JP2018180322A - レンズ鏡筒 - Google Patents

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Abstract

【課題】モーター駆動によるレンズ移動の高速化と径方向の小型化とを達成したレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】レンズ鏡筒100は、移動鏡筒102,103と絞りユニット130とモーターユニット120を有する。絞りユニット130は移動鏡筒103に保持されており、開口径が可変である。移動鏡筒102は、絞りユニット130の被写体側に配置されており、移動鏡筒103に対する相対的な位置が変化するようにズームレンズZLの光軸AX方向に移動可能である。モーターユニット120は、回転力を発生させるモーターヘッド部120aとその回転力によって回転駆動されるリードスクリュー部120bとを有し、移動鏡筒102を光軸AX方向に移動させる。リードスクリュー部120bは、絞りユニット130の被写体側から結像側に跨がって配置されており、モーターヘッド部120aは、絞りユニット130の結像側に配置されており、モーターヘッド部120aの光軸AX側の一部が、絞りユニット130の外径部130cより光軸AX側に位置する。【選択図】図1

Description

本発明はレンズ鏡筒に関するものであり、例えば、モーター駆動のフォーカス機構を有するレンズ鏡筒に関するものである。
近年、デジタルカメラの撮像レンズに対してフォーカシングの高速化が求められている。とりわけレンズ交換可能なカメラシステムの交換レンズには、高速なAF(autofocus)性能が要求される。そのため、レンズ鏡筒には、モーターヘッド部とリードスクリュー部から構成されるステッピングモーターが駆動アクチュエーターとして採用されることが多い。ズーミングに関しても同様であり、レンズ移動をモーター駆動で行うレンズ鏡筒の例が、特許文献1,2で提案されている。
特許文献1に記載のレンズ鏡筒では、移動群及びズーム移動枠を直進駆動させるモーターが絞りユニットより被写体側に配置されており、そのモーターヘッド部(モーター本体)は撮像素子側に配置されている。また、特許文献2に記載のレンズ鏡筒では、移動群及びフォーカスレンズ保持枠を直進駆動させるフォーカスモーターが絞りユニットより被写体側に配置されており、そのモーターヘッド部は被写体側に配置されている。
特開2009−151038号公報 特開2013−195900号公報
特許文献1に記載のレンズ鏡筒のような構成では、モーターヘッド部が絞りユニットよりも光軸から離れた位置に配置されてしまうため、レンズ鏡筒の外径が大型化してしまう。また、特許文献2に記載のレンズ鏡筒のように、モーターヘッド部が被写体側に配置された構成では、特に絞りより被写体側のレンズ径が大型化傾向となる広角レンズ系の場合、モーターヘッド部の配置制約が大きくなる。その制約のために光軸から離れた方向にモーターヘッド部を配置させる必要性が生じるため、レンズ鏡筒が径方向に大型化してしまう。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、モーター駆動によるレンズ移動の高速化と径方向の小型化とを達成したレンズ鏡筒を提供することにある。
上記目的を達成するために、第1の発明のレンズ鏡筒は、複数のレンズ群からなる撮像レンズを有し、前記レンズ群を保持する鏡筒を複数有するレンズ鏡筒であって、
前記鏡筒の1つとして配置された第1鏡筒と、
前記第1鏡筒に保持され、かつ、開口径が可変の絞りユニットと、
前記絞りユニットの被写体側に前記鏡筒の1つとして配置され、かつ、前記第1鏡筒に対する相対的な位置が変化するように前記撮像レンズの光軸方向に移動可能な第2鏡筒と、
前記第2鏡筒を光軸方向に移動させるためのモーターユニットと、を有し、
前記モーターユニットが、回転力を発生させるモーターヘッド部と、前記回転力によって回転駆動されるリードスクリュー部と、を有し、
前記リードスクリュー部が、前記絞りユニットの被写体側から結像側に跨がって配置されており、
前記モーターヘッド部が、前記絞りユニットの結像側に配置されており、
前記モーターヘッド部の光軸側の一部が、前記絞りユニットの外径部より光軸側に位置することを特徴とする。
第2の発明のレンズ鏡筒は、上記第1の発明において、前記第1鏡筒に保持され、かつ、前記第2鏡筒の移動をガイドする主ガイド軸及び副ガイド軸を更に有し、
前記第2鏡筒が、前記主ガイド軸に係合する主ガイド軸係合部と、前記副ガイド軸に係合する副ガイド軸係合部と、を有することを特徴とする。
第3の発明のレンズ鏡筒は、上記第2の発明において、前記絞りユニットが外径部の一部に内径側へ切り欠かれた形状の切欠き部を有し、光軸に対して垂直な面において、前記リードスクリュー部の少なくとも一部が前記切欠き部に配置されていることを特徴とする。
第4の発明のレンズ鏡筒は、上記第3の発明において、光軸に対して垂直な面において、前記主ガイド軸及び前記主ガイド軸係合部のそれぞれの少なくとも一部が前記切欠き部に配置されていることを特徴とする。
第5の発明のレンズ鏡筒は、上記第3又は第4の発明において、光軸に対して垂直な面において、前記モーターヘッド部の光軸側の一部が前記切欠き部より光軸側に位置することを特徴とする。
第6の発明のレンズ鏡筒は、上記第3〜第5のいずれか1つの発明において、前記主ガイド軸係合部の結像側端面が、前記第2鏡筒の移動範囲内において、常に前記切欠き部が設けられている外径部の結像側端面よりも結像側に位置することを特徴とする。
第7の発明のレンズ鏡筒は、上記第3〜第6のいずれか1つの発明において、前記絞りユニットが外径部の一部に内径側へ切り欠かれた形状の第2の切欠き部を前記切欠き部とは別に有し、光軸に対して垂直な面において、前記副ガイド軸の少なくとも一部が前記第2の切欠き部に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、絞りユニットに対するモーターユニットの配置が適正に設定されているため、モーター駆動によるレンズ移動の高速化と径方向の小型化とを達成することが可能である。例えば、絞りユニットの被写体側にフォーカス群が位置する撮像レンズの場合、被写体側のレンズ径が大型化傾向となる広角レンズ系であっても、モーターユニットを搭載しつつレンズ鏡筒の小型化が可能となる。
レンズ鏡筒の実施の形態の概略構成を示す断面図。 レンズ鏡筒の実施の形態におけるモーターユニット周辺構造を示す断面図。 モーターユニット周辺構造を被写体側から示す平面図。 モーターユニット周辺構造を被写体側から示す斜視図。 モーターユニット周辺構造におけるフォーカス関連部分を絞りユニット側から示す平面図。 モーターユニット周辺構造におけるフォーカス関連部分を示す斜視図。 無限遠フォーカス状態と最近接フォーカス状態でのモーターユニット周辺構造を示す平面図。
以下、本発明を実施したレンズ鏡筒等を、図面を参照しつつ説明する。図1に、レンズ鏡筒100の概略断面構造を示す。レンズ鏡筒100の結像側には、レンズマウント111が設けられている。このレンズマウント111を介して、撮像素子SRを内蔵したカメラボディBDにレンズ鏡筒100が機械的・電気的に結合されるように構成されている。つまり、レンズ鏡筒100はカメラボディBDに対して着脱可能になっており、レンズ鏡筒100とカメラボディBDとの組み合わせによりレンズ交換式カメラシステムを構成している。
レンズ鏡筒100は5つのレンズ群1〜5からなるズームレンズZLを撮像レンズとして有しており、レンズ群1〜5は各々1枚以上のレンズで構成されている。レンズ群1は、移動鏡筒101に保持されており、ズーム時にはズームレンズZLの光軸AX方向に移動する。また、レンズ群2〜5は移動鏡筒103及びそれに固定されている移動鏡筒106に保持されており、ズーム時にレンズ群1とは独立した軌跡で光軸AX方向に移動する。この移動鏡筒103には、移動鏡筒102を光軸AX方向に移動させるためのモーターユニット120、開口絞りを構成する絞りユニット130等も保持されている。
レンズ群2はフォーカス群であり、レンズ群3〜5に従属する形で移動鏡筒102に保持されている。またレンズ群2は、モーターユニット120で駆動されることにより、フォーカス時及びズーム時にレンズ群3〜5に対して相対的に移動して、フォーカス性能及びズームポジションごとの光学性能を維持する機能を有している。モーターユニット120は、駆動源として回転力を発生させるモーターヘッド部120aと、その回転力によって回転駆動されるリードスクリュー部120bと、から構成されている。
移動鏡筒102は、絞りユニット130の被写体側に配置され、かつ、移動鏡筒103に対する相対的な位置が変化するように光軸AX方向に移動可能となっている。絞りユニット130は、電気的に開口径が可変な構造を有しており、また、移動鏡筒102よりも結像側(すなわち撮像素子SR側)に配置されるとともに、移動鏡筒103によってその被写体側で保持されている。
移動鏡筒101,103等の周りには、直進溝132a等を有する直進筒132と、カム溝131a,131bを有するカム環131と、が設けられている。また、移動鏡筒101は、円周3等分に配置されたカムフォロワー101aを有しており、移動鏡筒103も同様に、円周3等分に配置されたカムフォロワー103a(図3等)を有している。カムフォロワー101a,103aは、直進溝132a等及びカム溝131a,131bと係合しており、カム環131は直進筒132に対して径嵌合している。したがって、カム環131を光軸AXを中心に回転させると、各移動鏡筒101,103のカムフォロワー101a,103aがカム溝131a,131bに沿って移動し、それによってズーミングが行われる。
直進筒132の周りには、フォーカス操作環108とズーム操作環109が設けられている。フォーカス操作環108は、光軸AXを中心に直進筒132に対して回転可能となっている。フォーカス操作環108の回転によりフォトセンサー(不図示)の信号を検知すると、フォーカス群であるレンズ群2をモーターユニット120でフォーカス駆動させることができる。ズーム操作環109は、光軸AXを中心に直進筒132に対して回転可能となっている。ズーム操作環109は、ズーム連動ピン(不図示)でカム環131と回転連動するように構成されており、ズーム操作環109の回転操作によりカム環131が回転して、ズーム操作を可能としている。
フォーカス操作環108の被写体側には前側外装鏡筒107aが設けられており、ズーム操作環109の結像側には後側外装鏡筒107bが設けられている。外装鏡筒107a,107bは、各々フォーカス操作環108とズーム操作環109の抜け止めとして機能するとともに、レンズ鏡筒100の外装を形成している。
次に、レンズ鏡筒100の詳細構成、特に移動鏡筒102及びモーターユニット120周辺の構成を説明する。図2にレンズ鏡筒100におけるモーターユニット120周辺の概略断面構造を示し、図3及び図4にモーターユニット120周辺の外観構造を示す。図2では、モーターユニット120が図1とは異なる配置で示されているが、光軸AXに関しては対称であって、その構成は図1に示すものと同じである。図3ではモーターユニット120周辺の構造を光軸AXに沿って被写体側から見た外観を示しており、図4(A),(B)では被写体側の2方向(光軸AXが互いに直交する方向)から見た外観を示している。なお、図3及び図4において固定鏡筒104,移動鏡筒106等は不図示である。
移動鏡筒102は、図4に示すように、主ガイド軸係合部102a及び副ガイド軸係合部102bを有しており、各々主ガイド軸141及び副ガイド軸142と係合することで直進移動を可能としている。主ガイド軸係合部102aは、光軸AX方向に係合長を有しており、主ガイド軸141との径方向のガタを小さく設定することで移動鏡筒102の傾きを抑制している。つまり、主ガイド軸141と主ガイド軸係合部102aで移動鏡筒102の適正な姿勢を保持している。一方、副ガイド軸142と副ガイド軸係合部102bは、主ガイド軸141を軸中心とする移動鏡筒102の回転を抑制している。つまり、副ガイド軸142と副ガイド軸係合部102bで移動鏡筒102の回転止めとしている。また、主ガイド軸141と副ガイド軸142の両端のうち、被写体側の端部は固定鏡筒104に支持されており、結像側の端部は移動鏡筒103に支持されている。
移動鏡筒102は、図2,図4等に示すように、別体で構成されるスクリュー係合部102cを有しており、スクリュー係合部102cがリードスクリュー部120bと係合することで、モーターユニット120による移動鏡筒102の駆動を可能としている。また、モーターヘッド部120aは絞りユニット130の撮像素子SR側に配置されており(図2等)、リードスクリュー部120bはその両端が絞りユニット130に対して被写体側と撮像素子SR側の各々に跨って配置されている。つまり、リードスクリュー部120bは、絞りユニット130の被写体側から結像側に跨がって配置されており、モーターヘッド部120aは、絞りユニット130の結像側に配置されている。なお、絞りユニット130は、図3,図4に示すように、移動鏡筒103に対してネジ止めされている。
次に、モーターユニット120周辺構造におけるフォーカス関連部分の構成を説明する。図5及び図6に、モーターユニット120周辺構造におけるフォーカス関連部分の外観構造を示す。図5(A),(B)はフォーカス関連部分を光軸AXに沿って結像側から見た外観を示しており、図5(B)では絞りユニット130のみを示している。図6は斜視図として3方向(光軸AX方向を90°ずつ変えた状態)から見た外観を示している。
モーターヘッド部120aの光軸AX側の一部は、図5(A)に示すように、絞りユニット130の外径部130c(図5(A),(B)中の点線円)より光軸AX側に位置している。このため、光軸AXを中心とする半径方向において、モーターヘッド部120aの配置を省スペースで達成することが可能である。
絞りユニット130は、図5(B)に示すように、外径部130cの一部に内径側へ切り欠かれた形状の第1の切欠き部130aを有している。この第1の切欠き部130aには、図5(A)に示すように、光軸AXに対して垂直な面において、リードスクリュー部120bの一部と、主ガイド軸係合部102aの一部と、主ガイド軸141の一部と、が配置されている。このため、移動鏡筒102の直進駆動を省スペースで達成することが可能である。さらに、光軸AXに対して垂直な面において、モーターヘッド部120aの光軸AX側の一部が第1の切欠き部130aより光軸AX側に位置している。このため、光軸AXを中心とする半径方向において、モーターヘッド部120aの配置を更に省スペースで達成することが可能である。
また、絞りユニット130は、図5(B)に示すように、外径部130cの一部に内径側へ切り欠かれた形状の第2の切欠き部130bを、第1の切欠き部130aとは別に有している。この第2の切欠き部130bには、図5(A)に示すように、光軸AXに対して垂直な面において、副ガイド軸142の一部が配置されている。このため、副ガイド軸142の径方向の配置を省スペースで達成して、移動鏡筒102の径方向の小型化が可能となる。
図7に、フォーカス移動範囲の両端のフォーカス状態にあるモーターユニット120周辺の外観構造を、モーターユニット120側から見た状態で示す。図7(A)では、移動鏡筒102が最も被写体側に移動した状態(無限遠フォーカス状態)を示している。図7(B)では、移動鏡筒102が最も結像側に移動した状態(最近接フォーカス状態)を示しており、主ガイド軸係合部102aの結像側端面102xが移動鏡筒103の規制面に接触している状態を示している。
主ガイド軸141と主ガイド軸係合部102aとの係合長さが長いほど、径方向のガタが小さくなるため、ズームレンズZLの性能劣化を抑えることができる。主ガイド軸係合部102aの結像側端面102xは、図7に示すように、移動鏡筒102の移動範囲内において、常に第1の切欠き部130aが設けられている外径部130cの結像側端面130x(破線位置)よりも結像側に位置している。これにより、主ガイド軸141に対する主ガイド軸係合部102aの係合長さを長く確保することができる。したがって、主ガイド軸係合部102aと主ガイド軸141とによる径方向のガタに起因する移動鏡筒102の傾きを抑制することができるため、ズームレンズZLの高性能化が可能となる。
上述した実施の形態のように、複数のレンズ群からなる撮像レンズを有し、レンズ群を保持する鏡筒を複数有するレンズ鏡筒にあっては、例えば、絞りユニットの被写体側にフォーカス群が位置するような場合、そのフォーカス群を光軸方向に移動させるためのモーターユニットの周辺の構成が、レンズ鏡筒を小型化するうえで重要になる。これはフォーカス群とモーターユニットとの配置関係に限るものではないので、ここで、移動鏡筒103を第1鏡筒とし、移動鏡筒102を第2鏡筒とし、第2鏡筒が絞りユニットの被写体側に配置され、かつ、第1鏡筒に対する相対的な位置が変化するように光軸方向に移動可能な構成を考える。この構成では、モーターヘッド部とリードスクリュー部を有するモーターユニットの配置を工夫することによって、レンズ鏡筒の小型化が可能である。
上記レンズ鏡筒を小型化するためのモーターユニットの配置の一例としては、レンズ鏡筒100のように、リードスクリュー部が絞りユニットの被写体側から結像側に跨がって配置されており、モーターヘッド部が絞りユニットの結像側に配置されており、モーターヘッド部の光軸側の一部が絞りユニットの外径部より光軸側に位置する構成が挙げられる。光軸方向の配置に関しては、モーターヘッド部を絞りユニットに対して結像側に配置することで、第2鏡筒より被写体側に配置されるレンズの径が大きい場合(例えば、広角レンズ系の場合)においても、モーターユニットを効率的に配置することが可能となる。また、径方向(光軸に対して垂直方向)の配置に関しては、リードスクリュー部を絞りユニットの被写体側から結像側に跨がって配置すると共に、モーターヘッド部を光軸側により接近させて配置することで、モーターユニットを効率的に配置することが可能となる。
したがって、上記構成によれば、絞りユニットに対するモーターユニットの配置が適正に設定されているため、モーター駆動によるレンズ移動の高速化と径方向の小型化とを達成することが可能である。例えば、絞りユニットの被写体側にフォーカス群が位置する撮像レンズの場合、被写体側のレンズ径が大型化傾向となる広角レンズ系であっても、モーターユニットを搭載しつつレンズ鏡筒の小型化が可能となる。
前記実施の形態のように、前記第1鏡筒に保持され、かつ、前記第2鏡筒の移動をガイドする主ガイド軸及び副ガイド軸を、レンズ鏡筒が更に有し、前記第2鏡筒が、前記主ガイド軸に係合する主ガイド軸係合部と、前記副ガイド軸に係合する副ガイド軸係合部と、を有することが好ましい。この構成によると、主ガイド軸と主ガイド軸係合部で移動鏡筒の適正な姿勢を保持しながら、副ガイド軸と副ガイド軸係合部で移動鏡筒の回転を抑制することができるので、第2鏡筒の円滑な直進移動により光学性能の向上が可能となる。
前記実施の形態のように、前記絞りユニットが外径部の一部に内径側へ切り欠かれた形状の切欠き部を有し、光軸に対して垂直な面において、前記リードスクリュー部の少なくとも一部が前記切欠き部に配置されていることが好ましい。この構成によると、内径側へ切り欠かれた形状の切欠き部にリードスクリュー部の少なくとも一部が配置されることで、モーターユニットがより光軸側に配置されるため、モーターユニットの効率的な配置が可能となる。
前記実施の形態のように、光軸に対して垂直な面において、前記主ガイド軸及び前記主ガイド軸係合部のそれぞれの少なくとも一部が前記切欠き部に配置されていることが好ましい。この構成によると、主ガイド軸及び主ガイド軸係合部も切欠き部に配置されることで、第2鏡筒の半径方向の小型化が可能となる。
前記実施の形態のように、光軸に対して垂直な面において、前記モーターヘッド部の光軸側の一部が前記切欠き部より光軸側に位置することが好ましい。この構成によると、モーターヘッド部を光軸側により接近させて配置することで、モーターユニットを効率的に配置することが可能となる。
前記実施の形態のように、前記主ガイド軸係合部の結像側端面が、前記第2鏡筒の移動範囲内において、常に前記切欠き部が設けられている外径部の結像側端面よりも結像側に位置することが好ましい。この構成によると、主ガイド軸に対する主ガイド軸係合部の係合長さを長く確保することができる。したがって、主ガイド軸係合部と主ガイド軸とによる径方向のガタに起因する第2鏡筒の傾きを抑制することができるため、撮像レンズの高性能化が可能となる。
前記実施の形態のように、前記絞りユニットが外径部の一部に内径側へ切り欠かれた形状の第2の切欠き部を前記切欠き部とは別に有し、光軸に対して垂直な面において、前記副ガイド軸の少なくとも一部が前記第2の切欠き部に配置されていることが好ましい。この構成によると、副ガイド軸の径方向の配置を省スペースで達成して、第2鏡筒の径方向の小型化が可能となる。
1〜5 レンズ群
100 レンズ鏡筒
101 移動鏡筒
101a カムフォロワー
102 移動鏡筒(第2鏡筒)
102a 主ガイド軸係合部
102b 副ガイド軸係合部
102c スクリュー係合部
102x 結像側端面
103 移動鏡筒(第1鏡筒)
103a カムフォロワー
104 固定鏡筒
106 移動鏡筒
107a 前側外装鏡筒
107b 後側外装鏡筒
108 フォーカス操作環
109 ズーム操作環
111 レンズマウント
120 モーターユニット
120a モーターヘッド部
120b リードスクリュー部
130 絞りユニット
130a 第1の切欠き部(切欠き部)
130b 第2の切欠き部
130c 外径部
130x 結像側端面
131 カム環
131a,131b カム溝
132 直進筒
132a,132b 直進溝
141 主ガイド軸
142 副ガイド軸
ZL ズームレンズ(撮像レンズ)
SR 撮像素子
BD カメラボディ
AX 光軸

Claims (7)

  1. 複数のレンズ群からなる撮像レンズを有し、前記レンズ群を保持する鏡筒を複数有するレンズ鏡筒であって、
    前記鏡筒の1つとして配置された第1鏡筒と、
    前記第1鏡筒に保持され、かつ、開口径が可変の絞りユニットと、
    前記絞りユニットの被写体側に前記鏡筒の1つとして配置され、かつ、前記第1鏡筒に対する相対的な位置が変化するように前記撮像レンズの光軸方向に移動可能な第2鏡筒と、
    前記第2鏡筒を光軸方向に移動させるためのモーターユニットと、を有し、
    前記モーターユニットが、回転力を発生させるモーターヘッド部と、前記回転力によって回転駆動されるリードスクリュー部と、を有し、
    前記リードスクリュー部が、前記絞りユニットの被写体側から結像側に跨がって配置されており、
    前記モーターヘッド部が、前記絞りユニットの結像側に配置されており、
    前記モーターヘッド部の光軸側の一部が、前記絞りユニットの外径部より光軸側に位置することを特徴とするレンズ鏡筒。
  2. 前記第1鏡筒に保持され、かつ、前記第2鏡筒の移動をガイドする主ガイド軸及び副ガイド軸を更に有し、
    前記第2鏡筒が、前記主ガイド軸に係合する主ガイド軸係合部と、前記副ガイド軸に係合する副ガイド軸係合部と、を有することを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記絞りユニットが外径部の一部に内径側へ切り欠かれた形状の切欠き部を有し、光軸に対して垂直な面において、前記リードスクリュー部の少なくとも一部が前記切欠き部に配置されていることを特徴とする請求項2記載のレンズ鏡筒。
  4. 光軸に対して垂直な面において、前記主ガイド軸及び前記主ガイド軸係合部のそれぞれの少なくとも一部が前記切欠き部に配置されていることを特徴とする請求項3記載のレンズ鏡筒。
  5. 光軸に対して垂直な面において、前記モーターヘッド部の光軸側の一部が前記切欠き部より光軸側に位置することを特徴とする請求項3又は4記載のレンズ鏡筒。
  6. 前記主ガイド軸係合部の結像側端面が、前記第2鏡筒の移動範囲内において、常に前記切欠き部が設けられている外径部の結像側端面よりも結像側に位置することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。
  7. 前記絞りユニットが外径部の一部に内径側へ切り欠かれた形状の第2の切欠き部を前記切欠き部とは別に有し、光軸に対して垂直な面において、前記副ガイド軸の少なくとも一部が前記第2の切欠き部に配置されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。
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