JP2020181066A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】外力が加わった際のレンズのダメージを軽減する。【解決手段】光学機器は、ベース部材１０８に対して光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部材１０２および第２のレンズ保持部材１０５と、第１レンズ保持部材の第１カムフォロア１０３および第２レンズ保持部材の第２カムフォロア１０６のそれぞれに係合する第１カム部１０７ａおよび第２カム部１０７ｂを有して回転可能なカム部材１０７とを有する。ベース部材またはカム部材は、カム部材の回転により該カム部材を光軸方向に移動させる第３カム部１０７ｃを有する。カム部材に、ストッパ部１１６ａが設けられている。第２レンズ保持部材は、第１レンズと第２レンズとの間の光軸方向での距離が最も短い第１距離となる第１状態において、ストッパ部に対して光軸方向にて第２距離まで近づくストッパ受け部１０５ａを有する。第２距離Ｌ２は第１距離Ｌ１よりも短い。【選択図】図１

Description

本発明は、カム部材によりレンズを光軸方向に移動させる交換レンズや撮像装置等の光学機器に関する。

上記のような光学機器では、光軸方向において隣り合うレンズ間の間隔をできるだけ狭くすることができるように構成することで、変倍（ズーム）における可動レンズの移動量の確保している。

ただし、光学機器に衝撃等の外力が加わった際に隣り合うレンズ同士が衝突しないように、特許文献１にて開示されているようにレンズとこれに隣り合うレンズを保持するレンズ保持部材とをこれらレンズ同士が当接するより先に当接させる構成を採用している。

特開２０１１−０１７９３０号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されたようにレンズとこれに隣り合うレンズ保持部材とを当接させる構成では、レンズ保持部材が当接するレンズに傷や割れ等のダメージが生ずるおそれがある。

本発明は、外力が加わった際のレンズのダメージを軽減することが可能な光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、ベース部材と、第１レンズを保持し、ベース部材に対して光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部材と、第１レンズよりも像側に配置された第２レンズを保持し、ベース部材に対して光軸方向に移動可能な第２のレンズ保持部材と、ベース部材に対して光軸回り方向に回転可能であり、第１レンズ保持部材に設けられた第１カムフォロアおよび第２レンズ保持部材に設けられた第２カムフォロアのそれぞれに係合する第１カム部および第２カム部を有するカム部材とを有する。ベース部材およびカム部材のうち一方は、カム部材の回転により該カム部材をベース部材に対して光軸方向に移動させる第３カム部を有する。カム部材に、ストッパ部が設けられている。第２レンズ保持部材は、第１レンズと第２レンズとの間の光軸方向での距離が最も短い第１距離となる第１状態において、ストッパ部に対して光軸方向にて第２距離まで近づくストッパ受け部を有する。そして、第２距離が第１距離よりも短いことを特徴とする。

本発明によれば、光学機器に外力が加わった際のダメージを軽減することができる。

本発明の実施例である交換レンズ装置の分解斜視図。 実施例の交換レンズ装置の第１の断面図。 実施例の交換レンズ装置における第１レンズ保持部材の斜視図。 実施例の交換レンズ装置における第２レンズ保持部材の斜視図。 実施例の交換レンズ装置におけるカム筒の斜視図。 実施例の交換レンズ装置における案内筒の斜視図。 実施例の交換レンズ装置の第２の断面図。 実施例の交換レンズ装置における操作リングの斜視図。 実施例の交換レンズ装置の第３の断面図。 実施例の交換レンズ装置の第４の断面図。 実施例の交換レンズ装置の第５の断面図。 図２の一部を拡大した図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１および図２は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に着脱可能な交換レンズ装置（光学機器）の構成を示している。交換レンズ装置は、図の左側である物体側（以下、前側ともいう）から図の右側である像側（像面側：以下、後側ともいう）に順に、第１レンズ１０１、第２レンズ１０４、第３レンズ１１４および第４レンズ１１５を有する。これら第１〜第４レンズ１０１，１０４，１１４，１１５は撮像光学系を構成する。第１〜第４レンズ１０１，１０４，１１４，１１５はそれぞれ、１枚または複数枚のレンズにより構成され、レンズ群やレンズユニットと言い換えることもできる。図２中のＡは撮像光学系の光軸を示しており、該光軸Ａが延びる方向を光軸方向といい、光軸Ａに直交する方向を径方向という。また光軸Ａを中心した周方向を、光軸回り方向または周方向という。第１〜第４レンズ１０１，１０４，１１４，１１５は互いに独立して光軸方向に移動することによって変倍（ズーム）を行う。

１０２は第１レンズ１０１を保持する第１レンズ保持部材である。図３は、第１レンズ保持部材１０２を斜め後側ら見て示している。１０３は第１レンズ保持部材１０２の内周部における周方向３箇所に取り付けられた第１カムフォロアである。１１９は第１レンズ保持部材１０２の外周部における周方向３箇所に取り付けられた第４カムフォロアである。第１および第４カムフォロア１０６，１１９はそれぞれ、その中心部に貫通穴を有し、ここに挿入されたビスの雄ねじ部が第１レンズ保持部材１０２の雌ねじ部に締め込まれることで第１レンズ保持部材１０２に対して固定される。

図１および図２において、１０５は第２レンズ１０４を保持する第２レンズ保持部材である。図４は、第２レンズ保持部材１０５を斜め前側から見て示している。１０６は第２レンズ保持部材１０５の外周部における周方向３箇所に、第１および第４カムフォロワ１０３，１１９と同様の方法により取り付けられた第２カムフォロアである。

図２に示すように、第１レンズ１０１の最大外径Ｄ１は、第２レンズ保持部材１０５の最大外径（第２カムフォロア１０６を除いた円筒部の最大外径）Ｄ２よりも大きく設定されている。

図１および図２において、１０７はカム部材としてのカム筒であり、１０８はカム筒１０７の径方向内側に配置された案内部材としての案内筒である。案内筒１０８は、その後端部が固定筒１１０に一体に固定されており、固定筒１１０とともに交換レンズ装置のベース部材を構成する。

カム筒１０７は、案内筒１０８の外周において該案内筒１０８に対して光軸回り方向に回転可能である。図５は、カム筒１０７を斜め前側から見て示している。カム筒１０７は、その内周部に、案内筒１０８の外周部と径嵌合する径嵌合部１０７ｈを有する。カム筒１０７には、第１カムフォロア１０３と係合する第１カム部としての第１カム溝部１０７ａと、第２カムフォロア１０６と係合する第２カム部としての第２カム溝部１０７ｂとがそれぞれ周方向に３本ずつ形成されている。図９および図１０は、第１および第２カムフォロア１０３，１０６がそれぞれ第１および第２カム溝部１０７ａ，１０７ｂに係合した状態を示している。

またカム筒１０７には、案内筒１０８を斜め前側から見て示す図６に示すように案内筒１０８の外周部における周方向３箇所に取り付けられた第３カムフォロア１０９と係合する第３カム部としての第３カム溝部１０７ｃが周方向に３本形成されている。図７は、第３カムフォロア１０９が第３カム溝部１０７ｃに係合した状態を示している。なお、第３カム部はカム筒１０７と案内筒１０８のうち一方に設けられていればよく、第３カムフォロアはカム筒１０７と案内筒１０８のうち他方に設けられていればよい。

さらにカム筒１０７には、第４レンズ１１４を保持する第４レンズ保持部材１１４ａおよび第５レンズ１１５を保持する第５レンズ保持部材１１５ａの外周部に設けられたカムフォロア１１４ｂ，１１５ｂがそれぞれ係合するカム溝部１１７ｉ，１１７ｊが周方向に３本ずつ形成されている。図９には、カムフォロア１１４ｂ，１１５ｂがそれぞれカム溝部１１７ｉ，１１７ｊに係合した状態を示している。

また図２および図５に示すように、カム筒１０７における前側の端部近傍における周方向３箇所には、カム筒１０７の径方向内側に突出するストッパ部１１６ａが設けられている。ストッパ部１１６ａは、頭部近傍に雄ねじ部を有し、該雄ねじ部より先端側に雄ねじ部より径が細い先端軸部を有するねじ部材１１６を用いて設けられている。すなわち、ストッパ部１１６ａはカム筒１０７とは別部材を用いて設けられている。ねじ部材１１６は、その雄ねじ部がカム筒１０７に形成された雌ねじ穴に締め込まれることでカム筒１０７に固定され、雌ねじ穴からカム筒１０７の径方向内側に突出した先端軸部がストッパ部１１６ａとなる。

図４に示した第２レンズ保持部材１０５の前面のうち上記３つのストッパ部１１６ａにそれぞれ対応する周方向３箇所にはストッパ受け部１０５ａが形成されている。第２レンズ保持部材１０５において、ストッパ受け部１０５ａは、第２カムフォロア１０６とは周方向において異なる位置（位相）に設けられ、第２レンズ保持部材１０５の前面より若干後側に凹んだ形状（図２参照）に形成されている。これにより、後述する第２カムフォロア１０６の係合する案内溝部の配置をストッパ部１１６aにより妨げられることなく配置することで、移動ストロークの確保が可能となる。

図１および図２において、１１１は交換レンズ装置をデジタルカメラ等の撮像装置１１７に着脱可能に装着するためのマウントであり、固定筒１１０の後側の端部に固定されている。撮像装置１１７は、撮像光学系により形成された光学像である被写体像を光電変換（撮像）する撮像素子１１８を備えている。

１１２は操作リングである。操作リング１１２は、図９に示すように固定筒１１０のバヨネット部１１０ａに光軸回り方向に回転可能に結合され、カム筒１０７の外周における光軸方向定位置にてユーザによる回転操作が可能である。図１および図２に示すように、操作リング１１２の外周面には、ユーザが操作リング１１２を回転操作する際の滑り止めとなるラバーリング１１３が装着されている。また図８に斜め前側から見て示すように、操作リング１１２の内周部には、第４カム溝部１１２ａが形成されている。第４カム溝部１１２ａには、第１レンズ保持部材１０２に取り付けられた第４カムフォロア１１９が係合している。

図６に示した案内筒１０８には、第１カムフォロア１０３と係合して第１レンズ保持部材１０７を光軸方向に案内する（光軸回り方向への回転を阻止する）第１案内部としての第１案内溝部１０８ａと、第２カムフォロア１０６と係合して第２レンズ保持部材１０６を光軸方向に案内する第２案内部としての第２案内溝部１０８ｂとが光軸方向に直線状に延びるように形成されている。第１案内溝部１０８ａと第２案内溝部１０８ｂはそれぞれ、案内筒１０８における周方向３個所に設けられている。なお、本実施例では第１案内溝部１０８ａと第２案内溝部１０８ｂが別々に設けられているが、これらを１つの案内溝部としてまとめてもよい。

案内筒１０８の外周部における前側の端部近傍には、図６に示すように前述した第３カムフォロア１０９が周方向３個所に、第１、第２および第４カムフォロワ１０３，１０６，１１９と同様の方法により取り付けられている。図７は、第３カム溝部１０７ｃと係合する第３カムフォロア１０９を示している。また図６に示すように、案内筒１０８の外周部には、カム筒１０７の径嵌合部１０７ｈと径嵌合する径嵌合部１０８ｅが形成されている。

以上のように構成された交換レンズ装置において、操作リング１１２が回転操作されると、該操作リング１１２に設けられた第４カム溝部１１２ａが第１レンズ保持部材１０２に設けられた第４カムフォロア１１９に対して回転する。このため、第４カム溝部１１２ａのリフトによって第４カムフォロア１１９を介して第１レンズ保持部材１０２が光軸方向に駆動される。第１レンズ保持部材１０２が光軸方向に駆動される際、第１レンズ保持部材１０２に設けられた第１カムフォロア１０３がカム筒１０７に設けられた第１カム溝部１０７ａを介してカム筒１０７を光軸回り方向に回転駆動する。そして、カム筒１０７は、その第３カム溝部１０７ｃに案内筒１０８に設けられた第３カムフォロア１０９が係合していることによって、案内筒１０８に対して光軸方向に駆動される。

カム筒１０７が回転すると、その第２のカム溝部１０７ｂに第２レンズ保持部材１０５に設けられた第２カムフォロア１０６が係合していることで、第２レンズ保持部材１０５が光軸方向に駆動される。カム筒１０７は光軸方向に移動しながら回転するため、第２レンズ保持部材１０５はカム筒１０７の光軸方向への移動量と第２カム溝部１０７ｂのリフトとの和だけ光軸方向に駆動される。

同様に、カム溝部１０７ｉ，１０７ｊに第４および第５レンズ保持部材１１４ａ，１１５ａに設けられたカムフォロア１１４ｂ，１１５ｂが係合していることで、第４および第５レンズ保持部材１１４ａ，１１５ａが光軸方向に駆動される。この際、第４および第５レンズ保持部材１１４ａ，１１５ａは、カム筒１０７の光軸方向への移動量とカム溝部１０７ｉ，１０７ｊのリフトとの和だけ光軸方向に駆動される。

図５に示すカム筒１０７において、第２カム部１０７ｂのうち広角端（ＷＩＤＥ）状態にて第２カムフォロア１０６が係合する係合位置１０７ｄと望遠端（ＴＥＬＥ）状態にて係合する係合位置１０７ｅとの間の光軸方向での差分、すなわちＷＩＤＥ状態とＴＥＬＥ状態との間での第２レンズ１０４（第２レンズ保持部材１０５）の移動量をＣとする。本実施例では、第２レンズ１０４はＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に向かって光軸方向における物体側から像側に移動する。

また第３カム溝部１０７ｃのうちＷＩＤＥ状態にて第３カムフォロア１０９が係合する係合位置１０７ｆとＴＥＬＥ状態にて係合する係合位置１０７ｇとの間の光軸方向での差分、すなわちＷＩＤＥ状態とＴＥＬＥ状態との間でのカム筒１０７の移動量をＡとする。本実施例では、カム筒１０７はＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に向かって像側から物体側に移動する。

なお本実施例では、多数のカム溝部が形成されたカム筒１０７の強度を確保するために、第１カム溝部１０７ａと第２カム溝部１０７ｂはカム筒１０７の円筒部を径方向に貫通する溝形状に形成する一方で、第３カム溝部１０７ｃは円筒部を貫通しない溝形状に形成されている。

さらに図６に示すように、案内筒１０８の前端部における周方向３個所には、カム筒１０７に設けられた３つのストッパ部１１６ａをそれぞれ光軸方向において収容可能な凹部１０８ｃが形成されている。凹部１０８ｃは、少なくともＷＩＤＥ状態においてストッパ部１１６ａを収容することで、ストッパ部１１６ａと案内筒１０８とが互いに干渉することを回避する。凹部１０８ｃは、案内筒１０８における第１案内溝部１０８ａと第２案内溝部１０８ｂとは周方向にて異なる位置に設けられている。第１案内溝部１０８ａと第２案内溝部１０８ｂは、凹部１０８ｃの後端面（底面）よりも前側まで延びている。このような構成とするとで、案内筒１０８の光軸方向長さを延ばすことなく、第１および第２案内溝部１０８ａ，１０８ｂの必要な長さを確保しつつ、案内筒１０８とストッパ部１１６ａとの干渉を回避することができる。

図２，７，９および１０は、第１レンズ１０１と第２レンズ１０４が光軸方向において最も接近する状態（第１の状態）としてのＷＩＤＥ状態を示す。この状態において、ユーザが交換レンズ装置を落下させて第１レンズ保持部材１０２が地面等に衝突すると、その衝撃によって第１レンズ保持部材１０２が操作リング１１２やカム筒１０７に対してカムフォロアとカム溝部間のガタや各部材の変形等によって像側に変位する。一方、第２レンズ保持部材１０５は、その重量に応じた慣性力によってカム筒１０７に対して物体側に変位する。これにより、第１レンズ１０１と第２レンズ１０４との間隔がＷＩＤＥ状態よりも狭くなり、第１レンズ１０１と第２レンズ１０４とが当接（衝突）するおそれがある。仮にこのような第１レンズ１０１と第２レンズ１０４との当接を回避するためにＷＩＤＥ状態での第１レンズ１０１と第２レンズ１０４との光軸方向での間隔を広げると、光学設計上の制約となる。

このため本実施例では、前述したようにカム筒１０７にその径方向内側に突出するストッパ部１１６ａを設け、第２レンズ保持部材１０５にストッパ部１１６ａが光軸方向にて当接可能なストッパ受け部１０５ａを設けている。なお、通常のＷＩＤＥ状態において、ストッパ部１１６ａとストッパ受け部１０５ａとの間には光軸方向において小さな間隔が設けられている。

図１１は、本実施例の交換レンズ装置のＴＥＬＥ状態とＷＩＤＥ状態での断面を示している。図の上側にＴＥＬＥ状態を、下側にＷＩＤＥ状態を示す。ＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に向けて操作リング１１２が回転操作されることで、第１レンズ１０１と第２レンズ１０４は物体側に移動する。この際、カム筒１０７も光軸回りで回転しながら物体側に移動する。

ＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態までのカム筒１０７の光軸方向での移動量Ａは、ＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態までのカム筒１０７の光軸回りでの回転量に対応する第３カム溝部１０７ｃのリフト量である。またＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態までの第２レンズ１０４の光軸方向での移動量Ｂは、上記カム筒１０７の移動量Ａに、ＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態までのカム筒１０７の光軸回りでの回転量に対応する第２カム溝部１０７ｂのリフト量に相当する移動量Ｃを加えた量である。

ここで図５に示したように、第２カム溝部１０７ｂは、ＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に近づくほど像側に位置するようにカム筒１０７に形成されている。また第３カム溝部１０７ｃは、ＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に近づくほど物体側に位置するようにカム筒１０７に形成されている。このため、ＷＩＤＥ状態（第１の状態）からＴＥＬＥ状態までのズーム領域（光学有効領域）におけるＷＩＤＥ状態以外のすべてのズーム状態（第２の状態）でのＷＩＤＥ状態からのカム筒１０７の移動量Ａは第２レンズ１０４の移動量Ｂよりも大きくなる。言い換えれば、ＷＩＤＥ状態以外のすべてのズーム状態での第２レンズ１０４の移動量Ｂはカム筒１０７の移動量Ａよりも小さくなる。

したがって、カム筒１０７に設けられたストッパ部１１６ａと第２レンズ保持部材１０５のストッパ受け部１０５ａとの間の光軸方向距離は、第１レンズ１０１と第２レンズ１０４とが光軸方向にて最も近接するＷＩＤＥ状態（第１の状態）で最も短くなり、他のズーム状態（第２の状態）では十分長くなる。しかも、図１２に示すように、ＷＩＤＥ状態において、ストッパ部１１６ａと第２レンズ保持部材１０５のストッパ受け部１０５ａとの間の光軸方向距離（第１の距離）Ｌ１は、最も近接している第１レンズ１０１と第２レンズ１０４との間の光軸方向距離（第２の距離）Ｌ２より短い。

このため、ＷＩＤＥ状態（および他のいずれのズーム状態）においても、衝撃等の外力が交換レンズ装置に作用した際に第１レンズ１０１と第２レンズ１０４とが当接する前にストッパ部１１６ａと第２レンズ保持部材１０５とが当接して第１レンズ１０１と第２レンズ１０４との当接が回避される。

このように本実施例によれば、交換レンズ装置に外力が加わった際の第１およよび第２レンズ１０１，１０４のダメージを回避または軽減することができ、この結果、交換レンズ装置におけるレンズ配置自由度を高める、言い換えれば光学設計上の制約を少なくすることができる。

上記実施例では交換レンズ装置について説明したが、本発明の光学機器の実施例には、撮像光学系が一体（取り外し不可）に設けられた撮像装置や、撮像装置に一体に取り付けられるレンズ鏡筒を含む。

また上記実施例では操作リング１１２の回転により第１レンズ保持部材１０２が光軸方向に移動し、該第１レンズ保持部材１０２の移動によってカム筒１０７が光軸回りで回転する場合について説明した。しかし、操作リングの回転によりカム筒が回転されて、該カム筒に設けられたカム部によって第１および第２レンズ保持部材が光軸方向に移動するように構成してもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０１ 第１レンズ
１０２ 第１レンズ保持部材
１０４ 第２レンズ
１０５ 第２レンズ保持部材
１０７ カム筒
１０８ 案内筒
１１６ａ ストッパ部

Claims (7)

1. ベース部材と、
   第１レンズを保持し、前記ベース部材に対して光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部材と、
   前記第１レンズよりも像側に配置された第２レンズを保持し、前記ベース部材に対して前記光軸方向に移動可能な第２のレンズ保持部材と、
   前記ベース部材に対して光軸回り方向に回転可能であり、前記第１レンズ保持部材に設けられた第１カムフォロアおよび前記第２レンズ保持部材に設けられた第２カムフォロアのそれぞれに係合する第１カム部および第２カム部を有するカム部材とを有し、
   前記ベース部材および前記カム部材のうち一方は、前記カム部材の回転により該カム部材を前記ベース部材に対して光軸方向に移動させる第３カム部を有し、
   前記カム部材に、ストッパ部が設けられており、
   前記第２レンズ保持部材は、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の前記光軸方向での距離が最も短い第１距離となる第１状態において、前記ストッパ部に対して前記光軸方向にて第２距離まで近づくストッパ受け部を有しており、
   前記第２距離が前記第１距離よりも短いことを特徴とする光学機器。
2. 前記第１レンズの最大外径が、前記第２レンズ保持部材の最大外径より大きい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状態と該第１状態とは前記第２レンズ保持部材の前記光軸方向での位置が異なるすべての状態である第２状態との間において、前記第１状態からの前記カム部材の前記光軸方向での移動量が前記第２レンズ保持部材の前記光軸方向での移動量より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記ベース部材は、前記カム部材とともに前記光軸方向に移動する前記ストッパ部を前記第１状態において収容する凹部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学機器。
5. 前記ベース部材は、前記第１レンズ保持部材および前記第２レンズ保持部材をそれぞれ前記光軸方向に案内する第１案内部および第２案内部を有し、
   前記凹部は、前記ベース部材のうち前記光軸回り方向において前記第１案内部および前記第２案内部とは異なる位置に設けら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. 前記第２レンズ保持部材において、前記ストッパ受け部は、前記光軸回り方向における前記第２カムフォロアとは異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学機器。
7. 前記ストッパ部は、前記カム部材とは別の部材を取り付けることで設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。