JP2014170177A - 光学素子移動機構、光学装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本件発明は、簡易な構成で操作環の回動量を異なる回動量に変換することが可能なカム駆動方式の光学素子移動機構、光学装置及び撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】上記課題を解決するため、操作環１０と光学素子保持枠２０との間に設けられるカム筒３０と、カム筒３０及び光学素子保持枠２０に設けた繰出用カムピン２５及び繰出用カム溝３２により光学素子保持枠２０を軸方向に移動させる繰出カム機構と、操作環１０の内周面に設けられる所定の勾配を有する第一カム溝１４と、カム筒３０の周面に設けられる直進溝３１と、光学素子保持枠２０の外周面に設けられ、第一カム溝１４とは向きと大きさの異なる勾配を有する第二カム溝２４と、これら１４、２４、３１に挿入される連結カムピン２５とを有し、操作環１０とは異なる回動量でカム筒３０を回動させる回動量変換機構とを備えることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本件発明は、光学素子を軸方向に移動させるために用いる光学素子移動機構、この光学素子移動機構を備えた光学装置及び撮像装置に関し、特に高精度の位置調整が要求されるフォーカスレンズ等の光学素子を軸方向に移動させるために用いる光学素子移動機構、この光学素子移動機構を備えた光学装置及び撮像装置に関する。

従来より、操作環のマニュアル操作により焦点位置を調節可能にしたマニュアルフォーカス機能を備えた撮像装置が知られている。この種の撮像装置のレンズ鏡筒は、撮像装置本体に固定される固定筒と、固定筒の外側に配置され、固定筒に対して回動可能に設けられる操作環と、固定筒の内側に配置され、固定筒の軸方向に移動可能に設けられたレンズ保持枠と、操作環の回動量に応じてレンズ保持枠を移動させるためのレンズ移動機構とを備えて構成される。レンズ移動機構として、例えば、操作環の内周面に形成された所定の勾配を有するカム溝と、レンズ保持枠に設けられたカムピンと、固定筒の周面に形成された軸方向に平行な直進溝等によって構成されるカム機構が採用される。カムピンは直進溝を介して、操作環のカム溝に挿入される。操作環が回動すると、レンズ保持枠に設けられたカムピンが、操作環に形成されたカム溝によりその周面に沿って相対的に移動すると共に、固定筒に形成された直進溝に案内されながら軸方向に移動する。カムピンはレンズ保持枠に固定されているため、カムピンの移動に伴い、レンズ保持枠は操作環の回動量に応じて軸方向に所定量移動する。このようなカム機構を用いたレンズ移動機構は、簡易な構成でレンズを軸方向に移動させることができるため、種々のレンズ鏡筒に広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記カム機構では、レンズの傾斜を抑制し、レンズを軸方向に円滑に移動させるため、レンズ保持枠の外周面には複数本のカムピンが設けられる。一般には、３本のカムピンをレンズ保持枠に設けたいわゆる３点吊り方式が採用される。このとき、各カムピンは、レンズ保持枠の周面において、軸方向において同位置に、且つ、軸に直交する方向に１２０°の等間隔で配置される。また、操作環及び固定筒には、カムピンと同じ数のカム溝及び直進溝が設けられる。ここで、単焦点レンズの場合、焦点距離は固定されているため、焦点位置を調節する際のレンズの移動量は僅かである。このため、カム溝の勾配（傾斜角度）も小さくする必要がある。このとき、カムピンの数に応じて複数のカム溝を周面に設けるには、カム溝同士の連通を抑制するため、カム溝の周方向（軸と直交する方向）の長さには制約が生じる。例えば、カム溝の周方向における長さをカム溝の両端部と軸とをそれぞれ結んだ２本の直線によって形成される角度で表すものとする。この場合、上記３点吊り方式を採用したときは、各カム溝の周方向における長さは８０°〜１１０°の範囲内に制約される。操作環の最大回動量は、カム溝の周方向における長さと同じであるため、操作環の最大回動量も光軸を中心として８０°〜１１０°の範囲内にする必要がある。このため、上記レンズ移動機構の場合、操作環の単位回動角度当たりのレンズの移動量を小さくするには限界があり、焦点位置の微細な調節を行うことは困難であった。

そこで、例えば、非特許文献１に記載のレンズ移動機構では、操作環と、レンズ移動機構との連結部位に主鏡筒に固定した変速機構を設け、この変速機構によって変速量によって、レンズ鏡筒内におけるレンズ移動用のカム筒の回動角度と、操作環の操作角度との比率を変化させている。例えば、操作環の回動量に対して、カム筒の回動量を所定の比率で小さくすることにより、操作環の単位回動角度当たりのレンズの移動量を小さくすることができ、焦点位置の微細な調節が可能になる。

特開２００４−８５７０９号公報

発明協会公開技報公技番号２００９−５０６２０３号

しかしながら、上記非特許文献１に記載のレンズ移動機構では、操作環とレンズ移動機構とをギア部材を用いた変速機構により連結しているため、レンズ鏡筒の拡径化及び重量増加を避けることができない。さらに、部品点数も増加するため、組立作業の煩雑化及びコスト増を招く。一方、従来、焦点調節時等のレンズの移動量が微小である場合には、ヘリコイド方式が採用されている。ヘリコイド方式を採用した場合、操作環の単位回動量当たりのレンズの移動量を小さくすることができ、焦点位置の微細な調節が可能になる。しかしながら、ヘリコイド方式を採用する場合、操作環やレンズ保持枠等の周面に複数条のネジ溝を微細なピッチで形成する必要がある。このため、操作環やレンズ保持枠等に対する高い加工精度が要求され、コスト増を招く。

そこで、本件発明は、簡易な構成で操作環の回動量を異なる回動量に変換することが可能なカム駆動方式の光学素子移動機構、光学装置及び撮像装置を提供することを課題とする。

本発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下の光学素子移動機構、光学装置及び撮像装置を採用することで上記課題を達成するに到った。

本件発明に係る光学素子移動機構は、鏡筒の外側に設けられた操作環を軸周りに回動させることにより、鏡筒の内側に収容された光学素子保持枠を軸方向に移動させる光学素子移動機構であって、当該操作環と当該光学素子保持枠との間に軸周りに回動可能に設けられるカム筒と、当該光学素子保持枠の外周面に設けられる繰出用カムピン及び当該カム筒の内周面に設けられる繰出用カム溝により、当該カム筒の回動量に応じて前記光学素子保持枠を軸方向に移動させる繰出カム機構と、当該操作環の回動に伴って、当該操作環とは異なる回動量で当該カム筒を回動させるための回動量変換機構とを備え、当該回動量変換機構は、前記操作環の内周面に設けられ、軸方向において所定の勾配を有する第一カム溝と、前記カム筒の周面に設けられ、軸方向に平行であり、且つ、厚さ方向に貫通する直進溝と、前記光学素子保持枠の外周面に設けられ、軸方向において、第一カム溝とは向きと大きさの異なる勾配を有する第二カム溝と、前記直進溝に挿入されると共に、一端が前記第一カム溝に、他端が前記第二カム溝に挿入される連結カムピンとを有することを特徴とする。

本件発明に係る光学素子移動機構において、 前記繰出カム機構は、前記繰出用カムピン及び前記繰出用カム溝を複数対備え、各繰出用カム溝は、軸方向において互いに重なり合わないように前記カム筒の内周面に設けられることが好ましい。

本件発明に係る光学素子移動機構において、前記繰出用カム溝の軸方向における勾配は、前記光学素子保持枠の外周面に設けられた前記第二カム溝の勾配と同じ向きであり、且つ、異なる大きさであることが好ましい。

本件発明に係る光学素子移動機構では、軸方向において、前記繰出用カム溝の長さと、前記直進溝の長さとは異なることが好ましい。

本件発明に係る光学素子移動機構において、軸に対して直交する方向において、前記繰出用カム溝の長さと、前記第二カム溝の長さとが一致することが好ましい。

本件発明に係る光学素子移動機構において、前記操作環の内周面に設けられた第一カム溝の一端は当該操作環の端面まで延在し、当該操作環の端面には当該第一カム溝に連通する開口が形成されていることが好ましい。

本件発明に係る光学素子移動機構において、前記光学素子保持枠は、前記操作環の内側に収容されると共に、前記繰出用カムピンと、前記第二カム溝とがその外周面に設けられた操作環内被収容部と、当該操作環内被収容部よりも外径が小さく、軸方向において当該操作環の外側に突出して前記固定筒の内側に収容されると共に、その外周面に回動規制コマが設けられた固定筒内被収容部とを備え、前記操作環は、その前記固定筒側の端部に直進移動規制コマを備え、前記固定筒は、軸方向と平行に形成された直進案内溝と、軸方向と直交する方向に周面に沿って形成された回動案内溝とを備え、前記直進案内溝には前記回動規制コマが挿入され、前記回動案内溝には前記直進移動規制コマが挿入されることが好ましい。

本件発明に係る光学素子移動機構において、前記操作環が回動したときに前記カム筒の軸方向の移動が規制されていることが好ましい。

本件発明に係る光学素子移動機構において、前記回動量変換機構は、前記操作環の回動量を小さく変換して前記カム筒を回動させることが好ましい。

本件発明に係る光学装置は、上記記載の光学素子移動機構を備え、前記操作環を軸周りに回動させることにより、前記光学素子保持枠に保持させた光学素子を軸方向に移動させることを特徴とする。

本件発明に係る撮像装置は、上記光学装置と、撮像素子とを備えたことを特徴とする。

本件発明によれば、操作環を軸周りに回動させることにより、光学素子保持枠を軸方向に移動させることができる。ここで、本件発明では、操作環と光学素子保持枠との間に、軸周りに回動可能にカム筒を設け、繰出用カム機構によりこのカム筒の回動量に応じて光学素子保持枠を軸方向に移動させている。そして、操作環が回動したとき、回動量変換機構により、操作環の回動量（回動角度）と異なる回動量（回動角度）でカム筒が回動する。例えば、操作環の回動量に対して、カム筒の回動量を小さく変換することにより、操作環を回させたときの回動量が大きい場合でも、前記光学素子保持枠の軸方向の移動量を小さくすることが可能になる。そして、操作環の内周面及びカム筒の外周面にそれぞれ形成する第一カム溝及び第二カム溝の勾配を変化させることにより、操作環の単位回動量当たりの光学素子保持枠の軸方向の移動量を簡易に変更することができる。回動量変換機構は、従来と同様のカム機構を採用したものであるため、本件発明によれば、簡易な構成により、操作環の回動量を異なる回動量に変換することができる。これにより、焦点位置を調節する際の光学素子の移動量が微小である場合であっても、繰出用カム溝同士を連通させることなく、操作環の単位回動量当たりの光学素子保持枠の軸方向の移動量を小さくして、焦点位置の微細な調節を可能にすることができる。

本実施の形態の光学素子移動機構の具体的構成例を示す斜視図である。 本実施の形態の光学素子移動機構の具体的構成例を示す分解斜視図である。 図１に示す光学素子移動装置の側断面図である。 本実施の形態の操作環の外観を示す斜視図（ａ）と、当該操作環の周面を平面状に展開したときの内周面側を示す展開図（ｂ）である。 本実施の形態の光学素子保持枠の外観を示す斜視図（ａ）と、当該光学素子保持枠を平面状に展開したときの外周面側を示す展開図（ｂ）である。 本実施の形態のカム筒の外観を示す斜視図（ａ）と、当該カム筒の周面を平面状に展開したときの外周面側を示す展開図（ｂ）である。 本実施の形態の繰出機構及び回動量変換機構を説明するための図である。 本実施の形態の繰出機構及び回動量変換機構を説明するための他の図である。

以下、本件発明に係る光学素子移動機構、光学装置及び撮像装置の実施の形態を説明する。

１．光学素子移動機構
まず、本件発明に係る光学素子移動機構の実施の形態を図１〜図８を参照しながら説明する。図１は本件実施の形態の光学素子移動機構が設けられる鏡筒１００を示す斜視図であり、図２はその分解斜視図である。本実施の形態の光学素子移動機構は、鏡筒１００の外側に設けられた操作環１０を軸周りに回動させることにより、鏡筒１００の内側に収容される光学素子保持枠２０を軸方向に移動させるために用いられるものである。本実施の形態では、主として、撮像装置のレンズ鏡筒に設けられるレンズ移動機構を例に挙げて説明するものとし、特に、マニュアル操作により焦点位置を調節可能にするためのマニュアルフォーカス機能を実現するためのレンズ移動機構を例に挙げて説明するものとする。

図１及び図２に示すように、当該光学素子移動機構は、この光学素子保持枠２０と操作環１０との間に設けられる軸周りに回動可能なカム筒３０と、当該カム筒３０の回動量に応じて光学素子保持枠２０を軸方向に移動させる繰出カム機構と、当該操作環１０の回動に伴って、当該カム筒３０を当該操作環１０とは異なる回動量で回動させるための回動量変換機構とを備えている。また、本実施の形態では、当該鏡筒１００を撮像装置本体（図示略）に組み付けるための固定筒４０が設けられている。図１に示すように、操作環１０と固定筒４０は軸方向に沿って並んで配置される。当該光学素子移動機構により、操作環１０が図１に示す矢印Ａの方向に回動したとき、光学素子保持枠２０は、固定筒４０側（以下、一端側）から操作環１０側（以下、他端側）に移動する。図１には、この移動方向を矢印Ｂで示している。また、操作環１０が反対側に回動したとき、光学素子保持枠２０は矢印Ｂの逆側の方向、すなわち、他端側から一端側に向かって移動する。以下、固定筒４０、操作環１０、光学素子保持枠２０、カム筒３０の順に当該光学素子移動機構の各構成要素について説明した上で、これらの繰出カム機構及び回動量変換機構についてそれぞれ説明する。なお、固定筒４０、操作環１０、光学素子保持枠２０、カム筒３０のいずれも略円筒形状を呈している。

１−１．構成要素
（１）固定筒４０
まず、固定筒４０について説明する。図２に示すように、固定筒４０の外周面の他端側には、外周面に沿ってリング状の回動案内溝４１が設けられており、この回動案内溝４１が設けられた回動案内部４２の外径は、固定筒本体４３の外径と比較すると拡径されている。図１に示すように、この回動案内部４２は操作環１０内に収容され、操作環１０に固定される直進規制コマ１２が挿入される（図３参照）。当該構成により、上述したとおり、操作環１０は固定筒４０に対して回動可能に係合されると共に、軸方向への移動が規制される。なお、回動案内部４２の外径は、操作環１０の内径と略等しくなるように、それぞれの径が設計される。

また、図１及び図２に示すように、固定筒本体４３の周面には、軸方向に平行であり、且つ、当該固定筒本体４３の厚さ方向に貫通する直進案内溝４４が設けられている。この直進案内溝４４には、光学素子保持枠２０に固定される回動規制コマ４５が挿入される。ここで、図３に、当該鏡筒１００をこの直進案内溝４４を通る直線と、軸ｌとを含む平面で切断したときの側断面を示す。図３に示すように、当該構成により、光学素子保持枠２０は固定筒４０に対して、軸方向に移動可能に支持される。これと同時に、当該光学素子保持枠２０の回動は規制される。なお、固定筒４０の内径と、後述する光学素子保持枠２０の固定筒内被収容部２２の外径とは略等しくなるように、それぞれ径が設計される。

（２）操作環１０
次に、操作環１０について説明する。図２及び図３に示すように操作環１０の周面には、厚さ方向に貫通する直進規制コマ取付孔１１が設けられている。当該直進規制コマ取付孔１１には、図２に示す直進規制コマ１２が挿入され、例えば、ネジ機構等により操作環１０に固定される。当該直進規制コマ１２は、操作環１０の内周面から軸側に向かって突出し、上記固定筒４０に設けられた回動案内溝４１に挿入される。当該操作環１０の繰出開始位置において、図１に示すように、当該直進規制コマ１２と、固定筒４０の上記直進案内溝４４とは、軸方向において同一直線上に配置される。

図４に、操作環１０の外観を示す斜視図（ａ）と、操作環１０の周面を軸方向と平行に切断して、平面状に展開した内周面側の展開図（ｂ）を示す。図１〜図４に示すように、操作環１０の内周面の他端側には環状に内側に突出する係止部材１３が設けられている。図４（ｂ）に示すように当該操作環１０を平面状に展開したとき、係止部材１３は軸方向に対して略垂直方向に延在している。図３に示すように、この係止部材１３にはカム筒３０の他端面が当接される。

また、図２及び図４に示すように、操作環１０の内周面には軸方向において所定の勾配を有する複数本（本実施の形態では３本）の第一カム溝１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が等配置されている。各第一カム溝１４には図２に示す連結カムピン５０の一端が挿入される。第一カム溝１４の勾配は、光学素子保持枠２０に設けられた第二カム溝２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（図５参照））の勾配と共に、操作環１０の回動量に対して、カム筒３０の回動量を変換させる割合等に応じて、宜適切な値に設定することができる。ここで、操作環１０を回動させたときに、各第一カム溝１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）内における連結カムピン５０の移動可能な最大範囲をピン移動範囲と称した場合、一の第一カム溝１４（例えば、１４ｂ）のピン移動範囲の一方の端部が、周方向においてその片側（一の側）に隣接する他の第一カム溝１４（例えば、１４ａ）のピン移動範囲の一部（例えば、他方の端部或いはその中央部）と軸方向において重なり合うように、各第一カム溝１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の勾配及び周方向における長さが設定されていることが好ましい。このとき、一の第一カム溝１４（例えば、１４ｂ）のピン移動範囲の一方の端部が、他の側に隣接する更に別の第一カム溝１４（例えば、１４ｃ）のピン移動範囲の一部（例えば、他方の端部）と軸方向においても重なり合う部分があってもよい。このように各第一カム溝１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の勾配及び周方向における長さを設定することにより、カム筒３０の回動量に制限のある場合であっても、操作環１０の回動量を大きくすることができる。

また、第一カム溝１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の周方向における長さと、上記ピン移動範囲とは必ずしも一致させる必要はない。例えば、図４（ｂ）に示すように、各第一カム溝１４の一端をピン移動範囲を超えて当該操作環１０の端面まで延在させ、操作環１０の一端面にこの第一カム溝１４に連通する開口１５を形成してもよい。このように各第一カム溝１４を操作環１０の端面まで延在させ、操作環１０の一端面に開口１５を設けることにより、光学素子保持枠２０を内側に収容したカム筒３０に対して、連結カムピン５０を第二カム溝２４及び後述の直進溝３１に挿入させた状態で、操作環１０の内側にこれらを収容させる際に、カム筒３０の周面から突出する連結カムピン５０を当該第一カム溝１４に挿入させるために用いられる。また、本実施の形態では、第一カム溝１４は、図４（ｂ）の展開図に示すように、軸方向に所定の勾配を有する直線状の溝に形成されている。但し、本件発明において、第一カム溝１４は、直線状に形成された溝である必要はなく、円弧状、楕円曲線状、二次曲線状等の曲線状に形成された溝であってもよい。この点に関して、第二カム溝２４及び繰出用カム溝の形状についても同様である。

次に、第一カム溝１４の「勾配」について説明する。本件発明において、第一カム溝１４の形状が図４（ｂ）に示すように直線状である場合、軸方向に垂直な直線（Ｘ）と、当該第一カム溝１４によって形成される鋭角（以下、傾斜角度）を「θ_１」とすると、当該第一カム溝１４の勾配とは「ｔａｎθ_１」を指し、操作環１０の単位回動角度当たりの連結カムピン５０の軸方向の移動量を定める。また、本件発明において、第一カム溝１４の形状が曲線状である場合等において、当該第一カム溝１４の「勾配」は所定の関数式等により表されるものであってもよい。例えば、上記展開図（図４（ｂ））において、第一カム溝１４の他端を始点（原点）とし、この始点と交わる軸に平行な仮想的な直線（Ｙ）をＹ軸とし、このＹ軸と上記始点において直交する上記直性（Ｘ）をＸ軸とし、第一カム溝１４内に挿入される連結カムピン５０の座標を（ｘ，ｙ）で表したとき、ｙ＝ｆ（ｘ）の関係があるとする。このとき、当該第一カム溝１４の勾配は、ｙ＝ｆ（ｘ）の一次微分することにより得られる関数ｙ＝ｆ’（ｘ）で表される。これらの点に関して、第二カム溝２４及び繰出用カム溝についても同様である。

（３）光学素子保持枠２０
光学素子保持枠２０は、上述した様に、操作環１０の内側に収容される操作環内被収容部２１と、固定筒内被収容部２２とを備え、これらの内側には光学素子１１０が保持されている（図３参照）。図２に示すように、固定筒内被収容部２２の外周面には回動規制コマ取付孔２３が設けられており、固定筒４０に設けられた上記直進案内溝４４を介して、回動規制コマ４５がこの回動規制コマ取付孔２３に挿入される。そして、回動規制コマ４５は、ネジ機構等により光学素子保持枠２０に固定される。

図５に、光学素子保持枠２０の外観を示す斜視図（ａ）と、光学素子保持枠２０の操作環内被収容部２１の外周面を軸方向と平行に切断して、平面上に展開した外周面側の展開図（ｂ）を示す。なお、図５（ｂ）において、固定筒内被収容部２２の表示は省略している。図５に示すように、光学素子保持枠２０の操作環内被収容部２１の外周面には、軸方向において所定の勾配を有する第二カム溝２４が複数本（本実施の形態では３本）設けられている。この第二カム溝２４の勾配は、第一カム溝１４の勾配とは軸方向における向きも大きさも異なっている。すなわち、第二カム溝２４の傾斜角度をθ_２としたとき、ｔａｎθ_２≠ｔａｎθ_１である。なお、図４（ｂ）に示す操作環１０の展開図は、操作環１０の内周面を示している。図５（ｂ）では光学素子保持枠２０の外周面を示すものであるため、図４（ｂ）と図５（ｂ）とを比較した場合、勾配の向きは一致しているが、後で示す図７及び図８に示すようにこれらの勾配の向きは互いに逆の向きになっている。

また、図５（ａ）に示すように、当該光学素子保持枠２０の操作環内被収容部２１の外周面には、繰出用カムピン２５が設けられている。この繰出用カムピン２５は、次に説明するカム筒３０の内周面に設けられた繰出用カム溝３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）に挿入される。本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、当該繰出用カムピン２５は３本設けられる。

（４）カム筒３０
カム筒３０は、図３に示すように、操作環１０及び光学素子保持枠２０の間に介在し、軸周りに回動可能に設けられる。また、カム筒３０の内径は光学素子保持枠２０の操作環内被収容部２１の外径と略等しく、その外径は操作環１０の内径と略等しく、これらに対して摺動する。さらに、上述したとおり、カム筒３０の他端面は、操作環１０に設けられた係止部材１３に当接しており、カム筒３０の一端面は固定筒４０の他端面に当接している。このため、カム筒３０の軸方向への移動は規制されている。

ここで、図６にカム筒３０の外観を示す斜視図（ａ）と、カム筒３０の周面を軸方向と平行に切断して平面状に展開した内周面側の展開図（ｂ）を示す。図６に示すように、カム筒３０の周面には、軸方向に平行で、且つ、厚み方向に貫通する直進溝３１が等間隔に複数本（本実施の形態では３本）設けられている。この直進溝３１には、図２に示す連結カムピン５０が直進溝３１内を移動可能に挿入される。

また、カム筒３０の周面の一端側には、所定の勾配を有し、且つ、厚さ方向に貫通する繰出用カム溝３２が複数本（本実施の形態では３本）軸方向においてそれぞれ重なり合わないように等配置されている。なお、本実施の形態では、当該繰出用カム溝３２を貫通溝としたが、当該繰出用カム溝３２はカム筒３０の内周面に光学素子保持枠２０に設けられた繰出用カム溝３２が挿入可能に形成されていればよく、貫通溝に限定されるものではない。

この繰出用カム溝３２の傾斜角度をθ_３としたとき、当該繰出用カム溝３２の勾配ｔａｎθ_３は、上記第一カム溝１４の勾配ｔａｎθ_１及び第二カム溝２４の勾配ｔａｎθ_２とはいずれも異なる値であり、光学素子保持枠２０の軸方向における最大移動量に基づいて、適切な値に設定される。また、当該繰出用カム機構の軸方向における勾配の向きは、第二カム溝２４の軸方向における勾配の向きと同じ向きであり、上記第一カム溝１４の軸方向における勾配の向きとは逆向きである。

本実施の形態のように、当該光学素子移動機構が、単焦点レンズの焦点位置をマニュアル操作により調節するためのレンズ移動機構である場合、単焦点レンズの焦点距離は固定されているため、焦点位置を調節する際のレンズ（光学素子１１０）の移動可能範囲、すなわち上記最大移動量は小さい値となる。なお、軸方向における光学素子保持枠２０の軸方向における最大移動量は、この繰出用カム溝３２の勾配ｔａｎθ_３に対して、当該繰出用カム溝３２の周方向の長さを乗じることにより、求めることができる。

このように、繰出用カム溝３２の勾配が小さい場合、当該繰出用カム溝３２の長さによっては、一の繰出用カム溝３２の一端部が、他の繰出用カム溝３２の他端部と連通する恐れがある。このため、当該繰出用カム溝３２の周方向における長さを、当該繰出用カム溝３２の両端と軸とを結ぶ二本の直線によって形成される角度で表した場合、当該繰出用カム溝３２の周方向における長さは８０°〜１１０°の範囲内に制約される。また、本実施の形態において、当該繰出用カム溝３２の周方向における長さと、上記第二カム溝２４の周方向における長さとは等しく、第一カム溝１４の周方向における長さよりは短く構成されている。一方、繰出用カム溝３２の軸方向における長さは、上記カム筒３０に設けられた直進溝３１よりも短く構成されている。

１−２．繰出カム機構
次に、繰出用カム機構について説明する。本実施の形態において、繰出カム機構は、カム筒３０の内周面に設けられた繰出用カム溝３２と、光学素子保持枠２０の操作環１０被収容部の外周面に設けられた繰出用カムピン２５とを備えている。また、上述した通り、カム筒３０の軸方向の移動は規制されており、光学素子保持枠２０の回動は規制されている。

以下、図７及び図８を参照しながら、繰出カム機構の動作について具体的に説明する。図７及び図８は、操作環１０の外周面側からみたときの繰出開始位置及び繰出終了位置における各溝及び各ピンの位置関係を示したものである。図７及び図８では、操作環１０に重なる部分は本来想像線で示すべきであるが、ここでは、光学素子保持枠２０に関する構成を点線で示し、操作環１０及びカム筒３０に関する構成は実線で示している。図７は図１に示す繰出開始位置の状態にある操作環１０とカム筒３０と光学素子保持枠２０の重なり合う部分を平面状に展開した図である。また、図８は、繰出用カムピン２５が繰出用カム溝３２に沿って他端から一端まで移動したときの状態、すなわち繰出終了位置の状態における展開図である。なお、以下において、各カム溝（繰出用カム溝３２、第一カム溝１４、第二カム溝２４、直進溝３１、直進案内溝４４）の一端は、固定筒４０が配置される側の端部を指し、他端とは光学素子保持枠２０が繰り出される側の端部を指す。また、図３以外の各図において、操作環１０、カム筒３０及び光学素子保持枠２０に記載した三角の印は、各図において同じ位置を示している。さらにた、図７及び図８では、３つの連結カムピン５０のうち、１つのピンのみ図示し、三角の印を付与している。また、図７及び図８では、３つの繰出用カムピン２５のうち、１つのピンのみ三角の印を付与している。

図７に示すように、繰出開始位置において、繰出用カムピン２５は繰出用カム溝３２の一端に位置している。後述する回動量変換機構により、カム筒３０が回動すると、繰出用カムピン２５は、繰出用カム溝３２に案内されながら、カム筒３０の周面に沿ってカム筒３０の回動方向とは逆の方向に相対的に移動する。このとき、繰出用カム溝３２の勾配（ｔａｎθ_３）に応じて、当該繰出用カムピン２５はカム筒３０の回動量に応じた量だけ軸方向に移動する。これと同時に、光学素子保持枠２０の固定筒内被収容部２２に取り付けられた回動規制コマ４５は、固定筒４０に形成された直進案内溝４４により案内されながら、繰出用カムピン２５の軸方向における移動量と同じ量だけ軸方向に移動する。上述した通り、繰出用カムピン２５及び回動規制コマ４５はそれぞれ光学素子保持枠２０に固定されている。このため、これらが軸方向に移動すると、光学素子保持枠２０も同時に軸方向に移動する。図８に示すように、繰出用カムピン２５が繰出用カム溝３２の他端側まで相対的に回動するとカム筒３０の回動は規制される。このときのカム筒３０の回動量α_３°が当該カム筒３０の最大回動可能量となり、繰出用カム溝３２の周方向における長さに相当する。上述した通り、繰出用カム溝３２の勾配が小さい場合、繰出用カム溝３２の周方向における長さは８０°〜１１０°に制約されるから、カム筒３０の最大回動可能量も８０°〜１１０°となる。また、軸方向における光学素子保持枠２０の最大移動可能量は、当該繰出用カム溝３２の軸方向における長さＬ_３に相当する。

１−３．回動量変換機構
次に、回動量変換機構について説明する。本実施の形態において、回動量変換機構は、操作環１０の内周面に設けられた第一カム溝１４と、光学素子保持枠２０の外周面に設けられた第二カム溝２４と、カム筒３０の周面に設けられた軸方向に平行な直進溝３１と、この直進溝３１に挿入されると共に、一端が第一カム溝１４に挿入され、他端が第二カム溝２４に挿入される連結カムピン５０とを備えいる。なお、連結カムピン５０は、操作環１０、カム筒３０及び光学素子保持枠２０のいずれにも固定されていない。また、操作環１０及びカム筒３０の軸方向の移動は規制されており、光学素子保持枠２０の回動は規制されている。回動量変換機構は、上記繰出機構と連動し、操作環１０が回動すると操作環１０の回動量に応じて、操作環１０の回動量とは異なる回動量でカム筒３０を回動させる。

以下、上記図７及び図８を参照して、回動量変換機構の動作について具体的に説明する。なお、以下では、第一カム溝１４の傾斜角度θ_１＜第二カム溝２４の傾斜角度θ_２とし、回動量は回動方向を考慮せず、軸周りにいずれの方向かに回動した角度を表すものとする。まず、図７に示す繰出開始位置において、第一カム溝１４、第二カム溝２４及び直進溝３１の各他端が、軸方向及び軸に直交する方向においてそれぞれ同じ位置になるように、操作環１０、カム筒３０及び光学素子保持枠２０の周面が重なっている。そして、この繰出開始位置において、連結カムピン５０はこれらの溝の他端に位置している。

操作環１０が図中に示す矢印Ａの方向に回動すると、連結カムピン５０は第一カム溝１４に案内されて、操作環１０の回動量α_１°に応じて、第一カム溝１４の他端側から一端側に向かって操作環１０に対して相対的に移動する。このときの連結カムピン５０の相対的な回動量は、操作環１０の回動量α_１°と等しくなる。これと同時に、当該第一カム溝１４の勾配（ｔａｎθ_１）に応じて、連結カムピン５０は、カム筒３０に設けられた直進溝３１に案内されながら、軸の一端側に移動する。一方、当該連結カムピン５０は、光学素子保持枠２０に対しては、次のように移動する。連結カムピン５０が上述のように軸の一端側に移動すると、当該連結カムピン５０は、第二カム溝２４の勾配（ｔａｎθ_２）に応じて光学素子保持枠２０の周面に沿って操作環１０の回動方向と逆の方向に相対的にα_２°移動する。

ここで、操作環１０の回動量がα_１°のとき、連結カムピン５０は操作環１０の回動方向と逆の方向に光学素子保持枠２０に対してα_２°回動する。本実施の形態では、ｔａｎθ１＜ｔａｎθ２であるから、カム筒３０も操作環１０の回動方向と同じ方向に（α_１−α_２）°回動する。

以上より、上記実施の形態の回動量変換機構によれば、カム筒３０は操作環１０の回動量α_１に対して、連結カムピン５０の光学素子保持枠２０に対する相対的な回動量α_２の分だけ少ない回動量で回動する。また、α_３＝α_１−α_２の関係が成り立つから、α_１＝α_２＋α_３となり、カム筒３０の回動可量α_３よりも操作環１０の回動量α_１を光学素子保持枠２０に対する連結カムピン５０の相対的な回動可能量α_２の分だけ大きく回動させることが可能になる。従って、カム筒３０の最大回動可能量が、カムピンを３本設けた３点吊り方式の場合には、８０°〜１１０°の範囲内に制約されるが、操作環１０の最大回動可能量をカム筒３０の最大回動可能量よりも大きくすることができる。

また、上記回動量変換機構は、従来と同様のカム機構を採用したものであるため、上記実施の形態の光学素子移動機構によれば、簡易な構成により、操作環１０の回動量を異なる回動量に変換することができる。このため、当該光学素子移動機構を、例えば、撮像装置に取り付けられる単焦点レンズの焦点位置を調節するためのレンズ移動機構として用いる場合に、軸方向における光学素子１１０の移動量が微小であるときも、繰出用カム溝３２同士を連通させることなく、操作環１０の単位回動量当たりの光学素子保持枠２０の軸方向の移動量を小さくして、焦点位置の微細な調節を可能にすることができる。

２．光学装置及び撮像装置
次に、本件発明に係る光学装置及び撮像装置の実施の形態を説明する。本件発明に係る光学装置は、光学素子移動機構を備え、操作環１０を軸周りに回動させることにより、光学素子保持枠２０に保持させた光学素子１１０を軸方向に移動させることを特徴とする。光学素子移動機構については、上述したものと同じものを採用することができる。当該光学装置は、例えば、上記撮像装置本体に取り付けられるいわゆるレンズ鏡筒、或いは交換レンズ等に適用することができ、特にマニュアルフォーカス機能を備えた単焦点レンズに適用することが好ましい。しかしながら、撮像装置用の交換レンズ等に限定されるものではなく、本件発明に係る光学装置は、光学顕微鏡等の光学素子１１０（レンズ等）を軸方向に沿って移動させる際に上記光学素子移動機構を用いるものであれば、どのような光学装置であってもよい。

また、本件発明に係る撮像装置は、上記光学装置と、撮像素子とを備えたことを特徴とする。本件発明に係る撮像装置は、例えば、上記光学素子移動機構により光学素子１１０を軸方向に移動させて、例えば、物体像を撮像素子により取得するいわゆる撮像機能を有する装置であれば、如何なるものであってもよい。静止画像を取得する静止画像取得用の撮像装置であってもよいし、動画像を取得する動画像取得用の撮像装置であってもよいし、双方の機能を備えるものであってもよい。

本件発明によれば、操作環と光学素子保持枠との間に、軸周りに回動可能にカム筒を設け、このカム筒の回動量に応じて光学素子保持枠を軸方向に移動させている。そして、操作環が回動したとき、回動量変換機構により、操作環の回動量（回動角度）と異なる回動量（回動角度）でカム筒が回動する。例えば、操作環の回動量に対して、カム筒の回動量を小さく変換することにより、操作環を回動させたときの回動量が大きい場合でも、前記光学素子保持枠の軸方向の移動量を小さくすることが可能になる。そして、操作環の内周面及びカム筒の外周面にそれぞれ形成する第一カム溝及び第二カム溝の勾配を変化させることにより、操作環の単位回動量当たりの光学素子保持枠の軸方向の移動量を簡易に変更することができる。回動量変換機構は、従来と同様のカム機構を採用したものであるため、本件発明によれば、簡易な構成により、操作環の回動量を異なる回動量に変換することができる。これにより、焦点位置を調節する際の光学素子の移動量が微小である場合であっても、繰出用カム溝同士を連通させることなく、操作環の単位回動量当たりの光学素子保持枠の軸方向の移動量を小さくして、焦点位置の微細な調節を可能にすることができる。

１０・・・操作環
１２・・・直進規制コマ
１３・・・係止部材
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）・・・第一カム溝
２０・・・光学素子保持枠
２４ （２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）・・・第二カム溝
２５・・・繰出用カムピン
３０・・・カム筒
３１・・・直進溝
３２・・・繰出用カム溝
４０・・・固定筒
４１・・・直進規制溝
４４・・・回動規制溝
４５・・・回動規制コマ

Claims (11)

1. 鏡筒の外側に設けられた操作環を軸周りに回動させることにより、鏡筒の内側に収容された光学素子保持枠を軸方向に移動させる光学素子移動機構であって、
   当該操作環と当該光学素子保持枠との間に軸周りに回動可能に設けられるカム筒と、
   当該光学素子保持枠の外周面に設けられる繰出用カムピン及び当該カム筒の内周面に設けられる繰出用カム溝により、当該カム筒の回動量に応じて前記光学素子保持枠を軸方向に移動させる繰出カム機構と、
   当該操作環の回動に伴って、当該操作環とは異なる回動量で当該カム筒を回動させるための回動量変換機構と、
   を備え、
   当該回動量変換機構は、
   前記操作環の内周面に設けられ、軸方向において所定の勾配を有する第一カム溝と、
   前記カム筒の周面に設けられ、軸方向に平行であり、且つ、厚さ方向に貫通する直進溝と、
   前記光学素子保持枠の外周面に設けられ、軸方向において、第一カム溝とは向きと大きさの異なる勾配を有する第二カム溝と、
   前記直進溝に挿入されると共に、一端が前記第一カム溝に、他端が前記第二カム溝に挿入される連結カムピンと、
   を有することを特徴とする光学素子移動機構。
2. 前記繰出カム機構は、前記繰出用カムピン及び前記繰出用カム溝を複数対備え、
   各繰出用カム溝は、軸方向において互いに重なり合わないように前記カム筒の内周面に設けられる請求項１に記載の光学素子移動機構。
3. 前記繰出用カム溝の軸方向における勾配は、前記光学素子保持枠の外周面に設けられた前記第二カム溝の勾配と同じ向きであり、且つ、異なる大きさである請求項１又は請求項２に記載の光学素子移動機構。
4. 軸方向において、前記繰出用カム溝の長さと、前記直進溝の長さとは異なる請求項２又は請求項３に記載の光学素子移動機構。
5. 軸に対して直交する方向において、前記繰出用カム溝の長さと、前記第二カム溝の長さとが一致する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光学素子移動機構。
6. 前記操作環の内周面に設けられた第一カム溝の一端は当該操作環の端面まで延在し、当該操作環の端面には当該第一カム溝に連通する開口が形成されている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光学素子移動機構。
7. 前記光学素子保持枠は、前記操作環の内側に収容されると共に、前記繰出用カムピンと、前記第二カム溝とがその外周面に設けられた操作環内被収容部と、当該操作環内被収容部よりも外径が小さく、軸方向において当該操作環の外側に突出して前記固定筒の内側に収容されると共に、その外周面に回動規制コマが設けられた固定筒内被収容部とを備え、
   前記操作環は、その前記固定筒側の端部に直進移動規制コマを備え、
   前記固定筒は、軸方向と平行に形成された直進案内溝と、軸方向と直交する方向に周面に沿って形成された回動案内溝とを備え、前記直進案内溝には前記回動規制コマが挿入され、前記回動案内溝には前記直進移動規制コマが挿入される請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光学素子移動機構。
8. 前記操作環が回動したときに前記カム筒の軸方向の移動が規制されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光学素子移動機構。
9. 前記回動量変換機構は、前記操作環の回動量を小さく変換して前記カム筒を回動させる請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の光学素子移動機構。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光学素子移動機構を備え、前記操作環を軸周りに回動させることにより、前記光学素子保持枠に保持させた光学素子を軸方向に移動させることを特徴とする光学装置。
11. 請求項１０に記載の光学装置と、撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。

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