JP6207191B2

JP6207191B2 - レンズ鏡筒および光学装置

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Publication number: JP6207191B2
Application number: JP2013062192A
Authority: JP
Inventors: 巧山中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014186225A

Description

本発明は、レンズ鏡筒および光学装置に関し、特に、レンズ鏡筒が備える回転部材の位置検出技術に関する。

撮像装置が備えるレンズ鏡筒を構成する回転操作部材（回転操作環）の回転量検出方法として、リニアポジションセンサの摺動子を回転操作部材のカム溝と係合させ、回転操作部材の回転を摺動子の光軸方向での移動に変換することにより、回転操作部材の回転位置を検出する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−９２０３１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、回転操作部材をモールド成形で作成する際に、カム溝を内径又は外径スライド構造で形成すると、アンダーカット部対策のために、カム溝面を摺動子に対して平行に形成することができない。そのため、カム溝面がテーパーになり、カム溝のエッジ部と摺動子とが点接触する構造となるため、摺動を繰り返すことで摺動部が摩耗してしまい、カム溝と摺動子との間にがたつきが生じることで回転操作部材の正確な回転位置を検出できなくなるという問題が生じる。

本発明は、レンズ鏡筒を構成する回転部材と、回転部材の回転位置を検出する検出部材との摺動部の摩耗を抑制し、回転位置の検出精度の低下を抑制することができるレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明に係るレンズ鏡筒は、固定筒と、光軸と直交する面を有するカム溝が形成されたカム筒と、前記カム筒の外径側に配置された直進筒と、を備えるレンズ鏡筒であって、前記カム溝の前記直交する面と線接触して前記カム溝と係合し、光軸方向に移動可能な係合部を有する回転位置検出部材を有し、前記回転位置検出部材は、前記係合部が前記固定筒の内側を向くように前記固定筒の内径側に固定されており、前記カム筒の回転に応じて前記係合部が前記カム溝内を移動しながら前記光軸方向で移動するときの前記光軸方向の移動量に基づいて前記カム筒の回転位置を検出し、前記直進筒は前記レンズ鏡筒がカメラ本体に取り付けられたときの撮像面側に切り欠き形状部を有し、前記直進筒が前記撮像面側に寄ったときに前記切り欠き形状部に前記回転位置検出部材が入り込むことを特徴とする。

本発明によれば、カム筒の回転位置を検出する回転位置検出部材の係合部がカム筒に設けられたカム溝に係合するように、回転位置検出部材は固定筒の内径側に配置され、カム溝と係合部とが線接触する構成となっている。これにより、カム溝と係合部の摺動による摩耗が抑制されるため、経年使用によるカム溝と係合部との間にがたつきが発生することを抑制して、回転位置の検出精度の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す断面図である。図１のレンズ鏡筒の要部を示す分解斜視図である。図１のレンズ鏡筒における本発明の特徴部を拡大して示す斜視図である。図１のレンズ鏡筒が備えるリニアポジションセンサ及びその近傍の構造を示す拡大断面図である。従来技術に係るリニアポジションセンサの配置構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置（デジタルカメラ）の概略構成を示す断面図である。図２は、図１のレンズ鏡筒の要部を示す分解斜視図である。

撮像装置は、カメラ本体１と、カメラ本体１に対して着脱自在に構成された交換レンズであるレンズ鏡筒２とによって構成されており、図１では、レンズ鏡筒２は、ＷＩＤＥ状態で示されている。

カメラ本体１の内部には、撮像素子１ａが設けられている。レンズ鏡筒２は、被写体側から順に配置された第１レンズ群Ｌ１０１、第２レンズ群Ｌ２０１、第３レンズ群Ｌ３０１、第４レンズ群Ｌ４０１、第５レンズ群Ｌ５０１及び第６レンズ群Ｌ６０１からなる６群構成レンズを有する。第１レンズ群Ｌ１０１〜第６レンズ群Ｌ６０１は、ズーム動作に際し、光軸方向に移動する変倍レンズ群である。なお、第５レンズ群Ｌ５０１は、フォーカス動作に際し、光軸方向に移動して被写体に対して焦点を合わせる合焦レンズ群でもある。

レンズ鏡筒２は、マウント１１、固定筒１２、案内筒１３、カム筒１４、直進筒１５、手振れ補正機構ユニット１６、３群保持枠１７、４群保持枠１８、６群保持枠１９、５群保持枠２０、マニュアルリング２１及びフロントリング２２を備える。また、レンズ鏡筒２は、ズームリング２３、位置規制コロ２４、ズームコロ２５、ズームキー２６、ズームゴム２７、メイン基板２８及びリニアポジションセンサ２９及びフレキシブル基板３１を備える。

マウント１１は、レンズ鏡筒２をカメラ本体１に取り付けるためのバヨネット部を有する。固定筒１２は、マウント１１のフランジ部と当接し、不図示のビスによりマウント１１と固定されている。固定筒１２の一部は外観に露出する（図３に示す外観部１２ｃ）。案内筒１３は、固定筒１２にビスによって固定されている。カム筒１４は、案内筒１３の外周に形成されたバヨネット部によって、光軸中心に回転可能に案内筒１３に保持されている。カム筒１４には、直進筒１５と係合する直進筒用カム溝１４ａ、３群保持枠１７と係合する３群用カム溝１４ｂ、６群保持枠１９と係合する６群用カム溝１４ｃが設けられている。また、カム筒１４には、リニアポジションセンサ２９の係合部２９ａが係合する位置検出用カム溝１４ｄが設けられている。

直進筒１５は第１レンズ群Ｌ１０１を保持し、直進筒１５には、直進筒用カム溝１４ａと係合する不図示の直進筒移動コロがビスにより固定されている。手振れ補正機構ユニット１６は、第２レンズ群Ｌ２０１を保持する不図示の２群保持枠を有し、偏心動作により手振れを抑制する。３群保持枠１７は第３レンズ群Ｌ３０１を保持し、３群保持枠１７には、３群用カム溝１４ｂと係合する不図示の３群レンズ枠移動コロがビスにより固定されている。４群保持枠１８は、第４レンズ群Ｌ４０１を保持する。

６群保持枠１９は、第６レンズ群Ｌ６０１を保持する。４群保持枠１８は、６群保持枠１９に不図示のビスにより固定されている。６群保持枠１９には、６群用カム溝１４ｃと係合する不図示の６群レンズ枠移動コロがビスにより固定されている。５群保持枠２０は、第５レンズ群Ｌ５０１を保持する。５群保持枠２０は、４群保持枠１８と６群保持枠１９に保持された不図示のガイドバーと係合しており、光軸方向において直進移動可能となっている。マニュアルリング２１は、固定筒１２に保持されている。フロントリング２２は、固定筒１２に固定されることにより、マニュアルリング２１の光軸方向での抜け止めの役割を担い、固定筒１２と共にマニュアルリング２１を定位置で回転可能に保持する。

ズームリング２３は、ズーム操作時に使用者が回転操作する回転操作部材である。ズームリング２３は位置規制コロ２４を保持する穴部２３ａを有し、穴部２３ａには外径側から位置規制コロ２４が挿入され、組み込まれる。位置規制コロ２４は、固定筒１２に形成された係合溝１２ａに係合することにより、固定筒１２に対しズームリング２３を定位置で回転可能に保持する。また、ズームリング２３は、連結部材であるズームコロ２５と係合する連結溝２３ｂを有する。ズームコロ２５は、カム筒１４に固定されたズームキー２６とビスにより連結されている。そのため、ズームリング２３を回転させると、その回転力によってズームコロ２５からズームキー２６を介してカム筒１４を一体的に回転させることができる。したがって、ズームリング２３の回転位置を検出するためには、カム筒１４の回転位置を検出すればよい。ズームリング２３の外周には、使用者がズームリング２３を操作する際の滑りを抑制するためのズームゴム２７が巻き付けられている。

メイン基板２８は、フレキシブル基板３１を介して又は直接に、リニアポジションセンサ２９、不図示のフォーカスユニット、電磁絞りユニット、マニュアルリング２１の回転検出センサ及びジャイロセンサと電気的に接続され、各種制御を行う。なお、ジャイロセンサは、撮像装置の姿勢等を検出する。

リニアポジションセンサ２９は、カム筒１４の回転位置を検出する回転位置検出部材であり、カム筒１４に形成された位置検出用カム溝１４ｄと係合する係合部２９ａを有する。リニアポジションセンサ２９は、係合部２９ａが固定筒１２の内側を向くように、固定筒１２の内径側に固定され、ビス取り付け用工具穴１２ｂを介してビス３０にて固定されている。また、リニアポジションセンサ２９には、フレキシブル基板３１が半田付けされている。

レンズ鏡筒２は、不図示の接点ブロックを備える。この接点ブロックは、マウント１１にビス止めされ、メイン基板２８とフレキシブル基板３１を介してカメラ本体１と接続され、カメラ本体１との通信や電源供給を行う。

上述の構造を有するレンズ鏡筒２では、ズームリング２３を回転させると、カム筒１４がズームリング２３と一体的に回転する。カム筒１４が回転すると、光軸方向へ延伸するように案内筒１３に設けられた直進溝と、カム筒１４に設けられた直進筒用カム溝１４ａ、３群用カム溝１４ｂ、６群用カム溝１４ｃの交点が移動する。この交点の移動に従って、直進筒１５、３群保持枠１７及び６群保持枠１９はそれぞれの移動コロを介して光軸方向に直進移動する。なお、４群保持枠１８は、６群保持枠１９にビスにて固定されているため、６群保持枠１９と一体的に移動する。また、手振れ補正機構ユニット１６は、案内筒１３に固定されており、そのため、第２レンズ群Ｌ２０１を保持する不図示の２群保持枠はズーミングによって移動しない。

次に、フォーカスレンズ群である第５レンズ群Ｌ５０１を保持する５群保持枠２０の動作について説明する。５群保持枠２０は、前述の通り、４群保持枠１８と６群保持枠１９に保持された不図示のガイドバーによって保持されている。５群保持枠２０は、６群保持枠１９に固定される不図示のフォーカスモータのリードスクリュ部に係合する周知のラック機構を保持する。カム筒１４が回転すると、カム筒１４に形成された位置検出用カム溝１４ｄのカムリフトに応じて、固定筒１２の内径側に固定されたリニアポジションセンサ２９の係合部２９ａが光軸方向に移動する。この移動量に応じてカム筒１４の回転位置を検出することで、予め用意された既知のトラッキングテーブルに基づき、５群保持枠２０を規定の光軸方向位置へ移動するようにフォーカスモータを制御する。

続いて、本発明の特徴部であるリニアポジションセンサ２９の固定筒１２への固定方法について図２及び図３を参照して更に詳細に説明する。図３は、図１のレンズ鏡筒における本発明の特徴部を拡大して示す斜視図であり、固定筒１２にリニアポジションセンサ２９がビス３０にて固定されている状態を示している。また、図３には、直進筒１５とリニアポジションセンサ２９の位置関係を示すため、ＷＩＤＥ状態における直進筒１５を表示している。

リニアポジションセンサ２９は、前述の通り、固定筒１２の内径部にビス３０にて固定されている。ビス３０は、固定筒１２のビス取り付け用工具穴１２ｂを介して固定される。フレキシブル基板３１は、リニアポジションセンサ２９に対して半田付けにより固定されており、メイン基板２８と接続されている。

図４は、リニアポジションセンサ２９及びその近傍の構造を示す拡大断面図である。リニアポジションセンサ２９は、固定筒１２の内径側に配置されている。リニアポジションセンサ２９の係合部２９ａが係合するカム筒１４の位置検出用カム溝１４ｄは、機械加工によって形成されている。そのため、位置検出用カム溝１４ｄを光軸と直交する面を有する形状とすることができる。これにより、リニアポジションセンサ２９の係合部２９ａは、位置検出用カム溝１４ｄに対して線接触する構造となる。よって、位置検出用カム溝１４ｄのエッジ部と係合部２９ａとが摺動によって摩耗することが抑制されるため、回転位置検出精度の低下を抑制することができる。

ここで、本実施形態に係る図４の構造を従来構造と比較する。図５は、従来技術に係るリニアポジションセンサの配置構造を示す断面図である。図５では、図１乃至図４に示す構成部品及び部位と同等の構成部品及び部位であって、構造及び機能に差異がないものについては、同じ符号を付すものとする。

図５に示すリニアポジションセンサ２９の係合部２９ａ（摺動子）と係合するカム溝９１ｄは、回転操作部材９１をモールド成形により製造する際に、カム溝９１ｄを内径又は外径スライド構造で形成すると、アンダーカット部対策のために、カム溝面（カム溝９１ｄの側面）を係合部２９ａに対して平行に形成することができない。ここで、カム溝９１ｄ自体はズームラバー９２で覆われて外観面にはならないが、内部ではカム溝９１ｄのエッジ部と係合部２９ａとが点接触する構造となる。そのため、カム溝９１ｄのエッジ部と係合部２９ａとの摺動部は、摺動を繰り返すことで摩耗し、がたつきが生じてしまい、回転位置の検出精度が低下してしまう。これに対して、本実施形態では、上述の説明の通り、このような問題は生じない。

なお、本実施形態では、図４に示したように、リニアポジションセンサ２９を固定筒１２の内径側に配置するため、固定筒１２にリニアポジションセンサ２９を配置するための切り欠きが不要となる。これにより、固定筒１２の部品強度の劣化を防ぐことができる。また、固定筒１２の外径部に開口する形状がなくなるため、固定筒１２の外観部１２ｃとズームリング２３、マニュアルリング２１の保持部を一体化することができる。これにより、部品点数を削減して、コストダウンを実現することも可能になる。

更に、図３に示す状態では、直進筒１５が最も撮像面側に位置している。このとき、直進筒１５に設けた切り欠き形状部１５ｂ内にリニアポジションセンサ２９が入り込む位置関係とすると、直進筒移動コロ３２を保持する保持部１５ａをより撮像面側に配置することが可能になる。これにより、直進筒１５のストロークを確保することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態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。上記実施形態では、本発明に係るレンズ鏡筒を撮像装置（デジタルカメラ）に着脱可能な交換レンズに適用したが、これに限定されず、例えば、変倍操作が可能なデジタルビデオカメラや望遠鏡等の他の光学装置に適用することができる。

１カメラ本体
２レンズ鏡筒
１２固定筒
１４カム筒
１４ｄ位置検出用カム溝
１５直進筒
１５ｃ切り欠き形状部
２３ズームリング（回転操作部材）
２９リニアポジションセンサ（回転位置検出部材）
２９ａ係合部

Claims

固定筒と、
光軸と直交する面を有するカム溝が形成されたカム筒と、
前記カム筒の外径側に配置された直進筒と、を備えるレンズ鏡筒であって、
前記カム溝の前記直交する面と線接触して前記カム溝と係合し、光軸方向に移動可能な係合部を有する回転位置検出部材を有し、
前記回転位置検出部材は、前記係合部が前記固定筒の内側を向くように前記固定筒の内径側に固定されており、前記カム筒の回転に応じて前記係合部が前記カム溝内を移動しながら前記光軸方向で移動するときの前記光軸方向の移動量に基づいて前記カム筒の回転位置を検出し、
前記直進筒は前記レンズ鏡筒がカメラ本体に取り付けられたときの撮像面側に切り欠き形状部を有し、前記直進筒が前記撮像面側に寄ったときに前記切り欠き形状部に前記回転位置検出部材が入り込むことを特徴とするレンズ鏡筒。
回転操作される回転操作部材を備え、
前記カム筒は前記回転操作部材と一体に回転することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記カム筒は、前記直進筒と係合する直進筒用カム溝を有し、
前記直進筒は、前記直進筒用カム溝と係合する直進筒移動コロを有し、
前記直進筒において前記直進筒移動コロは、前記レンズ鏡筒がカメラ本体に取り付けられたときの撮像面側に配置されてい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。
前記固定筒は、外観に露出する外観部を有す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。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学装置。