JP2015026062A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、アクチュエータのような駆動部をレンズ鏡筒の内側に配置する場合であっても、径方向の小型化を実現できるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】本開示におけるレンズ鏡筒は、被写体からの光をレンズ系で取り込み像を形成する。そして、レンズ鏡筒は、固定枠と、固定枠の内周側に配置され、少なくとも１つ以上のカム溝が設けられたカム枠と、カム枠のカム溝と係合するカムピンを有し、レンズ系の光軸方向に移動可能な移動枠と、カム枠の端部でカム枠と係合し、カム枠と光軸方向に並ぶ位置に配置され、カム枠を回転駆動する駆動部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本開示は、交換レンズ等に用いられるレンズ鏡筒に関する。

特許文献１は、レンズ鏡筒の光軸方向の小型化を実現する技術が開示されている。特許文献１では、光軸方向の小型化を実現するため、出力ギアを短くすることが開示されている。

特開平８−２７１７７８号公報

ところで、レンズ鏡筒において、光軸方向の小型化だけではなく、径方向の小型化（小径化）が求められる。

そのため、本開示は、アクチュエータのような駆動部をレンズ鏡筒の内側に配置する場合であっても、径方向の小型化を実現できるレンズ鏡筒を提供する。

本開示におけるレンズ鏡筒は、被写体からの光をレンズ系で取り込み、像を形成する。そして、レンズ鏡筒は、固定枠と、固定枠の内周側に配置され、少なくとも１つ以上のカム溝が設けられたカム枠と、カム枠のカム溝と係合するカムピンを有し、レンズ系の光軸方向に移動可能な移動枠と、カム枠の端部でカム枠と係合し、カム枠と光軸方向に並ぶ位置に配置され、カム枠を回転駆動する駆動部と、を備える。

本開示におけるレンズ鏡筒は、カム枠と駆動部を光軸方向に並ぶ位置に配置したので、径方向の小型化を実現できる。

実施の形態１における交換レンズのワイド（Ｗｉｄｅ）状態を示す説明図 実施の形態１における交換レンズのテレ（Ｔｅｌｅ）状態を示す説明図 実施の形態１における第２レンズユニットの駆動構成を示す模式図 実施の形態１におけるズームモータ及び減速機構の配置を示す模式図 実施の形態１における第２レンズユニットの正面図 図５の６−６断面を示す模式図 実施の形態１におけるカム筒の展開図 実施の形態１におけるフォーカスユニットの構成を示す模式図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
以下、図１〜８を用いて、実施の形態１を説明する。

図１は、交換レンズのワイド（Ｗｉｄｅ）の状態を示している。図２は、交換レンズのテレ（Ｔｅｌｅ）の状態を示している。交換レンズは第１レンズ群Ｇ１〜第６レンズ群Ｇ６を含む。第１レンズ群Ｇ１及び第６レンズ群Ｇ６は、部材を介して固定枠１００に支持されている。第２レンズ群Ｇ２は第２レンズユニット５００に保持され、第３レンズ群Ｇ３は第３レンズユニット５１０に保持され、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズユニット５２０に保持され、第５レンズ群Ｇ５はフォーカスユニット７００に保持される。第２レンズユニット５００、第３レンズユニット５１０、第４レンズユニット５２０及びフォーカスユニット７００は、それぞれ、光軸方向に移動可能に、ガイド軸４０１、４０２に支持される。

ガイド軸４０１、４０２は、非被写体側の端部が固定枠１００の底部に圧入され、固定されている。また、ガイド軸４０１、４０２は、カム筒２００の内周側に配置されている。ガイド軸４０１、４０２は、被写体側の端部が保持枠８００に支持されている。ガイド軸４０１、４０２は、固定枠１００と保持枠８００によって、光軸と概ね平行に支持されている。

固定枠１００の内周側には、カム筒２００が設けられている。カム筒２００は、両端部の外周側に、固定枠１００と径方向で嵌合する凸部を有する。つまり、カム筒２００の凸部の外周面の径と固定枠１００の内周面の径が略一致しているため、カム筒２００が固定枠１００の内側で保持される。これによって、カム筒２００の外周は、固定枠１００の内周と嵌合し光軸と直交する方向の位置が規制される。また、カム筒２００は、固定枠１００の内周側で光軸回りに回転可能に支持される。カム筒２００の凸部は、両端部とともにそれらの間に設けてもよい。

カム筒２００は、被写体側の端部の内周側に、内ギア２０１を有する。カム筒２００の被写体から遠い側（以下、非被写体側）の端部は、固定枠１００と当接する。一方で、カム筒２００の被写体側の端部は、保持枠８００と当接する。ここで、保持枠８００が固定枠１００に取り付けられるので、カム筒２００は、固定枠１００と保持枠８００によって、光軸方向の位置が規制される。カム筒２００はカム枠の一例である。

第２レンズユニット５００、第３レンズユニット５１０及び第４レンズユニット５２０は、カム筒２００のカム溝とそれぞれ係合している。そのため、カム筒２００が光軸回りに回転駆動されると、第２レンズユニット５００、第３レンズユニット５１０及び第４レンズユニット５２０は、カム筒２００から駆動力を受け、光軸方向に移動する。

図１の非被写体側に図示される第５レンズ群Ｇ５は、フォーカスレンズ群である。フォーカスレンズ群はフォーカスユニット７００に保持される。フォーカスユニット７００の構成は後述する。

図３は、第２レンズユニットの駆動構成を示す模式図である。固定枠１００は、筒部と非被写体側に筒部から繋がる底部を有し、円筒形状に構成される。また、固定枠１００はカム筒２００よりも被写体側に切り欠き部１００ａを有する。切り欠き部１００ａは、固定枠１００の被写体側の一部がＵ字状に切り欠かれた形状である。この切り欠き部１００ａには、ズームモータ３００が配置される。

ズームモータ３００は、固定枠１００に取り付けられる。ズームモータ３００の出力部には、複数のギアで構成される減速機構３０１が取り付けられている。減速機構３０１の出力ギアは、カム筒２００の内ギア２０１と係合し、ズームモータ３００の駆動力をカム筒２００に伝達するように構成されている。これにより、カム筒２００は光軸回りに回転駆動される。ズームモータ３００は駆動部の一例であり、減速機構３０１はギア機構の一例である。

ズームモータ３００は、その出力軸３００ｂが光軸と略平行になるよう配置されている。ズームモータ３００の出力軸３００ｂには、ウォームギアや平歯車などの複数のギアから構成される減速機構３０１が取り付けられている。減速機構３０１は、ズームモータ３００の非被写体側に位置して、ズームモータ３００の出力軸３００ｂに取り付けられる。ズームモータ３００は、固定枠１００の切り欠き部１００ａに配置され、ビス等によって固定枠１００に取り付けられている。

減速機構３０１の出力ギア３０１ａは、カム筒２００の内周側で内ギア２０１と係合している。このとき、減速機構３０１の出力ギア３０１ａ以外のギアは、カム筒２００よりも被写体側に設けられ、カム筒２００と光軸方向に並ぶ位置に配置される。また、減速機構３０１の出力ギア３０１ａ以外のギアの一部は、光軸方向に投影した場合に、カム筒２００と重複する位置に設けられる。

ズームモータ３００は、カム筒２００よりも被写体側に設けられ、カム筒２００と光軸方向に並ぶ位置に配置される。また、ズームモータ３００の一部は、光軸方向に投影した場合に、カム筒２００と重複する位置に設けられる。

また、ズームモータ３００の一部は、光軸方向に投影した場合に、固定枠１００と重複する位置に設けられる。なお、ズームモータ３００の光軸ともっとも離れた部位である外周端３００ａの光軸からの距離と、固定枠１００の半径とが略同じになることが好ましい。

図４は、ズームモータ３００及び減速機構３０１の配置を示す模式図である。ズームモータ３００は、略円筒形状又は円筒を２箇所Ｄカットした形状である。図４に示すように、本実施の形態１では、２箇所をＤカットした形状が採用されており、Ｄカットした面が光軸の法線方向を向いている。ズームモータ３００が円筒を２箇所Ｄカットした形状を有することにより、駆動部の径方向の巾寸法を抑制している。また、図４に示すように、減速機構３０１は、複数のギアが光軸を中心とした円弧状のスペースに収まるように配置されている。円弧状のスペースは、径方向の巾寸法がズームモータ３００の径方向の巾寸法と概ね同じに構成されている。

すなわち、ズームモータ３００と減速機構３０１は、固定枠１００の切り欠き部１００ａが形成された位置に配置され、可能な限り、光軸の外周方向に配置できるようになっている。これによって、交換レンズの内側のスペースを確保して、第２レンズユニット５００が、ズームモータ３００と減速機構３０１が配置された内周側を移動できるようにしている。なお、ズームモータ３００と減速機構３０１は、固定枠１００の外周面よりも突出しないように切り欠き部１００ａに配置されている。

また、減速機構３０１の出力ギア３０１ａ以外のギアの少なくとも一部は、径方向に投影した場合に、固定枠１００と重複する位置に設けられる。

また、ズームモータ３００及び減速機構３０１は、第２レンズ群Ｇ２と径方向に所定の間隔をあけ、光軸を中心とする略同心円状に配設される。円筒を２箇所Ｄカットされた形状によりズームモータ３００の径方向の巾寸法が抑制され、減速機構３０１の径方向の寸法がその巾寸法と概ね同じに構成されることにより、交換レンズの小径化に貢献している。

図５は、第２レンズ群Ｇ２を含む第２レンズユニット５００の正面図である。第２レンズユニット５００は、２つのカムピン５００ａ、２つのガイド穴５００ｂ及び回転規制穴５００ｃを有する。カムピン５００ａは、第２レンズユニット５００の外周部に２つ設けられ、光軸を中心とする円周方向においてガイド穴５００ｂ及び回転規制穴５００ｃに近接する位置にそれぞれ設けられる。

図６は、図５の６−６断面を示す模式図である。カムピン５００ａは、第２レンズユニット５００の非被写体側の端部に設けられる。また、図３に示すように、カムピン５００ａは、ズームモータ３００及び減速機構３０１よりも非被写体側でカム筒２００の内周側からカム溝２００ｅと係合する。

２つのガイド穴５００ｂは、図６に示すように、光軸方向に所定の距離をもって配置される。そして、図３に示すように、ガイド軸（主）４０１と係合する。

また、回転規制穴５００ｃは、ガイド軸（副）４０２と係合する。このため、第２レンズユニット５００は、ガイド軸（主）４０１回りの回転を規制される。このように、第２レンズユニット５００は、ガイド軸（主）４０１に沿って光軸方向に移動可能に支持される。

図７は、カム筒２００の展開図である。カム筒２００は、カム筒本体部２０２とその一方端部に設けられた内ギア２０１を備える。カム筒本体部２０２には径方向に貫通する溝が複数設けられ、このうち２つのカム溝２００ｅは、第２レンズユニット５００のそれぞれのカムピン５００ａと係合する。これにより、カム筒２００がズームモータ３００の駆動力によって光軸回りに回転駆動されると、カムピン５００ａがカム溝２００ｅにより光軸方向の駆動力を受け、第２レンズユニット５００は、ガイド軸４０１、４０２にガイドされながら光軸方向に移動する。第３レンズ群Ｇ３を有する第３レンズユニット５１０及び第４レンズ群Ｇ４を有する第４レンズユニット５２０も、同様にカム筒２００の溝から駆動力を受けて、光軸方向に移動可能に構成される。このように、カム筒本体部２０２は、それに設けられた溝により複数のレンズ群に駆動力を付与するため、強度が必要であり、金属で構成されることが好ましい。

上述したように構成されることで、ズームモータ３００の駆動力が、減速機構３０１、内ギア２０１を介し、カム筒２００を回転させる。そして、カム筒２００が回転されると、第２レンズユニット５００が、ガイド軸４０１、４０２に支持され、ズームモータ３００と減速機構３０１が配置されている固定枠１００の内周側を光軸方向に移動する。

この結果、固定枠１００の外周面よりも内側にズームモータ３００を配置することで、小径化を実現できる。また、カム筒２００とズームモータ３００を光軸方向に並べて配置することで、小径化できる。さらに、固定枠１００の切り欠き部１００ａにズームモータ３００を配置することで、内周側のスペースを確保でき、第２レンズユニット５００のようなズーム枠のレンズを大型化でき、交換レンズの高倍率化を実現できる。さらに、ズームモータ３００の内周側を第２レンズユニット５００が移動可能となって、光軸方向の移動範囲を大きく確保することが可能となり、交換レンズの高倍率化が実現される。

以上のように構成することで、ズームモータ３００が、カム筒２００の被写体側に光軸方向に並んで配置され、かつ、光軸方向に投影した場合に、重なる位置に配置されるようになる。このため、駆動部であるズームモータをカム枠の外周側又は内周側に設ける必要がなくなり、交換レンズの小径化を実現できる。

また、固定枠１００に切り欠き部１００ａを設け、切り欠き部１００ａにズームモータ３００及び減速機構３０１を取り付けている。このため、ズームモータ３００や減速機構３０１を固定枠の内周面よりも内側で配置する必要がなくなり、固定枠１００の外径を小径化できる。本実施の形態１では、固定枠１００の外形をズームモータ３００の径方向の外形付近まで小径化している。

図８は、フォーカスユニット７００の構成を示す模式図である。フォーカスユニット７００は、ベース枠６００、フォーカスガイド軸７０１、７０２、フォーカスモータユニット７０３、フォーカス枠７０４、第５レンズ群Ｇ５、保持板９００を有している。

フォーカスガイド軸７０１、７０２の非被写体側の端部はベース枠６００に支持され、被写体側の端部は保持板９００に支持されている。フォーカスガイド軸７０１、７０２は光軸と概ね平行に支持されている。保持板９００はベース枠６００にビスなどにより固定される。フォーカスガイド軸７０１、７０２を支持するベース枠６００及び保持板９００は、保持部材の一例である。

フォーカス枠７０４は第５レンズ群Ｇ５を保持し、２つのガイド穴７０４ａ及び回転規制穴７０４ｂを有する。２つのガイド穴７０４ａは光軸方向に所定の距離をもって配置され、フォーカスガイド軸（主）７０１と係合する。また、回転規制穴７０４ｂはフォーカスガイド軸（副）７０２と係合し、フォーカス枠７０４のフォーカスガイド軸（主）７０１回りの回転を規制する。これによりフォーカス枠７０４はフォーカスガイド軸（主）７０１に沿って光軸方向に移動可能に支持される。第５レンズ群Ｇ５を保持するフォーカス枠７０４は、レンズ枠の一例である。

また、フォーカス枠７０４には、ラック７０６が取り付けられている。ラック７０６は、フォーカスモータユニット７０３と係合し、フォーカスモータユニット７０３の駆動力をフォーカス枠７０４に伝達する。これにより、フォーカス枠７０４は、フォーカスガイド軸７０１及び７０２に沿って光軸方向に駆動される。

ベース枠６００には、フォーカスモータユニット７０３が光軸と直交する方向からビス７０７により取り付けられている。フォーカスモータユニット７０３はスクリュー７０３ａを備え、スクリュー７０３ａは光軸と概ね平行に配置されている。フォーカス枠７０４に取り付けられているラック７０６は、スクリュー７０３ａと係合する。これにより、スクリュー７０３ａの回転駆動力によりラック７０６は光軸方向に駆動され、ラック７０６と一体的にフォーカス枠７０４は光軸方向に移動する。

このように、フォーカスユニット７００は、ベース枠６００、フォーカスガイド軸７０１、７０２、フォーカスモータユニット７０３、フォーカス枠７０４、第５レンズ群Ｇ５、保持板９００を有して、一つのユニットを構成している。また、ベース枠６００には位置決め穴６００ａ、６００ｂが設けられている。そして、フォーカスユニット７００はガイド軸４０１、４０２と位置決め穴６００ａ、６００ｂとが嵌合した状態で、被写体側から固定枠１００の筒部に挿入され、非被写体側からビス１１０により固定枠１００の底部に固定される。このようにして、図８に示すように、フォーカスユニット７００は、カム筒２００の内周側に配置される。

次に、フォーカスユニット７００の組み立て方法及び固定枠１００への取り付け方法を説明する。フォーカスガイド軸７０１、７０２の一端がベース枠６００に取り付けられ、固定される。続いて、第５レンズ群Ｇ５が取り付けられているフォーカス枠７０４がフォーカスガイド軸７０１、７０２に取り付けられる。このとき、ガイド穴７０４ａにフォーカスガイド軸（主）７０１が挿入され、回転規制穴７０４ｂにフォーカスガイド軸（副）７０２が挿入される。次に、保持板９００がフォーカスガイド軸７０１、７０２の他端に取り付けられ、固定される。続いて、フォーカスモータユニット７０３がベース枠６００に取り付けられ、固定される。このとき、フォーカスモータユニット７０３のスクリュー７０３ａがフォーカス枠７０４のラック７０６と係合する。このようにして、フォーカスユニット７００が組み立てられる。なお、保持板９００の取り付けの前にフォーカスモータユニット７０３が取り付けられてもよい。

次に、組み立てられたフォーカスユニット７００は、ベース枠６００の位置決め穴６００ａ、６００ｂがガイド軸４０１、４０２に嵌合した状態で、被写体側から固定枠１００の筒部に挿入される。続いて、フォーカスユニット７００は非被写体側（被写体側の反対側）からビス１１０により固定枠１００の底部に固定される。このようにして、フォーカスユニット７００の固定枠１００への取り付けが完了する。

以上のように、交換レンズが備えるレンズ群のうちフォーカスレンズ群が非被写体側よりに設けられる場合、フォーカスユニット７００を構成する部品を個別に固定枠１００に取り付けようとすると、固定枠１００の被写体側から遠い（深い）位置での作業が必要となり、組み立て性が非常に悪い。また、光軸と平行ではない方向へのビス締結などを行う場合には、締結部周辺の固定枠１００の一部に穴を開け、固定枠１００の外周側から作業する必要があるため、固定枠の強度低下などの不具合が発生する。そこで、まずフォーカスユニット７００を作業性のよい環境で組み立て、そのフォーカスユニット７００を光軸と略並行な方向から固定枠に取り付けるように構成することで、組み立て性が大幅に改善され、生産性の向上を実現できる。さらに、フォーカスユニット７００の固定枠への光軸と直交する平面内での位置決めを、ガイド軸４０１及び４０２を用いて行えば、第５レンズ群Ｇ５と第２レンズ群Ｇ２〜第４レンズ群Ｇ４との偏芯誤差を低減でき、組み立て精度向上も実現できる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。

＜付記＞
（付記１）被写体からの光をレンズ系で取り込み像を形成するレンズ鏡筒であって、
筒部と底部を有する固定枠と、
前記固定枠の内周側に配置され、前記固定枠の底部に固定されたガイド軸と、
前記ガイド軸により位置決めされる位置決め部を有し、前記固定枠の底部に外側から固定部材により固定されるレンズユニットと、
を備えるレンズ鏡筒。
（付記２）
前記レンズユニットは、
前記レンズ系の光軸方向に配置された第１保持部材及び第２保持部材と、
前記第１保持部材と第２保持部材とを連結する第２ガイド軸と、
前記レンズ系を保持し、光軸方向に移動可能に前記第２のガイド軸に支持されるレンズ枠と、
を備える付記１記載のレンズ鏡筒。
（付記３）
前記第１保持部材は、前記位置決め部を有し、前記固定枠の底部側に配置され、前記固定枠の底部に前記固定部材により固定される、
付記２記載のレンズ鏡筒。
（付記４）
前記レンズユニットは、前記レンズ枠を光軸方向に駆動する駆動部を有し、
前記駆動部は、前記第１保持部材に固定される、
付記２記載のレンズ鏡筒。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示のレンズ鏡筒は、交換レンズ、デジタルスチルカメラの鏡筒等に適用可能である。

１００ 固定枠
１００ａ 切り欠き部
１１０ ビス
２００ カム筒
２００ｅ カム溝
２０１ 内ギア
２０２ カム筒本体部
３００ ズームモータ
３００ａ 外周端
３００ｂ 出力軸
３０１ 減速機構
３０１ａ 出力ギア
４０１ ガイド軸（主）
４０２ ガイド軸（副）
５００ 第２レンズユニット
５００ａ カムピン
５００ｂ ガイド穴
５００ｃ 回転規制穴
５１０ 第３レンズユニット
５２０ 第４レンズユニット
６００ ベース枠
６００ａ 位置決め穴
６００ｂ 位置決め穴
７００ フォーカスユニット
７０１ フォーカスガイド軸（主）
７０２ フォーカスガイド軸（副）
７０３ フォーカスモータユニット
７０３ａ スクリュー
７０４ フォーカス枠
７０４ａ ガイド穴
７０４ｂ 回転規制穴
７０６ ラック
７０７ ビス
８００ 保持枠
９００ 保持板

Claims (4)

1. 被写体からの光をレンズ系で取り込み像を形成するレンズ鏡筒であって、
   固定枠と、
   前記固定枠の内周側に配置され、少なくとも１つ以上のカム溝が設けられたカム枠と、
   前記カム枠のカム溝と係合するカムピンを有し、前記レンズ系の光軸方向に移動可能な移動枠と、
   前記カム枠の端部で前記カム枠と係合し、前記カム枠と前記光軸方向に並ぶ位置に配置され、前記カム枠を回転駆動する駆動部と、
   を備えるレンズ鏡筒。
2. 前記駆動部の一部は、前記固定枠と前記光軸方向に並ぶ位置に配置される、
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記駆動部は、前記固定枠に固定され、
   前記駆動部は、複数のギアを有するギア機構を介して前記カム枠の内側から係合する、請求項１に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記移動枠は、前記光軸方向に移動可能であり、前記駆動部の内周側を移動可能である、請求項１に記載のレンズ鏡筒。

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