JP5235570B2 - レンズ装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズを光軸方向に移動させるレンズ装置、及びこれを有するデジタルカメラ等の撮像装置に関する。

デジタルカメラに用いられるレンズ鏡筒（レンズ装置）においてレンズを光軸方向に移動させる機構は、例えば特許文献１にて開示されているように、カム溝が設けられたカム筒と、レンズを保持し、カム溝に係合するカムピン設けられたレンズホルダとを有する。

より詳細には、カム筒が直進筒の内側に回転可能に配置され、カム筒の内周に形成されたカム溝と直進筒に形成された直進溝とにレンズホルダ（２群鏡筒）のカムピンが係合している。カム筒が回転すると、レンズホルダのカムピンはカム溝のリフトによって直進溝により案内されながら光軸方向に移動する。これにより、レンズホルダとともにレンズが光軸方向に移動する。

また、特許文献２には、光軸方向に相対移動する筒部材同士の径方向でのガタをとるために、両筒部材の間に鋼球を配置したレンズ鏡筒が開示されている。
特開２００８−５８５８１号公報 特開２００６−１８９６１７号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されたレンズ鏡筒では、カム筒の内周面と直進筒の外周面とが相対摺動する。このため、摺動面積が大きくなり、レンズ鏡筒を駆動する際の摺動音が大きい。

また、カム筒と直進筒との間には、製造誤差を許容するための径方向でのガタを持たせる必要がある。このガタは、レンズの位置精度を低下させる。レンズの位置精度を向上させるためにこのガタを小さくすると、駆動負荷が高くなり、カム筒を回転させるモータ等のアクチュエータの大型化を招く。

本発明は、直進筒とカム筒との相対回転によりレンズを光軸方向に移動させる機構にて発生する駆動音を低減するとともに、駆動負荷の増加を抑えつつレンズの位置精度を向上させることができるレンズ装置及びこれを有する撮像装置を提供する。

本発明の一側面としてのレンズ装置は、第１の筒部材と、該第１の筒部材の内周又は外周に配置され、第１の筒部材に対して光軸回りで回転可能な筒部材であり、レンズユニットを光軸方向に移動させるカムが形成された第２の筒部材とを有する。そして、第１及び第２の筒部材の間における光軸方向にて互いに離れた位置に、該第１及び第２の筒部材の光軸方向及び径方向での相対位置ずれを阻止し、第１及び第２の筒部材の間で回転可能な玉軸受けと、第１及び第２の筒部材の径方向での相対位置ずれを阻止し、第１及び第２の筒部材の間で回転可能なコロ軸受けとを有することを特徴とする。

なお、上記レンズ装置を有する撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、第１及び第２の筒部材の間に転がり軸受けが設けられているので、製造誤差による第１及び第２の筒部材間での径方向のガタの発生を抑えることができる。これにより、第１の筒部材に対する第２の筒部材の回転位置精度、ひいてはレンズユニットの光軸方向での位置精度を向上させることができる。しかも、第１の筒部材に対して転がり軸受けによって第２の筒部材が回転可能に支持されるので、第２の筒部材を回転駆動する際の駆動負荷や駆動音を低減することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図２には、本発明の実施例１であるレンズ装置を搭載したカメラ（撮像装置）の外観を示している。また、図３は、該カメラの正面図である。

カメラ１の前面には、沈胴（格納）式のレンズ鏡筒（レンズ装置）２が設けられている。レンズ鏡筒２は、図５に示すように、被写体側から順に、第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２、第３レンズユニットＬ３及び第４レンズユニットＬ４により構成される撮影光学系を収容している。第４レンズユニットＬ４を撮影光学系の光軸方向に移動させることで、フォーカス調節を行うことができる。

図５、図６及び図７には、沈胴状態（格納状態）でのレンズ鏡筒２の内部構造（それぞれ図３におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面）を示している。図８、図９及び図１０には、ワイド状態（後述する撮影可能状態における初期状態）でのレンズ鏡筒２の内部構造（それぞれ図３におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面）を示している。図１１、図１２及び図１３には、テレ状態でのレンズ鏡筒２の内部構造（それぞれ図３におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面）を示している。なお、ワイド状態とテレ状態との間の状態が、撮影可能状態に相当する。

図１４及び図１５にはそれぞれ、沈胴状態及びワイド状態でのレンズ鏡筒２の内部構造を（図３におけるＤ−Ｄ断面）を示している。

これらの図において、第１レンズユニットＬ１は、第１レンズホルダ３により保持されている。第１レンズホルダ３は、周方向において３箇所ずつ配置又は形成された第１ボールフォロア３ａと、第１ボールバネ３ｂと、第１衝撃ピン３ｃと、第１直進溝部３ｄとを有する。

第２レンズユニットＬ２は、第２レンズホルダ４により保持されている。第２レンズホルダ４には、第２カムピン４ａが設けられている。第２レンズホルダ４は、光軸方向に延びる一対のバー４ｂの一端を保持している。

第３レンズユニットＬ３は、第３レンズホルダ５により保持されている。第３レンズホルダ５は、第３カムピン５ａと、一方のガイドバー４ｂに光軸方向に移動可能に係合するスリーブ部５ｂと、他方のバー４ｂに係合する回転止め用のＵ溝部５ｃとを有する。

第４レンズユニットＬ４は、第４レンズホルダ６により保持されている。

シャッターユニット７は、ＳＨカムピン７ａと、一方のガイドバー４ｂに光軸方向に移動可能に係合するスリーブ部７ｂと、他方のバー４ｂに係合する回転止め用のＵ溝部７ｃとを有している。

第１レンズホルダ３の内周であって第２レンズホルダ４の外周には、カム筒（第２の筒部材、他方の筒部材）８と、直進案内筒としての固定筒（第１の筒部材、一方の筒部材）９とが配置されている。

カム筒８は固定筒９の外周において光軸回りで回転可能であり、カム筒８の外周部にはギア部８ａと、第１カム溝部（カム部）８ｂと、第１衝撃受け溝部８ｈとが形成されている。また、カム筒８の内周部には、第２カム溝部（カム部）８ｃと、第３カム溝部（カム部）８ｄと、ＳＨカム溝部８ｅと、カム筒駆動カム溝部８ｇと、ローラーガイド部８ｉとが形成されている。

図１２において、カム筒８における撮像素子ホルダ１４の側端面には、カム筒衝撃受け部８ｊが形成されている。

また、図１７において、カム筒駆動カム溝部８ｇの底面には、固定筒ボールフォロア窓８ｋが形成されている。

さらに図６において、カム筒８の外周には、カム筒外れ防止ストッパ８Ｌが形成されている。

第１カム溝部８ｂには、第１ボールバネ３ｂの付勢力によって付勢された第１ボールフォロア３ａが係合（当接）している。また、第１衝撃受け溝部８ｈ内には、通常の駆動状態では、第１衝撃ピン３ｃが所定の隙間を保って挿入されている。

固定筒９の周壁部には、光軸方向に延び、かつ径方向（光軸直交方向）にて貫通する第２直進溝部９ａが周方向３箇所に形成されている。固定筒９における第２直進溝部９ａと同位相の外周端部には、第１直進キー９ｃが形成されている。第２直進溝部９ａには、第２カムピン４ａが係合している。第１直進キー９ｃは、第１レンズホルダ３の第１直進溝部３ｄに係合している。

図１４から図１８に示すように、固定筒９の外周部には、３つの固定筒ボールフォロア９ｂが周方向３箇所に自転（回転）可能に取り付けられている。３つの固定筒ボールフォロア９ｂのうち少なくとも１つは付勢部材である固定筒ボールバネ部９ｄによって付勢されてカム筒８のカム筒駆動カム溝部８ｇに押し付けられ、その反力で他の２つの固定筒ボールフォロア９ｂもカム筒駆動カム溝部８ｇに押し付けられる。

９ｉはポリアセタール等の弾性材料で作られたローラーである。該ローラー９ｉは、その長手方向両側に形成された一対の軸部９ｉａと、該軸部９ｉａより径が太いドラム部９ｉｂとを有する。一対の軸部９ｉａは、固定筒９によって自転（回転）可能に支持され、ドラム部９ｉｂは、カム筒８のローラーガイド部８ｉに当接して、カム筒８を固定筒９の外周にて光軸回りで回転可能に支持している。

図１に拡大して示すように、カム筒８における被写体側の部分において、固定筒ボールフォロア９ｂがカム筒８のスラスト方向（光軸方向）とラジアル方向（径方向）での軸受け（玉軸受け：第１の転がり軸受け）となっている。すなわち、固定筒ボールフォロア９ｂは、カム筒駆動カム溝部８ｇにスラスト及びラジアル方向にて係合し、カム筒８と固定筒９のスラスト及びラジアル方向でのガタ（相対位置ずれ）を阻止しつつ、カム筒８を固定筒９に対して光軸回りで回転可能に支持する。

また、カム筒８における像面側の部分において、ローラー９ｉがカム筒８のラジアル方向の軸受け（コロ軸受け：第２の転がり軸受け）となっている。すなわち、ローラー９ｉは、カム筒８と固定筒９のラジアル方向でのガタ（相対位置ずれ）を阻止しつつ、カム筒８を固定筒９に対して光軸回りで回転可能に支持する。

このように、本実施例では、カム筒８と固定筒９との間における光軸方向にて互いに離れた位置に固定筒ボールフォロア９ｂとローラー９ｉとを配置している。これにより、カム筒８は、固定筒９の外周において、固定筒９に対するスラスト及びラジアル方向でのガタが抑制された状態で、光軸回りでの回転とスラスト方向での移動とが可能なように支持される。

固定筒ボールフォロア９ｂとローラー９ｉとが、カム筒８と固定筒９とに対して回転できることに加えて、ローラー９ｉの軸部９ｉａがドラム部９ｉｂよりも細いことで、固定筒９との回転摩擦が低減される。これにより、固定筒９に対するカム筒８の回転駆動負荷と摺動音（駆動音）を低減することができる。

さらに、ドラム部９ｉｂよりも細い軸部（付勢部材）９ｉａが弾性変形し、これにより生じた付勢力でドラム部９ｉｂをローラーガイド部８ｉに押し付けることで、固定筒９とカム筒８の製造誤差による径方向でのガタを吸収することができる。

また、ローラー９ｉの軸部９ｉａに油を塗布することで、固定筒９との摩擦による駆動負荷の増加を抑えることができる。

カム筒８は、図１４に示す沈胴状態と図１５に示すワイド状態との間で、光軸回りで回転しながら、固定筒ボールフォロア９ｂが係合するカム筒駆動カム溝部８ｇのリフトによって光軸方向に移動する。ローラー９ｉのドラム部９ｉｂに対して、カム筒８のローラーガイド部８ｉが、光軸方向での相対移動が可能となるように当接することで、沈胴状態でのレンズ鏡筒の光軸方向長さを短縮することできる。

カム筒８は、テレ状態とワイド状態との間では光軸方向には移動せず、カム筒８の光軸方向に対するリード角は９０度である。ローラー９ｉの長手軸（回転中心軸）は、カム筒８のリード角の方向に対して直交する方向に延びるので、テレ状態とワイド状態との間でカム筒８が回転するのに伴ってローラー９ｉが回転すると、カム筒８とローラー９ｉは摩擦を伴って相対移動することがない。この結果、カム筒８の駆動負荷の増加を抑えることができる。

図４において、１０は駆動ギアであり、１１はズームモータである。１２はメイン基板であり、１３は鏡筒フレキシブル基板である。また、図５において、１４は撮像素子ホルダである。１５はボイスコイルモータであり、第４レンズホルダ６を光軸方向に移動させる。

図１２及び図１６に示すように、撮像素子ホルダ１４には、撮像素子ホルダ衝撃受け部１４ａが設けられている。また、図６に示すように、撮像素子ホルダ１４には、撮像素子ホルダストッパ１４ｂが設けられている。

撮像素子ホルダ１４は、固定筒９、駆動ギア１０、ズームモータ１１及びボイスコイルモータ１５を保持し、カメラ１のメインシャーシ（図示せず）に固定される。

メイン基板１２は、不図示の配線を介して撮像素子プレート２５上に固定された撮像素子２６に接続されている。撮像素子２６としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが用いられる。撮像素子２６は、撮影光学系によって形成された被写体像を光電変換して撮像信号を出力する。撮像信号に基づいて画像が生成される。

次に、以上のように構成されたレンズ鏡筒２の動作について説明する。メイン基板１２から鏡筒フレキシブル基板１３を介してズームモータ１１に通電すると、ズームモータ１１によって駆動ギア１０が回転される。駆動ギア１０は、カム筒８のギア部８ａに噛み合っているため、カム筒８が固定筒９の外周にて回転する。

カム筒８が回転すると、カム筒８の第１カム溝部８ｂに第１ボールフォロア３ａが係合している第１レンズホルダ３は、第１カム溝部８ａのリフトによって第１直進キー９ｃにガイドされながら光軸方向に移動する。

また、カム筒８の第２カム溝部８ｃに第２カムピン４ａが係合している第２レンズホルダ４は、第２カム溝部８ｃのリフトによって第２直進溝部９ａにガイドされながら光軸方向に移動する。また、カム筒８の第３カム溝部８ｄに第３カムピン５ａが係合している第３レンズホルダ５は、第３カム溝部８ｄのリフトによって一方のガイドバー４ｂによりガイドされながら光軸方向に移動する。

さらに、カム筒８のＳＨカム溝部８ｅにＳＨカムピン７ａが係合しているシャッターユニット７は、ＳＨカム溝部８ｅのリフトによって一方のガイドバー４ｂによりガイドされながら光軸方向に移動する。

固定筒９により保持された固定筒ボールフォロア９ｂにカム筒駆動カム溝部８ｇが係合しているカム筒８が回転することで、カム筒８は、カム筒駆動カム溝部８ｇのリフトによって固定筒９に対して回転しながら光軸方向に移動する。このとき、カム筒８のローラーガイド部８ｉが、固定筒９により保持されたローラー９ｉのドラム部９ｉｂによって回転方向にガイドされる。

第４レンズユニットＬ４は、ボイスコイルモータ１５によって光軸方向に移動される。

このように、各レンズホルダと、シャッターユニット７と、カム筒８とが光軸方向に移動することで、レンズ鏡筒２は、図５〜図７及び図１４に示す沈胴状態から、図８〜図１０及び図１５に示すワイド状態に移行する。さらにカム筒８が回転すると、図１１〜図１３に示すテレ状態に移行する。

以上説明したように、本実施例によれば、固定筒ボールフォロア９ｂとローラー９ｉが転がり軸受けとしてカム筒８に対して付勢されて押し付けられることで、カム筒８と固定筒９との製造誤差による径方向のガタの発生を抑えることができる。これにより、固定筒９に対するカム筒８の回転精度、ひいては第１から第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３及びシャッターユニット７の光軸方向での位置精度を向上させることができる。しかも、固定筒９に対して転がり軸受けによってカム筒８が回転可能に支持されるので、カム筒８を回転駆動する際の駆動音を低減することができる。

また、ローラー９ｉのドラム部９ｉｂに対してカム筒８のローラーガイド部８ｉが光軸方向に移動（摺動）可能に当接することで、カム筒８が沈胴状態とワイド状態との間で光軸方向に移動することができる。この結果、レンズ鏡筒２の沈胴状態での長さを短縮することができる。

さらに、カム筒８は、テレ状態とワイド状態との間の撮影領域では光軸方向に移動せず、ローラー９ｉの回転中心軸がカム筒８のリード角に対して直交する方向に延びる。このため、カム筒８が回転したときにローラー９ｉが回転し、ローラーガイド部８ｉとローラー９ｉとの摩擦を伴った相対移動をなくすることができる。したがって、カム筒８の駆動負荷の増加を抑えることができる。

以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、該実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

なお、上記実施例では、第２の筒部材に相当するカム筒８を第１の筒部材に相当する固定筒９の外周に配置した場合について説明したが、第２の筒部材を第１の筒部材の内周に配置した場合でも、本発明を適用することができる。つまり、第２の筒部材は、第１の筒部材の内周又は外周に配置されていればよい。

また、上記実施例では、第１及び第２の転がり軸受けに相当する固定筒ボールフォロア９ｂとローラー９ｉとを第１の筒部材に相当する固定筒９により回転可能に保持する場合について説明した。しかし、第１及び第２の転がり軸受けを第２の筒部材により回転可能に保持するようにしてもよい。

本発明の実施例であるレンズ鏡筒におけるカム筒駆動カム溝部と固定筒ボールフォロアの配置を示す拡大断面図。 実施例のレンズ鏡筒を有するカメラの外観斜視図。 図２のカメラの正面図。 実施例のレンズ鏡筒の斜視図。 実施例のレンズ鏡筒の沈胴状態での断面（Ａ−Ａ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒の沈胴状態での断面（Ｂ−Ｂ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒の沈胴状態での断面（Ｃ−Ｃ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒のワイド状態での断面（Ａ−Ａ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒のワイド状態での断面（Ｂ−Ｂ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒のワイド状態での断面（Ｃ−Ｃ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒のテレ状態での断面（Ａ−Ａ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒のテレ状態での断面（Ｂ−Ｂ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒のテレ状態での断面（Ｃ−Ｃ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒の沈胴状態での断面（Ｄ−Ｄ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒のワイド状態での断面（Ｄ−Ｄ断面）図。 実施例のレンズ鏡筒における撮像素子ホルダ衝撃受け部を示す斜視図。 実施例のレンズ鏡筒において、カム筒に設けられたボール確認窓を示す斜視図。 実施例のレンズ鏡筒において、固定筒に設けられた固定筒ボールフォロアと固定筒ボールバネを示す斜視図。

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズユニット
Ｌ２ 第２レンズユニット
Ｌ３ 第３レンズユニット
Ｌ４ 第４レンズユニット
１ カメラ
２ レンズ鏡筒
５ 第３レンズホルダ
６ 第４レンズホルダ
８ カム筒
８ｇ カム筒駆動カム溝部
８ｉ ローラーガイド部
９ 固定筒
９ｂ 固定筒ボールフォロア
９ｉ ローラー
９ｉａ 軸部
９ｉｂ ドラム部

Claims (6)

1. 第１の筒部材と、該第１の筒部材の内周又は外周に配置され、前記第１の筒部材に対して光軸回りで回転可能な筒部材であり、レンズユニットを光軸方向に移動させるカムが形成された第２の筒部材とを有するレンズ装置であって、
   前記第１及び第２の筒部材の間における光軸方向にて互いに離れた位置に、該第１及び第２の筒部材の前記光軸方向及び径方向での相対位置ずれを阻止し、前記第１及び第２の筒部材の間で回転可能な玉軸受けと、前記第１及び第２の筒部材の前記径方向での相対位置ずれを阻止し、前記第１及び第２の筒部材の間で回転可能なコロ軸受けとを有することを特徴とするレンズ装置。
2. 前記玉軸受け及び前記コロ軸受けは、前記第１及び第２の筒部材のうち一方の筒部材によって回転可能に保持されており、
   前記玉軸受け及び前記コロ軸受けを前記第１及び第２の筒部材のうち他方の筒部材に押し付ける付勢部材を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記玉軸受けは、前記第１及び第２の筒部材のうち一方の筒部材によって回転可能に保持されており、
   前記第１及び第２の筒部材のうち他方の筒部材は、前記玉軸受けが前記光軸方向及び前記径方向において係合するカム溝部を有し、
   該カム溝部は、前記第２の筒部材が光軸回りで回転することで、該第２の筒部材を前記第１の筒部材に対して前記光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。
4. 前記第２の筒部材は、該レンズ装置の撮影可能状態では前記第１の筒部材に対して前記光軸方向に移動せず、該レンズ装置の格納状態と前記撮影可能状態の初期状態との間で移動することを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
5. 前記第２の筒部材が前記第１の筒部材に対して前記光軸方向に移動するときに、前記他方の筒部材と前記コロ軸受けとが前記光軸方向に摺動することを特徴とする請求項３又は４に記載のレンズ装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のレンズ装置を有することを特徴とする撮像装置。