JP2013033139A - レンズ装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム筒を少ないガタにてカバー筒で保持可能とし、カバー筒に対する偏心、傾き及び位置ずれを小さくする。
【解決手段】第１のカム筒５が回転すると、第１、第２、第３のカム部５ａ、５ｂ、５ｃとカムフォロワ１ａ、２ａ、３ａとの間のカム作用によって、第１、第２、第３のレンズユニット１、２、３は、光軸Ｃ１方向に移動する。第１のカム筒５の外周面には、テーパ溝部５ｄが周方向に形成される。ピン部材１７は、カバー筒７に外周側から内径方向に挿入されてカバー筒７に保持される。ピン部材１７のうち、カバー筒７の半径方向内側の端部である第１のテーパ形状部１７ａが、テーパ溝部５ｄと係合する。ピン部材１７のうち、カバー筒７の半径方向外側の端部である第２のテーパ形状部１７ｂが、カム部８ａと係合する。
【選択図】図７

Description

本発明は、コンパクトデジタルカメラ等の撮像装置に好適なレンズ装置に関する。

従来、コンパクトデジタルカメラ等の撮像装置には、複数のレンズユニット（レンズ及びこれを保持する部材）を光軸の方向に移動させて撮像倍率を変更するズーム機能を有するズームレンズ鏡筒を備えたものがある（特許文献１参照）。

特許文献１に示されるズームレンズ鏡筒では、複数のレンズユニットを、光軸の周りに回転可能なカム筒に形成されたカムによって光軸の方向に移動させる。その際、複数のレンズユニットは、カム筒とともに光軸の周りに回転しないようにその回転が阻止される。つまり、複数のレンズユニットは、光軸の方向にガイド（直進ガイド）されながらカム筒の回転によって光軸の方向に駆動される。

また、近年の撮像装置では、高倍率化が望まれる一方、携帯が容易なように小型化、特に薄型化が要求されている。高倍率化と薄型化とを両立するためには、ズームレンズ鏡筒を構成する各筒部材の光軸の方向での寸法を短くし、多段伸縮構造を採用することが考えられる。

特開２００９−９２７６３号公報

しかしながら、特許文献１に示されるズームレンズ鏡筒においては、カム筒とカバー筒とがバヨネット結合によって保持されている。そのため、バヨネット部のガタによって、相対的に偏心、傾きが発生するおそれがある。また、上記ガタによって、撮像装置の撮影姿勢によっても偏心や傾きが発生する可能性がある。さらに、カバー筒のバヨネット部とカムフォロワとの位置ずれも発生し得る。

特に近年は、ズームレンズ鏡筒の小型化によりレンズの敏感度も高くなっているため、微小な偏心であっても光学特性に与える影響が大きい。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、レンズ装置において、カム筒を少ないガタにてカバー筒で保持可能とし、カバー筒に対する偏心、傾き及び位置ずれを小さくすることにある。

上記目的を達成するために本発明のレンズ装置は、撮像光学系の一部をなし、当該撮像光学系の光軸の方向に移動可能なレンズユニットと、外周面及び又は内周面にカム部が形成されると共に当該外周面に第１のテーパ溝部が形成され、前記光軸の周りに回転することで前記カム部によって前記レンズユニットを前記光軸の方向に移動させる第１のカム筒と、前記第１のカム筒の外周側に配置され、前記光軸を中心に前記第１のカム筒を回転可能に保持すると共に、前記光軸の方向に移動するカバー筒と、前記カバー筒の外周側に配置され、内周面に第２のテーパ溝部が形成された第２のカム筒と、前記カバー筒に保持されたピン部材とを有し、前記ピン部材のうち前記カバー筒の半径方向内側の端部には、前記第１のテーパ溝部に対応するテーパ面を有した第１のテーパ形状部が形成されると共に、前記ピン部材のうち前記カバー筒の半径方向外側の端部には、前記第２のテーパ溝部に対応するテーパ面を有した第２のテーパ形状部が形成され、前記第１のテーパ形状部が前記第１のテーパ溝部と係合すると共に、前記第２のテーパ形状部が前記第２のテーパ溝部に係合することを特徴とする。

本発明によれば、カム筒を少ないガタにてカバー筒で保持可能とし、カバー筒に対する偏心、傾き及び位置ずれを小さくすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るレンズ装置が適用される撮像装置の前側斜視図である。 カメラの背面側斜視図、底面図である。 カメラの電気的構成を示すブロック図である。 レンズ鏡筒の格納状態における断面図である。 レンズ鏡筒のテレ状態における断面図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 ピン部材付近の拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るレンズ装置が適用される撮像装置の前側斜視図である。

この撮像装置は、レンズ装置としてのズームレンズ鏡筒を備えたコンパクトデジタルスチルカメラ（以下、「カメラ」という）２００として構成される。カメラ２００は、撮像倍率を変更できるズームレンズ鏡筒（以下、レンズ鏡筒という）１００を備えている。

図１（ａ）は、カメラ２００の電源ＯＦＦ状態であり、レンズ鏡筒１００がカメラボディ内に格納された状態を示している。図１（ｂ）は、カメラ２００の電源ＯＮ状態であり、レンズ鏡筒１００がカメラボディから突出した状態（撮像可能な状態）を示している。

図２（ａ）、（ｂ）は、カメラ２００の背面側斜視図、底面図である。

図１に示すように、カメラ２００の正面には、レンズ鏡筒１００のほか、測光／測距を行う際に補助光を発する発光部５６と、被写体を照明するフラッシュ５８とが設けられている。また、カメラ２００の上面には、レリーズボタン５３と、電源ＯＮ／ＯＦＦボタン５５と、ズームスイッチ５４とが設けられている。また、カメラ２００の底面には、三脚取付部６７が設けられるとともに（図２（ｂ））、内部に不図示の記録媒体（カード型半導体メモリ）及びバッテリを挿入するためのスロットが設けられている。これらのスロットは、カバー６８により覆われている（図２（ｂ））。

さらに、図２（ａ）に示すように、カメラ２００の背面には、ＬＣＤ等のディスプレイ６０が配設される。カメラ２００の背面にはまた、各種操作ボタン６１、６２、６３、６４、６５、６６が配置され、様々なカメラの機能の設定やモード（静止画撮像モード、動画撮像モード、再生モード等）の切換えを行うことができる。

図３は、カメラ２００の電気的構成を示すブロック図である。

図３に示すように、ＣＰＵ４６、ＲＯＭ４５及びＲＡＭ４７は、バス４４を介してレリーズボタン５３、駆動制御回路４３、操作ボタン６１〜６６、ディスプレイ６０、メモリ４０及び記録部４２等の各部と接続されている。駆動制御回路４３には、ズームモータ駆動回路２９、フォーカスモータ駆動回路３１、シャッタ駆動回路３２、絞り駆動回路３５、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子３７、及びフラッシュ５８が接続されている。駆動制御回路４３は、ＣＰＵ４６からの信号に応じてこれら各回路を動作させる。

ＲＯＭ４５には、ＣＰＵ４６が上述した各部及び各回路を制御するためのコンピュータプログラムが格納されている。ＲＡＭ４７には、各部及び各回路を制御するために必要なデータが記憶されている。

電源ＯＮ／ＯＦＦボタン５５がＯＮにされると、ＣＰＵ４６は、ＲＯＭ４５から必要なプログラムを読み出して初期動作を開始する。このとき、レンズ鏡筒１００をカメラボディ内に格納された状態から突出した状態（ワイド状態）に動作させる。ズームスイッチ５４が操作されると、ＣＰＵ４６は、ズームモータ駆動回路２９を通じてレンズ鏡筒１００を伸縮させながらズーミングを行う。このズーミング際には、図４、図５で後述する第１のレンズユニット１、第２のレンズユニット２及び第３のレンズユニット３の間隔を変化させる。

レリーズボタン５３が半押し操作されると、ＣＰＵ４６は、撮像素子３７からの信号により測光を行い、測光値に基づいて絞り値、シャッタスピード、フラッシュ５８の発光の有無を決定する。さらに、ＣＰＵ４６は、被写体との距離を測定し、フォーカスモータＭ１、フォーカスモータ駆動回路３１を通じて合焦位置にフォーカスレンズ４ａ（図４、図５で後述する第４のレンズユニット４に含まれる）を駆動してピント合わせを行う。

レリーズボタン５３がさらに半押し操作されると、ＣＰＵ４６は、絞り駆動回路３５を通じて絞り３４の絞り込みを行わせるとともに、シャッタ駆動回路３２を通じてシャッタ３３の開閉動作を行わせ、撮像素子３７を露光する。撮像素子３７からの出力信号は、アナログ信号処理回路３６、Ａ／Ｄ変換部３８を介してデジタル信号処理回路３９に入力される。デジタル信号処理回路３９は、入力された撮像素子３７からの信号に対して各種処理を行い、画像信号（画像データ）を生成する。画像データは、メモリ４０に記憶される。

メモリ４０に記憶された画像データは、圧縮伸張回路４１によって圧縮され、記録部４２を通じて記録媒体に記憶される。ディスプレイ６０（図２（ａ））には、撮像により生成されてメモリ４０に保存された画像データや、記録媒体から読み込まれた画像データが表示される。

次に、レンズ鏡筒１００の構成について説明する。図４は、レンズ鏡筒１００の格納状態における断面図である。図５は、レンズ鏡筒１００のテレ状態における断面図である。図６は、レンズ鏡筒１００の分解斜視図である。なお、以下の、第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズは、それぞれレンズ鏡筒１００の撮像光学系の一部をなす。

図４、図５においては、第１のレンズユニット１の光軸Ｃ１の方向において、図の左方が前側（被写体側）、右方が後側（像側）となる。第１のレンズユニット１は、第１のレンズとこれを保持する筒状の部材とによって構成される。第１のレンズユニット１における光軸Ｃ１方向の後端部（像側の端部）の内周面には、光軸Ｃ１周りにおいて１２０度間隔で３つのカムフォロワ１ａが形成されている（図６）。

第２のレンズユニット２は、第１のレンズユニット１の第１のレンズよりも像側に配置された第２のレンズとこれを保持する部材によって構成される。第２のレンズユニット２には、光軸Ｃ１周りにおいて１２０度間隔で３つの腕部にカムフォロワ２ａ（図６）が形成されている。

第３のレンズユニット３は、第２のレンズユニット２の第２のレンズよりも像側に配置された第３のレンズとこれを保持する部材によって構成される。第３のレンズユニット３における外周面には、光軸Ｃ１周りにおいて１２０度間隔で３つのカムフォロワ３ａが形成されている（図４、図５）。第３のレンズユニット３は第３のレンズを光軸Ｃ１に対して垂直方向に駆動可能に保持している。

第４のレンズユニット４は、第３のレンズユニット３の第３のレンズよりも像側に配置された第４のレンズとこれを保持する部材によって構成される。第４のレンズユニット４は、固定筒１０の外周に配置されたガイド軸によって光軸Ｃ１方向に移動可能に保持されている。

第４のレンズユニット４は、固定筒１０の外周に配置されたフォーカスモータＭ１（図６）によって、腕部４ｄを介して光軸Ｃ１方向に駆動される。また第４のレンズユニット４は、固定筒１０の外周に配置された付勢ばねによって、フォーカスモータＭ１に保持された不図示のナットに付勢されている。これにより第４のレンズユニット４は不図示のナットの動きに合わせてスムーズに駆動される。

図４〜図６において、第１のカム筒５の外周面には、カム溝である第１のカム部５ａが周方向に３つ形成されている。第１のカム筒５の内周面には、いずれもカム溝である第２のカム部５ｂ、第３のカム部５ｃが、周方向にそれぞれ３つ形成されている。第１のカム部５ａには、第１のレンズユニット１の３つのカムフォロワ１ａがそれぞれ係合する。第２のカム部５ｂには、第２のレンズユニット２の３つのカムフォロワ２ａがそれぞれ係合する。第３のカム部５ｃには、第３のレンズユニット３の３つのカムフォロワ３ａがそれぞれ係合する。

第１のカム筒５の外周側には、カバー筒７が配置される。カバー筒７は、第１のカム筒５を光軸Ｃ１中心に回転可能に保持している。カバー筒７の外周側には、固定筒１０に光軸Ｃ１周りに回転可能に保持された第２のカム筒８が配置されている（図１（ｂ）も参照）。

第１のカム筒５の内周側には、直進ガイド筒６が配置されている。第１のカム筒５は、直進ガイド筒６の外周面に沿って光軸Ｃ１周りに回転可能である。第２のカム筒８には、直進ガイド板９が保持される。直進ガイド板９は第２のカム筒８に連動して光軸Ｃ１に沿って移動し、固定筒１０の内周面に形成された不図示の回転規制部によって回転規制されている。直進ガイド筒６は、その回転規制部６ｄが直進ガイド板９の第１回転規制部９ａと係合することにより回転規制されている。カバー筒７は、その不図示の回転規制部が直進ガイド板９の第２回転規制部９ｂと係合することにより回転規制されている。

第１のレンズユニット１の内周面には、光軸Ｃ１方向に延びる不図示のガイド溝部が周方向の３箇所に形成されている。これら３つのガイド溝部には、直進ガイド筒６の光軸Ｃ１方向における前端部（被写体側の端部）の外周面に３つ形成されたガイド突起６ａ（図６）がそれぞれ係合する。第２のレンズユニット２のカムフォロワ２ａは、直進ガイド筒６において光軸Ｃ１方向に延びるように周方向の３箇所に形成されたガイド溝部６ｂ（図６）に係合している。第３のレンズユニット３のカムフォロワ３ａは、直進ガイド筒６において光軸Ｃ１方向に延びるように周方向の３箇所に形成されたガイド溝部６ｃ（図６）に係合している。

第１のカム筒５の外周面には、第１のカム部５ａとは別に、第１のテーパ溝部であるテーパ溝部５ｄが周方向に形成されている。第２のカム筒８の内周面には第２のテーパ溝部であるカム部８ａが周方向に形成されている。カバー筒７はピン部材１７を保持し、ピン部材１７の両端部に、第１のテーパ形状部１７ａ、第２のテーパ形状部１７ｂが形成される。

図７は、ピン部材１７付近の拡大図である。図７に示すように、ピン部材１７は、カバー筒７に外周側から内径方向に挿入されてカバー筒７に保持される。

第１のカム筒５のテーパ溝部５ｄはリフト量Ｚのリフトを有しており、側面視においては第１のカム筒５の外径方向ほど拡開したテーパ面を有している。第２のカム筒８のカム部８ａは、側面視において第２のカム筒８の内径方向ほど拡開したテーパ面を有している。

ピン部材１７のうち、カバー筒７の半径方向内側の端部が、テーパ溝部５ｄのテーパ形状に対応する第１のテーパ形状部１７ａとなっている。すなわち第１のテーパ形状部１７ａは、テーパ溝部５ｄのテーパ面に対応するテーパ面を有し、側面視において、カバー筒７の内径方向に尖っている。

ピン部材１７のうち、カバー筒７の半径方向外側の端部が、カム部８ａのテーパ形状に対応する第２のテーパ形状部１７ｂとなっている。すなわち第２のテーパ形状部１７ｂは、カム部８ａのテーパ面に対応するテーパ面を有し、側面視において、カバー筒７の外径方向に尖っている。第２のテーパ形状部１７ｂと第２のカム筒８のカム部８ａとが係合することで、第２のカム筒８によりカバー筒７が光軸Ｃ１方向に相対移動可能に保持される。

テーパ溝部５ｄには第１のテーパ形状部１７ａが係合する。これにより、カバー筒７は、第１のカム筒５を光軸Ｃ１中心に回転可能に保持する。しかも、テーパ溝部５ｄがリフト量Ｚを有しているので、第１のカム筒５とカバー筒７はリフト量Ｚの範囲で光軸Ｃ１方向に相対移動が可能となる。すなわち、テーパ溝部５ｄに第１のテーパ形状部１７ａが係合することにより、カバー筒７は、第１のカム筒５を光軸Ｃ１方向に相対移動可能に保持することになる。具体的には、光軸Ｃ１方向において、図４に示す格納状態では第１のカム筒５とカバー筒７との距離がＡであったのに対して、テレ状態（図５）では距離をＡ＋Ｚに伸ばすことが可能になる。

ピン部材１７は、最低１つ必要である。しかしテーパ溝部５ｄとの係合による第１のカム筒５の保持の安定のためには、カバー筒７の円周方向における３箇所以上に設けられ、好ましくは均等間隔で設けられる。テーパ溝部５ｄは、第１のカム筒５の周方向において、少なくとも第１のテーパ形状部１７ａと係合する範囲に形成されていればよい。

図３に示したズームモータ駆動回路２９がこれに接続されたズームモータＭ２を回転させると、その回転が減速機構２０（図６）を介して第１カム筒５と第２カム筒８に伝達され、これらが光軸Ｃ１周りに回転する。減速機構２０からの回転力は、伝達歯車２１（図６）によって第２カム筒８に伝達される。

かかる構成において、第１のカム筒５は、カバー筒７に連動して光軸Ｃ１に沿って移動する。第２のカム筒８が回転すると、カバー筒７はカム部８ａと第２のテーパ形状部１７ｂとの間のカム作用により光軸Ｃ１方向及び光軸Ｃ１周りの駆動力を受ける。しかしカバー筒７は直進ガイド板９により回転規制されているため、カバー筒７は光軸Ｃ１方向にのみ移動する。

第１のカム筒５は、直進ガイド筒６に対して回転し、第１、第２、第３のレンズユニット１、２、３を光軸Ｃ１方向に移動させる。すなわちカム筒５が回転すると、第１、第２、第３のレンズユニット１、２、３はそれぞれ、第１、第２、第３のカム部５ａ、５ｂ、５ｃとカムフォロワ１ａ、２ａ、３ａとの間のカム作用によって光軸Ｃ１方向及び光軸Ｃ１周りの駆動力を受ける。ここで、第１レンズユニット１の不図示のガイド溝部、カムフォロワ２ａ、カムフォロワ３ａが、直進ガイド筒６のガイド突起６ａ、ガイド溝部６ｂ、６ｃとそれぞれ係合している。これらの係合により、第１、第２、第３のレンズユニット１、２、３は、光軸Ｃ１周りの回転が阻止されている。従って、第１、第２、第３のレンズユニット１、２、３は光軸Ｃ１方向にのみ移動する。

図７に示すように、ピン部材１７には、カバー筒７の外周側に位置するフランジ部１７ｃが形成されている。フランジ部１７ｃがカバー筒７に当接することによって、ピン部材１７は、カバー筒７に対して半径方向内側の位置が規制されている。

ここで、レンズ鏡筒１００が被写体側からの衝撃を受けた場合、カバー筒７に荷重Ａがかかる。そして荷重Ａがピン部材１７に伝わるとカム部８ａとの間に荷重Ｂが発生する。すると、カム部８ａのテーパ面での反力として発生する荷重Ｃによって、ピン部材１７は半径方向内側に押される。しかし、フランジ部１７ｃがカバー筒７の外周に当接するので、ピン部材１７が位置規制される。従って、ピン部材１７がカバー筒７の内周側に潜り込もうとする力をフランジ部１７ｃによって受け止めるので、衝撃に強いレンズ鏡筒が実現される。

また、第１のカム筒５はピン部材１７と係合しているので、ピン部材１７を介して、第２のカム筒８のカム部８ａによって光軸Ｃ１方向の位置規制がなされる。これにより、第１のカム筒５に保持されたレンズユニットを高精度で駆動することができる。

このように、カバー筒７に保持されたピン部材１７の第１のテーパ形状部１７ａが第１カム筒５の外周面に形成されたテーパ溝部５ｄに係合している。従来は、カバー筒７と第１カム筒５とに相当する２部品の係合はバヨネット係合であったため、係合にガタを持たせないと動作不良等が起きやすく、光軸Ｃ１に対しての偏心、傾きに対して不利であった。

しかし、本実施の形態では、テーパ面同士のカムフォロワ係合であるのでガタを少なくでき、カムフォロワの調整により第１のカム筒５を光軸Ｃ１に合わせこむことも可能である。従って、光軸Ｃ１に対して、偏心、傾きの少ない鏡筒を実現することができる。

よって本実施の形態によれば、カム筒を少ないガタにてカバー筒で保持可能とし、カバー筒に対する偏心、傾き及び位置ずれを小さくすることができる。

また、第１のカム筒５と第２のカム筒８との位置関係が、一体部材であるピン部材１７のみによって決定されるため、高い精度での位置決めが可能になる。従って、多段伸縮鏡筒であっても偏心、傾き、位置ずれの少ないレンズ装置が提供される。

また、第１のカム筒５とカバー筒７が相対位置を維持しながら一体移動するレンズ鏡筒に比べ、移動量がリフト量Ｚだけ大きくできるため、高倍率化が可能となる。

なお、本実施の形態では、撮像光学系を４つのレンズユニットにより構成したが、レンズユニットの種類や数は限定されない。第１のカム筒５とのカム作用によって光軸Ｃ１方向に移動するレンズユニットの種類や数も限定されない。

ところで、カム筒を少ないガタにてカバー筒で保持可能とし、カバー筒に対する偏心、傾き及び位置ずれを小さくするという観点に限れば、テーパ溝部５ｄをリフトなしで構成してもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１〜３ 第１〜第３のレンズユニット
５ 第１のカム筒
５ａ〜５ｃ カム部
５ｄ テーパ溝部
７ カバー筒
８ 第２のカム筒
８ａ カム部
１７ ピン部材
１７ａ 第１のテーパ形状部
１７ｂ 第２のテーパ形状部

Claims (6)

1. 撮像光学系の一部をなし、当該撮像光学系の光軸の方向に移動可能なレンズユニットと、
   外周面及び又は内周面にカム部が形成されると共に当該外周面に第１のテーパ溝部が形成され、前記光軸の周りに回転することで前記カム部によって前記レンズユニットを前記光軸の方向に移動させる第１のカム筒と、
   前記第１のカム筒の外周側に配置され、前記光軸を中心に前記第１のカム筒を回転可能に保持すると共に、前記光軸の方向に移動するカバー筒と、
   前記カバー筒の外周側に配置され、内周面に第２のテーパ溝部が形成された第２のカム筒と、
   前記カバー筒に保持されたピン部材とを有し、
   前記ピン部材のうち前記カバー筒の半径方向内側の端部には、前記第１のテーパ溝部に対応するテーパ面を有した第１のテーパ形状部が形成されると共に、前記ピン部材のうち前記カバー筒の半径方向外側の端部には、前記第２のテーパ溝部に対応するテーパ面を有した第２のテーパ形状部が形成され、
   前記第１のテーパ形状部が前記第１のテーパ溝部と係合すると共に、前記第２のテーパ形状部が前記第２のテーパ溝部に係合することを特徴とするレンズ装置。
2. 前記ピン部材は、前記カバー筒の円周方向における３箇所以上に設けられることを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
3. 前記カバー筒は、前記第１のテーパ形状部と前記第１のテーパ溝部との係合により、前記第１のカム筒を前記光軸の方向に相対移動可能に保持することを特徴とする請求項１または２記載のレンズ装置。
4. 前記ピン部材は、前記カバー筒の外周側から挿入されて保持され、前記ピン部材に設けられたフランジ部によって、前記カバー筒に対して半径方向内側の位置が規制されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記第２のカム筒は、前記第２のテーパ形状部と前記第２のテーパ溝部との係合により、前記カバー筒を前記光軸の方向に相対移動可能に保持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ装置を有することを特徴とする撮像装置。

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