JP2016142935A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸方向に配列された複数のレンズ等の光学要素を含む光学機器の伸長時における光軸寸法を所定の光軸寸法に保持して光学性能を向上した光学機器を提供する。
【解決手段】レンズ（バリエータレンズ：第１の光学要素）Ｌ２を保持する第１保持枠（第１保持部材）９と、他のレンズ（リレーレンズ：第２の光学要素）Ｌ４を保持する第２保持枠（第２保持部材）１２を備え、第１保持枠９と第２保持１２枠を光軸方向に移動させて光軸方向の長さを短縮することが可能なレンズ鏡筒として構成された光学機器である。第２保持枠１２は、第１保持枠９に対して光軸方向に相対移動できるように当該第１保持枠９と光軸方向に連結され、第１保持枠９と第２保持枠１２には、両保持枠９，１２が光軸方向に離間する方向への相対移動を規制する位置規制手９ｃ，１２ｃを備える。
【選択図】 図１１

Description

本発明は非撮像時に光軸方向に短縮して携帯性を向上した光学機器に関し、特にカメラやレンズ鏡筒に適用して好適な光学機器に関するものである。

光学機器、例えば静止画や動画を撮像するデジタルカメラ等の撮像機器やそのレンズ鏡筒等の光学機器の一つとして、非撮影時に光軸方向に短縮して携帯性を高めたレンズ鏡筒が提案されている。特許文献１のレンズ鏡筒は、実施形態によれば、バリエータレンズ保持枠とコンペンセータレンズ保持枠をそれぞれコイルスプリングにより光軸方向に付勢し、この付勢力を利用して両レンズ保持枠を変倍カム枠のカム面に当接させる構成がとられている。撮影時には、この変倍カム枠により両レンズ保持枠を光軸方向に移動させて変倍動作させる。非撮影時には、それぞれのコイルスプリングのスプリング力に抗して両レンズ保持枠をリレーレンズ保持枠に向けて強制的に光軸方向に移動させることにより、レンズ鏡筒を短縮させている。

特開２０１１−１５４１１３号公報

特許文献１の技術は、撮像時においては、リレーレンズは光軸方向に移動しない変倍レンズ系として構成されており、変倍時にはバリエータレンズはリレーレンズとは関係なく独自に光軸方向に移動される変倍レンズ系である。そのため、この特許文献１の技術を、変倍時にリレーレンズが光軸方向に移動する変倍レンズ系、特にバリエータレンズとリレーレンズとの光軸方向の間隔寸法（以下、光軸寸法と称する）を一定に保持して変倍を行うレンズ系に適用したときには、バリエータレンズとリレーレンズとの当該光軸寸法を一定に保持することが難しいという問題が生じる。すなわち、特許文献１の技術は、バリエータレンズとリレーレンズとの光軸寸法を一定に保持するための構成が存在していないため、変倍時に両レンズの光軸寸法に変動が生じることがあり、高い変倍性能を維持することが難しくなる。

本発明の目的は、光軸方向に配列されたレンズ又はレンズ群、例えばバリエータレンズとリレーレンズの撮像時における光軸寸法を、所定の光軸寸法に保持して変倍性能を向上したレンズ鏡筒、さらには光軸方向に配列された複数の光学要素を備えた光学機器を提供するものである。

本発明は、第１の光学要素を保持する第１保持部材と、第２の光学要素を保持する第２保持部材を備え、第１保持部材と第２保持部材を光軸方向に移動させて光軸方向の長さを短縮することが可能な光学機器であって、第１保持部材は駆動手段により光軸方向に移動可能に構成され、第２保持部材は、第１保持部材と共に光軸方向に移動されるとともに当該第１保持部材に対して光軸方向に相対移動できるように当該第１保持部材と光軸方向に連結されていることを特徴とする。

本発明においては、第１保持部材と前記第２保持部材の少なくとも一方は、両保持部材が光軸方向に離間する方向への相対移動を規制する位置規制手段を備えることが好ましい。この位置規制手段を構成するために、例えば、第１保持部材には光軸方向に突出した複数のガイド片が周方向に配設され、第２保持部材には光軸方向に突出した複数の位置規制片が周方向に配設され、第２保持部材はこれら複数の位置規制片において複数のガイド片に保持される構成とする。その上で、ガイド片の先端に設けられたガイド突部と、このガイド突部に光軸方向に当接される位置規制片の先端に設けられた位置規制部とで位置規制手段を構成する。

本発明の光学機器の好ましい形態は、カメラ等の撮像装置に用いられるレンズ鏡筒である。このレンズ鏡筒は、レンズ鏡筒の固定枠と、この固定枠に支持された案内枠と、固定枠に支持されて光軸回りに回転される第１カム筒と、第１カム筒の回転により案内枠に沿って光軸方向に移動可能な案内移動枠と、案内移動枠と一体的に光軸方向に移動されるとともに、第１カム筒とともに光軸回りに回転される第２カム筒と、第１カム筒により光軸方向に移動される第１保持枠と、第１保持枠に対して光軸方向に相対移動できるように当該第１保持枠と光軸方向に連結された第２保持枠とを備え、第１保持枠と前記第２保持枠にそれぞれ少なくとも一つのレンズ又はレンズ群が保持されている構成とする。

本発明の他の好ましい形態としてのレンズ鏡筒は、第１ないし第４のレンズ又はレンズ群と、第１ないし第３のレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動させるレンズ駆動手段とを備え、第２レンズを保持する第１保持枠と、第４レンズを保持する第２保持枠は光軸方向に相対移動できるように光軸方向に連結され、レンズ駆動手段により第１ないし第３のレンズ又はレンズ群が光軸方向に移動されたときに、第１保持枠を介して第２保持枠が光軸方向に移動される構成とする。

本発明によれば、第２保持部材が第１保持部材に対して光軸方向に相対移動できるように第１保持部材と光軸方向に連結されているので、駆動手段により光学要素を光軸方向に移動して光学機器の光軸方向の寸法を短縮することができる。また、伸長時に駆動手段により第１保持部材が光軸方向に移動されたときには、第１保持部材に連結されている第２保持部材は第１保持部材と一体的に、すなわち一定の光軸寸法を保って光軸方向に移動されることになり、光学機器の光学性能を向上することができる。

実施形態のレンズ鏡筒の外観斜視図。 撮像時（ワイド時）におけるレンズ鏡筒の光軸に沿った断面図。 レンズ鏡筒の主要部の分解斜視図。 レンズ系を除く枠部の光軸に沿った断面図。 レンズ系とカム筒の関連を示す模式図。 第１保持枠と第２保持枠を組み合わせた状態の光軸に沿った断面図、Ｂ部の拡大図。 第１保持枠と第２保持枠を組み合わせた状態の像面側から見た側面図、Ｂ１−Ｂ１線断面図、Ｃ部の拡大図。 レンズ系における伸長・短縮動作を示す光軸に沿った断面図。 撮像時（テレ時）におけるレンズ鏡筒の光軸に沿った断面図。 被撮像時（短縮時）におけるレンズ鏡筒の光軸に沿った断面図。 第１保持枠と第２保持枠の伸長・短縮動作を示す光軸に沿った断面図。 変形例におけるレンズ系とカム筒の関連を示す模式図。 レンズ位置調整機構を備えたレンズ枠の斜視図と後面図。 レンズ位置調整機構を備えたレンズ枠の分解斜視図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の光学機器の一つの形態として、図には表れないデジタルカメラのカメラボディに着脱可能なズームレンズとして用いられるレンズ鏡筒に適用した実施形態の外観斜視図である。このレンズ鏡筒ＬＬは内部に所要のレンズ系が構成されており、撮像時には図１（ａ）のように、筒状をした固定枠１に対して可動枠２が光軸方向の被写体側（以下、物体側と称する）に突出した状態に伸長される。また、非撮像時には図１（ｂ）のように、可動枠２がレンズ鏡筒ＬＬにより結像される被写体像側（以下、像面側と称する）に後退されて前記固定枠１の内部に概ね収納された状態に短縮されるようになっている。前記固定枠１の円周一部には押しボタンからなるロックボタン１ｂが配設されており、このロックボタン１ｂを操作しないときにはレンズ鏡筒ＬＬは短縮状態を保持し、操作したときに短縮状態から伸長させることが可能とされている。

すなわち、前記レンズ鏡筒ＬＬは外周面に沿って光軸回りに操作される変倍リング（ズームリング）３が配設されており、この変倍リング３を一方向に回転操作することにより、図１（ａ）に示したように前記可動枠２を固定枠１に収納された状態から光軸方向に突出させるとともに、内蔵するレンズ系を当該変倍リング３の回転位置に対応した焦点距離に設定する。また、前記変倍リング３を反対方向の終端位置まで回転操作することにより、図１（ｂ）に示したように、前記可動枠２を固定枠１の内部に概ね収納した状態に短縮するようになっている。

図２は前記レンズ鏡筒ＬＬの光軸に沿った縦断面図であり、図１（ａ）に対応してレンズ鏡筒ＬＬを伸長した撮像時の状態を示している。なお、図２においては、主要部についてのみハッチングを付してある。このレンズ鏡筒ＬＬのレンズ系は第１ないし第４のレンズＬ１〜Ｌ４で構成されている。これら第１ないし第４のレンズＬ１〜Ｌ４はそれぞれ複数のレンズからなるレンズ群として構成されるが、ここでは単に第１レンズないし第４レンズと称している。ここで、このレンズ系においては、第１レンズＬ１はフォーカスレンズ、第２レンズＬ２はバリエータレンズ、第３レンズＬ３はコンペンセータレンズ、第４レンズＬ４はリレーレンズとして構成されている。

このレンズ鏡筒ＬＬでは、撮像時には、図２のように前記第１，２，３，４のレンズＬ１〜Ｌ４が物体側に移動された伸長状態とされる。そして、この撮像時においては、変倍リング２での操作により、第１ないし第４のレンズはそれぞれ光軸方向に移動されて変倍動作を行うが、この際第２のレンズＬ２と第４のレンズＬ４は、両レンズの光軸方向の間隔寸法（以下、光軸寸法）が所定の寸法に保たれた状態で一体的に移動されるようになっている。これにより、第２のレンズＬ２と第４のレンズＬ４の光軸寸法を一定に保持し、安定した変倍が得られる等の変倍性能を向上することが可能とされている。

前記レンズ鏡筒ＬＬの詳細について説明する。図３は前記レンズ鏡筒ＬＬを主要構成部品に分解した斜視図、図４は前記固定枠１、案内枠４、第２カム筒５、案内移動枠６、第１カム筒７を組み立てた状態の断面図である。図２ないし図４を参照すると、レンズ鏡筒ＬＬの前記レンズ系を除いた構成部品は、前記固定枠１と、この固定枠１に固定的に支持された案内枠４と、固定枠１および案内枠４に対して軸回り方向に回転される第２カム筒５を有している。また、前記案内枠４に対して光軸方向に移動可能な案内移動枠５と、この案内移動枠６に対して軸回り方向に回転される第１カム筒７を有している。これら案内移動枠６と第１カム筒７が前記した可動枠２となる。

円筒状をした前記固定枠１は、像面側にバヨネット環１ａが固定されており、図には表れないカメラボディのレンズマウントに装着可能とされている。また、この固定枠１の内部には、当該固定枠１の内周面に沿うように前記第２カム筒５が内装され、さらにその内径側に前記案内枠４が内装されている。

前記第２カム筒５は、前記固定枠１の内周面に沿って光軸回りに回転可能に支持されている。ここでは、この第２カム筒５は光軸方向の物体側の一部が前記固定枠１から露呈されており、この露呈された部分が前記した変倍リング３として構成されている。したがって、この変倍リング３の回転操作によって第２カム筒５は光軸回りに回転されることになる。また、第２カム筒５の内周面にはヘリコイド溝５ａと光軸方向のガイド溝５ｂが形成されている。前記ヘリコイド溝５ａは前記案内移動枠６をヘリコイド動作によって光軸方向に移動させるようになっている。ガイド溝５ｂについては後述する。

前記案内枠４は、光軸方向の像面側の端部４ａが略環状に形成されており、この端部４ａにおいて前記固定枠１に固定支持されている。この端部４ａの円周方向の複数箇所、ここでは３箇所に光軸方向に突出された案内キー４ｂが設けられている。この案内キー４ｂは前記案内移動枠６にキー結合し、当該案内移動枠６を周方向に一体化した状態で、すなわち光軸回りに回転させることなく光軸方向に移動可能に支持するものである。

前記案内移動枠６は、円筒状に形成されており、その周面の３箇所に光軸方向のキー溝６ａが形成され、また各キー溝６ａの周方向の間にはカム窓６ｂが開口されている。各キー溝６ａはそれぞれ前記案内枠４の３つの案内キー４ｂに係合されており、これらキー溝６ａと案内キー４ｂとの係合により、当該案内移動枠６は案内枠４に対して光軸回りに回転されることなく光軸方向に移動可能とされている。また、前記案内移動枠６は、像面側の端部の周方向の複数箇所に外径方向に突出されたヘリコイド突起６ｃが形成されている。このヘリコイト突起６ｃは前記第２カム筒５の内周面の前記ヘリコイド溝５ａに係合されており、第２カム筒５が光軸回りに回転されたときには、ヘリコイド突起６ｃとヘリコイド溝５ａとのヘリコイド動作により、案内移動枠６は光軸方向に移動されることになる。

前記案内移動枠５の外周には円筒状をした前記第１カム筒７が配設されている。この第１カム筒７は前記案内移動枠６に対して光軸方向には一体化され、光軸回りには相対移動可能に支持されている。また、第１カム筒７は像面側の端部に周方向に複数のガイド突起７ａが設けられ、前記第２カム筒５のガイド溝５ｂに係合されている。これにより、第２カム筒５を回転して案内移動枠６が光軸方向に移動されたときには、第１カム筒７はこれと一体に光軸方向に移動されるが、当該第２カム筒５の回転に伴ってこれと一体的に案内移動枠６に対して光軸回りに相対回動可能とされている。さらに、この第１カム筒７の内周面には、それぞれ３条の第１カム溝７ｂ、第２カムｃ、第３のカム溝７ｄが形成されており、これらのカム溝７ｂ，７ｃ，７ｄは、後述するように第１カム筒７の回転により前記第１ないし第３のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ光軸方向に移動するようになっている。

次に前記レンズ系、すなわち第１ないし第４のレンズＬ１〜Ｌ４の構成について説明する。まず、レンズ系の構成の概略を説明する。図５（ａ）は前記第１カム筒７および第２カム筒５と、第１ないし第４のレンズＬ１〜Ｌ４の相互構成を示す模式図である。図５に示すように、第１カム筒７のカム溝７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ第１レンズ枠８、第２レンズ枠９、第３レンズ枠１０の各カムフォロア８ａ，９ａ，９ｂが係合されている。これにより、第２カム筒５を回転操作して第１カム筒７が一体的に回転されると、当該第１カム筒７の軸回り回転により第１ないし第３のレンズ枠８，９，１０が光軸方向に移動される。ここで、第２レンズ枠９は第１保持枠として構成されているので、以降は第１保持枠９と称する。

また、第４レンズ枠１１は第２保持枠１２と一体化されており、第２保持枠１２は第１保持枠９に対して光軸方向に相対移動であるが、所定の光軸寸法よりも離間されないように第１保持枠９に対して光軸方向に連結されている。また、この第２保持枠１２は第３レンズ枠１０との間に圧縮コイルスプリング１３が介装されており、この圧縮コイルスプリング１３のバネ力によって第１保持枠９に対して光軸方向に離間する方向に付勢されている。これにより、当該圧縮コイルスプリング１３を撓める方向に力が作用しない状態では、第２保持枠１２は第１保持枠９と一体的に光軸方向に移動されることになる。

前記レンズ系の詳細を図２ないし図４を参照して説明する。最も物体側に配置されている前記第１レンズＬ１はフォーカスレンズであり、前記第１レンズ枠８はここでは第１レンズユニット８として構成されている。この第１レンズユニット８は、略円筒状をしたユニット筒８ｂ内に第１レンズＬ１を保持したレンズ枠８ｃが内装されている。このユニット筒８ｂの像面側の端部の周方向の３箇所には外径方向に突出した前記カムフォロア８ａが設けられており、このカムフォロア８ａは前記第１カム筒７の第１カム溝７ｂにカム係合している。これにより、第１レンズユニット８は第１カム筒７の回転に伴って光軸方向に移動され、これと一体に第１レンズＬ１が光軸方向に移動される。また、前記案内移動枠６が光軸方向に移動されて、これと一体的に第１カム筒７が光軸方向に移動されたときにも第１レンズユニット８は光軸方向に移動されることになる。

前記第１レンズユニット８は、ここでは前記レンズ枠８ｃは前記ユニット筒８ｂに対して光軸方向に移動可能に内装されている。すなわち、前記ユニット筒８ｂ内に対して前記レンズ枠８ｃを螺合させるとともに、当該ユニット筒８ｂにフォーカスモータ８ｄを配設し、このフォーカスモータ８ｄにより回転される歯車８ｅとレンズ枠８ｃに設けたリング歯車８ｆを歯合させることにより、フォーカスモータ８ｄを駆動したときにレンズ枠８ｃを光軸方向に螺進させ、ユニット筒８ｂに対する第１レンズＬ１の光軸位置を調整し、フォーカス調整（合焦調整）を行うようになっている。

前記第２レンズＬ２はバリエータレンズであり、第２レンズ枠９に保持されている。この第２レンズ枠９は前記したように本発明における第１保持枠９である。第１保持枠９は円板部材９ｂの円周の２箇所を切り欠いた形状に形成され、その円周３箇所には外径方向に突出した前記カムフォロア９ａが設けられている。このカムフォロア９ａは前記第１カム筒７の第２カム溝７ｃにカム係合している。これにより、第１カム筒８が軸回りに回転されたときに、第１保持枠９は光軸方向に移動され、これに保持されている第２レンズＬ２が光軸方向に移動される。また、前記案内移動枠６が光軸方向に移動されて、これと一体的に第１カム筒７が光軸方向に移動されたときにも第１保持枠９と第２レンズＬ２は光軸方向に移動されることになる。

前記第１保持枠９は周方向の複数箇所において像面側に向けて僅かに内径寸法が縮径するように光軸方向に突出したガイド片９ｂが設けられている。これらガイド片９ｂの先端、すなわち最も像面側の端部には内径方向に突出したガイド突部９ｃが形成されている。このガイド突部９ｃは後述するように、第４レンズ枠１１に一体化された第２保持枠１２との光軸方向の相対位置、すなわち光軸寸法を規制するものである。また、当該第１保持枠９の周方向の２箇所には、第２保持枠１２に係合される付勢部材が設けられているが、この付勢部材については後述する。

前記第３レンズＬ３はコンペンセータレンズであり、第３レンズ枠１０に保持されている。この第３レンズ枠１０は前記第１保持枠９の前記複数のガイド片９ｂで囲まれる内径領域に配設されており、これらガイド片９ｂによって周縁が支持された状態で当該第１保持枠９に対して光軸方向に移動可能とされている。前記第３レンズ枠１０の周方向の３箇所には物体側に向けて延出した腕片１０ｂが形成されており、これら腕片１０ｂの物体側の端部に外径方向に突出した前記カムフォロア１０ａが設けられている。このカムフォロア１０ａは前記第１カム筒７の第３カム溝７ｄにカム係合されている。これにより、第３レンズ枠は第１カム筒の回転に伴って光軸方向に移動され、これと一体に第３レンズが光軸方向に移動される。また、前記案内移動枠が光軸方向に移動されたときに、これと一体的に第１カム筒が光軸方向に移動されたときにも第３レンズは光軸方向に移動されることになる。

前記第４レンズＬ４はリレーレンズであり、第４レンズ枠１１に保持されている。この第４レンズ枠１１は前記第２保持枠１２に一体的に支持されている。この第２保持枠１２は光軸を含む中心領域に円形開口１２ａが設けられており、この円形開口１２ａ内に前記第４レンズ枠１１が嵌入され、第２保持枠１２に一体化されている。第２保持枠１２には円周複数箇所に前記第１保持枠９の複数のガイド片９ｂに対応する複数の位置規制片１２ｂが物体側に向けて光軸方向に突出されている。この位置規制片１２ｂは物体側に向けて僅かに外径寸法が拡径するように形成されている。

その上で、前記複数の位置規制片１２ｂの物体側の端部には外径に向けて突出した突起からなる位置規制部１２ｃが形成されている。また、前記複数の位置規制片１２ｂのうち、第２保持枠の中心を通る仮想直径線の片方の側に位置する２つの位置規制片は偏位当接部として構成されているが、この２つの偏位当接部についての詳細は後述する。さらに、前記第２保持枠１２の外周面の円周複数箇所には外径方向に突出した突起からなる収納位置規制部１２ｄが形成されている。

これら第１保持枠９と第２保持枠１２は、図２に示したように、第１保持枠９の内径位置に第３レンズ枠１０を内挿した上で、第２保持枠１２の光軸位置規制片１２ｂが第１保持枠９のそれぞれ対応するガイド片９ｂの内径側において径方向に重なるようにして組み合わせられる。また、第１保持枠９に対して組み合わされた第２保持枠１２の物体側端部と前記第３レンズ枠１０との間には圧縮コイルスプリング１３が介装される。圧縮コイルスプリング１３の物体側の端部は第３レンズ枠１０の像面側に向けられた面に当接され、圧縮コイルスプリング１３の像面側の端部は第２保持枠１２の物体側に向けられた面に当接されている。これにより、当該圧縮コイルスプリング１３の軸方向の弾性力によって第３レンズ枠１０と第２保持枠１２は互いに光軸方向に離間する方向に付勢されている。

前記第１保持枠９と前記第２保持枠１２の組み合わせ構造について詳細に説明する。図６（ａ）は第１保持枠９と第２保持枠１２を組み合わせた状態の光軸に沿った断面図であり、そのＢ部の拡大図を図６（ｂ）に示す。前記したように、第２保持枠１２の位置規制片１２ｂは第１保持枠９のガイド片９ｂの内径側に径方向に重ねられている。これにより、第２保持枠１２の位置規制片１２ｂの外周面が第１保持枠９のガイド片９ｂのガイド突部９ｃの内径端に当接され、この当接によって第２保持枠１２は位置規制片１２ｂの外周面において第１保持枠９に光軸が一致した状態で支持される。

また、この状態では第２保持枠１２は第１保持枠９に対して光軸方向に相対移動が可能な状態で支持される。さらに、この組み合わせた状態では、第１保持枠９のガイド片９ｂに内径方向に突出したガイド突部９ｃと、第２保持枠１２の位置規制片１２ｂに外径方向に突出した位置規制部１２ｃが光軸方向に対向配置される。そのため、両保持枠９，１２が光軸方向に離間されようとしたときには、ガイド突部９ｃと位置規制部１２ｃとが光軸方向に当接され、両保持枠９，１２がそれ以上離間されることがない最大の光軸寸法に規制されることになる。

また、図７（ａ）は前記第１保持部９と前記第２保持枠１２を組み合わせた状態を像面側からみた側面図であり、図７（ｂ）はそのＢ１−Ｂ１線断面図、図７（ｃ）はＣ部の拡大図である。前記第２保持枠１２に設けられている複数の位置規制片１２ｂのうち、２つの位置規制片１２ｂ、すなわち光軸を通る直径線を境界とする一方の側に配置されている周方向に並んだ２つの位置規制片１２ｂは、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、物体側に向けて徐々に肉厚が増大された偏位当接部１２ｅとして構成されている。この偏位当接部１２ｅは、その外面がスロープ面１２ｆとして形成されている。さらに、この偏位当接部１２ｅの前記スロープ面１２ｆよりも物体側の端部の外面は、先端に向けて肉厚が減少する逆向きのテーパ面１２ｇとして形成されている。その上で、このテーパ面１２ｇには前記第１保持枠９に設けられた付勢部材１４が弾接されている。

前記付勢部材１４は、前記第２保持枠１２の２つの偏位当接部１２ｅに対応する第１保持枠９の周方向の２箇所にそれぞれ設けられている。これら２つの付勢部材１４は短冊状の板バネ材を曲げ加工したバネ片１４ａで構成されており、物体側の基端部１４ｂがビス１４ｄにより第１保持枠９の像面側の面に固定されている。また、バネ片１４ａの像面側の先端部１４ｃは楔状に曲げ加工され、その内面が前記第２保持枠１２の偏位当接部１２ｅのテーパ面１２ｇに対して外径側から内径側に向けて当接され、自身の弾性力によって当該テーパ面１２ｇに対して内径方向に向けて弾接されている。これにより、２つの偏位当接部１２ｅはそれぞれ付勢部材１４によって内径側に向けて付勢され、この付勢力によって第２保持枠１２は全体が光軸方向と直交する直径方向の一方に向けて偏位力が加えられる。

以上の構成の実施形態のレンズ鏡筒ＬＬにおける伸長・短縮動作を説明する。撮像時の短焦点状態（ワイド状態）には、図２に示したように、変倍リング３が一方向に回転操作されており、これと一体に第２カム筒５も同じ回転位置に回転される。そのため、第２カム筒５のヘリコイド溝５ａと、これに係合している案内移動枠６のヘリコイド突起６ｃによるヘリコイド動作により、案内移動枠６は物体側に向けて光軸方向に移動される。また、これと同時に案内移動枠６に光軸方向に一体化されている第１カム筒７も物体側に向けて光軸方向に移動される。このとき、案内移動枠６は案内枠４とのキー結合により光軸回りに回転されることはないが、第１カム筒７は第２カム筒５と一体的に光軸回りに回転される。図５（ａ）はこのときの模式図である。

第１カム筒７が光軸回りに回転されると、第１カム筒７の第１カム溝７ｂと第１レンズユニット８のカムフォロア８ａとの係合によるカム動作により、第１レンズユニット８は物体側に向けて光軸方向に移動される。このような第１カム筒７の光軸方向の移動と、第１レンズユニット８のかかる光軸方向の移動により、レンズ鏡筒ＬＬの全体の鏡筒長が伸長状態となる。

これと同時に第１カム筒７の第２カム溝７ｃと第１保持枠９のカムフォロア９ａとの係合によるカム動作により、第１保持枠９も物体側に向けて光軸方向に移動される。このときの第２ないし第４のレンズＬ２〜Ｌ４の状態を図８（ａ）に示す。第１保持枠９が光軸方向の物体側に移動されると、第１保持枠９は第２保持枠１２に対して光軸方向に離間される状態となるが、所定の光軸寸法まで離間されると第１保持枠９のガイド突部９ｃは第２保持枠１２の外周面に接する状態となる。これにより、第２保持枠１２は第１保持枠９のガイド突部９ｃによって光軸直交方向に位置決めされることになり、第１保持枠９と第２保持枠１２は光軸が一致された状態となる。

また、第１保持枠９が物体側に向けて光軸方向に移動されて第２保持枠１２との光軸方向の間隔が増大して行くと、所定の光軸寸法において第１保持枠９のガイド突起９ｃと第２保持枠１２の位置規制部１２ｃとが光軸方向に当接される。これにより、第１保持枠９と第２保持枠１２とは光軸方向に連結されることになり、第１保持枠９の物体側への光軸方向の移動に伴って第２保持枠１２は一体的に物体側に移動されることになる。

この状態において、変倍リング３が一方向あるいは反対方向に所要の回転角度範囲ないで回転操作されると、これに伴って第１カム筒７が回転され、第１カム筒７の第３カム溝７ｄと、第３レンズ枠１０のカムフォロア１０ａとの係合により第３レンズ枠１０が物体側あるいは像面側に向けて光軸方向に移動される。これにより、図９のように第３レンズ枠１０が圧縮コイルスプリング１３を撓めて像面側に移動されたときにはレンズ鏡筒ＬＬは長焦点状態（テレ状態）となる。このときの第２ないし第４のレンズＬ２〜Ｌ４の状態を図８（ｂ）に示す。

また、これらワイド状態およびテレ状態での撮像時においては、第１レンズユニット８において、ユニット筒８ｂ内のフォーカスモータ８ｄを駆動してレンズ枠８ｃを光軸方向に螺進させ、ユニット筒８ｂに対する第１レンズＬ１の光軸位置を調整することによりフォーカス調整（合焦調整）を行う。このフォーカス調整については、本発明との関連が少ないので詳細な説明は省略する。

一方、図１０は非撮像時におけるレンズ鏡筒ＬＬの短縮状態の断面図である。変倍リング３を前記一方向と反対方向の終端に近い回転位置まで回転操作すると、これと一体的に回転される第２カム筒５のヘリコイド溝５ａと、これに係合している案内移動枠６のヘリコイド突起６ａによるヘリコイド動作により、案内移動枠６は像面側に向けて光軸方向に移動される。また、これと同時に案内移動枠６に光軸方向に一体化されている第１カム筒７も像面側に向けて光軸方向に移動される。これにより、案内移動枠６と第１カム筒７は、固定枠１および第２カム筒５の内径位置に収納される。

このとき、第１カム筒７は光軸方向の移動に伴って第２カム筒５と一体的に光軸回りに回転されるので、第１カム溝７ｂにより第１レンズユニット８が像面側に移動され、第１カム筒７の内径位置に収納される。同時に、第２カム溝７ｃにより第１保持枠９が像面側に移動される。さらに第３カム溝７ｄにより第３レンズ枠１０が像面側に移動される。この第３レンズ枠１０の像面側への移動により圧縮コイルスプリング１３が圧縮され、当該第３レンズ枠１０の移動力が圧縮コイルスプリング１３を介して第２保持枠１２に伝達され、第２保持枠１２も像面側に移動される。

第２保持枠１２は像面側に移動されて案内枠４および固定枠１の内径位置にまで移動され、第２保持枠１２に設けられている収納位置規制部１２ｄが案内枠４の物体側の面に当接した状態で移動が規制される。この規制により第２保持枠１２、すなわち第４レンズＬ４は固定枠１の内径位置に収納される。また、第２保持枠９は第３レンズ枠１０との間に介装されている圧縮コイルスプリング１３のバネ力によって案内枠４に向けて押圧され、当該移動位置が規制される。このときの第２ないし第４のレンズＬ２〜Ｌ４の状態を図８（ｃ）に示す。

このように第１レンズユニット８、第１保持枠９、第３レンズ枠１０、第２保持枠１２がそれぞれ像面側に向けて光軸方向に移動されることで、図１０に示したように、レンズ鏡筒ＬＬは短縮状態に設定される。これにより、非撮像時におけるレンズ鏡筒ＬＬの筒長、すなわち光軸方向の寸法を縮小し、レンズ鏡筒の携帯性が向上されることになる。図５（ｂ）はこのときの模式図である。

ここで、第１保持枠９と第２保持枠１２との相互動作についてみると、図１１（ａ）に第１保持枠９と第２保持枠１２のみを示すように、レンズ鏡筒ＬＬの撮像時には、第１保持枠９のガイド突起９ｃと、第２保持枠１２の位置規制部１２ｃとが光軸方向に当接され、この当接したときの光軸寸法で第１保持枠９と第２保持枠１２が連結されることになる。特に、第２保持枠１２は第３レンズ枠１０との間に介装した圧縮コイルスプリング１３によって像面方向に付勢されているので、この圧縮コイルスプリング１３のバネ力によってガイド突部９ｃと位置規制部１２ｃが弾接され、両者の当接状態、すなわち第１保持枠９と第２保持枠１２の光軸寸法が一定に保持される。また、第１保持枠９の付勢部材１４の先端部１４ｃが第２保持枠１２の偏位当接部１２ｅのテーパ面１２ｇに弾接していることにより、テーパ面１２ｇに生じる弾接力の軸方向の分力がガイド突部９ｃと位置規制部１２ｃとの弾接を補助する。

したがって、このレンズ鏡筒ＬＬでは、撮像時には、第２保持枠１２は第１保持枠９との光軸寸法を一定に保った状態で光軸方向に移動され、第３レンズ枠１０の光軸方向の移動によってテレ状態からワイド状態に焦点距離が調整されることになる。すなわち、第１保持枠９と第２保持枠１２は光軸方向に連結された状態で光軸方向に移動されることになり、変倍性能を向上することが可能になる。

一方、図１１（ｂ）に示すように、レンズ鏡筒ＬＬの短縮時には、第１保持枠９は第２カム溝７ｃにより像面側に移動されるが、このときにはガイド突起９ｃ、位置規制部１２ｃ、および圧縮コイルスプリング１３、さらには付勢部材１４の作用によって伸長時と同様に第２保持枠１２との光軸寸法が保持される。したがって、第２保持枠１２は第１保持枠９とともに像面側に移動される。そして、第２保持枠１２の収納位置規制部１２ｄが案内枠４に当接されてそれ以上の像面側への移動が規制されると、以降は第１保持枠９のガイド突部９ｃと第２保持枠１２の位置規制部１２ｃとの当接が離れる。したがって、第２保持枠１２が像面方向に位置規制されているのにもかかわらず第１保持枠９は継続して像面側に移動される。そして、ガイド突部９ｃの先端が案内枠４の物体側の面に当接して短縮状態となると第１保持枠９はそれ以降の移動が規制される。

この短縮時において、ガイド片９ｂと位置規制片１２ｂはそれぞれ物体側に拡径された形状とされているので、第１保持枠９と第２保持枠１２の光軸寸法が低減するのに伴って、ガイド突部９ｃの内径端は位置規制片１２ｃの外周から僅かに径方向に離間して行く。これにより、位置規制片１２ｃ、すなわち第２保持枠１２は径方向の自由度が生じることになり、第２の保持枠１２と第１の保持枠９がそれぞれ案内枠４に当接して移動が規制されたときに、ガイド片９ｃと位置規制片１２ｃが干渉することが防止され、レンズ鏡筒ＬＬでの円滑な短縮が可能になる。

さらに、付勢部材１４のバネ片１４ａ先端部１４ｃが偏位当接部１２ｅのテーパ面１２ｇに弾接することにより、偏位当接部１２ｅないし第２保持枠１２は付勢部材１４によって光軸直交方向に付勢される。そのため、第２保持枠１２と第１保持枠９との間に径方向のガタ（隙間）が生じているような場合でも、この光軸直交方向の付勢力によって第２保持枠１２が径方向に偏位され、付勢部材１４を配設している領域と径方向の反対側の面において第１保持枠９と第２保持枠１２が密接状態とされ、両保持枠９，１２の径方向のガタを吸収することができる。これにより、撮像時においては、第１保持枠９と第２保持枠１２の光軸位置、換言すれば第２レンズＬ２と第４レンズＬ４の光軸を一致した状態を保持し、変倍性能を向上することができる。

また、この実施形態のレンズ鏡筒ＬＬでは、偏位当接部１２ｅにスロープ面１２ｆが設けられており、第１保持枠９と第２保持枠１２が光軸方向に相対移動する際には、付勢部材１４のバネ片１４ａの先端部１４ｃがスロープ面１２ｆに摺接されるので、付勢部材１４がテーパ面１２ｇに接触し、あるいはこれから離反する際における付勢力（弾接力）の急激な変化を抑制し、レンズ鏡筒ＬＬの短縮、伸長時における衝撃の発生を抑止する。

前記実施形態では、第１保持枠９に設けた付勢部材１４を第２保持枠１２の偏位当接部１２ｅに径方向に弾接することにより、第２保持枠１２を光軸直交方向に付勢して径方向のガタを吸収しているが、偏位当接部１２ｅに径方向のバネ性を持たせ、その偏位当接部１２ｅを第１保持枠９のガイド片９ｂに対して径方向に当接させるようにしてもよい。この偏位当接部１２ｅのバネ性によって第１保持枠９に対して第２保持枠１２が光軸直交方向に付勢されることになり、付勢部材が不要になる。

また、本発明のレンズ鏡筒では、第２保持枠１２の像面側への位置規制をレンズ系の一部で構成してもよい。図１２（ａ）はその模式図であり、第４レンズＬ４の像面側に第５レンズＬ５を備えているレンズ鏡筒に適用される。この第５レンズＬ５の第５レンズ枠１５はカムフォロア１５ａを有しており、このカムフォロア１５ａは第１カム筒７に設けた第４カム溝７ｅにカム係合されており、第１カム筒７の回転によって光軸方向に移動されるが、その移動量は僅かである。

この第５レンズ枠１５は本発明における第３保持枠として構成されており、この第３保持枠１５が第４レンズＬ４の像面側において光軸方向のほぼ同じ位置に停留されていることにより、レンズ鏡筒ＬＬの短縮時には、図１２（ｂ）のように、第４レンズ枠、すなわち第２保持枠１２が第３保持枠１５に当接される。これにより、レンズ鏡筒ＬＬの短縮時に第２保持枠１２、さらには第１保持枠９の光軸方向の位置を規制し、好適な短縮動作が可能になる。

また、本発明においては、第１ないし第３の保持枠に保持されているレンズの光軸方向および光軸と直交する面方向のレンズ位置を調整可能な機構を設けるようにしてもよい。ここでは、前記第２保持枠１２に保持された第４レンズＬ４のレンズ位置調整機構を示しており、図１３（ａ）は斜視図、図１３（ｂ）は光軸方向の像面側から見た図である。また、図１４（ａ）はその主要部の分解斜視図である。

図１３（ａ），（ｂ）において、第４レンズＬ４は第４レンズ枠１１を介して第２保持枠１２に保持されているが、この第４レンズ枠１１は第２保持枠１２に対して光軸方向と、これと直交する方向に相対移動可能に保持されている。すなわち、図１４（ａ）に示すように、第２保持枠１２の像面側の端部には概ね円環状をした固定リング１６が第２保持枠１２に一体的に支持されている。また、この固定リング１６の内径側には円環状をした調整リング１７が光軸回りに回転可能に内挿支持されている。そして、前記第４レンズ枠１１は、当該調整リング１７の像面側に当接された状態で当該調整リング１７を挟んで前記固定リング１６および第２保持枠１２に保持されている。

その上で、前記第４レンズ枠１１の円周方向に３等配した３箇所には、それぞれ光軸方向に弾性力を有する引っ張りコイルスプリング１８ａが配設されており、これらの引っ張りスプリング１８ａの一端は第２保持枠１２に係止され、他端は第４レンズ枠１１に係止されている。これにより、第４レンズ枠１１は３つの引っ張りコイルスプリング１８ａの引っ張り力によって前記調整リング１７に対して光軸方向に弾接され、かつこの弾接力によって第２保持枠１２に保持されることになる。

また、前記第４レンズ枠１１の円周方向の２箇所、特に仮想の直径線を挟んだ片方の側の２箇所には、前記固定リング１６との間に、径方向に弾性力を有する圧縮コイルスプリング１８ｂが介装されている。そのため、これらの圧縮コイルスプリング１８ｂにより、第４レンズ枠１１は固定リング１６に対して、すなわち第２保持枠１２に対して光軸と直交する面上において径方の一方向に付勢されている。

一方、前記第４レンズ枠１１の前記仮想の直径線を挟んだ反対側の円周方向の２箇所には、それぞれ前記固定リング１６に配設支持された調整カム１９が当接されている。この調整カム１９は、ここでは円形偏心カムで構成されており、当該調整カム１９の周面、すなわちカム面が前記第４レンズ枠１１の周縁に径方向に当接されている。これらの調整カム１９は、光軸方向の一面に設けられたスリットを利用して治具により回転操作が可能であり、この回転操作によってカム面に当接されている第４レンズ枠１１を径方向に付勢することが可能とされている。

さらに、前記調整リング１７は、図１４（ｂ）に物体側から見た図を示すように、物体側の面に光軸方向の当接突部１７ａが一体に形成されており、この当接突部１７ｂは前記第２保持枠１２の像面側の端部に形成されているテーパ端面１２ｈに光軸方向に当接される。このテーパ端面１２ｈは円周方向に沿って傾斜されており、その円周位置の違いによって光軸方向に変位される構成である。また、前記調整リング１７は、像面側の面の一部に操作突部１７ｂが設けられており、この操作突部１７ｂは前記第４レンズ枠１１に設けた円弧状の窓部１１ａを通して像面側に露呈されている。この窓部１１ａを通して操作突部１７ｂを円周方向に操作することにより、調整リング１７の光軸回り方向の位置が調整できるようになっている。

この構成のレンズ位置調整機構によれば、調整カム１９を回転操作することにより、調整カム１９はカム面に当接されている第４レンズ枠１１の周縁を径方向に付勢する。これにより第４レンズ枠１１は圧縮コイルスプリング１８ｂを撓めながら径方向に移動される。したがって、２つの調整カム１９を適切に回転操作することにより、第４レンズ枠１１を光軸方向と直交する面上で移動でき、第４レンズ枠１１の中心、すなわち第４レンズＬ４の中心となる光軸をレンズ鏡筒ＬＬの光軸に一致させることが可能になる。

また、操作突部１７ｂを操作して調整リング１７を光軸回り方向に位置調整すると、調整リング１７の当接突部１７ａは第２保持枠１２のテーパ端面１２ｈに当接されながら当該テーパ面１２ｈに沿って移動されるため、当該当接突部１７ｂはテーパ端面１２ｈによって光軸方向の位置が変化される。そのため、引っ張りコイルスプリング１８ａによって調整リング１７の像面側の端部に弾接されている第４レンズ枠１１も調整リング１７と一体的に光軸方向に移動される。これにより、第４レンズ枠１１の光軸方向の位置、すなわち第４レンズＬ４の光軸方向の位置が調整できる。したがって、第１の保持枠９と第２の保持枠１２との間に光軸方向の位置ずれや光軸と直交する方向の位置ずれが生じた場合でも、第４レンズＬ４のレンズ位置を調整することにより高品質なレンズ鏡筒が提供できる。

なお、このようなレンズ系におけるレンズ光軸調整機構は、第４レンズに限られるものではなく、他のレンズにおいても同様に適用することは可能である。

以上の説明は本発明の光学機器をレンズ鏡筒に適用しているが、実施形態における第１ないし第５レンズは、レンズ群として構成されていてもよい。また、本発明における光学要素は、実施形態のようなレンズやレンズ群に限られるものではなく、光学機器を構成して光軸方向に配列される要素であれば本発明を同様に適用できる。例えば、光学要素として、絞り、シャッター、フィルター、撮像素子（ＣＭＯＳ等の撮像素子を構成する光電変換素子）を適用することも可能である。さらに、本発明における光学機器は、レンズ交換式カメラのレンズ鏡筒、コンパクトカメラのレンズ鏡筒、ビデオカメラのレンズ鏡筒に適用できることはもとより、単眼鏡や双眼鏡、望遠鏡、各種携帯電子機器のカメラモジュールないしレンズモジュールにも適用できる。

ＬＬ レンズ鏡筒
Ｌ１〜Ｌ５ 第１レンズ〜第５レンズ（光学要素）
１ 固定枠
２ 可動枠
３ 変倍リング
４ 案内枠
５ 第２カム筒
６ 案内移動枠
７ 第１カム筒
８ 第１レンズユニット（第１レンズ枠：第１保持部材）
９ 第１保持枠（第２レンズ：第２保持部材）
９ｂ ガイド片
９ｃ ガイド突部
１０ 第３レンズ枠
１１ 第４レンズ）
１２ 第２保持枠
１２ｂ 位置規制片
１２ｃ 位置規制部
１２ｄ 収納位置規制部
１３ 圧縮コイルスプリング（バネ手段）
１４ 付勢部材
１５ 第３保持枠（第５レンズ枠：第３保持部材））
１６ 固定リング
１７ 調整リング
１８ａ，１８ｂ スプリング
１９ 調整カム

Claims (15)

1. 第１の光学要素を保持する第１保持部材と、第２の光学要素を保持する第２保持部材を備え、前記第１保持部材と前記第２保持部材を光軸方向に移動させて光軸方向の長さを短縮することが可能な光学機器であって、前記第１保持部材は駆動手段により光軸方向に移動可能に構成され、前記第２保持部材は、前記第１保持部材と共に光軸方向に移動されるとともに当該第１保持部材に対して光軸方向に相対移動できるように当該第１保持部材と光軸方向に連結されていることを特徴とする光学機器。
2. 前記第１保持部材と前記第２保持部材の少なくとも一方は、両保持部材が光軸方向に離間する方向への相対移動を規制する位置規制手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第１保持部材には光軸方向に突出した複数のガイド片が周方向に配設され、前記第２保持部材には光軸方向に突出した複数の位置規制片が周方向に配設され、前記第２保持部材はこれら複数の位置規制片において前記複数のガイド片に保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記ガイド片の先端に設けられたガイド突部と、このガイド突部に光軸方向に当接される前記位置規制片の先端に設けられた位置規制部とで前記位置規制手段を構成していることを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
5. 前記ガイド突部と前記位置規制部が光軸方向に当接しているときに、前記位置規制片の外周面が前記ガイド突部の内径端に径方向に当接された状態で前記第２保持部材が前記第１保持部材に保持されていることを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
6. 前記ガイド突部と前記位置規制部が光軸方向に離間しているときに、前記位置規制片の外周面は前記ガイド突部の内径端と径方向に離間されることを特徴とする請求項４又は５に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第２保持部材を前記第１保持部材に対して光軸方向に離間させる方向に付勢するバネ手段を備えており、前記ガイド突部と前記位置規制部は当該バネ手段の付勢力により光軸方向に当接されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学機器。
8. 前記第１保持部材は、前記第２保持部材に弾接して当該第２保持部材を光軸直交方向に付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光学機器。
9. 伸長時には前記第１保持部材と前記第２保持部材は前記位置規制片と前記ガイド突部とが当接された状態で光軸方向に連結され、短縮時には前記第１保持部材と前記第２保持部材は前記位置規制片と前記ガイド突部が光軸方向に離間するように相対移動されることを特徴とする請求項４ないし８のいずれかに記載の光学機器。
10. 短縮時には前記第１保持部材と前記第２保持部材はレンズ鏡筒の短縮方向に移動され、前記第２保持部材は光学機器の固定部に当接されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光学機器。
11. 第３の光学要素を保持する第３の保持部材を有し、当該第３の保持部材は前記第２の保持部材よりも像面側に配設され、短縮時に前記第２の保持部材は前記第３の保持部材に当接されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光学機器。
12. カメラのレンズ鏡筒として構成された光学機器であって、当該レンズ鏡筒の固定枠と、この固定枠に支持された案内枠と、前記固定枠に支持されて光軸回りに回転される第１カム筒と、前記第１カム筒の回転により案内枠に沿って光軸方向に移動可能な案内移動枠と、前記案内移動枠と一体的に光軸方向に移動されるとともに、前記第１カム筒とともに光軸回りに回転される第２カム筒と、前記第１カム筒により光軸方向に移動される第１保持枠と、前記第１保持枠に対して光軸方向に相対移動できるように当該第１保持枠と光軸方向に連結された第２保持枠とを備え、前記第１保持枠と前記第２保持枠にそれぞれ少なくとも一つのレンズ又はレンズ群が支持されていることを特徴とする光学機器。
13. カメラのレンズ鏡筒として構成された光学機器であって、第１ないし第４のレンズ又はレンズ群と、前記第１ないし第３のレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動させるレンズ駆動手段とを備え、前記第２レンズを保持する第１保持枠と、前記第４レンズを保持する第２保持枠は光軸方向に相対移動できるように光軸方向に連結され、前記レンズ駆動手段により前記第１ないし第３のレンズ又はレンズ群が光軸方向に移動されたときに、前記第１保持枠を介して前記第２保持枠が光軸方向に移動される構成であることを特徴とする光学機器。
14. 前記第１ないし第４のレンズ又はレンズ群は、フォーカスレンズ、バリエータレンズ、コンペンセータレンズ、リレーレンズであることを特徴とする請求項１３に記載の光学機器。
15. 前記保持部材又は前記保持枠に保持される光学要素又はレンズあるいはレンズ群を、前記保持部材又は前記保持枠に対して光軸方向および光軸方向と直交する方向に位置調整する位置調整機構を備えることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の光学機器。
    
    

Images