JP6025418B2

JP6025418B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置

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Publication number: JP6025418B2
Application number: JP2012143742A
Authority: JP
Inventors: 増喜　明彦; 明彦増喜
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: US9091799B2; CN103513393A; US20140002914A1; JP2014006465A; CN103513393B

Description

本発明は、レンズ鏡筒および撮像装置に関する。

複数の光学レンズを光軸方向に移動させ撮影倍率を変更するズーム機構を備えるレンズ鏡筒が提案されている。このレンズ鏡筒は、レンズを保持するレンズ保持枠を回転するカム筒のカム溝に係合させ、直進筒によってレンズ保持枠の回転規制をして光軸に移動させる。また、フォーカス群のレンズ保持枠は、カム筒に係合している他群のレンズ保持枠とは独立しており、フォーカスモータに取り付けられるスクリューとそのスクリューに噛み合うナット、或いはラックによってスクリューの回転に伴い光軸方向に進退する。このスクリュー方式のフォーカス機構は一般的である。特許文献１は、スクリューの回転をフォトインタラプタ、或いはフォトリフレクタ等の信号検知手段によって検知し、レンズ保持枠の光軸方向の移動量を補正する装置を開示している。

特開２０００−１９３８７７号公報

図９は、特許文献１が開示する装置の構成を示す図である。図９に示すように、フォーカス駆動のステッピングモータには、スクリュー１０９を介し先端にパルス板１２１とその信号を検知するフォトインタラプタ１２２が設けられている。ステッピングモータが通電されるとスクリュー１０９が回転し、スクリュー１０９と螺合するナット１１８は光軸方向に進退してナット１１８と係合しているフォーカスレンズ保持枠１０８とレンズ１０７も追従して進退する。この時、スクリュー１０９と一体的に取り付けられたパルス板１２１も回転し、フォトインタラプタ１２２によってその信号がカウントされ、カメラの使用温度下によって送りパルスとカウントパルスに差が生じた時にその量を補正して適正な合焦をすることができる。

しかし、特許文献１が開示する装置では、図９に示すように、フォーカス機構のスペース使用範囲のうち、パルス板１２１とフォトインタラプタ１２２が地板１０１に取り付けられている部分Ｌにはレンズ保持枠が侵入できない。したがって、特許文献１が開示する装置では、この部分以外のスペースをフォーカスストロークとして使用する。そのため、フォーカス機構が占有する光軸方向のスペースに対してフォーカスストロークとして使える距離が短くなり、フォーカスの仕様をスペックダウンさせてしまう。また、パルス板１２１がスクリュー１０９の先端に付けられているので、長いスクリュー１０９の傾きや振れが大きく影響して、細かい信号カウントの安定性を阻害するおそれがある。

本発明は、駆動量検出の安定性を確保し、かつ、限られたスペース内でレンズ移動範囲の自由度を上げたレンズ鏡筒の提供を目的とする。

本発明の一実施形態のレンズ鏡筒は、駆動部と、前記駆動部の軸上に設けられ、前記駆動部によって回転駆動するリードスクリューと、前記リードスクリューの前記駆動部側の根元部に設けられ、前記リードスクリューと一体的に回転するパルス板と、前記パルス板の信号を検出する少なくとも１つの検知手段と、前記検知手段を保持する保持部材と、前記リードスクリューと螺合し、前記リードスクリューの前記回転駆動に伴って、撮像光学系の光軸方向に進退する直進部材と、前記撮像光学系の一部をなすレンズを保持し、前記直進部材と係合して前記光軸方向に進退するレンズ保持枠と、を備え、前記レンズ保持枠が前記駆動部側に繰り込んだ時に、前記パルス板と、前記レンズ保持枠および／または前記レンズとが前記光軸と直交する方向から見て重複する。

本発明によれば、駆動量検出の安定性を確保し、且つ限られたスペース内でレンズ移動範囲の自由度を上げた撮像装置を提供することができる。

実施例１の撮像装置の外観の例を示す模式図である。撮像装置のレンズ鏡筒断面図の例である。撮像装置のレンズ鏡筒断面図の例である。撮像装置のレンズ鏡筒分解斜視図の例である。４群ホルダの斜視図の例である。フォーカスモータユニットの斜視図の例である。フォーカスモータユニット周りのメカ機構の断面図の例である。フォーカスモータ周辺のメカ機構と固定筒とを光軸方向被写体側から見たときの位置関係を説明する図である。特許文献１が開示する装置の構成を示す図である。

（実施例１）
図１は、本実施形態の撮像装置の外観の例を示す模式図である。１はカメラ本体である。カメラ本体１の前面には、撮影レンズの焦点距離が変更可能なレンズ鏡筒２が設けられている。レンズ鏡筒２の前面には、レンズ３を保護するレンズキャップを取り付け可能である。また、カメラ本体１の上面には被写体に照明光を照射するストロボ装置を構成する発光窓部４が設けられ、カメラ本体１の前面にはファインダ窓５が設けられている。

カメラ本体１の上面には，撮影準備動作（焦点調節動作および測光動作）及び撮影動作（フィルムやセンサー等の撮像素子への露光）を開始させるためのレリーズボタン６が設けられている。レリーズボタン６は、半押し操作（ＳＷ１押下）によって測光、オートフォーカス（ＡＦ）などの撮影準備動作を行わせ、全押し操作（ＳＷ２押下）によって画像の撮影動作（いわゆる本露光）及び記録動作を行わせる。なお、本発明の撮像装置は、図１に示す構成に限定されない。

図２及び図３は、撮像装置の鏡筒断面図の例である。図２は、レンズ鏡筒２（図１）が収納状態である場合の撮像装置のレンズ鏡筒断面図である。図３は、撮影状態における撮像装置のレンズ鏡筒断面図である。また、図４は、撮像装置のレンズ鏡筒分解斜視図の例である。

図１乃至図４に示すように、本実施例のレンズ鏡筒が備える撮像光学系は、４群の撮影レンズ群を有する。光軸方向被写体側から撮像素子側に向かって、１群レンズ１１Ｌ、２群レンズ１２Ｌ、３群レンズ１３Ｌ、４群レンズ１４Ｌという順で配置されている。１群レンズ１１Ｌは、１群筒１１に、２群レンズ１２Ｌは、２群ホルダ１２に、３群レンズ１３Ｌは、３群ユニット１３内に保持されている。また、フォーカスレンズ群である４群レンズ１４Ｌは、４群ホルダ１４に保持される。レンズ鏡筒２は、上記の４つの群の撮影レンズ群を保持し、光軸方向へ進退可能な機構を有している。また、レンズ鏡筒２は、カメラボディ１に対して据え付けられることで、カメラとして機能する。

次に、レンズ鏡筒２の内部構成および動作について説明する。固定筒３１は、１群筒１１を光軸方向に直進ガイドするガイド部３１ａと、２群ホルダ１２を光軸方向に直進ガイドするガイド溝３１ｂを備える。１群筒１１の内径側に設けられた直進溝（図示を省略）と、固定筒３１のガイド部３１ａとが係合する。２群ホルダ１２においては、カムピン１２ａと固定筒３１のガイド溝３１ｂとが係合する。これにより、２群ホルダ１２が光軸方向へ直進ガイドされる。

固定筒３１は、２本のガイドバー３２をそれぞれ内径側に保持している。ガイドバー３２は、光量を制御する絞りシャッタユニット２１のガイド部２１ｂ（図４）と係合する。また、ガイドバー３２は、３群ユニット１３中の３群ベース５１に備えられた係合部５１ｂ（図４）と係合する。これらの２本のガイドバー３２の回転規制により、絞りシャッタユニット２１、３群ユニット１３が、光軸方向へ直進ガイドされて動く。

カム筒３３は、外径側にカム溝（図中省略）が設けられ、１群筒１１のカムピン１１ａと係合する。また、カム筒３３内径側にカム溝（図中省略）が設けられ、２群ホルダ１２のカムピン１２ａ、絞りシャッタユニット２１のカムピン２１ａ（図４）、３群ユニット１３中の３群ベース５１のカムピン５１ａ（図４）とそれぞれ係合する。これらのカム溝のリフト量により、各群の光軸方向の移動量が制御される。

カム筒３３は、不図示の動力源によって光軸を中心として、固定筒３１の外周を回転し、各群は、カム溝に沿って光軸方向へそれぞれ移動する。これにより、レンズ鏡筒２は、撮影時と沈胴時で鏡筒全長を変化させ、各群を光軸方向へ移動させることができる。

センサーホルダ３４は、撮像素子１５とフォーカスモータ３５とを保持する。駆動部として機能するフォーカスモータ３５の動力により、４群ホルダ１４がガイド軸３４ａにガイドされながら光軸方向へ移動する。固定筒３１とセンサーホルダ３４とはビス等で固定される。また、ユニット化されたレンズ鏡筒２は、センサーホルダ３４を介してビス等で固定され、カメラボディ１に保持される。

次に、図５および図６を参照して、４群（フォーカスレンズ群）周辺のメカ機構について説明する。図５は、４群ホルダの斜視図の例である。図５（Ａ）は、４群ホルダの繰り込み時の状態を示す。図５（Ｂ）は、４群ホルダの繰り出し時の状態を示す。図６は、本実施例の撮像装置が備えるフォーカスモータユニットの斜視図の例である。

図５に示すように、４群ホルダ１４は、軸穴部１４ａを有する。軸穴部１４ａにラック３７の軸３７ａが嵌合されている。そして、圧縮バネ３９で光軸方向のガタ取りが行われている。圧縮バネ３９は、トーションバネの機能も備えており、ラック３７の歯の一部をリードスクリュー３５ａに付勢する。ラック３７は、リードスクリュー３５ａと螺合し、リードスクリュー３５ａの回転駆動に伴って、光軸方向に進退する直進部材として機能する。

図６に示すように、リードスクリュー３５ａは、フォーカスモータ３５の軸上に設けられておいる。リードスクリュー３５ａは、フォーカスモータ３５によって回転駆動することを通じて、４群レンズ１４Ｌ（図５（Ａ））を光軸方向に進退させる。具体的には、４群レンズ１４Ｌを保持するレンズ保持枠である４群ホルダ１４が、ラック３７と係合して光軸方向に進退する。リードスクリュー３５ａのフォーカスモータ３５側の根元部に、パルス板４１が固定されている。パルス板４１は、リードスクリュー３５ａと一体的に回転する。パルス板４１の信号が、たとえば２つのフォトインタラプタ４３でカウントされ、明暗の位相差をつけて回転方向の検出が行われる。すなわち、フォトインタラプタ４３は、パルス板４１の信号を検知する検知手段として機能する。フォトインタラプタ４３は、保持部材であるフォトインタラプタホルダ３６によって保持されている。この例では、フォトインタラプタ４３を２つ用いているため、フォーカスモータ３５の軸を中心として、隣接する検知手段同士つまりフォトインタラプタ４３同士が所定の角度をなすように放射方向に配置されている。たとえばフォトインタラプタ４３を３つ用いる場合であれば、３つのフォトインタラプタ４３を隣接させて、略等しい角度を成すように放射方向に配置する方法が考えられる。つまり、フォトインタラプタホルダ３６は、フォトインタラプタ４３が複数備えられるときは、フォーカスモータ３５の軸を中心として、隣接するフォトインタラプタ同士が所定の角度をなすように放射方向に配置されるようフォトインタラプタ４３を保持する。なお、図６に示す例では、レンズ鏡筒は、フォトインタラプタを複数（２つ）備えているが、レンズ鏡筒は、少なくとも一つのフォトインタラプタ４３を備えていればよい。

フォトインタラプタホルダ３６は、フォーカスモータ３５のフランジ部３５ｃとビス４２によって締結される。フランジ部３５ｃは、フォーカスモータ３５の被写体側に固定される（図６を参照）。フォトインタラプタ４３の信号線は、面実装部３８ａから引き出され、フォーカスモータ３５の端子部３５ｄからの信号線と共にフレキシブル基板（以下、「フレキ」と記述）３８によってまとめられ、コネクター部３８ｂから外部へ電気的に接続される。

本実施例では、フォーカスモータ３５と、リードスクリュー３５ａと、パルス板４１と、フォトインタラプタ４３と、フォトインタラプタホルダ３６と、フレキ３８とが、構成部品として（フォーカスモータユニットとして）ユニット化している。したがって、フォーカスモータ３５の性能特性チェックと共に、フォトインタラプタ４３の明暗の信号と２つの信号の位相差等をまとめて検出し、管理することが可能である。フォーカスモータユニットは、固定筒３１に内包されている。フォーカスモータ３５はセンサーホルダ３４に対して位置決め穴３５ｅで位置決めされ、ビス穴３５ｆを介してビスによってセンサーホルダ３４と締結される。パルス板４１によるフォーカスモータ３５の回転のパルス信号は、フォーカスモータ３５の脱調検出と４群ホルダ１４のパルス補正等に用いられる。

フォーカスモータ３５が励磁されると、リードスクリュー３５ａが回転し、リードスクリュー３５ａと噛み合っているラック３７が光軸方向に進退する。この時、ラック３７に追従する形で４群ホルダ１４も光軸方向に進退し、所定の送りパルスによって所望の位置まで動かすことができる。４群ホルダ１４の突起部４０ａ（図５）が、フォトインタラプタ４０に入り込んで暗の信号を出力する。図５（Ｂ）のように４群ホルダが繰り出すと、明の信号に変わる。当該信号の明暗の切り換わりタイミングを送りパルスの基準とする。

図７は、フォーカスモータユニット周りのメカ機構の断面図の例である。具体的には、図７は、当該メカ機構を光軸とリードスクリュー３５ａの中心軸を含む平面で切った時の断面図を示す。

４群ホルダの位置は、図５（Ａ）に示す繰り込み時の位置である。フォトインタラプタ４３の光軸方向の長さをＬとすると、４群ホルダ１４が駆動部側つまりフォーカスモータ側に繰り込んだ時に、長さＬの中に４群ホルダ１４および／または４群レンズ１４Ｌの一部が入り込んでいる。具体的には、パルス板４１と、４群ホルダ１４および／または４群レンズ１４Ｌとが光軸と直交する方向から見て重複する。これにより、回転パルスを検知するパルス板４１とフォトインタラプタ４３のメカ機構をフォーカスモータ３５周辺に配置しても４群ホルダ１４をフォーカスモータ３５の近くまで繰り込むことができる。この繰り込み量はフォーカスの無限側のストロークを増やすことに繋がり、その結果、限られたスペースの中でフォーカスの自由度を向上させることができる。４群ホルダ１４がフォーカスモータ側に繰り込んだ時に、フォトインタラプタ４３と、４群ホルダ１４および／または４群レンズ１４Ｌとが光軸と直交する方向から見て重複するようにしてもよい。

本実施例では、４群レンズ１４Ｌよりも４群ホルダ１４の方が撮像面側に突出している場合を説明したが、４群レンズ１４Ｌの方が４群ホルダ１４よりも撮像面側に突出していてもよい。また、本実施例では、パルス板４１よりもフォトインタラプタ４３の方が被写体側に突出している場合を説明したが、パルス板４１の方がフォトインタラプタ４３よりも被写体側に突出していてもよい。つまり、レンズ鏡筒が、パルスの検知手段を備えた上で、４群レンズ１４Ｌがより撮像面側に繰り込める構成を持つことができればよい。

（実施例２）
図８は、フォーカスモータ周辺のメカ機構と固定筒とを光軸方向被写体側から見たときの位置関係を説明する図である。

パルス板４１の信号の位相差によって回転方向を検知するために、フォトインタラプタ４３が２個設けられている。２個のフォトインタラプタ４３は、フレキ３８によって電気接続され、最終的には固定筒３１を跨いで引き出され外側のフレキへとコネクター部３８ｂによって接続される。この時、フレキ３８は、固定筒３１の外側への引き回しを容易にするために固定筒３１の内周側のより近くに配置することが望ましい。

また、２個のフォトインタラプタ４３は、フォトインタラプタホルダ３６によって保持されている。フォトインタラプタホルダ３６が有する、フォトインタラプタ４３を保持する保持部には、軽圧入するための立壁部３６ａが設けられている。立壁部３６ａが、仮に光軸側にあったとすると、立壁部３６ａの端面に光が反射して撮像素子１５に有害光を入射させてゴースト等の障害を引き起こしてしまうおそれがある。したがって、フォトインタラプタ４３は、光軸から極力遠ざけた固定筒３１の内周側のより近い位置に配置することが望ましい。

また、フォーカスモータ３５のコの字形状の板金部材（以下、「コの字板金」と記述）は、リードスクリュー３５ａの先端を保持してフォーカスモータ３５内部の軸受けと合わせて両持ちにし、回転時のリードスクリュー３５ａの振れを抑える。すなわち、コの字板金は、フランジ部３５ｃとリードスクリュー３５ａの先端側の軸受けとを一体的に繋ぐ。コの字板金の立ち曲げ部３５ｂは、リードスクリュー３５ａの長さに応じて光軸方向にある程度の長さを有している。立ち曲げ部３５ｂが、仮に光軸側にあったとすると、立ち曲げ部３５ｂの端面に光が反射して撮像素子１５に有害光を入射させてゴースト等の障害を引き起こしてしまうおそれがある。

そのため、コの字板金の立ち曲げ部３５ｂも、光軸から極力遠ざけた固定筒３１の内周側のより近い位置に配置することが望ましい。したがって、２個のフォトインタラプタ４３とコの字板金の立ち曲げ部３５ｂは、いずれも光軸から遠ざけるべく固定筒３１の内周側の近い位置、つまりフォーカスモータ３５を円形として考えると固定筒３１内周側寄りの半円内に配置することが望ましい。すなわち、立ち曲げ部３５ｂとフォトインタラプタ４３とを光軸と垂直な平面に投影した場合に、立ち曲げ部３５ｂとフォトインタラプタ４３とは、固定筒３１の内周寄りの半円内（図８中のハッチングを施した半円領域内）に配置される。これは、フォーカスモータ３５を含むユニットが固定筒３１のいずれに配置されたとしても同様である。

本実施例では、フォトインタラプタ４３を２個隣接させているが、コの字板金の立ち曲げ部３５ｂは２個のフォトインタラプタ４３の間に配置されていても構わない。また、フォトインタラプタ４３は、パルス板４１の信号検知だけに用いるのであれば、１個であっても構わない。本発明は特定の実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１４４群ホルダ
３５フォーカスモータ
３５ａリードスクリュー
３６フォトインタラプタホルダ
４１パルス板
４３フォトインタラプタ

Claims

駆動部と、
前記駆動部の軸上に設けられ、前記駆動部によって回転駆動するリードスクリューと、
前記リードスクリューの前記駆動部側の根元部に設けられ、前記リードスクリューと一体的に回転するパルス板と、
前記パルス板の信号を検出する少なくとも１つの検知手段と、
前記検知手段を保持する保持部材と、
前記リードスクリューと螺合し、前記リードスクリューの前記回転駆動に伴って、撮像光学系の光軸方向に進退する直進部材と、
前記撮像光学系の一部をなすレンズを保持し、前記直進部材と係合して前記光軸方向に進退するレンズ保持枠と、を備え、
前記レンズ保持枠が前記駆動部側に繰り込んだ時に、前記パルス板と、前記レンズ保持枠および／または前記レンズとが前記光軸と直交する方向から見て重複する
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
前記レンズ保持枠が前記駆動部側に繰り込んだときに、前記検知手段と、前記レンズ保持枠または前記レンズとが前記光軸と直交する方向から見て重複する
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記検知手段が複数備えられるときは、前記駆動部の軸を中心として、隣接する前記検知手段同士が所定の角度をなすように放射方向に配置されるよう、前記保持部材が前記検知手段を保持する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
前記駆動部の端子部と前記検知手段とを電気的に接続するフレキシブル基板を備え、
前記駆動部と、前記リードスクリューと、前記パルス板と、前記保持部材と、前記フレキシブル基板とが、構成部品としてユニット化している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
前記駆動部が有するフランジ部と前記リードスクリューの先端側の軸受けとを一体的に繋ぐコの字形状の板金部材と、
前記ユニット化された構成部品を内包する固定筒と、を備え、
前記板金部材の立ち曲げ部と前記検知手段とを前記光軸と垂直な平面に投影した場合に、前記板金部材の立ち曲げ部と前記検知手段とは、前記駆動部を円形とする場合の前記固定筒の内周寄りの半円内に配置される
ことを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
前記板金部材の立ち曲げ部と前記検知手段とを前記光軸と垂直な平面に投影した場合に、前記板金部材の前記立ち上げ部は、前記検知手段が複数備えられるときに、前記隣接する前記検知手段の間に配置される
ことを特徴とする請求項５に記載のレンズ鏡筒。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備える撮像装置。