(57)【要約】【課題】可動レンズ群のガタつきを抑制する事ができ、かつ駆動時のレンズ群の倒れを安定させることができるレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】直進溝を備えた固定筒と光軸周りに定位置回転するカム筒により駆動される移動ユニット１Ｃは３つのカムフォロア１１３を有し、移動ユニット１Ｃはフレキシブルプリント基板１２５、１２６、および付勢部材１２７により光軸直交方向に付勢される。どのズーム領域においても移動ユニット１Ｃを付勢する押し圧部１２５ｂ、１２６ｂ、および１２７ａの光軸方向の位置はカムフォロア１１３より常に像面側にいることを特徴とするレンズ鏡筒。【選択図】  図１
2014142434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直進溝を備えた固定筒と、
光軸周りに定位置回転するカム筒と、
前記直進溝と係合する係合部と前記カム筒のカム溝と係合する３つのカムフォロアを有し、
前記カム筒の回転により光軸方向に直進移動する移動ユニットと、
前記固定筒または前記移動ユニットに設けられ前記移動ユニットを光軸直交方向に付勢する付勢部材を有するレンズ鏡筒において、
前記移動ユニットはレンズを保持するレンズ保持枠と電子部品を搭載する電子ユニットから構成され前記電子ユニットと前記電子ユニットの駆動を制御する制御基板とを電気的に接続する少なくとも一つのフレキシブルプリント基板を有し、
前記フレキシブルプリント基板は前記移動ユニットが光軸方向に移動する際に相対移動をするＵターン部を有し、
前記フレキシブルプリント基板のＵターン部の押圧力は移動ユニットに作用し、
前記移動ユニットがどの位置にいても前記フレキシブルプリント基板のＵターン部の押圧力と前記付勢部材の付勢力は前記移動ユニットに対し、光軸方向において常に前記カムフォロアより像面側もしくは物体側に作用することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
光軸方向から見て前記付勢部材と前記フレキシブルプリント基板のＵターン部は前記移動ユニットの係合部うち１つの係合部の近傍に配置され前記移動ユニットのうち他の係合部の同一面を前記固定筒の直進溝に対して付勢する領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記付勢部材は前記移動ユニットを重力方向に付勢する領域に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカスレンズあるいはズームレンズを有するレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スチルカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置の撮像光学系に用いられるレンズ鏡筒において、レンズ群を光軸方向に移動させることによりズーミングあるいはフォーカシングを行っている。
【０００３】
このレンズ群を移動させる形式として、カム筒の回転により光学保持部材をカム溝に沿って移動させるものと、モータにより回転される光軸方向に延在する雄ネジとこの雄ネジに螺合する雌ネジとを用いてレンズ群を移動させるものの２種が一般的である。
【０００４】
この可動レンズ群のガタつきを防止するレンズ鏡筒は、例えば、特許文献１、および特許文献２等で提案されている。特許文献１では、光学保持部材は付勢部材により光軸直交方向に付勢されている。光学保持部材は、付勢された際に光学保持部材の位置を規制する位置規制部を有している。
【０００５】
また、特許文献２では、モータで駆動される光学保持部材と光学保持部材を直進案内する軸部材のガタをフレキシブルプリント基板の剛性により片寄せしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２８３１３号公報
【特許文献２】特開２００４−０７７７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で開示されたレンズ鏡筒では、付勢部材と位置規制部の光軸方向の位置がほぼ同じ位置にあるので、駆動時の光学保持部材の倒れの方向が安定しにくく光学性能に影響する可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２ではフレキシブルプリント基板のＵターン部の剛性は、フレキシブルプリント基板の幅とＵターン部等から決まるので、剛性を大きくするには幅が広くする、あるいはＵターン部のＲを小さくしなければならない。幅を広くするとスペース効率が低下し、Ｕターン部のＲを小さくすると断線するという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、可動レンズ群のガタつきを抑制する事ができ、かつ駆動時のレンズ群の倒れを安定させることができるレンズ鏡筒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、直進溝を備えた固定筒と、光軸周りに定位置回転するカム筒と、前記直進溝と係合する３つの係合部と、前記カム筒のカム溝と係合する３つのカムフォロアを有し、前記カム筒の回転により光軸方向に直進移動する移動ユニットと、前記固定筒または前記移動ユニットに設けられ前記移動ユニットを光軸直交方向に付勢する付勢部材を有するレンズ鏡筒において、前記移動ユニットはレンズを保持するレンズ保持枠と電子部品を搭載する電子ユニットから構成され、前記電子ユニットと前記電子ユニットの駆動を制御する制御基板とを電気的に接続する少なくとも一つのフレキシブルプリント基板を有し、前記フレキシブルプリント基板は前記移動ユニットが光軸方向に移動する際に相対移動をするＵターン部を有し、前記フレキシブルプリント基板のＵターン部の押圧力は移動ユニットに作用し、前記移動ユニットがどの位置にいても前記フレキシブルプリント基板のＵターン部の押圧力と前記付勢部材の付勢力は前記移動ユニットに対し、光軸方向において常に前記カムフォロアより像面側もしくは物体側に作用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、可動レンズ群のガタつきを抑制する事ができ、かつ駆動時のレンズ群の倒れを安定させることができるレンズ鏡筒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のレンズ鏡筒の移動ユニットを側面から見た図である。
【図２】図１に示した移動ユニットを矢印Ａから見た図である。
【図３】図１に示した移動ユニットを固定筒に組込んだ時の要部断面図を示しており、（ａ）は広角時、（ｂ）は望遠時をそれぞれ示している。
【図４】本発明のレンズ鏡筒を一眼レフカメラ用の交換レンズ鏡筒に適用したときの断面図である。
【図５】図４に示した交換レンズ鏡筒の分解斜視図の一部である。
【図６】図２に示す実施形態の一部を変更した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図４は、本発明のレンズ鏡筒を有した交換レンズ１００を光軸ＡＸを通る面で切断したときの断面構造を示している。図５は、図４の交換レンズ１００の分解斜視図の一部を示している。交換レンズ１００は、物体側（紙面左側）から順に、第１レンズ群Ｌ１〜第４レンズ群Ｌ４を有する４群構成の撮影レンズを有している。第２レンズ群は像ぶれ補正のために光軸垂直方向に移動可能な補正レンズ群Ｌ２ａ（シフトレンズ群）、フォーカス動作によって光軸方向に移動するフォーカス群Ｌ２ｂ、およびレンズ群Ｌ２ｃから構成される。
【００１４】
ズーム動作時は第１レンズ群Ｌ１〜第４レンズ群Ｌ４がそれぞれ光軸方向に移動する。第１レンズ群Ｌ１〜第４レンズ群Ｌ４は第１レンズ鏡筒１０１、第２ａレンズ鏡筒１０２、第２ｂレンズ鏡筒１０３、第２ｃレンズ鏡筒１０４、第３レンズ鏡筒１０５、および第４レンズ鏡筒１０６によりそれぞれ保持されている。
【００１５】
交換レンズ１００は、カメラ本体（不図示）に着脱可能に装着するためのマウント１０７を有する。マウント１０７には、カメラ本体と交換レンズ１００間で通信のためのコネクタ１０８が設けられている。マウント１０７は、固定筒１０９にネジにより取り付けられている。固定筒１０９は、変倍（ズーミング）及び焦点調節（フォーカス）に際して不動である。
【００１６】
固定筒１０９の外周に設けられているＳＷノブ１１０、および１１１を操作することにより、オートフォーカスや像振れ補正などの機能の使用可否を選択できる。
【００１７】
１１２はカム筒であり、バヨネット溝１１２ａで固定筒１０９とバヨネット結合しており、カム筒１１２は、固定筒１０９に対して光軸方向には移動せず（すなわち光軸方向における定位置にて）、光軸回りで回転可能となっている。
【００１８】
第１レンズ鏡筒１０１の外周側にはカム筒１１２の内周に設けられたカムフォロワ１１２ｂと係合する凸カム１０１ａが設けられている。また、第１レンズ鏡筒１０１には、固定筒１０９の円筒部１０９ａの内周に設けられた回転規制溝１０９ｂに係合する突起１０１ｂが設けられている。凸カム１０１ａおよびカムフォロワ１１２ｂ、突起１０１ｂおよび回転規制溝１０９ｂは、１２０°等分で３ヶ所設けられている。
【００１９】
第２ｃレンズ鏡筒１０４は、円筒部１０４ａの外周から放射方向に延出する腕部１０４ｂを有している。この腕部１０４ｂは、固定筒１０９に設けられた直進溝１０９ｃに係合している。また腕部１０４ｂの先端にはカムフォロア１１３がビス等により固定されている。カムフォロア１１３は、カム筒１１２の内周に設けられた有底カム１１２ｃに係合しており、公知の偏芯カムフォロアとしておけば、調整穴１１２ｄを通して回転させることで、第２ｃレンズ鏡筒１０４の光軸に対する倒れ量を調整することが可能となる。
【００２０】
第３レンズ鏡筒１０５は、外周にカムフォロワ１０５ａが設けられている。このカムフォロワ１０５ａは、第２ｃレンズ鏡筒１０４の円筒部１０４ａ内周に設けられた凸カム１０４ｃと係合している。
【００２１】
１１４は３群キーであり、カム筒１１２の内周にビスで固定されている。また３群キー１１４は、光軸方向に延びるガイド部１１４ａを有しており、このガイド部１１４ａは、第３レンズ鏡筒１０５に設けられているキー係合部（不図示）と係合している。
前述したように第２レンズ群Ｌ２ａは光軸垂直方向に移動可能な補正レンズ群である。防振ユニット１Ａは、第２レンズ群Ｌ２ａを保持する第２ａレンズ鏡筒１０２と、該第２ａレンズ鏡筒１０２を光軸に直交し、かつ互いに直交する２方向に移動させるための２組の防振アクチュエータ（マグネット及びコイル）を有する。この防振ユニット１Ａは、ネジ等により第２ｃレンズ鏡筒１０４取り付けられる。
【００２２】
１１５はフォーカスモータであり、ネジにより第２ｃレンズ鏡筒１０４取り付けられる。また、フォーカスモータ１１５はリードスクリュー（不図示）を有しており、リードスクリューは、第２ｂレンズ鏡筒１０３に支持されたラック１１６と螺合する。
【００２３】
第２ｂレンズ鏡筒１０３はガイドバー１１７、および１１８とそれぞれ係合する穴１０３ａ、および１０３ｂを有している。
【００２４】
ガイドバー１１７、および１１８はともに第２ｃレンズ鏡筒１０３と防振ユニットベース１１９により前後で支持されている。
【００２５】
１Ｂは電動絞りユニット（電子ユニット）であり、ネジ等により取り第２ｃレンズ鏡筒１０４に取り付けられる。第４レンズ鏡筒１０６も同様にネジ等により取り第２ｃレンズ鏡筒１０４に取り付けられる。
【００２６】
したがって、防振ユニット１Ａ、第２ｂレンズ鏡筒１０３、電動絞りユニット１Ｂ、および第４レンズ鏡筒１０６はズーム動作時に第２ｃレンズ鏡筒１０４と一体的に光軸方向に移動する。
【００２７】
１２０は圧縮バネであり、第２ｃレンズ鏡筒１０４に対して、第３レンズ鏡筒１０５を光軸方向に付勢している。
【００２８】
１２１はズームリングゴムであり、カム筒１１２の外周に取り付けられていて、操作感触を向上させるとともに、バヨネット溝１１２ａおよび調整穴１１２ｄを塞ぐ効果も有する。
【００２９】
固定筒１０９の円筒部１０９ａの先端にはフォーカス操作環１２２が配置されており、フォーカス操作環の１２２は固定筒１０９とフォーカス操作環支持筒１２３により挟持支持されている。このため、フォーカス操作環１２２は固定筒１０９の円筒部１０９ａの外側で光軸方向の定位置にて光軸回りに回転可能である。
【００３０】
コネクタ１０８には、レンズシステム制御回路が構成されている制御基板１２４が取り付けられている。
【００３１】
次に、上記のように構成された交換レンズ１００における変倍（ズーミング）に際してカム筒１１２が操作されたときの動作について説明する。以下の説明において、光軸回りで回転することを単に「回転する」といい、光軸方向に移動することを「直進する」という。カム筒１１２は、前述したように、固定筒１０９に対して光軸方向における定位置にて回転する。
【００３２】
カム筒１１２が回転すると、凸カム１０１ａ、カムフォロワ１１２ｂ、突起１０１ｂ、および回転規制溝１０９ｂの相互作用により、第１レンズ鏡筒１０１が回転せずに直進する。同様に、カムフォロア１１３、有底カム１１２ｃ、腕部１０４ｂ、および直進溝１０９ｃの相互作用により、第２ｃレンズ鏡筒１０４と、第２ｃレンズ鏡筒１０４に固定された防振ユニット１Ａ、および第４レンズ鏡筒１０６が回転せずに直進する。さらに、カム筒１１２に固定された３群キー１１４が一体に回転し、３群キー１１４と係合する第３レンズ鏡筒１０５も一体にカム筒１１２と同量回転し、凸カム１０４ｃとカムフォロワ１０５ａの相互作用により第３レンズ鏡筒１０５は直進する。ズームによる画角変更時でも合焦状態を維持するために、コンピュータズーム制御によりフォーカス群Ｌ２ｂをフォーカスモータ１１５により所定の位置に駆動させる。フォーカスモータ１１５の回転力はラック１１６を介してフォーカス群Ｌ２ｂを保持する第２ｂレンズ鏡筒１０３を直進させる。これにより交換レンズ（ズーム光学系）１００の変倍（焦点距離の変更）が行われる。
【００３３】
次に、焦点調節に際してフォーカス操作環１２４が操作されたときの動作について説明する。フォーカス操作環１２２の内周に形成された櫛歯状の複数の突起部１２２ａが不図示のフォトインタラプタの発光部と受光部の間を通過することで矩形波信号を出力する。この矩形波信号をカウントしたり入力間隔をモニタしたりすることで、フォーカス操作環１２２の回転方向と回転量又は回転速度を検出することができる。この回転方向と回転量又回転速度に応じてフォーカスモータ１１５駆動制御させる。フォーカスモータ１１５の回転力はラック１１６を介して第２ｂレンズ鏡筒１０３を直進させる。これにより交換レンズ（ズーム光学系）の焦点調節が可能となる。
【００３４】
次に、カメラ本体（不図示）からのオートフォーカス信号に応じてフォーカス駆動ユニット１Ａが動作するときのオートフォーカス動作について説明する。制御基板１２４は、カメラ本体側からのオートフォーカス信号を受けると、フォーカスモータ１１５を駆動させる。フォーカスモータ１１５の回転力はラック１１６を介して第２ｂレンズ鏡筒１０３直進させる。これにより交換レンズ（ズーム光学系）のオートフォーカスが可能となる。
【００３５】
本実施例における第２ｃレンズ鏡筒１０４の腕部１０４ｂと固定筒１０９の直進溝１０９ｃのガタ取り方法について図１〜図３を用いて説明する。
【００３６】
図１は、カム筒１１２の有底カム１１２ｃにより駆動される移動ユニット１Ｃを側面から見た図であり、図２（ａ）は移動ユニット１Ｃを光軸方向（図１（ａ）の矢印Ａ）から見た図を示している。図２（ｂ）は図２（ａ）の移動ユニット１Ｃに加わる力をベクトルを用い模式的に示した図である。
【００３７】
移動ユニット１Ｃは第２ｃレンズ鏡筒１０４、カムフォロア１１３、防振ユニット１Ａ、および電動絞りユニット１Ｂ等を含む。防振ユニット１Ａはフレキシブルプリント基板１２５、電動絞りユニット１Ｂはフレキシブルプリント基板１２６を含み、フレキシブルプリント基板１２５、および１２６は制御基板１２４にそれぞれ接続される。
【００３８】
図３は、移動ユニット１Ｃを固定筒１０９に組込んだ状態での断面図を示しており、図３（ａ）は広角時、図３（ｂ）は望遠時を示している。図に示すようにフレキシブルプリント基板１２６は第２ｃレンズ鏡筒１０４と固定筒１０９に挟まれており、変倍に際してこの間でフレキシブルプリント基板１２６のＵターン部１２６ａは光軸方向に進退する。移動ユニット１Ｃは、フレキシブルプリント基板１２６のＵターン部１２６ａで発生する押圧力を受ける。また、フレキシブルプリント基板１２５も同様に第２ｃレンズ鏡筒１０４と固定筒１０９に挟まれている。したがって、移動ユニット１Ｃは、フレキシブルプリント基板１２５のＵターン部１２５ａで発生する押圧力を受ける。
【００３９】
この押圧力は第２ｃレンズ鏡筒１０４の腕部１０４ｂと固定筒１０９の直進溝１０９ｃの係合ガタを取る作用が働く。しかし、発生する押圧力が小さければ効果はない。
【００４０】
フレキシブルプリント基板のＵターン部から発生する押圧力は、フレキシブルプリント基板の幅とＵターン部から決まる。幅が広く、Ｕターン部のＲが小さいと押圧力は大きくなるが、幅が広いとスペース効率が低下し、Ｕターン部のＲが小さいと断線する可能性がある。
【００４１】
そこで、第２ｃレンズ鏡筒１０４の腕部１０４ｂと固定筒１０９の直進溝１０９ｃの係合ガタを取るために付勢部材１２７を用いる。付勢部材１２７は第２ｃレンズ鏡筒１０４にビスで固定されており、弾性力を発生するバネ部は固定筒１０９に接している。したがって、移動ユニット１Ｃは付勢部材１２７から発生する弾性力により、第２ｃレンズ鏡筒１０４の腕部１０４ｂを固定筒１０９の直進溝１０９ｃに対し付勢させることが出来る。
【００４２】
移動ユニット１Ｃが固定筒１０９の直進溝１０９ｃに与える荷重より付勢部材１２７から発生する弾性力を大きく設定すれば確実に付勢することが出来る。
【００４３】
図１、および図３に示すようにフレキシブルプリント基板１２５、および１２６の押圧部１２５ｂ、１２６ｂの光軸方向の位置はカムフォロア１１３の光軸方向の位置を示すＣＬより像面側（紙面右側に）にある。この関係はどのズーム領域で変わらない。また、付勢部材１２７の押圧部１２７ａの光軸方向の位置はカムフォロア１１３の光軸方向の位置を示すＣＬより像面側にある。
【００４４】
つまり、どのズーム領域でも付勢力が働く位置はカムフォロア１１３の光軸方向の位置を示すＣＬをまたぐことが無く、常に片側にあるので、移動ユニット１Ｃはどのズーム領域においても光軸方向に対する傾き（倒れ）方向が変わらない。したがって、安定した光学性能を得ることが出来る。
【００４５】
また、本実施例では移動ユニット１Ｃの重心は、カムフォロア１１３の光軸方向の位置を示すＣＬより像面側にある。重心とカムフォロア１１３の光軸方向の位置を離すことで移動ユニット１Ｃの作動を安定させることが出来る。
【００４６】
前述したように移動ユニット１Ｃが固定筒１０９の直進溝１０９ｃに与える荷重より付勢部材１２７から発生する弾性力を大きく設定すれば確実に付勢することが出来る。しかし、この弾性力を大きくしすぎると固定筒１０９と付勢部材１２７の接点から生じる摩擦力により、ズーム作動時の味が低下する。したがって、付勢部材１２７から発生する弾性力は極力小さくしたい。
【００４７】
本実施例の移動ユニット１Ｃが固定筒１０９の直進溝１０９ｃに与える荷重は４０ｇｆであり、付勢部材１２７から発生する弾性力は６０ｇｆである。また、移動ユニット１Ｃに加わる力は、フレキシブルプリント基板１２５、および１２６のＵターン部から発生する押圧力もある。フレキシブルプリント基板１２５から発生する押圧力は７ｇｆ、フレキシブルプリント基板１２６から発生する押圧力は５ｇｆである。
【００４８】
図２に示すようにフレキシブルプリント基板１２５、１２６および付勢部材１２７はカムフォロア１１３‐１の近傍に配置されている。フレキシブルプリント基板１２５、１２６および付勢部材１２７が移動ユニット１Ｃに与える力はそれぞれＦ１、Ｆ２、Ｆ３である。
【００４９】
Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３はそれぞれ固定筒１０９の１直進溝０９ｃに係合する第２ｃレンズ鏡筒１０４の腕部１０４ｂの内１０４ｂ−４、および１０４ｂ−５側を付勢（ガタ取り）する力が働く。この関係はカムフォロア１１３‐１の中心ＣＬ１を中心にθが１２０の領域内にフレキシブルプリント基板１２５、１２６および付勢部材１２７が配置されている限り成立する。したがって、移動ユニット１Ｃが固定筒１０９の直進溝１０９ｃに与える荷重より移動ユニット１Ｃに加わる力が逆転することが無いので確実に付勢することが出来る。また、フレキシブルプリント基板の押圧力を有効に活用することで付勢部材１２７の弾性力を小さく設定することが出来る。
【００５０】
なお、本発明の実施形態では、フレキシブルプリント基板１２５、１２６および付勢部材１２７が移動ユニット１Ｃに与える力は重力方向とは一致してないレンズ鏡筒を説明した（重力方向は紙面上から下）。しかし、図６に示すようにフレキシブルプリント基板１２５、１２６および付勢部材１２７が移動ユニット１Ｃに与える力が重力方向に略一致するように配置することも可能である。デジタルスチルカメラではカメラの向きが変わることがあるが、カメラの向きが変わることのないビデオカメラではこのように配置すると有効である。カムフォロア１１３‐２の中心ＣＬ２を中心にθが１２０の領域内にフレキシブルプリント基板１２５、１２６および付勢部材１２７が配置されている。
【００５１】
この場合Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３はそれぞれ固定筒１０９の直進溝１０９ｃに係合する第２ｃレンズ鏡筒１０４の腕部１０４ｂの内１０４ｂ−１、および１０４ｂ−６側を付勢する力が働く。したがって、移動ユニット１Ｃの荷重とフレキシブルプリント基板１２５、１２６、および付勢部材１２７が移動ユニット１Ｃに与える付勢力を加算した力が腕部１０４ｂ−１、および１０４ｂ−６に加わる。これにより、ズーム動作時のガタつきをさらに改善することが出来る。
【００５２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。上記実施例で説明した各構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。例えば、上記実施例では、交換レンズについて説明したが、本発明は、ズーム光学系を一体に有するデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の光学機器にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００  交換レンズ
１０４  第２ｃレンズ鏡筒
１０４ｂ  腕部
１０９  固定筒
１０９ｃ  直進溝
１１２  カム筒
１１２ｃ  有底カム
１１３  カムフォロア
１２５  フレキシブルプリント基板
１２６  フレキシブルプリント基板
１２７  付勢部材
１Ｃ  移動ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014142434.tif 000006
【図５】
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【図６】
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