JP4906284B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、光軸方向においてレンズを移動させるべく入れ子状に連結された複数の筒を備えるレンズ鏡筒に関し、特に、外光の侵入を防止する遮光機能を備えたレンズ鏡筒に関する。

従来のレンズ鏡筒としては、固定筒と、レンズを保持すると共に固定筒に対して入れ子状に出没自在に支持された移動筒と、固定筒の内周面に固定され移動筒の外周面に密接するように配置された複数の遮光リング部材とを備え、複数の遮光リング部材で、移動筒と固定筒との隙間から外光が侵入するのを防止するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の他のレンズ鏡筒としては、固定筒と、固定筒の内側において光軸方向に相対的に移動する第１レンズ群及び第２レンズ群と、第１レンズ群と第２レンズ群との間からの漏光を防止する環状の遮光部材とを備え、第１レンズ群と第２レンズ群とが接近したときに、遮光部材が第１レンズ群のレンズに後方から係合することで、第２レンズ群の周りの隙間から外光が侵入するのを防止するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献２参照）

特開平７−２２５３３２号公報 特開平１１−８４１９８号公報

ところで、上記従来のレンズ鏡筒においては、遮光リング部材が移動筒の外周面に接触しつつ遮光するようになっているため、遮光リング部材が摩擦力を生じさせて、移動筒が円滑に移動できず、作動時間が長くなるという問題があった。また、遮光リング部材は、専用の部品として形成されているため、コストが高くなる要因となっていた。
また、上記従来の他のレンズ鏡筒においては、第１レンズ群の後方に設けられた遮光部材が、第１レンズ群と第２レンズ群とが接近したときに、第１レンズ群のレンズに後方から係合して遮光するようになっているため、第１レンズ群と第２レンズ群とが相対的に離隔したときには、遮光することができない。また、遮光部材は、弾性変形するように特殊な形状に形成されているため、製造が困難であり、コストが高くなる要因となっていた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、簡略な構造にて、動作の円滑化等を図りつつ確実に遮光することができ、又、専用の部品を用いずに低コスト化を図れる、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、回転により光軸方向にカム作用を及ぼすカム溝を有すると共に光軸方向の前端に縮径した開口を画定する環状フランジ部を有するカム筒、カム筒の内側に配置されてレンズを保持すると共にカム溝に係合するフォロワピンを有するレンズ保持筒、レンズ保持筒の回転を規制するべくカム筒とレンズ保持筒の間に配置されてフォロワピンを光軸方向に案内するガイド溝を有するガイド筒、を備えたレンズ鏡筒であって、上記レンズ保持筒は、カム筒の開口を挿通する前方筒部の外周面を後方筒部の外周面よりも縮径させるように形成する環状段差部を有し、この環状段差部は、フォロワピンの近傍で光軸方向の前方側に設けられ、後方筒部の外周面は、ガイド筒の内周面に密接した状態で移動自在に形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、レンズ保持筒は、そのフォロワピンがガイド筒のガイド溝により光軸方向に案内されつつカム溝によりカム作用を受けて光軸方向に移動する。この際、レンズ保持筒は、カム筒に設けられた環状フランジ部の開口を挿通する前方筒部が縮径され環状段差部を介して後方筒部が拡径された形状になっていると共に後方筒部の外周面がガイド筒の内周面に密接した状態で移動するため、環状フランジ部の開口とレンズ保持筒との隙間（相対的な移動を得るために構造上必要とされる隙間）から侵入してきた外光は、この環状段差部により反射されて積極的に遮光され、内部への侵入が確実に防止される。このように、専用の遮光部材を設けるのではなく、レンズ保持筒に環状段差部を一体的に設けるだけで遮光できるため、構造の簡略化、部品点数の削減等を達成でき、又、従来のような遮光部材による摺動抵抗もなく、円滑な駆動動作が得られる。
特に、フォロワピンが挿入されるガイド筒のガイド溝は光軸方向に伸長するため、このガイド溝を介して外光が侵入する虞があるが、環状段差部をフォロワピンの近傍でかつ光軸方向の前方に設けることにより、環状段差部による遮光作用とフォロワピンによる遮光作用との相乗効果により、ガイド溝から後方に侵入しようとする外光を確実に遮光することができる。

上記構成において、環状フランジ部の開口は、レンズ保持筒の後方筒部の外周面の外径よりも小さい内径に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、光軸方向の前方から眺めたとき、カム筒の環状フランジ部の開口（内周縁）が、レンズ保持筒の環状段差部の領域に重なり合っている、すなわち、レンズ保持筒の前方筒部の外周面と後方筒部の外周面との間に位置するため、この環状フランジ部とレンズ保持筒の隙間を通過した外光を、より積極的に環状段差部にて反射させることができ、より確実に遮光することができる。

上記構成において、カム筒には、光軸方向の前方から後方に向けて複数のレンズ群が配列され、レンズ保持筒は、最前のレンズ群に含まれる、構成を採用することができる。
この構成によれば、最も前方（最も被写体側）に位置する最前のレンズ群に、上記環状段差部をもつレンズ保持筒が含まれるため、レンズ鏡筒に外光が侵入する経路の最も上流側で、外光を確実に遮光することができる。

上記構成のレンズ鏡筒によれば、構造の簡略化、レンズ保持筒の動作の円滑化等が達成されつつ、外光の侵入を確実に防止できる。また、レンズ保持筒に遮光作用をなす環状段差部を一体的に形成するため、専用の部品が不要になり、低コスト化を達成できる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図７は、本発明に係るレンズ鏡筒を組み込んだレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図１は装置の正面図、図２は装置の断面図、図３はレンズ保持筒を示す図、図４はレンズ鏡筒の一部を示す部分拡大断面図、図５はレンズ保持筒の駆動機構を示す部分断面図、図６及び図７は装置の断面図である。

この装置は、図１、図２、図５ないし図７に示すように、ガラスフィルタ１１、撮像素子としてのＣＣＤ１２等が取り付けられたベース１０、ベース１０に固着された固定筒２０、固定筒２０の内側において回転及び直進自在に支持されたカム筒３０、カム筒３０の内側において光軸方向Ｌにそれぞれ移動自在に支持された第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の回転を規制しつつ光軸方向Ｌに案内するガイド筒６０、カム筒３０を駆動する駆動機構７０、第１レンズ群４０に含まれる駆動機構８０等を備えている。

ベース１０は、樹脂材料により略矩形形状に形成され、固定筒２０を結合する結合部１０ａ、ガラスフィルタ１１を取り付ける矩形凹部１０ｂ、ＣＣＤ１２を取り付ける矩形凹部１０ｃ等を備えている。

固定筒２０は、図２、図６、図７に示すように、光軸方向Ｌに軸心をもつように樹脂材料により円筒状に形成されて、ベース１０に固着されている。固定筒２０の内周面２０ａには、周方向において等間隔（約１２０度ごと）に配置され後述する３つのフォロワピン３１に対してカム作用を及ぼす３つのカム溝２１（図においては一部を省略）が形成されている。

カム筒３０は、図１、図２、図３、に示すように、樹脂材料により円筒状に形成されて、固定筒２０の内側に入れ子状に同軸に配置されている。カム筒３０は、外周面３０ａにおいて、周方向において等間隔（約１２０度ごと）に配置された３つのフォロワピン３１、外部から回転駆動力が伝えられる円弧状のラック部３２等を備え、内周面３０ｂにおいて、図２、図６、図７に示すように、光軸方向Ｌにおいて第１レンズ群４０にカム作用を及ぼす３つのカム溝３３、光軸方向Ｌにおいて第２レンズ群５０にカム作用を及ぼす３つのカム溝３４を備え、又、光軸方向Ｌの前端において、縮径した円形の開口３５ａを画定する環状フランジ部３５を備えている。

第１レンズ群４０は、図２、図５、図６、図７に示すように、樹脂材料により略円筒状に形成されたレンズ保持筒４１、レンズ保持筒４１に設けられてカム溝３３に挿入される３つのフォロワピン４２、レンズ保持筒４１に相対的に移動自在に連結されレンズＧ１を保持するレンズ枠４３、レンズ枠４３をレンズ保持筒４１に対して相対的に駆動する駆動機構８０等を備えている。
そして、第１レンズ群４０は、カム筒３０が回動してカム溝３３がフォロワピン４２にカム作用を及ぼすことにより、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。また、駆動機構８０が起動することにより、レンズ保持筒４１に対してレンズ枠４３が光軸方向Ｌにおいて相対的に前進及び後退する。

ここで、レンズ保持筒４１は、図２、図３、図４に示すように、カム筒３０の環状フランジ部３５により規定される開口３５ａを挿通し得る（カム筒３０に対して出没し得る）前方筒部４１ａ及びその後方に続く後方筒部４１ｂ、前方筒部４１ａと後方筒部４１ｂとの間に介在する環状段差部４１ｃ等を備えている。
前方筒部４１ａは、図４に示すように、その外周面が環状フランジ部３５の開口３５ａと径方向において所定の隙間Ｄ１をなすように縮径して、すなわち、開口３５ａの内径よりも小さい外径をなすように形成されている。
後方筒部４１ｂは、図４に示すように、その外周面が環状フランジ部３５の開口３５ａと径方向において隙間を殆ど生じないように、すなわち、開口３５ａの内径と同等の外径をなすように拡径して形成されている。
環状段差部４１ｃは、図４に示すように、前方筒部４１ａと後方筒部４１ｂの境に形成されるものであり、フォロワピン４２の近傍でかつ光軸方向Ｌの前方側に位置付けられている。

すなわち、レンズ保持筒４１は、カム筒３０に設けられた環状フランジ部３５の開口３５ａを挿通する前方筒部４１ａが縮径され環状段差部４１ｃを介して後方筒部４１ｂが拡径された形状になっている。したがって、環状フランジ部３５の開口３５ａとレンズ保持筒４１との隙間Ｄ１（相対的な移動を得るために構造上必要とされる隙間）から侵入してきた外光は、環状段差部４１ｃの面により反射されて積極的に遮光され、内部への侵入が確実に防止される。
特に、ここでは、環状段差部４１ｃがフォロワピン４２の近傍で光軸方向Ｌの前方側に設けられているため、フォロワピン４２が後述するガイド筒６０のガイド溝６１に挿入されていても、環状段差部４１ｃによる遮光作用とフォロワピン４２による遮光作用との相乗効果により、ガイド溝６１から後方に侵入しようとする外光を確実に遮光することができる。

また、上記のように、遮光構造として、専用の遮光部材を設けるのではなく、レンズ保持筒４１に環状段差部４１ｃを一体的に設けるだけであるため、構造の簡略化、部品点数の削減等を達成でき、又、従来のような遮光部材による摺動抵抗もなく、円滑な駆動動作が得られる。

レンズ枠４３は、レンズＧ１を保持すると共に、レンズ保持筒４１に対して光軸方向Ｌに相対的に移動自在に支持されている。
レンズ枠４３は、図５に示すように、レンズ保持筒４１に移動自在に支持される円筒部４３ａ、円筒部４３ａから延出し後述するガイドシャフト８７に摺動自在に連結される連結部４３ｂ、後述するナット８５を受けるナット受け部４３ｃ、掛止片４３ｄ等を備えている。

駆動機構８０は、図５に示すように、レンズ保持筒４１の内側に保持されており、ステッピングモータ８１、駆動歯車８２、レンズ保持筒４１に回動自在に支持され駆動歯車８２に噛合する歯車８３、歯車８３と一体的に回転するリードスクリュー８４、リードスクリュー８４に螺合されると共にナット受け部４３ｃが当接されたナット８５、レンズ枠４３の掛止片４３ｄとレンズ保持筒４１の掛止片４１ｄの間に掛止されたコイルスプリング８６、連結部４３ｂに挿入されてレンズ枠４３を光軸方向Ｌに案内するガイドシャフト８７等を備えている。

すなわち、ステッピングモータ８１が回転すると、駆動歯車８２及び歯車８３を介してリードスクリュー８４が回転し、ナット８５がネジ送りされる。すると、コイルスプリング８６の付勢力によりナット受け部４３ｃが常時ナット８５に当接させられているため、ナット８５に追従してレンズ枠４３が光軸方向Ｌに前進又は後退し、フォーカシングを行うようになっている。

第２レンズ群５０は、図２、図６、図７に示すように、樹脂材料により略円筒状に形成されレンズＧ２を保持するレンズ枠５１、レンズ枠５１に形成されてカム溝３４に挿入される３つのフォロワピン５２、レンズＧ２の後方においてレンズ枠５１に固定されたシャッタユニット５３等を備えている。そして、第２レンズ群５０は、カム筒３０が回動してカム溝３４がカム作用を及ぼすことにより、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。

ガイド筒６０は、図２、図４、図６、図７に示すように、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０とカム筒３０との間に配置されて、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の回転を規制しつつ光軸方向Ｌへ往復動自在に案内するものである。
すなわち、ガイド筒６０は、レンズ保持筒４１のフォロワピン４２を受け入れて光軸方向Ｌに案内する３つのガイド溝６１、レンズ枠５１のフォロワピン５２を受け入れて光軸方向Ｌに案内する３つのガイド溝６２、カム筒３０の内周面３０ｂに形成された環状溝に掛止される掛止爪６３、後端部に形成された固定用のフランジ６４等を備えている。
尚、ここでは、ガイド溝６１，６２は、切り欠かれて光軸方向Ｌに伸長する長孔形状に形成されているが、カム筒３０の内周面３０ｂと協働して溝形状を画定するものである。

そして、ガイド筒６０は、掛止爪６３とフランジ６４によりカム筒３０の内周面３０ｂに嵌合されつつも、フランジ６４に形成された不図示の突起が固定筒２０に形成された光軸方向Ｌに伸長する長溝に挿入されて回転しないように固定筒２０に嵌め込まれている。したがって、カム筒３０が回転すると、ガイド筒６０のガイド溝６１がカム溝３３によりカム作用が及ぼされるフォロワピン４２を光軸方向Ｌにおいてのみ往復動自在に案内し、又、ガイド筒６０のガイド溝６２がカム溝３４によりカム作用が及ぼされるフォロワピン５２を光軸方向Ｌにおいてのみ往復動自在に案内するようになっている。

駆動機構７０は、図１に示すように、ベース１０に固定されたＤＣモータ７１、ラック部３２と噛合する歯車７２を含む歯車列等を備えており、ＤＣモータ７１の駆動力をカム筒３０に伝達するようになっている。
すなわち、ＤＣモータ７１が回転すると、歯車７２を含む歯車列を介して、カム筒３０が固定筒２０に対して相対的に回転する。そして、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、光軸方向Ｌにおいてそれぞれ繰り出し（前方に移動し）又は繰り込んで（後方に移動し）、図２に示す非撮影時の沈胴位置から、図６に示す広角端位置を経て図７に示す望遠端撮影位置までの間を移動し、幅広い撮影が行えるようにズーミングを行う。

次に、上記のレンズ鏡筒を備えるレンズ駆動装置がデジタルカメラに搭載された場合の一般的な動作について説明すると、先ず非撮影時において、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０並びにカム筒３０は、図２に示すように、光軸方向Ｌの後方に向けて後退した沈胴位置にある。

この沈胴位置から、駆動機構７０によりカム筒３０が回転させられると、フォロワピン３１がカム溝２１に案内されて移動し、カム筒３０は光軸方向Ｌの前方に向かって繰り出す。また、カム筒３０の回転により、フォロワピン４２，５２がそれぞれカム溝３３，３４に案内されて、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０が、図６に示す広角端撮影位置から図７に示す望遠端撮影位置に至るズーミング動作を行う。一方、駆動機構８０により、第１レンズ群４０においてレンズ枠４３がレンズ保持筒４１に対して相対的に移動させられて、第２レンズ群５０の位置に応じたフォーカシング動作を行う。

この一連の動作中において、レンズ保持筒４１とカム筒３０との間の隙間Ｄ１から侵入した外光は、レンズ保持筒４１に設けられた環状段差部４１ｃ（の面）により反射されて積極的に遮光され、内部への侵入が確実に防止される。
ここでは、カム筒の内側に光軸方向Ｌの前方から後方に向けて配列された複数のレンズ群（第１レンズ群４０、第２レンズ群５０）のうち、最も前方に位置する第１レンズ群４０（最前のレンズ群）に含まれるレンズ保持筒４１に対して、遮光機能をなす環状段差部４１ｃを設けたことにより、レンズ鏡筒内に外光が侵入する経路の最も上流側で、外光を確実に遮光することができる。

図８は、本発明に係るレンズ鏡筒の他の実施形態を示すものである。この実施形態においては、図８に示すように、レンズ保持筒４１´は、カム筒３０に設けられた環状フランジ部３５の開口３５ａ´を挿通する前方筒部４１ａ´がさらに縮径され、より幅広くなった環状段差部４１ｃ´を介して後方筒部４１ｂが拡径された形状に形成されている。また、環状フランジ部３５の開口３５ａ´は、レンズ保持筒４１´（前方筒部４１ａ´の外周面との間に前述同様の隙間Ｄ１（相対的な移動を得るために構造上必要とされる隙間）を画定するように、前述の開口３５ａよりも内径をより小さくして形成されている。

すなわち、前方筒部４１ａ´の外径と後方筒部４１ｂの外径との差による段差寸法Ｄ２が、開口３５ａ´と前方筒部４１ａ´との隙間Ｄ１よりも大きくなるように、換言すれば、環状フランジ部３５の開口３５ａ´は、レンズ保持筒４１´の後方筒部４１ｂの外周面の外径よりも小さい内径に形成されている。
これにより、隙間Ｄ１から侵入してきた外光は、環状段差部４１ｃ´の幅広い面により反射されて積極的に遮光され、内部への侵入がより確実に防止される。

上記実施形態においては、カム筒３０により光軸方向Ｌに移動させられる複数のレンズ群として、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０を示したが、一つのレンズ群を備える構成において、あるいは、３つ以上の複数のレンズ群を備える構成において、本発明を採用してもよい。
また、上記実施形態においては、環状段差部４１ｃ，４１ｃ´を、フォロワピン４２の前方近傍に設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、フォロワピン４２から前方に離れた位置に設けてもよい。
また、上記実施形態においては、光軸方向Ｌにおいて最も前方に位置するレンズ群４０に含まれるレンズ保持筒４１に環状段差部４１ｃ，４１ｃ´を設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、後方に位置するレンズ群に含まれるレンズ保持筒に対して環状段差部を設けても、さらに後方に配置されたＣＣＤ１２に対して外光が侵入するのを防止できる。

以上述べたように、本発明のレンズ鏡筒は、円滑な動作を保証しつつ、外光を確実に遮光することができるため、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に搭載されるのは勿論のこと、銀塩フィルム式のカメラにおいても同様に適用することができる。

本発明に係るレンズ鏡筒を組み込んだレンズ駆動装置の一実施形態を示す正面図である。 図１に示す装置のレンズ鏡筒が沈胴した状態を示す断面図である。 レンズ鏡胴の一部をなす第１レンズ群のレンズ保持筒を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 レンズ保持筒に設けた環状段差部を示す部分拡大断面図である。 レンズ鏡筒の一部をなす第１レンズ群に含まれる駆動機構を示す部分断面図である。 図１に示す装置のレンズ鏡筒が広角端撮影位置に繰り出した状態を示す断面図である。 図１に示す装置のレンズ鏡筒が望遠端撮影位置に繰り出した状態を示す断面図である。 本発明に係るレンズ鏡筒の他の実施形態を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
Ｇ１，Ｇ２ レンズ
１０ ベース
１１ ガラスフィルタ
１２ ＣＣＤ
２０ 固定筒
２１ カム溝
３０ カム筒
３０ｂ 内周面
３１ フォロワピン
３３，３４ カム溝
３５ 環状フランジ部
３５ａ，３５ａ´ 開口
４０ 第１レンズ群（最前のレンズ群）
４１ レンズ保持筒
４１ａ，４１ａ´ 前方筒部
４１ｂ 後方筒部
４１ｃ，４１ｃ´ 環状段差部
４２ フォロワピン
４３ レンズ枠
５０ 第２レンズ群
５１ レンズ枠
５２ フォロワピン
６０ ガイド筒
６１，６２ ガイド溝
７０ 駆動機構
７１ ＤＣモータ
８０ 駆動機構
８１ ステッピングモータ

Claims (3)

1. 回転により光軸方向にカム作用を及ぼすカム溝を有すると共に光軸方向の前端に縮径した開口を画定する環状フランジ部を有するカム筒、前記カム筒の内側に配置されてレンズを保持すると共に前記カム溝に係合するフォロワピンを有するレンズ保持筒、前記レンズ保持筒の回転を規制するべく前記カム筒と前記レンズ保持筒の間に配置されて前記フォロワピンを光軸方向に案内するガイド溝を有するガイド筒、を備えたレンズ鏡筒であって、
   前記レンズ保持筒は、前記カム筒の開口を挿通する前方筒部の外周面を後方筒部の外周面よりも縮径させるように形成する環状段差部を有し、
   前記環状段差部は、前記フォロワピンの近傍で光軸方向の前方側に設けられ、
   前記後方筒部の外周面は、前記ガイド筒の内周面に密接した状態で移動自在に形成されている、
   ことを特徴とするレンズ鏡筒
2. 前記環状フランジ部の開口は、前記レンズ保持筒の後方筒部の外周面の外径よりも小さい内径に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記カム筒には、光軸方向の前方から後方に向けて複数のレンズ群が配列され、
   前記レンズ保持筒は、最前のレンズ群に含まれる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。

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