JP7362377B2 - レンズ鏡筒、およびそれを有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラや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、特に像振れ補正装置を備えるレンズ鏡筒に関する。

近年、デジタルカメラの多様化に伴い、それに搭載されるレンズ鏡筒も様々な形状のものが開発されている。レンズ鏡筒の形状の変化に合わせて、レンズ鏡筒の内部に搭載されるレンズ駆動機構や像振れ補正機構などの構成を変化させることで機器全体を小型化および薄型化することができる。特許文献１には、レンズを保持した可動部材を光軸に垂直な平面内で移動自在に支持する支持機構として３つのボールを備える像振れ補正装置が開示されている。

特開２０１１－１３３６９８号公報

しかしながら、特許文献１の像振れ補正装置では、ボールの支持部がレンズ鏡筒の厚み方向へ突出しており、支持部を避けるためにレンズ鏡筒全体が厚みを増してしまう。厚みを抑えるために、レンズ鏡筒の枠部材に支持部を挿入するための凹形状や貫通孔を設けると、枠部材の強度が低下してしまう可能性がある。

本発明は、薄型化可能であると共に、強度低下を抑制可能なレンズ鏡筒、およびそれを有する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、光学素子を保持する保持部材を光軸に垂直で、互いに直交する第１方向および第２方向へ移動可能に保持するベース部材、保持部材とベース部材との間に配置される転動部材、および保持部材を駆動する駆動手段を備える像振れ補正手段と、外部機器に接続するための接続部を備えると共に、駆動手段に接続される制御配線手段と、制御配線手段を外部に排出するための貫通孔を備えると共に、ベース部材を固定する収納部材とを有し、保持部材は、転動部材を支持する支持部を備え、ベース部材は、支持部の大きさに応じて第１方向へ突出する突出部を備え、突出部は、収納部材の厚み方向において接続部と重なるように貫通孔に挿入されていることを特徴とする。

本発明によれば、薄型化可能であると共に、強度低下を抑制可能なレンズ鏡筒、およびそれを有する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に搭載される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。 ３群ユニットの分解斜視図である。 像振れ補正ユニットの分解斜視図である。 像振れ補正ユニットの内部構成図である。 図６の領域Ａの拡大図である。 ボール支持部付近の側面図である。

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。
[全体構成]

図１は、本発明の実施形態に係るビデオカメラやデジタルカメラ等の光学機器に搭載されるレンズ鏡筒１００のＹＺ平面に平行な断面図である。図２は、レンズ鏡筒１００の斜視図である。図３は、レンズ鏡筒の分解斜視図である。

レンズ鏡筒１００は、１群レンズ保持枠１０１、２群レンズ保持枠２０１、３群ユニット３０、および４群レンズ保持枠４０１を有する。１群レンズ保持枠１０１は、１群レンズＬ１１，Ｌ１２を保持する固定群である。２群レンズ保持枠２０１は２群レンズＬ２１を保持する変倍系のレンズ群であり、光軸方向（Ｚ軸方向）へ移動可能である。３群ユニット３０は、３群レンズ（光学素子）Ｌ３１，Ｌ３２を保持する３群レンズ保持枠（保持部材）３０２とシャッタユニット３２０を備える３群ベース３０１（ベース部材）とを備える。また、３群ユニット３０は、像振れ補正ユニット（像振れ補正手段）３００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による像振れを補正する。４群レンズ保持枠４０１は、４群レンズＬ４１，Ｌ４２を保持し、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、鏡筒枠部材（収納部材）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枠部材５０１に保持され、２群レンズ保持枠２０１から４群レンズ保持枠４０１までは案内軸５０２ａ，５０２ｂによって支持されている。本実施形態では、鏡筒枠部材５０１は直方体状に形成されている。

案内軸５０２ａ，５０２ｂは、両端を鏡筒枠部材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５０３，５０４は、略同形状であり、ビスにより鏡筒枠部材５０１に固定される。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ている。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。

３群ユニット３０は、鏡筒枠部材５０１に形成されている溝部５０１ａ，５０１ｂ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、鏡筒枠部材５０１には、貫通孔５０１ｃが形成されている。制御配線手段としてのフレキシブル基板３０７（以下ＦＰＣ）の外部機器に接続するためのコネクタ部（接続部）３０７ａは、貫通孔５０１ｃを通ってレンズ鏡筒１００の外部に排出される。ＦＰＣ３０７は、像振れ補正ユニット３００の駆動系、検出系およびシャッタユニット３２０の駆動系に接続される。

鏡筒枠部材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は、ビスにより鏡筒枠部材５０１に固定される。センサプレート６０１と鏡筒枠部材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、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。
［３群ユニット構成］
図４は、３群ユニット３０の分解斜視図である。図４では、３群ユニット３０は、機能ごとに分解されている。３群ユニット３０は、像振れ補正ユニット３００、シャッタユニット３２０、および像振れ補正ユニット３００とシャッタユニット３２０とに接続されるＦＰＣ３０７を有する。本実施形態では、像振れ補正ユニット３００とシャッタユニット３２０はスナップフィットにより係止されるが、不図示の接着剤やビス締結によって固定されても構わない。ＦＰＣ３０７は、不図示のはんだや熱加締めによって像振れ補正ユニット３００およびシャッタユニット３２０に固定される。３群ベース３０１には、位置決め用孔３０１ａおよび回転止め用長孔３０１ｂが形成されている。位置決め用孔３０１ａおよび回転止め用長孔３０１ｂにはそれぞれ、案内軸５０２ａ，５０２ｂが嵌合している。これにより、３群ユニット３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において鏡筒枠部材５０１に固定される。

図５は、像振れ補正ユニット３００の分解斜視図である。図６は、センサホルダ３０６およびＦＰＣ３０７を外した状態の像振れ補正ユニット３００の内部構成図である。

３群レンズ保持枠３０２は、マグネット３０２Ｙ，３０２Ｐを有する。駆動用コイル３０３Ｙ，３０３Ｐは、それぞれがマグネット３０２Ｙ，３０２Ｐに対向するように設けられている。本実施形態では、マグネット３０２Ｙ，３０２Ｐおよび駆動用コイル３０３Ｙ，３０３Ｐにより駆動手段が構成される。添え字Ｙ，Ｐはそれぞれ、図６のＹａｗ方向およびＰｉｔｃｈ方向に対応している。本実施形態では、Ｙａｗ方向およびＰｉｔｃｈ方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して４５度回転させた方向に設定されている。駆動用コイル３０３Ｙ，３０３Ｐは、３群ベース３０１のコイル形状孔に挿入され、Ｚ軸方向で３群レンズ保持枠３０２と干渉しないように非図示の接着剤で固定される。また、マグネット３０２Ｙ，３０２Ｐは、Ｙ軸方向へ３群レンズＬ３１を挟むように設けられており、それぞれ略直交する方向へ３群レンズ保持枠３０２を駆動するように着磁されている。駆動用コイル３０３Ｙ，３０３Ｐに通電することで、マグネット３０２Ｙ，３０２Ｐおよび駆動用コイル３０３Ｙ，３０３Ｐに発生する電磁駆動力により３群レンズ保持枠３０２が駆動する。光学機器に与えられた振れを補正する方向へ３群レンズＬ３１，Ｌ３２を駆動させることで、安定した画像を取得することができる。

なお、本実施形態では、３群レンズ保持枠３０２がマグネットを有し、３群ベース３０１が駆動用コイルを有するが、本発明はこれに限定されない。３群ベース３０１および３群レンズ保持枠３０２の一方が駆動用コイルを有し、他方がマグネットを有していればよい。

３群レンズ保持枠３０２と３群ベース３０１との間には、ボール（転動部材）３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃが設けられている。ボール３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃはそれぞれ、保持枠側ボール支持部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ、およびベース側ボール支持部３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅと当接し、転動自由に支持されている。各ボール支持部は、３群レンズ保持枠３０２の駆動中にボール３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃがＸ軸方向およびＹ軸方向において接触しないように各ボールを支持している。

３群レンズ保持枠３０２は、弾性部材３０４ａ，３０４ｂによって３群ベース３０１と繋がっており、Ｚ軸方向へ浮くことがないように規制されている。本実施形態では、弾性部材３０４ａ，３０４ｂの一例として、コイルばねが用いられている。なお、弾性部材の数は３つ以上であってもよい。

センサホルダ３０６は、３群ベース３０１にスナップフィットで係止されている。ＦＰＣ３０７に搭載されている位置検出手段３０７Ｙ，３０７Ｐはそれぞれ、センサホルダ３０６のセンサ保持部３０６Ｙ，３０６Ｐに圧入されることにより固定され、マグネット３０２Ｙ，３０２Ｐの変位量を検出することができる。本実施形態では、位置検出手段３０７Ｙ，３０７Ｐの一例として、ホール素子が用いられている。

ボール３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃは、３群レンズＬ３１を取り囲む位置に配置される。具体的には、可動範囲内におけるいかなる状態においても３群レンズ保持枠３０２の重心がボール３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃによって形成される三角形の内側に存在することが望ましい。また、弾性部材３０４ａ，３０４ｂによる合力の作用点もボール３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃによって形成される三角形の内側に存在することが望ましい。弾性部材が３つ以上の場合も同様である。従来、３つのボールは、光軸を通り、光軸方向から見た場合の鏡筒枠部材５０１の矩形短辺方向に平行な面（ＸＺ面）に対して対称な位置に配置されている。本実施形態では、３つのボールをＸＺ面に対して非対称な位置に配置することにより、レンズ鏡筒１００の厚み方向（Ｘ軸方向）への薄型化を実現している。

３群レンズ保持枠３０２の可動範囲は光学機器の性能（敏感度、レンズ焦点距離、絞り値および防振性能など）により決定される。本実施形態では、３群レンズＬ３１の中心がレンズ鏡筒１００の光軸を中心とした半径１ｍｍの円の内部で動く領域に設定されている。また、３群レンズ保持枠３０２は駆動中、ボール３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃおよび弾性部材３０４ａ，３０４ｂ以外の部材と接触することなく、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への動きを規制されないようにする必要がある。保持枠側ボール支持部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃはＸ軸方向へ突出しているため、３群ベース３０１の壁部も保持枠側ボール支持部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃを避けるように突出させる必要がある。

図７は、保持枠側ボール支持部３０２ｃの周辺を表す図６の領域Ａの拡大図である。図７（ａ）は図６の状態を示しており、図７（ｂ）は３群レンズ保持枠３０２が３群ベース３０１の突出部３０１ｇに近づく方向へ最大量駆動した状態を示している。なお、図７では、図６では図示されていないＦＰＣ３０７と鏡筒枠部材５０１が図示されている。図８は、保持枠側ボール支持部３０２ｃ付近の側面図である。図８（ａ）はＦＰＣ３０７が装着されている状態を示しており、図８（ｂ）はＦＰＣ３０７を取り外した状態を示している。

矩形形状の基準面３０１ｆに対する突出部（図７（ａ）のハッチング部）３０１ｇの突出量をＬ、保持枠側ボール支持部３０２ｃのＸ軸方向の大きさをＤ、突出部３０１ｇの壁部の厚みをＴとすると、Ｌ＜Ｄ＋Ｔの関係が成立する。従来では、突出部３０１ｇを避けるように基準面３０１ｆから突出量Ｌと製造誤差余裕だけオフセットした位置に鏡筒枠部材５０１の内壁が存在し、内壁から鏡筒枠部材５０１の厚みを足すことでレンズ鏡筒１００のサイズが決定される。
また、を設ける必要がある。

本実施形態では、コネクタ部３０７ａと突出部３０１ｇが厚み方向（Ｘ軸方向）において重なるように、突出部３０１ｇを鏡筒枠部材５０１に設けられたコネクタ部３０７ａの排出用の貫通孔５０１ｃに挿入させる。これにより、鏡筒枠部材５０１の厚み方向（Ｘ軸方向）へのサイズを小さくすることが可能となる。本実施形態では、製造誤差余裕と鏡筒枠部材５０１の厚み分だけＸ軸方向へのサイズを小さくすることができる。また、鏡筒枠部材５０１に突出部３０１ｇを避けるための新たな貫通孔や薄肉部を設ける必要がないため、サイズを小さくすることによる強度の低下を抑えることが可能となる。

また、本実施形態では、突出部３０１ｇに貫通孔３０１ｈを設け、３群レンズ保持枠３０２がＸ軸方向へ最大量駆動した状態で保持枠側ボール支持部３０２ｃから製造誤差余裕分だけオフセットした位置にレンズ鏡筒１００の最外形を形成することができる。これにより、レンズ鏡筒１００の薄型化可能である。このとき、コネクタ部３０７ａが貫通孔３０１ｈに入り込み、３群レンズ保持枠３０２と接触することを防ぐために、保持枠側ボール支持部３０２ｃの一部（図７（ｂ）のハッチング部）を切り欠き、突出部３０１ｇに壁（図８（ｂ）のハッチング部）を形成している。

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。

Ｌ３１，Ｌ３２ ３群レンズ（光学素子）
１００ レンズ鏡筒
３００ 像振れ補正ユニット（像振れ補正手段）
３０１ ベース部材
３０１ｇ 突出部
３０２ ３群レンズ保持枠（保持部材）
３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ 保持枠側ボール支持部（支持部）
３０２Ｙ，３０２Ｐ マグネット（駆動手段）
３０３Ｙ，３０３Ｐ 駆動用コイル（駆動手段）
３０５ａ，３０６ｂ，３０５ｃ ボール（転動部材）
３０７ フレキシブル基板（制御配線手段）
３０７ａ 接続部
５０１ 鏡筒枠部材（収納部材）
５０１ｃ 貫通孔

Claims (7)

1. 光学素子を保持する保持部材を光軸に垂直で、互いに直交する第１方向および第２方向へ移動可能に保持するベース部材、前記保持部材と前記ベース部材との間に配置される転動部材、および前記保持部材を駆動する駆動手段を備える像振れ補正手段と、
   外部機器に接続するための接続部を備えると共に、前記駆動手段に接続される制御配線手段と、
   前記制御配線手段を外部に排出するための貫通孔を備えると共に、前記ベース部材を固定する収納部材とを有し、
   前記保持部材は、前記転動部材を支持する支持部を備え、
   前記ベース部材は、前記支持部の大きさに応じて前記第１方向へ突出する突出部を備え、
   前記突出部は、前記収納部材の厚み方向において前記接続部と重なるように前記貫通孔に挿入されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記駆動手段は、マグネットおよびコイルを有し、
   前記マグネットと前記コイルのうち一方は前記保持部材に固定され、他方は前記ベース部材に固定されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記ベース部材は、前記支持部との干渉を避けるための孔を備え、
   前記支持部の一部は、切り欠かれ、
   前記突出部は、前記保持部材との干渉を避けるための壁部を備え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. 前記転動部材は、３つ配置されており、前記３つの転動部材は、前記収納部材を前記光軸方向から見た場合の矩形短辺方向に平行な面に対して非対称な位置に配置され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. 前記突出部の突出量をＬ、前記支持部の前記第１方向の大きさをＤ、前記突出部の壁部の厚みをＴとするとき、
   Ｌ＜Ｄ＋Ｔ
   なる関係が成立す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. 前記像振れ補正手段は、固定群であ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. 請求項１乃至６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。