JP3762087B2 - レンズ鏡筒およびこれを備えた光学機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部にモータとこのモータの出力を回転筒等の鏡筒被駆動部に伝達するギヤとを配置したレンズ鏡筒に関し、さらに詳しくはレンズ鏡筒におけるレンズ等の鏡筒構成部材を移動させるためのカム手段との最適な構成に関し、特に、よりコンパクトなモータをレンズ鏡筒内に配置するための構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レンズ交換可能なカメラあるいはレンズシャッター式カメラ等のコンパクトカメラは、自動焦点調節（オートフォーカス）機能を搭載したものが多い。
レンズ交換可能な一眼レフカメラにおいては、自動焦点調節用モータがカメラ内部に配置され、マウント部のカプラーを通じてレンズ鏡筒の距離環に伝達される方式、あるいはレンズ鏡筒内部に自動焦点調節用モータや減速ギア等と一緒に構成されたモータユニットが配置され、カメラからはマウントを通じて電源が供給される方式が知られている。
【０００３】
レンズ鏡筒内部に自動焦点調節用モータ又はモータユニットが配置される方式では、自動焦点調節のための移動レンズの負荷（重量）に影響されない駆動スピードが得られるというメリットがある反面、レンズ鏡筒自体のコンパクト化に弊害をきたすというデメリットがある。
【０００４】
一方、ズームレンズにおける可動レンズの移動は、ズーム操作環の回転又は直進操作をコロとカム溝又は直進溝との嵌合により、もしくはカム面とカムフォロワーとの当接によりレンズを保持する可動レンズ枠に伝達することにより行われるようになっている。
【０００５】
この可動レンズ枠を光軸方向に移動させるためのカム溝又は直進溝、あるいはカム面とこのカム面に当接されたカムフォロワーが１８０度対称位置に形成された構成も知られているが、カム溝又は直進溝とコロとの嵌合ガタ、あるいはカム面とこのカム面に当接されたカムフォロワーとの当接ガタにより、可動レンズ枠に傾きが生じ易く、光学性能上悪影響を及ぼすため、同じ嵌合ガタでも影響の少ない１２０度等分に配置されたカム構成が広く用いられている。
【０００６】
また、上記カム構成は、カム部を高精度に仕上げる必要があるために、多大な工程が必要とされる金属加工よりも、より単純な工程からなるモールド成型により作られることが多い。
【０００７】
図５は従来のレンズ鏡筒の縦断面図、図６はその要部の展開図である。図５，図６において、５１はカメラボディ（図示せず〉に装着するレンズマウントが一体的に形成されている固定筒、５２は固定筒５１の先端外側に嵌合し、軸ビス５３により定位置で回転できるようになっているズーム操作環、５４はズーム操作環５２の外側に巻き付けられたズームゴムである。
【０００８】
５５はズーム操作環５２にビス６３により結合されて光軸方向の移動が規制された固定筒５１に対しては回転可能に配設されている第１カム筒であり、この第１カム簡５５の内周面には数本の凸状のリードカム（又は非直線カム）５５ａ，５５ｂが形成されている。
【０００９】
５６はリードカム５５ａ，５５ｂと嵌合する凹状のカムフォロワー５６ａ，５６ｂおよび略コ字形をした切り欠き５６ｃ，５６ｄを外周面に設けた第１鏡筒部材、５７は一端を固定筒５１にビス６４にて固定され上記切り欠き５６ｃ，５６ｄに幅方向にて嵌合する直進ガイド部材である。
【００１０】
５８は第２カム筒であり、この第２カム筒５８の内周面には上記第１カム筒５５の外周面に設けられたカムフォロワー５５ｃ，５５ｄと係合する略螺旋状の凸カム５８ｂが設けられ、この第２カム筒５８の後端部外周面に形成された突起５８ａは固定筒５１に設けられた直進ガイド溝５１ａと係合している。
【００１１】
５９は内周面に設けられたヘリコイド５９ａが上記第２カム筒５８の先端部外周面に形成されたヘリコイド５８ｃとへリコイド結合している第２鏡筒部材、６０は第３鏡筒部材、６１は電動絞り装置である。
【００１２】
６２は、自動焦点調節モータ（ＤＣモータ）６２ａが搭載されたモータユニットで、このユニットを構成するフォーカスギア６２ｂは第２鏡筒部材５９内に設けられたギア（不図示）と噛み合っている。このため、モータ６２ａを回転作動させると、第２鏡筒部材５９とともにこれに保持されたレンズ群が光軸方向に進退して、フォーカシングが行われる。
【００１３】
図７には、自動焦点調節モータユニット６２を、固定筒５１側から見た平面図を示している。この図から分かるように、モータユニット６２は、数個の減速ギア６２ｄ及びアイドラーギア６２ｃを有して構成され、約１８０度の位相範囲に配置されている。
【００１４】
図５および図６に示す６３は自動焦点調節モータ６２ａおよび電動絞り装置６１を駆動する回路基板で、カメラより接点ブロック６３ａを介して電源及び絞り量、フォーカス駆動量等の情報がレンズマイコン６３ｃに伝達される。
【００１５】
以上の様な構成のレンズ鏡筒において、ズーム操作環５２を回動させると、このズーム繰作環５２と同じ方向、同じ量だけ第１カム筒５５が回転する。そして、この第１カム筒５５の内周側に形成されたリードカム５５ａ，５５ｂと嵌合するカムフォロワー５６ａ，５６ｂを介して、第１鏡筒部材５６が直進ガイド部材５７に案内されて光軸方向に移動し、ズーミングが行われる。
【００１６】
また、第１カム筒５５が回動すると、この第１カム筒５５のカムフォロワー５５ｃ，５５ｄと略螺旋状の凸カム５８ｂとの嵌合によって、第２カム筒５８が固定筒５１の直進ガイド溝５１ａに案内されて直進移動し、この第２カム筒５８とへリコイド結合された第２鏡筒部材５９が光軸方向に進退してズーミングが行われる。
【００１７】
なお、第２カム筒５８にスラスト規制されているフォーカスギア６２ｂは、第２カム筒５８と同様に光軸方向に進退し、どのズーム域でもモータ６２ａの回転を第２鏡筒部材５９に伝えられるようになっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６および図７に示したレンズ鏡筒では、自動焦点調節モータユニット６２が占める位相範囲が１８０度と大きいために、回路基板６３を構成する大きな（高い）素子６３ｃの配置場所が、自動焦点調節モータユニット６２と干渉しない場所に限られる。このため、回路基板６３の設計自由度を防げ、回路基板６３を多層基板にする必要が生じてコスト高になるという問題があった。
また、図６に示す第２カム筒５８が、固定筒５１側に最も近い位置５８ｆとなるズーム域でモータ６２ａや減速ギア６２ｄとの干渉を避けるために、第２カム筒５８に２つの切り欠き５８ｄ，５８ｅを設けなければならず、第２カム筒５８の強度が弱くなり易いという問題もある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のレンズ鏡筒では、（１−１）光軸方向に進退可能な進退筒と、鏡筒光軸方向に延びて駆動力を発生するモータと、鏡筒光軸方向に延びてモータの駆動力を鏡筒被駆動部に伝達する伝達ギヤとを有するレンズ鏡筒において、モータと伝達ギヤとを鏡筒周方向に隣接配置するとともに、進退筒にこの進退筒の進退によるモータおよび伝達ギヤとの干渉を避けるための１つの切り欠き部を設けたことを特徴としている。
【００２０】
これにより、上記モータおよび伝達ギヤを有して構成されるモータユニットを従来よりも狭い位相範囲に配置することが可能となり、しかも進退筒に１つしか干渉防止用の切り欠き部を設けないため、進退筒の強度向上を図ることが可能となる。
【００２１】
具体的には、（１−１）のレンズ鏡筒において、進退筒の周方向複数箇所に、この進退筒に連動させてレンズ等の鏡筒構成部材を駆動するためのカム部を形成し、上記切り欠き部を、進退筒における複数のカム部のうち隣り合う２つのカム部の間に形成する。
【００２２】
また、上記のレンズ鏡筒において、上記切り欠き部が形成された２つのカム部間の間隔を、他のカム部間の間隔よりも広くしている（つまり、複数のカム部を周方向不等分位置に形成して、広いカム部間隔を有する部分に切り欠き部を形成している）。
【００２３】
また、上記のレンズ鏡筒において、モータとしては、振動型モータを用いることができる。このように、ＤＣモータ等に比べて、小型であるにもかかわらず高トルクを出力する振動型モータを用いることにより、減速ギアを大幅に削減し、モータユニットひいてはレンズ鏡筒全体をよりコンパクトに構成することが可能である。また本発明の光学機器は、上記のレンズ鏡筒を備えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態であるレンズ鏡筒の自動焦点調節モータユニット２９の展開断面図を示しており、図２には上記自動焦点調節モータユニット２９の平面図を示している。なお、本実施形態のレンズ鏡筒の全体の基本構成は、図５により説明した従来のレンズ鏡筒と同様である。また、本実施形態のレンズ鏡筒は、カメラ等の光学機器に取り付けられて使用される。
【００２５】
上記自動焦点調節モータユニット２９は駆動源として棒状振動型モータを使用しているので、まずこの棒状振動型モータの構造について説明する。
【００２６】
図１および図２において、１は棒状振動型モータの振動子（ステータ）としての振動弾性体である。この振動弾性体１は中間部がくびれた筒状体であり、中心の孔には導電性のシャフト２のネジ部２ａと螺合するメネジ１ａが形成されている。また、振動弾性体１は導電性材料で形成されており、この振動弾性体１の一方の端面１ｂはロータ３の一方の端面に圧接されている。
【００２７】
ロータ３は筒状体であり、同じく筒状体であるバネ保持部材７の外周に嵌合して取り付けられている。
【００２８】
４は中心孔４ａを有する押え体であり、シャフト２の頭部により後述の圧電素子５に圧接されている。５は例えばＰＺＴで構成される電気−機械エネルギー変換素子としての環状円板形状の圧電素子であり、Ａ相、Ｂ相としてのＰＺＴを複数枚積層して構成されている。６は圧電素子５に交流電圧を供給するためのフレキシブルプリント板である。
【００２９】
振動弾性体１と押え体４には、圧電素子５がフレキシブルプリント板６から供給された交流電圧に応答して振動することによって振動が励起される。そして、ロータ３は振動弾性体１との摩擦により軸線Ｚを中心として回転する。
【００３０】
バネ保持部材７は、後述する加圧バネ９を受けると共にロータ３に固着されている。８はギア部８ａを有する回転出力部材であり、バネ保持部材７に対して一体的に回転するとともに、スラスト方向ではフリーになるように突起８ｂを有している。バネ保持部材７にはこの突起８ｂと嵌合する溝部７ａが設けられている。
【００３１】
加圧バネ９は、回転出力部材８とバネ保持部材７との間に配置され、ロータ３を振動弾性体１に圧接させている。１１は棒状振動型モータを取付部材１２に固定するための支持部材であり、ネジ１３により取付部材１２に固定されている。
棒状振動型モータの組立てに際しては、支持部材１１をシャフト２に嵌合させると共に、シャフト２のフランジ部２ｂに突き当てた後、ナット（不図示）で締め付け、接着剤でシャフト２に固着する。これにより回転出力部材８を介して加圧バネ９により振動弾性体１とロータ３とを加圧状態に保持して棒状振動型モータの組立てが完了する。
【００３２】
次に、モータユニット２９における棒状振動型モータ以外の部分の構成について説明する。
【００３３】
１５は大ギア部１５ａと小ギア部１５ｂとを有する減速ギヤであり、大ギア部１５ａは棒状振動型モータの回転出力部材８のギア部８ａと噛み合っている。
【００３４】
１６は伝達ギア部１６ａと出力二方取り部１６ｂとを有する出カギアである。伝達ギア部１６ａは減速ギア１５の小ギア部１５ｂと噛み合っている。また、出力二方取り部１６ｂはフォーカスギア（請求の範囲にいう伝達ギヤ）１０の二方取り部１０ｂと嵌合している。
【００３５】
出カギア１０ａはレンズ鏡筒内の被駆動部（本実施形態では、第２鏡筒部材〈図５の５９に相当する〉）のギア部に連結されている。
【００３６】
１７は複数のスリット部を有するパルス発生部１７ｂと、棒状振動型モータの回転出力部材８のギア部８ａと噛み合うギア部１７ａが一体成形されたパルスギアである。
【００３７】
１８はパルスギア１７のパルス発生部１７ｂのパルスを読み取り、後述する回路基板２４に設けたモータ制御回路に信号を送るための光学センサ（フォトインタラプタ）である。このフォトインタラプタ１８は、棒状振動型モータのフレキシブルプリント板６に半田付けされている。
【００３８】
１９は減速ギア１５、出カギア１６およびパルスギア１７を回転可能に支持するとともに、フォトインタラプタ１８を固定支持する固定部材である。この固定部材１９は、レンズ鏡筒の固定筒にビス止めされる。また 固定部材１９を取付部付１２にビスによって取り付けることで、減速ギア１５、パルスギア１７のスラスト抜け止めを行い、さらに、出力ギア１６は取付部材１２の立ち曲げ部１２ａによりスラスト規制される。
【００３９】
図４は、モータ制御回路等が形成された回路基板２４の模式図であり、この回路基板２４には、フレキシブルプリント板６を接続するコネクタ２４ｄおよび接点ブロック２４ａ等が半田付けされている。
【００４０】
以上のように構成されたモータユニットでは、回路基板２４からフレキシブルプリント板６を通じて棒状振動型モータに作動信号（交流電圧）が供給されると、この作動信号により圧電素子５が振動し、この振動により振動弾性体１と押え体４とが振動する。そして、この振動によって前述したようにロータ３および回転出力部材８が軸線Ｚを中心として回転する。これらの回転は、減速ギア１５を介して出カギア１６およびフォーカスギヤ１０に伝達され、レンズ鏡筒内の被駆動部にその回転が伝達されることでレンズが光軸方向に駆動されてオートフォーカシングが行われる。
【００４１】
一方、回転出力部材８の回転により、ギヤ部８ａと噛み合うパルスギア１７も回転する。この回転によりパルスギア１７のパルス発生部１７ｂのスリット数をフォトインタラプタ１８が読み取り、フォトインタラプタ１８からの読み取り信号がフレキシブルプリント板６を通じて回路基板２４に送られ、レンズの光軸方向移動が制御される。
【００４２】
図３は、本実施形態のレンズ鏡筒の要部の展開図である。なお、前述したように、本実施形態のレンズ鏡筒は、図５の従来のレンズ鏡筒と基本構成において同様であるが、上述したモータユニット２９の構成および図３に示す第２カム筒（請求の範囲にいう進退筒）３０の構成が図５のレンズ鏡筒と異なる。
【００４３】
また、本実施形態では、モータユニット２９は、棒状振動型モータと出力ギヤ１６およびフォーカスギヤ１０とをそれぞれ鏡筒光軸方向に延ばすとともに、鏡筒周方向に隣接配置されてレンズ鏡筒内に取り付けられる。これにより、モータユニット２９を図５に示す従来のモータユニットに比べて鏡筒内の狭い位相範囲に配置することが可能となる。
【００４４】
第２カム筒３０の内周面には、図３には図示していない第１カム筒の外周面に設けられたカムフォロワー（図５参照）と係合する略螺旋状の凸カム３０ｂが、１１０度、１２５度、１２５度の不等分間隔で形成されている。そして、第２カム筒３０における１２５度の凸カム間間隔を有する部分には、第２カム筒３０の光軸方向進退による振動型モータおよびフォーカスギヤ１０との干渉を避けるための切り欠き部３０ｄが１つ形成されている。
【００４５】
このように第２カム筒３０に干渉防止用の切り欠き部３０ｄを１つしか設けないため、図６のように干渉防止用の切り欠き部５８ｄ，５８ｅを２つ設ける場合に比べて、第２カム筒３０の強度向上を図ることができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、モータユニットの駆動源として振動型モータを用いた場合について説明したが、本発明は駆動源として他のモータ（ＤＣモータ等）を用いる場合にも適用することができる。
【００４７】
また、本発明は、上記実施形態で説明した鏡筒構成以外の鏡筒構成を有するレンズ鏡筒にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、モータと伝達ギヤとを鏡筒周方向に隣接配置するとともに、進退筒にこの進退筒の進退によるモータおよび伝達ギヤとの干渉を避けるための１つの切り欠き部を設けるに過ぎないので、上記モータおよび伝達ギヤを有して構成されるモータユニットを従来よりも狭い位相範囲に配置することができ、モータユニットが取り付けられる回路基板の設計自由度を高めることができる。しかも進退筒には１つしか干渉防止用の切り欠き部を設けないため、進退筒の強度向上を図ることができる。
【００４９】
なお、モータとして、高トルクを出力する振動型モータを用いれば、ＤＣモータを用いる場合に比べて減速ギアを大幅に削減し、モータユニットひいてはレンズ鏡筒さらにはこのレンズ鏡筒が取り付けられたカメラ等の光学機器をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるレンズ鏡筒の自動焦点調節モータユニットの展開断面図。
【図２】上記自動焦点調節モータユニットの平面図。
【図３】上記レンズ鏡筒の要部展開図。
【図４】上記モータユニットが取り付けられる回路基板の平面図。
【図５】従来のレンズ鏡筒の断面図。
【図６】従来のレンズ鏡筒の要部展開図。
【図７】従来の自動焦点調節モータユニットの平面図。
【符号の説明】
１６ 出カギア
１０ フォーカスギア
２９，６２ 自動焦点調節モータユニット
２４ 回路基板
３０，５８ 第２カム筒
５９ 第２鏡筒部材

Claims (3)

1. 固定筒と、前記固定筒に対して光軸方向に移動可能な移動筒と、モータと、前記モータの駆動力を前記移動筒に伝達するギア部とを有するレンズ鏡筒において、
   前記モータと前記ギア部は鏡筒周方向で隣接するように前記固定筒に配置されており、
   前記移動筒には、前記鏡筒周方向の複数箇所に、鏡筒構成部材を駆動するためのカム部が設けられているとともに、前記移動筒を前記モータおよび前記ギア部が配置された側へ移動させる際に前記移動筒が前記モータおよび前記ギア部と干渉するのを避けるための切り欠き部が１つ設けられており、
   前記切り欠き部は、前記複数のカム部のうち隣り合う２つのカム部の間に設けられているとともに、前記切り欠き部が間に設けられた前記隣り合う２つのカム部の間隔は、他の隣り合う２つのカム部の間隔よりも広いことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記モータは、前記光軸方向に延びるシャフトと、前記シャフトの軸周りで回転するロータを有する棒状振動型モータ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. 請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒を備えたことを特徴とする光学機器。

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