JP2021179474A - 光学機器及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全長を長くせずに内部へ伝わる衝撃力を低減可能な光学機器を提供する。【解決手段】交換レンズ１０１は、フォーカス群２０１と、フォーカス群２０１に設けられた移動コロ２３１と、移動コロ２３１と係合するカム溝１１０及び外周側に突出する突起部７２３を有するカム筒１０８と、フォーカス群２０１の先端部とカム筒１０８の外周の一部を覆ってフォーカス群２０１と一体的に進退するフィルタ枠７１１と、フォーカス群２０１とフィルタ枠７１１とを光軸方向に互いに離間させるコイルばね７２２と、光軸方向でフォーカス群２０１とフィルタ枠７１１との間に第１の隙間ＳＰ１を形成する段付きビス７２１とを備える。フィルタ枠７１１の内周に径方向で突起部７２３と対向する凹部７１３を設け、突起部７２３と凹部７１３との間に形成される光軸方向の第２の隙間ＳＰ２を第１の隙間ＳＰ１よりも狭くする。【選択図】図８

Description

本発明は、光学機器及び撮像装置に関し、特に先端が光軸方向に繰り出す機構を有する光学機器及び撮像装置に関する。

デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置のレンズ鏡筒には、カム筒に設置されたカム溝と、最前面の鏡筒に設置されたカムフォロアが係合し、カム筒の回転により最前面の鏡筒を光軸方向に進退させるものがある。最前面の鏡筒に衝撃力が加わると、その衝撃力がカムフォロアやカム溝に伝わってこれらが変形することで、進退精度が低下し或いは進退不能になるおそれがある。

このような問題に対して、特許文献１には、光学部材を保持する光学部材保持部（鏡筒）と、光学部材保持部の対物側に設置された緩衝部材と、緩衝部材の対物側に設置され、光学部材よりも対物側に位置する枠体とを備えるレンズ鏡筒が開示されている。このレンズ鏡筒では、枠体に作用した衝撃力は枠体と光学部材保持部との間の設置された緩衝部材が潰れることで吸収され、これにより光学部材保持部へ伝わる衝撃力を低減させることができる。

特許６１９７２７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された構成では、緩衝部材を潰すことでレンズ鏡筒の内部へ衝撃力が伝達することを抑制している。そのため、衝撃力の抑制効果を高めるためには、緩衝部材を大きくする必要があり、例えばコイルばねを長くするとレンズ鏡筒の全長が長くなってしまうという問題がある。

本発明は、全長を長くせずとも内部へ伝わる衝撃力を小さくすることが可能な光学機器を提供することを目的とする。

本発明に係る光学機器は、光軸方向に進退する繰り出し鏡筒と、前記繰り出し鏡筒に設けられたカムフォロアと、前記カムフォロアと係合するカム溝と、外周側に突出するように設けられた突起部とを有し、光軸を中心として回転可能なカム筒と、前記繰り出し鏡筒の先端部と前記カム筒の外周の一部を覆い、前記繰り出し鏡筒と一体的に前記光軸方向に進退する枠部材と、前記繰り出し鏡筒と前記枠部材とを前記光軸方向に互いに離間するように付勢する弾性部材と、前記光軸方向において前記繰り出し鏡筒と前記枠部材との間に第１の隙間が形成される状態に保持する規制部材と、を備え、前記枠部材の内周には径方向において前記突起部と対向する凹部が設けられ、前記光軸方向における前記突起部と前記凹部との間に形成される第２の隙間が前記第１の隙間よりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、全長を長くせずとも、内部へ伝わる衝撃力を小さくすることが可能な光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の外観斜視図である。 図１の撮像装置のブロック図である。 図１の撮像装置の第１の断面図である。 図１の撮像装置の第２の断面図である。 図１の撮像装置を構成する交換レンズの部分的な分解斜視図である。 図５（ａ）の状態を更に分解して示す斜視図である。 図１の撮像装置を構成する交換レンズのフォーカス群とフィルタ枠の分解斜視図である。 図７に示すフィルタ枠及びフォーカス群の部分断面図と部分拡大図である。 図７の交換レンズにおいてフォーカス群とフィルタ枠に介在する段付きビスとコイルばねの配置を示す正面図である。 フォーカス群とフィルタ枠に介在する段付きビスとコイルばねの配置と交換レンズの光軸方向長さとの関係を参考例と実施例とで比較して説明する図である。 フィルタ枠に加えられた衝撃力のカム筒への伝達を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る光学機器として、デジタルカメラの交換レンズ（レンズ鏡筒）を取り上げることする。そして、以下の説明では、本発明の実施形態として、交換レンズと、交換レンズを着脱可能に構成されたデジタルカメラ本体とを含めたデジタルカメラ（撮像装置）について説明を行う。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラを斜め前方から見た外観斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すデジタルカメラを斜め後方から見た外観斜視図である。図１に示すデジタルカメラは、交換レンズ１０１と、交換レンズ１０１の着脱が可能なデジタルカメラの本体１（以下「カメラ本体１」と記す）から構成されている。

図１（ａ）に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定する。交換レンズ１０１が内部に収容する撮像光学系の光軸が延びる方向（光軸方向）をＸ方向とする。Ｘ方向が水平方向と平行であるときに、水平方向と平行でＸ方向と直交する方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。また、Ｚ方向はカメラ本体１の前後方向であり、Ｘ方向はカメラ本体１の幅方向であり、Ｙ方向はカメラ本体１の高さ方向であるとする。更に、Ｚ軸まわりの回転方向をピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向とし、Ｙ軸まわり回転方向をヨー（Ｙａｗ）方向とする。なお、以下の説明では、Ｚ方向とＹ方向とをまとめて‘Ｚ／Ｙ方向’のように、また、ピッチ方向とヨー方向とをまとめて‘ピッチ／ヨー方向’と記すことがある。

カメラ本体１の正面側（不図示の被写体側）から見て左側（背面側から見て右側）の部分には、ユーザがカメラ本体１を手で把持するためのグリップ部２が設けられている。カメラ本体１の上面部には、電源操作部３、モードダイアル４、レリーズボタン５及びアクセサリシュー６が設けられている。電源操作部３は、カメラ本体１の電源のオン状態とオフ状態とを切り替える操作手段である。モードダイアル４は、撮像モードを切り替えるための操作手段である。撮像モードには、一例として、シャッタ速度や絞り値等の撮像条件をユーザが任意に設定することができるマニュアル静止画撮像モードや自動で適正な露光量が得られるオート静止画撮像モード、動画の撮像を行う動画撮像モード等がある。

レリーズボタン５が半押し操作されると、オートフォーカスや自動露出制御等の撮像準備動作が行われる。また、レリーズボタン５が全押し操作されると、撮像動作が行われる。アクセサリシュー６には、外部ストロボ装置等のアクセサリの脱着が可能となっている。なお、カメラ本体１の内部には、交換レンズ１０１の撮像光学系を通過する光によって形成される光学像を光電変換し、電気信号（撮像信号）を出力する撮像素子１６（図２乃至図４参照）が設けられている。

カメラ本体１の背面には、背面操作部８と表示部９が設けられている。背面操作部８は、様々な機能が割り当てられた複数のボタンやダイアルを含む。カメラ本体１の電源がオン状態であり、静止画撮像モード又は動画撮像モードが設定されている場合に、カメラ本体１の内部に配置された撮像素子（不図示）により撮像されている被写体像のスルー画像が表示部９に表示される。また、ユーザは、シャッタ速度や絞り値等の撮像条件を示す撮像パラメータを表示部９に表示させ、その表示を見ながら背面操作部８を操作することによって撮像パラメータの設定値を変更することができる。背面操作部８は、記録された撮像画像の再生を指示するための再生ボタンを含む。再生ボタンが操作されると、撮影画像が表示部９に再生表示される。

交換レンズ１０１は、カメラ本体１に設けられたレンズマウント７に対して交換レンズ１０１のカメラマウント１０２を結合させることにより、機械的且つ電気的にカメラ本体１に接続される。交換レンズ１０１の内部には、被写体からの光を撮像素子１６に結像させて被写体像を形成する撮像光学系が収容されている。交換レンズ１０１の正面側の先端部には、円筒形状のフィルタ枠７１１（枠部材）が配置されている。フィルタ枠７１１は、交換レンズ１０１の外観部品（外観に現れる部品）であり、その詳細については後述する。

図２は、交換レンズ１０１及びカメラ本体１の電気的及び光学的な構成を示すブロック図である。なお、図２に示すブロック（構成要素）について、図１を参照して説明済みの内容についてはここでの説明を省略する。

交換レンズ１０１は、フォーカス群２０１、フォーカス駆動部３０１、絞り群４０１、絞り駆動部４０２、防振群５０１、防振駆動部５０２、固定群６０１、レンズ制御部１０４及び電気接点１０５Ｌを備える。一方、カメラ本体１は、アクセサリシュー６、カメラ制御部１２、シャッタユニット１４、シャッタ駆動部１５、撮像素子１６、画像処理部１７、焦点検出部１８、表示部９及び電源部１０を備える。また、カメラ本体１は、操作部１１、ピッチ振れ検出部１９、ヨー振れ検出部２０、記憶部１３及び電気接点１０５Ｃを備える。

フォーカス群２０１、絞り群４０１、防振群５０１及び固定群６０１は、交換レンズ１０１の撮像光学系を構成する。フォーカス群２０１は、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズ（第１のフォーカスレンズ２１１と第２のフォーカスレンズ２１２（図３及び図４参照）を含む。フォーカス駆動部３０１は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる。絞り群４０１は、撮像素子１６へ入射する光量を調整する。絞り駆動部４０２は、絞り群４０１を駆動する。防振群５０１は、像振れを低減させるための防振素子としてのシフトレンズを含む。防振駆動部５０２は、シフトレンズを光軸と直交する平面内（Ｚ／Ｙ軸方向）で移動させることにより、像振れを低減する防振動作を行う。

交換レンズ１０１がカメラ本体１に装着されると電気接点１０５Ｌと電気接点１０５Ｃとが接続され、電気接点１０５Ｌ，１０５Ｃを介してカメラ制御部１２とレンズ制御部１０４との間で各種の制御信号やデータ等を通信することが可能となる。交換レンズ１０１がカメラ本体１に装着されると、レンズ制御部１０４は、交換レンズ１０１の情報をカメラ制御部１２へ送信する。レンズ制御部１０４は、カメラ制御部１２からの指示に基づいてフォーカス駆動部３０１、絞り駆動部４０２及び防振駆動部５０２の動作を制御し、制御結果をカメラ制御部１２へ送信する。なお、電気接点１０５Ｌ，１０５Ｃは、カメラ本体１の電源部１０からの電力を交換レンズ１０１に供給する電源端子を含む。

カメラ本体１の操作部１１は、前述した電源操作部３、モードダイアル４、レリーズボタン５及び背面操作部８を含み、更に表示部９に設けられたタッチパネルを含む。電源部１０は、カメラ本体１と交換レンズ１０１に電力を供給するバッテリ等である。シャッタユニット１４は、撮像素子１６に対する露光量を調整する。シャッタ駆動部１５は、シャッタユニット１４を駆動する。撮像素子１６から出力される撮像信号は、画像処理部１７へ入力される。画像処理部１７は、撮像信号に対して種々の画像処理を行って画像信号（画像データ）を生成する。画像処理部１７から出力される画像信号は、スルー画像として表示部９に表示される。

記憶部１３は、カメラ制御部１２が実行するコンピュータプログラムや各種のパラメータ等を記憶している。カメラ制御部１２は、記憶部１３に格納されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、カメラ本体１の全体的な制御を行う。また、前述したように、カメラ制御部１２は、レンズ制御部１０４を通じて交換レンズ１０１の動作を制御する。

カメラ制御部１２は、レリーズボタン５の半押し操作に応じて、フォーカス群２０１の駆動を制御する。例えば、オートフォーカスの動作が指示された場合、焦点検出部１８が、画像処理部１７で生成された画像信号に基づいて撮像素子１６に結像している被写体像の焦点状態を判定し、焦点信号を生成してカメラ制御部１２に送信する。一方、レンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部３０１を介してフォーカス群２０１の現在位置を検出し、その検出信号をカメラ制御部１２へ送信する。カメラ制御部１２は、被写体像の焦点状態とフォーカス群２０１の現在位置とを比較してずれ量を求め、求めたずれ量からフォーカス駆動量を算出してレンズ制御部１０４へ送信する。レンズ制御部１０４は、カメラ制御部１２から取得したフォーカス駆動量でフォーカス駆動部３０１を駆動して、フォーカス群２０１を目標位置へ移動させる。これにより、被写体像の焦点ずれが補正される。

なお、交換レンズ１０１のフォーカス駆動部３０１は、カム筒と、フォーカスモータと、カム筒とフォーカスモータとを連結する減速ギアと、フォーカス群２０１の原点位置を検出するフォトインタラプタとを備える。一般的に、フォーカスモータとしては、アクチュエータの一種であるステッピングモータが採用されることが多い。しかしながら、ステッピングモータを用いた場合には相対的な駆動量しか制御することができないため、電源オフの状態ではフォーカス群２０１の現在位置が不定となる。そのため、ユーザがカメラ本体１の電源をオンにすると、フォーカス群２０１を原点位置へ移動させて原点検出処理を実行する制御が必要となる。このような原点検出処理の制御については、これまで多くの光学機器に採用されている公知な技術であるため、ここでの説明は省略する。なお、アクチュエータとして、エンコーダを備えるＤＣモータや超音波モータを採用してもよい。また、フォトインタラプタは発光部から発せられた光を受光部にて直接受光するものであるが、これに代わって、反射面からの反射光を受光するフォトリフレクタや、導電パターンに接触するブラシを用いてもよい。

カメラ制御部１２は、操作部１１を通じて設定された絞り値やシャッタ速度の設定値に応じて、絞り駆動部４０２とシャッタ駆動部１５を介して、絞り群４０１及びシャッタユニット１４の駆動を制御する。例えば、自動露出制御の動作が指示された場合、カメラ制御部１２は、画像処理部１７で生成された輝度信号を取得して測光演算を行う。そして、カメラ制御部１２は、レリーズボタン５の全押し操作（撮像指示）に応じて測光演算結果に基づき、絞り群４０１を駆動すると共にシャッタユニット１４を駆動して撮像素子１６による露光処理を行う。

ピッチ振れ検出部１９は、角速度センサ（振動ジャイロ）や角加速度センサを用いてピッチ方向の像振れを検出し、振れ信号を出力する。また、ヨー振れ検出部２０は、角速度センサや角加速度センサを用いてヨー方向の像振れを検出して、振れ信号を出力する。カメラ制御部１２は、ピッチ振れ検出部１９からの振れ信号から防振群５０１（シフトレンズ）のＹ軸方向でのシフト位置（目標位置）を算出し、ヨー振れ検出部２０からの振れ信号から防振群５０１のＺ軸方向でのシフト位置を算出する。そして、カメラ制御部１２は、算出したピッチ／ヨー方向の各シフト位置へ防振群５０１を移動させることで、露光中やスルー画像表示中の像振れを低減させる。

次に、交換レンズ１０１及びカメラ本体１の各構成部品の位置関係について説明する。図３は、撮像光学系の光軸Ｏａを含むＸＹ平面での交換レンズ１０１及びカメラ本体１の断面図であり、図３（ａ）はフォーカス群２０１の繰り込み状態を表しており、図３（ｂ）はフォーカス群２０１の繰り出し状態を表している。

交換レンズ１０１の撮影光学系の外側には、外装ユニット８０１（外装部）が配置されている。交換レンズ１０１の撮像光学系は、フォーカス群２０１と固定群６０１からなる二群構成を採っている。フォーカス群２０１は、円筒形状を有する鏡筒（以下「先端鏡筒２１０」という）と、先端鏡筒２１０に保持された第１のフォーカスレンズ２１１を有する。また、フォーカス群２０１は、移動筒２２１（図６参照）と、移動筒２２１に保持された第２のフォーカスレンズ２１２を有する。

固定群６０１は、第１の固定レンズ６１１と第２の固定レンズ６１２を有する。被写体像の焦点ずれに応じて所定の光学位置へと移動したフォーカス群２０１は、被写体からの光を固定群６０１を介して撮像素子１６の撮像面上に結像させる。

絞り群４０１は、第１のフォーカスレンズ２１１及び第２のフォーカスレンズ２１２と共にフォーカス群２０１に収容されており、よって、フォーカス群２０１と一体的に光軸方向に移動する。また、円筒形状を有するフィルタ枠７１１は、フォーカス群２０１全体の外側を覆うように外観を構成すると共に、先端鏡筒２１０の正面側（被写体側）を覆うように配置されて、フォーカス群２０１と一体的に光軸方向に移動する。一方、防振群５０１は、光軸方向において第１の固定レンズ６１１と第２の固定レンズ６１２の間に配置されて固定群６０１の一部を構成しており、よって、交換レンズ１０１における光軸方向位置は固定されている。

交換レンズ１０１の撮像光学系は、撮像光学系全体の光学性能を維持することを目的として、第２のフォーカスレンズ２１２の位置を意図的にずらして配置する調整機構を有する。これにより、交換レンズ１０１の組立工程において作業者は、各構成部品に生じる製造誤差や組立ばらつき等を、全体の光学性能の状態を確認しながら相殺することが可能となる。

次に、フォーカス駆動機構について詳細に説明する。図５は、フォーカス群２０１とフォーカス駆動部３０１とを分解して示す斜視図であり、図５（ａ）は斜め前方から見た状態を表しており、図５（ｂ）は斜め後方から見た状態を表している。図６は、フォーカス群２０１とフォーカス駆動部３０１を、図５（ａ）よりも構成部品の一部を更に細かく分解して斜め前方から見た状態を示す斜視図である。

フォーカス駆動部３０１は、固定筒１０６、直進案内筒１０７及びカム筒１０８を含む。固定群６０１の構成要素の１つである第１の固定レンズ６１１は、固定筒１０６の内周側に保持されている。直進案内筒１０７は、固定筒１０６の被写体側の面に固定されている。直進案内筒１０７の内周側には、フォーカス群２０１が収容されている。直進案内筒１０７の外周側は、カム筒１０８を回転可能に保持している。カム筒１０８は、板ばね１１１１によって光軸方向に付勢されており、カメラ本体側の面が固定筒１０６に対して摺動可能に密着している。

固定筒１０６の正面側の面には、フォーカスモータ３１１がその回転軸が光軸と平行となるように固定されている。また、固定筒１０６の背面側の面には、複数のギアで構成された減速ギア３１２が回転可能に保持されている。カム筒１０８の外周面には、減速ギア３１２と連結されたカム筒ギア３１３が固定されている。フォーカスモータ３１１を回転駆動すると、その駆動力が減速ギア３１２とカム筒ギア３１３とを介して減速されてカム筒１０８へ伝達される。こうして、カム筒１０８は、光軸方向への移動が規制された状態で、光軸Ｏａを中心として回転する。

前述したように、フォーカス群２０１は、移動筒２２１を備える。第２のフォーカスレンズ２１２は、調整コロ２４１を介して移動筒２２１の内周側に収容されている。移動筒２２１は光軸方向において第１のフォーカスレンズ２１１を保持している先端鏡筒２１０と連結されており、これにより１つの繰り出し鏡筒が構成されている。移動筒２２１の外周面には、光軸と直交する方向に移動コロ２３１（カムフォロア）がビスで固定されている。

フォーカス群２０１は、直進案内筒１０７の正面側から直進案内筒１０７の内周側へ挿入されて組み込まれる。直進案内筒１０７には、フォーカス群２０１の光軸Ｏａを中心とした回転移動を規制して、光軸方向への直進を案内する直進案内溝１０９が形成されている。また、カム筒１０８には、フォーカス群２０１のストロークに対応して光軸Ｏａを中心とする回転方向へ線形の軌跡を持つカム溝１１０が形成されている。更に、フォーカス群２０１の移動コロ２３１は、直進案内筒１０７の直進案内溝１０９とカム筒１０８のカム溝１１０に係合している。よって、カム筒１０８を回転させると、移動コロ２３１が直進案内溝１０９とカム溝１１０との係合にしたがってフォーカス群２０１を光軸方向で進退させることができる。

絞り群４０１には、フレキシブルプリント配線板４０３を介して、絞り駆動部４０２が電気的に接続されている。フレキシブルプリント配線板４０３は直進案内筒１０７の内周面と移動筒２２１の外周面との間で屈曲可能に構成されており、絞り群４０１は移動筒２２１と一体的にする。

次に、フィルタ枠７１１の周辺構成について説明する。図７は、フォーカス群２０１とフィルタ枠７１１の分解斜視図である。図８（ａ）は、フィルタ枠７１１及びフォーカス群２０１の部分断面図であり、光軸Ｏａを含むＸＹ断面で表されている。図８（ｂ）は、図８（ａ）中の領域Ｋ１の拡大図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）中の領域Ｋ２の拡大図である。

交換レンズ１０１の先端に位置するフィルタ枠７１１は、先端鏡筒２１０の先端部を覆うようにして段付きビス７２１を用いて先端鏡筒２１０に取り付けられており、フォーカス駆動部３０１の制御に応じてフォーカス群２０１と一体的に光軸方向に移動する。フィルタ枠７１１と先端鏡筒２１０の間には、コイルばね７２２が配置されている。フィルタ枠７１１と先端鏡筒２１０（フォーカス群２０１）は、通常の状態では、コイルばね７２２によって光軸方向において第１の隙間ＳＰ１を持って離間している。第１の隙間ＳＰ１は、段付きビス７２１の段付き部でフィルタ枠７１１の動きが規制されることにより、一定幅に保たれている。

なお、本実施形態では、フィルタ枠７１１の動きを規制する規制部材として段付きビス７２１を用いているが、光軸方向でフィルタ枠７１１の位置を規制することができればよいため、これに限らず、例えば２部品のバヨネット結合等の構造を用いてもよい。また、フィルタ枠７１１と先端鏡筒２１０とを光軸方向で離間させるコイルばね７２２は、使用可能な弾性部材の一例であって、これに限定されず、ゴムやエラストマー等の弾性材料からなる部品を用いてもよい。

図９は、段付きビス７２１とコイルばね７２２の配置を示す正面図（光軸方向から見た図）である。光軸方向から見た場合に、段付きビス７２１とコイルばね７２２は、略同一半径の円周上を周方向に交互に、互いに重ならないように配置されている。これにより、交換レンズ１０１を径方向で大型化させることなく、円周方向に効率的に部品を配置することが可能となる。また、複数の段付きビス７２１それぞれに作用するコイルばね７２２の反力を均等にすることができる。

図１０は、段付きビス７２１とコイルばね７２２の配置と交換レンズ１０１の光軸方向長さとの関係を説明する図である。図１０（ａ）は、段付きビス７２１とコイルばね７２２が光軸方向から見て重なって配置されている参考例を説明する図である。図１０（ａ）の上図は隙間ＳＰ１が形成されている状態を、図１０（ａ）の下図は隙間ＳＰ１が潰れた状態（フィルタ枠７１１が先端鏡筒２１０に押し付けられている状態）をそれぞれ模式的に示している。一方、図１０（ｂ）は、段付きビス７２１とコイルばね７２２が光軸方向から見て重ならないように配置されている本実施形態（実施例）を説明する図である。図１０（ｂ）の上図は隙間ＳＰ１が形成されている状態を、また、図１０（ｂ）の下図は隙間ＳＰ１が潰れた状態をそれぞれ模式的に示している。なお、図１０（ａ）は参考例を表しているため、図１０（ａ）での各部品には、対応する図１０（ｂ）での各部品の符号の末尾に‘ｃｅ’を付して区別している。

参考例での、コイルばね７２２ｃｅの先端鏡筒２１０ｃｅとの当接面から段付きビス７２１ｃｅまでの長さを‘Ｌ１’とする。同様に、本実施形態でのコイルばね７２２の先端鏡筒２１０との当接面から段付きビス７２１までの長さを‘Ｌ２’とする。この場合には、図１０（ａ），（ｂ）に示されるように、Ｌ１＞Ｌ２、の関係となる。つまり、実施例では、参考例よりも、コイルばねと先端鏡筒との当接面から段付きビスまでの長さを短くすることができ、その結果、交換レンズの全長を短く抑えることが可能となっていることがわかる。

これは、以下の理由による。すなわち、コイルバネ７２２，７２２ｃｅは共に、図１０（ａ），（ｂ）の下図に示されるように圧縮された状態で光軸方向（図１０では左右方向）に有限の長さを有する。参考例では、図１０（ａ）の下図の状態から隙間ＳＰ１が形成されるようにコイルバネ７２２ｃｅを伸びた状態とする場合、コイルバネ７２２ｃｅとフィルタ枠７１１ｃｅは、光軸方向での位置が重なることはない。一方、実施例では、図１０（ｂ）の下図の状態から隙間ＳＰ１が形成されるようにコイルバネ７２２を伸びた状態とする場合、コイルバネ７２２とフィルタ枠７１１の一部を光軸方向での位置が重なる状態を形成することが可能となる。その結果、実施例では、交換レンズ１０１の全長を短く抑えることが可能となる。

図８を参照する説明に戻る。フィルタ枠７１１の内周には、摩擦壁となる凹部７１３が設けられている。凹部７１３は、交換レンズ１０１の先端側では、図８（ａ），（ｃ）のように、光軸Ｏａを含む断面上で光軸Ｏａと直交せず、且つ、外周側よりも内周側が交換レンズ１０１の先端に近くなるように傾斜している。これにより、フィルタ枠７１１を樹脂で製作する場合に、内径スライド等の手法を用いることで、容易に製作することが可能となる。

カム筒１０８の外周部には、フィルタ枠７１１の内周に設けられた凹部７１３と対向するように、外周側に突出する突起部７２３が設けられている。突起部７２３は、真鍮やステンレス等の剛性の大きい材料で形成されており、カム筒１０８に対してビス締結されている。但し、突起部７２３の材質や締結方法は、これに限られるものではなく、後述する効果が得られる範囲で変更が可能である。

カム筒１０８が回転してフォーカス群２０１と共にフィルタ枠７１１が光軸方向に進退した場合の進退可能な全域において、フィルタ枠７１１の内周に設けられた凹部７１３と突起部７２３との間には、光軸方向において略一定の隙間が保たれている。つまり、フォーカス調整のためにカム筒１０８を回転させてフィルタ枠７１１が光軸方向で進退しても、進退全域において、凹部７１３と突起部７２３が当接することはないように、凹部７１３は溝状に形成されている。このようにして、光軸方向において凹部７１３と突起部７２３の間に形成されている隙間を、図８（ｃ）に示すように第２の隙間ＳＰ２とする。

第２の隙間ＳＰ２は、第１の隙間ＳＰ１より小さく（狭く）設定されている。フィルタ枠７１１の外周に配置された外装ユニット８０１には、フィルタ枠７１１と微小な隙間を有する規制壁８０２が設けられている。なお、第２の隙間ＳＰ２及び規制壁８０２を設けることで得られる効果については後述する。

次に、本実施形態に係る交換レンズ１０１が外部から衝撃等の外力を受けた場合の交換レンズ１０１の挙動について説明する。フィルタ枠７１１は、繰り込み状態と繰り出し状態の双方の状態で、交換レンズ１０１の正面側の最先端に位置している。そのため、交換レンズ１０１単体又は交換レンズ１０１が装着されたカメラ本体１を落としてしまった場合等に、フィルタ枠７１１はカメラマウント１０２側に押し込まれる方向に衝撃力を受けることがある。

この衝撃力は、フィルタ枠７１１を先端鏡筒２１０（フォーカス群２０１）に近付ける方向に作用するため、フィルタ枠７１１と先端鏡筒２１０の間に配置されたコイルばね７２２が圧縮されることになる。つまり、コイルばね７２２が圧縮されて衝撃力のエネルギーが吸収されることにより、先端鏡筒２１０に作用する衝撃力を緩和することが可能となる。衝撃力を受けた際のコイルバネ７２２の圧縮長さが第２の隙間ＳＰ２より小さい場合には、衝撃力はコイルバネ７２２で吸収されたこととなり、突起部７２３と凹部７１２とが当接することはない。

突起部７２３と凹部７１３は光軸方向から見て重なっているため、コイルバネ７２２が第２の隙間ＳＰ２より大きく圧縮されるような衝撃力が加わった場合には、コイルバネ７２２が第２の隙間ＳＰ２だけ縮んだ後に、凹部７１３と突起部７２３が当接する。つまり、フィルタ枠７１１に加えられた衝撃力は、フォーカス群２０１（先端鏡筒２１０）へ伝わる前に、凹部７１３を介して突起部７２３（カム筒１０８）へ伝わる。

凹部７１３が突起部７２３に当接した状態で両者の間に作用する力について図１１を用いて説明する。図１１は、フィルタ枠７１１に加えられた衝撃力のカム筒１０８への伝達を説明する図であり、図１１（ａ）は、凹部７１３と突起部７２３が当接した状態を模式的に表している。凹部７１３は、フィルタ枠７１１が受けた衝撃力を突起部７２３に伝達する。このとき、凹部７１３と突起部７２３の当接部Ｐにおいて、凹部７１３の垂線方向に力Ｆ０が発生するものとする。力Ｆ０の分力である力Ｆ１はカム筒１０８を回転させる力として作用する。一方、当接部Ｐでは、摩擦係数をμとした摩擦力Ｆ２＝（μ×Ｆ０）が発生する。この摩擦力Ｆ２は、カム筒１０８を回転させる力Ｆ１と反対方向に作用する。つまり、摩擦力Ｆ２は、カム筒１０８の回転を抑制する力として作用する。

このように、凹部７１３と突起部７２３が当接すると、カム筒１０８を回転させる力Ｆ１が生じる一方で、カム筒１０８の回転を抑制する摩擦力Ｆ２も生じ、それらの力のバランスは摩擦係数μによって支配されていることがわかる。例えば、摩擦係数μを大きくすると摩擦力Ｆ２が大きくなるため、結果的にカム筒１０８の回転を抑制することが可能となる。一方、摩擦係数μが小さい場合には、力Ｆ１が大きくなるため、カム筒１０８が回転しやすくなる。衝撃力（力Ｆ１）によってカム筒１０８が回転すると、カム筒１０８に固定されたカム筒ギア３１３が減速ギア３１２を回転させるように力が伝わる。その結果、カム筒ギア３１３や減速ギア３１２を破損させる可能性が高くなってしまう。

よって、凹部７１３と突起部７２３の間に生じる摩擦力Ｆ２が大きくなるように凹部７１３と突起部７２３を設計し、カム筒１０８が回転する方向に作用する力Ｆ１を小さくして、カム筒ギア３１３や減速ギア３１２の破損を防止することが望ましい。

突起部７２３の形状設計によって摩擦力Ｆ２を大きくする一方で、カム筒１０８を回転させる力Ｆ１を低減させることが可能であり、その一例について説明する。図１１（ｂ）は、突起部７２３の形状により摩擦係数μを高める一例を説明する図である。ここでは、凹部７１３と突起部７２３の当接部Ｐにおける突起部７２３の形状を、突起部７２３が凹部７１３へ食い込むような尖った形状としている。これにより、当接部Ｐでの摩擦係数μを大きくして、より大きな摩擦力Ｆ２を生じさせると同時にカム筒１０８を回転させる力Ｆ１を低減させることが可能になる。なお、こ摩擦係数μを大きくする方法は、形状設計に限らず、凹部７１３と突起部７２３の材質を適切に選択することによっても実現が可能である。

ところで、摩擦力Ｆ２を大きくすることには衝撃力の伝達を抑制する効果がある。つまり、図８（ａ），（ｃ）に示されるように、光軸Ｏａを通る断面上で、凹部７１３は光軸Ｏａと直交せず、外周側より内周側が交換レンズ１０１の先端に近くなるように傾いている。そのため、当接部Ｐに伝達された衝撃力は、フィルタ枠７１１の円筒部を外周方向へ押し広げる力へも変換される。しかし、フィルタ枠７１１の外周側には規制壁８０２が設けられているため、フィルタ枠７１１の円筒面が規制壁８０２に当接することでフィルタ枠７１１の変形が規制される。その際にフィルタ枠７１１と規制壁８０２の間でも摩擦力が発生することで、衝撃力が吸収される。このように、交換レンズ１０１では、フィルタ枠７１１に加わる衝撃力を効率的に吸収することが可能となっている。

次に、交換レンズ１０１の光軸方向長さの長尺化を抑制する構成について説明する。図８（ａ）に示されるように、フィルタ枠７１１の先端内周部には、雌ねじ部７１２が形成されている。雌ねじ部７１２は、第１のフォーカスレンズ２１１を水滴や汚れから保護する保護フィルタ、減光フィルタ、偏光フィルタ等の各種のフィルタを螺合させて保持するためのフィルタ固定部である。

また、図８（ａ）に示されるようにフィルタ枠７１１の先端部には、段付きビス７２１を外観に露出しないように隠すための部品としての第１のカバー部材７３１が取り付けられている。交換レンズ１０１では、第１のカバー部材７３１の最外径は雌ねじ部７１２の半径よりも短い値に設定されている。これにより、雌ねじ部７１２と第１のカバー部材７３１とを光軸方向で一部が重なる構成とすることができる。その結果、第１のカバー部材７３１の厚み分が交換レンズ１０１の全長を長くしてしまうことを抑制することが可能となっている。

上記説明の通り、本実施形態によれば、交換レンズ１０１の全長を長くせずとも、交換レンズ１０１の内部へ伝わる衝撃力を低減させることが可能となる。

最後に、交換レンズ１０１の更なる特徴について説明する。図８に示されるように、先端鏡筒２１０の先端部には、外部から交換レンズ１０１の内部への水滴や塵埃の侵入を防止するための第２のカバー部材２１３が設けられている。第２のカバー部材２１３は、円筒状の凸部２１３ａと光線カット部２１３ｂを有する。凸部２１３ａは、交換レンズ１０１の先端側（被写体側）へ突出し、その内径は第１のカバー部材７３１の内径よりも大きい値に設定されている。そのため、光軸方向から見た場合に、凸部２１３ａは第１のカバー部材７３１と重なる。また、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、凸部２１３ａは、その一部が光軸方向において第１のカバー部材７３１と重なるように設けられている。これにより、凸部２１３ａは、第１のカバー部材７３１とフォーカス群２０１との隙間から、水滴や塵埃等が交換レンズ１０１内部に侵入することを防いでいる。

光線カット部２１３ｂは、凸部２１３ａよりも内径側に設けられて、フォーカス群２０１に入射する光線の内径を決定している。光線カット部２１３ｂの内径は第１のカバー部材７３１の内径よりも小さい値に設定されており、これにより、精度よく不要な入射光を光線カット部２１３ｂによってカットすることが可能となっている。

なお、フィルタ枠７１１が外力を受けてコイルばね７２２が圧縮されると、フィルタ枠７１１が凸部２１３ａに近付く。ここで、交換レンズ１０１では、図８（ｂ）に示したように、凸部２１３ａの先端とフィルタ枠７１１との間には、光軸方向において第３の隙間ＳＰ３が第１の隙間ＳＰ１よりも大きく（広く）なるように形成されている。そのため、外力によってコイルばね７２２が圧縮されても、フィルタ枠７１１の凸部２１３ａへの衝突が防止されると共にフォーカス群２０１に対する光線カット部２１３ｂの位置は変化しない。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば，上記実施形態では、本発明に係る光学機器を交換レンズに適用して説明したが、本発明は、レンズ一体型カメラ、望遠鏡、双眼鏡等の光学機器に適用することができる。

１ カメラ本体
１０１ 交換レンズ
１０８ カム筒
１１０ カム溝
２０１ フォーカス群
２１０ 先端鏡筒
２１３ 第２のカバー部材
２１３ａ 凸部
２１３ｂ 光線カット部
２３１ 移動コロ
６０１ 固定群
７１１ フィルタ枠
７１２ 雌ねじ部
７１３ 凹部
７２１ 段付きビス
７２２ コイルバネ
７２３ 突起部
７３１ 第１のカバー部材
８０１ 外装ユニット
８０２ 規制壁

Claims (7)

1. 光軸方向に進退する繰り出し鏡筒と、
   前記繰り出し鏡筒に設けられたカムフォロアと、
   前記カムフォロアと係合するカム溝と、外周側に突出するように設けられた突起部とを有し、光軸を中心として回転可能なカム筒と、
   前記繰り出し鏡筒の先端部と前記カム筒の外周の一部を覆い、前記繰り出し鏡筒と一体的に前記光軸方向に進退する枠部材と、
   前記繰り出し鏡筒と前記枠部材とを前記光軸方向に互いに離間するように付勢する弾性部材と、
   前記光軸方向において前記繰り出し鏡筒と前記枠部材との間に第１の隙間が形成される状態に保持する規制部材と、を備え、
   前記枠部材の内周には径方向において前記突起部と対向する凹部が設けられ、
   前記光軸方向における前記突起部と前記凹部との間に形成される第２の隙間が前記第１の隙間よりも小さいことを特徴とする光学機器。
2. 前記突起部と前記凹部は前記繰り出し鏡筒の進退全域において当接せず、
   前記光軸方向に前記枠部材を前記繰り出し鏡筒に向けて押し込む力が前記枠部材に加わった際に場合に、前記枠部材が前記繰り出し鏡筒に対して前記光軸方向で接触する前に前記突起部と前記凹部が当接することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記凹部は、前記光学機器の先端側では、前記光軸を含む断面上で前記光軸と直交せず、且つ、外周側よりも内周側が前記光学機器の先端に近くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記突起部は、前記凹部に対する当接部では尖った形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記突起部と前記凹部が当接した場合の当接部に生じる摩擦力は、前記カム筒の回転を抑制する方向に作用することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光学機器。
6. 前記枠部材の外周側に配置された外装部を更に備え、
   前記外装部の内周部に前記枠部材の変形を規制する規制壁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学機器。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学機器と、
   前記光学機器の前記繰り出し鏡筒を通過する光の像を電気信号に変換する撮像素子と、備えることを特徴とする撮像装置。

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