われる。図1の収納状態から鏡筒繰出を行うと、まず図2の上半断面に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ32を鏡筒繰出方向に駆動させると、図2の下半断面に示すテレ端の繰出状態となる。テレ端とワイド端の間のズーム領域では、カム環11は、ガイド突起11bがカム環制御溝22gの周方向溝部内に位置することにより前述の定位置回転のみを行い、光軸方向へは進退しない。メインスイッチをオフすると、ズームモータ32が鏡筒収納方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒1は以上の繰出動作とは逆の収納動作を行い、図1の収納状態になる。
That is, the first lens group LG1 and the second lens group LG2 are fed out from the lens barrel retracted state by the former moving amount of the
なお、ズームレンズ鏡筒1における図2の撮影状態では、シャッタSが第2レンズ群LG2の後方に位置される一方、図1の収納状態では、シャッタブロック15が、2群レンズ移動枠8内での相対的な光軸方向位置を前方に移動させ、第2レンズ群LG2とシャッタSが一部重なる状態になる。
In the photographing state of FIG. 2 in the
第3レンズ群LG3は、以上のズームモータ32による第1及び第2のレンズ群LG1、LG2の駆動とは独立して、AFモータ30によって撮影光軸Oに沿って前後移動させることができる。そして、ワイド端からテレ端までの撮影可能状態にあるとき、測距手段によって得られた被写体距離情報に応じてAFモータ30を駆動することにより、第3レンズ群LG3を支持する3群レンズ枠51が撮影光軸Oに沿って移動してフォーカシングが実行される。
The third lens group LG3 can be moved back and forth along the photographing optical axis O by the
続いて、3群レンズ枠51の位置制御機構の細部を説明する。前述のように、固定鏡筒22には、筒状ハウジング部22aの外側にAFモータ支持部22cが形成され、このAFモータ支持部22cの前方に対向させて前方壁部22dが形成されている。AFモータ30は、固定ねじ33によってAFモータ支持部22cの前面側に固定され、該AFモータ30の回転軸に設けたピニオン30aがAFモータ支持部22cの後面側に突出する。AFモータ支持部22cの後面側には、ピニオン30aに噛合する減速ギヤ34と、該減速ギヤ34に噛合する送りねじギヤ35が軸支されていて、AFモータ30の回転軸の回転は、この減速ギヤ列を介して、送りねじギヤ35と一体に回転する送りねじ36に伝達される。送りねじ36は、その前端部が固定鏡筒22の前方壁部22dに形成した軸穴により軸支され、後端部が鏡筒後面板23に形成した軸穴により軸支され、この軸支状態において送りねじ36は、撮影光軸Oと略平行な回転中心によって回転自在となる。
Next, details of the position control mechanism of the third
3群レンズ枠51のガイド腕部51bの先端部には、送りねじ36を挿通させる貫通穴が形成されたナット当付部51fが形成されており、このナット当付部51fの前方に位置させて、送りねじ36に螺合するねじ穴を有するAFナット37が設けられている。AFナット37は、回り止め用の凹部37a(図7)を3群レンズ枠51の回り止め突起51g(図8)に係合させ、また回り止め用の凸部37bを固定鏡筒22の回り止め用の凹部(不図示)に係合させることにより回転規制されており、送りねじ36を正逆に回転させることにより、送りねじ36と連れ回りすることなく撮影光軸Oと平行に進退移動される。3群レンズ枠51のガイド腕部51bの先端部にはさらに、前後一対のガイド穴51dの間に位置させて、L字状のばね掛け突起(突起部)51hが突設されている。
A
3群レンズ枠51に対して撮影光軸Oに沿う移動方向の付勢力を与える付勢手段として、3群レンズ付勢ばね(ばね部材)38が設けられている。3群レンズ付勢ばね38はトーションばねであり、そのコイル部38aが、固定鏡筒22に設けたばね支持突起22jに支持される。ばね支持突起22jは、筒状ハウジング部22aの外側に、撮影光軸Oと略直交する側方へ軸線を向けて形成された円筒状の突起であり、該ばね支持突起22jの中心に形成されたねじ穴に対してばね留めねじ39を固定することによって、ばね支持突起22jの円筒状外面に対して3群レンズ付勢ばね38のコイル部38aが抜け止めされた状態で保持される。この保持状態のコイル部38aの軸線は、ばね支持突起22jの軸線と概ね一致する。
A third group lens biasing spring (spring member) 38 is provided as a biasing unit that applies a biasing force in the moving direction along the photographing optical axis O to the third
3群レンズ付勢ばね38は、コイル部38aから外径方向に向けて、短い支持腕部(第2の腕部)38bと、長い付勢腕部(付勢手段、第1の腕部)38cを延設させている。このうち支持腕部38bは、ばね支持突起22jの近傍に位置させて固定鏡筒22に形成されたばね掛け突起22k(図12)に掛けられている。一方、付勢腕部38cは、3群レンズ枠51のばね掛け突起51hに掛けられている。付勢腕部38cは、コイル部38aの軸線に略一致する揺動中心軸38xを中心(支点)として揺動することが可能な(すなわち撮影光軸Oと概ね平行な揺動平面内で揺動可能な)揺動着力部であって、ばね掛け突起51hに掛けられていない自由状態では図12に「38c(F)」で示す方向を向いている。そして、この自由状態から付勢腕部38cを図12中の反時計方向に約半回転させて、該付勢腕部38cの先端部付近をばね掛け突起51hの光軸方向後方の面に当て付けることにより、3群レンズ付勢ばね38の撓み(ねじれ)量が大きくなり、その撓み解消方向の力は、付勢腕部38cがばね掛け突起51hを光軸方向前方へ押圧する荷重として作用する。すなわち、付勢腕部38cを介して3群レンズ枠51に対して光軸方向前方への付勢力が与えられる着力状態となる。
The third group
このようにして3群レンズ付勢ばね38から光軸方向前方への付勢力を与えられた3群レンズ枠51は、ナット当付部51fがAFナット37に当て付くことによって、その前方への移動が規制される。すなわち、図8、図9及び図12に示すように、3群レンズ枠51は、3群レンズ付勢ばね38の付勢力によってナット当付部51fをAFナット37に当接させた状態で保持され、3群レンズ枠51の光軸方向への前後位置はAFナット37に依存して決まる。前述の通り、AFナット37は、AFモータ30のピニオン30aを正逆に回転駆動することにより、送りねじ36によって撮影光軸Oと平行な方向へ進退移動されるため、結果として、3群レンズ枠51の光軸方向位置は、AFモータ30の駆動方向と駆動量に応じて制御される。例えば、AFモータ30によって前方にAFナット37を移動させると、AFナット37の移動分だけ、3群レンズ付勢ばね38の付勢力によって3群レンズ枠51が追随して前方に移動する。逆に、前方の移動位置からAFナット37を後方に移動させると、該AFナット37がナット当付部51fを押し込み、3群レンズ枠51は3群レンズ付勢ばね38の付勢力に抗して後方へ移動される。
In this way, the third
固定鏡筒22には、AFモータ30による3群レンズ枠51の光軸方向の後方移動端を検出する原点位置検出センサ40が設けられている。原点位置検出センサ40は、透過型フォトインタラプタからなり、二股状の投光部と受光部の間に3群レンズ枠51のセンサ通過板51iが位置した状態が、該3群レンズ枠51の後方移動端であると検知される。AFモータ30はステッピングモータからなり、フォーカシングに際しての第3レンズ群LG3の移動量は、この後方移動端を原点位置としたAFモータ30の駆動ステップ数として演算される。
The fixed
図12に実線で示しているのが、AFモータ30に制御される可動範囲における3群レンズ枠51の後方移動端であり、同図に二点鎖線で示しているのが、同可動範囲における3群レンズ枠51の前方移動端である。この3群レンズ枠51の光軸方向の位置変化に応じた、3群レンズ付勢ばね38の荷重の変動を図14(a)に示した。3群レンズ枠51が後方移動端に位置するときと、前方移動端に位置するときの、自由状態からの付勢腕部38cの揺動角(3群レンズ付勢ばね38の撓み量)の大きさはそれぞれθmin、θmaxで表される。そして、この付勢腕部38cの揺動角θmin、θmaxに対応する3群レンズ付勢ばねの荷重がFmin、Fmaxとなる。図12から分かるように、3群レンズ付勢ばね38における着力状態での最小揺動角θminと最大揺動角θmaxの間の変位量θvは、自由状態から着力状態になるまでの最小揺動角θminに比べて遙かに小さい。そのため、3群レンズ枠51の可動範囲における3群レンズ付勢ばね38の最小荷重Fminから最大荷重Fmaxまでの変動は小さく抑えられる。
A solid line in FIG. 12 shows the rear moving end of the third
3群レンズ付勢ばね38に代えて、撮影光軸Oと平行な方向に伸縮する引張ばね38′を配した比較例を図13に示す。この引張ばね38′は、一端部が3群レンズ枠51′のばね掛け突起51h′に掛けられ、他端部が固定鏡筒22′のばね掛け突起22j′に掛けられている。3群レンズ枠51′は、3群ガイド軸52′に沿って撮影光軸Oと平行に進退移動可能であり、AFモータ30′に制御される可動範囲内における3群レンズ枠51′の後方移動端を実線、前方移動端を二点鎖線で示している。また、3群レンズ枠51′の前後それぞれの移動端における、固定鏡筒22′側のばね掛け突起22j′との係合位置を基準にした引張ばね38′の長さをLmin、Lmaxで示している。固定位置のばね掛け突起22j′は前方に位置しているので、3群レンズ枠51′の後方移動端で引張ばね38′が最も長く(Lmax)なる。Lfは、自由状態での引張ばね38′の長さである。
FIG. 13 shows a comparative example in which a
図13の比較例における引張ばね38′による荷重の変動を、図14(b)に示した。同図のFmin′、Fmax′はそれぞれ、引張ばね38′の長さがLmin、Lmaxであるときのばね荷重である。図13から分かるように、引張ばね38′は、自由状態での長さLFから3群レンズ枠51′への着力状態での最小長さLminになるまでの変位量Lv1よりも、該着力状態での最小長さLminと最大長さLmaxの間の変位量Lv2の方が大幅に大きくなっている。引張ばね38′の荷重の大きさはその長さ変化に比例して変動するため、引張ばね38′では、最小長さLmin時の荷重Fmin′と最大長さLmax時の荷重Fmax′の差が非常に大きくなってしまう。そして、最大荷重Fmax′に対応した強力なAFモータ30′が必要になる。
FIG. 14B shows the fluctuation of the load due to the tension spring 38 'in the comparative example of FIG. Fmin ′ and Fmax ′ in the figure are spring loads when the length of the
荷重変動を抑制するため、すなわち最長時と最短時の長さ変化を相対的に小さくするために、引張ばね38′の自由状態での長さを伸ばすことが考えられる。しかし、引張ばね38′を長くすればそれだけ広い配設スペースが必要となり、鏡筒小型化の要求に反してしまう。図13の比較例は、引張ばね38′を除いては図12の実施形態と共通の構造を有しており、仮に引張ばね38′の全長を長くさせようとすると、収納状態の鏡筒前端部位置(固定鏡筒22′の前端位置にほぼ等しい)よりも前方(図13中の右側)にばね掛け突起22j′を位置させなければならない。つまり、長くした引張ばね38′を配置しようとすると、鏡筒収納長が大きくなってしまう。その意味において、図13の比較例における引張ばね38′は、鏡筒の構造上可能な最大の長さを既に与えられているのであり、現状の鏡筒収納サイズを維持しつつ、図14(b)に示される以上に荷重変動を小さく抑えることは困難であり、鏡筒の小型化と荷重変動の抑制の要求を同時に満たすことができない。
In order to suppress the load fluctuation, that is, to make the change in length between the longest time and the shortest time relatively small, it is conceivable to extend the length of the tension spring 38 'in the free state. However, if the tension spring 38 'is made longer, a larger installation space is required, which is against the demand for downsizing the lens barrel. The comparative example of FIG. 13 has the same structure as that of the embodiment of FIG. 12 except for the
また、3群レンズ枠51′の可動範囲を小さくすれば(後方移動端を図13の実線位置よりも前寄りに設定すれば)、引張ばね38′の自由長を伸ばさずに最大荷重を小さくすることはできるが、レンズ移動量が制限されて所要の光学性能が得られなくなるおそれがあるため、実際的ではない。 Further, if the movable range of the third group lens frame 51 'is reduced (if the rearward movement end is set in front of the solid line position in FIG. 13), the maximum load is reduced without increasing the free length of the tension spring 38'. However, it is not practical because the amount of lens movement is limited and the required optical performance may not be obtained.
なお、図13の比較例では引張ばね38′を用いているが、これを圧縮ばねに置き換えても同様の問題がある。すなわち、引張ばねと圧縮ばねのいずれであっても、3群レンズ枠51′と固定部材(固定鏡筒22′)との間を、該3群レンズ枠51′の進退方向に伸縮するばね部材で直接に接続した付勢構造では、コンパクト化と荷重変動の抑制とを両立させることが難しかった。 Although the tension spring 38 'is used in the comparative example of FIG. 13, there is a similar problem even if this is replaced with a compression spring. That is, regardless of whether the spring is a tension spring or a compression spring, a spring member that expands and contracts between the third group lens frame 51 'and the fixed member (fixed barrel 22') in the advancing and retracting direction of the third group lens frame 51 '. In the urging structure that is directly connected with the, it is difficult to achieve both compactness and suppression of load fluctuation.
これに対して、3群レンズ枠51の付勢手段に3群レンズ付勢ばね38を用いた本実施形態の構成では、図14(a)と図14(b)の比較から分かるように、同等の配置スペースに設けられる付勢手段でありながら、その荷重変動は比較例に対して遙かに小さく、ばねの最大荷重も比較例に比べて小さい。その結果、3群レンズ枠51の駆動に必要とされるエネルギーが低いレベルで平均化され、AFモータ30における消費電力を抑えることが可能となった。別言すれば、省電力タイプのAFモータ30の採用が可能となった。また、3群レンズ枠51の移動に応じた荷重変動が小さいので、移動範囲の全域に亘ってスムーズに駆動させることができ、AFモータ30からの駆動力を伝達する駆動機構からの異音も発生しにくい。
On the other hand, in the configuration of the present embodiment in which the third group
前述のように、3群レンズ付勢ばね38においては、着力状態の作用区間(3群レンズ枠51の前後移動端の間)での付勢腕部38cの揺動変位量(θv)が、自由状態から3群レンズ枠51への着力(係合)状態になるまでの付勢腕部38cの揺動変位量(θmin)よりも小さく、θv/θmin<1という関係になっており、これによって着力状態における荷重変動が小さく抑えられている。図12に示す態様では、θminの大きさが約半回転に設定されているが、分母にあたるθminの値を大きくすることで(θminの増加に応じてθmaxも大きくなるためθvは一定)、着力状態の作用区間での付勢腕部38cの揺動変位量θvを相対的に小さくさせ、3群レンズ付勢ばね38の最大荷重と最小荷重の差をより一層小さくさせることができる。θv/θmin<1を満たすことで荷重変動の抑制には有効であるが、より好ましくは、θv/θmin<0.5を満たすようにすると、顕著な効果が得られる。θminの値を大きくする具体的な手法として、付勢腕部38cを自由状態から1回転以上ねじってばね掛け突起51hに係合させてもよい。トーションばねからなる3群レンズ付勢ばね38は、コイル部38aを中心とした回転方向の撓み量を増大させてもその大きさは実質的に変わらないので、比較例として挙げた引張ばねや圧縮ばねの自由状態長を伸ばす場合とは異なり、その配設スペースを増大させる必要はない。なお、ばねを構成する鋼線の太さなどの条件が同一であれば、自由状態から着力状態になるまでの3群レンズ付勢ばね38の撓み量を大きくすれば、荷重も平均的に増大するため、最大荷重が過大にならない範囲内で撓み量が設定される。
As described above, in the third group
3群レンズ付勢ばね38において荷重変動が小さく抑えられている要因として、揺動の支点であるコイル部38aから、3群レンズ枠51への着力点(作用点)までの付勢腕部38cの長さも関係している。付勢腕部38の揺動中心から着力点までの距離、すなわち3群レンズ付勢ばね38の先端付近の揺動の回転半径が大きくなるほど、3群レンズ枠51の単位移動量あたりの付勢腕部38cの変位角(θv)は小さくなり、ばね荷重の変動を抑制できる。図10に示すように、3群レンズ付勢ばね38の揺動中心軸38xと平行で撮影光軸Oを含む平面P(本実施形態では平面Pは水平方向平面である)を仮想した場合、3群レンズ枠51に対する付勢腕部38cの係合位置であるばね掛け突起51hは、平面Pよりも上側の領域に位置している。一方、3群レンズ付勢ばね38の揺動中心となるコイル部38aを支持するばね支持突起22jは、平面Pよりも下側の領域に設けられている。そのため、3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cは、平面Pをまたいでズームレンズ鏡筒1の上下(天地)方向に長く延設されている。鏡筒内部の回転部材であるカム環11よりも径方向外側位置に3群レンズ付勢ばね38が設けられているため、該カム環11によって駆動される第1レンズ群LG1や第2レンズ群LG2に関する可動部材と干渉することなく、付勢腕部38cにこのような長さを持たせることが可能となっている。
As a factor that the load fluctuation is suppressed to be small in the third group
また、ズームレンズ鏡筒1の正面投影形状においても、3群レンズ付勢ばね38を含めた3群レンズ枠51の位置制御機構が、スペース効率良く配置されている。図10に示すように、3群レンズ枠51のガイド機構を構成する3群ガイド軸52や、該3群レンズ枠51の駆動機構を構成するAFナット37、AFモータ30及び送りねじ36といった要素は、平面Pよりも上側の、固定鏡筒22の筒状ハウジング部22aの外周面に沿う三角状のスペースに配設されている。3群レンズ付勢ばね38のコイル部38aは、該上方の三角状スペースと平面Pに関して略面対称の位置関係にある下方の三角状のスペースに支持されている。ズームレンズ鏡筒1が搭載されるカメラなどの光学機器の正面投影形状は方形を基準とするものが多いが、この配置関係によれば、3群レンズ枠51の位置制御機構を、方形をなす光学機器の筐体部と、円筒状をなす筒状ハウジング部22aの外周面と間のデッドスペースに効率的に収容することができる。また、図10から分かるように、3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cは、上記の下方の三角状スペースから上方の三角状スペースに向けて、ほぼ筒状ハウジング部22aの外周面に対する接線となるような態様で、該筒状ハウジング部22aに近接させて延設されている。そのため、筒状ハウジング部22aの外側に3群レンズ付勢ばね38を設けても、ズームレンズ鏡筒1の左右方向幅にはほとんど影響していない。
Also in the front projection shape of the
以上のように、本実施形態の3群レンズ付勢ばね38による3群レンズ枠51の付勢構造では、ズームレンズ鏡筒1の小型化、特に収納長の薄型化に寄与しつつ、AFモータ30の負荷を軽減させて消費電力を抑えることができる。
As described above, the urging structure of the third
図15と図16を参照して本発明の第2の実施形態を説明する。図1ないし図12及び図14に示した第1の実施形態では、送りねじ36とAFナット37によって3群レンズ枠51の移動を制御しているが、第2の実施形態では、レンズ群LGを保持するレンズ枠(保持部材)151の駆動機構として、送りねじに代えて、リードカム軸136を用いている。レンズ枠151は、円筒状部151aに形成したガイド穴に対してガイド軸(進退ガイド部材)152を摺動可能に挿通させ、該円筒状部151aと撮影光軸Oを挟んで略対称の位置に形成した回り止め溝151dに対して回り止め軸153を摺動可能に係合させることで、撮影光軸Oと平行な方向へ直進案内されていて、ガイド軸152の案内を受ける円筒状部151aからガイドピン151bを突出させている。ガイドピン151bは、リードカム軸136の周面に形成したリード溝136aに係合している。リード溝136aは、撮影光軸Oに対して傾斜する一対の対向ガイド面を有していて、この一対の対向ガイド面とガイドピン151bの間には、ガイドピン151bの摺動を可能にさせる所定のクリアランスが設けられている。リードカム軸136の一端部にはギヤ135が設けられていて、該ギヤ135を介してモータ130によって回転力を与えると、リードカム軸136は撮影光軸Oと平行な回転中心によって回転駆動される。すると、リード溝136aのガイド面によってガイドピン151bが摺動案内されて、レンズ枠151は光軸方向に移動される。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. In the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12 and 14, the movement of the third
トーションばねからなるレンズ枠付勢ばね(付勢手段)138は、撮影光軸Oと直交する方向にコイル部138aの軸線を向け、該コイル部138aが円筒状のばね支持突起122jの外周面に支持されている。ばね支持突起122jの位置は固定である。そして、一方の支持腕部(第2の腕部)138bを固定突起122kに係合させ、他方の付勢腕部(第1の腕部)138cをレンズ枠151のばね掛け突起(突起部)151cに係合させている。この係合状態で、レンズ枠付勢ばね138の付勢腕部138cは、ばね支持突起122jに支持されるコイル部138aの軸線と略一致する揺動中心軸138xを中心(支点)として揺動することが可能であり、レンズ枠151を光軸方向前方(図15の左方)に付勢する。この付勢力によって、リード溝136aの対向する一対のガイド面のうち、光軸方向前方の一方のガイド面に対してガイドピン151bが押し付けられて、リード溝136aとガイドピン151bの間のバックラッシュが除去される。なお、ばね掛け突起151cは、円筒状部151aの長手方向の略中央に設けられているため、レンズ枠付勢ばね138の荷重を受けたとき、ガイド軸152に対して円筒状部151aを傾かせるようなモーメントが発生しにくくなっており、光軸方向へのレンズ枠151の円滑移動が保証される。
A lens frame urging spring (biasing means) 138 formed of a torsion spring directs the axis of the
レンズ枠付勢ばね138によると、モータ130とリードカム軸136を介してレンズ枠151が光軸方向に進退移動されたときに、先の実施形態の3群レンズ付勢ばね38と同様に、着力状態でのばね荷重の変動を小さくすることができ、モータ130の負担を軽減させることができる。また、自由状態から着力状態にするとき、付勢腕部138cの回転量を変化させても、レンズ枠付勢ばね138自体の設置スペースが増大せずスペース効率にも優れている点も、3群レンズ付勢ばね38と同様である。そして、この第2の実施形態から分かるように、本発明における光学要素保持部材への付勢手段の用途は、第1の実施形態のように進退部材の駆動に直接携わるものに限定されず、レンズ枠付勢ばね138のようなバックラッシュ取りのためのものであってもよい。なお、レンズ枠151のような保持部材に対する駆動機構としては、本実施形態におけるリード溝136とガイドピン151bのような溝と突起に限らず、例えばフェイスカム(端面カム)のような構造であってもよい。要は、ガイド面とそれに摺接するフォロアとの間でのバックラッシュ取りが要求されるタイプの駆動機構であれば、本発明は広く適用が可能である。
According to the lens
第1と第2の実施形態では、3群レンズ枠51とレンズ枠151に対する付勢手段はそれぞれ、単体のトーションばねからなる3群レンズ付勢ばね38とレンズ枠付勢ばね138となっている。しかし、付勢手段は、保持部材が保持する光学要素を通る光軸の方向に揺動する揺動着力部を介して該保持部材に付勢力を付与するという要件を満たしていれば、こうした単体のトーションばねに限定されるものではない。続いて、図17以下を参照して、付勢手段の態様を異ならせた第3ないし第5の実施形態を説明する。なお以下の各実施形態は、付勢手段とそれに関する構成以外は第1の実施形態と共通しており、第1の実施形態と共通する要素については同符号、同部材名で表す。
In the first and second embodiments, the urging means for the third
図17ないし図19に示す第3の実施形態では、3群レンズ枠51に対する付勢手段を、揺動レバー(付勢手段、レバー部材)70とトーションばね238で構成している。揺動レバー70は、その一端部が、固定鏡筒22に設けた揺動支持突起22mに対して回動自在に支持されていて、該揺動支持突起22mの軸線に略一致する揺動中心軸70xを中心(支点)として撮影光軸Oと平行な平面内で揺動することができる。揺動レバー70の他端部は、3群レンズ枠51に設けたレバー係合突起51jに係合している。揺動支持突起22mの外周面にはさらに、トーションばね238のコイル部238aが嵌合支持されている。トーションばね238は、コイル部238aから外径方向に延出された支持腕部238bを固定鏡筒22の固定突起22nに係合させ、付勢腕部238cを揺動レバー70の軸支部近傍に係合させていて、該揺動レバー70を図19の時計方向に回動付勢している。この揺動レバー70に対する付勢力は、レバー係合突起51jを介して3群レンズ枠51を光軸方向前方に押圧するように作用する。
In the third embodiment shown in FIGS. 17 to 19, the biasing means for the third
揺動レバー70は、それ自体は揺動方向への弾性を有するものではないが、トーションばね238によって付勢力を与えられることにより、該トーションばね238の付勢腕部238cと揺動レバー70とが、事実上、第1及び第2の実施形態における付勢ばね38、138の付勢腕部38c、138cと同様の揺動着力部として機能される。そのため、先の実施形態における付勢手段と同じく、省スペースに配置可能でありながら、3群レンズ枠51に対しての着力状態での荷重変動を抑えてAFモータ30の負荷を軽減できる。なお、この実施形態と異なり、トーションばね238のコイル部138aを、揺動レバー70の揺動支持突起22mとは別の支持部によって支持させる態様にすることも可能である。
The
図20に示す第4の実施形態は、第3の実施形態で採用した揺動レバー70に対する付勢部材として、トーションばね238を引張ばね338に置き換えたものである。揺動レバー70は、揺動支持突起22mによる軸支部分から3群レンズ枠51のレバー係合突起51jとの係合方向に延設されたメインアーム70aに加えて、該メインアーム70aと略反対方向に延出されたばね掛けアーム70bを有している。引張ばね338は、このばね掛けアーム70bに一端部を係合させ、他端部を固定鏡筒22に形成したばね掛け突起22pに係合させ、その軸線方向が概ね撮影光軸Oと平行になるように配置されている。揺動レバー70において、揺動支持突起22mの中心からレバー係合突起51jとの係合部E1までのメインアーム70aの長さD1と、揺動支持突起22mの中心から引張ばね338との係合部E2までのばね掛けアーム70bの長さD2は、D1>D2の関係にある。このメインアーム70aとばね掛けアーム70bの長さの比率(レバー比)によって、3群レンズ枠51の光軸方向の単位移動量あたりの、メインアーム70a側の係合部E1の移動量(揺動支持突起22mを中心とする回転方向移動量)と、ばね掛けアーム70b側の係合部E2の移動量(同)は、後者の方が小さくなる。その結果、図13と図20の比較から分かるように、3群レンズ枠51に対する着力状態での引張ばね338の最小長さLminと最大長さLmaxの間の変位量Lv3が小さくなり、付勢手段として単独の引張ばねを用いた場合よりも荷重の変動を抑えることができ、最大荷重を小さくしてAFモータ30の負担を軽減することが可能となっている。
In the fourth embodiment shown in FIG. 20, the
図21の第5の実施形態は、第4の実施形態の引張ばね338を、引張方向が異なる引張ばね438に置き換えたものである。揺動レバー70は、揺動支持突起22mによる軸支部分から、メインアーム70aとは略直交する回転方向位相でばね掛けアーム70cを突出させている。引張ばね438は、このばね掛けアーム70cに一端部を係合させ、他端部を固定鏡筒22に形成したばね掛け突起22qに係合させ、その軸線方向が概ね撮影光軸Oと直交する鏡筒上下方向を向くように配置されている。揺動レバー70において、揺動支持突起22mの中心からレバー係合突起51jとの係合部E1までのメインアーム70aの長さD1と、揺動支持突起22mの中心から引張ばね438との係合部E3までのばね掛けアーム70cの長さD3は、D1>D3の関係にある。よって、3群レンズ枠
51が光軸方向に進退したときには、メインアーム70a側の係合部E1の移動量(揺動支持突起22mを中心とする回転方向移動量)よりも、ばね掛けアーム70c側の係合部E3の移動量(同)の方が小さくなる。その結果、3群レンズ枠51に対する着力状態での引張ばね438の最小長さLminと最大長さLmaxの間の変位量Lv4が小さくなり、付勢手段として単独の引張ばねを用いた場合よりも荷重の変動を抑えることができ、最大荷重を小さくしてAFモータ30の負担を軽減できる。
The fifth embodiment in FIG. 21 is obtained by replacing the
第4、第5の実施形態では、揺動レバー70におけるメインアーム70aの長さ(D1)と、ばね掛けアーム70b、70cの長さ(D2、D3)の比は、D2<D1/2、もしくはD3<D1/2を満たすことが好ましい。
In the fourth and fifth embodiments, the ratio of the length (D1) of the
第4、第5の実施形態から分かるように、3群レンズ枠51の付勢手段として揺動レバー70を介在させることにより、トーションばねのみならず、軸線方向に伸縮するタイプのばねにおいても荷重の変動を抑えることができる。この観点から、第4、第5の実施形態のような引張ばね338、438に変えて、圧縮ばねと揺動レバーの組み合わせで付勢手段を構成しても同様の効果が得られる。
As can be seen from the fourth and fifth embodiments, the load is applied not only to the torsion spring but also to the type of spring that expands and contracts in the axial direction by interposing the
以上の各実施形態においてはさらに、撮影光軸Oに沿う方向へ3群レンズ枠51やレンズ枠151を移動付勢する付勢手段が、該移動方向と直交する方向への荷重も与えるようになっており、これにより、3群レンズ枠51やレンズ枠151の進退ガイド機構におけるバックラッシュ取りが行われている。
In each of the above embodiments, the urging means for moving and urging the third
第1の実施形態における3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cは、3群レンズ枠51のばね掛け突起51hに係合された着力状態では、図10及び図11に実線で示す、揺動中心軸38xと直交する揺動平面(揺動面)に沿って延びていて、前述の通り、3群レンズ枠51が撮影光軸Oに沿って移動するときに該揺動平面内で揺動される。この付勢腕部38cは、3群レンズ枠51のばね掛け突起51hに係合しない自由状態では、図10及び図11に二点鎖線で示すように、揺動平面と非平行をなし(揺動面外に位置し)、撮影光軸Oに接近する方向に傾いた倒れ形状になっている。そして、付勢腕部38cをばね掛け突起51hに係合させる着力状態にする際、揺動平面に接近するように、該付勢腕部38cを図10及び図11中の反時計方向へ弾性変形させ、3群レンズ枠51に形成した立壁部(当接部)51kに当接させて自由状態への復帰を規制する。立壁部51kは、付勢腕部38cの揺動平面と略平行をなす平面状をなし、その一側面に該付勢腕部38cに当接する半円状断面部51mが形成されていて、この半円状断面部51mの前方に、前述のばね掛け突起51hが突設されている。
The urging
付勢腕部38cを自由状態から弾性変形させて立壁部51k(半円状断面部51m)に当接させると、その撓み変形から復帰しようとする力によって、3群レンズ枠51の立壁部51kが同図中の右方に向けて押圧される。立壁部51kは、3群レンズ枠51のガイド腕部51bの先端部におけるガイド穴51dの直下の位置に設けられており、該立壁部51kに対して付勢腕部38cから入力される荷重は、ガイド穴51dを図10及び図11の右方向に変位させようとする押圧力として作用する。その結果、ガイド穴51dの内壁が3群ガイド軸52に押し付けられ、ガイド穴51dと3群ガイド軸52の関係において、3群レンズ枠51の移動方向(撮影光軸Oに沿う方向)と直交する方向での遊びが除去される。また、撮影光軸Oを挟んでガイド穴51d及び3群ガイド軸52と対称の位置関係にある回転規制突起51eと直進ガイド溝22fの側にもモーメントが作用して、直進ガイド溝22fの一対の対向ガイド面の一方に回転規制突起51eが押し付けられて遊びが除去される。よって、3群レンズ枠51が、進退ガイド機構のクリアランスを起因とする位置変動を生じることなく安定して保持される。この付勢腕部38cから立壁部51kへの付勢力は、3群レンズ付勢ばね38が着力状態にある間は常に付与されるので、3群レンズ枠51をいずれの位置に移動させても安定保持が維持される。これにより、ガタつきや異音を生じさせずに3群レンズ枠51をスムーズに移動させることが可能となる。また3群レンズ枠51を停止させた状態での、撮影光軸Oと直交する平面内での該3群レンズ枠51の位置精度が向上する。なお、3群レンズ枠51の立壁部51kや半円状断面部51mは、ばね掛け突起51hに対して付勢腕部38cを係合させたときに、他の部位に付勢腕部38cが接触するのを防ぐ保護機能も有する。
When the urging
以上のように、立壁部51kに対して3群レンズ枠51の移動方向と直交する方向への付勢力を与える付勢手段は、該3群レンズ枠51を撮影光軸Oに沿う方向に付勢する3群レンズ付勢ばね38(付勢腕部38c)と同一なので、独立した付勢部材を設けることなく、部品点数が少ない簡単かつ省スペースな構成で、3群レンズ枠51と、その進退ガイドを担う3群ガイド軸52や直進ガイド溝22fとの間のバックラッシュ取りを行うことができる。
As described above, the urging means for applying the urging force in the direction perpendicular to the moving direction of the third
第1の実施形態の3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cと同様に、第2の実施形態におけるレンズ枠付勢ばね138の付勢腕部138cも、レンズ枠151のばね掛け突起151cに係合されない自由状態では、図16に二点鎖線で示すように、同図に実線で示す着力状態での揺動平面上の位置に対して、撮影光軸Oに接近する方向に傾いた形状をなしている。そして、付勢腕部138cをばね掛け突起151cに係合する着力状態にする際に、図16の時計方向に弾性変形され、その復元方向の力によって、レンズ枠151の円筒状部151aの外面部(当接部)を図16中の左方向に押圧する。この押圧力によって、ガイド軸152に対するレンズ枠151のガタつきが防止され、撮影光軸Oと直交する平面内におけるレンズ群LGの位置が安定する。すなわち、レンズ枠付勢ばね138は、レンズ枠151をその移動方向に付勢する機能と、該レンズ枠151を移動方向との直交方向に付勢する機能とを兼ね備えていて、部品点数の少ない簡単かつ省スペースな構成でレンズ枠151を安定保持させることができる。
Similar to the urging
第3ないし第5の実施形態の揺動レバー70も、3群レンズ枠51に対してその移動方向と直交する方向への荷重を与えるようになっている。第3の実施形態で代表して説明すると、揺動レバー70は、撮影光軸Oと直交する方向へ弾性変形可能となっており、3群レンズ枠51のばね掛け突起51hに係合しない自由状態では、図17及び図18に二点鎖線で示すように、同図に実線で示す着力状態での揺動平面上の位置に対して、撮影光軸Oに接近する方向に傾いた倒れ形状になっている。そして、揺動レバー70は、ばね掛け突起51hに係合する着力状態にされるとき、図17及び図18中の反時計方向へ弾性変形されて3群レンズ枠51の立壁部51k(半円状断面部51m)に当接され、その撓み変形を解放しようとする力によって立壁部51kを同図中の右方に向けて押圧する。この押圧力により、3群ガイド軸52や直進ガイド溝22fに対する3群レンズ枠51のガタつきが防止され、撮影光軸Oと直交する平面内における第3レンズ群LG3の位置が安定する。すなわち、揺動レバー70は、トーションばね238の付勢力を受けて3群レンズ枠51をその移動方向に付勢する機能と、該揺動レバー70自身の弾性変形によって3群レンズ枠51を移動方向との直交方向に付勢する機能とを兼ね備えていて、部品点数が少ない簡単かつ省スペースな構成で3群レンズ枠51を安定保持させることができる。詳細な説明は省略するが、第4、第5の実施形態における揺動レバー70も同様に、異なる2つの方向に3群レンズ枠51を付勢する複合的な機能を有している。
The
図22ないし図26は、光学要素の保持部材に対しその移動方向と直交する方向の付勢力を与えるに際して、より効果的な変形例を示している。この変形例は、先に説明した第1の実施形態の一部構成を異ならせたものであり、既述部分と共通する箇所については説明を省略する。 22 to 26 show modified examples that are more effective in applying an urging force in a direction orthogonal to the moving direction to the holding member of the optical element. In this modification, a part of the configuration of the first embodiment described above is made different, and description of portions common to the above-described portions is omitted.
図22と図23は第1の変形例を示している。鏡筒後面板23は、CCD24を保持し固定鏡筒22の筒状ハウジング部(押圧手段、固定壁部材、内側壁部材、内側筒状部材)22aの後面を塞ぐ本体部23aと、該本体部23aから光軸方向前方に延出された保護壁部(押圧手段、固定壁部材、外側壁部材)23bを有している。保護壁部23bは筒状ハウジング部22aの外周面に対向し、その間に収納空間Qを形成している。収納空間Q内には3群レンズ付勢ばね38が保持されている。既述の通り、3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cは、自由状態では図23に二点鎖線で示すように、撮影光軸Oに接近する方向に傾いた倒れ形状になっており、3群レンズ枠51のばね掛け突起51hに係合させた着力状態で、図23の実線のように弾性変形される。この着力状態において、付勢腕部38cに当接するばね押圧部(突出押圧部)23cが、鏡筒後面板23の保護壁部23bに形成されている。図22に示すように、ばね押圧部23cは、保護壁部23bのうち収納空間Qに臨む側(すなわち筒状ハウジング部22aの外周面に対向する側)の面に突出形成された、光軸方向に長いリブ状の突起であり、3群レンズ枠51が光軸方向の可動範囲のいずれの位置にあるときも、付勢腕部38cとの当接を維持する。
22 and 23 show a first modification. The lens barrel
ばね押圧部23cは、付勢腕部38cをばね掛け突起51hに係合させたとき、立壁部51k(半円状断面部51m)側への押圧力を与えるように、その突出量が設定されている。そのため、3群レンズ付勢ばね38において、3群レンズ枠51の移動方向と直交する方向への付勢力を確実に作用させることができ、3群レンズ枠51の進退ガイド部である3群ガイド軸52とガイド穴51dの間のガタを良好に除去することができる。
The amount of protrusion of the
図24は第2の変形例を示している。同図に実線で示す着力状態にある3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cに対して、鏡筒後面板23の保護壁部23bに設けたばね押圧部23cによる押圧力を加えている点では、第1の変形例と共通している。この変形例では、ハウジング22の筒状ハウジング部22a′が、完全な筒体ではなく、保護壁部23bに対向する部分が欠損した不完全筒体であるところが相違する。これに伴い、3群レンズ付勢ばね38のコイル部38aは、筒状ハウジング部22a′側ではなく、保護壁部23b側に設けたばね支持突起23d上に、ばね留めねじ39′によって保持されている。このように、本発明において付勢手段の内側に位置する筒状部材(筒状ハウジング部22a′)は、完全な筒状でなくてもよく、その場合は、その外側の外側壁部材(保護壁部23b)に、付勢手段(3群レンズ付勢ばね38)に対する押圧箇所を設けることが有効である。
FIG. 24 shows a second modification. The pressing force by the
図25は第3の変形例を示している。この変形例は、3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cを鏡筒後面板23の保護壁部23bに当て付けて、3群レンズ枠51の移動方向と直交する方向への付勢力を確実に作用させる点では先の第1及び第2の変形例と共通しているが、付勢腕部38c側の形状によってそれを達成しているところが異なる。すなわち、付勢腕部38cは、コイル部38aから保護壁部23bに接近する方向(筒状ハウジング部22aから離れる方向)に延びる外方延出部38c-1と、該外方延出部38c-1に続く屈曲部38c-2と、該屈曲部38c-2から筒状ハウジング部22aに接近する方向(保護壁部23bから離れる方向)に延びる内方延出部38c-3を有する、保護壁部23b側に向けて凸とされた屈曲形状をなしている。そして、図25に二点鎖線で示す自由状態から実線で示す着力状態に付勢腕部38cを弾性変形させると、屈曲部38c-2が保護壁部23bに当接して押し付けられる。そして、この押し付けに対する反力によって、第1及び第2の変形例の場合と同様に、付勢腕部38cの内方延出部38c-3が立壁部51k(半円状断面部51m)側に向けて押し込まれる。
FIG. 25 shows a third modification. In this modification, the urging force in the direction orthogonal to the moving direction of the third
図26に示す第4の変形例では、第1から第3の変形例とは逆に、鏡筒後面板23の保護壁部23bではなく、固定鏡筒22の筒状ハウジング部22a側に、3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cに対する押圧箇所を設けている。この変形例では、3群レンズ枠51の進退ガイド部(3群ガイド軸52とガイド穴51d)に対する付勢腕部38cの付勢方向が図23ないし図25とは逆になっており、図26に二点鎖線で示す自由状態から、実線で示すばね掛け突起51hへの着力状態へと付勢腕部38cを弾性変形させたとき、付勢腕部38cは、撮影光軸Oに近い側から離れる側に向けて、ばね掛け突起51hの端部に設けた立壁部51k′(半円状断面部51m′)を押圧する。筒状ハウジング部22aの外周面上には、収納空間Q内(保護壁部23bへの接近方向)へ突出するばね押圧部(突出押圧部)22rが形成されており、このばね押圧部22rが、着力状態の保護壁部23bを、立壁部51k′(半円状断面部51m′)への接近方向に押圧する。よって、この第3の変形例でも、3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cによって、3群レンズ枠51の移動方向と直交する方向への付勢力を確実に作用させることができる。
In the fourth modified example shown in FIG. 26, contrary to the first to third modified examples, not the
なお、筒状ハウジング部22aにより付勢腕部38cを押圧する態様では、第3の変形例と同様に、付勢腕部38cに屈曲形状を持たせてもよい。すなわち、図25では、付勢腕部38cが保護壁部23b側に向けて凸とされた屈曲形状であるが、これと逆に、付勢腕部38cを筒状ハウジング部22a側に向けて凸の屈曲形状にして、その屈曲部を筒状ハウジング部22aに当て付けるような態様も可能である。但し、付勢腕部38cの屈曲部を当て付けたときの安定性を確保するため、筒状ハウジング部22aの外周面上には、ばね押圧部22rのような特定の押圧部を設けることが好ましい。
In the aspect in which the urging
以上の変形例は、第1の実施形態の3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38cに応用したものであるが、第2の実施形態のレンズ枠付勢ばね138の付勢腕部138cや、第3ないし第5の実施形態の揺動レバー70についても同様に適用が可能である。着力状態において、これら付勢腕部138cや揺動レバー70を、進退ガイド部材(3群ガイド軸52、ガイド軸152)による移動方向と直交する方向に押圧することで、進退ガイド部のガタ防止に関してより高い効果が得られる。
The above modification is applied to the urging
以上、図示実施形態を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、図示実施形態では、光軸方向に進退移動される光学要素をフォーカシング用のレンズ群としたが、本発明は、フォーカシング用レンズ群以外の光学要素の位置制御機構としても適用が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to illustration embodiment, this invention is not limited to this embodiment. For example, in the illustrated embodiment, the optical element moved forward and backward in the optical axis direction is the focusing lens group, but the present invention can also be applied as a position control mechanism for optical elements other than the focusing lens group. .
また、第1の実施形態における3群レンズ付勢ばね38の支持腕部38b、第3の実施形態におけるトーションばね238の支持腕部238b、第4及び第5の実施形態における引張ばね338、438の一端部はそれぞれ、固定鏡筒22に設けた突起部に係合されているが、付勢手段を構成するばねの一端部が係合する対象は、少なくとも3群レンズ枠51に相当する保持部材との間で相対移動を生じるものであれば、固定部材に限らず可動の部材であってもよい。同様に、第3から第5の実施形態におけるレバー部材70を軸支する支持部材も、固定鏡筒22のような固定部材に限定されず、少なくとも3群レンズ枠51に相当する保持部材との間で相対移動を生じるものであればよい。
Further, the
また、以上の各実施形態では、付勢手段を構成する3群レンズ付勢ばね38の付勢腕部38c、レンズ枠付勢ばね138の付勢腕部138c、揺動レバー70はいずれも直線状をなしており、3群レンズ枠51やレンズ枠151に対する着力状態では、これら付勢腕部38c、138c及び揺動レバー70は、揺動中心軸38x、138x及び70xを中心とした一定の揺動平面内で揺動される。しかし、本発明において、付勢手段の着力部分(揺動部分)はこのような直線状体に限られるものではなく、例えば図25に示した屈曲形状の付勢腕部38cのように、様々な形態をとることが可能である。着力部分が単純な直線状体でない場合、あるいは着力状態においても揺動中心軸との直交方向に対して傾きを有している場合には、その揺動時の軌跡も単純な平面内に収まるものではなくなるが、当該着力部分の特定の部位に着目すれば、揺動中心軸を中心とする一定の面内で移動されるとみなすことができる。本発明においては、この特定部位の移動軌跡が含まれる、揺動中心軸と直交する面を揺動面と定義している。
In each of the above embodiments, the urging
1 ズームレンズ鏡筒
11 カム環
12 第2繰出筒
13 第1繰出筒
22 固定鏡筒(支持部材)
22a 筒状ハウジング部(固定壁部材、内側壁部材、内側筒状部材)
22a′ 筒状ハウジング部
22b ズームモータ支持部
22c AFモータ支持部
22d 前方壁部
22e 開口部
22f 直進ガイド溝
22g カム環制御溝
22h 22i 直進案内溝
22j ばね支持突起
22k 22n 固定突起
22m 揺動支持突起
22m ばね掛け突起
22p 22q ばね掛け突起
22r ばね押圧部(突出押圧部)
23 鏡筒後面板
23b 保護壁部(固定壁部材、外側壁部材)
23c ばね押圧部(突出押圧部)
23d ばね支持突起
24 CCD
30 AFモータ
32 ズームモータ
36 送りねじ
37 AFナット
38 3群レンズ付勢ばね(付勢手段、ばね部材)
38a コイル部
38b 支持腕部(第2の腕部)
38c 付勢腕部(付勢手段、第1の腕部)
38c-1 外方延出部
38c-2 屈曲部
38c-3 内方延出部
38x 揺動中心軸
39 39′ ばね留めねじ
40 原点位置検出センサ
51 3群レンズ枠(光学要素の保持部材)
51a レンズ保持部
51b 51c ガイド腕部
51d ガイド穴
51e 回転規制突起
51f ナット当付部
51g 回り止め突起
51h ばね掛け突起(突起部)
51i センサ通過板
51j レバー係合突起
51k 51k′ 立壁部
51m 51m′ 半円状断面部
52 3群ガイド軸(進退ガイド部材)
70 揺動レバー(付勢手段、レバー部材)
70a メインアーム
70b 70c ばね掛けアーム
70x 揺動中心軸
122j ばね支持突起
122k 固定突起
130 モータ
136 リードカム軸
136a リード溝
138 レンズ枠付勢ばね(付勢手段、ばね部材)
138a コイル部
138b 支持腕部
138c 付勢腕部(付勢手段)
138x 揺動中心軸
151 レンズ枠(光学要素の保持部材)
151a 円筒状部
151b ガイドピン
151c ばね掛け突起(突起部)
151d 回り止め溝
152 ガイド軸(進退ガイド部材)
153 回り止め軸
238 トーションばね
238a コイル部
238b 支持腕部
238c 付勢腕部
338 引張ばね
438 引張ばね
LG レンズ群
LG1 第1レンズ群
LG2 第2レンズ群
LG3 第3レンズ群
LPF ローパスフィルタ
O 撮影光軸
Q 収納空間
S シャッタ
DESCRIPTION OF
22a Tubular housing (fixed wall member, inner wall member, inner tubular member)
22a '
23 Lens barrel
23c Spring pressing part (protruding pressing part)
23d
30
38c Energizing arm (urging means, first arm)
38c-1 Outwardly extending
51a
51i
70 Swing lever (biasing means, lever member)
138x
151a
151d
153
Claims (12)
該保持部材を、上記光学要素を通る光軸方向へ移動自在に支持する進退ガイド部材と、
上記保持部材に係合する着力状態で上記光軸方向に揺動可能で、かつ上記保持部材に対して上記進退ガイド部材に案内される移動方向への付勢力と、該移動方向と直交する方向への付勢力を同時に付与する付勢手段と
を備えたことを特徴とする光学要素位置制御機構。 A holding member for holding the optical element;
An advancing / retreating guide member that supports the holding member so as to be movable in an optical axis direction passing through the optical element;
A biasing force in a moving direction guided by the advance / retreat guide member with respect to the holding member and swingable in the optical axis direction in an applied state engaging with the holding member, and a direction orthogonal to the moving direction An optical element position control mechanism comprising: an urging unit that simultaneously applies an urging force to the lens.
上記付勢手段は、上記内側筒状部材と外側壁部材の間に保持され、該内側筒状部材と外側壁部材のいずれかに当接して上記保持部材の移動方向と直交する方向へ押圧される光学要素位置制御機構。 The optical element position control mechanism according to claim 6, further comprising: an inner cylindrical member positioned outside the holding member; and an outer wall member facing the outer surface of the inner cylindrical member;
The urging means is held between the inner cylindrical member and the outer wall member, and abuts against either the inner cylindrical member or the outer wall member and is pressed in a direction orthogonal to the moving direction of the holding member. Optical element position control mechanism.
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JP2014215373A (en) | Optical element position control mechanism |
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