JP5419489B2 - 沈胴式レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、沈胴式レンズ鏡筒に関し、特に外部から印加される衝撃に対する対策技術に関する。

近年の市場において、カメラ（デジタルカメラ）の小型化への要望は強く、それに応えるべく小型のカメラが数多く作り出されている。ところが、小型し過ぎることによりカメラのホールド性を損ねるという弊害も生じている。カメラのホールド性が十分でないと、最悪の場合、使用者が誤ってカメラを落下させてしまうこともある。

そこで、従来、使用者がカメラを不用意に落下させて破損し難いように、外部からの衝撃への耐性を高めたカメラが提案されている。この種のカメラの多くは、その撮像光学系の光路の一部を折り曲げる、所謂、屈曲式レンズ鏡筒を採用しており、レンズ鏡筒がカメラ本体から突出しない構造となっている（特許文献１参照）。

これは、従来から一般的に採用されている沈胴式レンズ鏡筒を採用したのでは、レンズ鏡筒を保護するためにその前面まで外装で覆ってカメラ本体が大きくなってしまうので、小型化のために屈曲式レンズ鏡筒を採用したものである。この屈曲式レンズ鏡筒は、動作時もカメラ本体内部に完全に留まっているため、使用者が誤ってカメラを落下させても、レンズ鏡筒はカメラ本体によって保護されることになる。

しかしながら、屈曲式レンズ鏡筒は、その収納領域がカメラ本体の厚さにより制約されてレンズは自ずと小径となり、更に、光路が途中で屈曲されることで、所望の光学性能を得ることが困難であった。

一方、沈胴式レンズ鏡筒では、光軸方向の厚さの制約はあるものの、光軸半径方向には比較的大きなスペースを確保できるため、屈曲式レンズ鏡筒ほどレンズ径が制約されることはなく、被写体から撮像素子まで光学系の光軸を一直線にすることもできる。そのため、沈胴式レンズ鏡筒では、所望の光学性能を比較的容易に得ることができる。

このように、沈胴式レンズ鏡筒は、光学性能の確保という観点からは優れている。しかし、沈胴式レンズ鏡筒は、外部衝撃への耐性の観点からは、次のような課題がある。すなわち、沈胴式レンズ鏡筒は、一般にカム溝とカム溝に嵌合するカムフォロワによって保持されている。このため、沈胴式レンズ鏡筒では、レンズ鏡筒をカメラ外装で覆うことで外力がレンズ鏡筒に直接加えられることを回避したとしても、落下等の大きな衝撃により、カム溝からカムフォロワが脱落する場合があった。

特許文献２（特開２００７−３３４２５６号公報）には落下衝撃に耐性の高い構造を有するカメラが記載されているが、レンズ鏡筒の構造に関しては何ら明示されていない。

特開２００７−３３４２５６号公報 特開２００５−２１５０７９号公報

本発明は、このような技術的な背景の下になされたもので、その目的は、沈胴式レンズ鏡筒において、衝撃に対する耐性を向上させることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る胴式レンズ鏡筒は、第１のレンズを光軸方向に移動させるためのカム溝が形成されたカム環を嵌合するための嵌合部と、平面部と、当該嵌合部より大きな径のベース部とを備える折れ曲がった断面形状をもつ円筒形状をなし、回転可能に前記カム環を保持する保持部材を有し、前記ベース部の内周部分には、第２のレンズを光軸方向に駆動するためのリードスクリュの先端を回転可能に支持する支持部が位置し、前記保持部材の被写体側先端には爪部が設けられており、前記平面部と前記爪部により当該嵌合部において前記カム環を挟み込むことで当該カム環の光軸方向への移動を規制し、前記保持部材は、前記レンズを保持するレンズ保持部材を光軸方向にガイドするためのガイド溝を有し、前記カム環のカム溝は、前記レンズを保持するレンズ保持部材に形成された可動ピンからなるカムフォロワを導入するための導入部を有し、当該ガイド溝の底面は、当該導入部に向かって浅い溝となる形態でスロープ状となっていることを特徴とする。

本発明によれば、上記カムフォロアは可動ピンからなるため、ガイド溝や導入部に対して突っ張った状態となって、どの位置でも保持され、カムフォロワがカム環に導入されたか否かが判りが難いが、ガイド溝の底面が導入部に向かって浅い溝となる形態でスロープ状となっているので、作業者は、押し込みに対する抵抗力を感じ取ることで、上記導入がされたか否かを感覚的に把握することが可能となる。

これらの作用により、本発明によれば、沈胴式レンズ鏡筒において、衝撃に対する耐性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒の光軸部分での断面図である。 図１のレンズ鏡筒のカム環保持部材の周辺の分解斜視図である。 図１のレンズ鏡筒のフォーカス機構部の光軸部分での断面図である。 図１のレンズ鏡筒のフォーカス機構部のガイド軸、リードスクリュ、モータの軸の部分での断面図である。 フォーカス保持部材とカム環保持部材の位置関係を示す断面図である。 フォーカス保持部材を示す斜視図である。 カム環の内面の展開図である。 カム環保持部材とカム環の断面図である。 ２群鏡筒のガイド溝と導入溝の光軸方向での断面図である。 ガイド溝と導入溝の幅を示す光軸との直交方向での断面図でる。

図１は、本発明の実施の形態に係るレンズ鏡筒を示す断面図である。図１において、１は１群レンズ、２は２群レンズ、３は３群レンズである。１１は１群レンズを保持する１群レンズホルダ、１２は２群レンズを保持する２群レンズホルダ、１３は３群レンズ（フォーカスレンズ）を保持する３群レンズホルダである。

これら１群〜３群レンズ１〜３は、焦点距離調節光学系として機能し、主として１群レンズ１、及び２群レンズ２の位置調整でズーム倍率を変更し、３群レンズの位置調整でフォーカス調整が行われる。２群レンズホルダは、２群ベース１９に保持され、不図示の機構によって光軸と直交する平面上を移動することで手振れ補正が行われる。２０は入射光を調節するシャッター羽根・絞り羽根である。

１４は１群レンズホルダ１１と２群ベース１９を保持するカム環であり、その内周にはカム溝１４ａ，１４ｂが形成されている。１群レンズホルダ１１、２群ベース１９は、それぞれカムフォロワ（図２参照）を有し（図２の符号１１ａ，１９ａ，１９ｂ参照）、これらカムフォロワがカム溝１４ａ，１４ｂと嵌合する形態でカム環１４に保持されており、カム環１４の回転により光軸方向に移動する。

以降、１群レンズホルダ１１に一体的に保持されるユニットを１群鏡筒と呼び、２群ベースに一体的に保持されるユニットを２群鏡筒と呼ぶこととする。

１５はカム環１４を回転可能に保持すると共に、１群レンズホルダ１１、２群レンズホルダ１２の移動を規制する直進ベースである。１６は撮像素子１７（例えばＣＣＤ）を保持すると共に、レンズ鏡筒の基台となるＣＣＤホルダである。２７はレンズ鏡筒の最も外周を覆うカバーであり、ＣＣＤホルダ１６と締結される。

ＣＣＤホルダ１６の先端の断面形状はＬ字形状１６ａになっており、その周方向の一部は弾性を持つ弾性部となっている。この弾性部は、カム環１４の張り出し部１４ｅに当接し、カム環１４がＣＣＤの方向に押して片寄せするように作用する。これよって、カム環１４ａ，１４ｂと直進ベース１５の光軸方向に生じるガタを無くすことができる。

なお、図１に示したように、３群レンズ（フォーカスレンズ）を保持する３群レンズホルダ１３は、ベース部１５ｃの内周部分に位置している。

次に、直進ベース１５とカム環１４、各群のレンズ鏡筒１〜３について、図２に基づいて詳細に説明する。図２は、被写体側の斜め前方から見たレンズ鏡筒の分解図である。直進ベース１５に対して、カム環１４は前方から組み込まれ、１群レンズホルダ１１及び２群ベース１９鏡筒は後方から組み込まれる。

直進ベース１５は、円筒形状部１５ａ、平面部１５ｂ、ベース部１５ｃの３つの部分に大別される。直進ベース１５の円筒形状部１５ａの外周には、カム環１４が装着され、円筒形状部１５ａは、カム環１４を嵌合するための嵌合部として機能する。

このカム環１４は、直進ベース１５の平面部１５ｂと爪部１５ｄによって、光軸方向への移動が規制されている。これにより、カム環１４は、光軸周りに回転するだけで光軸方向へ移動しないようになっている。ベース部１５ｃは、レンズ鏡筒全体の基台となるＣＣＤホルダ１６に固定される。

カム環１４の内周には、１群鏡筒の光軸方向への移動を案内するカム溝１４ａ、２群鏡筒の光軸方向への移動を案内するカム溝１４ｂが設けられている。１群鏡筒、２群鏡筒のフォロワが、それぞれカム溝１４ａ，１４ｂに嵌合することで、１群鏡筒、２群鏡筒は直進ベース１５により保持される。

この場合、１群鏡筒、２群鏡筒の一部が直進ベース１５に設けられた直進溝１５ｅ、１５ｆと嵌合して回転を規制されるため、１群鏡筒、２群鏡筒はカム環１４の回転に伴って光軸方向にのみ移動する。

１群鏡筒のカムフォロワは、１群レンズホルダ１１に固定された３本のピン１１ａにより構成されている。また、２群鏡筒のカムフォロワは、２群ベース１９に固定された２本のピン１９ａと、不図示の圧縮バネで外向きに付勢された１本の可動ピン１９ｂにより構成されている。なお、２群鏡筒のカムフォロワとしての３本のピンのうち１本を可動ピンとしたのは、２群レンズ２は光学性能に大きく影響を及ぼすため、カム溝１４ｂとの隙間ガタを無くし、光学性能の変動を低減するためである。

カム環１４は、その外周に設けられたギア１４ｃを介して、モータ２２（図３参照）により回転駆動される。この場合、カム環１４の外周に設けられた旗１４ｄにより、フォトインタラプタ１８の検出部の遮光状態が切り替えられ、これにより、カム環１４の回転角度の基準位置が検知される。

次に、図３、図４に基づいてフォーカス駆動機構を説明する。図３は、光軸を通り、かつ図１の断面と直交する方向の断面図である。図４は、当該フォーカス機構部のガイド軸、リードスクリュ、モータの軸の部分での断面図である。

図３において、２０は３群レンズホルダ１３を光軸方向に進退自在に保持するガイド軸、２１は３群レンズホルダ１３を光軸方向に進退駆動するリードスクリュー、２２はモータである。２３は３群レンズホルダ１３を片寄せするためのコイルスプリングであり、本実施の形態では引っ張り状態で使用している。

なお、図１に示したように、図４において、２５はリードスクリュー２１と噛み合うナットである。このナット２５は、コイルスプリング２３の張力により、３群レンズホルダ１３の受け面に押し当てられている。１３ａはガイド軸２０と嵌合するスリーブであり、当該嵌合する部分を図４のように２カ所に限定することで、摺動負荷を低減している。

３群レンズホルダ１３のフック１３ｂには、スプリング２３が掛けられ、スプリング２３の他端はＣＣＤホルダ１６のフック１６ａに掛けられている。モータ２２の回転軸に固定されたピニオンギア２２ａの回転は、不図示の中継ギアにより、リードスクリュー２１の下端に固定されたギア２１ａに伝達される。

このような構成のフォーカス機構において、モータ２２が回転すると中継ギアを介してリードスクリュー２１が回転し、送りネジの効果によってナット２５が光軸方向に進退する。この場合、３群レンズホルダ１３がナット２５と共に光軸方向に進退することで、フォーカシングが行われる。

図４に示すように、ガイド軸２０の下端はＣＣＤホルダ１６に固定され、ガイド軸２０の上端はフォーカス保持部材（第２の保持部材）２６によって保持されている。また、リードスクリュー２１の下部はＣＣＤホルダ１６の丸穴１６ｂと摺動可能に嵌合して、リードスクリュー２１の上部は前記フォーカス保持部材２６の丸穴２６ａと摺動可能に嵌合して回転可能に保持されている。

すなわち、フォーカス保持部材２６の丸穴２６ａは、リードスクリュー２１の先端を支持する支持部として機能し、リードスクリュー２１の先端がフリーな状態となって外部からの衝撃等で揺動するのを回避するように作用する。

また、リードスクリュー２１の下端部２１ｂは球面形状を成しており、カバー２７と点接触して光軸方向の位置を決めている。リードスクリュー２１の上端部２１ｃも同様に球面形状であり、フォーカス保持部材２６の上面とは点接触するようになっている。ただし、使用状態ではリードスクリュー２１は図の下方に片寄せされているので、上端部の球面とフォーカス保持部材２６の丸穴２６ｂの底面の間には隙間があって、接触しない様になっている。

以上のように構成されたレンズ鏡筒において、衝撃に対する耐性を高める効果を説明する。

まず、フォーカス駆動機構に関して、前述のように、ガイド軸２０とリードスクリュー２１の先端をフォーカス保持部材２６で保持して耐衝撃性を高めている。

近年のカメラ小型化に伴ってガイド軸２０とリードスクリュー２１は根本側、即ち光軸方向ＣＣＤ側を保持して先端側は保持しない構造が多く使われている。この構造は小型化には有効だが強い外部衝撃が加わるとフリーになっている先端側が激しく揺さぶられ、ガイド軸の倒れ等による光学性能の劣化、ナットの食い付き等による構成部品の破損などを起こす可能性があった。そこで、本実施の形態では、ガイド軸２０とリードスクリュー２１の先端を保持して耐衝撃性を高めている。

次に、レンズ鏡筒の構造に関して、前述のようににカム環１４を直進ベース１５で保持してカム環１４は回転移動のみ行う構造として耐衝撃性を高めている。従来より沈胴式レンズ鏡筒は、カム環を光軸方向へ移動する構造が多いが、その場合、カム環はカムフォロワで隣接する固定筒のカム溝と嵌合する構造となる。

外部衝撃でカム環や隣接する固定筒が変形すると、カムフォロワは比較的容易にカム溝から脱落してしまう。特に、カム環はその内部に１群鏡筒や２群鏡筒などのレンズ保持部材を保持するので、合計した質量に加わる衝撃力が大きなってしまう。そこで、本実施の形態では、カム環１４は、直進ベース１５により回転可能に保持するが、カム環１４の光軸方向への移動を規制することによって、衝撃に弱いカムフォロワ嵌合による支持を無くしている。

また、直進ベース１５は、前述のように３つの折れ曲がった断面形状とすることによって、剛性を高めて耐衝撃性を向上している。そして、直進ベース１５のベース部１５ｃの径は、カム環１４の外周と同等とすることによって、剛性を高めながら鏡筒の大型化を防いでいる。

更に、図５に示すフォーカス保持部材２６の剛性を高めるために、その外周にリブ形状２６ｂを設けている。また、図６に示すフォーカス保持部材２６の固定部２６ｃは、直進ベースの１５ａより外側かつ１５ｃより内側の空間を利用して配置している。これらにより、レンズ鏡筒を大きくすることなく、衝撃に対する耐性を向上させている。

次に、以上のようななレンズ鏡筒における組み立てを説明する。図７にカム環の内面展開図を示す。

まず、カム環１４の２群レンズ鏡筒用のカム溝１４ｂは、図７に示した様にＣＣＤ方向の端面に貫通しているので、そこを挿入口として直進ベース１５の爪部１５ｄを挿入し、その後カム溝１４ｂに沿って爪部１５ｄを進入させる。２群レンズ鏡筒用のカム溝１４ｂは、被写体側の端面にも貫通しており、爪部１５ｄは、貫通溝１４ｅを抜けてカム環１４の端面に到達する。このようにして、カム環１４を直進ベース１５に組み付ける。

次に、カム環１４のカム溝１４ａ，１４ｂに１群レンズ鏡筒、２群レンズ鏡筒を組み付ける。カム環１４のＣＣＤ側の端面には１群レンズ鏡筒用のカム溝１４ａも延長されて貫通しており、その貫通溝１４ｇ（以後、導入溝と呼ぶ）を挿入口として１群レンズ鏡筒のカムフォロワを挿入させる。２群レンズ鏡筒は、導入溝１４ｈ、すなわち導入部を介して挿入する。

この際、カム環１４は直進ベース１５の先端側に位置しているので、1群、２群のレンズ鏡筒を挿入する時は、直進ベース１５の内側の奥まで押し込まねばならず、組み立てに難い。

そこで、本実施の形態では、図８に示したように、直進ベース１５のベース部１５ｃの内側に直進溝１５ｅ，１５ｆ（図２参照）を延長したガイド溝１５ｇ、１５ｈを設けている。このように、ガイド溝１５ｇ、１５ｈを設け、カム環１４の導入溝（導入部）と位相を合わせることにより、挿入し易くなる。

次に、各群のレンズ鏡筒を導入溝に沿ってコイルスプリング２３の張力の先端方向に押し込み、図７の展開図に示したワイド端の溝まで達したらカム環１４を回転させて組み込みが完了する。

この組み込みにおいて、直進ベース１５の懐が深いため、各群のレンズ鏡筒が奥まで押し込まれたか否かを確認し難しい場合がある。１群レンズ鏡筒のフォロワピンは固定ピンなので、カム溝と若干の隙間があり直進ベース１５を下に向ければ自然と落下して突き当たりまで到達するので、それほど問題は無い。

ところが、２群レンズ鏡筒のフォロワピンは、前述のように１本が可動ピンであるため、ガイド溝や導入溝に対して突っ張った状態となって、どの位置でも保持されてしまう。このため、カムフォロワが直進ベース１５からカム環へ乗り移ったか否かが分かり難い。本実施の形態では、この問題を次のようして解決している。

図９にガイド溝と導入溝を通りかつ光軸を含む平面による断面図を示す。図９は２群レンズ鏡筒（そのカムフォロワ）がカム環１４の導入溝１４ｈに乗り移った状態である。直進ベース１５のガイド溝１５ｈの底面は、図９のように深さが一様ではなくスロープ状となっている。すなわち、ガイド溝１５ｈの底面は、入り口の部分が最深部１５ｉとなり、カム環１４と連結する内奥部が最浅部１５ｋとなって、それら最深部１５ｉと最浅部１５ｋの間は緩やかなスロープ１５ｊとなっている。

そして、カム環１４の導入溝１４ｈの底面１４ｉは、溝深さがガイド溝底面１５ｋより深くなって段差が生じている。このような構成により、スロープ１５ｊで次第に圧縮バネ１９ｃがチャージされ、導入溝１４ｈとガイド溝１５ｈの段差を超えるときにバネ圧が開放される。作業者は、その時の振動や押し込みに対する抵抗力を感じ取ることで、ガイド溝１５ｆ，１５ｇからカム溝１４ａ，１４ｂへのカムフォロワの乗り移りを感覚的に把握することが可能となる。

本実施の形態では、２群レンズ鏡筒用の導入溝１４ｈが短いため、２群レンズ鏡筒（そのカムフォロワ）は、カム環１４に乗り移った後は、スムーズにカム溝１４ｂに移行することができる。

なお、本実施の形態では、上記の構成を２群レンズ鏡筒に対してだけ施したが、１群レンズ鏡筒に対して同様の構成を施してもよい。その場合、１群レンズ鏡筒のカムフォロワは固定ピンなので、導入溝が最も浅くなる部分で１群レンズ鏡筒のカムフォロワが溝に食い込まれないように、直進ベース１５を弾性変形するように構成にするのが望ましい。

さらに、本実施の形態では、カムフォロワがガイド溝１５ｆから導入溝１４ｆへ乗り移る際に、対応する溝の回転位相が多少ずれていてもスムーズに乗り移れるように、両溝の幅を異ならせている（図１０参照）。なお、図１０は、光軸と直交し導入溝を通る断面を被写体方向から表した断面図である。

このように、導入溝１４ｆの溝幅をガイド溝１５ｆの溝幅より拡げることによって、導入溝１４ｆとガイド溝１５ｆが多少ずれていても、カムフォロワがガイド溝１５ｆから導入溝１４ｆへスムーズに乗り移れる。

本実施の形態では１群レンズ鏡筒を先に組み込むので、１群レンズ鏡筒用の導入溝１４ｆの溝幅を異ならせている。なお、１群レンズ鏡筒が組み込まれれば、カム環１４と直進ベース１５の回転位相は決定される。従って、後から組み込む２群レンズ鏡筒のガイド溝１４ｈの幅と導入溝１５ｈの溝幅が一致していても組み立て性に影響は無い。

１…１群レンズ
２…２群レンズ
３…３群レンズ
１１…１群レンズホルダ
１２…２群レンズホルダ
１３…３群レンズホルダ
１４…カム環
１４ａ…１群カム溝
１４ｂ…２群カム溝
１４ｆ、１４ｇ：導入溝
１５…直進ベース
１５ｄ…爪部
１５ｆ、１５ｇ：ガイド溝
１９…２群ベース
２０…ガイド軸
２１：リードスクリュー
２６…フォーカス保持部材
２６ｂ…リブ形状

Claims (4)

1. 第１のレンズを光軸方向に移動させるためのカム溝が形成されたカム環を嵌合するための嵌合部と、平面部と、当該嵌合部より大きな径のベース部とを備える折れ曲がった断面形状をもつ円筒形状をなし、回転可能に前記カム環を保持する保持部材を有し、前記ベース部の内周部分には、第２のレンズを光軸方向に駆動するためのリードスクリュの先端を回転可能に支持する支持部が位置し、
   前記保持部材の被写体側先端には爪部が設けられており、前記平面部と前記爪部により当該嵌合部において前記カム環を挟み込むことで当該カム環の光軸方向への移動を規制し、
   前記保持部材は、前記レンズを保持するレンズ保持部材を光軸方向にガイドするためのガイド溝を有し、前記カム環のカム溝は、前記レンズを保持するレンズ保持部材に形成された可動ピンからなるカムフォロワを導入するための導入部を有し、当該ガイド溝の底面は、当該導入部に向かって浅い溝となる形態でスロープ状となっていることを特徴とする沈胴式レンズ鏡筒。
2. 前記保持部材のガイド溝の入り口の底面は、当該ガイド溝の内奥部の底面よりも深くなって段差が生じていることを特徴とする請求項１に記載の沈胴式レンズ鏡筒。
3. 前記カム環のカム溝の導入部の溝幅は、前記ガイド溝の溝幅よりも広くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の沈胴式レンズ鏡筒。
4. 前記ベース部は、前記カム環の外周と同等の径を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の沈胴式レンズ鏡筒。

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