JP4497907B2 - レンズ装置およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、光軸方向に繰り出してズーム動作が可能であるとともに、装置本体に収納可能なレンズ装置と、このレンズ装置を備えたカメラに関するものである。

従来、固体撮像素子と、変倍率が２〜３倍程度の沈胴式レンズ鏡筒とを備えたカメラでは、ＷＩＤＥ状態のときに、物体側の１群レンズが光軸方向に大きく繰り出すことで１群レンズと該１群レンズよりも像面側の２群レンズとの間隔が広くなるように構成されている。また、ＷＩＤＥからＴＥＬＥにズーミングすると、１群レンズが像面側に凸の移動をするとともに、２群レンズがこのＷＩＤＥ位置よりも物体側に大きく繰り出すことにより、１群レンズおよび２群レンズの間隔が狭くなるように構成されている。

そして、非撮影時には、１群レンズおよび２群レンズをカメラ本体内に収納（沈胴状態）するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

上述したようなレンズ鏡筒の沈胴動作および変倍動作に対応させるために、２段の鏡筒部材で構成し、１群レンズを１段目（最前段）の鏡筒部材で保持するとともに、２群レンズをカムを有した２段目の鏡筒部材で保持している。そして、レンズ鏡筒の沈胴動作および変倍動作に応じて１群レンズおよび２群レンズを駆動するカムを設けている。
特許第３２９７６５８号（段落番号００５１、００５２、第１図〜第３図）

しかしながら、変倍率が３倍程度を超えるような高倍率の焦点距離変化を行うズームレンズ鏡筒の場合において、上述した従来の構成では、ＷＩＤＥ時における１群レンズの繰り出し量が増え、ＷＩＤＥ時における１群レンズおよび２群レンズの間隔がさらに広がることになる。また、ＴＥＬＥ時には、１群レンズと２群レンズの間隔が上記従来例と同程度に狭くなる。

このため、従来例のようにレンズ鏡筒を２段の鏡筒部材で構成し、２段目の鏡筒部材に１群レンズおよび２群レンズを駆動するカムを設けて、沈胴動作や変倍動作を行おうとすると、沈胴状態および変倍動作時（ＷＩＤＥ状態）での１、２群レンズの間隔の変化が大きいために、１、２群レンズの移動量を確保するために２段目の鏡筒部材の光軸方向における全長が長くなってしまう。これにより、沈胴状態においてレンズ鏡筒をコンパクトに収納できず、カメラが大型化してしまうという問題がある。

本発明は、第１のレンズユニットを保持する第１の保持部材と、第１のレンズユニットよりも像面側に配置された第２のレンズユニットを保持する第２の保持部材と、第１の保持部材を光軸方向に駆動する第１のカム部が形成された第１のカム筒と、第１のカム筒を光軸方向に駆動する第２のカム部が形成された第２のカム筒と、第２の保持部材を光軸方向に駆動する第３のカム部が形成され、第２のカム筒とは異なる第３のカム筒とを有し、装置本体に対して突出して行うズーム動作と装置本体に対する収納動作とが可能なレンズ装置であって、第１および第２のカム部の形状は、第１の保持部材が光軸方向一方の側に向かって凸となる軌跡を描くように駆動する形状であり、第３のカム部の形状は、ズーム動作において、第１の保持部材の軌跡と異なる軌跡を描くように第２の保持部材を駆動する形状であることを特徴とする。

本発明のレンズ装置は、このレンズ装置からの光束を光電変換する撮像素子を有するカメラに設けることができる。

本発明によれば、第１および第２のカム部それぞれの形成領域の大きさを制限しても、第１および第２のカム部の合成によって第１の保持部材を光軸方向に大きく移動させることができる。しかも、収納動作の際には第１および第２のカム部を制限した分だけ、第１および第２のカム筒の大きさも制限でき、収納状態におけるレンズ装置の全長を抑えることができる。

また、第１の保持部材を光軸方向一方の側に向かって凸となる軌跡を描くように駆動させることで、ズーム動作におけるレンズ装置の全長を適宜変更することができる。そして、第１の保持部材を駆動する部材とは異なる第３のカム筒によって第２の保持部材を駆動することによって、ズーム動作における第１および第２のレンズユニット間の間隔を適宜変更することができる。

第１のカム部に、全域ズーム動作において、第１の保持部材を光軸方向に単調に駆動する形状を持たせ、第２のカム部に、全域ズーム動作において、第１のカム筒を光軸方向一方の側に向かって凸となる軌跡を描くように駆動する形状を持たせれば、ズーム動作状態におけるレンズ装置の全長（光軸方向における長さ）を適宜変更することができる。

例えば、第１のカム筒を像面側に向かって凸となる軌跡とすることで、この像面側に凸にした分だけ、レンズ装置の繰り出しを抑えることができ、ズーム動作状態におけるレンズ装置の全長を短くすることができる。

第３のカム部を、全域ズーム動作において、第２の保持部材を光軸方向に単調に駆動する形状とすることで、第１の保持部材および第２の保持部材の光軸方向における間隔を大きく変化させることができる。

第２のカム筒に、装置本体に対して光軸方向に駆動する第４のカム部が形成された第４のカム筒を設けることにより、第１の保持部材の光軸方向における移動量をさらに変更することができる。

例えば、第４のカム部に、全域ズーム動作において、第２のカム筒を光軸方向に単調に駆動する形状を持たせることにより、例えば、第１の保持部材の光軸方向における駆動量をさらに大きくすることができ、ズーム倍率を高倍率化することが可能となる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１であるレンズ鏡筒について、図１から図１１を用いて説明する。

図１は沈胴状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図であり、同図中の点線はレンズ鏡筒が備え付けられるカメラ本体の外観を示している。図２および図３は、ＷＩＤＥ状態およびＴＥＬＥ状態におけるレンズ鏡筒の断面図であり、図４は、１群レンズおよび２群レンズの移動軌跡を示す図である。

図５は固定筒の内面展開図、図６は第２カム筒の内面展開図、図７は第１回転筒の内面展開図、図８は第２回転筒の内面展開図である。図９は本実施例のレンズ鏡筒の分解斜視図、図１０および図１１は本実施例のレンズ鏡筒における一部の構成部材の外観斜視図である。

これらの同図において、１は最も物体側に位置する１群レンズ（第１のレンズユニット）、２は１群レンズ１に対して像面側に位置する２群レンズ（第２のレンズユニット）、３は２群レンズ２に対して像面側に位置する３群レンズ、４は３群レンズ３に対して像面側に位置する４群レンズである。

５は１群レンズ１を保持する１群レンズホルダーであり、１群レンズ１の後側主点Ａを中心とした球面の一部を構成するＲ形状部５ａを有している。６は、光軸方向に移動可能であって、１群レンズホルダー５を保持するための１群移動部材であり、この外周面において後述する１群保持部材７の内周面と係合している。また、１群移動部材６は、像面側に向かって径が小さくなる円錐形状部６ａを有しており、この円錐形状部６ａは、Ｒ形状部５ａと当接している。

７は１群移動部材６を保持する１群保持部材（第１の保持部材）であり、この１群保持部材７の内周には、光軸方向における位置が互いに異なる面を有する階段形状部７ａ、７ｂ、７ｃが形成されている。１群移動部材６に形成されたＲ形状部６ｂは、階段形状部７ａ、７ｂ、７ｃのうちいずれかと当接するようになっている。

Ｒ形状部６ｂと階段形状部７ａ、７ｂ、７ｃはそれぞれ、１群移動部材６および１群保持部材７の周方向において１２０°の角度範囲で３つ設けられている。

ここで、１群移動部材６および１群レンズホルダー５が、１群保持部材７に組み込まれた状態で、１群レンズホルダー５および１群保持部材７が接着固定される。

８は２群レンズ２を保持する２群レンズホルダー、９は１群保持部材７の外周に圧入されて固定される１群カムフォロア、１０は内面に１群カムフォロア９と係合するカム溝部（第１のカム部）１０ａが形成された第１カム筒である。

１１は、１群保持部材７を光軸方向にガイドする直進ガイド部１１ａ、１１ｂを備え、第１カム筒１０の抜け防止のための溝部１０ｂに係合するガイド部材である。１２はガイド部材１１にビスによって固定されるリング部材であり、この外周にはリング部材１２の径方向外側に延びる凸部１２ａが形成されている。

凸部１２ａは、後述の第２カム筒１６の内周面に形成され、光軸方向に延びる直進ガイド溝部１６ｃに係合し、これにより、リング部材１２は光軸回りに回転せずに光軸方向にのみ移動可能となっている。

ガイド部材１１およびリング部材１２は、第１カム筒１０の溝部１０ｂ（図７参照）に対して所定の位相で組み込み可能となっており、組み込み状態において、第１カム筒１０に対して光軸回りに相対的に回転可能であるとともに、光軸方向に一体的に移動可能となる。

１３は第１のカム筒１０の外周に形成されたカムフォロアである。１４は第１カム筒１０の外周に取り付けられた駆動ピンで、後段の第３カム筒１７の内周面に形成され、光軸方向に延びる直進溝部１７ｂと係合して、直進溝部１７ｂからの駆動力を受ける。

１５は、駆動ピン１４を第１カム筒１０に固定するためのナット部材である。１６は第２カム筒で、図６に示すように、カムフォロア１３と係合するカム溝部（第２のカム部）１６ａと、駆動ピン１４が貫通し、カム溝部１６ａと同じカム軌跡をもつカム孔部１６ｂと、リング部材１２の凸部１２ａと係合し、リング部材１２の光軸回りの回転を阻止し、リング部材１２を光軸方向にガイドするための直進ガイド溝部１６ｃとを有している。

また、第２カム筒１６は、２群レンズホルダー８の回転規制部８ｂと係合し、２群レンズホルダー８を光軸方向にガイドするための直進ガイド部１６ｄと、後述の固定筒２２の直進ガイド溝部２２ｃと係合する凸部１６ｅと、第２カム筒１６の周方向に延び、後述の第３カム筒１７の溝部１７ｃと係合する凸部１６ｆとを有している。

さらに、第２カム筒１６は、レンズ鏡筒外部からの力を受けたときに第３カム筒１７の溝部１７ｄに当接して、この外力を受け止める凸部１６ｇと、駆動ピン１４を組み込むための貫通孔部１６ｈとを有している。

１７は第３カム筒で、図８に示すように、２群レンズホルダー８と一体に形成されているカムフォロア部８ａと係合するカム溝部（第３のカム部）１７ａと、駆動ピン１４と係合して、光軸回りの回転力を伝達するための直進溝部１７ｂと、第２カム筒１６の凸部１６ｆを所定の位相で組み込み可能とし、この凸部１６ｆと係合することで第３カム筒１７に対する第２カム筒１６の抜けを防止する溝部１７ｃと、凸部１６ｇに対応した溝部１７ｄと、後述のピン部材１９を組み込むための貫通孔部１７ｅとを有している。

１８は第３カム筒１７に圧入固定されるカムフォロア、１９は第３カム筒１７に取り付けられるピン部材で、後述の回転筒２３の直進溝２３ｂと係合して、光軸回りの回転力を受ける。２０は、ピン部材１９を第３カム筒１７に固定するためのナット部材である。

２１は、カメラ本体に取り付けられるベース部材で、４群レンズ４を保持している。２２は、ベース部材２１に取り付けて固定される固定筒（第４のカム筒）であって、図５に示すように、カムフォロア１８と係合するカム溝（第４のカム部）２２ａと、ピン部材１９と係合し、カム溝部２２ａと同じ軌跡をもつカム孔部２２ｂと、第２カム筒１６の凸部１６ｃと係合し、第２カム筒１６の光軸回りの回転を阻止して第２カム筒１６を光軸方向にガイドする直進溝部２２ｃとを有している。

２３は回転筒であり、この外周に形成されたギア部２３ａと、内面に形成され、ピン部材１９に光軸回りの回転力を伝達するための直進溝部２３ｂとを有している。ここで、回転筒２３は、不図示の駆動源からの駆動力を受けることにより、光軸回りに回転可能となっている。

２４はベース部材２１にはめ込まれ、撮像素子２５の前面に位置する光学部材（例えば、ローパスフィルタ）、２５は不図示の方法でベース部材２１に取り付けられるＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。撮像素子２５は、レンズ１〜４によって形成された光学像を光電変換によって電気信号に変換し、蓄積した電荷を出力する。ここで、撮像素子２５の出力信号は、カメラ本体内に設けられた不図示の信号処理回路において所定の信号処理が施された後、表示部（不図示）に撮影画像として表示されたり、記録媒体（不図示）に記録されたりする。

２６は３群レンズ３を保持する３群保持部材、２７は３群保持部材２３を光軸方向にガイドするための３群ガイド部材である。

２８は３群ガイド部材２７を位置決め固定するための固定部材、２９は２群保持部材８に取り付けられる絞りシャッタユニットである。この絞りシャッタユニット２９は、光通過口の開口面積を変化させることで像面に入射する光量を調節するとともに、このユニット２９に形成された固定開口部を開閉することによって像面に入射する光量を調節する。

３０は１群保持部材５に取り付けられる１群キャップ部材、３１は回転筒２３のギア部２３ａと噛み合うギア部材であり、不図示の駆動源からの駆動力を伝達する動力伝達機構に連結されている。このため、不図示の駆動源からの駆動力が回転筒２３に伝達され、回転筒２３が光軸回りに回転することになる。３２はカバー部材であって、ビスによってベース部材２１および固定筒２２に一体的に取り付けられる。

図４は、レンズ鏡筒のズーミングに伴う１群レンズ１および２群レンズ２の移動軌跡を示したものである。ここで、図中の鎖線Ｉが１群レンズ１の移動軌跡を示し、鎖線ＩＩが２群レンズ２の移動軌跡を示している。

上述したレンズ鏡筒の構成において、光軸方向への繰り出し繰り込み動作によって収納状態（図１）、ＷＩＤＥ状態（図２）およびＴＥＬＥ状態（図３）を切り換える場合について説明する。

まず、不図示の駆動源からの駆動力がギア部材３１を介して回転筒２３のギア部２３ａに伝達されると、回転筒２３が光軸回りに回転する。ここで、第３カム筒１７のピン部材１９は、固定筒２２のカム孔部２２ｂを貫通して、回転筒２３の直進溝部２３ｂと係合しているため、回転筒２３の光軸回りの回転に応じて第３カム筒１７も光軸回りに回転する（図１１参照）。

第３カム筒１７のカムフォロア１８は、固定筒２２の内周面に形成された非線形のカム溝部２２ａと係合しているため、第３カム筒１７の光軸回りの回転に応じて、カム溝部２２ａに沿って駆動されることになる。これにより、第３カム筒１７は、固定筒２２に対して光軸回りに回転しながら光軸方向に移動することになる。

第２カム筒１６は、凸部１６ｆおよび溝部１７ｃの係合作用によって第３カム筒１７に対して光軸回りに摺動可能であって、光軸方向に一体的に移動可能となっているとともに、凸部１６ｅが固定筒２２の直進ガイド溝部２２ｃに係合しているため、第３カム筒１７が光軸回りに回転しながら光軸方向に移動すると、第３カム筒１７とともに光軸方向にのみ移動する。

第１カム筒１０のピン部材１４は、第２カム筒１６のカム孔部１６ｂを貫通して、第３カム筒１７の直進溝部１７ｂと係合しているため、第１カム筒１０は、第３カム筒１７の光軸回りの回転力を受けて、光軸回りに回転可能となる。ここで、第１カム筒１０のカムフォロア１３は、第２カム筒１６のカム溝部１６ａに係合しているため、第１カム筒１０の光軸回りの回転によってカム溝部１６ａに沿って移動することになる。これにより、第１カム筒１０は、第２カム筒１６に対して光軸回りに回転しながら光軸方向に移動する（図１０参照）。

このとき、ビスによって固定されている直進部材１１およびリング部材１２は、直進溝部１６ｃおよび回転規制部１２ａの係合作用によって光軸回りの回転が阻止されており、リング部材１２および溝部１０ｂの係合作用によって第１カム筒１０に対して光軸回りで摺動可能であるとともに、光軸方向で一体的に移動可能となっているため、第１カム筒１０とともに光軸方向にのみ移動する。

１群保持部材７の１群カムフォロア９は、第１カム筒１０のカム溝部１０ａと係合しているため、第１カム筒１０の光軸回りの回転に応じてカム溝部１０ａに沿って移動する。このとき、１群保持部材７は、直進部材１１の光軸方向に延びる直進ガイド部１１ａ、１１ｂによって光軸回りの回転が阻止されているため、光軸方向にのみ移動する。

上述した動作によって、１群保持部材７（１群レンズ１）の移動軌跡は、カム溝部２２ａ、カム溝部１６ａ、カム溝部１０ａの軌跡を合成したカム軌跡（図４のＩに示す）となり、１群レンズ１は該移動軌跡に従って収納位置、ＷＩＤＥ位置およびＴＥＬＥ位置間で動作することになる。

一方、２群保持部材８のカムフォロア部８ａは、第３カム筒１７のカム溝部１７ａに係合しているため、第３カム筒１７の光軸回りの回転に応じて、カム溝部１７ａに沿って移動することになる。このとき、２群保持部材８は、第２カム筒１６の直進溝部１６ｄと回転規制部８ｂとの係合作用によって光軸回りの回転が阻止されているため、光軸方向にのみ移動する。

上述した動作によって、２群保持部材８（２群レンズ２）の移動軌跡は、カム溝部２２ａ、カム溝部１７ａの軌跡を合成したカム軌跡（図４のＩＩに示す）となり、２群レンズ２は該移動軌跡に従って収納位置、ＷＩＤＥ位置およびＴＥＬＥ位置間で動作することになる。

一方、３群保持部材２６は２群保持部材８と一体となって移動可能となっているとともに、２群保持部材８に取り付けられている不図示の駆動源からの駆動力を受けて３群保持部材２６に対して光軸方向に移動可能となっており、ズーム位置に応じて所定量移動する。

以上説明したように、１群保持部材７（１群レンズ１）は、固定筒２２のカム溝部２２ａ、第２カム筒１６のカム溝部１６ａおよび第１カム筒１０のカム溝部１０ａの軌跡の合成により、図４に示すように沈胴位置からＷＩＤＥ位置へ大きく繰り出す。そして、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置にかけて、第１カム筒１０のカム溝部１０ａを像面側に単調に、すなわちカム溝部１０ａの延びる方向が変化（反転）しないようなカム軌跡とするとともに（図７参照）、第１カム筒１０を駆動するための第２カム筒１６のカム溝部１６ａを光軸方向で往復するカム軌跡とし（図６参照）、これらのカム軌跡の合成により１群レンズ１を移動させる。

しかも、第３カム筒１７のカム溝部１７ａの軌跡に沿って２群保持部材８（２群レンズ２）を移動させることで、第１カム筒１０、直進部材１１、リング部材１２および２群保持部材８の干渉を避けて２群保持部材８を大きく光軸方向に繰り出すことが可能となる。

これにより、１群レンズ１および２群レンズ２の光軸方向における間隔が狭くなるＴＥＬＥ位置状態（図３）を実現することができる。

したがって、図４に示したような収納位置、ＷＩＤＥ位置、ＴＥＬＥ位置の１群レンズ１および２群レンズ２の間隔差が大きい高倍率のズーム光学系でも、レンズ鏡筒が沈胴状態にあるときの沈胴長をコンパクトにすることができる。

本発明の実施例１において、沈胴状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図。 ＷＩＤＥ状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図。 ＴＥＬＥ状態にあるときのレンズ鏡筒の断面図。 １群レンズおよび２群レンズの移動軌跡を示す図。 固定筒の内面展開図。 第２カム筒の内面展開図。 第１回転筒の内面展開図。 第２回転筒の内面展開図。 実施例１のレンズ鏡筒の分解斜視図。 実施例１のレンズ鏡筒における一部の構成を示す外観斜視図。 実施例１のレンズ鏡筒における一部の構成を示す外観斜視図。

符号の説明

１・・・１群レンズ ２・・・２群レンズ ３・・・３群レンズ
４・・・４群レンズ ５・・・１群レンズホルダー ６・・・１群移動部材
７・・・１群保持部材 ８・・・２群保持部材
９・・・１群カムフォロア １０・・・第１カム筒 １１・・・直進部材
１２・・・リング部材 １３・・・カムフォロア １４・・・駆動ピン
１５・・・ナット部材 １６・・・第２カム筒 １７・・・第３カム筒
１８・・・カムフォロア １９・・・ピン部材 ２０・・・ナット部材
１２１・・・ベース部材 ２２・・・固定筒 ２３・・・回転筒
２４・・・光学部材 ２５・・・撮像素子 ２６・・・３群保持部材
２７・・・３群ガイド部材 ２８・・・固定部材
２９・・・絞り・シャッターユニット ３０・・・１群キャップ部材
３１・・・ギア部材 ３２・・・カバー部材

Claims (9)

1. 第１のレンズユニットを保持する第１の保持部材と、
   前記第１のレンズユニットよりも像面側に配置された第２のレンズユニットを保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材を光軸方向に駆動する第１のカム部が形成された第１のカム筒と、
   前記第１のカム筒を光軸方向に駆動する第２のカム部が形成された第２のカム筒と、
   前記第２の保持部材を光軸方向に駆動する第３のカム部が形成され、前記第２のカム筒とは異なる第３のカム筒とを有し、装置本体に対して突出して行うズーム動作と前記装置本体に対する収納動作とが可能なレンズ装置であって、
   前記第１および第２のカム部の形状は、前記第１の保持部材が光軸方向一方の側に向かって凸となる軌跡を描くように駆動する形状であり、
   前記第３のカム部の形状は、前記ズーム動作において、前記第１の保持部材の軌跡と異なる軌跡を描くように前記第２の保持部材を駆動する形状であることを特徴とするレンズ装置。
2. 前記第１のカム部は、一方向のズーム動作において、前記第１の保持部材を光軸方向に駆動する形状を有し、
   前記第２のカム部は、一方向のズーム動作において、前記第１のカム筒を光軸方向一方の側に向かって凸となる軌跡を描くように駆動する形状を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記光軸方向一方の側に向かって凸となる軌跡は、像面側に向かって凸となる軌跡であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。
4. 前記第２のカム筒を、前記装置本体に対して光軸方向に駆動する第４のカム部が形成された第４のカム筒を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレンズ装置。
5. 前記第４のカム部は、一方向のズーム動作において、前記第２のカム筒を光軸方向に単調に駆動する形状を有することを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
6. 前記第３のカム筒は、前記第２のカム筒と一体的に光軸方向に移動することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のレンズ装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のレンズ装置と、
   該レンズ装置からの光束を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とするカメラ。
8. 最も物体側に位置するレンズユニットを保持する保持部材と、
   該保持部材を光軸方向に駆動する第１のカム部を有する第１のカム筒と、
   該第１のカム筒を介して、前記保持部材を光軸方向に駆動する第２のカム部を有し、光軸方向に移動可能な第２のカム筒とを備え、
   前記保持部材は、ワイド側からテレ側へのズームの指示によって、前記第１および第２のカム筒の駆動によって動作し、テレ側への更なるズームの指示により、像面側に一旦繰り込んだ後に繰り出すことを特徴とするレンズ装置。
9. 第１のレンズユニットを保持する第１の保持部材と、
   前記第１のレンズユニットよりも像面側に配置された第２のレンズユニットを保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材を光軸方向に駆動する第１のカム部を有する第１のカム筒と、前記第１のカム筒を介して、前記第１の保持部材を光軸方向に駆動する第２のカム部を有する第２のカム筒と、
   前記第２の保持部材を光軸方向に駆動する第３のカム部を有する第３のカム筒とを備え、
   ズーム動作において、前記第１の保持部材が、前記第１および第２のカム筒における前記第１および第２のカム部によって動作するとともに、前記第２の保持部材が、第３のカム筒の回転によって動作することを特徴とするレンズ装置。

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