JP6761975B2

JP6761975B2 - レンズ鏡筒

Info

Publication number: JP6761975B2
Application number: JP2016206414A
Authority: JP
Inventors: 敦司長谷川; 修平鮎川
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-10-20
Also published as: US10365541B2; JP2018066916A; US20180113375A1

Description

本開示は、撮像装置に用いられるレンズ鏡筒に関し、レンズ鏡筒の小型化に関するものである。

被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能なデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置には、撮影時に繰り出されてズーミングを行い、非撮影時には沈み込んで収納されるいわゆる沈胴式のレンズ鏡筒が用いられる場合がある。

このような沈胴式のレンズ鏡筒としては、特許文献１に記載されているように、鏡筒内にフォーカスレンズを駆動する駆動装置が配置され、カム枠と嵌合することにより駆動装置が光軸方向に移動するレンズ鏡筒が存在する。

特開２００３−２９５０２９号公報

本開示は、フォーカスレンズ群を駆動する駆動装置を鏡筒内に備え、非撮影時にはコンパクトに沈胴し、撮影時には像面側までフォーカスレンズ群を移動させることができるレンズ鏡筒を提供する。

本開示にかかるレンズ鏡筒は、撮像装置に用いられる沈胴式のレンズ鏡筒であって、前記撮像装置に取り付けられる基礎筒と、光軸方向に往復動する直動体と、前記直動体よりも像面側に配置され前記直動体を駆動する駆動源とを有する駆動装置と、前記基礎筒の内側に配置され、カム溝が設けられるカム枠と、前記カム枠の前記カム溝と嵌合し、前記駆動装置を光軸方向に往復動させる駆動装置枠と、フォーカスレンズ群を保持するフォーカスレンズ群枠と、前記フォーカスレンズ群枠から被写体側に向かって延在し、前記直動体と係合して光軸方向に前記フォーカスレンズ群枠を往復動させ、前記直動体のストロークよりも長いアームとを備える。

本開示によれば、非撮影時にコンパクトに沈胴し、撮像時には広くピントを合わせることができる。

図１は、沈胴位置のレンズ鏡筒を示す断面図である。図２は、広角端位置でフォーカスレンズ群が被写体側にある状態を示す断面図である。図３は、広角端位置でフォーカスレンズ群が像面側にある状態を示す断面図である。図４は、望遠端位置でフォーカスレンズ群が被写体側にある状態を示す断面図である。図５は、望遠端位置でフォーカスレンズ群が像面側にある状態を示す断面図である。図６は、駆動装置、フォーカスレンズ群、およびこれらの枠を示す斜視図である。図７は、駆動装置枠に対しフォーカスレンズ群枠を被写体側端に配置した状態を模式的に示す側面図である。図８は、駆動装置枠に対しフォーカスレンズ群枠を像面側端に配置した状態を模式的に示す側面図である。

次に、レンズ鏡筒の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、レンズ鏡筒の一例を示したものに過ぎない。従って本開示は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本開示を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

［概略構成］
図１は、沈胴位置のレンズ鏡筒を示す断面図である。

図２は、広角端位置でフォーカスレンズ群が被写体側にある状態を示す断面図である。

図３は、広角端位置でフォーカスレンズ群が像面側にある状態を示す断面図である。

図４は、望遠端位置でフォーカスレンズ群が被写体側にある状態を示す断面図である。

図５は、望遠端位置でフォーカスレンズ群が像面側にある状態を示す断面図である。

これらの図に示すように、レンズ鏡筒１００は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、携帯端末などの撮像装置（図示せず）に取り付けられる沈胴式のものであり、撮像時においてはズーム可能な複数のレンズ群を備えている。また、レンズ鏡筒１００は、複数のレンズ群を移動させるために、基礎筒１０１と、カム枠１０２と、駆動装置１０３と、駆動装置枠１０４と、フォーカスレンズ群枠１０５と、アーム１０６とを備えている。

本実施の形態の場合、レンズ鏡筒１００はさらに、２段沈胴方式の鏡筒であり、第一レンズ群Ｌ１を保持する一群保持枠１８１と、光軸Ａの方向（図中Ｘ軸方向、被写体側を負、像面側を正とする）と直交する方向に移動可能な像ブレ補正用レンズ群Ｌ２と、シャッターユニット３００と、その他各レンズ群Ｌ３〜Ｌ７をそれぞれ保持するレンズ群保持枠とを備えている。

ここで、「レンズ群」という文言はレンズ素子が一枚の場合も含むものとして記載している。また、原則として「筒」の文言は、レンズ鏡筒１００の外殻を構成する部材、「枠」の文言は筒の内方に配置され光学部材などを保持する部材として記載しているが、「筒」と「枠」との境界は曖昧であり明確に区別されるものではない。また、完全に筒形状でない部材も「筒」として記載する場合がある。

［第一レンズ群Ｌ１］
第一レンズ群Ｌ１は、フォーカスレンズ群ＦＬよりも像面側に配置されるレンズ群である。本実施の形態の場合、第一レンズ群Ｌ１は、非球面レンズであり、各種収差を抑えるものである。また、第一レンズ群Ｌ１を保持する一群保持枠１８１は、カム枠１０２には嵌合しておらず、撮影時には被写体側に向かう付勢力により所定の位置に配置され、沈胴時には像面側に移動する２ポジションをとる。

なお、フォーカスレンズ群ＦＬよりも像面側にレンズ群が配置されないレンズ鏡筒１００であってもよい。

［その他レンズ群など］
その他のシャッターユニット３００、および、各レンズ群保持枠などは、直接または間接的にカム枠１０２と嵌合し、カム枠１０２の回転により非回転状態で光軸Ａの方向に移動する。

［基礎筒１０１］
基礎筒１０１は、撮像装置に取り付けられる部材であり、各筒、および、各枠の移動の基礎となる部材である。

［カム枠１０２］
カム枠１０２は、基礎筒１０１の内側に配置される円筒状の部材であり、内周面に各枠と嵌合する複数のカム溝が設けられる部材である。カム枠１０２は、光軸Ａの方向（図中Ｘ軸方向）に沿う軸周りに回転することにより、各枠をそれぞれの移動量で光軸Ａの方向に出退させることができる。本実施の形態の場合、カム枠１０２は、基礎筒１０１と嵌合し、基礎筒１０１に対して光軸Ａの方向に出退することができるものとなっている。また、カム溝は、有底、または、無底でテーパ形状の溝であり、外周面にも設けられていても良い。

［駆動装置１０３］
図６は、駆動装置、フォーカスレンズ群、およびこれらの枠を示す斜視図である。

図７は、駆動装置枠に対しフォーカスレンズ群枠を被写体側端に配置した状態を模式的に示す側面図である。

図８は、駆動装置枠に対しフォーカスレンズ群枠を像面側端に配置した状態を模式的に示す側面図である。

これらの図に示すように、駆動装置１０３は、光軸Ａの方向に往復動する直動体１３１と、直動体１３１よりも像面側（図中Ｘ軸正側）に配置され直動体１３１を往復駆動させることができる駆動源１３２と、駆動源１３２の駆動力を直動体１３１に伝達する軸体１３３とを備えたアクチュエータである。また、駆動装置１０３は、レンズ鏡筒１００の内方に配置されている。

本実施の形態の場合、駆動装置１０３の軸体１３３は、周面に螺旋状にネジ溝が設けられたいわゆる送りねじ（リードスクリュー）であり、直動体１３１は、軸体１３３のネジ溝に係合し、軸体１３３の回転方向により進出、および、後退することができるいわゆるナットとなっている。軸体１３３は、光軸Ａの方向に沿って延在し、駆動源１３２よりも被写体側に配置されている。

駆動源１３２の種類は特に限定されるものではないが、フォーカスレンズ群ＦＬを移動させて合焦させるものであるため、回転角度を正確に制御することができるステッピングモーターが本実施の形態では採用されている。

［駆動装置枠１０４］
駆動装置枠１０４は、カム枠１０２のカム溝とスライド自在に嵌合し、カム枠１０２の回転により光軸Ａの方向に往復動することにより、駆動装置１０３を光軸Ａの方向に往復動させる構造部材である。

本実施の形態の場合、駆動装置枠１０４は、図６に示すように、環状の基部１４１を備え、また、基部１４１から被写体側に向かって突出する柱部１４２を三箇所に備えている。また、柱部１４２の被写体側端部には、外方に向かって突出しカム枠１０２のカム溝に嵌合する嵌合突起１４３を備えている。また、駆動装置１０３は、柱部１４２の内方に取り付けられており、駆動装置１０３は、嵌合突起１４３よりも像面側に配置されている。

以上の構成により、嵌合突起１４３とカム溝とが嵌合する位置よりも像面側に駆動装置１０３の直動体１３１の可動領域を配置することができるものとなっている。

［フォーカスレンズ群枠１０５］
フォーカスレンズ群枠１０５は、フォーカスレンズ群ＦＬを保持する構造部材である。フォーカスレンズ群枠１０５は、アーム１０６を介して駆動装置１０３により光軸Ａの方向に往復動する。従って、フォーカスレンズ群枠１０５は、駆動装置枠１０４に対して相対的に往復動する。また、フォーカスレンズ群枠１０５は、カム枠１０２の回転により駆動装置枠１０４、および、駆動装置１０３を介して基礎筒１０１に対しても光軸Ａの方向に往復動する。

本実施の形態の場合、フォーカスレンズ群枠１０５は、被写体側に突出する摺動アーム１５１を有し、駆動装置枠１０４の被写体側に圧入により取り付けられ像面側に向かって突出するガイド軸１４４（図１〜図５参照）にスライド自在に係合している。これによりフォーカスレンズ群枠１０５は、直動体１３１の動作により駆動装置枠１０４に対して平行を維持しながら滑らかに移動することができる。また、ガイド軸１４４は、被写体側端部の固定部分以外は像面側の端部に至るまで真っ直ぐであるため、フォーカスレンズ群枠１０５はガイド軸１４４の像面側端部まで係合状態で移動することが可能となっている。

［アーム１０６］
アーム１０６は、フォーカスレンズ群枠１０５から被写体側に向かって延在し、駆動装置１０３の直動体１３１と係合して光軸Ａの方向にフォーカスレンズ群枠１０５を往復動させる部材である。また、アーム１０６の光軸Ａの方向の長さは、軸体１３３による直動体１３１の往復動のストロークよりも長い。換言すればアーム１０６の光軸Ａの方向の長さは、レンズ鏡筒１００の沈胴時において、アーム１０６の被写体側の端部が直動体１３１の往復領域よりも被写体側に位置し、フォーカスレンズ群枠１０５が前記往復領域（ストローク）よりも像面側に位置する長さである。

本実施の形態の場合、アーム１０６の光軸Ａの方向の長さは、沈胴時においてカム枠１０２に対してそれぞれ独立して移動する複数のレンズ群がアーム１０６の内側に配置される程度の長さである。

また本実施の形態の場合、アーム１０６は、直動体１３１の被写体側面に当接する当接部１６１を備えている。当接部１６１は、アーム１０６の被写体側端部において直動体１３１に向かって突設するフランジ状の部分であり、軸体１３３が貫通する孔を備えている。また、アーム１０６には、当接部１６１から像面側に受け部１６５が設けられている。また、受け部１６５と駆動装置枠１０４の被写体側端部と受け部１６５との間には付勢部材１０７が設けられている。付勢部材１０７により、受け部１６５を介して当接部１６１に直動体１３１に向かって押し付けられる付勢力が付与される。

これにより、カム枠１０２と駆動装置枠１０４とが嵌合する位置よりも像面側において当接部１６１は、直動体１３１の往復動に追随して往復し、これに伴いアーム１０６、および、フォーカスレンズ群枠１０５が往復動するものとなっている。

また、アーム１０６は、フォーカスレンズ群枠１０５と一体となっており、フォーカスレンズ群枠１０５は、駆動装置枠１０４に圧入されたガイド軸１４４に案内される。従って、付勢部材１０７の付勢力により、軸体１３３に対する直動体１３１のガタツキを小さくし、光軸の正負の方向に対して、アーム１０６、および、フォーカスレンズ群枠１０５を精度良く平行を維持した状態で駆動させることが可能となる。

また、制御的な不具合により直動体１３１が像面側に位置した状態でレンズ鏡筒１００が沈胴し、駆動装置枠１０４から像面側に突出して配置されるフォーカスレンズ群枠１０５がさらに像面側に配置される他の部材と接触した場合でも、付勢部材１０７が縮む（変形する）ことにより、アーム１０６などの破損を回避することが可能となる。

［動作］
［沈胴時］
以上のように構成されたズームが可能な沈胴式のレンズ鏡筒１００について、その動作を以下に述べる。

図１に示す沈胴状態において、カム枠１０２と、駆動装置１０３と、駆動装置枠１０４と、フォーカスレンズ群枠１０５と、アーム１０６と、第一レンズ群Ｌ１と、一群保持枠１８１と、像ブレ補正用レンズ群Ｌ２と、シャッターユニット３００と、各レンズ群Ｌ３〜Ｌ７とが、基礎筒１０１の内側に配置されており、各レンズ群Ｌ３〜Ｌ７を保持するレンズ群保持枠のほとんどが、基礎筒１０１の内側に配置されている。

また、像ブレ補正用レンズ群Ｌ２と、第三レンズ群Ｌ３とがアーム１０６の内側に配置されている。駆動装置枠１０４などから一群保持枠１８１が像面側に向かって押されることにより、第一レンズ群Ｌ１は、像面側に配置されている。

ここで、アーム１０６は、直動体１３１に対して被写体側には付勢部材１０７の付勢力に抗することにより自由に移動することが可能であるため、駆動装置１０３の直動体１３１が像面側に配置されている場合でも、アーム１０６、および、これに接続されるフォーカスレンズ群枠１０５は、破損することが無い。

［撮像時］
［広角端］
アクチュエータ（図示せず）の駆動により、カム枠１０２が回転される。このカム枠１０２の回転により、駆動装置枠１０４、および、各レンズ群保持枠がカム溝によりそれぞれ案内され光軸Ａに沿って被写体側に移動する。また、カム枠１０２も被写体側に移動する。

図２、図３に示すように、第７レンズ郡Ｌ７や第６レンズ郡Ｌ６などを沈胴状態から大きく移動させるためにカム枠１０２も被写体側に大きく移動するが、駆動装置枠１０４をカム枠１０２の像面側の端部に最も近い位置でカム溝と嵌合させることにより、フォーカスレンズ群ＦＬをできる限り像面側に配置させることができ、さらに、アーム１０６の長さにより、フォーカスレンズ群枠１０５をさらに像面側に突出させることができる。これにより、広角端において必要な合焦範囲を確保しつつ、カム枠１０２の光軸Ａの方向の長さを短くすることができ、延いては沈胴時のレンズ鏡筒１００の光軸Ａの方向の長さを短くすることが可能となる。

［望遠端］
図４、図５に示すように、沈胴状態から広角端状態になったと同様に、カム枠１０２の回転により、駆動装置枠１０４、および、各レンズ群保持枠がカム溝によりそれぞれ案内され望遠端に適した位置にまで移動する。なお、広角端から望遠端だけで無く倍率に応じた中間位置にも移動することが可能であり、ズーム動作を行う事ができる。

また、カム枠１０２におけるカム溝と駆動装置枠１０４との嵌合位置は、図２、図３に示す広角端においてはカム枠１０２の最も像面側部にあり、望遠端においては広角端の嵌合位置よりも被写体側にある。これにより、先述したように沈胴時におけるレンズ鏡筒１００の長さを短くすることができ、望遠端において必要な合焦範囲を確保することが可能となる。

［効果など］
レンズ鏡筒１００の沈胴時の全長を短くし、かつ、駆動装置１０３をレンズ鏡筒１００の内方に配置する構成を採用する場合、長い軸体１３３を配置することができず直動体１３１のストロークが制限されてフォーカスレンズ群ＦＬの移動量が制限される。また、カム枠１０２の光軸Ａの方向の長さも短く制限される。

このような状況の下、本実施の形態によれば、アーム１０６の長さによりフォーカスレンズ群ＦＬをできる限り像面側に配置することができ、広角端の場合でも有効に合焦させることが可能となる。

またこれにより、沈胴時の全長が短いレンズ鏡筒１００であっても複数のレンズ群や像ぶれ補正機構を備えることができ、広い範囲で倍率を変更できるレンズ鏡筒１００を提供することが可能となる。

なお、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。

例えば本実施の形態においては、フォーカスレンズ群ＦＬよりも像面側に第一レンズ群Ｌ１が存在する場合を示したが、この位置に第一レンズ群Ｌ１が無くても本開示に含まれる。

また、駆動装置１０３は、回転運動を直進運動に変更する装置ばかりで無く、リニアモーターなど回転運動を伴わずに直動体１３１を駆動する装置であってもよい。

本開示は、コンパクトデジタルカメラやレンズ鏡筒を交換可能な撮像装置に適応することが可能である。また、本開示のレンズ鏡筒を、携帯電話端末やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔ）などのモバイル機器に適用することにより、小型化を図りつつ、これらの機器におけるズーム倍率の高倍率化を図ることができる。

Ａ光軸
ＦＬフォーカスレンズ群
Ｌ１第一レンズ群
Ｌ２像ブレ補正用レンズ群
Ｌ３第三レンズ群
Ｌ４第四レンズ郡
Ｌ５第五レンズ郡
Ｌ６第六レンズ郡
Ｌ７第七レンズ郡
１００レンズ鏡筒
１０１基礎筒
１０２カム枠
１０３駆動装置
１０４駆動装置枠
１０５フォーカスレンズ群枠
１０６アーム
１０７付勢部材
１３１直動体
１３２駆動源
１３３軸体
１４１基部
１４２柱部
１４３嵌合突起
１４４ガイド軸
１５１摺動アーム
１６１当接部
１６５受け部
１８１一群保持枠
３００シャッターユニット

Claims

撮像装置に用いられる沈胴式のレンズ鏡筒であって、
前記撮像装置に取り付けられる基礎筒と、
光軸方向に往復動する直動体と、前記直動体よりも像面側に配置され前記直動体を駆動する駆動源とを有する駆動装置と、
前記基礎筒の内側に配置され、カム溝が設けられるカム枠と、
前記カム枠の前記カム溝と嵌合し、前記駆動装置を光軸方向に往復動させる駆動装置枠と、
フォーカスレンズ群を保持するフォーカスレンズ群枠と、
前記フォーカスレンズ群枠から被写体側に向かって延在し、延在した被写体側の位置で前記直動体と係合して光軸方向に前記フォーカスレンズ群枠を往復動させるアームとを備え、
沈胴時において、
前記アームの内側に、複数のレンズ群が配置されるとともに、前記直動体が、前記直動体の往復領域の被写体側端部に位置する
レンズ鏡筒。
撮像装置に用いられるレンズ鏡筒であって、
前記撮像装置に取り付けられる基礎筒と、
光軸方向に往復動する直動体と、前記直動体よりも像面側に配置され前記直動体を駆動する駆動源とを有する駆動装置と、
前記基礎筒の内側に配置され、カム溝が設けられるカム枠と、
前記カム枠の前記カム溝と嵌合し、前記駆動装置を光軸方向に往復動させる駆動装置枠と、
フォーカスレンズ群を保持し、前記駆動装置枠の径方向内側に位置するフォーカスレンズ群枠と、
前記フォーカスレンズ群枠から被写体側に向かって延在し、前記直動体と係合して光軸方向に前記フォーカスレンズ群枠を往復動させるアームと、
前記アームの延在した被写体側の端部から、前記直動体の被写体側面を像面側に向かって押し付ける付勢部材と、を備え、
前記直動体が像面側に位置した際に前記フォーカスレンズ群枠は前記駆動装置枠よりも像面側に突出する
レンズ鏡筒。
前記アームの延在した被写体側の端部から、前記直動体の被写体側面を像面側に向かって押し付ける付勢部材をさらに備える、
請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記アームの長さは、前記直動体のストロークよりも長い
請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
前記アームは、前記アームの延在した被写体側の端部に前記直動体の被写体側面に当接する当接部を備え、
当該レンズ鏡筒は、前記駆動装置枠に取り付けられ、前記付勢部材は前記当接部を介して前記直動体の被写体側面を像面側に向かって押し付ける
請求項２、３、および請求項３を引用する請求項４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
前記フォーカスレンズ群よりも像面側に、第一レンズ群をさらに備える
請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
前記カム枠における前記カム溝と前記駆動装置枠との嵌合位置は、
広角端においては前記カム枠の像面側部にあり、望遠端においては広角端の嵌合位置よりも被写体側にある
請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。