JP4948483B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、特に非撮影時の携帯性を考慮し、レンズ保持部材が鏡筒本体部分に対して光軸方向に突出動作及び収納動作をする所謂沈胴式のズームレンズ鏡筒に関するものである。

従来、沈胴式のレンズ鏡筒でズーム機能を有するレンズ装置が、例えば特許文献１に開示されている。このレンズ装置では、移動レンズを保持したレンズ保持枠の外周面に突設されたカムフォロワと、カム筒の内周面に形成され、カムフォロワが係合するカム溝と、レンズ保持枠の回転を止めてレンズ保持枠を直進的に案内する案内筒とから構成されている。

また、カム筒はモータにより光軸を中心に回動され、カム筒の内周に設けたカム溝と、案内筒に設けた直進ガイド溝により、レンズ保持枠を光軸方向に前後移動させることにより、沈胴動作及びズ−ミングが行われる。

また、レンズ保持枠が繰り出している状態で衝撃など外力が作用した場合に、カムフォロワがカム溝から脱落することを防止するために、カム溝の形状がカム筒の内周面に対して垂直な垂直面と傾斜面とに形成されている。

特開２００２−２６７９１７号公報

しかし、外力が大きくなると上述のレンズ装置でも、カムフォロワがカム溝から脱落する虞れがある。一般に、カム筒は射出成型により成形されるモ−ルド部品であり、カムフォロワは円形形状の金属部品であるため、外力が大きくなると、カム溝をカムフォロワが削って脱落する。

従って、カム溝が台形形状のような傾斜面のみの構成よりは、上述のレンズ装置のように垂直面を設けた方が外力に対する耐力が向上するが、更なる耐力の向上が求められている。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、衝撃などの外力に対するカム溝の耐力を更に向上させ、ズ−ム及び沈胴機能が損われないようにするズームレンズ鏡筒を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、レンズを保持しカムフォロワピンが設けられたレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠と係合し光軸方向に前記レンズ保持枠を直進案内する案内筒と、前記案内筒と係合し前記カムフォロワピンと係合したカム溝が設けられたカム筒と、を備え、前記カム筒が光軸を中心として回転することで、前記レンズ保持枠が光軸方向に移動するレンズ鏡筒であって、
光軸と直交する方向から見た場合、前記カム溝は、光軸と直交するフラット部と光軸と直交しないリフト部を持つ軌跡を有しており、
前記カム溝が伸びる方向から見た場合、前記フラット部は、光軸に垂直な垂直面を有し、
前記カム溝が伸びる方向から見た場合、前記カムフォロワピンは、前記垂直面と対向する位置に、前記垂直面と平行な平行面を備え、
前記カム溝が伸びる方向から見た場合、前記カムフォロワピンの平行面に対向する位置に設けられた前記リフト部の面と前記カムフォロワピンの平行面の離間量は、前記フラット部の垂直面と前記カムフォロワピンの平行面の離間量よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係るズームレンズ鏡筒によれば、衝撃などの外力に対するカム溝の耐力を更に向上させ、ズ−ム及び沈胴機能が損われないようにする。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施例のズームレンズ鏡筒の分解斜視図、図２は沈胴時の断面図、図３は広角時の断面図、図４は望遠時の断面図である。本実施例のズームレンズ鏡筒は、４群構成の変倍光学系を有し、非撮影状態では各レンズ群の間隔を通常の使用時に対して縮小して、レンズ全長を大幅に短縮する所謂２段沈胴方式のレンズ鏡筒に適用されている。

光軸上に、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、光軸と垂直な平面内で移動してぶれ補正動作を行う第３レンズ群Ｌ３、光軸方向に移動することにより合焦動作を行う第４レンズ群Ｌ４が配列されている。

１群ユニット１は第１レンズ群Ｌ１を保持している第１のレンズ保持枠から成り、２群ユニット２は第２レンズ群Ｌ２を保持している第２のレンズ保持枠から成っている。また、３群ユニット３は第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直な平面内でシフト移動を可能とする第３のレンズ保持枠から成り、４群ユニット４は第４レンズ群Ｌ４を保持する第４のレンズ保持枠から成っている。

光量を調節する絞りユニット５は、２群ユニット２と３群ユニット３の間に配置され、４群ユニット４の後方にはＣＣＤ等から成る撮像素子がＣＣＤホルダ６により保持されている。

４群ユニット４はガイドバー７、８の案内により光軸方向に移動可能に支持されている。ガイドバー７、８の後方側の端部はＣＣＤホルダ６に位置決め固定され、ガイドバー７、８の前側の端部は後部鏡筒１０に位置決め固定されており、後部鏡筒１０はＣＣＤホルダ６と駆動源のフォーカスモータ１１にビスにより固定されている。

４群ユニット４はフォーカスモータ１１の駆動により光軸方向に沿って前後移動する。フォーカスモータ１１のロータと一体的に回転するリードスクリュー１１ａにラック１２が螺合し、リードスクリュー１１ａの回転運動を４群ユニット４の直進駆動に変換している。ラックばね１３は４群ユニット４とラック１２のがたが少なくなるように付勢している。

４群ユニット４の絶対位置を検出するフォトインタラプタ１４は、４群ユニット４の遮光壁がフォトインタラプタ１４内を横切ることで、フォトインタラプタ１４の遮光・透光を切換え、絶対位置を検出するようになっている。

ＣＣＤホルダ６には固定筒１５がビスにより固定されている。固定筒１５は内側にカム部材であるカム筒１６を光軸方向に進退させるためのカム溝１５ａと、更に内側の案内筒１７に設置されたキー１７ｃと嵌合し、案内筒１７の光軸に対する偏芯位置決め及び直進案内を行う直進案内溝１５ｂが設けられている。

案内筒１７とその外側のカム筒１６はバヨネット構造によって光軸方向の互いの位置が一体的に規制され、キー１７ｃと、図５の固定筒１５の展開図に示す案内溝１５ｂによって直進案内され、案内筒１７の外形を軸とする回転運動をしながら、光軸方向に進退する。

カム筒１６には、内周に１群ユニット１、２群ユニット２、３群ユニット３をそれぞれ光軸に沿って進退させるために、図６の展開図に示すようなカム溝１６ａ、カム溝１６ｂ、カム溝１６ｃが設けられている。

カム筒１６に設置されたギア部と螺合し、カム筒１６の回転駆動範囲で常に螺合し続けるようにナルトギア１８が設けられている。このナルトギア１８は所定の長さを必要とし、固定筒１５とＣＣＤホルダ６とによって挟み込まれたナルトギアシャフト１９を軸として、定位置回転を行う。

ＣＣＤホルダ６にはビスによってズームモータユニット２０が固定されている。ズームモータユニット２０はその出力ギアとナルトギア１８が螺合し、ナルトギア１８を介して、ズームモータユニット２０の動力をカム筒１６に伝達するようにされている。

図７において、カム筒１６には１２０°均等で３個所にカムフォロワピン２１が配置され、カムフォロワピン２１は図５に示す固定筒１５のカム溝１５ａに係合し、沈胴→広角→望遠へと繰り出す構成とされている。このとき、カム溝１５ａは沈胴、広角、望遠位置で光軸直交方向に平行、つまり図５において水平部として現れている平行フラット部を有している。

また１群ユニット１では、１群ユニット１に１２０°均等で３個所に配置されたカムフォロワピン２２が、図６のカム溝１６ａに係合し、沈胴→広角→望遠へと繰り出す構成とされている。

しかし、前述したようにカム筒１６自体も移動し、カム筒１６は２つのカム溝１５ａ、１６ａの合成カムリフト量によって決められる光学位置へと移動する。本実施例においては、カム筒１６は沈胴→望遠で繰り出すため、１群ユニット１は合算分だけ繰り出す構成とされている。このとき、カム溝１６ａは沈胴、広角、望遠位置で光軸直交方向に平行なフラット部となっている。

また２群ユニット２では、２群ユニット２に１２０°均等で３個所に配置されたカムフォロワピン２３が、図６のカム溝１６ｂに係合し、沈胴→広角で繰り出し、広角→望遠においては繰り込む構成となっている。カム筒１６自体も移動し、２群ユニット２は広角位置まで一旦繰り出し、望遠位置では広角に比べて繰り込まれる光学位置に移動する。この２群ユニット２の移動はフォトインタラプタ２４により検出される。

３群ユニット３では、１２０°均等で３個所に配置されたカムフォロワピン２５が、図６のカム溝１６ｃに係合し、沈胴→広角で繰り込み、広角→望遠においては中間付近で一旦繰り込み、望遠では広角に比べて繰り出す構成となっている。カム筒１６自体も移動し、３群ユニット３は沈胴→望遠で繰り出される光学位置に移動する。

このように、カム筒１６が前述した光軸に沿った進退移動及び光軸を中心とした回転運動をすることによって、１群ユニット１、２群ユニット２、３群ユニット３が案内筒１７に設置した直進ガイド溝１７ａ、１７ｂにより案内される。これにより、１群ユニット１、２群ユニット２、３群ユニット３は相対的に光軸に沿って前後移動し、変倍動作を行うと共にレンズ鏡筒全体を沈胴させる。

また、本実施例においてはカム筒１６では、上述のカム軌跡を有しているが、光学タイプによる各レンズ群の移動量、レンズ群間距離を達成できる異なるカム軌跡であっても支障はない。

図５における固定筒１５のカム溝入口１５ｃは、カム筒１６のカムフォロワピン２１をカム溝１５ａに導入する。また、図６におけるカム筒１６のカム溝入口１６ｄは、１群ユニット１のカムフォロワピン２２、２群ユニット２のカムフォロワピン２３、３群ユニット３のカムフォロワピン２５をそれぞれのカム溝１６ａ、１６ｂ、１６ｃに導入する。

上述した本実施例におけるズーム作動は、ズームモータユニット２０の動力をナルトギア１８を介してカム筒１６を回転させ、カム筒１６自体、及び１群ユニット１、２群ユニット２、３群ユニット３を光軸方向に移動させて行う。その際に、ズーム作動における絶対位置は、図８に示す２群ユニット２に設置した遮光壁２ａがフォトインタラプタ２４内を通過し、遮光・透光による電気出力の変化により検出される。

本実施例においては、沈胴←→広角間の所定の位置でフォトインタラプタ２４による検出が行われている。撮影時においては、このフォトインタラプタ２４の切換わりを絶対位置として、ズームモータユニット２０に内蔵されたパルス発生機構によりパルスを検出、計数し、広角から望遠の任意の位置で停止できるような制御機能を持っている。

このときのパルス発生機構としては、所謂パルス板と、フォトインタラプタやフォトリフレクタなどを組み合わせた方式や、ステップモータを用いた方式などでもよい。

図９は外力が作用する１つの例として、ユーザが不用意にカメラＣを落下させた場合の説明図である。カメラＣ全体の重量が１群ユニット１の先端に作用すると、図１０に示すように１群ユニット１のカムフォロワピン２２が、カム筒１６のカム溝１６ａの垂直面及び傾斜面を削って脱落すると共に、１群ユニット１が傾き、その後のズーム作動が不能となる。

この場合に、カムフォロワピン２２の断面が円形形状のため、カム溝１６ａに対する接触面積が少なく、金属部材であるカムフォロワピン２２がモ−ルド部材であるカム溝１６ａを削ると考えられる。また、カム溝１６ａが台形形状の傾斜面の構成よりも、垂直面を設けた構成の方が外力に対する耐力は増加するが、落下高さが高くなればなるほど衝撃力が増すため、更なる削れ耐力の向上が必要となる。

このため本実施例では、上述したカムフォロワピン２２のカム溝１６ａに対する接触面積を考えて、図１１に示すようにカムフォロワピン２２の両側にＤカット加工を施し、平行カット面２２ａを形成し、削れ耐力の向上を図っている。

図１１に示すカムフォロワピン２２の平行カット面２２ａは、図６に示すカム溝１６ａの望遠近傍及び広角近傍の光軸直交方向の平行フラット部と平行に設置する必要がある。このため本実施例では、図１１に示すように１群ユニット１のレンズ保持枠の光軸方向と直交方向に、平行カット面２２ａが向くように圧入設定されている。

図１２は図４の望遠時のカム溝１６ａとカムフォロワピン２２の嵌合状態の拡大断面図である。カムフォロワピン２２はカム溝１６ａの傾斜面のみと係合させてあり、平行カット面２２ａとカム溝１６ａの垂直面は、部品精度上、二重係合が困難なため隙間を開けるように設定されている。また、平行カット面２２ａとカム溝１６ａの関係は、図６に示すカム筒１６の光軸直交方向の平行フラット部の広角近傍でも同様である。

一方、図６に示す望遠−広角間、及び沈胴−広角間のように、光軸と非直交方向のリフト部を持つカム軌跡部では、カムフォロワピン２２の平行カット面２２ａがカム溝１６ａと干渉するため、カム溝１６ａに段差を設けて干渉を回避している。つまり、図１３は図６で示す望遠−中間間における断面図である。リフト部を持つカム軌跡部のカム溝１６ａには、垂直面を設けず傾斜面のみとし、更には段差１６ｅが設けられ、カムフォロワピン２２の平行カット面２２ａとの干渉を回避している。

図１４はカム筒１６の内側から見た斜視図であり、カム溝１６ａの垂直面・傾斜面、及び段差１６ｅの繋がりは図６の展開図に示す通りである。

図１５はぶれ補正機能を有するレンズ鏡筒を搭載した撮影装置のレンズ鏡筒の駆動及びぶれ補正のためのブロック回路構成図である。光学ローパスフィルタ３１を経て撮像素子３２に入力した光学像の電気信号は、カメラ信号処理回路３３を経てマイコン３４に接続されている。マイコン３４にはフォーカス検出回路３５、ズーム検出回路３６、ピッチ位置検出回路３７、ヨー位置検出回路３８、ピッチ角度検出回路３９、ヨー角度検出回路４０の出力が接続されている。またマイコン３４の出力は、フォーカス駆動回路４１、ズーム駆動回路４２、絞り駆動回路４３、ピッチコイル駆動回路４４、ヨーコイル駆動回路４５に接続されている。

レンズ鏡筒において、光学ローパスフィルタ３１は被写体の空間周波数の高域成分を除去し、撮像素子３２はピント面に配置された光学像を電気信号に変換するための撮像素子である。撮像素子３２から読み出された電気信号ａは、カメラ信号処理回路３３により画像信号ｂとなる。

マイコン３４はレンズ駆動を制御し、電源投入時にマイコン３４はフォーカス検出回路３５及びズーム検出回路３６の出力を監視する。そして、フォーカス駆動回路４１及びズーム駆動回路４２により、それぞれのモータを回転させて、各レンズ群を光軸方向に移動させる。

フォーカス検出回路３５及びズーム検出回路３６の出力は、それぞれの可動部材が予め設定された所定位置までくると、可動部材に設けられた遮光壁がフォトインタラプタの発光部を遮光する境界部に至ったとき反転する。

その位置を基準として、以後はフォーカスはフォーカスモータ１１の駆動ステップ数をマイコン３４内で計数する。また、ズーム駆動はズームモータユニット２０に内蔵されたパルス板とフォトインタラプタによるパルス出力をマイコン３４内で計数し、マイコン３４は各レンズ群の絶対位置を知ることができる。これにより、正確な焦点距離情報が得られるが、この一連の動作をズーム及びフォーカスのリセット動作という。

絞り駆動回路４３は絞り装置１３を駆動し、マイコン３４に取り込まれた映像信号の明るさ情報ｂに基づいて、絞りの開口径、及びＮＤフィルタの絞り量などの絞りユニット５による光量調節機能が制御される。本実施例については、撮像素子としてＣＣＤを用いた例を示しているが、ＣＭＯＳでも問題はない。

角度検出回路３９、４０は光学装置のピッチ（縦方向の傾き角）及びヨー（横方向の傾き角）検出用であり、角度の検出は例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行われる。ピッチ角度検出回路３９、ヨー角度検出回路４０の出力、即ち撮影装置の傾き角度の情報はマイコン３４に取り込まれる。

ピッチコイル駆動回路４４及びヨーコイル駆動回路４５はぶれ補正を行うために、第３レンズ群Ｌ３を光軸に対して垂直に移動させるためであり、シフト磁気回路のコイルに通電し、３群ユニット３をシフトさせる駆動力を発生させる。

ピッチ位置検出回路３７及びヨー位置検出回路３８により３群ユニット３の光軸に対するシフト量を検出し、マイコン３４に取り込まれる。マイコン３４の出力により３群ユニット３が光軸に対して垂直に移動すると、通過光束が曲げられて、撮像素子３２上に結像している被写体像の位置が移動する。

このときの像の移動量を実際に撮影装置が傾いたことによって、像が移動する方向と逆に同じ大きさだけ移動するようにマイコン３４で制御することにより、撮影装置がぶれても結像している像が動かない所謂ぶれ補正を実現できる。

マイコン３４内では、ピッチ角度検出回路３９及びヨー角度検出回路４０により得られた撮影装置の傾き信号と、ピッチ位置検出回路３７及びヨー位置検出回路３８から得られた３群ユニット３のシフト量信号をそれぞれ差し引く。そして、それぞれの差信号を増幅及び適当な位相補償を行った信号で、ピッチコイル駆動回路４４及びヨーコイル駆動回路４５によりそれぞれ第３レンズ群Ｌ３を駆動する。

この制御により、上記の差信号がより小さくなるように位置決め制御が行われ、目標位置に保たれる。更に、本実施例では１群ユニット１、２群ユニット２、３群ユニット３の相対移動により変倍動作を行っているので、３群ユニット３のシフト量に対する像の移動量が焦点距離によって変化する。

従って、ピッチ角度検出回路３９及びヨー角度検出回路４０によって得られる撮影装置の傾き信号により、そのまま３群ユニット３のシフト量を決定せず、焦点距離情報により補正を行って撮影装置の傾きによる像の動きを、３群ユニット３の移動により相殺する。

本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範疇内の構成であればよいことは云うまでもない。

本実施例のズームレンズ鏡筒の分解斜視図である。 沈胴時のズームレンズ鏡筒の断面図である。 広角時のズームレンズ鏡筒の断面図である。 望遠時のズームレンズ鏡筒の断面図である。 固定筒の主要部のカム展開図である。 カム筒の主要部のカム展開図である。 カム筒と案内筒の斜視図である。 ２群ユニットとフォトインタラプタの斜視図である。 カメラ落下時の説明図である。 カムフォロワピンがカム溝から脱落した説明図である。 １群ユニットの斜視図である。 カム溝とカムフォロワピンの嵌合状態の拡大断面図である。 段差を設けたカム溝とカムフォロワピンの嵌合状態の拡大断面図である。 カム筒の斜視図である。 レンズ駆動及びぶれ補正のブロック回路構成図である。

符号の説明

１ １群ユニット
２ ２群ユニット
３ ３群ユニット
４ ４群ユニット
５ 絞りユニット
１５ 固定筒
１５ａ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ カム溝
１５ｂ 案内溝
１５ｃ、１６ｄ カム溝入口
１６ カム筒
１６ｅ 段差
１７ 案内筒
２１、２２、２３、２５ カムフォロワピン
２２ａ 平行カット面

Claims (4)

1. レンズを保持しカムフォロワピンが設けられたレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠と係合し光軸方向に前記レンズ保持枠を直進案内する案内筒と、前記案内筒と係合し前記カムフォロワピンと係合したカム溝が設けられたカム筒と、を備え、前記カム筒が光軸を中心として回転することで、前記レンズ保持枠が光軸方向に移動するレンズ鏡筒であって、
   光軸と直交する方向から見た場合、前記カム溝は、光軸と直交するフラット部と光軸と直交しないリフト部を持つ軌跡を有しており、
   前記カム溝が伸びる方向から見た場合、前記フラット部は、光軸に垂直な垂直面を有し、
   前記カム溝が伸びる方向から見た場合、前記カムフォロワピンは、前記垂直面と対向する位置に、前記垂直面と平行な平行面を備え、
   前記カム溝が伸びる方向から見た場合、前記カムフォロワピンの平行面に対向する位置に設けられた前記リフト部の面と前記カムフォロワピンの平行面の離間量は、前記フラット部の垂直面と前記カムフォロワピンの平行面の離間量よりも大きいことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記フラット部は、沈胴位置及び広角位置及び望遠位置に設けられている請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記カムフォロワピンの先端部の形状は、台形形状であり、前記リフト部の底部の形状及び前記フラット部の底部の形状は、台形形状であり、台形形状である前記カムフォロワピンの先端部と台形形状である前記リフト部の底部は、係合しており、台形形状である前記カムフォロワピンの先端部と台形形状である前記フラット部の底部は、係合している請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ鏡筒を有する撮影装置。

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