JP2015230422A - レンズ鏡筒 - Google Patents

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

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。

特開２００４―８５８３５号公報 特開平５―２８１４４８号公報

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。

本発明の実施例によるレンズ鏡筒の要部回転断面図 本発明の実施例による光学装置の断面図 本発明の実施例による光学装置のシステムブロック図 本発明の実施例によるレンズ鏡筒の要部回転断面図 本発明の従来例１によるレンズ鏡筒の要部断面図 本発明の従来例２によるレンズ鏡筒の要部断面図

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

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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。