JP2017116632A

JP2017116632A - レンズ装置

Info

Publication number: JP2017116632A
Application number: JP2015249413A
Authority: JP
Inventors: 豪柴▲崎▼; Takeshi Shibazaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: JP6415425B2; US10288836B2; US20170176712A1

Abstract

【課題】可動レンズの光軸方向の位置調整機構を備え、調整操作部が小型・省スペースに構成され、可動レンズの姿勢の安定性、光軸方向の静圧、衝撃に対する耐性に優れたレンズ装置を提供する。【解決手段】固定筒の内径側に配置され光学素子を保持する移動筒と、前記固定筒に対して前記移動筒を光軸周りで回転することにより前記光学素子を光軸方向に移動させる変換機構とを有する、レンズ装置は、前記固定筒に対して前記光軸と直交する回転軸周りで回転可能に支持され、前記固定筒の外側から回転操作可能に配置された操作部を有し、該操作部は、該操作部の前記回転軸と非同軸で内径側へ突出している偏心軸部を有し、該偏心軸部は、前記移動筒の外周に光軸と平行に設けられた直線溝に係合し、前記回転軸を中心として前記操作部を回転することにより、該偏心軸部を介して前記移動筒が光軸周りで回転し、前記光学素子の光軸方向における位置を変更する。【選択図】図４

Description

本発明は、固定レンズ群に対する可動レンズ群の光軸方向の位置を調整するレンズ装置に関する。

一般に、撮影用レンズ装置の構成部品は寸法誤差を有し光学素子の物理特性も設計値からのずれを生じることが多いため、従来より、固定レンズ群に対する可動レンズ群の光軸方向の位置を調整することにより所望の光学性能を得るレンズ装置が知られている。例えば特許文献１では、レンズ装置外周に配置された環状の操作部材と多条ネジなどの回転直動変換機構とを連結ピンで連動させ、環状操作部材を光軸周りに回転することで光学素子を光軸方向に移動しフランジバックを調整するレンズ装置が開示されている。また、特許文献２では、ガイドレールに沿って光軸方向に移動可能な可動群の側面に係合溝が設けられ、係合溝に挿入される偏心ピンを回転することにより可動群を光軸方向に移動させてフランジバックを調整する調整機構が開示されている。このような調整構造はフランジバック調整に限らず、収差調整などレンズ装置の光学的な種々の調整に応用されている。

特開２００６−２３５４１８号公報特開平７−２３９４３５号公報

近年の撮像装置は高精細化が進んでいるため、撮影用のレンズ装置には非常に高い光学性能が求められている。これに伴いレンズ装置の種々の調整も高い精度が求められ、精密な測定装置や調整機材が揃った環境でなければ十分な調整が行えないことが多い。このような調整項目に関しては、撮影者が調整を行えることが必要であるが、容易に調整操作を行えることが好ましくない場合もある。

たとえば、レンズ装置が交換式である場合、撮像装置との組み合わせが変わった際には必ずフランジバック調整が必要となるが、撮影現場では小さなモニターを用いた目視確認の精度に限界があり、十分な調整を行うことが難しい。このような場合には、精密な測定装置や調整機材が揃った環境で事前に調整を完了させ、撮影現場では誤操作などにより容易に調整状態が崩されることを防止することが求められている。

しかしながら、上記のようなレンズ装置の調整に関する調整機構として前述の従来技術による調整機構を適用すると以下のような課題がある。

撮影現場で誤操作を発生させないための対処としては調整操作部をカバー部材で覆うことが最も有効であるが、特許文献１に開示されているような調整構造では調整操作部がレンズ装置の外周全周に及ぶため、調整操作部全体をカバー部材で覆うことが難しい。すなわち、カバー部材によりレンズ装置が大型化することや、カバー部材の固定強度の頑健性が必要となるため構造が複雑となり調整時のカバー部材着脱の操作性が煩雑となる、といった課題がある。

一方、特許文献２に開示されているような調整構造では可動群を１箇所のピンのみで駆動するため、移動方向による可動群の倒れの変化が発生しやすい。一般的に光学素子の倒れの変化は光学性能の悪化に直結するため、性能の安定性に課題がある。また、可動群に光軸方向の静圧または衝撃が加わった際には、負荷を１箇所のピン係合部のみで受けることとなるため構成部品の変形や破損が発生しやすく、静圧および衝撃に対する耐性が低いという課題があった。

本発明の目的は、可動レンズ群の光軸方向の位置調整機構を備え、調整操作部が小型・省スペースに構成されるとともに、可動レンズ群の姿勢の安定性および光軸方向の静圧、衝撃に対する耐性に優れたレンズ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、固定筒の内径側に配置され光学素子を保持する移動筒と、前記固定筒に対して前記移動筒を光軸周りで回転することにより前記光学素子を光軸方向に移動させる変換機構とを有し、前記固定筒に対して前記光軸と直交する回転軸周りで回転可能に支持され、前記固定筒の外側から回転操作可能に配置された操作部を有し、該操作部は、該操作部の前記回転軸と非同軸で内径側へ突出している偏心軸部を有し、該偏心軸部は、前記移動筒の外周に光軸と平行に設けられた直線溝に係合し、前記回転軸を中心として前記操作部を回転することにより、該偏心軸部を介して前記移動筒が光軸周りで回転し、前記光学素子の光軸方向における位置を変更する、ことを特徴とする。

本発明によれば、可動レンズ群の光軸方向の位置調整機構を備え、調整操作部が小型・省スペースに構成されるとともに、可動レンズ群の姿勢の安定性および光軸方向の静圧・衝撃に対する耐性に優れたレンズ装置を提供することができる。

本発明のレンズ装置の外観概要図本発明のレンズ装置の調整操作部の外観拡大図本発明のレンズ装置の調整操作部のＡＡ断面図本発明のレンズ装置の調整操作部のＢＢ断面図本発明のレンズ装置の調整構造の一部を抜粋した要部拡大斜視図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図１〜５に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

本実施例は撮像装置に装着されるレンズ装置のフランジバック調整機構に本発明を適用した場合を示す。図１は本発明が適用されるレンズ装置１の外観斜視図である。レンズ装置１はマニュアル操作により焦点調節、変倍、光量調節が可能であり、外周部にはそれぞれの操作に対応したフォーカス操作環２、ズーム操作環３、アイリス操作環４を備えている。レンズ装置１の端部にはレンズマウント５が備えられ、不図示の撮像装置のマウント部に着脱可能に接続される。レンズ装置１のアイリス操作環４とレンズマウント５の間の外周部の一部には、フランジバック調整部１００が備えられている。フランジバック調整部１００はゴムキャップ６により表面を覆われており、ゴムキャップ６を外すことにより調整ツマミ１０およびロックネジ（ロック部材）２０が露出する構造となっている。フランジバック調整部１００の構造について以下に詳述する。

図２はフランジバック調整部の拡大図であり、図３は図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面図であり、図４は図３に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。また、図５は内部構造解説のためにフランジバック調整部１００からカバー部材６０を取り除いた状態を示している。固定鏡筒７０および固定筒３０はともに移動しない固定された部材であり、複数本の連結ネジにて互いに連結されている。さらに固定筒３０にはレンズマウント５が複数本の連結ネジにて連結されている。鏡筒８に保持されるレンズ群（光学素子）９はフランジバック調整光学系であり、光軸方向に移動することでフランジバックを調整することができる。鏡筒８は移動筒４０に固定されており、両者は一体となって移動する。

移動筒４０は、光軸方向および光軸を中心とする回転方向に滑らかに摺動可能な態様で、その内径嵌合部４１が固定鏡筒７０の一部の外径嵌合部７１と嵌合している。固定鏡筒７０の外径嵌合部７１には、図４のように光軸に直交する方向に延出するカムピン７が光軸まわりに１２０°間隔で固定されている。３つのカムピン７は、位相を同じくして移動筒４０に設けられた３本のカム溝４２に係合し、円滑に摺動可能となっている。なお、３つのカムピン７はそれぞれ係合するカム溝４２に対して径寸法を調整したものが組み込まれており、両者の間の遊びはほぼ無い状態となっている。

上記構成により、移動筒４０を光軸中心に回転させると３本のカム溝４２がガイドとなり、移動筒４０の光軸方向の位置は回転量に応じた量だけ移動することとなる。

一方、フランジバック調整操作部材である調整ツマミ１０は、図４のように溝部１１を備えた操作部１２と円盤部１３、回転軸部１４、回転軸部１４と長手方向が平行で中心が偏心した偏心軸部１５よりなる。すなわち、回転軸部１４と偏心軸部１５は非同軸となるように構成されている。操作部１２の溝部１１は、調整操作時に固定筒３０の外側からマイナスドライバーなどの工具を差し込んで、回転軸部１４を軸として回転操作するためのものである。調整ツマミ１０の回転軸部１４が固定筒３０に設けられた穴３３に係合するとともに、円盤部１３が固定筒３０の外周の平面部３４に当接し、回転軸部１４の回転軸周りに滑らかに回転可能に、固定筒３０に支持されている。ここで、固定筒３０に設けられた穴３３は光軸に直交する軸方向に開けられている。円盤部１３には約１８０°の円弧溝１６が貫通して設けられ、ロックネジ２０が円弧溝１６の中間に挿通されている。

ロックネジ２０は頭部２１に調整ツマミ１０と同様に溝部２２が形成され、対向する先端部２３は固定筒３０に設けられたネジ穴３５と螺合している。溝部２２は、マイナスドライバーなどの工具を差し込んでロックネジ２０を回転操作するためのものである。ロックネジ２０を内径側に向けて送り込む方向に回転して先端部２３のネジ穴３５への螺合を進めると、調整ツマミ１０の円盤部１３は固定筒３０の外周の平面部３４とロックネジ２０の頭部２１に挟持され、調整ツマミ１０（円盤部１３）を回転不能に保持することができる。それにより、円盤部１３の固定筒３０に対する回転位置を固定することができる。円盤部１３の中心に対してロックネジ２０と対向する位置には指標シール５０が貼り付けされている。なお、指標シール５０には指標線５１が印刷されており、フランジバック調整光学系が調整範囲の略中心に位置する調整基準状態において、固定筒３０の平面部３４に刻印された基準指標３６と指標線５１の位置が合致するように貼り付けされている。

調整ツマミ１０の円盤部１３を覆うように固定筒３０に固定されるカバー部材６０には、調整ツマミ１０の操作部１２とロックネジ２０が露出するように貫通穴部６１が設けられている。また、指標シール５０の指標線５１と位相が合致する位置において、カバー部材６０には小穴６２が設けられている。

軸中心が回転軸部１４と異なる偏心軸部１５は光軸に近付く方向に（内径側に向けて）回転軸部１４から延出（突出）し、先端近傍で移動筒４０の外周に設けられた光軸と平行な方向の直線溝４３と係合している。フランジバック調整光学系が調整範囲の略中心に位置する調整基準状態において、調整ツマミ１０は回転軸部１４と偏心軸部１５の軸中心が光軸方向に最も離れた状態となっている。先端の直線溝４３との係合部１７は略球形状となっている。すなわち、偏心軸部１５の内径側（光軸側）の先端部は、操作部の回転軸部１４と垂直な断面において略円形状となっている。なお、「略球形状」或いは「略円形状」とは、各々の中心から周辺部への距離（半径）の変動が３％以内であるような形状のことを言う。

上記のように構成されたレンズ装置においてフランジバック調整を行う方法について以下に説明する。まず、フランジバック調整部１００のゴムキャップ６を外し、露出するロックネジ２０をマイナスドライバー等の工具を用いて緩める。ロックネジ２０を緩めることにより、調整ツマミ１０の円盤部１３の保持が解除されるため、調整ツマミ１０は回転操作可能な状態となる。次に、マイナスドライバー等の工具を用いて、カバー部材６０の貫通穴部６１から露出する調整ツマミ１０の操作部１２を回転操作する。回転操作範囲はロックネジ２０と円弧溝１６の溝端との当接により規制されるため、調整基準状態から右回り・左回りにそれぞれ約９０°の範囲となる。調整ツマミ１０が回転すると偏心軸部１５は回転軸部１４の中心軸を回転軸として円弧状の軌跡で移動する。偏心軸部１５と係合する移動筒４０の直線溝４３は光軸と平行な方向に延びているため、偏心軸部１５が上記のように円弧状の移動をしても移動筒４０が調整ツマミ１０から光軸方向の作用力を受けることはない。調整ツマミ１０が回転し偏心軸部１５が円弧状に移動すると、調整ツマミ１０の係合部１７と直線溝４３との当接点において光軸を中心とした円弧の接線方向に移動筒４０は作用力を受けることとなる。移動筒４０は内径嵌合部４１で固定鏡筒７０と係合し上記接線方向への移動は規制されるため、接線方向の作用力を受けて移動筒４０には光軸周りで回転が生じる。

ここで、偏心軸部１５は円弧状の軌跡で移動するため、偏心軸部１５の係合部１７の直線溝４３との当接点は一定ではなく移動過程で変化する。また、偏心軸部１５の移動する方向に対して移動筒４０の可動な方向が異なるため、この要因によっても係合部１７の直線溝４３との当接点は移動過程で変化する。本実施例では偏心軸部１５の係合部１７の形状を略球形状としているため、上記の当接点の変化によらず係合寸法を一定に保つことができる。また、偏心軸部１５の円弧状の軌跡での移動に伴い、係合部１７の光軸中心からの距離も移動過程で変化する。本実施例では図４に図示のように直線溝４３の両壁４４ａ，４４ｂが直線溝の中心と光軸を結ぶ平面に平行であるため、上記の係合部１７の光軸中心からの距離の変化に因らず、係合寸法を一定に保つことができる。

移動筒４０が光軸を中心として回転すると、前述のように３対のカム溝４２とカムピン７の係合より成る（カム機構よりなる）回転直動変換機構によって、移動筒４０の光軸方向の位置は回転量に応じた量だけ移動することとなる。移動筒４０および鏡筒８が一体となって光軸方向に移動することでバックフォーカスが変化するため、上記のような調整ツマミ１０の回転操作によりフランジバックの調整を行うことができる。フランジバック調整光学系を適切な位置に調整したのち、ロックネジ２０を締め付け、調整位置が変動しないように調整ツマミ１０を固定する。最後にフランジバック調整部１００のゴムキャップ６を嵌めることでフランジバック調整の操作が完了する。

なお、フランジバック調整に失敗するなどの事由で、フランジバック調整光学系の位置を調整前の調整基準位置に戻す場合には、カバー部材６０の小穴６２から調整ツマミ１０の円盤部１３に貼り付けた指標シール５０の指標線５１が見えるようにすれば良い。調整ツマミ１０を回転操作し、小穴６２から指標線５１が見える位置でロックネジ２０の締め付けを行うことで、調整基準位置に戻すことが可能である。

上述のように、本実施例のレンズ装置によれば、調整ツマミやロックネジといったフランジバック調整操作部をゴムキャップ１つで覆い隠すことができるほど小型化し省スペースに収めることができる。また、フランジバック調整光学系の移動筒を３箇所のカムピンとカム溝の係合で支えているため、光軸方向の静圧・衝撃に対して強い耐性を備えている。さらに、３箇所のカムピンの係合径の調整で回転直動変換機構のガタつきを抑えているため、フランジバック調整光学系の倒れによる光学性能の悪化を抑制することができる。

上述の実施例では、固定のカムピンと移動筒のカム溝との係合により、移動筒が回転しながら光軸方向に移動する回転直動変換機構を構成したが、本発明に適用可能な回転直動変換機構はこの構成に限らない。例えば、多条ネジを用いた送り機構（ヘリコイド機構）や、固定鏡筒と移動筒の光軸方向の当接面にカム形状を形成したカム機構などであっても良い。本実施例を含むカム機構を用いた場合は、非線形のカム形状を適用することで調整ツマミの回転量と調整光学系の光軸方向移動量を、線形に比例する関係とすることも可能である。また、偏心軸部との係合部を有する移動筒が光軸方向に移動せず、移動筒の光軸周りの回転から回転直動変換機構を介して鏡筒のみ光軸方向へ移動する構成であっても良い。

さらに、上述の実施例では偏心軸部の係合部の全体を略球形状としたが、調整操作の過程で移動筒の直線溝との当接点となりうる範囲のみを略球形状とし、その他の範囲を球とは異なる形状としても良い。

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および変更が可能である。

１・・・レンズ装置
７・・・カムピン（回転直動変換機構）
８・・・鏡筒
９・・・レンズ群（光学素子）
１０・・・調整ツマミ（操作部）
１４・・・回転軸部
１５・・・偏心軸部
１７・・・係合部
４０・・・移動筒
４２・・・カム溝（回転直動変換機構）
４３・・・直線溝

Claims

固定筒の内径側に配置され光学素子を保持する移動筒と、前記固定筒に対して前記移動筒を光軸周りで回転することにより前記光学素子を光軸方向に移動させる変換機構とを有する、レンズ装置において、
前記固定筒に対して前記光軸と直交する回転軸周りで回転可能に支持され、前記固定筒の外側から回転操作可能に配置された操作部を有し、
該操作部は、該操作部の前記回転軸と非同軸で内径側へ突出している偏心軸部を有し、
該偏心軸部は、前記移動筒の外周に光軸と平行に設けられた直線溝に係合し、
前記回転軸を中心として前記操作部を回転することにより、該偏心軸部を介して前記移動筒が光軸周りで回転し、前記光学素子の光軸方向における位置を変更する、
ことを特徴とするレンズ装置。
前記固定筒に螺合し前記操作部の回転位置を保持するロック部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記操作部と前記ロック部材をカバーする、着脱可能なカバー部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
前記偏心軸部の先端部は、前記操作部の前記回転軸と垂直な断面において円形である、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記変換機構はカム機構で構成される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記変換機構はヘリコイド機構で構成される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置。