JP5349855B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒に関し、特に収納状態における極限迄の薄型化小径化を可能とするレンズ鏡筒に関する。

レンズ鏡筒では、収納状態の鏡筒の厚さ（光軸方向長）を小さくするため、収納時に光量制御部材（例えばシャッタ）の開口部を開き、その開口部内に、レンズを支持したレンズ枠の一部を収納することが行われている（特許文献１、２、３）。
特開平１０-１１１４４４号公報 特開２００４-３４７６１５号公報 特許第３４９６６６７号公報

本発明は、このような収納構造を採用したレンズ鏡筒において、レンズ枠に支持されるレンズ、特に最も光量制御部材側に位置するレンズ形状を工夫することにより、収納状態における一層の薄型化小径化を可能にすることを目的とする。

本発明は、開閉する開口部を有する光量制御部材；及びこの光量制御部材に接近する収納位置と離間する撮影位置とに移動可能なレンズ枠；を備え、上記収納位置では、上記レンズ枠の一部が光量制御部材の上記開口部内に進入するレンズ鏡筒において、上記レンズ枠に支持された、最も光量制御部材側に位置するレンズの外周面に、上記開口部に向けて径を縮小する凸円錐面を形成し、上記レンズ枠に、光量制御部材の上記開口部に向けて径を縮小する円錐壁部を形成し、この円錐壁部の上記光量制御部材側の端部に、上記光量制御部材側レンズの凸円錐面の外周側に位置する、該凸円錐面に対応する凹円錐面と、この凹円錐面の同一軸方向位置の外囲に位置する、光量制御部材の開口部内に非接触で入り込む一定径の筒状部とを形成したことを特徴としている。凸円錐面は、光量制御部材側レンズの有効径の外側に位置させて形成する。

レンズ枠の光量制御部材側の端面は、光軸直交面とすることが好ましい。この光軸直交面には、光量制御部材側レンズの外周縁に接触する環状遮光部材を設けることができる。

本発明のレンズ鏡筒は、光量制御部材側レンズの光量制御部材側の面が凹面である場合に好適である。

光量制御部材側レンズは樹脂レンズとするのが好ましく、上記凸円錐面の大径部側には、該凸円錐面とは光軸方向の位置を異ならせて該凸円錐面より大径の大径外周部を設けることが好ましい。

この大径外周部の径方向外側に、光量制御部材側レンズを射出成形する際のゲートを設けることが好ましい。

レンズ枠には、光量制御部材側レンズを含む複数のレンズを支持するのが一般的である。このとき、光量制御部材側レンズには、その凸円錐面と反対側の端部に、他のレンズの光軸直交面と当接する光軸直交面を形成することが望ましい。光量制御部材側レンズと他のレンズは、互いの光軸直交面を当接させた状態で偏心調整でき、また、互いの光軸直交面を当接させた状態で固定することができる。

光量制御部材側レンズは、他のレンズを介して、該他のレンズを保持するレンズ枠に保持することができる。

本発明は、開閉する開口部を有する光量制御部材；及びこの光量制御部材に接近する収納位置と離間する撮影位置とに移動可能なレンズ枠；を備え、収納位置では、レンズ枠の一部が光量制御部材の開口部内に進入するレンズ鏡筒において、レンズ枠に支持された、最も光量制御部材側に位置するレンズの外周面に、開口部に向けて径を縮小する凸円錐面を形成したので、光量制御部材側レンズの開口部内に入り込むレンズ径を最小にすることができる。その結果、このレンズを支持するレンズ枠の開口部に入り込む部分の径も小径にすることができ、レンズ鏡筒の収納状態での一層の薄型化小径化が可能となる。

最初に、図１から図４を参照して、本発明を適用したズームレンズ鏡筒７０の概略構造を説明する。このズームレンズ鏡筒７０の撮像光学系は、物体（被写体）側から順に第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２、絞り兼用のシャッタ（光量制御部材）Ｓ、第３レンズ群ＬＧ３、ローパスフィルタ２５及び撮像素子７１を備えており、以下の説明中で光軸方向とは、この撮影光学系の光軸Ｏと平行な方向を意味する。

ローパスフィルタ２５と撮像素子７１はユニット化されて撮像素子ホルダ２３に固定され、撮像素子ホルダ２３がハウジング２２の後部に固定される。ハウジング２２の外側には、ズームモータ１５０とＡＦモータ１６０が支持されている。

第３レンズ群ＬＧ３を保持する３群レンズ枠５１は、ハウジング２２に対して光軸方向に移動可能に支持されていて、ＡＦモータ１６０によって駆動される。

ハウジング２２の内側にはカム環１１が支持されている。カム環１１は、ズームモータ１５０の駆動力によって回転され、鏡筒収納状態（図３）から撮影状態（図４）になるまでの間は、回転しながら光軸方向に移動し、撮影状態におけるズーム域（図４上半のワイド端と図４下半のテレ端の間）では、光軸方向には定位置で回転される。

カム環１１を挟んで第１繰出筒１３と直進案内環１０が支持されている。第１繰出筒１３と直進案内環１０はそれぞれハウジング２２に対して光軸方向に直進案内されており、かつカム環１１に対しては、相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように結合されている。

直進案内環１０は、２群レンズ移動枠８を光軸方向へ相対移動可能に直進案内している。２群レンズ移動枠８の内部には、第２レンズ群ＬＧ２を保持する２群レンズ保持枠２、シャッタＳを保持するシャッタブロック１００が支持されている。また、ハウジング２２に対して光軸方向に直進案内された第１繰出筒１３はさらに、第２繰出筒１２を光軸方向へ相対移動可能に直進案内している。第２繰出筒１２の内部には、１群レンズ保持枠１を介して第１レンズ群ＬＧ１が支持されている。

第２繰出筒１２は内径方向に突出する１群用カムフォロアＣＦ１を有し、この１群用カムフォロアＣＦ１が、カム環１１の外周面に形成した１群制御カム溝ＣＧ１に摺動可能に嵌合している。第２繰出筒１２は第１繰出筒１３を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環１１が回転すると、１群制御カム溝ＣＧ１の形状に従って、第２繰出筒１２すなわち第１レンズ群ＬＧ１が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。

カム環１１の内周面に形成した２群制御カム溝ＣＧ２に対し、２群レンズ移動枠８の外周面に設けた２群用カムフォロアＣＦ２が係合している。２群レンズ移動枠８は直進案内環１０を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環１１が回転すると、２群制御カム溝ＣＧ２の形状に従って、２群レンズ移動枠８すなわち第２レンズ群ＬＧ２が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。

２群レンズ移動枠８と第２繰出筒１２の間には、圧縮ばねからなる群間付勢ばね２７が挿入されており、２群レンズ移動枠８と第２繰出筒１２は互いに離間する方向に付勢されている。

以上の構造からなるズームレンズ鏡筒７０は次のように動作する。図１及び図３に示す鏡筒収納状態では、図２及び図４に示す撮影状態よりも光軸方向の光学系の長さ（第１レンズ群ＬＧ１の物体側の面から撮像素子７１の撮像面までの距離）が短くなっている。この鏡筒収納状態において撮影状態への移行信号（例えば、ズームレンズ鏡筒７０が搭載されるカメラに設けたメインスイッチのオン）が入力されると、ズームモータ１５０が鏡筒繰出方向に駆動され、カム環１１が回転しながら光軸方向前方へ繰り出される。直進案内環１０と第１繰出筒１３は、カム環１１と共に前方に直進移動する。カム環１１が回転すると、その内側では、直進案内環１０を介して直進案内された２群レンズ移動枠８が、２群用カムフォロアＣＦ２と２群制御カム溝ＣＧ２の関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。また、カム環１１が回転すると、該カム環１１の外側では、第１繰出筒１３を介して直進案内された第２繰出筒１２が、１群用カムフォロアＣＦ１と１群制御カム溝ＣＧ１の関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。

すなわち、鏡筒収納状態からの第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の繰出量はそれぞれ、前者が、ハウジング２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する第２繰出筒１２のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、ハウジング２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する２群レンズ移動枠８のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Ｏに沿って移動することにより行われる。収納状態から鏡筒繰出を行うと、まず図４の上半断面に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ１５０を鏡筒繰出方向に駆動させると、図４の下半断面に示すテレ端の繰出状態となる。テレ端とワイド端の間のズーム領域では、カム環１１は前述の定位置回転を行い、光軸方向へは進退しない。収納状態への移行信号（例えば、カメラのメインスイッチのオフ）が入力されると、ズームモータ１５０が鏡筒収納方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒７０は以上の繰出動作とは逆の収納動作を行う。

また、第２繰出筒１２の前端部には、第１レンズ群ＬＧ１の前方を開閉可能なバリヤ羽根１０４が設けられており、鏡筒収納状態ではバリヤ羽根１０４が閉じており、撮影状態への繰り出し動作に応じてバリヤ羽根１０４が開かれる。

第３レンズ群ＬＧ３を支持する３群レンズ枠５１は、以上のズームモータ１５０による第１レンズ群ＬＧ１及び第２レンズ群ＬＧ２の駆動とは独立して、ＡＦモータ１６０によって光軸方向に前後移動させることができる。そして、光学系がワイド端からテレ端までのズーム域にあるとき、測距手段によって得られた被写体距離情報に応じてＡＦモータ１６０を駆動することにより、第３レンズ群ＬＧ３が光軸方向に移動してフォーカシングが実行される。

以上のズームレンズ鏡筒７０において、シャッタブロック１００に支持されたシャッタＳ（光量制御部材）は、光軸中心開口Ａを開閉するシャッタ羽根Ｂを有しており、収納状態では、シャッタ羽根Ｂが開口Ａを開く。このようなシャッタＳの制御系は知られている。２群レンズ保持枠２は、撮影状態ではシャッタＳから離間し、収納状態ではシャッタＳに接近するように移動するレンズ枠であり、図３、図５に明らかなように、収納状態でその後端一部が開口Ａ（シャッタ羽根Ｂとの干渉位置）内に進入し、収納長の短縮を可能としている。

本実施形態は、このシャッタＳに対して接離移動する２群レンズ保持枠２の構成を特徴としており、その実施形態を図５ないし図７で説明する。２群レンズ保持枠２は、レンズ保持枠２１０、外側枠２２０及び環状ばね部材（板ばね部材）２３０の３部材を備えている。合成樹脂材料の成形品からなるレンズ保持枠２１０は全体として環状（筒状）をなしており、中心筒状部２１１に第２レンズＬＧ２を保持（固定）している。

第２レンズ群ＬＧ２は、図５に示すように、共に樹脂製の前方レンズＬＧ２１と後方レンズＬＧ２２を有しており、前方レンズＬＧ２１は、中心筒状部２１１に後方から挿入されて中心筒状部２１１の内周に形成した光軸直交面Ｘ１により位置決めされている。前方レンズＬＧ２１の後端面と後方レンズＬＧ２２の前端面には、互いに当接する光軸直交面Ｘ２とＸ３が形成されており、両面を当接させることで、後方レンズＬＧ２２の光軸方向の位置が定まっている。また後方レンズＬＧ２２は、光軸直交面Ｘ２とＸ３を当接させた状態で偏心調整（前方レンズＬＧ２１に対する光軸直交方向の位置調整）を行うことができる。後方レンズＬＧ２２は偏心調整後に光軸直交面Ｘ２とＸ３を当接させたまま前方レンズＬＧ２１に接着剤Ｇで固定されており、接着剤Ｇは、同時に前方レンズＬＧ２１と後方レンズＬＧ２２を中心筒状部２１１に固定している。

後方レンズＬＧ２２は、シャッタＳに最も近いレンズであり、その後端部外周（レンズコバ面）に、後方（シャッタＳの開口Ａ）に向かって径を縮小する凸円錐面（光軸中心の回転対称面）Ｃ１が形成されている。凸円錐面Ｃ１は、後方レンズＬＧ２２の有効径（画像を形成する光線が通過する最大径）の外側に形成されていて、その後端部径を可及的に小さくしている。また、この後方レンズＬＧ２２の像側（シャッタＳ側）の面は凹面である。後方レンズＬＧ２２の前方に位置するレンズの形状は問わない。

後方レンズＬＧ２２は、凸円錐面Ｃ１の前方（大径部側）外周に、大径外周部Ｃ４が設けられ、大径外周部Ｃ４の径方向外側に、該後方レンズＬＧ２２を射出成形する際のゲート（ゲート切断部）Ｃ５（図７参照）が残存している。つまり、ゲートは、後方レンズＬＧ２２の凸円錐面Ｃ１とは光軸方向の位置が異なる大径外周部Ｃ４に径方向に突出して形成されており、このため、後方レンズＬＧ２２の後端部に凸円錐面Ｃ１を形成して小型化（小径化）することができる。

レンズ保持枠２１０には、中心筒状部２１１の外周に位置させて複数の径方向突出部２１３が一体に形成されており、この径方向突出部２１３の外側枠２２０側の面は、光軸と直交する環状の光軸直交面２１４を構成している。光軸直交基準面２１４には、同一円周上に位置させて、光軸と平行な方向に突出する複数の先細テーパ状突起２１５が形成されている。

合成樹脂材料の成形品からなる外側枠２２０は、全体としてレンズ保持枠２１０より大径の環状（筒状）をなしており、その最大外形筒状部の外周に２群用カムフォロアＣＦ２が突出している。この外側枠２２０には、図５、図６に示すように、レンズ保持枠２１０の光軸直交基準面２１４が当接する、環状の光軸直交基準面２２１が形成されており、この光軸直交基準面２２１に、レンズ保持枠２１０の４個の先細テーパ状突起２１５に対応する４個のテーパ穴２２２が形成されている。

外側枠２２０は、光軸直交基準面２２１を有する径方向壁部２２３の後方（シャッタＳ側）に、後方レンズＬＧ２２の外周に延びる円錐壁部２２４を有している。この円錐壁部２２４は、レンズ保持枠２１０の中心筒状部２１１、接着剤Ｇ及び後方レンズＬＧ２２の凸円錐面Ｃ１によって構成されている巨視的凸円錐面に対応する、シャッタＳの開口Ａ側に向けて径を縮小する円錐状をなしており、その後端部内周には、後方レンズＬＧ２２の凸円錐面Ｃ１に対応する（同凸円錐面Ｃ１の外周に位置する）凹円錐面Ｃ２が形成されている。また外側枠２２０の円錐壁部２２４には、凹円錐面Ｃ２と同一の軸方向位置に位置させて、シャッタＳの開口Ａ内に入り込む筒状部Ｃ３が形成されている。外側枠２２０（円錐壁部２２４）の後端面Ｓ１は、光軸に直交する面であり、この後端面Ｓ１に、後方レンズＬＧ２２の外周縁に接触する環状遮光部材Ｓ２が接着されている。

レンズ保持枠２１０と外側枠２２０は、両者の嵌合部で径方向の位置決めがされ、光軸直交基準面２１４と光軸直交基準面２２１の当接係合によりスラスト方向の位置決めがされ、先細テーパ状突起２１５とテーパ穴２２２の嵌合関係により、回転方向の位置決めがなされる。環状ばね部材２３０は、レンズ保持枠２１０と外側枠２２０を光軸直交基準面２１４と光軸直交基準面２２１を密着させた状態で支持（固定）するものである。全体として円板状の板ばねからなる環状ばね部材２３０には、その周縁位置する複数の挿入切欠２３１と、周方向に延びる片持ちばね腕２３４が形成されている。外側枠２２０には、この挿入切欠部２３１に対応させて、抜止突起部２２５が形成されており、挿入切欠部２３１と抜止突起部２２５の位置を合致させると、光軸直交基準面２２１側に接近移動することができる。そして接近移動後には、抜止突起部２２５の背面において相対回動させることができ、相対回動させると、環状ばね部材２３０の前面（図６の左方）と抜止突起部２２５の背面（同右方）とが係合して、抜け止めが図られ、かつ片持ちばね腕２３４がレンズ保持枠２１０を外側枠２２０に押し付けて固定する。

本実施形態のズームレンズ鏡筒７０の第２レンズ群２は、以上のように、収納位置においてシャッタＳに最も接近し、その後端一部がシャッタＳの開口Ａ内に進入する。第２レンズ群２に支持された後方レンズＬＧ２２は、その後部外周に開口Ａに向かって径を縮小する凸円錐面Ｃ１を有しているため、その後端部径を最小にすることができる。このため、この後方レンズＬＧ２２の外周側に位置する外側枠２２０の筒状部Ｃ３の外径も可及的に小さくすることができる。つまり、外側枠２２０の凹円錐面Ｃ２は、後方レンズＬＧ２２の凸円錐面Ｃ１に応じた傾斜とすることができ、その筒状部Ｃ３の大きさをこの傾斜に応じて小さくすることができる。外側枠２２０の大きさは、後方レンズＬＧ２２の大きさに応じて定まるからである。

また、後方レンズＬＧ２２は、樹脂レンズであるため安価に提供できるという利点がある反面、射出成形時の内部歪等の影響が有効径内に残存して撮影像に影響がでる可能性がある。本実施形態では、後方レンズＬＧ２２は、凸円錐面Ｃ３より大径の大径外周部Ｃ４を有していて成形時のゲートＣ５はこの大径外周部Ｃ４の径方向外側に形成されているため、全体を大径化（大型化）することなく、ゲートＣ５をレンズ有効径から十分離した位置とし、内部歪の影響を出にくくすることができる。さらに、後方レンズＬＧ２２のシャッタＳ側の面は凹面であるため、凸面の場合に比して、レンズ有効光線の通る最外径部がレンズ中心面よりシャッタ開口側に突出する傾向が強くなり、一層開口Ａ内に挿入することが困難になるのに対し、本実施形態では、開口Ａ側に凸円錐面Ｃ３を形成しているため、最終面が凹面であっても開口Ａ内に挿入することが容易になる。

以上の実施形態では、光量制御部材としてシャッタＳを例示したが、絞り装置やＮＤフィルタ装置も本発明の対象とする開閉される開口部を有する光量制御部材である。

本発明を適用したズームレンズ鏡筒の収納状態の外観斜視図である。 同ズームレンズ鏡筒の撮影状態の外観斜視図である。 同ズームレンズ鏡筒の収納状態の断面図である。 同ズームレンズ鏡筒の撮影状態の断面図である。 図１ないし図４のズームレンズ鏡筒から、開閉する開口部を有する光量制御部材（シャッタ）、この光量制御部材に接近する収納位置と離間する撮影位置とに移動可能なレンズ枠とを取り出して描いた上半断面図である。 同移動レンズ枠を分解して示す分解斜視図である。 同移動レンズ枠中のレンズ保持枠単体の図６とは反対方向から描いた斜視図である。

符号の説明

Ｓ シャッタ（光量制御部材）
Ａ 開口
Ｃ１ 凸円錐面
Ｃ２ 凹円錐面
Ｃ３ 筒状部
Ｃ４ 大径外周部
Ｃ５ ゲート（ゲート切断部）
Ｓ１ 後端面（光軸直交面）
Ｓ２ 環状遮光部材
ＬＧ２１ 前方レンズ（他のレンズ）
ＬＧ２２ 後方レンズ（光量制御部材に最も近いレンズ）
１ １群レンズ保持枠
２ ２群レンズ保持枠
２１０ レンズ保持枠
２２０ 外側枠
２２１ 光軸直交基準面
２２３ 径方向壁部
２２４ 円錐壁部
２３０ 環状ばね部材

Claims (10)

1. 開閉する開口部を有する光量制御部材；及び
   この光量制御部材に接近する収納位置と離間する撮影位置とに移動可能なレンズ枠；を備え、
   上記収納位置では、上記レンズ枠の一部が光量制御部材の上記開口部内に進入するレンズ鏡筒において、
   上記レンズ枠に支持された、最も光量制御部材側に位置するレンズの外周面に、上記開口部に向けて径を縮小する凸円錐面を形成し、
   上記レンズ枠に、光量制御部材の上記開口部に向けて径を縮小する円錐壁部を形成し、この円錐壁部の上記光量制御部材側の端部に、上記光量制御部材側レンズの凸円錐面の外周側に位置する、該凸円錐面に対応する凹円錐面と、この凹円錐面の同一軸方向位置の外囲に位置する、光量制御部材の開口部内に非接触で入り込む一定径の筒状部とを形成したことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 請求項１記載のレンズ鏡筒において、上記レンズ枠の光量制御部材側端面は、光軸直交面であるレンズ鏡筒。
3. 請求項１または２記載のレンズ鏡筒において、上記光軸直交面には、上記光量制御部材側レンズの外周縁に接触する環状遮光部材が設けられているレンズ鏡筒。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のレンズ鏡筒において、上記光量制御部材側レンズの光量制御部材側の面は、凹面であるレンズ鏡筒。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載のレンズ鏡筒において、上記光量制御部材側レンズは樹脂レンズであり、上記凸円錐面の大径部側に該凸円錐面とは光軸方向の位置を異ならせて該凸円錐面より大径の大径外周部が設けられているレンズ鏡筒。
6. 請求項５記載のレンズ鏡筒において、上記大径外周部の径方向外側に射出成形時のゲートが設けられているレンズ鏡筒。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項記載のレンズ鏡筒において、上記レンズ枠は、上記光量制御部材側レンズを含む複数のレンズを支持しており、該光量制御部材側レンズには、その凸円錐面と反対側の端部に、他のレンズの光軸直交面と当接する光軸直交面が形成されているレンズ鏡筒。
8. 請求項７記載のレンズ鏡筒において、上記光量制御部材側レンズと上記他のレンズは、互いの光軸直交面を当接させた状態で偏心調整が可能であるレンズ鏡筒。
9. 請求項７または８記載のレンズ鏡筒において、上記光量制御部材側レンズと上記他のレンズは、互いの光軸直交面を当接させた状態で固定されているレンズ鏡筒。
10. 請求項７ないし９のいずれか１項記載のレンズ鏡筒において、上記光量制御部材側レンズは、上記他のレンズを介して、該他のレンズを保持する上記レンズ枠に保持されているレンズ鏡筒。

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