JP4740671B2 - ズームレンズ鏡筒及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズ鏡筒及びそれを備えた撮像装置に関する。

一般的に、ズームレンズ鏡筒は、円筒状の固定枠と、固定枠に回動可能且つ光軸方向に実質的に移動不能に収納された円筒状のカム枠と、カム枠の内部に収納され、カム枠に対して光軸方向に変位可能な１又は複数のレンズ群とを有する。カム枠には各レンズ群に対応するカム溝が形成されている。カム枠が固定枠に対して回転することにより、カム溝に沿ってレンズ群がカム枠に対して光軸方向に変位することにより焦点距離変更（変倍）が行われる仕組みとなっている。

一般的に、ズームレンズ鏡筒では、合焦（フォーカス）や焦点距離変更（変倍）のときに駆動されるレンズ群等の位置をセンサによって検出している。センサによって検出されたレンズ群等の位置情報から撮影距離や焦点距離といった情報が算出され、露出やストロボ光の制御等に利用されている。

レンズ群等の位置検出は、例えば特許文献１に記載されているように、固定枠の内部に貼着された、エンコーダパターンが形成されたフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）と、カム枠のＦＰＣと対向する位置に設けられたブラシとを用いて、カム枠の固定枠に対する回転量を検出する方法を利用して行われる。

また、別の方法として、カム枠の外周に設けられたギヤと係合される、エンコーダパターンとブラシとが一体となった回転式のセンサを用いて、カム枠の回転量を減速機構を介して検出する方法が挙げられる。
特開２００２−１６２５５７号公報

しかしながら、前者の方法では、固定枠へのＦＰＣの貼り付け誤差やカム枠と固定枠との組み立て誤差等が位置検出精度に影響するため、高精度にレンズ群の位置を検出することが困難であるという問題がある。

また、後者の方法では、カム枠外周に設けられた比較的大きなギヤの回転を比較的小さな回転式検出センサで検出するため、大きな減速が必要となり、高精度にレンズ群の位置を検出することが困難であるという問題がある。

本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高精度な位置検出が可能であるズームレンズ鏡筒を提供することにある。

本発明に係るズームレンズ鏡筒は、円筒状の第１の枠と、円筒状の第２の枠と、レンズ用ピンと、レンズ群と、センサ用ピンと、センサとを有する。第２の枠は第１の枠内に回動可能である。且つ、第２の枠は軸方向に実質的に移動不能に収納嵌合されている。第２の枠はレンズ用溝及びセンサ用溝を有する。レンズ用ピンはレンズ用溝に摺動自在に係合する。レンズ群は第１の枠に対して回動不能である一方、第２の枠に対して相対的に回動可能である。レンズ群はレンズ用ピンに対して変位不能に設けられている。且つ、レンズ群は第１の枠の軸方向と同一方向の光軸を有する。レンズ群は第２の枠が第１の枠に対して相対的に回動することによりレンズ用ピンと共にレンズ用溝に沿って第２の枠に対して光軸方向に変位する。センサ用ピンは第１の枠に対して回動不能である一方、第２の枠に対して相対的に回動可能に設けられている。且つ、センサ用ピンはセンサ用溝に摺動自在に係合している。センサ用ピンは第２の枠が第１の枠に対して相対的に回動することによりレンズ用ピン及びレンズ群と連動してセンサ用溝に沿って第２の枠に対して光軸方向に変位する。センサはセンサ用ピンの第２の枠に対する光軸方向の変位量を検出するものである。

本発明に係る撮像装置とは上記レンズ鏡筒を備えている。尚、撮像装置とは、例えば銀塩カメラ、デジタルスチルカメラ、アナログ又はデジタルビデオカメラ等のことをいう。

本発明によれば、高精度な位置検出が可能であるレンズ鏡筒を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）図１は本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１の側面図である。

図２はズームレンズ鏡筒１の構成を説明するための分解斜視図である。

図３は駆動ピン１６を中心としたズームレンズ鏡筒１の断面図である。

図４はズームガイドポール３４を中心としたズームレンズ鏡筒１の断面図である。

図５はカム枠１５の第１の斜視図である。

図１に示すようにズームレンズ鏡筒１は、それぞれ鏡筒外部から視認可能な円筒状のマニュアルフォーカスリング１０、マニュアルズームリング１１、及び筐体としてのレンズベース１２を有する。マニュアルフォーカスリング１０及びマニュアルズームリング１１はそれぞれレンズベース１２に対して回動可能である。マニュアルフォーカスリング１０には、露出する外周部に光軸方向Ａに延びるストライプ状の凹凸が表面に形成された樹脂（ゴム）製のフォーカスゴムリング１３が取り付けられている。一方、マニュアルズームリング１１には、露出する外周部に光軸方向Ａに延びるストライプ状の凹凸が表面に形成された樹脂（ゴム）製のズームゴムリング１４が取り付けられている。これらゴムリング１３、１４はマニュアルフォーカスリング１０、マニュアルズームリング１１の感触をよくし、操作性を向上する機能を有するものである。

図２に示すように、光軸方向Ａと同一方向の軸を有する円筒状のカム枠（第２の枠）１５には、外周面から突出する駆動ピン１６が設けられており、マニュアルズームリング１１はその駆動ピン１６を介してカム枠１５に回動不能に結合されている。また、レンズベース１２は本体枠（第１の枠）１８に対して回動不能である。このため、マニュアルズームリング１１をレンズベース１２に対して回動させると、その回動に同調してカム枠１５もレンズベース１２（本体枠１８）に対して回動する仕組みとなっている。

尚、カム枠１５の端部にはカムギヤ１５ａが設けられており、図１に示すように、そのカムギヤ１５ａはズームレンズ鏡筒１から露出している。このため、組み立て製造時において、カムギヤ１５ａに電動モータで駆動される外付けギヤ（図示せず）を係合することにより、カム枠１５を駆動することができる。従って、フォーカスレンズ（ズームレンズ鏡筒１においては第５レンズ群２７）の位置補正を行うバックフォーカス調整の自動化が可能となり、組み立て効率を向上させることができる。

図２に示すように、カム枠（第２の枠）１５は、カム枠１５と同じ軸を有する円筒状の本体枠（第１の枠）１８に対して回動可能且つ軸方向に実質的に移動不能に収納されている。本体枠１８の一方の端面には第１群枠ユニット２０が回動不能に取り付けられている。第１群枠ユニット２０は、第１レンズ群１９と、第１レンズ群１９の周囲に設けられた樹脂製の第１群枠３７とを有する。第１レンズ群１９のさらに前方には本体枠１８に取り付けられた、第１レンズ群１９を保護するためのフロントベース４９が設けられている。

図６はカム枠１５の第２の斜視図である。

図６に示すように、カム枠１５の本体枠１８側端面には、本体枠１８に向けて突出する矩形状の突起部１５ｂが設けられている。一方、その突起部１５ｂに対応して、本体枠１８には切欠き部１８ａが設けられている。切欠き部１８ａは突起部１５ｂよりも大きく構成されている。

図７はカム枠１５が本体枠１８に組み込まれている状態の部分側面図である。

図７に示すように、カム枠１５が本体枠１８に組み込まれている状態では、カム枠１５に設けられた突起部１５ｂは本体枠１８に設けられた切欠き部１８ａに入り込んだ状態となっている。このため、カム枠１５は所定範囲（図７に図示するカム移動範囲Ｒ）でのみ回動可能となる。従って、例えば、補修時などにおいて、マニュアルズームリング１１が取り外された際にも、不用意なカム枠１５の回転が規制され、カムピン４２〜４４がカム溝４５〜４７から脱落することが効果的に抑制される。

図８は枠ユニット２２、２４、２６をカム枠１５内へ挿入する際のカム枠１５と本体枠１８との関係を説明するための部分側面図である。

図８に示すように、枠ユニット２２、２４、２６をカム枠１５内へ挿入するときは、突起部１５ｂは切欠き部１８ａに挿入されておらず、カム枠１５が本体枠１８に乗り上げている状態となっている。このため、カム枠１５は本体枠１８からＤ方向に突起部１５ｂの光軸方向Ａの長さ分だけ突出する。このように、本体枠１８からカム枠１５が突出することにより、枠ユニット２２、２４、２６のカム枠１５内への挿入が容易となる。 カム枠１５に枠ユニット２２、２４、２６を挿入した後、カム枠１５が本体枠１８に対して相対的に回転され、突起部１５ｂが切欠き部１８ａに挿入される。そうすることによって、本体枠１８から突出していたカム枠１５の端面と本体枠１８の端面とがほぼ面一となる。従って、中間枠３０及びマスターフランジ３１の取り付けが可能となる。

尚、中間枠３０を本体枠１８に取り付けることにより中間枠３０に取り付けられた板ばね５８によりカム枠１５が光軸方向Ａに付勢され、カム枠１５が本体枠１８に対して光軸方向Ａに実質的に移動不能となる。

また、突起部１５ｂが切欠き部１８ａに挿入されると、カム枠１５は本体枠１８に対して、回転方向に抜け止めされるようになっている。従って、板ばね５８と切欠き部１８ａとにより光軸方向と回転方向との動きが規制される構成されている。このため、ズーミング状態において落下などの衝撃がズームレンズ鏡筒１に加わった場合であっても、カム枠１５の本体枠１８からの脱落を効果的に抑制することができる。

さらに、突起部１５ｂが切欠き部１８ａに挿入されると、カムピン４２〜４４はカム溝４５〜４７のみに摺動して変位することが可能となり、カムピン４２〜４４がカム溝４５〜４７から挿入用カム溝５１〜５３に移動することが規制されるように構成されている。このため。ズーミング状態において落下などの衝撃がズームレンズ鏡筒１に加わった場合であっても、カム枠１５からの枠ユニット２２、２４、２６の脱落が効果的に抑制される。

本体枠１８の他方の端面にはフォーカス駆動部２９が回動不能に取り付けられている。

図９はフォーカス駆動部２９の分解斜視図である。

図９に示すように、フォーカス駆動部２９は本体枠１８の端面に取り付けられた中間枠３０と、第５レンズ群２７及び第５レンズ群２７の周囲に設けられた樹脂製の第５群枠４１を備えた第５群枠ユニット２８と、フォーカスステッピングモータ１７と、マスターフランジ３１とを有する。５つのレンズ群のうち最もマスターフランジ３１に近い第５レンズ群２７は主としてフォーカスレンズとしての機能を有する。中間枠３０はマスターフランジ３１と本体枠１８とを連結させるための部材である。中間枠３０の中央部分には中間枠開孔部３０ａが設けられており、第１レンズ群１９〜第４レンズ群２５を通過した光が第５レンズ群２７を経由してマスターフランジ３１に入射するように構成されている。

マスターフランジ３１には、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）といった撮像素子５０が収納されている。撮像素子５０は、入射した光を電気信号に変換し、変換された電気信号を外部に出力する機能を有する。

中間枠３０には、対をなす第１フォーカスガイドポール３２及び第２フォーカスガイドポール３３が設けられている。第１フォーカスガイドポール３２及び第２フォーカスガイドポール３３はそれぞれ一端がマスターフランジ３１によって固定されている。一方、第５群枠ユニット２８は、開孔２８ｂが設けられた筒状部２８ａと、開孔２８ｃとを有する。比較的光軸方向Ａに長い開孔２８ｂには第１フォーカスガイドポール３２が嵌合している。この第１フォーカスガイドポール３２が主軸として機能し、第１フォーカスガイドポール３２に直交する方向を軸とした第５群枠ユニット２８の回動が規制されている。比較的光軸方向Ａに短い開孔２８ｃには第２フォーカスガイドポール３３が嵌合している。第２フォーカスガイドポール３３により第１フォーカスガイドポール３２を軸とした第５群枠ユニット２８の回動が規制されている。

第５群枠ユニット２８には、第５群枠４１とフォーカスステッピングモータ１７とを連結するラック（図示せず）が設けられている。マニュアルフォーカスリング１０が回動されると、フォトカプラ（図示せず）によりその回動が検出され、回動に応じた電気信号がフォーカスステッピングモータ１７に入力される。その電気信号によりフォーカスステッピングモータ１７が駆動される。それにより第５群枠ユニット２８が光軸方向Ａに変位され、フォーカシング（合焦）が行われる。勿論、撮像素子５０の出力からのコントラスト検出によるオートフォーカス（ＡＦ）に基づくフォーカシングも可能となっている。

また、フォーカスステッピングモータ１７にはモータの回転検出を行うエンコーダ（図示せず）が直結されており、フォーカスステッピングモータ１７の回転速度を高めることができる。このため、マニュアルフォーカスリング１０の回転に追従した素早いフォーカシングが可能となっている。

本体枠１８の両端面に対面するように固定されている第１群枠ユニット２０とフォーカス駆動部２９との間には、カム枠１５の内部を光軸方向Ａに相互に並行に延びる第１ズームガイドポール３４、第２ズームガイドポール３５、及び第３ズームガイドポール３６が設けられている。また、カム枠１５の内部には第２群枠ユニット２２、第３群枠ユニット２４、及び第４群枠ユニット２６が設けられている。

平面視略円形の第２群枠ユニット２２は、第２レンズ群２１と、第２レンズ群２１の周囲に設けられた樹脂製の第２群枠３８とを有する。また、外周端部には光軸方向Ａの長さが比較的長い切欠き部２２ａと、同長さが比較的短い切欠き部２２ｂ及び２２ｃとが設けられている。それら切欠き部２２ａ〜２２ｃのうち比較的長い切欠き部２２ａは主軸としての第１ズームガイドポール３４と嵌合している。また、比較的短い切欠き部２２ｂは第２ズームガイドポール３５と嵌合している。切欠き部２２ｃは第３ズームガイドポール３６との干渉を防ぐための逃げ穴である。これらズームガイドポール３４、３５及び切欠き部２２ａ、２２ｂにより、第２群枠ユニット２２は本体枠１８に対して光軸方向Ａに変位可能とされており、且つ光軸方向Ａ以外の方向への変位・回動等が規制されている。

略円柱状の第３群枠ユニット２４は、第３群枠３９と、第３群枠の内部に収納された、光軸方向Ａにそれぞれ垂直なヨー方向及びピッチ方向に変位可能に構成された第３レンズ群２３を有しており、像ぶれ補正機能を有するものである。また、第３群枠ユニット２４は、第３群枠３９にねじ止めされたシャッタ４８を有する。

第３群枠ユニット２４の外周端部には、光軸方向Ａの長さが比較的長い切欠き部２４ａと、同長さが比較的短い切欠き部２４ｂとが設けられている。それら切欠き部２４ａ、２４ｂのうち比較的長い切欠き部２４ａは主軸としての第２ズームガイドポール３５と嵌合している。また、比較的短い切欠き部２４ｂは第１ズームガイドポール３４と嵌合している。これらズームガイドポール３４、３５及び切欠き部２４ａ、２４ｂにより、第３群枠ユニット２４は本体枠１８に対して光軸方向Ａに変位可能とされており、且つ光軸方向Ａ以外の方向への変位・回動等が規制されている。また、切欠き部４８ｂはシャッタに設けられた第３ズームガイドポール３６の逃げ穴である。

第４群枠ユニット２６は、第４レンズ群２５と、第４レンズ群２５の周囲に設けられた樹脂製の第４群枠４０とを有する。また、外周端部には光軸方向Ａの長さが比較的長い切欠き部２６ａと、同長さが比較的短い切欠き部２６ｂとが設けられている。それら切欠き部２６ａ、２６ｂのうち比較的長い切欠き部２６ａは主軸としての第３ズームガイドポール３６と嵌合している。また、比較的短い切欠き部２６ｂは第１ズームガイドポール３４と嵌合している。これらズームガイドポール３４、３６及び切欠き部２６ａ、２６ｂにより、第４群枠ユニット２６は本体枠１８に対して光軸方向Ａに変位可能とされており、且つ光軸方向Ａ以外の方向への変位・回動等が規制されている。

以上のように、第２群枠ユニット２２は第１ズームガイドポール３４を主軸とし、第３群枠ユニット２４は第２ズームガイドポール３５を主軸とし、そして第４群枠ユニット２６は第３ズームガイドポール３６を主軸としている。すなわち、枠ユニット２２、２４、２６はそれぞれ異なるガイドポールを主軸としている。

主軸とされるガイドポール（以下、「主軸ガイドポール」とすることがある。）は主軸と直交する方向を軸とする回動を規制する機能を主として有するものである。このため、主軸ガイドポールには比較的光軸方向Ａに長い切欠き部２２ａ、２４ａ、２６ａが嵌合される。従って、例えば、枠ユニット２２、２４、２６の主軸ガイドポールが共通している場合は、光軸方向Ａに比較的長い切欠き部２２ａ、２４ａ、２６ａを光軸方向Ａに配置する必要がある。さらに、枠ユニット２２、２４、２６のズーミング時の移動量を考慮して主軸ガイドポールの光軸方向には大きなスペースが必要である。その結果、ズームレンズ鏡筒の光軸方向Ａの寸法が大きくなってしまう。しかしながら、本実施形態１のように、枠ユニット２２、２４、２６のそれぞれの主軸ガイドポールを相互に異ならしめることにより、切欠き部２２ａ、２４ａ、２６ａの相互干渉を考慮する必要がなくなり、光軸方向Ａの寸法を小さくすることが可能となる。

また、主軸近傍に設けられたカムピン４２〜４４の位相の設計自由度を大きくすることが可能となり、各枠ユニット２２、２４、２６のズームガイドポール３４〜３６に対する姿勢精度、カム枠１５の組み立て性、カム枠１５の成形性を合わせて向上することができる。

図１０はカム枠１５とカムピン４２〜４４との相関を表す模式図である。

図１１はカム溝４５〜４７の位相及び軌跡を説明するためのカム枠１５の展開図である。

図２や図１０に示すように、枠ユニット２２、２４、２６には、それぞれ主軸となるズームガイドポール３４〜３６の近辺にカムピン４２〜４４が設けられている。一方、カム枠１５の内周面にはカムピン４２〜４４に対応したカム溝４５〜４７が設けられている。詳細には、第２群枠ユニット２２は第１カムピン（レンズ用ピン）４２を有する。第１カムピン４２はカム枠１５の内周面に設けられた第１カム溝（レンズ用溝）４５に摺動自在に係合している。第３群枠ユニット２４は第２カムピン４３を有する。第２カムピン４３はカム枠１５の内周面に設けられた第２カム溝４６に摺動自在に係合している。第４群枠ユニット２６は第３カムピン４４を有する。第３カムピン４４はカム枠１５の内周面に設けられた第３カム溝４７に摺動自在に係合している。

カム溝４５〜４７は、カム枠１５の周面上に、それぞれ光軸方向Ａ（カム枠１５の開孔方向）に角度をなすように延びるように形成されている。このため、カム枠１５を本体枠１８に対して回動されると、本体枠１８に回動不能であると共にカム枠１５に対して回動可能な枠ユニット２２、２４、２６のそれぞれは、ズームガイドポール３４〜３６に案内されて光軸方向Ａに変位するようになっている。具体的にカム溝４５〜４７は相互に別位相且つ別軌跡に形成されている。このため、カム枠１５を本体枠１８に対して相対的に回転させると、枠ユニット２２、２４、２６はそれぞれ異なる動作でカム枠１５に対して光軸方向Ａに変位する。すなわち、カム枠１５を相対的に回転させることにより、枠ユニット２０、２２、２４、２６、２８相互間の距離及び枠ユニット２０、２２、２４、２６、２８と撮像素子５０との間の距離を変化させることができる。従って、カム枠１５を本体枠１８に対して相対的に回転させることにより、ズーム（変倍）可能となっている。

尚、本明細書においてカム溝の「軌跡」とはカム枠１５の周面上の平面形状のことをいう。「同軌跡」とは、複数の軌跡のカム枠１５の周面上の平面形状が相互に等しく、周回方向に移動させることにより完全に重なり合うことをいう。「別軌跡」とは、複数の軌跡のカム溝の周面上の平面形状が相互に異なることをいう。

また、本明細書においてカム溝の「位相」とはカム枠１５の周面における周回方向の位置のことをいう。「同軌跡且つ別位相」とは、複数の軌跡のカム枠１５の周面上の平面形状は相互に等しいものの、カム枠１５の周面における周回方向の位置が相互に異なることをいう。

図１１等に示すように、第２群枠ユニット２２に設けられた第１カムピン４２が摺動自在に係合する第１カム溝４５はカム枠１５の端部から離れた中央部にのみ設けられている。第１カム溝４５の断面形状は約６０度のテーパー形状となっている。第１カム溝４５のマスターフランジ３１側の端には、光軸方向Ａと平行な第１挿入用カム溝５１が連結形成されている。第１挿入用カム溝５１は本体枠１８の端面に至るように形成されている。この第１挿入用カム溝５１はレンズ使用状態においては使用されない（第１カムピン４２と係合しない）ものである。第１挿入用カム溝５１は第２群枠ユニット２２をカム枠１５内に挿入する際に使用するものである。第１カムピン４２を第１挿入用カム溝５１の位置に合わせると、ズームガイドポール３４〜３６と切欠き２２ａ〜２２ｃとの位置が合うようになっている。このため、第１カムピン４２を第１挿入用カム溝５１の位置に合わせた状態で第２群枠ユニット２２をカム枠１５に挿入することができる。

また、第３群枠ユニット２４に設けられた第２カムピン４３が摺動自在に係合する第２カム溝４６も、第１カム溝４５と同様に、カム枠１５の端部から離れた中央部にのみ設けられている。第２カム溝４６のマスターフランジ３１側の端には、光軸方向Ａと平行な第２挿入用カム溝５２が連結形成されている。第２挿入用カム溝５２は本体枠１８の端面に至るように形成されている。第２挿入用カム溝５２は第３群枠ユニット２４をカム枠１５に挿入する際のみに使用するものである。第２カムピン４３を第２挿入用カム溝５２の位置に合わせると、ズームガイドポール３５、３６と切欠き２４ａ、２４ｂとの位置が合うようになっている。このため、第２カムピン４３を第２挿入用カム溝５２の位置に合わせた状態で第３群枠ユニット２４をカム枠１５に挿入することができる。

第４群枠ユニット２６に設けられた第３カムピン４４が摺動自在に係合する第３カム溝４７もまた、第１カム溝４５及び第２カム溝４６と同様に、カム枠１５の端部から離れた中央部にのみ設けられている。第３カム溝４７のマスターフランジ３１側の端には、光軸方向Ａと平行な第３挿入用カム溝５３が連結形成されている。第３挿入用カム溝５３は本体枠１８の端面に至るように形成されている。第３挿入用カム溝５３は第４群枠ユニット２６をカム枠１５に挿入する際に使用するものである。第３カムピン４４を第３挿入用カム溝５３の位置に合わせると、ズームガイドポール３４、３５と切欠き２６ａ、２６ｂとの位置が合うようになっている。このため、第３カムピン４４を第３挿入用カム溝５３の位置に合わせた状態で第４群枠ユニット２６をカム枠１５に挿入することができる。

また、挿入用カム溝５１〜５３は光軸方向Ａに対して平行な方向に延びるように設けられているため、枠ユニット２２、２４、２６はそれぞれ回転させることなくカム枠１５に挿入することができる。

また上記のような構成にすることによって、カム溝４５〜４７を相互に異なる位相で形成することができる。言い換えれば、カム枠１５の内周面の周回方向に重ねて設けることができる。従って、カム枠１５の光軸方向Ａの長さ寸法を短くすることが可能となる。また、例えば、カム枠１５が樹脂製であり、射出成形により形成する場合は、このようにカム溝４５〜４７の総長を短くすることにより樹脂成形性を向上することが可能となる。

図２に示すように、本体枠１８には光軸方向Ａに細長い開孔が設けられており、その開孔にリニアポジションセンサ５４が取り付けられている。リニアポジションセンサ５４にはカム枠１５方向（半径方向）に突出するセンサ用ピン５５が連結されている。リニアポジションセンサ５４は、そのセンサ用ピン５５の光軸方向Ａの移動量に応じて電気抵抗値が変化する仕組みになっていて、センサ用ピン５５の本体枠１８に対する光軸方向Ａの相対位置を検出する機能を有する。

尚、センサ用ピン５５は本体枠１８に回動不能に取り付けられたリニアポジションセンサ５４に対して回動不能に取り付けられている。すなわち、センサ用ピン５５は本体枠１８に対して回動不能である一方、カム枠１５に対して回動可能である。

図１２はリニアポジションセンサ５４と第１カムピン４２との関係を説明するための断面図である。

図１３はセンサ用溝５６を説明するための側面図である。

図１４は第１カムピン４２付近の拡大断面図である。

図１２及び図１３に示すように、カム枠１５の外周面には光軸方向に鋭角をなす方向に延びる螺旋状のセンサ用溝５６が設けられている。センサ用溝５６は断面形状が約６０度のテーパー状となるように形成されている。センサ用ピン５５はそのセンサ用溝５６に摺動自在に係合している。

本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１では、第１カム溝４５とセンサ用ピン５５が係合するセンサ用溝５６は同位相且つ同軌跡である。そして、第１カム溝４５とセンサ用溝５６とはカム枠１５の周壁を貫通する貫通孔５７を介して相互に連通連結されている。このような構成にすることによって、第１カムピン４２とセンサ用ピン５５とを直接連結することが可能となる。従って、第１カム溝４５やセンサ用溝５６の形成精度に関わらず、第２群枠ユニット２２の相対位置を直接検出することが可能となるため、さらに高い位置検出が可能となる。

具体的に、ズームレンズ鏡筒１では、図１３、図１４に示すように、センサ用ピン５５はセンサ用溝５６に摺動自在に係合する略円錐台状の係合部５５ａと、係合部５５ａの頂面から、放線方向に伸びる連結部５５ｂを有する。一方、略円錐台状の第１カムピン４２の頂面には連結部５５ｂの形状に対応した凹部４２ａが設けられている。そして、連結部５５ｂと凹部４２ａとは結合している。このため、本実施形態１においては、第１カムピン４２とセンサ用ピン５５とは連結一体化されており、センサ用溝５６に沿って連動移動するように構成されている。従って、リニアポジションセンサ５４により第２群枠ユニット２２、及び第２レンズ群２１の位置を直接的に検出することができる。

尚、センサ用溝５６は第１カム溝４５に対応した部分にのみ設ければよく、第１挿入用カム溝５１に対応した部分には設ける必要は必ずしもない。このため、本実施形態１では、第１カム溝４５に対応した部分にのみ貫通孔５７が設けられている。しかし、組み立て状の観点等から、センサ用溝５６及び貫通孔５７を第１挿入用カム溝５１に対応した部分にも設けてもよい。

尚、本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１では、カム溝４５〜４７がカム枠１５の内周面に設けられており、センサ用溝５６がカム枠１５の外周面に設けられている。すなわち、本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１では、レンズ群２１がカム枠１５内に設けられ、リニアポジションセンサ５４はカム枠１５外に設けられており、レンズ群２１とリニアポジションセンサ５４とが相互に離間されている。

一般的にリニアポジションセンサ５４は電気基板上をブラシが摺動する構成となっており、使用により樹脂紛や金属粉といった微細なゴミが発生する。このため、リニアポジションセンサ５４とレンズ群２１とがカム枠１５によって離間されていない場合、例えば双方がカム枠１５内部に設けられている場合は、使用によって発生したゴミがレンズ群２１に付着するおそれがある。しかしながら、本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１のように、カム枠１５によってレンズ群２１とリニアポジションセンサ５４とを相互に離間させておくことによって、リニアポジションセンサ５４から排出されるゴミがレンズ群２１に付着することが効果的に抑制される。

以下、図１２、１３を参照しながら、本実施形態１に係るリニアポジションセンサ５４による位置検出についてさらに詳細に説明する。

上述の通り、第１カム溝４５とセンサ用溝５６とは同位相且つ同軌跡である。このため、例えば、カム枠１５を樹脂の射出成形により形成する場合であっても、比較的凹凸部分が少ないので、成形性が高く、高精度な成形が可能である。また、凹凸部分を少なくすることによって、カム枠１５の強度劣化を抑制することも可能である。

ズームレンズ鏡筒１では、相互に連結された第１カム溝４５とセンサ用溝５６とは、例えば図１３に示すように、ほぼ直線に近い軌跡となっている。すなわち、カム枠１５を本体枠１８に対して回転させたときの第１カムピン４２の光軸方向Ａの移動量に対するセンサ用ピン５５の移動量の比（以下、「移動量比」とする。）が第１カム溝４５の全領域において一定となるように形成されている。このため、第１カム溝４５の全範囲において、一定の分解性能で位置検出可能となっている。

尚、図１４に示すように、センサ用溝５６は第１カム溝４５よりも狭い溝形状とされている。このため、カム枠１５の外側において、リニアポジションセンサ５４等のゴミ等が発生した場合であっても、センサ用溝５６からカム枠１５の内部にゴミ等が進入することが効果的に抑制される。

以下、図面を参照しながら、本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１の使用例について説明する。ズームレンズ鏡筒１はデジタルカメラ（ＤＳＣ）や銀塩カメラ等のスチルカメラ、デジタル又はアナログのビデオカメラ等に好適に使用することができる。

図１５はズームレンズ鏡筒１が組み込まれたカメラ（撮像装置）２の平面図である。

カメラ２は、カメラ本体６０と、カメラ本体６０の正面に組み込まれたズームレンズ鏡筒１とを有する。ズームレンズ鏡筒１のうちフォーカス駆動部２９はカメラ本体６０の内部に収納されている。カメラ本体６０の上面にはシャッタボタン６１が設けられている。一方、カメラ本体６０の背面角部にはファインダ６２が設けられている。

上述のように、ズームレンズ鏡筒１によれば、正確なズーム位置検出が可能である。このため、カメラ２によれば、露出やストロボ光等を高精度に制御することができる。

尚、本実施形態１において、レンズ群１９、２１、２３、２５、２７はそれぞれ１枚のレンズにより構成されていてもよく、また、複数のレンズにより構成されていてもよい。

（実施形態２）図１６はカム溝４５〜４７及びセンサ用溝５６の位相及び軌跡を説明するためのカム枠１５の展開図である。

図１７はカム枠１５の一部を拡大した部分断面図である。

本実施形態２に係るズームレンズ鏡筒３は、実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１とセンサ用溝５６の構成を除いては同様の構成を有する。以下、本実施形態２に係るズームレンズ鏡筒３のセンサ用溝５６に関して、図１６、１７を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施形態２の説明において、図１〜４は実施形態１と共通に参照し、また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。

本実施形態２に係るズームレンズ鏡筒３では、第１カム溝４５とセンサ用溝５６とは別位相であると共に、相互に異なる軌跡を有する。この構成によれば、第１カム溝４５の位相及び軌跡に関わらずセンサ用溝５６の軌跡や位相を設計することができる。従って、設計自由度を向上することができる。

具体的に、センサ用溝５６は第１カム溝４５よりも光軸と大きな角度をなしている。すなわち、第１カム溝４５及びセンサ用溝５６は、カム枠１５を本体枠１８に対して回転させたときのセンサ用ピン５５の光軸方向Ａの移動量が、第１カムピン４２の同移動量（光軸方向の移動量）よりも小さくなるように形成されている。このため、センサ用溝５６の長さを第１カム溝４５の長さよりも短くすることができる。従って、検出範囲の短いリニアポジションセンサ５４の利用が可能となり、光軸方向Ａの寸法が短いズームレンズ鏡筒３を実現することが可能となる。また、センサ用溝５６の長さを短くすることで、カム枠１５に形成される溝の合計長さを短くすることができる。このため、成形性の高いカム枠１５を実現することができる。

図１７に示すように、センサ用溝５６は断面形状が約６０度のテーパー状となるように形成されている。センサ用ピン５５はそのセンサ用溝５６に摺動自在に係合している。一方、第１カム溝４５も断面形状が約６０度のテーパー状となるように形成されている。そして、その第１カム溝４５に第１カムピン４２が摺動自在に係合している。従って、カム枠１５が本体枠１８に対して相対的に回動すると、カム枠１５の内周面に設けられた第１カム溝４５に沿って第１カムピン４２及び第２群枠ユニット２２が本体枠１８に対して光軸方向Ａに相対的に変位する。それと共に、その動作に連動してセンサ用溝５６に沿ってセンサ用ピン５５が光軸方向Ａに相対的に変位する。そして、そのセンサ用ピン５５の光軸方向Ａの変位量がリニアポジションセンサ５４によって検出される。

図１８は第１カムピン４２の変位量と第２群枠ユニット２２（第２レンズ群２１）の変位量との相関を説明するための概念図である。詳細に図１８中、（ａ）はワイド（広角）時の第２群枠ユニット２２の位置を表す。（ｂ）はテレ（望遠）時の第２群枠ユニット２２の位置を表す。破線で示した（ｃ）は第２群枠ユニット２２のカム枠１５の挿入位置を表す。

図１８に示すように、第１カムピン４２と第２レンズ群２１とは双方とも第２群枠ユニット２２に取り付けられており、相対的に変位不能である。このため、例えば（ａ）で示す位置から（ｂ）で示す位置まで第２群枠ユニット２２が移動した場合の第１カムピン４２の移動量は第２レンズ群２１の移動量と等しくなる。

また、本実施形態１のように、第１カム溝４５とセンサ用溝５６とが同軌跡である場合、第１カムピン４２の移動量とセンサ用ピン５５の移動量とは相互に等しくなる。従って、センサ用ピン５５の移動量を検出することにより第２レンズ群２１の移動量を検出することができる。このため、第２レンズ群２１の位置を直接的且つ高精度に検出することが可能となる。

上述の通り、従来の固定枠の内部に貼着された、エンコーダパターンが形成されたフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）と、カム枠のＦＰＣと対向する位置に設けられたブラシとを用いて、カム枠の固定枠に対する回転量を検出する方法では、固定枠へのＦＰＣの貼り付け誤差やカム枠と固定枠との組み立て誤差等により高精度な位置検出が困難である。しかし、第１カム溝４５及びセンサ用溝５６であれば、例えば、樹脂の射出成形や金属のプレス成形により、カム枠１５の作成と同時に、高精度に形成可能である。また、第１カム溝４５とセンサ用溝５６とは同一のカム枠１５に形成されているため、位置検出精度にズームレンズ鏡筒１の組み立て誤差等もほぼ影響しない。このため、本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１では、高精度な位置検出が可能となる。

より高精度な位置検出を可能にする観点から、第１カムピン４２と第１カム溝４５との係合あそびをより少なく、言い換えれば、第１カム溝４５の溝幅と第１カムピン４２の幅とをより近寄らせることが好ましい。同様に、センサ用ピン５５とセンサ用溝５６との係合あそびをより少なく、言い換えれば、センサ用ピン５５の幅とセンサ用溝５６の溝幅とをより近寄らせることが好ましい。

また、ズームレンズ鏡筒１は、比較的高価なＦＰＣ等を必要とせず、安価に作成が可能である。

上述のように、本実施形態２では、センサ用溝５６と第１カム溝４５とは別位相且つ別軌跡であるとと共に、センサ用溝５６と第１カム溝４５とを連通連結する貫通孔が形成されていない。

センサ用溝５６と第１カム溝４５とが貫通孔により連通連結されていると、例えば、樹脂の射出成型によりカム枠１５を形成する場合、その貫通部分で成型時において樹脂の流れが阻害される。このため、成型性が低下し、高精度に成型されたカム枠１５を得ることが困難となる。本実施形態２に係るズームレンズ鏡筒３のように、センサ用溝５６と第１カム溝４５とを別個に形成し、カム枠１５の周壁を貫通する貫通孔をなくすことにより、例えば、樹脂の射出成型によりカム枠１５を形成する場合にも、高い成型性を実現することができる。従って、高精度に成型されたカム枠１５を比較的容易に得ることが可能となる。

（その他の実施形態）上記実施形態１では、ズームレンズ鏡筒１はマスターフランジ３１（すなわち撮像素子５０）を有しているが、本発明において、マスターフランジ３１（撮像素子５０）は必須の構成ではない。本発明に係るズームレンズ鏡筒は、例えば、マスターフランジ３１を有さない、例えばレンズ交換可能な一眼レフカメラ等に接続されるものであってもよい。すなわち、本発明に係るズームレンズ鏡筒は、レンズ一体型の所謂コンパクトカメラ、及びレンズの脱着が可能な、例えば一眼レフカメラ等の双方に好適に用いられるものである。

上記実施形態１では、センサ用溝５６がカム枠１５の外周面に設けられており、枠ユニット用のカム溝がカム枠１５の内周面に設けられているが、例えば、センサ用溝５６をカム枠１５の内周面に設け、枠ユニット用のカム溝をカム枠１５の外周面に設けてもよい。この構成では、リニアポジションセンサ５４をカム枠１５内のデッドスペースに配置することができるため、ズームレンズ鏡筒１のさらなる小型化が望める。

上記実施形態１及び２では、センサ用溝５６は移動量比が一定となるように形成されている。さらに具体的には、センサ用溝５６及び第１カム溝４５はそれぞれほぼ直線状に形成されており、カム枠１５を本体枠１８に対して回転させたときの、センサ用ピン５５の光軸方向Ａの移動量と第１カムピン４２の同移動量とが略同一とされている。このような構成をとることにより、全ズーム領域においてほぼ同一の検出精度が実現される。

しかしながら、センサ用溝５６及び第１カム溝４５をそれぞれ非線形に形成してもよい。また、センサ用溝５６を移動量比が相互に異なる部位を有するように形成してもよい。

ズーム位置検出の精度は移動量比と相関し、移動量比を小さくするにつれて位置検出精度も向上する。従って、高精度なズーム位置検出が必要とされる領域において、移動量比を比較的小さくし、それ以外の部分では、移動量比を比較的大きくしてもよい。具体的には、高精度な位置検出が望まれる望遠領域（テレ領域）において、移動量比を比較的小さくする一方、望遠領域よりは高精度な位置検出を必要としない広角領域（ワイド領域）において、移動量比を比較的大きくしてもよい。そうすることによって、センサ用溝５６の全長を比較的短く保ったまま、比較的高精度な位置検出が望まれる領域（例えば望遠領域）における高精度な位置検出を実現することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係るズームレンズ鏡筒は、高精度な位置検出が可能であるため、銀塩カメラ、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）、アナログビデオカメラ、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）等に有用である。

本実施形態１に係るズームレンズ鏡筒１の側面図である。 ズームレンズ鏡筒１の構成を説明するための分解斜視図である。 駆動ピン１６を中心としたズームレンズ鏡筒１の断面図である。 ズームガイドポール３４を中心としたズームレンズ鏡筒１の断面図である。 カム枠１５の第１の斜視図である。 カム枠１５の第２の斜視図である。 カム枠１５が本体枠１８に組み込まれている状態の部分側面図である。 枠ユニット２２、２４、２６をカム枠１５内へ挿入する際のカム枠１５と本体枠１８との関係を説明するための部分側面図である。 フォーカス駆動部２９の分解斜視図である。 カム枠１５とカムピン４２〜４４との相関を表す模式図である。 カム溝４５〜４７の位相及び軌跡を説明するためのカム枠１５の展開図である。 リニアポジションセンサ５４と第１カムピン４２との関係を説明するための断面図である。 センサ用溝５６を説明するための側面図である。 第１カムピン４２付近の拡大断面図である。 ズームレンズ鏡筒１が組み込まれたカメラ（撮像装置）２の平面図である。 カム溝４５〜４７及びセンサ用溝５６の位相及び軌跡を説明するためのカム枠１５の展開図である。 カム枠１５の一部を拡大した部分断面図である。 センサ用ピン５５の変位量と第２群枠ユニット２２（第２レンズ群２１）の変位量との相関を説明するための概念図である。

符号の説明

１、３ ズームレンズ鏡筒
２ カメラ
１０ マニュアルフォーカスリング
１１ マニュアルズームリング
１２ レンズベース
１３ フォーカスゴムリング
１４ ズームゴムリング
１５ カム枠
１５ａ カムギヤ
１５ｂ 突起部
１６ 駆動ピン
１７ フォーカスステッピングモータ
１８ 本体枠
１９ 第１レンズ群
２０ 第１群枠ユニット
２１ 第２レンズ群
２２ 第２群枠ユニット
２３ 第３レンズ群
２４ 第３群枠ユニット
２５ 第４レンズ群
２６ 第４群枠ユニット
２７ 第５レンズ群
２８ 第５群枠ユニット
２９ フォーカス駆動部
３０ 中間枠
３１ マスターフランジ
３２ 第１フォーカスガイドポール
３３ 第２フォーカスガイドポール
３４ 第１ズームガイドポール
３５ 第２ズームガイドポール
３６ 第３ズームガイドポール
３７ 第１群枠
３８ 第２群枠
３９ 第３群枠
４０ 第４群枠
４１ 第５群枠
４２ 第１カムピン
４３ 第２カムピン
４４ 第３カムピン
４５ 第１カム溝
４６ 第２カム溝
４７ 第３カム溝
４８ シャッタ
４９ フロントベース
５０ 撮像素子
５１ 第１挿入用カム溝
５２ 第２挿入用カム溝
５３ 第３挿入用カム溝
５４ リニアポジションセンサ
５５ センサ用ピン
５５ａ 係合部
５５ｂ 連結部
５６ センサ用溝
５７ 貫通孔
５８ 板ばね
６０ カメラ本体
６１ シャッタボタン
６２ ファインダ

Claims (6)

1. 円筒状の第１の枠と、
   上記第１の枠内に回動可能に、且つ軸方向に実質的に移動不能に収納嵌合され、レンズ用溝及びセンサ用溝を有する円筒状の第２の枠と、
   上記レンズ用溝に摺動自在に係合するレンズ用ピンと、
   上記第１の枠に対して回動不能である一方、上記第２の枠に対して相対的に回動可能であると共に、上記レンズ用ピンに対して変位不能に設けられ、且つ該第１の枠の軸方向と同一方向の光軸を有し、上記第２の枠が該第１の枠に対して相対的に回動することにより上記レンズ用ピンと共に上記レンズ用溝に沿って上記第２の枠に対して光軸方向に変位するレンズ群と、
   上記第１の枠に対して回動不能である一方、上記第２の枠に対して相対的に回動可能に設けられており、且つセンサ用溝に摺動自在に係合し、上記第２の枠が上記第１の枠に対して相対的に回動することにより上記レンズ用ピン及び上記レンズ群と連動して上記センサ用溝に沿って上記第２の枠に対して光軸方向に変位するセンサ用ピンと、
   上記センサ用ピンの上記第２の枠に対する光軸方向の変位量を検出するセンサと、
   を有し、
   上記レンズ用溝と上記センサ用溝とは、同軌跡であって、
   上記レンズ用ピンと上記センサ用ピンとはそれぞれ、上記レンズ用溝と上記センサ用溝において、各軌跡に対する位置が同じとなるように変位するズームレンズ鏡筒。
2. 円筒状の第１の枠と、
   上記第１の枠内に回動可能に、且つ軸方向に実質的に移動不能に収納嵌合され、レンズ用溝及びセンサ用溝を有する円筒状の第２の枠と、
   上記レンズ用溝に摺動自在に係合するレンズ用ピンと、
   上記第１の枠に対して回動不能である一方、上記第２の枠に対して相対的に回動可能であると共に、上記レンズ用ピンに対して変位不能に設けられ、且つ該第１の枠の軸方向と同一方向の光軸を有し、上記第２の枠が該第１の枠に対して相対的に回動することにより上記レンズ用ピンと共に上記レンズ用溝に沿って上記第２の枠に対して光軸方向に変位するレンズ群と、
   上記第１の枠に対して回動不能である一方、上記第２の枠に対して相対的に回動可能に設けられており、且つセンサ用溝に摺動自在に係合し、上記第２の枠が上記第１の枠に対して相対的に回動することにより上記レンズ用ピン及び上記レンズ群と連動して上記センサ用溝に沿って上記第２の枠に対して光軸方向に変位するセンサ用ピンと、
   上記センサ用ピンの上記第２の枠に対する光軸方向の変位量を検出するセンサと、
   を有し、
   上記レンズ用溝と上記センサ用溝とは、同軌跡であって、
   上記レンズ用溝と上記センサ用溝とは、同位相であって、
   上記レンズ用溝が上記第２の枠の内周面及び外周面のうちの一方面に形成されており、且つ上記センサ用溝が他方面に形成されており、
   上記レンズ用溝と上記センサ用溝とは、上記第２の枠の周壁を貫通する貫通孔を介して相互に連通連結されており、
   上記レンズ用ピンと上記センサ用ピンとは、相互に連結されているズームレンズ鏡筒。
3. 請求項１又は２に記載されたズームレンズ鏡筒において、
   上記レンズ用溝が上記第２の枠の内周面に形成されており、且つ上記センサ用溝が該第２の枠の外周面に形成されているズームレンズ鏡筒。
4. 請求項１又は２に記載されたズームレンズ鏡筒において、
   上記レンズ用溝が上記第２の枠の外周面に形成されており、且つ上記センサ用溝が該第２の枠の内周面に形成されているズームレンズ鏡筒。
5. 請求項１又は２に記載されたズームレンズ鏡筒において、
   上記第２の枠には、上記レンズ用溝に連続して、上記第１の枠の端面に至る溝がさらに形成されているズームレンズ鏡筒。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載のズームレンズ鏡筒を備えた撮像装置。

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