JP2017102283A - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能の向上したレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】レンズ鏡筒は、第１筒部材５０に対して回転可能で、互いに係合するカムフォロア６２又はカム溝９１の一方が内面に形成された第２筒部材９０と、レンズＬ１を保持するレンズ保持筒１１と、前記カムフォロア６２又は前記カム溝９１の他方が外面に形成され、前記第２筒部材９０の回転により、前記カムフォロア６２と前記カム溝９１との係合位置が変化することにより、前記レンズ保持筒１１とともに前記レンズＬ１の光軸方向に移動する第３筒部材６０と、一端側が前記第３筒部材６０に取り付けられ、前記一端側とは前記光軸方向の位置が異なる他端側が前記第１筒部材５０に取り付けられ、前記第３筒部材６０に付勢力を与える付勢部材６５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明はレンズ鏡筒及び撮像装置に関する。

従来より、カム溝とカムフォロアの係合により、レンズ保持枠をカム筒の軸方向に移動させるレンズ鏡筒がある。そして、カム溝とカムフォロアとの間のガタを生じにくくするために、カム溝やカムフォロアを、特許文献１に記載されたような形状としたものがある。

特開２０１３−６８７１１号公報

レンズ鏡筒は、第１筒部材に対して回転可能で、互いに係合するカムフォロア又はカム溝の一方が内面に形成された第２筒部材と、レンズを保持するレンズ保持筒と、前記カムフォロア又は前記カム溝の他方が外面に形成され、前記第２筒部材の回転により、前記カムフォロアと前記カム溝との係合位置が変化することにより、前記レンズ保持筒とともに前記レンズの光軸方向に移動する第３筒部材と、一端側が前記第３筒部材に取り付けられ、前記一端側とは前記光軸方向の位置が異なる他端側が前記第１筒部材に取り付けられ、前記第３筒部材に付勢力を与える付勢部材とを備える構成とした。
撮像装置は、上記レンズ鏡筒を備える構成とした。

レンズ鏡筒１の断面図である。 レンズ鏡筒１の分解斜視図である。 図１のレンズ鏡筒１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

以下、図面等を参照して、実施形態のレンズ鏡筒１について説明する。図１はレンズ鏡筒１の断面図である。図２はレンズ鏡筒１の分解斜視図である。図３は図１のレンズ鏡筒１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

本実施形態はカメラボディ２に対して着脱可能なレンズ鏡筒１について説明するが、これに限定されない。レンズ鏡筒とカメラボディとが一体のカメラであってもよい。
実施形態のレンズ鏡筒１は、被写体側から順に、１群レンズＬ１と、２群レンズＬ２と、３群レンズＬ３と、４群レンズＬ４とを備えるズームレンズである。

（１群レンズＬ１）
１群レンズＬ１は、フォーカスレンズであり、１群レンズ枠１０に保持され、１群レンズ枠１０は１群レンズ摺動筒１１の被写体側端部に取り付けられている。１群レンズ摺動筒１１は、図示しないモータで回転駆動される。
１群レンズ摺動筒１１のカメラボディ２側外周面には、後述するカムリング６０の内周面に設けられた台形めねじ６４と係合する台形おねじ１２が設けられている。

（２群レンズＬ２，４群レンズＬ４）
２群レンズＬ２は２群レンズ枠２０に保持され、４群レンズＬ４は４群レンズ枠４０に保持されている。
２群レンズ枠２０と４群レンズ枠４０とは、２−４群レンズ摺動筒２１に取り付けられている。
２−４群レンズ摺動筒２１の外周には、後述の３群カムフォロア３２が挿通される開口部２３が設けられている。
２−４群レンズ摺動筒２１の外周には、外周側に突起する２−４群カムフォロア２２が取り付けられている。２−４群カムフォロア２２は、後述の固定筒５０の穴を貫通して、ズームリング９０の２−４群カム４５溝と係合する。

（３群レンズＬ３）
３群レンズＬ３は、３群レンズ枠３０に保持されている。３群レンズ枠３０は、３群レンズ摺動筒３１に取り付けられ、３群レンズ摺動筒３１は２−４群レンズ摺動筒２１の内部に配置されている。
３群レンズ摺動筒３１の外周には、外周側に突起する３群カムフォロア３２が取り付けられている。３群カムフォロア３２は、上述の２−４群レンズ摺動筒２１の開口部２３からさらに外周方向に突き出している。
３群カムフォロア３２は、さらに、後述の固定筒５０の穴を貫通して、ズームリング９０の３群カム４４と係合する。

（ガイドバー７０）
２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１は、ガイドバー７０によって直進ガイドされる。ガイドバー７０は、光軸ＯＡ方向に延在して設けられる軸状の部材である。
２−４群レンズ摺動筒２１のカメラボディ２側端部には、ガイドバー保持板７１が配置されている。ガイドバー保持板７１は固定筒５０に固定され、ガイドバー７０のカメラボディ２側端部を保持している。
また、ガイドバー７０の被写体側端部は後述する第２延在部５４の被写体側端部に設けられたガイドバー保持部５５によって保持される。

２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１の外周側には、それぞれガイドバー取付部２６，３６が設けられている。
ガイドバー取付部２６，３６は、２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１の外周から外方向に突出して設けられており、その突出すた部分に光軸ＯＡ方向に貫通する穴が設けられている。その孔には嵌合ブシュを介してガイドバー７０が挿通されている。
これにより、２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１は、光軸ＯＡ方向に直進移動がガイドされる。

レンズ鏡筒１は、さらに、外周側に配置されたズームリング９０と、ズームリング９０のカメラボディ２側端部の内周側に配置された固定筒５０と、カムリング６０とを備える。

（ズームリング９０）
ズームリング９０は、レンズ鏡筒１の最外周に、回転可能に配置されている。
ズームリング９０の被写体側内周面には、内周側に凹形状に突起して設けられたカムフォロア９１が円周方向３カ所に設けられている。そのカムフォロア９１にはカムリング６０の立体カム６２が係合している。
また、ズームリング９０には、径方向に貫通する周溝９２が設けられている。周溝９２は円周に沿って形成されている。周溝９２に、固定筒５０に設けられた後述する回転制限ピン５１が挿入されている。ズームリング９０は、回転制限ピン５１によって、周溝９２の長さだけ周方向に回転する。
ズームリング９０のカメラボディ２側の内周面には、２−４群レンズ摺動筒２１の２−４群カムフォロア２２、及び３群レンズ摺動筒３１の３群カムフォロア３２がそれぞれ係合する２−４群カム溝４４及び３群カム４５溝が形成されている。

（固定筒５０）
ズームリング９０のカメラボディ２側の内周側には固定筒５０が配置されている。
固定筒５０は、カメラボディ２側の円筒部５０Ａと、円筒部５０Ａから光軸ＯＡ方向被写体側に延びる第１延在部５２と、を備える。また、固定筒５０は、第１延在部５２と円周上の異なる位置、本実施形態では第１延在部５２が配置された位置よりも内側において円筒部５０Ａから被写体側に延びる第２延在部５４及び第３延在部５９を備える。

第１延在部５２と、第２延在部５４と、第３延在部５９とは、円周方向に重複しないように、円筒部５０Ａと一体的に配置されている。
すなわち、光軸ＯＡから径方向に延び且つ第１延在部５２が設けられている部分の周方向両端を通る２つの直線の間の領域（図３の第１領域）と、光軸ＯＡから径方向に延び、第２延在部５４が設けられている部分の周方向両端を通る２つの直線の間の領域（図３の第２領域）と、光軸ＯＡから径方向に延び、第３延在部５９が設けられている部分の周方向両端を通る２つの直線の間の領域（図３の第３領域）とは、重複しないように配置されている。

円筒部５０Ａのカメラボディ２側端部には、カメラボディ２との着脱用のバヨネットマウント８０が取り付けられている。
円筒部５０Ａのカメラボディ２側外周面には、ズームリング９０に設けられた周溝９２に係合する、前述の回転制限ピン５１が外周側に突起して設けられている。
この回転制限ピン５１により、ズームリング９０は、光軸方向の移動が規制されつつ回転可能となっている。
また、円筒部５０Ａには、２−４群カムフォロア２２及び３群カムフォロア３２が貫通する孔５８，５７が設けられている。

（第１延在部５２）
第１延在部５２は周方向に略均等に３本設けられ、カムリング６０とズームリング９０との間に挿入されている。
カムリング６０の被写体側には、外周側に突起した１群直進キー６１が設けられ、第１延在部５２の内周側には、光軸ＯＡ方向に沿って第１直進溝５３が形成されており、１群直進キー６１の直進移動を案内する。１群直進キー６１が、第１直進溝５３に沿って移動することにより、カムリング６０が光軸ＯＡ方向に直進移動可能となっている。

（第２延在部５４）
第２延在部５４は、カムリング６０の内側に延びる。
第２延在部５４の被写体側端部には、前述したように、２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１の直進移動を案内するガイドバー７０を保持するガイドバー保持部５５が設けられている。

（第３延在部５９）
第３延在部５９は、第２延在部５４と同様に第１延在部５２よりも内側において円筒部５０Ａから被写体側に延び、第２延在部５４に対して、光軸を中心として略対称位置に配置されている。
３群レンズ摺動筒３１の外周には外周側へ突起した３群直進キー３４が設けられ、２−４群レンズ摺動筒２１の外周には外周側へ突起した２−４群直進キー２４が設けられている。第３延在部５９には、３群直進キー３４及び２−４群直進キー２４が係合する直進溝５６が光軸ＯＡ方向に沿って設けられている。３群直進キー３４及び２−４群直進キー２４が直進溝５６に沿って移動することにより、光軸ＯＡと直角の面内におけるガイドバー７０を回転中心とする２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１の振れが規制される。

（カムリング６０）
ズームリング９０のカメラボディ２側の、固定筒５０の前方内側には、カムリング６０が挿入されている。
カムリング６０の外周面には、１群直進キー６１が設けられている。１群直進キー６１は固定筒５０の第１延在部５２に設けられた第１直進溝５３と係合することにより、光軸ＯＡ方向に直進移動可能となっている。

カムリング６０の外周面には１群レンズ摺動筒１１のズーム軌跡を有する立体カム６２が設けられている。立体カム６２は、ズームリング９０の被写体側内周面のカムフォロア９１と係合している。立体カム６２は周方向に略均等に３か所設けられている。
カムリング６０の内周面には台形めねじ６４が設けられている。台形めねじ６４は、１群レンズ摺動筒１１の後部外周面に設けられた台形おねじ１２と係合している。

（引っ張りコイルばね６５）
カムリング６０と、固定筒５０の円筒部５０Ａとの間には、引っ張りコイルばね６５が取り付けられている。
引っ張りコイルばね６５のカメラボディ２側は、固定筒５０の円筒部５０Ａの、外側から内側に挿入されたピン５０Ｃに固定されている。また、引っ張りコイルばね６５の被写体側は、カムリング６０のカメラボディ２側端部に固定されている。引っ張りコイルばね６５は、光軸ＯＡ方向に延在して設けられており、カムリング６０のカメラボディ２側端部と円筒部５０Ａのピン５０Ｃとの間で光軸ＯＡ方向に付勢力が生じている。
以上のような構成により、引っ張りコイルばね６５によりカムリング６０は、固定筒５０側の円筒部５０Ａ側（カメラボディ２側、マウント８０側）に付勢された状態にある。

なお、本実施形態において引張りコイルばね６５は、図２に示すように、周方向に略均等に３か所設けられている。また、上述のように、立体カム６２も周方向に略均等に３か所設けられている。
このように、引張りコイルばね６５と立体カム６２とが、同じように周方向に略均等に３か所設けられているので、引張りコイルばね６５によってカムリング６０が固定筒５０の円筒部５０Ａ側に付勢された場合のバランスが良い。
ただし、立体カム６２が１本で構成される場合には、引っ張りコイルばね６５は必ずしも３か所に設けられていなくてもよい。

（動作）
ズームリング９０を回転すると、カムフォロア９１及び立体カム６２を介してカムリング６０が移動する。
このとき、１群直進キー６１は、第１延在部５２に設けられた第１直進溝５３によって直進案内され、カムリング６０は光軸ＯＡ方向へ直進移動する。
カムリング６０が移動すると、カムリング６０に設けられた台形めねじ６４が１群レンズ摺動筒１１に設けられた台形おねじ１２と係合しているので、１群レンズ摺動筒１１及び１群レンズＬ１が光軸ＯＡ方向へ移動する。
さらに、１群レンズ摺動筒１１及び１群レンズＬ１は、図示しないフォーカスモータで回転駆動される。

また、ズームリング９０を回転すると、３群カムフォロア３２，２−４群カムフォロア２２を介して、３群レンズ摺動筒３１、２−４群レンズ摺動筒２１、すなわち２群レンズＬ２．３群レンズ、４群レンズＬ４が光軸ＯＡ方向に直進移動してズーミングが行われる。
このとき、３群レンズ摺動筒３１及び２−４群レンズ摺動筒２１は、第２延在部５４に保持されたガイドバー７０によって直進ガイドされる。
３群レンズ摺動筒３１及び２−４群レンズ摺動筒２１に設けられた３群直進キー３４及び２−４群直進キー２４は、第３延在部５９に設けられた直進溝５６に沿って移動する。これにより、光軸ＯＡと直角の面内におけるガイドバー７０を回転中心とする２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１の振れが規制される。

ここで、カムリング６０の立体カム６２は、ズームリング９０のカムフォロア９１に沿って移動する。カムフォロア９１は、ズームリング９０の内面に設けられた互いに平行な２本の突条部の間に形成された溝部である。
引っ張りコイルばね６５によって、カムリング６０は、固定筒５０側の円筒部５０Ａ側（カメラボディ２側、マウント８０側）に付勢されている。
そうすると、立体カム６２のボディ側の側面は、カムフォロア９１のボディ側の側面（カムフォロア９１を形成する溝部のボディ側に設けられた被写体側を向いた面）を押圧する。
これにより、立体カム６２と、カムフォロア９１との間のガタを取ることができる。

また、ズームリング９０も、ボディ側に引っ張られる。そうすると、ズームリング９０に設けられた周溝９２の被写体側側面（ボディ側を向いた側面）が、回転制限ピン５１と当接する。これにより、回転制限ピン５１とズームリング９０の周溝９２の間のガタを取ることができる。
なお、引っ張りバネ６５のバネ定数は適宜選択することにより、カムリング６０の移動範囲において操作感に違和感を生じないようにすることが好ましい。違和感は、例えば、使用者がズームリング９０を回したときに、負荷が急に重くなる等の違和感である。

（本実施形態の効果）
（１）従来のレンズ鏡筒の多くは、カムとカムフォロア等の係合により、操作される回転運動を直進運動にし、各レンズ室に応じた移動量でレンズ間隔を変化させ、必要なズーム倍率を得ている。
カムとカムフォロア等の係合部にはスムースな作動のためのガタ（クリアランス）が必要となる。しかしこのガタが累積すると、光学性能上問題となる。例えば、ガタが大きいとガタによりレンズがチルトし、また、そのチルトが不安定となり、光学性能が劣化する。
しかし、ガタを小さくすると、部品の出来、寸法のばらつきなどによって、操作感異常や動作不良を生じ、さらには、故障につながる事となるため、容易に小さく設定することは出来ない。

しかし、本実施形態では、カムリング６０が引っ張りバネ６５で付勢されている。したがって、ズームリング９０を回転したときに、常にガタが生じない状態でカムリング６０を回転することができる。ゆえに、光学性能の劣化が生じない。

（２）また、部品の出来や複数部品の組合せ相性によるシフト・チルトの偏心以外に、特に対物側に繰り出しズーム調整する構造の１群レンズＬ１や１群レンズ摺動筒１１は、繰り出した自重による偏心の変化も不安定要因となっている。
このため、１群レンズＬ１の駆動構造の部分に、実施形態のように引っ張りバネ６５によって付勢することにより、姿勢差に影響なく光学性能を確保し、つまり設計通りの姿勢状態を維持できる。
これにより、１ランク上の光学性能、例えば調心不要な鏡筒構造の実現も可能となる。

（３）移動量の基準となるカム（曲線）を、一方向の一面だけ高精度に仕上げれば良いため、設計的にも自由度が増える。

（４）生産の観点から見た場合には、成型型の精度出しも単純に負担が軽減され、成型品のばらつきにおいても、不安定要因が減るために、安定した生産が予想され、総合的なコストダウンが見込まれる。

（５）固定筒５０は、内周に第１直進溝５３を有し、光軸ＯＡ方向に延伸し、且つ円周方向の３カ所に設けられた第１延在部５２を備える。さらに固定筒５０は、第１延在部５２より径方向内側であって、光軸ＯＡに対して対称な２カ所の一方にガイドバー７０を保持する第２延在部５４を備える。そして、固定筒５０は、対称な２カ所の他方に直進案内溝を有し、光軸ＯＡ方向に延伸する第３延在部５９を備える。
これらの３本の第１延在部５２と、第２延在部５４と、第３延在部５９とが、円周方向に重複していると、固定筒５０をプラスチック等による一体成型する場合、径方向に型を抜く片割りができない。したがって、光軸ＯＡ方向に勾配のついたテーパーを有する型が必要になる。
しかし、本実施形態は、３本の第１延在部５２が設けられた第１領域と、第２延在部５４が設けられた第２領域と、第３延在部５９が設けられた第３領域とは、円周方向に重複しないように、円周上の異なる位置に配置されている。したがって、固定筒５０をプラスチック等による一体成型する場合、径方向に型を抜く片割りが可能である。径方向に抜く型はテーパーが必要でないため、製造が容易である。

（６）固定筒５０は、第１延在部５２と、第２延在部５４と、第３延在部５９とを備える。これらの第１延在部５２と、第２延在部５４及び第３延在部５９とは光軸ＯＡからの距離が異なる位置に配置されている。
したがって、第１延在部５２と、第２延在部５４及び第３延在部５９とに、異なる筒部材を駆動するための異なる機能を持たせることができる、
すなわち、第１延在部５２は、１群直進キー６１の直進移動を案内する第１直進溝５３が形成されている。第２延在部５４には、２−４群レンズ摺動筒２１及び３群レンズ摺動筒３１の直進移動を案内するガイドバー７０を保持するガイドバー保持部５５が形成されている。第３延在部５９には、３群直進キー３４及び２−４群直進キー２４が係合する直進溝５６が形成されている。
このように、固定筒５０は、一部材で種々の機能を有している。これらを、それぞれ別部材で製造すると、部品点数が多くなる。部品点数が多くなると、部品加工精度が累積するのでマウント基準のレンズ群の偏芯が大きくなる。しかし、本実施形態では一体成形されているので、部品加工精度の累積を半減することができる。
さらに、本実施形態によると、部品点数が少ないので、組立工数も削減可能となり、コストダウンが可能となる。部品加工をプラスチック成形とすれば、さらに大幅なコストダウンが可能となる。

（７）本実施形態によると、ガイドバー７０方式を採用しているので、２群レンズＬ２，３群レンズＬ３，４群レンズＬ４の偏芯を小さく出来るとともに、ズーミングによる変動も小さくなるので、光学性能の確保が容易となる。このため、製造工程における光学性能良品率の改善が可能となる。

（８）第１直進溝５３が形成されている第１延在部５２は固定筒５０の周方向の３か所に設けられているので、１群直進キー６１も周方向の３か所に設けることができ、安定した直進案内が可能である。

（９）固定筒５０は、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３、４群レンズＬ４の直進移動を案内する第２直進溝が形成されている第３延在部５９を有するので、これらのレンズの安定した移動が可能となる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態は、以下に示すような種々の変形や変更が可能である。
（１）本実施形態では、１群レンズの駆動に関連するカムリング６０を引っ張る構成としたが、他のレンズの駆動に関連する筒部材を引っ張る構造であっても良い。
（２）また、引っ張りバネでなく、ゴム等の他の付勢部材であっても良い。

（３）たとえば、本実施形態では、固定筒５０において、ガイドバー７０を保持する第２延在部５４が内側、第１直進溝５３が設けられた第１延在部５２が外側に形成されているが、逆であってもよい。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

１：レンズ鏡筒、２：カメラボディ、１１：１群レンズ摺動筒、２１：２群レンズ摺動筒、２２：２群カムフォロア、２４：２−４群直進キー、２６：ガイドバー取付部、３１：３群レンズ摺動筒、３２：３群カムフォロア、３４：３群直進キー、３６：ガイドバー取付部、４０：４群レンズ枠、４４：４群カム溝、４５：４群カム溝、５０：固定筒、５０Ａ：円筒部、５１：回転制限ピン、５２：第１延在部、５３：第１直進溝、５４：第２延在部、５５：ガイドバー保持部、５６：直進溝、５９：第３延在部、６０：カムリング、６１：１群直進キー、６２：カムフォロア、６５：引っ張りバネ、７０：ガイドバー、７１：ガイドバー保持板、９０：ズームリング、９１：カム、９２：周溝

Claims (6)

1. 第１筒部材に対して回転可能で、互いに係合するカムフォロア又はカム溝の一方が内面に形成された第２筒部材と、
   レンズを保持するレンズ保持筒と、
   前記カムフォロア又は前記カム溝の他方が外面に形成され、前記第２筒部材の回転により、前記カムフォロアと前記カム溝との係合位置が変化することにより、前記レンズ保持筒とともに前記レンズの光軸方向に移動する第３筒部材と、
   一端側が前記第３筒部材に取り付けられ、前記一端側とは前記光軸方向の位置が異なる他端側が前記第１筒部材に取り付けられ、前記第３筒部材に付勢力を与える付勢部材と、
   を備えるレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡筒であって、
   前記付勢部材は、引っ張りコイルバネであること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
3. 請求項１または２に記載のレンズ鏡筒であって、
   前記付勢部材は、前記第３筒部材と前記第１筒部材との間の円周方向の３か所に配置されていること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒であって、
   前記第３筒部材は、互いに係合する雌ヘリコイドねじ又は雄ヘリコイドねじの一方が内面に形成され、
   前記レンズ保持筒は、前記雌ヘリコイドねじ又は前記雄ヘリコイドねじの他方が外面に形成され、前記第３筒部材に対して光軸方向に移動可能であること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒であって、
   前記第３筒部材は、互いに係合する雌ヘリコイドねじ又は雄ヘリコイドねじの一方が内面に形成され、
   前記レンズ保持筒は、前記雌ヘリコイドねじ又は前記雄ヘリコイドねじの他方が外面に形成され、前記第３筒部材に対して光軸方向に移動可能であること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備える撮像装置。

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