JP5463681B2 - レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents

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この発明はレンズ鏡筒及びカメラに関する。
従来、フォーカスレンズを駆動する駆動機構を備えた撮像装置が知られている（下記特許公報参照）。駆動機構は、ステッピングモータなどからなるモータと、モータの出力軸を構成するリードスクリューと、リードスクリューに螺合しリードスクリューの回転によりリードスクリューの延在方向に移動されるナットと、モータをベースに対して位置決め・固定するためのモータ配設用部材とを備えている。
特開２００５−５５７６１号公報
ところで、フォーカスレンズの停止分解能は、レンズのｆ値（焦点距離の範囲）、Ｆ値（レンズの明るさ）、フォーカスレンズ群の像面移動係数（レンズの移動距離と像の移動距離との比）により決定される。例えば、Ｗ端（広角端）のｆ値が３０ｍｍ（Ｆ値：２）、Ｔ端（望遠端）のｆ値を６０ｍｍ（Ｆ値：４）、像面移動係数が１の場合、フォーカスレンズのＷ端の分解能はＴ端の分解能の１/２になる。
フォーカスレンズの駆動にステッピングモータを利用した場合、そのモータの特性上最高駆動速度（周波数（ＰＰＳ））が制限される（例えば１−２相励磁方式では２０００ＰＰＳ）。ステッピングモータの１ステップ当たりのフォーカスレンズ移動量は停止分解能の小さい方のリード角で決定される。上記の例ではＷ端の分解能でリード（ピッチ）が設定されるので、Ｔ端の分解能でリードが設定された場合に比べてフォーカスレンズの移動速度が１/２になる。
これは上記撮像装置に対しても当てはまり、ズーム域に応じたフォーカスレンズ群の移動速度を設定できない。そのため、ピント合わせを優先するとフォーカスの高速化を図れず、逆にフォーカスの高速化を優先するとピントがあまい写真となる。
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はフォーカスの高速化とピント合わせとの調和を図ることができるレンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、合焦のためのフォーカスレンズ群をモータにより移動するレンズ鏡筒において、前記モータの第１の回転に応じて、前記フォーカスレンズ群を保持するレンズ室を第１の移動速度で前記フォーカスレンズ群の光軸方向に沿って押圧する第１の部材と、前記第１の回転に応じて、前記レンズ室を前記第１の移動速度よりも速い第２の移動速度で前記光軸方向に沿って押圧する第２の部材とを備え、前記第１の部材と前記第２の部材とは、前記モータと連結される回転軸に所定の間隔を隔てて係合し、前記回転軸にはピッチの異なる２つのねじ山が混在させて形成され、前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いにピッチの異なるナットであることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のレンズ鏡筒において、前記モータはステッピングモータであり、前記ステッピングモータは一定の駆動周波数及び単位ステップ角で駆動されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のレンズ鏡筒において、前記レンズ鏡筒はズームレンズ鏡筒であり、前記フォーカスレンズ群は無限遠の基準位置が焦点距離に応じて変わることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のレンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒が装着されるカメラ本体とを備えていることを特徴とするカメラである。
この発明によれば、フォーカスの高速化とピント合わせとの調和を図ることができる。
図１はこの発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒の断面を示す概念図であり、ズームレンズ群がワイド（Ｗ）端状態にあるときの図である。 図２はこの発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒の断面を示す概念図であり、ズームレンズ群がテレ（Ｔ）端状態にあるときの図である。 図３はフォーカスレンズ群の移動軌跡を示す図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は回転軸の断面を示す概念図である。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２はこの発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒の断面を示す概念図、図３はフォーカスレンズ群５５の移動軌跡を示す図、図４（ａ）〜（ｃ）は回転軸の断面を示す概念図である。なお、図１はズームレンズ群がワイド（Ｗ）端状態にあるときを、図２はズームレンズ群がテレ（Ｔ）端状態にあるときをそれぞれ示している。
レンズ鏡筒１はバリフォーカル光学系を用いたズームレンズ鏡筒である。レンズ鏡筒１内に配置された各ズームレンズ群をズーミング専用及びフォーカシング専用に分けてそれぞれの役割を固定せず、ズームレンズ群を同時にフォーカシングにも利用できるようにして、ズーム比の増大及び至近距離までのフォーカシングを可能とするものである。
レンズ鏡筒１の固定筒１０の外径側にはカム筒２０が設けられている。カム筒２０は固定筒１０に、回転可能だが光軸軸Ｌ方向の移動を規制されるように係合している。
固定筒１０の内径側には、１群レンズ室３０及び２群レンズ室４０が光軸Ｌ方向へ移動可能で回転を規制された状態で設けられている。１群レンズ室３０及び２群レンズ室４０の外周面には１群カムピン３１及び２群カムピン４１が形成されている。これらの１群カムピン３１及び２群カムピン４１が、カム筒２０の内周面に形成された１群カム溝２１及び２群カム溝２２並びに固定筒１０の内径側に固定された円筒４に形成された直進キー４ａと係合している。これらによって１群レンズ室３０及び２群レンズ室４０は回転することなく直進駆動される。
なお、１群レンズ室３０及び２群レンズ室４０にはそれぞれ１群レンズ３５及び２群レンズ４５（ズームレンズ群）が保持され、１群レンズ３５及び２群レンズ４５が光軸Ｌ方向へ移動する。
固定筒１０に固定された光軸Ｌ方向へ延びるガイド軸１１には３群レンズ（フォーカスレンズ群）５５を光軸Ｌ方向へ摺動可能に保持する３群レンズ室５０の係合部５１が係合している。３群レンズ室５０は圧縮バネ１２によって２群レンズ室４０から離れる方向へ付勢された状態で取り付けられている。また、３群レンズ室５０には後述するナット６０，６５によって光軸Ｌ方向へ付勢されるリブ７０，７５が形成されている。なお、３群レンズ室５０に保持される３群レンズ５５の無限遠での光軸Ｌ方向の位置は、Ｗ端とＴ端との間において、焦点距離に応じて変わる（図３参照）。
更に、固定筒１０にはモータ８０が取り付けられている。モータ８０の回転軸９０にはピッチの異なるねじ山が形成されている（図４（ｃ）参照）。回転軸９０にはピッチの異なるねじ山（図示せず）を有するナット６０，６５が螺合され、ナット６０，６５の一方はモータ８０の回転に応じてリブ７０，７５の一方を付勢し、３群レンズ室５０を光軸Ｌ方向へ押す。モータ８０としては一定の駆動周波数及び単位ステップ角で駆動されるステッピングモータが用いられる。
回転軸９０には図４（ｃ）に示す２つの異なるピッチを有するねじ山が形成されている。一方のねじ山のピッチは０．５ｍｍであり、他方のねじ山のピッチは１ｍｍである。
なお、参考として、図４（ａ）にピッチ０．５ｍｍのねじ山を有する回転軸を示し、図４（ｂ）にピッチ１ｍｍのねじ山を有する回転軸を示す。
また、固定筒１０には光学フィルタ（ＯＬＰＦ）１５と基板１６に取り付けられた撮像素子５が固定されている。フィルタ１５、撮像素子５、１群レンズ３５、２群レンズ４５及び３群レンズ５５は光軸Ｌ上に配置されている。
次に、レンズ鏡筒１の動作を説明する。
まず、ズーミング時においては、カム筒２０を手動により回転操作する。この回転は１群カムピン３１及び２群カムピン４１を介して１群レンズ室３０及び２群レンズ室４０に伝達される。これにより、１群レンズ３５及び２群レンズ４５が光軸Ｌ方向へ移動する。
フォーカシング時においては、モータ８０の回転軸９０の回転によってナット６０，６５が光軸Ｌ方向へ移動する。ナット６０，６５の一方にリブ７０，７５の一方が付勢されて３群レンズ室５０が光軸Ｌ方向へ移動し、３群レンズ５５が光軸Ｌ方向へ移動する。
カム筒２０を回転して１群レンズ３５及び２群レンズ４５をワイド端から移動させたとき（図１参照）、モータ８０を駆動するとピッチ０．５ｍｍのねじ山を有するナット６０によってリブ７０が付勢され、３群レンズ５５が光軸Ｌに沿って物体側（図１の左方）へ移動し、フォーカシングが行われる。このとき、ピッチ１．０ｍｍのねじ山を有するナット６５はリブ７５に接触しない。
また、カム筒２０を回転して１群レンズ３５及び２群レンズ４５をテレ端に移動させたとき（図２参照）、モータ８０を駆動するとピッチ１．０ｍｍのねじ山を有するナット６５によってリブ７５が付勢され、３群レンズ５５が光軸Ｌに沿って更に物体側（図２の左方）へ移動し、フォーカシングが行われる。このとき、ピッチ０．５ｍｍのねじ山を有するナット６０はリブ７０に接触しない。
なお、ワイド端からテレ端にカム筒２０を回転していくにつれて、ワイド端で設けられていたナット６５とリブ７５との間隔は小さくなっていき、ナット６５とリブ７５とが接触する。ナット６５とリブ７５との接触後は、リブ７５はナット６５によって付勢され、ナット６０とリブ７０との間隔は徐々に大きくなっていく。
モータ８０を一定の駆動周波数及び単位ステップ角で駆動したとき、テレ端での３群レンズ５５の移動速度（第２の移動速度）はワイド端での３群レンズ５５の移動速度（第１の移動速度）の２倍であり、テレ端での分解能はワイド端での分解能の１/２である。
この実施形態によれば、所定の分解能を確保したままズーム域に応じた最適な速度の設定が可能になるので、フォーカスの高速化とピント合わせとの調和を図ることができる。
１：レンズ鏡筒、５５：３群レンズ（フォーカスレンズ群）、６０：ナット（第１の部材）、６５：ナット（第２の部材）、８０：モータ、９０：回転軸。

Claims (4)

  1. 合焦のためのフォーカスレンズ群をモータにより移動するレンズ鏡筒において、
    前記モータの第１の回転に応じて、前記フォーカスレンズ群を保持するレンズ室を第１の移動速度で前記フォーカスレンズ群の光軸方向に沿って押圧する第１の部材と、
    前記第１の回転に応じて、前記レンズ室を前記第１の移動速度よりも速い第２の移動速度で前記光軸方向に沿って押圧する第２の部材と
    を備え、
    前記第１の部材と前記第２の部材とは、前記モータと連結される回転軸に所定の間隔を隔てて係合し、
    前記回転軸にはピッチの異なる２つのねじ山が混在させて形成され、前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いにピッチの異なるナットである
    ことを特徴とするレンズ鏡筒。
  2. 前記モータはステッピングモータであり、
    前記ステッピングモータは一定の駆動周波数及び単位ステップ角で駆動されることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記レンズ鏡筒はズームレンズ鏡筒であり、前記フォーカスレンズ群は無限遠の基準位置が焦点距離に応じて変わることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ鏡筒。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のレンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒が装着されるカメラ本体とを備えていることを特徴とするカメラ。
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