JP4351429B2 - 沈胴式レンズ鏡筒 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影時に比べ非撮影時におけるレンズ鏡筒の長さが短縮され、携帯性に優れた沈胴式レンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影画像をすぐに確認することができるデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣと称す）が急速に普及している。このＤＳＣ用のレンズ鏡筒としては、非撮影時における携帯性を考慮し、非撮影時には鏡筒の長さが短くなる、いわゆる沈胴式のレンズ鏡筒が採用されているのが一般的である。
【０００３】
図１７に、従来の沈胴式のレンズ鏡筒の分解斜視図を示す（例えば、特許文献１参照）。この沈胴式のレンズ鏡筒６０は、１つのカム筒６１により移動レンズ枠６２，６３を前後方向に移動させることにより焦点距離を変える光学系である。このカム筒６１の内周面にはカム溝６４，６５が形成され、このカム溝６４，６５が移動レンズ枠６２，６３の移動軌跡をそれぞれ決定する。移動レンズ枠６２，６３は、それぞれの外周面に設けられた３本のカムピン６２ａ，６３ａがそれぞれカム溝６４，６５と係合することにより、光軸（Ｚ軸）方向に移動する。カム筒６１は、固定筒７０の外側に設けられ、光軸の回りに回転自在である。カム筒６１の外周にはギア６６が形成され、このギア６６に駆動力伝達ギア６７が噛合される。駆動力伝達ギア６７は、減速ギアトレイン６８を介してカム筒駆動アクチュエータ６９の出力軸に連結されている。したがって、カム筒駆動アクチュエータ６９を駆動すると、その駆動力が減速ギアトレイン６８を介して駆動力伝達ギア６７に伝達されて、カム筒６１が回転される。これにより、移動レンズ枠６２，６３がそれぞれカム溝６４，６５の形状に沿って移動するので、沈胴状態から広角端を経由し、ズーミングが行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０７５９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、次のような問題点があった。
【０００６】
１．沈胴式レンズ鏡筒を組み立てる際に、少なくとも２方向から組み立てる必要があり、組み立て工数が増加する。図１７に示す沈胴式レンズ鏡筒における組み立て方法は以下の通りである。まず、移動レンズ枠６２，６３を、固定枠７０に、固定枠７０の前側（物体側）から組み立てる。次に、カム筒６１を、固定枠７０に、固定枠７０の後側から組み立てて、なおかつ、移動レンズ枠６２，６３に設けられたカムピン６２ａ，６３ａとカム溝６４，６５とを係合させる。さらに、固定するためのネジを固定枠７０の後側から締め付ける。したがって、作業者が組み立てる際に、レンズ鏡筒の向きを変えながら組み立てる必要があるため、組み立て方法が煩雑である。
【０００７】
２．固定枠７０をネジで締め付るけ時に鏡筒に加わる圧縮荷重が、カムピン６２ａ，６３ａとカム溝６４，６５との接触部分に作用して、これらが損傷する。
【０００８】
３．上記の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、減速ギアトレイン６８、カム枠（カム筒６１）を用いてズーミングを行っていたため、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化に対しては不向きである。
【０００９】
そこで本発明は、組み立て性が改善され、組み立て時に部品の損傷が生じない高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒を提供することを目的とする。さらに、本発明は、カム枠を用いずにズーミングを行うことにより、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化を実現できる沈胴式レンズ鏡筒を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の沈胴式レンズ鏡筒は、撮影レンズ群を保持する保持枠と、複数のカム溝が形成された筒状のカム枠と、前記カム溝と係合する係合手段が設けられ、光軸を回転中心として前記カム枠に対して相対的に回転することにより、光軸方向に前記保持枠と連動する駆動枠と、撮影時には前記撮影レンズ群を物体側に繰り出し、非撮影時には前記撮影レンズ群を像面側に移動させる駆動手段と、前記カム枠が物体側に固定されているマスターフランジと、を備え、前記カム溝は、光軸方向の幅を拡大した広幅部を有し、前記撮影レンズ群が最も像面側に移動させられた状態にて、前記保持枠と前記カム枠とが光軸方向に当接し、かつ、前記係合手段が前記広幅部に位置し、前記係合手段と前記カム溝とが接触しないことを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明の沈胴式レンズ鏡筒によれば、沈胴状態において、光軸方向に圧縮荷重が加わっても、係合手段とカム溝とは接触しないため、係合手段が変形したり、カム溝が損傷したりするなどのレンズ鏡筒の損傷を防止できる。
【００１２】
また、ズーミング用駆動アクチュエータとは別に沈胴用アクチュエータとして、撮影時には撮影レンズ群を物体側に繰り出し、非撮影時には撮影レンズ群を像面側に移動させる駆動手段を備えるので、ズーミング時には撮影レンズ群が駆動されず、ズーム時間の高速化、ズーム音の低騒音化が実現できる。
【００１３】
上記の本発明の沈胴式レンズ鏡筒において、前記カム溝は、前記カム枠の物体側の端部まで繋がっており、前記カム枠の像面側の端部まで繋がっていないことが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒とその組み立て方法について、図１〜図１６を用いて説明する。図１は本実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図、図２は同沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は同沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを説明する図、図４は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図、図５（ａ），（ｂ）は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカムピンとカム溝の係合状態を説明する断面図、図６は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカム枠の分解斜視図、図７は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法を示すフローチャート、図８は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第１の組み立てステップを説明する斜視図、図９は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第２の組み立てステップを説明する斜視図、図１０は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第３の組み立てステップを説明する斜視図、図１１は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第４の組み立てステップを説明する斜視図、図１２は同沈胴式レンズ鏡筒における第４の組み立てステップにおけるカムピンとカム溝の係合状態を説明する断面図、図１３は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法のフレキシブルプリントケーブル固定方法を説明する斜視図、図１４は同沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図、図１５は同沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図、図１６は同沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図である。
【００１７】
沈胴式レンズ鏡筒１およびその組み立て方法について、図１から図１６を用いて説明する。図示したように、沈胴式レンズ鏡筒の光軸をＺ軸（物体側を正とする）とするＸＹＺ３次元直交座標系を設定する。Ｌ１は１群レンズ、Ｌ２は光軸（Ｚ軸）上を移動して変倍を行う２群レンズ、Ｌ３は像ぶれ補正用の３群レンズ、Ｌ４は変倍に伴う像面変動の補正及び合焦のために光軸上を移動する４群レンズである。
【００１８】
１群保持枠２は１群レンズＬ１を保持しており、１群レンズＬ１の中心軸が光軸と平行となるように、筒状の１群移動枠３に対してネジ等で固定されている。この１群移動枠３には、光軸と平行な２本のガイドポール（ガイド部材）４ａ，４ｂの一端が固定されている。
【００１９】
２群移動枠５は２群レンズＬ２を保持し、先述の２本のガイドポール４ａ，４ｂによって支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また２群移動枠５は、ステッピングモータなどの２群レンズ駆動アクチュエータ６の送りネジ６ａと、２群移動枠５に設けたラック７のネジ部とが噛合することにより、２群レンズ駆動アクチュエータ６の駆動力にて、光軸方向に移動して変倍を行う。
【００２０】
３群枠８は、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３（３群レンズ）を保持し、像ぶれ補正装置３１を構成している。
【００２１】
４群移動枠９は、３群枠８とマスターフランジ１０との間に挟まれた、光軸と平行な２本のガイドポール１１ａ，１１ｂにて支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また４群移動枠９は、ステッピングモータなどの４群レンズ駆動アクチュエータ１２の送りネジ１２ａと、４群移動枠９に設けたラック１３のネジ部とが噛合することにより、４群レンズ駆動アクチュエータ１２の駆動力にて、光軸方向に移動し、変倍に伴う像面変動の補正と合焦とを行う。
【００２２】
撮像素子（ＣＣＤ）１４は、マスターフランジ１０に取り付けられている。
【００２３】
次に、ガイドポール４ａ，４ｂの支持方法について、図２を用いて説明する。
【００２４】
３群枠８には支持部８ａ（主軸側），８ｂ（廻り止め側）が設けられている。ガイドポール４ａ，４ｂが支持部８ａ，８ｂを貫入することにより、ガイドポール４ａ，４ｂは光軸と平行に保持される。この２つの支持部８ａ，８ｂに対してガイドポール４ａ，４ｂが光軸方向に摺動するため、ガイドポール４ａ，４ｂの一端に固定された１群移動枠３に保持された１群レンズＬ１は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。さらに、ガイドポール４ａ，４ｂが、２群移動枠５に設けられた支持部５ａ（廻り止め側），５ｂ（主軸側）を摺動可能に貫入することにより、２群移動枠５はガイドポール４ａ，４ｂに光軸方向に摺動自在に支持されるため、２群移動枠５に保持された２群レンズＬ２は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。
【００２５】
ここで、上記に説明した１群レンズＬ１，２群レンズＬ２，３群レンズＬ３の関係を、図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明する。図中、矢印Ｌ１ａ，Ｌ２ａは、それぞれ１群レンズＬ１，２群レンズＬ２の中心軸の向きを示している。
【００２６】
図３（ａ）は３つのレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の理想状態を示しており、Ｚ軸（レンズ鏡筒の光軸であり、これは３群レンズＬ３の中心軸と一致する）に対して１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａが平行になっている。
【００２７】
図３（ｂ）は図１７に示す従来のレンズ鏡筒と同様の方式により、１群レンズＬ１及び２群レンズ群Ｌ２を、図１７の移動レンズ枠６２に設けたカムピン６２ａ及び移動レンズ枠６３に設けたカムピン６３ａによりそれぞれ支持した場合を示している。この場合、カムピン６２ａ，６３ａ及びカム溝６４，６５の精度のばらつきにより、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａは、相互に平行ではなく、且つＺ軸とも平行とはならない。従って、光学性能が悪化する可能性が大きい。
【００２８】
図３（ｃ）は本実施の形態の場合を示している。１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は、同一のガイドポール４ａ，４ｂに支持されているため、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａがＺ軸に対して仮に傾いたとしても、両中心軸Ｌ１ａ，Ｌ２ａの向きは常に一致する。すなわち、光学性能に対する影響度が最も高い像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は常に同一方向に傾くため、光学性能の悪化量を最小限に抑えることができる。
【００２９】
次に、１群レンズＬ１を光軸方向に移動させる構成について説明する。
【００３０】
略中空円筒状の駆動枠１５の撮像素子１４側の内周面の一部にギア１５ａが形成されている。また、その物体側（Ｚ軸の正の側）の内周面に略１２０°間隔に３つの突起部１５ｂが形成されている。突起部１５ｂが１群移動枠３の撮像素子１４側の外周面に設けられた周方向の３つの溝部３ａと係合することにより、駆動枠１５は１群移動枠３に対して光軸を中心として相対的に回転可能であり、光軸方向には駆動枠１５と１群移動枠３とは一体で移動する。さらに駆動枠１５の内周面には、３本のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが１２０°間隔に圧入固定されている。
【００３１】
筒状のカム枠１７の外表面には、略１２０゜間隔にて３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されている。図４に、カム枠１７の外周面の展開図を示す。カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに駆動枠１５のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ係合する。各カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａと、物体側（Ｚ軸の正の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃと、部分１９ａと部分１９ｃとを螺旋状に繋ぐ部分１９ｂと、部分１９ａの終端にＺ軸方向に幅が拡大した広幅部１９ｄとを有する。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、部分１９ａにあるとき、１群レンズＬ１は撮像素子１４側に繰り込まれた状態（沈胴状態）で停止する。この状態から、駆動枠１５が光軸回りに回転することにより、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは部分１９ｂを経て、部分１９ｃに至る。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが部分１９ｃにあるとき、１群レンズＬ１は物体側に繰り出されて停止する。
【００３２】
カム溝１８は、駆動枠１５の繰り出し位置により、光軸方向の幅が異なるように形成されている。これを図５を用いて説明する。
【００３３】
図５（ａ）は、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの部分１９ａ，１９ｂ，１９ｃでの、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを示した、Ｚ軸と平行な方向における部分断面図である。図示したように、部分１９ａ，１９ｂ，１９ｃでは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃに対してＺ軸方向に数μｍ程度幅広に形成されており、この結果、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃはカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内をスムーズに摺動することができる。
【００３４】
図５（ｂ）は、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの広幅部１９ｄでの、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを示した、Ｚ軸と平行な方向における部分断面図である。図示したように、広幅部１９ｄでは、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃがカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとＺ軸方向に接触しないように、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃに対してＺ軸方向に幅が拡大されている。この結果、駆動枠１５が最も像面側に繰り込まれた状態（後述する図１４の状態）では、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは広幅部１９ｄにあり、図５（ｂ）に示すように、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃはカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃと接触しない。
【００３５】
カム枠１７の外周面であって、カム溝１８ｂとカム溝１８ｃとの間には、スプライン状の駆動ギア１９の両端の駆動ギア軸２０を回転可能に保持する軸受け部１７ｄと、駆動ギア１９との干渉を避けるために半円筒面状に窪ませた駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとが形成されており、これにより駆動ギア１９はカム枠１７の外周面上に回転自在に保持されている。駆動ギア１９は、後述するマスターフランジ１０に取り付けられた駆動ユニット２１の駆動力を駆動枠１５に設けられたギア部１５ａに伝達する。したがって、駆動ギア１９が回転することにより、駆動枠１５が光軸の回りに回転し、この際、駆動枠１５に設けられたカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内を移動することにより、駆動枠１５は光軸方向にも移動する。このとき、１群移動枠３は、これに固定された２本のガイドポール４ａ，４ｂが３群枠８の支持部８ａ，８ｂに貫入されていることにより、光軸回りの回転が制限されるから、駆動枠１５が光軸方向に移動するに従って、１群移動枠３は光軸方向に直進移動する。
【００３６】
２群移動枠５の駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに固定される。また、４群移動枠９の駆動アクチュエータ１２は、マスターフランジ１０の取り付け部１０ａに固定される。駆動ギア１９に駆動力を伝達する駆動ユニット２１は、駆動アクチュエータ２２と複数のギアからなる減速ギアユニット２３とからなり、マスターフランジ１０の取り付け部１０ｂに固定される。
【００３７】
図６に示すように、２群レンズ駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに取り付けられる。２群レンズＬ２の原点検出センサ２５は、カム枠１７の取り付け部１７ｃに取り付けられ、２群移動枠５に設けられた羽根５ｃが原点検出センサ２５の正面を通り、光を遮ることにより原点位置を検出する。そして、駆動ギア１９は、先述したように、カム枠１７の軸受け部１７ｄと駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとに取り付けられる。
【００３８】
シャッターユニット２４は、撮像素子１４の露光量及び露光時間を制御するため、一定の開口径を形成する絞り羽根とシャッター羽根とから構成されている。
【００３９】
２群移動枠５用の原点検出センサ２５は、発光素子および受光素子からなる光検出センサであり、２群移動枠５の光軸方向の位置、つまり２群レンズＬ２の原点位置を検出する。４群移動枠９用の原点検出センサ２６は、４群移動枠９の光軸方向の位置、つまり４群レンズＬ４の原点位置を検出する。駆動枠１５用の原点検出センサ２７は、駆動枠１５の回転方向の位置、つまり駆動枠１５と一体で移動する１群移動枠３及び１群レンズＬ１の原点位置を検出する。
【００４０】
像ぶれ補正装置３１は、撮影時に像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３を、第１の方向（Ｙ方向）であるピッチング方向と、第２の方向（Ｘ方向）であるヨーイング方向とに移動させる。第１の電磁アクチュエータ４１ｙはＹ方向の駆動力を発生し、第２の電磁アクチュエータ４１ｘはＸ方向の駆動力を発生することにより、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３は光軸Ｚにほぼ垂直なＸ，Ｙの２方向に駆動される。
【００４１】
このように構成された沈胴式レンズ鏡筒１は、図７に示すステップＳ１〜Ｓ６を順に行うことによって組み立てられる。以下に、各ステップを順に説明する。
【００４２】
（第１の組み立てステップＳ１）
図８に示すように、１群移動枠３に固定されたガイドポール４ａ，４ｂを、２群移動枠５の支持部５ａ，５ｂにそれぞれ挿入する。さらに、１群移動枠３に設けられた溝部３ａに、駆動枠１５に設けられた突起部１５ｂを係合し、駆動枠１５を矢印方向に回転させる。
【００４３】
（第２の組み立てステップＳ２）
図９に示すように、駆動枠１５の内壁面に突出したカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃを、カム枠１７の外周面に設けられたカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに係合する。
【００４４】
（第３の組み立てステップＳ３）
図１０に示すように、駆動枠１５を矢印方向に回転させる。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとは係合しているので、駆動枠１５の回転により、カム枠１７はＺ軸方向に移動して、駆動枠１５内に収納される。駆動枠１５の回転により、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの終端の広幅部１９ｄの位置まで移動する。次に、ガイドポール４ａ，４ｂを、像ぶれ補正装置３１を搭載した３群枠８の支持部８ａ，８ｂに挿入する。
【００４５】
（第４の組み立てステップＳ４）
図１１に示すように、３群枠８の後ろ側に、図示せぬガイドポール１１ａ，１１ｂ、４群移動枠９を挿入後、マスターフランジ１０を組み込む。そして、マスターフランジ１０の後ろ側より、３本のネジ３５にて、カム枠１７、３群枠８、マスターフランジ１０を固定する。
【００４６】
この第４の組み立てステップにおけるカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとの係合状態を、図１２を用いて説明する。レンズ鏡筒１のネジ止めは、１群レンズＬ１を下側として、設置面８０に１群移動枠３の物体側の端面３ｂを接触させて行う。ネジ止め時にはカム枠１７に下方向の荷重Ｆが作用する。このとき、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの終端の広幅部１９ｄの位置にある。従って、荷重Ｆが作用してもカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃはカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃと接触することがなく、荷重Ｆは、１群移動枠３の内面に突出形成されたリング状部分の像面側の端面３ｃとカム枠１７の物体側の端面１７ｄとが当接して支えられる。したがって、ネジ止め時に荷重Ｆがカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃやカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに作用して、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが変形したり、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃが損傷したりするなどの不都合が発生しない。
【００４７】
（第５の組み立てステップＳ５）
２群レンズ駆動アクチュエータ６をカム枠１７に、また、１群レンズ駆動アクチュエータ２２及び４群レンズ駆動アクチュエータ１２をマスターフランジ１０に、それぞれ固定する。
【００４８】
（第６の組み立てステップ）
図１３に示すように、マスターフランジ１０に取り付けられた電気基板（フレキシブルプリント配線板）３６に対し、像ぶれ補正装置３１用のフレキシブルプリントケーブル３７およびシャッターユニット２４用のフレキシブルプリントケーブル３８を、半田付け部３６ａと３７ａ、３６ｂと３８ａをそれぞれ合わせて半田付け固定する。そして、マスターフレンジ１０の固定部１０ｃに撮像素子１４を固定する。
【００４９】
以上により、沈胴式レンズ鏡筒１の組み立てが完了する。
【００５０】
次に、このように構成された沈胴式レンズ鏡筒１について、その動作を以下に述べる。
【００５１】
最初に、この沈胴式のレンズ鏡筒１の動作について、まず図１４に示す非撮影時（未使用時）の状態から、図１５に示す状態を経て、図１６に示す撮影時（広角端）の状態に移行する際の動作について説明する。
【００５２】
図１４の非撮影時の状態より、カメラ本体の電源スイッチ等がオンとなると撮影準備状態になる。最初に１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに沿って光軸を中心として回転する。そして原点検出センサ２７を初期化した後、駆動枠１５が物体方向（Ｚ軸方向）に移動することにより、１群移動枠３も物体方向に移動する。そして、１群レンズ駆動アクチュエータ２２が所定の回転量だけ回転したのを図示せぬ回転量検出センサが検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃに到達している。図１５はこのときの状態を示している。
【００５３】
次に、ズーミング用レンズである２群レンズＬ２を所定位置に移動させるため、２群レンズ駆動アクチュエータ６が回転し、送りネジ６ａを介してラック７を駆動することにより、２群移動枠５がＺ軸に沿って動き出す。そして原点検出センサ２５を初期化した後、物体方向に移動し、２群移動枠５は、図１６に示す広角端の位置にて停止し、カメラ本体は撮影可能状態となる。ここで１群移動枠３および２群移動枠５は、３群枠８の支持部８ａ，８ｂに保持された同一のガイドポール４ａ，４ｂにて支えられながら所定位置まで移動する。したがって、１群レンズＬ１および２群レンズＬ２が光軸に対して傾いたとしても、それらの傾き方向は像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して同一であるため、所定の光学性能を確保することができる。
【００５４】
実際の撮影時には、２群レンズ駆動アクチュエータ６と４群レンズ駆動アクチュエータ１２により、それぞれ変倍動作と変倍に伴う像面変動の補正及び合焦の動作とを行う。変倍を行う際、広角端の状態では、図１６に示す状態にて撮影を行い、望遠端の状態では、２群レンズＬ２を−Ｚ方向（撮像素子１４側端）に移動させて図１５に示す状態にて撮影を行う。よって、広角端から望遠端まで、任意の位置にて撮影することが可能となる。
【００５５】
次に図１６に示す撮影時の状態から、図１５に示す状態を経て、図１４に示す非撮影時の状態に移行する際の動作について説明する。
【００５６】
図１６の撮影時の状態（広角端）より、カメラの電源スイッチ等がオフされると撮影が終了し、最初に２群移動枠５が２群レンズ駆動アクチュエータ６により撮像素子１４側に移動して、図１５に示す状態となる。次に１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を上記とは逆方向に回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が光軸を中心として回転し、同時に、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃによって撮像素子１４方向に移動することにより、１群移動枠３も移動する。そして原点検出センサ２７により駆動枠１５の回転を検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａに到達している。これにより、図１４に示す状態に移行し、撮影時の状態に比べて長さＣだけ短くなった沈胴状態となる。
【００５７】
ここで、沈胴式レンズ鏡筒１の光軸方向の長さを変える沈胴動作については１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２を用い、ズーミング動作については２群レンズ駆動アクチュエータ６を単独で使用している。そのため、実際の撮影でのズーミング動作は、１群レンズＬ１を繰り出した状態で行うため、１群レンズ駆動アクチュエータ２２を動作させる必要はなく、２群レンズ駆動アクチュエータ６のみを駆動して図１５と図１６との間の所定位置に２群レンズＬ２を移動させてズーミングを行うことができる。したがって、ズーミング動作を行うなどの撮影を行う際には、図１７に示した従来方式の沈胴式レンズ鏡筒とは異なり、ズーム倍率に応じて、鏡筒の繰り出し動作及び繰り込み動作を行う必要がない。図１７の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、ズーミング動作時に、１つの駆動アクチュエータ６９を回転させ、減速ギアトレイン６８を介してカム筒６１を回転させて、移動レンズ枠６２，６３を同時に駆動していたため、ズーミング速度が遅く、駆動音が大きい。本発明の沈胴式のレンズ鏡筒１は、２群レンズ駆動アクチュエータ６としてステッピングモータを使用し、そのステッピングモータに取り付けられた送りネジ６ａを介して、２群移動枠５を直接駆動するため、送り速度も速く、動作音も小さい。このように、本発明によれば、沈胴式のレンズ鏡筒であっても、ズーム速度の高速化、ズーム音の低騒音化を実現できる。したがって、撮影者は瞬時に画角を変更することが可能となり、被写体を追いかける、動画を撮影するなど、従来のＤＳＣでは不向きであった使用方法を行うことができる。
【００５８】
以上のように本実施の形態によれば、筒状のカム枠とカムピンを備えた略中空円筒状の駆動枠とを備えた沈胴式レンズ鏡筒であって、沈胴状態においてカムピンとカム溝とが接触しないようにカム溝に広幅部を形成したことにより、沈胴状態で組み立てる際に、光軸方向の圧縮荷重が加わっても、カムピンが変形したり、カム溝が損傷したりするなどの不都合が発生しない。
【００５９】
さらに、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２が、像ぶれ補正用レンズＬ３に対し、少なくとも同一方向に傾くように構成したことにより、光学性能の低下量を最小限に抑えつつ、未使用時の全長を短くすることが可能な高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒を実現できる。
【００６０】
また、組み立てが複雑であるカム枠を用いた沈胴式レンズ鏡筒でありながら、同一方向からの部品の組み付け及びネジ止め固定を可能にしたことにより、従来の両方向から組み立てを行う方法に比べ、組み立て工数の削減と組み立て作業の簡素化を図ることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、１群レンズＬ１を設けた１群枠２と１群移動枠３とを別々の構成としたが、一体の構成とし、その一体部分にガイドポールを固定する構成としても良い。
【００６２】
なお、３群レンズＬ３については、像ぶれ補正装置３１を用いて光軸と直交する方向に移動可能としたが、３群レンズＬ３が３群枠８に固定された、像ぶれ補正装置を搭載しない一般のレンズ鏡筒であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の沈胴式レンズ鏡筒によれば、沈胴状態において、光軸方向に圧縮荷重が加わっても、係合手段とカム溝とは接触しないため、係合手段が変形したり、カム溝が損傷したりするなどのレンズ鏡筒の損傷を防止できる。
【００６４】
また、ズーミング用駆動アクチュエータとは別に沈胴用アクチュエータとして、撮影時には撮影レンズ群を物体側に繰り出し、非撮影時には撮影レンズ群を像面側に移動させる駆動手段を備えるので、ズーミング時には撮影レンズ群が駆動されず、ズーム時間の高速化、ズーム音の低騒音化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）は理想的な沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｂ）は従来の沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｃ）は本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図である。
【図４】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカムピンとカム溝との係合状態を示した、光軸と平行な方向における部分断面図である。
図５（ｂ）は、本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒において、カム溝の広幅部におけるカムピンとカム溝との係合状態を示した、光軸と平行な方向における部分断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム枠の分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第１の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図９】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第２の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第３の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図１１】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第４の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒における第４の組み立てステップにおけるカムピンとカム溝の係合状態を説明する断面図である。
【図１３】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法におけるフレキシブルプリントケーブル固定方法を説明する斜視図である。
【図１４】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図である。
【図１５】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図である。
【図１６】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図である。
【図１７】従来の沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【符号の説明】
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ（ズーム用レンズ）
Ｌ３ 像ぶれ補正用レンズ群（３群レンズ）
Ｌ４ ４群レンズ（フォーカス用レンズ）
１ 沈胴式レンズ鏡筒
２ １群枠
３ １群移動枠
４ａ，４ｂ ガイドポール
５ ２群移動枠
６ ２群レンズ駆動アクチュエータ
８ ３群枠
８ａ，８ｂ ガイドポール支持部
９ ４群移動枠
１０ マスターフランジ
１２ ４群レンズ駆動アクチュエータ
１４ 撮像素子（ＣＣＤ）
１５ 駆動枠
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ カムピン
１７ カム枠
１７ａ 駆動ギア取り付け部
１７ｂ 駆動アクチュエータの取り付け部
１７ｃ 原点検出センサの取り付け部
１７ｄ 駆動ギアの軸受け部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ カム溝
１９ 駆動ギア
２１ 駆動ギアユニット
２２ １群レンズ駆動アクチュエータ
２４ シャッターユニット
２５ ２群レンズ用原点検出センサ
２６ ４群レンズ用原点検出センサ
２７ １群レンズ用原点検出センサ
３１ 像ぶれ補正装置
３５ 取り付け用ネジ
３６ 電気基板（フレキシブルプリント配線板）
３８ フレキシブルプリントケーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影時に比べ非撮影時におけるレンズ鏡筒の長さが短縮され、携帯性に優れた沈胴式レンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影画像をすぐに確認することができるデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣと称す）が急速に普及している。このＤＳＣ用のレンズ鏡筒としては、非撮影時における携帯性を考慮し、非撮影時には鏡筒の長さが短くなる、いわゆる沈胴式のレンズ鏡筒が採用されているのが一般的である。
【０００３】
図１７に、従来の沈胴式のレンズ鏡筒の分解斜視図を示す（例えば、特許文献１参照）。この沈胴式のレンズ鏡筒６０は、１つのカム筒６１により移動レンズ枠６２，６３を前後方向に移動させることにより焦点距離を変える光学系である。このカム筒６１の内周面にはカム溝６４，６５が形成され、このカム溝６４，６５が移動レンズ枠６２，６３の移動軌跡をそれぞれ決定する。移動レンズ枠６２，６３は、それぞれの外周面に設けられた３本のカムピン６２ａ，６３ａがそれぞれカム溝６４，６５と係合することにより、光軸（Ｚ軸）方向に移動する。カム筒６１は、固定筒７０の外側に設けられ、光軸の回りに回転自在である。カム筒６１の外周にはギア６６が形成され、このギア６６に駆動力伝達ギア６７が噛合される。駆動力伝達ギア６７は、減速ギアトレイン６８を介してカム筒駆動アクチュエータ６９の出力軸に連結されている。したがって、カム筒駆動アクチュエータ６９を駆動すると、その駆動力が減速ギアトレイン６８を介して駆動力伝達ギア６７に伝達されて、カム筒６１が回転される。これにより、移動レンズ枠６２，６３がそれぞれカム溝６４，６５の形状に沿って移動するので、沈胴状態から広角端を経由し、ズーミングが行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０７５９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、次のような問題点があった。
【０００６】
１．沈胴式レンズ鏡筒を組み立てる際に、少なくとも２方向から組み立てる必要があり、組み立て工数が増加する。図１７に示す沈胴式レンズ鏡筒における組み立て方法は以下の通りである。まず、移動レンズ枠６２，６３を、固定枠７０に、固定枠７０の前側（物体側）から組み立てる。次に、カム筒６１を、固定枠７０に、固定枠７０の後側から組み立てて、なおかつ、移動レンズ枠６２，６３に設けられたカムピン６２ａ，６３ａとカム溝６４，６５とを係合させる。さらに、固定するためのネジを固定枠７０の後側から締め付ける。したがって、作業者が組み立てる際に、レンズ鏡筒の向きを変えながら組み立てる必要があるため、組み立て方法が煩雑である。
【０００７】
２．固定枠７０をネジで締め付るけ時に鏡筒に加わる圧縮荷重が、カムピン６２ａ，６３ａとカム溝６４，６５との接触部分に作用して、これらが損傷する。
【０００８】
３．上記の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、減速ギアトレイン６８、カム枠（カム筒６１）を用いてズーミングを行っていたため、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化に対しては不向きである。
【０００９】
そこで本発明は、組み立て性が改善され、組み立て時に部品の損傷が生じない高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒を提供することを目的とする。さらに、本発明は、カム枠を用いずにズーミングを行うことにより、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化を実現できる沈胴式レンズ鏡筒を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の沈胴式レンズ鏡筒は、撮影レンズ群を保持する保持枠と、複数のカム溝が形成された筒状のカム枠と、前記カム溝と係合する係合手段が設けられ、光軸を回転中心として前記カム枠に対して相対的に回転することにより、光軸方向に前記保持枠と連動する駆動枠と、撮影時には前記撮影レンズ群を物体側に繰り出し、非撮影時には前記撮影レンズ群を像面側に移動させる駆動手段と、前記カム枠が物体側に固定されているマスターフランジと、を備え、前記カム溝は、光軸方向の幅を拡大した広幅部を有し、前記撮影レンズ群が最も像面側に移動させられた状態にて、前記保持枠と前記カム枠とが光軸方向に当接し、かつ、前記係合手段が前記広幅部に位置し、前記係合手段と前記カム溝とが接触しないことを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明の沈胴式レンズ鏡筒によれば、沈胴状態において、光軸方向に圧縮荷重が加わっても、係合手段とカム溝とは接触しないため、係合手段が変形したり、カム溝が損傷したりするなどのレンズ鏡筒の損傷を防止できる。
【００１２】
また、ズーミング用駆動アクチュエータとは別に沈胴用アクチュエータとして、撮影時には撮影レンズ群を物体側に繰り出し、非撮影時には撮影レンズ群を像面側に移動させる駆動手段を備えるので、ズーミング時には撮影レンズ群が駆動されず、ズーム時間の高速化、ズーム音の低騒音化が実現できる。
【００１３】
上記の本発明の沈胴式レンズ鏡筒において、前記カム溝は、前記カム枠の物体側の端部まで繋がっており、前記カム枠の像面側の端部まで繋がっていないことが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒とその組み立て方法について、図１〜図１６を用いて説明する。図１は本実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図、図２は同沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は同沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを説明する図、図４は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図、図５（ａ），（ｂ）は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカムピンとカム溝の係合状態を説明する断面図、図６は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカム枠の分解斜視図、図７は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法を示すフローチャート、図８は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第１の組み立てステップを説明する斜視図、図９は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第２の組み立てステップを説明する斜視図、図１０は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第３の組み立てステップを説明する斜視図、図１１は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第４の組み立てステップを説明する斜視図、図１２は同沈胴式レンズ鏡筒における第４の組み立てステップにおけるカムピンとカム溝の係合状態を説明する断面図、図１３は同沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法のフレキシブルプリントケーブル固定方法を説明する斜視図、図１４は同沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図、図１５は同沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図、図１６は同沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図である。
【００１７】
沈胴式レンズ鏡筒１およびその組み立て方法について、図１から図１６を用いて説明する。図示したように、沈胴式レンズ鏡筒の光軸をＺ軸（物体側を正とする）とするＸＹＺ３次元直交座標系を設定する。Ｌ１は１群レンズ、Ｌ２は光軸（Ｚ軸）上を移動して変倍を行う２群レンズ、Ｌ３は像ぶれ補正用の３群レンズ、Ｌ４は変倍に伴う像面変動の補正及び合焦のために光軸上を移動する４群レンズである。
【００１８】
１群保持枠２は１群レンズＬ１を保持しており、１群レンズＬ１の中心軸が光軸と平行となるように、筒状の１群移動枠３に対してネジ等で固定されている。この１群移動枠３には、光軸と平行な２本のガイドポール（ガイド部材）４ａ，４ｂの一端が固定されている。
【００１９】
２群移動枠５は２群レンズＬ２を保持し、先述の２本のガイドポール４ａ，４ｂによって支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また２群移動枠５は、ステッピングモータなどの２群レンズ駆動アクチュエータ６の送りネジ６ａと、２群移動枠５に設けたラック７のネジ部とが噛合することにより、２群レンズ駆動アクチュエータ６の駆動力にて、光軸方向に移動して変倍を行う。
【００２０】
３群枠８は、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３（３群レンズ）を保持し、像ぶれ補正装置３１を構成している。
【００２１】
４群移動枠９は、３群枠８とマスターフランジ１０との間に挟まれた、光軸と平行な２本のガイドポール１１ａ，１１ｂにて支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また４群移動枠９は、ステッピングモータなどの４群レンズ駆動アクチュエータ１２の送りネジ１２ａと、４群移動枠９に設けたラック１３のネジ部とが噛合することにより、４群レンズ駆動アクチュエータ１２の駆動力にて、光軸方向に移動し、変倍に伴う像面変動の補正と合焦とを行う。
【００２２】
撮像素子（ＣＣＤ）１４は、マスターフランジ１０に取り付けられている。
【００２３】
次に、ガイドポール４ａ，４ｂの支持方法について、図２を用いて説明する。
【００２４】
３群枠８には支持部８ａ（主軸側），８ｂ（廻り止め側）が設けられている。ガイドポール４ａ，４ｂが支持部８ａ，８ｂを貫入することにより、ガイドポール４ａ，４ｂは光軸と平行に保持される。この２つの支持部８ａ，８ｂに対してガイドポール４ａ，４ｂが光軸方向に摺動するため、ガイドポール４ａ，４ｂの一端に固定された１群移動枠３に保持された１群レンズＬ１は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。さらに、ガイドポール４ａ，４ｂが、２群移動枠５に設けられた支持部５ａ（廻り止め側），５ｂ（主軸側）を摺動可能に貫入することにより、２群移動枠５はガイドポール４ａ，４ｂに光軸方向に摺動自在に支持されるため、２群移動枠５に保持された２群レンズＬ２は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。
【００２５】
ここで、上記に説明した１群レンズＬ１，２群レンズＬ２，３群レンズＬ３の関係を、図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明する。図中、矢印Ｌ１ａ，Ｌ２ａは、それぞれ１群レンズＬ１，２群レンズＬ２の中心軸の向きを示している。
【００２６】
図３（ａ）は３つのレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の理想状態を示しており、Ｚ軸（レンズ鏡筒の光軸であり、これは３群レンズＬ３の中心軸と一致する）に対して１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａが平行になっている。
【００２７】
図３（ｂ）は図１７に示す従来のレンズ鏡筒と同様の方式により、１群レンズＬ１及び２群レンズ群Ｌ２を、図１７の移動レンズ枠６２に設けたカムピン６２ａ及び移動レンズ枠６３に設けたカムピン６３ａによりそれぞれ支持した場合を示している。この場合、カムピン６２ａ，６３ａ及びカム溝６４，６５の精度のばらつきにより、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａは、相互に平行ではなく、且つＺ軸とも平行とはならない。従って、光学性能が悪化する可能性が大きい。
【００２８】
図３（ｃ）は本実施の形態の場合を示している。１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は、同一のガイドポール４ａ，４ｂに支持されているため、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａがＺ軸に対して仮に傾いたとしても、両中心軸Ｌ１ａ，Ｌ２ａの向きは常に一致する。すなわち、光学性能に対する影響度が最も高い像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は常に同一方向に傾くため、光学性能の悪化量を最小限に抑えることができる。
【００２９】
次に、１群レンズＬ１を光軸方向に移動させる構成について説明する。
【００３０】
略中空円筒状の駆動枠１５の撮像素子１４側の内周面の一部にギア１５ａが形成されている。また、その物体側（Ｚ軸の正の側）の内周面に略１２０°間隔に３つの突起部１５ｂが形成されている。突起部１５ｂが１群移動枠３の撮像素子１４側の外周面に設けられた周方向の３つの溝部３ａと係合することにより、駆動枠１５は１群移動枠３に対して光軸を中心として相対的に回転可能であり、光軸方向には駆動枠１５と１群移動枠３とは一体で移動する。さらに駆動枠１５の内周面には、３本のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが１２０°間隔に圧入固定されている。
【００３１】
筒状のカム枠１７の外表面には、略１２０゜間隔にて３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されている。図４に、カム枠１７の外周面の展開図を示す。カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに駆動枠１５のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ係合する。各カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａと、物体側（Ｚ軸の正の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃと、部分１９ａと部分１９ｃとを螺旋状に繋ぐ部分１９ｂと、部分１９ａの終端にＺ軸方向に幅が拡大した広幅部１９ｄとを有する。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、部分１９ａにあるとき、１群レンズＬ１は撮像素子１４側に繰り込まれた状態（沈胴状態）で停止する。この状態から、駆動枠１５が光軸回りに回転することにより、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは部分１９ｂを経て、部分１９ｃに至る。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが部分１９ｃにあるとき、１群レンズＬ１は物体側に繰り出されて停止する。
【００３２】
カム溝１８は、駆動枠１５の繰り出し位置により、光軸方向の幅が異なるように形成されている。これを図５を用いて説明する。
【００３３】
図５（ａ）は、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの部分１９ａ，１９ｂ，１９ｃでの、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを示した、Ｚ軸と平行な方向における部分断面図である。図示したように、部分１９ａ，１９ｂ，１９ｃでは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃに対してＺ軸方向に数μｍ程度幅広に形成されており、この結果、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃはカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内をスムーズに摺動することができる。
【００３４】
図５（ｂ）は、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの広幅部１９ｄでの、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを示した、Ｚ軸と平行な方向における部分断面図である。図示したように、広幅部１９ｄでは、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃがカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとＺ軸方向に接触しないように、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃに対してＺ軸方向に幅が拡大されている。この結果、駆動枠１５が最も像面側に繰り込まれた状態（後述する図１４の状態）では、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは広幅部１９ｄにあり、図５（ｂ）に示すように、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃはカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃと接触しない。
【００３５】
カム枠１７の外周面であって、カム溝１８ｂとカム溝１８ｃとの間には、スプライン状の駆動ギア１９の両端の駆動ギア軸２０を回転可能に保持する軸受け部１７ｄと、駆動ギア１９との干渉を避けるために半円筒面状に窪ませた駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとが形成されており、これにより駆動ギア１９はカム枠１７の外周面上に回転自在に保持されている。駆動ギア１９は、後述するマスターフランジ１０に取り付けられた駆動ユニット２１の駆動力を駆動枠１５に設けられたギア部１５ａに伝達する。したがって、駆動ギア１９が回転することにより、駆動枠１５が光軸の回りに回転し、この際、駆動枠１５に設けられたカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内を移動することにより、駆動枠１５は光軸方向にも移動する。このとき、１群移動枠３は、これに固定された２本のガイドポール４ａ，４ｂが３群枠８の支持部８ａ，８ｂに貫入されていることにより、光軸回りの回転が制限されるから、駆動枠１５が光軸方向に移動するに従って、１群移動枠３は光軸方向に直進移動する。
【００３６】
２群移動枠５の駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに固定される。また、４群移動枠９の駆動アクチュエータ１２は、マスターフランジ１０の取り付け部１０ａに固定される。駆動ギア１９に駆動力を伝達する駆動ユニット２１は、駆動アクチュエータ２２と複数のギアからなる減速ギアユニット２３とからなり、マスターフランジ１０の取り付け部１０ｂに固定される。
【００３７】
図６に示すように、２群レンズ駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに取り付けられる。２群レンズＬ２の原点検出センサ２５は、カム枠１７の取り付け部１７ｃに取り付けられ、２群移動枠５に設けられた羽根５ｃが原点検出センサ２５の正面を通り、光を遮ることにより原点位置を検出する。そして、駆動ギア１９は、先述したように、カム枠１７の軸受け部１７ｄと駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとに取り付けられる。
【００３８】
シャッターユニット２４は、撮像素子１４の露光量及び露光時間を制御するため、一定の開口径を形成する絞り羽根とシャッター羽根とから構成されている。
【００３９】
２群移動枠５用の原点検出センサ２５は、発光素子および受光素子からなる光検出センサであり、２群移動枠５の光軸方向の位置、つまり２群レンズＬ２の原点位置を検出する。４群移動枠９用の原点検出センサ２６は、４群移動枠９の光軸方向の位置、つまり４群レンズＬ４の原点位置を検出する。駆動枠１５用の原点検出センサ２７は、駆動枠１５の回転方向の位置、つまり駆動枠１５と一体で移動する１群移動枠３及び１群レンズＬ１の原点位置を検出する。
【００４０】
像ぶれ補正装置３１は、撮影時に像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３を、第１の方向（Ｙ方向）であるピッチング方向と、第２の方向（Ｘ方向）であるヨーイング方向とに移動させる。第１の電磁アクチュエータ４１ｙはＹ方向の駆動力を発生し、第２の電磁アクチュエータ４１ｘはＸ方向の駆動力を発生することにより、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３は光軸Ｚにほぼ垂直なＸ，Ｙの２方向に駆動される。
【００４１】
このように構成された沈胴式レンズ鏡筒１は、図７に示すステップＳ１〜Ｓ６を順に行うことによって組み立てられる。以下に、各ステップを順に説明する。
【００４２】
（第１の組み立てステップＳ１）
図８に示すように、１群移動枠３に固定されたガイドポール４ａ，４ｂを、２群移動枠５の支持部５ａ，５ｂにそれぞれ挿入する。さらに、１群移動枠３に設けられた溝部３ａに、駆動枠１５に設けられた突起部１５ｂを係合し、駆動枠１５を矢印方向に回転させる。
【００４３】
（第２の組み立てステップＳ２）
図９に示すように、駆動枠１５の内壁面に突出したカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃを、カム枠１７の外周面に設けられたカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに係合する。
【００４４】
（第３の組み立てステップＳ３）
図１０に示すように、駆動枠１５を矢印方向に回転させる。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとは係合しているので、駆動枠１５の回転により、カム枠１７はＺ軸方向に移動して、駆動枠１５内に収納される。駆動枠１５の回転により、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの終端の広幅部１９ｄの位置まで移動する。次に、ガイドポール４ａ，４ｂを、像ぶれ補正装置３１を搭載した３群枠８の支持部８ａ，８ｂに挿入する。
【００４５】
（第４の組み立てステップＳ４）
図１１に示すように、３群枠８の後ろ側に、図示せぬガイドポール１１ａ，１１ｂ、４群移動枠９を挿入後、マスターフランジ１０を組み込む。そして、マスターフランジ１０の後ろ側より、３本のネジ３５にて、カム枠１７、３群枠８、マスターフランジ１０を固定する。
【００４６】
この第４の組み立てステップにおけるカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃとカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃとの係合状態を、図１２を用いて説明する。レンズ鏡筒１のネジ止めは、１群レンズＬ１を下側として、設置面８０に１群移動枠３の物体側の端面３ｂを接触させて行う。ネジ止め時にはカム枠１７に下方向の荷重Ｆが作用する。このとき、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの終端の広幅部１９ｄの位置にある。従って、荷重Ｆが作用してもカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃはカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃと接触することがなく、荷重Ｆは、１群移動枠３の内面に突出形成されたリング状部分の像面側の端面３ｃとカム枠１７の物体側の端面１７ｄとが当接して支えられる。したがって、ネジ止め時に荷重Ｆがカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃやカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに作用して、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが変形したり、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃが損傷したりするなどの不都合が発生しない。
【００４７】
（第５の組み立てステップＳ５）
２群レンズ駆動アクチュエータ６をカム枠１７に、また、１群レンズ駆動アクチュエータ２２及び４群レンズ駆動アクチュエータ１２をマスターフランジ１０に、それぞれ固定する。
【００４８】
（第６の組み立てステップ）
図１３に示すように、マスターフランジ１０に取り付けられた電気基板（フレキシブルプリント配線板）３６に対し、像ぶれ補正装置３１用のフレキシブルプリントケーブル３７およびシャッターユニット２４用のフレキシブルプリントケーブル３８を、半田付け部３６ａと３７ａ、３６ｂと３８ａをそれぞれ合わせて半田付け固定する。そして、マスターフレンジ１０の固定部１０ｃに撮像素子１４を固定する。
【００４９】
以上により、沈胴式レンズ鏡筒１の組み立てが完了する。
【００５０】
次に、このように構成された沈胴式レンズ鏡筒１について、その動作を以下に述べる。
【００５１】
最初に、この沈胴式のレンズ鏡筒１の動作について、まず図１４に示す非撮影時（未使用時）の状態から、図１５に示す状態を経て、図１６に示す撮影時（広角端）の状態に移行する際の動作について説明する。
【００５２】
図１４の非撮影時の状態より、カメラ本体の電源スイッチ等がオンとなると撮影準備状態になる。最初に１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに沿って光軸を中心として回転する。そして原点検出センサ２７を初期化した後、駆動枠１５が物体方向（Ｚ軸方向）に移動することにより、１群移動枠３も物体方向に移動する。そして、１群レンズ駆動アクチュエータ２２が所定の回転量だけ回転したのを図示せぬ回転量検出センサが検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃに到達している。図１５はこのときの状態を示している。
【００５３】
次に、ズーミング用レンズである２群レンズＬ２を所定位置に移動させるため、２群レンズ駆動アクチュエータ６が回転し、送りネジ６ａを介してラック７を駆動することにより、２群移動枠５がＺ軸に沿って動き出す。そして原点検出センサ２５を初期化した後、物体方向に移動し、２群移動枠５は、図１６に示す広角端の位置にて停止し、カメラ本体は撮影可能状態となる。ここで１群移動枠３および２群移動枠５は、３群枠８の支持部８ａ，８ｂに保持された同一のガイドポール４ａ，４ｂにて支えられながら所定位置まで移動する。したがって、１群レンズＬ１および２群レンズＬ２が光軸に対して傾いたとしても、それらの傾き方向は像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して同一であるため、所定の光学性能を確保することができる。
【００５４】
実際の撮影時には、２群レンズ駆動アクチュエータ６と４群レンズ駆動アクチュエータ１２により、それぞれ変倍動作と変倍に伴う像面変動の補正及び合焦の動作とを行う。変倍を行う際、広角端の状態では、図１６に示す状態にて撮影を行い、望遠端の状態では、２群レンズＬ２を−Ｚ方向（撮像素子１４側端）に移動させて図１５に示す状態にて撮影を行う。よって、広角端から望遠端まで、任意の位置にて撮影することが可能となる。
【００５５】
次に図１６に示す撮影時の状態から、図１５に示す状態を経て、図１４に示す非撮影時の状態に移行する際の動作について説明する。
【００５６】
図１６の撮影時の状態（広角端）より、カメラの電源スイッチ等がオフされると撮影が終了し、最初に２群移動枠５が２群レンズ駆動アクチュエータ６により撮像素子１４側に移動して、図１５に示す状態となる。次に１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を上記とは逆方向に回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が光軸を中心として回転し、同時に、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃによって撮像素子１４方向に移動することにより、１群移動枠３も移動する。そして原点検出センサ２７により駆動枠１５の回転を検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａに到達している。これにより、図１４に示す状態に移行し、撮影時の状態に比べて長さＣだけ短くなった沈胴状態となる。
【００５７】
ここで、沈胴式レンズ鏡筒１の光軸方向の長さを変える沈胴動作については１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２を用い、ズーミング動作については２群レンズ駆動アクチュエータ６を単独で使用している。そのため、実際の撮影でのズーミング動作は、１群レンズＬ１を繰り出した状態で行うため、１群レンズ駆動アクチュエータ２２を動作させる必要はなく、２群レンズ駆動アクチュエータ６のみを駆動して図１５と図１６との間の所定位置に２群レンズＬ２を移動させてズーミングを行うことができる。したがって、ズーミング動作を行うなどの撮影を行う際には、図１７に示した従来方式の沈胴式レンズ鏡筒とは異なり、ズーム倍率に応じて、鏡筒の繰り出し動作及び繰り込み動作を行う必要がない。図１７の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、ズーミング動作時に、１つの駆動アクチュエータ６９を回転させ、減速ギアトレイン６８を介してカム筒６１を回転させて、移動レンズ枠６２，６３を同時に駆動していたため、ズーミング速度が遅く、駆動音が大きい。本発明の沈胴式のレンズ鏡筒１は、２群レンズ駆動アクチュエータ６としてステッピングモータを使用し、そのステッピングモータに取り付けられた送りネジ６ａを介して、２群移動枠５を直接駆動するため、送り速度も速く、動作音も小さい。このように、本発明によれば、沈胴式のレンズ鏡筒であっても、ズーム速度の高速化、ズーム音の低騒音化を実現できる。したがって、撮影者は瞬時に画角を変更することが可能となり、被写体を追いかける、動画を撮影するなど、従来のＤＳＣでは不向きであった使用方法を行うことができる。
【００５８】
以上のように本実施の形態によれば、筒状のカム枠とカムピンを備えた略中空円筒状の駆動枠とを備えた沈胴式レンズ鏡筒であって、沈胴状態においてカムピンとカム溝とが接触しないようにカム溝に広幅部を形成したことにより、沈胴状態で組み立てる際に、光軸方向の圧縮荷重が加わっても、カムピンが変形したり、カム溝が損傷したりするなどの不都合が発生しない。
【００５９】
さらに、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２が、像ぶれ補正用レンズＬ３に対し、少なくとも同一方向に傾くように構成したことにより、光学性能の低下量を最小限に抑えつつ、未使用時の全長を短くすることが可能な高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒を実現できる。
【００６０】
また、組み立てが複雑であるカム枠を用いた沈胴式レンズ鏡筒でありながら、同一方向からの部品の組み付け及びネジ止め固定を可能にしたことにより、従来の両方向から組み立てを行う方法に比べ、組み立て工数の削減と組み立て作業の簡素化を図ることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、１群レンズＬ１を設けた１群枠２と１群移動枠３とを別々の構成としたが、一体の構成とし、その一体部分にガイドポールを固定する構成としても良い。
【００６２】
なお、３群レンズＬ３については、像ぶれ補正装置３１を用いて光軸と直交する方向に移動可能としたが、３群レンズＬ３が３群枠８に固定された、像ぶれ補正装置を搭載しない一般のレンズ鏡筒であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の沈胴式レンズ鏡筒によれば、沈胴状態において、光軸方向に圧縮荷重が加わっても、係合手段とカム溝とは接触しないため、係合手段が変形したり、カム溝が損傷したりするなどのレンズ鏡筒の損傷を防止できる。
【００６４】
また、ズーミング用駆動アクチュエータとは別に沈胴用アクチュエータとして、撮影時には撮影レンズ群を物体側に繰り出し、非撮影時には撮影レンズ群を像面側に移動させる駆動手段を備えるので、ズーミング時には撮影レンズ群が駆動されず、ズーム時間の高速化、ズーム音の低騒音化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）は理想的な沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｂ）は従来の沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｃ）は本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図である。
【図４】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカムピンとカム溝との係合状態を示した、光軸と平行な方向における部分断面図である。
図５（ｂ）は、本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒において、カム溝の広幅部におけるカムピンとカム溝との係合状態を示した、光軸と平行な方向における部分断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム枠の分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第１の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図９】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第２の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第３の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図１１】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法の第４の組み立てステップを説明する斜視図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒における第４の組み立てステップにおけるカムピンとカム溝の係合状態を説明する断面図である。
【図１３】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の組み立て方法におけるフレキシブルプリントケーブル固定方法を説明する斜視図である。
【図１４】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図である。
【図１５】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図である。
【図１６】本発明の一実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図である。
【図１７】従来の沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【符号の説明】
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ（ズーム用レンズ）
Ｌ３ 像ぶれ補正用レンズ群（３群レンズ）
Ｌ４ ４群レンズ（フォーカス用レンズ）
１ 沈胴式レンズ鏡筒
２ １群枠
３ １群移動枠
４ａ，４ｂ ガイドポール
５ ２群移動枠
６ ２群レンズ駆動アクチュエータ
８ ３群枠
８ａ，８ｂ ガイドポール支持部
９ ４群移動枠
１０ マスターフランジ
１２ ４群レンズ駆動アクチュエータ
１４ 撮像素子（ＣＣＤ）
１５ 駆動枠
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ カムピン
１７ カム枠
１７ａ 駆動ギア取り付け部
１７ｂ 駆動アクチュエータの取り付け部
１７ｃ 原点検出センサの取り付け部
１７ｄ 駆動ギアの軸受け部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ カム溝
１９ 駆動ギア
２１ 駆動ギアユニット
２２ １群レンズ駆動アクチュエータ
２４ シャッターユニット
２５ ２群レンズ用原点検出センサ
２６ ４群レンズ用原点検出センサ
２７ １群レンズ用原点検出センサ
３１ 像ぶれ補正装置
３５ 取り付け用ネジ
３６ 電気基板（フレキシブルプリント配線板）
３８ フレキシブルプリントケーブル
Claims (2)
- 撮影レンズ群を保持する保持枠と、
複数のカム溝が形成された筒状のカム枠と、
前記カム溝と係合する係合手段が設けられ、光軸を回転中心として前記カム枠に対して相対的に回転することにより、光軸方向に前記保持枠と連動する駆動枠と、
撮影時には前記撮影レンズ群を物体側に繰り出し、非撮影時には前記撮影レンズ群を像面側に移動させる駆動手段と、
前記カム枠が物体側に固定されているマスターフランジと、
を備え、
前記カム溝は、光軸方向の幅を拡大した広幅部を有し、
前記撮影レンズ群が最も像面側に移動させられた状態にて、前記保持枠と前記カム枠とが光軸方向に当接し、かつ、前記係合手段が前記広幅部に位置し、前記係合手段と前記カム溝とが接触しないことを特徴とする沈胴式レンズ鏡筒。 - 前記カム溝は、前記カム枠の物体側の端部まで繋がっており、前記カム枠の像面側の端部まで繋がっていないことを特徴とする請求項１に記載の沈胴式レンズ鏡筒。
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