JP2018072403A - レンズ鏡筒および撮像装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】
レンズ保持部材とカム溝とのガタを抑制しつつもズーム動作におけるレンズ保持部材の揺れを防止し、落下衝撃などの外力に対する強度も高いレンズ鏡筒を提供すること。
【解決手段】
撮影レンズと、撮影レンズを保持するレンズホルダーと、光軸を中心に回転しレンズホルダーを光軸方向に移動させるカム筒と、カム筒に設けられた少なくとも２つのカム溝に係合し、レンズホルダーに保持される少なくとも２つのフォロアと、２つのフォロアの内、少なくとも１つのフォロアを光軸と直交する中心軸Ｈの方向に付勢する付勢部材を有するレンズ鏡筒において、付勢部材に付勢されるフォロアは、中心軸Ｈの方向に移動可能であり、レンズホルダーとの嵌合部の中心を通り光軸Ｆと平行な軸と、中心軸と軸で定義される平面と直交する軸を中心に回転可能に保持されること。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、ズームレンズ鏡筒に関する。

従来、カム機構を用いたズームレンズ鏡筒では、レンズ保持部材とカム溝とのガタつきを抑制するため、カムフォロアをバネ等の付勢部材によって光軸と直交しカム溝に対して押しつける方向に付勢したり（特許文献１参照）、落下や衝撃を受けた際にレンズ保持部材がカム溝から脱落するのを防止するため、光軸方向の位置を決定するカムフォロアの他に通常時はカム溝と隙間を有して設けられ落下や衝撃を受けた際に当接する静圧カムフォロアを設けたズームレンズ鏡筒が知られている。

特開昭６１−２３２４０９号公報

しかしながら、特許文献１のようなレンズ鏡筒においては、異なるカム溝におけるカムの高さ相互差やカム溝にパーティングラインが入り段差が存在する場合には、ズーム動作時にカムフォロアを伝ってレンズ保持部材に揺れが伝わり、ひいては撮影画像の画像揺れが発生してしまう。また、静圧カムフォロアを設けた場合は、通常時はカム溝との間に隙間を有しているため、カムの高さ相互差やパーティングラインによる段差の影響を拾うことはないが、カム溝とのガタつきを抑制することはできない。

そこで本発明は、レンズ保持部材とカム溝とのガタを抑制しつつもズーム動作におけるレンズ保持部材の揺れを防止し、落下衝撃などの外力に対する強度も高いレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

撮影レンズ５００と、前記撮影レンズ５００を保持するレンズホルダー５１０と、光軸を中心に回転し前記レンズホルダー５１０を光軸方向に移動させるカム筒８００と、前記カム筒８００に設けられた少なくとも２つのカム溝８０５、８０６に係合し、前記レンズホルダー５１０に保持される少なくとも２つのフォロア５２０、５３０と、前記２つのフォロア５２０、５３０の内、少なくとも１つの前記フォロア５３０を光軸と直交する中心軸Ｈの方向に付勢する付勢部材５４０を有するレンズ鏡筒１０００において、
前記付勢部材５４０に付勢されるフォロア５３０は、前記中心軸Ｈの方向に移動可能であり、かつ前記レンズホルダー５１０との嵌合部５１３の中心を通り光軸Ｆと平行な軸Ｇと、前記中心軸Ｈと前記軸Ｇで定義される平面と直交する軸Ｉを中心に回転可能に保持されることを特徴とした。

本発明によれば、レンズ保持部材とカム溝とのガタを抑制しつつもズーム動作におけるレンズ保持部材の揺れを防止し、落下衝撃などの外力に対する強度も高いレンズ鏡筒を提供することができる。

レンズ鏡筒１０００の斜視図 レンズ鏡筒１０００の分解斜視図 レンズ鏡筒１０００の沈胴状態における断面図 レンズ鏡筒１０００の撮影状態（ＷＩＤＥ）における断面図 レンズ鏡筒１０００の撮影状態（ＴＥＬＥ）における断面図 ２群ユニットの分解斜視図 手振れ補正制御部のブロック図 ３、４、５群ユニットの斜視図 直進筒７００、６群ユニット、センサーホルダー９１０の分解斜視図 カム筒８００の内周展開図 ５群レンズホルダー５１０とフォロアピン５２０、付勢ピン５３０の分解斜視図 ５群レンズホルダー５１０の正面図 図１０におけるＡ−Ａ断面図 図１１におけるＢ部拡大図 図１２におけるＣ部拡大図 カム筒８００の側面図 図１６におけるＤ−Ｄ断面図 図１７におけるＥ部拡大図

［実施例１］
以下に、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態にかかわるレンズ鏡筒１０００の斜視図、図２はレンズ鏡筒１０００の分解斜視図、図３はレンズ鏡筒１０００の沈胴状態における断面図、図４はレンズ鏡筒１０００の撮影状態（ＷＩＤＥ）における断面図、図５はレンズ鏡筒１０００の撮影状態（ＴＥＬＥ）における断面図、図６は２群ユニットの分解斜視図、図７は手振れ補正制御部のブロック図、図８は３、４、５群ユニットの斜視図、図９は直進筒７００、６群ユニット、センサーホルダー９１０の分解斜視図である。

図１０はカム筒８００の内周展開図、図１１は５群レンズホルダー５１０とフォロアピン５２０、付勢ピン５３０の分解斜視図、図１２は５群レンズホルダー５１０の正面図、図１３は図１０におけるＡ−Ａ断面図、図１４は図１１におけるＢ部拡大図、図１５は図１２におけるＣ部拡大図、図１６はカム筒８００の側面図、図１７は図１６におけるＤ−Ｄ断面図、図１８は図１７におけるＥ部拡大図である。

まず図２から図５および図８から図１０を用いてレンズ鏡筒１０００の構成について説明する。１１０は１群レンズ１００を保持する１群レンズホルダーであり、３本のフォロアピン１２０が１２０°等分に組み込まれている。２３０は防振レンズである２群レンズ２００を保持する２群レンズホルダーであり、３本のフォロアピン２２０が１２０°等分に組み込まれた２群ベース２１０に、光軸と直交する平面内において移動可能に保持されている。

３１０は３群レンズ３００を保持する３群レンズホルダーである。４１０は４群レンズ４００を保持する４群レンズホルダーであり、フォロアピン４２０が組み込まれている。５１０は５群レンズ５００を保持する５群レンズホルダーであり、フォロアピン５２０と付勢ピン５３０が組み込まれている。また５群レンズホルダー５１０には３群レンズホルダー３１０と光量調節部材５５０がビスによって固定されている。

６１０はフォーカスレンズである６群レンズ６００を保持する６群レンズホルダーであり、６群ベース６２０に固定される２本のガイドバー６３０と６４０によって、光軸方向に移動可能に支持されている。また６群ベース６２０には３本の静圧ピン６２１が一体に形成されている。

６群ベース６２０には、マグネット６５０を囲うように配置されたヨーク６６０が固定されている。６群レンズホルダー６１０にはコイル６１１がヨーク６６０を囲み、マグネット６５０と対向するようにして接着固定されている。そのため６群レンズホルダー６１０のコイル６１１に電流を流すと、マグネット６５０の磁場によりコイル６１１にローレンツ力が働き、６群レンズホルダー６１０を光軸方向に駆動させることができる。このようにして、６群レンズホルダー６１０を光軸方向に駆動しピント合わせを行う。

７００は１群から５群までのレンズホルダーを直進規制する直進筒であり、３本のフォロアピン７０１と静圧ピン７０２が１２０°等分に一体で形成されている。また、直進筒７００には直進キー７０３と直進溝７０４が設けられ、１群レンズホルダー１１０と２群ベース２１０を光軸方向に移動可能にそれぞれ直進規制している。さらに直進筒７００にはガイドバー７１０、７２０が組み込まれ、４群レンズホルダー４１０と５群レンズホルダー５１０を光軸方向に移動可能にそれぞれ直進規制している。

８００は同じく１群から５群までのレンズホルダーを光軸方向に駆動するカム筒であり、フォロアピン１２０と嵌合する１群カム溝８０１を外周に、フォロアピン２２０、４２０、５２０、７０１、付勢ピン５３０とそれぞれ嵌合するカム溝８０２、８０４、８０５、８０７、８０６と、静圧ピン６２１、７０２と一定の隙間を有し対向するカム溝８０８、８０９を内周に備えている。なお、カム溝８０５と８０６、８０７と８０８は同一の軌跡である。

また、フォロアピン４２０、５２０と付勢ピン５３０をカム筒８００の外周側から組み込むためにカム溝８０４、８０５、８０６には貫通穴８１０、８１１が開けられている。さらに外周にはギア部８１２が設けられズーム駆動部９２０内に設けられたギア列と噛み合い、回転力が伝達される。９１０は撮像素子９００とズーム駆動部９２０を備えるセンサーホルダーであり、６群ベース６２０と直進筒７００がビスによって固定される。

続いて、ズーム動作について説明する。カメラを起動させると、ズーム駆動部９２０内のズームモーターに通電が開始され、ズームモーターに連結されたギア列が回転される。このギア列とギア部８１０で噛み合うカム筒８００も光軸を中心に回転される。
カム筒８００が回転されると、センサーホルダー９００に固定された直進筒７００のフォロアピン７０１とカム溝８０７との嵌合によって、カム筒８００が回転されながらカム溝８０７に沿って光軸方向に移動する。

またカム筒８００の回転に伴い、１群から５群までのレンズホルダーはそれぞれのフォロアピン１２０、２２０、４２０、５２０とカム溝８０１、８０２、８０４、８０５の嵌合により、カム溝８０１、８０２、８０４、８０５に沿って直進溝７０３、７０４、ガイドバー７１０、７２０に直進規制されながら、それぞれ光軸方向に移動される。
このようにして、カム筒８００自体の光軸方向移動量と、カム筒８００に対する各レンズホルダーの光軸方向移動量を合成し、各レンズ群の光軸方向における間隔を変化させることによってズーム動作させる。

次に、２群ユニットについて図６を用いて説明する。２群レンズホルダー２３０には４つのマグネット２３１がインサート成型によって一体に形成されている。２群ベース２１０には４つのコイル２４０が２群レンズホルダー２３０のマグネット２３１に対向する位置に固定されている。また、２群ベース２１０は直進筒７００の直進溝７０４に直進規制されており、さらにフォロアピン２２０が組み込まれ、カム筒８００の内周に設けられたカム溝８０２と嵌合することで光軸方向に駆動される。

２群レンズホルダー２３０と２群ベース２１０の間には４本の付勢部材２５０が係止され、この付勢部材２５０の力によって３つのボール部材２６０を、挟みこむようにして組み込んでいる。２７０は２群レンズホルダー２３０の４つのマグネット２３１のうち直交する方向に設けられた２つのマグネットの磁場を検出する２つのホール素子２７１を保持するホール素子ホルダーであり、２群カバー２８０によって挟み込むようにして２群ベース２１０に固定される。

続いて手振れ補正機構について図６、図７を用いて説明する。図６のように手振れ補正機構の駆動部は被写体側からホール素子２７１、マグネット２３１、コイル２４０の順に配置されている。コイル２４０に通電され電流が流されると、マグネット２３１の磁場によりコイル２４０にローレンツ力が発生し、マグネット２３１にはその反力が働く。コイル２４０は２群ベース２１０に固定されているため、この反力によって２群レンズホルダー２３０は３つのボール部材２６０の上を転がりながら、光軸と直交する平面内を自在に駆動することが出来る。ホール素子２７１はマグネット２３１の磁場を検出し、２群レンズホルダー２３０の位置を検出する。

図７において２００１は、ピッチ方向のセンサ部（振れ検出手段）であり、通常姿勢（画像フレームの長さ方向が水平方向とほぼ一致する姿勢）におけるレンズ鏡筒１０００の垂直方向（ピッチ方向）の振動（振れ）を検出する。ピッチ方向のセンサ部２００１は、例えば角速度センサである。２００２は、ヨー方向のセンサ部（振れ検出手段）であり、通常姿勢におけるレンズ鏡筒１０００の水平方向（ヨー方向）の振動を検出する。

ヨー方向のセンサ部２００２は、例えば角速度センサである。２００３、２００４は、それぞれ、ピッチ方向、ヨー方向の防振制御部（決定手段）であり、状況に応じて防振制御、防振レンズ位置制御を行う。防振制御部２００３、２００４は、それぞれ、センサ部２００１、２００２により検出されたレンズ鏡筒１０００の振れによる被写体の像の振れを打ち消すように駆動するための目標位置を決定し、決定した目標位置を示す補正位置制御信号を生成する。

２００５、２００６は、それぞれＰＩＤ制御部であり、ピッチ方向、ヨー方向それぞれの補正位置制御信号と２群レンズ２００の位置を示す位置信号とから制御量を求め、位置指令信号を出力する。２００７、２００８は、それぞれ、ドライブ部（駆動手段）であり、ＰＩＤ制御部２００５、２００６から送られた位置指令信号に基づき、２群レンズ２００を光軸に直交する方向へ駆動する。本実施例においてドライブ部はマグネット２３１とコイル２４０で構成されている。

次に、２群レンズ２００の位置制御について説明する。２群レンズ２００の位置制御では、ピッチ方向のセンサ部２００１、ヨー方向のセンサ部２００２からのレンズ鏡筒１０００のピッチ方向、ヨー方向の振れを表す振れ信号（角速度信号）に基づいて、それぞれの方向に２群レンズ２００を駆動させる。そしてホール素子２７１が磁石２３１の磁場を検出し、２群レンズ２００の位置を示す位置信号がＰＩＤ制御部２００５、２００６へそれぞれ送られる。ＰＩＤ制御部（フィードバック制御手段）２００５、２００６は、これらの位置信号が、防振制御部２００３、２００４から送られてくる補正位置制御信号にそれぞれ収束するようなフィードバック制御を行う。

ＰＩＤ制御部２００５、２００６は、検出された２群レンズ２００の位置に応じて、２群レンズ２００が防振制御部２００３、２００４により決定された目標位置に駆動されるように、ドライブ部２００７、２００８のフィードバック制御を行う。このとき、ＰＩＤ制御部２００５、２００６では、Ｐ制御（比例制御）とＩ制御（積分制御）とＤ制御（微分制御）とを組み合わせたＰＩＤ制御を行う。防振制御部２００３、２００４は、ピッチ方向のセンサ部２００１、ヨー方向のセンサ部２００２からの振れ情報に基づき、画像振れを補正する方向に２群レンズ２００の位置を移動させるようにする補正位置制御信号をそれぞれ出力する。これによって、レンズ鏡筒１０００に手振れなどが発生しても、画像振れを防止できる。

続いて図３〜５、図８を用いて３群から５群について説明する。図８のように、４群レンズホルダー４１０と５群レンズホルダー５１０はガイドバー穴部４１１、５１１と回転止め部４１２、５１２でガイドバー７１０、７２０とそれぞれ嵌合しており光軸方向に直進規制されている。ガイドバー穴部４１１と５１１は各レンズホルダーの倒れの影響を減らすように嵌合長を長く設定するため、各レンズホルダーの移動範囲の中で干渉しないよう互い違いに組み込まれている。

５群レンズホルダー５１０には４群レンズホルダー４１０を挟むようにして、３群レンズホルダー３１０と光量調節部材５５０がビスによって固定されている。４群レンズホルダー４１０と５群レンズホルダー５１０にはそれぞれフォロアピン４２０と５２０が組み込まれており、カム溝８０４、８０５との嵌合によって３群レンズホルダー３１０と５群レンズホルダー５１０、光量調節部材５５０は一体となり光軸方向に移動し、４群レンズホルダー４１０は光量調節部材５５０と５群レンズホルダー５１０との間を光軸方向に移動する。

次に図１１から図１３を用いて５群の詳細について説明する。５群レンズホルダー５１０はカム溝８０５、８０６とそれぞれ係合するフォロアピン５２０と付勢ピン５３０が組み込まれている。フォロアピン５２０は光軸中心とガイドバー７１０の中心を結ぶ線の延長上に位置し、５群レンズホルダー５１０（５群レンズ５００）の光軸方向の位置を決定する役割を担う。

一方、付勢ピン５３０は５群レンズホルダー５１０とカム溝とのガタ取り、さらに落下衝撃などで外力が加わった際にカム溝からの脱臼やフォロアピン５２０の周辺部の変形や破損を防止する役割を担う。付勢ピン５３０と５群レンズホルダー５１０との間には付勢部材５４０が組み込まれ、付勢ピン５３０を光軸と直交しカム溝８０６に押しつける方向(軸Ｈの方向)に付勢する役割を担う。

図１２から図１８を用いて、付勢ピン５３０の詳細について説明する。図１４のように付勢ピン５３０は５群レンズホルダー５１０の嵌合穴部５１３と嵌合する嵌合軸部５３１、付勢部材５４０の付勢力を受ける付勢部材受け部５３２、付勢部材５４０を組み付けて固定する付勢部材固定部５３３、付勢ピン５３０が付勢部材５４０による付勢方向とは逆方向に押し込まれた時に５群レンズホルダー５１０と当接する当接部５３５を有している。

組立はまず、５群レンズホルダー５１０の付勢部材組み込み穴部５１５とカム筒８００の貫通穴８１１とを一致させるよう高さと位相を合わせる。次に付勢部材５４０を貫通穴８１１に通し付勢部材組み込み穴部５１５に組み込む。そして付勢部材５３０の嵌合軸部５３１を付勢部材５４０の内径と５群レンズホルダー５１０の嵌合穴部５１３に通し押しこむ。すると、付勢ピン５３０の付勢部材固定部５３３は付勢部材５４０側にテーパ部５３４を有しているため、付勢部材５４０がテーパ部５３４を乗り上げ、さらに押し込むと付勢部材５４０は付勢部材固定部５３３に固定される。最後にカム筒８００を回転させてカム溝８０６と付勢ピン５３０と係合させて組立が完了する。

このように、付勢ピン５３０を組み込みカム溝８０６と係合させた状態では、当接部５３５と５群レンズホルダー５１０との間には隙間Ｘが設けられており軸Ｈの方向に移動することができる。

また、５群レンズホルダー５１０は嵌合穴部５１３に続いて、嵌合穴部５１３の内径よりも大きい内径に設定された逃げ穴部５１４が設けられ、付勢ピン５３０の嵌合軸部５３１とは全周に隙間Ｙ１を有している。同様に付勢部材組み込み穴部５１５の内径は付勢部材受け部５３２の外径よりも大きく全周Ｙ２に隙間を有している。このため、付勢ピン５３０は嵌合軸部５３１と嵌合穴部５１３との嵌合部の中心を通り光軸Ｆと平行な軸Ｇと、付勢ピン５３０の中心軸Ｈと軸Ｇで定義される平面と直交する軸Ｉを中心に回転することが可能となっている。

ところで、カム溝８０５と８０６はカム筒８００の内径に同様の半径で設けられているが、製造誤差によってそれぞれの位相における半径がばらつくことがある。またカム溝８０５と８０６は同一の軌跡を有しているが、製造誤差によって位相ズレや、また同じ位相にある場合でもカム高さのズレが生じることがある。さらにパーティングラインがカム溝に入ることで段差が生じることがある。

しかしながら本実施例における付勢ピン５３０は軸Ｈの方向に移動でき、かつ軸Ｇと軸Ｉを中心にして回転することができるため、上記のような半径のばらつきや位相ズレ、カム高さのズレ、パーティングラインによる段差を吸収することができる。そのため、５群レンズホルダー５１０（５群レンズ５００）とカム溝とのガタが確実に抑制されながらも光軸Ｆに対して倒れたり揺れたりすることがなく、ズーム動作における撮影画像の揺れを防止することができる。

また、付勢ピン５３０はカム溝８０６とは逆側の端部付近で嵌合穴部５１３と嵌合し回転半径が長くなるよう設定しているため、位相ズレやカム高さのズレ、パーティングラインによる段差を拾っても、付勢ピン５３０の回転角度を少なくできる。さらに付勢部材５４０は付勢部材組み付け部５３３に固定されるため、付勢ピン５３０の回転に一体となって追従するためカム溝８０６への付勢力を効率的に伝達できる。

落下や衝撃を受けた際は、付勢ピン５３０は５群レンズホルダー５１０との隙間Ｘの分だけ移動するか、またはＹ１、Ｙ２分のだけ回転されると５群レンズホルダー５１０と当接し衝撃を受ける。このようにしてフォロアピン５２０への衝撃を付勢ピン５３０へ分散させることで。落下衝撃に対する強度も確保出来る。

以上により、レンズ保持部材とカム溝とのガタを抑制しつつもズーム動作におけるレンズ保持部材の揺れを防止し、落下衝撃などの外力に対する強度も高いレンズ鏡筒を提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１００ １群レンズ
１１０ １群レンズホルダー
２００ ２群レンズ
２１０ ２群ベース
２３０ ２群レンズホルダー
３００ ３群レンズ
３１０ ３群レンズホルダー
４００ ４群レンズ
４１０ ４群レンズホルダー
５００ ５群レンズ
５１０ ５群レンズホルダー
５２０ フォロアピン
５３０ 付勢ピン
５４０ 付勢部材
５５０ 光量調節部材
６００ ６群レンズ
６１０ ６群レンズホルダー
６２０ ６群ベース
７００ 直進筒
８００ カム筒
９００ 撮像素子
９１０ センサーホルダー

Claims (3)

1. 撮影レンズ５００と、前記撮影レンズ５００を保持するレンズホルダー５１０と、光軸を中心に回転し前記レンズホルダー５１０を光軸方向に移動させるカム筒８００と、前記カム筒８００に設けられた少なくとも２つのカム溝８０５、８０６に係合し、前記レンズホルダー５１０に保持される少なくとも２つのフォロア５２０、５３０と、前記２つのフォロア５２０、５３０の内、少なくとも１つの前記フォロア５３０を光軸と直交する中心軸Ｈの方向に付勢する付勢部材５４０を有するレンズ鏡筒１０００において、
   前記付勢部材５４０に付勢されるフォロア５３０は、前記中心軸Ｈの方向に移動可能であり、かつ前記レンズホルダー５１０との嵌合部５１３の中心を通り光軸Ｆと平行な軸Ｇと、前記中心軸Ｈと前記軸Ｇで定義される平面と直交する軸Ｉを中心に回転可能に保持されることを特徴とするレンズ鏡筒１０００。
2. 前記付勢部材５４０に付勢されるフォロア５３０は、係合する前記カム溝８０６と逆側の端部付近の嵌合部５１３と嵌合することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒１０００。
3. 前記付勢部材５４０に付勢されるフォロア５３０は、前記付勢部材５４０を保持する保持部５３３を有し、前記保持部５３３は前記付勢部材５４０が組み込まれる方向にテーパ部５３４を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒１０００。