JP2015230422A - レンズ鏡筒 - Google Patents
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Abstract
【課題】部品点数を増大することなく、ズームリングの操作トルクを軽減でき、かつズームリングの変形を防ぐための強度を確保したレンズ鏡筒を提供すること。
【解決手段】ズームリングとフォーカスリング、及びカム筒が回転可能に保持された固定筒と、そのカム筒と係合する直進筒を持つレンズ鏡筒において、フォーカスリングは回転量検出手段によって検出された回転量によってフォーカス手段を駆動する電子リングであり、ズームリングは、固定筒の外側に、光軸方向において異なる少なくとも二箇所以上の位置で嵌合した状態で回転可能に配置され、固定筒の内側に配置される直進筒の外側に設けられた係合部材が固定筒の貫通穴を通って係合し、ズームリングが回転操作される事で直進筒が光軸方向に進退する構造によってズーム動作がなされることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】ズームリングとフォーカスリング、及びカム筒が回転可能に保持された固定筒と、そのカム筒と係合する直進筒を持つレンズ鏡筒において、フォーカスリングは回転量検出手段によって検出された回転量によってフォーカス手段を駆動する電子リングであり、ズームリングは、固定筒の外側に、光軸方向において異なる少なくとも二箇所以上の位置で嵌合した状態で回転可能に配置され、固定筒の内側に配置される直進筒の外側に設けられた係合部材が固定筒の貫通穴を通って係合し、ズームリングが回転操作される事で直進筒が光軸方向に進退する構造によってズーム動作がなされることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ズームリングの回転によってズーム倍率を変更する動作を行う交換式レンズ等のレンズ鏡筒に関するものである。
従来、回転部材の操作によってズーム動作を行うレンズ鏡筒において、カム部材は回転部材と連結され、回転部材と一体に回転する構造が一般的であった。この構造において、直進部材はカム部材のカム溝と係合し、カム部材の回転によってカム溝に沿って直進移動を行っている。
特許文献1では、固定筒の外側に配置したズームリングと、固定筒の内側に配置したフォーカスリングのさらに内側のカム筒をキー部材で連結させる構造が開示されている。
また、特許文献2では、ズームリングと直進筒をそれぞれに設けたリードによって係合させ、ズームリングの回転によって直進筒を進退させる構造が開示されている。
しかしながら、特許文献1の構造では、カム部材をズームリングと一体に回転させるため、ズームリングを回すのに必要な操作トルクはカム部材のカム溝の角度によって決まるが、この角度は光学設計に基づいて決定されるものであるため、操作トルクを軽減する調節を設計上行う事は非常に困難である。
また、特許文献2の構造では、操作トルクはズームリングと直進筒に設けられたリードの角度によって決まるため調節し易くなっているが、固定部材に対するズームリングの嵌合保持が光軸方向後部の1箇所でしか行えないため、ズームリングの前方側の強度を確保する事が難しくなっている。特に、ズームリングが樹脂製であった場合、回転操作時に加わる力によって変形または破損してしまう可能性が高いため、金属製のリング部材等の補強部材を別途設ける必要があり、部品点数が増え、コストが増大してしまう。
そこで、本発明の目的は、部品点数を増大することなく、ズームリングの操作トルクを軽減でき、かつズームリングの変形を防ぐための強度を確保したレンズ鏡筒を提供することである。
前記目的を達成するために、本発明は、ズームリングとフォーカスリング、及びカム筒が回転可能に保持された固定筒と、そのカム筒と係合する直進筒を持つレンズ鏡筒において、フォーカスリングは回転量検出手段によって検出された回転量によってフォーカス手段を駆動する電子リングであり、ズームリングは、固定筒の外側に、光軸方向において異なる少なくとも二箇所以上の位置で嵌合した状態で回転可能に配置され、固定筒の内側に配置される直進筒の外側に設けられた係合部材が固定筒の貫通穴を通って係合し、ズームリングが回転操作される事で直進筒が光軸方向に進退する構造によってズーム動作がなされることを特徴とする構成とした。
本発明によれば、部品点数を増大することなく、ズームリングの操作トルクを軽減でき、かつズームリングの変形を防ぐための強度を確保したレンズ鏡筒を提供することが出来る。
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2は、本発明の実施形態にかかわる光学装置の断面図である。
以下、図1から図4を参照して、本発明の実施例1による光学装置100について説明する。
図2は交換レンズ200がカメラ本体500に接続された光学装置100の断面図である。ここで1は1群レンズを示し、2は1群レンズ1を保持する1群鏡筒を示し、17は1群鏡筒を固定する直進筒を示す。3は2群レンズを示し、4は2群レンズ3を保持する2群ユニットを示す。5は3群レンズを示し、6は3群レンズ5を保持する3群鏡筒である。7は光軸に対して垂直な面上で移動することでいわゆる手ブレを補正する防振レンズで、防振装置8に保持されている。防振装置8は3群鏡筒に固定されている。
9はフォーカスレンズを示し、10はフォーカスレンズを保持するフォーカス鏡筒を示し、4群鏡筒11に設けられた案内機構、駆動機構によって光軸方向へ移動し、合焦動作を行う。12は5群レンズを示し、13は5群レンズ12を保持する5群鏡筒を示す。34は光量調節を行う絞りユニットであり、3群鏡筒6に固定される。14は保持部材であるところの案内筒を示し、16は案内筒14の外周に回転可能に嵌合したカム環を示す。23は固定鏡筒を示し、案内筒14を固定する。31はレンズの駆動用IC、マイコン等が配置されたプリント基板を示し、固定鏡筒23に固定されている。
27は外観リングユニットであり、32はマウントである。マウント32は固定鏡筒23にビス固定される。外観リングユニット27は固定鏡筒23とマウント32に挟まれ固定される。191はマニュアルフォーカスリングであり、固定鏡筒23を軸として回転可動に支持されている。マニュアルフォーカスリング191を回転させると、その回転を不図示のセンサが検出し、回転量に応じてフォーカスレンズ合焦制御を行う。33は接点ブロックであり、プリント基板31と不図示の配線(フレキシブルプリント基板など)によって接続されて、マウント32にビス固定される。
500はカメラ本体であり、本実施例の交換レンズ200はカメラ本体500にマウント32でバヨネット固定される。カメラ本体500に交換レンズ200がマウント32で固定されると、各レンズの動作を制御するプリント基板31は接点ブロック33を通してカメラ本体500と通信可能となる。600はカメラ本体500に搭載された撮像素子であり、交換レンズ200を通過した被写体からの光を受け、その光を電気信号に変換するCMOSやCCD等の光−電気変換素子である。
図3は、本実施例の光学機器であるところの交換レンズ200とカメラ本体500のカメラシステムの電気的構成を示す。
501はマイクロコンピュータにより構成されるカメラCPUである。カメラCPU501は、カメラ本体500内の各部の動作を制御する。また、カメラCPU501は、レンズ鏡筒200の装着時に接点502,202を介して、レンズ鏡筒200内に設けられたレンズCPU201との通信を行う。カメラCPU501がレンズCPU201に送信する情報(信号)には、フォーカスレンズの駆動量情報、平行振れ情報およびピント振れ情報が含まれる。また、レンズCPU201からカメラCPU501に送信する情報(信号)には、撮像倍率情報が含まれる。なお、電気接点502,202には、カメラ本体500からレンズ鏡筒200に電源を供給するための接点が含まれている。
503は撮影者により操作可能な電源スイッチであり、カメラCPU501を起動したりカメラシステム内の各アクチュエータやセンサ等への電源供給を開始したりするためのスイッチである。504は撮影者により操作可能なレリーズスイッチであり、第1ストロークスイッチSW1と第2ストロークスイッチSW2とを有する。レリーズスイッチ504からの信号は、カメラCPU501に入力される。カメラCPU501は、第1ストロークスイッチSW1からのON信号の入力に応じて、撮影準備状態に入る。撮影準備状態では、測光部505による被写体輝度の測定と、焦点検出部506によって焦点検出を行わせる。カメラCPU501は、測光結果に基づいて絞りユニット34の絞り値や撮像素子600の露光量(シャッタ秒時)等を演算する。また、カメラCPU501は、焦点検出部506による撮影光学系の焦点状態の検出結果である焦点情報(デフォーカス量およびデフォーカス方向)に基づいて、被写体に対する合焦状態を得るためのフォーカスレンズ9およびフォーカス鏡筒10の駆動量(駆動方向を含む)を決定する。上記駆動量の情報(フォーカスレンズ駆動量情報)は、レンズCPU201に送信される。レンズCPU201は、交換レンズ200の各構成部の動作を制御する。
さらに、カメラCPU501は、所定の撮影モードになると、防振装置8の防振動作の制御を開始する。第2ストロークスイッチSW2からのON信号が入力されると、カメラCPU501は、レンズCPU201に対して絞り駆動命令を送信し、絞りユニット34を先に演算した絞り値に設定させる。また、カメラCPU501は、露光部507に露光開始命令を送信し、不図示のミラーの退避動作や不図示のシャッタの開放動作を行わせ、撮像素子600を含む撮像部508にて、被写体像の光電変換、すなわち露光動作を行わせる。
撮像部508(撮像素子600)からの撮像信号は、カメラCPU501内の信号処理部にてデジタル変換され、さらに各種補正処理が施されて画像信号として出力される。画像信号(データ)は、画像記録部509において、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体に記録保存される。
204はMFリング回転検出部であり、マニュアルフォーカスリング191とその回転検出部とを含む。
205はZOOMリング回転検出部であり、マニュアルズームリング35とその回転検出を行う不図示のセンサとを含む。
206は防振装置駆動部であり、防振動作を行う防振装置8の駆動アクチュエータとその駆動回路とを含む。
209はAF駆動部であり、カメラCPU501から送信されたフォーカスレンズ駆動量情報に応じてフォーカスモータ40を通じてフォーカス鏡筒10のAF駆動を行う。
208は電磁絞り駆動部であり、カメラCPU501からの絞り駆動命令を受けたレンズCPU201により制御されて、図1に示した絞りユニット34を指定された絞り値に相当する開口状態に動作させる。
211は交換レンズ200に搭載され、プリント基板31に接続された角速度センサである。角速度センサ211は、カメラシステムの角度振れである縦(ピッチ方向)振れと横(ヨー方向)振れのそれぞれの角速度を示す角速度信号をレンズCPU201に出力する。レンズCPU201は、角速度センサ211からのピッチ方向およびヨー方向の角速度信号を電気的又は機械的に積分して、それぞれの方向での変位量であるピッチ方向振れ量及びヨー方向振れ量(これらをまとめて角度振れ量ともいう)を演算する。そしてレンズCPU201は、上述した角度振れ量と平行振れ量の合成変位量に基づいて防振装置駆動部206を制御して防振装置8の防振装置移動群ユニット700をシフト駆動させ、角度振れ補正および平行振れ補正を行う。
また、レンズCPU201は、ピント振れ量に基づいてAF駆動部209を制御してフォーカス鏡筒10を光軸方向に駆動させ、ピント振れ補正を行う。
ここで、前述のセンサおよび検出部からレンズCPU201へのズーム、フォーカス、防振動作などの位置検出信号や、レンズCPU201から各アクチュエータへの制御信号の通電はフレキシブルプリント配線板であるところのフレキシブルプリント基板で行う。
次に、図1〜図6を用いてズームリングの回転による直進筒の進退機構について説明する。
図5は従来例1によるレンズ鏡筒の要部断面図である。直進筒17はカム環16のカム溝と係合しており、カム環16の回転によってカム溝軌跡に沿って光軸方向に進退移動する。直進筒17は、ズーム動作に関わる1群レンズ1を保持した1群鏡筒2が固定されており、直進筒17の光軸方向への進退移動によってズーム動作がなされる構成になっている。カム環16はカム環連結コロ42によってマニュアルズームリングユニット35と連結しており、マニュアルズームリングユニット35の回転と同期して回転する。マニュアルズームリングユニット35は固定鏡筒23に対して回転可能に保持されている。固定鏡筒23にはマニュアルフォーカスリングユニット19も回転可能に保持されている。マニュアルフォーカスリングユニット19を回転させると、その回転を不図示のセンサが検出し、回転量に応じてフォーカスレンズ合焦制御を行う。
この構成を用いた場合、マニュアルズームリングユニット35を回転させるのに必要なズームトルクの値は、主に直進筒17と係合するカム環16のカム溝の角度によって決定される。このズームトルクを軽減したい場合はカム溝軌跡の形状を変更しなければならないが、そのカム溝軌跡の形状は光学設計によって概ね決まってしまうため設計上の制約が多く、軽減できる値にも限度がある。
また、逆に、直進筒17が自重等によって意図せず進退してしまう現象を防ぐために、その動きに反する負荷トルクを大きくしたい場合があるが、従来例1の構成において、この負荷トルクは前述のズームトルクと一致するため、同様の理由からその値を設計上自由に設定する事は難しい。よって、自重による直進筒17の進退を防ぐためにロック機構を設ける場合も多いが、この場合、部品点数の増加とコストの増大が問題となる。
そこで、従来、直進筒のカム軌跡に依らずズームトルクの値を設定できる構成が用いられている。
図6は従来例2によるレンズ鏡筒の要部断面図である。直進筒17は固定鏡筒23に保持されており、ズームリング351のズームリングリード351aと直進筒リード17aにて係合し、ズームリング351の回転によって固定鏡筒23に対して光軸方向に進退する。1群レンズ1を保持する1群鏡筒2が結合されたマニュアルフォーカスリング191は、フォーカスリングヘリコイド191aによって直進筒17の直進筒ヘリコイド17bと係合しており、マニュアルフォーカスリング191を回転させる事によって1群鏡筒2が直進筒17に対して回転しつつ光軸方向に進退する。
直進筒17は直進筒ズームリード17aによってマニュアルズームリング351のズームリングリード351aと係合しており、マニュアルズームリング351を回転させる事によって直進筒17が固定筒23に対して光軸方向に進退する。2群レンズ3を保持する2群鏡筒4は固定鏡筒23に設けられた固定鏡筒カム23aと、直進筒17に設けられた直進筒リード17cとフォーカス鏡筒コロ51のコロリード51aにて係合しており、直進筒17の進退に伴い光軸方向に進退する。
この時、ズーム動作を行うために必要なズームトルクの値は、直進筒リード17cとコロリード51aのリード角の大きさと、ズームリングリード351aと直進筒ズームリード17aのリード角の大きさで決まる。前者のリード角は従来例1のカム溝軌跡と同様に設計上自由に変更する事が困難であるが、後者のリード角に関してはズーム動作に必要な回転角の設定によって決まるだけなので、比較的自由に変更する事ができる。よって、ズームトルクの値を従来例1の構成よりも自由に設定する事が可能になる。そのため、直進筒17の自重等による進退を防ぐ負荷トルクの設定も比較的自由に行えるため、前述のようなロック機構を必要としない構成も取れる。また、従来例2の構成おいては、マニュアルズームリング351の操作感やズームトルクを設計上調節するための手段として、マウント32とマニュアルズームリング351の間に味出しゴム61が挿入されている。
しかしこの場合、マニュアルズームリング351は固定鏡筒23に対してマウント32側に位置する嵌合部231の一箇所でのみ嵌合しており、被写体側が固定部材に対して浮いている片持ち梁構造となってしまうため、マニュアルズームリング351の被写体側を強く握る等するとマニュアルズームリング351が変形または破損してしまう懸念がある。そのため、マニュアルズームリング351は金属等の強度の高い材質を用いるか、強度の高い補強部材を別途組み込む必要がある。この場合、マニュアルズームリング351を樹脂材料のみで構成する場合に比べるとコストが増大してしまう。
そこで、本発明の実施例では、部品点数の増加やコスト増大をすることなく、ズームリングの操作トルクを設計上調整しやすい、かつズームリングの変形を防ぐための強度を確保した構成を用いている。
図1及び図4は本発明の実施例によるレンズ鏡筒の要部回転断面図である。マニュアルズームリング351とマニュアルズームリング外装部品352から成るマニュアルズームリングユニット35が固定鏡筒23に回転可能に保持されている。1群レンズ1を保持した1群鏡筒2は直進筒17に結合され、直進筒17は固定鏡筒23の貫通穴部を通った直進筒連結コロ41によってマニュアルズームリングユニット35のズームリングカム35aと係合している。マニュアルズームリングユニット35を回転させるとズームリングカム35aの軌跡に沿って直進筒17が固定鏡筒案内溝23bに案内されて光軸方向に進退する。直進筒17は直進コロ171によってカム環16の直進カム16aとも係合しており、直進筒17の進退によってカム環16が回転し、1群鏡筒以外のレンズ群を光軸方向に進退させる動作を行う。
マニュアルフォーカスリング191はフォーカス鏡筒10とメカ連結していない所謂電子リングであり、MFリング回転検出部204が検出したマニュアルフォーカスリング191の回転量に基づいてフォーカスモータ40を駆動させる事によってフォーカス鏡筒10を光軸方向に移動する構成になっている。この構成を用いた場合、マニュアルフォーカスリング191とフォーカス鏡筒10とのメカ連結部が不要になるため、従来例2の構成と比べてマニュアルフォーカスリング191の配置に対する制約が非常に少なくなる。そのため、本発明の構成のようにマニュアルフォーカスリング191を固定鏡筒23の被写体側かつ外側に配置する事が可能で、光軸方向においてマニュアルフォーカスリング191とマニュアルズームリングユニット35とが重複する領域を設けなくて済むので、マニュアルズームリングユニット35と固定鏡筒23の嵌合部を、光軸方向において位置が離れた、マウント32側の第一嵌合部231aと被写体側の第二嵌合部231bの二箇所に設ける事ができる。よって、マニュアルズームリングユニット35の被写体側を強く握った場合でも、その変形を第二嵌合部231bで受ける事ができるため、従来例2のような片持ち梁構造と比べて高い強度を確保する事ができる。
また、この構成において、ズーム動作を行うために必要なズームトルクの値は、直進カム16aの角度と、ズームリングカム35aの角度で決まる。前者の角度は従来例1のカム溝軌跡と同様に設計上自由に変更する事が困難であるが、後者の角度に関してはズーム動作に必要な回転角の設定によって決まるだけなので比較的自由に変更する事ができる。よって、ズームトルクの値を従来例1の構成よりも自由に設定する事が可能となる。そのため、直進筒17の自重等による進退を防ぐ負荷トルクの設定も比較的自由に行えるため、前述のようなロック機構を必要としない構成も取れる。
また、従来例1のようにマニュアルズームリングユニット35とカム環16を連結させる構成を用いた場合は、カム環連結コロ42を貫通させるために固定鏡筒23に設けた穴部は、ズーム回転角に合わせて周方向に大きく切り欠いた形状となり、固定鏡筒23の強度確保に対して不利になる場合も多い。しかし、本発明の構成においては、固定鏡筒23に設けるのは直進筒連結コロ41の径と同程度の大きさの穴で良いため、固定鏡筒23の強度を確保し易くなる。
以上より、部品点数を増大することなく、ズームリングの操作トルクを軽減でき、かつズームリングの変形を防ぐための強度を確保することができる。
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。また設計機能を考慮した材質であれば、それを限定するものではない。
1:1群レンズ、2:1群鏡筒、3:2群レンズ、4:2群鏡筒、5:3群レンズ、
6:3群鏡筒、7:防振レンズ、8:防振装置、9:フォーカスレンズ、
10:フォーカス鏡筒、11:4群鏡筒、12:5群レンズ、13:5群鏡筒、
14:案内筒、16:カム環、16a:直進カム、17:直進筒、
17a:直進筒ズームリード、17b:直進筒ヘリコイド、17c:直進筒リード、
171:直進コロ、19:マニュアルフォーカスリングユニット、
191:マニュアルフォーカスリング、191a:フォーカスリングヘリコイド、
192:マニュアルフォーカスリング外装部品、23:固定鏡筒、
23a:固定鏡筒カム、23b:固定鏡筒案内溝、231:嵌合部、
231a:第一嵌合部、231b:第二嵌合部、27:外観リングユニット、
28:フィルタリング、29:ネームリング、31:プリント基板、32:マウント、
33:接点ブロック、34:絞りユニット、35:マニュアルズームリングユニット、
35a:ズームリングカム、351:マニュアルズームリング、
351a:ズームリングリード、352:マニュアルズームリング外装部品、
40:フォーカスモータ、41:直進筒連結コロ、42:カム環連結コロ、
51:フォーカス鏡筒コロ、51a:コロリード、52:コロビス、61:味出しゴム、
100:光学装置、200:交換レンズ、500:カメラ本体、600:撮像素子、
700:防振装置移動群ユニット、701:防振レンズ保持枠、
800:防振装置固定群ユニット、94:ボール
6:3群鏡筒、7:防振レンズ、8:防振装置、9:フォーカスレンズ、
10:フォーカス鏡筒、11:4群鏡筒、12:5群レンズ、13:5群鏡筒、
14:案内筒、16:カム環、16a:直進カム、17:直進筒、
17a:直進筒ズームリード、17b:直進筒ヘリコイド、17c:直進筒リード、
171:直進コロ、19:マニュアルフォーカスリングユニット、
191:マニュアルフォーカスリング、191a:フォーカスリングヘリコイド、
192:マニュアルフォーカスリング外装部品、23:固定鏡筒、
23a:固定鏡筒カム、23b:固定鏡筒案内溝、231:嵌合部、
231a:第一嵌合部、231b:第二嵌合部、27:外観リングユニット、
28:フィルタリング、29:ネームリング、31:プリント基板、32:マウント、
33:接点ブロック、34:絞りユニット、35:マニュアルズームリングユニット、
35a:ズームリングカム、351:マニュアルズームリング、
351a:ズームリングリード、352:マニュアルズームリング外装部品、
40:フォーカスモータ、41:直進筒連結コロ、42:カム環連結コロ、
51:フォーカス鏡筒コロ、51a:コロリード、52:コロビス、61:味出しゴム、
100:光学装置、200:交換レンズ、500:カメラ本体、600:撮像素子、
700:防振装置移動群ユニット、701:防振レンズ保持枠、
800:防振装置固定群ユニット、94:ボール
Claims (3)
- 固定筒と、前記固定筒に回転可能に保持されるズーム操作環と、前記固定筒に対して回転可能に保持されるフォーカス操作環と、前記固定筒に対して回転可能に保持されるカム筒と、前記カム筒と係合し、光軸方向に進退する直進筒を持つレンズ鏡筒において、
前記フォーカス操作環は前記固定筒に固定された回転量検出手段と係合し、
前記回転量検出手段によって検出された回転量に基づいてフォーカス手段が駆動され、
前記ズーム操作環は、前記固定筒の外側で、光軸方向において異なる少なくとも二箇所以上の位置で嵌合した状態で回転可能に配置され、
前記固定筒の内側に配した前記直進筒の外側に設けられた係合部材が、前記固定筒の貫通穴を通って前記ズーム操作環と係合し、
前記ズーム操作環の回転操作によって前記直進筒が光軸方向に進退する構造によってズーム動作がなされることを特徴とするレンズ鏡筒。 - 前記カム筒の内側には、前記カム筒に形成されたカム溝に係合して保持され、
前記カム筒の回転動作によって光軸方向へ移動するレンズ群を少なくとも1つ以上保持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。 - 前記直進筒が自重によって繰り出す動きを防止するロック機構を持たない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。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
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JP2020134654A (ja) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | キヤノン株式会社 | レンズ装置及び撮像装置 |
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2014
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020134654A (ja) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | キヤノン株式会社 | レンズ装置及び撮像装置 |
JP7155036B2 (ja) | 2019-02-18 | 2022-10-18 | キヤノン株式会社 | レンズ装置及び撮像装置 |
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