JP2011007938A - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ鏡筒の外側にフォーカス駆動部を配置しても、高倍率でありながら小型・薄型化を達成しかつ安定的な鏡筒駆動を達成するレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】回転筒１４には、フォーカスレンズ保持枠１９の腕部１９ａが駆動される範囲だけ切り欠き部１４ｂが形成される。切り欠き部１４ｂに位置する駆動ピン１２ｅは、直進溝１４ａと係合しない。駆動ピン１２ｆは、回転筒１４の貫通孔１４ｃを通過する際、直進溝１４ａと係合しない。駆動ピン１２ｄは、沈胴時にギア２３に最も近い位置にあり、直進溝１４ａとの係合は解除されない。１本の駆動ピン１２ｄのみが直進溝１４ａと係合する位相が存在し、この位相は駆動ピン１２ｄがギア２３の前を通過するタイミングと一致する。回転筒１４のギア部１４ｄはギア２３と噛み合っているので、回転筒１４は固定筒１３との半径方向のガタを詰める方向に押し付けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズが装着されたレンズ保持枠を光軸方向に移動させるレンズ鏡筒及び撮像装置に関する。

近年、デジタルカメラなどの撮像装置では、高倍率化が進むと同時に、小型・薄型化が求められている。高倍率化を達成するためには、レンズ鏡筒の駆動量を増やさなければならない。このため、レンズ保持枠を駆動するカム溝を長くしたり、鏡筒の段数を増やす方法が用いられるが、それぞれ鏡筒の光軸方向や半径方向の寸法の大型化を招いてしまう。

これに対し、高倍率でありながら光軸方向の寸法を縮小しかつ半径方向の寸法の増大を抑制する構成を有したレンズ鏡筒が知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−０９１７８２号公報

しかしながら、上記従来のレンズ鏡筒には、つぎのような問題があった。すなわち、特許文献１に記載のレンズ鏡筒の構成では、フォーカスモータをレンズ鏡筒内部に配置するので、半径方向の寸法の縮小には限界があった。さらに、フォーカスモータのリードスクリューによって光軸方向の寸法も制約を受けてしまう。

これに対し、フォーカスモータをレンズ鏡筒の外側に配置すると、半径方向の寸法の縮小に効果はあるが、フォーカスモータからギア連結によってフォーカスを駆動させようとする場合、リードスクリューは鏡筒内に配置されることになる。従って、光軸方向の寸法の縮小にはやはり限界がある。

また、フォーカスモータにリードスクリューを設け、直接レンズ保持枠と螺合させることでフォーカスを駆動させようとする場合、リードスクリューによる光軸方向の寸法の制約は受けないが、フォーカスの駆動量分だけ鏡筒が切り欠かれることになる。従って、レンズ鏡筒の剛性が低下し、鏡筒駆動が不安定になる。

そこで、本発明は、レンズ鏡筒の外側にフォーカス駆動部を配置しても、高倍率でありながら小型・薄型化を達成しかつ安定的な鏡筒駆動を達成することができるレンズ鏡筒及び撮像装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、レンズが装着されたレンズ保持枠（１１）を光軸方向に移動させるレンズ鏡筒であって、外周に第１、第２の駆動ピン（１２ｄ、１２ｅ）が設けられ、前記レンズ保持枠（１１）を光軸方向に移動させるカム筒（１２）と、前記カム筒（１２）の外側に係合され、前記カム筒（１２）を回転自在に保持する固定筒（１３）と、前記固定筒（１３）の外側に回転自在に係合され、前記第１、第２の駆動ピン（１２ｄ、１２ｅ）とそれぞれ係合する複数の直進溝（１４ａ）が光軸方向の内周に形成されるとともに、外周に第１のギア部（１４ｄ）が設けられた回転筒（１４）と、前記回転筒（１４）の外側に配置され、前記第１のギア部（１４ｄ）と噛み合って駆動源（２２）の動力を伝達し、前記回転筒（１４）を回転させる第２のギア部（２３）と、フォーカスレンズが装着され、光軸に対して直交する方向に延びた腕部（１９ａ）を有するフォーカスレンズ保持枠（１９）と、前記回転筒（１４）の外側に配置され、前記腕部（１９ａ）を介して前記フォーカスレンズ保持枠（１９）を光軸方向に移動させるフォーカス駆動部（１５）とを備え、前記光軸を中心とした回転方向において、前記第１、第２の駆動ピン（１２ｄ、１２ｅ）のうち、第１の駆動ピン（１２ｄ）が前記直進溝（１４ａ）と係合し前記第２の駆動ピンが係合しない位相が存在し、前記位相では、前記第１の駆動ピン（１２ｄ）が前記第２のギア部（２３）の前方に位置することを特徴とする。

本発明の請求項１に係るレンズ鏡筒によれば、レンズ鏡筒の外側にフォーカス駆動部を配置しても、高倍率でありながら小型・薄型化を達成しかつ安定的な鏡筒駆動を達成することができる。

コンパクトデジタルスチルカメラの外観を示す斜視図である。 レンズ鏡筒１の外観を示す斜視図である。 レンズ鏡筒１の構成を示す分解斜視図である。 レンズ保持枠１１、１７を除いたレンズ鏡筒１の構造を示す正面図である。 図４の矢印Ａ方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す図である。 図４の矢印Ｂ方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す図である。 図４の矢印Ｃ−Ｃ線方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す断面図である。 図４の矢印Ｄ−Ｄ線方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す断面図である。 カム筒１２と回転筒１４の側面の形状を示す展開図である。

本発明のレンズ鏡筒及び撮像装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の撮像装置はレンズ鏡筒を搭載したコンパクトデジタルスチルカメラに適用される。

図１はコンパクトデジタルスチルカメラの外観を示す斜視図である。コンパクトデジタルスチルカメラ１００は、その厚さ方向に分割されたカメラ本体部１１０と表示部１２０とで構成されている。カメラ本体部１１０には、レンズ鏡筒１が設けられている。また、カメラ本体部１１０には、メインスイッチ１１１、撮影スイッチ１１２、ズームレバー１１３、光学式ファインダ対物窓１１４、測光用受光窓１１５およびフラッシュ発光部１１６が配置されている。

メインスイッチ１１１は、電源の投入および遮断を切り替えるスイッチである。撮影スイッチ１１２は、半押し操作によって測光、測距（ＡＦ）等の撮影準備動作を行わせ、全押し操作によって画像の撮影および記録を行わせるスイッチである。ズームレバー１１３は、回転操作を行うことで、レンズ鏡筒１にズーム動作を行わせる。

なお、図示は省略するが、カメラ本体部１１０には、レンズ鏡筒１の撮影光学系により得られた被写体像を光電変換するＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子が搭載されている。

つぎに、変倍動作について説明する。図２はレンズ鏡筒１の外観を示す斜視図である。図３はレンズ鏡筒１の構成を示す分解斜視図である。レンズ鏡筒１は、光軸方向に、レンズ保持枠１１、１７、直進筒１８、カム筒１２、固定筒１３、回転筒１４およびフォーカスレンズ保持枠１９を備える。また、レンズ鏡筒１は、フォーカスモータ１５、ＣＣＤホルダ１６、直進案内軸２０（図５参照）、片寄せバネ２１（図５参照）、ズームモータ２２およびギア２３、２４、２５、２６（図４参照）を備える。

カム筒１２の外周には、カムフォロア１２ｃと３本の駆動ピン１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ（図４参照）が突設されている。カムフォロア１２ｃは、カム筒１２の外側に配置された固定筒１３の内周面に形成されたカム溝１３ａと係合する。また、駆動ピン１２ｄ、１２ｅ、１２ｆは、同じく固定筒１３に設けられた溝孔部１３ｂを貫通し、固定筒１３の外側に配置された回転筒１４の直進溝１４ａと係合する。

ここで、固定筒１３はＣＣＤホルダ１６に固定される。また、回転筒１４は固定筒１３と相対回転自在に保持されており、回転筒１４の光軸方向の移動はカバー部材（図示せず）によって規制されている。すなわち、回転筒１４は、固定筒１３の外側に回転自在に係合される。また、回転筒１４の内周には、３本の駆動ピン１２ｄ、１２ｅ、１２ｆとそれぞれ係合する３つの直進溝１４ａが光軸方向に形成されるとともに、回転筒１４の外周には、ギア部１４ｄが設けられている。

また、ＣＣＤホルダ１６には、ズームモータ２２（駆動源）が固定されており、ギア２３、２４、２５、２６を介して回転筒１４を回転させる。すなわち、ギア２３、２４、２５、２６は、ズームモータ２２の動力を、回転筒１４の外周に設けられたギア部１４ｄ（第１のギア部）に伝達する。回転筒１４が回転させられると、カム筒１２は、駆動ピン１２ｄ、１２ｅ、１２ｆと直進溝１４ａとの係合によって回転筒１４と一体となって回転し、また、カムフォロア１２ｃとカム溝１３ａの係合によって光軸方向に移動する。

レンズが装着されたレンズ保持枠１１には、カムフォロア１１ａが突設されている。また、レンズ保持枠１７には、カムフォロア１７ａが突設されている。カムフォロア１１ａ、１７ａは、それぞれ直進筒１８の直進溝孔部１８ａ、１８ｂを貫通し、カム筒１２の内周面に形成されたカム溝１２ａ、１２ｂにそれぞれ係合する。

カム筒１２と直進筒１８は、バヨネット機構により連結され、光軸方向に一体となって移動し、光軸ｍを中心に相対回転自在に保持されている。

レンズ保持枠１１、１７の回転は直進溝孔部１８ａ、１８ｂによって規制されるので、カム筒１２が回転すると、カムフォロア１１ａ、１７ａがカム溝１２ａ、１２ｂに沿って移動することで、レンズ保持枠１１、１７も回転せずに光軸方向に移動する。このようにレンズ保持枠１１、１７の間隔を変化させることで、変倍動作が行われる。

つぎに、フォーカス動作について説明する。図４はレンズ保持枠１１、１７を除いたレンズ鏡筒１の構造を示す正面図である。図５は図４の矢印Ａ方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す図である。図６は図４の矢印Ｂ方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す図である。図７は図４の矢印Ｃ−Ｃ線方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す断面図である。図８は図４の矢印Ｄ−Ｄ線方向から視たレンズ鏡筒１の構造を示す断面図である。図９はカム筒１２と回転筒１４の側面の形状を示す展開図である。

図８に示すように、フォーカスレンズ保持枠１９は、フォーカスレンズ１９ｂを保持するとともに、光軸ｍに対して直交する方向である回転筒１４の外側に向かって延びる腕部１９ａを有する。この腕部１９ａが当接するナット部材（図示せず）はフォーカスモータ１５に設けられたリードスクリュー１５ａ（図７参照）と螺合している。なお、ナット部材、リードスクリュー１５ａおよびフォーカスモータ１５はフォーカス駆動部の一例である。

また、フォーカスレンズ保持枠１９は、ＣＣＤホルダ１６との間に設けられた片寄せバネ２１によって常にナット部材と当接する方向（図５の上側）に付勢され、さらに、光軸方向に延びた直進案内軸２０と係合している。これにより、フォーカスレンズ保持枠１９は、フォーカスモータ１５のリードスクリュー１５ａによって駆動されるナット部材（図示せず）と一体となって光軸方向に移動し、フォーカス動作を行う。

ここで、フォーカスモータ１５は、回転筒１４の外側に配置され、ＣＣＤホルダ１６に固定されているので、鏡筒の半径方向の寸法を縮小することができる。さらに、フォーカスモータのリードスクリューによって制約を受けていた光軸方向の寸法も縮小することができる。これにより、レンズ鏡筒の小型化・薄型化が可能となる。

しかし、フォーカスレンズ保持枠１９は、回転筒１４の外側に配置された、フォーカスモータ１５のリードスクリュー１５ａと螺合しているナット部材（図示せず）と当接しているので、つぎのような問題が考えられた。すなわち、フォーカスレンズ保持枠１９の駆動範囲において、腕部１９ａが光軸方向に移動しない固定筒１３および回転筒１４と干渉してしまうことになる。

そこで、本実施形態では、図３、図５、図８に示すとおり、固定筒１３および回転筒１４には、それぞれフォーカスレンズ保持枠１９の腕部１９ａが駆動される範囲だけ切り欠き部１３ｃ（第２の切り欠き部）、１４ｂ（切り欠き部）が形成されている。すなわち、フォーカスレンズ保持枠１９の光軸方向への移動範囲および回転筒１４の回転範囲において、腕部１９ａが固定筒１３および回転筒１４と干渉しないように、固定筒１３および回転筒１４には、それぞれ切り欠き部１３ｃ、１４ｂが形成されている。このため、図５、図９に示すように、回転筒１４の切り欠き部１４ｂに位置する駆動ピン１２ｅ（第２の駆動ピン）は、沈胴位置から切り欠き部１４ｂが終了するまでの範囲で直進溝１４ａと係合しない。なお、切り欠き部１４ｂは撮影領域内には達していない。

さらに、図６、図９に示すとおり、回転筒１４には、レンズ保持枠１７に接続されるフレキシブル基板（図示せず）を鏡筒外に通す（挿通する）ための貫通孔１４ｃが設けられている。駆動ピン１２ｆ（第３の駆動ピン）は、貫通孔１４ｃを通過する際、直進溝１４ａと係合しない。

ここで、本実施形態では、複数の駆動ピンとして、駆動ピン１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが、カム筒１２の側面の１２０°等分の（３等分された）位置に配置されている。駆動ピン１２ｄ（第１の駆動ピン）は、沈胴時にギア２３（第２のギア部）に最も近い位置にあり、その回転領域において、ギア２３の前を通過する。このとき、駆動ピン１２ｄと直進溝１４ａとの係合は解除されない。

このように、光軸ｍを中心とした回転方向において、３本の駆動ピン１２ｄ、１２ｅ、１２ｆのうち、１本の駆動ピン１２ｄのみが直進溝１４ａと係合し、鏡筒を駆動する位相が存在することになる。本実施形態では、この位相は駆動ピン１２ｄがギア２３の前を通過するタイミングと一致している。

しかし、図８に示すように、回転筒１４のギア部１４ｄはギア２３と噛み合っているので、回転筒１４とギア２３の間には互いの軸間を離す方向に力が働く。つまり、回転筒１４は、固定筒１３との半径方向のガタを詰める方向に押し付けられることになる。これにより、カム筒１２と回転筒１４が、駆動ピン１２ｄのみで係合していても、ギアの噛み合いによるガタ詰めの効果により、駆動ピン１２ｄが直進溝１４ａから抜け落ちにくくなる。従って、レンズ鏡筒の駆動は安定する。

このように、本実施形態のレンズ鏡筒によれば、レンズ鏡筒の外側にフォーカスモータを配置しても、高倍率でありながら小型・薄型化を達成しかつ安定的な鏡筒駆動を達成することができる。すなわち、１本の駆動ピン１２ｄのみが直進溝１４ａと係合する位相が存在し、この位相では、駆動ピン１２ｄがギア２３の略前方に位置する。これにより、カム筒１２と回転筒１４が駆動ピン１２ｄのみで係合していても、ギアの噛み合いによる、いわゆるガタ詰めの効果により、駆動ピン１２ｄが直進溝１４ａから抜け落ちにくくなる。従って、レンズ鏡筒の外側にフォーカスモータ１５を配置しても、高倍率でありながら小型・薄型化を達成しかつ安定的な鏡筒駆動を達成することができる。また、腕部１９ａと回転筒１４との干渉を避けつつ、レンズ鏡筒の光軸方向の寸法を短くすることができる。また、腕部１９ａと固定筒１３との干渉を避けつつ、レンズ鏡筒の光軸方向の寸法を短くすることができる。

また、沈胴時、駆動ピン１２ｄがギア２３に最も接近する位置にあり、上記位相は、駆動ピン１２ｄがギア２３の前を通過するタイミングと一致するので、沈胴状態から前方への繰出し時に駆動ピン１２ｄと直進溝１４ａの係合は外れにくくなる。従って、前述したガタ詰めの効果を顕著なものにすることができる。また、回転筒１４の側面に形成された貫通孔１４ｃにフレキシブル基板を挿通することができ、電気的な接続を容易にすることができる。

また、３つの駆動ピン１２ｄ、１２ｅ、１２ｆがカム筒１２の周方向に３等分された（１２０°等分の）側面に配置されているので、沈胴及び繰出し動作を滑らかに行うことができる。また、フォーカスモータ１５は、腕部１９ａと当接するナット部が螺合したリードスクリュー１５ａを回転させることにより、腕部１９ａを介してフォーカスレンズ保持枠１９を光軸方向に移動させる。これにより、フォーカスモータ１５のリードスクリュー１５ａによって制約を受けていた光軸方向の寸法も短くすることができる。これにより、レンズ鏡筒の小型化・薄型化が可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。すなわち、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、カム筒の外周に配置される複数の駆動ピンの数は３本に限られず、２本あるいは４本以上であってもよい。

また、上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例に説明したが、本発明は、デジタルビデオカメラ等にも適用可能である。

また、本実施形態のレンズ鏡筒は、撮像装置と一体に構成されたものであったが、撮像装置に対して交換自在に装着されるものであってもよい。

１ レンズ鏡筒
１１、１７、１９ レンズ保持枠
１２ カム筒
１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ 駆動ピン
１３ 固定筒
１３ｃ、１４ｂ 切り欠き部
１４ 回転筒
１４ａ 直進溝
１９ａ 腕部
２３ ギア

Claims (8)

1. レンズが装着されたレンズ保持枠を光軸方向に移動させるレンズ鏡筒であって、
   外周に第１、第２の駆動ピンが設けられ、前記レンズ保持枠を光軸方向に移動させるカム筒と、
   前記カム筒の外側に係合され、前記カム筒を回転自在に保持する固定筒と、
   前記固定筒の外側に回転自在に係合され、前記第１、第２の駆動ピンとそれぞれ係合する複数の直進溝が光軸方向の内周に形成されるとともに、外周に第１のギア部が設けられた回転筒と、
   前記回転筒の外側に配置され、前記第１のギア部と噛み合って駆動源の動力を伝達し、前記回転筒を回転させる第２のギア部と、
   フォーカスレンズが装着され、光軸に対して直交する方向に延びた腕部を有するフォーカスレンズ保持枠と、
   前記回転筒の外側に配置され、前記腕部を介して前記フォーカスレンズ保持枠を光軸方向に移動させるフォーカス駆動部とを備え、
   前記光軸を中心とした回転方向において、前記第１、第２の駆動ピンのうち、第１の駆動ピンが前記直進溝と係合し前記第２の駆動ピンが係合しない位相が存在し、
   前記位相では、前記第１の駆動ピンが前記第２のギア部の前方に位置することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記フォーカスレンズ保持枠の光軸方向への移動範囲および前記回転筒の回転範囲において前記腕部が前記回転筒と干渉しないように、前記回転筒の側面に切り欠き部が形成され、
   前記位相では、前記第１、第２の駆動ピンのうち、前記第２の駆動ピンが前記切り欠き部に位置し、前記第１の駆動ピンが前記直進溝と係合することを特徴とする特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記フォーカスレンズ保持枠の光軸方向への移動範囲において前記腕部が前記固定筒と干渉しないように、前記固定筒の側面に第２の切り欠き部が形成されたことを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒。
4. 前記レンズ鏡筒の沈胴時、前記第１の駆動ピンは前記第２のギア部に最も接近する位置にあり、前記位相は、前記第１の駆動ピンがその回転領域で前記第２のギア部の前を通過するタイミングと一致することを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
5. 前記回転筒の側面に、前記フォーカスレンズ保持枠に接続される基板が挿通される貫通孔が形成され、
   前記位相では、前記カム筒の外周に設けられた第３の駆動ピンが前記貫通孔に位置することを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒。
6. 前記第１、第２および第３の駆動ピンは、前記カム筒の周方向に３等分された側面に配置されたことを特徴とする請求項５記載のレンズ鏡筒。
7. 前記フォーカス駆動部は、前記腕部と当接するナット部が螺合したリードスクリューを有し、前記リードスクリューを回転させることにより、前記腕部を介して前記フォーカスレンズ保持枠を光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を用いた撮像装置。