JP2019113758A - レンズ鏡筒及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】カム部材のカム溝の作動域全域において、調整するレンズ群の位置変化が発生しないレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】レンズ鏡筒は、レンズ群を保持する保持部材１０２と、保持部材１０２を支持するカムフォロア１０３と、カムフォロア１０３を光軸方向に案内する案内部材１０４と、カムフォロア１０３に係合するカム溝１０５ａが設けられた回転可能なカム部材１０５とを備える。カムフォロア１０３は、同軸配置された円筒部１０３ａ、円筒部１０３ｂ及び円筒部１０３ｄと、円筒部１０３ｂに対して偏心配置された円筒部１０３ｃとを有し、円筒部１０３ａは、溝部１０４ａに係合し、円筒部１０３ｂは、保持部材１０２に設けられた溝部１０２ａに係合し、円筒部１０３ｃは、保持部材１０２に設けられて溝部１０２ａに対して交差する方向に延伸された溝部１０２ｂに係合し、円筒部１０３ｄは、カム溝１０５ａに係合する。【選択図】図７

Description

本発明は、カメラ等の光学機器に搭載されるレンズ鏡筒及びそれを備える光学機器に関する。

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、レンズの光学性能を向上させるために、構成されるレンズの位置をずらし、倒れや偏心の調整を行う調整機構を備えることがある。調整機構は、レンズ鏡筒を組み立てた後に調整可能に構成されることにより、各構成部品による累積公差を打ち消す調整を行うことが一般的である。

特許文献１に開示された技術では、レンズ保持枠をカムフォロアにより支持し、カムフォロアに偏心部を設けることにより、レンズの倒れや偏心を調整する技術が開示されている。一方、カムフォロアの係合するカム部材は、ズームやフォーカス駆動を行う為に傾斜角度（進み角）が作動領域に応じて変化するカム溝が一般的に用いられる。

特開２０１３−２３８７９２号公報

しかし、上記特許文献１のようにレンズの位置調整を行うと、カムフォロアは、レンズの調整を行ったカム溝内でのカム溝との接触位置でズームやフォーカス動作を行うことでカム溝の傾斜角度が異なるカム溝との接触位置に移動する。そのことにより、位置調整を行った位置でのレンズの倒れ量や偏芯量がズームやフォーカス動作の後にカム溝の傾斜角度が変わることにより変化してしまう問題がある。

そこで、本発明は、カム部材のカム溝の作動域全域において、調整するレンズ群の位置変化が発生しないレンズ鏡筒及びそれ備える光学機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を支持するカムフォロアと、前記カムフォロアが係合する第１の溝部が前記レンズの光軸の方向に延伸して設けられて前記レンズ保持部材を前記光軸の方向に案内する案内部材と、前記カムフォロアが係合し、回転角度に応じて進み角が変化するカム溝が設けられて回転することにより前記レンズ保持部材を前記光軸の方向に移動させるカム部材と、を備え、前記カムフォロアは、互いに同軸に配置された第１の円筒部、第２の円筒部および第４の円筒部と、前記第２の円筒部に対して偏心配置された第３の円筒部と、を有し、前記第１の円筒部は、前記案内部材の前記第１の溝部に係合し、前記第２の円筒部は、前記レンズ保持部材に設けられた第２の溝部に係合し、前記第３の円筒部は、前記レンズ保持部材に設けられて前記第２の溝部に対して交差する方向に延伸された第３の溝部に係合し、前記第４の円筒部は、前記カム部材の前記カム溝に係合することを特徴とする。

本発明によれば、カム部材のカム溝の作動域全域において、簡単な構成によりレンズ群の倒れ量を変化させることなく高精度にレンズ群を保持することができる。

本発明の実施形態の一例であるレンズ鏡筒の分解斜視図である。 レンズ鏡筒の光軸方向に沿う断面図である。 レンズ鏡筒の斜視図である。 レンズ群保持部材の斜視図である。 第２の溝部と第３の溝部を拡大した図である。 カムフォロアの斜視図である。 カムフォロアがそれぞれの部材に係合し、レンズ群保持部材に固定された状態を示す断面図である。 カムフォロアが回転し、第３の円筒部が光軸方向にもっとも変位した位置での断面図である。 カムフォロアが回転し、第３の円筒部が光軸方向にもっとも変位した位置での断面図である。 カムフォロアを回転させた際のカムフォロアの回転量と第２の円筒部、第３の円筒部、第２の溝部、第３の溝部の位置関係を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例であるレンズ鏡筒の分解斜視図である。図２は、レンズ鏡筒の光軸方向に沿う断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態のレンズ鏡筒は、例えばカメラ等の光学機器に搭載され、撮影光学系の一部を構成するレンズ群１０１、レンズ群１０１を保持するレンズ群保持部材（レンズ保持部材）１０２、カム部材１０５及び案内部材１０４を備える。レンズ群保持部材１０２には、カムフォロア１０３が取り付けられ、レンズ群保持部材１０２は、カムフォロア１０３とともにカム部材１０５及び案内部材１０４により保持される。

カムフォロア１０３は、レンズ群保持部材１０２に締結部材１０６及びナット部材１０７により取り付けられるが、この点については後述する。カム部材１０５には、カム溝１０５ａが周方向に複数箇所設けられ、カム溝１０５ａは、カムフォロア１０３に設けられた第４の円筒部１０３ｄ（図６参照）と係合する。

案内部材１０４には、光軸Ａ方向に一定幅で延伸する第１の溝部１０４ａが周方向に複数箇所設けられ、第１の溝部１０４ａは、カムフォロア１０３に設けられた第１の円筒部１０３ａ（図６参照）と係合する。

カム部材１０５と案内部材１０４は、案内部材１０４に設けられた径嵌合部１０４ｂとカム部材１０５に設けられた径嵌合部１０５ｂが嵌合することによりレンズ群１０１の光軸Ａ回りに相対回転可能に支持される。案内部材１０４の図２の右端部外周面には、カム部材１０５をレンズ群１０１の光軸Ａ方向に移動可能に支持するためのバヨネット部１０４ｃが設けられている。

案内部材１０４に設けられたバヨネット部１０４ｃは、カム部材１０５の径嵌合部１０５ｂの周上に形成された溝１０５ｃに係合することで、カム部材１０５が案内部材１０４に対して光軸Ａ方向に一定の位置で支持される。案内部材１０４の図２の右端部１０４ｄに例えば不図示の撮像素子を固定することでレンズ鏡筒として機能する。

図３は、レンズ鏡筒の斜視図である。図３に示すように、カムフォロア１０３は、カム部材１０５のカム溝１０５ａと係合し、また、案内部材１０４の第１の溝部１０４ａと係合する。カム溝１０５ａと第１の溝部１０４ａは、溝幅方向においてそれぞれカムフォロア１０３と略同一寸法として微小なガタを持たせるか、カムフォロア１０３を微小な隙間を介して圧入等して摺動可能に保持する。

これにより、カムフォロア１０３は、カム部材１０５をレンズ群１０１の光軸Ａ周りに回転させることで、光軸Ａ方向に進退することが可能となる。また、詳細は後述するが、カムフォロア１０３は、図２に示すように、レンズ群保持部材１０２と一体に保持されることにより、レンズ群１０１が光軸Ａ方向に進退可能となる。

図４は、レンズ群保持部材１０２の斜視図である。図４に示すように、レンズ群保持部材１０２は、カムフォロア１０３と係合する第２の溝部１０２ａ及び第３の溝部１０２ｂを有する。第２の溝部１０２ａ及び第３の溝部１０２ｂは、周方向に複数箇所配置されている。

図５は、第２の溝部１０２ａと第３の溝部１０２ｂを拡大した図である。図５に示すように、第２の溝部１０２ａと第３の溝部１０２ｂは、それぞれ矩形状に形成されてカムフォロア１０３と係合する一定幅で延伸する溝である。第３の溝部１０２ｂは、第２の溝部１０２ａの底部に形成され、第３の溝部１０２ａの底部には、ナット部材１０７が挿入される挿入穴１０２ｃが形成されている。第２の溝部１０２ａと第３の溝部１０２ｂは、図５において互いに交差する方向に延伸しており、本実施形態では、第２の溝部１０２ａが光軸方向に長く延伸され、第３の溝部１０２ｂが周方向に長く延伸されて互いに略直交する方向に交差している。

図６は、カムフォロア１０３の斜視図である。図６に示すように、カムフォロア１０３は、中央部に貫通穴１０３ｅが形成された略円筒状をなしており、第１の円筒部１０３ａ、第２の円筒部１０３ｂ、第３の円筒部１０３ｃ、及び第４の円筒部１０３ｄを有する。本実施形態では、第４の円筒部１０３ｄ、第１の円筒部１０３ａ及び第２の円筒部１０３ｂの順にそれぞれ同軸配置され、第３の円筒部１０３ｃは第２の円筒部１０３ｂの中心軸に対して偏心配置されて第２の円筒部１０３ｂの端面の領域内に配置されている。なお、第４の円筒部１０３ｄ、第１の円筒部１０３ａ及び第２の円筒部１０３ｂは、本実施形態では、いずれも同径としているが、異なる径であってもよい。

図７は、カムフォロア１０３がそれぞれの部材に係合し、レンズ群保持部材１０２に固定された状態を示す断面図である。図７に示すように、カムフォロア１０３の第１の円筒部１０３ａは案内部材１０４の第１の溝部１０４ａと係合し、第２の円筒部１０３ｂはレンズ群保持部材１０２の第２の溝部１０２ａと係合する。また、第３の円筒部１０３ｃはレンズ群保持部材１０２の第３の溝部１０２ｂと係合し、第４の円筒部１０３ｄはカム部材１０５のカム溝１０５ａと係合する。

また、カムフォロア１０３の貫通穴１０３ｅは、光軸Ａと直交する軸Ｂ方向に貫通しており、第３の円筒部１０３ｃ内に締結部材１０６の頭部が当接する段差面が形成されている。締結部材１０６は貫通穴１０３ｅに外側から挿入されて第３の円筒部１０３ｃ内の段差面に頭部が当接してネジ部が貫通穴１０３ｅから突出し、この突出部分を挿入穴１０２ｃに挿入されるナット部材１０７に螺合して締結する。

これにより、カムフォロア１０３の第３の円筒部１０３ｃの端面１０３ｆが第３の溝部１０２ｂと挿入穴１０２ｃとの段差面に当接し、締結部材１０６とナット部材１０７により、カムフォロア１０３がレンズ群保持部材１０２に対して狭持され保持される。本実施形態では、カムフォロア１０３は外側からカム溝１０５ａを貫通して挿入され、光軸Ａに近い第３の円筒部１０３ｃを第２の円筒部１０３ｂの内径側に配置することによりカムフォロア１０３を挿入する際に抵抗なく挿入することが可能である。

前述したように、カムフォロア１０３の第４の円筒部１０３ｄはカム溝１０５ａに対して摺動可能に保持され、第１の円筒部１０３ａは第１の溝部１０４ａに対して摺動可能に保持される。第１の溝部１０４ａは、光軸Ａと平行に延伸する一定幅の溝として構成され、このことにより、カムフォロア１０３は、カム部材１０５を光軸Ａ周りに回転させると、光軸Ａ方向に移動することが可能となる。また、カムフォロア１０３は、レンズ群保持部材１０２に対して狭持され保持される為、カム部材１０５が回転すると、レンズ群保持部材１０２と一体になって光軸Ａ方向へ駆動される。

また、カムフォロア１０３の第２の円筒部１０３ｂが係合する第２の溝部１０２ａは、光軸Ａ方向に延伸する一定幅の溝となっている。本実施形態では、カムフォロア１０３と各溝部１０２ａ，１０２ｂを周方向に略等間隔で３箇所配置する構成としている。第２の溝部１０２ａと第２の円筒部１０３ｂが係合し、カムフォロア１０３がレンズ群保持部材１０２に狭持されることにより、一体となったカムフォロア１０３とレンズ群保持部材１０２は軸Ｂ方向と軸Ｂ周りの回転方向にのみ自由度を持って拘束される。また、カムフォロア１０３と各溝部１０２ａ，１０２ｂを光軸Ａ周りの円周状に複数箇所配置することにより、レンズ群保持部材１０２は、光軸Ａと直交する面内や軸Ｂ周りに回転する方向においても拘束される。

カムフォロア１０３の外側端には、軸Ｂに対して放射状に形成されるスリット部（係合部）１０３ｇが形成されている。スリット部１０３ｇにスクリュードライバのような工具を係合させることによりカムフォロア１０３を軸Ｂ周りに回転させることが可能である。なお、カムフォロア１０３は、例えばポリアセタール樹脂等の摺動性に優れた材料を使用することにより、当接面１０３ｆや締結部材１０６との当接面での摩擦力を小さくすることができる。これにより、スクリュードライバのような工具でカムフォロア１０３を軸Ｂ周りに容易に回転させることが可能である。

前述したように、カムフォロア１０３の第１の円筒部１０３ａ、第２の円筒部１０３ｂ及び第４の円筒部１０３ｄは、互いに同軸Ｂに配置されている為、軸Ｂ周りにカムフォロア１０３を回転させてもカム部材１０５や案内部材１０４との位置は変わらない。しかしながら、第３の円筒部１０３ｃは、第２の円筒部１０３ｂに対して偏心した軸Ｃを中心に回転する為、カムフォロア１０３を回転させることにより軸Ｃと軸Ｂの距離分、偏心回転する。

第３の円筒部１０３ｃと第３の溝部１０２ｂは係合し、第３の溝部１０２ｂは第２の溝部１０２ａと交差する方向に一定の幅を持ち、延伸する。第３の溝部１０２ｂと第３の円筒部１０３ｃは微小なガタを持つか、微小な隙間を介した圧入量をもって係合する。前述したように、カムフォロア１０３が軸Ｂ周りに回転すると、第３の円筒部１０３ｃは軸Ｂに対して偏心回転し、第３の円筒部１０３ｃと係合したレンズ群保持部材１０２は、カムフォロア１０３と当接する位置において光軸方向に移動する。

図８及び図９は、それぞれカムフォロア１０３が軸Ｂ周りに回転し、第３の円筒部１０３ｃが光軸Ａ方向にもっとも変位した位置での断面図である。図８及び図９に示すように、カムフォロア１０３の第３の円筒部の位相においてレンズ群保持部材１０２を光軸Ａ方向（図中矢印方向）に変位させることにより、自在にレンズ群保持部材１０２の傾きを変えることが可能となる。また、同様に、カムフォロア１０３をレンズ群保持部材１０２の周方向に複数個所配置することで自在にレンズ群１０１を傾けることが可能となる。

図１０は、カムフォロア１０３を回転させた際のカムフォロア１０３の回転量と第２の円筒部１０３ｂ、第３の円筒部１０３ｃ、第２の溝部１０２ａ、第３の溝部１０２ｂの位置関係を模式的に示す図である。なお、図１０において、カムフォロア１０３の回転量は図７の位置を回転量０度とする。図１０に示すように、カムフォロア１０３を回転させることで、カムフォロア１０３により保持されるレンズ群保持部材１０２を自在に倒すことが可能であることが判る。

ところで、レンズ群１０１は、他の不図示のレンズ群とともに撮影光学系を構成する。一般的に光学系の各レンズ群を幾何学的に理想な位置に保持することはレンズ群を保持する部材等の精度公差が存在するため不可能である。したがって、光学系の性能向上の為にレンズ群とレンズ群を保持する部材等が組み込まれた状態でレンズ群の位置合わせの調整が行われる。

上記特許文献１のように、カム溝に対して偏心した円筒部を有するカムフォロアを係合させ、カムフォロアを回転させることで、レンズ群保持部材を傾けることも可能である。しかしながら、カム溝は一般的に領域に応じて進み角が異なる傾斜を持った溝となる。例えば図３におけるカム溝１０５ａ内の領域１０５ｄ、１０５ｅのように、傾斜角の異なる領域が混在していることが一般的ある。

ここで、例えば図３の領域１０５ｄに偏心した円筒部を有するカムフォロアを回転させてレンズ群の調整が行われたと仮定する。この領域１０５ｄで光学性能が良好となるようにレンズ群の倒れ量が適切に調整されていても、領域１０５ｅにカムフォロアが移動することでカム溝と係合するカムフォロアの円筒部の当接点は領域１０５ｄにおける円筒部の当接点と異なる。

そのことにより、領域１０５ｄの位置においてレンズ群を倒れ調整するためにカムフォロアを回転させてレンズ群保持部材をある変位量に変位させたとしても領域が変わりカム溝の進み角が変わることでレンズ群保持部材の変位量が異なってしまう。レンズ群保持部材の変位量の変化によりレンズ群の倒れ量が変化してしまうことで光学性能の劣化が発生する。

これに対し、本実施形態では、カム部材１０５の回転角度の領域に応じて傾斜角が異なるカム溝１０５ａにおいても第１の円筒部１０３ａと第４の円筒部１０３ｄが同軸配置されている。このため、カムフォロア１０３を回転させてレンズ群保持部材１０２をある変位量に変位させ、光学性能が良好となるように倒れ調整しても、カムフォロア１０３が停止するカム溝１０５ａ内の領域によりレンズ群保持部材１０２の変位量が異なることはない。即ち、レンズ群１０１の倒れ量を傾斜角（進み角）異なるカム溝１０５ａの領域によらず一定に保つことが可能である。

以上説明したように、本実施形態では、カム部材１０５のカム溝（カム部）１０５ａの作動域全域において、簡単な構成によりレンズ群１０１の倒れ量を変化させることなく、高精度にレンズ群１０１を保持することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１０１ レンズ群
１０２ レンズ群保持部材
１０２ａ 第２の溝部
１０２ｂ 第３の溝部
１０３ カムフォロア
１０３ａ 第１の円筒部
１０３ｂ 第２の円筒部
１０３ｃ 第３の円筒部
１０３ｄ 第４の円筒部
１０４ 案内部材
１０４ａ 第１の溝部
１０５ カム部材
１０５ａ カム溝

Claims (12)

1. レンズを保持するレンズ保持部材と、
   前記レンズ保持部材を支持するカムフォロアと、
   前記カムフォロアが係合する第１の溝部が前記レンズの光軸の方向に延伸して設けられて前記レンズ保持部材を前記光軸の方向に案内する案内部材と、
   前記カムフォロアが係合し、回転角度に応じて進み角が変化するカム溝が設けられて回転することにより前記レンズ保持部材を前記光軸の方向に移動させるカム部材と、を備え、
   前記カムフォロアは、互いに同軸に配置された第１の円筒部、第２の円筒部および第４の円筒部と、前記第２の円筒部に対して偏心配置された第３の円筒部と、を有し、
   前記第１の円筒部は、前記案内部材の前記第１の溝部に係合し、前記第２の円筒部は、前記レンズ保持部材に設けられた第２の溝部に係合し、前記第３の円筒部は、前記レンズ保持部材に設けられて前記第２の溝部に対して交差する方向に延伸された第３の溝部に係合し、前記第４の円筒部は、前記カム部材の前記カム溝に係合することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記カムフォロアは、前記第３の円筒部が前記レンズ保持部材に対して前記光軸と直交する方向に当接し、前記当接する面は前記光軸と平行な面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第３の円筒部は、前記第２の円筒部より前記光軸に近い側に配置され、前記第２の円筒部の前記光軸と平行な端面の領域内で前記第２の円筒部に対して偏心配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記カムフォロアは、前記光軸と直交する方向に貫通する穴を有し、前記穴に挿入された締結部材のネジ部をナット部材に螺合することで、前記締結部材と前記ナット部材により狭持された状態で前記レンズ保持部材を支持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記カムフォロアには、前記カムフォロアを回転させるための工具が係合する係合部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記係合部は、前記カムフォロアの軸方向の外側の端面に放射状に複数箇所設けられたスリット部であることを特徴とする請求項５に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記カムフォロアは、ポリアセタール樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記カムフォロアは、前記レンズ保持部材の周方向に複数の箇所に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記第２の溝部は、前記光軸の方向に延伸し、前記第３の溝部は、前記レンズ保持部材の周方向に延伸されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
10. 前記第２の溝部と前記第３の溝部は、互いに光軸と直交する方向に交差していることを特徴とする請求項９に記載のレンズ鏡筒。
11. 前記レンズ保持部材の外側に前記案内部材が配置され、前記案内部材の外側に前記カム部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を備える光学機器。

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