JP5241393B2

JP5241393B2 - レンズ鏡筒

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Publication number: JP5241393B2
Application number: JP2008234947A
Authority: JP
Inventors: 香織三好
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: US8238041B2; JP2010066693A; CN101672969B; US20100067120A1; CN101672969A

Description

本発明は、レンズ鏡筒に関し、特にカメラおよび光学機器に使用されるレンズ鏡筒において、レンズを光軸方向に移動可能としたレンズ鏡筒に関するものである。

従来デジタルカメラ等に用いられる鏡筒において、レンズを光軸方向に移動させる機構は，特許文献１（図１４）に見られるようにカム溝を設けたカム筒と、レンズとカムピンを有するレンズホルダによって構成されている。
このような従来のレンズ鏡筒では、カム筒が回転すると、カム筒の内周側のカム溝に係合するカムピンが、カム溝のリフトに沿って直進キーにガイドされて光軸方向に移動することで、レンズホルダが光軸方向に移動する。
また、レンズを光軸方向に移動させる機構には、特許文献２に開示されているように、カムピンの代わりにカム溝にボールを係合させるものもある。
特開２００８−５８５８１号公報特開平０５−３３３２５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のようなカムピンを用いた鏡筒では、レンズ駆動の際にカムピンとカム溝の線接触の摩擦により、鏡筒の駆動負荷が大きくなり易いという課題を有している。
鏡筒の駆動負荷が大きい場合、鏡筒を駆動するモータと鏡筒の間を連結する減速ギア列の減速比を大きく取って、駆動トルクを上げる必要がある。
そのため、鏡筒の駆動負荷が小さい場合と同じモータの回転数で駆動させようとすれば、鏡筒の駆動時間を長くすることが必要となる。
また、このように鏡筒の駆動時間を長くすることを避けて同等の駆動時間とするため、鏡筒の駆動負荷が小さい場合よりも高いモータの回転数で駆動させようとすれば、鏡筒の駆動騒音が大きくなる。
また、部品の誤差による鏡筒の駆動負荷を低減させるために、カムピンとカム溝の係合にあらかじめ部品誤差分のガタを持たせるようにした構成を採ることができるが、このような構成による場合にはレンズの保持精度に課題を生じる。
また、カムピンの代わりにボールをフォロアとして用いるようにした鏡筒では、外力によってカム溝からボールフォロアが脱臼してしまうという課題を有している。
したがって、このような鏡筒は特許文献２のように、外力の掛からない部分にしか用いることができない。

本発明は、上記課題に鑑み、ズーム中における鏡筒の駆動負荷を低減することができ、外力によってレンズホルダーが脱臼する恐れのないレンズ鏡筒を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するため、次のように構成したレンズ鏡筒を提供するものである。
本発明のレンズ鏡筒は、第１の筒部材と第２の筒部材を備え、前記第１の筒部材を前記第２の筒部材の外周側に配置して光軸方向に移動可能としたレンズ鏡筒であって、
前記第１の筒部材に保持されると共に前記第２の筒部材に形成された被係合溝と係合し、該第２の筒部材の回転により該被係合溝に沿って前記光軸方向に移動する複数の係合部材と、
前記第１の筒部材の外周部に設けられ、前記複数の係合部材を前記第２の筒部材に形成された被係合溝に対して付勢する環状の付勢部材とを備え、
前記第１の筒部材の外周部には、前記環状の付勢部材を支持する、前記第１の筒部材の径方向に歪むことができる２点以上の複数の支持部が設けられ、
前記複数の係合部材は、前記複数の支持部における支持部と支持部との間に挟まれた位置において、前記第２の筒部材に形成された被係合溝に対して付勢されており、
前記環状の付勢部材は、該環状の内径が前記複数の支持部の最外点を結ぶことにより形成される円の直径よりも小さく構成されていることを特徴とする。
また、本発明のレンズ鏡筒は、前記第１の筒部材と前記第２の筒部材とが、外力を受けた際に互いに係合し合って外力を受ける外力当接部を有していることを特徴とする。
また、本発明のレンズ鏡筒は、前記複数の支持部のそれぞれには、記環状の付勢部材が前記光軸方向に移動することを規制する規制部を有することを特徴とする。
また、本発明のレンズ鏡筒は、前記環状の付勢部材は、前記規制部に係合する係合部を備え、該係合部が前記規制部に係合することによって前記光軸方向の移動が規制可能とされていることを特徴とする。
また、本発明のレンズ鏡筒は、複数の係合部材は、複数のボールで構成されていることを特徴とする。
また、本発明のレンズ鏡筒は、前記環状の付勢部材が、リングばねで構成されていることを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、上記したレンズ鏡筒を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ズーム中における鏡筒の駆動負荷を低減することができ、外力によってレンズホルダーが脱臼する恐れのないレンズ鏡筒を実現することができる。

上記構成によれば、カムピンの代わりにカム溝にボールを係合させ光軸方向に移動可能な筒部材を有するレンズ鏡筒において、ズーム中における鏡筒の駆動負荷を低減することができ、外力によってレンズホルダーが脱臼する恐れのない構成が実現できる。
その実施形態の具体例として、例えば、第１の筒部材を構成するレンズホルダと第２の筒部材を構成するカム筒を備え、前記レンズホルダを前記カム筒の外周側に配置して光軸方向に移動可能としたレンズ鏡筒を、つぎのような部材で構成する。
前記レンズホルダを光軸方向に移動可能とするため、前記レンズホルダに保持されると共に前記カム筒（第２の筒部材）に形成されたカム溝（被係合溝）と係合し、該カム筒の回転により該カム溝に沿って前記光軸方向に移動する複数の係合部材を備えた構成とする。
その際、外力によるレンズホルダーの脱臼を防ぐため該レンズホルダの外周部に設けられ、前記複数の係合部材を前記カム筒に形成されたカム溝に対して付勢する環状の付勢部材を構成する。
さらに、前記レンズホルダと前記カム筒とは、外力を受けた際に互いに係合し合って外力を受ける外力当接部として、レンズホルダに保持された衝撃ピンがカム筒に形成された衝撃受け溝に係合可能となるように構成する。
これらの構成により、鏡筒の駆動負荷を低減し、静音化とズームの高速化を図ることができ、外力によるレンズホルダーの脱臼を防ぐことが可能になる。

以下に、本発明の実施例におけるレンズ鏡筒について説明する。
図１に、本発明の実施例における１群レンズから４群レンズまでを備えた沈胴式鏡筒での、１群レンズの構成を説明する分解斜視図を示す。
図２は、図１に示される１群レンズのボールフォロア部の拡大断面図である。
また、図３は図１に示されるリングばね支持部の拡大断面図であり、図４はボールフォロアとリングばねの関係を示す図である。

まず、図１〜図４を用いて、本実施例の１群レンズの構成について説明する。
本実施例のレンズ鏡筒は、１群レンズから４群レンズまでを備えた沈胴式鏡筒を構成している（図５参照）。
図１において、３は１群レンズＬ１を保持している１群レンズホルダであって、内径部には１２０度等分で３つの直進溝３ｄを備える。
３ａは後述のカム溝に係合するボールフォロア、３ｂは前記ボールフォロアを付勢するリングばね、３ｃは衝撃ピンである。
１群レンズホルダ３は、前述のボールフォロア３ａを外径側から挿入可能な貫通穴３ｅ、および前述の衝撃ピン３ｃを内側から挿入可能な圧入穴３ｆを、それぞれ１２０度等分で３箇所ずつ備えている。
さらには、前記ボールフォロア３ａと光軸高さが略同じ位置に、前記リングばね３ｂを支持する支持部３ｇを、１２０度等分で３箇所備えている。

図１および図４に示すように、該支持部３ｇは３つからなり、前記ボールフォロアの各々の間にこれら３つからなる支持部３ｇが存在するように配置されている。
衝撃ピン３ｃは、１群レンズホルダ３の内径部側から圧入穴３ｆに差し込む。
また、ボールフォロア３ａは１群レンズホルダ３の外径部側から貫通穴３ｅに挿入する。
内径部側は多少貫通穴がつぼまっていて、外側から入れたボールフォロアがそのまま内側に脱落することのないようになっている。

上記のようにしてボールフォロア３ａを３つ組み込んだ後、リングばね３ｂをボールフォロア３ａを取り囲むような形で、１群レンズホルダ３の外径部にはめ込む。
その際、１群レンズホルダ３の支持部３ｇの３点で支持されるようにリングばね３ｂを嵌める。
図４に示すように、リングばね３ｂの内径（＝Ｒ２）は、支持部３ｇの上記３点の最外点を結ぶことにより形成される円の直径（＝Ｒ１）よりも小さく構成されている（Ｒ１＞Ｒ２）。
そのため、リングばねを支持部３ｇに嵌める際には、このリングばねをおむすび形に変形させるようにしてはめ込む必要がある。
１群レンズホルダに設置後のリングばね３ｂは、支持部３ｇによる３点以外の部分が内側に歪むため、この歪みを利用してボールフォロア３ａを内径側へ付勢している。
１群レンズホルダに対して外力が加わったりして、ボールフォロア３ａが外側へ逃げようとした際には、リングばねの歪み方（ひずみ量）が変化することで、衝撃力を吸収することが可能である。
なお、上記説明では、リングばねは３点で支持される構成について説明したが、このような構成に限られることなく、１群レンズホルダ３の外周部に設けられた２点以上の複数の支持部によって支持されるようにされていればよい。
これらによりボールフォロア３ａを前記支持部と支持部との間に挟まれた位置においてカム溝に対して付勢可能に構成することができる。

本実施例においては、図３に示すように、支持部３ｇを先端に面取りを施した爪のような形状になるように形成されている。
支持部３ｇに力が加わった際には、ラジアル方向に歪むことが可能になっている。
このため、リングばね３ｂを組み付ける際は、リングばねをスラスト方向に押し付けるように落とし込むと、先端の面取りに倣って支持部が内側へひずみ、リングばねを容易に組み付けることが可能になっている。

さらに、本実施例においては、リングばね３ｂはプレス加工によって作られていることを特徴としている。
直径の大きな環状の金属部品は削りで試作するとコストがかかるが、プレスによって絞った後に内径部を切り落とすことで、リング状に成形可能となり、コストを押さえることが可能である。
その際、内径部の落とし残り代が発生し、図３に示すようにリングばね３ｂの断面はＬ字状の係合部を備えた形状になる。
これらを利用し、支持部３ｇに切り込み凹部３ｈを設け、この切り込み凹部３ｈに上記Ｌ字状の係合部を係合するようにして、スラスト方向の移動を規制可能に構成することができる。
このようにして、組み付けが簡単で、安価でありながら、スラスト規制も簡単に行える構成とされている。

以下、図５〜図１２を用いて、上記のようにして構成された１群レンズホルダを備えた鏡筒構成について、更に詳細に説明する。
図５に、実施例における１群レンズから４群レンズまでを備えたレンズ鏡筒を有するカメラを説明する外観斜視図を示す。
図６は図５に示すカメラの正面図、図７は本実施例におけるレンズ鏡筒の斜視図である。
図８は本実施例のレンズ鏡筒部における内部構造を示す図６のＡ−Ａ断面図である。
図９は本実施例のレンズ鏡筒部における内部構造を示す図６のＣ−Ｃ断面図である。
図１０は本実施例のレンズ鏡筒部におけるワイド撮影状態の内部構造を示す図６のＡ−Ａ断面図であり、図１１は本実施例のレンズ鏡筒部におけるテレ撮影状態の内部構造を示す図６のＡ−Ａ断面図である。
図１２は本実施例のレンズ鏡筒部における内部構造を示す図６のＤ−Ｄ断面図である。
また、図１３は本実施例におけるレンズ鏡筒の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である。

図５に示すように、カメラ１の前方には、沈胴式の鏡筒２が設けられている。
鏡筒２は、図８に示すように、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３、および４群レンズＬ４を備えており、４群レンズＬ４を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。
図８から図１２に示されるように、１群レンズＬ１は、前述のような１群レンズホルダ３により保持されている。
２群レンズＬ２は２群カムピン４ａと光軸方向に伸びる１対の２群バー２ｂを有する２群レンズホルダ４により保持される。
３群レンズＬ３は３群カムピン５ａと３群スリーブ５ｂ、３群振れ止め５ｃを有する３群レンズホルダ５により保持され、４群レンズＬ４は４群レンズホルダ６により保持される。

また、シャッターユニット７はＳＨカムピン７ａとＳＨスリーブ７ｂ、ＳＨ振れ止め７ｃを有している。
２群バー２ｂの一方には３群スリーブ５ｂとＳＨスリーブ７ｂが光軸方向に移動可能に嵌合し、２群バー２ｂのもう一方には３群振れ止め５ｃとＳＨ振れ止め７ｃが光軸方向に移動可能に嵌合している。
１群レンズホルダ３の内周、２群レンズホルダ４の外周側には、カム筒８および固定筒９が配置されている。
カム筒８は光軸中心に回転し、外周部にギア部８ａと１群カム溝８ｂ、１群衝撃受け溝８ｈ、が設けられ、内周部に２群カム溝８ｃ、３群カム溝８ｄ、ＳＨカム溝８ｅ、カム筒駆動カム溝８ｇ、ローラーガイド８ｉ、が設けられている。

上記したように、リングバネ３ｂによって１群ボールフォロア３ａが内径側に付勢され、１群カム溝８ｂと当接している。
また、１群衝撃受け溝８ｈには通常の駆動状態では１群衝撃ピン３ｃが適切な隙間を保ちながら配置されている。
固定筒９の外周壁には光軸方向に延びる貫通長穴状の２群直進溝９ａが周方向に互いに離間して３箇所づつ配置されている。
また、２群直進溝９ａと同位相の固定筒９上端面には１群直進キー９ｃが形成されている。
２群直進溝９ａには、２群カムピン４ａが光軸方向に移動可能に嵌合している。１群直進キー９ｃには１群直進溝３ｄが光軸方向に移動可能に勘合している。

また、図１２および図１３に示されるように、固定筒９の外周部には固定筒ボールフォロア９ｂが周方向に互いに離間して３箇所づつ自転可能に取り付けられている。
固定筒ボールフォロア９ｂの内少なくともひとつは固定筒ボールバネ部９ｄによってカム筒８のカム筒駆動カム溝８ｇに付勢され、その反力で残る２つの固定筒ボールフォロア９ｂもカム筒駆動カム溝８ｇに押し付けられる。

図９に示すように、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。
ローラー９ｉは上下一対の軸部９ｉａと、軸部９ｉａより太いドラム部９ｉｂによって構成され、固定筒９に軸部９ｉａを自転可能に軸支され、ドラム部９ｉｂがローラカム筒８のローラーガイド８ｉに当接してカム筒８を固定筒９の外周で回転可能に支持している。
１０は駆動ギア、１１はズーム駆動装置、１２はメイン基板、１３は鏡筒フレキ、１４はＣＣＤホルダ、１５は公知のボイスコイルを用いた４群駆動装置である。
ＣＣＤホルダ１４は固定筒９、駆動ギア１０、ズーム駆動装置１１、４群駆動装置１５を保持し、カメラ１に固定される。
またメイン基板１２は不図示の配線を介してＣＣＤプレート２５上のＣＣＤ２６に接続され、ＣＣＤ２６は鏡筒２によって結像される被写体像を撮影し公知のデジタルカメラとして機能する。

次に、沈胴式鏡筒２の動作について詳細に説明する。
図７に示されるメイン基板１２から鏡筒フレキ１３を介してズーム駆動装置１１に通電するとカム筒８のギア部８ａに連結する駆動ギア１０を介してカム筒８が固定筒９の周りを回転する。
カム筒８が回転すると、カム筒８の内周側の１群カム溝８ｂに係合する１群ボールフォロア３ａは、１群カム溝８ｂのリフトに沿って１群直進溝３ｄに嵌合する１群直進キー９ｃにガイドされて光軸方向に移動する。
同様に、カム筒８が回転すると、カム筒８の内周側の２群カム溝８ｃに係合する２群カムピン４ａは、２群カム溝８ｃのリフトに沿って２群直進溝９ａにガイドされて光軸方向に移動する。

同じく、カム筒８が回転すると、カム筒８の内周側の３群カム溝８ｄに係合する３群カムピン５ａは、３群カム溝８ｄのリフトに沿って２群バー２ｂにガイドされて光軸方向に移動する。
また、カム筒８が回転すると、カム筒８の内周側のＳＨカム溝８ｅに係合するＳＨカムピン７ａは、ＳＨカム溝８ｅのリフトに沿って２群バー２ｂにガイドされて光軸方向に移動する。
さらに、固定筒９の外周の固定筒ボールフォロア９ｂにカム筒駆動カム溝８ｇが係合するカム筒８は、ローラーガイド８ｉをドラム部９ｉｂにガイドされながら回転すると、カム筒駆動カム溝８ｇのリフトに沿って図１２の状態から光軸方向に移動する。
４群レンズＬ４は４群駆動装置１５によって、光軸方向に進退移動され合焦動作を行う。
このように、１群レンズホルダ３と２群レンズホルダ４、３群レンズホルダ５、４群レンズホルダ６、シャッターユニット７、カム筒８が光軸方向に移動することで、鏡筒２は図８や図９に示される沈胴状態から図１０に示すワイド撮影状態に移動する。
さらに、カム筒８が回転することで図１１に示されるテレ撮影状態に移動する。

このような鏡筒において、カメラが落下などで外力を受けた場合の１群レンズホルダ３について説明する。
１群レンズホルダ３にリングばね３ｂの付勢力以上の外力が加わると、１群ボールフォロア３ａは１群カム溝８ｂから外れ、代わりに１群衝撃受け溝８ｈと１群衝撃ピン３ｃが係合し外力を受ける。
衝撃ピンが係合することによって、１群レンズホルダがカム溝から脱臼し、復帰できなくなるのを防いでいる。
この状態から１群レンズホルダ３に加わった外力が除かれると、リングばね３ｂの付勢力によってボールフォロア３ａが１群カム溝８ｂに復帰する。
このようにカムピンの代わりにボールを用いた鏡筒において、衝撃受けとボールをカム溝に付勢する復帰手段を併用することで、外力によって脱落したボールを復帰させて落下強度を確保することができる。
外力の掛かる部分のフォロアにボールを用いることが可能になることで、従来のカムピンを用いた鏡筒に比べて鏡筒駆動負荷を低減することができる。
また、同様に静音化とズームの高速化を両立させつつ、カム溝とフォロアのガタをなくしレンズ保持精度を向上させることが可能になる。
さらには、外力を受けた際に、ボールフォロアがカム溝から転がりながら脱臼することによって、カム溝を傷つけてしまうことがない。カム溝に傷をつけてしまうと、その後のズーム移動時にガタが出たり傷にフォロアが引っかかり移動できない等の危険性があるが、この構成にしたことで外力を受けた後もそれまで同様にスムーズなズーム動作が可能になっている。

以上のような本実施例におけるボールフォロアの付勢力を環状のばね（リングばね）とした構成によれば、ボールフォロアを圧縮ばねなどで付勢するようにした構成に比して、つぎのような利点を有している。
例えば、単にボールフォロアを圧縮ばねなどで付勢するように構成した場合には、小型化した際に、付勢力が足りなかったり、組み付けにくく、また付勢力を確保しようとするとスペースが必要になったりして好ましくない。
これに対して、本実施例のようにボールフォロアの付勢力を環状のばね（リングばね）としたことによって、１部品にて複数のボールフォロアの付勢が可能なだけでなく、組み立ても容易で、かつスペースも最小限で済むように構成することができる。

本発明の実施例における１群レンズから４群レンズまでを備えた沈胴式鏡筒での、１群レンズの構成を説明する分解斜視図。本発明の実施例における図１に示される１群レンズのボールフォロア部の拡大断面図。本発明の実施例における図１に示されるリングばね支持部の拡大断面図。本発明の実施例におけるボールフォロアとリングばねの関係を示す図。本発明の実施例における１群レンズから４群レンズまでを備えたレンズ鏡筒を有するカメラを説明する外観斜視図。本発明の実施例における図５に示すカメラの正面図。本発明の実施例におけるレンズ鏡筒の斜視図。本発明の実施例のレンズ鏡筒部における内部構造を示す図６のＡ−Ａ断面図。本発明の実施例のレンズ鏡筒部における内部構造を示す図６のＣ−Ｃ断面図。本発明の実施例のレンズ鏡筒部におけるワイド撮影状態の内部構造を示す図６のＡ−Ａ断面図。本発明の実施例のレンズ鏡筒部におけるテレ撮影状態の内部構造を示す図６のＡ−Ａ断面図。本発明の実施例のレンズ鏡筒部における内部構造を示す図６のＤ−Ｄ断面図。本発明の実施例におけるレンズ鏡筒の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。従来例である特許文献１におけるレンズ鏡筒を説明する図。

符号の説明

Ｌ１：１群レンズ
Ｌ２：２群レンズ
Ｌ３：３群レンズ
Ｌ４：４群レンズ
１：カメラ
２：鏡筒
３：１群レンズホルダ
３ａ：１群ボールフォロア
３ｂ：リングばね
３ｃ：１群衝撃ピン
３ｇ：支持部
８：カム筒
８ｂ：１群カム溝
８ｈ：１群衝撃受け溝

Claims

第１の筒部材と第２の筒部材を備え、前記第１の筒部材を前記第２の筒部材の外周側に配置して光軸方向に移動可能としたレンズ鏡筒であって、
前記第１の筒部材に保持されると共に前記第２の筒部材に形成された被係合溝と係合し、該第２の筒部材の回転により該被係合溝に沿って前記光軸方向に移動する複数の係合部材と、
前記第１の筒部材の外周部に設けられ、前記複数の係合部材を前記第２の筒部材に形成された被係合溝に対して付勢する環状の付勢部材とを備え、
前記第１の筒部材の外周部には、前記環状の付勢部材を支持する、前記第１の筒部材の径方向に歪むことができる２点以上の複数の支持部が設けられ、
前記複数の係合部材は、前記複数の支持部における支持部と支持部との間に挟まれた位置において、前記第２の筒部材に形成された被係合溝に対して付勢されており、
前記環状の付勢部材は、該環状の内径が前記複数の支持部の最外点を結ぶことにより形成される円の直径よりも小さく構成されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
前記第１の筒部材と前記第２の筒部材とは、外力を受けた際に互いに係合し合って外力を受ける外力当接部を有していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記複数の支持部のそれぞれには、前記環状の付勢部材が前記光軸方向に移動することを規制する規制部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
前記環状の付勢部材は、前記規制部に係合する係合部を備え、該係合部が前記規制部に係合することによって前記光軸方向の移動が規制可能とされていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
複数の係合部材は、複数のボールで構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
前記環状の付勢部材は、リングばねで構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えていることを特徴とする撮像装置。