JP7191660B2 - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置や交換レンズ等の光学機器に用いられるレンズ鏡筒に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置（以下、カメラという）では、カメラ本体を薄型化しつつ、ズーム倍率を高倍率化することが望ましい。この場合、カメラ本体に設けられるレンズ鏡筒においてレンズユニットの移動ストロークをできるだけ大きくしながら、カメラ本体を薄型化する構造が求められる。

変倍に応じて可動筒がカメラ本体に固定されるベース筒に対して伸縮するズームレンズ鏡筒では、可動筒を光軸方向に移動させるためのカム筒がベース筒により回転可能に支持される。特許文献１には、カム筒を回転させながら光軸方向に移動させるために回転駆動される駆動筒にもレンズユニットを光軸方向に移動させるためのカム部を形成して、より多くのレンズユニットを光軸方向に移動させるレンズ鏡筒が開示されている。

特開２０１６－５７４２４号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されたレンズ鏡筒では、カム筒により保持されるレンズユニットと駆動筒により保持されるレンズユニットとが、これらが同一部材により保持される場合と比較して偏芯しやすい。
本発明は、光軸方向に移動するレンズユニット間の偏芯を抑えることができるようにしたレンズ鏡筒を提供する。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、第１のレンズユニットと、該第１のレンズユニットを保持する第１のレンズ保持部材と、該第１のレンズ保持部材に設けられた第１の係合部に係合する第１のカム部を有し、光軸回りで回転することにより第１のレンズ保持部材を光軸方向に移動させる第１のカム部材と、第２のレンズユニットと、該第２のレンズユニットを保持する第２のレンズ保持部材と、該第２のレンズ保持部材に設けられた第２の係合部に係合する第２のカム部を有し、光軸回りで回転することにより第２のカム部を介して第２のレンズ保持部材を光軸方向に移動させる第２のカム部材と、第３のレンズユニットを保持し、第１のカム部材に設けられた第４のカム部に係合する第４の係合部を有する第３のレンズ保持部材と、第４のレンズユニットを保持する第４のレンズ保持部材とを有する。第１のレンズ保持部材と第２のカム部材のうち一方に設けられた第３の係合部が他方に設けられた第３のカム部に係合している。第２のカム部材は、第１のカム部材の回転が伝達されて回転して第３のカム部により光軸方向に移動される。第４のレンズ保持部材は、第１のレンズ保持部材と第３のレンズ保持部材とにより保持されたガイドバーによって光軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、光軸方向に移動するレンズユニット間の偏芯を抑えることができる。

本発明の実施例であるレンズ鏡筒の沈胴状態での断面図。 実施例のレンズ鏡筒の突出（撮像可能）状態での断面図。 実施例のレンズ鏡筒の分解図。 実施例のレンズ鏡筒における４群保持枠、カム筒および駆動筒の係合関係を示す図。 実施例のレンズ鏡筒における４群保持枠の斜視図。 実施例のレンズ鏡筒におけるカム筒の内周部を示す展開図。 実施例のレンズ鏡筒における駆動筒の内周部を示す展開図。 実施例のレンズ鏡筒における固定筒の内周部を示す展開図。 実施例のレンズ鏡筒の構成を示す模式図。 従来のレンズ鏡筒の構成を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１から図９は、本発明の実施例であるレンズ鏡筒の構成を示している。図１は、実施例のレンズ鏡筒がカメラ本体に対して沈胴した状態での断面を示し、図２はレンズ鏡筒がカメラ本体に対して突出した撮像可能状態での断面を示す。図３はレンズ鏡筒を分解して示している。図４は、レンズ鏡筒における後述する４群保持枠、カム筒および駆動筒の係合関係を示している。図５は、レンズ鏡筒における４群保持枠を示している。図６、図７および図８はそれぞれ、レンズ鏡筒におけるカム筒、駆動筒および固定筒の内周部を周方向に展開して示している。図９は、レンズ鏡筒の構成を模式的に示している。

本実施例のレンズ鏡筒は、光学機器（撮像装置）としてのデジタルカメラ１００に用いられる。デジタルカメラ１００は、本体（カメラ本体）１０１と、レンズ鏡筒内の後述する撮像光学系により形成される被写体像を撮像（光電変換）する撮像素子１０２とを有する。

以下の説明において、レンズ鏡筒(撮像光学系)の光軸が延びる方向を光軸方向といい、光軸を中心とした円が延びる方向を周方向といい、光軸から上記円の半径が延びる方向を径方向という。また、被写体側を前側といい、像側を後側という。

レンズ鏡筒は、前側から後側に順に配置された１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３、４群レンズＬ４、５群レンズＬ５および６群レンズＬ６により構成される６群レンズ光学系としての撮像光学系を保持している。４群レンズＬ４は第１のレンズユニットに相当し、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２および３群レンズＬ３は第２のレンズユニットに相当する。６群レンズＬ６は第３のレンズユニットに相当し、５群レンズＬ５は第４のレンズユニットに相当する。

４群レンズＬ４は、第１のレンズ保持部材としての４群保持枠４により保持されており、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２および３群レンズＬ３はそれぞれ第２のレンズ保持部材としての１群筒１、２群筒２およびシフトレンズ保持枠３ｃにより保持されている。６群レンズＬ６および５群レンズＬ５はそれぞれ、第３のレンズ保持部材としての６群保持枠６および第４のレンズ保持部材としての５群保持枠５により保持されている。

１群筒１は、その内周部における周方向６箇所にカムピン（第２の係合部）１ａを有する。これらカムピン１ａは、カム筒（第２のカム部材）１０の外周部に形成された６つのカム溝部（第２のカム部）１０ａに係合している。また、１群筒１の内周部における周方向３箇所には、光軸方向に延びる不図示の直進溝部が形成されている。これら直進溝部には、直進筒１１の外周部における３箇所に形成された直進キー１１ａが係合している。１群筒１の前端面には撮像光学系に被写体からの光束を取り込むための開口部が形成されている。１群筒１は、該開口部を開閉するレンズバリア機構１０５を有する。

２群筒２は、その外周部３箇所にカムピン（第２の係合部）２ａを有する。これらカムピン２ａは、カム筒１０の内周部に形成された３つのカム溝部（第２のカム部）１０ｂに係合している。また、２群筒２における周方向にて３つのカムピン２ａと同位相の３箇所には直進キー２ｂが形成されている。これら直進キー２ｂは、直進筒１１における周方向３箇所に光軸方向に延びるように形成された直進溝部１１ｂに係合している。

防振ユニット３は、防振ベース部材と前述したシフトレンズ保持枠３ｃとを有し、手振れ等のカメラ振れに応じてシフトレンズ保持枠３ｃとこれに保持された３群レンズＬ３が防振ベース部材に対して光軸方向に直交する方向にシフトすることで像振れ補正を行う。

防振ベース部材の外周部における周方向３箇所にはカムピン（第２の係合部）３ａが設けられている。これらカムピン３ａは、カム筒１０の内周部に形成された３つのカム溝部（第２のカム部）１０ｃに係合している。また、防振ベース部材の外周部における周方向にて３つのカムピン３ａと同位相の３箇所には直進キー３ｂが形成されている。これら直進キー３ｂは、直進筒１１における周方向３箇所に光軸方向に延びるように形成された直進溝部１１ｃに係合している。

４群保持枠４は、その外周部の３箇所にカムピン（第３の係合部）４ａを有する。これらカムピン４ａは、カム筒１０の内周部に形成された３つのカム溝部（第３のカム部）１０ｄに係合している。また、４群保持枠４における周方向にて３つのカムピン４ａと同位相の３箇所には直進キー４ｂが形成されている。これら直進キー４ｂは、直進筒１１の直進溝部１１ｃに係合している。

さらに４群保持枠４の外周部の周方向におけるカムピン４ａとは異なる位相の３箇所にはカムピン（第１の係合部）４ｃが形成されている。これらカムピン４ｃは、駆動筒（第１のカム部材）１４の内周部に形成された３つのカム溝部（第１のカム部）１４ａに係合している。また、４群保持枠４の外周部の周方向３箇所には光軸方向に延びる直進キー４ｄが形成されている。これら直進キー４ｄは、鏡筒ベース部材としての固定筒１３における周方向３箇所に光軸方向に延びるように形成された直進溝部１３ｄに係合している。

固定筒１３とその外周に配置された固定カバー筒１５は、不図示のビスにより固定地板９に固定されている。固定地板９は、撮像素子１０２とその前面に配置された光学フィルタ１０３を保持している。

５群保持枠５に形成された位置決め部５ａと振れ止め部５ｂはそれぞれ、後述する６群保持枠６により保持されたガイドバー６１，６２に光軸方向に移動可能に係合している。４群保持枠４に形成された位置決め部４ｅと振れ止め部４ｆもそれぞれ、ガイドバー６１，６２に光軸方向に移動可能に係合している。

また、５群保持枠５には不図示のラックが取り付けられている。ラックは、６群保持枠６により保持されたステッピングモータ６３の出力軸に形成されたリードスクリュー６４に噛み合っている。ステッピングモータ６３が回転するとリードスクリュー６４とラックとの噛み合いによって５群保持枠５に光軸方向への駆動力が作用する。５群保持枠５は、位置決め部５ａと振れ止め部５ｂがガイドバー６１，６２に係合することで、回転することなく光軸方向に移動する。

６群保持枠６は、その外周部における周方向３箇所にカムピン（第４の係合部）６ａを有する。これらカムピン６ａは、駆動筒１４の内周部に形成された３つのカム溝部（第４のカム部）１４ｂに係合している。また、６群保持枠６における周方向にて３つのカムピン６ａと同位相の３箇所には直進キー６ｂが設けられている。これら直進キー６ｂは、固定筒１３に形成された貫通溝部１３ｅに係合している。

絞りユニット７は、撮像素子１０２に到達する光量を調整し、その外周面における周方向３箇所にカムピン７ａを有する。これらカムピン７ａは、カム筒１０の内周部に形成されたカム溝部１０ｅに係合している。また、絞りユニット７における周方向にて３つのカムピン７ａと同位相の３箇所には直進キー７ｂが形成されている。これら直進キー７ｂは、直進筒１１に光軸方向に延びるように形成された直進溝部１１ｄに係合している。

シャッタＮＤユニット８は、撮像素子１０２の露光量を制御したりＮＤフィルタを挿抜したりするユニットであり、不図示のビスにより防振ユニット３に固定されている。

カム筒１０の外周部における周方向３箇所には外力吸収ピン（突起部）１０ｆが設けられている。これら外力吸収ピン１０ｆは、固定筒１３の内周部に形成された３つの外力吸収溝部（受け部）１３ａに所定の隙間が形成されるように挿入されている。また、カム筒１０の外周部における周方向３箇所には駆動ピン１０ｇが設けられている。これら駆動ピン１０ｇは、固定筒１３に形成された３つの貫通溝部１３ｃを径方向に貫通して、駆動筒１４の内周部における周方向３箇所に光軸方向に延びるように形成された直進溝部１４ｄに係合している。

直進筒１１の外周に配置されたカム筒１０は、直進筒１１の前端フランジ部と直進筒１１の後端部に固定された直進板１２との間に周方向に回転可能に挟持され、直進筒１１および直進板１２と一体で光軸方向に移動する。

可動カバー筒１６は、カム筒１０の後端フランジ部にカム筒１０の外周を覆うように固定されている。可動カバー筒１６の外周部における周方向３箇所には外力吸収ピン１６ａが設けられている。これら外力吸収ピン１６ａは、固定筒１３の内周部に形成された３つの外力吸収溝部１３ｂと所定の隙間が形成されるように挿入されている。

上記の構成により、固定筒１３は、４群保持枠４および６群保持枠６を周方向に回転させずに光軸方向にガイドする。また４群保持枠４は、直進筒１１を周方向での回転を阻止しつつ光軸方向にガイドする。さらに直進筒１１は、１群筒１、２群筒２、防振ユニット３および絞りユニット７を周方向での回転を阻止しつつ光軸方向にガイドする。

直進板１２の外周部における周方向３箇所に設けられた直進キー１２ａは、固定筒１３に光軸方向に延びるように形成された３つの直進溝部１３ｆ内に所定の隙間が形成されるように挿入されている。

駆動筒１４の内周部に形成された３つのカム溝部１４ｃは、固定筒１３の外周部に設けられた３つのカムピン１３ｇと係合している。駆動筒１４の外周部に周方向に延びるように形成されたギア部１４ｅは、固定地板９により保持されたＤＣモータ９１からの駆動力を伝達するギア列９２の出力ギアに噛み合っている。

ＤＣモータ９１からの駆動力によって駆動筒１４が回転されると、４群保持枠４は、そのカムピン４ｃと駆動筒１４のカム溝部１４ａとのカム作用と４群保持枠４の直進キー４ｄと固定筒１３の直進溝部１３ｄとの係合により周方向に回転することなく光軸方向に移動する。また、カム筒１０は、その駆動ピン１０ｇと駆動筒１４の直進溝部１４ｄとの係合により駆動筒１４の回転を受けて周方向に回転する。回転するカム筒１０は、そのカム溝部１０ｄと４群保持枠４のカムピン４ａとのカム作用により光軸方向に移動する。

１群筒１は、そのカムピン１ａとカム筒１０のカム溝部１０ａとのカム作用および直進溝部１ｂと直進筒１１の直進キー１１ａとの係合により周方向に回転することなく光軸方向に移動することができる。

２群筒２は、そのカムピン２ａとカム筒１０のカム溝部１０ｂとのカム作用および２群筒２の直進キー２ｂと直進筒１１の直進溝部１１ｂとの係合により周方向に回転することなく光軸方向に移動する。

防振ユニット３は、そのカムピン３ａとカム筒１０のカム溝部１０ｃとのカム作用および防振ユニット３の直進キー３ｂと直進筒１１の直進溝部１１ｃとの係合により、周方向に回転することなく光軸方向に移動する。

６群保持枠６は、そのカムピン６ａと駆動筒１４のカム溝部１４ｂとのカム作用および直進キー６ｂと固定筒１３の貫通溝部１３ｅとの係合により、光軸回りで回転することなく光軸方向に移動する。

絞りユニット７は、そのカムピン７ａとカム筒１０のカム溝部１０ｅとのカム作用および直進キー７ｂと直進筒１１の直進溝部１１ｄとの係合によって、光軸回りで回転することなく光軸方向に移動する。

次に、図９を用いて、本実施例のレンズ鏡筒における各レンズ保持枠と鏡筒部材との係合関係を、図１０に示す従来のレンズ鏡筒と比較しながら説明する。図１０の従来のレンズ鏡筒のうち本実施例のレンズ鏡筒の構成要素と共通する構成要素には、本実施例における符号に２００を加えた符号を付している。

従来のレンズ鏡筒では、１群筒２０１、２群筒２０２および３群保持枠２０３を保持するカム筒２１０と４群保持枠２０４および６群保持枠２０６を保持する駆動筒２１４とが固定筒２１３を介して互いに関連付けられている。具体的には、固定筒２１３のカム溝部２１３ａとカムピン２１３ｇのそれぞれにカム筒２１０のカムピン２１０ｆと駆動筒２１４のカム溝部２１４ｃが係合することで、カム筒２１０と駆動筒２１４とが間接的に接続されている。

このようにカム筒２１０と駆動筒２１４とが固定筒２１３を介して間接的に接続される場合には、カム筒２１０に保持された１群筒２０１、２群筒２０２および３群保持枠２０３と駆動筒２１４に保持された４群保持枠４および６群保持枠６との同軸精度や向き合い（傾き）精度に固定筒２１３が影響する。すなわち、１群レンズＬ２０１、２群レンズＬ２０２および３群レンズＬ２０３を含む前群と４群レンズＬ２０４、５群レンズＬ２０５および６群レンズＬ２０６を含む後群との同軸精度や向き合い精度が出し難くなる。

一方、本実施例のレンズ鏡筒では、１群筒１、２群筒２および３群保持枠３を保持するカム筒１０のカム溝部１０ｄと４群保持枠４のカムピン４ａとが、固定筒１３を介することなく直接係合している。このため、カム筒１０に保持された１群筒１、２群筒２および３群保持枠３と４群保持枠４との同軸精度や向き合い精度に固定筒１３が影響せず、同軸精度や向き合い精度を出し易い。

また、４群保持枠４のカムピン４ｃが駆動筒１４のカム溝部１４ａに係合し、６群保持枠６のカムピン６ａが同じく駆動筒１４のカム溝部１４ｂに係合しており、さらに４群保持枠４と６群保持枠６とはこれらにより保持されたガイドバー６１，６２により一体化されている。言い換えれば、６群保持枠６に固定されたガイドバー６１，６２の先端を４群保持枠４が支持することでガイドバー６１，６２の先端の振れが抑えられる。従来のレンズ鏡筒では、ガイドバー２６１，２６２が６群保持枠２０６により片持ち支持されていると、ガイドバー２６１，２６２が光軸方向に対して傾き易く、その結果、５群保持枠２０５の光軸に対する倒れが生じ易い。しかも、この場合、４群保持枠２０４がガイドバー２６１，２６２を介して６群保持枠２０６と部品同士としての関連性を持たないため、４群保持枠２０４と３群保持枠２０６との同軸精度や向き合い精度を保証することができない。これに対して、本実施例では、４群保持枠４と６群保持枠６を同じ駆動筒１４に係合させることでこれら２つの保持枠４，６の同軸精度を確保した上でガイドバー６１，６２を該２つの保持枠４，６で両持ち支持することで、４、５および６群保持枠４，５，６の同軸精度および向き合い精度を向上させることができる。

そして、５群保持枠５は、ガイドバー６１，６２によって光軸方向に移動可能に支持されている。このような構成により、４群保持枠４、５群保持枠５および６群保持枠６間の偏芯が低減される。

以上説明したように、本実施例では、４群保持枠４を基準として、カム筒１０に保持された１群筒１、２群筒２および３群保持枠３と４群、５群および６群保持枠４～６との同軸精度や向き合い精度が出し易い。すなわち、１群レンズＬ１から６群レンズＬ６までの同軸精度や向き合い精度が出し易い。

また、本実施例では、前述したようにカム筒１０の外力吸収ピン１０ｆを固定筒１３の外力吸収溝部１３ａ内に所定の隙間が生じるように挿入している。また、カム筒１０に固定された可動カバー筒１６の外力吸収ピン１６ａを固定筒１３の外力吸収溝部１３ｂに所定の隙間が形成されるように挿入している。これにより、一群筒１が光軸方向（後方）への外力を受けたときに、外力吸収ピン１０ｆ，１６ａが外力吸収溝部１３ａ，１３ｂの内面に当接してその外力を受け止め、該外力によってカム筒１０ｄと４群保持枠４のカムピン４ａとの係合が外れる等の不具合が発生し難いようにすることができる。

さらに本実施例では、直進板１２の直進キー１２ａを固定筒１３の直進溝部１３ｆに所定の隙間が生じるように挿入している。一群筒１に光軸方向の外力が加わると、カム溝部１０ａを介してカム筒１０に回転方向の外力が加わり、一群筒１や直進筒１１にカム筒１０とは反対方向の周方向反力を受ける。こうして一群筒１が周方向の力を受けたとき、該一群筒１１を直進ガイドする直進筒１１に固定された直進板１２の直進キー１２ａが直進溝部１３ｆの内面に当接してその外力を受け止め、該外力が直進筒１１を周方向に回転させることを防止している。

上記実施例では、４群保持枠４に設けられたカムピン４ａをカム筒１０に設けられたカム溝部１０ｄに係合させる場合について説明したが、カム筒に設けられたカムピンを４群保持枠に設けられたカム溝部に係合させてもよい。つまり、４群保持枠とカム筒のうち一方に設けたカムピンを他方に設けられたカム溝部に係合させればよい。

また上記実施例では、１群筒とカム筒が固定筒に対して光軸方向に移動する２段伸縮型レンズ鏡筒について説明したが、３つ以上の可動筒が固定筒に対して、かつ相対的に光軸方向に移動する３段以上の伸縮型レンズ鏡筒も本発明の実施例に含まれる。

また本実施例では、カム溝部とカムピンとが係合する場合について説明したが、突条として成形されたカム部にカム係合部が係合する構成を採用してもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ
Ｌ３ ３群レンズ
Ｌ４ ４群レンズ
Ｌ５ ５群レンズ
Ｌ６ ６群レンズ
１ １群筒
２ ２群筒
４ ４群保持枠
４ａ，４ｃ カムピン
５ ５群保持枠
６ ６群保持枠
１０ カム筒
１０ｄ カム溝部
１０ｆ カムピン
１３ 固定筒
１３ａ カム溝部
１４ 駆動筒
１４ａ カム溝部

Claims (4)

1. 第１のレンズユニットと、
   前記第１のレンズユニットを保持する第１のレンズ保持部材と、
   前記第１のレンズ保持部材に設けられた第１の係合部に係合する第１のカム部を有し、光軸回りで回転することにより前記第１のレンズ保持部材を光軸方向に移動させる第１のカム部材と、
   第２のレンズユニットと、
   前記第２のレンズユニットを保持する第２のレンズ保持部材と、
   前記第２のレンズ保持部材に設けられた第２の係合部に係合する第２のカム部を有し、前記光軸回りで回転することにより前記第２のカム部を介して前記第２のレンズ保持部材を前記光軸方向に移動させる第２のカム部材と、
   第３のレンズユニットを保持し、前記第１のカム部材に設けられた第４のカム部に係合する第４の係合部を有する第３のレンズ保持部材と、
   第４のレンズユニットを保持する第４のレンズ保持部材とを有し、
   前記第１のレンズ保持部材と前記第２のカム部材のうち一方に設けられた第３の係合部が他方に設けられた第３のカム部に係合しており、
   前記第２のカム部材は、前記第１のカム部材の回転が伝達されて回転して前記第３のカム部により前記光軸方向に移動され、
   前記第４のレンズ保持部材は、前記第１のレンズ保持部材と前記第３のレンズ保持部材とにより保持されたガイドバーによって前記光軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第１のカム部材を回転可能に支持するベース部材をさらに有し、
   前記ベース部材は、前記レンズ鏡筒に外力が作用したときに、前記第２のカム部材に設けられた突起部が当接する受け部を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 第１のレンズユニットと、
   前記第１のレンズユニットを保持する第１のレンズ保持部材と、
   前記第１のレンズ保持部材に設けられた第１の係合部に係合する第１のカム部を有し、光軸回りで回転することにより前記第１のレンズ保持部材を光軸方向に移動させる第１のカム部材と、
   第２のレンズユニットと、
   前記第２のレンズユニットを保持する第２のレンズ保持部材と、
   前記第２のレンズ保持部材に設けられた第２の係合部に係合する第２のカム部を有し、前記光軸回りで回転することにより前記第２のカム部を介して前記第２のレンズ保持部材を前記光軸方向に移動させる第２のカム部材と、
   第３のレンズユニットを保持し、前記第１のカム部材に設けられた第４のカム部に係合する第４の係合部を有する第３のレンズ保持部材と、
   第４のレンズユニットを保持する第４のレンズ保持部材とを有するレンズ鏡筒を有する光学機器であって、
   前記第１のレンズ保持部材と前記第２のカム部材のうち一方に設けられた第３の係合部が他方に設けられた第３のカム部に係合しており、
   前記第２のカム部材は、前記第１のカム部材の回転が伝達されて回転して前記第３のカム部により前記光軸方向に移動され、
   前記第４のレンズ保持部材は、前記第１のレンズ保持部材と前記第３のレンズ保持部材とにより保持されたガイドバーによって前記光軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とする光学機器。
4. 前記レンズ鏡筒は、前記第１のカム部材を回転可能に支持するベース部材をさらに有し、
   前記ベース部材は、前記レンズ鏡筒に外力が作用したときに、前記第２のカム部材に設けられた突起部が当接する受け部を有することを特徴とする請求項３に記載の光学機器。

Images