JP4674787B2 - レンズ鏡筒およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットの調整機構を有するレンズ鏡筒、これを備えたカメラに関するものである。

従来、レンズ鏡筒におけるレンズや鏡筒構成部材の個々の製造誤差により、レンズを光軸方向に移動させるトラッキング調整、レンズ間の傾き調整、レンズ間を偏芯させる偏芯調整を行うことで良好な光学性能を得ることが知られている。

特に、ズームレンズ鏡筒の場合には、この構成部品が多くなるため、各構成部品における製造誤差の積み重ねによってレンズ鏡筒全体としての誤差が大きくなってしまう。なかでも、光軸方向に移動可能な複数の進退筒を備え、これら進退筒をカメラ本体内に収納する沈胴式ズームレンズ鏡筒の場合には、各構成部材の製造誤差の積み重ねがさらに増加してしまうため、良好な光学性能を得るために光学調整機構を設ける必要がある。

そこで、レンズを保持し、鏡筒本体に対する組み込み回転位置の選択によりレンズの光軸位置の調節を可能としたレンズホルダーと、このレンズホルダーの鏡筒本体に対する組み込み傾きを調節してレンズの光軸傾きの調節を行う傾き調整機構を有するレンズ鏡筒がある。このレンズ鏡筒では、レンズホルダーを回転可能にかつ一体的に傾動可能に保持するホルダー保持部材を設け、このホルダー保持部材に傾き調整機構をレンズホルダー外径方向に連結するようにして、光学調整を行うものである（例えば、特許文献１参照）。

また、レンズを保持するレンズ枠と、このレンズ枠を保持する保持部材とを有し、保持部材に、レンズ枠が光軸方向から突き当てられて、この保持部材に対するレンズ枠の光軸直交方向への偏芯調整と光軸方向への段階的な位置調整とを行わせるための調整形状部を設けたレンズ鏡筒がある（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−２１２１３５号公報（段落番号０００８、００２４、第１図） 特開２００２−３５０７０２号公報（段落番号００４８〜００５１、第４図）

しかしながら、特許文献１で提案されている傾き調整機構では、この構成上、部品点数が多くなり複雑な構成となってしまう。しかも、レンズホルダー外径方向に傾き調整機構を配置するためスペースが必要となるため、レンズ鏡筒がこの径方向において大型化してしまう。

また、傾き調整されるレンズの光軸方向の位置が変化してしまい、この結果ピント移動が発生していた。このため、傾き調整後に良好な光学性能が得られたかどうかを確認するためにあらためてピントを合わせなおす作業が必要となり、光学性能を確認しながらの傾き調整が困難であるという問題がある。

一方、特許文献２では、レンズの光軸直交方向への偏芯調整と光軸方向への段階的な位置調整が可能な構成となっているが、偏芯調整を行うために光軸直交方向においてレンズの偏芯調整（移動）を許容する幅（スペース）を設ける必要があるため、レンズ鏡筒がこの径方向において大型化してしまうという問題がある。

本発明の目的は、部品点数の少ない簡単な構成でレンズユニットの回動調整および位置調整を行うことを可能し、コンパクトかつ調整の容易なレンズ鏡筒を提供することにある。

本発明のレンズ鏡筒は、レンズユニットと、レンズユニットを保持するレンズ保持部材と、レンズ保持部材を保持する第１の部材と、第１の部材を保持する第２の部材とを有するレンズ鏡筒である。レンズ保持部材は、第１の部材に対して当接する面であってレンズユニットの後側主点を中心として曲率を有する回動調整面を有する。第１の部材は、回動調整面と当接する面であって像面側に向かって連続的に径が小さくなる円錐形状面を有する。第１の部材および第２の部材のうち少なくとも一方は、他方に対して当接する部分であって第１の部材の第２の部材に対する光軸方向の位置調整を行うための形状を持つ位置調整部を有する。

本発明のレンズ鏡筒は、このレンズ鏡筒からの光束を光電変換する撮像素子を有するカメラに設けることができる。

本発明によれば、部品点数の少ない簡単な構成でレンズユニットの回動調整および位置調整を行うことが可能になる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１であるレンズ鏡筒について、図１から図１１を用いて説明する。

図１は沈胴状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図であり、同図中の点線はレンズ鏡筒が備え付けられるカメラ本体の外観を示している。図２および図３は、ＷＩＤＥ状態およびＴＥＬＥ状態におけるレンズ鏡筒の断面図であり、図４は、１群レンズおよび２群レンズの移動軌跡を示す図である。

図５は固定筒の内面展開図、図６は第２カム筒の内面展開図、図７は第１回転筒の内面展開図、図８は第２回転筒の内面展開図である。図９は本実施例のレンズ鏡筒の分解斜視図、図１０および図１１は本実施例のレンズ鏡筒における一部の構成部材の外観斜視図である。

これらの同図において、１は最も物体側に位置する１群レンズ（レンズユニット）、２は１群レンズ１に対して像面側に位置する２群レンズ、３は２群レンズ２に対して像面側に位置する３群レンズ、４は３群レンズ３に対して像面側に位置する４群レンズである。

５は１群レンズ１を保持する１群レンズホルダー（レンズ保持部材）であり、１群レンズ１の後側主点Ａを中心とした球面の一部を構成するＲ形状部（回動調整面）５ａを有している。６は、光軸方向に移動可能であって、１群レンズホルダー５を保持するための１群移動部材（第１の部材）であり、この外周面において後述する１群保持部材７の内周面と係合している。また、１群移動部材６は、像面側に向かって径が小さくなる円錐形状部６ａを有しており、この円錐形状部６ａは、Ｒ形状部５ａと当接している。さらに、１群移動部材６には、光軸方向に延びる凸部６ｃが一体的に形成されており、この凸部６ｃは、１群レンズホルダー５の外周側に位置している。

７は１群移動部材６を保持する１群保持部材（第２の部材）であり、この１群保持部材７の内周には、光軸方向における位置が互いに異なる面を有する階段形状部７ａ、７ｂ、７ｃが形成されている。１群移動部材６に形成されたＲ形状部６ｂは、階段形状部７ａ、７ｂ、７ｃのうちいずれかと当接するようになっている。

Ｒ形状部６ｂと階段形状部（位置調整部）７ａ、７ｂ、７ｃはそれぞれ、１群移動部材６および１群保持部材７の周方向において１２０°の角度範囲で３つ設けられている。

ここで、１群移動部材６および１群レンズホルダー５が、１群保持部材７に組み込まれた状態で、１群レンズホルダー５および１群保持部材７が接着固定される。

８は２群レンズ２を保持する２群レンズホルダー、９は１群保持部材７の外周に圧入されて固定される１群カムフォロア、１０は内面に１群カムフォロア９と係合するカム溝部１０ａが形成された第１カム筒である。

１１は、１群保持部材７を光軸方向にガイドする直進ガイド部１１ａ、１１ｂを備え、第１カム筒１０の抜け防止のための溝部１０ｂに係合するガイド部材である。１２はガイド部材１１にビスによって固定されるリング部材であり、この外周にはリング部材１２の径方向外側に延びる凸部１２ａが形成されている。

凸部１２ａは、後述の第２カム筒１６の内周面に形成され、光軸方向に延びる直進ガイド溝部１６ｃに係合し、これにより、リング部材１２は光軸回りに回転せずに光軸方向にのみ移動可能となっている。
ガイド部材１１およびリング部材１２は、第１カム筒１０の溝部１０ｂ（図７参照）に対して所定の位相で組み込み可能となっており、組み込み状態において、第１カム筒１０に対して光軸回りに相対的に回転可能であるとともに、光軸方向に一体的に移動可能となる。

１３は第１のカム筒１０の外周に形成されたカムフォロアである。１４は第１カム筒１０の外周に取り付けられた駆動ピンで、後段の第３カム筒１７の内周面に形成され、光軸方向に延びる直進溝部１７ｂと係合して、直進溝部１７ｂからの駆動力を受ける。

１５は、駆動ピン１４を第１カム筒１０に固定するためのナット部材である。１６は第２カム筒で、図６に示すように、カムフォロア１３と係合するカム溝部１６ａと、駆動ピン１４が貫通し、カム溝部１６ａと同じカム軌跡をもつカム孔部１６ｂと、リング部材１２の凸部１２ａと係合し、リング部材１２の光軸回りの回転を阻止し、リング部材１２を光軸方向にガイドするための直進ガイド溝部１６ｃとを有している。

また、第２カム筒１６は、２群レンズホルダー８の回転規制部８ｂと係合し、２群レンズホルダー８を光軸方向にガイドするための直進ガイド部１６ｄと、後述の固定筒２２の直進ガイド溝部２２ｃと係合する凸部１６ｅと、第２カム筒１６の周方向に延び、後述の第３カム筒１７の溝部１７ｃと係合する凸部１６ｆとを有している。

さらに、第２カム筒１６は、レンズ鏡筒外部からの力を受けたときに第３カム筒１７の溝部１７ｄに当接して、この外力を受け止める凸部１６ｇと、駆動ピン１４を組み込むための貫通孔部１６ｈとを有している。

１７は第３カム筒で、図８に示すように、２群レンズホルダー８と一体に形成されているカムフォロア部８ａと係合するカム溝部１７ａと、駆動ピン１４と係合して、光軸回りの回転力を伝達するための直進溝部１７ｂと、第２カム筒１６の凸部１６ｆを所定の位相で組み込み可能とし、この凸部１６ｆと係合することで第３カム筒１７に対する第２カム筒１６の抜けを防止する溝部１７ｃと、凸部１６ｇに対応した溝部１７ｄと、後述のピン部材１９を組み込むための貫通孔部１７ｅとを有している。

１８は第３カム筒１７に圧入固定されるカムフォロア、１９は第３カム筒１７に取り付けられるピン部材で、後述の回転筒２３の直進溝２３ｂと係合して、光軸回りの回転力を受ける。２０は、ピン部材１９を第３カム筒１７に固定するためのナット部材である。

２１は、カメラ本体に取り付けられるベース部材で、４群レンズ４を保持している。２２は、ベース部材２１に取り付けて固定される固定筒であって、図５に示すように、カムフォロア１８と係合するカム溝２２ａと、ピン部材１９と係合し、カム溝部２２ａと同じ軌跡をもつカム孔部２２ｂと、第２カム筒１６の凸部１６ｃと係合し、第２カム筒１６の光軸回りの回転を阻止して第２カム筒１６を光軸方向にガイドする直進溝部２２ｃとを有している。

２３は回転筒であり、この外周に形成されたギア部２３ａと、内面に形成され、ピン部材１９に光軸回りの回転力を伝達するための直進溝部２３ｂとを有している。ここで、回転筒２３は、不図示の駆動源からの駆動力を受けることにより、光軸回りに回転可能となっている。

２４はベース部材２１にはめ込まれ、撮像素子２５の前面に位置する光学部材（例えば、ローパスフィルタ）、２５は不図示の方法でベース部材２１に取り付けられるＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。撮像素子２５は、レンズ１〜４によって形成された光学像を光電変換によって電気信号に変換し、蓄積した電荷を出力する。ここで、撮像素子２５の出力信号は、カメラ本体内に設けられた不図示の信号処理回路において所定の信号処理が施された後、表示部（不図示）に撮影画像として表示されたり、記録媒体（不図示）に記録されたりする。

２６は３群レンズ３を保持する３群保持部材、２７は３群保持部材２３を光軸方向にガイドするための３群ガイド部材である。

２８は３群ガイド部材２７を位置決め固定するための固定部材、２９は２群保持部材８に取り付けられる絞りシャッタユニットである。この絞りシャッタユニット２９は、光通過口の開口面積を変化させることで像面に入射する光量を調節するとともに、このユニット２９に形成された固定開口部を開閉することによって像面に入射する光量を調節する。

３０は１群保持部材５に取り付けられる１群キャップ部材、３１は回転筒２３のギア部２３ａと噛み合うギア部材であり、不図示の駆動源からの駆動力を伝達する動力伝達機構に連結されている。このため、不図示の駆動源からの駆動力が回転筒２３に伝達され、回転筒２３が光軸回りに回転することになる。３２はカバー部材であって、ビスによってベース部材２１および固定筒２２に一体的に取り付けられる。

図４は、レンズ鏡筒のズーミングに伴う１群レンズ１および２群レンズ２の移動軌跡を示したものである。ここで、図中の鎖線Ｉが１群レンズ１の移動軌跡を示し、鎖線ＩＩが２群レンズ２の移動軌跡を示している。

上述したレンズ鏡筒の構成において、光軸方向への繰り出し繰り込み動作によって収納状態（図１）、ＷＩＤＥ状態（図２）およびＴＥＬＥ状態（図３）を切り換える場合について説明する。

まず、不図示の駆動源からの駆動力がギア部材３１を介して回転筒２３のギア部２３ａに伝達されると、回転筒２３が光軸回りに回転する。ここで、第３カム筒１７のピン部材１９は、固定筒２２のカム孔部２２ｂを貫通して、回転筒２３の直進溝部２３ｂと係合しているため、回転筒２３の光軸回りの回転に応じて第３カム筒１７も光軸回りに回転する（図１１参照）。

第３カム筒１７のカムフォロア１８は、固定筒２２の内周面に形成された非線形のカム溝部２２ａと係合しているため、第３カム筒１７の光軸回りの回転に応じて、カム溝部２２ａに沿って駆動されることになる。これにより、第３カム筒１７は、固定筒２２に対して光軸回りに回転しながら光軸方向に移動することになる。

第２カム筒１６は、凸部１６ｆおよび溝部１７ｃの係合作用によって第３カム筒１７に対して光軸回りに摺動可能であって、光軸方向に一体的に移動可能となっているとともに、凸部１６ｅが固定筒２２の直進ガイド溝部２２ｃに係合しているため、第３カム筒１７が光軸回りに回転しながら光軸方向に移動すると、第３カム筒１７とともに光軸方向にのみ移動する。

第１カム筒１０のピン部材１４は、第２カム筒１６のカム孔部１６ｂを貫通して、第３カム筒１７の直進溝部１７ｂと係合しているため、第１カム筒１０は、第３カム筒１７の光軸回りの回転力を受けて、光軸回りに回転可能となる。ここで、第１カム筒１０のカムフォロア１３は、第２カム筒１６のカム溝部１６ａに係合しているため、第１カム筒１０の光軸回りの回転によってカム溝部１６ａに沿って移動することになる。これにより、第１カム筒１０は、第２カム筒１６に対して光軸回りに回転しながら光軸方向に移動する（図１０参照）。

このとき、ビスによって固定されている直進部材１１およびリング部材１２は、直進溝部１６ｃおよび回転規制部１２ａの係合作用によって光軸回りの回転が阻止されており、リング部材１２および溝部１０ｂの係合作用によって第１カム筒１０に対して光軸回りで摺動可能であるとともに、光軸方向で一体的に移動可能となっているため。第１カム筒１０とともに光軸方向にのみ移動する。

１群保持部材７の１群カムフォロア９は、第１カム筒１０のカム溝部１０ａと係合しているため、第１カム筒１０の光軸回りの回転に応じてカム溝部１０ａに沿って移動する。このとき、１群保持部材７は、直進部材１１の光軸方向に延びる直進ガイド部１１ａ、１１ｂによって光軸回りの回転が阻止されているため、光軸方向にのみ移動する。

上述した動作によって、１群保持部材７（１群レンズ１）の移動軌跡は、カム溝部２２ａ、カム溝部１６ａ、カム溝部１０ａの軌跡を合成したカム軌跡（図４のＩに示す）となり、１群レンズ１は該移動軌跡に従って収納位置、ＷＩＤＥ位置およびＴＥＬＥ位置間で動作することになる。

一方、２群保持部材８のカムフォロア部８ａは、第３カム筒１７のカム溝部１７ａに係合しているため、第３カム筒１７の光軸回りの回転に応じて、カム溝部１７ａに沿って移動することになる。このとき、２群保持部材８は、第２カム筒１６の直進溝部１６ｄと回転規制部８ｂとの係合作用によって光軸回りの回転が阻止されているため、光軸方向にのみ移動する。

上述した動作によって、２群保持部材８（２群レンズ２）の移動軌跡は、カム溝部２２ａ、カム溝部１７ａの軌跡を合成したカム軌跡（図４のＩＩに示す）となり、２群レンズ２は該移動軌跡に従って収納位置、ＷＩＤＥ位置およびＴＥＬＥ位置間で動作することになる。

一方、３群保持部材２６は２群保持部材８と一体となって移動可能となっているとともに、２群保持部材８に取り付けられている不図示の駆動源からの駆動力を受けて３群保持部材２６に対して光軸方向に移動可能となっており、ズーム位置に応じて所定量移動する。

次に、上述した構成のレンズ鏡筒において、１群レンズホルダー５（１群レンズ１）に対しての光学調整について説明する。光学調整は、１群キャップ部材３０を除く他の部材を組み立てた状態で行い、光学調整後に１群キャップ部材３０を取り付ける。

具体的には、１群レンズホルダー５の周囲（物体側の端面）を押し引きすることで、図１中のＡ点（後側主点）を中心として１群レンズ１の撮影光軸に対する傾き調整を行う。

また、１群キャップ部材３０を取り外した状態では、１群移動部材６の凸部６ｃが１群レンズホルダー５の外周からレンズ鏡筒の前面側に突出した状態となっているため、この凸部６ｃ（図９参照）を操作して１群移動部材６を光軸回りに回転させることによって、Ｒ形状部６ｂを、階段形状部７ａ〜７ｃのうちいずれかの端面と当接させることができる。

ここで、階段形状部７ａ〜７ｃの光軸方向における位置は、上述したようにそれぞれ異なっているため、Ｒ形状部６ｂを階段形状部７ａ〜７ｃのいずれかに当接させることで、１群移動部材６（１群レンズ１）の光軸方向における位置を変えることができ、１群レンズ１および２群レンズ２の間隔調整（トラッキング調整）を行うことができる。

上述した傾き調整およびトラッキング調整を行い、所定の光学性能が得られたことを確認したら、１群レンズホルダー５と１群保持部材７を接着等で固定させる。そして、１群キャップ部材３０を１群保持部材７に固定することで、レンズ鏡筒の組み立てが完了する。

以上述べたように本実施例のレンズ鏡筒では、１群レンズホルダー５の外周面に１群レンズ１の後側主点Ａを中心とする球面の一部を構成するＲ形状部５ａを形成するとともに、１群移動部材６のうちＲ形状部５ａと当接する領域に、像面側に向かって径が連続的に変化する円錐形状部６ａを形成する構成としている。

この構成では、１群レンズホルダー５および１群移動部材６の面形状を変えるだけであるため、部品点数の少ない簡単な構成とすることができ、従来のように１群レンズ１の径方向外側にスペースを設ける必要もなくなる。これにより、レンズ鏡筒の大型化を防止することができる。

また、１群レンズ１は、１群レンズ１の後側主点Ａを中心に傾けられるので、ピント移動が発生することはなく１群レンズ１の傾き調整を行うことができる。
さらに、上述した構成では、図１等に示すようにＲ形状部５ａが曲率を有するため、円錐形状部６ａと面接触する場合に比べて、円錐形状部６ａとの接触面積を小さくすることができ、１群レンズホルダー５を傾かせる際の摩擦抵抗を少なくして容易に傾き調整を行うことが可能となる。

また、各階段形状部７ａ〜７ｃにおける光軸方向での位置関係を予め設定しておくことで、Ｒ形状部６ａを各階段形状部７ａ〜７ｃに対して段階的に当接させた際の１群レンズ１の調整量を判断することができ、容易にトラッキング調整を行うことができる。これにより、再度のトラッキング調整が必要な時でも容易に対応できる。

そして、最も物体側の１群レンズ１を調整可能としているため、レンズ鏡筒をほぼ組み立てた状態（１群キャップ部材３０を取り付けていない状態）で光学調整を行うことができる。また、本実施例のように沈胴式のレンズ鏡筒に、上述した光学調整機構を設けることで、レンズ鏡筒をコンパクトにすることができる。

なお、上述した実施例では、１群レンズホルダー５の外周にＲ形状部５ａを形成した場合について説明したが、１群移動部材６のうち１群レンズホルダーと当接する面を、後側主点を中心とした球面の一部（Ｒ形状部５ａに相当する）として構成してもよい。

また、１群移動部材６に、階段形状部７ａ〜７ｃに相当する部分を設け、１群保持部材７に、Ｒ形状部６ｂに相当する部分を設けるようにしても、本実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例１において、沈胴状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図。 ＷＩＤＥ状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図。 ＴＥＬＥ状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図。 １群レンズおよび２群レンズの移動軌跡を示す図。 固定筒の内面展開図。 第２カム筒の内面展開図。 第１カム筒の内面展開図。 第２カム筒の内面展開図。 実施例１のレンズ鏡筒の分解斜視図。 実施例１のレンズ鏡筒における一部の構成を示す外観斜視図。 実施例１のレンズ鏡筒における一部の構成を示す外観斜視図。

符号の説明

１・・・１群レンズ ２・・・２群レンズ ３・・・３群レンズ
４・・・４群レンズ ５・・・１群レンズホルダー ６・・・１群移動部材
７・・・１群保持部材 ８・・・２群保持部材
９・・・１群カムフォロアー １０・・・第１カム筒 １１・・・直進部材
１２・・・リング部材 １３・・・カムフォロアー １４・・・駆動ピン
１５・・・ナット部材 １６・・・第二カム筒 １７・・・第三カム筒
１８・・・カムフォロアー １９・・・ピン部材 ２０・・・ナット部材 １２１・・・ベース部材 ２２・・・固定筒 ２３・・・回転筒
２４・・・光学部材 ２５・・・ＣＣＤ ２６・・・３群保持部材
２７・・・３群ガイド部材 ２８・・・固定部材
２９・・・絞り・シャッターユニット ３０・・・１群キャップ部材
３１・・・ギア部材 ３２・・・カバー部材

Claims (8)

1. レンズユニットと、
   該レンズユニットを保持するレンズ保持部材と、
   該レンズ保持部材を保持する第１の部材と、
   該第１の部材を保持する第２の部材とを有するレンズ鏡筒であって、
   前記レンズ保持部材は、前記第１の部材に対して当接する面であって前記レンズユニットの後側主点を中心として曲率を有する回動調整面を有し、
   前記第１の部材は、前記回動調整面と当接する面であって像面側に向かって連続的に径が小さくなる円錐形状面を有し、
   前記第１の部材および第２の部材のうち少なくとも一方は、他方に対して当接する部分であって前記第１の部材の前記第２の部材に対する光軸方向の位置調整を行うための形状を持つ位置調整部を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記位置調整部は、前記レンズ保持部材の前記第２の部材に対する光軸方向の位置決めを行うための面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. 前記位置調整部は、前記第２の部材に対する前記第１の部材の段階的な前記位置調整を可能とする形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記位置調整部は、前記第１の部材の前記第２の部材に対する光軸回りでの回転により前記位置調整を可能とする形状を持つことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記位置調整部は、前記第１の部材及び前記第２の部材の周方向において均等な間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記レンズ保持部材と前記第２の部材が接着されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記レンズユニットは、該レンズ鏡筒が有する複数のレンズユニットのうち最も物体側に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒と、
   該レンズ鏡筒からの光束を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とするカメラ。