(57)【要約】【課題】簡素な構成により、カム溝内を移動するカムピンの回転角度を拡張することができ、光学素子の移動量制御の精度向上を図ることを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため、光学素子を保持するフレーム１０の外周面に、放射状、且つ、光軸方向において互いにずれた位置に複数のカムピン１３を備え、該フレーム１０を貫挿配置するカム筒２０に、対応するカムピンと係合する複数のカム溝２１を、それぞれ平行にカム筒２０の略円周方向に沿って延びるように形成すると共に、隣接するカム溝２１同士の軌道の一部が並走して配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と、当該光学素子を保持すると共に外周面に複数のカムピンを備えるフレームと、円筒中心軸を光軸と同一方向として当該フレームを貫挿配置する略円筒形状のカム筒とを備え、当該カム筒が光軸回りに回動することで、当該フレームを光軸に沿ってスライド移動させる光学素子移動機構において、
各カムピンは、当該フレームの外周面に放射状に設けられると共に、光軸方向において互いにずれた位置に設けられ、
当該カム筒は、対応する当該カムピンと係合する複数のカム溝を備え、
当該各カム溝は、当該カム筒の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられると共に、隣接する当該カム溝同士の軌道の一部が並走して配置されることを特徴とする光学素子移動機構。
【請求項２】
前記カムピンの数をｎとし、
光軸方向からみた場合、いずれの前記カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度は、３６０°／ｎ以上である請求項１に記載の光学素子移動機構。
【請求項３】
前記フレームは、その外周面に３つ以上のカムピンを備え、
前記カム筒は、当該カムピンの数に応じたカム溝を備える請求項１又は請求項２に記載の光学素子移動機構。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学素子移動機構を備えたレンズ鏡筒。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学素子移動機構と、撮像素子とを備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、カム筒の光軸回りの回動によってレンズ等の光学素子を光軸に沿って移動させる光学素子移動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より撮像装置を構成するレンズ鏡筒には、フォーカスレンズやズームレンズ等の光学素子を光軸方向に移動させる機構が採用されている。従来より採用されているレンズ移動機構の一例について、図７〜図９を参照して説明する。図７はフレーム１００の側面図、図８はカム筒１１０の斜視図、図９はカム筒１１０の側面展開図をそれぞれ示している。いずれも被写体側を正面として表している。
【０００３】
フレーム１００及びカム筒１１０は、それぞれ略円筒状を呈している。フレーム１００は、内部に図示しないフォーカスレンズを保持している。図７に示すように、フレーム１００の外周面には、カムピン１０１が複数設けられている。これらカムピン１０１は、いずれもレンズの光軸に対してほぼ垂直に交わる同一面上に位置して、当該光軸を中心として放射状に設けられている。ここでは、安定してレンズを保持するために、レンズの光軸に対してほぼ垂直に交わる同一面上において、光軸Ｌ回りに１２０°の間隔でカムピン１０１が３つ配置する、所謂３点吊りの単カム駆動方式が採用される。
【０００４】
そして、カム筒１１０の周面１１０Ａには、フレーム１００の各カムピン１０１に対応する数のカム溝１１１が形成されている。いずれのカム溝１０１も、カム筒１１０の周面１１０Ａに沿って、光軸の一方向から他方向に向けて傾斜した直線状に延びて形成される。このカム溝１１１の傾斜角度によってフレームの移動距離が調整される。
【０００５】
また、フレーム１００とカム筒１１０との間には、略円筒状に形成された図示しない直進筒が配置される。この直進筒には、レンズの光軸方向に長く開口する直進案内溝が形成されている。
【０００６】
これらフレーム１００とカム筒１１０と直進筒とを組み立てた状態において、カム筒１１０を光軸Ｌ回りに回転させると、フレーム１００の各カムピン１０１が、直進筒に形成された直進案内溝によって光軸Ｌ回りへの回転移動が規制されながら、カム筒１１０のカム溝１１１内を移動することによって、フレーム１００が光軸Ｌ方向に移動する。
【０００７】
しかしながら、上述した３点吊りの単カム駆動方式を採用した場合、各カムピン１０１に対応して形成されるカム溝１１１も光軸Ｌに対して直交する方向からみてほぼ同一の位置に形成されることとなる。
【０００８】
そのため、カムピン１０１のカム溝１１１内の移動を円滑なものとするためには、各カム溝１１１が連通しない構成とする必要がある。これにより、各カム溝１１１は、一端から光軸Ｌまでの直線と、その他端から光軸Ｌまでの直線とにより形成された角度が８０°〜１１０°の範囲となるように形成する必要があった。しかしながら、上述したカム溝１１１の形成角度範囲では、フレーム１００に保持されるフォーカスレンズの回転角度範囲を十分に確保することができない。
【０００９】
これに対し、特許文献１では、フォーカス操作環の光軸方向の端部に対し、傾斜角度を大きくとったカム溝を形成している。当該特許文献１は、フォーカス操作環を固定筒に対し回転を阻止するロックねじとロック板とを備えたものであるが、この場合であっても、当該フォーカスレンズの回転角度範囲を確保している。
【００１０】
他方、特許文献２には、中間筒の内周面に焦点調節用カム溝と変倍用カム溝とを備え、レンズホルダ側に焦点調節用カム溝が係合し得るカムピンと、変倍用カム溝が係合し得るカムピンとを備えた機構が開示されている。
【００１１】
これら焦点調節用カム溝と変倍用カム溝とは、中間筒の回転角度に対し位相が６０°ずれた状態で形成されると共に、焦点調節用カム溝に対応するカムピンと、変倍用カム溝に対応するカムピンとは、光軸回りに６０°の角度間隔を隔てて、且つ、光軸方向に若干変異した態様で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−８５７０９号公報
【特許文献２】特開平９−１８９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した特許文献１の構成では、フォーカス操作環の光軸方向の端部に対し、傾斜角度を大きくとったカム溝を採用しているため、フォーカス操作環の回転角度範囲を１２０°程度確保することが可能となるが、単位回転角度あたりのレンズの光軸方向への移動距離が大きくなってしまい、光軸方向へのレンズの移動距離が小さい場合には、適さない。
【００１４】
そこで、光軸方向へのレンズの移動距離が小さい場合であっても、カム筒１１０の回転角度範囲を大きく確保するため、従来では、ダブルヘリコイド方式や、２段カム方式などを採用し、減速させることでレンズ位置調整を行っていた。しかしながら、このような構成では、バックラッシュが大きくなるという問題を招来し、適切なレンズ位置調整は困難であった。また、部品点数が増加することから、組立作業の煩雑化や、コストの高騰を招く。
【００１５】
一方、上述した特許文献２では、光軸方向への回動制御によって、カムピンを焦点調節用カム溝内や、変倍用カム溝内を移動させることによって、焦点調整及び変倍調整を行っている。しかしながら、これらカム溝及びカムピンは、それぞれ光軸回りに６０°の角度間隔をおいて形成されているものであるため、中間筒に対してレンズホルダを安定的に保持することができない。特に、焦点調節用カム溝と変倍用カム溝とは、目的が異なるため、常時両カム溝内にカムピンが安定的に保持されるものではないため、結果として一点吊りとなってしまい、ピントずれ等を招来する問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、本件発明にかかる光学素子移動機構を採用することで、簡素な構成により、カム溝内を移動するカムピンの回転角度を拡張することができ、光学素子の移動量制御の精度向上を図ることができることに想到したのである。以下、光学素子移動機構と、レンズ駆動装置と、撮像装置に分けて説明する。
【００１７】
＜本件発明にかかる光学素子移動機構＞
本件発明にかかる光学素子移動機構は、光学素子と、当該光学素子を保持すると共に外周面に複数のカムピンを備えるフレームと、円筒中心軸を光軸と同一方向として当該フレームを貫挿配置する略円筒形状のカム筒とを備え、当該カム筒が光軸回りに回動することで、当該フレームを光軸に沿ってスライド移動させるものであって、各カムピンは、当該フレームの外周面に放射状に設けられると共に、光軸方向において互いにずれた位置に設けられ、当該カム筒は、対応する当該カムピンと係合する複数のカム溝を備え、当該各カム溝は、当該カム筒の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられると共に、隣接する当該カム溝同士の軌道の一部が並走して配置されることを特徴とする。
【００１８】
本件発明にかかる光学素子移動機構は、カムピンの数をｎとし、光軸方向からみた場合、いずれのカム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度は、３６０°／ｎ以上であることが好ましい。
【００１９】
また、本件発明にかかる光学素子移動機構は、フレームは、その外周面に３つ以上のカムピンを備え、カム筒は、当該カムピンの数に応じたカム溝を備えることがより好ましい。
【００２０】
＜本件発明にかかるレンズ鏡筒＞
本件発明にかかるレンズ鏡筒は、上述した光学素子移動機構を備えたことを特徴とする。
【００２１】
＜本件発明にかかる撮像装置＞
本件発明にかかる撮像装置は、上述した光学素子移動機構と、撮像素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本件発明にかかる光学素子移動機構によれば、フレームに設けられる各カムピンが、当該フレームの外周面に光軸を中心とする放射状、且つ、光軸方向において互いにずれた位置に設けられていると共に、カム筒に形成される各カム溝は、カム筒の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられ、且つ、隣接する当該カム溝同士の軌道の一部が並走して配置されることにより、カム溝内を移動するカムピンの回転角度を従来の構成と比較して大きく拡張することが可能となる。これにより、カム筒の回転角度を調整することによる光学素子の移動量制御を高い精度で実現することが可能となる。また、複数のカムピンが、これらに対応するカム溝内に収容保持されることによって、安定したフレームの保持が可能となり、ピントずれ等の不都合を効果的に解消することができる。
【００２３】
特に、本件発明によれば、従来のダブルヘリコイド方式や２段カム方式を採用する場合と異なり、部品点数の増加を伴うことなく、光学素子の位置調整を高い精度で実現することができる。また、本件発明は、レンズ鏡筒においてデットスペースとなる光軸方向にカム筒を長く構成することで、本件発明の技術的特徴である各カム溝を配置することが可能となる。よって、レンズ鏡筒が大型化する不都合を回避しつつ、レンズ位置調整の精度向上を図ることができる。従って、当該光学素子移動機構を用いたレンズ鏡筒、及び、当該光学素子移動機構と撮像素子とを有する撮像装置は、高品質のレンズ移動制御機能を備えたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本件発明にかかる光学素子移動機構を備えたレンズ鏡筒の縦断面図である。
【図２】フレームの側面図である。
【図３】カム筒の斜視図である。
【図４】カム筒の側面展開図である。
【図５】直進筒の側面図である。
【図６】直進筒の断面図である。
【図７】従来の光学素子移動機構のフレームの側面図である。
【図８】従来の光学素子移動機構のカム筒の斜視図である。
【図９】従来の光学素子移動機構のカム筒の側面展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本件発明にかかる光学素子移動機構１を適用したレンズ鏡筒Ｓを例に挙げて説明する。図１は本件発明にかかる光学素子移動機構１を備えたレンズ鏡筒Ｓの縦断断面図、図２はフレーム１０の側面図、図３はカム筒２０の斜視図、図４はカム筒２０の側面展開図、図５は直進筒３０の側面図、図６は直進筒３０の断面図をそれぞれ示している。いずれも被写体側を正面として表している。
【００２６】
本実施の形態のレンズ鏡筒Ｓは、撮像素子を備えたカメラに取り付けられて用いられるものであり、カメラ本体に固定された直進筒３０と、本件発明にかかる光学素子移動機構１とを備える。
【００２７】
直進筒３０は、略円筒形状に構成されており、カメラ本体に設けられるカメラマウント３に固定部材４にて回転不動に固定されている。この直進筒３０の軸が、後述するレンズ（光学素子）５の光軸Ｌと略重合するように、当該直進筒３０は、光軸Ｌ方向に長く延びて構成される。
【００２８】
本件発明にかかる光学素子移動機構１は、光学素子と、当該光学素子を保持するフレーム１０と、当該フレーム１０を貫挿配置するカム筒２０とを備える。
【００２９】
フレーム１０は、直進筒３０の内周面側に収容可能とする外径寸法に構成された略円筒形状に構成されている。このフレーム１０の内周面側には、光学素子としてのフォーカスレンズ５が保持される。このフォーカスレンズ５は、被写体の像を合焦させるためのレンズ系であり、フレーム１０の内周部に固定されることで、光軸Ｌを定める。
【００３０】
そして、このフレーム１０の円筒中心軸が、内周側に固定されるレンズ５の光軸Ｌと、略重合するように、当該フレーム１０は、当該光軸Ｌ方向に長く延びて構成される。このフレーム１０の被写体側には、いずれも光学素子を構成する絞り６とシャッタ７が保持される。なお、当該絞り６は、フレーム１０の外周側に位置して回動自在に設けられる絞り操作リング（絞り調整手段）８により調整可能とされる。
【００３１】
さらに、フレーム１０には、絞り６及びシャッタ７の被写体側に位置して、レンズ４０を保持するレンズフレーム４１が固定部材４２により固定されている。当該レンズ４０は、光軸が、フォーカスレンズ５と同一の光軸Ｌとなるように配設されており、フレーム１０の光軸Ｌ方向へ移動に伴って、光軸Ｌ方向へ移動可能とされる。
【００３２】
なお、本実施の形態において、光学素子は、フォーカスレンズ５、レンズ４０、絞り６、シャッタ７を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、ズームレンズ等の他のレンズや、フィルタ等を含む概念である。レンズ以外にもこれら絞り６やシャッタ７、フィルタ等の光学素子が光学素子移動機構１を構成する部材としてフレーム１０に保持させることができる。
【００３３】
次に、図２のフレーム１０の側面図を参照して当該フレーム１０に設けられるカムピン１３の取付構造について説明する。フレーム１０の外周面１０Ａには、複数のカムピン取付部１１を有する。これらカムピン取付部１１は、いずれもフォーカスレンズ５の光軸Ｌを中心として放射状となるようにフレーム１０の外周面１０Ａに設けられている。各カムピン取付部１１には、後述するように、当該フレーム１０が直進筒３０及びカム筒２０内に貫挿配置された状態で、外部からカムピン１３が取付可能とされている。本実施例では、所謂３点吊りの単カム駆動方式を採用するため、カムピン取付部１１を３つ、光軸Ｌ回りにほぼ等間隔の角度（約１２０°）をおいて、フレーム１０の外周面１０Ａに設けられる。
【００３４】
各カムピン取付部１１と、当該カムピン取付部１１に取り付けられるカムピン１３は、光軸Ｌと直交する方向からみたときに、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置となるように設けられている。ここでは、各カムピン取付部１１は、撮像素子側から順に１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃとし、それぞれに対応するカムピン１３は、撮像素子側から順に１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃとする（１３Ｂのみ図示する）。なお、図２において、最も撮像素子側に位置するカムピン取付部１１Ａは、当該側面図に直接表れないため、点線にて示す。
【００３５】
各カムピン取付部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及びカムピン１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの配置のずれ幅は、少なくとも、当該カムピン１３の直径と後述するカム筒２０に形成される各カム溝２１間の必要肉厚分を加えた寸法以上とする。かかる構成とすることにより、これらカムピン取付部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及びカムピン１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの光軸Ｌに直交する中心軸（仮想線）１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、いずれも光軸Ｌと交差する位置が異なるものとなる（図２参照）。
【００３６】
次に、カム筒２０の構成について図３及び図４を参照して説明する。カム筒２０は、金属又は合成樹脂製であって、内周側に直進筒３０を収容可能とする内径寸法とする略円筒形状に構成されている。直進筒３０やフレーム１０と同様に、カム筒２０の円筒中心軸が、内周側に配置されるレンズ５の光軸Ｌと、同一方向に延びて略重合するように、当該カム筒２０は、当該光軸Ｌ方向に長く延びて構成される。そのため、直進筒３０内にフレーム１０が貫挿配置された状態で、直進筒３０がカム筒２０内に配設されると、間接的に当該カム筒２０の内周側にフレーム１０が貫挿配置されることとなる。
【００３７】
このカム筒２０は、当該カム筒２０の外周側に位置して回動自在に設けられるフォーカス操作リング（カム筒調整手段）２５により回転量が調整可能とされる。なお、当該フォーカス操作リング２５の回転制御は、手動により行っても、駆動手段によって行ってもいずれの場合でもよいものとする。
【００３８】
図３の斜視図に示すように、このカム筒２０は周面２０Ａに、フレーム１０に形成された各カムピン１３とそれぞれ対応するカム溝２１が複数形成されている。これらカム溝２１は、いずれもカム筒２０の略円周方向に沿って延びるように形成され、対応するカムピン１１が当該溝内をスライド移動自在となるように配置される。
【００３９】
本実施の形態では、フレーム１０にカムピン１３は、３つ配置されているため、これに対応して、カム筒２０には、３つのカム溝２１が形成されている。ここでは、撮像素子側から順にカム溝２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃとする。
【００４０】
図４に示すように、本実施の形態では、いずれのカム溝２１Ａ〜カム溝２１Ｃも、カム筒２０の周面２０Ａに沿って、光軸Ｌの一方向（被写体側）から他方向（撮像素子側）に向けて傾斜した直線状に延びて貫通形成される。各カム溝２１Ａ〜カム溝２１Ｃは、同一の幅寸法で、カム溝２１の一端から光軸Ｌまでの直線と、その他端から光軸Ｌまでの直線とにより形成される角度範囲がほぼ同一とする。
【００４１】
ここで、フレーム１０に設けられる各カムピン取付部１１及び各カムピン１３は、光軸Ｌと直交する方向からみたときに、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置となるように設けられているため、各カムピン１３に対応して形成される各カム溝２１も、光軸Ｌと直交する方向からみたときに、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置とされ、それぞれ平行に形成される。各カム溝２１のずれ幅は、カムピン１３の配設位置に応じて決定される。
【００４２】
また、各カムピン１３は、光軸Ｌを中心として放射状となるようにほぼ等間隔をおいて配置されるため、各カム溝２１は、光軸Ｌ回りにほぼ等間隔ずれた位置に形成される。これにより、図３及び図４に示すように、各カム溝２１Ａ〜２１Ｃは、隣接する当該カム溝同士の軌道の一部が並走するように配置される。
【００４３】
具体的には、各カム溝２１の一端が各カムピン１３のずれ位置に対応した位置から他端に渡って光軸Ｌ回りに形成される。撮像素子側に形成されるカム溝２１Ａの一端２２Ａと、当該カム溝２１Ａと隣接するカム溝２１Ｂの一端２２Ｂとは、カムピン１３Ａとカムピン１３Ｂとのずれ寸法分ずれた位置に形成される。同様に、当該カム溝２１Ｂの一端２２Ｂと被写体側に形成されるカム溝２１Ｃの一端２２Ｃとは、カムピン１３Ｂとカムピン１３Ｃとのずれ寸法分ずれた位置に形成される。
【００４４】
そのため、各カム溝２１Ａ〜２１Ｃは、互いに交差・連通することなく、カム溝２１の一端から光軸Ｌまでの直線と、その他端から光軸Ｌまでの直線とにより形成された角度は、１２０°以上、例えば、１６０°〜２００°の範囲で形成することが可能となる。なお、当該カム溝２１の形状は、このような直線形状に限定されるものではなく、これ以外にも、例えば、所定の曲率を有するものであってもよい。
【００４５】
次に、直進筒３０の詳細な溝形状について図５び図６を参照して説明する。直進筒３０の周面３０Ａには、フレーム１０に形成された各カムピン１３とそれぞれ対応する直進案内溝３１が複数形成されている。各直進案内溝３１は、レンズ５の光軸Ｌ方向に長く開口して形成される。当該光軸Ｌ方向への開口寸法が、各カムピン１３の光軸Ｌ方向への移動範囲となる。
【００４６】
本実施の形態では、フレーム１０にカムピン１３は、３つ配置されているため、これに対応して、直進筒３０には、３つの直進案内溝３１が形成されている。ここでは、撮像素子側から順に直進案内溝３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃとする。
【００４７】
以上の構成により、光学素子移動委機構１と直進筒３０の組立手順を説明する。組立当初、フレーム１０に光学素子としてのフォーカスレンズ５が保持された状態とする。このとき、フレーム１０には、光学素子としての絞り６やシャッタ７も保持された状態であってもよい。そして、フレーム１０を直進筒３０の内周側に貫挿配置する。更に、フレーム１０が貫挿された直進筒３０をカム筒２０の内周側に貫挿配置する。
【００４８】
収納状態の位置までフレーム１０と、直進筒３０とをカム筒２０内に貫挿し、フレーム１０の各カムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃと、直進筒３０の各直進案内溝３１Ａ〜３１Ｃと、カム筒２０の各カム溝２１Ａ〜２１Ｃとを重合させる。そして、直進案内溝３１Ａ〜３１Ｃ及びカム溝２１Ａ〜２１Ｃを介して外部に臨むカムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃに、カム筒２０の外方からそれぞれカムピン１３Ａ〜１３Ｃを取り付ける。その後、カム筒２０の外周側にフォーカス操作リング２５を取り付ける。この状態で、直進筒３０を固定部材４にてカメラマウント３に固定する。
【００４９】
次に、レンズ５の光軸Ｌ方向への移動動作について説明する。図１の収納状態では、カムピン１３Ａ〜１３Ｃは、カム筒２０の各カム溝２１Ａ〜２１Ｃの被写体側の端部に位置し、直進筒３０の各直進案内溝２１Ａ〜２１Ｃの被写体側の端部に位置する。
【００５０】
この状態からフォーカス操作リング２５が光軸Ｌ周りに回動されると、カム筒２０が光軸回りに回動する。これにより、各カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内に貫通収容される各カムピン１３Ａ〜１３Ｃ（カムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃ）は、各直進案内溝３１Ａ〜３１Ｃによって光軸Ｌ回りの回動が規制されながら、当該カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内をスライド移動し、フレーム１０自体が光軸Ｌに沿って、撮像素子側にスライド移動する。カム筒２０を反対方向に光軸回りに回動させると、各カムピン１３Ａ〜１３Ｃは、当該カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内をスライド移動して、フレーム１０自体が光軸Ｌに沿って、被写体側にスライド移動する。
【００５１】
本件発明の光学素子移動機構１では、フレーム１０に設けられる各カムピン１３Ａ〜１３Ｃ（カムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃを含む）が、フレーム１０の外周面１０Ａに光Ｌ軸を中心とする放射状、且つ、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置に設けられていると共に、カム筒２０に形成される各カム溝２１Ａ〜２１Ｃは、カム筒２０の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられ、且つ、隣接する当該カム溝２１Ａ〜２１Ｃ同士の軌道の一部が並走して配置される。
【００５２】
そのため、本実施の形態のようにカムピン１３を３つ有する場合には、カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成される角度を１２０°以上とすることができ、カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内を移動するカムピン１３Ａ〜１３Ｃの回転角度を従来の構成と比較して大きく拡張することが可能となる。従って、カム筒２０の回転角度を調整することによるレンズ５等の光学素子の移動量制御を高い精度で実現することが可能となる。
【００５３】
特に、本件発明によれば、従来のダブルヘリコイド方式や２段カム方式を採用する場合と異なり、部品点数の増加を伴うことなく、レンズ５等の光学素子の位置調整を高い精度で実現することができる。
【００５４】
また、本件発明では、レンズ鏡筒Ｓにおいてデットスペースとなる光軸Ｌ方向にカム筒２０を長く構成することで、本件発明の技術的特徴である各カム溝２１Ａ〜２１Ｃを配置することが可能となる。よって、レンズ鏡筒Ｓが大型化する不都合を回避しつつ、レンズ位置調整の精度向上を図ることができる。
【００５５】
なお、上述した本実施の形態では、所謂３点吊りの単カム駆動方式を採用しているため、フレーム１０には、カムピン１３（カムピン取付部１１）を３つ、光軸Ｌを中心としてほぼ等間隔の角度（約１２０°）をおいて設けている。しかし、このカムピン１３（カムピン取付部１１）の数はこれに限定されるものではなく、例えば、２点吊りを採用する場合には、フレーム１０の外周面１０Ａの対向する位置に各カムピン１３（カムピン取付部１１）を設ければよい。カムピン１３（カムピン取付部１１）を４つ以上、フレーム１０の周面上に設ける場合であっても、同様に光軸Ｌを中心としてほぼ等間隔の角度をおいて設けることが好ましい。
【００５６】
本実施の形態のように、フレーム１０の外周面１０Ａに３つ以上のカムピン１３（カムピン取付部１１）を備え、カム筒２０には、当該カムピン１３の数に応じたカム溝２１を備えることにより、３方向以上からフレーム１０を保持することとが可能となり、安定したフレーム１０の保持を実現しつつ、光軸Ｌ方向への位置調整を行うことが可能となる。従って、ピントずれ等の不都合をより一層効果的に解消することが可能となる。
【００５７】
また、カムピン１３をフレーム１０の外周面１０Ａに複数、例えばｎ個、配置することによって、当該カムピン１３に対応してカム筒２０に形成される各カム溝２１は、光軸方向からみた場合における、いずれの前記カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度を、３６０°／ｎ以上とすることができる。例えば、カムピン１３を２つ有する場合には、カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度を１８０°以上、カムピン１３を４つ有する場合には、カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度を９０°以上とすることができる。
【００５８】
いずれの場合においても、カム溝２１内を移動するカムピン１３の回転角度を従来の構成と比較して大きく拡張することが可能となり、安定したフレームの保持を確保しつつ、カム筒２０の回転角度を調整することによるレンズ５等の光学素子の移動量制御を高い精度で実現することが可能となる。
【００５９】
上述した本件発明に係る光学素子移動機構１を備えたレンズ鏡筒Ｓを既存の撮像装置に採用することにより、高品質のレンズ移動制御機能を備えた撮像装置を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本件発明にかかる光学素子移動機構は、レンズの光軸方向への移動距離が小さい場合であっても、カム筒に形成されるカム溝の光軸回りの形成角度範囲を大きく確保することができるので、光学素子を保持するフレームを高い精度にて制御するレンズ鏡筒や当該レンズ鏡筒を備えた撮像装置に有効である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｓ    レンズ鏡筒
１    光学素子移動機構
３    カメラマウント（カメラ本体）
５    レンズ（光学素子。フォーカスレンズ）
６    絞り（光学素子）
７    シャッタ（光学素子）
８    絞り操作リング（絞り調整手段）
１０    フレーム
１０Ａ  外周面
１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）  カムピン取付部
１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）  カムピンの中心軸（仮想線）
１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）  カムピン
２０    カム筒
２０Ａ  周面
２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）  カム溝
２５    フォーカス操作リング（カム筒調整手段）
３０    直進筒
３０Ａ  周面
３１（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）    直進案内溝
【図１】
2014032267.tif 000003
【図２】
2014032267.tif 000004
【図３】
2014032267.tif 000005
【図４】
2014032267.tif 000006
【図５】
2014032267.tif 000007
【図６】
2014032267.tif 000008
【図７】
2014032267.tif 000009
【図８】
2014032267.tif 000010
【図９】
2014032267.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と、当該光学素子を保持すると共に外周面に複数のカムピンを備えるフレームと、円筒中心軸を光軸と同一方向として当該フレームを貫挿配置する略円筒形状のカム筒とを備え、当該カム筒が光軸回りに回動することで、当該フレームを光軸に沿ってスライド移動させる光学素子移動機構において、
各カムピンは、当該フレームの外周面に放射状に設けられると共に、光軸方向において互いにずれた位置に設けられ、
当該カム筒は、対応する当該カムピンと係合し、当該カムピンが内部をスライド移動する複数のカム溝を備え、
当該各カム溝は、当該カム筒の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられると共に、当該カム溝の軌道の一端部のみが隣接する当該カム溝の軌道の他端部と平行に並走して配置されることを特徴とする光学素子移動機構。
【請求項２】
前記各カムピンの配置のずれ幅は、少なくとも当該カムピンと前記各カム溝間の必要肉厚分とを加えた寸法以上とする請求項１に記載の光学素子移動機構。
【請求項３】
前記各カム溝は、前記カム筒に、当該カム筒の略円周方向に沿って直線状に延びて形成される請求項１又は請求項２に記載の光学素子移動機構。
【請求項４】
前記カムピンの数をｎとし、
光軸方向からみた場合、いずれの前記カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度は、３６０°／ｎ以上である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学素子移動機構。
【請求項５】
前記フレームは、その外周面に３つ以上のカムピンを備え、
前記カム筒は、当該カムピンの数に応じたカム溝を備える請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学素子移動機構。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学素子移動機構を備えたレンズ鏡筒。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学素子移動機構と、撮像素子とを備えた撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、カム筒の光軸回りの回動によってレンズ等の光学素子を光軸に沿って移動させる光学素子移動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より撮像装置を構成するレンズ鏡筒には、フォーカスレンズやズームレンズ等の光学素子を光軸方向に移動させる機構が採用されている。従来より採用されているレンズ移動機構の一例について、図７〜図９を参照して説明する。図７はフレーム１００の側面図、図８はカム筒１１０の斜視図、図９はカム筒１１０の側面展開図をそれぞれ示している。いずれも被写体側を正面として表している。
【０００３】
フレーム１００及びカム筒１１０は、それぞれ略円筒状を呈している。フレーム１００は、内部に図示しないフォーカスレンズを保持している。図７に示すように、フレーム１００の外周面には、カムピン１０１が複数設けられている。これらカムピン１０１は、いずれもレンズの光軸に対してほぼ垂直に交わる同一面上に位置して、当該光軸を中心として放射状に設けられている。ここでは、安定してレンズを保持するために、レンズの光軸に対してほぼ垂直に交わる同一面上において、光軸Ｌ回りに１２０°の間隔でカムピン１０１が３つ配置する、所謂３点吊りの単カム駆動方式が採用される。
【０００４】
そして、カム筒１１０の周面１１０Ａには、フレーム１００の各カムピン１０１に対応する数のカム溝１１１が形成されている。いずれのカム溝１０１も、カム筒１１０の周面１１０Ａに沿って、光軸の一方向から他方向に向けて傾斜した直線状に延びて形成される。このカム溝１１１の傾斜角度によってフレームの移動距離が調整される。
【０００５】
また、フレーム１００とカム筒１１０との間には、略円筒状に形成された図示しない直進筒が配置される。この直進筒には、レンズの光軸方向に長く開口する直進案内溝が形成されている。
【０００６】
これらフレーム１００とカム筒１１０と直進筒とを組み立てた状態において、カム筒１１０を光軸Ｌ回りに回転させると、フレーム１００の各カムピン１０１が、直進筒に形成された直進案内溝によって光軸Ｌ回りへの回転移動が規制されながら、カム筒１１０のカム溝１１１内を移動することによって、フレーム１００が光軸Ｌ方向に移動する。
【０００７】
しかしながら、上述した３点吊りの単カム駆動方式を採用した場合、各カムピン１０１に対応して形成されるカム溝１１１も光軸Ｌに対して直交する方向からみてほぼ同一の位置に形成されることとなる。
【０００８】
そのため、カムピン１０１のカム溝１１１内の移動を円滑なものとするためには、各カム溝１１１が連通しない構成とする必要がある。これにより、各カム溝１１１は、一端から光軸Ｌまでの直線と、その他端から光軸Ｌまでの直線とにより形成された角度が８０°〜１１０°の範囲となるように形成する必要があった。しかしながら、上述したカム溝１１１の形成角度範囲では、フレーム１００に保持されるフォーカスレンズの回転角度範囲を十分に確保することができない。
【０００９】
これに対し、特許文献１では、フォーカス操作環の光軸方向の端部に対し、傾斜角度を大きくとったカム溝を形成している。当該特許文献１は、フォーカス操作環を固定筒に対し回転を阻止するロックねじとロック板とを備えたものであるが、この場合であっても、当該フォーカスレンズの回転角度範囲を確保している。
【００１０】
他方、特許文献２には、中間筒の内周面に焦点調節用カム溝と変倍用カム溝とを備え、レンズホルダ側に焦点調節用カム溝が係合し得るカムピンと、変倍用カム溝が係合し得るカムピンとを備えた機構が開示されている。
【００１１】
これら焦点調節用カム溝と変倍用カム溝とは、中間筒の回転角度に対し位相が６０°ずれた状態で形成されると共に、焦点調節用カム溝に対応するカムピンと、変倍用カム溝に対応するカムピンとは、光軸回りに６０°の角度間隔を隔てて、且つ、光軸方向に若干変異した態様で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−８５７０９号公報
【特許文献２】特開平９−１８９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した特許文献１の構成では、フォーカス操作環の光軸方向の端部に対し、傾斜角度を大きくとったカム溝を採用しているため、フォーカス操作環の回転角度範囲を１２０°程度確保することが可能となるが、単位回転角度あたりのレンズの光軸方向への移動距離が大きくなってしまい、光軸方向へのレンズの移動距離が小さい場合には、適さない。
【００１４】
そこで、光軸方向へのレンズの移動距離が小さい場合であっても、カム筒１１０の回転角度範囲を大きく確保するため、従来では、ダブルヘリコイド方式や、２段カム方式などを採用し、減速させることでレンズ位置調整を行っていた。しかしながら、このような構成では、バックラッシュが大きくなるという問題を招来し、適切なレンズ位置調整は困難であった。また、部品点数が増加することから、組立作業の煩雑化や、コストの高騰を招く。
【００１５】
一方、上述した特許文献２では、光軸方向への回動制御によって、カムピンを焦点調節用カム溝内や、変倍用カム溝内を移動させることによって、焦点調整及び変倍調整を行っている。しかしながら、これらカム溝及びカムピンは、それぞれ光軸回りに６０°の角度間隔をおいて形成されているものであるため、中間筒に対してレンズホルダを安定的に保持することができない。特に、焦点調節用カム溝と変倍用カム溝とは、目的が異なるため、常時両カム溝内にカムピンが安定的に保持されるものではないため、結果として一点吊りとなってしまい、ピントずれ等を招来する問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、本件発明にかかる光学素子移動機構を採用することで、簡素な構成により、カム溝内を移動するカムピンの回転角度を拡張することができ、光学素子の移動量制御の精度向上を図ることができることに想到したのである。以下、光学素子移動機構と、レンズ駆動装置と、撮像装置に分けて説明する。
【００１７】
＜本件発明にかかる光学素子移動機構＞
本件発明にかかる光学素子移動機構は、光学素子と、当該光学素子を保持すると共に外周面に複数のカムピンを備えるフレームと、円筒中心軸を光軸と同一方向として当該フレームを貫挿配置する略円筒形状のカム筒とを備え、当該カム筒が光軸回りに回動することで、当該フレームを光軸に沿ってスライド移動させるものであって、各カムピンは、当該フレームの外周面に放射状に設けられると共に、光軸方向において互いにずれた位置に設けられ、当該カム筒は、対応する当該カムピンと係合し、当該カムピンが内部をスライド移動する複数のカム溝を備え、当該各カム溝は、当該カム筒の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられると共に、当該カム溝の軌道の一端部のみが隣接する当該カム溝の軌道の他端部と平行に並走して配置されることを特徴とする。
【００１８】
本件発明にかかる光学素子移動機構は、各カムピンの配置のずれ幅が、少なくとも当該カムピンと前記各カム溝間の必要肉厚分とを加えた寸法以上であることが好ましい。
【００１９】
本件発明にかかる光学素子移動機構は、各カム溝が、当該カム筒の略円周方向に沿って直線状に延びて形成されることが好ましい。
【００２０】
本件発明にかかる光学素子移動機構は、カムピンの数をｎとし、光軸方向からみた場合、いずれのカム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度は、３６０°／ｎ以上であることが好ましい。
【００２１】
また、本件発明にかかる光学素子移動機構は、フレームは、その外周面に３つ以上のカムピンを備え、カム筒は、当該カムピンの数に応じたカム溝を備えることがより好ましい。
【００２２】
＜本件発明にかかるレンズ鏡筒＞
本件発明にかかるレンズ鏡筒は、上述した光学素子移動機構を備えたことを特徴とする。
【００２３】
＜本件発明にかかる撮像装置＞
本件発明にかかる撮像装置は、上述した光学素子移動機構と、撮像素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本件発明にかかる光学素子移動機構によれば、フレームに設けられる各カムピンが、当該フレームの外周面に光軸を中心とする放射状、且つ、光軸方向において互いにずれた位置に設けられていると共に、カム筒に形成される各カム溝は、カム筒の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられ、且つ、当該カム溝の軌道の一端部のみが隣接する当該カム溝の軌道の他端部と平行に並走して配置されることにより、カム溝内を移動するカムピンの回転角度を従来の構成と比較して大きく拡張することが可能となる。これにより、カム筒の回転角度を調整することによる光学素子の移動量制御を高い精度で実現することが可能となる。また、複数のカムピンが、これらに対応するカム溝内にスライド移動可能に収容保持されることによって、安定したフレームの保持が可能となり、ピントずれ等の不都合を効果的に解消することができる。
【００２５】
特に、本件発明によれば、従来のダブルヘリコイド方式や２段カム方式を採用する場合と異なり、部品点数の増加を伴うことなく、光学素子の位置調整を高い精度で実現することができる。また、本件発明は、レンズ鏡筒においてデットスペースとなる光軸方向にカム筒を長く構成することで、本件発明の技術的特徴である各カム溝を配置することが可能となる。よって、レンズ鏡筒が大型化する不都合を回避しつつ、レンズ位置調整の精度向上を図ることができる。従って、当該光学素子移動機構を用いたレンズ鏡筒、及び、当該光学素子移動機構と撮像素子とを有する撮像装置は、高品質のレンズ移動制御機能を備えたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本件発明にかかる光学素子移動機構を備えたレンズ鏡筒の縦断面図である。
【図２】フレームの側面図である。
【図３】カム筒の斜視図である。
【図４】カム筒の側面展開図である。
【図５】直進筒の側面図である。
【図６】直進筒の断面図である。
【図７】従来の光学素子移動機構のフレームの側面図である。
【図８】従来の光学素子移動機構のカム筒の斜視図である。
【図９】従来の光学素子移動機構のカム筒の側面展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本件発明にかかる光学素子移動機構１を適用したレンズ鏡筒Ｓを例に挙げて説明する。図１は本件発明にかかる光学素子移動機構１を備えたレンズ鏡筒Ｓの縦断断面図、図２はフレーム１０の側面図、図３はカム筒２０の斜視図、図４はカム筒２０の側面展開図、図５は直進筒３０の側面図、図６は直進筒３０の断面図をそれぞれ示している。いずれも被写体側を正面として表している。
【００２８】
本実施の形態のレンズ鏡筒Ｓは、撮像素子を備えたカメラに取り付けられて用いられるものであり、カメラ本体に固定された直進筒３０と、本件発明にかかる光学素子移動機構１とを備える。
【００２９】
直進筒３０は、略円筒形状に構成されており、カメラ本体に設けられるカメラマウント３に固定部材４にて回転不動に固定されている。この直進筒３０の軸が、後述するレンズ（光学素子）５の光軸Ｌと略重合するように、当該直進筒３０は、光軸Ｌ方向に長く延びて構成される。
【００３０】
本件発明にかかる光学素子移動機構１は、光学素子と、当該光学素子を保持するフレーム１０と、当該フレーム１０を貫挿配置するカム筒２０とを備える。
【００３１】
フレーム１０は、直進筒３０の内周面側に収容可能とする外径寸法に構成された略円筒形状に構成されている。このフレーム１０の内周面側には、光学素子としてのフォーカスレンズ５が保持される。このフォーカスレンズ５は、被写体の像を合焦させるためのレンズ系であり、フレーム１０の内周部に固定されることで、光軸Ｌを定める。
【００３２】
そして、このフレーム１０の円筒中心軸が、内周側に固定されるレンズ５の光軸Ｌと、略重合するように、当該フレーム１０は、当該光軸Ｌ方向に長く延びて構成される。このフレーム１０の被写体側には、いずれも光学素子を構成する絞り６とシャッタ７が保持される。なお、当該絞り６は、フレーム１０の外周側に位置して回動自在に設けられる絞り操作リング（絞り調整手段）８により調整可能とされる。
【００３３】
さらに、フレーム１０には、絞り６及びシャッタ７の被写体側に位置して、レンズ４０を保持するレンズフレーム４１が固定部材４２により固定されている。当該レンズ４０は、光軸が、フォーカスレンズ５と同一の光軸Ｌとなるように配設されており、フレーム１０の光軸Ｌ方向へ移動に伴って、光軸Ｌ方向へ移動可能とされる。
【００３４】
なお、本実施の形態において、光学素子は、フォーカスレンズ５、レンズ４０、絞り６、シャッタ７を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、ズームレンズ等の他のレンズや、フィルタ等を含む概念である。レンズ以外にもこれら絞り６やシャッタ７、フィルタ等の光学素子が光学素子移動機構１を構成する部材としてフレーム１０に保持させることができる。
【００３５】
次に、図２のフレーム１０の側面図を参照して当該フレーム１０に設けられるカムピン１３の取付構造について説明する。フレーム１０の外周面１０Ａには、複数のカムピン取付部１１を有する。これらカムピン取付部１１は、いずれもフォーカスレンズ５の光軸Ｌを中心として放射状となるようにフレーム１０の外周面１０Ａに設けられている。各カムピン取付部１１には、後述するように、当該フレーム１０が直進筒３０及びカム筒２０内に貫挿配置された状態で、外部からカムピン１３が取付可能とされている。本実施例では、所謂３点吊りの単カム駆動方式を採用するため、カムピン取付部１１を３つ、光軸Ｌ回りにほぼ等間隔の角度（約１２０°）をおいて、フレーム１０の外周面１０Ａに設けられる。
【００３６】
各カムピン取付部１１と、当該カムピン取付部１１に取り付けられるカムピン１３は、光軸Ｌと直交する方向からみたときに、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置となるように設けられている。ここでは、各カムピン取付部１１は、撮像素子側から順に１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃとし、それぞれに対応するカムピン１３は、撮像素子側から順に１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃとする（１３Ｂのみ図示する）。なお、図２において、最も撮像素子側に位置するカムピン取付部１１Ａは、当該側面図に直接表れないため、点線にて示す。
【００３７】
各カムピン取付部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及びカムピン１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの配置のずれ幅は、少なくとも、当該カムピン１３の直径と後述するカム筒２０に形成される各カム溝２１間の必要肉厚分を加えた寸法以上とする。かかる構成とすることにより、これらカムピン取付部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及びカムピン１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの光軸Ｌに直交する中心軸（仮想線）１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、いずれも光軸Ｌと交差する位置が異なるものとなる（図２参照）。
【００３８】
次に、カム筒２０の構成について図３及び図４を参照して説明する。カム筒２０は、金属又は合成樹脂製であって、内周側に直進筒３０を収容可能とする内径寸法とする略円筒形状に構成されている。直進筒３０やフレーム１０と同様に、カム筒２０の円筒中心軸が、内周側に配置されるレンズ５の光軸Ｌと、同一方向に延びて略重合するように、当該カム筒２０は、当該光軸Ｌ方向に長く延びて構成される。そのため、直進筒３０内にフレーム１０が貫挿配置された状態で、直進筒３０がカム筒２０内に配設されると、間接的に当該カム筒２０の内周側にフレーム１０が貫挿配置されることとなる。
【００３９】
このカム筒２０は、当該カム筒２０の外周側に位置して回動自在に設けられるフォーカス操作リング（カム筒調整手段）２５により回転量が調整可能とされる。なお、当該フォーカス操作リング２５の回転制御は、手動により行っても、駆動手段によって行ってもいずれの場合でもよいものとする。
【００４０】
図３の斜視図に示すように、このカム筒２０は周面２０Ａに、フレーム１０に形成された各カムピン１３とそれぞれ対応するカム溝２１が複数形成されている。これらカム溝２１は、いずれもカム筒２０の略円周方向に沿って延びるように形成され、対応するカムピン１１が当該溝内をスライド移動自在となるように配置される。
【００４１】
本実施の形態では、フレーム１０にカムピン１３は、３つ配置されているため、これに対応して、カム筒２０には、３つのカム溝２１が形成されている。ここでは、撮像素子側から順にカム溝２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃとする。
【００４２】
図４に示すように、本実施の形態では、いずれのカム溝２１Ａ〜カム溝２１Ｃも、カム筒２０の周面２０Ａに沿って、光軸Ｌの一方向（被写体側）から他方向（撮像素子側）に向けて傾斜した直線状に延びて貫通形成される。各カム溝２１Ａ〜カム溝２１Ｃは、同一の幅寸法で、カム溝２１の一端から光軸Ｌまでの直線と、その他端から光軸Ｌまでの直線とにより形成される角度範囲がほぼ同一とする。
【００４３】
ここで、フレーム１０に設けられる各カムピン取付部１１及び各カムピン１３は、光軸Ｌと直交する方向からみたときに、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置となるように設けられているため、各カムピン１３に対応して形成される各カム溝２１も、光軸Ｌと直交する方向からみたときに、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置とされ、それぞれ平行に形成される。各カム溝２１のずれ幅は、カムピン１３の配設位置に応じて決定される。
【００４４】
また、各カムピン１３は、光軸Ｌを中心として放射状となるようにほぼ等間隔をおいて配置されるため、各カム溝２１は、光軸Ｌ回りにほぼ等間隔ずれた位置に形成される。これにより、図３及び図４に示すように、各カム溝２１Ａ〜２１Ｃは、隣接する当該カム溝同士の軌道の一部が並走するように配置される。
【００４５】
具体的には、各カム溝２１の一端が各カムピン１３のずれ位置に対応した位置から他端に渡って光軸Ｌ回りに形成される。撮像素子側に形成されるカム溝２１Ａの一端２２Ａと、当該カム溝２１Ａと隣接するカム溝２１Ｂの一端２２Ｂとは、カムピン１３Ａとカムピン１３Ｂとのずれ寸法分ずれた位置に形成される。同様に、当該カム溝２１Ｂの一端２２Ｂと被写体側に形成されるカム溝２１Ｃの一端２２Ｃとは、カムピン１３Ｂとカムピン１３Ｃとのずれ寸法分ずれた位置に形成される。
【００４６】
そのため、各カム溝２１Ａ〜２１Ｃは、互いに交差・連通することなく、カム溝２１の一端から光軸Ｌまでの直線と、その他端から光軸Ｌまでの直線とにより形成された角度は、１２０°以上、例えば、１６０°〜２００°の範囲で形成することが可能となる。なお、当該カム溝２１の形状は、このような直線形状に限定されるものではなく、これ以外にも、例えば、所定の曲率を有するものであってもよい。
【００４７】
次に、直進筒３０の詳細な溝形状について図５び図６を参照して説明する。直進筒３０の周面３０Ａには、フレーム１０に形成された各カムピン１３とそれぞれ対応する直進案内溝３１が複数形成されている。各直進案内溝３１は、レンズ５の光軸Ｌ方向に長く開口して形成される。当該光軸Ｌ方向への開口寸法が、各カムピン１３の光軸Ｌ方向への移動範囲となる。
【００４８】
本実施の形態では、フレーム１０にカムピン１３は、３つ配置されているため、これに対応して、直進筒３０には、３つの直進案内溝３１が形成されている。ここでは、撮像素子側から順に直進案内溝３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃとする。
【００４９】
以上の構成により、光学素子移動機構１と直進筒３０の組立手順を説明する。組立当初、フレーム１０に光学素子としてのフォーカスレンズ５が保持された状態とする。このとき、フレーム１０には、光学素子としての絞り６やシャッタ７も保持された状態であってもよい。そして、フレーム１０を直進筒３０の内周側に貫挿配置する。更に、フレーム１０が貫挿された直進筒３０をカム筒２０の内周側に貫挿配置する。
【００５０】
収納状態の位置までフレーム１０と、直進筒３０とをカム筒２０内に貫挿し、フレーム１０の各カムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃと、直進筒３０の各直進案内溝３１Ａ〜３１Ｃと、カム筒２０の各カム溝２１Ａ〜２１Ｃとを重合させる。そして、直進案内溝３１Ａ〜３１Ｃ及びカム溝２１Ａ〜２１Ｃを介して外部に臨むカムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃに、カム筒２０の外方からそれぞれカムピン１３Ａ〜１３Ｃを取り付ける。その後、カム筒２０の外周側にフォーカス操作リング２５を取り付ける。この状態で、直進筒３０を固定部材４にてカメラマウント３に固定する。
【００５１】
次に、レンズ５の光軸Ｌ方向への移動動作について説明する。図１の収納状態では、カムピン１３Ａ〜１３Ｃは、カム筒２０の各カム溝２１Ａ〜２１Ｃの被写体側の端部に位置し、直進筒３０の各直進案内溝２１Ａ〜２１Ｃの被写体側の端部に位置する。
【００５２】
この状態からフォーカス操作リング２５が光軸Ｌ周りに回動されると、カム筒２０が光軸回りに回動する。これにより、各カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内に貫通収容される各カムピン１３Ａ〜１３Ｃ（カムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃ）は、各直進案内溝３１Ａ〜３１Ｃによって光軸Ｌ回りの回動が規制されながら、当該カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内をスライド移動し、フレーム１０自体が光軸Ｌに沿って、撮像素子側にスライド移動する。カム筒２０を反対方向に光軸回りに回動させると、各カムピン１３Ａ〜１３Ｃは、当該カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内をスライド移動して、フレーム１０自体が光軸Ｌに沿って、被写体側にスライド移動する。
【００５３】
本件発明の光学素子移動機構１では、フレーム１０に設けられる各カムピン１３Ａ〜１３Ｃ（カムピン取付部１１Ａ〜１１Ｃを含む）が、フレーム１０の外周面１０Ａに光軸Ｌを中心とする放射状、且つ、光軸Ｌ方向において互いにずれた位置に設けられていると共に、カム筒２０に形成される各カム溝２１Ａ〜２１Ｃは、カム筒２０の略円周方向に沿って延びるよう形成され、それぞれ平行に設けられ、且つ、隣接する当該カム溝２１Ａ〜２１Ｃ同士の軌道の一部が並走して配置される。
【００５４】
そのため、本実施の形態のようにカムピン１３を３つ有する場合には、カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成される角度を１２０°以上とすることができ、カム溝２１Ａ〜２１Ｃ内を移動するカムピン１３Ａ〜１３Ｃの回転角度を従来の構成と比較して大きく拡張することが可能となる。従って、カム筒２０の回転角度を調整することによるレンズ５等の光学素子の移動量制御を高い精度で実現することが可能となる。
【００５５】
特に、本件発明によれば、従来のダブルヘリコイド方式や２段カム方式を採用する場合と異なり、部品点数の増加を伴うことなく、レンズ５等の光学素子の位置調整を高い精度で実現することができる。
【００５６】
また、本件発明では、レンズ鏡筒Ｓにおいてデットスペースとなる光軸Ｌ方向にカム筒２０を長く構成することで、本件発明の技術的特徴である各カム溝２１Ａ〜２１Ｃを配置することが可能となる。よって、レンズ鏡筒Ｓが大型化する不都合を回避しつつ、レンズ位置調整の精度向上を図ることができる。
【００５７】
なお、上述した本実施の形態では、所謂３点吊りの単カム駆動方式を採用しているため、フレーム１０には、カムピン１３（カムピン取付部１１）を３つ、光軸Ｌを中心としてほぼ等間隔の角度（約１２０°）をおいて設けている。しかし、このカムピン１３（カムピン取付部１１）の数はこれに限定されるものではなく、例えば、２点吊りを採用する場合には、フレーム１０の外周面１０Ａの対向する位置に各カムピン１３（カムピン取付部１１）を設ければよい。カムピン１３（カムピン取付部１１）を４つ以上、フレーム１０の周面上に設ける場合であっても、同様に光軸Ｌを中心としてほぼ等間隔の角度をおいて設けることが好ましい。
【００５８】
本実施の形態のように、フレーム１０の外周面１０Ａに３つ以上のカムピン１３（カムピン取付部１１）を備え、カム筒２０には、当該カムピン１３の数に応じたカム溝２１を備えることにより、３方向以上からフレーム１０を保持することとが可能となり、安定したフレーム１０の保持を実現しつつ、光軸Ｌ方向への位置調整を行うことが可能となる。従って、ピントずれ等の不都合をより一層効果的に解消することが可能となる。
【００５９】
また、カムピン１３をフレーム１０の外周面１０Ａに複数、例えばｎ個、配置することによって、当該カムピン１３に対応してカム筒２０に形成される各カム溝２１は、光軸方向からみた場合における、いずれの前記カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度を、３６０°／ｎ以上とすることができる。例えば、カムピン１３を２つ有する場合には、カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度を１８０°以上、カムピン１３を４つ有する場合には、カム溝の一端から光軸までの直線と、その他端から光軸までの直線とにより形成された角度を９０°以上とすることができる。
【００６０】
いずれの場合においても、カム溝２１内を移動するカムピン１３の回転角度を従来の構成と比較して大きく拡張することが可能となり、安定したフレームの保持を確保しつつ、カム筒２０の回転角度を調整することによるレンズ５等の光学素子の移動量制御を高い精度で実現することが可能となる。
【００６１】
上述した本件発明に係る光学素子移動機構１を備えたレンズ鏡筒Ｓを既存の撮像装置に採用することにより、高品質のレンズ移動制御機能を備えた撮像装置を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本件発明にかかる光学素子移動機構は、レンズの光軸方向への移動距離が小さい場合であっても、カム筒に形成されるカム溝の光軸回りの形成角度範囲を大きく確保することができるので、光学素子を保持するフレームを高い精度にて制御するレンズ鏡筒や当該レンズ鏡筒を備えた撮像装置に有効である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｓ    レンズ鏡筒
１    光学素子移動機構
３    カメラマウント（カメラ本体）
５    レンズ（光学素子。フォーカスレンズ）
６    絞り（光学素子）
７    シャッタ（光学素子）
８    絞り操作リング（絞り調整手段）
１０    フレーム
１０Ａ  外周面
１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）  カムピン取付部
１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）  カムピンの中心軸（仮想線）
１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）  カムピン
２０    カム筒
２０Ａ  周面
２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）  カム溝
２５    フォーカス操作リング（カム筒調整手段）
３０    直進筒
３０Ａ  周面
３１（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）    直進案内溝