JP2017161737A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】ズーミング時の各レンズ群間の光軸方向移動距離が長くなっても、直進案内を精度良く実施可能なレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】レンズ鏡筒１００は、第４レンズ群５と、第４レンズ群５よりも後方に配置される第５レンズ群１０と、第４レンズ群５を光軸の方向に駆動する貫通カム筒８と、第５レンズ群１０の第１２レンズ１０ｃを保持する５群レンズ枠１０ａを備える。５群レンズ枠１０ａは、第１２レンズ１０ｃの周囲を保持する保持部と、保持部に固定されたアーム部１０ｂを有する。アーム部１０ｂは、後方に延びる第１延伸部１０ｂ１と、第１延伸部１０ｂ１から外側に延びる第２延伸部１０ｂ２と、第２延伸部１０ｂ２から前方に延びる第３延伸部１０ｂ３とを有する。第３延伸部１０ｂ３は、５群レンズ枠１０ａが光軸方向に駆動されるための第１カムピン１０ｄ１および１０ｄ２と直進ガイドキー部１０ｅ１および１０ｅ２を有する。【選択図】図５

Description

本開示は、カメラ等に用いられるレンズ鏡筒に関する。

特許文献１は、複数の部分直進案内部材で直進案内機構を構成するレンズ鏡筒を開示する。複数の部分直進案内部材は、異なる複数の移動範囲に分割して、一の直進移動部材に対する光軸方向の直進案内を行う。この複数の部分直進案内部材による一の直進移動部材に対する直進案内の移動範囲は、相互に重複する部分を有し、該重複部分において一の直進移動部材に対する複数の部分直進案内部材間の直進案内の切り替えを行う。

特開２０１２−４２９８１号公報

本開示は、複数のレンズ群の直進案内を行いつつ、光軸方向のサイズを小型化することができるレンズ鏡筒を提供する。

本開示のレンズ鏡筒は、被写体の光学像を撮像素子上に形成する複数のレンズ群を含むレンズ鏡筒であって、光軸の方向における被写体の側を前方、撮像素子の側を後方とし、光軸に垂直な方向における光軸に近い側を内側、光軸から遠い側を外側とするとき、第１レンズ群と、第１レンズ群よりも後方に配置される第２レンズ群と、第１レンズ群を光軸の方向に駆動する第１回転筒と、第２レンズ群の少なくとも１つのレンズを保持するレンズ保持枠と、を備える。レンズ保持枠は、レンズの周囲を保持する保持部と、保持部に固定されたアーム部を有する。アーム部は、後方に延びる第１延伸部と、第１延伸部から外側に延びる第２延伸部と、第２延伸部から前方に延びる第３延伸部とを有する。第３延伸部は、レンズ保持枠が光軸方向に駆動されるためのカムピンと直進案内部を有する。沈胴時において、第１回転筒の後方側の端部が第１延伸部と第３延伸部との間に位置する。

本開示は、複数のレンズ群の直進案内を行いつつ、光軸方向のサイズを小型化することができるレンズ鏡筒を提供する。

実施の形態におけるレンズ鏡筒の分解斜視図 実施の形態におけるレンズ鏡筒の沈胴時の断面図 実施の形態におけるレンズ鏡筒のＴｅｌｅ側の断面図 実施の形態におけるレンズ鏡筒のＷｉｄｅ側の断面図 実施の形態における第５レンズ群の斜視図 実施の形態におけるＷｉｄｅ側の４群移動枠と第５レンズ群の位置関係を示す斜視図 実施の形態におけるＷｉｄｅ側の４群移動枠と第５レンズ群の位置関係を示す正面図 実施の形態におけるＷｉｄｅ側の第５レンズ群と貫通カム筒の位置関係を示す斜視図 実施の形態におけるＴｅｌｅ側の４群移動枠と第５レンズ群と貫通カム筒の位置関係を示す斜視図 実施の形態におけるＴｅｌｅ側の第５レンズ群とマスターフランジの位置関係を示す斜視図

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、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態）
実施の形態において、光軸の方向における被写体の側を前方、撮像素子の側を後方とし、また、光軸に垂直な方向における光軸に近い側を内側、光軸から遠い側を外側として、説明する。

図１は実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の分解斜視図である。レンズ鏡筒１００は、第１レンズ群１と、第２レンズ群２と、シャッター・絞りユニット３と、第３レンズ群４と、第４レンズ群５と、直進筒６と、カム筒７と、貫通カム筒８と、駆動筒９と、第５レンズ群１０と、固定筒１１と、マスターフランジ１２と、撮像素子１３とを含む。

第１レンズ群１が被写体側で、被写体側からの光が、各レンズ群のレンズを通過し、撮像素子１３に到達する。

第１レンズ群１、第２レンズ群２、シャッター・絞りユニット３及び第３レンズ群４は、各レンズ群を構成する枠に備えられたカムピンが、カム筒７に備えられたカム溝に嵌合している。また、第１レンズ群１、第２レンズ群２、シャッター・絞りユニット３及び第３レンズ群４は、それぞれ、そのレンズ群に構成される枠に備えられた直進ガイド部キーが、直進筒６に備えられた直進案内溝に嵌合している。カム筒７はカムピンを備えている。このカムピンは貫通カム筒８に備えられたカム溝に嵌合している。またカム筒７のカムピンは、さらに駆動筒９の内周に備えられたカム溝に嵌合している。駆動筒９はギア部９ａを備えている。ギア部９ａは図示しない駆動ギアにかみ合っている。駆動ギアはさらにズームモーターユニット１１ａに備えられたギア群にかみ合っている。ズームモーターユニット１１ａには、ＤＣモーターが備えられており、先述の駆動ギアを回転駆動する。駆動ギアが回転すると、それにかみ合っている駆動筒９が回転駆動される。駆動筒９が回転駆動すると、それに嵌合しているカム筒７が回転駆動される。カム筒７が回転駆動されることで、第１レンズ群１、第２レンズ群２、シャッター・絞りユニット３及び第３レンズ群４は、それぞれ、カム筒７のカム溝の形状にしたがって、光軸方向に直進移動する。

貫通カム筒８は、直進案内キーを備えている。直進案内キーは、固定筒１１に備えられた直進案内溝に嵌合している。貫通カム筒８は、駆動筒９に光軸方向に相対移動しないように嵌合している。駆動筒９はカムピンを備えている。このカムピンは固定筒１１に備えられたカム溝に嵌合している。ズームモーターユニット１１ａのＤＣモーターが回転駆動することで、先述のように駆動筒９が回転され、固定筒１１のカム溝の形状にしたがって駆動筒９が光軸方向へ直進移動する。また駆動筒９と同時に貫通カム筒８も直進移動する。

第４レンズ群５は、貫通カム筒８にビスで締結されている。第４レンズ群５は、ＤＣモーターの回転駆動により、貫通カム筒８と同時に光軸方向に移動する。第５レンズ群１０は、レンズ枠にカムピンと直進案内キーを備えている。カムピンは駆動筒９の内周に備えられたカム溝に、直進案内キーは貫通カム筒８に備えられた直進案内溝に、それぞれ嵌合している。ＤＣモーターの回転駆動により、駆動筒９が回転する。駆動筒９が回転することにより、駆動筒９のカム溝の形状にしたがって第５レンズ群１０は光軸方向に直進移動する。

固定筒１１は、マスターフランジ１２に固定されている。マスターフランジ１２には、撮像素子１３を含むユニットが固定されている。マスターフランジ１２はデジタルスチルカメラ等の本体構造に固定されている。

上述のようにして、ズームモーターユニット１１ａのＤＣモーターの回転駆動により、各レンズ群が光軸方向に直進移動し、光学的なズーミングがなされる。

図２は、レンズ鏡筒１００の沈胴時の断面図である。高倍率化等のために、ズーミング時にレンズ群が撮像素子１３から大きく離間する場合、各レンズ群をつなぐためにはカム溝を備えた枠を分割し、多段構成で繰り出す構成にすることが必要である。本開示の構成においては、カム筒７を光軸方向に小型化するにあたり、カム筒７をさらに光軸に沿って被写体方向に直進移動できるように、カム筒７を移動させるための貫通カム筒８および駆動筒９を備えている。直進移動させるための筒を多段にすることで、沈胴時の光軸方向サイズを小型化しつつ、撮像素子１３から各レンズ群をより遠距離まで離間させることが可能になる。

図３は、レンズ鏡筒１００のＴｅｌｅ側（望遠時）の断面図である。カム筒７は撮像素子１３に対して、大きく被写体側へ移動しており、第１レンズ群１、第２レンズ群２、シャッター・絞りユニット３及び第３レンズ群４のズーミング動作を可能にしている。カム筒７は固定筒１１に対して離間しており、カム筒７と固定筒１１とを接続可能にするために、貫通カム筒８と駆動筒９をさらに備えて多段構成にしている。

図４は、レンズ鏡筒１００のＷｉｄｅ側（広角時）の断面図である。

図２、図３及び図４において、第５レンズ群１０の第１２レンズ１０ｃは、５群レンズ枠１０ａにより保持される。５群レンズ枠１０ａは、外周方向に放射状にのびたアーム部１０ｂを備える。光学的な高倍率ズームの場合、図３に示すように、第１レンズ群１の最も被写体側に位置する第１レンズ１ａと、最も撮像素子１３側に位置する第１２レンズ１０ｃは光軸方向に大きく離間するため、カム筒７ですべてのレンズ群を嵌合駆動することが不可能である。そこで本構成では、第４レンズ群５および第５レンズ群１０をカム筒７以外の部材により駆動している。

第４レンズ群５の第１１レンズ５ｃは、４群レンズ枠５ｂにより保持されている。４群レンズ枠５ｂは、ステッピングモーター５ｄとそれに備えられたリードスクリューおよびナットによって光軸方向へ直進移動される。４群レンズ枠５ｂは、各ズーム位置における焦点合わせのために駆動される。ステッピングモーター５ｄおよび４群レンズ枠５ｂは、４群移動枠５ａに保持されている。４群移動枠５ａは貫通カム筒８に固定されている。第４レンズ群５は貫通カム筒８の移動に連動して光軸方向へ移動する。

第５レンズ群１０のアーム部１０ｂに備えられたカムピンが、駆動筒９の内周に備えられたカム溝９ｂに嵌合されている。このとき、駆動筒９の内周のカム溝９ｂにカムピンを嵌合させるために、アーム部１０ｂが必要になる。沈胴時に、カム筒７等の構成部材を妨げないように、アーム部１０ｂはこれらを迂回する形状としている。

図５は第５レンズ群１０の斜視図である。アーム部１０ｂは、沈胴時の各構成部材を迂回するため、撮像素子１３の方向へ延びる第１延伸部１０ｂ１と、放射状に延伸する第２延伸部１０ｂ２と、被写体方向へ延びる第３延伸部１０ｂ３とを備えている。第３延伸部１０ｂ３は、第１カムピン１０ｄ１および第２カムピン１０ｄ２を備えている。第３延伸部１０ｂ３の光軸方向に略平行な辺は、直進ガイドキー部１０ｅ１および１０ｅ２を構成する。直進ガイドキー部１０ｅ１および１０ｅ２は、貫通カム筒８の直進案内溝に嵌合される。第５レンズ群１０は、アーム部１０ｂを３つ持ち、円周方向に１２０度間隔で配置される。第１カムピン１０ｄ１および第２カムピン１０ｄ２を一対とし、駆動筒９のカム溝に嵌合されている。さらに５群レンズ枠１０ａには、円周部に突起部１０ｆを持つ。本構成では突起部１０ｆは６箇所に配置されている。

図６はＷｉｄｅ側（広角時）の４群移動枠５ａと、第５レンズ群１０との位置関係についての斜視図である。Ｗｉｄｅ側では４群移動枠５ａと第５レンズ群１０の光軸方向距離が近いため、突起部１０ｆと４群移動枠５ａに備えられた溝５ｅを図６のように嵌合させる。

図７はＷｉｄｅ側の４群移動枠５ａと、第５レンズ群１０との位置関係についての正面図である。突起部１０ｆは図７のように溝５ｅに嵌合しており、また突起部１０ｆと溝５ｅは基本的に接触せずに離間している。

図８はＷｉｄｅ側の第５レンズ群１０と貫通カム筒８の位置関係を示す斜視図である。第５レンズ群１０の直進ガイドキー部１０ｅ１および１０ｅ２と、貫通カム筒８の直進案内溝８ａとは嵌合される。第５レンズ群１０の直進ガイドキー部１０ｅ１および１０ｅ２は、直進案内溝８ａに沿って、光軸方向に移動する。

繰り出しおよびズーミング時で各レンズ群が移動する際、第５レンズ群１０の突起部１０ｆは、図７のように４群移動枠５ａの溝５ｅに嵌合された状態が保たれる。これは直進案内を複数の部品で乗り継ぎする際に発生する微小な衝撃などを防止するためである。

また先述のアーム部１０ｂは変形をしやすいだけでなく、中央に保持する第１２レンズ１０ｃが重量的に重いため、落下衝撃などを受けた際に第１２レンズ１０ｃによりアーム部１０ｂがたわみ、駆動筒９のカム溝に嵌合されている第１カムピン１０ｄ１および第２カムピン１０ｄ２が外れてしまう可能性がある。落下衝撃が加わった際に、突起部１０ｆと溝５ｅの嵌合部があるために５群レンズ枠１０ａの動きが抑制されるため、第１カムピン１０ｄ１および第２カムピン１０ｄ２の外れが生じにくい効果が得られる。さらに、図７のように突起部１０ｆと溝５ｅのような嵌合部があることで、例えばＷｉｄｅ側で第１２レンズ１０ｃが偏心をしている際、通常は離間させている突起部１０ｆと溝５ｅを、偏心を改善させるように当接させることで、この偏心を抑制させ、写真画像の品質を向上させることが可能になる。

５群レンズ枠１０ａは先述のように剛性が課題となるため、例えば樹脂成形材で構成する場合は高剛性材料（カーボンやガラス繊維で強化された材料）で構成することが望ましい。

図９はＴｅｌｅ側の４群移動枠５ａと、第５レンズ群１０と、貫通カム筒８の位置関係を示す斜視図である。図１０は第５レンズ群１０とマスターフランジ１２の位置関係を示す斜視図である。図９に示すように、Ｔｅｌｅ側では４群移動枠５ａが第５レンズ群１０から離間する。このとき、Ｗｉｄｅ側のように、第５レンズ群１０の突起部１０ｆと４群移動枠５ａの溝５ｅを、嵌合させる構成をとることができない。そこで、図１０に示すように、マスターフランジ１２に備えられた直進ガイド部１２ａと、第５レンズ群１０に備えられた第３延伸部１０ｂ３を嵌合させることで、Ｗｉｄｅ側と同様の効果をもたせている。なお、Ｗｉｄｅ側とＴｅｌｅ側以外の区間については、両者のいずれかの嵌合状態を保持できるように嵌合部長を調整すれば良い。

以上のように、本実施の形態のレンズ鏡筒１００は、第４レンズ群５と、第４レンズ群５よりも後方に配置される第５レンズ群１０と、第４レンズ群５を光軸の方向に駆動する貫通カム筒８と、第５レンズ群１０の第１２レンズ１０ｃを保持する５群レンズ枠１０ａを備える。５群レンズ枠１０ａは、第１２レンズ１０ｃの周囲を保持する保持部と、保持部に固定されたアーム部１０ｂを有する。アーム部１０ｂは、後方に延びる第１延伸部１０ｂ１と、第１延伸部１０ｂ１から外側に延びる第２延伸部１０ｂ２と、第２延伸部１０ｂ２から前方に延びる第３延伸部１０ｂ３とを有する。第３延伸部１０ｂ３は、５群レンズ枠１０ａが光軸方向に駆動されるための第１カムピン１０ｄ１および第２カムピン１０ｄ２と直進ガイドキー部１０ｅ１および１０ｅ２を有する。沈胴時において、貫通カム筒８の後方側の端部が第１延伸部１０ｂ１と第３延伸部１０ｂ３との間に位置する。

このように、レンズ鏡筒１００は、後方に延びる第１延伸部１０ｂ１と、第１延伸部１０ｂ１から外側に延びる第２延伸部１０ｂ２と、第２延伸部１０ｂ２から前方に延びる第３延伸部１０ｂ３とを有するアーム部１０ｂを備える。これにより、沈胴時において、貫通カム筒８の後方側の端部が第１延伸部１０ｂ１と第３延伸部１０ｂ３との間に位置するようにすることができ、第４レンズ群５と第５レンズ群１０の直進案内を行いつつ、レンズ鏡筒１００の光軸方向のサイズを小型化することができる。

本実施の形態のレンズ鏡筒１００は、５群レンズ枠１０ａの外側に駆動筒９を備え、駆動筒９の内面に、第３延伸部１０ｂ３に設けられた第１カムピン１０ｄ１および第２カムピン１０ｄ２が嵌合するカム溝９ｂを設ける。これにより、第４レンズ群５と第５レンズ群１０の直進案内を精度良く行うことができる。

本実施の形態のレンズ鏡筒１００は、貫通カム筒８に、第３延伸部１０ｂ３に設けられた直進ガイドキー部１０ｅ１および１０ｅ２が嵌合する直進案内溝８ａを設ける。これにより、第４レンズ群５と第５レンズ群１０の直進案内を精度良く行うことができる。

本実施の形態のレンズ鏡筒１００において、５群レンズ枠１０ａは、保持部の外周面に少なくとも１つの突起部１０ｆを備え、突起部１０ｆは、第４レンズ群５の少なくとも１つのレンズを光軸方向に駆動する４群移動枠５ａに備えられた溝５ｅに嵌合される。

これにより、レンズ群の直進案内を複数の部品で乗り継ぎする際に発生する微小な衝撃などを防止することができる。また、落下衝撃などを受けた際に、５群レンズ枠１０ａの動きが抑制されるため、第１カムピン１０ｄ１および第２カムピン１０ｄ２の外れが生じにくくなる。さらに、通常は離間させている突起部１０ｆと溝５ｅを、偏心を改善させるように当接させることで、この偏心を抑制させ、写真画像の品質を向上させることが可能になる。

本実施の形態のレンズ鏡筒１００において、第５レンズ群１０よりも後方のマスターフランジ１２は、アーム部１０ｂの第３延伸部１０ｂ３に嵌合させる、直進ガイド部１２ａを備える。これにより、Ｗｉｄｅ側のように、第５レンズ群１０の突起部１０ｆと４群移動枠５ａの溝５ｅを、嵌合させる構成をとることができない場合でも、第５レンズ群１０はマスターフランジ１２と嵌合し、第４レンズ群５と第５レンズ群１０の直進案内を精度良く行うことができる。

（その他の実施の形態）
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、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できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

本実施の形態において、レンズ鏡筒１００は、撮像素子１３を含む構成について説明した。しかしながら、レンズ鏡筒１００は、撮像素子１３を含まず、カメラ本体側に撮像素子を備え、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズであってもよい。

本実施の形態において、５群レンズ枠１０ａは、アーム部１０ｂを３つ有し、円周方向に１２０度間隔で配置した構成について説明した。アーム部１０ｂは３つに限らず、それ以外の数であってもよい。また、アーム部１０ｂは円周方向にどのような角度で配置してもよく、アーム部１０ｂ間で異なる角度であってもよい。５群レンズ枠１０ａは、第５レンズ群１０を、剛性を保って保持しつつ、沈胴時に、カム筒７等の構成部材の収納を妨げないよう配置されれば、アーム部１０ｂの数、配置角度はどのようなものであってもよい。

本実施の形態において、５群レンズ枠１０ａは、円周部に突起部１０ｆを６箇所配置した構成について説明した。突起部１０ｆは６つに限らず、それ以外の数であってもよい。

本実施の形態において、５群レンズ枠１０ａは、円周部に突起部１０ｆを６箇所配置した構成について説明した。突起部１０ｆは、６箇所に限らず、それ以外の数であってもよい。５群レンズ枠１０ａと４群移動枠５ａとの嵌合状態が保たれるのであれば、突起部１０ｆの数はいくつであってもよい。

本実施の形態において、第３延伸部１０ｂ３が、２つのカムピン（第１カムピン１０ｄ１、第２カムピン１０ｄ２）を備えた構成について説明した。カムピンの数は２つに限らず、いくつであってもよい。カムピンの数は、駆動筒９のカム溝に嵌合され、嵌合状態が保たれるのであれば、いくつであってもよい。

ここに開示された技術は、たとえば、デジタルカメラ、カムコーダ、フィルムカメラ、携帯電話、プロジェクター等の投射光学系を有する機器等に用いられる、レンズ鏡筒として利用可能である。

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ シャッター・絞りユニット
４ 第３レンズ群
５ 第４レンズ群
５ａ ４群移動枠
６ 直進筒
７ カム筒（第１の回転筒の一例）
８ 貫通カム筒
９ 駆動筒
９ａ ギア部
９ｂ カム溝
１０ 第５レンズ群
１０ａ ５群レンズ枠（レンズ保持枠の一例）
１０ｂ アーム部
１０ｂ１ 第１延伸部
１０ｂ２ 第２延伸部
１０ｂ３ 第３延伸部
１０ｄ１ 第１カムピン
１０ｄ２ 第２カムピン
１０ｅ１、１０ｅ２ 直進ガイドキー部
１０ｆ 突起部
１１ 固定筒
１１ａ ズームモーターユニット
１２ マスターフランジ
１３ 撮像素子

Claims (5)

1. 被写体の光学像を撮像素子上に形成する複数のレンズ群を含むレンズ鏡筒であって、
   光軸の方向における前記被写体の側を前方、前記撮像素子の側を後方とし、前記光軸に垂直な方向における前記光軸に近い側を内側、前記光軸から遠い側を外側とするとき、
   第１レンズ群と、
   前記第１レンズ群よりも後方に配置される第２レンズ群と、
   前記第１レンズ群を光軸の方向に駆動する第１回転筒と、
   前記第２レンズ群の少なくとも１つのレンズを保持するレンズ保持枠と、を備え、
   前記レンズ保持枠は、前記レンズの周囲を保持する保持部と、前記保持部に固定されたアーム部を有し、
   前記アーム部は、後方に延びる第１延伸部と、前記第１延伸部から外側に延びる第２延伸部と、前記第２延伸部から前方に延びる第３延伸部とを有し、
   前記第３延伸部は、前記レンズ保持枠が光軸方向に駆動されるためのカムピンと直進案内部を有し、
   沈胴時において、前記第１回転筒の後方側の端部が前記第１延伸部と前記第３延伸部との間に位置する、
   レンズ鏡筒。
2. 前記レンズ保持枠の外側に第２回転筒を備え、前記第２回転筒の内面に、前記第３延伸部に設けられた前記カムピンが嵌合するカム溝を設けた、
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第１回転筒に、前記第３延伸部に設けられた前記直進案内部が嵌合する直進案内溝を設けた、
   請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記レンズ保持枠は、前記保持部の外周面に少なくとも１つの突起部を備え、
   前記突起部は、前記第１レンズ群の少なくとも１つのレンズを光軸方向に駆動する駆動部材に備えられた第２の直進案内溝に嵌合される、
   請求項１から３のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第２レンズ群よりも後方の部材は、前記アーム部の前記第３延伸部に嵌合させる、第３の直進案内嵌合部を備える、
   請求項１から４のいずれかに記載のレンズ鏡筒。