JP2019144319A - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光軸方向に移動可能な複数のレンズ群の向き合いが高精度なレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】 第３のレンズ保持枠５は、第１の駆動手段６３を駆動することで、第１のレンズ保持枠及び第２のレンズ保持枠４に対して相対的に光軸方向に移動可能であり、第１のレンズ保持枠６にガイド軸６１の一端が固定され、第２のレンズ保持枠４にガイド軸６１の他端が固定されている構成とした。【選択図】 図４

Description

本発明は、レンズ鏡筒およびこれを用いたデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。

ズームレンズ鏡筒において、ズームによって複数のレンズ群が光軸方向に移動可能なレンズ鏡筒の光学性能向上のために、レンズ同士の向き合いなどの高精度化が課題となっている。

従来から厳しい精度が要求されるレンズ同士の傾きや偏心などを調整する調整機構を用いることがある。

しかし、調整機構を用いると構造が複雑化することや、大型化してしまうといったデメリットが生じてしまう。

その他の手段として、例えば、特許文献１のように、複数のレンズ群を同一のガイド軸で支持させることによってレンズ同士の傾きや偏心を抑えるといったものがある。

特開平６−９４９６４号公報

しかしながら、特許文献１の例では、長いガイド軸が必要となり、沈胴式のズームレンズ鏡筒に適応することはできない。

そこで、本発明の目的は、沈胴式のズームレンズ鏡筒において、光軸方向に移動可能な複数のレンズ群の向き合いの高精度化によるレンズ性能の向上を目的とする。

本発明は、光軸方向に移動可能な第１のレンズ保持枠と、光軸方向に移動可能で前記第１のレンズ保持枠に対して相対的に光軸方向に移動する第２のレンズ保持枠と、前記第１のレンズ保持枠と前記第２のレンズ保持枠の間に配置された第３のレンズ保持枠と、光軸方向に伸びたガイド軸と、前記ガイド軸に沿って前記第３のレンズ保持枠を光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、を有するレンズ鏡筒であって、
前記第３のレンズ保持枠は、前記第１の駆動手段を駆動することで、前記第１のレンズ保持枠及び前記第２のレンズ保持枠に対して相対的に光軸方向に移動可能であり、
前記第１のレンズ保持枠に前記ガイド軸の一端が固定され、前記第２のレンズ保持枠に前記ガイド軸の他端が固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、レンズ性能の向上を図ることが可能なレンズ鏡筒を提供できる。

本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒の沈胴時の断面図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒の撮影時の断面図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒の分解図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒における主要部品の立体断面図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒における付勢カムピン部の断面図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒における従来例との比較模式図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒におけるガイドバー周辺および付勢カムピン部周辺の断面模式図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒におけるガイドバーと付勢カムピン部の位置関係を示す図である。 本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒のその他の実施例におけるレンズ保持枠の光軸方向の移動手段を示す模式図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、本発明の光学機器の一例として、撮像装置を用いて説明する。

先ず、図１乃至図５を参照して、本発明の実施例におけるレンズ鏡筒について説明する。

図１は本発明の実施形態にかかわるレンズ鏡筒の沈胴時の断面図である。
図２は該レンズ鏡筒の撮影時の断面図である。
図３は該レンズ鏡筒の分解図である。
図４は本発明に係る特徴的な要素を抽出した立体断面図である。
また、図５は本発明に係る付勢カムピン部の立体断面図である。

本発明の実施例におけるレンズ鏡筒は１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３、４群レンズＬ４、５群レンズＬ５、６群レンズＬ６から構成される６群レンズ光学系である。

１は１群レンズＬ１を保持する１群筒であり、１群筒１の内周面下方に配置された１組６個のカムピン１ａはカム筒１０の外周面に形成されたカム溝１０ａに係合している。

また、１群筒１には内周面３箇所に不図示の直進溝１ｂが形成されており、直進筒１１の外周面上端に形成された直進キー１１ａに係合している。

２は２群レンズＬ２を保持する２群筒であり、２群筒２の外周面下方に配置された１組３個のカムピン２ａはカム筒１０の内周面に形成されたカム溝１０ｂに係合している。

また、２群筒２にはカムピン２ａと同箇所に直進キー２ｂが形成されており、直進筒１１に形成された直進溝１１ｂに係合している。

３は３群レンズＬ３を保持する像振れ補正装置であり、像振れ補正装置３の外周面に配置された１組３個のカムピン３ａはカム筒１０の内周面に形成されたカム溝１０ｃに係合している。

また、像振れ補正装置３にはカムピン３ａと同箇所に直進キー３ｂが形成されており、直進筒１１に形成された直進溝１１ｃに係合している。

４は４群レンズＬ４を保持する４群保持枠であり、４群保持枠４の外周面下方に配置された１組３個のカムピン４ａは駆動筒１４の内周面に形成されたカム溝１４ａにそれぞれ係合している。

カムピン４ａのうち１つはカム溝１４ａに対して付勢力を与える付勢カムピン部４ｃとすることで、カム係合のガタを吸収している。

例えば、図５（ａ）や図５（ｂ）に示すような構成が考えられる。

図５（ａ）では、カムピン４ａが構成される付勢カムピン部４ｃの厚さを薄くすることで、弾性変形を伴いながらカム係合する構成である。

すなわち、付勢カムピン部４ｃが板バネのように撓ることでカム溝１４ａに対して付勢している。

他にも、図５（ｂ）のように、付勢カムピン部４ｃを別体として構成し、カム付勢ばね４１で径方向に付勢する構成などがある。

また、４群保持枠４には外周面下方３箇所に直進キー４ｃが形成されており、固定筒１３に形成された直進溝１３ｄに係合している。

５は５群レンズＬ５を保持する５群保持枠である。

５群保持枠５に形成された位置決め部５ａと振れ止め部５ｂとは６群保持枠６に配置されたメインガイドバー６１、サブガイドバー６２に係合して、光軸方向に移動可能に支持されている。

また、５群保持枠５には不図示のラック５１が配置されており、６群保持枠６に配置された駆動手段としてのステッピングモータ６３のスクリュウに螺合している。

ステッピングモータ６３の出力により５群保持枠５が駆動される。

そうすると、５群保持枠５は、位置決め部５ａ、振れ止め部５ｂとメインガイドバー６１、サブガイドバー６２との作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

６は６群レンズＬ６を保持する６群保持枠である。

６群保持枠６の外周面下方に配置された１組３個のカムピン６ａは駆動筒１４の内周面に形成されたカム溝１４ｂにそれぞれ係合している。

カムピン６ａも前述したカムピン４ａと同様に、カムピン６ａのうち１つがカム溝１４ｂに対して付勢する付勢カムピン部６ｃとすることでカム係合のガタを吸収している。

また、６群保持枠６には外周面下方３箇所に直進キー６ｂが形成されており、固定筒１３に形成された直進溝１３ｅに係合している。

第１のレンズ保持枠としての６群保持枠６は、光軸方向に移動可能である。

第２のレンズ保持枠としての４群保持枠４は、光軸方向に移動可能で前記第１のレンズ保持枠に対して相対的に光軸方向に移動する。

第３のレンズ保持枠としての５群保持枠５は、第１のレンズ保持枠６と第２のレンズ保持枠４の間に配置されている。

ガイド軸（ガイドピン）６１は、光軸方向に伸びている。

第１の駆動手段６３は、ガイド軸６１に沿って第３のレンズ保持枠５を光軸方向に移動させる。

第３のレンズ保持枠５は、第１の駆動手段６３を駆動することで、第１のレンズ保持枠６及び第２のレンズ保持枠４に対して相対的に光軸方向に移動可能である。

第１のレンズ保持枠６にガイド軸６１の一端が固定され、第２のレンズ保持枠４にガイド軸６１の他端が固定されている。

７は絞り装置であり、絞り装置７の外周面に配置された１組３個のカムピン７ａはカム筒１０の内周面に形成されたカム溝１０ｄに係合している。

また、絞り装置７にはカムピン７ａと同箇所に直進キー７ｂが形成されており、直進筒１１に形成された直進溝１１ｄに係合している。

８はシャッタＮＤ装置であり、不図示のビスにより像振れ補正装置３に固定されている。

カム筒１０の外周面下方に配置された１組３個のカムピン１０ｅは固定筒１３の内周面に形成されたカム溝１３ａに係合している。

また、カム筒１０の外周面下方に配置された１組３個の駆動ピン１０ｆは固定筒１３に形成された貫通溝１３ｃを貫通して駆動筒１４の内周面に形成された直進溝１４ｄに係合している。

また、カム筒１０は直進筒１１と直進板１２とにより回転可能に挟持され、直進筒１１と一体で光軸方向に移動する。

１６は可動カバー筒であり、不図示の手段によりカム筒１０に固定されている。

また、可動カバー筒１６の外周面下方に配置された１組３個のカムピン１６ａは固定筒１３に形成されたカム溝１３ｂに僅かに隙間を以て挿嵌している。

直進筒１１は１群筒１、２群筒２、像振れ補正装置３、絞り装置７を直進規制する。また、直進筒１１は不図示の手段により直進板１２に固定されている。

また、直進板１２の外周面に形成された３個の直進キー１２ａは固定筒１３に形成された直進溝１３ｆに係合している。

駆動筒１４の外周面下方に形成されたギア部１４ｅはＤＣモータ９１と複数のギア９２により構成された駆動筒の駆動装置に連結される。

駆動筒の駆動装置の出力により駆動筒１４が回転されると、カム筒１０のカムピン１０ｅが固定筒１３のカム溝１３ａと作用する。

そして、カム筒１０の駆動ピン１０ｆと駆動筒１４の直進溝１４ｄとの作用により、回転しながら光軸方向に移動する。

１群筒１は、１群筒１のカムピン１ａとカム筒１０のカム溝１０ａとの作用、１群筒１の直進溝１ｂ（不図示）と直進筒１１の直進キー１１ａとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

２群筒２は、２群筒２のカムピン２ａとカム筒１０のカム溝１０ｂとの作用、２群筒２の直進キー２ｂと直進筒１１の直進溝１１ｂとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

像振れ補正装置３は、像振れ補正装置３のカムピン３ａとカム筒１０のカム溝１０ｃとの作用、像振れ補正装置３の直進キー３ｂと直進筒１１の直進溝１１ｃとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

４群保持枠４は、４群保持枠４のカムピン４ａと駆動筒１４のカム溝１４ａとの作用、４群保持枠４の直進キー４ｂと固定筒１３の直進溝１３ｄとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

６群保持枠６は、６群保持枠６のカムピン６ａと駆動筒１４のカム溝１４ｂとの作用、６群保持枠６の直進キー６ｂと固定筒１３の直進溝１３ｅとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

絞り装置７は、絞り装置７のカムピン７ａとカム筒１０のカム溝１０ｄとの作用、絞り装置７の直進キー７ｂと直進筒１１の直進溝１１ｄとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

撮像素子Ｓと光学フィルタＦは固定地板９に保持されている。また、固定筒１３と固定カバー筒１５はビス１７により固定地板９に固定されている。

ここで、図４を用いて本発明に係る特徴について詳しく説明する。

メインガイドバー６１、サブガイドバー６２が６群保持枠６に圧入されており、光軸方向および光軸方向と直交する方向において固定されている。

５群保持枠５は前述の通りメインガイドバー６１、サブガイドバー６２と係合しており、６群保持枠６とは独立して光軸方向に移動可能である。

すなわち、５群保持枠５はメインガイドバー６１に対して光軸方向には摺動可能に支持されており、光軸と直交する方向には固定されている。

また、５群保持枠５とサブガイドバー６２の係合はメインガイドバー６１の軸回りの回転振れ止めの役割を担っている。

第１のレンズ保持枠６にガイド軸６１の一端が圧入され、第２のレンズ保持枠４に前記ガイド軸６１の他端が係合されている。

第１のレンズ保持枠６は、第３のレンズ保持枠５よりも像面側に位置し、第２のレンズ保持枠４は、第３のレンズ保持枠５よりも被写体側に位置する。

カム筒１４、１８は、３本の第１のカム溝１４ｂ、１８ｂ及び３本の第２のカム溝１４ａ，１８ａが内側に形成されている。

第２の駆動手段６４は、カム筒を回転駆動する。

第１のレンズ保持枠６は、各々が第１のカム溝に係合する３本の第１のカムピン６ａ、６ｂ、６ｃを複数備えている。

第２のレンズ保持枠４は、各々が第２のカム溝に係合する３本の第２のカムピン４ａ、４ｂ、４ｃを複数備えている。

カム筒１４、１８が回転することで、第１のカム溝に追従して第１のカムピン６ａ、６ｂ、６ｃが光軸方向に移動する。

そして、第２のカム溝に追従して第２のカムピン４ａ、４ｂ、４ｃが光軸方向に移動する。

第１のカム溝１４ｂに係合する第１のカムピン６ｃは、第１のカム溝に対してレンズ鏡筒の径方向に付勢されている。

第１のカム溝に対してレンズ鏡筒の径方向に付勢されていない第１のカムピン６ａ、６ｂを有する。

第１のカム溝に対してレンズ鏡筒の径方向に付勢されている第１のカムピン６ｃは、レンズ鏡筒の周方向において第１のカムピン６ａ、６ｂ、６ｃの中で最もガイド軸６１に近い位置にあることを特徴とする。

第２のカム溝１４ａに係合する第２のカムピン４ｃは、第２のカム溝に対してレンズ鏡筒の径方向に付勢している。

第２のカム溝に対してレンズ鏡筒の径方向に付勢されていない第２のカムピン４ａ、４ｂを有する。

第２のカム溝に対してレンズ鏡筒の径方向に付勢されている第２のカムピン４ｃは、レンズ鏡筒の周方向において第２のカムピン４ａ、４ｂ、４ｃの中で最もガイド軸６１に近い位置にある。

ここで、メインガイドバー６１が６群保持枠６の圧入部にて部品の精度によっては微小に倒れている。

従って、５群保持枠５はメインガイドバー６１の倒れ方向に倣ってしまう。

そこで、本発明ではさらに、５群保持枠５と同様に４群保持枠４の位置決め部４ｂがメインガイドバー６１と、振れ止め部４ｃがサブガイドバー６２と係合している。

４群保持枠４は、前述の通り、カムピン４ａと駆動筒１４のカム溝１４ａとの係合により光軸の位置決めがされている。

そのため、メインガイドバー６１の位置、すなわちガイドバーの微小な倒れが強制されることになる。

このような構成とすることで、レンズの光軸を高精度に位置決めしながら、４群レンズＬ４、５群レンズＬ５、６群レンズＬ６の相対的なレンズ同士の向き合いの精度向上を図ることができる。

このような構成としたことによる発明の効果について図６を参照して従来例と比較して説明する。

図６（ａ）は従来の構成における模式図である。
図６（ｂ）本発明における構成の模式図である。

従来では、図６（ａ）に示すように６群保持枠６に圧入されたメインガイドバー６１に５群保持枠５が係合支持されている。

そのため、５群保持枠５はメインガイドバー６１の倒れ方向に倣う。

ここで、４群保持枠４と６群保持枠６は駆動筒１４とのカム係合で位置決めされている。

そのため、４群保持枠４と６群保持枠６の相対的な位置精度は駆動筒１４のカム溝１４ａ及び１４ｂの部品誤差によって決まる。

カム溝１４ａ及び１４ｂの部品誤差による４群保持枠４と６群保持枠６の位置ずれ方向と、メインガイドバー６１の倒れによる５群保持枠５の位置ずれ方向が異なる場合を考える。

その場合、４群保持枠４と５群保持枠５の相対的な位置ずれ量が増えてしまうことになる。

そこで、本発明による構成では、図６（ｂ）に示すように、４群保持枠４がメインガイドバー６１と係合する。

よって、メインガイドバー６１の倒れ方向が強制され、４群保持枠４と５群保持枠５の相対的な位置ずれを抑えることが可能となる。

従って、４群レンズＬ４、５群レンズＬ５、６群レンズＬ６の相対的なレンズ同士の向き合いの精度向上を図ることができる。

また、メインガイドバー６１の倒れを強制するにあたり、６群保持枠６のメインガイバー６１の圧入部は変形可能になるように、メインガイドバー６１の倒れに合わせて変形するような変形部６ｄを設けてもよい。

例えば、６群保持枠６のメインガイバー６１の圧入部は変形可能になるように、圧入部周辺を薄くする。

メインガイドバー６１の圧入部における断面図を図７に示す。

図７に示すように変形部６ｄを設けることで、メインガイドバー６１と４群保持枠４との間の摩擦を低減し、駆動への影響を小さくすることができる。

さらに、メインガイドバー６１が図７の破線のように倒れている。

これを４群保持枠４との係合と変形部６ｄの弾性変形によって図７のＡの方向に倒れが補正された場合、４群保持枠４には反力としてＦ１の力が図７の矢印の方向にかかる。

この方向が、図７に示すように付勢カムピン部４ｃによる付勢力Ｆ２と逆の作用が働くことが考えられる。

ここで、Ｆ１＞Ｆ２であると付勢カムピン部４ｃによるカム溝１４ａへの付勢によるガタ寄せ効果がなくなってしまうため、少なくともＦ１＜Ｆ２である必要がある。

第２のカム溝に対してレンズ鏡筒の径方向に付勢されている第２のカムピン４ｃの付勢力Ｆ２は、ガイド軸６１の一端が第１のレンズ保持枠６に圧入される圧入部に生じる弾性力の反力Ｆ１よりも大きい。

このとき、例えば図８に示すように、前述した付勢カムピン部４ｃ、６ｃは３つのカムピン４ａ，６ａの中で最もメインガイドバー６１に近い位置に配置してある。

このような配置にすることで変形部６ｃの変形による６群保持枠６の部品自体への影響が出る。

また、メインガイドバー６１を強制する場合に４群保持枠４にかかる力による４群保持枠４の部品自体への影響をメインガイドバー６１周辺で吸収することができる。

そのため、レンズへの影響を小さくすることができる。

以上、６群保持枠６にガイドバー６１を固定し、４群保持枠４がガイドバー６１と係合するような構成として説明したが、その逆の関係としてもよい。

すなわち、４群保持枠４にガイドバー６１を固定し、６群保持枠６がガイドバー６１と係合する構成としてもよい。

また、４群保持枠４及び６群保持枠６の光軸方向移動手段として、駆動筒１４とのカム係合によって光軸方向に移動する構成として説明したが、その他の手段について説明する。

例えば、図９（ａ）に示すように、４群保持枠４のカムピン４ａと係合するカム溝１８ａ及び６群保持枠６のカムピン６ａと係合するカム溝１８ｂが形成されたカム軸１８とのカム係合によって光軸方向に移動してもよい。

他にも、例えば図９（ｂ）に示すように、４群保持枠４及び６群保持枠６がそれぞれステッピングモータなどのアクチュエータ６４によって光軸方向に移動する構成としてもよい。

以上説明したように、光軸方向に移動可能な６群レンズ保持枠６にメインガイドバー６１を固定する。

そして、メインガイドバー６１に光軸方向に移動可能で６群保持枠６と相対的に光軸方向に移動する４群保持枠４、及び４群保持枠４と６群保持枠６の間に配置する。

そして、４群保持枠４と６群保持枠６と独立して光軸方向に移動可能な５群保持枠５を係合させる構成とした。

このような構成とすることで、沈胴鏡筒に適応しながらも、光軸方向に移動可能な複数のレンズ群同士の向き合い精度を向上させることができる。

Ｓ 撮像素子
４ ４群保持枠
５ ５群保持枠
６ ６群保持枠
１４ 駆動筒
１４ａ ４群駆動用のカム溝
１４ｂ ６群駆動用のカム溝
６１ メインガイドバー
６２ サブガイドバー

Claims (10)

1. 光軸方向に移動可能な第１のレンズ保持枠と、光軸方向に移動可能で前記第１のレンズ保持枠に対して相対的に光軸方向に移動する第２のレンズ保持枠と、前記第１のレンズ保持枠と前記第２のレンズ保持枠の間に配置された第３のレンズ保持枠と、光軸方向に伸びたガイド軸と、前記ガイド軸に沿って前記第３のレンズ保持枠を光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、を有するレンズ鏡筒であって、
   前記第３のレンズ保持枠は、前記第１の駆動手段を駆動することで、前記第１のレンズ保持枠及び前記第２のレンズ保持枠に対して相対的に光軸方向に移動可能であり、
   前記第１のレンズ保持枠に前記ガイド軸の一端が固定され、前記第２のレンズ保持枠に前記ガイド軸の他端が固定されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第１のレンズ保持枠に前記ガイド軸の一端が圧入され、前記第２のレンズ保持枠に前記ガイド軸の他端が係合されてい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１のレンズ保持枠は、前記第３のレンズ保持枠よりも像面側に位置し、
   前記第２のレンズ保持枠は、前記第３のレンズ保持枠よりも被写体側に位置することを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 複数の第１のカム溝及び複数の第２のカム溝が内側に形成されたカム筒と、前記カム筒を回転駆動する第２の駆動手段と、を有し、
   前記第１のレンズ保持枠は、各々が前記第１のカム溝に係合する第１のカムピンを複数備え、
   前記第２のレンズ保持枠は、各々が前記第２のカム溝に係合する第２のカムピンを複数備え、
   前記カム筒が回転することで、前記第１のカム溝に追従して前記第１のカムピンが光軸方向に移動するとともに、前記第２のカム溝に追従して前記第２のカムピンが光軸方向に移動することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第１のカム溝に係合する前記第１のカムピンは、前記第１のカム溝に対して前記レンズ鏡筒の径方向に付勢されていることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記第１のカム溝に対して前記レンズ鏡筒の径方向に付勢されていない前記第１のカムピンを有し、
   前記第１のカム溝に対して前記レンズ鏡筒の径方向に付勢されている前記第１のカムピンは、前記レンズ鏡筒の周方向において前記第１のカムピンの中で最も前記ガイド軸に近い位置にあることを特徴とする請求項５に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第２のカム溝に係合する前記第２のカムピンは、前記第２のカム溝に対して前記レンズ鏡筒の径方向に付勢していることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記第２のカム溝に対して前記レンズ鏡筒の径方向に付勢されていない前記第２のカムピンを有し、
   前記第２のカム溝に対して前記レンズ鏡筒の径方向に付勢されている前記第２のカムピンは、前記レンズ鏡筒の周方向において前記第２のカムピンの中で最も前記ガイド軸に近い位置にあることを特徴とする請求項７に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記第２のカム溝に対して前記レンズ鏡筒の径方向に付勢されている前記第２のカムピンの付勢力は、前記ガイド軸の一端が前記第１のレンズ保持枠に圧入される圧入部に生じる弾性力の反力よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載のレンズ鏡筒。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のレンズ鏡筒と、撮像素子とを有する撮像装置。

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