複数の転動体ユニットによって、2以上の光学部品保持枠を光軸方向に直線的に移動可
能に支持し、2以上の光学部品保持枠の隣り合う光学部品保持枠間において、複数の第1の案内溝及び複数の第2の案内溝とそれらの間に介在された複数の転動体ユニットの位置を、光学部品の周方向に偏倚させ、互い違いに収まり合うように配置したことにより、隣り合う光学部品保持枠同士をより接近させて所望の像を得ることができると共に、装置全体の小型化を実現することができる鏡筒装置を、簡単な構造によって実現した。
図1〜図9は、本発明の鏡筒装置及び撮像装置の実施の形態の例を説明するものである。即ち、図1は鏡筒装置の一実施例を示すレンズ鏡筒装置の分解斜視図、図2は図1のレンズ鏡筒装置の組立途中を示す説明図、図3は組立斜視図、図4は正面図、図5は背面図、図6は図3のレンズ鏡筒装置を光軸方向に断面した断面図、図7は図6のX−X線断面図、図8はスライド機構部を拡大して示す説明図、図9は図1のレンズ鏡筒装置を備えた撮像装置の一実施例を示す外観斜視図である。
図1〜図7に示すように、本発明の鏡筒装置の一実施例を示すレンズ鏡筒装置1は、複数のレンズを固定又は移動可能に支持する鏡筒2と、3つのレンズを支持する3つのレンズ可動部3A,3B,3Cと、3つのレンズ可動部3A,3B,3Cに磁力を付与する3つの磁気回路部4A,4B,4Cと、3つのレンズ可動部3A,3B,3Cの回動を防止して鏡筒2の軸方向へのみ移動可能に支持するスライド機構部5と、各レンズ可動部3A〜3Cの移動を制御する図示しない制御部等から構成されている。
図1及び図2に示すように、鏡筒2は円形の筒体からなり、その内面に半径方向内側に突出する第1の基準レール部11と、第2の基準レール部12が設けられている。第1の基準レール部11は、鏡筒2の軸方向の一端から他端まで連続すると共に、当該軸方向と平行とされており、その内面の略中央部には軸方向に連続する本発明の基準案内溝である第1の基準案内溝11aが設けられている。この第1の基準案内溝11aは、鏡筒2の軸心線と平行とされている。更に、第1の基準案内溝11aの前記軸方向と直交する方向の断面形状はV字形とされており、その両側の傾斜面がそれぞれ略45°に設定されている。
第2の基準レール部12は、第1の基準レール部11に対して、鏡筒2の周方向へ略90°回転偏移した位置に設定されている。第2の基準レール部12は、鏡筒2の軸方向の中間部に所定の長さ(本実施例では鏡筒2の長さの略1/3程度)にて軸方向と平行をなすように形成されている。この第2の基準レール部12の内面には、第1の基準案内溝11aと同様な形状、即ち、断面形状がV字形の本発明の基準案内溝である第2の基準案内溝12aが設けられている。
図1に示すように、3つのレンズ可動部3A,3B,3Cは、略同様の構成を有しており、正面から見て前側から順に第1のレンズ可動部3A、第2のレンズ可動部3B、第3のレンズ可動部3Cが配置されている。第1〜第3のレンズ可動部3A,3B,3Cは、光学部品の一具体例を示す複数のレンズが貼り合わされて構成される第1〜第3のレンズ21A,21B,21C(図6を参照)と、これらレンズを保持する第1〜第3のレンズ保持枠22A,22B,22Cと、このレンズ保持枠22A〜22Cに巻回された第1〜第3のコイル23A,23B,23Cから構成されている。
第1のレンズ可動部3Aの第1のレンズ保持枠22Aは、第1のレンズ21Aを保持する筒状部31と、この筒状部31の一端に連続して半径方向外側に展開されたフランジ部32とを有している。筒状部31は、その内径が第1のレンズ21Aの大きさに見合った円形とされていて、その外周面に第1のコイル23Aが周方向に環状に巻回されて装着されている。これにより、第1のレンズ21Aを保持する筒状部31の外周に第1のコイル23Aが嵌合された第1のレンズ可動部3Aが構成されている。
図1及び図4等に示すように、第1のレンズ可動部3Aのフランジ部32は略円形をなしており、その大きさは鏡筒2の内径より少々小さく設定されている。このフランジ部32の外周縁には、第1のレンズ21Aの光軸を中心に120°で等配(周方向に等間隔に配置)された3つの第1のスリット32a,32a,32aと、同じく120°で等配された3つの第2のスリット32b,32b,32bがそれぞれ設けられている。3つの第1のスリット32a,32a,32aは、それぞれ略四角形をなしており、その内側辺が筒状部31の近傍まで達している。これにより、フランジ部32の3つの第1のスリット32aの内側辺と第1のコイル23Aの内面との間に、後述する対向ヨーク42が挿入される所定の隙間が3箇所に形成されている。
また、フランジ部32の3つの第2のスリット32b,32b,32bは、3つの第1のスリット32a,32a,32aに対して、フランジ部32の周方向へ所定角度α(略60°)回転偏移した位置にそれぞれ設定されており、その形状は略長方形とされている。これら3つの第2のスリット32b,32b,32bには、後述する3枚の案内板51A,54A,54Bがそれぞれ挿入されている。3枚の案内板51A,54A,54Bは、フランジ部32をレンズの光軸方向へ貫通すると共に、その両面から適宜長さ突出した状態で当該フランジ部32に固定されている。
図1及び図7に示すように、第2のレンズ可動部3Bの第2のレンズ保持枠22Bは、第1のレンズ保持枠22Aとは若干異なる形状とされていて、第2のレンズ21Bを保持する筒状部33と、この筒状部33の一端に連続して半径方向外側に展開されたフランジ部34とを有している点では共通するが、フランジ部34のスリットに違いがある。この第2のレンズ保持枠22Bの筒状部33の外周面には、第2のコイル23Bが周方向に環状に巻回されて装着されている。これにより、第2のレンズ21Bを保持する筒状部33の外周に第2のコイル23Bが嵌合された第2のレンズ可動部3Bが構成されている。
第2のレンズ保持枠22Bのフランジ部34の外周縁には、3つの第1のスリット34a,34a,34aと、3つの第2のスリット34b,34b,34bと、3つの第3のスリット34c,34c,34cがそれぞれ設けられている。3つの第1のスリット34a,34a,34aは、第1のレンズ保持枠22Aのフランジ部32に設けた3つの第1のスリット32a,32a,32aに対応して、それぞれ対向する位置において同一の大きさ及び形状として形成されている。即ち、3つの第1のスリット34aは、略四角形をなす切欠きとして形成されていて、周方向に等角度間隔(120°)に配置されている。
3つの第2のスリット34bは、第1のレンズ保持枠22Aのフランジ部32に設けた第2のスリット32bに対応した位置に配置されているが、その用途は異なるものである。即ち、3つの第2のスリット34bは、後述する鏡筒2の第1の基準レール部11と2つの案内溝板53A,53Bとの接触を回避するために設けた逃げ溝である。組立時、3つの第2のスリット34bのうちの1つには第1の基準レール部11が無接触状態で挿通され、残り2つの第2のスリット34b,34bには2つの案内溝板53A,53Bが無接触状態で挿通される。これら3つの第2のスリット34bは、3つの第1のスリット34aに対して、周方向へ所定角度α(略60°)回転偏倚した対応する位置にそれぞれ設けられている。
また、3つの第3のスリット34c,34c,34cは、第1のレンズ保持枠22Aのフランジ部32に設けた3つの第2のスリット32bに対応するものであるが、その設定位置が異なっている。即ち、3つの第3のスリット34cは、3つの第1のスリット34aに対して、フランジ部34の周方向へ所定角度β(略30°)回転偏移した位置にそれぞれ設定されており、その形状は略長方形とされている。これら3つの第3のスリット34c,34c,34cには、後述する3枚の案内板52,57A,57Bがそれぞれ挿入されている。3枚の案内板52,57A,57Bは、フランジ部34をレンズの光軸方向へ貫通すると共に、その両面から適宜長さ突出した状態で当該フランジ部34に固定されている。
図1及び図5に示すように、第3のレンズ可動部3Cの第3のレンズ保持枠22Cは、第1のレンズ保持枠22Aと同一のものであり、第3のレンズ21Cを保持する筒状部31と、この筒状部31と一体に形成されたフランジ部32とを有している。筒状部31の外周面に第3のコイル23Cが周方向に環状に巻回されて装着されている。これにより、第3のレンズ21Cを保持する筒状部31の外周に第3のコイル23Cが嵌合された第3のレンズ可動部3Cが構成されている。
第3のレンズ保持枠22Cのフランジ部32の外周縁には、第3のレンズ21Cの光軸を中心に120°で等配(周方向に等間隔に配置)された3つの第1のスリット32a,32a,32aと、同じく120°で等配された3つの第2のスリット32b,32b,32bがそれぞれ設けられている。3つの第1のスリット32aは略四角形をなしており、その内側辺と第3のコイル23Cの内面との間に、後述する対向ヨーク42が挿入される所定の隙間が形成されている。
3つの第2のスリット32bは、3つの第1のスリット32aに対して、フランジ部32の周方向へ所定角度α(略60°)回転偏移した位置にそれぞれ設定されている。これら3つの第2のスリット32bには、後述する3枚の案内板51B,55A,55Bがそれぞれ挿入されている。3枚の案内板51B,55A,55Bは、フランジ部32をレンズの光軸方向へ貫通すると共に、その両面から適宜長さ突出した状態で当該フランジ部32に固定されている。
このような構成を有する3つのレンズ可動部3A〜3Cは、3つのレンズ21A〜21Cの光軸を一致させた状態で鏡筒2内に配置されており、その鏡筒2内において、3つのレンズ可動部3A〜3Cには3つの磁気回路部4A,4B,4Cが装着されている。3つの磁気回路部4A,4B,4Cは同一の形状及び構造とされていて、鏡筒2内に光軸方向へ挿通されると共に周方向に等角度(120°)間隔に配置されている。
図2及び図6等に示すように、第1〜第3の磁気回路部4A〜4Cは、鏡筒2内で半径方向外側(内面側)に配置される接地ヨーク41と、この接地ヨーク41の内側に対向するように配置される対向ヨーク42と、接地ヨーク41と対向ヨーク42の両端部を連結する一対の連結ヨーク43,43と、接地ヨーク41の内面に固着される永久磁石44とから構成されている。
各磁気回路部4A〜4Cの接地ヨーク41は、略長方形をなす板体からなり、長手方向両端部の短辺の略中央部にはそれぞれ係合凹部41a,41aが形成されている。対向ヨーク42は、接地ヨーク41と同様な形状とされており、その短辺の略中央部には、係合凹部41aと同様の係合凹部42a,42aがそれぞれ形成されている。また、一対の連結ヨーク43,43は、略十字型をなす板体からなり、接地ヨーク41の係合凹部41aと対向ヨーク42の係合凹部42aにそれぞれ係合される係合凸部43a,43aが設けられている。一対の連結ヨーク43,43は、所定の間隔をあけて平行に配置された接地ヨーク41と対向ヨーク42の両端間を結合するように取り付けられ、これにより、横長の枠状をなす磁気回路枠が構成されている。
各磁気回路部4A〜4Cの永久磁石44は、接地ヨーク41の長さよりも少し小さい平板状をなしており、接地ヨーク41の対向ヨーク42と対向する面に接着剤等の固着手段によって固定されている。この永久磁石44が、鏡筒2内の3箇所に配置されていて、図7に示すように、各永久磁石44とそれに対向する対向ヨーク42との間に形成された隙間内に、リング状に形成された第1〜第3のコイル23A〜23Cが挿通されている。接地ヨーク41、対向ヨーク42及び一対の連結ヨーク43,43は、純鉄、パーマロイ(Ni−Fe合金)等の磁性材料からなっており、組立状態において、永久磁石44と接地ヨーク41と対向ヨーク42と一対の連結ヨーク43,43との間に磁気の閉回路が形成されている。この磁気の閉回路内に、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cに装着された第1〜第3のコイル23A〜23Cがそれぞれ介在されている。
スライド機構部5は、第1のスライド部5Aと、第2のスライド部5Bと、第3のスラ
イド部5Cと、第4のスライド部5Dとから構成されている。第1のスライド部5Aは、鏡筒2の内周面に設けた第1の基準レール部11と、この第1の基準レール部11に対向される2つの第1の案内板51A,51Bと、これら第1の案内板51A,51Bと第1の基準レール部11との間に介在される2つの転動体ユニット71A,71B等から構成されている。2つの第1の案内板51A,51Bのうち、第1の案内板51Aは第1のレンズ可動部3Aのフランジ部32に取り付けられ、第1の案内板51Bは第3のレンズ可動部3Cのフランジ部32に取り付けられている。
2つの第1の案内板51A,51Bは、それぞれ略長方形の板状の部材からなり、フランジ部32の半径方向外側に位置する平面の略中央部に、その長手方向に連続して一端から他端まで達する本発明の保持枠側案内溝である案内溝61A,61B(図4及び図5を参照)がそれぞれ設けられている。各案内溝61A,61Bの、その延在する方向と直交する方向の断面形状は、第1の基準レール部11の第1の基準案内溝11aと対応するように同じ形状のV字形とされている。第1の基準案内溝11aには2つの第1の案内板51A,51Bの各案内溝61A,61Bがそれぞれ対向され、これらの案内溝間に転動体ユニット71A,71Bがそれぞれ転動自在に介在されている。
第2のスライド部5Bは、鏡筒2の内周面に設けた第2の基準レール部12と、この第2の基準レール部12に対向される第2の案内板52と、この第2の案内板52と第2の基準レール部12との間に介在される転動体ユニット72等から構成されている。第2の案内板52は第2のレンズ可動部3Bのフランジ部34に取り付けられている。第2の案内板52は、第1の案内板51A,51Bと同一の形状とされていて、略長方形の板状の部材からなり、フランジ部34の半径方向外側に位置する平面の略中央部に、その長手方向に連続して一端から他端まで達する本発明の保持枠側案内溝である案内溝52A(図7を参照)が設けられている。案内溝52Aの、その延在する方向と直交する方向の断面形状は、第2の基準レール部12の第2の基準案内溝12aと対応するように同じ形状のV字形とされている。第2の基準案内溝12aには第2の案内板52の案内溝52Aが対向され、これらの案内溝間に転動体ユニット72が転動自在に介在されている。
第3のスライド部5Cは、本発明の案内部材である2つの第3の案内板53A,53Bと、これら2つの第3の案内板53A,53Bにそれぞれ対向される2つの第4の案内板54A,54B及び2つの第5の案内板55A,55Bと、これら第4の案内板54A,54B及び第5の案内板55A,55Bと第3の案内板53A,53Bとの間にそれぞれ介在される4つの転動体ユニット74A,74B及び75A,75B等から構成されている。2つの第4の案内板54A,54Bは第1のレンズ可動部3Aのフランジ部32に取り付けられ、2つの第5の案内板55A,55Bは第3のレンズ可動部3Cのフランジ部32に取り付けられている。第4の案内板54A,54B及び第5の案内板55A,55Bは、第1の案内板51A,51Bと同一の形状とされていて、フランジ部32の半径方向外側に位置する平面の略中央部に、その長手方向に連続して一端から他端まで達する断面形状がV字形とされた本発明の保持枠側案内溝である案内溝64A,64B及び案内溝65A,65Bがそれぞれ設けられている(図7を参照)。
これに対して、2つの第3の案内板53A,53Bは、それぞれ略長方形の細長い板状の部材からなり、その長さは鏡筒2の軸方向の長さと略同等とされている。2つの第3の案内板53A,53Bは、鏡筒2内において、第4の案内板54A,54B及び第5の案内板55A,55Bの半径方向外側に所定の隙間をあけて対向するように配置されている。これら第3の案内板53A,53Bの一面の略中央部には、長手方向に連続して一端から他端まで達する本発明の案内部材側案内溝である案内溝63A,63Bがそれぞれ設けられている。各案内溝63A,63Bの長手方向と直交する方向の断面形状は、第1の基準案内溝11a等と同じV字形とされている。
2つの第3の案内板53A,53Bの各案内溝63A,63Bには、鏡筒2の軸方向へ所定の間隔をあけて2つの第4の案内板54A,54Bの各案内溝64A,64Bと2つの第5の案内板55A,55Bの各案内溝65A,65Bが、それぞれ対向されている。そして、第3の案内板53A,53Bの各案内溝63A,63Bと第1のレンズ可動部3A側の各案内溝64A,64Bの間には転動体ユニット74A,74Bがそれぞれ転動自在に介在され、各案内溝63A,63Bと第3のレンズ可動部3C側の各案内溝65A,65Bの間には転動体ユニット75A,75Bがそれぞれ転動自在に介在されている。
更に、2つの第3の案内板53A,53Bの案内溝63A,63Bと反対側の面には、図8に示すように、長手方向に所定の間隔をあけて複数の嵌合ピン68がそれぞれ設けられている。複数の嵌合ピン68は、第3の案内板53A,53Bの幅方向の略中央部に設定されており、それらの嵌合ピン68を用いて第3の案内板53A,53Bの一面に、予圧部材の一具体例を示す2つの板ばね69A,69Bがそれぞれ取り付けられている。2つの板ばね69A,69Bは、長方形の薄いばね鋼からなり、第3の案内板53A,53Bと同等の長さに設定されている。各板ばね69A,69Bの幅方向の略中央部には、長手方向に所定の間隔をあけて複数の嵌合穴が設けられている。この複数の嵌合穴は、2つの第3の案内板53A,53Bに設けた複数の嵌合ピン68に対応しており、それらの嵌合ピン68を嵌合穴に嵌合することにより、2つの板ばね69A,69Bが第3の案内板53A,53Bにそれぞれ着脱可能に取り付けられている。
第4のスライド部5Dは、本発明の案内部材である2つの第6の案内板56A,56Bと、これら第6の案内板56A,56Bにそれぞれ対向された2つの第7の案内板57A,57Bと、これら第7の案内板57A,57Bと第6の案内板56A,56Bとの間にそれぞれ介在された2つの転動体ユニット77A,77B等から構成されている。2つの第7の案内板57A,57Bは、第2のレンズ可動部3Bのフランジ部34にそれぞれ取り付けられている。2つの第7の案内板57A,57Bは、前述した第1の案内板51A,51Bと同一の形状とされており、フランジ部34の半径方向外側に位置する平面の略中央部に、その長手方向に連続して一端から他端まで達する断面形状がV字形とされた本発明の保持枠側案内溝である案内溝67,67がそれぞれ設けられている(図1を参照)。
一方、2つの第6の案内板56A,56Bは、第3の案内板51A,51B等と同様な構成を有しており、その長さは、鏡筒2の第2の基準レール部12と同等な長さ(本実施例では鏡筒2の長さの略1/3程度)に設定されている。2つの第6の案内板56A,56Bの、第7の案内板57A,57Bと対向する面には、断面形状がV字形とされた本発明の案内部材側案内溝である案内溝66,66がそれぞれ設けられている(図1を参照)。この第6の案内板56A,56Bの各案内溝66,66と第7の案内板57A,57Bの各案内溝67,67の間には転動体ユニット77A,77Bがそれぞれ転動自在に介在されている。
更に、2つの第6の案内板56A,56Bの案内溝66と反対側の面には、図示しないが、長手方向に所定の間隔をあけて複数の嵌合ピンがそれぞれ設けられている。複数の嵌合ピンは、第6の案内板56A,56Bの幅方向の略中央部に設定されている。これらの嵌合ピンを用いて第6の案内板56A,56Bの一面に、図示しない予圧部材の一具体例を示す板ばねが着脱可能に取り付けられている。この板ばねは、前述した2つの板ばね69A,69Bと同様の構成を有しており、長方形の薄いばね鋼によって第3の案内板53A,53Bと同等の長さに設定されている。
前述した9つの転動体ユニット71A,71B,72,74A,74B,75A,75B,77A,77Bは、同一の形状及び構造とされていて、図8に示すように、それぞれ複数個(本実施例では4個)の円筒ころ81と、これら円筒ころ81を転動自在に保持する保持器82とから構成されている。円筒ころ81が転動体として好適であるが、その他の転動体、例えば球面ころや球等を用いることもできる。保持器82には、円筒ころ81を収容するための保持穴83が転動体の数と同数である4箇所に一列に設けられている。この4箇所の保持穴83に対して4個の円筒ころ81が、その傾斜方向を1つおきに変えて45°傾けた状態で転動自在に保持されている。
前述したような構成を有する第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cが、図示しない制御装置によって鏡筒2内で、第1〜第3のレンズ21A〜21Cの光軸方向へ移動可能とされている。そのような制御装置は、マイコン等から構成されていて、予め所定の制御システムが記憶装置に記憶されている。これにより、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cに対して必要に応じた制御信号が制御装置から出力され、例えば、コイル23A〜23Cに通電される電圧の強弱、通電時間等の制御が実行され、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cが光軸方向へ任意の距離を移動することになる。
このような構成を有するレンズ鏡筒装置1は、例えば、次のようにして簡単に組み立てることができる。まず、図1に示すように、予め第1〜第3のレンズ21A〜21Cが取り付けられた3つのレンズ保持枠22A〜22Cに、第1〜第3のコイル23A〜23Bをそれぞれ巻回して装着する。これにより、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cが組み立てられる。
次に、第1のレンズ可動部3Aの第1のレンズ保持枠22Aのフランジ部32に設けた3つの第2のスリット32bに、第1の案内板51Aと2つの第4の案内板54A,54Bを取り付ける。同様に、第2のレンズ可動部3Bの第2のレンズ保持枠22Bのフランジ部34に設けた3つの第3のスリット34cに、第2の案内板52と2つの第7の案内板57A,57Bを取り付ける。そして、第3のレンズ可動部3Cの第3のレンズ保持枠22Cに設けた3つの第2のスリット32bに、第1の案内板51Bと2つの第5の案内板55A,55Bを取り付ける。
次に、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cを、第1〜第3のレンズ21A〜21Cのそれぞれの光軸を1つの光軸上に一致させるように直列に並べると共に、各フランジ部32,34に設けた第1のスリット32a,34aがそれぞれ3個所において光軸方向に一列となるように周方向の向きを調節する。次いで、3つのレンズ可動部3A〜3Cの、直線上に配置された3箇所の第1のスリット32a,34aに、3つの対向ヨーク42をそれぞれ挿通し、各対向ヨーク42を、第1のスリット32a,34aの底辺と筒状部31,33に装着された各コイル23A〜23Cとの間に形成された隙間内にそれぞれ貫通させる。
次に、3つの対向ヨーク42の両端に設けた係合凹部42a,42aに、連結ヨーク43の一方の係合凸部43aをそれぞれ係合し、各連結ヨーク43を対向ヨーク42に組み立てる。続いて、予め永久磁石44が取り付けられた3つの接地ヨーク41を、その永久磁石44を対向ヨーク42に対向させ、その状態で、各連結ヨーク43の他方の係合凸部43aに、各接地ヨーク41の係合凹部41a,41aをそれぞれ係合させる。これにより、3組の磁気回路部4A〜4Cが組み立てられ、これら磁気回路部4A〜4Cは、各レンズ可動部3A〜3Cに対して共通部品として組立てられる。
このように組み立てられた各磁気回路部4A〜4Cには、永久磁石44と接地ヨーク41と一対の連結ヨーク43,43と対向ヨーク42との間に磁気の閉回路がそれぞれ形成され、この磁気の閉回路内に3つのコイル23A〜23Cが挿通された状態となる。これにより、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cをレンズ21A〜21Cの光軸方向へ直線的に移動させる保持枠駆動手段が構成される。かくして、第1〜第3のコイル23A〜23Cに通電すると、その電流が流れる方向と電圧の強弱等によって制御される電磁力が各磁気回路部4A〜4Cに発生する。これにより、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cに光軸方向へ向かう推進力を発生させて、各レンズ21A〜21Cを所望の方向へ移動させることができる。
次に、2つの第1の案内板51A,51Bの各案内溝61A,61Bに転動体ユニット71A,71Bをそれぞれ嵌め込む。同様に、第2の案内板52の案内溝52Aに転動体ユニット72を嵌め込み、2つの第4の案内板54A,54Bの各案内溝64A,64Bに転動体ユニット74A,74Bをそれぞれ嵌め込み、2つの第5の案内板55A,55Bの各案内溝65A,65Bに転動体ユニット75A,75Bをそれぞれ嵌め込む。そして、2つの第6の案内板56A,56Bの各案内溝66,66に転動体ユニット74A,74Bをそれぞれ嵌め込み、2つの第7の案内板57A,57Bの各案内溝67A,67Bに転動体ユニット77A,77Bをそれぞれ嵌め込む。
次いで、予め板ばね69Aが固定された第3の案内板53Aを第4の案内板54A及び第5の案内板55Aの上に重ね合わせ、その案内溝63Aを2つの転動体ユニット74A,75Aに嵌め合わせる。同様に、予め板ばね69Bが固定された第3の案内板53Bを第4の案内板54B及び第5の案内板55Bの上に重ね合わせ、その案内溝63Bを2つの転動体ユニット74B,75Bに嵌め合わせる。次に、予め板ばね(図示しない)が固定された第6の案内板56Aを第7の案内板57Aの上に重ね合わせ、その案内溝56Aを転動体ユニット77Aに嵌め合わせる。同様に、図示しない板ばねが固定された第6の案内板56Bを第7の案内板57Bの上に重ね合わせ、その案内溝56Bを転動体ユニット77Bに嵌め合わせる。これにより、図2に示すように、鏡筒2以外の部品からなるレンズ側組立体7が形成される。
これにより、第2のレンズ可動部3Bに取り付けられた第2の案内板52及び2つの第7の案内板57A,57Bの位置は、第1のレンズ可動部3Aに取り付けられた第1の案内板51A及び2つの第4の案内板54A,54Bの位置並びに、第3のレンズ可動部3Cに取り付けられた第1の案内板51B及び2つの第5の案内板55A,55Bの位置に対して、それぞれレンズ保持枠22Bの周方向に略30°偏移した位置に対向された状態となる。
次に、レンズ側組立体7をレンズ鏡筒2の内部に挿入する。まず、第3のレンズ可動部3Cの第1の案内板51Bの案内溝61Bに嵌め込まれた転動体ユニット71Bが、鏡筒2の第1の基準レール部11の第1の基準案内溝11aに対向するようにレンズ側組立体7全体の位置を調整する。このとき、転動体ユニット71Bを第1の基準案内溝11aに対向させると、第2の案内板52の案内溝52Aに嵌め込まれた転動体ユニット72が、鏡筒2の第2の基準レール部12の第2の基準案内溝12aに対向された状態となる。
その後、組立体の挿入を始めると、第1の案内板51Bの案内溝61Bに嵌め込まれた転動体ユニット71Bが、第1の基準レール部11の第1の基準案内溝11aに嵌め込まれ、その第1の基準案内溝11aにガイドされて摺動する。この状態からレンズ側組立体7の挿入を続けると、第2の案内板52の案内溝52Aに嵌め込まれた転動体ユニット72が、第2の基準レール部12の第2の基準案内溝12aに嵌め込まれ、その第2の基準案内溝12aにガイドされて摺動する。更に、レンズ側組立体7を挿入すると、第1の案内板51Aの案内溝61Aに嵌め込まれた転動体ユニット71Aが、第1の基準レール部11の第1の基準案内溝11aに嵌め込まれ、その第1の基準案内溝11aにガイドされて摺動する。そして、レンズ側組立体7を所定位置まで挿入することにより、図3に示すように、レンズ側組立体7と鏡筒2からなるレンズ鏡筒装置1が構成される。
この場合、第3の案内板53Aに固定された第1の板ばね69Aが鏡筒2の内面に当接され、そのばね力によって第3の案内板53Aが第4の案内板54A及び第5の案内板55A側に付勢される。同様に、第2の板ばね69Bのばね力によって第3の案内板53Bが第4の案内板54B及び第5の案内板55B側に付勢され、更に図示しない2つの板ばねのばね力によって2つの第6の案内板56A,56Bがそれぞれ第7の案内板57A,57B側に付勢される。
次に、レンズ鏡筒装置1の第1〜第3の磁気回路部4A〜4Cのそれぞれ長手方向両端部に位置する各連結ヨーク43に、図示しないヨーク固定部材を取り付けてレンズ鏡筒装置1を、例えば、後述するカメラ本体等に固定する。このとき、各磁気回路部4A〜4Cは、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cの第1のスリット32a,34aと所定の隙間をあけて固定され(図4〜図7を参照)、更に、第1〜第3のコイル23A〜23Cが各対向ヨーク42及び各永久磁石44とは非接触状態(図6を参照)となっているため、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cのレンズ光軸方向への移動を確保することができる。これにより、組立作業が完了する。
このレンズ鏡筒装置1の鏡筒2には、図示しないが、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cを介して第1〜第3のレンズ21A〜21Cの位置を、それぞれ個別に検出する保持枠位置検出手段の一具体例を示す位置検出センサが設けられている。この位置検出センサとしては、例えば、磁気感知センサと磁気スケールを適用することができる。磁気スケールを鏡筒2の内面にその軸方向の一端から他端まで達するように取り付け、磁気感知センサを各レンズ可動部3A〜3Cのレンズ保持枠22A〜22Cにそれぞれ取り付ける。これにより、各レンズ可動部3A〜3Cの位置を正確に把握することが可能となり、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cをより精密に移動制御することができる。
本実施例では、光学部品としてレンズ21A〜21Cを用いたが、本発明に係る鏡筒装置の光学部品としては、レンズに限定されるものではなく、絞り、シャッタ、ND(Neutral Density)フィルタ等を用いることができるものである。従って、これら光学部品を保持する光学部品保持枠としては、レンズ保持枠22A〜22Cに限定されるものではなく、絞りを用いる場合には絞り保持枠、シャッタを用いる場合にはシャッタ保持枠、NDフィルタ等のフィルタを用いる場合にはフィルタ保持枠となる。この場合、各保持枠は、それに対応される光学部品に限定されるものではない。例えば、絞りと絞り保持枠の場合、これにレンズやその他の光学部品が組み合わされるものも含むものである。
また、本実施例では、磁気回路部を3つ(磁気回路部4A〜4C)設ける構成としたが、本発明に係る鏡筒装置としては、磁気回路部が少なくとも1つあればよく、2つでもよいが、磁気力のバランスを考慮すると3つ以上設けることが好ましい。更に、本実施例では、予圧部材として板ばねを用いたが、これに限定されるものでないことは勿論であり、例えば、ゴム状弾性体やコイルばねを用いることもできる。なお、コイルばねを用いる場合には、2つの第3の案内板53A,53B及び2つの第6の案内板56A,56Bに略均一に予圧がかかるように、これら案内板53A,53B,56A,56Bの長手方向に等間隔をあけてそれぞれ配置することが好ましい。
このような構成を有するレンズ鏡筒装置1によれば、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cの各コイル23A〜23Cに通電して電磁力を発生させることにより、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cを独立に又は共働させて鏡筒2内を所定の距離内で移動させることができる。しかも、コイル23A〜23Cに対して磁気回路部4A〜4Cを共通の部品とし、第1〜第3のレンズ可動部3A〜3Cの移動範囲を包括する長さに設定したため、各レンズ可動部3A〜3Cに対して個別に磁気回路部を設ける必要がなく、部品点数を削減することができると共に、装置全体を小型化することができる。
また、第2のレンズ可動部3Bに取り付けた第2の案内板52及び第7の案内板57A,57Bの位置を、第1のレンズ可動部3Aに取り付けた第1の案内板51A及び第4の案内板54A,54Bと、第3のレンズ可動部3Cに取り付けた第1の案内板51B及び第5の案内板55A,55Bに対してずらした(周方向に略30°偏移した)構成としたため、隣り合うレンズ可動部に取り付けたそれぞれの案内板が互い違いに収まり合うことができる。これにより、隣り合うレンズ可動部、即ち、第1のレンズ可動部3Aと第2のレンズ可動部3B、及び第2のレンズ可動部3Bと第3のレンズ可動部3Cを、それぞれにおいてより接近させることが可能となり、鏡筒の軸方向の長さを必要な範囲内で短く設定することができる。
更に、図4等に示すように、第1のスライド部5Aの転動体ユニット71Aにおいて鏡筒2に対する第1のレンズ可動部3Aの位置決めをし、2箇所の第3のスライド部5Cにおいて第3の案内板53A,53Bと板ばね69A,69Bとで転動体ユニット74A,74Bに適度な予圧を加えることにより、第1のレンズ可動部3Aに対する圧力のバランスを取ることができる。即ち、転動体ユニット71A,74A,74Bが第1のレンズ保持枠22Aの外周縁に等間隔で配置(光軸を中心に120°で等配)されているため、2方向から作用する板ばね69A,69Bのばね力によって、3つの転動体ユニット71A,74A,74Bに略均一な予圧を働かせることができる。これにより、各部品の寸法誤差や部品の取付精度の誤差によるガタを吸収することができ、第1のレンズ可動部3Aをスムースにしかも精度良く移動させることができる。このような作用及び効果は、第2のレンズ可動部3B及び第3のレンズ可動部3Cにおいても同様である。
図9は、前述したような構成を有するレンズ鏡筒装置1を用いた撮像装置の一具体例を示すデジタルスチルカメラ90の図である。このデジタルスチルカメラ90は、撮像装置本体の一具体例を示すカメラ本体91を備えている。カメラ本体91は、内部に空間が設けられた横長の筐体からなり、そのカメラ本体91の長手方向である横方向の一側(本実施例では、撮像装置に向かって右側)にレンズ装置92が配置されている。このレンズ装置92の光軸の後方には、撮像手段の一具体例を示すCCD(固体撮像素子)が配置されている。
カメラ本体91の上面には、被写体を撮影するためのシャッタボタン93が設けられている。更に、カメラ本体91には、図示しないが、電源ボタン、モード選択ダイヤル、表示装置の一具体例を示す液晶ディスプレイ(LCD)、電子ビューファインダ、フラッシュ装置等が設けられている。カメラ本体91の内部には、図示しないが、各種の電子部品が実装された配線基板、バッテリー電源、記憶装置、その他各種の電子部品や機械部品等が収納されている。
このような構成を有するデジタルスチルカメラ90に本願発明のレンズ鏡筒装置を適用することにより、複数のレンズをスムースに精度良く移動させることできると共に、レンズ装置92を小型化することができ、カメラ本体の小型化に貢献することができる。
以上説明したように、本発明によれば、コイルを光学部品の光軸を中心に同心となるように巻回して光学部品保持枠に装着したことにより、コイルや磁気回路部を配設するスペースを確保するために鏡筒の一部を膨らませて外形を大きくする必要がなく、鏡筒装置の小型化を実現することができる。
また、光学部品保持枠を移動させる保持枠駆動手段は、コイルと磁気回路部との組み合わせを用いることにより発生する電磁力を利用しているため、大トルクのモータ等を用いる必要がなく、少ない電力で光学部品保持枠を移動させることができる。更に、カム筒等を回転させて光学部品保持枠を移動させる構造ではなく、光学部品保持枠を直線的に移動する構造であるため、光軸方向に垂直な断面形状が四角形や小判型等の鏡筒装置を実現することができ、撮像装置の自由なデザインが可能となる。しかも、カム溝設計等の制約を受けることがなく、光学設計の設計効率を向上させることができる。
また、複数の転動体ユニットに略均一な予圧を働かせて各光学部品保持枠を支持しているため、耐衝撃性を確保した鏡筒装置を実現することができる。しかも、各部品の寸法誤差や部品の取付精度の誤差によるガタを吸収することができ、レンズの像揺れや、像飛びの発生を抑制し、ズーム中やピント合わせのときの動画記録が可能になる。
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラを適用した例について説明したが、その他のスチルカメラは勿論のこと、ビデオカメラ、カメラ付きパーソナルコンピュータ、カメラ付き携帯電話機その他の撮像装置に適用できることは勿論である。
1…レンズ鏡筒装置(鏡筒装置)、 2…鏡筒、 3A,3B,3C…レンズ可動部、 4A,4B,4C…磁気回路部、 5…スライド機構部、 5A…第1のスライド部、 5B…第2のスライド部、 5C…第3のスライド部、 5D…第4のスライド部、 11…第1の基準レール部、 11a…第1の基準案内溝(基準案内溝)、 12…第2の基準レール部、 12a…第2の基準案内溝(基準案内溝)、 21A,21B,21C…レンズ(光学部品)、 22A,22B,22C…レンズ保持枠(光学部品保持枠)、 23A,23B,23C…コイル、 41…接地ヨーク、 42…対向ヨーク、 43…連結ヨーク、 44…永久磁石、 51A,51B…第1の案内板、 52…第2の案内板、 53A,53B…第3の案内板(案内部材)、 54A,54B…第4の案内板、 55A,55B…第5の案内板、 56A,56B…第6の案内板(案内部材)、 57A,57B…第7の案内板、 71A,71B,72,74A,74B,75A,75B,77A,77B…転動体ユニット、 90…電子スチルカメラ(撮像装置)、 91…カメラ本体(撮像装置本体)、 92…レンズ装置