JP2013003452A - レンズ鏡筒およびカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能で、高精度で組立容易なレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、カム筒と、レンズを含み、カム筒の内径に第１のカムフォロワにより保持され、カム筒の回転により光軸方向に移動可能な鏡筒と、カム筒の内径に第２のカムフォロワにより保持され、鏡筒に対して相対移動可能な移動筒と、鏡筒または移動筒の一方に保持されたシリンダ本体、鏡筒または移動筒の他の一方に保持されてシリンダ本体に対し直進移動可能なスライダ、および、シリンダ本体およびスライダの内部に設けられた圧縮コイルスプリングを備えて構成されたスプリングユニットとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、焦点調節動作が可能なレンズ鏡筒に関する。

従来から、焦点調節動作を行うために、カムにカムフォロワを係合させてレンズ群を移動させるレンズ鏡筒がある。このとき、カムとカムフォロワとの間に嵌合ガタが存在すると、レンズ群が不安定に傾く等の現象が生じ、レンズ鏡筒の精度が劣化して所望の光学性能を得ることができない場合がある。このため、レンズ群同士の動作や姿勢変動による傾きを抑制するため、レンズ群間にコイルバネなどの付勢部材を配置して片寄せすることにより、カムとカムフォロワとの間の嵌合ガタを除去したレンズ鏡筒がある。

特許文献１には、固定部と移動群との間に圧縮コイルバネを配置してコイルバネのコイル端を当接部材に係合させることで、カムとカムフォロワの回転方向のガタを除去する構成が開示されている。特許文献２には、二つの移動群に複数の引張りコイルバネを係合させて互いに引き合うことで、カムとカムフォロワのガタを防止する構成が開示されている。

実開平０６−０２５８１８号公報 特開２０００−０７５１９１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、付勢部材である圧縮コイルバネを配置するため、レンズ群の外径と鏡筒の内径の間に光軸周りに全周つながる圧縮コイルバネのスペースが必要となる。このため、レンズユニット全体の小型化という要求を満たすことが困難である。また、特許文献２の構成に表される構成では、引張りコイルバネの端部をレンズ鏡筒に結合させるため、引張りコイルバネのフックをレンズ鏡筒に引っ掛ける作業とそのスペースが必要となる。

そこで本発明は、小型化が可能で、高精度で組立容易なレンズ鏡筒を提供する。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、カム筒と、レンズを含み、前記カム筒の内径に第１のカムフォロワにより保持され、該カム筒の回転により光軸方向に移動可能な鏡筒と、前記カム筒の内径に第２のカムフォロワにより保持され、前記鏡筒に対して相対移動可能な移動筒と、前記鏡筒または前記移動筒の一方に保持されたシリンダ本体、該鏡筒または該移動筒の他の一方に保持されて該シリンダ本体に対し直進移動可能なスライダ、および、該シリンダ本体および該スライダの内部に設けられた圧縮コイルスプリングを備えて構成されたスプリングユニットとを有する。

本発明の他の側面としてのカメラシステムは、撮像装置本体と、前記撮像装置本体に対して交換可能に取り付けられる前記レンズ鏡筒とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、小型化が可能で、高精度で組立容易なレンズ鏡筒を提供することができる。

本実施例におけるレンズ鏡筒の断面図である。 本実施例におけるレンズ鏡筒の部分分解図である。 本実施例におけるレンズ鏡筒のＷＩＤＥ状態の拡大断面図である。 本実施例におけるレンズ鏡筒のＴＥＬＥ状態の拡大断面図である。 本実施例におけるスプリングユニットの断面図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。本実施例のレンズ鏡筒は、不図示のカメラ本体（撮像装置本体）に交換可能に取り付けられることにより、カメラシステムとして用いられる。

図１は本実施例におけるレンズ鏡筒１００の断面図、図２はレンズ鏡筒１００の部分分解図、図５（ａ）〜（ｃ）はレンズ鏡筒１００に設けられたスプリングユニット５０の断面図である。図１において、レンズ鏡筒１００は、カメラ本体（不図示）に取り付けるためのマウント２を有し、マウント２にはカメラ本体とレンズ鏡筒１００との間の通信を行うためのコネクタ２６が設けられている。マウント２は、マウントリング３を挟みつつ固定筒１にビスにより取り付けられ、固定筒１は案内筒４にビスにより固定される。

案内筒４は、その外径にカム筒５が嵌合しており、バヨネット係合により光軸ＯＡの位置（光軸位置）を保持したまま定位置回転が可能に構成されている。またカム筒５の外径には、直進筒６が１群コロ７により保持され、さらに直進筒６には１群レンズを含む１群鏡筒９が保持されている。直進筒６は、カム筒５の回転により、光軸ＯＡの方向（光軸方向）に直進移動する。

案内筒４の内径には、２群移動筒１０がカムフォロワ（不図示）により保持されている。また２群移動筒１０の内径には、フォーカスカム環１１がカムフォロワ（不図示）により保持されている。さらに、フォーカスカム環１１の内径には、２群レンズを含む２群鏡筒１２が一体的に保持されている。カム筒５の回転により、２群移動筒１０は回転しつつ光軸方向にも移動する。またフォーカスカム環１１は、２群移動筒１０の内周部に取り付けられたカムフォロワ（不図示）と係合して回転することにより、フォーカスカム１１ａに沿って光軸方向にも移動する。また、案内筒４の内径には、サブカム筒８が案内筒４とカム筒５にカムフォロワ（不図示）が係合することにより保持され、カム筒５の回転によりサブカム筒８（カム筒）が回転しつつ光軸方向に進退する。

サブカム筒８の内径には、３群レンズ（レンズ）を含む３群鏡筒１３（鏡筒）が第１のカムフォロワ（不図示）により保持され、サブカム筒８が回転移動することにより、サブカム筒８の光軸方向の移動量と同量だけ直進移動する。また３群鏡筒１３には、３群鏡筒１３の直進移動により開口径が変化するように構成された副絞りユニット１４ｂと、一体的に構成された絞りユニット１４ａとが取り付けられ、フレキシブル印刷配線板１４ｃ（図２）により制御基板２７に接続されている。さらにサブカム筒８の内径には、４群移動筒１５（移動筒）が第２のカムフォロワ（不図示）により保持され、サブカム筒８に設けられたカムと案内筒４に設けられた直進溝とに係合することにより、サブカム筒８の移動と合成された量だけ光軸方向に移動する。また４群移動筒１５には４群連絡筒１６が保持されている。さらに４群連絡筒１６には、４群レンズを含む４群鏡筒１７が固定されている。案内筒４にはさらにフォーカスユニットベース３０が保持され、フォーカスユニットベース３０は振動波モータを含むフォーカス駆動ユニットの本体部品として構成されている。フォーカス駆動ユニットの構成に関する説明は省略する。

固定筒１の外径側には、ズーム操作環２４が固定筒１と嵌合をとりつつバヨネット結合され、定位置回転可能に構成されている。また、ズーム操作環２４に一体的に取り付けられたズームキー（不図示）が固定筒１の回転領域を制限する当接部に当接することにより、回転領域が制限されている。このため、ズーム操作環２４は、所定の回転領域でのみ回転可能に構成されている。

フォーカスユニットベース３０の１群鏡筒９側にはフォーカス操作環２１が配置され、フォーカス操作環２１はフォーカスユニットベース３０に固定された定位置コマ（不図示）と係合することにより定位置回転を行う。またフォーカス操作環２１は、マニュアル連絡環３１と回転方向に係合し、フォーカス操作環２１を手動操作することによりマニュアル連絡環３１を回転させることが可能である。さらに、フォーカスユニットベース３０の１群鏡筒９側先端には、補強リング１９を挟持しつつフロントリング１８および化粧リング２０が固定されている。

図２は、レンズ鏡筒１００における３群鏡筒１３および４群鏡筒１７の周囲の構成を示す部分分解図である。図２に示されるように、３群鏡筒１３には絞りユニット１４が固定されている。１４ｃは、絞りユニット１４と制御基板２７とを電気的に接続するためのフレキシブル印刷配線板である。また３群鏡筒１３には、スプリングユニット５０を保持するための保持部１３ａが設けられている。保持部１３ａは、３群鏡筒１３のカムフォロワ保持部（不図示）の間であって、かつ、フレキシブル印刷配線板１４ｃと干渉しない光軸周りの位置に３箇所設けられている。すなわちスプリングユニット５０は、光軸直交方向における光軸からの高さが光軸方向に配置されたフレキシブル印刷配線板１４ｃと同じ高さで、かつ、光軸周方向においてフレキシブル印刷配線板１４ｃと異なる位置に配置されている。このため、フレキシブル印刷配線板１４ｃとスプリングユニット５０の干渉を回避することができる。また、４群移動筒１５には、３群鏡筒１３に保持されたスプリングユニット５０が当接する当接部１５ａが、光軸周りの位置に３箇所設けられている。

次に、図５を参照して、スプリングユニット５０の構成について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、スプリングユニット５０の各圧縮状態における断面図である。図５（ａ）は、スプリングユニット５０をレンズ鏡筒１００に組み込む前の状態であるスプリングユニット５０の自由状態を示す。図５（ｂ）は、ＷＩＤＥ状態（広角状態）でのスプリングユニット５０の状態を示す。図５（ｃ）は、ＴＥＬＥ状態（望遠状態）でのスプリングユニット５０の状態を示す。

図５（ａ）〜（ｃ）において、５０ａはシリンダ本体、５０ｂはスライダ、５０ｃは圧縮コイルスプリングである。このようにスプリングユニット５０は、シリンダ本体５０ａ、スライダ５０ｂ、および、圧縮コイルスプリング５０ｃを備えて構成される。シリンダ本体５０ａは、３群鏡筒１３に設けられた保持部１３ａに保持されている。スライダ５０ｂは、４群移動筒１５（４群鏡筒）に設けられた当接部１５ａに当接（保持）されてシリンダ本体５０ａに対し直進移動可能に構成されている。圧縮コイルスプリング５０ｃは、シリンダ本体５０ａおよびスライダ５０ｂの内部に設けられている。

圧縮コイルスプリング５０ｃは、シリンダ本体５０ａに挿入され、スライダ５０ｂが圧縮コイルスプリング５０ｃの自由長を圧縮した状態でシリンダ本体５０ａに組み込まれている。スライダ５０ｂがシリンダ本体５０ａに組み込まれた後、シリンダ本体５０ａの口元部を加締めている。このため、スライダ５０ｂがシリンダ本体５０ａから外れることはない。図５（ａ）と図５（ｂ）とを比較してわかるように、圧縮コイルスプリング５０ｃの自由長は、ＷＩＤＥ状態での圧縮コイルスプリング５０ｃの長さよりも僅かに長くなるように構成されている。このように、スプリングユニット５０の自由長は、３群鏡筒１３（第１の部材）と４群移動筒１５（第２の部材）との間の最大間隔（図５（ｂ）のＷＩＤＥ状態）よりも長い。また、スプリングユニット５０の最大圧縮時の長さは、３群鏡筒１３と４群移動筒１５との間の最少間隔（図５（ｃ）のＴＥＬＥ状態）よりも短い。このような構成により、スプリングユニット５０は３群鏡筒１３と４群移動筒１５の可動範囲を制限することはない。このため、３群鏡筒１３と４群移動筒１５の間の可動範囲において、スプリングユニット５０の付勢力が常に働くようにしつつ、レンズ鏡筒１００の組立を容易にすることができる。また、圧縮コイルスプリング５０ｃの自由長は、シリンダ本体５０ａに対するスライダ５０ｂの最大可動範囲よりも長い。このため、内包される圧縮コイルスプリング５０ｃの自由長を確保してもスプリングユニット５０自体の自由長を制限することが可能であり、レンズ鏡筒１００の組立容易性をさらに向上させることができる。

図３は、レンズ鏡筒１００がＷＩＤＥ状態の場合における３群鏡筒１３、４群移動筒１５、および、スプリングユニット５０の状態を示す拡大断面図である。図４は、ＴＥＬＥ状態の場合における同部分の拡大断面図である。図２乃至図４に示されるように、３群鏡筒１３（保持部１３ａ）はシリンダ本体５０ａを保持し、４群移動筒１５（当接部１５ａ）にはシリンダ本体５０ａの内周で伸縮するスライダ５０ｂの端面が当接して保持される。

本実施例のスプリングユニット５０は、第１の部材である３群鏡筒１３と、第１の部材に対して相対移動可能な第２の部材である４群移動筒１５との間に保持されている。第１の部材としては、移動部材又は固定部材のいずれでもよい。また本実施例では、シリンダ本体５０ａが第１の部材である３群鏡筒１３に保持され、スライダ５０ｂが第２の部材である４群移動筒１５に保持されているが、これに限定されるものではない。シリンダ本体５０ａを第１の部材または第２の部材の一方で保持し、スライダ５０ｂを第１の部材または第２の部材の他の一方で保持されるように構成されていればよい。

次に、撮影者がレンズ鏡筒１００のズーム動作を行った場合（ズーム操作環２４が操作された場合）の動作について説明する。図１において、ズーム操作環２４が操作されると、その回転力はズームキー（不図示）を介してカム筒５へ伝達され、カム筒５はバヨネット結合している案内筒４の外径で定位置回転を行う。またカム筒５の外径には、直進筒６が１群コロ７により保持され、さらに直進筒６には１群レンズを含む１群鏡筒９が保持されているため、１群鏡筒９はカム筒５の回転により光軸方向に直進移動を行う。

案内筒４の内径には、２群移動筒１０がカムフォロワ（不図示）により保持され、また２群移動筒１０の内径には、フォーカスカム環１１がカムフォロワ（不図示）により保持されている。さらにフォーカスカム環１１の内径には、２群レンズを含む２群鏡筒１２が一体的に保持されている。カム筒５の回転により、案内筒４に設けられたカム（不図示）に沿って２群移動筒１０は回転しつつ光軸方向にも移動する。このとき、キー係合部材（不図示）がフォーカスキー（不図示）と係合しているため、フォーカスカム環１１と一体的に保持されている２群鏡筒１２は、フォーカスカム１１ａの移動量に従って光軸方向に直進移動する。

案内筒４の内径には、サブカム筒８が、案内筒４に設けられたカムとカム筒５に設けられたカムに対しカムフォロワ（不図示）が係合することにより保持され、カム筒５の回転によりサブカム筒８が回転しつつ光軸方向に進退する。サブカム筒８の内径には、３群レンズを含む３群鏡筒１３が、案内筒４に設けられたカムとカム筒５に設けられた直進溝に対しカムフォロワ（不図示）により保持される。そして、サブカム筒８が回転移動することにより、サブカム筒８の光軸方向の移動量と同量だけ直進移動する。３群鏡筒１３に、絞りユニット１４ａとともに一体的に固定された副絞りユニット１４ｂは、案内筒４に設けられたカムにより３群鏡筒１３の直進移動により開口径が変化し、不要光束をカットする。

またサブカム筒８の内径には、４群移動筒１５が、カムフォロワ（不図示）により保持され、サブカム筒８に設けられたカムと案内筒４に設けられた直進溝とに係合することにより、サブカム筒８の移動と合成された量だけ光軸方向に移動する。また４群移動筒１５には４群連絡筒１６が保持され、４群連絡筒１６には４群レンズを含む４群鏡筒１７が固定されている。さらに、４群移動筒１５には３群鏡筒１３に保持されたスプリングユニット５０のスライダ５０ｂが当接し、可動範囲全域において３群鏡筒１３と４群移動筒１５とが互いに離れる方向に付勢力を働かせることで、カムとカムフォロワの間の嵌合ガタを除去している。このようなズーム操作環２４の回転動作により、１群鏡筒９、２群鏡筒１２、３群鏡筒１３、および、４群鏡筒１７はそれぞれ、互いの間隔を変えつつ直進移動し、焦点距離を変化させることが可能となる。

次に、撮影者がフォーカス操作環２１を操作した場合について再度説明する。フォーカス操作環２１は、フォーカスユニットベース３０の外径で定位置回転する構造を有し、撮影者がフォーカス操作環２１を回転させることにより、合焦位置を変化させることが可能である。フォーカス操作環２１の回転力は、フォーカス駆動ユニットの差分作動機構を介してフォーカスキー（不図示）を回転させるように働く。フォーカスキーは、キー係合部材（不図示）を介して、フォーカスカム環１１に一体的に保持された２群鏡筒１２（合焦レンズ群）をフォーカスカム１１ａに沿って回転移動させ、他のレンズ群に対し間隔を変化させることで合焦位置を調節可能としている。

次に、撮影者がカメラ本体（撮像装置本体）を操作し、カメラ本体からの駆動情報に基づいて、オートフォーカスでフォーカス駆動ユニットを動作させる場合のレンズ鏡筒１００の動作について説明する。フォーカス駆動ユニットの内部には前述の振動波モータが設けられており、振動波モータは、カメラ本体からの信号に基づいて、レンズ鏡筒１００の内部で演算処理された信号により駆動される。振動波モータの回転力は、差分作動機構を介してフォーカスキー３６を回転させるように働く。そして、撮影者がフォーカス操作環２１を回転させた場合と同様の作用により、２群鏡筒１２（合焦レンズ群）はフォーカスカム環１１に設けられたフォーカスカム１１ａに沿って回転進退し、自動合焦を行う。

本実施例において、スプリングユニット５０は、３群鏡筒１３および４群移動筒１５に対して光軸周りに３箇所配置しているが、これに限定されるものではない。スプリングユニット５０を３箇所よりも多くまたは少なく配置してもよい。また本実施例では、光軸周りにおける３箇所のカムとカムフォロワにより移動群を保持しているが、例えばバーとスリーブによる保持機構を用いて、バーに近接させた１箇所のみでガタを効果的に除去することができる。また、シリンダ本体を固定部に保持し、シリンダ自体に移動する鏡筒が保持される構成とすることにより、鏡筒の短縮時に全長自体を短縮可能なレンズ鏡筒を構成することができる。

本実施例によれば、嵌合ガタにより生じるレンズ群の傾きを抑制する機構を小型で容易に実現することができる。このため本実施例によれば、小型化が可能で、高精度で組立容易なレンズ鏡筒を提供することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１３…３群鏡筒
１５…４群移動筒
５０…スプリングユニット
５０ａ…シリンダ本体
５０ｂ…スライダ
５０ｃ…圧縮コイルスプリング
１００…レンズ鏡筒

Claims (5)

1. カム筒と、
   レンズを含み、前記カム筒の内径に第１のカムフォロワにより保持され、該カム筒の回転により光軸方向に移動可能な鏡筒と、
   前記カム筒の内径に第２のカムフォロワにより保持され、前記鏡筒に対して相対移動可能な移動筒と、
   前記鏡筒または前記移動筒の一方に保持されたシリンダ本体、該鏡筒または該移動筒の他の一方に保持されて該シリンダ本体に対し直進移動可能なスライダ、および、該シリンダ本体および該スライダの内部に設けられた圧縮コイルスプリングを備えて構成されたスプリングユニットと、を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記スプリングユニットは、光軸直交方向における光軸からの高さが光軸方向に配置されたフレキシブル印刷配線板と同じ高さで、かつ、光軸周方向において該フレキシブル印刷配線板と異なる位置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。
3. 前記スプリングユニットの自由長は、前記鏡筒と前記移動筒との間の最大間隔よりも長く、
   前記スプリングユニットの最大圧縮時の長さは、前記鏡筒と前記移動筒との間の最少間隔よりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記圧縮コイルスプリングの自由長は、前記シリンダ本体に対する前記スライダの最大可動範囲よりも長いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 撮像装置本体と、
   前記撮像装置本体に対して交換可能に取り付けられる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒と、を有することを特徴とするカメラシステム。