JP4541054B2

JP4541054B2 - レンズ鏡胴及び撮影装置

Info

Publication number: JP4541054B2
Application number: JP2004202736A
Authority: JP
Inventors: 彰宏江藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: US7339751B2; JP2006023604A; US20060007565A1

Description

この発明は、変倍機能を有するレンズ鏡胴及びそれを使用した撮影装置、特に強度向上に関するものである。

変倍機能を有するレンズ鏡胴で複数のレンズ群を移動して倍率を変えるため、光軸に沿って回転する回転筒と光軸に沿って直進する直進筒をそれぞれ複数組合せた鏡胴を使用し、この鏡胴を電動又は手動で伸縮して複数のレンズ群の位置を可変している。

例えば特許文献１に示された鏡胴は、対物レンズ５１を保持する直進筒５２と回転筒５３とのガタつきを防止するため、図１１の部分断面図に示すように、直進筒５２の外周先端部にテーパ状の案内面が形成されたテーパ案内軸５４と平行な案内面が形成された平行案内軸５４を設け、回転筒５３の内周面には、テーパ案内軸５４と平行案内軸５４をそれぞれ嵌入するスパイラル状のカム溝を設け、回転筒５３を回転することにより直進筒５２を前後退するようにしている。

この鏡胴で直進筒５２に光軸方向からの外力が加えられると、加えられた外力によりテーパ案内軸５３のテーパ状の案内面がカム溝の斜面に沿って滑りながら鏡胴の径方向に移動してテーパ案内軸５３と平行案内軸５４がカム溝から外れ、動作不能となってしまう。この動作不能を防止するため、テーパ案内軸５４のテーパ状の案内面と反対側にバネ５６を配置し、直進筒５２に光軸方向から外力が加えられても、テーパ案内軸５４だけを鏡胴の径方向に移動して平行案内軸５４がカム溝から外れることを防いでいる。
特開２００４−５４０２７号公報

前記のように、テーパ案内軸５４のテーパ状の案内面と反対側にバネ５６を配置し、直進筒５２に光軸方向からの外力が加えられたとき、テーパ案内軸５４だけを鏡胴の径方向に移動するようにしても、一定大きさ以上の外力が加えられた場合や光軸方向以外の外力が加えられた場合には、テーパ案内軸５４と平行案内軸５５がカム溝から外れる可能性がある。

この発明は、このような短所を改善し、対物レンズを有する直進筒に外力が加えられた場合、直進筒に設けたテーパ案内軸がカム溝から外れることを確実に防止し、安定した撮影をすることができるレンズ鏡胴及びそれを使用した撮影装置を提供することを目的とするものである。

この発明のレンズ鏡胴は、レンズを内蔵し、回転駆動せずに光軸方向に移動可能な直進筒と、該直進筒の外周面から前記レンズの光軸に直交する方向に突出した設けられた１又は複数の案内軸と、前記直進筒の外周に設けられ、内周面に前記案内軸を嵌合するカム溝を有し、光軸方向に移動可能であり、回転することにより前記直進筒を光軸方向に移動する回転移動筒とを有するレンズ鏡胴において、前記回転移動筒に、内周面から前記レンズの光軸に直交する方向に突出した補強軸を設け、前記直進筒の後端部に、前記補強軸の側部と一定距離を隔てた接触面を有する切欠き部を設けたことを特徴とする。

前記直進筒の接触面と前記補強軸との間の一定距離は、前記直進筒にあらかじめ定めた大きさを超えた負荷が加えられたとき、直進筒の接触面が前記補強軸に接触する距離である。

また、前記回転移動筒に有するカム溝の軌跡は、回転移動筒が回転を開始してからあらかじめ定めた一定回転角までは前記レンズ側に対する変位が少ない小さな傾斜角の軌跡で形成され、前記一定回転角を越えてから前記レンズ側に対する変位が大きい大きな傾斜角の軌跡で形成され、前記直進筒の接触面の軌跡は、前記回転移動筒に設けた前記カム溝の小さな傾斜角の軌跡と同一になるように直進筒の切欠き部の形状を形成する。

この発明の撮影装置は、前記レンズ鏡胴を有することを特徴とする。

この発明のレンズ鏡胴は、レンズを内蔵した直進筒の外周面からレンズの光軸に直交する方向に突出した設けられた１又は複数の案内軸をカム溝に嵌合させ、回転することにより直進筒を光軸方向に移動する回転移動筒に内周面からレンズの光軸に直交する方向に突出した補強軸を設け、直進筒の後端部に、補強軸の側部と一定距離を隔てた接触面を有する切欠き部を設け、直進筒先端に負荷が加えられたとき、直進筒の接触面を補強軸に接触させ、先端部に加えられた負荷を案内軸だけでなく補強軸にも分散することにより、直進筒と回転移動筒の連結部の強度を高めることができる。

また、直進筒の接触面と補強軸との間の一定距離は、直進筒にあらかじめ定めた大きさを超えた負荷が加えられたとき、直進筒の接触面が補強軸に接触するように定めることにより、一定大きさ以上の負荷が直進筒の先端に加えられたとき、その負荷を案内軸と補強軸にも分散するから、案内軸が回転移動筒のカム溝から外れることを防ぐ。

さらに、回転移動筒に有するカム溝の軌跡を、回転移動筒が回転を開始してから一定回転角まではレンズ側に対する変位が少ない小さな傾斜角の軌跡で形成し、一定回転角を越えてからレンズ側に対する変位が大きい大きな傾斜角の軌跡で形成し、直進筒の接触面の軌跡を、回転移動筒に設けたカム溝の小さな傾斜角の軌跡と同一になるように直進筒の切欠き部の形状を形成することにより、カム溝に対する案内軸の圧力角が低い状態で、加えられた負荷が回転力に分散されない機械的強度が最も弱くなる状態で、直進筒の接触面を補強軸に接触させ、先端部に加えられた負荷を案内軸と補強軸に分散して、直進筒と回転移動筒の連結部の強度を高めることができる。

このレンズ鏡胴をカメラ等の撮影装置に使用することにより、撮影装置の強度を高め、安定して各種撮影を繰り返すことができる。

図１はこの発明のデジタルカメラの外観を示す斜視図である。図に示すように、デジタルカメラ１は、本体２の正面から見て左側にグリップ部３を有し、中央部には撮影レンズ群を内蔵したレンズ鏡胴４が設けられている。レンズ鏡胴４の上方にはユーザが撮影範囲等を目視で確認するための光学ファインダ５と低照度での撮影の場合に補助光を発するストロボ６が設けられ、上面には電源スイッチ７とシャッタボタン８が設けられている。また、正面から見て右側面にはメモリーカードを装着可能なスロット部９を有する。

レンズ鏡胴４は変倍機能を有し、図２の望遠系に繰り出した状態の断面図に示すように、第１レンズ群１０と第２レンズ群１１と第３レンズ群１２と第４レンズ群１３及びシャッタユニット１４を内蔵している。このうち第３レンズ群１２と第４レンズ群１３は独立して制御されるため、レンズ鏡胴４の第１レンズ群１０と第２レンズ群１１及びシャッタユニット１４を駆動する部分について説明する。

第１レンズ群１０と第２レンズ群１１及びシャッタユニット１４の駆動部は、固定枠１５と、固定枠１５の内周に設けられた第１の回転筒１６と、第１の回転筒１６の内周に設けられた第１の直進筒１７と、第１の直進筒１７の内周に設けられた第２の回転筒１８と、第２の回転筒１８の内周側に設けられた第２の直進筒１９と、第２レンズ群１１とシャッタユニット１４を有するカム筒２０及び第２の回転筒１８と第２の直進筒１９の間に設けられ、第１レンズ群１０を有する直進筒２１を有する。固定枠１５は一方の端部がベース２２に固定され、固定枠１５の内周面と第１の回転筒１６の外周面はヘリコイド嵌合をしている。第１の回転筒１６の外周端部にはギヤ群を介してズームモータに連結したギヤ部２３が設けられ、ズームモータの回転力と固定枠１５とのヘリコイド嵌合により、第１の回転筒１６は回転をしながら光軸方向へ移動する。この固定枠１５と第１の回転筒１６のヘリコイド嵌合を形成するヘリコイド溝は折線型とし、第１の回転筒１６は一定量の繰出しを行なった後は、平行カムと同様に光軸方向への移動はなく回転のみになる。

第１の回転筒１６は第１の直進筒１７に対して回転自在であり、且つ、光軸方向には一体的に取り付けられている。この第１の直進筒１７の端部に有する直進キー２４は固定枠１５の内周部に設けられた直進キー溝２５と嵌合しており、第１の直進筒１７は第１の回転筒１６と一体的に光軸方向に移動するが、回転しないで直進移動を行なう。第１の直進筒１７の内周面には、図３（ａ）の正面図と（ｂ）の側面断面図と（ｃ）の側面図及び（ｄ）の内周面展開図に示すように、雌ヘリコイドネジ２６が設けられ、第２の回転筒１８の外周面には、図４の外周面展開図に示すように、雌ヘリコイドネジ２６と噛合う雄ヘリコイドネジ２７が設けられ、第１の直進筒１７と第２の回転筒１８はヘリコイド嵌合している。この第１の直進筒１７には、図３，図５に示すように直線カム溝２８が設けられ、第２の回転筒１８の伝達軸取付部２９１に設けられた回転伝達軸２９は第１の直進筒１７の直線カム溝２８を介して第１の回転筒１６の内周面に設けた直線カム溝３０に嵌合し、第１の回転筒１６の回転力を回転伝達軸２９を介して第２の回転筒１８に伝え、第１の回転筒１６と同じ回転量で第２の回転筒１８を回転する。この第２の回転筒１８に加えられる回転力と第１の直進筒１７とのヘリコイド嵌合により、第２の回転筒１８は回転をしながら光軸方向に移動する。

第２の回転筒１８は第２の直進筒１９に対して回転自在で、且つ、光軸方向には一体的に取り付けられている。第２の直進筒１９に有する直進キー３１は第１の直進筒１７の内周部に設けられた直進ガイド部３２と嵌合しており、第２の直進筒１９は第２の回転筒１８と一体的に光軸方向に移動するが、回転はしないで直進移動を行なう。第２の回転筒１８とカム筒２０はリブ溝嵌合をしており、第２の回転筒１８の回転力がそのままカム筒２０に伝達される。また、第２の直進筒１９に対してカム筒２０は回転可能で、且つ、光軸方向には一体的に取り付けられている。カム筒２０には２群カム孔３３とシャッタカム孔３４が設けられており、２群案内軸３５とシャッタ案内軸３６により第２レンズ群１１の枠３７及びシャッタユニット１４が保持されている。第２の直進筒１９の内周面には２群案内軸３５とシャッタ案内軸３６が嵌合する直進溝３８を有し、第２レンズ群１１とシャッタユニット１４を回転せずに光軸方向へ移動する。

直進筒２１は第１レンズ群１０を有する反対側の端部に、先端にテーパ状の案内面が形成されたテーパ案内軸３９を複数有し、このテーパ案内軸３９が、図６の第２の回転筒１８の内周面展開図に示すように、第２の回転筒１８の内周面に設けた１群カム溝４０に嵌合し、直進筒２１の内周面は第２の直進筒１９の外周面と直進規制形状で嵌合しており、直進筒２１は回転することなく光軸方向に直進移動する。第２の回転筒１８に設けられた１群カム溝４０は、レンズ鏡胴４が収納状態Ｓからワイド状態Ｗに移行するときは、物体側に対する変位が少ない小さな傾斜角の軌跡で形成され、ワイド状態Ｗから望遠系の状態Ｔに移行するときは物体側に対する変位が大きい大きな傾斜角の軌跡で形成されている。したがってレンズ鏡胴４が収納状態Ｓからワイド状態Ｗに移行するとき、第２の回転筒１８が回転しても直進筒２１の光軸方向に対する移動量は少なく、レンズ鏡胴４がワイド状態Ｗから望遠系の状態Ｔに移行するとき、直進筒２１は第２の回転筒１８の回転により光軸方向に大きく移動する。

このレンズ鏡胴４を収納すると、図７の断面図に示すように、第１の回転筒１６と第１の直進筒１７と第２の回転筒１８と第２の直進筒１９とカム筒２０及び直進筒２１が固定枠１５内に収納される。この状態でズームモータを駆動することにより第１の回転筒１６を回転してワイド状態にすると、図８の断面図に示すように、固定枠１５に対して第１の回転筒１６と第１の直進筒１７が光軸方向に所定距離移動するとともに第２の回転筒１８と第２の直進筒１９とカム筒２０及び直進筒２１が一体となって所定距離だけ移動して第１レンズ群１０と第２レンズ群１１をワイド状態に移動する。さらにズームモータを駆動して第１の回転筒１６を回転すると、第１の回転筒１６の回転力により第１の直進筒１７に沿って第２の回転筒１８と第２の直進筒１９及びカム筒２０が前進し、第２の回転筒１８の回転力により直進筒２１が前進して、図２に示すように、第１レンズ群１０と第２レンズ群１１を望遠系の状態にする。このレンズ鏡胴４を収納状態から望遠系の状態に繰出すとき、第１レンズ群１０と第２レンズ群１１の移動量は、図９の移動量の変化特性図に示すように、収納状態からワイド状態に変わるときの移動量は小さく、ワイド状態から望遠系の状態に変わるとき移動量が大きくなる。

このようにレンズ鏡胴４を繰出している状態で、レンズ鏡胴４の先端に外力による負荷が加えられた場合、固定枠１５と第１の回転筒１６はヘリコイド嵌合しており、第１の直進筒１７と第２の回転筒１８もヘリコイド嵌合しており、第２の回転筒１８と直進筒２１はテーパ案内軸３９と１群カム溝４０で嵌合しているため、テーパ案内軸３９と１群カム溝４０は線接触となり、面接触をしているヘリコイド嵌合より連結強度は弱くなる。

このテーパ案内軸３９と１群カム溝４０に注目すると、レンズ鏡胴４が収納状態からワイド状態に繰出すとき、１群カム溝４０に対してテーパ案内軸３９はほとんど移動しないから１群カム溝４０に対するテーパ案内軸３９の圧力角が低く、レンズ鏡胴４がワイド状態から望遠系の状態に繰出すとき、１群カム溝４０に対してテーパ案内軸３９の移動量が多いから１群カム溝４０に対するテーパ案内軸３９の圧力角が高くなる。ズームモータから第１の回転筒１６までのギヤ連結を平ギヤ等にすることにより、圧力角が高い状態ではレンズ鏡胴４の先端に負荷を加えても、第２の回転筒１８と第１の回転筒１６が回転するため、加えられた外力はテーパ案内軸３９と１群カム溝４０の嵌合部に加えられる分力と回転への分力に分散され、テーパ案内軸３９と１群カム溝４０の嵌合部に加えられる力は弱くなる。これに対して１群カム溝４０に対するテーパ案内軸３９の圧力角が低い状態では、加えられた外力が回転力に分散されないため、テーパ案内軸３９と１群カム溝４０の嵌合部に加えられる力が強くなり、レンズ鏡胴４が収納状態からワイド状態に移行するとき及びワイド状態になっているとき、第２の回転筒１８と直進筒２１の間の機械的強度が最も弱くなる。

そこで、図８に示すように、第２の回転筒１８の第１レンズ群１０と反対側端部の外周面から補強軸４１を取付け、内周面から一定長さだけ突出させ、図１０に示すように、直進筒２１の後端部に、補強軸４１の側部と接触する接触面４２を有する切欠き部４３を設ける。なお、図４及び図６で４１１は補強軸の取付位置を示す。この補強軸４１の第２の回転筒１８の内周面からの突出長は、補強軸４１の先端が第２の直進筒１９に接触せずに、補強軸４１の突出部が直進筒２１の接触面４２に接触できる長さにする。この補強軸４１がレンズ鏡胴４を繰出したり収納するとき、直進筒２１の接触面４２に接触してしまうと作動不良を起こす可能性がある。そこで、通常では直進筒２１の接触面４２が補強軸４１に接触しないで、直進筒２１に衝撃等の負荷が加えられてテーパ案内軸３９が１群カム溝４０から外れ掛かった場合にのみ直進筒２１の接触面４２が補強軸４１と接触してテーパ案内軸３９が外れるのを防止するように、直進筒２１の接触面４２に対して一定のクリアランスｄを保った位置に補強軸４１を設ける。また、第２の回転筒１８と直進筒２１の相対位置は、レンズ鏡胴４が収納状態からワイド状態に移行するときのズーム位置により異なるので、図１０に示すように、レンズ鏡胴４が収納状態Ｓからワイド状態Ｗに移行するときに、直進筒２１の接触面４２と補強軸４１の間のクリアランスｄが一定に保たれるように、直進筒２１の接触面４２の軌跡が第２の回転筒１８に設けた１群カム溝４０の収納状態Ｓからワイド状態Ｗに移行するときの軌跡と同一になるように直進筒２１の切欠き部４３の形状を形成する。また、補強軸４１を第２の回転筒１８に取付けるときの取付けを容易にするため、図５に示すように、第２の直進筒１７には補強軸４１の組付け用穴４４を設けておく。

このように第２の回転筒１８に補強軸４１を設け、１群カム溝４０に対するテーパ案内軸３９の圧力角が低いレンズ鏡胴４が収納状態からワイド状態に移行するとき及びワイド状態になっているとき、レンズ鏡胴４の先端部に加えられた負荷をテーパ案内軸３９だけでなく補強軸４１にも分散するようにしたから、レンズ鏡胴４が収納状態からワイド状態に移行するとき及びワイド状態になっているときの機械的強度を高めることができ、デジタルカメラ１で安定して撮影することができる。

前記説明ではデジタルカメラ１に有するレンズ鏡胴４について説明したが、このレンズ鏡胴４をフイルムを使用するカメラやビデオカメラ等の撮影装置にも同様に適用して撮影装置の強度を高めることができ、安定して各種撮影を繰り返すことができる。

この発明のデジタルカメラの外観を示す斜視図である。望遠系に繰出した状態のレンズ鏡胴を示す断面図である。第１の直進筒の内周面展開図である。第２の回転筒の外周面展開図である。第１の直進筒の外観図である。第２の回転筒の内周面展開図である。収納状態のレンズ鏡胴を示す断面図である。ワイド状態のレンズ鏡胴を示す断面図である。ズーム位置に対するレンズ群とシャッタユニットの移動量の変化特性図である。補強軸に対する直進筒の接触面の形状を示す外観図である。従来例の構成を示す部分断面図である。

符号の説明

１；デジタルカメラ、２；本体、３；グリップ部、４；レンズ鏡胴、
５；光学ファインダ、６；ストロボ、７；電源スイッチ、８；シャッタボタン、
９；スロット部、１０；第１レンズ群、１１；第２レンズ群、１２；第３レンズ群、
１３；第４レンズ群、１４；シャッタユニット、１５；固定枠、
１６；第１の回転筒、１７；第１の直進筒、１８；第２の回転筒、
１９；第２の直進筒、２０；カム筒、２１；直進筒、２２；ベース、２３；ギヤ部、
３９；テーパ案内軸、４０；１群カム溝、４１；補強軸、４２；直進筒の接触面、
４３；直進筒の切欠き部、４４；補強軸の組付け用穴。

Claims

レンズを内蔵し、回転駆動せずに光軸方向に移動可能な直進筒と、該直進筒の外周面から前記レンズの光軸に直交する方向に突出した設けられた１又は複数の案内軸と、前記直進筒の外周に設けられ、内周面に前記案内軸を嵌合するカム溝を有し、光軸方向に移動可能であり、回転することにより前記直進筒を光軸方向に移動する回転移動筒とを有するレンズ鏡胴において、
前記回転移動筒に、内周面から前記レンズの光軸に直交する方向に突出した補強軸を設け、前記直進筒の後端部に、前記補強軸の側部と一定距離を隔てた接触面を有する切欠き部を設けたことを特徴とするレンズ鏡胴。
前記直進筒の接触面と前記補強軸との間の一定距離は、前記直進筒にあらかじめ定めた大きさを超えた負荷が加えられたとき、直進筒の接触面が前記補強軸に接触する距離である請求項１記載のレンズ鏡胴。
前記回転移動筒に有するカム溝の軌跡は、回転移動筒が回転を開始してからあらかじめ定めた一定回転角までは前記レンズ側に対する変位が少ない小さな傾斜角の軌跡で形成され、前記一定回転角を越えてから前記レンズ側に対する変位が大きい大きな傾斜角の軌跡で形成され、前記直進筒の接触面の軌跡は、前記回転移動筒に設けた前記カム溝の小さな傾斜角の軌跡と同一になるように直進筒の切欠き部の形状を形成する請求項１又は２記載のレンズ鏡胴。
請求項１乃至３のいずれかに記載のレンズ鏡胴を有することを特徴とする撮影装置。