JP5043069B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒に関する。特に、光学性能を保ちつつ、ズームの操作性の向上、レンズ鏡筒の小型化、全長の短縮化が実現可能な沈胴式レンズ鏡筒に関する。

近年、撮影画像をすぐに確認することができるデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣと称す）が急速に普及している。このＤＳＣ用のレンズ鏡筒としては、非撮影時における携帯性を考慮し、非撮影時には鏡筒の長さが短くなる、いわゆる沈胴式のレンズ鏡筒が採用されている。

この沈胴式レンズ鏡筒は、一般に、カム溝にカムピンを係合させてレンズ枠やレンズ群を駆動させる沈胴機構を備える。このような沈胴機構においては、外力が加わったときに、カム溝からカムピンが脱落してカメラ本体が使用できなくなる状況を防止する必要がある。例えば特許文献１には、以下のようなカムピンのカム溝からの脱落防止機構が開示されている。即ち、カム環の外周面にカム溝とこのカム溝に沿って脱落防止溝とを設け、第１レンズ枠の内周面にカム溝及び脱落防止溝内にそれぞれ挿入されるテーパ状のカムフォロアと円筒状のコロ状部材とを設ける。これにより、外力が加えられると、脱落防止溝の対向する壁面とコロ状部材とが当接するので、カム溝からこの中を摺動するテーパ状のカムフォロアが脱落するのを防止できる。

特開２００２−９０６１１号公報

しかしながら、上記の従来の沈胴式レンズ鏡筒においては、カム溝内を摺動するテーパ状のカムフォロアと、脱落防止溝内を移動するコロ状部材とは、形状が異なるので、カムピンとして２種類の部品が必要であり、部品点数が多くなり、その管理が煩雑である。しかも、両部品は、いずれも小さな部品であり、その形状の差異はわずかであるが、これらを第１レンズ枠に取り付ける際に、両部品を逆に取り付けてしまうと、カム環と第１レンズ枠とを組み立てることができないなど、組立が煩雑であるという問題を有している。

本発明は、少ない部品点数により組立て性がよく、外力が加わったときにカムピンの脱落を確実に防止できる機構を備えた沈胴式レンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明の第１のレンズ鏡筒は、レンズ群と、前記レンズ群を駆動する駆動枠と、前記駆動枠の内周側に別々に固定されたカムピン及び前記カムピンと同一形状の脱落防止用ピンと、前記カムピンのみと係合するカム溝及び前記脱落防止用ピンのみと係合する脱落防止用溝を有するカム枠とを備え、前記駆動枠は、前記カムピンと前記脱落防止用ピンを３つずつ有し、前記カム溝は前記カムピンと接触状態にあり、前記脱落防止用溝は前記カム溝よりも幅が広いことを特徴とする。

本発明の第２のレンズ鏡筒は、レンズ群と、前記レンズ群を駆動する駆動枠と、前記駆動枠の内周側に別々に固定されたカムピン及び前記カムピンと同一形状の脱落防止用ピンと、前記カムピンのみと係合するカム溝及び前記脱落防止用ピンのみと係合する脱落防止用溝を有するカム枠とを備え、前記駆動枠は、前記カムピンと前記脱落防止用ピンを３つずつ有し、前記脱落防止用ピンと前記脱落防止用溝とのギャップは、前記カム溝と前記カムピンとのギャップよりも大きいことを特徴とする。

本発明の第１〜第２のレンズ鏡筒によれば、部品点数の削減を図りつつ、外力が加わったときのカムピンのカム溝からの脱落を確実に防止することができる。

また、移動枠駆動用のカムピンと、カムピンがカム溝から脱落するのを防止するための脱落防止用ピンとで、部品の共用化を図ることができるので、部品点数の削減と組立工程の煩雑化を回避できる。

本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図である。 図３（Ａ）は理想的な沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（Ｂ）は従来の沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（Ｃ）は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図である。 図５（Ａ）は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒における沈胴時のカム溝とカムピンとの関係を示す断面図、図５（Ｂ）は駆動時のカム溝とカムピンとの関係を示す断面図、図５（Ｃ）は繰り出し時のカム溝とカムピンとの関係を示す断面図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム枠の分解斜視図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒が繰り出された時のカメラ本体との関係を示す断面図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒において繰り出し時に外力が加わった時のカムピンの脱落防止作用を説明する断面図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒が沈胴時のカメラ本体との関係を示す断面図である。 本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒において沈胴時に外力が加わった時のカムピンの脱落防止作用を説明する断面図である。

以下、本発明の沈胴式レンズ鏡筒について、図１〜図１３を用いて説明する。

図１は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図、図２は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図、図３（Ａ）は理想的な沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（Ｂ）は従来の沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（Ｃ）は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図４は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝とカムピンとの関係を示す断面図、図６は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム枠の分解斜視図、図７は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図、図８は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図、図９は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図、図１０は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒が繰り出された時のカメラ本体との関係を示す断面図、図１１は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒において繰り出し時に外力が加わった時のカムピンの脱落防止作用を説明する断面図、図１２は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒が沈胴時のカメラ本体との関係を示す断面図、図１３は本発明の一実施形態における沈胴式レンズ鏡筒において沈胴時に外力が加わった時のカムピンの脱落防止作用を説明する断面図である。

沈胴式のレンズ鏡筒１について、図１から図６を用いて説明する。図１に示したように、沈胴式レンズ鏡筒の光軸をＺ軸（物体側を正とする）とするＸＹＺ３次元直交座標系を設定する。Ｌ１は１群レンズ、Ｌ２は光軸（Ｚ軸）上を移動して変倍を行う２群レンズ、Ｌ３は像ぶれ補正用の３群レンズ、Ｌ４は変倍に伴う像面変動の補正及び合焦のために光軸上を移動する４群レンズである。

１群保持枠２は１群レンズＬ１を保持しており、１群レンズＬ１の中心軸が光軸と平行となるように、筒状の１群移動枠３に対してネジ等で固定されている。この１群移動枠３には、光軸と平行な２本のガイドポール（ガイド部材）４ａ，４ｂの一端が固定されている。

２群移動枠５は２群レンズＬ２を保持し、先述の２本のガイドポール４ａ，４ｂによって支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また２群移動枠５は、ステッピングモータなどの２群レンズ駆動アクチュエータ６の送りネジ６ａと、２群移動枠５に設けたラック７のネジ部とが噛合することにより、２群レンズ駆動アクチュエータ６の駆動力にて、光軸方向に移動して変倍を行う。

３群枠８は、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３（３群レンズ）を保持し、像ぶれ補正装置３１を構成している。

４群移動枠９は、３群枠８とマスターフランジ１０との間に挟まれた、光軸と平行な２本のガイドポール１１ａ，１１ｂにて支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また４群移動枠９は、ステッピングモータなどの４群レンズ駆動アクチュエータ１２の送りネジ１２ａと、４群移動枠９に設けたラック１３のネジ部とが噛合することにより、４群レンズ駆動アクチュエータ１２の駆動力にて、光軸方向に移動し、変倍に伴う像面変動の補正と合焦とを行う。

撮像素子（ＣＣＤ）１４は、マスターフランジ１０に取り付けられている。

次に、ガイドポール４ａ，４ｂの支持方法について、図２を用いて説明する。

３群枠８には支持部８ａ（主軸側），８ｂ（廻り止め側）が設けられている。ガイドポール４ａ，４ｂが支持部８ａ，８ｂを貫入することにより、ガイドポール４ａ，４ｂは光軸と平行に保持される。この２つの支持部８ａ，８ｂに対してガイドポール４ａ，４ｂが光軸方向に摺動するため、ガイドポール４ａ，４ｂの一端に固定された１群移動枠３に保持された１群レンズＬ１は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。さらに、ガイドポール４ａ，４ｂが、２群移動枠５に設けられた支持部５ａ（廻り止め側），５ｂ（主軸側）を摺動可能に貫入することにより、２群移動枠５はガイドポール４ａ，４ｂに光軸方向に摺動自在に支持されるため、２群移動枠５に保持された２群レンズＬ２は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。

ここで、上記に説明した１群レンズＬ１，２群レンズＬ２，３群レンズＬ３の関係を、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を用いて説明する。図中、矢印Ｌ１ａ，Ｌ２ａは、それぞれ１群レンズＬ１，２群レンズＬ２の中心軸の向きを示している。

図３（Ａ）は３つのレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の理想状態を示しており、Ｚ軸（レンズ鏡筒の光軸であり、これは３群レンズＬ３の中心軸と一致する）に対して１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａが平行になっている。

図３（Ｂ）は従来のレンズ鏡筒と同様の方式により、１群レンズＬ１及び２群レンズ群Ｌ２を支持した場合を示しており、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａは、相互に平行ではなく、且つＺ軸とも平行とはならないので、光学性能が悪化する可能性が大きい。

図３（Ｃ）は本実施形態の場合を示している。１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は、同一のガイドポール４ａ，４ｂに支持されているため、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａがＺ軸に対して仮に傾いたとしても、両中心軸Ｌ１ａ，Ｌ２ａの向きは常に一致する。すなわち、光学性能に対する影響度が最も高い像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は常に同一方向に傾くため、光学性能の悪化量を最小限に抑えることができる。

次に、１群レンズＬ１を光軸方向に移動させる構成について説明する。

図１に示すように、略中空円筒状の駆動枠１５の撮像素子１４側の内周面の一部にギア部１５ａが形成されている。また、その物体側（Ｚ軸の正の側）の内周面に略１２０°間隔に３つの突起部１５ｂが形成されている。突起部１５ｂが１群移動枠３の撮像素子１４側の外周面に設けられた周方向の３つの溝部３ａと係合することにより、駆動枠１５は１群移動枠３に対して光軸を中心として相対的に回転可能であり、光軸方向には駆動枠１５と１群移動枠３とは一体で移動する。さらに駆動枠１５の内周面には、３本のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（これら３本のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃを総称してカムピン１６と呼ぶ）が１２０°間隔に圧入固定されている。このカムピン１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、それぞれ先端に形成されたテーパ部１６ｅとこれより駆動枠１５の内周面側の円筒部１６ｆとを備える。さらにこのカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃの撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）には、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが後述するカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃから脱落するのを防止するための脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃ（これら３本の脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃを総称して脱落防止用ピン３５と呼ぶ）が１２０゜間隔に圧入固定されている。この脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃと同様に、先端のテーパ部３５ｅとこれより駆動枠１５の内周面側の円筒部３５ｆとを備える。カムピン１６ａ、１６ｂ、１６ｃと脱落防止用ピン３５ａ、３５ｂ、３５ｃとは同一形状であり、同一部品を使用できる。

筒状のカム枠１７の外表面には、略１２０゜間隔にて３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ（これら３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃを総称してカム溝１８と呼ぶ）が形成されている。この３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）には、略１２０゜間隔にて３本の脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃ（これら３本の脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃを総称して脱落防止用溝３６と呼ぶ）が形成されている。カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃと脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃとは、それぞれ互いに平行であり、且つ近接している。

図４に、カム枠１７の外周面の展開図を示す。カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに、駆動枠１５に設けられたカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ係合する。各カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａと、物体側（Ｚ軸の正の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃと、部分１９ａと部分１９ｃとを螺旋状に繋ぐ部分１９ｂとを有する。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、部分１９ａにあるとき、１群レンズＬ１は撮像素子１４側に繰り込まれた状態（沈胴状態）である。この状態から、駆動枠１５が光軸回りに回転することにより、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは部分１９ｂを経て、部分１９ｃに至る。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが部分１９ｃにあるとき、１群レンズＬ１は物体側に繰り出された状態である。

脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃにそれぞれ係合する。脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃもカム溝１８ａ、１８ｂ、１８ｃの部分１９ａ、１９ｂ、１９ｃに対してそれぞれ平行な部分５５ａ、５５ｂ、５５ｃを有する。１群レンズＬ１が沈胴状態のとき脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは部分１９ａにあり、１群レンズＬ１が物体側に繰り出さる過程で脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは部分１９ｂを通過し、１群レンズＬ１が物体側に繰り出された状態のとき、脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは部分１９ｃにある。

図５（Ａ）は１群レンズＬ１が沈胴状態、図５（Ｂ）は１群レンズＬ１が沈胴状態から物体側に繰り出される過程にある状態、図５（Ｃ）は１群レンズＬ１が物体側に完全に繰り出された状態において、カムピン１６とカム溝１８、脱落防止用ピン３５と脱落防止用溝３６との係合状態を示したＺ軸に平行な面に沿った断面図である。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示されているように、カム溝１８の断面形状は、部分１９ａ，１９ｂ，１９ｃのいずれにおいてもほぼ同様であり、カムピン１６の先端のテーパ部１６ｅのテーパ角度と略同一のテーパ角度を有する逆台形状を有している。

一方、脱落防止用溝３６の断面形状は、その両端の部分５５ａ，５５ｃでは、対向する一対の側壁が光軸に対して略直交するような長方形状を有しており、部分５５ａ，５５ｃの間の部分５５ｂでは、部分１９ｂと同様に、脱落防止用ピン３５の先端のテーパ部３５ｅのテーパ角度と略同一のテーパ角度を有する逆台形状を有している。なお、部分５５ｂでの脱落防止用溝３６の断面形状は、部分５５ａ，５５ｃでの断面形状と同様の長方形状であってもよい。

１群レンズＬ１の位置にかかわらず、レンズ鏡筒に外力が加えられていない通常状態では、カムピン１６のテーパ部１６ｅとカム溝１８とが接触している。これに対して、脱落防止用溝３６の部分５５ｂでの光軸方向（Ｚ軸方向）の幅は脱落防止用ピン３５のテーパ部３５ｅの幅よりも約０．２ｍｍ広く、また、脱落防止用溝３６の部分５５ａ，５５ｃでの光軸方向の幅は脱落防止用ピン３５の円筒部３５ｆの外径よりも約０．２ｍｍ広く、また、脱落防止用溝３６の深さはその全長にわたってカム溝１８の深さより約０．１ｍｍ深いので、脱落防止用ピン３５は脱落防止用溝３６に対して約０．１ｍｍの隙間を有して非接触状態にある。したがって通常状態での１群レンズＬ１の駆動時には、脱落防止用ピン３５と脱落防止用溝３６とが接触することによる負荷（摩擦抵抗）が発生しない。

図５（Ｃ）に示すように、脱落防止用溝３６ａの部分５５ｃでは、脱落防止用溝３６ａの撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）の壁面が外方に延長されて、脱落防止用ピン３５の円筒部３５ｆと対向する突起（第１突起）３７が形成されている。また、図５（Ａ）に示すように、脱落防止用溝３６の部分５５ａでは、脱落防止用溝３６の物体側（Ｚ軸の正の側）の壁面が外方に延長されて、脱落防止用ピン３５の円筒部３５ｆと対向する突起（第２突起）３８が形成されている。

カム枠１７の外周面であって、カム溝１８ｂとカム溝１８ｃとの間には、スプライン状の駆動ギア１９の両端に突出した駆動ギア軸２０を回転可能に保持する軸受け部１７ｄと、駆動ギア１９との干渉を避けるために半円筒面状に窪ませた駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとが形成されており、これにより駆動ギア１９はカム枠１７の外周面上に回転自在に保持されている。駆動ギア１９は、後述するマスターフランジ１０に取り付けられた駆動ユニット２１の駆動力を駆動枠１５に設けられたギア部１５ａに伝達する。したがって、駆動ギア１９が回転することにより、駆動枠１５が光軸の回りに回転し、この際、駆動枠１５に設けられたカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内を移動することにより、駆動枠１５は光軸方向にも移動する。このとき、１群移動枠３は、これに固定された２本のガイドポール４ａ，４ｂが３群枠８の支持部８ａ，８ｂに貫入されていることにより、光軸回りの回転が制限されるから、駆動枠１５が光軸方向に移動するに従って、１群移動枠３は光軸方向に直進移動する。

２群移動枠５の駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに固定される。また、４群移動枠９の駆動アクチュエータ１２は、マスターフランジ１０の取り付け部１０ａに固定される。駆動ギア１９に駆動力を伝達する駆動ユニット２１は、駆動アクチュエータ２２と複数のギアからなる減速ギアユニット２３とからなり、マスターフランジ１０の取り付け部１０ｂに固定される。

シャッターユニット２４は、撮像素子１４の露光量及び露光時間を制御するため、一定の開口径を形成する絞り羽根とシャッター羽根とから構成されている。

２群移動枠５用の原点検出センサ２５は、発光素子および受光素子からなる光検出センサであり、２群移動枠５の光軸方向の位置、つまり２群レンズＬ２の原点位置を検出する。４群移動枠９用の原点検出センサ２６は、４群移動枠９の光軸方向の位置、つまり４群レンズＬ４の原点位置を検出する。駆動枠１５用の原点検出センサ２７は、駆動枠１５の回転方向の位置、つまり駆動枠１５と一体で移動する１群移動枠３及び１群レンズＬ１の原点位置を検出する。

像ぶれ補正装置３１は、撮影時に像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３を、第１の方向（Ｙ方向）であるピッチング方向と、第２の方向（Ｘ方向）であるヨーイング方向とに移動させる。第１の電磁アクチュエータ４１ｙはＹ方向の駆動力を発生し、第２の電磁アクチュエータ４１ｘはＸ方向の駆動力を発生することにより、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３は光軸Ｚにほぼ垂直なＸ，Ｙの２方向に駆動される。

図６に示すように、２群レンズ駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに取り付けられる。２群レンズＬ２の原点検出センサ２５は、カム枠１７の取り付け部１７ｃに取り付けられ、２群移動枠５に設けられた羽根５ｃが原点検出センサ２５の正面を通り、光を遮ることにより原点位置を検出する。そして、駆動ギア１９は、先述したように、カム枠１７の軸受け部１７ｄと駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとに取り付けられる。

３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、３本の脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、及び３つの取り付け部１７ａ，１７ｂ，１７ｃを展開すると、図４のような関係となる。つまり、取り付け部１７ａはカム溝１８ｂ，１８ｃの間に、取り付け部１７ｂはカム溝１８ａ，１８ｂの間に、取り付け部１７ｃはカム溝１８ｃ，１８ａの間にそれぞれ設けられる。このように、取り付け部１７ａ，１７ｂ，１７ｃをカム溝の間に設けたことにより、取り付け部１７ａ，１７ｂ，１７ｃがカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃと干渉することなく、駆動ギア１９、２群レンズ駆動アクチュエータ６、及び原点検出センサ２５をカム枠１７に設けることが可能となる。

このように構成された沈胴式レンズ鏡筒１について、その動作を以下に述べる。

最初に、この沈胴式のレンズ鏡筒１の動作について、まず図７に示す非撮影時（未使用時）の状態から、図８に示す状態（望遠端）を経て、図９に示す撮影時（広角端）の状態に移行する際の動作について説明する。

図７の非撮影時の状態より、カメラ本体の電源スイッチ等がオンとなると撮影準備状態になる。最初に１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が、光軸を中心として回転するとともに、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに沿って光軸方向に移動する。そして原点検出センサ２７を初期化した後、駆動枠１５が物体方向（Ｚ軸方向）に移動することにより、１群移動枠３も物体方向に移動する。そして、１群レンズ駆動アクチュエータ２２が所定の回転量だけ回転したのを図示せぬ回転量検出センサが検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃのカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃの位置に到達している。また、脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃの部分５５ｃの位置に到達している。図８はこのときの状態を示している。

次に、２群レンズ駆動アクチュエータ６が回転し、送りネジ６ａを介してラック７を駆動することにより、２群移動枠５がＺ軸に沿って動き出す。そして、２群移動枠５は、原点検出センサ２５を初期化した後、物体方向に移動し、図９に示す広角端の位置にて停止し、カメラ本体は撮影可能状態となる。

ここで、１群移動枠３および２群移動枠５は、３群枠８の支持部８ａ，８ｂに保持された同一のガイドポール４ａ，４ｂにて支えられながら所定位置まで移動する。したがって、１群レンズＬ１および２群レンズＬ２が光軸に対して傾いたとしても、それらの傾き方向は像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して同一であるため、所定の光学性能を確保することができる。

実際の撮影時には、２群レンズ駆動アクチュエータ６と４群レンズ駆動アクチュエータ１２により、それぞれ変倍動作と変倍に伴う像面変動の補正及び合焦の動作とを行う。変倍を行う際、広角端の状態では、図９に示す状態にて撮影を行い、望遠端の状態では、２群レンズＬ２を撮像素子１４側端（Ｚ軸の負の側）に移動させて図８に示す状態にて撮影を行う。よって、広角端から望遠端まで、任意の位置にて撮影することが可能となる。

この図８および図９に示す撮影状態にて、１群駆動枠３に外力が加わった場合の状況について説明する。この１群枠３に外力が加わる状況とは、例えば撮影中、即ち、図１０に示す沈胴式レンズ鏡筒１がカメラ本体の外装５０の前面５０ａから突出した状態にて、撮影者がカメラを落とし、１群レンズＬ１を下側にして、地面に衝突した場合が相当する。１群レンズＬ１を下側にしてカメラが落下した場合には、１群駆動枠３の物体側（Ｚ軸の正の側）の面に対して、撮像素子１４（Ｚ軸の負の側）の向きの力が作用するため、１群駆動枠３及びこれと光軸周りに回転自在に連結された駆動枠１５が、撮像素子１４側に押される。即ち、図５（Ｃ）において、駆動枠１５にＺ軸の負の方向の力が作用する。

図１１を用いて、このときの現象を説明する。駆動枠１５にＺ軸の負の方向の力Ｆ１が作用することにより、駆動枠１５に設けられたカムピン１６および脱落防止用ピン３５はカム溝１８および脱落防止用溝３６に対してＺ軸の負の方向に相対的に移動する。カムピン１６とカム溝１８との間の隙間は、脱落防止用ピン３５と脱落防止用溝３６との間の隙間よりも小さいから、カムピン１６の先端のテーパ部１６ｅとカム溝１８の側壁のテーパ面とが衝突する。その結果、カムピン１６は、カム溝１８から矢印Ｆ１１方向の反力を受けてカム溝１８から脱落しそうになる。ところが、次の瞬間、脱落防止用ピン３５の円筒部３５ｆが脱落防止用溝３６の縁に形成された突起３７の側面と衝突する。円筒部３５ｆ及び突起３７の互いに衝突する面はＺ軸に垂直であるから、円筒部３５ｆと突起３７との衝突が、駆動枠１５のカム枠１７に対するＺ軸の負の方向へのこれ以上の相対的移動を阻止する。従って、カムピン１６のカム溝１８からの脱落が阻止される。よって、カメラを落下させたときの衝撃によってカムピン１６がカム溝１８から脱落して沈胴機構が機能不全になるのを防止できる。

次に図９に示す撮影時の状態から、図８に示す状態を経て、図７に示す非撮影時の状態に移行する際の動作について説明する。

任意のズーム位置にてカメラの電源スイッチ等がオフされると撮影が終了し、最初に２群移動枠５が２群レンズ駆動アクチュエータ６により撮像素子１４側に移動して、図８に示す状態となる。次に１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を上記とは逆方向に回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が光軸を中心として回転し、同時に、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃによって撮像素子１４方向に移動することにより、１群移動枠３も移動する。そして原点検出センサ２７により駆動枠１５の回転を検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃのカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａに到達している。また、脱落防止用ピン脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃの部分５５ａの位置に到達している。これが図７に示す状態であり、撮影時の状態に比べて長さＣだけ短くなった沈胴状態となる。

この図７に示す沈胴状態にて、１群駆動枠３に外力が加わった場合の状況について説明する。沈胴状態では、図１２に示すように、沈胴式レンズ鏡筒１がカメラ本体の外装５０の前面５０ａよりも内側に後退している。この状態で、撮影者が、１群レンズＬ１を下側にしてカメラを落とした場合には、カメラ本体の外装５０の前面５０ａが地面に衝突する。この衝突の瞬間、外装５０には地面から重力方向と反対方向の衝撃力が作用し、同時に、沈胴式レンズ鏡筒１には重力方向の慣性力が作用し、沈胴式レンズ鏡筒１はカメラ本体から物体側（Ｚ軸の正の側）に飛び出そうとする。よって、沈胴式レンズ鏡筒１の１群駆動枠３及びこれと光軸周りに回転自在に連結された駆動枠１５がカム枠１７から物体側（Ｚ軸の正の側）に引き出される方向の力が作用する。即ち、図５（Ａ）において、駆動枠１５にＺ軸の正の方向の力が作用する。

図１３を用いて、このときの現象を説明する。駆動枠１５にＺ軸の正の方向の力Ｆ２が作用することにより、駆動枠１５に設けられたカムピン１６および脱落防止用ピン３５はカム溝１８および脱落防止用溝３６に対してＺ軸の正の方向に相対的に移動する。カムピン１６とカム溝１８との間の隙間は、脱落防止用ピン３５と脱落防止用溝３６との間の隙間よりも小さいから、カムピン１６の先端のテーパ部１６ｅとカム溝１８の側壁のテーパ面とが衝突する。その結果、カムピン１６は、カム溝１８から矢印Ｆ２１方向の反力を受けてカム溝１８から脱落しそうになる。ところが、次の瞬間、脱落防止用ピン３５の円筒部３５ｆが脱落防止用溝３６の縁に形成された突起３８の側面と衝突する。円筒部３５ｆ及び突起３８の互いに衝突する面はＺ軸に垂直であるから、円筒部３５ｆと突起３８との衝突が、駆動枠１５のカム枠１７に対するＺ軸の正の方向へのこれ以上の相対的移動を阻止する。従って、カムピン１６のカム溝１８からの脱落が阻止される。よって、カメラを落下させたときの衝撃によってカムピン１６がカム溝１８から脱落して沈胴機構が機能不全になるのを防止できる。

本実施形態の沈胴式レンズ鏡筒１の光軸方向の長さを変える沈胴動作においては、１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２を用い、ズーミング動作については２群レンズ駆動アクチュエータ６を単独で使用している。そのため、実際の撮影でのズーミング動作は、１群レンズＬ１を繰り出した状態で行うため、１群レンズ駆動アクチュエータ２２を動作させる必要はなく、２群レンズ駆動アクチュエータ６のみを駆動して図８と図９との間の所定位置に２群レンズＬ２を移動させてズーミングを行うことができる。したがって、ズーミング動作を行うなどの撮影を行う際には、従来方式の沈胴式レンズ鏡筒とは異なり、ズーム倍率に応じて、鏡筒の繰り出し動作及び繰り込み動作を行う必要がない。従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、ズーミング動作時に、カム筒を回転させてレンズを駆動していたため、ズーミング速度が遅く、駆動音が大きい。本発明の沈胴式のレンズ鏡筒１は、２群レンズ駆動アクチュエータ６としてステッピングモータを使用し、そのステッピングモータに取り付けられた送りネジ６ａを介して、２群移動枠５を直接駆動するため、送り速度も速く、動作音も小さい。このように、沈胴式のレンズ鏡筒であっても、ズーム速度の高速化、ズーム音の低騒音化を実現できる。

また、撮影時には、ズーム倍率にかかわらず、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの部分１９ｃの位置にあり、脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃの部分５５ｃにある。また、沈胴時（非撮影時）には、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃはカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃの部分１９ａにあり、脱落防止用ピン脱落防止用ピン３５ａ，３５ｂ，３５ｃは脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃの部分５５ａにある。従って、脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃの部分５５ｃに設けた第１突起３７により撮影時の落下等に対する耐衝撃性を向上でき、脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃの部分５５ａに設けた第２突起３８により沈胴時の落下等に対する耐衝撃性を向上できる。即ち、脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃの両端に第１突起３７及び第２突起３８を設けるだけで、カメラ本体の電源がオン及びオフされた時の１群レンズＬ１が駆動されるわずかな時間を除くほとんどの状況において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃのカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃからの脱落を防止できる。

以上のように本実施の形態によれば、沈胴式レンズ鏡筒を繰り出し時に脱落防止用ピン３５が位置する脱落防止用溝３６の部分５５ｃの撮像素子１４側に突起３７を設けたことにより、沈胴式レンズ鏡筒を繰り出し時に１群駆動枠３に撮像素子１４側に向かう力が作用した場合に、カムピン１６がカム溝１８から外れるのを防止できる。したがって、例えば撮影中に、撮影者がカメラを落とした場合でも、十分な強度を保つことが可能となる。

また、沈胴式レンズ鏡筒を沈胴時に脱落防止用ピン３５が位置する脱落防止用溝３６の部分５５ａの物体側に突起３８を設けたことにより、沈胴式レンズ鏡筒を沈胴時に１群駆動枠３に物体側に向かう力が作用した場合に、カムピン１６がカム溝１８から外れるのを防止できる。したがって、例えば未使用時に、撮影者がカメラを落とした場合でも、十分な強度を保つことが可能となる。

しかも、カムピン１６及び脱落防止用ピン３５として同一部品を用いるので、部品点数の削減を図ることができる。さらに、カムピン１６及び脱落防止用ピン３５を駆動枠１５に組み付ける際に、取り付け位置を逆にするような間違いを防止できるので、組み立て性が改善される。

また、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２を別々に駆動することが可能となり、ズーミングを行う２群レンズＬ２駆動時には、１群レンズＬ１を駆動する必要がなくなるので、沈胴式のレンズ鏡筒であっても、ズーム速度の高速化、ズーム音の低騒音化を実現できる。したがって、撮影者は瞬時に画角を変更することが可能となり、被写体を追いかける、動画を撮影するなど、従来のＤＳＣでは不向きであった使用を簡単に行うことができる。

さらに、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２が、像ぶれ補正用レンズＬ３に対し、少なくとも同一方向に傾くように構成したことにより、光学性能の低下量を最小限に抑えつつ、未使用時の全長を短くすることが可能となる。

なお、上記の実施形態においては、脱落防止用溝３６の両端に突起３７及び突起３８を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方のみを設けてもよい。その場合には、一般にカメラを落下させる確率は使用時の方が多いことから、突起３７のみを設けるのが好ましい。

また、上記の実施形態においては、カメラの未使用時に沈胴式レンズ鏡筒１が外装５０内に後退する例を示したが、カメラの未使用時においても沈胴式レンズ鏡筒１の先端が外装５０より突出するようなカメラに沈胴式レンズ鏡筒１を使用することができる。このようなカメラにおいては、未使用時（沈胴時）にカメラを１群レンズＬ１を下側にして落下すると、１群駆動枠３に撮像素子１４側に向かう外力が加わる。このときの衝撃によってカムピン１６がカム溝１８から外れるのを防止するために、脱落防止用溝３６の部分５５ａの撮像素子１４側に、図５（Ｃ）の突起３７と同様の突起（第２突起）を形成してもよい。また、この脱落防止用溝３６の部分５５ａの撮像素子１４側の第２突起は、カメラの未使用時に沈胴式レンズ鏡筒１が外装５０内に後退するカメラであっても、未使用時（沈胴時）にカメラを１群レンズＬ１を上側にして落下したときの衝撃によってカムピン１６がカム溝１８から外れるのを防止するのにも有効である。

また、脱落防止用溝３６の部分５５ｃの物体側に、図５（Ａ）の突起３８と同様の突起（第１突起）を形成してもよい。この第１突起により、沈胴式レンズ鏡筒１の繰り出し時に１群駆動枠３に物体側に向かう力が万一作用したとしても、カムピン１６がカム溝１８から外れるのを防止することができる。

このように、本発明の沈胴式レンズ鏡等においては、脱落防止用溝３６の部分５５ａのＺ軸方向の両縁及び部分５５ｃのＺ軸方向の両縁の合計４カ所のうち、任意に選択した１カ所以上に突起が形成される。いずれの位置に突起を形成するかは、カメラ及びこれに搭載される沈胴式レンズ鏡筒に作用すると考えられる外力に応じて決定すればよい。上記の４カ所の全てに突起（合計４つ）を設けることにより、カメラ落下時等の安全性を一層高めることができる。

さらに、上記の実施形態では、カムピン１６がカム溝１８から外れるのを防止するために、脱落防止用ピン３５及び脱落防止用溝３６を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、カム溝１８の部分１９ａのＺ軸方向の両縁及び部分１９ｃのＺ軸方向の両縁の合計４カ所のうち任意に選択した１カ所以上に、上記の突起３７，３８と同様の突起を形成しても良い。この構成では、外力によりカムピン１６がカム溝１８に対してＺ軸方向に相対的に移動すると、最初にカムピン１６の先端のテーパ部１６ｅとカム溝１８の側壁のテーパ面とが衝突するが、その後、カムピン１６の円筒部１６ｆが突起に衝突するので、カムピン１６のカム溝１８からの脱落が阻止される。従って、この構成によれば、脱落防止用ピン３５が不要になるので、部品点数と組立工数を削減できる。また、カム枠１７に脱落防止用溝３６を形成する必要がないので、カム枠１７の小型化などに貢献する。カム溝１８の部分１９ａのＺ軸方向の両縁及び部分１９ｃのＺ軸方向の両縁の合計４カ所のうちいずれの位置に突起を形成するかは、カメラ及びこれに搭載される沈胴式レンズ鏡筒に作用すると考えられる外力に応じて決定すればよい。

なお、上記実施形態においては、脱落防止用溝３６ａ，３６ｂ，３６ｃをカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに対して撮像素子１４側に設けたが、両溝の位置を入れ替えても、同様の効果が得られる。

また、上記実施形態においては、１群レンズＬ１を設けた１群枠２と１群移動枠３とを別々の構成としたが、一体の構成とし、その一体部分にガイドポール４ａ，４ｂを固定する構成としてもよい。

また、３群レンズＬ３については、像ぶれ補正装置３１を用いて光軸と直交する方向に移動可能としたが、３群レンズＬ３が３群枠８に固定された、像ぶれ補正装置を搭載しない一般のレンズ鏡筒であっても、同様の効果が得られる。

本発明の利用分野は特に限定はないが、例えば比較的レンズが大口径で、重量が大きい高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒として利用することができる。

Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ（ズーム用レンズ）
Ｌ３ ３群レンズ（像ぶれ補正用レンズ群）
Ｌ４ ４群レンズ（フォーカス用レンズ）
１ 沈胴式レンズ鏡筒
２ １群保持枠
３ １群移動枠
４ａ，４ｂ ガイドポール
５ ２群移動枠
６ ２群レンズ駆動アクチュエータ
８ ３群枠
８ａ，８ｂ ガイドポール支持部
９ ４群移動枠
１０ マスターフランジ
１１ａ，１１ｂ ガイドポール
１２ ４群レンズ駆動アクチュエータ
１３ ラック
１４ 撮像素子（ＣＣＤ）
１５ 駆動枠
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ カムピン
１６ｅ テーパ部
１６ｆ 円筒部
１７ カム枠
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ カム溝
１９ 駆動ギア
２１ 駆動ユニット
２２ １群レンズ駆動アクチュエータ
２３ 減速ギアユニット
２５ ２群レンズ用原点検出センサ
２６ ４群レンズ用原点検出センサ
２７ １群レンズ用原点検出センサ
３１ 像ぶれ補正装置
３５．３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 脱落防止用ピン
３５ｅ テーパ部
３５ｆ 円筒部
３６．３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 脱落防止用溝
３７ 突起（第１突起）
３８ 突起（第２突起）
４１ｙ，４１ｘ 電磁アクチュエータ
５０ カメラ本体の外装

Claims (3)

1. レンズ群と、
   前記レンズ群を駆動する駆動枠と、
   前記駆動枠の内周側に別々に固定されたカムピン及び前記カムピンと同一形状の脱落防止用ピンと、
   前記カムピンのみと係合するカム溝及び前記脱落防止用ピンのみと係合する脱落防止用溝を有するカム枠とを備え、
   前記駆動枠は、前記カムピンと前記脱落防止用ピンを３つずつ有し、
   前記カム溝は前記カムピンと接触状態にあり、前記脱落防止用溝は前記カム溝よりも幅が広い、レンズ鏡筒。
2. 前記脱落防止用ピンと前記脱落防止用溝とのギャップは、前記カム溝と前記カムピンとのギャップよりも大きい、請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. レンズ群と、
   前記レンズ群を駆動する駆動枠と、
   前記駆動枠の内周側に別々に固定されたカムピン及び前記カムピンと同一形状の脱落防止用ピンと、
   前記カムピンのみと係合するカム溝及び前記脱落防止用ピンのみと係合する脱落防止用溝を有するカム枠とを備え、
   前記駆動枠は、前記カムピンと前記脱落防止用ピンを３つずつ有し、
   前記脱落防止用ピンと前記脱落防止用溝とのギャップは、前記カム溝と前記カムピンとのギャップよりも大きい、レンズ鏡筒。

Images