JP4731725B2

JP4731725B2 - レンズ鏡筒および光学機器

Info

Publication number: JP4731725B2
Application number: JP2001163097A
Authority: JP
Inventors: 達也佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-05-30
Also published as: JP2002350702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影装置や観察装置等の光学機器に用いられるレンズ鏡筒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ鏡筒におけるズームおよびフォーカス等の進退機構として、ヘリコイドネジや棒状のガイド部材によって光軸方向に進退させるものが知られている。また、カム環等に設けられたインナーカムと案内溝およびレンズ枠に設けられたカムフォロアーにより、レンズレンズ枠を光軸方向に進退させるレンズ鏡筒についても種々の提案がなされている。
【０００３】
後者のレンズ鏡筒としては、例えば図５および図６に示すものがある。図５には、上記レンズ鏡筒の沈胴状態を、図６には上記レンズ鏡筒のワイド撮影状態を表している。
【０００４】
これらの図において、１０１はレンズ鏡筒全体を支え、その光軸方向後端部にＣＣＤ取り付け部１１１ａを有する鏡筒本体であり、１０２は第１の移動レンズ、１０３は第２の移動レンズ、１０４は第３の移動レンズ、１０５は第４の移動レンズである。
【０００５】
１０６は鏡筒本体１０１に固定された固定枠、１０７は固定枠１０６の外周に回転可能に嵌合し、固定枠１０６の突き当て部１０６ａと突起部１０６ｂに内径リブ１０７ａが挟み込まれて光軸方向への移動が阻止されたカム環（カム筒）である。
【０００６】
１０８は第１の移動レンズ１０２を保持する第１レンズ保持筒であり、この第１レンズ保持筒１０８は鏡筒本体１０１とカム環１０６との間に配置されている。この第１レンズ保持筒１０８の後端部には、鏡筒本体１０１に形成された直進溝部１０１ａに係合するとともにカム環１０７の外周に形成されたカム溝部１０７ｃにも係合するテーパーコロ１０９が取り付けられている。
【０００７】
１１１，１１２，１１３，１１４は鏡筒本体１０１と固定枠１０６に両端を固定され、光軸に略平行に保持されたガイドバーである。
【０００８】
１１５は第２のレンズ１０３を保持する第２レンズ枠であり、スリーブ部１１５ａがガイドバー１１１に嵌合し、Ｕ溝部１１５ｂがガイドバー１１２に嵌合している。これにより、第２レンズ枠１１５はガイドバー１１１によって光軸方向に移動ガイドされるとともに、ガイドバー１１２によってガイドバー１１１を中心とした回転が阻止される。
【０００９】
１１６は第２レンズ枠１１５に固定され、カム環１０７の内周に形成されたカム溝部１０７ｄに係合するテーパーコロである。１１７は円筒コロである。この円筒コロ１１６は、図５に示す沈胴状態においてはカム環１０７の外周に形成された溝部１０７ｆの間に位置し、図６に示すズーム領域ではカム環１０７の外周側にある光軸にほぼ垂直な面１０７ｇと若干の隙間をあけて配置される。
【００１０】
１１８は第３の移動レンズ１０４を保持する第３レンズ枠であり、スリーブ部１１８ａがガイドバー１１３に嵌合し、Ｕ溝部１１８ｂがガイドバー１１４に嵌合している。これにより、第３レンズ枠１１８はガイドバー１１３によって光軸方向に移動ガイドされるとともに、ガイドバー１１４によってガイドバー１１３を中心とした回転が阻止される。
【００１１】
１２３は第４の移動レンズ１０５をレンズ保持板１２４とともに挟み込み保持する第４レンズ枠であり、スリーブ部１２３ａがガイドバー１１３に嵌合し、Ｕ溝部１２３ｂがガイドバー１１４に嵌合している。これにより、第４レンズ枠１２３はガイドバー１１３によって光軸方向に移動ガイドされるとともに、ガイドバー１１４によってガイドバー１１３を中心とした回転が阻止される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように構成されるレンズ鏡筒では、レンズ枠その他の鏡筒構成部材の個々の製造誤差により、レンズ鏡筒ごとに各レンズの偏芯調整や光軸方向の位置調整といった光学調整が必要になる。
【００１３】
しかしながら、上記レンズ鏡筒では、レンズ枠等にレンズの偏芯調整や光軸方向位置調整を容易にするための形状部が設けられていないため、光学調整が難しいという問題がある。
【００１４】
また、上記のように構成されるレンズ鏡筒では、光学調整時に、光学敏感度が比較的ゆるい第１の移動レンズ１０２を位置調整しても光学調整ができないため、光学敏感度的に調整可能な第３の移動レンズ１０４や第４の移動レンズ１０５等で調整せざるを得ない。
【００１５】
この場合、レンズ完成状態では光学調整ができないため、第１の移動レンズ１０２および第２の移動レンズ１０３と同等のダミーレンズを用意し、第３の移動レンズ１０４および第４の移動レンズ１０５を偏芯または傾き調整して所望の光学性能を得ることが知られている。
【００１６】
しかしながら、このようにダミーレンズを用いて光学調整を行うと、少なくとも第１の移動レンズ１０２および第２の移動レンズ１０３の製造誤差込みの光学調整ができない。したがって、所望の光学性能を得ることが難しいという問題がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明では、レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を接着により保持する保持部材とを有するレンズ鏡筒であって、前記レンズ枠は、光軸方向に突出した突起を有し、前記保持部材は、前記突起と当接して前記保持部材に対する前記レンズ枠の光軸方向の位置調整を行うため、周方向において光軸方向に前後して階段状に形成された複数の面を有する調整形状部を有し、前記複数の面は、前記レンズ枠の光軸直交方向への偏芯調整が可能なように光軸直交方向において前記レンズ枠の偏芯調整を許容する幅を有することを特徴とする。
【００１９】
本願発明により、調整形状部を基準面としてレンズ枠の偏芯調整を行うことが可能になるとともに、調整形状部を階段状に形成すること等によって各階段面をレンズ枠の光軸方向の位置決め基準面とすることが可能となる。したがって、レンズの偏芯調整および光軸方向の位置調整を、個々のレンズ鏡筒において容易に行うことが可能となる。
【００２０】
なお、上記調整形状部は、例えば、光軸直交方向においてレンズ枠の偏芯調整を許容する幅を持ち、周方向に連なって光軸方向において前後する階段形状とするのがよい。これにより、調整形状部を設ける保持部材やレンズ枠をモールド成形するための型の補正を容易に行うことができるため、結果的にレンズの倒れが保証され、レンズ鏡筒の光学性能が保証されることになる。
【００２１】
そして、本願発明において、上記調整形状部により光学調整されるレンズ又は第１および第２のレンズからなるレンズ群を、撮影光学系を構成する複数のレンズ又はレンズ群のうち最も物体側に配置されたもの、すなわち鏡筒外部から調整操作することができるレンズ又はレンズ群とすることにより、個々のレンズ鏡筒ごとに光学性能、無限遠ピントおよび所定の至近距離が保証される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１から図４には、本発明の実施形態であるデジタルスチルカメラ用レンズ鏡筒の構成を示す。
【００２３】
図４には、上記レンズ鏡筒を分解して示しており、図１には上記レンズ鏡筒の沈胴状態を示している。また、図２には上記レンズ鏡筒のワイドズーム状態を示しており、図３には上記レンズ鏡筒のテレズーム状態を示している。
【００２４】
これらの図において、１はレンズ鏡筒全体を支え、ＣＣＤ取付け部１ａを有するＣＣＤホルダー、２は第１レンズ（請求の範囲にいう第１のレンズ）２ａと第２レンズ（請求の範囲にいう第２のレンズ）２ｂからなる第１移動レンズ群、３は第２移動レンズ、４は第３移動レンズである。５はＣＣＤホルダー１に固定された案内筒である。
【００２５】
なお、上記ＣＣＤホルダー１と案内筒５により請求の範囲にいう鏡筒本体部分が構成される。
【００２６】
６は案内筒５の外周に回転可能に嵌合したカム環である。このカム環６は、案内筒５の突き当て部５ａと突起部５ｂとに内径リブ６ａがバヨネット結合されることによって光軸方向の動きが阻止されている。
【００２７】
８は第１レンズ２ａを保持する第１レンズ枠（請求の範囲にいう第１のレンズ枠）、９は第２レンズ２ｂを保持する第２レンズ枠（請求の範囲にいう第２のレンズ枠）である。
【００２８】
７は第１レンズ枠８および第２レンズ枠９（すなわち第１移動レンズ群２）を保持する第１レンズ保持筒（保持部材）である。この第１レンズ保持筒７の外周には、案内筒５に形成された案内溝部５ｃに嵌合し、かつカム環６の内周に形成されたカム溝部６ｂに係合するテーパーコロ（カムフォロアー）１０が固定されている。
【００２９】
１１は第１レンズ保持筒７に固定された飾り環、１２は飾り環１１に固定されたレンズ名称などを表示したシートである。
【００３０】
１３，１４は略光軸方向に延びるガイドバーである。これらガイドバー１３，１４はそれぞれ、光軸方向前端部が第１レンズ保持筒７内に設けられた片端支持部７ａ，７ｂに固定され、後端部が第１レンズ保持筒７の後端部に一体的に結合された金属板１５に固定されている。なお、金属板１５は、第１レンズ保持筒７の後端部に設けられた位置決めダボ（不図示）によって位置決めされている。
【００３１】
１６は第２移動レンズ３を保持する第２移動レンズ枠である。この第２移動レンズ枠１６に設けられたスリーブ部１６ａはガイドバー１４に嵌合し、Ｕ溝部１６ｂはガイドバー１３に係合している。これにより、第２移動レンズ枠１６は、スリーブ部１６ａとガイドバー１４との嵌合によって光軸方向に移動ガイドされ、Ｕ溝部１６ｂとガイドバー１３との係合によってガイドバー１４を中心とした回転が阻止される。
【００３２】
１７は第２移動レンズ枠１６に固定され、カム環６の内周に形成されたカム溝部６ｃに係合するテーパーコロである。
【００３３】
１９，２０は光軸方向に延びるガイドバーである。これらガイドバー１９，２０はそれぞれ、光軸方向後端部がＣＣＤホルダー１内に設けられた片端支持部１ａ，１ｂに固定され、前端部がＣＣＤホルダー１の前端部に一体的に結合された金属板２１に固定されている。なお、金属板２１は、ＣＣＤホルダー１の前端部に設けられた位置決めダボ１ｃにより位置決めされている。
【００３４】
１８は第３移動レンズ４を保持する第３移動レンズ枠である。この第３移動レンズ枠１８に設けられたスリーブ部１８ａはガイドバー１９に嵌合し、Ｕ溝部１８ｂがガイドバー２０に係合している。これにより、第３移動レンズ枠１８は、スリーブ部１８ａとガイドバー１９との嵌合により光軸方向に移動ガイドされ、Ｕ溝部１８ｂとガイドバー２０との係合によりガイドバー１９を中心とした回転が阻止される。
【００３５】
２２は第２移動レンズ枠１６に取り付けられてこの第２移動レンズ枠１６とともに一体的に光軸方向に移動する絞り装置、２３は絞り装置２２を駆動する絞りモータ、２４は絞りモータ２３に駆動信号を伝達し、絞り装置２２の移動に伴って曲げ部２４ａが光軸方向に移動する絞りＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）である。
【００３６】
２５は案内筒５に取り付けられ（取り付け部は不図示）、絞りＦＰＣ２４の曲げ部２４ａの光軸方向へのＵターン移動を補助するＦＰＣ押え板である。
【００３７】
２６は第３移動レンズ枠１８に取り付けられたラック、２７は第３移動レンズ４を光軸方向に移動させるためのステッピングモータであり、その出力軸として設けられた送りネジ２８にラック２６がかみ合っている。このため、ステッピングモータ２７が回転すると、送りネジ２８とラック２６とのかみ合い作用によって第３移動レンズ４が光軸方向に駆動される。
【００３８】
２９は送りネジ２８を保持するモータ保持部材であり、ステッピングモータ２７の駆動部の近傍に配置されたモータ固定部２９ａにより光軸方向からＣＣＤホルダー１に固定されている。ステッピングモーター２７は、不図示の制御回路からＦＰＣを介して伝達された駆動信号によって駆動制御される。
【００３９】
ステッピングモータ２７の組み込み方法としては、ラック２６を取り付けた第３移動レンズ枠１８をＣＣＤホルダー１に取り付けたガイドバー１９，２０に嵌合させながら、ラック２６を送りネジ２８にはめ込み、モータ固定部２９ａをＣＣＤホルダー１に取り付け、金属板２１をＣＣＤホルダー１に取り付けるようにすればよい。
【００４０】
以上により、不図示のステッピングモータ２７用のＦＰＣと共に、１つのユニットとして構成することができる。
【００４１】
一方、前側のユニットについては、絞りモータ２３に半田付けした絞りＦＰＣ２４をＦＰＣ押え板２５に所定の長さ位置で組み込み、１つのユニットとなった絞り装置２２を、テーパーコロ１７を取り付けた第２移動レンズ枠１６に取り付け、テーパーコロ１０を取り付けた第１移動レンズ枠７に、ガイドバー１３，１４および金属板１５とともに組み込む。
【００４２】
テーパーコロ１０は案内筒５の案内溝部５ｃおよびカム環６のカム溝部６ｂに挿入される。
【００４３】
テーパーコロ１０は、プラスチックにより形成された第１レンズ保持筒７に、それよりも強度の高い金属板１５が結合されているので、図２または図３に示すように、図中のＢ方向およびＣ方向から第１レンズ保持筒７に衝撃や大きな外力が加わっても、第１レンズ保持筒７が変形する（撓む）ことがなく、テーパーコロ１０がカム溝部６ｂから外れることはない。
【００４４】
また、テーパーコロ１７は案内筒５の案内溝部５ｄおよびカム環６のカム溝部６ｃに挿入される。
【００４５】
テーパーコロ１７は、図１に示す鍔部（ストッパー部）１７ａを一体に有するので、図２または図３に示すように、図中のＢ方向およびＣ方向から第１レンズ保持筒７に衝撃や大きな外力が加わったときには、鍔部１７ａが案内筒５の内周面に当接してテーパーコロ１７のカム溝部６ｃに対する挿入状態を維持する（コジリのような動きを阻止する）ので、テーパーコロ１７がカム溝部６ｃから外れることはない。
【００４６】
また、カム環６の内径リブ６ａが案内筒５の突起部５ｂにバヨネット結合され、ＦＰＣ押え板２５が案内筒５に取り付けられ、１つのユニットとして構成される。
【００４７】
ＣＣＤホルダー１を含む後側ユニットと、第１レンズ保持筒７を含む前側ユニットは、ＣＣＤホルダー１内に設けた切り欠き部１ｅに絞りＦＰＣ２４を挿入した状態で、案内筒５に設けられたビス穴部５ｅとＣＣＤホルダー１に設けられた穴部１ｆを用いてビス結合される。カム環６はカム環６内に設けられた切り欠き部６ｅとＣＣＤホルダー１内に設けられた突起部１ｄとにより所定角度以上の回転が阻止される。
【００４８】
第１レンズ枠８および第２レンズ枠９には、前後のユニットが結合された後、レンズ撮影状態で微小な光学調整が行われる。具体的には、第１レンズ枠８の後部には突起８ａが設けられており、この突起８ａを、第２レンズ枠９に周方向に連なるように階段状に設けられた、調整形状部としての階段面９ｂ，９ｃ，９ｄのうちいずれかに突き当てて、ベストな光学調整状態になるよう第１レンズ２ａと第２レンズ２ｂとの間隔調整（光軸方向位置調整）が行われる。
【００４９】
また、第１レンズ枠８は突起８ａを階段面９ｂ，９ｃ，９ｄのうちいずれかに突き当てた状態で光軸と直交する方向に偏芯調整でき（すなわち、各階段面は第１レンズ枠８の偏芯調整を許容する光軸直交方向幅を有する）、上記間隔調整と合わせてベストな光学調整状態になるように偏芯調整を行う。調整後は第１レンズ枠８と第２レンズ枠９とを接着等により結合させる。
【００５０】
また、第２レンズ枠９の後部には突起９ａが設けられており、この突起９ａを、第１レンズ保持筒７に周方向に連なるように階段状に設けられた、調整形状部としての階段面７ｃ，７ｄ，７ｅのうちいずれかに突き当てて、レンズおよび鏡筒部品の製造誤差により発生するピントずれをキャンセルさせる。その方法としては、第３移動レンズ枠１８が所定の移動範囲で無限ピントおよび所定の至近距離が得られるように突起９ａを突き当てる階段面を決定する。
【００５１】
また、第２レンズ枠９の突起８ａを階段面７ｃ，７ｄ，７ｅのうちいずれかに突き当てた状態で光軸と直交する方向に偏芯調整できる（すなわち、各階段面は第２レンズ枠９の偏芯調整を許容する光軸直交方向幅を有する）。調整後は第２レンズ枠９と第１レンズ保持筒７とを接着等により結合させる。
【００５２】
３０はＢＯＸ内に減速機構が内蔵されたステッピングモータである。このステッピングモータ３０は、ＣＣＤホルダー１に取り付けられており、出力ギヤがカム環６の大ギヤ部６ａにかみ合っている。ステッピングモータ３０は不図示の制御回路からＦＰＣを介して伝達された駆動信号によって駆動制御される。
【００５３】
次に、以上のように構成されたレンズ鏡筒の動作を説明する。図１の沈胴（収納）状態から図２のワイド状態にするために、ステッピングモータ３０に駆動信号が伝達されると、ステッピングモータ３０は回転し、ステッピングモータ３０の出力はカム環６の大ギヤ部６ｄに伝達される。こうしてカム環６が回転することにより、第１レンズ保持筒７は、テーパーコロ１０と案内溝部５ｃとの係合によって回転が阻止されているので、テーパーコロ１０とカム溝部６ｂとの係合作用によって光軸方向に駆動され、沈胴状態から案内筒５の前方に突出した図２の状態に移行する。
【００５４】
この際、第２レンズ枠１６は、ガイドバー１３，１４によりガイドおよび回転阻止されながらカム溝部６ｃとテーパーコロ１７との係合作用によって光軸方向に駆動される。
【００５５】
また、同時に、ステッピングモータ２７にも駆動信号を伝達し、第３移動レンズ枠１８を図２のワイド状態に移動させる。
【００５６】
そして、ワイド状態から図３に示すテレ状態とするには、同様にステッピングモータ３０を駆動させて第１レンズ保持筒７と第２移動レンズ枠１６とを繰り出し、ステッピングモータ２７を駆動させて第３移動レンズ枠１８を図３のテレ状態まで駆動させる。
【００５７】
なお、本実施形態では、第１レンズ保持筒７を請求項１又は４にいう保持部材として説明したが、第２移動レンズ枠９を保持部材としても請求項１に記載の発明は成立する。
【００５８】
また、本実施形態では、デジタルスチルカメラに用いられるレンズ鏡筒について説明したが、本発明は、ビデオカメラやフィルムカメラといった他の撮影装置のレンズ鏡筒や双眼鏡、望遠鏡等の観察装置のレンズ鏡筒にも適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、調整形状部を基準面としてレンズ枠の偏芯調整を行うことができるとともに、調整形状部を階段状に形成すること等によって各階段面をレンズ枠の光軸方向の位置決め基準面とすることができる。したがって、レンズの偏芯調整および光軸方向の位置調整を、個々のレンズ鏡筒において容易に行うことができる。
【００６０】
ここで、上記調整形状部を、例えば、光軸直交方向においてレンズ枠の偏芯調整を許容する幅を持ち、周方向に連なって光軸方向において前後する階段形状とすれば、調整形状部を設ける保持部材やレンズ枠をモールド成形するための型の補正を容易に行うことができるため、結果的にレンズの倒れが保証され、レンズ鏡筒の光学性能が保証される。
【００６１】
そして、本願発明において、上記調整形状部により光学調整されるレンズ又は第１および第２のレンズからなるレンズ群を、撮影光学系を構成する複数のレンズ又はレンズ群のうち最も物体側に配置されたもの、すなわち鏡筒外部から調整操作することができるレンズ又はレンズ群とすれば、個々のレンズ鏡筒ごとに光学性能、無限遠ピントおよび所定の至近距離を保証することができる。
【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沈胴状態を示す断面図である。
【図２】上記第１実施形態のレンズ鏡筒のワイド状態を示す断面図である。
【図３】上記第１実施形態のレンズ鏡筒のテレ状態を示す断面図である。
【図４】上記レンズ鏡筒の構成を示す分解斜視図である。
【図５】従来のレンズ鏡筒の沈胴状態を示す断面図である。
【図６】従来のレンズ鏡筒のワイド状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ＣＣＤホルダー
２第１移動レンズ群
３第２移動レンズ
４第３移動レンズ
５案内筒
６カム環
７第１レンズ保持筒
８第１レンズ枠
９第２レンズ枠
７ｃ〜７ｅ，９ｂ〜７ｄ階段面
１０，１７カムフォロアー
１３，１４，１９，２０ガイドバー
１５，２１金属板
２７，３０ステッピングモータ

Claims

レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を接着により保持する保持部材とを有するレンズ鏡筒であって、
前記レンズ枠は、光軸方向に突出した突起を有し、
前記保持部材は、前記突起と当接して前記保持部材に対する前記レンズ枠の光軸方向の位置調整を行うため、周方向において光軸方向に前後して階段状に形成された複数の面を有する調整形状部を有し、
前記複数の面は、前記レンズ枠の光軸直交方向への偏芯調整が可能なように光軸直交方向において前記レンズ枠の偏芯調整を許容する幅を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
前記突起と前記突起に対応する前記調整形状部とを複数有し、
前記突起と前記突起と当接する前記調整形状部の面を変えることで、前記レンズ枠は光軸方向に平行移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記レンズは、撮影光学系を構成する複数のレンズのうち最も物体側に配置されたレンズ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。
前記保持部材の外周にカム溝を有するカム環を有し、
前記保持部材は、前記カム溝と係合するカムフォロアーを有し、
前記カム環が回転することで前記保持部材は光軸方向に移動することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
請求項１から４のいずれか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。