JP5679736B2 - Lens barrel and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、プリズムやミラー等の屈曲系光学素子を有するレンズ鏡筒及び該レンズ鏡筒を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to a lens barrel having a bending optical element such as a prism and a mirror, and an imaging apparatus having the lens barrel .
被写体側のレンズを保持した状態で収納位置と撮影位置の間を第1の光軸方向に移動可能に設けられた被写体側レンズ枠と、被写体側のレンズを介して入射した光束を第1の光軸と交差する第2の光軸方向に屈曲させて撮像素子に導くプリズムとを備えるレンズ鏡筒が知られている。プリズムは、被写体側レンズ枠が撮影位置にあるときには、被写体側レンズ枠の第1の光軸方向の後方に配置されて入射光束を撮像素子側に屈曲させる。また、プリズムは、被写体側レンズ枠が収納位置にあるときには、被写体側レンズ枠の収納空間を確保するために、被写体側レンズ枠の後方から第2の光軸方向に沿って退避位置に移動する(特許文献1参照)。 A subject-side lens frame provided so as to be movable in the first optical axis direction between the storage position and the photographing position while holding the subject-side lens, and a light beam incident through the subject-side lens There is known a lens barrel that includes a prism that is bent in a second optical axis direction intersecting the optical axis and guided to an image sensor. The prism is arranged behind the subject side lens frame in the first optical axis direction to bend the incident light beam toward the image sensor when the subject side lens frame is at the photographing position. Further, when the subject-side lens frame is in the storage position, the prism moves from the rear of the subject-side lens frame to the retracted position along the second optical axis direction in order to secure a storage space for the subject-side lens frame. (See Patent Document 1).
上述したレンズ鏡筒は、プリズムを保持するプリズム保持部材を撮影位置と退避位置との間で第2の光軸方向に沿って移動可能にするために2本のガイド軸で支持されている。撮影状態において、ガイド軸に支持されたプリズム保持部材を、プリズム保持部材に設けられたラックとこのラックと噛み合って駆動力を伝達するプリズム駆動ギアとによって駆動させると、プリズム保持部材は撮影側ストッパに当接して撮影位置で停止する。このとき、プリズム駆動ギアの圧力角方向に生じる分力がガイド軸に対して直交方向に加わることで、ガイド軸に変形が生じるおそれがある。また、ガイド軸が変形することにより、ガイド軸に支持される第3レンズ群と第4レンズ群が偏芯するという問題が生じる。 The lens barrel described above is supported by two guide shafts so that the prism holding member that holds the prism can be moved between the photographing position and the retracted position along the second optical axis direction. In the photographing state, when the prism holding member supported by the guide shaft is driven by a rack provided on the prism holding member and a prism driving gear that meshes with the rack and transmits a driving force, the prism holding member becomes a photographing side stopper. To stop at the shooting position. At this time, a component force generated in the pressure angle direction of the prism drive gear is applied in a direction orthogonal to the guide shaft, and thus the guide shaft may be deformed. Further, the deformation of the guide shaft causes a problem that the third lens group and the fourth lens group supported by the guide shaft are decentered.
本発明は、ガイド軸に支持されて駆動されるレンズ群の偏芯倒れの発生を抑制することができるレンズ鏡筒及び撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a lens barrel and an image pickup device capable of suppressing the occurrence of collapse eccentricity of the lens group to be driven is supported by the guide shaft.
本発明に係るレンズ鏡筒は、光学素子と、平行に配置された2本のガイド軸により支持され、前記光学素子を保持する保持部材と、前記2本のガイド軸により支持され、前記2本のガイド軸の軸方向に沿って移動可能なレンズと、前記保持部材において前記2本のガイド軸のうちの1本のガイド軸と係合する係合部に前記1本のガイド軸と平行に設けられたラックギアと、前記ラックギアに噛み合い、駆動手段から伝達される駆動力を回転動作によって前記ラックギアに伝達することで、前記保持部材を前記2本のガイド軸の長さ方向に駆動する光学素子駆動ギアと、前記1本のガイド軸を挟むように前記光学素子駆動ギアと対向する位置に配置されたガイド軸規制部材と、前記光学素子が撮影位置にあるときに前記保持部材を前記1本のガイド軸に設けられたストッパ部材に対して付勢する付勢手段とを備え、前記ガイド軸規制部材は、前記付勢手段により前記保持部材がストッパ部材に付勢されているときに前記1本のガイド軸において前記光学素子駆動ギアの圧力角方向の分力を受ける位置に配置されていること特徴とする。 The lens barrel according to the present invention is supported by an optical element and two guide shafts arranged in parallel, is supported by a holding member that holds the optical element, and the two guide shafts, and the two and movable lens along an axial direction of the guide shaft, and said one guide shaft engaging portion to be engaged with one guide shaft of Oite the two guide shafts to the holding member The holding gear is driven in the length direction of the two guide shafts by meshing with the rack gear provided in parallel with the rack gear and transmitting the driving force transmitted from the driving means to the rack gear by a rotating operation. An optical element driving gear, a guide shaft restricting member disposed at a position facing the optical element driving gear so as to sandwich the one guide shaft, and the holding member when the optical element is at a photographing position. 1 moth And a biasing means for biasing against the stopper member provided in the de-axis, the guide shaft regulating member, the one when the holding member by the biasing means is biased to the stopper member The guide shaft is arranged at a position to receive a component force in the pressure angle direction of the optical element driving gear .
本発明によれば、レンズ群を支持するガイド軸を挟んで光学素子駆動ギアと対向する位置にガイド軸規制部材を配置したことにより、ガイド軸の変形を抑制することができ、これにより、レンズ群の偏芯倒れの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the guide shaft restricting member is disposed at a position facing the optical element driving gear with the guide shaft supporting the lens group interposed therebetween, so that the deformation of the guide shaft can be suppressed. Occurrence of the eccentric collapse of the group can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、所謂、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載される、ズーム機能を備えるレンズ鏡筒を具体例として取り上げることとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a lens barrel having a zoom function mounted on an imaging apparatus such as a so-called digital camera is taken as a specific example.
図1は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の概略構造を示す断面図であり、レンズ鏡筒が画角の最も広い撮影位置(以下「WIDE位置」という)にある状態を示している。このレンズ鏡筒は、第1レンズ群10、第2レンズ群20、プリズム5、固定筒62、カム筒61及び直進ガイド筒63を備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a lens barrel according to an embodiment of the present invention, and shows a state where the lens barrel is at a photographing position having the widest angle of view (hereinafter referred to as “WIDE position”). . The lens barrel includes a
第1レンズ群10は、1群鏡筒11に1群レンズ1が保持された構造を有し、第2レンズ群20は、2群鏡筒21に2群レンズ2が保持された構造を有している。1群レンズ1と2群レンズ2とを通して入射した光束は、1群レンズ1及び2群レンズ2の光軸A(第1の光軸)に対して略90°の角度で交差する光軸B(第2の光軸)の方向にプリズム5により屈曲されて、撮像素子8に導かれる。
The
プリズム5は、屈曲系の光学素子の一例である。プリズム5は、保持部材6に保持されており、保持部材6に保持された状態で光軸Bに沿って移動可能である。プリズム5と撮像素子8との間には、光軸Bに沿って、第3レンズ群30、第4レンズ群40及び光学フィルタ7が配置されている。
The
第3レンズ群30は、前地板32に固定されたシャッタ機構(不図示)と、後地板34に保持された3群レンズ3とを備え、前地板32と後地板34とは互いにねじ等により結合されている。第3レンズ群30が、光軸Bに沿って移動することで変倍動作(ズーミング)が行われる。第4レンズ群40は、4群レンズホルダ41に4群レンズ4が保持された構造となっており、第4レンズ群40が光軸Bに沿って移動することにより、変倍動作と合焦動作(フォーカシング)が行われる。光学フィルタ7としては、空間周波数の高い光をカットするためのローパスフィルタ機能や赤外光をカットする機能等を有するものが用いられる。
The
図2は、図1に示すレンズ鏡筒の概略構造を示す別の断面図であり、レンズ鏡筒が画角の最も狭い撮影位置(以下「TELE位置」という)にある状態を示している。レンズ鏡筒がTELE位置にある状態では、第1レンズ群10が光軸Aに沿って被写体側に繰り出すと共に、第2レンズ群20が光軸Aに沿って後退してプリズム5に接近した位置で停止する。第3レンズ群30は、光軸Bに沿ってプリズム5に向かって移動して、プリズム5に接近した位置で停止する。また、第4レンズ群40は、光軸Bに沿って撮像素子8に向かって移動し、撮像素子8に接近した位置で停止する。
FIG. 2 is another cross-sectional view showing a schematic structure of the lens barrel shown in FIG. 1, and shows a state in which the lens barrel is at a photographing position having the narrowest angle of view (hereinafter referred to as “TELE position”). In a state where the lens barrel is in the TELE position, the
図3は、図1に示すレンズ鏡筒の概略構造を示す別の断面図であり、レンズ鏡筒がデジタルカメラの本体に収納された状態(以下「SINK位置」という)を示している。レンズ鏡筒がSINK位置にある状態では、プリズム5、第3レンズ群30及び第4レンズ群40は、互いに干渉しないように光軸Bに沿って撮像素子8側に移動する。これにより、第2レンズ群20及び第1レンズ群10の後方に収納空間が形成され、第2レンズ群20及び第1レンズ群10は、形成された収納空間へ光軸Aに沿って後退し、収納される。
FIG. 3 is another cross-sectional view showing a schematic structure of the lens barrel shown in FIG. 1, and shows a state in which the lens barrel is housed in the main body of the digital camera (hereinafter referred to as “SINK position”). When the lens barrel is in the SINK position, the
固定筒62の内周部には、カム筒61の外周部に設けられたカムピン(不図示)がカム係合するカム溝62a(図6参照)が、周方向に略等間隔で複数箇所に形成されている。カム筒61の外周部には、駆動ギア60(図4参照)と噛合するギア部61a(図4参照)が形成されており、駆動ギア60から駆動力がギア部61aに伝達されることで、カム筒61の回転駆動が行われる。このとき、固定筒62のカム溝62aとカム筒61の外周部に設けられたカムピンとのカム作用により、カム筒61は光軸Aに沿って進退する。また、カム筒61の内周部には不図示の1群カム溝及び2群カム溝が形成されている。
直進ガイド筒63は、カム筒61の内周側に配置されており、カム筒61と一体となって回転可能、且つ、光軸A方向に移動可能となっている。カム筒61と直進ガイド筒63との間には第1レンズ群10を構成する1群鏡筒11が配置されており、1群鏡筒11の外周部に設けられたカムピン(不図示)がカム筒61の内周部に設けられた1群カム溝とカム係合している。また、直進ガイド筒63の外周部には、光軸Aに沿って延びる直進溝(不図示)が形成されており、この直進溝に1群鏡筒11の内周部に設けられた凸部(不図示)が係合することにより、1群鏡筒11の回転方向の動きが規制されている。
The
直進ガイド筒63の内周側に第2レンズ群20が配置されており、第2レンズ群20を構成する2群鏡筒21の外周部に設けられたカムピン(不図示)が、カム筒61の内周部に設けられた2群カム溝にカム係合する。また、直進ガイド筒63には光軸A方向に貫通溝(不図示)が形成されており、この貫通溝に2群鏡筒21の外周部に設けられたカムピンの根元に配置された係合部が係合することにより、2群鏡筒21の回転方向の動きが規制されている。
The
カム筒61が回転すると、1群鏡筒11の内周部に設けられた凸部が直進ガイド筒63に形成された直進溝を光軸A方向に摺動しながら、1群鏡筒11がカム筒61に対して光軸Aに沿って進退する。この動作は、カム筒61の内周部に設けられた1群カム溝と1群鏡筒11の外周部に設けられたカムピンとのカム作用によって実現される。したがって、カム筒61が固定筒62に対して光軸Aに沿って進退すると、カム筒61に対して1群鏡筒11が光軸Aに沿って進退して、1群レンズ1がSINK位置(収納位置)と撮影位置(WIDE位置〜TELE位置)との間を移動する。これと同様の動作によって2群レンズ2も収納位置と撮影位置との間を移動する。なお、以上の説明に係る構成は、一般的なカム筒を用いたレンズ移動機構の構成である。
When the
次に、図4〜図11を参照して、カム筒61にモータの駆動力を伝達する伝達機構、及びプリズム5にモータの駆動力を伝達する伝達機構について説明する。
Next, a transmission mechanism that transmits the driving force of the motor to the
図4は、カム筒61及びプリズム5を駆動する機構の一部を分解して示す斜視図である。また、図5は、図4のカム筒61及びプリズム5を駆動する機構の一部の更に一部分を示す斜視断面図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a part of the mechanism for driving the
図4及び図5において、SWモータ51は、第1レンズ群10及び第2レンズ群20をSINK位置とWIDE位置の間で移動させるための駆動源である。TWモータ53は、第1レンズ群10及び第2レンズ群20をTELE位置とWIDE位置との間で移動させるための駆動源である。SWモータ51のモータ軸にはウォームギア52が圧入され、TWモータ53のモータ軸にはウォームギア54が圧入されている。
4 and 5, the
ウォームギア52とウォームギア54との間には、被写体側(図4及び図5の上側)から順に光軸Aと平行に、ズームリングギア55、ズームキャリアギア56及び太陽ギア列57が同軸で配置されている。
Between the
太陽ギア列57は、3段の平ギアからなる太陽ギア57a〜57cを備えており、太陽ギア57aと斜歯ギアとが噛合することによって斜歯ギアを介してウォームギア52と噛合している。
The
ズームキャリアギア56は、ギア部56aと、ギア部56aにおいて被写体側を向く面に周方向に略等間隔で突設された3本の軸部56bを備え、3本の軸部56bにはそれぞれズーム遊星ギア58が軸支されている。ギア部56aにはウォームギア54が斜歯ギア等を介して噛合しており、ズーム遊星ギア58は太陽ギア57bと噛合している。
The
ズームリングギア55は、内歯ギア55aと外歯ギア55bとを備えている。内歯ギア55aはズーム遊星ギア58と噛合し、外歯ギア55bはアイドラギア59を介して駆動ギア60と噛合しており、駆動ギア60はカム筒61のギア部61aと噛合している。
The
上述の通り、TWモータ53及びSWモータ51とギア部61aとの間に配置されるギア列が、カム筒61にTWモータ53及びSWモータ51の駆動力を伝達する伝達機構を構成している。
As described above, the gear train disposed between the
次に、プリズム駆動部80について説明する。プリズム駆動部80では、図4に示されるように、太陽ギア列57の下側で被写体側から順に、プリズム遊星ギア83、プリズムキャリア81、トーションバネ84及びプリズムディレイギア82が、太陽ギア列57と同軸に配置されている。
Next, the
プリズムキャリア81の被写体側を向く面には、3本の軸部が周方向に略等間隔で突設されており、これら3本の軸部にはそれぞれ、プリズム遊星ギア83が軸支されている。プリズム遊星ギア83は、太陽ギア57c及びギア地板(不図示)に固定された内歯ギア(不図示)と噛合している。
On the surface of the
プリズムディレイギア82は、プリズムキャリア81に回転自在に軸支されている。プリズムディレイギア82のギア部には、光学素子駆動ギアとしてのプリズム駆動ギア85が噛合している。プリズムキャリア81及びプリズムディレイギア82にはそれぞれ、掛止部81b及び掛止部82bが互いに対向する方向に延びるように形成されており、掛止部81bは掛止部82bよりも径方向内側に配置されている(図8参照)。
The
トーションバネ84は、後に説明する図8に示されるように、コイル部と、コイル部の軸方向両端から径方向外側に延びる2本の腕部84a,84bとを備えている。2本の腕部84a,84bは、プリズムディレイギア82及びプリズムキャリア81の掛止部82b,81bに掛止される。トーションバネ84は、掛止部82b及び掛止部81bが同位相に配置された状態でプリズム駆動部80に組み込まれる(図8(b)参照)。このとき、トーションバネ84は、腕部84aが掛止部81bに掛止されると共に腕部84bが掛止部82bに掛止されて、プリチャージされている。
As shown in FIG. 8 to be described later, the
この状態で、プリズムディレイギア82の回転を自由にして、プリズムキャリア81を回転させると、プリズムキャリア81、プリズムディレイギア82及びトーションバネ84が一体的に回転する。一方、プリズムディレイギア82の回転を規制した状態で、プリズムキャリア81を回転させると、トーションバネ84をオーバーチャージしながらプリズムキャリア81のみが回転する。
In this state, when the
図6は、プリズム5を保持する保持部材6とプリズム駆動部80の一部を示す平面図である。保持部材6は、互いに平行配置されて光軸B方向に延びる2本のガイド軸86,87に対してそれぞれ移動可能に係合する係合部6a,6bを備えている。係合部6aにはラックギア6cが形成されており、ラックギア6cはプリズム駆動ギア85と噛合している。このような構造によって、プリズム駆動ギア85の回転動作がラックギア6cに伝達されると、保持部材6がプリズム5と一体となって光軸Bに沿って進退する。
FIG. 6 is a plan view showing a part of the holding
このように本実施形態では、太陽ギア列57とラックギア6cとの間に配置したギア列により、プリズム5にSWモータ51及びTWモータ53の駆動力を伝達する伝達機構を構成している。また、カム筒61にTWモータ53及びSWモータ51の駆動力を伝達する伝達機構を、カム筒61の光軸A方向の投影範囲に配置している。
Thus, in the present embodiment, a transmission mechanism that transmits the driving force of the
再び図4及び図5を参照して、カム筒61とプリズム5の動作について説明する。SWモータ51を駆動させてTWモータ53を停止させた場合、SWモータ51から駆動力が太陽ギア列57に伝達されて太陽ギア列57が回転する。一方、TWモータ53に接続されているズームキャリアギア56は停止した状態となる。そのため、ズーム遊星ギア58は、公転せずに自転のみする。
The operation of the
例えば、太陽ギア57bの歯数を9、ズーム遊星ギア58の歯数を10、ズームリングギア55の内歯ギア55aの歯数を30とした場合、太陽ギア列57の回転は1/3.33倍に減速されてズームリングギア55に伝達される。これにより、ズームリングギア55の外歯ギア55bの回転がアイドラギア59を介して駆動ギア60に伝達され、駆動ギア60の回転がカム筒61のギア部61aに伝達されて、カム筒61が回転駆動される。
For example, when the number of teeth of the
このときのズームリングギア55の回転方向は、太陽ギア列57の回転方向の逆方向となる。このとき、太陽ギア列57の回転がプリズム遊星ギア83を経てプリズムキャリア81に伝達される。ここで、保持部材6が光軸B方向に移動可能な場合、トーションバネ84とプリズムディレイギア82がプリズムキャリア81と一体に回転し、保持部材6を光軸B方向で進退させる。一方、保持部材6の光軸B方向の移動が規制されている場合、プリズムディレイギア82も回転できないため、トーションバネ84がオーバーチャージされながらプリズムキャリア81の回転が吸収される。
At this time, the rotation direction of the
SWモータ51を停止させ、TWモータ53を駆動させた場合、SWモータ51に接続されている太陽ギア57は停止し、TWモータ53に接続されているズームキャリアギア56は回転する。そのため、ズーム遊星ギア58は自転し、且つ、公転する。例えば、太陽ギア57bの歯数を9、ズーム遊星ギア58の歯数を10、ズームリングギア55の内歯ギア55aの歯数を30とすると、ズームキャリアギア56の回転は1.3倍に増速されてズームリングギア55に伝達される。こうして、上記のSWモータ51を駆動させてTWモータ53を停止させた場合と同様に、カム筒61が回転駆動される。
When the
このときのズームリングギア55の回転方向は、ズームキャリアギア56の回転方向と同じ方向になる。そして、このとき、太陽ギア57が停止しているため、プリズムキャリア81も停止しており、保持部材6には駆動力は伝達されない。
At this time, the rotation direction of the
SWモータ51とTWモータ53とを同時に駆動させた場合、ズームリングギア55には、合成された回転数が伝達される。例えば、太陽ギア57をCW(時計回り)方向に1rpm、ズームキャリアギア56をCW方向に1rpmの各回転速度で回転させた場合を考える。この場合、太陽ギア列57によってズームリングギア55に伝達されるはずの回転速度は、CCW(反時計回り)方向に0.3rpmであり、ズームキャリアギア56によってズームリングギア55に伝達されるはずの回転速度は、CW方向に1.3rpmである。よって、これらの回転速度を合成すると、ズームリングギア55はCW方向に1rpmの回転速度で回転することになる。
When the
ここで、太陽ギア列57をCW方向に1.3rpm、ズームキャリアギア56をCW方向に0.3rpmの各回転速度で回転させた場合を考える。太陽ギア57によってズームリングギア55に伝達されるはずの回転速度は、CCW方向に0.39rpmであり、ズームキャリアギア56によってズームリングギア55に伝達されるはずの回転速度は、CW方向に0.39rpmである。よって、これらの回転速度を合成すると、ズームリングギア55は停止することになる。
Here, consider a case where the
以上の説明から、SWモータ51とTWモータ53の回転速度と回転方向を適切に選択することにより、カム筒61を停止させた状態でプリズム5を駆動することができることがわかる。また、SWモータ51に接続したギア列の減速比は大きく、TWモータ53に接続したギア列の減速比は小さくなることがわかる。この点については後述する。
From the above description, it can be seen that the
次に、図7乃至図9を参照して、第1レンズ群10及び第2レンズ群20を光軸A方向に繰り出して、プリズム5を撮影位置に配置する動作について説明する。
Next, with reference to FIGS. 7 to 9, the operation of extending the
図7は、固定筒62の内周側展開図である。固定筒62の内周部には、カム筒61の外周部に設けられたカムピンがカム係合するカム溝62aが周方向に略等間隔で複数箇所に形成されている。また、固定筒62の後端部には、プリズム5を保持する保持部材6が光軸B方向に進退する際に通り抜ける切り欠き62bが形成されている。図7中の符号62c,62d,62eは、カム筒61の外周部に設けられたカムピンの位置の例示であるが、これについては後に説明する。
FIG. 7 is a development view of the inner circumference side of the fixed
図8は、プリズムキャリア81とプリズムディレイギア82との位相関係及びトーションバネ84のチャージ量を模式的に示す図である。レンズ鏡筒がSINK位置にあるとき、カム筒61の外周部に設けられたカムピンは、固定筒62のカム溝62a内で図7中の位置62cに配置されている。このとき、プリズムキャリア81とプリズムディレイギア82とは、図7(a)に示すように、トーションバネ84をオーバーチャージさせる位相関係にある。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the phase relationship between the
図9は、プリズム5を保持する保持部材6が撮影側ストッパ6eに当接した状態を示す斜視図である。図7(a)に示される状態では、保持部材6は、トーションバネ84のチャージ力によって光軸Bの退避方向(撮像素子8側)に付勢されているが、図9に示すように、撮影側ストッパ6eに当接することよって退避方向への移動が規制されている。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the holding
レンズ鏡筒をSINK位置から撮影位置へ移動させるためには、まず、SWモータ51をカム筒61の繰り出し方向(被写体側)に回転させる。このとき、カム筒61の外周部に設けられたカムピンは、固定筒62のカム溝62aを図7の右方向に移動し、第1レンズ群10及び第2レンズ群20が、リフトを有する区間で光軸Aに沿って繰り出し方向に移動する。この繰り出し動作の間、プリズムキャリア81も保持部材6を撮影位置に繰り出す方向に回転するが、トーションバネ84がオーバーチャージの状態であるため、プリズムディレイギア82は停止したままとなる。そのため、保持部材6は、退避位置から動かない。
In order to move the lens barrel from the SINK position to the photographing position, first, the
カム筒61が光軸A方向に繰り出して、保持部材6が撮影位置側に移動できる空間が形成されると、図8(b)に示すように、プリズムキャリア81の掛止部81bとプリズムディレイギア82の掛止部82bとの位相が一致する。SWモータ51をカム筒61の繰り出し方向にさらに回転させると、カム筒61の外周部に設けられたカムピンは、固定筒62のカム溝62aを図7の右方向に移動し、同時に保持部材6が撮影位置に向けて移動する。
When the
カム筒61がWIDE位置に達した後、SWモータ51をカム筒61の繰り出し方向に駆動した状態で、TWモータ53をカム筒61の繰り込み方向に駆動する。これにより、カム筒61はWIDE位置で停止した状態で、保持部材6のみが光軸B方向に沿って撮影位置に向けて移動を続ける。
After the
保持部材6は、撮影位置に達すると、図9に示したように、撮影側ストッパ6eに当接して停止し、保持部材6の停止と同時にプリズムディレイギア82も停止する。このとき、SWモータ51をカム筒61の繰り出し方向に駆動し続けることで、プリズムキャリア81が保持部材6を撮影位置に繰り出す方向に回転させ続け、図8(c)に示されるように、トーションバネ84をオーバーチャージさせる。トーションバネ84をある程度オーバーチャージすると、トーションバネ84の作用によって保持部材6が撮影側ストッパ6e側に付勢されるため、撮影時に保持部材6の位置や姿勢を安定させることができるという効果が得られる。
When the holding
ここで、撮影位置では保持部材6は常に撮影側ストッパ6eに付勢されるため、保持部材6を支持しているガイド軸86には、プリズム駆動ギア85の圧力角方向に生じる分力が加わる。図10は、保持部材6を支持するガイド軸86に加わる、プリズム駆動ギア85の圧力角方向に生じる分力を示す図である。この分力Fは、ガイド軸86に対して直角な方向に加わるため、ガイド軸86を変形させるおそれがある。ガイド軸86が変形すると、ガイド軸86に支持された第3レンズ群30、第4レンズ群40が偏芯するという問題が引き起こされる。
Here, since the holding
このような問題が生じないように、本実施形態に係るレンズ鏡筒では、ガイド軸86を挟んでプリズム駆動ギア85と略対向する位置に、ガイド軸86の変形量を規制するためのガイド軸規制部材6dを配置している。そこで、次に、図11を参照してガイド軸86とガイド軸規制部材6dとの関係について説明する。
In order to prevent such a problem, in the lens barrel according to the present embodiment, a guide shaft for restricting the deformation amount of the
図11は、ガイド軸86とガイド軸規制部材6dとの関係を示す断面図である。ガイド軸86とガイド軸規制部材6dの嵌め合いは、両者のクリアランスが0(ゼロ)となることが望ましい。クリアランスが0であれば、ガイド軸86がプリズム駆動ギア85から力を受けてもガイド軸86の変形を抑えることができるため、第3レンズ群30、第4レンズ群40の偏芯精度が実質的に低下することがない。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the relationship between the
しかしながら、実際には、加工公差上、ガイド軸86とガイド軸規制部材6dとのクリアランスをゼロにすることは困難であるため、本実施形態においては、例えば、15μmのクリアランスを設けている。ガイド軸規制部材6dを配置したことによって、ガイド軸86の変形量はクリアランス量に依存するようになる。そのため、ガイド軸86はプリズム駆動ギア85から力を受けて変形しても、第3レンズ群30、第4レンズ群40の偏芯精度を、設けられたクリアランスの範囲内で、安定に維持することができるようになる。
However, in practice, since it is difficult to make the clearance between the
以上の通り、本実施形態では、ガイド軸86を挟んでプリズム駆動ギア85と略対向する位置にガイド軸規制部材6dを配置したことにより、ガイド軸86に支持された第3レンズ群30、第4レンズ群40に偏芯倒れが発生することを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the guide
トーションバネ84が一定のオーバーチャージ状態に達した時点で、SWモータ51とTWモータ53とを停止させる。こうして、第1レンズ群10、第2レンズ群20及びプリズム5は、撮影位置としてのWIDE位置に配置されて、撮影状態となる。カム筒61がWIDE位置に達すると、カム筒61の外周部に設けられたカムピンは、固定筒62のカム溝62a内の、図7に示される位置62dに移動する。その後、第3レンズ群30及び第4レンズ群40を不図示のモータを駆動させて、光軸B方向の所定の位置に移動させる。
When the
レンズ鏡筒をWIDE位置からSINK位置に移動させる場合は、上記のSINK位置からWIDE位置への移動に関する説明に係る動作と逆の動作を行う。すなわち、まず、不図示のモータを駆動して、第3レンズ群30と第4レンズ群40とを光軸Bに沿って撮像素子8側に退避させる。続いて、TWモータ53をカム筒61の繰り出し方向に駆動し、同時にSWモータ51をカム筒61の繰り込み方向に駆動する。これにより、カム筒61は回転せず、プリズムキャリア81のみが保持部材6を撮影位置に繰り出す方向に回転する。
When the lens barrel is moved from the WIDE position to the SINK position, an operation opposite to the operation relating to the movement from the SINK position to the WIDE position is performed. That is, first, a motor (not shown) is driven to retract the
図8(c)に示した状態でのトーションバネ84のオーバーチャージ分だけプリズムキャリア81が回転すると、プリズムキャリア81の掛止部81bとプリズムディレイギア82の掛止部82bの位相が、図8(b)に示されるように一致する。このとき、プリズムディレイギア82は、プリズムキャリア81、トーションバネ84と一体的に保持部材6を退避位置に繰り込む方向に回転して、保持部材6が退避方向に移動する。
When the
保持部材6が退避位置に移動して、カム筒61の後方に収納可能な空間が形成されると、TWモータ53が停止し、SWモータ51のみがカム筒61を繰り込む方向に駆動を続ける。これにより、カム筒61が繰り込みを開始する。保持部材6が退避位置まで移動すると、退避側端部材(不図示)に当接して停止し、同時にプリズムディレイギア82も停止する。
When the holding
SWモータ51は、カム筒61を収納位置まで繰り込ませるために駆動し続けるので、プリズムキャリア81は、トーションバネ84をオーバーチャージしながら、保持部材6を退避位置に繰り込む方向に回転し続ける。カム筒61がSINK位置に収納されて、第1レンズ群10及び第2レンズ群20が収納されると、SWモータ51が停止する。
Since the
レンズ鏡筒をWIDE位置とTELE位置の間で変倍動作する場合は、TWモータ53のみを駆動することにより、保持部材6を光軸B方向に移動させることなく第1レンズ群10と第2レンズ群20とを光軸A方向に移動させることができる。レンズ鏡筒のTELE位置では、カム筒61の外周部に設けられたカムピンは、固定筒62のカム溝62aの、図7に示される位置62eに配置される。
When the lens barrel is zoomed between the WIDE position and the TELE position, by driving only the
次に、SWモータ51に接続したギア列の減速比を大きく、TWモータ53に接続したギア列の減速比を小さく設定することにより得られる効果について説明する。
Next, an effect obtained by setting the reduction ratio of the gear train connected to the
一般的に、固定筒62のカム溝62aのリフト角が大きいSINK位置から撮影領域までの領域の方が、WIDE位置からTELE位置までの撮影領域よりも、カム筒61の駆動負荷が大きい。また、SINK位置から撮影領域までの領域では、レンズバリア(不図示)の作動負荷が更に加わる場合が多いため、減速比が大きいギア列を用いて、モータのトルクを増幅する必要がある。一方、WIDE位置からTELE位置までの撮影領域では、動画等の撮影中にレンズ駆動音が録音されないように、モータの回転数を低く押さえる必要がある。しかし、そのために減速比の大きいギア列を用いると、カム筒61の回転速度が極端に遅くなってしまう。
Generally, the driving load of the
そこで、本実施形態では、カム筒61の負荷が大きいSINK位置から撮影領域までの領域では、減速比の大きいギア列を介してSWモータ51の駆動力をカム筒61に伝達してカム筒61を駆動する。また、WIDE位置からTELE位置までの撮影領域では、減速比の小さいギア列を介してTWモータ53の駆動力をカム筒61に伝達してカム筒61を駆動する。これにより、動画撮影中にモータの駆動音が小さくなるようにTWモータ53を低速回転させても、快適な変倍動作速度を得ることができる。
Therefore, in the present embodiment, in the region from the SINK position where the load of the
また、本実施形態では、SWモータ51とTWモータ53を異なる種類のモータにすることができる。例えば、SWモータ51にはDCモータを使用し、TWモータ53にはステッピングモータを使用することができる。ステッピングモータは、DCモータに比べて低速での安定した制御が可能なため、動画撮影中の低速駆動に好適である。
In the present embodiment, the
更に、ステッピングモータを選択する際に、駆動方式を選択することができる。例えば、駆動方式がマイクロステップ駆動方式であるステッピングモータを用いれば、更に静粛性の高い駆動が可能になる。また、例えば、駆動方式が2相励磁駆動方式であるステッピングモータを用いれば、高トルク駆動が可能である。よって、静粛性が必要な動画撮影中の変倍動作にはマイクロステップ駆動を用い、静止画撮影中の変倍動作には2相駆動を用いるとよい。 Further, when selecting a stepping motor, a driving method can be selected. For example, if a stepping motor whose driving method is a micro-step driving method is used, driving with higher silence becomes possible. For example, if a stepping motor whose driving method is a two-phase excitation driving method is used, high torque driving is possible. Therefore, it is preferable to use micro-step driving for a scaling operation during moving image shooting that requires quietness, and to use two-phase driving for a scaling operation during still image shooting.
次に、第1レンズ群10及び第2レンズ群20の光軸A方向の位置を検出するためのパルスギア列70について説明する。図4及び図5に示したように、パルスギア列70は、アイドラギア59に接続されている。パルスギア列70の最終段のパルス板71には、複数枚の羽根が設けられており、これらの羽根が通過した回数をフォトインタラプタ72によってカウントすることで、カム筒61の回転量を検出する。パルスギア列70の増速比とパルス板71の羽根の枚数は、光学設計によって決まる必要な分解能が得られるように決定される。
Next, the
ところで、本来、モータの駆動力の伝達にギア列を用いる場合は、滑りによる回転量のロス等がないため、モータの回転量に対してカム筒の回転量は減速比によって線形に定まる。ところが、実際には、ギアのバックラッシュや噛み合い誤差によって、モータの回転量に対するカム筒の回転量にはばらつきが生じる。 By the way, when the gear train is originally used for transmission of the driving force of the motor, the rotation amount of the cam cylinder is linearly determined by the reduction ratio with respect to the rotation amount of the motor because there is no loss of rotation amount due to slipping. However, in reality, the cam barrel rotation amount varies with respect to the motor rotation amount due to gear backlash and meshing errors.
しかし、1つのモータで1つのカム筒を駆動する従来のレンズ鏡筒では、ギア列を一度組み立ててしまえば、モータを駆動してもギアの噛み合い関係は不変である。つまり、毎回同じ歯同士が噛み合うため、モータの回転量に対するカム筒の回転量のばらつきの状態は、毎回同じはずである。実際に、カム筒の回転量をモータの回転量から計算によって求めると、実際の回転量との誤差は小さい。 However, in a conventional lens barrel that drives one cam barrel with one motor, once the gear train is assembled, the meshing relationship of the gears remains unchanged even when the motor is driven. That is, since the same teeth mesh each time, the state of variation in the amount of rotation of the cam cylinder relative to the amount of rotation of the motor should be the same every time. Actually, when the rotation amount of the cam cylinder is calculated from the rotation amount of the motor, an error from the actual rotation amount is small.
本実施形態のようにズーム遊星ギア58を用いて2つのモータ(SWモータ51とTWモータ53)の回転量を合成して1つのカム筒61を駆動する場合、一方のモータを回転させると他方のモータとズームリングギア55との間の噛み合う歯の関係が変化する。つまり、本実施形態に係るレンズ鏡筒を備えるカメラの電源をONする毎に、毎回違う歯同士が噛み合うため、モータの回転量に対するカム筒61の回転量のばらつきの状態が異なる。そのため、モータの回転量から計算によってカム筒61の回転量を求めても、実際の回転量との誤差が大きくなってしまうおそれがある。
In the case of driving one
このような問題が生じないように、本実施形態では、ズーム遊星ギア58の出力ギアであるズームリングギア55とカム筒61との間のアイドラギア59からパルスギア列70を分岐させている。これにより、パルスギア列70とカム筒61のギアの噛み合い関係は不変となる。よって、従来のレンズ鏡筒と同等の誤差でカム筒61の回転量を検出することができる。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態では、カム筒61にモータ(SWモータ51とTWモータ53)の駆動力を伝達する伝達機構の光軸A方向の投影範囲に、プリズム5(保持部材6)に対してモータの駆動力を伝達する伝達機構を配置している。これにより、モータの駆動力をカム筒61及びプリズム5(保持部材6)に伝達する各伝達機構の、カム筒61の光軸A方向から見たときの占有面積を小さくすることができる。よって、例えば、本実施形態に係るレンズ鏡筒を備えたデジタルカメラ等の撮像装置の小型化を図ることが可能になる。また、本実施形態では、カム筒61及びプリズム5を共通のモータで駆動することができるので、プリズム5(保持部材6)を駆動するモータを専用に設ける場合に比べて、デジタルカメラ等の撮像装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the prism 5 (holding member 6) is in the projection range in the optical axis A direction of the transmission mechanism that transmits the driving force of the motor (
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成に関し、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜、設定し、また、変更することが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A material, a shape, a dimension, a form, a number, an arrangement | positioning location, etc. are related to the structure of this invention. It can be set and changed as appropriate without departing from the scope of the invention.
例えば、上記実施形態では、屈曲系光学素子としてプリズム5を例示したが、これに限定されず、例えば、ミラー等であってもよい。また、上記実施形態では、屈曲系光学素子を第2レンズ群20の後方に配置した場合を例示したが、例えば、第1レンズ群10と第2レンズ群20との間に配置してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
5 プリズム
6 プリズム保持部材
6c プリズム保持部材ラック
6d ガイド軸規制部材
6e 撮影側ストッパ
30 第3レンズ群
40 第4レンズ群
51 SWモータ
53 TWモータ
55 ズームリングギア
56 ズームキャリアギア
57 太陽ギア列
58 ズーム遊星ギア
61 カム筒
80 プリズム駆動部
85 光学素子駆動ギア
86 ガイド軸
5
Claims (3)
平行に配置された2本のガイド軸により支持され、前記光学素子を保持する保持部材と、
前記2本のガイド軸により支持され、前記2本のガイド軸の軸方向に沿って移動可能なレンズと、
前記保持部材において前記2本のガイド軸のうちの1本のガイド軸と係合する係合部に前記1本のガイド軸と平行に設けられたラックギアと、
前記ラックギアに噛み合い、駆動手段から伝達される駆動力を回転動作によって前記ラックギアに伝達することで、前記保持部材を前記2本のガイド軸の長さ方向に駆動する光学素子駆動ギアと、
前記1本のガイド軸を挟むように前記光学素子駆動ギアと対向する位置に配置されたガイド軸規制部材と、
前記光学素子が撮影位置にあるときに前記保持部材を前記1本のガイド軸に設けられたストッパ部材に対して付勢する付勢手段とを備え、
前記ガイド軸規制部材は、前記付勢手段により前記保持部材がストッパ部材に付勢されているときに前記1本のガイド軸において前記光学素子駆動ギアの圧力角方向の分力を受ける位置に配置されていること特徴とするレンズ鏡筒。 An optical element;
A holding member that is supported by two guide shafts arranged in parallel and holds the optical element;
A lens supported by the two guide shafts and movable along the axial direction of the two guide shafts;
A rack gear provided in parallel with the one guide shaft engaging portion to be engaged with one guide shaft of Oite the two guide shafts in the holding member,
An optical element drive gear for driving the holding member in the length direction of the two guide shafts by meshing with the rack gear and transmitting the driving force transmitted from the driving means to the rack gear by a rotational operation;
A guide shaft restricting member disposed at a position facing the optical element driving gear so as to sandwich the one guide shaft ;
Urging means for urging the holding member against a stopper member provided on the one guide shaft when the optical element is in a photographing position ;
The guide shaft restricting member is disposed at a position to receive a component force in the pressure angle direction of the optical element driving gear on the one guide shaft when the holding member is biased by the biasing means to the stopper member. A lens barrel characterized by being made .
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