JP2012173524A - レンズ鏡筒およびそれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガイドバーの倒れ調整を良好に行い、ガイドバーの支持バラツキを軽減することができ、レンズ移動枠をガイドバーに沿って高精度に移動することができるレンズ鏡筒を得ること。
【解決手段】 レンズを支持し、光軸方向に移動する支持枠と、該支持枠を光軸に沿ってガイドするガイド部材と、該ガイド部材を支持する為のガイド部材支持枠と、前記ガイド部材支持枠には前記ガイド部材を支持する為のガイド部材支持孔を有し、前記ガイド部材の少なくとも一端には少なくとも一部が球形状の接触部が形成され、前記ガイド部材支持孔と前記接触部は嵌合支持され、前記ガイド部材支持枠を光軸に対して直交する方向に移動させることによって、前記ガイド部材は前記接触部の球形状の中心を支点として光軸に対して倒れ調整されること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ鏡筒およびそれを用いた光学機器に関し、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ等の光学機器に好適なものである。

従来、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の光学機器におけるレンズ鏡筒では、ズームイングやフォーカシングにおいて、レンズ移動枠を移動させるとき光軸に平行に配置されたガイドバーを利用している。ガイドバーにレンズ移動枠を保持して光軸方向に移動させる事で精度良くズームイングやフォーカスシングを行っている。

近年、これらの光学機器に用いられる撮影レンズには、広画角・高ズーム比、高解像力であることが要望されている。そしてそれに伴い撮影レンズは、それを構成する各レンズの偏芯、倒れに対する光学性能バラツキの比である敏感度が高くなっている。このため、従来通りの寸法公差で作成された部品を用いても、部品寸法のバラツキや組立てのバラツキが許容値を超えて所望の光学性能を得るのが難しくなってきている。

従来より所望の光学性能を得るために敏感度の高いレンズを偏心調整していた。また、撮像素子の高画素化に伴い撮像素子のセルピッチが微細化して、撮影レンズの高敏感度と重なって被写界深度が浅くなってきた。この為、レンズ移動枠に高精度な位置制御が必要になっている。従来より多くの光学機器では、ボイスコイルモータ等のリニアアクチュエータと高分解能な位置センサを用いてレンズの移動枠の位置制御を高精度に行っている。

撮影レンズを構成するレンズのうち敏感度の高いレンズの偏心誤差の調整を行ったレンズ鏡筒が知られている（特許文献１）。特許文献１では、ズーミングやフォーカシングをするレンズ移動枠の倒れ調整をレンズ移動枠の移動を規制するガイドバーの傾きを調整して光学性能を良好に維持している。

特許文献１のレンズ鏡筒ではガイド部材の一端をレンズ鏡筒に固定にし、もう一方の端を、レンズ鏡筒とは別に設けられた軸受け部材に嵌合固定している。軸受け部材の中心と軸受け部材のガイドバー勘合穴の中心位置は光軸直行方向に編芯して配置されている。また、レンズ鏡筒に設けられた孔部に軸受け部材を装脱可能な状態に設定している。そして、例えば軸受け孔の中心と軸受け部材の中心との偏芯量が異なる複数種類の軸受け部材を用意する事でレンズ移動枠の倒れ調整を行っている。

特開２００６−２２７１７０号

特許文献１に開示されたレンズ鏡筒では、図９に示すようにガイドバー９１を固定部材９３に設けたガイド部材支持孔９２で嵌合支持している。ガイド部材支持孔９２で嵌合支持されたガイドバー９１の傾き調整は、調整を行う事で嵌合孔部９４がガイドバー９１により変形させられる事で調整される。調整が繰返されるとガイドバー９１の支持力が弱まり、最悪の場合ガイドバー９１とガイド部材支持孔９２との間にガタが発生する。また、嵌合孔部９４が変形するとガイドバー９１の調整時の回転支点が変化する為、調整を繰返す程安定した調整が難しくなってしまう。

嵌合孔部９４の変形を抑制する方法としてガイド部材支持枠９２の深さを深く設定する方法がある。しかしながらこの方法は倒れ調整が難しく光学性能を良好に維持するのが難しい。例えばガイドバー９１が変形した状態で支持される事となりレンズ移動枠の駆動特性のバラツキが大きくなってくる。ガイドバーのガイド部材支持孔での支持のバラツキが大きいと、例えば駆動部にボイスコイルモータを使用した際には駆動特性のバラツキに直結し、発振し制御不能となることがある。つまりガイドバーの倒れ調整には、安定した調整と支持のバラツキを軽減することが求められている。

本発明は、ガイドバーの倒れ調整を良好に行い、ガイドバーの支持バラツキを軽減することができ、レンズ移動枠をガイドバーに沿って高精度に移動することができるレンズ鏡筒およびそれを用いた光学機器の提供を目的とする。

本発明のレンズ鏡筒は、レンズを支持し、光軸方向に移動する支持枠と、該支持枠を光軸に沿ってガイドするガイド部材と、該ガイド部材を支持する為のガイド部材支持枠と、前記ガイド部材支持枠には前記ガイド部材を支持する為のガイド部材支持孔を有し、前記ガイド部材の少なくとも一端には少なくとも一部が球形状の接触部が形成され、前記ガイド部材支持孔と前記接触部は嵌合支持され、前記ガイド部材支持枠を光軸に対して直交する方向に移動させることによって、前記ガイド部材は前記接触部の球形状の中心を支点として光軸に対して倒れ調整されることを特徴としている。

本発明によれば、ガイドバーの倒れ調整を良好に行い、ガイドバーの支持バラツキを軽減することができ、レンズ移動枠をガイドバーに沿って高精度に移動することができるレンズ鏡筒が得られる。

本発明の実施例１のレンズ鏡筒における調整機構の要部断面図 本発明の実施例１のレンズ鏡筒における分解斜視図 本発明の実施例１におけるフォーカスユニットの要部斜視図 本発明の実施例１におけるフォーカスユニットの正面図および調整機構の要部断面図 本実施例における各部材の寸法説明図 本発明における調整補助部材の他の実施例形状の説明図 実施例２のガイドバーの説明図 実施例２のガイドバーの説明図 従来例のガイドバーの説明図

本発明のレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。本発明のレンズ鏡筒は、レンズ（第４レンズ）を支持し、光軸方向に移動する支持枠（第４群鏡筒）１０と、支持枠１０を光軸に沿ってガイドするガイド部材（ガイドバー）１１ａ、１１ｂを有する。ガイド部材１１ａ、１１ｂを支持する為のガイド部材支持枠（ガイドバー調整プレート１２、センサホルダ３）と、ガイド部材支持枠１２、３にはガイド部材１１ａ、１１ｂを支持する為のガイド部材支持孔（調整補助部材支持孔）１３ａ、３ａを有する。

そしてガイド部材１１ａ、１１ｂの少なくとも一端には少なくとも一部が球形状の接触部１４ａが形成され、ガイド部材支持孔１３ａ、３ａと接触部１４ａは嵌合支持されている。ガイド部材支持枠１２を光軸に対して直交する方向又は交差する方向に移動させることによって、ガイド部材１１ａ、１１ｂは接触部１４ａの球形状の中心を支点として光軸に対して倒れ調整される。

また、本発明のレンズ鏡筒は、レンズ（第４レンズ）を支持し、光軸方向に移動する支持枠（第４群鏡筒）１０と、支持枠１０を光軸に沿ってガイドするガイド部材（ガイドバー）１１ａを有する。ガイド部材１１aの一端には、少なくとも一部が球形状の接触部（第１接触部）１４ａが設けられ、他端にも少なくとも一部が球形状の接触部（第２接触部）１４ａが設けられている。第１ガイド部材支持枠である調整プレート１２は、第１接触部が嵌合してガイドバー１１ａを支持する第１ガイド部材支持孔である調整補助部材支持孔１３ａを有する。

さらに、第２ガイド部材支持枠であるセンサホルダ３は、第２接触部が嵌合してガイドバー１１ａを支持する第２ガイド部材支持孔である調整補助部材支持孔３ａを有する。そして、調整プレート１２は、調整補助部材支持孔１３ａ、３ａにそれぞれ第１、第２接触部が嵌合したまま光軸に対して直交する方向又は交差する方向に移動可能であり、光軸に対するレンズの倒れ調整が可能である。

接触部１４ａの球形状の範囲はガイド部材１１ａ、１１ｂの倒れ調整と調整角度範囲で嵌合状態を保てる範囲以上である。ガイド部材支持枠１２の少なくとも一端であって、ガイド部材支持孔１３ａ、３ａとガイド部材１１ａとの間に調整補助部材１４が設けられている。調整補助部材１４の一部の形状はガイド部材支持孔１３ａ、３ａの一部の形状と同一である。このときガイド部材１１ａ、１１ｂの調整前後の各部材の寸法は次の如く設定されている。

ガイド部材１１ａの外径をφＡ、調整補助部材（１４）の内径と外径を各々φＢ、φＣとする。ガイド部材支持孔（１３ａ、３ａ）の孔径をφＤとする。このとき、ガイド部材１１ａの倒れ調整前では、
φＢ＜φＡ
φＣ＜φＤ
である。そしてガイド部材１１の倒れ調整後では
φＤ＜φＣ
となるように各部材が設定されている。

［実施例１］
図１は本発明の実施例１の光学機器に用いられるレンズ鏡筒の要部断面図である。図２は本発明の実施例１のレンズ鏡筒の分解斜視図である。図２において、１はズームレンズの一部を構成する第１群レンズを支持する第１群鏡筒、２は第１群鏡筒１を支持する固定鏡筒である。３はセンサホルダであり、後方（像側）には撮像素子（不図示）が取り付けられている。４は後部鏡筒であり、固定鏡筒２とセンサホルダ３を支持する。５は第２群鏡筒であり、ズーミングの際に光軸方向へ移動する第２群レンズを支持している。第２群鏡筒５は、前後（物体側と像側）を固定鏡筒２と後部鏡筒４に支持されている２本のガイドバー６ａ、６ｂによって光軸方向へ移動自在に支持されている。

ガイドバー６ａ、６ｂは光軸を挟んで平行に設けられており、これら２本のガイドバー６ａ、６ｂによって第２群鏡筒５の光軸方向の移動案内と光軸周りの回り止めとを行っている。７は電磁アクチュエータ（不図示）によって絞り羽根を駆動し絞りの開口径を変化させる絞り手段であり、固定鏡筒２と後部鏡筒４によって挟持されている。８はズームレンズが振動したときに生ずる画像のブレを補正するため光軸と直交面内に駆動される補正レンズである第３群レンズの一部を支持したブレ補正ユニットであり、後部鏡筒４に支持されている。

９は第３群レンズの一部を支持し、また光量調節を行う複数枚のＮＤフィルターを備えたＮＤフィルター部を支持する第３Ａ群ユニットであり、ブレ補正ユニット８に支持されている。１０はフォーカス調節を行う第４群レンズを支持した支持枠としての第４群鏡筒（レンズ移動枠）である。第４群鏡筒１０は後部鏡筒４に調整可能に取り付けられるガイドバー調整プレート（調整プレート）１２と、後部鏡筒４に支持されるセンサホルダ３により支持されている２本のガイドバー１１ａ、１１ｂによって光軸方向へ移動自在に支持されている。

ガイドバー１１ａ、１１ｂは光軸を挟んで平行に設けられており、これら２本のガイドバー１１ａ、１１ｂによって第４群鏡筒１０の光軸方向の移動案内と光軸周りの回り止めを行っている。１４は調整補助部材であり、ガイドバー１１ａ、１１ｂの倒れ調整を補助する部材である。この調整補助部材１４はガイドバー調整プレート１２とセンサホルダ３に各々設けられた調整補助部材支持孔（ガイド部材支持孔）（１３ａ、３ａ）とガイドバー１１ａ、１１ｂとの間に設けられる事で安定した調整とガイドバーの支持を行っている。調整補助部材１４としては、合成樹脂等を用いることができる。

２０はズームモータを示し、コの字型をした板金に駆動部と出力ネジ部が一体に支持されている。ズームモータ２０は後部鏡筒４に支持される。一方、第２群鏡筒５にはラック１８が取り付けられており、ラック１８がズームモータ２０のネジ部２０ａと噛合することによって第２群鏡筒５は光軸方向に駆動される。この際、ラック１８はラックバネ１９によって噛合方向と光軸方向に付勢されており、噛合いガタとスラストガタを取り除くようにしている。

本実施例ではズームモータ２０はステッピングモータを使用している。１５はセンサであり、後部鏡筒４に支持されている。センサ１５は投光部と受光部の間を第２群鏡筒５に一体的に設けた遮光壁部が通過することで第２群鏡筒５の基準位置を検出し、ズームモータ２０に入力するパルス数によって各ズーム位置へ駆動するよう構成されている。

１６ａ、１６ｂは第４群鏡筒１０を駆動する駆動部のマグネット・ヨークユニットであり、後部鏡筒４に固定されている。マグネット・ヨークユニット１６ａ、１６ｂと第４群鏡筒１０に接着固定された不図示のコイルによってリニアモータが構成され、コイルに電流を流すことによって第４群鏡筒１０を光軸方向に駆動する推力が発生する。１７はセンサを示しており、後部鏡筒４に支持されている。センサ１７により第４群鏡筒１０の光軸方向の位置を検知する。

次にガイドバー１１ｂの倒れ調整機構に関して図３乃至図６を用いて詳細に説明する。本実施例では仮に調整前に第４群鏡筒１０が光軸Ｏａに対して角度α°傾いているとする。図３は第４群鏡筒１０を後部鏡筒４に組み込んだフォーカスユニットの要部斜視図である。前述の通り１２はガイドバー１１ａ、１１ｂの倒れ調整を行う調整プレートである。調整プレート１２は光軸直行方向に一定量の可動が可能となっている。１２ａ、１２ｂは調整プレートをガイドバー傾き調整後に後部鏡筒４と接着固定する為のボンド溜り部である。

１３は調整プレート１２を後部鏡筒４側に付勢する為の付勢プレートであり、後部鏡筒４にビス止め固定されている。付勢プレート１３により調整プレート１２を後部鏡筒４側に付勢する事でガイドバー１１ａを光軸方向に位置決めしている。

図４（Ａ）は図３を正面から見た説明図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す断面Ａ−Ａ図である。ガイドバー１１ａ、１１ｂの倒れ調整前の第４群鏡筒１０は光軸Ｏａに対して角度α°傾いている。この為、調整プレート１２を光軸に交差する方向（ここでは直交方向）に移動させる事でガイドバー１１ａの傾きを調整する。調整補助部材１４は、調整プレート１２に設けられた調整補助部材支持孔１３ａとガイドバー１１ａとの間に設けられる。調整プレート１２と後部鏡筒４との間には、調整プレート１２を光軸に交差する方向に移動させることができるように、ある程度の隙間が設けられている。

更に調整補助部材１４はセンサホルダ３の調整補助部材支持孔３ａとガイドバー１１ａとの間に設けられている。調整補助部材１４と調整補助部材支持孔１３ａ、３ａの接触部１４ａの形状は同一形状又は略同一形状（ここでは球形状又は略球形状）となっている。この為、ガイドバー１１ａの倒れ調整時の回転中心は球形状の中心でほぼ同一となる。

また、第４群鏡筒１０の調整は調整補助部材１４と調整補助部材支持孔１３ａ、３ａの接触部１４ａが滑る事により調整される為、嵌合支持のように調整を繰返す事による調整補助部材支持孔１３ａ、３ａの変形が生じ難い。よって調整をやりなおしても回転中心のズレが抑制され、ガイドバー１１ａの倒れ調整の安定性が増し高精度な調整ができる。

図４（Ｃ）はガイドバー１１ａの倒れ調整後の断面図である。調整プレート１２を光軸直交方向に移動させる事でガイドバー１１ａがセンサホルダ３に設けられた調整補助部材支持孔３ａにある回転支点を中心に調整される。よってガイドバー１１ａを光軸Ｏａに対して角度α°倒すために調整プレート１２を光軸に対して直交する方向に移動させる事で第４群鏡筒１０の倒れが調整される。調整後、調整プレート１２に儲けられたボンド溜り１２ａ、１２ｂに接着材を塗布する事でガイドバー１１ａと調整プレート１２とを固定する。

本実施例では接着剤として紫外線硬化性樹脂を用いて接着固定している。図５はガイドバー１１ａの外径φＡと、調整補助部材１４の内径φＢ及び外径φＣと、ガイドバー１１ａを支持する補助調整部材支持孔３ａ、１３ａの孔径φＤの寸法を示した説明図である。

本実施例の組立て前（調整前）の寸法関係は
φＢ＜φＡ
φＣ＜φＤ
としている。また、ガイドバー１１ａを調整補助部材１４の内径φＢに挿入すると（調整後）
φＤ＜φＣ
の関係となるように各部材の寸法を設定する。

本実施例の組立て順は、まず調整補助部材１４をセンサホルダ３の支持孔３ａと調整プレート１２の調整補助部材支持孔１３ａに挿入する。挿入する際には
φＣ＜φＤ
の関係より引掛りなく挿入可能となる。

次にガイドバー１１aを調整補助部材１４に挿入すると
φＢ＜φＡ
の関係から圧入となり、かつ、ガイドバー１１ａを調整補助部材１４に組込んだ時は変形して
φＤ＜φＣ
の関係となる。この為、調整補助部材１４と調整補助部材支持孔３ａ、１３ａも圧入支持された状態となる。また、上記に示す通り調整補助部材１４の接触部１４ａと調整補助部材支持孔３ａ、１３ａの接触部が滑る事で調整される為、ガイドバー１１ａの支持力変化も嵌合支持時よりも抑制でき、ガイドバー１１ａの支持力バラツキの抑制になる。

なお、本実施例で記載した調整補助部材１４の形状は球形状又は略球形状とした。しかしながら、例えば図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のように調整補助部材１４と調整補助部材支持孔１３ａ、３ａの接触部１４ａは、その形状の少なくとも１部が同一形状であればこの形状に限らない。

［実施例２］
次に本発明の実施例２について説明する。実施例２では実施例１に比べて調整補助部材１４を用いずに安定したガイドバー１１の倒れ調整を可能とし、ガイドバー１１の支持バラツキを軽減している。

次に本実施例のガイドバーの倒れ調整機構について説明する。本実施例のレンズ鏡筒は調整補助部材を用いないこと、ガイドバーの形状が異なること以外は実施例１と同じ構成である為、詳細な説明は省略する。図７は本発明の実施例２に係るガイドバー１１の形状の説明図である。ガイドバー１１の少なくとも一端はガイドバー１１の外径よりも小さい。そしてその一部に接触部１１ｃ、１１ｄが形成されている。図７に示す通り、ガイドバー１１の端に調整補助形状部１１ｃを形成している。

図７（Ａ）はガイドバー１１の端の接触部１１ｃは球形状よりなり、接触部１１ｃの球形状の直径φＳはガイドバー１１の直径φＢよりも小さい。図７（Ｂ）はガイドバー１１の端の一部が球形状の接触部１１ｄを設けた実施例である。この一部球形状の接触部１１ｄの範囲は、少なくとも図８に示す調整角度θの範囲で勘合状態が保てる範囲、つまり２×π×Ｒ×θ／３６０の範囲があればよい。倒れ調整角度こちらも同様にφＳはφＢよりも小さい。これにより、ガイド部材１１を第４群鏡筒１０に組み込む際にも、組み込みを阻害されることはない。

また、調整補助部材支持孔３ａ、１３ａの形状と一部が同一形状となっている為、実施例１と同様の理由で安定した倒れ調整を可能とし、ガイドバー１１の支持バラツキを軽減することができる。なお、本実施例では図７（Ａ）、（Ｂ）を例に挙げたが調整補助部材１４と調整補助部材支持孔１３ａ、３ａの接触部形状の１部が同一形状であればこの形状に限らない。

以上の各実施例に示したガイドバーに関する構成は、レンズ鏡筒内の他のガイドバーにも同様に適用できる。以上、本発明のレンズ鏡筒によると、レンズを支持する支持枠と、支持枠を光軸に沿ってガイドするガイド部材と、ガイド部材を支持する為のガイド部材支持枠とを有する。そしてガイド部材支持枠にはガイド部材を支持する為のガイド部材支持孔を有し、ガイド部材の少なくとも一端には略球形状を有し、ガイド部材支持孔と略球形状は嵌合支持されている。そしてガイド部材は略球形状の中心を支点として光軸に対して倒れ調整が可能となるように構成されている。これにより、安定した倒れ調整を可能にし、ガイドバーの支持バラツキを軽減することができるガイドバー倒れ調整機構を構成している。

１：第１群鏡筒 ２：固定鏡筒 ３：センサホルダ ４：後部鏡筒
５：第２群鏡筒 ６ａ、６ｂ：ガイドバー ７：絞り手段
８：ブレ補正ユニット ９：第３Ａ群ユニット １０：第４群鏡筒
１１ａ、１１ｂ：ガイドバー １２：調整プレート １３：付勢プレート
１４：調整補助部材 １５：センサ １６ａ、１６ｂ：駆動マグネット
１７：センサ １８：ラック １９：ラックバネ ２０：ステッピングモータ

Claims (9)

1. レンズを支持し、光軸方向に移動する支持枠と、
   該支持枠を光軸に沿ってガイドするガイド部材と、
   少なくとも一部が球形状で該ガイド部材の少なくとも一端に設けられた接触部と、
   該接触部に嵌合するガイド部材支持孔を有し、該ガイド部材を支持するガイド部材支持枠と、を備え、
   前記ガイド部材支持枠を光軸に対して交差する方向に移動させることによって、前記光軸に対する前記ガイド部材の倒れ調整が可能であることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記ガイド部材は、前記接触部の球形状の中心を支点として光軸に対して倒れ調整が可能であることを特徴とする請求項１のレンズ鏡筒。
3. 前記接触部の球形状の範囲は前記ガイド部材の倒れ調整と調整角度範囲で嵌合状態を保てる範囲以上であることを特徴とする請求項１又は２のレンズ鏡筒。
4. 前記ガイド部材支持枠の少なくとも一端であって、前記ガイド部材支持孔と前記ガイド部材との間に調整補助部材が設けられ、前記接触部は前記調整補助部材の一部であること特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のレンズ鏡筒。
5. 前記調整補助部材の一部の形状は前記ガイド部材支持孔の一部の形状と同一であることを特徴とする請求項４のレンズ鏡筒。
6. 前記ガイド部材の外径をφＡ、前記調整補助部材の内径と外径を各々φＢ、φＣ、前記ガイド部材支持孔の孔径をφＤとするとき、前記ガイド部材の倒れ調整前では、
   φＢ＜φＡ
   φＣ＜φＤ
   であり、前記ガイド部材の倒れ調整後では
   φＤ＜φＣ
   となるように各部材が設定されていることを特徴とする請求項４又は５のレンズ鏡筒。
7. 前記ガイド部材の少なくとも一端は、前記ガイド部材の外径よりも小さく、その一部に前記接触部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項のレンズ鏡筒。
8. レンズを支持し、光軸方向に移動する支持枠と、
   該支持枠を光軸に沿ってガイドするガイド部材と、
   少なくとも一部が球形状で該ガイド部材の一端に設けられた第１接触部と、
   少なくとも一部が球形状で該ガイド部材の他端に設けられた第２接触部と、
   前記第１接触部に嵌合する第１ガイド部材支持孔を有し、前記ガイド部材の一端を支持する第１ガイド部材支持枠と、
   前記第２接触部に嵌合する第２ガイド部材支持孔を有し、前記ガイド部材の他端を支持する第２ガイド部材支持枠と、を備え、
   前記第１ガイド部材支持枠は、前記第１接触部と前記第１ガイド部材支持孔及び前記第２接触部と前記第２ガイド部材支持孔が嵌合状態を保ったまま光軸に対して交差する方向に移動可能であることを特徴とするレンズ鏡筒。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。