JP2012078560A - ズームレンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑えることができるズームレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】ステップズーム機能を有するデジタルカメラに装着されるズームレンズ駆動装置１において、撮影レンズ５は、結像側に向かう光束がテレセントリックとなるように、被写体から順に、負の屈折力の第１レンズ群２と、正の屈折力の第２レンズ群３とを少なくとも有し、１個のカム筒９により第１レンズ群２および第２レンズ群３を移動し、ズーム動作と焦点調節とを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ駆動装置に関する。

従来より、デジタルカメラに装着されるズームレンズ駆動装置においては、ズーム動作の制御負荷を軽減するため、ワイド端とテレ端との間のズーム範囲内で、段階的に複数のズーム位置を設定し、各ズーム位置ごとに焦点調節を行うことができる、いわゆるステップズーム機能を有するものが知られている。

特開平９−４９９５８号公報 特開平１１−２１１９６３号公報

しかしながら、かかるズームレンズ駆動装置においては、ズーム動作用のモーターと、焦点調節用のモーターとを有している。そのため、ズームレンズ駆動装置の部品点数の増加を招く原因となっている。

そこで、本発明は、部品点数の増加を抑えることができるズームレンズ駆動装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するため、本発明のズームレンズ駆動装置は、ワイド端とテレ端との間のズーム範囲内で、段階的に複数のズーム位置が設定されており、この各ズーム位置に対応する焦点距離となるように撮影レンズの焦点距離を変化させるズーム動作とともに、各ズーム位置ごとに合焦位置を変化させる焦点調節動作を行うステップズーム機能を有するデジタルカメラに装着されるものであって、撮影レンズは、結像側に向かう光束がテレセントリックとなるように、被写体から順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群とを少なくとも有し、第１レンズ群に連結する第１カムフォロアに作用し第１レンズ群を移動させる第１カム溝と、第２レンズ群に連結する第２カムフォロアに作用することで第２レンズ群を移動させる第２カム溝とを有する１個のカム筒の回転により、第１レンズ群および第２レンズ群が移動され、第１レンズ群および第２レンズ群は変倍用のレンズ群を構成し、第１レンズ群および第２レンズ群のうち、いずれか一方は焦点調節系のレンズ群であり、他方は変倍系のレンズ群であって、第１カム溝および第２カム溝は、各カム溝が対応するレンズ群に対応して、いずれか一方のカム溝は焦点調節系のレンズ群を焦点調節のために移動させる焦点調整用のカム溝を有する焦点調節用のカム溝であり、他方のカム溝は変倍系のレンズ群を移動させる変倍用のカム溝であり、少なくとも所定のズーム位置において、所定の回転方向に対して反対方向に所定量を回転させられても、対応するレンズ群に対して光軸方向への駆動力を作用させない領域を有することとする。

上記発明に加えて、本発明のズームレンズ駆動装置は、第２レンズ群は変倍系のレンズ群であり、第２レンズ群に対応して設けられる第２カム溝は変倍用のカム溝であることとする。

上記発明に加えて、本発明のズームレンズ駆動装置は、第２カム溝がワイド端側からテレ端側にズーム動作を行うときに第２カムフォロアに対して作用するテレ側カムと、テレ端側からワイド端側にズーム動作を行うときに第２カムフォロアに対して作用するワイド側カムとを有し、テレ側カムおよびワイド側カムが、カム形状に変曲点を有しないこととする。

上記発明に加えて、本発明のズームレンズ駆動装置は、テレ側カムおよびワイド側カムの各ズーム位置におけるカム角が、テレ端側ほど大きいこととする。

本発明の第１の実施の形態に係るズームモーター駆動装置の断面図である。 図１に示すズームモーター駆動装置に備えられるカム筒の展開図である。 カム筒が非撮影位置に配置されているときの、第１カムフォロアと第１カム溝における位置、および第２カムフォロアの第２カム溝における位置を示す図である。 第２レンズ群がワイド位置に配置されているときのズームモーター駆動装置の状態を示す図である。 第２レンズ群がミドル位置に配置されているときのズームモーター駆動装置の状態を示す図である。 第２レンズ群がテレ位置に配置されているときのズームモーター駆動装置の状態を示す図である。 カム筒を右方向に回転させるときの第１カムフォロアと第１カム溝との位置関係、および第２カムフォロアと第２カム溝との位置関係を示す図である。 カム筒を左方向に回転させるときの第１カムフォロアと第１カム溝との位置関係、および第２カムフォロアと第２カム溝との位置関係を示す図である。 カム筒を右方向に回転させた状態（ズームアップ動作）から左方向に回転させた場合の第２レンズ群と第１レンズ群の動きを示す図である。 カム筒を左方向に回転させた状態（ズームダウン動作）から右方向に回転させた場合の第２レンズ群と第１レンズ群の動きを示す図である。 カム筒の回転角と、撮影レンズの焦点距離との関係を示すグラフである。 カム筒の他の構成を示す図である。 図１２に示すカム筒を用いたズームレンズ駆動装置におけるカム筒の回転角と焦点距離との関係を示すグラフである。 カム筒の他の構成を示す図である。 カム筒の他の構成を示す図である。 カム筒の他の構成を示す図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態に係るズームレンズ駆動装置１の構成ついて、図面を参照しながら説明をする。ズームレンズ駆動装置１は、デジタルカメラに備えられるものである。

（ズームレンズ駆動装置１の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるズームレンズ駆動装置１の概略の構成を示す図であり、ズームレンズ駆動装置１の光軸Ｘを含む面における断面図として示されている。なお、以下の説明において、図１の右方向をズームレンズ駆動装置１の前方向である被写体方向とし、また図１の左方向をズームレンズ駆動装置１の後方向である結像方向として説明を行う。

ズームレンズ駆動装置１は、第１レンズ群２、第２レンズ群３および第３レンズ群４の３群からなる撮影レンズ５と、第１レンズ群２を保持する第１レンズ群保持枠６と、第２レンズ群３を保持する第２レンズ群保持枠７と、固定筒８と、カム筒９と、直進案内筒１０等を有する。ズームレンズ駆動装置１は、デジタルカメラに備えられるズームレンズ駆動装置として構成され、固定筒８が、図示を省略するデジタルカメラの本体に対して固定されている。つまり、ズームレンズ駆動装置１は、固定筒８を介してデジタルカメラの本体に対して固定される。第１レンズ群２、第２レンズ群３、第３レンズ群４は、順に、負、正、正の屈折率を有し、撮影レンズ５は、第３レンズ群４の後方に配置される撮像素子１１に対してテレセントリックな光学系として構成されている。撮像素子１１としては、たとえば、ＣＣＤを用いることができる。

固定筒８は、光軸Ｘを中心として略円筒状に形成され、ズームレンズ駆動装置１の外周部を構成し、固定筒８の内周側に、カム筒９、直進案内筒１０、第１レンズ群保持枠６、第２レンズ群保持枠７、および第３レンズ群４が配置されている。固定筒８の後方には、基板部１２が設けられ、この基板部１２には、撮影レンズ５からの被写体光が通過することができる開口部１３が形成されている。基板部１２の開口部１３の周縁には、レンズ保持部１４が設けられ、このレンズ保持部１４に第３レンズ群４が保持されている。レンズ保持部１４の第３レンズ群４を保持している部分の後側には、ＩＲ（近赤外線）カットフィルタ１５が保持されてる。また、基板部１２には、ＩＲカットフィルタ１５の後方となる位置に撮像素子１１が保持されている。

（固定筒８）
固定筒８の内周面には、雌ヘリコイド１６と、螺旋溝１７と、直進案内溝１８が設けられている。雌ヘリコイド１６は、光軸Ｘを中心とし、光軸Ｘの周囲に後方から前方に向かって巻かれる螺旋であり、カム筒９に設けられる雄ヘリコイド１９に噛み合うことができる。螺旋溝１７は、雌ヘリコイド１６に平行に形成され、カム筒９に設けられる突起部２と係合することができる。直進案内溝１８は、光軸Ｘと平行に伸び、光軸Ｘの周囲に１２０度の間隔で３本形成されている。そして、直進案内溝１８には、直進案内筒１０に形成される腕部２１が係合する。

（カム筒９）
カム筒９は、固定筒８の内周側に配置される。カム筒９の後端部の外周には、雌ヘリコイド１６に噛み合う雄ヘリコイド１９が設けられている。また、雄ヘリコイド１９が形成される部分には、図示を省略するピニオンギアに噛み合うギア部２２も形成されている。該ピニオンギアは、固定筒８の外周側に配置されている。固定筒８には、図示を省略する貫通孔が設けられ、該ピニオンギアは、該貫通孔にその一部が配置され、ギア部２２に噛み合うことができる。該ピニオンギアは、回転軸が光軸Ｘと平行に配置され、固定筒８の前後方向の長さとほぼ同じ長さに構成されている。なお、該ピニオンギアは図示を省略するカム筒駆動モーターにより駆動される。また、カム筒９には、雄ヘリコイド１９の前側に雄ヘリコイド１９に隣接するように突起部２０が設けられ、この突起部２０は、螺旋溝１７に係合している。

固定筒８およびカム筒９は、上述のように構成されることで、カム筒駆動モーター（図示省略）が駆動されると、この駆動力がピニオンギア（図示省略）およびギア部２２を介してカム筒９に伝達され、カム筒９が回転する。カム筒９が回転すると、カム筒９は、雄ヘリコイド１９が噛み合う雌ヘリコイド１６のリードにしたがって、カム筒９の回転方向に応じて前後方向に移動する。ピニオンギアは、固定筒８の前後方向の長さとほぼ同じ長さの構成とされているため、カム筒９は、固定筒８の前後方向の長さに亘って移動することができる。

固定筒８の前端部には、雌ヘリコイド１６および螺旋溝１７は形成されず、光軸Ｘの周囲方向に沿って溝部２３が形成されている。この溝部２３と螺旋溝１７とは連続している。すなわち、溝部２３は螺旋溝１７の延長部として形成されている。カム筒９が、カム筒駆動モーター（図示省略）の駆動を受けて前方に移動し、雄ヘリコイド１９が雌ヘリコイド１６との噛み合いを外れると、突起部２０および雄ヘリコイド１９は溝部２３に係合する。そのため、カム筒９は、溝部２３の案内を受けて、前後方向への移動を伴うことなく光軸Ｘの周方向に回転することができる。

カム筒９の内周面には、図２に示されるように、第１レンズ群保持枠６の第１カムフォロア２４に作用する第１カム溝２５と、第２レンズ群保持枠７の第２カムフォロア２６に作用する第２カム溝２７が形成されている。また、カム筒９の後端部には、内周側に突出するフランジ状の突起部２８が設けられている。この突起部２８は、直進案内筒１０の外周に形成される溝部２９に係合する。なお、図２は、カム筒９を展開した状態の一部を示すものであり、カム筒９を内周側から見た図である。

第１カム溝２５は、光軸Ｘの周囲に１２０度の間隔で３箇所に形成されている。第２カム溝２７も、光軸Ｘの周囲に１２０度の間隔で３箇所に形成されている。すなわち、カム筒９には、第１カム溝２５および第２カム溝２７は、３対形成されているが、図２には、１対の第１カム溝２５および第２カム溝２７のみが示されている。

第１カム溝２５は、撮影用カム溝２５Ａと非撮影用カム溝２５Ｂとを有する。撮影用カム溝２５Ａは、撮影レンズ５の撮影状態を変えるために第１レンズ群保持枠６を移動させるためのカム溝である。非撮影用カム溝２５Ｂは、第１レンズ群保持枠６を、後述する非撮影位置から撮影可能位置に移動したり、逆に、撮影可能位置から非撮影位置に移動させるためのカム溝である。第２カム溝２７も、撮影用カム溝２７Ａと非撮影用カム溝２７Ｂとを有する。撮影用カム溝２７Ａは、撮影レンズ５の撮影状態を変えるために第２レンズ群保持枠７を移動させるためのカム溝である。非撮影用カム溝２７Ｂは、第２レンズ群保持枠７を、後述する非撮影位置から撮影可能位置に移動したり、逆に、撮影可能位置から非撮影位置に移動させるためのカム溝である。

（直進案内筒１０）
図１に示すように、直進案内筒１０は、カム筒９の内周側に配置されている。直進案内筒１０の腕部２１の前側の外周には、光軸Ｘの周方向に沿って溝部２９が形成されている。溝部２９には、カム筒９に形成される突起部２８が係合されている。溝部２９と突起部２８とは、カム筒９の光軸Ｘの周方向については回転を許容することができるように係合されている。一方、溝部２９と突起部２８とは前後方向については係合している。そのため、直進案内筒１０は、カム筒９の前後方向への移動と共に移動する。直進案内筒１０の腕部２１が固定直進案内溝１８に係合していることで、カム筒９が回転する際に、この回転に引きずられて直進案内筒１０が回転してしまうことはない。直進案内筒１０には、第１レンズ群保持枠６の突起部３０に係合する直進案内溝３１と、第２レンズ群保持枠７の腕部３２を通すことができる長孔部３５が形成されている。

（第１レンズ群保持枠６）
第１レンズ群保持枠６は、カム筒９と直進案内筒１０との間に配置されている。第１レンズ群保持枠６の外周面には、第１カム溝２５に係合する第１カムフォロア２４が設けられている。第１カムフォロア２４は、３つの第１カム溝２５に係合することができように、光軸Ｘの周囲に１２０度の間隔で３箇所に設けられている。第１レンズ群保持枠６の内周面には、第１カムフォロア２４が設けられている位置に対応して突起部３０が設けられている。突起部３０は、３つの第１カムフォロア２４毎に設けられている。直進案内筒１０に形成される直進案内溝３１は、各突起部３０を係合することができるように３箇所に設けられている。

（第２レンズ群保持枠７）
第２レンズ群保持枠７は、直進案内筒１０の内周側に配置されている。第２レンズ群保持枠７の後端部には、外周に突出し、直進案内筒１０の外周面よりも外周側に延びる腕部３２が設けられている。腕部３２の先端部には、第２カム溝２７に係合する第２カムフォロア２６が設けられている。腕部３２は、光軸Ｘの周囲に１２０度の間隔で３箇所に設けられ、各腕部３２に第２カムフォロア２６が設けられている。したがって、第２カムフォロア２６は、３つの第２カム溝２７にそれぞれ係合することができる。直進案内筒１０に形成される長孔部３５は、直進案内筒１０の後端から前方に向かって形成されている。長孔部３５は、直進案内筒１０の後端には開口しているが、直進案内筒１０の前端部へは貫通していない。長孔部３５は、各腕部３２を通すことができるように３箇所に設けられている。なお、第２レンズ群保持枠７には、第２レンズ群３に入射する光の光量を調節することができる射光手段としてのシャッター３６が備えられている。シャッター３６は、シャッター駆動部３７により駆動される。

（直進案内筒１０、第１レンズ群保持枠６、第２レンズ群保持枠７）
直進案内筒１０は、腕部２１と直進案内溝１８の作用により光軸Ｘの周方向への回転が規制されている。また、第１レンズ群保持枠６は、突起部３０と直進案内筒１０の直進案内溝３１との作用により光軸Ｘの周方向への回転が規制されている。また、第２レンズ群保持枠７は、腕部３２と直進案内筒１０の長孔部３５との作用により光軸Ｘの周方向への回転が規制されている。したがって、カム筒９を回転すると、第１レンズ群保持枠６は、第１カムフォロア２４と第１カム溝２５の作用を受けて、第１カム溝２５の形状に従ってカム筒９の回転角と回転方向に応じて前後方向に移動することができる。また、第２レンズ群保持枠７も、第２カムフォロア２６と第２カム溝２７の作用を受けて、第２カム溝２７の形状に従ってカム筒９の回転角と回転方向に応じて前後方向に移動することができる。

（ズームレンズ駆動装置１の動作）
上述の構成を有するズームレンズ駆動装置１は、いわゆる沈胴式のズームレンズ駆動装置として構成されるものである。つまり、非撮影状態において、第１レンズ群保持枠６と第２レンズ群保持枠７とは、配置間隔が狭められ、カム筒９と共に固定筒８の内周側に位置する非撮影位置に収容（沈胴）される。一方、撮影可能状態において、カム筒９、第１レンズ群保持枠６および第２レンズ群保持枠７は、撮影可能位置に配置される。すなわち、カム筒９は、固定筒８から前方に繰り出され、第１レンズ群保持枠６および第２レンズ群保持枠７は、撮影レンズ５が所定の撮影状態となる位置に配置される。

非撮影状態においては、カム筒９は、雄ヘリコイド１９が、雌ヘリコイド１６の後端に配置される非撮影位置に配置される。非撮影位置に配置されるカム筒９は、固定筒８の内周側に配置される。カム筒９が非撮影位置に配置されている状態では、図３に示すように、第１カムフォロア２４は、第１カム溝２５の初期位置Ｓ１に位置し、第２カムフォロア２６は、第２カム溝２７の初期位置Ｓ２に位置する。第１レンズ群保持枠６は、第１カムフォロア２４の初期位置Ｓ１に対応した非撮影位置に配置される。また、第２レンズ群保持枠７は、第２カムフォロア２６の初期位置Ｓ２に対応した非撮影位置に配置される。第１レンズ群保持枠６および第２レンズ群保持枠７は、非撮影位置に配置されているとき、固定筒８の内周に位置している。

雄ヘリコイド１９が雌ヘリコイド１６の後端に配置されている状態、すなわちカム筒９が非撮影位置に配置されている状態で、カム筒９を、右回り（前方から後方に向かって右回り）に回転させると、カム筒９は、雌ヘリコイド１６と雄ヘリコイド１９の作用により前方に向かって移動する。そして、カム筒９が前方に向かって移動し、図１に示すように、雄ヘリコイド１９が雌ヘリコイド１６との噛み合いを外れる位置まで前方に移動されると、突起部２０が溝部２３にガイドされる状態となる。この状態では、カム筒９は、前方向への移動を伴うことなく、光軸Ｘの周方向に回転可能となる。雄ヘリコイド１９が、雌ヘリコイド１６の後端に配置されている状態から雌ヘリコイド１６との噛み合いを外れる位置までのカム筒９の回転角は、非撮影用カム溝２５Ｂ，２７Ｂの光軸Ｘの周囲方向への形成角度に対応する回転角である。

カム筒９を非撮影位置に配置されている状態から右回りに回転し、回転量が非撮影用カム溝２５Ｂ，２７Ｂ（図２参照）の光軸Ｘの周囲方向への形成角度を超えると、初期位置Ｓ１に配置されている第１カムフォロア２４は撮影用カム溝２５Ａ内に配置される。また、初期位置Ｓ２に配置されている第２カムフォロア２６も撮影用カム溝２７Ａ内に配置される。すなわち、第１レンズ群保持枠６および第２レンズ群保持枠７は、撮影可能位置に配置される。第１レンズ群保持枠６および第２レンズ群保持枠７が撮影可能位置に配置されている状態でカム筒９を回転することにより、撮影レンズ５が所定の撮影状態になるように、第１レンズ群保持枠６および第２レンズ群保持枠７を移動させることができる。

第１カム溝２５は、少なくとも撮影用カム溝２５Ａにおいて、第１カムフォロア２４と確動カムの関係を有し、第１カムフォロア２４の軌道は、カム筒９の回転方向に依存しない。一方、第２カム溝２７は、非撮影用カム溝２７Ｂにおいて第２カムフォロア２６と確動カムの関係を有するが、撮影用カム溝２７Ａにおいては、カム面の接線に直交する方向におけるカム溝の幅、たとえば、図２に示すように、接線Ｌと直交する方向Ｄにおけるカム溝の溝幅Ｗが、第２カムフォロア２６の直径Ｒよりも大きく設定されている。したがって、第２カムフォロア２６は、カム筒９が右方向へ回転する場合は、第２カム溝２７の後方側のカム面２７Ｒに規制される軌道で移動し、カム筒９が左方向への回転する場合は、第２カム溝２７の前方側のカム面２７Ｆに規制される軌道で移動する。カム面２７Ｒは、後述するように、第２レンズ群３をワイド位置側からテレ位置側に移動するときに第２カムフォロア２６に作用するテレ側カムとして構成されている。また、カム面２７Ｆは、後述するように、第２レンズ群３をテレ位置側からワイド位置側に移動するときに第２カムフォロア２６に作用するワイド側カムとして構成されている。

ズームレンズ駆動装置１において、第１レンズ群２および第２レンズ群３は、撮影レンズ５の変倍用のレンズ群として構成されている。また、第１カム溝２５および第２カム溝２７は、第１レンズ群２および第２レンズ群３を移動し、撮影レンズ５の焦点距離を変える変倍用のカム溝として構成される。第１レンズ群２は、撮影レンズ５の焦点位置を変える焦点調節系のレンズ群としても構成される。したがって、第１カム溝２５は、第１レンズ群２を焦点調節のために移動させるカム溝部を有する焦点調節用のカム溝として構成されている。第２レンズ群３は、第１レンズ群２と協働して撮影レンズ５の焦点距離を変える変倍系のレンズ群として構成される。したがって、第２カム溝２７は、第２レンズ群３を撮影レンズ５の焦点距離を変化させるために移動させる変倍用のカム溝として構成されている。そして、ズームレンズ駆動装置１は、図示を省略する制御部によりカム筒駆動モーター（図示省略）の回転が制御されることで、第２レンズ群３を、予め段階的に設定されている焦点距離に対応した位置（ズーム位置）に移動することができるように構成されている。たとえば、制御部は、図４に示すワイド位置Ｐ１と、図５に示すミドル位置Ｐ２と、図６に示すテレ位置Ｐ３の３つのズーム位置に、第２レンズ群３を移動することができるように、カム筒駆動モーターの回転を制御する。なお、制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、ズームレンズ駆動装置１の各種動作に係る処理プログラムやデーター等が記憶されている各種のメモリ等が備えられ、該制御部によって、上述のカム筒駆動モーターの駆動制御等、ズームレンズ駆動装置１の動作の制御が司られる。

図７は、カム筒９を右方向に回転させるときの第１カムフォロア２４と第１カム溝２５との位置関係、および第２カムフォロア２６と第２カム溝２７との位置関係を示すものである。図７に示す第２カム溝２７のワイド位置Ｗ１、ミドル位置Ｍ１、テレ位置Ｔ１は、順に、第２レンズ群３を図４に示すワイド位置Ｐ１、図５のミドル位置Ｐ２、図６のテレ位置Ｐ３に配置させることができるカム溝の位置である。図８は、カム筒９を左方向に回転させるときの第１カムフォロア２４と第１カム溝２５との位置関係、および第２カムフォロア２６と第２カム溝２７との位置関係を示すものである。図８に示す第２カム溝２７のテレ位置Ｔ２、ミドル位置Ｍ２、ワイド位置Ｗ２は、順に、第２レンズ群３を図６のテレ位置Ｐ３、図５のミドル位置Ｐ２、図４のワイド位置Ｐ１に配置させることができるカム溝の位置である。

第１カム溝２５は、第２レンズ群３のズーム位置に対応して、撮影レンズ５の焦点調節を行うことができるカム溝形状とされている。つまり、第１カム溝２５には、第２カム溝２７のワイド位置Ｗ１，Ｗ２に対応して、第１レンズ群２を焦点調節のために移動することができる焦点調整用のカム溝領域である焦点調節領域Ｆ１が形成されている。同様に、ミドル位置Ｍ１，Ｍ２に対応して、第１レンズ群２を焦点調節のために移動することができる焦点調整用のカム溝領域である焦点調節領域Ｆ２が形成されている。さらに、テレ位置Ｔ１，Ｔ２に対応して、第１レンズ群２を焦点調節のために移動することができる焦点調整用のカム溝領域である焦点調節領域Ｆ３が形成されている。

第２カム溝２７の撮影用カム溝２７Ａは、上述したように、第２カムフォロア２６の直径Ｒよりも大きな溝幅Ｗに形成されている。そのため、カム筒９を左方向あるいは右方向に回転している状態から回転方向を変えても、カム筒９の回転は、直ちに第２カムフォロア２６に伝達されない。つまり、第２カム溝２７は、第２カムフォロア２６との間に、カム筒９の回転方向を変えても、カム筒９の回転が直ちに第２カムフォロア２６に伝わらないようにするための遊び幅を有している。一方、第１カム溝２５と第１カムフォロア２４とは確動カムの関係を有するので、第１レンズ群保持枠６は、カム筒９の回転に追従して移動する。したがって、カム筒９の回転量が該遊び幅の範囲内である場合には、第２レンズ群３の移動を伴うことなく、第１レンズ群２のみを移動させることができる。このため、第２レンズ群３を、ワイド位置Ｐ１、ミドル位置Ｐ２あるいはテレ位置Ｐ３に配置した状態で、第１レンズ群２のみを移動させて、撮影レンズ５の焦点位置を調節することができる。

具体的には、たとえば、図９に示すように、カム筒９を右方向に回転する場合、第２カムフォロア２６を、第２カム溝２７のワイド位置Ｗ１、ミドル位置Ｍ１あるいはテレ位置Ｔ１のズーム位置に配置した状態で、カム筒９を遊び幅Ｈ分だけ左方向に回転させても、第２レンズ群３については各ズーム位置に停止した状態が保持されるが、第１レンズ群２は第１カム溝２５の作用により移動する。また、図１０に示すように、カム筒９を左方向に回転する場合、第２カムフォロア２６を、テレ位置Ｔ２、ミドル位置Ｍ２あるいはワイド位置Ｗ２のズーム位置に配置した状態で、カム筒９を遊び幅Ｈ分だけ右方向に回転させても、第２レンズ群３については各ズーム位置に停止した状態が保持されるが、第１レンズ群２は第１カム溝２５の作用により移動する。

したがって、第２レンズ群３がワイド位置Ｐ１に停止されている撮影レンズ５を合焦させることができるように、第１レンズ群２を移動させるカム形状に焦点調節領域Ｆ１を構成することで、第２レンズ群３を停止させた状態で、撮影レンズ５の焦点位置を調節することができる。同様に、第２レンズ群３がミドル位置Ｐ２に停止されている撮影レンズ５を合焦させることができるように、第１レンズ群２を移動させるカム形状に焦点調節領域Ｆ２を構成することで、第２レンズ群３を停止させた状態で、撮影レンズ５の焦点位置を調節することができる。また、第２レンズ群３がテレ位置Ｐ３に停止されている撮影レンズ５を合焦させることができるように、第１レンズ群２を移動させるカム形状に焦点調節領域Ｆ３を構成することで、第２レンズ群３を停止させた状態で、撮影レンズ５の焦点位置を調節することができる。

上述のように、１つのカム筒９に、第１レンズ群２を移動させる焦点調節用のカム溝としての第１カム溝２５と、第２レンズ群２を移動させる変倍用のカム溝である第２カム溝２７とを形成することで、１つのカム筒駆動モーターにより撮影レンズ５の焦点距離の変更および焦点調節を行うことができる。つまり、第１レンズ群２と第２レンズ群３を別々の駆動手段により移動させる場合に比べて、部品点数の削減を図ることができる。

なお、第２レンズ群保持枠７には、直進案内筒１０の内周面に接触し、直進案内筒１０に対して付勢される板ばね３８が設けられている。第２カム溝２７は第２カムフォロア２６の直径Ｒよりも大きな溝幅Ｗを有するため、第２カムフォロア２６は、カム面２７Ｒあるいはカム面２７Ｆの規制を外れて前後方向に動き易い。そこで、板ばね３８により第２レンズ群保持枠７に前後方向への制動を作用させることで、第２カムフォロア２６が、カム面２７Ｒあるいはカム面２７Ｆの規制を外れて前後方向に移動してしまうことを防止することができる。

ズームレンズ駆動装置１においては、予め決めた焦点距離のみに対して、焦点調節を行うことができるように、第１カム溝２５が形成されている。つまり、ズームレンズ駆動装置１においては、ワイド位置Ｐ１、ミドル位置Ｐ２、テレ位置Ｐ３の３つの焦点距離のみに対応して焦点調節を行うことができるように、第１カム溝２５に焦点調節領域Ｆ１、焦点調節領域Ｆ２、焦点調節領域Ｆ３が形成されている。このように、特定の焦点距離についてのみ焦点調節を行うように構成することで、カム筒９の全長が長くなることを抑えながら、焦点調節領域Ｆ１、焦点調節領域Ｆ２、焦点調節領域Ｆ３のカム形状を第１レンズ群２の移動距離を多くするようにすることができる。第１レンズ群２の移動距離が多くなるように、焦点調節領域Ｆ１、焦点調節領域Ｆ２、焦点調節領域Ｆ３を形成することで、各焦点位置における焦点調節量を大きくすることができる。

ズームレンズ駆動装置１においては、カム筒９の第２カム溝２７の撮影用カム溝２７Ａにおけるカム面２７Ｒおよびカム面２７Ｆ（図２参照）は、カム形状に変曲点を有していない。すなわち、カム面２７Ｒにはワイド位置Ｗ１からテレ位置Ｔ１の範囲で、曲率の符号が変わる部分がない。また、同様に、カム面２７Ｆにもテレ位置Ｔ２からワイド位置Ｗ２の範囲で、曲率の符号が変わる部分がない。第２カム溝２７がこのように構成されることで、ズームレンズ駆動装置１により変倍される結像の変化がスムーズなものとされている。具体的には、カム筒９の回転角と、撮影レンズ５の焦点距離との関係は、たとえば、図１１に示すグラフのようになる。ズームレンズ駆動装置１においては、第２レンズ群３がワイド位置Ｐ１に配置されているときの焦点距離が６．４４ｍｍに、ミドル位置Ｐ２に配置されている焦点距離が１０．８３ｍｍに、テレ位置Ｐ３に配置されているときの焦点距離が１８．２ｍｍとなるように、構成されている。

一方、たとえば、カム筒９に形成される第２カム溝２７の形状を、図１２に示すカム筒５０のように、カム形状に変曲点があるカム溝５１とした場合には、カム筒５０の回転角と、撮影レンズ５の焦点距離との関係は、たとえば、図１３に示すグラフのようになる。図１１と図１３とを比較して判るように、第２カム溝２７が、カム面２７Ｒ，２７Ｆに変曲点を有しないように構成されていることで、ズームレンズ駆動装置１においては、焦点距離の変化がスムーズなものとされている。

ズームレンズ駆動装置１は、デジタルカメラに備えられるものである。デジタルカメラでは、撮像素子１１に結像している画像がモニターに移し出され、操作者は、この画像を確認しながら撮影を行う。そのため、図１２に示すカム溝５１を用いて撮影レンズ５の変倍を行った際には、モニターに表示される画像の変化は滑らかさを欠いたものとなる。これに対し、第２レンズ群３を移動するカム溝の形状を第２カム溝２７のように変曲点の無い形状とした場合には、撮影レンズ５の変倍を行う際に、モニターに表示される画像の変化が滑らかなものなる。

第２カム溝２７は、図２に示すように、ワイド位置Ｗ１，Ｗ２からテレ位置Ｔ１，Ｔ２に向かって、カム角が大きくなる形状とされている。すなわち、カム面２７Ｒ，２７Ｆは第２カム溝２７の前方側に曲率の中心が配置されている形状とされている。これに対し、たとえば、図１４に示すカム筒６０のカム溝６１のように直線状とすることもできる。しかしながら、カム溝６１とした場合は、たとえば、第１カム溝２５の焦点調節領域Ｆ１と焦点調節領域Ｆ２とを連絡する連絡部６２のカム角の勾配が、図２に示すカム筒９の連結部２５Ｃに比べて急峻となり、第１カムフォロア２４の移動に支障を来す虞がある。これに対し、ズームレンズ駆動装置１の第２カム溝２７は、ワイド位置Ｗ１，Ｗ２からテレ位置Ｔ１，Ｔ２に向かってカム角が大きくなる形状とされている。このように第２カム溝２７を構成することで、図２に示すように、第１カム溝２５の焦点調節領域Ｆ１と焦点調節領域Ｆ２とを連絡する連絡部２５Ｃのカム角の勾配を、図１４に示す連絡部６２の勾配に比べて小さなものとすることができる。したがって、ズームレンズ駆動装置１は、第１カムフォロア２４の移動が円滑化なものとされている。

（本実施の形態の主な効果）
ズームレンズ駆動装置１は、ステップズーム機能を有するデジタルカメラに装着されるものであり、予め決められているズーム位置において、焦点調節を行うことができるように構成されている。本実施形態においては、ズーム位置は、第２レンズ群３が、ワイド位置Ｐ１に配置されているときのワイド位置と、テレ位置Ｐ３に配置されているときのテレ位置と、ワイド位置Ｐ１とテレ位置Ｐ３との間に設定されるミドル位置Ｐ２に配置されているミドル位置の３段階に設定されている。カム筒９には、第１レンズ群２に連結する第１カムフォロア２４に作用し第１レンズ群２を移動させる第１カム溝２５と、第２レンズ群３に連結する第２カムフォロア２６に作用することで第２レンズ群３を移動させる第２カム溝２７とが形成されている。第１カム溝２５は、撮影レンズ５の焦点調節動作を行うために、第１レンズ群２を移動させる焦点調節用のカム溝であり、第２カム溝２７は、第２レンズ群３を移動し、第１レンズ群２と協働で撮影レンズ５のズーム動作を行うための変倍用のカム溝である。第２カム溝２７は、図２に示すように、カム溝の溝幅Ｗが、第２カムフォロア２６の直径Ｒよりも大きく設定されている。カム溝の溝幅Ｗを直径Ｒよりも大きく設定することで、第２カム溝２７には、第２レンズ群３がワイド位置Ｐ１、ミドル位置Ｐ２、またはテレ位置Ｐ３に配置されている状態で、カム筒９が所定の回転方向、すなわち、撮影レンズ５の変倍率を大きくするズームアップの方向（右回転）、あるいは撮影レンズ５の変倍率を小さくするズームダウンの方向（左回転）に対して反対方向に所定量を回転させられても、ワイド位置Ｐ１、ミドル位置Ｐ２、またはテレ位置Ｐ３に配置されている第２レンズ群３に対して光軸方向への駆動力を作用させない領域が形成される。

なお、該所定量は、ズームアップ時に第２カムフォロア２６がカム面２７Ｒに規制されている状態からカム筒９を反対方向に回転させ、第２カムフォロア２６がカム面２７Ｆに規制されるまでの回転量である。また、ズームダウン時に第２カムフォロア２６がカム面２７Ｆに規制されている状態からカム筒９を反対方向に回転させ、第２カムフォロア２６がカム面２７Ｒに規制されるまでの回転量である。

ズームレンズ駆動装置１は、上述のように、１つのカム筒９に、焦点調節用のカム溝としての第１カム溝２５および第２レンズ群２を移動させる変倍用のカム溝である第２カム溝２７が形成されているため、１つのカム筒駆動モーターにより撮影レンズ５の焦点距離の変更と焦点調節を行うことができ、第１レンズ群２と第２レンズ群３を別々の駆動手段により移動させる場合に比べて、部品点数の削減を図ることができる。

なお、撮影レンズ５は、結像側に向かう光束がテレセントリックとなるテレセントリック光学系として構成されている。結像側に向かう光束がテレセントリックとなるように撮影レンズ５を構成することで、撮像素子１１を構成する各画素の入射開口によりけられてしまう光量を少なくすることができる。

カム筒は、図１２に示す構成のカム筒５１としてもよい。カム筒５０は、カム筒９の第２カム溝２７に対応するカム溝がカム溝５１として構成されている。他の構成については、カム筒９と同様である。カム溝５１は、ワイド位置Ｗ５１Ａ，Ｗ５１Ｂ、ミドル位置Ｍ５１Ａ，Ｍ５１Ｂ、テレ位置Ｔ５１Ａ，Ｔ５１Ｂが、順に、第２カム溝２７のワイド位置Ｗ１、Ｗ２、ミドル位置Ｍ１，Ｍ２、テレ位置Ｔ１，Ｔ２に対応する位置である。また、ワイド位置Ｗ５１Ａ，Ｗ５１Ｂの内側に形成されるカム溝５１Ａ、ミドル位置Ｍ５１Ａ，Ｍ５１Ｂの内側に形成されるカム溝５１Ｂ、およびテレ位置Ｔ５１Ａ，Ｔ５１Ｂの内側に形成されるカム溝５１Ｃは、カム筒９の回転方向に沿って形成されている。つまり、カム溝５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの部分が、カム筒９が回転されても第２レンズ群３に対して光軸方向への駆動力を作用させない領域として構成されている。

また、カム筒は、図１５に示すカム筒７０としてもよい。カム筒７０は、第１カム溝７１が第２カム溝２７に対応する変倍用のカム溝であり、第２カム溝７２が第１カム溝２５に対応する焦点調節用のカム溝である。つまり、第１レンズ群は、第２レンズ群と協働して撮影レンズの焦点距離を変えるレンズ群として構成され、第２レンズ群は、撮影レンズの焦点位置を変える焦点調節系のレンズ群としても構成される。第１カム溝７１は、ワイド位置Ｗ７１Ａ，Ｗ７１Ｂ、ミドル位置Ｍ７１Ａ，Ｍ７１Ｂ、テレ位置Ｔ７１Ａ，７１Ｂが、順に、第２カム溝２７のワイド位置Ｗ１、Ｗ２、ミドル位置Ｍ１，Ｍ２、テレ位置Ｔ１，Ｔ２に対応する位置である。つまり、第１レンズ群がワイド位置Ｗ７１Ａ，Ｗ７１Ｂに対応した位置に配置されているとき、第１レンズ群はワイド位置に配置され、また、第１レンズ群がミドル位置Ｍ７１Ａ，Ｍ７１Ｂに対応した位置に配置されているとき、第１レンズ群はミドル位置に配置される。また、第１レンズ群がテレ位置Ｔ７１Ａ，７１Ｂに対応した位置に配置されているとき、第１レンズ群はテレ位置に配置される。ワイド位置Ｗ７１Ａ，Ｗ７１Ｂの内側に形成されるカム溝７１Ａ、ミドル位置Ｍ７１Ａ，Ｍ７１Ｂの内側に形成されるカム溝７１Ｂ、およびテレ位置Ｔ７１Ａ、Ｔ７１Ｂの内側に形成されるカム溝７１Ｃは、カム筒７０の回転方向に沿って形成されている。したがって、カム溝７１Ａ，７１Ｂ、７１Ｃは、カム筒７０が回転されても第１レンズ群２に対して光軸方向への駆動力を作用させない領域となる。

ズームレンズ駆動装置１は、図１，２に示すように、第１レンズ群２を焦点調節のために移動し、第２レンズ群３を変倍のために移動する構成が好ましい。かかる構成とすることで、撮影レンズ５の光学設計を行い易くなる。図１５に示すように、第１レンズ群を変倍調節のために移動し、第２レンズ群を焦点調節のために移動する構成とした場合には、撮影レンズの横倍率が−１前後となるときの焦点調節系のレンズの移動量に対して、焦点位置の変化の割合が極端に小さくなり易く、撮影レンズの設計が行い難いという問題が発生する。しかしながら、第１レンズ群２を焦点調節のために移動し、第２レンズ群３を変倍のために移動する構成とした場合には、撮影レンズ５の横倍率が−1前後となるときの第１レンズ群２の移動量に対して、焦点位置の変化の割合を大きくすることができ、撮影レンズ５の光学設計を行い易くなる。

第２カム溝２７は、ズームレンズ駆動装置１がワイド端側からテレ端側にズーム動作を行うときに第２カムフォロア２６に対して作用するテレ側カムとしてのカム面２７Ｒと、テレ側端側からワイド端側にズーム動作を行うときに第２カムフォロア２６に対して作用するワイド側カムとしてのカム面２７Ｆを有し、カム面２７Ｒおよびカム面２７Ｆは、カム形状に変曲点を有しない構成とされている。

第２カム溝２７のカム面２７Ｒおよびカム面２７Ｆのカム形状に変曲点を有しない構成とすることで、ズームレンズ駆動装置１により変倍される結像の変化がスムーズなものとされる。

カム面２７Ｒおよびカム面２７Ｆの各ズーム位置におけるカム角は、テレ端側ほど大きく構成されている。

第２カム溝２７をこのように構成することで、第１カム溝２５の焦点調節領域Ｆ１と焦点調節領域Ｆ２とを連絡する連絡部２５Ｃ（図２参照）のカム角の勾配を、カム面２７Ｒおよびカム面２７Ｆを直線とした場合に比べて小さなものとすることができる。つまり、ズームレンズ駆動装置１の第１カムフォロア２４の移動を円滑化なものとすることができる。

なお、図１６に示すカム筒８０のように、第１カム溝２５の焦点調節領域Ｆ２と焦点調節領域Ｆ３と直線的に連絡する構成としてもよい。このように構成した場合には、焦点調節領域Ｆ２と焦点調節領域Ｆ３との間における第１カムフォロア２４の移動をスムーズなものにすることができる。しかしながら、第１カム溝２５の焦点調節領域Ｆ２と焦点調節領域Ｆ３との連絡部の形状を図２の構成とした場合には、焦点調節領域Ｆ２と焦点調節領域Ｆ３における第１レンズ群２の移動量を多くすることができ、焦点調節量を多くすることができる。

上述した本発明の実施の形態に係るズームレンズ駆動装置１は、本発明の一例ではあり、これに限定されるものではない。たとえば、上述の実施の形態では、ズーム位置が３段階に設定される例を示しているが、２段階、あるいは４段階以上のズーム位置に設定される構成としてもよい。また、上述の実施の形態では、撮影レンズ５は３群構成とされているが、焦点調整用のレンズ群と変倍用のレンズ群の２群構成としてもよい。あるいは、４群以上の構成とし、焦点調節と変倍に拘わるレンズ群を１つのカム筒で移動させる構成としてもよい。

１ … ズームレンズ駆動装置
２ … 第１レンズ群
３ … 第２レンズ群
５ … 撮影レンズ
９ … カム筒
２４ … 第１カムフォロア
２５ … 第１カム溝
２６ … 第２カムフォロア
２７ … 第２カム溝
２７Ｆ … カム面（ワイド側カム）
２７Ｒ … カム面（テレ側カム）
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ … 焦点調節領域（焦点調整用のカム溝領域）

Claims (4)

1. ワイド端とテレ端との間のズーム範囲内で、段階的に複数のズーム位置が設定されており、この各ズーム位置に対応する焦点距離となるように撮影レンズの焦点距離を変化させるズーム動作とともに、各ズーム位置ごとに合焦位置を変化させる焦点調節動作を行うステップズーム機能を有するデジタルカメラに装着されるズームレンズ駆動装置において、
   上記撮影レンズは、結像側に向かう光束がテレセントリックとなるように、被写体から順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群とを少なくとも有し、
   上記第１レンズ群に連結する第１カムフォロアに作用し上記第１レンズ群を移動させる第１カム溝と、上記第２レンズ群に連結する第２カムフォロアに作用することで上記第２レンズ群を移動させる第２カム溝とを有する１個のカム筒の回転により、上記第１レンズ群および上記第２レンズ群が移動され、
   上記第１レンズ群および上記第２レンズ群は変倍用のレンズ群を構成し、上記第１レンズ群および上記第２レンズ群のうち、いずれか一方は焦点調節系のレンズ群であり、他方は変倍系のレンズ群であって、
   上記第１カム溝および上記第２カム溝は、各カム溝が対応するレンズ群に対応して、いずれか一方のカム溝は上記焦点調節系のレンズ群を焦点調節のために移動させる焦点調整用のカム溝領域を有する焦点調節用のカム溝であり、他方のカム溝は変倍系のレンズ群を移動させる変倍用のカム溝であり、少なくとも所定のズーム位置において、所定の回転方向に対して反対方向に所定量を回転させられても、上記対応するレンズ群に対して光軸方向への駆動力を作用させない領域を有する、
   ことを特徴とするズームレンズ駆動装置。
2. 請求項１に記載のズームレンズ駆動装置において、
   上記第２レンズ群は変倍系のレンズ群であり、上記第２レンズ群に対応して設けられる前記第２カム溝は変倍用のカム溝である、
   ことを特徴とするズームレンズ駆動装置。
3. 請求項２に記載のズームレンズ駆動装置において、
   前記第２カム溝は、ワイド端側からテレ端側にズーム動作を行うときに前記第２カムフォロアに対して作用するテレ側カムと、テレ端側からワイド端側にズーム動作を行うときに前記第２カムフォロアに対して作用するワイド側カムとを有し、
   前記テレ側カムおよび前記ワイド側カムは、カム形状に変曲点を有しない、
   ことを特徴とするズームレンズ駆動装置。
4. 請求項２または３に記載のズームレンズ駆動装置において、
   前記テレ側カムおよび前記ワイド側カムの前記各ズーム位置におけるカム角は、テレ端側ほど大きいこと、
   を特徴とするズームレンズ駆動装置。

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