JP2015052649A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮可能でありレンズシフト用アクチュエータを備えたレンズ鏡筒において短縮状態時における全長の短縮化を実現する。【解決手段】本発明は、ブレ補正用のレンズシフト用アクチュエータを備えたレンズ鏡筒であって、シフト用レンズ群及び前記レンズシフト用アクチュエータを保持するシフト用レンズ群保持枠を駆動する第１のレンズ駆動部と、前記シフト用レンズ群保持枠の像側に位置するレンズ群を駆動する第２のレンズ駆動部と、を備え、前記第２のレンズ駆動部は、光軸に沿う方向から見た場合に、前記シフト用レンズ群保持枠の内側であって、前記レンズシフト用アクチュエータと重ならない位置に配設されている。【選択図】図９

Description

本発明は、伸縮可能でありレンズシフト用アクチュエータを備えたレンズ鏡筒に関する。

カメラやビデオカメラ等の撮像装置の小型化を実現するために、例えば特開２０１２−７８８０６号公報に開示されているような、非撮影状態において全長を短縮することが可能なレンズ鏡筒が用いられる場合がある。また、撮影光学系としてズームレンズを保持するレンズ鏡筒である場合、小型化と共に高い変倍比を実現することが求められる。

また、近年では、撮影光学系を構成する一部のレンズ群を光軸に直交する平面に平行に移動させることによって結像面上において像を移動させる、いわゆるレンズシフト方式によるブレ補正機能を有するレンズ鏡筒が実現されている。

特開２０１２−７８８０６号公報

撮影光学系を小型化しつつ比較的高い変倍比実現するためには、例えば独立して移動可能なレンズ群を増やす方法が考えられるが、レンズ群を駆動するためのアクチュエータの数が増えるため、レンズ鏡筒全体の外形が大きくなってしまう。特に、いわゆるレンズシフト方式によるブレ補正機能を有するレンズ鏡筒の場合、レンズシフトのためのアクチュエータもレンズ鏡筒内に配設されるため、小型化がより困難となる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、伸縮可能でありレンズシフト用アクチュエータを備えたレンズ鏡筒において短縮状態時における全長の短縮化を実現することを目的とする。

本発明の一態様のレンズ鏡筒は、複数のレンズ群からなり撮影光学系を保持し、非撮影時において全長を短縮することが可能なレンズ鏡筒であって、前記撮影光学系の像面に対して位置が固定された基台部と、前記撮影光学系に含まれるレンズ群であって、光軸に直交する平面に沿って移動されることによって像ブレの補正を行うシフト用レンズ群と、前記基台部の物体側に配設され、前記シフト用レンズ群を保持しながら前記基台部に対して光軸に沿って移動する円筒状のシフト用レンズ群保持枠と、前記シフト用レンズ群保持枠を光軸に沿って駆動する第１のレンズ駆動部と、前記シフト用レンズ群保持枠に固定され、前記シフト用レンズ群を、光軸に直交する平面に沿って移動させるレンズシフト用アクチュエータと、前記シフト用レンズ群保持枠に固定され、シャッター及び該シャッターを駆動するシャッター用アクチュエータと、絞り及び該絞りを駆動する絞り用アクチュエータを含むシャッター・絞りユニットと、前記基台部に固定され、前記シフト用レンズ群よりも像側に配設されたレンズ群の一部又は全部を、前記シフト用レンズ群とは独立して光軸に沿って駆動する第２のレンズ駆動部と、を備え、前記レンズシフト用アクチュエータ、前記シャッター用アクチュエータ及び前記絞り用アクチュエータは、前記シフト用レンズ群保持枠の内側において、前記シフト用レンズ群の側方に前記シフト用レンズ群を囲むように配設されており、前記第２のレンズ駆動部は、光軸に沿う方向から見た場合に、前記シフトレンズ用群保持枠の外径よりも内側、かつ前記シフト用レンズ群の外径よりも外側であって、前記レンズシフト用アクチュエータ、前記シャッター用アクチュエータ及び前記絞り用アクチュエータと重ならない位置に配設されており、当該レンズ鏡筒が短縮状態となり前記シフト用レンズ群保持枠が前記基台部に接近した場合において、物体側の端部が前記シフト用レンズ群の側方に位置するように、前記基台部から物体側に向かって突出していることを特徴とする。

本発明によれば、伸縮可能でありレンズシフト用アクチュエータを備えたレンズ鏡筒において短縮状態時における全長の短縮化を実現可能である。

レンズ鏡筒を備えた撮像装置の斜視図である。 レンズ鏡筒の斜視図である。 レンズ鏡筒の正面図である。 短縮状態であるレンズ鏡筒の光軸に沿った縦断面図である。 ワイド端状態であるレンズ鏡筒の光軸に沿った縦断面図である。 テレ端状態であるレンズ鏡筒の光軸に沿った縦断面図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 レンズ鏡筒の背面を示す斜視図である。 短縮状態であるレンズ鏡筒の光軸Ｏに直交する平面を断面とした断面図である（図４のIX-IX断面図）。 基台部を拡大した斜視図である。 カム枠の外周面を展開し、カムプロファイルを示す図である。 カム枠の内周面を展開し、カムプロファイルを示す図である。 カム枠の回転角θと、像面から第１〜第３レンズ群の面頂までの距離Ｌとの関係を示すグラフである。 第３レンズ群保持枠の斜視図である。 レンズシフト機構部の分解斜視図である。 第３レンズ群保持枠及び可動枠を前方から見た図である。 図１６のXVII-XVII断面図である。 第２レンズ群保持枠の前面部を示す断面図である。

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

本発明のレンズ鏡筒１は、例えばデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置に用いられるものであり、複数のレンズからなる撮影光学系を保持している。

図１に、本発明のレンズ鏡筒１を備えた撮像装置の一例であるデジタルカメラ１００の外観を示す。なお、以下において、レンズ鏡筒１が保持する複数のレンズ等からなる撮影光学系の光軸Ｏに平行な軸をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する平面上において互いに直交する２つの軸をＸ軸及びＹ軸とする。デジタルカメラ１００をいわゆる正立状態に保持した場合に、Ｚ軸及びＸ軸は、水平となる軸であり、Ｙ軸は鉛直となる軸である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、各図に適宜に図示する。また以下において、Ｚ軸に沿う方向について、物体側（被写体側）を前方とし、像側（撮像素子側）を後方とする。

デジタルカメラ１００は、カメラ本体１０１に、レンズ鏡筒１、撮像素子１０２、レリーズスイッチ１０３、ストロボユニット１０４、電源スイッチ１０５及びズーム操作スイッチ１０６を備えている。

ストロボユニット１０４は、未使用時にはカメラ本体１０１内に格納されており、使用時にデジタルカメラ１００を正立状態に保持した場合における上方に向かって突出するように配設されている。ストロボユニット１０４は、正立状態であるデジタルカメラ１００を前方から見た場合において、レンズ鏡筒１の右側に配設されている。

図２に模式的に示すように、本発明の一実施形態であるレンズ鏡筒１は、撮影光学系を保持する複数の枠部材が前方（被写体側）に繰り出されて撮影光学系による像面への結像が可能な撮影可能状態と、前記複数の枠部材が後方（デジタルカメラ１００の本体側）に繰り込まれてＺ軸方向の全長が撮影状体よりも短くなる短縮状態と、の２つの状態に変化可能である。

また、撮影光学系は焦点距離を変更可能なズームレンズであり、レンズ鏡筒１は、複数の枠部材を光軸Ｏに沿って移動させることにより、撮影光学系の焦点距離を変更することが可能である。図４は、レンズ鏡筒１が短縮状態である場合の断面図である。図５は、レンズ鏡筒１が撮影状態であり、かつ撮影光学系の焦点距離が最も短いワイド端である場合の断面図である。図６は、レンズ鏡筒１が撮影状態であり、かつ撮影光学系の焦点距離が最も長いテレ端である場合の断面図である。詳しくは後述するが、レンズ鏡筒１における短縮状態と撮影状態の切替動作及び焦点距離の変更動作は、主にズーム駆動ユニット３１に含まれる電動モータであるズーム駆動モータ３１ａの動力によって行われる。

図７は、レンズ鏡筒１の分解斜視図である。また、図８はレンズ鏡筒１の背面を示す斜視図である。図９は、光軸Ｏに直交する平面を断面とした断面図である（図４のIX-IX断面図）。図１０は、基台部２を拡大した斜視図である。

レンズ鏡筒１が保持する撮影光学系は、正の屈折力の第１レンズ群２１、負の屈折力の第２レンズ群２２、正の屈折力の第３レンズ群２３、負の屈折力の第４レンズ群２４及び正の屈折力の第５レンズ群２５の５群構成である。また、第２レンズ群２２と第３レンズ群２３の間には、シャッター機構及び絞り機構を備えるシャッター・絞りユニット１６が配設されている。本実施形態のシャッター・絞りユニット１６は、光軸Ｏ上にＮＤフィルタを選択的に配置する機構を備えている。

レンズ鏡筒１は、第１レンズ群２１、第２レンズ群２２、第３レンズ群２３、第４レンズ群２４及び第５レンズ群２５をそれぞれ保持する第１レンズ群保持枠１１、第２レンズ群保持枠１２、第３レンズ群保持枠１３、第４レンズ群保持枠１４及び第５レンズ群保持枠１５を具備している。シャッター・絞りユニット１６は、第３レンズ群保持枠１３に配設されている。

詳しくは後述するが、レンズ鏡筒１は、シフト用レンズ群である第３レンズ群２３を光軸Ｏに直交する平面に平行に移動させることによって結像面上において像を移動させる、いわゆるレンズシフト方式によるブレ補正機能を実現するレンズシフト機構部４０を備えている。レンズシフト機構部４０は、第３レンズ群保持枠１３に配設されている。

また、レンズ鏡筒１は、撮像素子１０２を保持する基台部２と、基台部２に固定される固定枠３と、固定枠３に支持されてズーミング動作時や沈胴動作時に回転駆動されるとともに、光軸Ｏに沿う方向に進退駆動されるカム枠４と、回転規制状態でカム枠４とともに光軸Ｏに沿う方向に進退するフロートキー５と、回転規制状態でカム枠４とともに光軸Ｏに沿う方向に進退するガイド枠６と、カム枠４を回転駆動する第１のレンズ駆動部であるズーム駆動ユニット３１と、第４レンズ群保持枠１４を光軸Ｏに沿う方向に進退駆動する第４レンズ群駆動ユニット３４と、第５レンズ群保持枠１５を光軸Ｏに沿う方向に進退駆動する第２のレンズ駆動部である第５レンズ群駆動ユニット３５と、を具備している。第１レンズ群保持枠１１、第２レンズ群保持枠１２及び第３レンズ群保持枠１３は、回転規制状態であり、カム枠４の回転により光軸Ｏに沿う方向に進退する。

レンズ鏡筒１の各構成の詳細について以下に説明する。

基台部２は、略平板状の部材であり、撮像素子１０１を光軸Ｏ上に保持している。すなわち、基台部２は、撮影可能状態にある撮影光学系の像面に対して位置が固定されている。図１０に拡大して示すように、基台部２の前面には、第４レンズ群保持枠１４及び第５レンズ群保持枠１５を、光軸Ｏに沿う方向に進退移動可能に案内する案内軸１７及び１８が立設されている。案内軸１７及び１８は、断面が円形である丸棒状の部材であり、中心軸が光軸Ｏと平行となるように、基台部２に固定されている。第４レンズ群保持枠１４及び第５レンズ群保持枠１５には、それぞれ案内軸１７及び１８に沿って摺動する軸受部が形成されている。

また、基台部２の前面には、第４レンズ群保持枠１４及び第５レンズ群保持枠１５の案内軸１７及び１８周りの回転を規制する回り止め軸１９が立設されている。回り止め軸１９は、断面が円形である丸棒状の部材であり、中心軸が光軸Ｏと平行となるように、基台部２に固定されている。第４レンズ群保持枠１４及び第５レンズ群保持枠１５には、回り止め軸１９に沿って摺動する軸受部が形成されている。

また、基台部２には、第２のレンズ駆動部である第５レンズ群駆動ユニット３５が配設されている。第５レンズ群駆動ユニット３５は、回転する出力軸を有するステッピングモータ３５ａ、ステッピングモータ３５ａの出力軸とともに回動する雄ネジであるスクリュー３５ｂ、スクリュー３５ｂに螺合する雌ネジ部を有するナット３５ｃを有して構成されている。

スクリュー３５ｂは、基台部２の前面から前方に向かって突出しており、回転軸が光軸Ｏと平行となるように配設されている。ナット３５ｃは、回転が規制されており、スクリュー３５ｂの回転に伴い、光軸Ｏに沿う方向に進退移動する。第５レンズ群保持枠１５は、コイルバネ３５ｄによってナット３５ｃに当接するように付勢されており、ナット３５ｃの移動に伴い光軸Ｏに沿う方向に進退移動する。

第５レンズ群保持枠３５を案内する案内軸１８及び回り止め軸１９と、第５レンズ群保持枠３５を駆動する第５レンズ群駆動ユニット３５は、光軸Ｏに沿う方向から見た場合において後述する第３レンズ群保持枠１３の外径よりも内側となる位置に配設されている。

固定枠３は、カメラ本体１０１及び基台部２に固定される部材であり、レンズ鏡筒１を構成する複数の略円筒状の枠部材のうちで最外周に配設されている。略円筒形状の固定枠３の内周面には、カム溝３ａと直線溝３ｂ及び３ｃが彫設されている。カム溝３ａは、光軸Ｏに対して傾斜する方向に形成された傾斜溝３ａ１と円周方向に形成された円周溝３ａ２とが連接してなる。カム溝３ａ内には、後述するカム枠４の外周面４ａに設けられたカムフォロア４ｃが摺動可能に嵌入する。また、直線溝３ｂ及び３ｃは、光軸Ｏと平行な直線状の溝である。直線溝３ｂ内には、後述するフロートキー５の外周面に設けられた突起部が摺動可能に陥入する。直前溝３ｃ内には、後述するガイド枠６の外周面に設けられた突起部６ａが摺動可能に陥入する。

固定枠３の外周には、ズーム駆動ユニット３１及び第４レンズ群駆動ユニット３４が配設されている。図３に示すように、レンズ鏡筒１を前方から見た場合において、ズーム駆動ユニット３１及び第４レンズ群駆動ユニット３４は、光軸Ｏを挟んで対向する位置に配設されている。また、正立状態であるデジタルカメラ１００を前方から見た場合において、ズーム駆動ユニット３１は、光軸Ｏに対して右下となる位置に配設されており、第４レンズ群駆動ユニット３４は、光軸Ｏに対して左上となる位置に配設されている。

デジタルカメラ１００内において、レンズ鏡筒１の下部から右側に向かってズーム駆動ユニット３１が突出するが、このズーム駆動ユニット３１の上側の空間には、ストロボユニット１０４が配設される。

ズーム駆動ユニット３１は、ズーム駆動モータ３１ａ、ロングギヤ３１ｂ及び以下に説明する複数のギヤを含む。ロングギヤ３１ｂは、光軸Ｏと平行な回転軸を有するピニオンギヤであり、図９に示すように、固定枠３の内周に露出している。ロングギヤ３１ｂは、カム枠４の外周に設けられたギヤ部４ｇと噛合する。ズーム駆動モータ３１ａは、ロングギヤ３１ｂを回転駆動する動力を生ずるサーボモータである。ズーム駆動モータ３１ａの動力は、図２に示す複数のギヤからなる伝達ギヤ機構を介してロングギヤ３１ｂに伝達される。ズーム駆動モータ３１ａ及び伝達ギヤ機構は、固定枠３の外周面から突出するように設けられたギヤボックス３１ｈ内に収められている。伝達ギヤ機構は、ウォームスクリュー３１ｃ、ウォームホイール３１ｄ、第１Ｚギヤ３１ｅ、第２Ｚギヤ３１ｆ及びアイドルギヤ３１ｇによって構成されている。

ズーム駆動モータ３１ａは、ギヤボックス３１ｈの後方側において、回転軸が光軸Ｏに直交する平面（ＸＹ平面）と略平行となるように配設されている。ズーム駆動モータ３１ａの回転軸には、ウォームスクリュー３１ｃが固定されている。該ウォームスクリュー３１ｃに噛合するウォームホイール３１ｄは、回転軸が光軸Ｏと平行となるように配設されている。このように、いわゆるウォームドライブ機構によって、ズーム駆動モータ３１ａの出力の回転軸がおよそ９０度折り曲げられる。

第１Ｚギヤ３１ｅ、第２Ｚギヤ３１ｆ及びアイドルギヤ３１ｇは、ギヤボックス３１ｈ内においてズーム駆動モータ３１ａの前方側に、回転軸が光軸Ｏと平行となるように配設されている。第１Ｚギヤ３１ｅは、ウォームホイール３１ｄと噛合しており、アイドルギヤ３１ｇは、ロングギヤ３１ｂと噛合している。ウォームホイール３１ｄの回転は、第１Ｚギヤ３１ｅ、第２Ｚギヤ３１ｆ及びアイドルギヤ３１ｇを介してロングギヤ３１ｂに伝達される。

本実施形態では、ズーム駆動ユニット３１のギヤボックス内において、ズーム駆動モータ３１ａと、第１Ｚギヤ３１ｅ、第２Ｚギヤ３１ｆ及びアイドルギヤ３１ｇと、を光軸Ｏ方向に重なるように配置した、いわゆる２階建て構造とすることによって、ギヤボックス３１ｈの、Ｙ方向の高さを抑制している。すなわち、本実施形態では、正立状態であるデジタルカメラ１００を前方から見た場合において、ギヤボックス３１ｈの上下方向の高さを低くすることができる。これにより、ギヤボックス３１ｈの上方にストロボユニット１０４（図３に示す）を配設する空間を、上下方向に大きくとることができる。

第４レンズ群駆動ユニット３４は、回転する出力軸を有するステッピングモータ３４ａ、ステッピングモータ３５ａの出力軸とともに回動する雄ネジである図示しないスクリュー、スクリューに螺合する雌ネジ部を有する図示しないナットを有して構成されている。

第４レンズ群駆動ユニット３４は、前述の第５レンズ群駆動ユニット３５と同様に、ステッピングモータ３４ａによってスクリューを回転駆動し、ナットを光軸Ｏに沿う方向に進退駆動するように構成されている。第４レンズ群保持枠３４は、当該ナットと共に光軸Ｏに沿う方向に進退移動する。

カム枠４は、略円筒状の部材であり、固定枠３の内周部に回動および進退自在な状態で嵌入している。

カム枠４の外周面４ａの後方部には、固定枠３の複数のカム溝３ａにそれぞれ摺動自在に嵌入する複数のカムフォロワ４ｃと、ズーム駆動ユニット３１のロングギヤ３１ｂに噛合するギヤ部４ｇとが形成されている。

前述のように、カム枠４のカムフォロワ４ｃは、固定枠３のカム溝３ａに摺動自在に嵌入しており、ギヤ部４ｇは、ロングギヤ３１ｂに噛合している。したがって、ズーム駆動ユニット３１の動力により、カム枠４が回転する。カム枠４が回転すると、当該カム枠４のカムフォロワ４ｃが固定枠３のカム溝３ａに沿って移動する。

レンズ鏡筒１が短縮状態である場合に、カム枠４が前方から見て反時計回りに回転すると、カムフォロア４ｃが傾斜溝３ａ１に陥入している範囲では、カム枠４は回転しながら前進する。また、カムフォロア４ｃが円周溝３ａ２に陥入している範囲では、カム枠４は、光軸Ｏに沿う方向には進退移動せずに、回転する。

ここで、カムフォロア４ｃは、レンズ鏡筒１が図４に示す短縮状態から、撮影可能状態である図５に示すワイド端の状態となる手前までの間において、傾斜溝３ａ１に陥入している。レンズ鏡筒１が撮影可能状態である場合、すなわちレンズ鏡筒１が図５に示すワイド端の状態と図６に示すテレ端の状態の間にある場合には、カムフォロア４ｃは、円周溝３ａ２に陥入している。すなわち、レンズ鏡筒１が撮影可能状態である場合には、カム枠４は、光軸Ｏに沿う方向には進退することなく、ズーム駆動ユニット３１によって回転方向のみに駆動される。

また、カム枠４の外周面４ａ及び内周面４ｂには、図１１及び図１２に示すように、複数のカム溝が彫設されている。図１１は、カム枠４の外周面４ａの円筒面の部分を平面に展開した展開図であり、図１２は、カム枠４の円筒面である内周面４ｂを平面に展開した展開図である。

カム枠４の外周面４ａには、同一のカムプロファイルを有する３条の第１主カム溝４ｄと、同一のカムプロファイルを有する３条の第１副カム溝４ｅの、６条のカム溝が彫設されている。第１主カム溝４ｄ及び第１副カム溝４ｅは、周方向に交互に設けられている。

カム枠４は、第１レンズ群保持枠１１の内側に陥入する。第１主カム溝４ｄ及び第１副カム溝４ｅには、第１レンズ群保持枠１１の内周面に凸設された主カムフォロア１１ａ及び副カムフォロア１１ｂが摺動可能に陥入する。

また、カム枠４の内周面４ｂには、同一のカムプロファイルを有する３条の第２カム溝４ｆが彫設されている。第２カム溝４ｆには、第２レンズ群保持枠１２の外周面に凸設されたカムフォロア１２ａ及び第３レンズ群保持枠１３の外周面に凸設されたカムフォロア１３ａが摺動可能に陥入する。

カム枠４に形成された複数のカム溝と、該カム溝に陥入するカムフォロアの詳細については、後述するものとする。

フロートキー５は、円筒形状に形成されており、カム枠４の内周部において相対的に回
転自在に嵌入している。図７は、フロートキー５がカム枠４内に陥入した状態を示している。

フロートキー５の後側端部の外周部には、固定枠３の直線溝３ｂに摺動可能に嵌入する突起部が設けられている。該突起部が固定枠３の直線溝３ｂに摺動可能に嵌入することにより、フロートキー５の固定枠３に対する光軸Ｏ周りの回転が規制される。

また、フロートキー５は、カム枠４に対して光軸Ｏ周りの相対的な回転が可能であり、かつカム枠４に対して光軸Ｏに沿う方向には相対的に進退移動しないように、カム枠４と係合している。

フロートキー５のカム枠４内に陥入している円筒部には、光軸Ｏに平行な方向を長手方向とした３条の直線スリット５ｂ及び３条の直線スリット５ｃが形成されている。直線スリット５ｂ及び５ｃは、フロートキー５の内外周を貫通している。直線スリット５ｂ及び５ｃは、周方向に交互に配設されている。

フロートキー５の内側には、第２レンズ群保持枠１２及び第３レンズ群保持枠１３が陥入する。フロートキー５の内側において、第２レンズ群保持枠１２は、第３レンズ群保持枠１３の前方に位置する。

直線スリット５ｂ内には、第２レンズ群保持枠１２の外周面に凸設されたカムフォロア１２ａが摺動可能に貫通する。これにより、第２レンズ群保持枠１２は、固定枠３に対する光軸Ｏ周りの回転が規制されるが、光軸Ｏに平行な方向には進退可能となる。また、直線スリット５ｃ内には、第３レンズ群保持枠１３の外周面に凸設されたカムフォロア１３ａが摺動可能に貫通する。これにより、第３レンズ群保持枠１３は、固定枠３に対する光軸Ｏ周りの回転が規制されるが、光軸Ｏに平行な方向には進退可能となる。

前述のように、第２レンズ群保持枠１２及び第３レンズ群保持枠１３が有するカムフォロア１２ａ及びカムフォロア１３ａは、カム枠４の内周面４ｂに形成されている第２カム溝４ｆ内に摺動可能に陥入している。このため、カム枠４が光軸Ｏ周りに回転した場合、第２レンズ群保持枠１２及び第３レンズ群保持枠１３は、第２カム溝４ｆの形状に沿って、光軸Ｏに平行な方向に進退移動する。

ガイド枠６は、略円筒状の部材であり、第１レンズ群保持枠１１の外側であって、かつ固定枠３の内側に配設される。ガイド枠６の後側端部の外周部には、固定枠３の直線溝３ｃに摺動可能に嵌入する突起部６ａが設けられている。該突起部６ａが固定枠３の直線溝３ｃに摺動可能に嵌入することにより、ガイド枠６の固定枠３に対する光軸Ｏ周りの回転が規制される。

また、ガイド枠６は、カム枠４に対して光軸Ｏ周りの相対的な回転が可能であり、かつカム枠４に対して光軸Ｏに沿う方向には相対的に進退移動しないように、カム枠４と係合している。

ガイド枠６の内周面には、光軸Ｏと平行な直線状の溝である直線溝６ｂが形成されている。直線溝６ｂ内には、第１レンズ群保持枠１１の外周面に設けられた突起部１１ｃが摺動可能に陥入する。これにより、第１レンズ群保持枠１１は、固定枠３に対する光軸Ｏ周りの回転が規制されるが、光軸Ｏに平行な方向には進退可能となる。

前述のように、第１レンズ群保持枠１１が有する主カムフォロア１１ａ及び副カムフォロア１１ｂが、カム枠４の外周面４ａに形成されている第１主カム溝４ｄ及び第１副カム溝４ｅ内に摺動可能に陥入している。このため、カム枠４が光軸Ｏ周りに回転した場合、第１レンズ群保持枠１１は、第１主カム溝４ｄ及び第１副カム溝４ｅの形状に沿って、光軸Ｏに平行な方向に進退移動する。

次に、カム枠４に形成された複数のカム溝の詳細について説明する。

図１１に示すように、カム枠４の外周面４ａには、３条の第１主カム溝４ｄ及び３条の第１副カム溝４ｅが、周方向に交互に形成されている。第１主カム溝４ｄ及び第１副カム溝４ｅは、同一のカムプロファイルであって、第１主カム溝４ｄよりも第２副カム溝４ｅの方が、前方に配設されている。本実施形態では、このように第１主カム溝４ｄと第２副カム溝４ｅとを前後方向にオフセットすることによって、同一のカムプロファイルを有する６条のカム溝を形成することが可能となっている。

第１主カム溝４ｄ及び第１副カム溝４ｅには、第１レンズ群保持枠１１の主カムフォロア１１ａ及び副カムフォロア１１ｂが摺動可能に陥入する。図１１では、レンズ鏡筒１が短縮状態である場合の主カムフォロア１１ａの位置を符号１１ａ（Ｒ）で示しており、レンズ鏡筒１がワイド端状態である場合の主カムフォロア１１ａの位置を符号１１ａ（Ｗ）で示しており、レンズ鏡筒１がテレ端状態である場合の主カムフォロア１１ａの位置を符号１１ａ（Ｔ）で示している。また、図１１では、レンズ鏡筒１が短縮状態である場合の副カムフォロア１１ｂの位置を符号１１ｂ（Ｒ）で示しており、レンズ鏡筒１がワイド端状態である場合の副カムフォロア１１ｂの位置を符号１１ｂ（Ｗ）で示しており、レンズ鏡筒１がテレ端状態である場合の副カムフォロア１１ｂの位置を符号１１ｂ（Ｔ）で示している。

ここで、第１副カム溝４ｅと副カムフォロア１１ｂとの間の嵌め合いは、第１主カム溝４ｄと主カムフォロア１１ａとの間の嵌め合いよりも緩く設定されている。具体的には、第１主カム溝４ｄと主カムフォロア１１ａとは常に接触した状態が保たれるが、第１副カム溝４ｅと副カムフォロア１１ｂとの間には隙間が存在する。

すなわち、カム枠４の回転に伴う第１レンズ群保持枠１１の光軸Ｏに沿う方向への移動は、３対の第１主カム溝４ｄと主カムフォロア１１ａとの係合によって行われる。本実施形態では、落下等によって第１レンズ群保持枠１１に外力が加えられる場合には、３対の第１主カム溝４ｄと主カムフォロア１１ａの係合に加えて、３対の第１副カム溝４ｅと副カムフォロア１１ｂの係合部においても、この外力を受け止める構造であるため、第１レンズ群保持枠１１の脱落が発生しにくい。

一方、図１２に示すように、カム枠４の内周面４ｂには、３条の第２カム溝４ｆが形成されている。第２カム溝４ｆには、第２レンズ群保持枠１２のカムフォロア１２ａ及び第３レンズ群保持枠１３のカムフォロア１３ａが摺動可能に陥入する。

図１２では、レンズ鏡筒１が短縮状態である場合のカムフォロア１２ａの位置を符号１２ａ（Ｒ）で示しており、レンズ鏡筒１がワイド端状態である場合のカムフォロア１２ａの位置を符号１２ａ（Ｗ）で示しており、レンズ鏡筒１がテレ端状態である場合のカムフォロア１２ａの位置を符号１２ａ（Ｔ）で示している。また、図１２では、レンズ鏡筒１が短縮状態である場合のカムフォロア１３ａの位置を符号１３ａ（Ｒ）で示しており、レンズ鏡筒１がワイド端状態である場合のカムフォロア１３ａの位置を符号１３ａ（Ｗ）で示しており、レンズ鏡筒１がテレ端状態である場合のカムフォロア１３ａの位置を符号１３ａ（Ｔ）で示している。

図１３に、本実施形態のレンズ鏡筒１における、カム枠４の回転角θと、像面から第１〜第３レンズ群の面頂までの距離Ｌとの関係を示す。図１３に示すグラフにおいて、横軸は、ワイド端状態からテレ端状態までのカム枠４の回転角θである。θWideは、レンズ鏡筒１がワイド端状態であるときのカム枠４の角度であり、θTeleは、レンズ鏡筒１がテレ端状態であるときのカム枠４の角度である。

また、図１３に示すグラフにおいて、縦軸は、像面から各レンズ群の面頂までの距離Ｌである。実線で示す曲線Ｇ１は、像面から第１レンズ群２１の面頂までの距離を示しており、破線で示す曲線Ｇ２は、像面から第２レンズ群２２の面頂までの距離を示しており、一点鎖線で示す曲線Ｇ３は、像面から第３レンズ群２３の面頂までの距離を示している。

図１３に示すように、本実施形態のレンズ鏡筒１においては、ワイド端からテレ端への変倍動作に際し、第１レンズ群２１は像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群２２は像側へ移動し、第３レンズ群２３は物体側へ移動する。明るさ絞りは、第３レンズ群２３とともに移動する。

また、図示しないが、本実施形態のレンズ鏡筒１においては、ワイド端からテレ端への変倍動作に際し、第４レンズ群２４は物体側へ移動し、第５レンズ群Ｇ５は像側へ移動する。

次に、第３レンズ群保持枠１３の詳細な構成について説明する。前述のように、第３レンズ群保持枠１３は、第３レンズ群２３の他に、シャッター・絞りユニット１６及びレンズシフト機構部４０を保持している。図１４は、第３レンズ群保持枠１３の斜視図である。図１５は、レンズシフト機構部４０の分解斜視図である。図１６は、第３レンズ群保持枠１３及び可動枠４１を前方から見た図である。図１７は、図１６のXVII-XVII断面図である。

レンズシフト機構部４０は、第３レンズ群２３を、光軸Ｏに直交する平面に沿って移動させるように構成されている。本実施形態の撮影光学系では、第３レンズ群２３が光軸Ｏに直交する平面に沿って移動することによって、像面上における結像位置が移動する。

図１５に示すように、レンズシフト機構部４０は、第３レンズ群２３が固定される可動枠４１と、可動枠４１を光軸Ｏに直交する平面に沿って移動させる動力を生ずるレンズシフト用アクチュエータ５０と、を具備して構成されている。

可動枠４１は、内部に第３レンズ群２３が固定された略円筒形状の円筒部４１ａと、円筒部４１ａの外周面から径方向外側に向かって延出するフランジ部４１ｂとを有している。可動枠４１は、第３群レンズ保持枠１３に対して光軸Ｏに直交する平面に沿って相対的に移動可能に配設されている。

具体的には、図１５及び図１６に示すように、可動枠４１は、フランジ部４１ｂの裏面と、第３群レンズ保持枠１３の内側に突出した光軸Ｏに略直交する板状の支持部１３ｂの前面との間に、３つのボール４４を挟み込んでいる。３つボール４４の近傍の３箇所には、フランジ部４１ｂを支持部１３ｂに向かって付勢するコイルバネ４５が、フランジ部４１ｂと支持部１３ｂとに架設されている。可動枠４１は、該ボール４４の転動によって、第３群レンズ保持枠１３に対して光軸Ｏに直交する平面に沿って相対的に移動可能である。

なお、第３レンズ群保持枠１３内に設けられた支持部１３ｂには、光軸Ｏが貫通する貫通孔１３ｃが形成されている。また、支持部１３ｂには、光軸Ｏに略平行な方向に貫通する貫通孔１３ｄ、１３ｅ及び１３ｆが形成されている。

貫通孔１３ｄは、光軸Ｏに沿う方向から見た場合に、第５レンズ群駆動ユニット３５のステッピングモータ３５ａ及びスクリュー３５ｂと重なる位置に形成されている。レンズ鏡筒１が短縮状態である場合には、基台部２から前方に突出しているスクリュー３５ｂが、この貫通孔１３ｄ内に貫通する。

また、貫通孔１３ｅ及び１３ｆは、光軸Ｏに沿う方向から見た場合に、それぞれ案内軸１８及び回り止め軸１９と重なる位置に形成されている。レンズ鏡筒１が短縮状態である場合には、基台部２から前方に突出している案内軸１８及び回り止め軸１９が、貫通孔１３ｅ及び１３ｆ内に貫通する。

レンズシフト用アクチュエータ５０は、永久磁石の磁界中においてコイルに電流を流すことによって駆動力を発生する、いわゆるボイスコイルモータの構成を有する。ボイスコイルモータの原理は公知のものであるため、説明は省略する。

レンズシフト用アクチュエータ５０は、Ｘ軸に沿う方向の駆動力を発生するための永久磁石５１ｘ及びコイル５２ｘと、Ｙ軸に沿う方向の駆動力を発生するための永久磁石５１ｙ及びコイル５２ｙとを含む。

永久磁石５１ｘ及び５１ｙは、可動枠４１のフランジ部４１ｂに固定されている。また、コイル５２ｘ及びコイル５２ｙは、シャッター・絞りユニット１６の後方側に固定されている。

レンズシフト用アクチュエータ５０を構成する永久磁石５１ｘ及び５１ｙと、コイル５２ｘ及びコイル５２ｙは、第３レンズ群保持枠１３内において、第３レンズ群２３の側方、すなわち第３レンズ群２３の径方向外側に配設されている。言い換えれば、レンズシフト用アクチュエータ５０を構成する永久磁石５１ｘ及び５１ｙと、コイル５２ｘ及びコイル５２ｙは、光軸Ｏに沿う方向について、第３レンズ群２３と重なる位置に配設されている。

ここで、図９に示すように、レンズ鏡筒１を光軸Ｏに沿う方向から見た場合において、レンズシフト用アクチュエータ５０は、基台部２に設けられた第５レンズ群駆動ユニット３５、案内軸１８及び回り止め軸１９と重ならない位置に配設されている。

より具体的には、正立状態であるデジタルカメラ１００を前方から見た場合において、レンズシフト用アクチュエータ５０は、第３レンズ群２３の左側及び下側の領域に配設されている。正立状態であるデジタルカメラ１００を前方から見た場合において、永久磁石５１ｘ及びコイル５２ｘは、第３レンズ群２３の左方に配設されており、永久磁石５１ｙ及びコイル５２ｙは、第３レンズ群２３の下方に配設されている。

なお図示しないが、レンズシフト用アクチュエータ５０には、磁力線の経路を制御するための磁性体からなるヨークや、第３レンズ群２３に対する可動枠４１の相対的な位置を検知するためのホール素子等が含まれる。

シャッター・絞りユニット１６は、第３レンズ群保持枠１３の前方に固定されるものであるが、シャッター・絞りユニット１６からは、後方に向かって前述のコイル５２ｘ及びコイル５２ｙが突出するように配設されている。

また、シャッター・絞りユニット１６は、シャッターを駆動するシャッター用アクチュエータ１６ａ、絞りを駆動する絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタを駆動するＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃを備えている。これらのシャッター用アクチュエータ１６ａ、絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃは、シャッター・絞りユニット１６の後方に向かって突出しており、図９の断面図に示すように、第３レンズ群２３の側方に位置している。言い換えれば、シャッター用アクチュエータ１６ａ、絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃの後端は、第３レンズ群２３の前端よりも後方に位置しているのであり、光軸Ｏに沿う方向について、第３レンズ群２３と重なる位置に配設されている。

ここで、図９に示すように、レンズ鏡筒１を光軸Ｏに沿う方向から見た場合において、シャッター用アクチュエータ１６ａ、絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃは、レンズシフト用アクチュエータ５０、第５レンズ群駆動ユニット３５、案内軸１８及び回り止め軸１９と重ならない位置に配設されている。

本実施形態のレンズ鏡筒１では、短縮状態となり第３レンズ群保持枠１３が基台部２に最も近づいた場合において、基台部２３から前方に突出する第５レンズ群駆動ユニット３５、案内軸１８及び回り止め軸１９のそれぞれの前方側端部が、第３レンズ群２３の側方に位置する。

前述のように、第３レンズ群保持枠１３内において第３レンズ群２３の側方に配設された部材であるレンズシフト用アクチュエータ５０、シャッター用アクチュエータ１６ａ、絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃは、光軸Ｏに沿う方向から見た場合において、第５レンズ群駆動ユニット３５、案内軸１８及び回り止め軸１９と重ならない位置に配設されていることから、これらが干渉することはない。

なお、レンズシフト用アクチュエータ５０、シャッター用アクチュエータ１６ａ、絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃへの電力供給及び制御信号の入出力は、図１４に示す、第２フレキシブルプリント回路基板６１を介して行われる。第２フレキシブルプリント回路基板６１は、図８に示すように、固定枠３の外周面にまで引き出されている。第２フレキシブルプリント回路基板６１の固定枠３の外周面にまで引き出された部位は、固定枠３の外周面に沿うように配設されており、面状のコネクタ６２を介して、撮像素子１０２が実装された第１フレキシブルプリント回路基板６０と電気的に接続される。第１フレキシブルプリント回路基板６０は、接続部６０ａにおいて、デジタルカメラ１００の図示しない制御基板に接続される。

以上のように、本実施形態のレンズ鏡筒１は、レンズシフト式のブレ補正機構における可動レンズである第３レンズ群２３の周囲に、レンズシフト用アクチュエータ５０の他に、シャッター用アクチュエータ１６ａ、絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃを配置している。

また、本実施形態のレンズ鏡筒１では、光軸Ｏに沿う方向から見た場合において、第５レンズ群２５を進退駆動するための案内軸１８、回り止め軸１９及び第５レンズ群駆動ユニット３５を、第３レンズ群保持枠１３の外径よりも内側であって、かつ第３レンズ群２３の外径よりも外側に配設している。

この第５レンズ群２５を進退駆動するための案内軸１８、回り止め軸１９及び第５レンズ群駆動ユニット３５は、基台部２から前方に向かって突出するものであるが、これらは、レンズ鏡筒１が短縮状態である場合には、図９に示すように、第３レンズ群２３の周囲に配設されたレンズシフト用アクチュエータ５０、シャッター用アクチュエータ１６ａ、絞り用アクチュエータ１６ｂ及びＮＤフィルタ用アクチュエータ１６ｃと干渉することのない位置に配置される。

このような構成を有する本実施形態のレンズ鏡筒１は、第５群レンズ保持枠１５を進退駆動するための案内軸１８、回り止め軸１９及び第５レンズ群駆動ユニット３５を第３レンズ群保持枠１３の外径よりも内側に配設することによって、全体の外径を小さくすることが可能でありながら、さらにレンズシフト用アクチュエータ５０を有する第３レンズ群保持枠１３を、短縮状態時に基台部２に近接させることによって、短縮状態時の全長を短くすることが可能である。

ところで、本実施形態の撮影光学系は、第１レンズ群２１の外径が、第２レンズ群２２の外径よりも比較的大きい。このため、レンズ鏡筒１が短縮状態にある場合には、図１８に示すように第２レンズ群保持枠１２の前面部１２ｄの一部を、前方から第１レンズ群２１を通して視認することができる。

そこで、本実施形態のレンズ鏡筒１では、この第２レンズ群保持枠１２の前面部１２ｄの、レンズ鏡筒１が短縮状態にある場合に第１レンズ群２１を通して視認することができる領域内に、型式、製品名、ブランド名、製造者名及びレンズ仕様のうちの少なくとも一つを表す文字列を表記している。なお、文字列の表記は、例えば印刷によって行われる。

このように、レンズ鏡筒１の内側に配設された第２レンズ群保持枠１２の前面部１２ｄに文字列を表記すれば、摩耗などによってこの表記が薄れたり消えてしまうことを防ぐことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うレンズ鏡筒もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明に係るレンズ鏡筒は、いわゆるデジタルカメラに備えられる形態に限らず、携帯通信端末、ゲーム機、デジタルメディアプレーヤー等の撮像機能を備えた電子機器に備えられる形態であってもよいことは言うまでもない。

１ レンズ鏡筒、
２ 基台部、
３ 固定枠、
３ａ カム溝、
３ａ１ 傾斜溝、
３ａ２ 円周溝、
３ｂ 直線溝、
３ｃ 直線溝、
４ カム枠、
４ａ 外周面、
４ｂ 内周面、
４ｃ カムフォロア、
４ｄ 第１主カム溝、
４ｅ 第１副カム溝、
４ｆ 第２カム溝、
４ｇ ギヤ部、
５ フロートキー、
５ｂ 直線スリット、
５ｃ 直線スリット、
６ ガイド枠、
６ａ 突起部、
６ｂ 直線溝、
１１ 第１レンズ群保持枠、
１１ａ 主カムフォロア、
１１ｂ 副カムフォロア、
１１ｃ 突起部、
１２ 第２レンズ群保持枠、
１２ａ カムフォロア、
１２ｄ 前面部、
１３ 第３レンズ群保持枠（シフト用レンズ群）、
１３ａ カムフォロア、
１３ｂ 支持部、
１３ｃ 貫通孔、
１３ｄ 貫通孔、
１３ｅ 貫通孔、
１３ｆ 貫通孔、
１４ 第４レンズ群保持枠、
１４ａ 軸受部、
１４ｂ 軸受部、
１５ 第５レンズ群保持枠、
１５ａ 軸受部、
１５ｂ 軸受部、
１６ シャッター・絞りユニット、
１６ａ シャッター用アクチュエータ、
１６ｂ 絞り用アクチュエータ、
１６ｃ ＮＤフィルタ用アクチュエータ、
１７ 案内軸、
１８ 案内軸、
１９ 回り止め軸、
２１ 第１レンズ群、
２２ 第２レンズ群、
２３ 第３レンズ群、
２４ 第４レンズ群、
２５ 第５レンズ群、
３１ ズーム駆動ユニット（第１のレンズ駆動部）、
３１ａ ズーム駆動モータ（電動モータ）、
３１ｂ ロングギヤ、
３１ｃ ウォームスクリュー、
３１ｄ ウォームホイール、
３１ｅ 第１Ｚギヤ、
３１ｆ 第２Ｚギヤ、
３１ｇ アイドルギヤ、
３１ｈ ギヤボックス、
３４ 第４レンズ群駆動ユニット、
３５ 第５レンズ群駆動ユニット（第２のレンズ駆動部）、
３５ａ ステッピングモータ、
３５ｂ スクリュー、
３５ｃ ナット、
３５ｄ コイルバネ、
４０ レンズシフト機構部、
４１ 可動枠、
４１ａ 円筒部、
４１ｂ フランジ部、
４４ ボール、
４５ コイルバネ、
５０ レンズシフト用アクチュエータ、
５１ｘ 永久磁石、
５１ｙ 永久磁石、
５２ｘ コイル、
５２ｙ コイル、
６０ 第１フレキシブルプリント回路基板、
６０ａ 接続部、
６１ 第２フレキシブルプリント回路基板、
６２ コネクタ、
１００ デジタルカメラ、
１０１ 本体、
１０２ 撮像素子、
１０３ レリーズスイッチ、
１０４ ストロボユニット、
１０５ 電源スイッチ、
１０６ ズーム操作スイッチ。

Claims (5)

1. 複数のレンズ群からなり撮影光学系を保持し、非撮影時において全長を短縮することが可能なレンズ鏡筒であって、
   前記撮影光学系の像面に対して位置が固定された基台部と、
   前記撮影光学系に含まれるレンズ群であって、光軸に直交する平面に沿って移動されることによって像ブレの補正を行うシフト用レンズ群と、
   前記基台部の物体側に配設され、前記シフト用レンズ群を保持しながら前記基台部に対して光軸に沿って移動する円筒状のシフト用レンズ群保持枠と、
   前記シフト用レンズ群保持枠を光軸に沿って駆動する第１のレンズ駆動部と、
   前記シフト用レンズ群保持枠に固定され、前記シフト用レンズ群を、光軸に直交する平面に沿って移動させるレンズシフト用アクチュエータと、
   前記シフト用レンズ群保持枠に固定され、シャッター及び該シャッターを駆動するシャッター用アクチュエータと、絞り及び該絞りを駆動する絞り用アクチュエータを含むシャッター・絞りユニットと、
   前記基台部に固定され、前記シフト用レンズ群よりも像側に配設されたレンズ群の一部又は全部を、前記シフト用レンズ群とは独立して光軸に沿って駆動する第２のレンズ駆動部と、
   を備え、
   前記レンズシフト用アクチュエータ、前記シャッター用アクチュエータ及び前記絞り用アクチュエータは、前記シフト用レンズ群保持枠の内側において、前記シフト用レンズ群の側方に前記シフト用レンズ群を囲むように配設されており、
   前記第２のレンズ駆動部は、光軸に沿う方向から見た場合に、前記シフトレンズ用群保持枠の外径よりも内側、かつ前記シフト用レンズ群の外径よりも外側であって、前記レンズシフト用アクチュエータ、前記シャッター用アクチュエータ及び前記絞り用アクチュエータと重ならない位置に配設されており、当該レンズ鏡筒が短縮状態となり前記シフト用レンズ群保持枠が前記基台部に接近した場合において、物体側の端部が前記シフト用レンズ群の側方に位置するように、前記基台部から物体側に向かって突出している
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記撮影光学系は、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群及び正の屈折力の第５レンズ群の５群構成であり、
   前記シフト用レンズ群は、前記第３レンズ群であり、
   前記第２のレンズ駆動部は、前記第５レンズ群を駆動するものである
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第４レンズ群を保持する第４レンズ群保持枠及び前記第５レンズ群を保持する第５レンズ群保持枠は、光軸に平行に延在する同一の案内軸に沿って摺動するように配設されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. ＮＤフィルタ及び該ＮＤフィルタを駆動するＮＤフィルタ用アクチュエータを備え、
   前記ＮＤフィルタ用アクチュエータは、前記シフト用レンズ群保持枠の内側において、光軸に沿う方向から見た場合に、前記第２のレンズ駆動部と重ならない位置に配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第１のレンズ駆動部は、光軸に沿う方向から見た場合に基台部の外縁から外側に突出したギヤボックスと該ギヤボックス内に収容された電動モータを備え、
   前記ギヤボックス内において、前記電動モータは、出力軸が光軸に直交する平面に沿うように配設され、かつ、光軸に沿う方向から見た場合に複数のギヤが前記電動モータの手前側に重なるように配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。

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