JP4847254B2 - 交換レンズ - Google Patents

Description

本発明は、撮影光学系や投射レンズ系において、レンズ本体の剛性を保持し、カメラ本体と結合するためのマウント構造を適切に設定することが可能な交換レンズに関するものである。

近年、一眼レフカメラやその交換レンズ鏡筒は量産性や軽量化・低コスト化を狙って、多くの合成樹脂材料を使用している。使用される合成樹脂材料は殆どがエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高強度材料であり、ポリカーボンやその中にガラス繊維を含有させる等の強度向上に工夫された材料である。しかし、その強度は鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材料と比較すると、一般的に剛性が低く荷重、衝撃に対する変形量も大きいが、その差は大幅に縮まってきており、使用する個所によっては強度上、全く問題なく使用可能である。

また、合成樹脂材料は金属材料と比較して材料費が安く、型成形により大量に生産することにより型費用を分散し、部品単価が同形状の金属材料による部品単価と比較して大幅なコストダウンとなる。また、型成形時の型抜き方向を考慮すれば、複雑な形状でもコストをかけずに作製できる利点がある。

実際の製品では、このような特長を考慮して、合成樹脂材料により形成された部品の特に高い強度が求められる部分には、金属材料から成る補強部材を追加して強度の向上を図ることが行われている。この場合の補強部材は単純な円環形状などの比較的安価な加工で、作成が可能な形状とされている。

例えば特許文献１では、低融点材料から成る円筒体内に高融点材料から成る補強部材を挿入し、円筒体の補強部材の外周縁部近傍を加熱溶融して補強部材の外周縁部に被さる熱かしめ部を固化形成して、補強部材を円筒体に固定するようにしている。

ところで、カメラ本体に交換レンズを着脱可能に装着し、撮影を行うようにしたカメラシステムでは、カメラ本体と交換レンズとの間の結合手段としてバヨネット構造のマウント構造が多く用いられている。このようなシステムの交換レンズをカメラ本体に装着するとき、バックフォーカスの調整がなされていることや、交換レンズがカメラ本体に水密的に装着されるような構成が望まれている。

特許文献２では、弾性部材をマウントリングとマウントの間に挟みこんで保持し、マウントリングを切削することにより、カメラマウントとレンズマウントとの水密的結合の関係を変化させることなく、バックフォーカスの調整を行っている。

特開平１１−２１８６５８号公報 特開２００３−１５０１０号公報

しかし特許文献１によると、円筒体内に補強部材を熱かしめ固定して、円筒体の強度の向上を図っているが、補強部材にはバックフォーカス調整部材としての機能はない。

また、特許文献２によると、鏡筒本体を構成する複数の筒部材を構成する材料の強度関係については触れておらず、補強部材としての役割を担わせる構成は明示されていない。

本発明の目的は、鏡筒本体を構成する２つの固定筒を連結し、その強度を向上させるための補強部材を、バックフォーカス調整の機能を兼ね備える構成部材とし、量産性や軽量化・低コスト化に優位な交換レンズを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る交換レンズは、カメラ本体のカメラマウントと着脱可能に結合するレンズマウントを有する交換レンズにおいて、前記レンズマウントに当接する円筒状の第１の固定筒と、円筒状の第２の固定筒と、前記第１の固定筒に形成され光軸と直交する当接面、及び前記第２の固定筒に形成され光軸と直交する当接面にそれぞれ当接することにより、前記第１、第２の固定筒を一体化する円環状の補強部材とを有し、該補強部材は前記第１、第２の固定筒の少なくとも一方よりも強度の大きい材料により構成し、前記補強部材の外径面は前記第１又は第２の固定筒の一方の内径面と嵌合し、前記補強部材の内径面は前記第１又は第２の固定筒の他方の外径面と嵌合し、前記第１、第２の固定筒の当接面、及び前記補強部材の当接面の少なくとも１つの当接面をバックフォーカス調整のために切削する面としたことを特徴とする。

本発明に係る交換レンズによれば、鏡筒本体を構成する固定筒よりも高い剛性を持ち、バックフォーカス調整機能を兼ねた補強部材により２つの固定筒間を連結したので、固定筒の強度向上が可能となる。そのため、固定筒を合成樹脂材料により構成しても必要強度が確保でき、また型構造の工夫により複雑な形状作成が可能となり、固定筒の設計自由度や量産性が向上する。

更には、補強部材がバックフォーカス調整部材及び固定筒の補強部材としての機能を兼ねるため、部品点数削減に寄与し、量産性や軽量化・低コスト化に優位となる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の交換レンズ鏡筒の縦断面図、図２、図３は分解斜視図である。レンズ鏡筒の光軸上に、第１レンズ群１、第２レンズ群２、第３レンズ群３、第４レンズ群４、第５レンズ群５、第６レンズ群６、第７レンズ群７が順次に配列されている。第１レンズ群１は固定レンズ群であり、案内筒１０にビス締め固定されている。第２レンズ群２はフォーカス調整レンズ群であり、第２レンズ群２に取り付けられたカムフォロアが、案内筒１０の直進溝とフォーカスカム筒１１のカム溝と係合している。

また、変倍レンズ群である第３レンズ群３、第４レンズ群４に取り付けられたカムフォロアが、それぞれ案内筒１０の直進溝とズームカム筒１２のカム溝と係合している。第５レンズ群５は第２の固定筒１３にビスにより一体的に固定されている。第７レンズ群７と第６レンズ群６とはビスにより一体化され、第６レンズ群６の前側端面が第２の固定筒１３の後端面にビスにより固定されている。

第２の固定筒１３の後方には、レンズマウント１４を付設した第１の固定筒１５が後述する補強リング１６を介して固定されている。また、第２の固定筒１３の外側には、第２の固定筒１３と第１の固定筒１５に対し、ズーム操作環１７が回転自在に設けられている。更に、案内筒１０、フォーカスカム筒１１の外側には、第２の固定筒１３に対しフォーカス操作環１８が回転自在に設けられている。

フォーカス操作環１８によりフォーカスカム筒１１が図示しない駆動機構により回転されると、第２レンズ群２はフォーカスカム筒１１に設けられたカム溝の軌跡に沿って進退し、焦点調節が可能となる。また、ズーム操作環１７を回転させると、連結部材によりカム筒１２が回転し、カム筒１２に設けられたカム溝の軌跡に沿って第３レンズ群３、第４レンズ群４が進退し変倍動作が行われる。

図４はマウント部の縦断面図を示し、カメラ本体との結合は図示していないが、レンズマウント１４の嵌合部１４ａと当接面１４ｂが、カメラ本体のカメラマウントの嵌合部、当接部に嵌合して結合状態となる。また、レンズマウント１４には第１の固定筒１５の当接面１５ａと当接する当接面１４ｃが設けられ、更にカメラマウントのバヨネットに嵌合する３個のバヨネット爪が略均等角度で配置されている。

第１の固定筒１５とレンズマウント１４の間には、円環状の弾性部材１９が挟持されており、この弾性部材１９はシリコンゴムで形成されているので、多少の凹凸部には密着するように変形する。なお、第１の固定筒１５とレンズマウント１４の間の空間よりも、弾性部材１９の方が多少大きく形成されているために、弾性部材１９はこの空間内に挟まれて圧縮されている。弾性部材１９の密着部１９ａがカメラボディの平面部に押し付けられるように変形しながら水密的に当接し、マウント結合部からカメラボディ内への水の浸入を防止している。

このため、レンズマウント１４と第１の固定筒１５の間から、毛管現象によってもレンズ内部に水分が浸入することはない。また、マウント結合時に、レンズ鏡筒はカメラ本体に対して回転して取り付けられる。従って、弾性部材１９はカメラ本体と擦れて取り付けられるが、圧縮挟持されているために、捻られる力によって回転してしまうこともなく、カメラ本体との水密的接合に不具合が発生することはない。

第１の固定筒１５と第２の固定筒１３はガラス繊維強化型樹脂材料により形成され、図５、図６にも示すように第１の固定筒１５と第２の固定筒１３の間に、金属材料から成る補強リング１６が介在されている。補強リング１６の外周面１６ａとの第１の固定筒１５の内径側の嵌合部１５ｂとが嵌合し、補強リング１６の切削面１６ｂと第１の固定筒１５の当接面１５ｃが当接するようにされている。そして、第１の固定筒１５の光軸直交面から光軸方向に位置決め突起１５ｄが突出されており、この突起１５ｄが補強リング１６の位置決め孔１６ｃと嵌合されている。

このように、第１の固定筒１５と補強リング１６は、第１の固定筒１５の嵌合部１５ｂと補強リング１６の嵌合部１６ａとで嵌め合わされ、第１の固定筒１５と補強リング１６の中心を一致させて相対回転不能に一体化されている。

第２の固定筒１３には補強リング１６の内周面１６ｄと嵌合する径嵌合部１３ａと、補強リング１６の切削面１６ｅと当接する当接面１３ｂが設けられている。そして、第２の固定筒１３の光軸直交面から光軸に沿う方向に位置決め突起１３ｃが設けられており、この突起１３ｃが補強リング１６の位置決め孔１６ｆと嵌合される。従って、第２の固定筒１３と補強リング１６とは、中心を一致させて相対回転不能に一体化がなされている。

第１の固定筒１５、補強リング１６、第２の固定筒１３は、図７のバックフォーカス調整部の断面図に示すように数本のビス２０により固定されている。補強リング１６には複数の貫通孔１６ｇが設けられており、第１の固定筒１５の貫通孔１５ｅを貫通したビス２０が補強リング１６の貫通孔１６ｇを通り、第２の固定筒１３のねじ孔１３ｅに螺合される。この構成により、補強リング１６が第１の固定筒１５と第２の固定筒１３の回転方向の位置を規制しながら、径方向の撓みに対する補強機能を有することとなる。

また実施例では、第１の固定筒１５、第２の固定筒１３の材料をガラス繊維強化型樹脂材としているが、樹脂成形が可能な材料であればこれに限るものではなく、また必ずしも同じ材料である必要はない。補強リング１６の材料は、第１の固定筒１５、第２の固定筒１３を形成する材料の少なくとも何れか一方の強度を越える材料を選定することにより、補強リング１６としての機能を果たすことができるが、必ずしも金属材料である必要はない。

図１に示すように、第１の固定筒１５と第２の固定筒１３の外周面に、植毛部材２１ａ、２１ｂがそれぞれ１周回以上巻き付けられ、その外周面にズーム操作環１７が当接し、その径方向の位置が定められている。また、ズーム操作環１７はスラスト方向には図示しない規制部により規制され、定位置回転可能とされている。従って、ズーム操作環１７は植毛部材２１ａ、２１ｂの外周面を摺動しながら回転すると共に、外部からの水滴の進入を抑えることができる。

ズーム操作環１７と第１の固定筒１５のスラスト方向の間には図４に示す空間１７ａが設けられており、この空間１７ａにはシリコン系のグリスが充填されている。シリコン系のグリスは撥水性が良く、隙間から毛管現象によって侵入してくる水滴を阻止するのに都合が良い。

ズーム操作環１７と第１の固定筒１５との間には、後述するバックフォーカスの調整によって変化する調整量のうち、第１の固定筒１５と第２の固定筒１３の間隔が縮まる方向の量を見込んで、予め空間１７ｂが設けられている。また、バックフォーカスの調整によって変化する調整量のうち、第１の固定筒１５と第２の固定筒１３の間隔が伸びる方向の量を見込んで、予め第１の固定筒１５とズーム操作環１７がオーバーラップして構成されている。

このことから、バックフォーカスの調整によって、第１の固定筒１５と第２の固定筒１３の間隔が変化した場合に、縮み方向のときに第１の固定筒１５がズーム操作環１７に当接して動作不良になることはない。また、伸び方向のときにズーム操作環１７と第１の固定筒１５の間隔が開き過ぎて、外観上見苦しい溝が露出することはない。

ズーム操作環１７が回転すると、ズーム操作環１７に固定されている図示しないズームキーが回転する。ズームキーはズームカム筒１２と係合しており、ズーム操作環１７の回転に伴ってズームカム筒１２が回転する。ズームカム筒１２のカム溝は第３レンズ群３、第４レンズ群４に設けられたカムフォロアが嵌合し、第３レンズ群３、第４レンズ群４は何れも直進移動し、ズームレンズの焦点距離を変化させる。

フォーカス操作環１８が回転すると、図示しないフォーカスキーがフォーカスカム筒１１を回転させる。フォーカスカム筒１１の回転により、第２レンズ群２は直進移動し、焦点位置を変化させる。

最終調整のバックフォーカス調整は、ピントコリメータなどの工具を用いて調整を行う。ズームレンズの鏡筒のバックフォーカス調整は、レンズ鏡筒の部品の作製誤差によって生ずる無限ピントのずれ、即ち無限遠物体に焦点合わせをしたときのレンズ鏡筒の所定面から焦点面までの距離の設計値からのずれを修正する作業である。

コリメータのバックフォーカスを０にセットして正規化し、コリメータにレンズ本体を装着し、ズーム操作環１７を回転し焦点距離を望遠端側にセットする。フォーカスユニットに構成する図示しない距離目盛の無限表示位置をレンズの基準指標にしてフォーカスキーを回転し、第２レンズ群２を進退させて無限遠物体にピントを合わせる。

この状態において、コリメータのチャートを確認し、コリメータのフランジバックを調整し無限ピントを合わせ込む。このときのピントのずれ量を読み取り、ズーム操作環１７を広角端側にセットし、再度コリメータのチャートを確認し、無限遠物体にピントが合った状態になっているかを確認する。

無限位置が移動していなければ、読み取ったピントずれ量がバックフォーカスのずれ量、つまり設計値又は基準値からのずれ量となる。確認時にピントがずれていた場合には、コリメータのチャートを確認し、バックフォーカスを調整し無限遠物体にピントを合わせ込む。

再度、ズーム操作環１７を回転し、焦点距離を望遠端側にセットする。コリメータのチャートを確認し、ピントのずれ量を読み取り、コリメータのフランジバックを調整し無限遠物体にピントを合わせ込む。この状態からズーム操作環１７を広角端側にセットし、再度コリメータのチャートを確認し、無限遠物体にピントの合った状態になっているかを確認する。通常では、この作業を複数回繰り返すことにより、望遠側と広角側のズーム位置において無限ピント調整が終了する。

読み取ったバックフォーカスのずれ量から、補強リング１６の第１の固定筒１５側の切削面１６ｂ又は第２の固定筒１３側の切削面１６ｅを切削し、バックフォーカスが所定値となるように、例えば図７の切削面１６ｂの斜線部を削り取る作業を行う。

ズームレンズの調整前の完成段階においては、レンズや部品の加工誤差のばらつきにより、補強リング１６の切削面１６ｂは、バックフォーカスがマウントを厚くする方向にずれているか、薄くする方向にずれているかが不明である。この理由から、補強リング１６の切削面１６ｂの切削量は、予め各レンズ、鏡筒の作成誤差から生ずるバックフォーカスのずれ量を計算で求め、マウントリングを厚くする方向にずれている最悪値よりも更に厚く形成しておく。

これにより、補強リング１６はバックフォーカスのずれ量に関係なく必ず切削され、第１の固定筒１５、第２の固定筒１３に嵌め合わされて取り付けられる。図８は補強リング１６の切削量が最も少ない場合の組み込み状態を示し、図９は削り代を全て切削したときの組み込み状態を示している。

このように実施例では、レンズ鏡筒に構成されたレンズ群のバックフォーカスの調整を行う場合に、補強リング１６の第１の固定筒１５との切削面１６ｂを光軸と直交する方向に設け、切削面１６ｂを切削して調整をする。或いは、第２の固定筒１３側の切削面１６ｅを切削して調整を行うようにしている。なお、この切削は補強リング１６ではなく、第１の固定筒１５又は第２の固定筒１３の当接面を切削してもよい。

これによって、カメラマウントとレンズマウントの水密的結合の関係を変化させることなく、バックフォーカスの調整を容易に実施できる。本実施例では、撮影レンズとして、ズームレンズを用いたが、単一焦点距離の撮影系であっても、バックフォーカス調整は同様である。

本実施例では、補強リング１６との嵌合を第１の固定筒１５の内径面、第２の固定筒１３の外径面としたが、第１の固定筒１５の外径面、第２の固定筒１３の内径面と嵌合関係を持つようにしてもよい。

本実施例の構成により、補強リング１６が第１の固定筒１５と第２の固定筒１３の回転方向の位置を規制しながら、径方向の撓みに対する補強機能を有することとなる。従って、図１に示す第１の固定筒１５の外周面１５ｆに、図１０に示すようなリング状の取付部を有する三脚取付台座２２を取り付けた場合にでも十分な強度を有し、三脚取付台座２２に対して交換レンズをガタなく固定することができる。なお、第２の固定筒１３の外周面に三脚取付台座２２を取り付ける構成としてもよい。

レンズ鏡筒の縦断面図である。 レンズ後方から見た交換レンズの分解斜視図である。 レンズ前方から見た交換レンズの分解斜視図である。 マウント部の縦断面図である。 第２の固定筒と補強リングの分解斜視図である。 第１の固定筒と補強リングの分解斜視図である。 バックフォーカス調整部の断面図である。 バックフォーカス調整の説明図である。 バックフォーカス調整の説明図である。 三脚取付台座を取り付けた状態の側面図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
４ 第４レンズ群
５ 第５レンズ群
６ 第６レンズ群
７ 第７レンズ群
１３ 第２の固定筒
１３ｂ、１５ｃ 当接面
１４ レンズマウント
１５ 第１の固定筒
１６ 補強リング
１６ｂ、１６ｅ 切削面
１７ ズーム操作環
１８ フォーカス操作環
１９ 弾性部材
２０ ビス
２１ａ、２１ｂ 植毛部材
２２ 三脚取付台座

Claims (4)

1. カメラ本体のカメラマウントと着脱可能に結合するレンズマウントを有する交換レンズにおいて、前記レンズマウントに当接する円筒状の第１の固定筒と、円筒状の第２の固定筒と、前記第１の固定筒に形成され光軸と直交する当接面、及び前記第２の固定筒に形成され光軸と直交する当接面にそれぞれ当接することにより、前記第１、第２の固定筒を一体化する円環状の補強部材とを有し、該補強部材は前記第１、第２の固定筒の少なくとも一方よりも強度の大きい材料により構成し、前記補強部材の外径面は前記第１又は第２の固定筒の一方の内径面と嵌合し、前記補強部材の内径面は前記第１又は第２の固定筒の他方の外径面と嵌合し、前記第１、第２の固定筒の当接面、及び前記補強部材の当接面の少なくとも１つの当接面をバックフォーカス調整のために切削する面としたことを特徴とする交換レンズ。
2. 前記レンズマウントと前記第１の固定筒との間に設け、前記カメラマウントに押し付けられるように変形しながら水密的に当接する円環状の弾性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の交換レンズ。
3. 前記第１、第２の固定筒は光軸方向に突出する突起をそれぞれ有し、前記補強部材には前記第１、第２の固定筒が有する突起が嵌合する孔を有し、前記突起の前記孔への嵌合により、前記第１、第２の固定筒の回転方向位置を規制することを特徴とする請求項１又は２に記載の交換レンズ。
4. 前記第１、第２の固定筒の何れか一方の外周面に、リング状の三脚取付台座を取り付け可能としたことを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の交換レンズ。

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