(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２群の可動変倍レンズ群を備え、その一方の可動変倍レンズ群が変倍レンズ群であると同時にフォーカスレンズ群であるズームレンズ鏡筒において、
上記２群の可動変倍レンズをそれぞれ支持した一対のレンズ枠体と；
この一対のレンズ枠体にそれぞれ一体に設けられた一対の被動ピンと；
上記一対の被動ピンのそれぞれに係合する一対のカム面を有し、軸を中心に回転駆動される駆動カム板と；
変倍レンズ群であると同時にフォーカスレンズ群である可動変倍レンズ群側の被動ピンに係合する係合部を有し、可動変倍レンズ群の光軸方向に移動自在に支持されたラックプレートと；
上記駆動カム板を正逆に揺動させる、第１のモータを含む第１の駆動機構と；
上記駆動カム板の揺動位置に影響を与えることなく、ラックプレートを進退移動させる、第１のモータとは別の第２のモータを含む第２の駆動機構と；
を備えたことを特徴とするズームレンズ鏡筒の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のズームレンズ鏡筒の駆動装置において、上記一対のレンズ枠体から突出する一対の被動ピンは、同一方向に互いに平行に突出しており、上記ラックプレートと駆動カム板は、平面的に見て一部がオーバラップしている駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のズームレンズ鏡筒の駆動装置において、上記ラックプレート、駆動カム板、第１のモータを含む第１の駆動機構、及び第２のモータを含む駆動機構は、可動変倍レンズ群を支持した鏡筒ボディとは別に組み立てられるレンズ駆動ユニットに備えられ、
このレンズ駆動ユニットは、上記鏡筒ボディから突出する一対の被動ピンを駆動カム板のカム面及びラックプレートの係合部にそれぞれ係合させた状態で、上記鏡筒ボディ上に固定されている駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ズームレンズ鏡筒の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
ズームレンズは、少なくとも２群の可動変倍レンズ群を備えており、変倍時には、これらの可動変倍レンズ群を予め定めた方向に駆動する。また、２群の可動変倍レンズ群の一方がフォーカスレンズ群として働くタイプが多い。このようなズームレンズの古典的な駆動機構は、カムリングに形成したカム溝によって、焦点移動が生じない軌跡で２群の可動変倍レンズ群を移動させるものであり、ズーミング中のピントずれを許さない一眼レフカメラに広く用いられている。２群の可動変倍レンズ群のうちのフォーカスレンズ群は、被写体距離情報によって、移動制御される。
【０００３】
一方、コンパクトカメラやデジタルカメラでは、シャッタレリーズ時に厳密にピントが合えばよいことから、変倍時には、焦点移動を許して大まかに可動変倍レンズ群を移動させ、シャッタレリーズ時に、設定焦点距離情報及び被写体距離情報に基づいて、２群の可動変倍レンズ群を合焦位置に移動させる駆動機構も用いられつつある。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、カムリングを用いた古典的なズームレンズ駆動機構に代わる駆動装置であって、２群の可動変倍レンズ群を一定の相対関係で移動させる変倍動作と、２群の可動変倍レンズ群のうちのフォーカスレンズ群を移動させるフォーカス動作とが可能であり、しかも、２群の可動変倍レンズ群の位置を、一定範囲で独立して制御できる駆動装置を得ることを目的とする。
また本発明は、少なくとも２群の可動変倍レンズ群を有するズームレンズ鏡筒において、可動変倍レンズ群を有する鏡筒ボディと、その駆動機構とのサブアッシー化が可能な、組立性に優れた駆動装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、少なくとも２群の可動変倍レンズ群を備え、その一方の可動変倍レンズ群が変倍レンズ群であると同時にフォーカスレンズ群であるズームレンズ鏡筒において、２群の可動変倍レンズをそれぞれ支持した一対のレンズ枠体と；この一対のレンズ枠体にそれぞれ一体に設けられた一対の被動ピンと；一対の被動ピンのそれぞれに係合する一対のカム面を有し、軸を中心に回転駆動される駆動カム板と；変倍レンズ群であると同時にフォーカスレンズ群である可動変倍レンズ群側の被動ピンに係合する係合部を有し、可動変倍レンズ群の光軸方向に移動自在に支持されたラックプレートと；駆動カム板を正逆に揺動させる、第１のモータを含む第１の駆動機構と；駆動カム板の揺動位置に影響を与えることなく、ラックプレートを進退移動させる、第１のモータとは別の第２のモータを含む第２の駆動機構と；を備えたことを特徴としている。
【０００６】
一対のレンズ枠体から突出する一対の被動ピンは、同一方向に互いに平行に突出させ、ラックプレートと駆動カム板を、平面的に見て一部オーバラップさせることが小型化の上で好ましい。
【０００７】
また、ラックプレート、駆動カム板、第１のモータを含む第１の駆動機構、及び第２のモータを含む駆動機構は、可動変倍レンズ群を支持した鏡筒ボディとは別に組み立てられるレンズ駆動ユニットに設け、このレンズ駆動ユニットを、鏡筒ボディから突出する一対の被動ピンを駆動カム板のカム面及びラックプレートの係合部にそれぞれ係合させた状態で、鏡筒ボディ上に固定すると、駆動機構のサブアッシー化ができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この実施形態のズームレンズ鏡筒は、ＣＣＤに撮像するいわゆるデジタルカメラ用である。レンズ構成は、図６、図７に示すように、固定の正の第１レンズ群Ｌ１と、可動の負の第２レンズ群Ｌ２及び正の第３レンズ群Ｌ３との３群構成である。このレンズ系は、ズーミング（変倍）は、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を移動させて行ない、変倍の結果生じる焦点移動の補正とフォーカシングは、第２レンズ群Ｌ２を移動させて行なうバリフォーカルタイプである。
【０００９】
鏡筒ボディ１０は、図５ないし図９に明らかなように、大きく前方プラスチックボディ１２、後方プラスチックボディ１３、及びこの前方ボディ１２と後方ボディ１３の間に挟着した絞ブロック１４からなっている。前方ボディ１２と後方ボディ１３の間には、光軸と平行な方向の複数のガイドロッド１５（図６、図７、図９に１本のみ図示）が固定されており、このガイドロッド１５に、第２レンズ群Ｌ２を保持した２群枠（レンズ枠体）１６と、第３レンズ群Ｌ３を保持した３群枠（レンズ枠体）１７とがそれぞれ移動自在に案内されている。この３群枠１７の後方には、ＣＣＤ（撮像素子）１８が位置し、このＣＣＤ１８は、その基板２０を介して後方ボディ１３に固定されている。１９は、水晶フィルタである。
【００１０】
２群枠１６と３群枠１７にはそれぞれ、上方に互いに平行に突出する２群ピン（被動ピン）１６ａと３群ピン（被動ピン）１７ａが一体に設けられている。また、この２群枠１６はバックラッシュ除去用の引張ばね１６ｂにより後方（ＣＣＤ１８側）に、３群枠１７は引張ばね１７ｂにより、前方に移動付勢されている。
【００１１】
図６に示す望遠端の状態と、図７に示す広角端の状態から類推できるように、望遠端から広角端に向けて焦点距離が変化するとき、２群枠１６（第２レンズ群Ｌ２）は前方に移動し、３群枠１７（第３レンズ群Ｌ３）は後方に移動する。つまり、焦点距離を変化させるとき、２群枠１６（第２レンズ群Ｌ２）と３群枠１７（第３レンズ群Ｌ３）は常に反対方向に移動する。
【００１２】
前方ボディ１２には、２群枠１６（第２レンズ群Ｌ２）の原点位置を検出するフォトセンサ（原点センサ）２２が固定されており、２群枠１６には、このフォトセンサ２２と協働するドッグプレート２３が固定されている。この実施形態では、第２レンズ群Ｌ２の原点位置は、広角端の無限遠撮影位置として設定されており、第２レンズ群Ｌ２がこの原点位置にあるとき、ドッグプレート２３がフォトセンサ２２を遮光して両レンズ群Ｌ２、Ｌ３の原点位置を検出する。この原点位置からの移動量は、変倍用パルスモータＭ３とレンズ側制御回路７０（図１３）が検出する。
【００１３】
以上の鏡筒ボディ１０内の２群枠１６と３群枠１７を駆動する駆動機構は、レンズ駆動ユニット３０として、別に組み立てられ、前方ボディ１２と後方ボディ１３上に跨らせて装着される。このレンズ駆動ユニット３０を、図１ないし図４について説明する。
【００１４】
このレンズ駆動ユニット３０は、段違いに位置する第１親板３１と第２親板３２を有する。図１においては、図示の便宜上、上方に位置する第１親板３１を鎖線で、下方に位置する第２親板３２を実線で描いている。下方の第２親板３２には、その下面に、それぞれの出力軸を該第２親板３２に直交させた状態で、フォーカスモータ（２群モータ）Ｍ２と変倍用パルスモータ（３群モータ）Ｍ３が固定されている。第１親板３１には、軸３３により駆動カム板３４が枢着され、また、一対の支持ピン３５により、ラックプレート３６が光軸と平行な方向に直進移動可能に支持されている。この駆動カム板３４とラックプレート３６は、平面的に一部がオーバラップしている。
【００１５】
駆動カム板３４は、その２群枠１６の２群ピン１６ａと３群枠１７の３群ピン１７ａにそれぞれ係合する一対のカム面３４ａ、３４ｂを有している。カム面３４ａは、貫通孔３４ｄの一面に形成されているが、２群ピン１６ａは、この貫通孔３４ｄの幅に比して十分小さい。そして、２群ピン１６ａと３群ピン１７ａは、それぞれの引張ばね１６ｂと１７ｂにより、カム面３４ａとカム面３４ｂに当接する方向に付勢され、常時両者の接触が保持されている。
【００１６】
２群枠１６の２群ピン１６ａは、カム面３４ａに係合すると同時に、ラックプレート３６に穿設した係合孔３６ａを貫通している。２群ピン１６ａと係合孔３６ａは、光軸と平行な方向には隙間なく嵌合している。ラックプレート３６には、一対の支持ピン３５が嵌まる光軸と平行な方向に長い一対の案内スロット３６ｂが形成されている。なお、ラックプレート３６は、図２に明らかなように、支持ピン３５に懸垂支持されている。
【００１７】
第１親板３１と第２親板３２の間には、変倍用パルスモータＭ３の回転を駆動カム板３４に伝達するギヤ機構３８と、フォーカスモータＭ２の回転をラックプレート３６に伝達するギヤ機構３９及びボリューム機構（可変抵抗器）４０とが支持されている。変倍用パルスモータＭ３の出力軸に固定された第１ギヤ３８ａは、第２ギヤ３８ｂ、第３ギヤ３８ｃ、及び第４ギヤ３８ｄを介して、駆動カム板３４の外周に形成したセクタギヤ３４ｃと噛み合っている。第２ギヤ３８ｂないし第４ギヤ３８ｄはそれぞれ、二段ギヤである。
【００１８】
またフォーカスモータＭ２の出力軸に固定された第１ギヤ３９ａは、第２ギヤ３９ｂ、第３ギヤ３９ｃ、及び第４ギヤ３９ｄを介して、ラックプレート３６に形成したラック３６ｃと噛み合っている。第２ギヤ３９ｂと第３ギヤ３９ｃはそれぞれ、二段ギヤである。第３ギヤ３９ｃは、第４ギヤ３９ｄに噛み合うと同時に、中間ギヤ４０ａを介してボリューム機構４０の回転ブラシギヤ４０ｂに噛み合っており、この回転ブラシギヤ４０ｂには、その裏面にブラシ４０ｃが固定されている。一方、後方ボディ１３（鏡筒ボディ１０）上には、レンズ駆動ユニット３０とは別に（レンズ駆動ユニット３０を固定する前に）、抵抗板４０ｄが固定されていて、この抵抗板４０ｄとブラシ４０ｃとが接触する。抵抗板４０ｄの二つの端子４０ｅ、４０ｆの間の抵抗は、回転ブラシギヤ４０ｂの回動位置によって変化し、よってラックプレート３６の移動位置、つまり２群枠１７（第２レンズ群Ｌ２）の絶対位置に応じた抵抗値が取り出される。
【００１９】
駆動カム板３４のカム面３４ａとカム面３４ｂはそれぞれ、２群枠１６（２群ピン１６ａ、第２レンズ群Ｌ２）と３群枠１７（３群ピン１７ａ、第３レンズ群Ｌ３）を予め定めたズーム軌跡で移動させる形状をしている。従って、変倍用パルスモータＭ３及びギヤ機構３８を介して駆動カム板３４を揺動させると、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３による変倍作用が生じる。このときの焦点距離情報は、フォトセンサ２２、ドッグプレート２３及びレンズ側制御回路７０を介して検出される。なお、駆動カム板３４が回動すると、カム面３４ａを介して２群ピン１６ａが移動する結果、係合孔３６ａを介して、ラックプレート３６も光軸方向に移動する。
【００２０】
一方、被写体距離情報に基づいて、フォーカスモータＭ２が駆動されると、ギヤ機構３９を介してラックプレート３６が駆動される。この例では、２群ピン１６ａがカム面３４ａに接触しているときの位置は、無限遠撮影位置に設定されており、被写体位置が近距離である程、ラックプレート３６が前方に移動する。この移動量は、駆動カム板３４のカム面３４ａを形成した貫通孔３４ｄの範囲であり、駆動カム板３４の揺動位置には影響を与えない。このフォーカシングのための移動量は、２群用ボリューム４０によって検出される。
【００２１】
以上の構成を有するレンズ駆動ユニット３０（抵抗板４０ｄを除く）は、鏡筒ボディ１０と絞ブロック１４とは別ユニットとして構成され、抵抗板４０ｄを後方ボディ１３上に複数の固定ねじ４１で固定した後、別の複数の固定ねじ４２を介して、鏡筒ボディ１０（前方ボディ１２と後方ボディ１３）の上に固定される。
【００２２】
次に、前方ボディ１２と後方ボディ１３の間に挟まれた絞ブロック１４及びその駆動ユニット６０を、図１０ないし図１２について説明する。絞ブロック１４の基板５０と、この絞ブロック１４に固定ねじ５１を介して固定されたリテイナ５２には、光軸上のアパーチャ５０ａと、５２ａが形成されている。基板５０上に、アパーチャ５０ａの周囲に位置させて穿設したダボ孔５０ｂには、絞羽根５３の一対のダボのうちの一方のダボ５３ａが嵌まっている。基板５０とリテイナ５２の間には、開閉環５４が回転自在に支持されており、この開閉環５４には、絞羽根５３の他方のダボ５３ｂが嵌まるカム孔５４ａが形成されている。この周知の絞機構は、開閉環５４を回動させると、絞羽根５３による絞開口の大きさが、図１０に示す最大開口と、図１１に示す最小開口との間で変化する。
【００２３】
開閉環５４には、回動操作用の半径方向のアーム５４ｂが形成され、このアーム５４ｂには、径方向連動溝５４ｃが形成されている。また、絞ブロック１４には、絞機構の原点位置を検出するフォトセンサ（原点センサ）５５が固定されており、基板５０上には、このフォトセンサ５５に対応するドッグ５４ｄが突出形成されている。図示例では、絞開放位置が原点として設定されており、絞開放位置で、ドッグ５４ｄがフォトセンサ５５を遮光して原点位置を検出する。そして開閉環５４が開放位置から絞り込まれたときの絞り値（開閉環５４の回転角）は、絞用パルスモータＭ１とレンズ側制御回路７０が検出する。
【００２４】
駆動ユニット６０は、絞ブロック１４の基板５０とは光軸方向及び径方向位置を異ならせて、後方ボディ１３に固定される別ユニット部材である。駆動ユニット６０の基板６１には、絞用パルスモータＭ１が固定されており、その出力軸の第１ギヤ６２ａは、第２ギヤ６２ｂを介して、セクタギヤ６２ｃに噛み合っている。セクタギヤ６２ｃには一体に、半径アーム６２ｄが設けられており、この半径アーム６２ｄに、開閉環５４の径方向連動溝５４ｃに嵌まる連動ピン６３が突出形成されている。第２ギヤ６２ｂは二段ギヤである。
【００２５】
以上の絞ブロック１４と駆動ユニット６０はそれぞれ予め組み立てられてユニット化される。そして、絞ブロック１４の基板５０は、前方ボディ１２と後方ボディ１３の間に挟着固定され、駆動ユニット６０の基板６１は、その連動ピン６３を開閉環５４の径方向連動溝５４ｃに嵌め、かつその一端部を後方ボディ１３の挟着溝６５（図８）に挟み込んだ状態で、複数の固定ねじ６４を介して後方ボディ１３に固定される。
【００２６】
図１４は、以上のズームレンズ鏡筒の制御系を示すものである。レンズ側制御回路（ＣＰＵ）７０には、以上に説明した要素、すなわち絞用パルスモータＭ１、フォーカスモータＭ２、変倍用パルスモータＭ３、２群原点センサー２２、２群用ボリューム４０、絞原点センサー５５、ＣＣＤ１８の他に、ズームスイッチ７１、レリーズスイッチ７２、測光装置７３、測距装置７４が接続されている。測光装置７３は、ＣＣＤ１８で兼用するのが一般的であるが、表記上、別に表示してある。測距装置７４は、パッシブタイプ、アクティブタイプを問うものではないが、図１ないし図３には、パッシブタイプの測距装置７４が示されている。ＣＣＤ１８上に結像された画像情報は電気信号に変換され、信号処理回路７５を介して、記憶装置７６に記録される。
【００２７】
上記構成の本ズームレンズ鏡筒の基本的な動作は次の通りである。図７の広角端の状態において、ズームスイッチ７１をワイド側に操作すると、変倍用パルスモータＭ３及びギヤ機構３８を介して、駆動カム板３４が回動する。すると、カム面３４ａとカム面３４ｂに従って、２群枠１６（第２レンズ群Ｌ２）と３群枠１７（第３レンズ群Ｌ３）が予め定めた軌跡で移動する。このときの２群枠１６の位置は、ボリューム機構４０及び２群原点センサー２２とレンズ側制御回路７０によって検出され、３群枠の位置は、２群原点センサー２２とレンズ側制御回路７０によって検出される。
【００２８】
次に、レリーズスイッチ７２を押すと、その半押しで、測光装置７３及び測距装置７４が働き、被写体輝度情報及び被写体距離情報が得られ、全押しで、ＣＣＤ１８の撮像動作が行なわれる。レリーズスイッチ７２が全押しされる前に、測光装置７３による被写体輝度情報に基づき絞用パルスモータＭ１、絞原点センサー５５及びレンズ側制御回路７０により、絞値が設定され、測距装置７４による被写体距離情報に基づき、フォーカスモータＭ２及びボリューム機構４０により、第２レンズ群Ｌ２が合焦位置に移動する。
【００２９】
さらに以上の駆動機構は、第２レンズ群Ｌ２の２群ピン１６ａが、カム板３４の貫通孔３４ｄ内で遊び移動できる範囲内で、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の位置を独立して制御できる。よって、バリフォーカルレンズの駆動用に好適である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、２群の可動変倍レンズ群を一定の相対関係で移動させる変倍動作と、２群の可動変倍レンズ群のうちのフォーカスレンズ群を移動させるフォーカス動作とが可能であり、しかも、２群の可動変倍レンズ群の位置を、一定範囲で独立して制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズ鏡筒の駆動装置に用いる、レンズ駆動ユニットの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ  線に沿う断面図である。
【図４】図１のＩＶ矢視図である。
【図５】レンズ駆動ユニットを組み込む前の鏡筒ボディの左側面図である。
【図６】図５の縦断面図であって、望遠端の状態を示す図である。
【図７】図５の縦断面図であって、広角端の状態を示す図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ矢視図である。
【図９】図８の横断面図である。
【図１０】絞駆動ユニットの絞開放状態の正面図である。
【図１１】同最小絞状態の正面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ  線に沿う断面図である。
【図１３】図１０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ  線に沿う断面図である。
【図１４】本発明のズームレンズ鏡筒の制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群
Ｍ１  絞用パルスモータ
Ｍ２  フォーカスモータ
Ｍ３  変倍用パルスモータ
１０  鏡筒ボディ
１１  ケーシング
１２  前方プラスチックボディ
１３  後方プラスチックボディ
１４  絞ブロック
１５  ガイドロッド
１６  ２群枠
１７  ３群枠
１６ａ  １７ａ  被動ピン
１８  ＣＣＤ
２０  基板
２２  フォトセンサー（原点センサー）
２３  ドッグプレート
３０  レンズ駆動ユニット
３１  第１親板
３２  第２親板
３６  ラックプレート
３８  ３９  ギヤ機構
４０  ボリューム機構（可変抵抗器）
５０  基板
５２  リテイナ
５３  絞羽根
５４  開閉環
５５  フォトセンサー（原点センサー）
６０  駆動ユニット
６１  基板
７０  レンズ側ＣＰＵ
７１  ズームスイッチ
７２  レリーズスイッチ
７３  測光装置
７４  測距装置
７５  信号処理回路
７６  記憶装置
【図１】
0003615888.tif 000002
【図２】
0003615888.tif 000003
【図３】
0003615888.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003615888.tif 000011
【図１１】
0003615888.tif 000012
【図１２】
0003615888.tif 000013
【図１３】
0003615888.tif 000014
【図１４】
0003615888.tif 000015