JP7258699B2 - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器に搭載されるレンズ鏡筒に関し、特に複数のレンズ群からなる光学系を備えるレンズ鏡筒に関する。

近年、単眼鏡や双眼鏡といった光学機器に対してデジタルカメラの技術が応用されており、様々な形状のデジタルカメラが提案されている。例えば、ビデオカメラのように光軸方向へ長く、手にフィットするように正面から見て縦長で長方形に近い形状を有するデジタルカメラが提案されている。このようなデジタルカメラの小型化には、レンズ鏡筒の小型化および薄型化が大きく寄与する。特許文献１には、撮像装置を薄型化するために、非撮影時に各レンズ群を限りなく近づけて収納する沈胴式レンズ鏡筒が開示されている。

特開２０１３－１３４３２６号公報

しかしながら、特許文献１の沈胴式レンズ鏡筒では、非撮影時に各レンズ群が限りなく近づき、各レンズ群の間に他の部材を配置することができないため、例えばモータやモータを駆動させるためのラック部材がレンズ保持枠の外形より外側に配置される。そのため、レンズ鏡筒は、光軸方向において薄型化できても、外形方向へ大型化してしまう。

本発明は、小型化可能なレンズ鏡筒、および光学機器を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、第１光学素子を保持する第１保持部材を光軸方向へ移動可能に支持する第１ラック部材と、第１ラック部材を介して第１保持部材を駆動する第１駆動部材と、第２光学素子を保持する第２保持部材を光軸方向へ移動可能に支持する第２ラック部材と、第２ラック部材を介して第２保持部材を駆動する第２駆動部材と、第１および第２保持部材の光軸方向への移動を案内する第１および第２案内軸と、補正素子を保持する第３保持部材を光軸方向に直交する第１方向へ駆動する第１コイルユニットと、第１保持部材を光軸方向および第１方向に直交する第２方向へ駆動する第２コイルユニットと、第３保持部材を光軸方向へ付勢する第１および第２付勢部材とを備える補正ユニットとを有し、第１ラック部材、第１駆動部材、第１案内軸および第１付勢部材は、光軸方向から見た場合、第１および第２コイルユニットの対称軸に平行な第１線上に配置され、第２ラック部材、第２駆動部材、第２案内軸および第２付勢部材は、光軸方向から見た場合、対称軸に平行な第２線上に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、小型化可能なレンズ鏡筒、および光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光学機器の一例であるデジタルカメラに搭載される、ＷＩＤＥ状態のレンズ鏡筒の断面図である。 ＴＥＬＥ状態のレンズ鏡筒の断面図である。 レンズ鏡筒の斜視図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 ２群ユニットの説明図である。 ３群ユニットの正面図である。 ３群ユニットの側面図である。 ３群ユニットの断面図である。 ３群ユニットの像振れ補正機構の分解斜視図である。 ３群ユニットのシャッタ機構の分解斜視図である。 ４群ユニットの説明図である。 各部品の配置の説明図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
［鏡筒全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る光学機器の一例であるデジタルカメラに搭載される、ＷＩＤＥ状態のレンズ鏡筒１００の断面図である。図２は、ＴＥＬＥ状態のレンズ鏡筒１００の断面図である。図３は、レンズ鏡筒１００の斜視図である。図４は、レンズ鏡筒１００の分解斜視図である。なお、レンズ鏡筒１００は、単眼鏡や双眼鏡等の他の光学機器に搭載されていてもよい。

レンズ鏡筒１００は、１群ユニット１０、２群ユニット２０、３群ユニット（補正ユニット）３０および４群ユニット４０を有する。本実施形態では、レンズ鏡筒１００は、略矩形（略長方形）の外形を有する。

１群ユニット１０は、１群レンズＬ１１，Ｌ１２および１群レンズＬ１１，Ｌ１２を保持する１群レンズ保持枠１０１を有する。１群ユニット１０は、固定群である。

２群ユニット２０は、２群レンズ（第１光学素子）Ｌ２１および２群レンズＬ２１を保持する２群レンズ保持枠（第１保持部材）２０１を有する。２群ユニット２０は、変倍系のレンズ群（ズーム群）であり、光軸方向（Ｚ軸方向）へ移動する。

３群ユニット３０は、３群レンズ（像振れ補正レンズ、補正素子）Ｌ３１，Ｌ３２、３群レンズＬ３１，Ｌ３２を保持する３群レンズ保持枠（第３保持部材）３０２および３群ベース（ベース部材）３０１を有する。３群ユニット３０は、鏡筒ボックス５０１に形成されている溝部５０１ａ，５０２ｂに３群ベース３０１の一部が嵌合し、光軸方向への移動が規制されている固定群である。また、３群ユニット３０は、防振機構（像振れ補正機構）を備え、撮影中に３群レンズ保持枠３０２が光軸と直交する方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）へ移動することで、撮影時の手振れなどを補正する。

４群ユニット４０は、４群レンズ（第２光学素子）Ｌ４１，Ｌ４２および４群レンズＬ４１，Ｌ４２を保持する４群レンズ保持枠（第２保持部材）４０１を有する。４群ユニット４０は、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ群である。

１群レンズ保持枠１０１から４群レンズ保持枠４０１は、鏡筒ボックス５０１内に収納されている。１群レンズ保持枠１０１は、図示しない接着剤によって鏡筒ボックス５０１に保持されている。２群レンズ保持枠２０１から４群レンズ保持枠４０１は、案内軸５０２ａ，５０２ｂによって支持されている。

案内軸（第２案内軸）５０２ａおよび案内軸（第１案内軸）５０２ｂは、両端を鏡筒ボックス５０１に保持されることで固定されている。案内軸５０２ａは、４群レンズ保持枠４０１の位置決めを行い、２群レンズ保持枠２０１と３群ユニット３０の回転を抑制する。案内軸５０２ｂは、２群レンズ保持枠２０１と３群ユニット３０の位置決めを行い、４群レンズ保持枠４０１の回転を抑制する。また、案内軸５０２ａ，５０２ｂは、２群レンズ保持枠２０１と４群レンズ保持枠４０１の光軸方向への移動を案内する。

モータ（第１駆動部材）５０３およびモータ（第２駆動部材）５０４は、略同形状であり、鏡筒ボックス５０１に対してビスにより固定される。本実施形態では、モータ５０３，５０４の一例として、ステッピングモータが用いられる。モータ５０３（５０４）は、モータ本体５０３ａ（５０４ａ）、出力軸５０３ｂ（５０４ｂ）、および出力軸５０３ｂ（５０４ｂ）の倒れを抑制するためのガイドプレート５０３ｃ（５０４ｃ）を有する。出力軸５０３ｂ（５０４ｂ）には、２群レンズ保持枠２０１（４群レンズ保持枠４０１）に取り付けられたラック部材２０２（４０２）と螺合するネジ部が形成されている。モータ５０３，５０４はそれぞれ、ラック部材２０２，４０２を介して２群レンズ保持枠２０１および４群レンズ保持枠４０１を光軸方向へ駆動させる。

鏡筒ボックス５０１の４群ユニット４０の側の端部には、被写体を撮像するための撮像素子Ｌ１００が取り付けられている。撮像素子Ｌ１００は、センサプレート６０１に対して図示しない接着剤によって接着固定されている。センサプレート６０１と鏡筒ボックス５０１との間には、センサゴム６０２およびガラスフィルタＬ５０が配置されている。センサゴム６０２は、ビスにより鏡筒ボックス５０１に固定され、外部からのゴミの侵入を防ぐために、撮像素子Ｌ１００とガラスフィルタＬ５０との間を密閉している。
［２群詳細］
図５は、２群ユニット２０の説明図である。図５（ａ）および図５（ｂ）はそれぞれ、物体側および撮像素子Ｌ１００の側から見た、２群ユニット２０の斜視図である。図５（ｃ）は、２群レンズ保持枠２０１、ラック部材２０２および付勢バネ２０３の関係を示す断面図である。

２群ユニット２０は、光軸方向へ移動することで変倍を行う。２群ユニット２０は、２群レンズＬ２１、２群レンズＬ２１を保持する２群レンズ保持枠２０１、モータ５０３の出力軸５０３ｂと螺合するラック部材２０２、およびラック部材２０２に取り付けられている付勢バネ２０３を有する。

２群レンズ保持枠２０１は、穴部２０１ａ、長穴部２０１ｂおよび突起部２０１ｃを有する。穴部２０１ａは、案内軸５０２ｂを軸支する。長穴部２０１ｂは、案内軸５０２ａと当接することで２群レンズ保持枠２０１の回転を抑制する。突起部２０１ｃは、２群ユニット２０の位置を検出する場合に使用される。具体的には、鏡筒ボックス５０１に取り付けられた位置検出センサであるフォトインタラプタのスリット部（不図示）を突起部２０１ｃが通過することで、２群ユニット２０の位置を検出することができる。

ラック部材２０２は、軸部（第１係合部）２０２ａ、軸部２０２ｂおよび螺合部（第１螺合部）２０２ｃを有する。２群レンズ保持枠２０１は、穴部２０１ｄ，２０１ｅを有する。穴部２０１ｄ，２０１ｅがそれぞれ、軸部２０２ａ，２０２ｂを軸支することで、２群レンズ保持枠２０１はラック部材２０２を保持する。

付勢バネ２０３は、２群レンズ保持枠２０１およびラック部材２０２を光軸方向へ付勢する。これにより、ラック部材２０２がＺ軸方向と反対方向（Ｚ軸の負方向）へ寄せられ、部品同士のがたつきを取り除くことができる。また、付勢バネ２０３は、螺合部２０２ｃが出力軸５０３ｂに対して常に当接するように付勢する。そのため、ラック部材２０２が出力軸５０３ｂの回転によって光軸方向へ移動する際、２群レンズ保持枠２０１はがたつくことなく、ラック部材２０２と一体的に光軸方向へ移動可能である。

また、ラック部材２０２は、２群レンズ保持枠２０１に回転可能に取り付けられているため、穴部２０１ａと案内軸５０２ｂの嵌合部に対して、ゆがむことなく出力軸５０３ｂと螺合可能である。
［３群全体］
３群ユニット３０は、防振機構とシャッタ機構とを有し、光軸方向への移動が規制された状態で鏡筒ボックス５０１に固定されている。

図６は、３群ユニット３０の正面図である。図６では、センサホルダ３０６が外され、３群レンズ保持枠３０２、３群バネ３０５ａ，３０５ｂ、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙの位置関係を示している。図７は、３群ユニット３０の側面図である。図８は、３群ユニット３０をレンズ中心を通るようにＹＺ平面で切断してＸ軸方向から見た場合の断面図である。図９は、像振れ補正機構の分解斜視図である。図１０は、シャッタ機構の分解斜視図である。

３群ベース３０１は、案内軸５０２ｂを軸支する穴部３０１ａ、および案内軸５０２ａと当接することで３群ユニット３０の回転を抑制する長穴部３０１ｂを有する。
［３群ＩＳ詳細］
３群レンズ保持枠３０２は、マグネット３０２Ｐ，３０２Ｙを有する。なお、添え字Ｐ，Ｙはそれぞれ、図６のＰｉｔｃｈ方向およびＹａｗ方向に対応している。Ｐｉｔｃｈ方向およびＹａｗ方向は直交し、本実施形態ではＸ軸およびＹ軸に対して４５°位相がずれている。また、３群レンズ保持枠３０２には、フック係止部３０２ａ，３０２ｂが設けられている。

３群バネ（第１付勢部材）３０５ａおよび３群バネ（第２付勢部材）３０５ｂは、引張力を作用させる付勢部材であり、それぞれがフック係止部３０２ａ，３０２ｂに掛けられている。本実施形態では、３群バネ３０５ａ，３０５ｂの一例として、コイルバネが用いられる。

コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙは、コイルとボビンからなり、マグネット３０２Ｐ，３０２Ｙと対向するように、３群ベース３０１の溝部３０１ｅ，３０１ｆに図示しない接着剤によって固定されている。金属ピン３０３Ｐａ，３０３Ｙａはそれぞれ、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙの各ボビンに埋設され、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙに電気的に接続されている。３群ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）３０７は、金属ピン３０３Ｐａ，３０３Ｙａに対して通電を行う。これにより、３群レンズ保持枠３０２が駆動する。すなわち、コイルユニット３０３Ｐへの通電のＯＮ／ＯＦＦによって、マグネット３０２Ｐおよびコイルユニット３０３Ｐに発生する電磁駆動力により、３群レンズ保持枠３０２のＰ方向への駆動が行われる。同様に、コイルユニット３０３Ｙへの通電のＯＮ／ＯＦＦによって、マグネット３０２Ｙおよびコイルユニット３０３Ｙに発生する電磁駆動力により、３群レンズ保持枠３０２のＹ方向への駆動が行われる。

３群バネ３０５ａの第１端はフック係止部３０２ａに掛けられ、第２端は３群ベース３０１に設けられたフック係止部３０１ｃに掛けられている。また、３群バネ３０５ｂの第１端はフック係止部３０２ｂに掛けられ、第２端は３群ベース３０１に設けられたフック係止部３０１ｄに掛けられている。３群ベース３０１と３群レンズ保持枠３０２との間には、非磁性のボール３０４ａ，３４０ｂ，３０４ｃが３群ベース３０１の溝部３０１ｋ，３０１ｌ，３０１ｍに配置されている。３群レンズ保持枠３０２は、３群バネ３０５ａ，３０５ｂによる付勢力によって、３群ベース３０１に向かってボール３０４ａ～３０４ｃを介して押圧された状態となっている。すなわち、３群バネ３０５ａ，３０５ｂによる付勢力により、ボール３０４ａ～３０４ｃは３群ベース３０１および３群レンズ保持枠３０２によって挟持されている。３群レンズ保持枠３０２は、ボール３０４ａ～３０４ｃを介して３群ベース３０１に支持されているため、光軸方向に垂直な平面内で自由に移動可能である。本実施形態では、３群レンズ保持枠３０２を光軸方向に垂直な平面内で３群ベース３０１に対して相対的に移動させることによって、撮像素子Ｌ１００上の像振れの抑制および補正を行う。

３群ＦＰＣ３０７は、半田付けによりシャッタアクチュエータ３２４ｊに接続されている。また、３群ＦＰＣ３０７は、半田付けによりコイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙに接続されている。また、３群ＦＰＣ３０７の裏面側には、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙのそれぞれに対向するように、ホール素子３０７Ｐ，３０７Ｙが実装されている。マグネット３０２Ｐ，３０２Ｙは、Ｓ極およびＮ極に着磁されている。ホール素子３０７Ｐ，３０７Ｙはそれぞれ、３群レンズ保持枠３０２のＰｉｔｃｈ方向およびＹａｗ方向への移動に伴うマグネット３０２Ｐ，３０２Ｙの磁界の変化を検出する。検出された変化量に基づいて３群レンズ保持枠３０２の移動量が算出される。そのため、マグネット３０２Ｐ，３０２Ｙとホール素子３０７Ｐ，３０７Ｙの位置精度は重要である。本実施形態では、ホール素子３０７Ｐ，３０７Ｙはそれぞれ、センサホルダ３０６のホール素子挿入部３０６Ｐ，３０６Ｙに対して圧入されることで、精度良く位置決め固定される。

３群ＦＰＣ３０７に形成された位置決め穴３０７ａ，３０７ｂとセンサホルダ３０６に形成された位置決め軸３０６ａ，３０６ｂとが係合することによって、３群ＦＰＣ３０７はセンサホルダ３０６に固定される。また、センサホルダ３０６に設けられた係止部３０６ｃ，３０６ｄ，３０６ｅ（不図示）が３群ベース３０１に設けられた係止部３０１ｇ，３０１ｈ，３０１ｉ（不図示）に係止されることで、センサホルダ３０６は３群ベース３０１に固定される。
［３群シャッタ詳細］
シャッタ機構は、３群ベース３０１を挟んで、像振れ補正機構に対して４群ユニット４０の側に配置されている。シャッタ機構は、シャッタカバー３２０、シャッタ羽根３２１，３２２、シャッタシート３２３およびシャッタ地板３２４を有する。シャッタ羽根３２１，３２２およびシャッタシート３２３は、シャッタカバー３２０とシャッタベース３２４との間に配置されている。

シャッタカバー３２０には、係止部３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃが設けられている。係止部３２０ａ～３２０ｃがそれぞれ、シャッタ地板３２４に形成された係止部３２４ｃ１（不図示）、３２４ｃ２（不図示）、３２４ｃ３に係止されることで、シャッタカバー３２０はシャッタ地板３２４に固定される。

シャッタ地板３２４には、係止部３２４ｄ，３２４ｅ，３２４ｆ，３２４ｇが設けられている。係止部３２４ｄ～３２４ｇがそれぞれ、３群ベース３０１に設けられた係止部３０１ｊ１，３０１ｊ２，３０１ｊ３（不図示），３０１ｊ４（不図示）に係止されることで、シャッタ地板３２４は３群ベース３０１に固定される。

また、シャッタ地板３２４には、案内軸３２４ｈ，３２４ｉが設けられている。案内軸３２４ｈは、シャッタ羽根３２１，３２２にそれぞれ形成された長穴３２１ａ，３２２ａに挿入されている。案内軸３２４ｉは、シャッタ羽根３２１，３２２にそれぞれ形成された長穴３２１ｂ，３２２ｂに挿入されている。

シャッタアクチュエータ３２４ｊは、シャッタ地板３２４に取り付けられ、シャッタ羽根３２１，３２２を駆動する。シャッタアクチュエータ３２４ｊの回転軸には、駆動アームが固定されている。駆動アームの先端には、駆動軸３２４ａ，３２４ｂが形成されている。駆動軸３２４ａは、シャッタ羽根３２１に形成された長穴３２１ｃに挿入されている。駆動軸３２４ｂは、シャッタ羽根３２２に形成された長穴３２２ｃに挿入されている。

シャッタシート３２３には、光学設計に基づいた必要な開口である開口部３２３ａが設けられている。シャッタ羽根３２２は、シャッタシート３２３に対して摺動可能である。

ここで、シャッタ羽根３２１，３２２の動作について説明する。シャッタアクチュエータ３２４ｊへの通電のＯＮ／ＯＦＦによって、シャッタアクチュエータ３２４ｊの駆動アームを回転させる。このとき、長穴３２１ａ，３２１ｂと案内軸３２４ｈ，３２４ｉとの作用、および長穴３２１ｃと駆動軸３２４ａとの作用により、シャッタ羽根３２１は回転することなくＸ軸の第１方向へ並進移動する。また、長穴３２２ａ，３２２ｂと案内軸３２４ｈ，３２４ｉとの作用、および長穴３２２ｃと駆動軸３２４ｂとの作用により、シャッタ羽根３２２は回転することなく、Ｘ軸の第１方向と反対の第２方向へ並進移動する。このように、シャッタ羽根３２１，３２１により形成される開口を開状態から閉状態にすることでシャッタ機能を実現している。なお、シャッタアクチュエータ３２４ｊに対する通電方向を変えることで、シャッタ羽根３２１，３２２により形成される開口を閉状態から開状態にすることができる。
［４群詳細］
図１１は、４群ユニット４０の説明図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）はそれぞれ、物体側および撮像素子Ｌ１００の側から見た、４群ユニット４０の斜視図である。図１１（ｃ）は、４群レンズ保持枠４０１、ラック部材４０２および付勢バネ４０３の関係を示す断面図である。

４群ユニット４０は、光軸方向へ移動することで被写体へピントを合わせるためのフォーカシングの役割を果たす。４群ユニット４０は、４群レンズＬ４１，Ｌ４２、４群レンズＬ４１，Ｌ４２を保持する４群レンズ保持枠４０１、モータ５０４の出力軸５０４ｂと螺合するラック部材４０２、およびラック部材４０２に取り付けられている付勢バネ４０３を有する。

４群レンズ保持枠４０１は、穴部４０１ａ、長穴部４０１ｂおよび突起部４０１ｃを有する。穴部４０１ａは、案内軸５０２ａを軸支する。長穴部４０１ｂは、案内軸５０２ｂと当接することで４群レンズ保持枠４０１の回転を抑制する。突起部４０１ｃは、４群ユニット４０の位置を検出する場合に使用される。具体的には、鏡筒ボックス５０１に取り付けられた位置検出センサであるフォトインタラプタのスリット部（不図示）を突起部４０１ｃが通過することで、４群ユニット４０の位置を検出することができる。

ラック部材４０２は、軸部（第２係合部）４０２ａ、軸部４０２ｂおよび螺合部（第２螺合部）４０２ｃを有する。４群レンズ保持枠４０１は、穴部４０１ｄ，４０１ｅを有する。穴部４０１ｄ，４０１ｅがそれぞれ、軸部４０２ａ，４０２ｂを軸支することで、４群レンズ保持枠４０１はラック部材４０２を保持する。

付勢バネ４０３は、４群レンズ保持枠４０１およびラック部材４０２を光軸方向へ付勢する。これにより、ラック部材４０２がＺ軸方向と反対方向へ寄せられ、部品同士のがたつきを取り除くことができる。また、付勢バネ４０３は、螺合部４０２ｃが出力軸５０４ｂに対して常に当接するように付勢する。そのため、ラック部材４０２が出力軸５０４ｂの回転によって光軸方向へ移動する際、４群レンズ保持枠４０１はがたつくことなく、ラック部材４０２と一体的に光軸方向へ移動可能である。

また、ラック部材４０２は、４群レンズ保持枠４０１に回転可能に取り付けられているため、穴部４０１ａと案内軸５０２ａの嵌合部に対して、ゆがむことなく出力軸５０４ｂと螺合可能となる。
［各部品の配置］
図１２を参照して、レンズ鏡筒１００の小型化を実現するための各部品の配置について説明する。特に、モータ５０３，５０４、案内軸５０２ａ，５０２ｂ、ラック部材２０２，４０２、マグネット３０２Ｐ，３０２Ｙ、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙ、および３群バネ３０５ａ，３０５ｂの配置について説明する。

図１２は、各部品の配置の説明図である。図１２（ａ）は、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙ、３群バネ３０５ａ，３０５ｂ、および案内軸５０２ａ，５０２ｂの位置関係を示している。図１２（ｂ）は、モータ５０３，５０４、案内軸５０２ａ、５０２ｂ、およびラック部材２０２，４０２の位置関係を示している。図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）を矢印Ａ側から見た図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示されるように、光軸を通り、光軸と直交する軸をＸＸ軸およびＹＹ軸とする。

コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙは、レンズ鏡筒１００を正面から見た場合に、ＹＹ軸にできるだけ近くなるように配置されている。コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙは、３群レンズ保持枠３０２の駆動制御性を安定させるために、ＸＸ軸に対して略線対称に３群ベース３０１の溝部３０１ｅ，３０１ｆに配置されている。コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙの配置に伴い、マグネット３０２Ｐ，３０２ＹもＹＹ軸に近く、ＸＸ軸に対して略線対称に配置されている。そのため、３群レンズ保持枠３０２の重心はＹＹ軸近傍に位置する。ボール３０４ａ～３０４ｃは、３群レンズ保持枠３０２の重心バランスと小型化を考慮して、３群ベース３０１の溝部３０１ｋ～３０１ｍに配置されている。また、３群レンズ保持枠３０２の重心バランスを考慮して、３群バネ３０５ａ，３０５ｂもＹＹ軸近傍に配置する必要がある。本実施形態では、３群バネ３０５ａ，３０５ｂは、ＹＹ軸方向でコイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙに対して外形側で、ＹＹ軸近傍に配置される。また、３群バネ３０５ａ，３０５ｂは、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙと同様にＸＸ軸に対して略線対称に配置されている。

本実施形態では、３群ベース３０１のＸＸ軸方向のサイズは、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙとボール３０４ａ～３０４ｃの配置と、３群レンズ保持枠３０２のＸＸ軸方向の移動量で決まる。また、３群ベース３０１のＹＹ軸方向のサイズは、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙと３群バネ３０５ａ，３０５ｂの配置と、３群レンズ保持枠３０２のＹＹ軸方向の移動量で決まる。

案内軸５０２ａ，５０２ｂは、図１２（ａ）に示されるように、３群バネ３０５ａ，３０５ｂの左側で、ＹＹ軸方向でコイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙよりも外形側で、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙの長手方向に近い位置に配置されている。また、案内軸５０２ａ，５０２ｂは、ＸＸ軸に対して略線対称に配置されている。また、案内軸５０２ａ，５０２ｂは、ＸＸ軸方向で溝部３０１ｋ，３０１ｌよりも光軸側（図１２（ａ）の右側）に配置される。

図１２（ｃ）に示されるように、モータ５０３の出力軸５０３ｂは光軸方向へ延びて各群ユニットを通過している。出力軸５０３は、光軸方向から見た場合に３群バネ３０５ａと干渉しない（重ならない）位置に配置する必要があるため、３群バネ３０５ａの図１２（ａ）および図１２（ｂ）の右側でコイルユニット３０３Ｐの長辺に対向するように配置される。コイルユニット３０３Ｐの長辺に対向する位置は短辺に対向する位置よりもスペースがあるため、モータ５０３をＸＸ軸方向に寄せて配置することが可能となる。これにより、出力軸５０３ｂよりも径が大きいモータ本体５０３ａを２群レンズ保持枠２０１および３群ベース３０１の外形から大きくはみ出させずに配置することができる。

レンズ鏡筒の小型化のためには各部品をできるだけＸＸ軸およびＹＹ軸に近い位置に配置する必要がある。しかしながら、沈胴型のレンズ鏡筒では、非撮影状態において各レンズ群が限りなく近づくため、レンズ保持枠と干渉させることなく、レンズ保持枠と光軸方向で重なる位置に各部品を配置することは困難である。特に、ラック部材は、光軸方向への厚みがあるため、沈胴型のレンズ鏡筒ではレンズ保持枠の外側に配置する必要がある。また、ラック部材が螺合する出力軸を含めたモータ本体もレンズ保持枠の外側に配置する必要がある。そのため、レンズ鏡筒がＸＸ軸方向およびＹＹ軸方向へ大型化してしまう。

本実施形態では、レンズ鏡筒１００は沈胴型ではなく、かつ、可動群である、２群ユニット２０と４群ユニット４０との間に固定群である、３群ユニット３０が配置されているため、光軸方向においてラック部材２０２を配置するためのスペースがある。そのため、図１２（ｂ）に示されるように、ラック部材２０２を案内軸５０２ｂとモータ５０３との間に配置可能である。また、ラック部材２０２は、光軸方向への厚みがあるが、図１２（ｃ）に示されるように、３群バネ３０５ａと干渉することはないため、光軸方向で３群バネ３０５ａと重なる位置に配置可能である。すなわち、ラック部材２０２は、光軸方向から見た場合に２群レンズ保持枠２０１および３群ベース３０１の外形内に収まっており、かつ、光軸方向において案内軸５０２ａ，５０２ｂと略同じ位置に配置されている。これにより、レンズ鏡筒１００を小型化可能である。

以上説明したように、本実施形態では、光軸方向から見た場合、モータ５０３、案内軸５０２ｂ、ラック部材２０２、および３群バネ３０５ａをコイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙの対称軸であるＸＸ軸に平行な線上に配置する。このとき、軸部２０２ａおよび螺合部２０２ｃもＸＸ軸に平行な線上に配置されている。これにより、光軸方向から見た場合のレンズ鏡筒１００の投影面積を小さくすることができる。すなわち、レンズ鏡筒１００を小型化可能である。また、ラック部材２０２をＸＸ軸方向に沿って配置された案内軸５０２ｂとモータ５０３との間に配置する。これにより、ラック部材２０２を、コイルユニット３０３Ｐ，３０３Ｙとボール３０４ａ～３０４ｃの配置と、３群レンズ保持枠３０２の移動量で決まる３群ベース３０１の外形に収めることが可能となる。すなわち、レンズ鏡筒を小型化可能である。

なお、本実施形態では、モータ５０４、案内軸５０２ａ、ラック部材４０２、コイルユニット３０３Ｙおよび３群バネ３０５ｂの配置についても同様であるため、詳細な説明は省略する。

また、ラック部材４０２、案内軸５０２ａ、モータ５０４および３群バネ３０５ｂを同様に配置することで、レンズ鏡筒２００を小型化可能である。

なお、本実施形態では、ラック部材および３群バネを挟んで左側に２本の案内軸、右側に２つのモータを配置する構成としているが、右側に２本の案内軸、左側に２つのモータを配置する構成としてもよい。

また、案内軸５０２ａ，５０２ｂ、およびモータ５０３，５０４は、光軸を中心として略点対称になるように配置されていてもよい。

また、案内軸５０２ａ，５０２ｂ、モータ５０３，５０４、ラック部材２０２，４０２および３群バネ３０５ａ，３０５ｂがＸＸ軸に沿って配置されていれば、各部材の順番はこれに限定されない。例えば、３群バネ３０５ａ，３０５ｂは案内軸５０２ａ，５０２ｂやモータ５０３，５０４の位置に配置されていてもよい。
［組立順］
レンズ鏡筒１００の組み立て手順について説明する。まず、図３に示されるように、モータ５０３，５０４をビスにより鏡筒ボックス５０１に固定する。次に、図４に示されるように、２群ユニット２０、３群ユニット３０および４群ユニット４０を、モータ５０３，５０４を取り付けた方向と反対側から鏡筒ボックス５０１に取り付けられる。このとき、２群ユニット２０は、ラック部材２０２が出力軸５０３ｂに螺合するように組み込まれる。同様に、４群ユニット４０は、ラック部材４０２が出力軸５０４ｂに螺合するように組み込まれる。また、３群ユニット３０は、３群ベース３０１の一部が鏡筒ボックス５０１に形成されている溝部５０１ａ，５０１ｂに嵌合するように組み込まれる。各群ユニットが鏡筒ボックス５０１に組み込まれた状態で、案内軸５０２ａ，５０２ｂを鏡筒ボックス５０１の１群ユニット１０の側に形成されている穴部５０１ｃ，５０１ｄから挿入する。案内軸５０２ａは、穴部２０１ａ，３０１ａ，４０１ａを通過して、鏡筒ボックス５０１の４群ユニット４０の側に形成されている穴部（不図示）に挿入される。また、案内軸５０２ｂは、長穴部２０１ｂ，３０１ｂ，長穴部４０１ｂを通過して、鏡筒ボックス５０１の４群ユニット４０の側に形成されている穴部（不図示）に挿入される。その後、鏡筒ボックス５０１にガラスフィルタＬ５０を組み込み、ガラスフィルタＬ５０の上にセンサゴム６０２を組んだ状態で撮像素子Ｌ１００が接着固定されたセンサプレート６０１をビスにより鏡筒ボックス５０１に固定する。最後に、１群レンズ保持枠１０１を鏡筒ボックス５０１に対して組み込み、接着固定することで、レンズ鏡筒１００の組み立てが完了する。
［レンズ鏡筒の駆動］
レンズ鏡筒１００の撮影時の動作について説明する。電源ＯＮ時において、撮像素子Ｌ１００が起動する。続いて、２群ユニット２０および４群ユニット４０が光軸方向への駆動を開始する。このとき、２群レンズ保持枠２０１の突起部２０１ｃおよび４群レンズ保持枠４０１の突起部４０１ｃが鏡筒ボックス５０１に取り付けられた不図示のフォトインタラプタのスリット部を通過する。これにより、２群ユニット２０および４群ユニット４０が初期位置を通過したことが検出される。その後、２群ユニット２０および４群ユニット４０は、図１の広角端に移動する。

撮影者により望遠側へのズーム操作が行われると、ズーム群である２群ユニット２０が駆動を開始する。具体的には、モータ５０３により出力軸５０３ｂが回転駆動されると、ラック部材２０２と出力軸５０３ｂとの螺合関係によって２群ユニット２０が光軸に沿って３群ユニット３０の側に移動する。また、４群ユニット４０も２群ユニット２０に追従するように駆動を開始する。具体的には、モータ５０４により出力軸５０４ｂが回転駆動されると、ラック部材４０２と出力軸５０４ｂとの螺合関係によって４群ユニット４０が光軸に沿って３群ユニット３０の側に移動する。２群ユニット２０の動作に合わせてピント追従動作が行われるため、レンズ鏡筒１００がＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に移行しても違和感のない被写体画像を取得可能である。

撮影者により広角側へのズーム操作が行われると、２群ユニット２０が駆動を開始して１群ユニット１０の側に移動する。このとき、４群ユニット４０が撮像素子Ｌ１００の側に移動し、ピント追従動作が行われる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｌ２１ ２群レンズ（第１光学素子）
Ｌ３１ ３群レンズ（補正素子）
Ｌ３２ ３群レンズ（補正素子）
Ｌ４１ ４群レンズ（第２光学素子）
Ｌ４１ ４群レンズ（第２光学素子）
３０ ３群ユニット（補正ユニット）
１００ レンズ鏡筒
２０１ ２群レンズ保持枠（第１保持部材）
２０２ ラック部材（第１ラック部材）
３０２ ３群レンズ保持枠（第３保持部材）
３０３Ｐ コイルユニット（第１コイルユニット）
３０３Ｙ コイルユニット（第２コイルユニット）
３０５ａ ３群バネ（第１付勢部材）
３０５ｂ ３群バネ（第２付勢部材）
４０１ レンズ保持枠（第２保持部材）
４０２ ラック部材（第２ラック部材）
５０２ａ 案内軸（第２案内軸）
５０２ｂ 案内軸（第１案内軸）
５０３ モータ（第１駆動部材）
５０４ モータ（第２駆動部材）

Claims (10)

1. 第１光学素子を保持する第１保持部材を光軸方向へ移動可能に支持する第１ラック部材と、
   前記第１ラック部材を介して前記第１保持部材を駆動する第１駆動部材と、
   第２光学素子を保持する第２保持部材を前記光軸方向へ移動可能に支持する第２ラック部材と、
   前記第２ラック部材を介して前記第２保持部材を駆動する第２駆動部材と、
   前記第１および第２保持部材の前記光軸方向への移動を案内する第１および第２案内軸と、
   補正素子を保持する第３保持部材を前記光軸方向に直交する第１方向へ駆動する第１コイルユニットと、前記第１保持部材を前記光軸方向および前記第１方向に直交する第２方向へ駆動する第２コイルユニットと、前記第３保持部材を前記光軸方向へ付勢する第１および第２付勢部材とを備える補正ユニットとを有し、
   前記第１ラック部材、前記第１駆動部材、前記第１案内軸および前記第１付勢部材は、前記光軸方向から見た場合、前記第１および第２コイルユニットの対称軸に平行な第１線上に配置され、
   前記第２ラック部材、前記第２駆動部材、前記第２案内軸および前記第２付勢部材は、前記光軸方向から見た場合、前記対称軸に平行な第２線上に配置されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第１ラック部材は、前記第１保持部材と係合する第１係合部、および前記第１駆動部材の出力軸に螺合する第１螺合部とを備え、
   前記第２ラック部材は、前記第２保持部材と係合する第２係合部、および前記第２駆動部材の出力軸に螺合する第２螺合部とを備え、
   前記第１係合部および前記第１螺合部は、前記光軸方向から見た場合、前記対称軸に平行な第３線上に配置され、。
   前記第２係合部および前記第２螺合部は、前記光軸方向から見た場合、前記対称軸に平行な第４線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第１付勢部材および前記第１ラック部材は、前記光軸方向から見た場合、前記第１駆動部材と前記第１案内軸との間に配置され、
   前記第２付勢部材および前記第２ラック部材は、前記光軸方向から見た場合、前記第２駆動部材と前記第２案内軸との間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。
4. 前記第１および第２駆動部材は、前記対称軸および前記光軸方向に直交する方向に沿って配置され、
   前記第１および第２案内軸は、前記対称軸および前記光軸方向に直交する方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第１駆動部材は、前記光軸方向から見た場合に、前記第１コイルユニットの長辺と対向するように配置され、
   前記第２駆動部材は、前記光軸方向から見た場合に、前記第２コイルユニットの長辺と対向するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記補正ユニットは、前記第１および第２コイルユニットを保持するベース部材を備え、
   前記第１および第２ラック部材、前記第１および第２駆動部材、並びに前記第１および第２案内軸は、前記光軸方向から見た場合、前記ベース部材の外形内に収まることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第１保持部材は、前記第１案内軸により前記光軸方向における位置を決められ、前記第２案内軸により回転を抑制され、
   前記第２保持部材は、前記第２案内軸により前記光軸方向における位置を決められ、前記第１案内軸により回転を抑制されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記第３保持部材は、前記光軸方向において、前記第１保持部材と前記第２保持部材との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記補正ユニットは、前記光軸方向への移動が規制されている固定群であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。

Images