JP5506263B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はレンズ鏡筒及び撮像装置に関する。

特許文献１は、カム環にギアを設けてレンズ鏡筒の駆動を小型の構造で行う駆動方式を提案している。特許文献２は、レンズ鏡筒内部の駆動機構に影響を与えることなくフォーカスレンズの駆動量を大きくすることのできる技術を提案している。

特開平７−１３０５９号公報 特開２００４−２３３９２５号公報

しかし、特許文献１は、被写体側から三番目のレンズを保持するレンズホルダーと駆動環を含む第３筒ユニットの光軸方向の長さの短縮については触れておらず、特許文献２も３群レンズ枠を含む第３筒ユニットの光軸方向の長さが長いという問題があった。このため、従来、レンズ鏡筒の更なる小型化の要請があった。

本発明は、小型のレンズ鏡筒及び撮像装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、外周面に駆動ピンが設けられ、光軸周りに回転可能なカム環と、前記カム環の外周に設けられ、中空円筒形状で光軸周りに回転可能な駆動環と、前記駆動環の内側に位置してレンズを保持する本体部とともに前記駆動環の外側に延びる腕部とを有し、前記駆動環に対して相対的に光軸方向に移動可能なレンズホルダーと、前記レンズホルダーを保持するベース部材と、前記ベース部材に固定されて前記レンズホルダーの前記腕部に係合されて前記レンズホルダーの光軸方向の移動を案内する第１軸と、前記第１軸に沿って前記レンズホルダーを光軸方向に移動させる第１モーターと、前記駆動環を回転駆動する第２モーターと、を有し、前記駆動環は、切り欠きを有し、前記レンズホルダーの前記腕部は前記第１モーターを駆動することで前記切り欠き内を光軸方向に移動し、前記駆動環の内周面には、周方向において異なる位相に駆動溝が配置され、前記異なる位相に配置された複数の駆動溝は、前記切り欠きが位置する位相及び前記切り欠きが位置しない位相の両方に設けられていることを特徴とする。かかるレンズ鏡筒を有する撮像装置も本発明の別の側面を構成する。

本発明は、小型のレンズ鏡筒及び撮像装置を提供することができる。

本実施例のレンズ鏡筒の部分斜視図である。 本実施例の撮像装置の斜視図である。 図１に示すレンズ鏡筒の正面図である。 図２に示すレンズ鏡筒の分解斜視図である。 図４に示すレンズ鏡筒のフォーカスユニットの分解斜視図である。 図４に示す駆動環及びフォーカスレンズホルダーの正面図である。 図５に示すフォーカスレンズホルダー及びガイド軸の側面図である。 図１の側面図である。 図１の−Ｚ方向からの斜視図である。 図１の背面図である。

図２は、本実施例のカメラ（撮像装置）１の斜視図である。図２に示すように、カメラ１は、カメラ筐体２とレンズ鏡筒３を有する。レンズ鏡筒３は、撮影時にカメラ筐体２の前面から繰り出し（突出し）、収納時にカメラ筐体２に繰り込む（沈胴する）沈胴式のレンズ鏡筒であり、小型化が要求されている。カメラ筐体２はフォーカス機構を含む各種の構成部材を収納する。レンズ鏡筒３は、撮像レンズの焦点距離を変更することができる。

図３はレンズ鏡筒３の正面図、図４はレンズ鏡筒３の分解斜視図である。図３において右側を＋Ｘ方向、上側を＋Ｙ方向、図４において被写体側の光軸方向を＋Ｚ方向と定義する。

レンズ鏡筒３は二段沈胴式であり、撮影時と沈胴時で図４に一点鎖線で示す光軸方向（Ｚ方向）の長さを変化させることができる。レンズ鏡筒３は第１レンズ２２、第２レンズ２６及びフォーカスレンズ８２からなる３群の撮影レンズ群を有する。第１レンズ２２は第１筒ユニットである第１レンズ保持部材２１に、第２レンズ２６は第２筒ユニットの第２レンズユニット２５に、フォーカスレンズ８２は第３筒ユニットのフォーカスレンズホルダー８３に保持されている。

図４に示すように、第２筒ユニットはバヨネット結合されたカム環（カム筒）２３と直進筒２４と、第２レンズユニット２５と、を有する。

カム環２３は第１レンズ保持部材２１を駆動し、直進筒２４は第１レンズ保持部材２１を光軸方向の移動（直進）を規制する。バヨネット結合によりカム環２３は直進筒２４に対して回転可能に支持され、カム環２３と直進筒２４はＺ方向に一体となって移動される。

カム環２３部の内周面には第１レンズ保持部材２１を駆動するための駆動カム（カム溝）２３ａが設けられ、第１レンズ保持部材２１の外周にはカム環２３の駆動カム２３ａと係合するカムピン２１ａが設けられている。駆動カム２３ａは第１レンズ保持部材２１の光軸方向の移動（量）を制御する。

また、カム環２３の内周面には第２レンズユニット２５を駆動するための駆動カム（カム溝）２３ｂが設けられている。駆動カム２３ｂには第２レンズユニット２５のカムピン２５ａが係合し、駆動カム２３ｂは第２レンズユニット２５の光軸方向の移動（量）を制御する。

また、カム環２３の外周面には第３筒ユニットの固定筒７１の駆動カム７１ａと係合するカムピン２３ｄ及び駆動環７２と係合する駆動ピン２３ｅが設けられている。カムピン２３ｄと駆動ピン２３ｅは、それぞれ、光軸の周りに１２０°間隔で設けられている。カムピン２３ｄは固定筒７１の駆動カム７１ａと係合し、駆動カム７１ａの軌跡に倣ってカム環２３が光軸方向へ移動する。駆動ピン２３ｅは駆動環７２の駆動溝（キー溝）７２ａと係合し、カム環２３は駆動環７２と共に回転する。

直進筒２４は、第１レンズ保持部材２１を光軸方向の移動（量）を規制するための直進溝２４ａ、第２レンズユニット２５の光軸方向の移動（量）を規制するための直進溝２４ｂ、固定筒７１から光軸方向の移動（量）が規制される規制部２４ｃを有する。

第２レンズユニット２５は、第２レンズ２６、第２レンズ２６の後方に配置されたシャッターユニット、シャッターユニットに電力を供給するフレキシブルプリント基板２７、外周に設けられてカム環２３の駆動カム２３ｂと係合するカムピン２５ａを有する。

フレキシブルプリント基板２７は第２レンズユニット２５から不図示の固定筒７１の穴に挿通され第３筒ユニットの駆動環７２の溝７２ｄを介して駆動環７２の内部から外部に（そしてレンズ鏡筒３の外部に）導出される。

カム環２３が回転すると第１レンズ保持部材２１及び第２レンズユニット２５は直進筒２４に光軸方向の移動が規制されているために駆動カム２３ａ及び駆動カム２３ｂのカム軌跡に従ってＺ方向（光軸方向）へ移動する。駆動カム２３ａ及び駆動カム２３ｂはカム環２３の回転角度が大きいほど繰り出し量と回転角度の比（所謂カムリード）が小さくなり、安定したレンズ鏡筒の駆動が可能である。

第３筒ユニットは、カバー部材７０、固定筒７１、駆動環（回転筒）７２及びフォーカスユニット８０を有する。フォーカスユニット８０は、フォーカス駆動モーター８１、ズーム駆動モーター９０、撮像素子等を保持する。

カバー部材（カバー筒）７０は、レンズ鏡筒３の全体を覆い、駆動環７２のスラストガタを受ける。

固定筒７１は、カム環２３の外周に配置される。固定筒７１の内周には、カム環２３の移動を規制するためにカムピン２３ｄと係合する駆動カム（カム溝）７１ａ及び直進筒２４を直進規制するための直進規制溝（カム溝）７１ｂが設けられる。また、固定筒７１は、駆動カム７１ａとカム軌跡を同一とし、貫通する穴形状の駆動溝７１ｃを有する。駆動溝７１ｃにはカム環２３の駆動ピン２３ｅが挿通される。

駆動環７２は、固定筒７１の外周に設けられ、中空円筒形状を有し、カム環２３を回転駆動する。駆動環７２は、カム環２３の駆動ピン２３ｅが係合する駆動溝７２ａを有する。カム環２３の駆動ピン２３ｅは固定筒７１の駆動溝７１ｃを介して駆動環７２の駆動溝７２ａと係合する。駆動環７２が回転するとカム環２３に回転力を伝達することが可能となる。また、駆動環７２の中空円筒形状の外周面にはギア７２ｂが設けられ、駆動環７２はギア７２ｂを介して光軸を中心に回転される。

特許文献１と特許文献２は、ヘリコイドによるカム環の駆動を行うため、カム環の光軸方向の駆動の自由度が少なく、高倍率の鏡筒を実現しにくい。これに対して、ギア７２ｂは、歯筋（又は谷部の方向）が光軸方向に平行であるため、カム環の光軸方向の駆動の自由度を確保している。

固定筒７１のＺ方向後部にはフォーカスユニット８０が設けられている。図５はフォーカス機構の分解斜視図である。図６は、フォーカスユニット８０の正面図である。図５に示すように、フォーカスユニット８０は、フォーカス駆動モーター８１、フォーカス駆動モーター８１に連結されたフォーカス機構、ズーム駆動モーター９０、ズーム駆動モーター９０に連結された減速ギア機構を有する。

フォーカス機構は、フォーカスレンズ８２、フォーカスレンズホルダー８３、ガイド軸８４、片寄せばね８５、ベース部材８８を有する。

フォーカス駆動モーター８１はフォーカスレンズ８２を駆動し、図３において−Ｘ＋Ｙ方向に設けられている。フォーカス駆動モーター８１のモーター回転軸上には駆動スクリュー８６が取り付けられている。フォーカス駆動モーター８１に通電することによって駆動スクリュー８６が回転する。

フォーカスレンズ８２は、光軸方向に移動されることによって撮影レンズの焦点調節に使用される。

フォーカスレンズホルダー８３は駆動環７２の内側に位置してフォーカスレンズ８２を保持する本体部８３ａと、本体部８３ａから駆動環７２（及び固定筒７１）の径方向外側に延びる腕部８３ｂと、を有する。フォーカスレンズホルダー８３は腕部８３ｂを介してガイド軸８４と係合し、駆動環７２に対して相対的に光軸方向に移動することができる。

ガイド軸（第１軸）８４はフォーカスレンズホルダー８３の回転を規制すると共にフォーカスレンズホルダー８３の光軸方向（Ｚ方向）の移動を案内する。ガイド軸８４は、ベース部材８８に固定される。

片寄せばね８５はフォーカスレンズホルダー８３に取り付けられる引張ばねである。片寄せばね８５はベース部材８８とフォーカスレンズホルダー８３との間に掛けられ、＋Ｚ方向にフォーカスレンズホルダー８３を付勢している。

駆動ナット８７は駆動スクリュー８６にねじ結合するように設けられ、図６に示すように、フォーカスレンズホルダー８３の位置決め軸８３ｃによってその回転が規制されている。フォーカスレンズホルダー８３はガイド軸８４によりその回転が規制されていると同時に片寄せばね８５によって＋Ｚ方向に付勢されているので、駆動スクリュー８６が回転すると、ねじ作用によって駆動ナット８７がＺ方向に移動可能となる。そして、駆動ナット８７の移動に伴ってフォーカスレンズホルダー８３はＺ方向へ移動可能となる。

ベース部材８８はフォーカスレンズホルダー８３やフォーカス駆動モーター８１などのフォーカス機構及びズーム機構を保持する。ベース部材８８は固定筒７１と結合される。なお、図６は、便宜上、ベース部材８８の振れ止め軸（第２軸）８８ａのみを示している。

特許文献２は、ガイド軸及び振れ止め軸がレンズ鏡筒の外側に配置しているため、レンズ鏡筒が大型化する。更に、レンズホルダーの腕部が長くなり、レンズホルダーの強度が不足し、駆動中に偏芯や傾き等が起き易くなり像ブレの原因となるおそれもある。

これに対して、本実施例においては、図４及び図６に示すように、ベース部材８８には振れ止め軸８８ａが固定され、振れ止め軸８８ａはフォーカスレンズホルダー８３の本体部８３ａに係合される。ガイド軸８４と振れ止め軸８８ａによってフォーカスレンズホルダー８３の光軸方向の移動を案内すると共に光軸周りの回転を規制する。ガイド軸８４は振れ止め軸８８ａよりも長い。ガイド軸８４と振れ止め軸８８ａの距離が近いので、フォーカスレンズホルダー８３の移動時の振れを低減することができる。また、振れ止め軸８８ａは駆動環７２の内部に配置されており、レンズ鏡筒３の小型化に効果的である。

ズーム駆動モーター９０は、図３において＋Ｘ−Ｙ方向に配置され、駆動環７２を回転する。図５に示すように、ズーム駆動モーター９０はベース部材８８に取り付けられている。

減速ギア機構は、図５に示すように、ウォームギア９１、減速ギア列９２、ギアカバー９３を有する。ウォームギア９１は、ズーム駆動モーター９０のモーター回転軸の先端に一体に取り付けられ、ウォームギア９１に連結するように減速ギア列９２が取り付けられる。減速ギア列９２は駆動環７２のギア７２ｂに連結される。ギア７２ｂと係合する減速ギア列９２のギアの歯筋（又は谷部）も光軸方向に平行である。ギアカバー９３はベース部材８８に取り付けられ、減速ギア列９２のＺ方向のガタを規制する。

ズーム動作において、カメラ１の電源がオンになるとズーム駆動モーター９０が通電され、減速ギア列９２を介して駆動環７２が回転する。駆動環７２が回転すると駆動溝７２ａとカム環２３の駆動ピン２３ｅの係合によってカム環２３が回転し、カム環２３は固定筒７１のカム溝７１ａの軌跡に従って、回転しつつ繰り出し・繰り込み動作を行う。カム環２３が回転するとカム環２３の内部の駆動カム２３ａ及び駆動カム２３ｂの軌跡に従って第１レンズ保持部材２１及び第２レンズユニット２５は光軸方向に繰り出し・繰り込みを行う。この結果、レンズ鏡筒３は所望の位置に撮影レンズを繰り出し・繰り込みを行い、フォーカスレンズ８２を駆動することによって撮影することができる。

図７は、フォーカスレンズホルダー８３及びガイド軸８４の側面図である。フォーカス機構はフォーカスレンズ８２を正しくＺ方向に直進駆動するために係合長さＬ１を大きく確保する必要がある。係合長さＬ１が短いと片寄せばね８５の影響でフォーカスレンズホルダー８３が傾くおそれがあり、また、フォーカスレンズホルダー８３の駆動時にスティックスリップ現象を生じて正確に及び高速に駆動することが困難になる。

この場合、固定筒７１の内部に係合長さＬ１を設定すると係合長さＬ１が長くなるに従って第２レンズユニット２５などの配置に制限が生じ、レンズ鏡筒３の寸法を径方向と厚み方向において共に大きくしなければならず、小型化の要請に反する。そこで、本実施例は、駆動環７２の外部にフォーカス機構を配置して駆動環７２より内側の固定筒７１の内部配置の自由度を高め、これにより、レンズ鏡筒３の小型化を図っている。

一方、振れ止め部８８ａと嵌合する長さＬ２はスティックスリップ現象の影響が小さいために係合長さＬ１よりも小さくすることが可能であり、駆動環７２の内部に設定してもレンズ鏡筒３の小型化を阻害しない。

図１は、駆動環７２、フォーカスレンズホルダー８３及びガイド軸８４の−Ｚ方向からの斜視図である。図８は図１の側面図である。図９は−Ｚ方向からの斜視図である。図１及び図８はカメラ１の沈胴状態の図であり、図９は駆動環７２が回転して撮影状態になった時の図である。

駆動環７２は、図１の斜線で示される位置に切り欠き７２ｃを有する。図８に示すように、カメラ１の沈胴時では、フォーカスレンズホルダー８３は−Ｚ方向に繰りこんでおり、駆動環７２の切り欠き７２ｃの端面に相当する面と腕部８３ｂとの間の距離はＬ３である。

図９に示すように、カメラ１の電源がオンになると駆動環７２がＡ方向に回転し、レンズ鏡筒３が繰り出す。駆動環７２の回転に従って切り欠き７２ｃが回転するので、フォーカスレンズホルダー８３の腕部８３ｂは駆動環７２の切り欠き７２ｃの幅Ｌ４の範囲内で切り欠き７２ｃにＺ方向に沿って進入及び退避が可能となる。なお、沈胴状態で腕部８３ｂは切り欠き７２ｃから退避し、撮影状態で進入する。腕部８３ｂが駆動環７２の切り欠き７２ｃに進入することによってフォーカスレンズ８２による焦点調節を行なう。

従来の駆動環には切り欠き７２ｃが存在しなかったので幅Ｌ４を駆動環の外部に−Ｚ方向に確保しなければならずレンズ鏡筒３の大型化を招いていた。そこで、本実施例は、駆動環７２に切り欠き７２ｃを設けてフォーカスストロークも維持しつつレンズ鏡筒３の小型化を実現している。

図１０は、駆動環７２とフォーカスレンズホルダー８３の背面図である。切り欠き７２ｃはギア７２ｂと位相を異ならせて配置されている。即ち、駆動環７２の切り欠き７２ｃは光軸方向から見てギア７２ｂと重ならないように配置されている。このため、駆動環７２のＺ方向の長さを切り欠き７２ｃのある領域では短く、ギア７２ｂのある領域では長く設定することができると共に駆動環７２の回転角度を大きく設定することができる。

駆動環７２には駆動溝７２ａが１２０°の等間隔で配置され、駆動溝７２ａの２本がカム環２３と係合していること、及び、回転角度が大きいほど駆動負荷が低下することから、駆動環７２に切り欠き７２ｃがあってもカム環２３の駆動は安定する。

駆動環７２の長さが長い領域でカム環２３の駆動を行ってカム環２３の繰り出し量を大きくすることができるので高倍率のレンズ鏡筒３を提供することができる。

本実施例ではギア７２ｂと切り欠き７２ｃは回転対称となっているが、Ｚ方向から見て両者が重ならない限り、本発明は本実施例の配置に特に限定されない。このため、ギア７２ｂと切り欠き７２ｃの配置の自由度は大きい。このように、本実施例は、小型で駆動が安定した高倍率な鏡筒を提供することができる。

第２レンズユニット２５にはシャッター機構等に通電するために、フレキシブルプリント基板２７が取り付けられている。レンズ鏡筒３の内部から外部にフレキシブルプリント基板２７を導出するために、駆動環７２には貫通孔（貫通溝）が必要である。その一方で、駆動環７２は繰り出し駆動を安定にするためにある程度の剛性を維持する必要がある。そこで、本実施例は、駆動環７２の溝７２ｄを切り欠き７２ｃの領域の外側に（即ち、Ｚ方向から見て両者が重ならないように）配置している。駆動環７２は切り欠き７２ｃ部以外はＺ方向の長さが長いため、溝７２ｄを配置しても剛性を維持することができる。

これにより、フォーカスレンズ８２の駆動を大きくする要求とレンズ鏡筒３の駆動量を大きくする要求を両立することができる。なお、本実施例においてはフォーカスレンズ８２の駆動について説明したが、レンズ鏡筒３の外部（駆動環７２の外部）からレンズ鏡筒３の内部への駆動を伝達する機構であればフォーカスレンズ８２の駆動と同様に実施することができる。

撮像装置は、被写体の撮像に適用することができる。

１ カメラ（撮像装置）
３ レンズ鏡筒
２３ カム環
７２ 駆動環
７２ｃ 切り欠き
８２ フォーカスレンズ
８３ フォーカスレンズホルダー
８３ａ 本体部
８３ｂ 腕部
８４ ガイド軸（第１軸）
８８ ベース部材
８８ａ 振れ止め軸（第２軸）

Claims (7)

1. 外周面に駆動ピンが設けられ、光軸周りに回転可能なカム環と、
   前記カム環の外周に設けられ、中空円筒形状で光軸周りに回転可能な駆動環と、
   前記駆動環の内側に位置してレンズを保持する本体部とともに前記駆動環の外側に延びる腕部とを有し、前記駆動環に対して相対的に光軸方向に移動可能なレンズホルダーと、
   前記レンズホルダーを保持するベース部材と、
   前記ベース部材に固定されて前記レンズホルダーの前記腕部に係合されて前記レンズホルダーの光軸方向の移動を案内する第１軸と、
   前記第１軸に沿って前記レンズホルダーを光軸方向に移動させる第１モーターと、
   前記駆動環を回転駆動する第２モーターと、
   を有し、
   前記駆動環は、切り欠きを有し、前記レンズホルダーの前記腕部は前記第１モーターを駆動することで前記切り欠き内を光軸方向に移動し、
   前記駆動環の内周面には、周方向において異なる位相に駆動溝が配置され、
   前記異なる位相に配置された複数の駆動溝は、前記切り欠きが位置する位相及び前記切り欠きが位置しない位相の両方に設けられていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記レンズホルダーの前記腕部は、光軸方向において、沈胴状態にて前記切り欠きから退避し、撮影状態にて前記切り欠きに進入することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記ベース部材に固定されて前記レンズホルダーの前記本体部に係合された第２軸を更に有し、
   前記第１軸と前記第２軸によって前記レンズホルダーの前記光軸方向の移動を案内すると共に前記光軸周りの回転を規制することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第１軸は前記第２軸よりも長く、前記第２軸は、前記駆動環の内部に設けら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。
5. 前記レンズはフォーカスレンズであり、前記レンズホルダーの前記腕部が前記駆動環の前記切り欠きに進入することによって焦点調節を行なうことを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記異なる位相に配置された複数の駆動溝は、１２０°の等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を有する撮像装置。