JP5335259B2 - 光学要素位置制御機構 - Google Patents

Description

本発明は光学機器における光学要素の位置制御機構に関し、特に、送りねじ（リードスクリュー）と直進移動ナット（リードナット）によって光学要素の保持部材を移動させる機構に関する。

カメラなどの光学機器において、送りねじとそれに螺合する直進移動ナットとを用いて光学要素の位置制御を行う機構が多く用いられている。具体的には、次のような構造が知られている。まず、光学要素の保持部材は、ガイド軸などの直進案内手段によって、光軸方向や光軸直交方向など特定の方向に移動可能に支持されており、この保持部材の移動方向と回転軸（軸線）が平行になるように、送りねじが設けられている。送りねじに対して螺合する直進移動ナットは、該送りねじに対する軸回りの回転が規制された状態で光学要素の保持部材に対して係合している。光学要素の保持部材は、その移動方向において常に直進移動ナットに追随するように直進移動ナットとの当接方向へ付勢されている。そして、送りねじを回転させると、直進移動ナットが該送りねじの回転軸方向に直進移動され、これに応じて光学要素保持部材が進退移動される。
特開２０００−２０６３９１号公報

光学要素の保持部材に対して直進移動ナットを回り止めさせる機構は、通常、キー溝と突起などによって構成されているが、この回り止め部に微少な隙間があると、特に、送りねじを高速に間欠駆動させた場合に、直進移動ナットが回転方向に振動して騒音を生じるおそれがあった。騒音防止の対策として、直進移動ナットを合成樹脂で形成し、回り止め部に隙間が生じないように弾性変形させる手法が知られている。より詳しくは、送りねじの回転軸と直交する平面に沿って延設された弾性変形可能なアーム部を直進移動ナットに設け、この軸直交平面内での該弾性アーム部の弾性変形によって、振動を抑制する構造が知られている。しかし、このような振動防止用の弾性変形を可能とするためには、弾性アーム部にある程度の長さ（弾性アーム部の基端部から光学要素保持部材と係合する着力部までのスパン）が必要とされ、直進移動ナットの小型化が制約されていた。また、このような弾性アーム部を用いた振動抑制構造を適用した場合、光学要素保持部材を案内するガイド軸と送りねじとの間隔が大きくなり、その結果、該保持部材の移動時に微細な振動（ビビリ）が起こりやすくなったり、光学要素保持部材の駆動機構部全体のコンパクト性が損なわれたりするおそれがあった。

そこで本発明は、直進移動ナットや光学要素保持部材の振動を抑制でき、かつコンパクトに構成可能な光学要素位置制御機構を提供することを目的とする。

本発明は、光学要素を支持して直進移動可能に案内された光学要素保持部材と、この光学要素保持部材の移動方向と平行な回転軸を中心に回転可能な送りねじと、この送りねじに螺合し、光学要素保持部材に対して送りねじの回転軸と平行な方向に押圧可能に当接する直進移動ナットと、光学要素保持部材に対して、送りねじの回転軸を中心とする直進移動ナットの回転を規制させる回転規制手段とを備え、送りねじの正逆の回転によって直進移動ナットが該送りねじの回転軸方向に進退移動され、該直進移動ナットによって光学要素保持部材の位置が制御される光学要素位置制御機構において、直進移動ナットと光学要素保持部材の間に、送りねじの回転軸と平行な平面内で弾性変形可能で、直進移動ナットに対して回転規制手段による回転規制方向への付勢力を与える付勢手段を備え、この付勢手段は、光学要素保持部材に係合する第１のアーム部と、直進移動ナットに係合する第２のアーム部を有し、送りねじの回転軸と略直交する軸を中心として該第１のアーム部と第２のアーム部を接離方向に揺動させることが可能なトーションばねからなることを特徴としている。

光学要素保持部材に設けた突起部と、直進移動ナットに設けられ該突起部を挟む一対の脚部とによって回転規制手段を構成し、直進移動ナットの一方の脚部に対してトーションばねの第２のアーム部を当接させ、該第２のアーム部を介して該一方の脚部を光学要素保持部材の突起部との係合方向に押圧させることが好ましい。

本発明は、具体的な光学要素やその移動方向を問うものではないが、例えば、レンズ群を光軸と平行な方向に直進移動させるタイプの光学要素位置制御機構として適用するとよい。

以上の本発明によれば、直進移動ナットの振動を抑制させる付勢手段が、光学要素保持部材に係合する第１のアーム部と直進移動ナットに係合する第２のアーム部を有するトーションばねからなり、送りねじの回転軸と平行な面内で第１のアーム部と第２のアーム部を接離させる方向にトーションばねが弾性変形するので、該回転軸と直交する平面方向での直進移動ナットやその周辺機構の小型化を図ることができる。すなわち、直進移動ナットや光学要素保持部材の安定性と、コンパクト性とを両立させた光学要素位置制御機構が得られる。

まず、主に図１から図７を参照して、本発明の光学要素位置制御機構を適用したズームレンズ鏡筒１の全体構造を説明する。図１及び図２はズームレンズ鏡筒１の断面を示しており、図１は撮影を行わない収納状態、図２の上半断面はズーム撮影領域のワイド端、図２の下半断面はテレ端をそれぞれ示している。図３と図４は図１の収納状態に対応する斜視図で、図５と図６は図２の撮影状態に対応する斜視図である。

ズームレンズ鏡筒１は、物体（被写体）側から順に第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２、絞り兼用のシャッタＳ、第３レンズ群ＬＧ３、ローパスフィルタＬＰＦ及びＣＣＤ（撮像素子）２４を備えた３群タイプの撮像光学系を備えている。この光学系は焦点距離可変のズーム光学系であり、第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２を光学系の撮影光軸Ｏに沿って所定の軌跡で進退させることによって変倍を行う。また、撮影光軸Ｏに沿って第３レンズ群ＬＧ３を移動させることでフォーカシングを行う。

ズームレンズ鏡筒１は、第１レンズ群ＬＧ１から第３レンズ群ＬＧ３までの光学系を内部に可動に支持する固定鏡筒２２と、その後部に固定される鏡筒後面板２３を備えている。鏡筒後面板２３の中央部に形成された開口内には、ＣＣＤ保持枠６２を介してＣＣＤ２４が保持され、ＣＣＤ保持枠６２の前部に設けたフィルタ保持枠２１にローパスフィルタＬＰＦが保持されている。ローパスフィルタＬＰＦとＣＣＤ２４の間には密封（防塵）用のパッキン６１が挟着されている。ＣＣＤ保持枠６２は、鏡筒後面板２３に対して傾き調整などが可能に支持されている。

固定鏡筒２２は、撮影光軸Ｏを囲む円筒状の筒状ハウジング部２２ａと、ズームモータ３２を支持するズームモータ支持部２２ｂと、ＡＦモータ３０を支持するＡＦモータ支持部２２ｃと、該ＡＦモータ支持部２２ｃの前方に位置する前方壁部２２ｄとを有している。筒状ハウジング部２２ａは、前述した各レンズ群などの光学要素を内部に保持し、ズームレンズ鏡筒１の実質的な外形部を構成している。ズームモータ支持部２２ｂ、ＡＦモータ支持部２２ｃ及び前方壁部２２ｄは、撮影光軸Ｏを中心とする半径方向において筒状ハウジング部２２ａの外側に位置されている。図３ないし図７に示すように、ＡＦモータ支持部２２ｃは、筒状ハウジング部２２ａの後端部と略同じ光軸方向位置に設けられており、その後面部が鏡筒後面板２３によって塞がれる。前方壁部２２ｄは、ＡＦモータ支持部２２ｃに対して光軸方向前方に離間した対向位置に形成されている。

第３レンズ群ＬＧ３を保持する３群レンズ枠（光学要素保持部材）５１は、中央のレンズ保持部５１ａから、撮影光軸Ｏを挟んで略対称の方向に一対のガイド腕部５１ｂ、５１ｃを延設させている。このうち一方のガイド腕部５１ｂの先端部には前後一対のガイド穴５１ｄが形成され、このガイド穴５１ｄに対して、固定鏡筒２２と鏡筒後面板２３の間に固定された３群ガイド軸５２が摺動自在に挿通されている。図６や図１０に示すように、３群ガイド軸５２は固定鏡筒２２の筒状ハウジング部２２ａの外側に配置されており、その前端部が前方壁部２２ｄに支持されている。３群ガイド軸５２の後端部は、ＡＦモータ支持部２２ｃの下方を通って、鏡筒後面板２３に形成した不図示の支持穴に嵌合している。この３群ガイド軸５２の案内を受けるために、３群レンズ枠５１のガイド腕部５１ｂは、その先端部付近が固定鏡筒２２の筒状ハウジング部２２ａの外方に突出されており、筒状ハウジング部２２ａにはガイド腕部５１ｂの突出を許す開口部２２ｅ（図７）が形成されている。また、３群レンズ枠５１の他方のガイド腕部５１ｃの先端部に設けた回転規制突起５１ｅが、固定鏡筒２２の内周面に形成した直進ガイド溝２２ｆに対して摺動自在に係合している。３群ガイド軸５２の軸線と直進ガイド溝２２ｆの長手方向はそれぞれ撮影光軸Ｏと平行な方向に向いており、この３群ガイド軸５２と直進ガイド溝２２ｆによってガイド穴５１ｄと回転規制突起５１ｅが案内されることによって、３群レンズ枠５１は撮影光軸Ｏと平行な方向に移動可能に直進案内されている。そして、３群レンズ枠５１はＡＦモータ３０によって撮影光軸Ｏに沿って前後に進退移動させることができる。この３群レンズ枠５１の駆動機構については後述する。

固定鏡筒２２のズームモータ支持部２２ｂの内部には、ズームモータ３２の駆動力をズームギヤ３１（図６、図７）に伝達する減速ギヤ列が設けられている。固定鏡筒２２の筒状ハウジング部２２ａの内側に支持されたカム環１１の後端部には、ズームギヤ３１に噛合する環状ギヤ１１ａが設けられ、カム環１１はズームギヤ３１を介してズームモータ３２によって回転駆動される。カム環１１の環状ギヤ１１ａから外径方向に突出するガイド突起１１ｂが設けられ、ガイド突起１１ｂは、固定鏡筒２２の筒状ハウジング部２２ａの内周面に形成したカム環制御溝２２ｇに対して摺動可能に係合している。カム環制御溝２２ｇは、撮影光軸Ｏに対して所定の傾斜を有するリード溝部と、撮影光軸Ｏを中心とする周方向成分のみからなる周方向溝部とからなる。図１の収納（沈胴）状態と図２の上半断面のワイド端の間は、ズームモータ３２によって回転力を付与すると、カム環１１は、カム環制御溝２２ｇのリード溝部によってガイド突起１１ｂが案内されて回転しながら光軸方向に移動する。一方、ワイド端とテレ端の間の撮影状態にあるときには、ガイド突起１１ｂがカム環制御溝２２ｇの周方向溝部に位置し、ズームモータ３０の駆動に応じてカム環１１は光軸方向に移動せずに定位置で回転される。

固定鏡筒２２の筒状ハウジング部２２ａの内側には、カム環１１を挟む態様で第１繰出筒１３と直進案内環１０が支持されている。第１繰出筒１３は、筒状ハウジング部２２ａの内周面に形成した直進案内溝２２ｈに対する直進案内突起１３ａの係合関係により光軸方向に直進案内されており、直進案内環１０は、筒状ハウジング部２２ａの内周面に形成した直進案内溝２２ｉに対する直進案内突起１０ａの係合関係により光軸方向に直進案内されている。第１繰出筒１３と直進案内環１０はそれぞれ、カム環１１に対しては、相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように結合されている。

直進案内環１０は、カム環１１の内側に位置する直進案内キー１０ｂ（図２）によって、２群レンズ移動枠８を光軸方向に直進案内している。２群レンズ移動枠８の内部には、２群レンズ保持枠部６を介して第２レンズ群ＬＧ２が支持されている。また、第１繰出筒１３の内周面には撮影光軸Ｏと平行な直進案内溝１３ｂが形成され、該直進案内溝１３ｂに対して第２繰出筒１２の直進案内突起１２ａが摺動自在に係合しており、第２繰出筒１２も光軸方向へ直進案内されている。第２繰出筒１２の内部には、１群レンズ保持枠部４を介して第１レンズ群ＬＧ１が支持されている。

カム環１１の内周面に形成した２群制御カム溝１１ｃに対し、２群レンズ移動枠８の外周面に設けた２群用カムフォロア８ａが係合している。２群レンズ移動枠８は直進案内環１０を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環１７が回転すると、２群制御カム溝１１ｃの形状に従って、２群レンズ移動枠８すなわち第２レンズ群ＬＧ２が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。

第２繰出筒１２は内径方向に突出する１群用カムフォロア１２ｂを有し、この１群用カムフォロア１２ｂが、カム環１１の外周面に形成した１群制御カム溝１１ｄに摺動可能に嵌合している。第２繰出筒１２は第１繰出筒１３を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環１１が回転すると、１群制御カム溝１１ｄの形状に従って、第２繰出筒１２すなわち第１レンズ群ＬＧ１が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。

２群レンズ移動枠８と第２繰出筒１２は、群間付勢ばね２７によって、互いに離間する方向に付勢されており、２群制御カム溝１１ｃと２群用カムフォロア８ａの間と、１群用カムフォロア１２ｂと１群制御カム溝１１ｄの間での嵌合精度を高めている。

２群レンズ移動枠８の内側には、シャッタＳを有するシャッタブロック１５が支持されている。２群レンズ移動枠８と、該２群レンズ移動枠８の後部に設けた後方規制部材５には、撮影光軸Ｏと平行な方向へ向けて対をなすガイド突起８ｂ、５ａが互いに接近するように突設されており、このガイド突起８ｂ、５ａに対してシャッタブロック１５は光軸方向に摺動可能に支持されている。

第２繰出筒１２の前端部には化粧板１６が固定され、該化粧板１６における第１レンズ群ＬＧ１前方の撮影開口１６ａを開閉するバリヤ部材１７が設けられている。

以上の構造からなるズームレンズ鏡筒１は次のように動作する。図１に示す鏡筒収納状態では、図２の撮影状態よりも撮影光軸方向の光学系の長さ（第１レンズ群ＬＧ１の物体側の面からＣＣＤ２４の撮像面までの距離）が短くなっている。この鏡筒収納状態においてカメラに設けたメインスイッチがオンされると、ズームモータ３２が鏡筒繰出方向に駆動される。ズームモータ３２によりズームギヤ３１が回転駆動され、固定鏡筒２２のカム環制御溝２２ｇのリード溝部にガイド突起１１ｂが案内されて、カム環１１が光軸方向前方へ回転繰出される。直進案内環１０と第１繰出筒１３は、カム環１１と共に前方に直進移動する。カム環１１が回転すると、その内側では、直進案内環１０を介して直進案内された２群レンズ移動枠８が、２群用カムフォロア８ａと２群制御カム溝１１ｃの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。また、カム環１１が回転すると、該カム環１１の外側では、第１繰出筒１３を介して直進案内された第２繰出筒１２が、１群用カムフォロア１２ｂと１群制御カム溝１１ｄの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。

すなわち、鏡筒収納状態からの第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の繰出量はそれぞれ、前者が、固定鏡筒２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する第２繰出筒１２のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、固定鏡筒２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する２群レンズ移動枠８のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Ｏ上を移動することにより行われる。図１の収納状態から鏡筒繰出を行うと、まず図２の上半断面に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ３２を鏡筒繰出方向に駆動させると、図２の下半断面に示すテレ端の繰出状態となる。テレ端とワイド端の間のズーム領域では、カム環１１は、ガイド突起１１ｂがカム環制御溝２２ｇの周方向溝部内に位置することにより前述の定位置回転のみを行い、光軸方向へは進退しない。メインスイッチをオフすると、ズームモータ３２が鏡筒収納方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒１は以上の繰出動作とは逆の収納動作を行い、図１の収納状態になる。

なお、ズームレンズ鏡筒１における図２の撮影状態では、シャッタＳが第２レンズ群ＬＧ２の後方に位置される一方、図１の収納状態では、シャッタブロック１５が、２群レンズ移動枠８内での相対的な光軸方向位置を前方に移動させ、第２レンズ群ＬＧ２とシャッタＳが一部重なる状態になる。

第３レンズ群ＬＧ３は、以上のズームモータ３２による第１及び第２のレンズ群ＬＧ１、ＬＧ２の駆動とは独立して、ＡＦモータ３０によって撮影光軸Ｏに沿って前後移動させることができる。そして、ワイド端からテレ端までの撮影可能状態にあるとき、測距手段によって得られた被写体距離情報に応じてＡＦモータ３０を駆動することにより、第３レンズ群ＬＧ３を支持する３群レンズ枠５１が撮影光軸Ｏに沿って移動してフォーカシングが実行される。

続いて、３群レンズ枠５１の位置制御機構の細部を説明する。前述のように、固定鏡筒２２には、筒状ハウジング部２２ａの外側にＡＦモータ支持部２２ｃが形成され、このＡＦモータ支持部２２ｃの前方に対向させて前方壁部２２ｄが形成されている。ＡＦモータ３０は、固定ねじ３３によってＡＦモータ支持部２２ｃの前面側に固定され、該ＡＦモータ３０の回転軸に設けたピニオン３０ａがＡＦモータ支持部２２ｃの後面側に突出する。ＡＦモータ支持部２２ｃの後面側には、ピニオン３０ａに噛合する減速ギヤ３４と、該減速ギヤ３４に噛合する送りねじギヤ３５が軸支されていて、ＡＦモータ３０の回転軸の回転は、この減速ギヤ列を介して、送りねじギヤ３５と一体に回転する送りねじ３６に伝達される。送りねじ３６は、その前端部が固定鏡筒２２の前方壁部２２ｄに形成した軸穴により軸支され、後端部が鏡筒後面板２３に形成した軸穴により軸支され、この軸支状態において送りねじ３６は、撮影光軸Ｏと略平行な回転中心によって回転自在となる。

３群レンズ枠５１のガイド腕部５１ｂの先端部には、送りねじ３６を挿通させる貫通穴が形成されたナット当付部５１ｆが形成されており、このナット当付部５１ｆの前方に位置させて、送りねじ３６に螺合するねじ穴３７ａを有するＡＦナット（直進移動ナット）３７が設けられている。ＡＦナット３７は、回り止め用の凹部（回転規制手段）３７ｂを３群レンズ枠５１の回り止め突起（回転規制手段）５１ｇに係合させ、また回り止め用の凸部（回転規制手段）３７ｃを固定鏡筒２２の回り止め用の凹部（不図示）に係合させることにより回転規制されており、送りねじ３６を正逆に回転させることにより、送りねじ３６と連れ回りすることなく撮影光軸Ｏと平行に進退移動される。３群レンズ枠５１のガイド腕部５１ｂの先端部にはさらに、前後一対のガイド穴５１ｄの間に位置させて、撮影光軸Ｏと略平行な平面状をなす立壁部５１ｈが形成され、この立壁部５１ｈから側方に向けてばね掛け突起５１ｉが突設されている。ばね掛け突起５１ｉは、その先端部が光軸方向後方に向けて曲折されたＬ字状の突起である。立壁部５１ｈには、ばね掛け突起５１ｉの後方に位置させて半円状断面部５１ｊが形成されている。

３群レンズ枠５１に対して撮影光軸Ｏに沿う移動方向の付勢力を与える付勢手段として、３群レンズ付勢ばね３８が設けられている。３群レンズ付勢ばね３８はトーションばねであり、そのコイル部３８ａが、固定鏡筒２２に設けたばね支持突起２２ｊに支持される。ばね支持突起２２ｊは、筒状ハウジング部２２ａの外側に、撮影光軸Ｏと略直交する側方へ軸線を向けて形成された円筒状の突起であり、該ばね支持突起２２ｊの中心に形成されたねじ穴に対してばね留めねじ３９を固定することによって、ばね支持突起２２ｊの円筒状外面に対して３群レンズ付勢ばね３８のコイル部３８ａが抜け止めされた状態で保持される。この保持状態のコイル部３８ａの軸線は、ばね支持突起２２ｊの軸線と概ね一致する。

３群レンズ付勢ばね３８は、コイル部３８ａから外径方向に向けて、短い支持腕部３８ｂと、長い付勢腕部３８ｃを延設させている。このうち支持腕部３８ｂは、ばね支持突起２２ｊの近傍に位置させて固定鏡筒２２に形成されたばね掛け突起２２ｋ（図１２）に掛けられている。一方、付勢腕部３８ｃは、３群レンズ枠５１のばね掛け突起５１ｉに掛けられている。３群レンズ枠５１の立壁部５１ｈや半円状断面部５１ｊは、ばね掛け突起５１ｉに対して付勢腕部３８ｃを係合させたときに、他の部位に付勢腕部３８ｃが接触するのを防ぐ。付勢腕部３８ｃは、コイル部３８ａの軸線に略一致する揺動中心軸３８ｘを中心（支点）として揺動することが可能な（すなわち撮影光軸Ｏと概ね平行な揺動平面内で揺動可能な）揺動着力部であって、ばね掛け突起５１ｉに掛けられていない自由状態では図１２に「３８ｃ（Ｆ）」で示す方向を向いている。そして、この自由状態から付勢腕部３８ｃを図１２中の反時計方向に約半回転させて、該付勢腕部３８ｃの先端部付近をばね掛け突起５１ｉの光軸方向後方の面に当て付けることにより、３群レンズ付勢ばね３８の撓み（ねじれ）量が大きくなり、その撓み解消方向の力は、付勢腕部３８ｃがばね掛け突起５１ｉを光軸方向前方へ押圧する荷重として作用する。すなわち、付勢腕部３８ｃを介して３群レンズ枠５１に対して光軸方向前方への付勢力が与えられる着力状態となる。

このようにして３群レンズ付勢ばね３８から光軸方向前方への付勢力を与えられた３群レンズ枠５１は、ナット当付部５１ｆがＡＦナット３７に当て付くことによって、その前方への移動が規制される。すなわち、図８、図９、図１２及び図１５に示すように、３群レンズ枠５１は、３群レンズ付勢ばね３８の付勢力によってナット当付部５１ｆをＡＦナット３７に当接させた状態で保持され、３群レンズ枠５１の光軸方向への前後位置はＡＦナット３７に依存して決まる。前述の通り、ＡＦナット３７は、ＡＦモータ３０のピニオン３０ａを正逆に回転駆動することにより、送りねじ３６によって撮影光軸Ｏと平行な方向へ進退移動されるため、結果として、３群レンズ枠５１の光軸方向位置は、ＡＦモータ３０の駆動方向と駆動量に応じて制御される。例えば、ＡＦモータ３０によって前方にＡＦナット３７を移動させると、ＡＦナット３７の移動分だけ、３群レンズ付勢ばね３８の付勢力によって３群レンズ枠５１が追随して前方に移動する。逆に、前方の移動位置からＡＦナット３７を後方に移動させると、該ＡＦナット３７がナット当付部５１ｆを押し込み、３群レンズ枠５１は３群レンズ付勢ばね３８の付勢力に抗して後方へ移動される。

固定鏡筒２２には、ＡＦモータ３０による３群レンズ枠５１の光軸方向の後方移動端を検出する原点位置検出センサ４０が設けられている。原点位置検出センサ４０は、透過型フォトインタラプタからなり、二股状の投光部と受光部の間に３群レンズ枠５１のセンサ通過板５１ｋが位置した状態が、該３群レンズ枠５１の後方移動端であると検知される。ＡＦモータ３０はステッピングモータからなり、フォーカシングに際しての第３レンズ群ＬＧ３の移動量は、この後方移動端を原点位置としたＡＦモータ３０の駆動ステップ数として演算される。

図１２に実線で示しているのが、ＡＦモータ３０に制御される可動範囲における３群レンズ枠５１の後方移動端であり、同図に二点鎖線で示しているのが、同可動範囲における３群レンズ枠５１の前方移動端である。

この３群レンズ付勢ばね３８による３群レンズ枠５１の付勢構造によれば、ズームレンズ鏡筒１の小型化、特に収納長の薄型化に寄与しつつ、ＡＦモータ３０の負荷を軽減させて消費電力を抑えることができる。但し、本発明において、３群レンズ枠５１に相当する光学要素保持部材を移動付勢する手段は、３群レンズ付勢ばね３８のような形態に限定されない。

３群レンズ枠５１とＡＦナット３７の関係について、さらに詳しく説明する。図１３ないし図１５に示すように、３群レンズ枠５１には、立壁部５１ｈの上部に、該立壁部５１ｈと略直交する板状の上面部５１ｍが形成され、この上面部５１ｍ上にナット当付部５１ｆが立設され、ナット当付部５１ｆと上面部５１ｍの境界部に回り止め突起５１ｇが設けられている。上面部５１ｍ上にはまた、回り止め突起５１ｇの側方に円筒状のばね支持ボス５１ｎが突設されており、ばね支持ボス５１ｎの後方に位置させて、ばね挿入孔部５１ｐとばね係合壁部５１ｑが形成されている。ばね挿入孔部５１ｐは、ナット当付部５１ｆの下端の一部を切り欠く態様で形成されている。

前述のように、回り止め突起５１ｇはＡＦナット３７を回転規制するものであり、その側部には、３群ガイド軸５２の軸線Ｘ１（図１４）及び送りねじ３６の回転軸（軸線）Ｘ２（図１４）と平行をなす一対の回転規制面（回転規制手段）５１ｇ１が形成されている。なお、３群ガイド軸５２の軸線Ｘ１と送りねじ３６の回転軸Ｘ２は、互いに平行であり、かつ撮影光軸Ｏを通る鉛直方向平面Ｐ１（図１１）に対して等距離の位置にあり、図１５のように平面視した状態では、該軸線Ｘ１と回転軸Ｘ２が重なる位置関係にある。回り止め突起５１ｇの前端部は、一対の回転規制面５１ｇ１に続いて間隔を徐々に狭くする一対のテーパ面５１ｇ２が形成された先細形状となっている。一方、ＡＦナット３７の下部には、回り止め突起５１ｇの一対の回転規制面５１ｇ１に対応する間隔で離間する一対の回り止め脚部（回転規制手段）３７ｄが形成され、この一対の回り止め脚部３７ｄに囲まれる（挟まれる）領域が、回り止め突起５１ｇに対して係合する凹部３７ｂとなっている。テーパ面５１ｇ２は、回り止め突起５１ｇに対してＡＦナット３７の凹部３７ｂを係合させるときに、回り止め脚部３７ｄとの干渉を防いで容易に係合させられるようにするための部位である。

ＡＦナット３７と３群レンズ枠５１の間には、この回り止め突起５１ｇと凹部３７ｂによる回転規制方向への付勢力を与えて、ＡＦナット３７の微細な振動（ガタつき）を抑制させる付勢ばね（付勢手段）７０が設けられている。付勢ばね７０は、螺旋円筒状に巻回されたコイル部７０ａと、該コイル部７０ａから延出される第１アーム部７０ｂ及び第２アーム部７０ｃとを有する金属製のトーションばねからなっており、ばね支持ボス５１ｎに対してコイル部７０ａが嵌っている。ばね支持ボス５１ｎに対しては、該ばね支持ボス５１ｎよりも大径のフランジを有してコイル部７０ａを抜け止めさせる抜け止め部材５３が取り付けられる。ばね支持ボス５１ｎと抜け止め部材５３を介して３群レンズ枠５１上に支持された付勢ばね７０は、そのコイル部７０ａの軸線が、３群ガイド軸５２の軸線Ｘ１と送りねじ３６の回転軸Ｘ２を含む平面Ｐ２（図１４、図１５）と略平行となっている。言い換えれば、コイル部７０ａの軸線は、該軸線Ｘ１や回転軸Ｘ２と略直交する関係にある。そして、付勢ばね７０は、この支持状態において、コイル部７０ａの軸線を中心として第１アーム部７０ｂと第２アーム部７０ｃを相互に接離させる揺動の態様での弾性変形が可能である。この第１アーム部７０ｂと第２アーム部７０ｃの揺動（弾性変形）平面は、上記平面Ｐ２と直交する関係にある。すなわち、付勢ばね７０の第１アーム部７０ｂと第２アーム部７０ｃは、３群ガイド軸５２の軸線Ｘ１や送りねじ３６の回転軸Ｘ２と平行な平面に沿って弾性変形される。

付勢ばね７０の第１アーム部７０ｂと第２アーム部７０ｃはそれぞれ、３群レンズ枠５１に形成したばね挿入孔部５１ｐに挿入されており、第１アーム部７０ｂは、該ばね挿入孔部５１ｐに隣接するばね係合壁部５１ｑに係合している。一方、第２アーム部７０ｃは、ＡＦナット３７の一方の回り止め脚部３７ｄに係合している。第２アーム部７０ｃは「く」字形に曲折された形状をなし、その曲折部分付近を回り止め脚部３７ｄに当接させている。ＡＦナット３７の一方の回り止め脚部３７ｄには、第２アーム部７０ｃが係合する箇所に、ばね係合凹部３７ｅが形成されている。付勢ばね７０は、このばね係合壁部５１ｑと回り止め脚部３７ｄ（ばね係合凹部３７ｅ）への係合状態で、第１アーム部７０ｂと第２アーム部７０ｃを接近させる方向に撓まされており、その撓みから復元しようとする力によって、第２アーム部７０ｃが当接している側の回り止め脚部３７ｄを回り止め突起５１ｇの回転規制面５１ｇ１に対して押し付けるように、ＡＦナット３７に対して付勢力を及ぼしている。この付勢力によって、３群レンズ枠５１に対するＡＦナット３７の振動が抑制され、例えば送りねじ３６を高速に間欠駆動させた場合でも、異音の発生を防ぐことができる。

図１６から図１８は、ＡＦナットと３群レンズ枠の間に設ける付勢手段が以上の実施形態の付勢ばね７０と異なるタイプを参考として示している。先の実施形態と共通する部分については同符号で示す。３群レンズ枠５１には、ナット当付部５１ｆと上面部５１ｍの境界部に位置させて、一対の回り止め壁部５１ｒ、５１ｓが形成されており、この回り止め壁部５１ｒ、５１ｓの間に挿入空間５１ｔが形成されている。回り止め壁部５１ｒ、５１ｓには、挿入空間５１ｔ側に向く回転規制面５１ｒ１、５１ｓ１が形成されている。回転規制面５１ｒ１、５１ｓ１は、３群ガイド軸５２の軸線Ｘ１及び送りねじ３６の回転軸（軸線）Ｘ２と平行をなす、互いに平行な面であり、該回転軸Ｘ２を中心とする回転方向（平面Ｐ２と直交する方向）に離間されて対向している。回転規制面５１ｒ１、５１ｓ１に続く前方領域には、互いの間隔を徐々に広くするテーパ面５１ｒ２、５１ｓ２が形成されている。

ＡＦナット３７の下部には、挿入空間５１ｔ内に嵌合される弾性脚部７１が一体に形成されている。なお、図１６に示す弾性脚部７１は、正面視したものであって特定の断面位置を示すものではないが、その形状を分かりやすくするためにハッチングを付している。図１７及び図１８に示すように、弾性脚部７１は、略平行な関係にある第１回転規制アーム部７１ａと第２回転規制アーム部７１ｂを、湾曲接続部７１ｃで接続したＵ字形状をなしており、第２回転規制アーム部７１ｂがＡＦナット３７の本体部に接続している。第１回転規制アーム部７１ａの先端部付近には、第２回転規制アーム部７１ｂと反対方向に若干量突出する当接部７１ｄが形成されている。ＡＦナット３７は、弾性脚部７１を含む全体が合成樹脂で形成されていて、弾性脚部７１は、湾曲接続部７１ｃを中心として第１回転規制アーム部７１ａと第２回転規制アーム部７１ｂを接離させる方向への弾性変形が可能である。この弾性脚部７１の変形方向は、３群ガイド軸５２の軸線Ｘ１と送りねじ３６の回転軸Ｘ２を含む平面Ｐ２に対して略直交する関係にある。すなわち、弾性脚部７１の第１回転規制アーム部７１ａと第２回転規制アーム部７１ｂは、３群ガイド軸５２の軸線Ｘ１や送りねじ３６の回転軸Ｘ２と平行な平面に沿って弾性変形される。

弾性脚部７１は、湾曲接続部７１ｃを前方に向け、第１回転規制アーム部７１ａの当接部７１ｄを、回り止め壁部５１ｒの回転規制面５１ｒ１に当接させ、第２回転規制アーム部７１ｂの側面部を、回り止め壁部５１ｓの回転規制面５１ｓ１に当接させるようにして、挿入空間５１ｔに挿入される。テーパ面５１ｒ２、５１ｓ２によって、この挿入空間５１ｔへの弾性脚部７１の挿入をスムーズに行わせることができる。前述の通り、弾性脚部７１は、この支持状態において、送りねじ３６の回転軸Ｘ２と平行な平面内で、第１回転規制アーム部７１ａと第２回転規制アーム部７１ｂを接離させる態様での弾性変形が可能である。そして、挿入空間５１ｔに挿入された状態の弾性脚部７１は、回り止め壁部５１ｒ、５１ｓの回転規制面５１ｒ１、５１ｓ１に対して、第１回転規制アーム部７１ａの当接部７１ｄと第２回転規制アーム部７１ｂの側面部がそれぞれ当て付くことによって、送りねじ３６の回転軸Ｘ２を中心とする回転動作が規制される。また、弾性脚部７１は、この回り止め壁部５１ｒ、５１ｓとの係合状態で、第１回転規制アーム部７１ａと第２回転規制アーム部７１ｂを接近させる方向に撓まされており、その撓みから復元しようとする力によって、回転規制アーム部７１ａ、７１ｂが、対向する回転規制面５１ｒ１、５１ｓ１に対して押し付けられる。この押し付け力によって、回り止め壁部５１ｒ、５１ｓに対する各回転規制アーム部７１ａ、７１ｂの振動が抑制される。すなわち、弾性脚部７１は、３群レンズ枠５１に対してＡＦナット３７を回り止めさせる回転規制手段であると同時に、この回転規制方向への付勢力を与えてＡＦナット３７の振動を抑制させる付勢手段も兼ねている。この構成によると、ＡＦナット３７に付勢手段が一体形成されているので、部品点数を少なくして構造の簡略化を図ることができる。なお、弾性脚部７１を挿入空間５１ｔに挿入したとき、第１回転規制アーム部７１ａ側においては、該第１回転規制アーム部７１ａの本体部ではなく、当接部７１ｄが回転規制面５１ｒ１に当接される。このように、回転規制面５１ｒ１に対して積極的に当接する箇所として当接部７１ｄを設けたことにより、弾性脚部７１の当接位置が安定し、その結果、作用する荷重を安定させることができる。

本発明の実施形態では、付勢ばね７０によって、ＡＦナット３７の回転規制方向への付勢力を付与するように構成したことで、ＡＦナット３７や、該ＡＦナット３７を含む３群レンズ枠５１の位置制御機構全体の小型化を図ることが可能となっている。

図１９及び図２０に、従来の直進移動ナットの回転規制構造を比較例として示す。この比較例では、前述の本発明実施形態と同様に、ガイド軸１５２とガイド穴１５１ａの関係によって３群レンズ枠１５１が直進案内されており、ＡＦナット１３７のねじ穴１３７ａに送りねじ１３６が螺合する関係となっている。３群レンズ枠１５１は、図示しないばねによって、ナット当付部１５１ｂをＡＦナット１３７に当接させる方向へ付勢されている。ＡＦナット１３７からは、回り止め手段として、回転規制突起１３７ｂと凸部１３７ｃが突設されている。凸部１３７ｃは、図示しない固定鏡筒に形成した回り止め用の凹部に係合する。また、回転規制突起１３７ｂは、ガイド軸１５２の軸線Ｘ１１と送りねじ１３６の回転軸（軸線）Ｘ１２を結ぶ方向に延出されており、３群レンズ枠１５１には、この回転規制突起１３７ｂが係合される回転規制溝１５１ｃが形成されている。回転規制溝１５１ｃは、３群レンズ枠１５１上に突設した一対の回転規制壁部１５１ｄの対向面によって形成されており、回転規制突起１３７ｂとの係合関係によって、送りねじ１３６の回転軸Ｘ１２を中心とするＡＦナット１３７の回転が規制される。

ＡＦナット１３７にはさらに、回転規制突起１３７ｂと略平行な方向に向けて、弾性突起１３７ｄが突設されている。弾性突起１３７ｄは、３群レンズ枠１５１の一方の回転規制壁部１５１ｄの側部に当接する当接ポイント１３７ｅを先端部付近に備え、該先端部と反対側の基端部１３７ｆを中心として、送りねじ１３６の回転軸Ｘ１２と直交する平面内で弾性変形が可能となっている。弾性突起１３７ｄは、この弾性変形性によって３群レンズ枠１５１に対するＡＦナット１３７の振動やガタつきを抑制するものであるが、先の本発明実施形態の付勢ばね７０とは弾性変形の方向が異なっている。すなわち、上記の通り、弾性突起１３７ｄは、送りねじ１３６の回転軸Ｘ１２と直交する平面内で弾性変形されるものであり、図１９に示すように、振動抑制に必要な撓み量を得るために、該軸線（回転軸）直交平面内において、基端部１３７ｆから当接ポイント１３７ｅまでの所定のスパンＨが必要となる。この撓み量確保用のスパンＨを要する分だけ、送りねじ１３６の回転軸Ｘ１２と直交する方向でのＡＦナット１３７のサイズ（正面投影サイズ）は大きくなる。また、このスパンＨを要する分、送りねじ１３６とガイド軸１５２の間隔Ｖも大きくなり、その結果、３群レンズ枠１５１の駆動機構部全体が大型化してしまう。

これに対し、本発明の実施形態における付勢ばね７０は、送りねじ３６の回転軸Ｘ２と平行な平面内で弾性変形されるものであるため、該回転軸Ｘ２と直交する平面内において、弾性変形用の長いスパンを必要としない。そのため、ＡＦナット３７の正面投影サイズを小さくすることができ、また、送りねじ３６とガイド軸５２の間隔Ｖ１（図１４）を接近させて、３群レンズ枠５１の駆動機構部を小型化させることができる。図１４に示す実施形態と、図１９に示す比較例では、ガイド軸５２（１５２）や送りねじ３６（１３６）の径サイズや、ＡＦナット３７（１３７）や３群レンズ枠５１（１５１）のうち回転規制に関係しない共通部位の大きさが同じになるように縮尺を揃えており、これらの図の対比から分かる通り、本発明を適用した実施形態の方がコンパクトな構造になっており、機構の小型化が達成されている。

以上のように、本発明による光学要素位置制御機構では、ＡＦナット３７と３群レンズ枠５１の間での振動を抑制でき、かつＡＦナット３７を含む３群レンズ枠５１の駆動機構をコンパクトに構成することができる。

なお、本発明は図示実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、図示実施形態とは異なる構造とすることもできる。例えば、以上の実施形態は、ＡＦ用のレンズ群の位置制御機構としての適用例であるが、本発明は、ＡＦ用以外のレンズ群、あるいはレンズ群以外の光学要素の位置制御機構としても適用が可能である。また、実施形態の光学要素位置制御機構は、光学系の光軸に沿う方向へ光学要素を移動させているが、これと異なる方向、例えば光軸と直交する方向への光学要素の位置制御機構としても本発明は適用できる。近年は、カメラの手振れ補正装置として、このような光軸直交方向への位置制御機構の需要が高まっている。そして、手振れ補正装置では、モータが微細かつ高速に動作されて直進移動ナットの振動が生じやすい条件下にあり、かつ軽量小型化への要求が強いため、本発明が特に有効である。

本発明の光学要素位置制御機構を適用したズームレンズ鏡筒の収納状態を示す断面図である。 同ズームレンズ鏡筒の撮影状態の断面図である。 同ズームレンズ鏡筒の収納状態の前方斜視図である。 同ズームレンズ鏡筒の収納状態の後方斜視図である。 同ズームレンズ鏡筒の撮影状態の前方斜視図である。 同ズームレンズ鏡筒の撮影状態で、鏡筒後面板を外した後方斜視図である。 ズームレンズ鏡筒から第３レンズ群の位置制御に関わる部材を取り外した状態の後方斜視図である。 ３群レンズ枠とその位置制御機構の要部を示す前方斜視図である。 ３群レンズ枠とその位置制御機構の要部を示す後方斜視図である。 ３群レンズ枠とその位置制御機構を主として示した、ズームレンズ鏡筒の正面図である。 図１０から３群レンズ枠とその位置制御機構のみを取り出して示した正面図である。 ３群レンズ付勢ばねの作用を示す、３群レンズ枠とその位置制御機構の側面図である。 ３群レンズ枠とその位置制御機構の要部の分解斜視図である。 ３群レンズ枠の位置制御機構を構成するＡＦナット付近の拡大正面図である。 図１４のXV-XV断面線に沿うＡＦナットの回転規制部付近の断面図である。 本発明の実施形態と異なる形態の付勢手段を備えた、３群レンズ枠の位置制御機構を構成するＡＦナット付近の拡大正面図である。 図１６のXVII-XVII断面線に沿うＡＦナットの回転規制部付近の断面図である。 図１６及び図１７に示すＡＦナットの弾性脚部を示す斜視図である。 本発明実施形態との比較例における、レンズ群枠（３群レンズ枠）の位置制御機構を構成するＡＦナット付近の拡大正面図である。 図１９のXX-XX断面線に沿うＡＦナットの回転規制部付近の断面図である。

符号の説明

１ ズームレンズ鏡筒
１１ カム環
１２ 第２繰出筒
１３ 第１繰出筒
２２ 固定鏡筒
２３ 鏡筒後面板
２４ ＣＣＤ
３０ ＡＦモータ
３２ ズームモータ
３６ 送りねじ
３７ ＡＦナット（直進移動ナット）
３７ａ ねじ穴
３７ｂ 凹部（回転規制手段）
３７ｃ 回り止め凸部（回転規制手段）
３７ｄ 回り止め脚部（回転規制手段）
３７ｅ ばね係合凹部
３８ ３群レンズ付勢ばね
５１ ３群レンズ枠（光学要素保持部材）
５１ａ レンズ保持部
５１ｂ ５１ｃ ガイド腕部
５１ｄ ガイド穴
５１ｅ 回転規制突起
５１ｆ ナット当付部
５１ｇ 回り止め突起（回転規制手段）
５１ｇ１ 回転規制面（回転規制手段）
５１ｇ２ テーパ面
５１ｈ 立壁部
５１ｉ ばね掛け突起
５１ｊ 半円状断面部
５１ｋ センサ通過板
５１ｍ 上面部
５１ｎ ばね支持ボス
５１ｐ ばね挿入孔部
５１ｑ ばね係合壁部
５１ｒ ５１ｓ 回り止め壁部
５１ｒ１ ５１ｓ１ 回転規制面
５１ｒ２ ５１ｓ２ テーパ面
５１ｔ 挿入空間
５２ ３群ガイド軸
７０ 付勢ばね（付勢手段）
７０ａ コイル部
７０ｂ 第１アーム部
７０ｃ 第２アーム部
７１ 弾性脚部
７１ａ 第１回転規制アーム部
７１ｂ 第２回転規制アーム部
７１ｃ 湾曲接続部
７１ｄ 当接部
ＬＧ１ 第１レンズ群
ＬＧ２ 第２レンズ群
ＬＧ３ 第３レンズ群
ＬＰＦ ローパスフィルタ
Ｏ 撮影光軸
Ｓ シャッタ
Ｘ１ ３群レンズ枠ガイド軸の軸線
Ｘ２ 送りねじの回転軸

Claims (3)

1. 光学要素を支持し、直進移動可能に案内された光学要素保持部材；
   上記光学要素保持部材の移動方向と平行な回転軸を中心に回転可能な送りねじ；
   上記送りねじに螺合し、上記光学要素保持部材に対して上記送りねじの回転軸と平行な方向に押圧可能に当接する直進移動ナット；及び
   上記光学要素保持部材に対して、送りねじの回転軸を中心とする上記直進移動ナットの回転を規制させる回転規制手段；
   を備え、上記送りねじの正逆の回転によって上記直進移動ナットが該送りねじの回転軸方向に進退移動され、該直進移動ナットによって上記光学要素保持部材の位置が制御される光学要素位置制御機構において、
   上記直進移動ナットと上記光学要素保持部材の間に、上記送りねじの回転軸と平行な平面内で弾性変形可能で、上記直進移動ナットに対して上記回転規制手段による回転規制方向への付勢力を与える付勢手段を備え、
   上記付勢手段は、上記光学要素保持部材に係合する第１のアーム部と、上記直進移動ナットに係合する第２のアーム部を有し、上記送りねじの回転軸と略直交する軸を中心として該第１のアーム部と第２のアーム部を接離方向に揺動させることが可能なトーションばねからなることを特徴とする光学要素位置制御機構。
2. 請求項１記載の光学要素位置制御機構において、上記回転規制手段は、上記光学要素保持部材に設けた突起部と、上記直進移動ナットに設けた、該突起部を挟む一対の脚部とを有し、
   上記トーションばねの第２のアーム部は、直進移動ナットの一方の脚部に当接し、該一方の脚部を光学要素保持部材の突起部との係合方向に押圧している光学要素位置制御機構。
3. 請求項１または２記載の光学要素位置制御機構において、上記光学要素はレンズ群であり、上記光学要素保持部材は、該レンズ群を通る光軸と平行な方向に直進移動可能に案内されている光学要素位置制御機構。

Images