(57)【要約】【課題】部品点数の増加の抑制、カム機構のカム溝レイアウトにおける制約の軽減、前記伝達部ないしリードスクリューを長くすることでフォーカスストローク範囲を広げられるフォーカス機構の実現、のうちの少なくとも１つを達成したレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】レンズ鏡筒は、光軸方向に移動可能な光学素子３０と、光学素子３０とともに光軸方向に移動可能な第１の枠体３１と、光学素子３０を光軸方向に移動するリードスクリュー付きモータ３３と、係合部材２３と、第２の枠体２１と、カム機構４０と、を有する。係合部材２３はリードスクリューに係合し、第２の枠体２１は、係合部材２３を保持し光軸方向に移動可能であり、カム機構４０は第２の枠体２１を光軸方向に移動可能に支持する。第１の枠体３１は、モータ３３を駆動するとモータと光学素子とが一体的に移動するようにモータを支持している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動可能な光学素子と、
前記光学素子とともに光軸方向に移動可能な第１の枠体と、
前記光学素子を光軸方向に移動するリードスクリュー付きモータと、
前記リードスクリューに係合する係合部材と、
前記係合部材を保持し光軸方向に移動可能な第２の枠体と、
前記第２の枠体を光軸方向に移動可能に支持するカム機構と、を有し、
前記第１の枠体は、前記モータを駆動すると前記モータと前記光学素子とが一体的に移動するように前記モータを支持している、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
光軸方向に移動可能な光学素子と、
前記光学素子とともに光軸方向に移動可能な第１の枠体と、
前記光学素子を光軸方向に移動するための駆動源部と伝達部を含むアクチュエータと、
前記駆動源部と前記伝達部の一方を保持し光軸方向に移動可能な第２の枠体と、
前記第２の枠体を光軸方向に移動可能に支持するカム機構と、
を有し、
前記第１の枠体は、前記アクチュエータを駆動すると、前記駆動源部と前記伝達部の他方と前記光学素子とが一体的に移動するように前記駆動源部と前記伝達部の他方と前記光学素子とを支持し、前記伝達部は、前記駆動源部に係合し、所定のストロークの長さ分に渡り前記駆動源部からの駆動力を受けて前記第１の枠体と前記第２の枠体とを相対的に移動させる、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記駆動源部は圧電素子の振動子を含み、前記伝達部は光軸方向に伸びたスライダーを含み、前記アクチュエータは、リニア式の超音波モータである、
ことを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記第２の枠体は、前記第１の枠体に対して光軸方向において被写体側に設けられ、前記第１の枠体は前記スライダーを支持し、前記スライダーは前記第１の枠体から被写体側に向けて延出している、
ことを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記第２の枠体は、前記第１の枠体に対して光軸方向において被写体側に設けられ、前記リードスクリューは前記モータから被写体側に向けて延出している、
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
前記第１の枠体及び前記第２の枠体よりも被写体側に他の光学素子を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項７】
前記リードスクリューまたは前記スライダーは、前記他の光学素子よりも半径方向外側に配置され、かつ沈胴状態で光軸方向に前記他の光学素子とオーバーラップする、
ことを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
【請求項８】
前記モータのコイルとロータを収納する本体部または前記駆動源部は、前記他の光学素子に対して正面の投影においてオーバーラップしていることを特徴とする請求項６または７に記載のレンズ鏡筒。
【請求項９】
前記第１の枠体とともに光軸方向に移動可能な前記光学素子は焦点調節用レンズである、
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１０】
前記第１の枠体は、前記カム機構に係合していない、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１１】
前記第２の枠体は、光軸方向に沈胴・繰り出し可能であり、
前記カム機構は、前記第２の枠体を光軸方向に沈胴・繰り出し可能に支持する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のレンズ鏡筒を有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒及び撮像装置に関し、例えば、焦点調節機能などを有するレンズ鏡筒及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦点調節機能を有する撮像装置として、出力軸にリードスクリューを設けたモータを用いるものが知られている。ここでは、モータでリードスクリューを回転し、リードスクリューに係合するナットまたはラックを光軸方向に駆動する。これにより、ラックに取り付けられたレンズホルダや、リードスクリューと螺合するナットに対し光軸方向に接触するように軸方向に付勢されたレンズホルダを光軸方向に移動する。また、フォーカスストローク範囲を伸ばすために、モータごと光軸方向に移動する機構も知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の機構では、リードスクリューを撮像素子側に向けて伸ばし、第２レンズ保持枠に合焦用モータを搭載している。ガイド軸も、撮像素子側に向けて第２レンズ保持枠に取り付けられ、リードスクリューには移動台が螺合している。また、合焦用レンズである第３レンズの保持枠が、前記ガイド軸によって光軸方向にガイドされると共に、前記移動台に当接する。この構成において、前記合焦用モータを駆動すると、第３レンズ保持枠が移動台と共に光軸方向に移動する。変倍動作や沈胴・繰り出し動作をすると、第２レンズ保持枠と共に合焦用モータが移動するため、フォーカスストローク範囲も移動する。
【０００４】
特許文献２には、カム環の回動により光軸方向に移動するフォーカス枠と、フォーカス枠に固定されたフォーカスモータを用いる機構が開示されている。特許文献１に記載の機構と同様に、沈胴・繰り出し動作や変倍動作によってフォーカスモータを保持するフォーカス枠が移動するため、フォーカスストローク範囲も移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９８４１８号公報
【特許文献２】特開２００６−２７６４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の機構では、リードスクリューを長く伸ばそうとすると、リードスクリューの先端部が撮像素子を保持する固定筒に干渉してしまうことになり易い。また、リードスクリュー先端位置を維持したままモータ本体を被写体側に寄せようとすると、被写体側レンズの径が大きい場合、モータ本体と被写体側レンズが干渉してしまうことになり易い。従って、リードスクリューの長さを伸ばすことが容易ではない機構となっている。
【０００７】
特許文献２の機構では、カム環で移動するフォーカス枠を別途設ける必要があるため、部品点数が増加し易く、カム環にフォーカス枠用のカム溝を設ける必要があるため、カム溝レイアウトの設計自由度に制約が生じ易い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明の一側面によるレンズ鏡筒は、光軸方向に移動可能な光学素子と、前記光学素子とともに光軸方向に移動可能な第１の枠体と、前記光学素子を光軸方向に移動するリードスクリュー付きモータと、前記リードスクリューに係合する係合部材と、
前記係合部材を保持し光軸方向に移動可能な第２の枠体と、前記第２の枠体を光軸方向に移動可能に支持するカム機構と、を有し、前記第１の枠体は、前記モータを駆動すると、前記モータと前記光学素子とが一体的に移動するように前記モータを支持している。
【０００９】
また上記課題に鑑み、本発明の他の側面によるレンズ鏡筒は、光軸方向に移動可能な光学素子と、前記光学素子とともに光軸方向に移動可能な第１の枠体と、前記光学素子を光軸方向に移動するための駆動源部と伝達部を含むアクチュエータと、前記駆動源部と前記伝達部の一方を保持し光軸方向に移動可能な第２の枠体と、前記第２の枠体を光軸方向に移動可能に支持するカム機構と、を有し、前記第１の枠体は、前記アクチュエータを駆動すると、前記駆動源部と前記伝達部の他方と前記光学素子とが一体的に移動するように前記駆動源部と前記伝達部の他方と前記光学素子とを支持し、前記伝達部は、前記駆動源部に係合し、所定のストロークの長さ分に渡り前記駆動源部からの駆動力を受けて前記第１の枠体と前記第２の枠体とを相対的に移動させる、
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部品点数の増加の抑制、カム機構のカム溝レイアウトの制約の軽減、前記伝達部ないしリードスクリューを長くして合焦ストローク範囲を広げることを可能とするフォーカス機構の実現、のうちの少なくとも１つを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レンズ鏡筒の沈胴状態を示す断面図。
【図２】無限遠の撮影状態を示す断面図。
【図３】至近の撮影状態を示す断面図。
【図４】レンズ鏡筒を有する撮像装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一側面によれば、沈胴・繰り出し動作や変倍動作によってモータなどのアクチュエータごと移動するフォーカス機構において、部品点数を増やしたり、カム溝レイアウトに制約を生じさせたりすることなく、フォーカス機構を実現することができる。また、アクチュエータないしリードスクリュー付きモータを適宜に配置して前記伝達部ないしリードスクリューを十分に長く取ることでフォーカスストローク範囲をより広く取れるフォーカス機構を提供することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、これらは発明の範囲を限定するものではなく、発明の趣旨の範囲で種々の変更、変形等が可能である。図１は、レンズ鏡筒の沈胴状態の断面図である。沈胴状態とは、レンズがカメラボディの内部に収納された状態は勿論、カメラボディの前面に設けられたレンズフードにレンズが入り込んだ状態をも指す。また、レンズ鏡筒が交換レンズである場合、レンズが交換レンズ本体の内部に収納された状態を指す。図２は、レンズを撮影可能位置まで繰り出した状態において焦点調節用レンズを調節して焦点を無限遠に合わせた状態の断面図である。図３は、レンズを撮影可能位置まで繰り出した状態において焦点調節用レンズを調節して焦点を至近に合わせた状態の断面図である。図１から図３では、左を被写体側（レンズ鏡筒の前面側）として描かれている。
【００１４】
図において、１０は第１レンズ群であり、１１は、第１レンズ群１０を沈胴・繰り出し可能（沈胴させたり繰り出したりできること）に保持する第１レンズホルダである。第１レンズホルダ１１は筒状に形成され、筒部の被写体側端部に第１レンズ群１０を保持し、筒部の像面側端部にカムフォロア１２を有する。カムフォロア１２は回転カム環４０の第１レンズ用カム溝に係合する。
【００１５】
また、２０は第２レンズ群であり、２１は、第２レンズ群２０を沈胴・繰り出し可能に保持する第２レンズホルダである。第２レンズホルダ２１の像面側端部にはカムフォロア２２を有する。第１レンズホルダ１１と第２レンズホルダ２１は不図示の直進ガイド筒によって回転を規制され、回転カム環４０の回転によって、所定のカム軌跡に沿って光軸方向にのみ直線的に往復動して沈胴・繰り出しされる。回転カム環４０の回転は、例えば、不図示の変倍用モータからの駆動力により実行される。カムフォロア２２、回転カム環４０、第２レンズ用カム溝などによりカム機構が構成される。
【００１６】
さらに、３０は焦点調節用の第３レンズ群であり、光軸方向に移動することで焦点を調節する。３１は、第３レンズ群３０を保持する第３レンズホルダである。第３レンズホルダ３１には直進ガイドバー３２が設けられている。直進ガイドバー３２は、第２レンズホルダ２１のスリーブに嵌合し、第２レンズホルダ２１に対して光軸方向に移動可能にガイドされる。３３はフォーカスモータで、第３レンズホルダ３１に固定されている。フォーカスモータ３３の出力軸にはリードスクリュー３４が設けられており、駆動源部であるフォーカスモータ３３を駆動するとリードスクリュー３４が回転する。リードスクリュー３４はモータ３３から被写体側に向けて延出している。第３レンズホルダ３１は、回転カム環４０に係合していないので、回転カム環４０の回転力を直接的に受けることはないが、回転カム環４０の回転による第２レンズホルダ２１の光軸方向の移動に伴って、光軸方向に移動する。後述の沈胴状態にする際、このような移動が行われる。
【００１７】
リードスクリュー３４には、係合部材であるところのナットまたはラック２３が係合している。ナットまたはラック２３は、第２レンズホルダ２１に設置されており、第２レンズホルダ２１に対して、光軸方向の移動が規制されると共に回転が規制されている。４１は地板であり、回転カム環４０を回転可能に保持する。本実施形態では、地板４１には、撮像素子４２が保持されている。交換レンズの場合であれば、通常、撮像素子４２はカメラボディ側に設けられる。
【００１８】
上記構成において、鏡筒繰り出し状態でフォーカスモータ３３を駆動すると、リードスクリュー３４の進角に従って第２レンズホルダ２１と第３レンズホルダ３１が相対的に光軸方向に移動する。このとき、第２レンズホルダ２１は前述の通り回転カム環４０にカム係合しており、光軸方向の位置がカム溝によって決まっている。従って、フォーカスモータ３３を駆動すると、第２レンズホルダ２１に対して、第３レンズホルダ３１がフォーカスモータ３３とガイドバー３２ごと一体的に光軸方向に移動する。第３レンズ群３０を無限遠位置に合わせると図２の状態となり、第３レンズ群３０を至近位置に合わせると図３の状態となる。
【００１９】
鏡筒を沈胴する際には、まずフォーカスモータ３３を駆動して第３レンズ群３０を繰り出して第２レンズ群２０に接近させ、次に前記変倍用モータにより回転カム環４０を回して第１レンズ群１０と第２レンズ群２０を沈胴させる。第１レンズホルダ１１と第２レンズホルダ２１はカム環４０にカム係合しており、カム環４０を回すと光軸方向に移動するが、第１レンズ１０と第２レンズ２０の移動量はそれぞれ第１レンズ用カム軌跡と第２レンズ用カム軌跡により決定されている。
【００２０】
図４は、レンズ鏡筒１を有する撮像装置５０の斜視図である。図４に示されるように、本実施形態の撮像装置５０は、撮像装置本体５１とこの本体５１に取り付けられたレンズ鏡筒１とを備えて構成される。撮像装置５０の正面には、被写体の構図を決定するファインダ対物レンズ５７、測光動作や測距動作を行う際の光源の補助を行う補助光手段５２、ストロボ５３、レンズ鏡筒１が設けられている。本体５１の上面には、レリーズボタン５４、ズーム切換えスイッチ５５、電源切換えボタン５６が設けられている。また、撮像装置本体５１の背面には不図示の液晶表示装置を備える。本実施形態において、レンズ鏡筒１は、沈胴状態（図４の状態）と繰り出し状態（撮影状態）との間で移動可能である。
【００２１】
本実施形態の効果について説明する。上記特許文献１に記載の構成は、フォーカスモータを第２レンズホルダ（中間のレンズホルダ）に設け、リードスクリューを像面側に向けて伸ばしている。フォーカスモータの本体部が、正面の投影において、第１レンズ群（被写体側のレンズ群）のレンズもしくはレンズホルダとオーバーラップしている場合、フォーカスモータが第１レンズ群に干渉しないようにする必要がある。そのため、沈胴状態と繰り出し状態の何れにおいても、第１レンズ群よりも像面側に配置する必要がある。よってフォーカスモータの本体部とリードスクリュー部を合わせた長さに制約が生じ易い。
【００２２】
本実施形態では、図１に示す通り、フォーカスモータ３３の本体部（コイルとロータを収納する本体部）と第１レンズ群１０のレンズホルダ１１が正面の投影においてＸの量だけオーバーラップする。また、第１レンズ群１０のレンズもしくはレンズ嵌合部の外径より外側（半径方向外側）にリードスクリュー３４の先端部を配置し、沈胴状態でリードスクリュー３４の先端部が光軸方向に第１レンズ群１０とオーバーラップする長さに設定されている。スクリュー長のうち、第１レンズ群１０よりも像面側の領域の長さをＡ、第１レンズ群１０と光軸方向でオーバーラップする領域の長さをＢとする。前記特許文献１に記載の構成ではスクリュー長はＡの長さしか取れないが、本実施形態の構成では、リードスクリュー３４をＡ＋Ｂの長さとすることができる。そのため、合焦ストローク範囲を広くとったり、光学設計の自由度が増したりするなどの効果が得られる。また本実施形態では、モータ３３を第３レンズホルダ３１で支持するので、上記特許文献２に記載のモータ用地板のフォーカス枠に相当する部品が不要である。さらに、第３レンズホルダ３１については、フォーカス枠用のカム溝もカム環４０に設ける必要が無く、その分カム溝の本数が減るため、カム溝レイアウトにおける制約が軽減される。
【００２３】
本発明において、上記実施形態の他に、以下のような変更ないし変形形態も可能である。モータは中間の第２レンズ群の枠体に設置することもできる。ただし、この場合は、モータを設置する中間の枠体より後ろのフォーカスレンズのフォーカスストロークを充分に伸ばすことは容易ではなくなる。その点、上記実施形態のようにモータを撮像素子側の第３レンズ群の枠体に設置すれば、部品点数を増やすこと無く後ろのフォーカスレンズを広い合焦ストローク範囲において駆動可能になる。
【００２４】
また、リードスクリュー付きモータは、駆動源となる比較的径の大きい大径部と、ストロークの長さ分に渡り駆動源の駆動力を伝達する伝達部を含むアクチュエータに置き換えことができる。こうしたアクチュエータとしては、圧電素子の振動子を積層した駆動源部と該駆動源部に係合して相対的に光軸方向に摺動するスライダーとを含むリニア式の超音波モータなどがある。この場合、第２の枠体が駆動源部（圧電素子の部分）と伝達部（スライダー）の一方を保持する。そして、第１の枠体（上記第３レンズホルダ３１に相当）は、アクチュエータを駆動すると、駆動源部と伝達部の他方と光学素子とが一体的に移動するように駆動源部と伝達部の他方と光学素子とを保持する。こうした構成でも、上記実施形態と同様な効果を奏することができる。例えば、第１の枠体（上記第３レンズホルダ３１に相当）が伝達部（スライダー）を保持する構成では、伝達部を第１の枠体から被写体側に向けて延出して、レンズストロークを稼ぐことができる。この場合、駆動源部と第１レンズ群１０のレンズホルダ１１が正面の投影においてＸの量だけオーバーラップする。また、第１レンズ群１０のレンズもしくはレンズ嵌合部の外径より外側（半径方向外側）にスライダーの先端部を配置し、沈胴状態でスライダーの先端部が光軸方向に第１レンズ群１０とオーバーラップする長さに設定されている。
【００２５】
また、中間の第２の枠体には、実用上は光学素子が設置される必要は無い。ただし、部品点数を減らしながらレンズストロークを稼ぐためには、上記実施形態のように光学素子を設けるのが良い。
【符号の説明】
【００２６】
１：レンズ鏡筒、２０：第２レンズ群、２１：第２レンズホルダ（第２の枠体）、２３：係合部材（ナットまたはラック）、３０：第３レンズ群（光学素子、焦点調節用レンズ）、３１：第３レンズホルダ（第１の枠体）、３３：フォーカスモータ（リードスクリュー付きモータ）、３４：リードスクリュー、４０：回転カム環（カム機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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