JP6508930B2 - レンズ鏡筒及びそれを有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒及びそれを有する光学機器に関する。

デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられているレンズ鏡筒は、フォーカシング等に際してレンズ群を保持したレンズ保持部材（レンズ保持枠）を回転筒（カム筒）の回転によって光軸方向（撮影光学系の光軸）に移動させる機構を有する。

この機構では、カム溝を有するカム筒と、光軸方向に平行な縦溝（直進溝）を有する案内筒（固定筒）と、それら両方の溝に係合するカムフォロワとが用いられている。カムフォロワはレンズ保持枠にねじ等によって固定されており、カム筒の回転によるカムフォロワの光軸方向への移動に伴い、レンズ保持枠が光軸方向に移動する。

このレンズ鏡筒では、ズーミングでカム筒が回転し、カム筒に設けられた複数のカム溝それぞれに支持された複数のレンズ保持枠が移動する。特に高倍率のズームレンズにおいては複数のレンズ保持枠それぞれで移動量が異なり、そのうえ駆動量が大きい。そのため、１つのカム筒の円周上に軌跡の異なる複数のカム溝を配置するのがスペース上困難であった。

特許文献１のズームレンズ装置（レンズ鏡筒）では、カム筒自身を駆動させて、変倍時の各レンズ保持枠の移動量を、カム筒に設ける各カム溝の光軸方向の変位と、カム筒自身の光軸方向の変位とに分けて持たせている。これにより、カム筒に設ける各カム溝の長さを短くし、カム筒の円周上のスペース内に各レンズ保持枠を駆動するための複数のカムを配置している。

特開２００７−２６４２２０公報

上記特許文献１記載のレンズ鏡筒であっても、カム筒の円周上に、レンズ保持枠等の可動枠の数だけカム溝を設ける必要があることには変わりはない。したがって、複数のカム溝すべてを配置しようとするとカム筒の光軸方向の長さが必要になったり、カム筒の径を大きくしたりする必要が出てくる。

本発明は、カム筒に設けるカム溝の本数を減らし、カム筒の光軸方向の長さや径を小さくしたレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、撮影光学系と、撮影光学系の光軸方向に移動するとともに溝部を有する第１可動枠と、光軸方向に移動し、且つ撮影光学系の光軸周りで回転するとともに穴部を有する筒部材と、穴部に嵌められているとともに軸部を有する被嵌合部材と、を備え、軸部は溝部に嵌まっていることを特徴とする。

本発明によれば、カム筒に設けるカム溝の本数を減らし、カム筒の光軸方向の長さや径を小さくしたレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器を提供することができる。

第１実施形態に係る交換レンズ鏡筒の構成を示す断面図である。 ズーム操作環が案内筒に組み付けられた状態を示す図である。 第１実施形態に係るレンズ鏡筒の駆動機構を示す斜視図である。 図３の交換レンズ鏡筒から直進筒を除いた交換レンズ鏡筒の斜視図である 図４からさらに案内筒を除いた交換レンズ鏡筒の斜視図である。 カム筒と可動枠（絞り）との係合部分の断面図である。 レンズ保持枠、可動枠（絞り）およびレンズ保持枠の関係を示す図である。 可動枠（絞り）、フレキシブル基板および電気回路基板の接続の状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。本発明は、レンズ一体型のデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置（光学機器）のレンズ鏡筒に適用可能であるが、交換レンズ鏡筒の例を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレンズ鏡筒を適用可能な交換レンズ鏡筒の構成を示す断面図である。図１（Ａ）はワイド状態、図１（Ｂ）はテレ状態を示している。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すレンズ鏡筒内には、撮影光学系を構成する第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５、および第６レンズ群Ｌ６が保持されている。さらに、このレンズ鏡筒は、マウント１と、筒部材であるベース筒２、案内筒（固定筒）３、カム筒４および直進筒（移動筒）５を有する。また、第２レンズ保持枠６、第３レンズ保持枠７、可動枠（絞り）８、ズーム操作環９、第４レンズ保持枠１１、第５レンズ保持枠１２、第６レンズ保持枠１３および電気回路基板２０を有する。

第１、第３、第４および第６レンズ群Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４およびＬ６は撮影光学系の光軸方向（以下、光軸方向という）に移動して変倍を行い、第２および第５レンズ群Ｌ２およびＬ５は固定されており移動しない。第６レンズ群Ｌ６はズーミング時やフォーカシング時に光軸方向に移動して焦点調節を行う。第１レンズ群Ｌ１は、直進筒５に保持され、第２、第３、第４、第５および第６レンズ群Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５およびＬ６は、カム筒４の内周に配置されている。ベース筒２は、マウント１と結合されレンズ鏡筒のベースとなり、電気回路基板２０が取り付けられている。電気回路基板２０は、不図示のカメラボディと組み合わせた際の給電および電気的な通信を行うとともに、本実施例の交換レンズ内の不図示のアクチュエータなどの駆動制御を行う。案内筒（固定筒）３は、ベース筒２に対して光軸方向および光軸を中心とした周方向において固定されている。カム筒４は、案内筒３の内周に配置され、案内筒３に対して回転可能に保持され、光軸方向に移動可能な筒部材である。可動枠（絞り）８は、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間に配置され、交換レンズ内に入ってくる撮影光の光量調節を行う。また、可動枠（絞り）８は不図示のアクチュエータを搭載し、これにより可動枠（絞り）８内の不図示の絞り羽根を駆動させ光量調節を行う。ズーム操作環９は、そのバヨネット爪９ｃと案内筒３に設けられた溝部部３ｂとがバヨネット結合することで、案内筒３に対して光軸方向の移動が阻止されつつ周方向への所定回転量の回転が許容されて案内筒３の外周に保持される。

図２は、ズーム操作環９が案内筒３に組み付けられた状態を示している。ズーム操作環９の内周部には、光軸を中心とした周方向の６つの位相に６つのカム溝部９ａが設けられている。カム溝部９ａの大部分はズーム操作環９の肉厚方向に非貫通の溝となっているが、一部は貫通溝となっており、ズーム操作環９の外表面にカム溝部９ａが露出している。カム溝部９ａの露出部を通して、直進筒５の外周部に６つのカムフォロワ１０を組み込む。カムフォロワ１０の外周はズーム操作環９のカム部９ａに係合している。これにより、ズーム操作環９を回転させると、これに連動して直進筒５が周方向に回転することなく光軸方向に移動する。

図３は、主要な部品のみを表示した交換レンズ鏡筒の斜視図であり、図３（Ａ）はワイド状態、図３（Ｂ）はテレ状態を示している。図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、案内筒３の外周には、第１レンズ群Ｌ１を保持する直進筒５が配置されている。直進筒５の内周部には、光軸を中心とした周方向の等間隔な３つの位相にカムフォロワ（不図示）が取り付けられている。各カムフォロワは、案内筒３の直進溝部３ｄとカム筒４のカム溝部４ａ（図３において不図示）とに係合している。したがって、直進筒５は、案内筒３に対して光軸方向に移動可能で、光軸周りに回転不能に保持されている。直進筒５が直進溝部３ｄの軌跡に沿って光軸方向に移動すると、カム筒４はカム溝部４ａの軌跡に沿って光軸周りに回転する。カム筒４には案内筒３のカム溝部３ａに嵌るカムフォロワ１５が固定されており、カム筒４が光軸周りに回転するとカム溝部３ａの軌跡に沿って光軸方向に移動する。

図４は、図３から直進筒５を除いた交換レンズ鏡筒の斜視図である。案内筒３には、カム溝部３ａが光軸を中心とした周方向に等間隔な３つの位相に設けられており、直進溝部３ｄ、３ｅおよび３ｆが光軸を中心とした周方向に等間隔な３つの位相（計９位相）に設けられている。カム溝部３ａは、カム筒４を光軸方向にガイドする。また、直進溝部３ｄ、３ｅおよび３ｆは、それぞれ第１、第３、第４レンズ群Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４を光軸方向にガイドする。

図５は、図４からさらに案内筒３を除いた交換レンズ鏡筒の斜視図であり、図５（Ａ）はワイド状態、図５（Ｂ）はテレ状態を示している。カム筒４には、カム溝部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄが光軸を中心とした周方向に等間隔な３つの位相（計１２位相）に設けられている。さらに、カム筒４が案内筒３に対して回転し光軸方向に移動する際に固定群である第２レンズ群Ｌ２と第５レンズ群Ｌ５の固定部（不図示）との干渉を避けるための逃げ穴４ｈおよび４ｉが設けられている。カムフォロワ１６は、第３レンズ群Ｌ３を保持する第３レンズ保持枠７（図４および図５において不図示）に設けられており、直進溝部３ｅ（図４）とカム溝部４ｂ（図５）とに係合している。また、カムフォロワ１７は、第４レンズ群Ｌ４を保持する第４レンズ保持枠１１（図４および図５において不図示）に設けられており、直進溝部３ｆ（図４）とカム溝部４ｃ（図５）とに係合している。第６レンズ群Ｌ６は、第６レンズ保持枠１３（図５において不図示）により保持され、第６レンズ保持枠１３に固定されたカムフォロワ（不図示）がカム溝部４ｄに嵌まっている。

以上の構成により、ズーム操作環９の回転により直進筒５が光軸方向に移動し、これに伴いカム筒４が周方向に回転しながら光軸方向に移動するため、レンズ群Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４およびＬ６を光軸方向に移動させて変倍を行うことができる。なお、第６レンズ保持枠１３は、ズーミング時、回転規制構造（不図示）により光軸を中心とした周方向に回転することなく光軸方向に移動する。また、フォーカシング時に不図示の機構により回転力を与えると、第６レンズ保持枠１３は光軸周りに回転しながらカム溝部４ｄの軌跡に沿って光軸方向に移動する。

次に、可動枠（絞り）８の駆動機構について詳細に説明する。図６は、カム筒４と可動枠（絞り）８との係合部分の断面図である。案内筒３は、穴部３ｃと内周部３ｇを有し、カム筒４は、凹部４ｆと、穴部４ｇと、内周部４ｊを有している。可動枠（絞り）８は、外周部において光軸と直交する方向に延伸した溝部８ａを３本有する。ねじ（被嵌合部材）１４は、ねじの頭部（ねじ頭部）１４ａ、（ねじ溝が切られた）ねじ部１４ｂ、軸部１４ｃを有しており、軸部１４ｃの外周寸法はねじ部１４ｂの外径より小さく設定されている。そのため、カム筒４の外周側より、穴部４ｇにねじ部１４ｂを嵌めてねじ（被嵌合部材）１４をカム筒４に固定することができる。可動枠（絞り）８の溝部８ａには、軸部１４ｃが嵌まっている。溝部８ａの溝幅寸法と軸部１４ｃの外周寸法は同径、或いは、軸部１４ｃが僅かに小さくなるようになっている。また、カム筒４が回転して光軸方向に移動する際に、ねじ頭部１４ａが案内筒３の内周部３ｇと干渉しないよう、カム筒４の外周部には凹部４ｆが設けられ、その凹部４ｆにねじ頭部１４ａが収容されるようになっている。なお、ねじ（被嵌合部材）１４をカム筒４に嵌める際には、案内筒３に設けた穴部３ｃを通して嵌める。

図７は、レンズ保持枠７、可動枠（絞り）８およびレンズ保持枠１１が互いに隣接した位置に配置されていることを示す図であり、図７（Ａ）はワイド状態、図７（Ｂ）はテレ状態を示している。可動枠（絞り）８には、光軸を中心とした周方向の回転を規制するための梁部８ｂが光軸方向に延伸しており、外周部には嵌合突起８ｃが設けられている。嵌合突起８ｃはカム筒４の内周部４ｊと嵌合している。第４群レンズ群Ｌ４を保持する第４レンズ保持枠１１は、その枠の一部に隙間１１ａを有する。梁部８ｂは、可動枠（絞り）８に隣接した位置にあるレンズ保持枠１１に設けられた隙間１１ａに係合している。隙間１１ａの幅寸法は、梁部８ｂの幅寸法と同寸法、或いは、梁部８ｂの幅寸法より僅かに広くなるような寸法設定になっている。第４レンズ保持枠１１は、カムフォロワ１７が直進溝部３ｆに係合することで周方向の回転を規制されている。したがって、可動枠（絞り）８は、案内筒３に対して周方向に回転することなく光軸方向のみ移動可能に保持される。

カム筒４が周方向に回転しながら光軸方向に移動すると、カム筒４に一体化されたねじ（被嵌合部材）１４もカム筒４とともに周方向に回転して光軸方向に移動する。ねじ（被嵌合部材）１４の軸部１４ｃは可動枠（絞り）８の溝部８ａと係合しているため、可動枠（絞り）８はカム筒４の光軸方向移動量と同じ量だけ移動する。この時、可動枠（絞り）８は第４レンズ保持枠１１の隙間１１ａにより光軸周りの回転を規制されているため、可動枠（絞り）８は、周方向に回転することはない。

以上のような構成によれば、カム筒４に可動枠（絞り）８を駆動するためのカムを設ける必要がなくなる。そのため、カム筒４に設けるカム溝の本数を減らし、カム筒４の光軸方向の長さや径を小さくしたレンズ鏡筒を提供することができる。

なお、カム溝の本数が減る代わりに可動枠（絞り）８に溝部８ａを設ける必要があるが、ねじ（被嵌合部材）１４の軸部１４ｃを係合させるための溝であり、また周に設ける溝であるため、可動枠（絞り）８を光軸方向に厚くする必要がない。したがって、本実施形態のように、第３群レンズ保持枠７と第４レンズ保持枠１１がズーム状態によって近づくような場合にも、その間に可動枠（絞り）８を少ないスペースで配置することが可能になる。

図８は、可動枠（絞り）８、フレキシブル基板２１および電気回路基板の接続の状態を示す図である。フレキシブル基板２１は、アクチュエータへの給電を行い、光軸方向に延伸した先端が電気回路基板２０に接続されており、屈曲部２１ａを有する。

可動枠（絞り）８が周方向に回転することはないという構成は、フレキシブル基板２１と電気回路基板２０との接続経路が簡単になるという利点がある。可動枠（絞り）８が光軸周りに回転してしまう構成では、可動枠（絞り）８から引き出したフレキシブル基板２１も可動枠（絞り）８とともに光軸周りに回転してしまうことになる。その場合、フレキシブル基板２１と電気回路基板２０との接続経路は、光軸周りの回転を許容し、その上で光軸方向の移動を吸収する経路が必要になり、大変複雑になるという問題がある。しかしながら、本実施形態の構成では、光軸方向の移動を吸収する経路（屈曲部２１ａ）のみ考えれば良い。

本実施形態では、可動枠（絞り）８に溝部８ａを設け、カム筒４に穴部４ｇを設けたが、可動枠（絞り）８およびカム筒４のうちどちらか一方に溝部を設け、他方に穴部を設けていれば、本実施形態と同様の効果を奏する。

本実施形態では可動枠（絞り）８をカム筒４の光軸方向の移動量と等しくした構成について説明したが、可動枠（絞り）８ではなく、レンズ保持枠であっても本発明は適用できる。その場合、フレキシブル基板２１の接続経路についての考慮は不要になるが、レンズ群を周方向に回転することなく光軸方向に移動させることが可能になり、光学性能を安定化させることにも寄与する。

また、可動枠（絞り）８の溝部８ａは、可動枠（絞り）８の光軸方向長さが許容できるのであれば、光軸方向にリフトを持たせた溝にすることも可能である。その場合にも、本実施形態と同様の効果を奏する。さらに、溝部８ａは、可動枠（絞り）８ａの全周に渡る一本の溝部としてもよい。

また、被嵌合部材はねじである必要はなく、ねじ（被嵌合部材）１４のねじ部１４ｂが円筒であるピンであってもよい。そして、その円筒が穴部４ｇに圧入される構成であってもよい。

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および変更が可能である。

３ 案内筒（固定筒）
４ カム筒
８ 可動枠（絞り）
１４ ねじ（被嵌合部材）

Claims (9)

1. 撮影光学系と、
   前記撮影光学系の光軸方向に移動するとともに溝部を有する第１可動枠と、
   前記光軸方向に移動し、且つ前記撮影光学系の光軸周りで回転するとともに穴部を有する筒部材と、
   前記穴部に嵌められているとともに軸部を有する被嵌合部材と、を備え、
   前記軸部は前記溝部に嵌まっていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記溝部が前記光軸方向と直交する軌跡および前記光軸と直交しない軌跡のうちいずれか一方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. 前記溝部が前記第１可動枠の外周面の一部に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記レンズ鏡筒が、前記第１可動枠の隣接する位置にレンズ保持枠を有し、
   前記第１可動枠および前記レンズ保持枠のうちいずれか一方が前記光軸方向に延伸した梁部を備え、
   前記梁部が他方と係合することで、前記第１可動枠および前記レンズ保持枠の前記光軸周りの回転が規制されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記被嵌合部材の頭部の径が前記軸部の径よりも大きく、
   前記穴部が設けられた前記筒部材に前記頭部が収容される凹部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記被嵌合部材は、ねじ溝が切られたねじ部を有し、前記穴部に前記ねじ部が嵌められることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記ねじ部は、前記被嵌合部材のうち前記穴部と接する面に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記レンズ鏡筒が、前記光軸方向に移動する第２可動枠を有し、
   前記筒部材が、前記第２可動枠を前記光軸方向に移動させるためのカム溝を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒と、
   前記レンズ鏡筒からの光を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする光学機器。