JP2017122761A - レンズ鏡筒及びそれを有する光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】鏡筒に搭載される光学系ユニットと外装部材を保持する外装ユニット９が鏡筒後方で結合される構成のレンズ鏡筒において、外装部材に側面からの衝撃が加わった際に前記外装部材が撓み、内部の光学系ユニットを含んだ可動部材を側面より押圧することで前記可動部材が損傷し光学性能が変化することを防止する。【解決手段】鏡筒前方の外装部材が側面からの衝撃等により大きく変形した際、光学系ユニットを含んだ内部の可動部材を押圧する前に前記外装部材の変形を抑制する変形受け部材１６を内部光学系ユニットの案内筒６に配置した。【選択図】図３

Description

本発明は、光学系ユニットと、前記光学系ユニットを囲う外装ユニットを備えるレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器に関するものである。

デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられるレンズ鏡筒は、レンズ等の複数の移動群が搭載されるため、外部からの衝撃により光学性能が劣化する。そのため、これらのレンズ鏡筒は光軸方向へ移動する光学系ユニットの他に、光学系ユニット全体を囲う外装ユニットを一般に備える。光学系ユニットの光軸方向への移動は、案内筒の外周側に配置したカム環を介して行う。カム環の動きを妨げないようにするため、前記光学系ユニットと外装ユニットはレンズ鏡筒の後方（本明細書では、レンズ鏡筒の光軸方向の物体側を「前方」、結像側を「後方」とする）で結合する構成とするものが知られる。

特許文献１のレンズ鏡筒は、光学系ユニット全体を保持した固定筒を備え、更に鏡筒の前方付近の外周に固定筒と一体的なフランジ部を備える。このフランジ部は、光学系ユニット全体を先端まで囲う外装ユニットを保持した構造をとる。

特許文献２のレンズ鏡筒は、光学系ユニットを保持した固定筒に貫通孔を設けた構造をしている。これは、レンズ鏡筒の先端部分に衝撃が加わった際、貫通孔の周縁が弾性変形することにより衝撃を緩和させ、光学系への影響を抑制しようとしたものである。

特開２００８−２３３７７１ 特開２００８−２９８９１５

一般的な光学系ユニットと、光学系ユニット全体を先端まで囲む形態の外装ユニットを鏡筒の後方で結合する構成としているレンズ鏡筒では、側面方向から外装ユニットに衝撃が掛かった際、外装ユニットが撓み、内部の光学系ユニットを押圧する可能性が高い。

内部の光学系ユニットが外装ユニットにより押圧されると、光学系ユニットの可動性を保持するローラーやカム環のカムが損傷する。また、外装ユニットの変形が復元したとしても光学系ユニットが元の状態を維持できず光学性能が変化してしまう危険がある。更に、衝撃が大きい場合には光学系ユニットの塑性変形により作動自体が不能となる可能性もある。

また、特許文献１のように鏡筒の前方付近の外周に固定筒と一体的なフランジ部を設けた場合、案内筒内部で光軸方向に移動する各光学ユニットを作動させるためのカム環を案内筒の内周に配置しなければならない。しかし、カム環を案内筒の内周に配置すると、当該カム環の更に内部に光学ユニットが嵌合することとなる。従って、固定部である案内筒に対するカム環との嵌合ガタや同軸度が加算され、位置精度が劣り光学性能を保証できない恐れがある。

更に、特許文献１ではフランジ部が鏡筒の前方付近の外周に設けられているため、カム環を案内筒の外周に配置するためには当該カム環を案内筒の後方から組込む必要がある。しかし、カム環を案内筒の後方から組込む場合、案内筒の後方部の外径はカム環の内径より小さくしなければならない。

また、案内筒の後方部に部品結合のためのビス座を設けることを考慮すると、レンズ鏡筒全体の外径は大きくなるか、あるいは内部で移動する光学系ユニットの大きさに制限を加えなければならない。

更に、特許文献２の提案では光軸方向からの衝撃はある程度吸収できたとしても、側面方向からの衝撃に対しては効果を期待できない。

従って、本発明の目的は光学系ユニットと外装ユニットが案内筒後方で結合したレンズ鏡筒であって、外装ユニットが側面から衝撃を受けた際にも内部の光学系ユニットに変形を伝えにくい小型のレンズ鏡筒を提案することである。

上記課題を解決するために、本発明は、レンズ鏡筒であって、光学系ユニットと、前記光学系ユニットを囲う外装部材を保持する外装ユニットと、前記光学系ユニットを保持する案内筒と、前記光学系ユニットが光軸方向へ移動可能となるように前記案内筒の外周側に配置されたカム環と、を備えている。そして、前記光学系ユニットと前記外装ユニットは鏡筒の後方にて固定され、前記カム環より鏡筒の前方位置で、且つ前記案内筒と前記外装ユニットとの間において、前記案内筒又は前記外装ユニットのいずれか一方が変形受け部材を保持し、更に前記変形受け部材と、前記外装ユニット又は前記案内筒のうち、前記変形受け部材を保持しない他方との間に間隙が存在することを特徴とする。

本発明によれば、レンズ鏡筒が大型化せず、側面からの衝撃にも内部の光学系ユニットに損傷を与えずに光学性能を維持できるレンズ鏡筒と、そのレンズ鏡筒を有する光学機器を提供することができる。

実施形態１に係るレンズ鏡筒の断面図である。 実施形態１に係るレンズ鏡筒の分解斜視図である。 実施形態１に係るレンズ鏡筒の部分拡大断面図である。 実施形態２に係るレンズ鏡筒の部分拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（実施形態１）
図１乃至図４を参照して、本発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒について説明する。ここでいうレンズ鏡筒とは、一眼レフカメラやミラーレスカメラなどの撮像装置に取り外し可能な交換レンズや、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置のレンズ鏡筒部分を指している。

図１、図３はレンズ鏡筒の断面図、図２はその分解斜視図である。まず、レンズ鏡筒の全体的な構成を図１、図２を用いて説明する。マウント１はカメラ（不図示）と接続する。マウント１は、マウントリング２の厚みを切削調整することにより、固定筒３との間の間隔調整を行う。固定筒３は動作制御を行う制御基板４を保持している。制御基板４には接点ブロック４ａが設けられ、接点ブロック４ａを介してカメラ側の電気接点と接続する。

更に、固定筒３は移動群を直進案内するための案内溝を有する案内筒６と結合する。案内筒６はカム環７を保持する。カム環７はカムを有し、案内筒６に対し光軸周りに定位置回転可能である。この回転により、移動群１１〜１５を光軸方向へ進退させる。カム環７は案内筒６に対し前側より組込む。更に、カム環７は固定筒３に光軸周りに定位置回転可能に保持されたズームリング５と、ズームキー８により係合する。

案内筒６は光学系ユニットである第１移動群１１、第２移動群１２、第３移動群１３、第４移動群１４及び第５移動群１５を保持する。各移動群の光軸方向の位置は、カム環７のカムの交点にカムフォロワが係合することにより調整する。

なお、第２移動群１２は焦点調節用のフォーカス群として機能する。２群移動環１２ｃとフォーカスカム環１２ｂが２群ユニット１２ｄを保持する。更に、２群移動環１２ｃは副絞りＡユニット１２ａを保持する。副絞りＡユニット１２ａが第２移動群１２の光軸方向位置に応じて絞りの口径を変えることにより、不要な軸外光をカットする。

また、第４移動群１４は電磁絞りユニット１４ａを保持する。電磁絞りユニット１４ａは制御基板４とフレキシブルプリント配線板１４ｂにより接続している。詳細には、フレキシブルプリント配線板１４ｂが電磁絞りユニット１４ａ上の駆動モータ、絞り羽根の開放状態を検知するフォトインタプラタ、及び制御基板４を電気的に接続している。

更に第４移動群１４は結像方向側にＦ値を決定するための副絞りＢユニット１４ｃを保持する。副絞りＢユニット１４ｃは、副絞りＡユニット１２ａと同様に、第４移動群１４の光軸方向位置に応じて口径を変える。

なお、第２移動群１２から第５移動群１５の移動群は、案内筒６の内周側に配置されるが、第１移動群１１はカム環７の外周側に１群押え環１１ａを用いて配置される。案内筒６及びカム環７は、案内筒６の案内溝、カム環７のカム溝の其々の交点の位置で各移動群を保持する。

次に、レンズ鏡筒の物体方向側の構成を、図２、図３を用いて説明する。案内筒６の物体方向側では、案内筒６のバヨネット溝６ａが変形受け部材１６のバヨネット爪１６ａと係合して、変形受け部材１６を保持する。係合による取り付けの後、固定ビス２１で変形受け部材１６の回転位置を固定し、変形受け部材１６を案内筒６と一体化する。変形受け部材１６には貫通孔１６ｂを設け、前述の第１移動群１１の一部である１群移動環１１ｂの脚部１１ｃがその貫通孔１６ｂを貫通して案内筒６及びカム環７と係合する。また、変形受け部材１６の周囲には弾性材料で作製されかつテープ形状を有する緩衝部材１７を配置する。

更に、案内筒６は物体方向側に中継リング１８を定位置回転可能に保持する。中継リング１８には連結キーＡ１９と連結キーＢ２０を取付ける。フォーカスカム環１２ｂはこれら連結キーＡ１９と連結キーＢ２０を介して回転し、焦点調整用の第２移動群１２を光軸方向へ移動させる。連結キーＡ１９は変形受け部材１６における貫通孔１６ｂの一つを貫通して取付ける。そのため、中継リング１８は作動範囲を制限され、定位置回転する。

案内筒６は結像方向側の後端では固定筒３と結合する。更に、当該位置における別の位相箇所では、案内筒６がフォーカスユニット９ａと外装部材であるフロントユニット９ｃで構成される外装ユニット９を固定する。フロントユニット９ｃはフィルターネジ及びフードの取り付け部を設ける。

ここで、外装ユニット９の内周と変形受け部材１６の外周の間には弾性を有する緩衝部材１７が介在する。つまり、外装ユニット９と変形受け部材１６の間には間隙Ａ２２が形成される。従って、側面方向からの衝撃が生じた場合には、衝撃により緩衝部材１７が間隙Ａ２２の分だけ僅かに圧縮された後、外装ユニット９と変形受け部材１６が接触することとなる。

更に、フロントユニット９ｃの内周と、最も前方の光学系移動群である、第１移動群１１の外周の間にも、間隙Ｂ２３が存在する。間隙Ｂ２３は、間隙Ａ２２よりも大きい。式で表すと以下の関係となる。

間隙Ａ＜間隙Ｂ

従って、変形受け部材１６上の緩衝部材１７が外装ユニット９との間で圧縮された後、外装ユニット９と変形受け部材１６が直接接触したとしても、フロントユニット９ｃの内周と第１移動群１１の外周は接触しない。これは、フロントユニット９ｃの内周と第１移動群１１の外周の間には間隙Ｂ２３が設けられており、間隙Ｂ２３が間隙Ａ２２よりも大きいためである。また、間隙Ｂ２３が間隙Ａ２２よりも大きい関係が維持されている場合に限り、間隙Ａ２２は実質的に無くてもよい。

また、外装ユニット９は焦点調節を手動操作するためのフォーカスリング１０を保持する。フォーカスリング１０は定位置回転可能である。フォーカスリング１０の回転力はフォーカスユニット９ａへ伝達される。

詳述しないが、フォーカスユニット９ａは円環型の振動波モータである。振動波モータは、制御基板４からの制御信号、電力を受けて駆動する。電気的制御による電気駆動の他、フォーカスリング１０は手動操作もできる。フォーカスキー９ｂが中継リング１８に保持されている連結キーＡ１９と係合し、更に連結キーＡ１９と同様に中継リング１８に保持されている連結キーＢ２０を介することにより、フォーカスリング１０の手動操作による回転力がフォーカスカム環１２ｂに伝達する。

次に、レンズ鏡筒内部の動作について説明する。図２において、ズームリング５を操作しズームキー８を介してカム環７を回転させることにより、第２移動群１２から第５移動群１５の各移動群が結像側方向から物体側方向へ向かって移動する。第１移動群１１については、一旦結像側方向へ移動した後に、物体側方向へ移動する所謂Ｕターンの動作をする。

このとき、第２移動群１２は副絞りＡユニット１２ａを保持する。副絞りＡユニット１２ａは、ズームＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態へ向かうに従い、絞り羽根がある程度閉じられた状態から開放状態へ変化する。つまり、副絞りＡユニット１２ａはＷＩＤＥ側で不要な軸外光を遮蔽し、フレアをカットする機能を有する。

更に、第４移動群１４は副絞りＢユニット１４ｃを保持する。副絞りＢユニット１４ｃも、副絞りＡユニット１２ａと同様に、ズームＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に向かうに従い、絞り羽根がある程度閉じられた状態から開放状態へ変化する。副絞りＢユニット１４ｃは、ズーム動作の各焦点距離位置で開放口径を決定する機能を有する。

焦点調節動作に関しては、前述した様に、電気的制御による電気駆動の他、フォーカスリング１０を手動操作により、フォーカスキー９ｂが連結キーＡ１９と係合し、連結キーＢ２０を介して手動操作による回転力をフォーカスカム環１２ｂに伝達する。フォーカスカム環１２ｂの回転により２群移動環１２ｃに一体的に保持された２群ユニット１２ｄが前後し、焦点調節が行われる。

レンズ鏡筒の先端部付近に側面方向から衝撃が加わった場合、外装ユニット９は後端部でしか固定されていないため撓もうとする。しかし、本発明の構成により、緩衝部材１７を介して変形受け部材１６が外装ユニット９を内部で衝撃を支えるため、撓みを防止できる。緩衝部材１７は柔軟部材で作製されているので、ある程度圧縮される。しかし緩衝部材１７が完全に圧縮されても、第１移動群１１と外装ユニット９の内径には間隔が残る設計のため、外装ユニット９が第１移動群１１と干渉する恐れはない。

また、変形受け部材１６を樹脂材料などの弾性材料で構成することにより、緩衝部材１７を廃止、あるいは衝撃を受けた際の緩衝効果を大きくすることができる。この場合、衝撃を受けて外装ユニット９が撓む量以上に間隙Ｂ２２の量を確保する必要がある。

本発明は、撮像素子（不図示）と、前記撮像素子に被写体からの光を導く上述のレンズ鏡筒と、を備える光学機器（不図示）を含む。

前述した様に、実施形態１に係る発明では光学系ユニットが固定部材である案内筒６に保持され、前記光学系ユニットが光軸方向へ移動可能となるように、前記案内筒６の外周側にカム環７が配置される。前記カム環７より鏡筒の前方位置で、前記案内筒と前記外装ユニット９の間において、前記案内筒６と前記外装ユニット９のうち、一方の前記案内筒６が変形受け部材１６を保持する。更に前記変形受け部材１６と、前記変形受け部材１６を保持していない他方の前記外装ユニット９との間には間隙Ａが存在する。これにより、外装ユニットが側面からの衝撃を受けて撓み変形しようとする前に鏡筒の前方に配置された変形受け部材が外装ユニットを受け、内部の光学系ユニットに損傷を与えにくくし、しかも大型化することのない小型のレンズ鏡筒を実現できる。更に、撮像素子と、前記撮像素子に被写体からの光を導く上述のレンズ鏡筒と、を備える光学機器を実現できる。

なお、本願発明においては当然のことであるが、引用文献１のようにカム環を案内筒の外周に配置するために、カム環７を案内筒６の後方から組込む必要はない。カム環７は案内筒６の前方、後方のいずれの方向からも組込むことができる。

なお、本発明では変形受け部材１６と案内筒６の保持方法をバヨネット結合としたが、これに限ったものではなく、ラジアル方向からのビス止め、又はフランジ部を設けてスラスト方向からのビス止め、更には位相が決定できれば案内筒と直接螺合する形態でもよい。

また、本発明では第１移動群１１を変形受け部材１６の貫通孔１６ｂを通してカム環７の外周に配置している。しかし、案内筒６の内径から第１移動群１１を結合する方法であれば、貫通孔１６ｂは廃止できる。

更に、本発明では変形受け部材１６を組付けた後にフォーカス作動伝達用の中継リング１８を配置しているが、本発明を特に限定するものではない。

（実施形態２）
実施形態１では変形受け部材１６が案内筒６側に保持された場合の構成を説明した。実施形態２では、変形受け部材３６が案内筒２６側ではなく、外装ユニット２９側に保持された場合の構成を図４を用いて説明する。全体の構成は実施形態１とほぼ同様であるため詳細な説明を省略する。

実施形態２では変形受け部材３６が外装ユニット２９側に保持されるため、間隙Ａ４２は変形受け部材３６と案内筒２６との間に存在する。この実施形態２の組立手順としては、まずカム環２７に案内筒２６を取付ける。案内筒２６に対し外装ユニット２９を後方から取付ける。更に外装ユニット２９に対し変形受け部材３６を前方より止めビス４４で固定する。その後、１群移動環１１ｂを挿入し外装ユニット２９に設けられた不図示の工具孔からカムフォロワを組付け、案内筒２６、カム環２７に結合させる。更に案内筒２６に中継リング３８を定位置回転可能に前方より取付ける。

本構成でもレンズ鏡筒の先端部付近に側面方向から衝撃が加わり、外装ユニット２９が撓んでも、間隙Ｂ４３よりも間隙Ａ４２の方が小さいため、変形受け部材３６と案内筒２６が先に接触することとなる。従って、外装ユニット２９が第１移動群１１と接触することが防止できる。

前述した様に、実施形態２に係る発明では、光学系ユニットが固定部材である案内筒６に保持され、前記光学系ユニットが光軸方向へ移動可能となるように、前記案内筒６の外周側にカム環７が配置される。前記カム環７より鏡筒の前方位置で、前記案内筒と前記外装ユニット９の間において、前記外装ユニット９が変形受け部材１６を保持する。更に前記変形受け部材１６と、前記案内筒６との間には間隙Ａが存在する。これにより、外装ユニット９が側面からの衝撃を受けて撓み変形しようとする前に、外装ユニット９の前方内部に配置された前記変形受け部材１６を前記案内筒６が受ける。これにより、内部の光学系ユニットに損傷を与えにくくし、しかも大型化することのない小型のレンズ鏡筒を実現できる。更に、撮像素子と、前記撮像素子に被写体からの光を導く上述のレンズ鏡筒と、を備える光学機器を実現できる。

６、２６ 案内筒
７、２７ カム環
９、２９ 外装ユニット
１６、３６ 変形受け部材

Claims (8)

1. レンズ鏡筒であって、
   光学系ユニットと、
   前記光学系ユニットを囲う外装部材を保持する外装ユニットと、
   前記光学系ユニットを保持する案内筒と、
   前記光学系ユニットが光軸方向へ移動可能となるように前記案内筒の外周側に配置されたカム環と、を備えており、
   前記光学系ユニットと前記外装ユニットは鏡筒の後方にて固定され、
   前記カム環より鏡筒の前方位置で、且つ前記案内筒と前記外装ユニットとの間において、前記案内筒又は前記外装ユニットのいずれか一方が変形受け部材を保持し、更に前記変形受け部材と、前記外装ユニット又は前記案内筒のうち、前記変形受け部材を保持しない他方との間に間隙が存在することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記案内筒及び前記光学系ユニットは、形状の一部が前記変形受け部材を貫通することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記変形受け部材により形成される前記間隙は、前記外装ユニットの内周と前記光学系ユニットの最も前方の光学系移動群の外周の間における間隙よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記変形受け部材により形成される前記間隙が無いことを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記変形受け部材はバヨネット結合により固定筒に取付けられることを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記変形受け部材は樹脂材料で構成されていることを特徴とした請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記変形受け部材の周囲に緩衝部材が配置されていることを特徴とした請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
8. 撮像素子と、前記撮像素子に被写体からの光を導く、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒と、を備えることを特徴とする光学機器。