JP2011039090A

JP2011039090A - レンズ鏡筒及びそれを有する光学機器

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Publication number: JP2011039090A
Application number: JP2009183427A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Koyama; 小山　　敦史
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-08-06
Also published as: US8441742B2; US20110032627A1; US8228619B2; JP5448630B2; US20120257286A1

Abstract

【課題】レンズ群の移動を円環状アクチュエータを用いても、十分長くとることができ、高ズーム比のズームレンズが得られるレンズ鏡筒が得られる。
【解決手段】光軸方向に移動可能な複数のレンズ群と光軸を回転中心とする円環状アクチュエータを有する駆動部と該円環状アクチュエータの内側に配置され回転することにより該複数のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を駆動する円筒形状の基幹部とそれより外径の大きな径大部を有し該径大部が該円環状アクチュエータと光軸方向で異なる領域に位置する第１カム筒と該径大部の外周側で回転することにより該少なくとも１つのレンズ群を駆動する第２カム筒と該径大部に設けられ該第１カム筒の回転を該第２カム筒に伝達する回転伝達部とを有するレンズ鏡筒であって該回転伝達部と該第２カム筒の一部は該レンズ鏡筒が最短となる状態において最も物体側のレンズ群保持枠と光軸方向で重なっていること。
【選択図】図１

Description

本発明はレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器に関し、例えばスチルカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等に好適なものである。

従来、一眼レフカメラ等の光学機器に用いられている撮影レンズにはズーム比が５倍を超えるような高ズーム比（高倍率）で高機能なズームレンズであることが求められている。例えばオートフォーカス機能を有することが求められている。オートフォーカス用のアクチュエータとしては高速化や静音化、高精度化の観点から光軸を中心として回転する円環状の振動波モータであることが求められている。この他の機能として手ぶれによる画像ブレを抑制するために、像ぶれ補正機構を有することが求められている。また上記したような高機能化に加えて、更なる利便性の向上のため、レンズ鏡筒全体が小型であることも求められている。

一般的にズームレンズにおいて高ズーム比を得るには、最も物体側のレンズ群（以降第１レンズ群とする）の繰り出し量を大きくするのが有効である。しかしながら上記したような高機能化や小型化を図ろうとすると第１レンズ群の繰り出し量を大きくすることができない。第１レンズ群の繰り出し機構を、２段階またはそれ以上に分けて繰り出すことにより高ズーム比を図ったズームレンズ用のレンズ鏡筒が知られている（特許文献１，２）。

特許文献１のレンズ鏡筒では、第１固定筒の内側に配置された第１カム筒と、第１カム筒の内側に配置された第２カム筒と、第１レンズ群移動筒の内周に設けたカム溝により、第１レンズ群の繰り出し量を大きくとる構成が開示されている。上記構成において、ズーム操作により第１カム筒が回転されると、第１カム筒の直進溝と、第２カム筒に設けられたローラの相互作用により、第２カム筒に回転が伝達されている。特許文献２のレンズ鏡筒では、固定筒の外側に配置された第１カム筒と、第１カム筒の外側に配置されたスラストリングと、スラストリングに対して相対回転可能な第３カム筒により、１群筒の繰り出し量を大きくとる構成が開示されている。上記構成において、ズーム操作により第１カム筒が回転されると、第１カム筒先端に設けられたコロと、第３カム筒の直進溝の相互作用により、第３カム筒に回転が伝達されている。

特開２００５−７７４２５号公報特開２００１−３１８２９２号公報

特許文献１に開示されたレンズ鏡筒では、レンズ群の駆動手段として前述した円環状アクチュエータを搭載しようとすると、第１レンズ群移動筒の光軸方向の長さが制限されてしまう。このため、第１レンズ群の移動筒の繰り出し量が十分得られなくなってしまう。また、固定筒の内側にカム筒１とカム筒２を配置しているため、前述したような像ぶれ補正機構を搭載しようとすると、カム筒２の内側の狭いスペースに配置せざるおえなくなる。そうすると、像ぶれ補正効果を十分得るようにした機構の搭載が困難になってくる。

特許文献２に開示されたレンズ鏡筒の場合でも、レンズ群の駆動手段として前述した円環状アクチュエータを搭載しようとすると、第３カム筒の光軸方向の長さが制限されてしまう。このため、１群筒の繰り出し量を十分得るのが困難になってくる。また、第３カム筒を延長することにより、１群筒の繰り出し量を十分確保したとすると、第１カム筒との回転伝達に制限がある。このため、第３カム筒およびスラストリングの移動量は大きくとれないので、カム筒３を、物体側に延長することになり、最短レンズ全長が長くなってしまう。

本発明はレンズ群の移動を円環状アクチュエータを用いても、十分長くとることができ、高ズーム比のズームレンズが得られるレンズ鏡筒の提供を目的とする。

本発明のレンズ鏡筒は、光軸方向に移動可能な複数のレンズ群と、光軸を回転中心とする円環状アクチュエータを有する駆動部と、該円環状アクチュエータの内側に配置され、回転することにより該複数のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を駆動する円筒形状の基幹部と、それより外径の大きな径大部を有し、該径大部が該円環状アクチュエータと光軸方向で異なる領域に位置する第１カム筒と、該径大部の外周側で、回転することにより該少なくとも１つのレンズ群を駆動する第２カム筒と、該径大部に設けられ、該第１カム筒の回転を該第２カム筒に伝達する回転伝達部とを有するレンズ鏡筒であって、該回転伝達部と該第２カム筒の一部は、該レンズ鏡筒が最短となる状態において最も物体側のレンズ群保持枠と光軸方向で重なっていることを特徴としている。

本発明によれば、レンズ群の移動を円環状アクチュエータを用いても、十分長くとることができ、高ズーム比のズームレンズが得られるレンズ鏡筒が得られる。

一眼レフカメラ用交換レンズの、全長が最短状態の断面図である。一眼レフカメラ用交換レンズの、全長が最長状態の断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のレンズ鏡筒は、光軸方向に移動可能な複数のレンズ群（Ｌ１〜Ｌ４）と、光軸を回転中心とする円環状アクチュエータを有するフォーカスユニット（駆動部）１２１とを有している。更に円環状アクチュエータの内側に配置され、ズーム操作環１２６からの回転力で回転することにより、複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を駆動する第１カム筒１０５とを有する。第１カム筒１０５は円環状アクチュエータと光軸方向で重なる領域に円筒形状の基幹部１０５ａと重ならない（異なる）領域に基幹部１０５ａの外径よりも大きな径大部１０５ｂを有している。径大部１０５ｂの外周側で、回転することにより複数のレンズ群のうちの一部を駆動する第２カム筒１１６と、径大部１０５ｂに設けられ、第１カム筒１０５の回転を該第２カム筒１１６に伝達する回転伝達部（コロ）１３４を有している。

そしてレンズ鏡筒の最短となる状態において、第１カム筒１０５の径大部１０５ｂの先端部１０５ｂ１が１群保持枠（レンズ群保持枠）１１９の一部と光軸方向で重なるように１群保持枠１１９と第２直進筒１１７との間に位置するように構成している。この他、回転伝達部１３４と第２カム筒１１６の一部は、レンズ鏡筒が最短となる状態において最も物体側のレンズ保持枠１１９と光軸方向で重なるように構成している。また第１カム筒１０５の内側には、像ぶれ補正機構が配置されている。

本発明の光学機器は以上の特徴を有するレンズ鏡筒を有している。図１および図２は、本発明の実施形態にかかわる一眼レフカメラ（光学機器）用の交換ズームレンズの内部構造と、それが取り付けられるカメラ本体の概略を示す断面図である。図１は、一眼レフカメラ用交換ズームレンズのレンズ鏡筒（全長）が最短状態にあるときを示しており、広角端のズーム位置のときを示している。図２は、一眼レフカメラ用交換ズームレンズのレンズ鏡筒が最長状態にあるときを示しており、望遠端のズーム位置のときを示している。

［実施例１］
以下、図１および図２を参照して、本発明の実施例による、レンズ鏡筒について説明する。１００は本実施形態のレンズ鏡筒が着脱自在に取り付けられるカメラ本体である。１００ａはカメラ本体１００が有する撮像素子である。カメラ本体１００は、この他の各部材を有するが同図では本発明と直接関係しないため、省略している。本実施形態のレンズ鏡筒１が有する交換レンズ（撮影レンズ）は、物体側から像側へ順に、第１〜第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４を有する４群構成のズームレンズである。全てのレンズ群Ｌ１〜Ｌ４は、ズーム動作（ズーミング）に際し光軸方向に移動する。第２レンズ群Ｌ２は、フォーカス動作に際し光軸方向に移動する。

第３レンズ群Ｌ３は、第３ａレンズ群Ｌ３ａと第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの２つの部分レンズ群より構成されている。このうち撮像素子１００ａ側に位置する第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは、光軸方向への移動とは別に、手振れ等による像振れの補正動作を行うために光軸に対し直交方向にも移動する防振レンズ群である。１０１はマウントで、カメラ本体１００に取り付けるためのバヨネット部を有しており、固定筒１０２にビス止め固定されている。１０３は外装環で、マウント１０１と固定筒１０２との間に挟み込まれて固定されている。１０４は案内筒で、固定筒１０２がビス止めされることでカメラ本体１００に対して固定部を構成している。案内筒１０４の外周には、ズーミングに際して不図示のコロによって光軸回りに回転しながら進退可能となっている第１カム筒１０５が嵌合している。これにより、ズーミングに際して第１カム筒１０５を回転させると、案内筒１０４に設けられた光軸方向の案内溝と第１カム筒１０５に設けられたカム溝の交点が移動する。交点にはコロ１０７、１１１、１１２が係合している。

この交点の移動に従い、第３レンズ群Ｌ３を保持する３群保持枠１０６を、それにビス止めされたコロ１０７を介して光軸方向へ移動させることができる。同様に、交点の移動に従い第４レンズ群Ｌ４を保持する４群保持枠１０８が固定されている４群移動筒１０９をそれにビス止めされたコロ１１１を介して光軸方向へ移動させることができる。又、同様に第１直進筒１１０を、それにビス止めされたコロ１１２を介して光軸方向へ移動させることができる。第１直進筒１１０の移動により、後述するように１群保持枠１１９を移動させている。３群保持枠１０６には、絞り駆動部と絞り羽根部とから構成される電磁絞りユニット１１３が、ビスにより固定されている。また３群保持枠１０６の後端には、振れ補正ユニット１１４が、コロ１１５を介して保持されている。振れ補正ユニット１１４は、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを撮影レンズの光軸に対し直交方向に駆動可能に保持しており、マグネットおよびコイルとから構成される駆動部によって第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを光軸方向に直交方向に駆動する。

第１直進筒１１０の内周には、第２カム筒１１６が公知のバヨネット構造により嵌合している。第２カム筒１１６は第１直進筒１１０に対して、光軸方向の位置は規制され、かつ第１カム筒１０５の回転が回転伝達部（コロ１３４）を介して伝達されることにより回転可能な状態で嵌合している。このときの回転伝達部は、本発明の要点となる箇所である。このため、その構成は後述する。第１直進筒１１０には、光軸方向に延びた案内溝（直進溝）が設けられており、第２カム筒１１６には、カム溝が設けられている。これにより、第２カム筒１１６が回転すると、第１直進筒１１０の直進溝と第２カム筒１１６のカム溝との交点が移動する。この交点の移動に従い、第２直進筒１１７を、第２直進筒１１７にビス止めされたコロ１１８を介して光軸方向へ移動させることができる。

第２直進筒１１７の先端付近には、第１レンズ群Ｌ１を保持する１群保持枠１１９が固定されている。これにより第１レンズ群Ｌ１は光軸方向へ移動する。第２直進筒１１７と１群保持枠１１９の当接部はそれぞれ周方向に延びる斜面形状に形成されている。よって１群保持枠１１９を回転させて第２直進筒１１７に取り付けることにより、１群保持枠１１９の第２直進筒１１７に対する光軸方向の取り付け位置を任意に選択することができる。これにより、第１レンズ群Ｌ１の光軸方向の位置を適切に設定することができて製造誤差による広角側と望遠側の焦点位置のずれを補正することができる。また、第２直進筒１１７の先端外周には、バヨネット部が、内周にはネジ部がそれぞれ設けられており、それぞれフード、フィルター等のアクセサリーが装着可能となっている。
１２０は化粧環で、前面にレンズ名称等の表示が印刷されている。

１２１はフォーカスユニット（駆動部）である。フォーカスユニット１２１は第１直進筒１１０のコロ１１２の取付部１１２ａが第１カム筒１０５の外周とフォーカスユニット１２１の内周に間に入り込むことができるように配置され、案内筒１０４に固定されている。フォーカスユニット１２１は、主として光軸を中心として回転する円環状の振動型モータ（円環状アクチュエータ）と差動機構とで構成されている。フォーカスユニット１２１は振動型モータのロータ回転量とマニュアルリング１２２の回転量に応じた出力をする。尚、円環状の振動モータで駆動させるのは、フォーカス用のレンズ群に限らず、ズーミング用のレンズ群や防振用のレンズ群、そして絞り機構等のうち任意の部材であってもよい。１２３は連結環で、フォーカスユニット１２１の物体側に固定されており、円弧状に延出した突出部の外周には、グレイコードパターンが形成されたエンコーダフレキシブル基板１２４が貼り付けられている。

さらに、エンコーダフレキシブル基板１２４が設けられていない位相には、突出部が設けられており、この突出部にはズーム操作環１２６に係合するコロ１２５がビス止めされている。１２６はズーム操作環で、周方向に設けられている溝にコロ１２５が係合することで、光軸方向の移動が阻止された状態で光軸回りの回転のみが可能となっている。ズーム操作環１２６には、第１カム筒１０５にビス止めされた不図示のズームキーが係合する縦溝が形成されている。これにより、ズームキーを介してズーム操作環１２６の回転を第１カム筒１０５に伝達させることができる。１２７はズーム操作環１２０の外周に巻き付けられたズームゴムである。１２８は２群保持枠１３０を保持するフォーカスカム筒で、円筒部にカム溝が設けられている。このカム溝には、コロ連結環１２９の外周に固定され、第１カム筒１０５に設けられた孔に圧入状態で挿通された不図示のコロが係合する。また、フォーカスカム筒１２８から延出したキー部は、フォーカスユニット１２１の出力部と一体的に回転するよう係合している。

１３０は第２レンズ群Ｌ２を保持する２群保持枠で、フォーカスカム筒１２８に固定されている。これにより２群保持枠１３０は、第１カム筒１０５が回転するとフォーカスカム筒１２８を介して光軸方向に進退する。このときの進退量は、第１カム筒１０５自体の光軸方向の進退量と、フォーカスカム筒１２８のカム溝に係合する第１カム筒１０５に設けられたコロの係合点の光軸方向変化量との合計量で決まる。また、フォーカスカム環１２８はフォーカスユニット１２１からの出力により、キー部を介して一体的に回転するよう係合している。このため、回転しながらフォーカスカム筒１２８のカム溝と係合する第１カム筒１０５に設けられたコロの係合点の光軸方向に変化量に応じて進退する。

本実施形態における交換レンズでは、インナーフォーカスにおける焦点距離変化に伴う焦点位置ずれを、このように機構的に補償して、第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に進退させる。１３１はメイン基板で、電磁絞りユニット１１３、振れ補正ユニット１１４等と不図示の可撓性フレキシブル基板を介して電気的に接続され、各種制御を行う。また、マウント１０１にビス止めされ、メイン基板１３１と不図示のフレキシブル基板を介して接続された不図示の接点ブロックを介して、カメラ本体１００との通信および電源の供給を行う。１３２は裏蓋で、マウント１０１に弾性結合して有害光をカットしている。１３３は、裏蓋１３２に弾性結合している保護ゴムリングである。以上のように構成されたレンズ鏡筒では、ズーム操作環１２６を回転させると、ズームキーを介して第１カム筒１０５が回転する。そして上記機構に従い第１〜第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４が光軸方向に進退してズーミングが行われる。

一方、オートフォーカス時にはフォーカスユニット１２１内の振動型モータの駆動により、マニュアルフォーカス時にはマニュアルリング１２２の回転操作により、フォーカスユニット１２１内の差動機構を介して、フォーカスカム筒１２８を回転させる。これにより、上記機構に従い、フォーカスカム筒１２８に固定された２群保持枠１３０に保持された第２レンズ群Ｌ２が進退し、フォーカシングを行うことができる。本実施例のレンズ鏡筒においては、ズーム操作環１２６の回転により第１カム筒１０５が回転するとコロ１１２を介して第１直進筒１１０が直進移動する。第１カム筒１０５の回転でコロ１３４を介して第２カム筒１１６が回転する。更に第１直進筒１１０の直進移動に伴ってバヨネット結合している第２カム筒１１６と第２直進筒１１７が移動する。このとき第２カム筒１１６の回転により、コロ１１８を介して第２直進筒１１７が更に直進移動する。第２直進筒１１７が直進移動する、それと一体的になっている第１群Ｌ１を保持する第１保持枠１１９が移動する。

次に、本実施例の特徴である第１カム筒１０５からの回転を第２カム筒１１６に伝達し、１群保持枠１１９を移動させるための回転伝達部（コロ）１３４に関する構造を説明する。第１カム筒１０５は、円筒形状の基幹部１０５ａおよび基幹部１０５ａより外径の大きな径大部１０５ｂ、それぞれを繋ぐフランジ部１０５ｃを有している。基幹部１０５ａの一部は、フォーカスユニット１２１の一部と光軸方向で重なっている部分である。径大部１０５ｂは、フォーカスユニット１２１の光軸方向の部分（領域）と異なる領域に位置している。径大部１０５ｂはレンズ鏡筒の全長が最短の状態時には、先端部１０５ｂ１が１群保持枠１１９の一部と光軸方向で重なるように、１群保持枠１１９と第２直進筒１１７により形成される空間に位置するように構成されている。ここでレンズ鏡筒の全長が最短の状態時とは、最も物体側のレンズ面から撮像面までの距離がズーミングにより最短となる状態に相当している。

第１カム筒１０５の径大部１０５ｂの１群保持枠１１９と光軸方向で重なる先端部１０５ｂ１の外周には、回転伝達部としてのコロ１３４が固定されている。コロ１３４は径大部１０５ｂの外周に配置される第２カム筒１１６に設けられた縦溝と係合している。本実施例では、第２カム筒１１６の一部および第１直進筒１１０の一部もレンズ鏡筒の全長が最短状態時には、１群保持枠１１９の一部と光軸方向で重なるよう配置されている。以上の構成は従来のレンズ鏡筒と比較して、円環状の振動型モータ（円環状アクチュエータ）を搭載した場合でも、第１直進筒１１０の繰り出し量を十分確保しつつ、第１カム筒１０５と第２カム筒１１６の回転伝達を確保することが可能となる。また、第１直進筒１１０と第２カム筒１１６の光軸方向の長さも十分確保することができるので、第２直進筒１１７の繰り出し量も十分確保することができる。この結果、第１レンズ群Ｌ１の繰り出し量を大きくとることができて、高ズーム比の撮影レンズ（ズームレンズ）を得ることが容易となる。

第１カム筒１０５と第２カム筒１１６の光軸方向での重なる領域外にフォーカスユニット１２１が位置するようにしている。即ち、第１カム筒１０５と第２カム筒１１６の重なる領域に対して、フォーカスユニット１２１が光軸方向で異なる位置で第１カム筒１０５と重なるよう構成している。このため、高ズーム比を得ながら、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂによる像振れ補正動作を行うための光軸に対し直交方向の移動に十分な空間を確保することを容易にしている。以上のように本実施例によれば、第１カム筒の径大部に設けられた回転伝達部と第２カム筒を、第１レンズ群と、レンズ鏡筒の最短全長時に光軸方向で重なるように配置している。これにより、スペースを効率的に使用することによって、第１レンズ群の移動量を十分長く確保することができる。つまりは、高ズーム比を維持しつつ、円環状アクチュエータを搭載し、かつ小型化することを容易にしたレンズ鏡筒を得ることができる。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００・・・カメラ本体、１０５・・・第１カム筒、１０５ａ・・・基幹部、１０５ｂ・・・径大部、１０７・・・コロ、１１０・・・第１直進筒、１１２・・・コロ、１１４・・・振れ補正ユニット、１１５・・・コロ、１１６・・・第２カム筒、１１７・・・第２直進筒、１１８・・・コロ、１１９・・・１群保持枠、１２１・・・フォーカスユニット、１２２・・・マニュアルリング、１２６・・・ズーム操作環、１２８・・・フォーカスカム筒、１２９・・・コロ連結環、１３０・・・２群保持枠、１３４・・・コロ（回転伝達用）

Claims

光軸方向に移動可能な複数のレンズ群と、光軸を回転中心とする円環状アクチュエータを有する駆動部と、該円環状アクチュエータの内側に配置され、回転することにより該複数のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を駆動する円筒形状の基幹部と、それより外径の大きな径大部を有し、該径大部が該円環状アクチュエータと光軸方向で異なる領域に位置する第１カム筒と、該径大部の外周側で、回転することにより該少なくとも１つのレンズ群を駆動する第２カム筒と、該径大部に設けられ、該第１カム筒の回転を該第２カム筒に伝達する回転伝達部とを有するレンズ鏡筒であって、該回転伝達部と該第２カム筒の一部は、該レンズ鏡筒が最短となる状態において最も物体側のレンズ群保持枠と光軸方向で重なっていることを特徴とするレンズ鏡筒。
光軸方向に移動可能な複数のレンズ群と、光軸を回転中心とする円環状アクチュエータを有する駆動部と、該円環状アクチュエータの内側に配置され、回転することにより該複数のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を駆動する円筒形状の基幹部と、それより外径の大きな径大部を有し、該径大部が該円環状アクチュエータと光軸方向で異なる領域に位置する第１カム筒と、該径大部の外周側で、回転することにより該少なくとも１つのレンズ群を駆動する第２カム筒と、該径大部に設けられ、該第１カム筒の回転を該第２カム筒に伝達する回転伝達部とを有するレンズ鏡筒であって、レンズ鏡筒の最短となる状態において、該径大部の先端部が最も物体側のレンズ保持枠の一部と光軸方向で重なるように該レンズ保持枠と該第２カム筒との間に位置することを特徴とするレンズ鏡筒。
前記第１カム筒の内側には、像ぶれ補正機構が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
請求項１、２又は３のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。