JP2012088452A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動動作中の騒音の少ないリードスクリューを適用する駆動機構を備えたレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒１は、二群構成のズームレンズのうちの物体側副レンズ４２ａと、物体側副レンズ４２ａを保持する第二群前枠１６と、第二群前枠１６を進退可能に支持する第二ズーム枠１１と、第二ズーム枠１１に配され、第二群前枠１６を光軸方向に案内するガイド軸１７，１８と、第二ズーム枠１１に配されるリードスクリュー２２と、第二群前枠１６上に配置された永久磁石５２と、永久磁石５２に対向した状態で第二ズーム枠１１上に配置されたホール素子５１と、磁性材で形成され、リードスクリュー２２に螺合し、永久磁石５２に対してホール素子５１の反対側に配されている第二群前枠１６のガイド溝１６ａに嵌入するナット２６とを具備している。
【選択図】図６

Description

本発明は、レンズ駆動機構を適用するレンズ鏡筒に関する。

従来のレンズ鏡筒のレンズ駆動装置として、レンズ群の光軸方向の位置決め精度の向上や進退駆動時のガタの少ないレンズ駆動装置を実現できるものとして、特許文献１および２に開示されたレンズ駆動装置がある。

特許文献１のレンズ駆動装置は、光軸方向の直動精度、位置決め精度、および、応答精度を向上させたものである。該駆動装置においては、図１０に示すようにレンズ２１Ａを保持するレンズ枠２Ａは、２本のガイド軸３１Ａに支持され、ガイド軸３１Ａに対して移動可能に支持されるレンズ枠２Ａの連結部２２Ａを介してリードスクリュー６１Ａに螺合するナット体５Ａによって進退駆動される。連結部２２Ａとナット体５Ａの間には、磁性体からなる球体４Ａを配置し、連結部２２Ａとナット体５Ａには永久磁石２３Ａ，５２Ａが埋め込まれている。従って、連結部２２Ａとナット体５Ａが球体４Ａを介在した状態で吸着され、レンズ枠２Ａの駆動時における光軸方向のガタつきが効果的に抑制される。

特許文献２のレンズ駆動装置は、構成が簡単でガタのないレンズ駆動を実現できる装置に関するものである。該駆動装置においては、図１１に示すようにレンズを保持するレンズ枠１０Ｂ側に磁石２１Ｂを配し、レンズ枠１０Ｂを支持するシャフト５０Ｂを磁性体で形成する。シャフト５０Ｂを挿入する孔１２Ｂは、三角孔形状とする。シャフト５０Ｂと磁石２１Ｂの間に生じる磁力によりシャフト５０Ｂと孔１２Ｂとのガタつきが効果的に抑制される。

特開２００９−１６３０１７号公報 特開２００８−２１６９２７号公報

特許文献１に開示されたレンズ駆動装置では可動のレンズ枠２Ｂの繰り出しと繰り込みの方向が切り換えられたときにナット体５Ａと該ナット体５Ａをガイドするガイド軸３１Ａやガイド溝などの隙間で音が発生する問題があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、駆動動作中の騒音の少ない鏡枠進退機構を備えたレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のレンズ鏡筒は、可動レンズと、上記可動レンズを保持するレンズ枠と、上記レンズ枠を進退可能に支持するズーム枠と、上記ズーム枠に配され、上記レンズ枠を光軸方向に案内する複数のガイド軸と、上記ズーム枠に配されるリードスクリューと、上記レンズ枠上に配置された永久磁石と、上記永久磁石に対向した状態で上記ズーム枠上に配置されたホール素子と、磁性材で形成され、上記リードスクリューに螺合し、上記永久磁石に対して上記ホール素子の反対側に配されている上記レンズ枠のガイド溝に嵌入するナットとを具備している。

本発明は、駆動動作中の騒音の少ない駆動機構を備えたレンズ鏡筒を提供することができる。

本発明の一実施形態のレンズ鏡筒の分解斜視図 図１のレンズ鏡筒の沈胴状態における縦断面図 図１のレンズ鏡筒のワイド状態における縦断面図 図１のレンズ鏡筒のテレ状態における縦断面図 図１のレンズ鏡筒の正面図 図１のレンズ鏡筒の二群ズーム枠の斜視図 図６のＡ−Ａ断面図であって、ナットまわりの断面図 図７のＢ−Ｂ断面図 図１のレンズ鏡筒のナットの変形例を適用した場合の図６のＡ−Ａ断面図に対応するナットまわりの断面図 従来のレンズ鏡筒のレンズ駆動機構における鏡枠の断面図 別の従来のレンズ鏡筒のレンズ駆動機構における鏡枠正面図

本発明の一実施形態のレンズ鏡筒について、図１〜５を用いて説明する。

本実施形態のレンズ鏡筒１は、一眼レフデジタルカメラに着脱可能なズームレンズ鏡筒であり、二群レンズ構成の撮影光学系を有している。上記二群構成の撮影光学系は、図２〜４に示すようにズーミング時に撮影レンズ光軸Ｏ方向に進退駆動される第一レンズ群４１と第二レンズ群４２からなる二群ズームレンズであり、第一レンズ群４１は、３枚のレンズからなり、負屈折力を有している。第二レンズ群４２は、９枚構成の正屈折力を有するレンズ群であり、正屈折力の単レンズであって、フォーカシング時に光軸Ｏ方向に進退駆動される物体側副レンズ４２ａと、８枚構成の像側副レンズ４２ｂとで構成される。

一般的に広角ズームレンズは、広い画角を確保するために、物体側に配置された第一レンズ群が径方向へ大きくなりやすい。また、高性能化のためには第一レンズ群の構成が複雑化しやすく、第一レンズ群の小型化に不利になる可能性がある。そこで、本実施形態の場合、上述した構成の二群ズームレンズの撮影光学を採用することで径方向の大型化を抑え、画角の確保を有利とした。また、正屈折力の単レンズの物体側副レンズ４２ａを適用することで第一レンズ群４１からの発散する光軸Ｏ上の光束を屈折させ、第二レンズ群４２の径方向のサイズを小さくすることを可能にしている。

なお、以下の説明において、上記光軸Ｏ方向のうち、物体側方向を前方とし、像側方向を後方とする。また、光軸Ｏに直交する方向であって、前面側から見て左右方向をＸ方向とし、光軸ＯおよびＸ方向に直交する上下方向をＹ方向とする。光軸Ｏと直交する平面をＸＹ平面とする。

レンズ鏡筒１の主要構成部材は、図１に示すように光軸Ｏ前方側から順次、レンズフード３５が着脱可能な前環９と、第一レンズ群４１を保持する第一群枠８と、前環９が前面側に固着され、第一群枠８を保持する第一ズーム枠７と、第二レンズ群４２のうちの物体側副レンズ４２ａを保持するレンズ枠である第二群前枠１６と、第二レンズ群４２のうちの像副側レンズ４２ｂを保持する第二群後枠１２と、第二群前枠１６と第二群後枠１２との間に介在する絞り羽根１４を支持する絞り枠１３と、第二群前枠１６、絞り枠１３、第二群後枠１２を支持するズーム枠である第二ズーム枠１１と、第一ズーム枠７および第二ズーム枠１１を進退駆動するカム枠６と、固定枠５と、固定枠５を固定支持する本枠２と、本枠２に固着されるレンズマウント３１とを備えている。

本枠２と固定枠５は、共に円筒形状部材であり、本枠２の内部に固定枠５が固定支持される。本枠２の外周部には、ズーム環３および距離環４が回転可能に嵌入している。本枠２の後端部にはメイン基板３３を挟持する状態でレンズマウント３１とカバー環３２が装着される。

カム枠６は、円筒形状の枠部材であり、固定枠５の外周部に回転可能な状態で嵌入する。カム枠６の外周に第一ズーム枠進退駆動用カム溝６ａが設けられ、内周に第二ズーム枠進退駆動用カム溝６ｂが設けられている。

第一ズーム枠７は、円筒形状の部材であり、カムフォロア７ａ（図２）をカム溝６ａに係合させた状態でカム枠６の外周に嵌入しており、固定枠５により回転規制された状態で進退可能に支持される。従って、カム枠６が回転駆動されると、第一ズーム枠７は、光軸Ｏ方向に進退駆動される。

第一群枠８は、中央開口部に第一レンズ群４１が保持されており、第一ズーム枠７の前部に固定支持される。

第二ズーム枠１１は、固定枠５の内周に回転規制され、進退可能に支持されている。第二ズーム枠１１の外周部に３つのカムフォロア１１ａが設けられ、該カムフォロア１１ａは、カム枠６の内周部のカム溝６ｂに嵌入しおり、第二ズーム枠１１は、カム枠６の回転によって光軸Ｏ方向に進退移動する。

第二ズーム枠１１の前方側に２本の光軸Ｏ方向に沿ったガイド軸１７，１８が固定支持されている。ガイド軸１７，１８によって第二群前枠１６が進退移動可能な状態で支持されている。第二ズーム枠１１に対して第二群前枠１６の後方側に絞りモータ２５付き絞り枠１３が支持され、さらに、第二ズーム枠１１の後方の中央開口部に第二群後枠１２が嵌入固定されている。第二ズーム枠１１の前面部には、第二ズーム枠カバー１５が装着されている。

第二群前枠１６は、中央開口部に第二レンズ群４２のうち、単レンズからなる可動レンズである物体側副レンズ４２ａが保持されている。第二群後枠１２の中央開口部には第二レンズ群４２のうち、８枚構成の像側副レンズ４２ｂが保持されている。

また、第二ズーム枠１１にはホール素子取り付け突起部１１ｂが設けられており、該突起部１１ｂの根元部を跨ぐ状態でフォーカスモータ取り付け板２３が固着されている。これらホール素子取り付け突起部１１ｂ、フォーカスモータ取り付け板２３の詳細については、図６〜８を用いて後で説明する。

第二群前枠１６は、第二ズーム枠１１に対してナット２６に当接させるための引っ張りバネ２７により光軸Ｏ方向前方側に付勢され、かつ、ガイド軸に対するガタ取り用引っ張りバネ２８により光軸Ｏまわりに回転付勢されて支持されている。

フォーカスモータ２１のリードスクリュー２２に螺合するナット２６は、引っ張りバネ２７の付勢力を受ける第二群前枠１６の前面当接部１６ｂに当接し、第二群前枠１６の進退駆動を行う。なお、このナット２６による第二群前枠１６のレンズ駆動機構の詳細については、上述したホール素子取り付け突起部１１ｂ、フォーカスモータ取り付け板２３の詳細と合わせて、図６〜８を用いて、次に説明する。

図６に示すように第二ズーム枠１１の前方に第二群前枠１６がガイド軸１７，１８により進退可能に支持されいるが、第二ズーム枠１１には上方のガイド軸１７側に向けて突出したホール素子取り付け突起部１１ｂが設けられている。このホール素子取り付け突起部１１ｂの先端部には回路基板（図示せず）が固着されており、この回路基板上にホール素子５１の信号端子と電源端子が半田付けにより固着されている。なお、ホール素子５１は、両極検知タイプで外形寸法２ｍｍ×３ｍｍのものを適用する。

第二ズーム枠１１には上述したようにホール素子取り付け突起部１１ｂの根元部を跨ぐ状態でコの字状のフォーカスモータ取り付け板２３が位置決めピン１１ｃによって位置決めされ、ビス５３により固着されている。

フォーカスモータ取り付け板２３には、出力軸としてリードスクリュー２２を有するフォーカスモータ２１が取り付けられ、リードスクリュー２２の先端側は該取り付け板２３により支持されている。リードスクリュー２２には磁性体からなるナット２６が螺合している。

第二群前枠１６のガイド軸１７の近傍にはホール素子５１に対して所定の隙間のある対向状態で永久磁石５２がアウトサート成形により固着されている。永久磁石５２は、光軸Ｏ方向にＮ極およびＳ極５２ａ，５２ｂが着磁されている（図８）。なお、この永久磁石５２は、光軸Ｏ方向に複数個のＮＳ極をそれぞれ接合、または、多極化（ＮＳ，ＮＳ）鎖構造にすることも可能である。この場合、可動のレンズ枠に位置決め精度が向上する。

さらに、第二群前枠１６には光軸Ｏ方向に沿ったガイド溝１６ａが永久磁石５２の下側に近接し、かつ、ホール素子５１に対する反対側の位置に設けられている（図６，７）。このガイド溝１６ａには、ナット２６の小円弧断面の先端回転止め部２６ａが摺動可能に嵌入する。

上述したレンズ駆動機構において、フォーカスモータ２１の回転にともないリードスクリュー２２が回転すると、ナット２６は回転規制された状態で光軸Ｏ方向に移動する。また、前述したようにナット２６の背面には第二群前枠１６の前面当接部１６ｂが引っ張りバネ２７の付勢力が作用した状態で当接している。従って、ナット２６とともに第二群前枠１６は、光軸Ｏ方向に進退移動する。第二群前枠１６の進退位置については、ホール素子５１によって永久磁石５２との光軸Ｏ方向相対位置が検出され、その検出信号を第二群前枠１６、すなわち、物体側副レンズ４２ａの進退位置情報としてレンズマウント３１の通信接点部を介して一眼レフカメラ側の制御部に取り込まれる。

上述した第二群前枠１６の進退動作中、磁性体からなるナット２６の先端回転止め部２６ａは、永久磁石５２の下方に位置するガイド溝１６ａに嵌入していることから永久磁石５２側に吸引され、ガイド溝１６ａの上面に常に当接している。従って、リードスクリュー２２の回転方向が切り換えられたときでも先端回転止め部２６ａとガイド溝１６ａとの嵌入ガタにより発生する音が抑制される。

上述した構成を有するレンズ鏡筒１において、ズーミングは、ズーム環３を回転操作することによってカム枠６が回転駆動され、第一レンズ群４１を保持する第一群枠８を支持する第一ズーム枠７、および、第二レンズ群４２を保持する第二群前枠１６，第二群後枠１２を支持する第二ズーム枠１１がそれぞれのズーミング位置に進退移動する。具体的には、図２に示される沈胴状態から第一ズーム枠７および第二ズーム枠１１がそれぞれ繰り出され、図３に示されるワイド状態では第一ズーム枠７と第二ズーム枠１１との距離が相対的に広がる。続いて、図４に示されるテレ状態では第一ズーム枠７が僅かに繰り込まれ、第二ズーム枠１１は、繰り出し方向に移動し、第一ズーム枠７と第二ズーム枠１１との相対距離が狭まる。

上記ズーミング動作後、フォーカスモータ２１が回転駆動され、ナット２６を介して第二レンズ群４２のうち、物体側副レンズ４２ａを保持する第二群前枠１６がフォーカシング位置に移動する。なお、距離環４を回転操作した場合、距離環４の回転量に応じてフォーカスモータ２１が回転駆動され、第二群前枠１６が上記回転量に対応するフォーカシング位置に移動する。

本実施形態のレンズ鏡筒１によれば、磁性体からなり、リードスクリュー２２に螺合するナット２６の先端回転止め部２６ａを第二群前枠１６の移動位置検出のために配される永久磁石５２の下部のガイド溝１６ａに嵌入するように構成したので、先端回転止め部２６ａが永久磁石５２により吸引力を受け、ガイド溝１６ａの上面に常に当接する。従って、フォーカシング駆動時、特に進退方向が切り換えられたときに先端回転止め部２６ａとガイド溝１６ａとの間のガタによる音発生がなくなり、騒音が抑えられる。

また、撮影光学系として負屈折力、正屈折力をもつ二群構成ズームレンズを採用し、フォーカシング駆動時、進退駆動される物体側副レンズ４２ａを正屈折力の単レンズとすることでレンズ鏡筒の外径の小径化を実現可能にしている。

また、磁性体で形成されたナット２６に対する変形例として図９に示すナット２６Ａを適用することも可能である。このナット２６Ａは、雌ネジ部や回転止め部２６Ａａ外周部を合成樹脂等の非磁性体で形成し、先端回転止め部２６Ａａの内部に磁性体２６Ａｂをインサート成形、または、アウトサート成形で埋め込む。この変形例によると、ナット２６Ａを基本的に合成樹脂で製作することが可能になる。

この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。例えば、本発明ではズーム枠は第二ズーム枠としたが、公知のレンズ鏡筒等ではレンズ枠を第四群レンズとし、ズーム枠を第四群枠に置き換えることも可能である。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

上述のように本発明のレンズ鏡筒は、駆動動作中の騒音の少ないリードスクリューを適用するレンズ駆動機構を備えたレンズ鏡筒としての利用が可能である。

１１…第二ズーム枠（ズーム枠）
１６…第二群前枠（レンズ枠）
１６ａ…ガイド溝
１７，１８…ガイド軸
２２…リードスクリュー
２６，２６Ａ…ナット
４１…第一レンズ群
４２…第二レンズ群
４２ａ…物体側副レンズ（可動レンズ）
５１…ホール素子
５２…永久磁石

Claims (3)

1. 可動レンズと、
   上記可動レンズを保持するレンズ枠と、
   上記レンズ枠を進退可能に支持するズーム枠と、
   上記ズーム枠に配され、上記レンズ枠を光軸方向に案内する複数のガイド軸と、
   上記ズーム枠に配されるリードスクリューと、
   上記レンズ枠上に配置された永久磁石と、
   上記永久磁石に対向した状態で上記ズーム枠上に配置されたホール素子と、
   磁性材で形成され、上記リードスクリューに螺合し、上記永久磁石に対して上記ホール素子の反対側に配されている上記レンズ枠のガイド溝に嵌入するナットと、
   を具備したレンズ鏡筒。
2. 上記可動レンズは、撮像面上に像を形成する二群構成のズームレンズであって、物体側から像側の順に負屈折力の第一レンズ群と、正屈折力の第二レンズ群とからなり、上記可動レンズは、上記第二レンズ群の１つを構成する正屈折力レンズであり、上記レンズ枠を介して光軸方向へ移動してフォーカシング駆動されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 上記ナットは、非磁性材料で形成し、磁性材がアウトサート成形、または、インサート成形により埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。

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