JP2007072067A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 雄ネジ部材及び雌ネジ部材を用いて鏡枠を移動させる形式のレンズ鏡胴において、鏡枠の移動量が大きくても、鏡枠の位置による付勢力の変化がなく、適切で安定した付勢力が確保され、付勢部材のためにスペースを要しない小型のレンズ鏡胴を得る。
【解決手段】 雌ネジ部材を雄ネジ部材に対し２つ螺合させ、２つの雌ネジ部材の間に鏡枠の一部と付勢部材を設け、付勢部材は鏡枠の一部を雌ネジ部材のいずれか一方の方向に付勢するレンズ鏡胴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、モータにより回転させられる雄ネジ部材に螺合する雌ネジ部材の移動に伴って、鏡枠を移動させるよう構成されたレンズ鏡胴及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置に関するものである。

カメラ等の撮像装置の撮像光学系に用いられるレンズ鏡胴においては、レンズ群を光軸方向に移動させることによりズーミング或いはフォーカシングを行っている。

このレンズ群を移動させる形式として、カム筒の回転によりレンズ群を保持した鏡枠をカム溝に沿って移動させるものと、モータにより回転される光軸方向に延在する雄ネジ部材と、この雄ネジ部材に螺合する雌ネジ部材とを用いてレンズ群を移動させるものの２種が一般的である。

後者の、雄ネジ部材及び雌ネジ部材を用いてレンズ群を移動させるものとして、レンズ群を保持する鏡枠に直進案内するガイド部と雌ネジ部材に係合する係合部を形成し、ガイド部に、係合部を雌ネジ部材側に付勢すると共に雌ネジ部材を雄ネジ部材のネジ山の片側に押圧片寄せするための付勢部材を配設し、雄ネジ部材の回転による雌ネジ部材の移動に追従して、鏡枠を移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１４８２６３号公報（図１０、図１５）

しかしながら、上記特許文献１のレンズ鏡胴は、例えば、ズーミングでの鏡枠の移動量の大きいものに適用した場合、付勢部材であるバネの有効作動範囲を大きく確保する必要がある。この場合、鏡枠の位置の変化による、バネの最長時（バネの最も伸びたとき）と最短時（バネの最も縮んだとき）で付勢力が大きく異なることになり、変化する付勢力の最大値に勝るトルクを有するモータが必要となり、モータが大型化する問題がある。また、鏡枠の移動範囲外にもバネを占有させるスペースを必要とし、小型化の障害となるという問題がある。上記の問題は、レンズ群の移動量の大きい高変倍のズームレンズ鏡胴の場合、特に顕著なものとなる。

本発明は上記問題に鑑み、雄ネジ部材及び雌ネジ部材を用いて鏡枠を移動させる形式のレンズ鏡胴において、鏡枠の移動量が大きくても、鏡枠の位置による付勢力の変化がなく、適切で安定した付勢力が確保され、付勢部材のためにスペースを要しない小型のレンズ鏡胴を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、以下の構成により達成される。

１） 被写体光を導くレンズ群と、該レンズ群を保持した鏡枠と、光軸方向に延在する雄ネジ部材と、該雄ネジ部材に螺合する雌ネジ部材と、前記雄ネジ部材を回転させるモータとを有し、前記雌ネジ部材の移動に伴い前記鏡枠を光軸方向に移動させるレンズ鏡胴において、前記雌ネジ部材を前記雄ネジ部材に対し２つ螺合させ、２つの前記雌ネジ部材の間に前記鏡枠の一部と付勢部材を設け、前記付勢部材は前記鏡枠の一部を前記雌ネジ部材のいずれか一方の方向に付勢することを特徴とするレンズ鏡胴。

２） 被写体光を導くレンズ群と、該レンズ群を保持した鏡枠と、光軸方向に延在する雄ネジ部材と、該雄ネジ部材に螺合する雌ネジ部材と、前記雄ネジ部材を回転させるモータとを有し、前記雌ネジ部材の移動に伴い前記鏡枠を光軸方向に移動させるレンズ鏡胴において、前記鏡枠には、前記雌ネジ部材を光軸方向で挟持する挟持部が形成され、前記挟持部に、前記雌ネジ部材を前記雄ネジ部材の回転軸に対し略直交する方向に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とするレンズ鏡胴。

３） 前記挟持部は前記雌ネジ部材を隙間を有して挟持し、前記隙間には前記雌ネジ部材を光軸方向に付勢する付勢部材を設けた２）のレンズ鏡胴。

４） １）〜３）のいずれかのレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、雄ネジ部材及び雌ネジ部材を用いて鏡枠を移動させる形式のレンズ鏡胴において、鏡枠の移動量が大きくても、鏡枠の位置による付勢力の変化がなく、適切で安定した付勢力が確保され、付勢部材にスペースを要しない小型のレンズ鏡胴を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０を備えた撮像装置であるカメラ１００の、主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。同図は、カメラ１００を被写体側から見た斜視図である。

同図に示すように、カメラ１００は、変倍可能な折り曲げ撮像光学系を内包した本発明に係るレンズ鏡胴５０が図示の如く前面に沿って配置され、開口部５１が被写体光束を取り込むよう配置されている。また図示していないが、開口部５１を開閉するレンズバリアが配置されている。

５２はフラッシュ発光窓であり、５３はフラッシュ発光窓の後方に配置された反射傘、キセノン管、その他メインコンデンサ、回路基板等で構成されるフラッシュユニットである。５４はカード型の画像記録用メモリである。５５は電池であり、カメラ１００の各部へ電源を供給する。画像記録用メモリ５４及び電池５５は、図示しない蓋部から挿脱が可能となっている。

カメラ１００の上面には、レリーズ釦５６が配置され、その１段の押し込みにより撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段の押し込みにより撮影露光動作が行われる。５７はメインスイッチであり、カメラ１００を動作状態と非動作状態に切り替えるスイッチである。メインスイッチ５７により動作状態に切り替えられると、レンズバリアを備えている場合には、これを開状態にすると共に、各部の動作が開始される。また、メインスイッチ５７により非動作状態に切り替えられると、レンズバリアを閉状態にすると共に、各部の動作を終了させる。

カメラ１００の背面には、ＬＣＤ或いは有機ＥＬ等の表示素子で構成され、画像やその他文字情報等を表示する画像表示部５８が配置されている。

また、図示していないが、ズームアップ、ズームダウンをおこなうズーム釦、撮影した画像を再生する再生釦、画像表示部５８上に各種のメニューを表示させるメニュー釦、表示から所望の機能を選択する選択釦等の操作部材が背面に配置されている。更に、外部入出力端子、ストラップ取り付け部、三脚座等を側面に備えているものである。

なお、これら主要構成ユニットの間には、各部を接続すると共に、各種電子部品が搭載された回路基板が配置され、各主要構成ユニットの駆動及び制御を行うようになっている。

図２は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０のユニット状態の概略の斜視図である。

同図に示すように、レンズ鏡胴５０は、第１の鏡胴である主胴１０Ａと第２の鏡胴である主胴１０Ｂの２つの鏡胴で構成されている。主胴１０Ａには、内部に配置されたレンズ群を移動させる第１モータ２０が組み付けられ、主胴１０Ｂには、内部に配置された他のレンズ群を移動させる第２モータ２１が組み付けられている。６は撮像素子であり、主胴１０Ｂに組み付けられている。１１は最も物体側に配置されたレンズであり光軸をＯＡを被写体に向けて配置されている。

第１モータ２０、第２モータ２１、撮像素子６は、図示しないプリント基板に接続され、個々に制御及び駆動されるようになっている。

図３は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０に内包された変倍可能な折り曲げ撮像光学系を示す断面図である。同図は、ワイド時の状態を示しており、折り曲げ前及び折り曲げ後の２つの光軸を含む面で切断したものである。

同図において、ＯＡは折り曲げ前の光軸であり、ＯＢは折り曲げ後の光軸である。レンズ鏡胴５０の外側は、第１の鏡胴部材である主胴１０Ａ及び第２の鏡胴部材である主胴１０Ｂで構成されている。

１は第１レンズ群であり、第１レンズ群１は、光軸をＯＡとし被写体に向けて配置されたレンズ１１と光軸ＯＡを略直角方向に折り曲げる反射部材であるプリズム１２と、プリズム１２により折り曲げられた光軸ＯＢを光軸として配置されたレンズ１３により構成されている。この第１レンズ群１は、主胴１０Ａに固定されたレンズ群である。

２は第２レンズ群であり、第２レンズ群鏡枠２ｋに組み込まれている。第２レンズ群は、変倍（以下、ズーミングとも言う）時に第２レンズ群鏡枠２ｋと共に、一体的に移動するレンズ群である。

３は第３レンズ群であり、第３レンズ群鏡枠３ｋに組み込まれている。この第３レンズ群３は、主胴１０Ｂに組み込まれ、移動しないレンズ群である。

４は第４レンズ群であり、第４レンズ群鏡枠４ｋに組み込まれている。第４レンズ群は、変倍時及び焦点調節（以下、フォーカシングとも言う）時に第４レンズ群鏡枠４ｋと共に、一体的に移動するレンズ群である。

５は赤外光カットフィルタ及びオプチカルローパスフィルタを積層した光学フィルタであり、主胴１０Ｂに組み付けられている。６は撮像素子であり、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等が用いられる。撮像素子６は取り付け部材８に組み付けられ、取り付け部材８は撮像素子６と共に主胴１０Ｂに組み付けられている。７はフレキシブルプリント基板であり、撮像素子６に接続され、カメラ内の他の回路へ接続される。９はシャッタユニットであり、第３レンズ群鏡枠３ｋと同様に、主胴１０Ｂに固定されている。

以下に、本発明に係るレンズ鏡胴５０について、説明する。

（第１の実施の形態）
図４は、第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴５０の内部の概略構造を示す模式図である。同図は、第２レンズ群２及び第４レンズ群４がワイド位置にある状態を示している。以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。なお、説明をわかりやすくするため、モータ等の位置を鏡胴外に移動させて模式図面化してある。

同図に示すように、第２レンズ群鏡枠２ｋに一体的に形成されたスリーブ２ｓ、第４レンズ群鏡枠４ｋに一体的に形成されたスリーブ４ｓを貫通して、ガイド軸１５が設けられている。更に、第２レンズ群鏡枠２ｋに一体的に形成された回転係止部２ｍ、第４レンズ群鏡枠４ｋに一体的に形成された回転係止部４ｍに、ガイド軸１６が係合して設けられている。これにより、第２レンズ群鏡枠２ｋ、第４レンズ群鏡枠４ｋは、ガイド軸１５、１６に沿って光軸ＯＢ方向に摺動可能とされている。

ステッピングモータである第１モータ２０の回転軸に形成された雄ネジ部材であるリードスクリュー２０ｒには、２つの雌ネジ部材３０（以下、ナットと称す）が所定の間隔で螺合されている。この２つのナット３０は、不図示であるが回転係止されており、第１モータ２０の回転、即ちリードスクリュー２０ｒの回転により、所定の間隔を保ったままリードスクリュー２０ｒに螺合して移動することが可能になっている。

２つのナット３０の間には、スリーブ２ｓと一体的に形成されたＵ字部２ｊと付勢部材である圧縮コイルバネ１８が配置されている。Ｕ字部２ｊは、リードスクリュー２０ｒとは接触しないように形成されており、図示の如く圧縮コイルバネ１８により、一方のナット３０に付勢押圧されている。

以上の構成により、リードスクリュー２０ｒが回転すると、ナット３０は所定の間隔を維持した状態で移動させられ、Ｕ字部２ｊは圧縮コイルバネ１８により一方のナット３０に付勢押圧された状態で、ナット３０に伴って移動させられる。これによりリードスクリュー２０ｒの回転方向、回転量を制御することで、第２レンズ群鏡枠２ｋはガイド軸１５、１６に沿って光軸ＯＢ方向に所望量だけ移動させることができる。

同様に、第２モータ２１の回転軸に形成されたリードスクリュー２１ｒには、２つのナット３１が所定の間隔で螺合されている。この２つのナット３１は、不図示であるが回転係止されており、第２モータ２１の回転、即ちリードスクリュー２１ｒの回転により、所定の間隔を保ったまま移動することが可能になっている。

２つのナット３１の間には、スリーブ４ｓと一体的に形成されたＵ字部４ｊと付勢部材である圧縮コイルバネ１９が配置されている。Ｕ字部４ｊは、リードスクリュー２１ｒとは接触しないように形成されており、図示の如く圧縮コイルバネ１９により、一方のナット３１に付勢押圧されている。

以上の構成により、リードスクリュー２１ｒが回転すると、ナット３１は所定の間隔を維持した状態で移動させられ、Ｕ字部４ｊは圧縮コイルバネ１９により一方のナット３１に付勢押圧された状態で、ナット３１に伴って移動させられる。これによりリードスクリュー２１ｒの回転方向、回転量を制御することで、第４レンズ群鏡枠４ｋはガイド軸１５、１６に沿って光軸ＯＢ方向に所望量だけ移動させることができる。

これにより、第２レンズ群２及び第４レンズ群４は、図示のワイド状態の位置から、第３レンズ群３に近接する方向へ、各々設定された方向に設定された量だけ移動しズーミングが行われる。更に、第４レンズ群４は、ズーミングにより移動した位置から更に移動することによりフォーカシングが行われるようになっている。

なお、図示していないが、第２レンズ群２の存在を検出する位置センサ、第４レンズ群４の存在を検出する位置センサが配置されている。位置センサとしては、例えばフォトインタラプタが用いられる。この位置センサは、第２レンズ群鏡枠２ｋ及び第４レンズ群鏡枠４ｋにそれぞれ形成された遮蔽部が、それぞれの位置センサの投受光系間にあって遮蔽しているか、位置センサの投受光系を遮蔽しない位置にあるかを判断するものであり、遮蔽状態から遮蔽しない状態への切り替わり位置を基準にして、第１モータ２０及び第２モータ２１の回転方向及び回転量を制御し、レンズ群の位置制御が行われる。

以上説明したように、雌ネジ部材であるナットを雄ネジ部材であるリードスクリューに対し２つ螺合させ、２つのナットの間に鏡枠の一部と付勢部材である圧縮コイルバネを設け、圧縮コイルバネで鏡枠の一部をナットのいずれか一方に押圧付勢するよう構成することで、鏡枠を移動させた場合も２つのナットの間隔は変化しないため、圧縮コイルバネの長さは変化せず、押圧付勢される鏡枠及びナットへの付勢力は、鏡枠の位置に関わらずほぼ一定に保たれることになる。更に、リードスクリューの回転方向を変更しても、バックラッシュが発生せず、正確な鏡枠の移動制御が可能となる。

これにより、鏡枠の移動量が大きくても、鏡枠の位置による付勢力の変化がなく、適切で安定した付勢力が確保されたレンズ鏡胴を得ることが可能となる。更に、小型のバネをナット間に配置するだけであるため省スペースの小型のレンズ鏡胴を得ることが可能となる。

なお、上記の説明では、付勢部材の例として圧縮コイルバネを用いた例で説明したが、これに限るものでなく、板バネ、スポンジ等の弾性部材を適用してもよいのはいうまでもない。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係るレンズ鏡胴５０の内部の概略構造を示す模式図である。同図も同様に、第２レンズ群２及び第４レンズ群４がワイド位置にある状態を示している。なお、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。

同図に示すように、第１モータ２０の回転軸に形成された雄ネジ部材であるリードスクリュー２０ｒには、雌ネジ部材３０（以下、ナットと称す）が螺合されている。このナット３０は、不図示であるが回転係止されており、第１モータ２０の回転、即ちリードスクリュー２０ｒの回転により、所定の間隔を保ったままリードスクリュー２０ｒに螺合して移動することが可能になっている。

ナット３０は、スリーブ２ｓと一体的に形成された二股の挟持部２ｎにより挟持されている。二股の挟持部２ｎはリードスクリュー２０ｒとは接触しないように形成されている。更に、ナット３０は、圧縮コイルバネ１８によりリードスクリュー２０ｒの回転軸に対し略直交する方向に付勢されている。また、挟持部２ｎはナット３０を隙間を有して挟持しており、この隙間にはナット３０を光軸方向であるリードスクリュー２０ｒの回転軸方向に付勢する付勢部材である板バネ３２が設けられている。

また同様に、第２モータ２１の回転軸に形成されたリードスクリュー２１ｒには、ナット３１が螺合されている。このナット３１は、不図示であるが回転係止されており、第２モータ２１の回転、即ちリードスクリュー２１ｒの回転により、所定の間隔を保ったままリードスクリュー２１ｒに螺合して移動することが可能になっている。

ナット３１は、スリーブ４ｓと一体的に形成された二股の挟持部４ｎにより挟持されている。二股の挟持部４ｎはリードスクリュー２１ｒとは接触しないように形成されている。更に、ナット３１は、圧縮コイルバネ１９によりリードスクリュー２１ｒの回転軸に対し略直交する方向に付勢されている。また、挟持部４ｎはナット３１を隙間を有して挟持しており、この隙間にはナット３１を光軸方向であるリードスクリュー２１ｒの回転軸方向に付勢する付勢部材である板バネ３３が設けられている。

図６は、ナット３０の周辺の構成を拡大して示した断面図である。

同図に示すように、ナット３０の圧縮コイルバネ１８側のネジ部は圧縮コイルバネ１８によりリードスクリュー２０ｒのネジ部に押圧付勢され密着し、他方のネジ部はリードスクリュー２０ｒのネジ部と離間した状態となる。また、二股の挟持部２ｎは、ナット３０と隙間を有して挟持しており、この隙間には板バネ３２が設けられ、ナット３０を光軸方向であるリードスクリュー２０ｒの回転軸方向に付勢している。

このように、ナット３０をリードスクリュー２０ｒの回転軸に対し略直交する方向に付勢することで、リードスクリュー２０ｒの回転方向を変更しても、バックラッシュが発生せず、正確な鏡枠の移動制御が可能となる。これにより、鏡枠の移動量が大きくても、鏡枠の位置による付勢力の変化がなく、適切で安定した付勢力が確保されたレンズ鏡胴を得ることが可能となる。更に、小型のバネを二股の挟持部内に配置するだけであるため省スペースの小型のレンズ鏡胴を得ることが可能となる。

また、第２の実施の形態に係るレンズ鏡胴５０は、以下のような効果をも有している。

図７は、第２レンズ群鏡枠２ｋをナット３０の部位で切断した概略断面図である。

同図において、ナット３０をリードスクリュー２０ｒの回転軸に対し略直交する方向に付勢する圧縮コイルバネ１８の反力は、第２レンズ群鏡枠２ｋに対しては図示矢印方向に作用する。この反力により、スリーブ２ｓに形成された嵌合穴と、これを貫通するガイド軸１５は図示の如く、片寄せされた状態となる。また、回転係止部２ｍとガイド軸１６も同様に図示の如く、片寄せされた状態となる。この状態は、リードスクリュー２０ｒの回転方向、ナット３０の移動方向に関わらず維持される。

即ち、図示の如く、ガイド軸１５、１６の中心を繋ぐ線に対し、交差する方向に圧縮コイルバネ１８の反力が作用するように配置し、ガイド軸１５とスリーブ２ｓの嵌合穴及びガイド軸１６と回転係止部２ｍの隙間を一方に片寄せすることで、第２レンズ群鏡枠２ｋが光軸ＯＢ方向に移動する際の光軸直交方向の微小な揺れを解消することができ、ズーミング時の像揺れを防止することが可能となる効果をも有している。

なお、上記の説明においては、圧縮コイルバネ１８及び板バネ３２を用いた例で説明したが、これに限るものでなく、スポンジ等の弾性部材をそれぞれ適用してもよいのはいうまでもない。

また、第２の実施の形態におけるナットに関しては、円筒状に雌ネジが形成されたもので説明したが、これに限るものでなく、押圧付勢され密着する側のネジ部のみが形成された円弧状やラック歯車状のものであってもよい。

本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置であるカメラの、主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴のユニット状態の概略の斜視図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴に内包された変倍可能な折り曲げ撮像光学系を示す断面図である。 第１の実施の形態に係るレンズ鏡胴の内部の概略構造を示す模式図である。 第２の実施の形態に係るレンズ鏡胴の内部の概略構造を示す模式図である。 ナットの周辺の構成を拡大して示した断面図である。 第２レンズ群鏡枠をナットの部位で切断した概略断面図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
４ 第４レンズ群
５ 光学フィルタ
６ 撮像素子
９ シャッタユニット
１０Ａ 主胴
１０Ｂ 主胴
１５ ガイド軸
１６ ガイド軸
１８、１９ 圧縮コイルバネ
２０ 第１モータ
２１ 第２モータ
３０、３１ ナット（雌ネジ部材）
５０ レンズ鏡胴
１００ カメラ

Claims (4)

1. 被写体光を導くレンズ群と、該レンズ群を保持した鏡枠と、光軸方向に延在する雄ネジ部材と、該雄ネジ部材に螺合する雌ネジ部材と、前記雄ネジ部材を回転させるモータとを有し、前記雌ネジ部材の移動に伴い前記鏡枠を光軸方向に移動させるレンズ鏡胴において、
   前記雌ネジ部材を前記雄ネジ部材に対し２つ螺合させ、２つの前記雌ネジ部材の間に前記鏡枠の一部と付勢部材を設け、前記付勢部材は前記鏡枠の一部を前記雌ネジ部材のいずれか一方の方向に付勢することを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 被写体光を導くレンズ群と、該レンズ群を保持した鏡枠と、光軸方向に延在する雄ネジ部材と、該雄ネジ部材に螺合する雌ネジ部材と、前記雄ネジ部材を回転させるモータとを有し、前記雌ネジ部材の移動に伴い前記鏡枠を光軸方向に移動させるレンズ鏡胴において、
   前記鏡枠には、前記雌ネジ部材を光軸方向で挟持する挟持部が形成され、前記挟持部に、前記雌ネジ部材を前記雄ネジ部材の回転軸に対し略直交する方向に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とするレンズ鏡胴。
3. 前記挟持部は前記雌ネジ部材を隙間を有して挟持し、前記隙間には前記雌ネジ部材を光軸方向に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡胴。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴を備えたことを特徴とする撮像装置。

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