JP5338085B2 - レンズ鏡筒、光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒及び光学機器に関するものである。

従来、レンズ鏡筒としては、光軸方向に移動するレンズをコイルバネによって光軸方向に付勢することによって、このレンズのがたつきを抑制するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２９７２３４号公報

この従来のレンズ鏡筒は、レンズの光軸上の位置によってバネ荷重が変化するので、例えば、レンズ駆動用のアクチュエータの制御が適切に行われなくなる等の問題があった。このため、レンズの位置に関わらず、安定してレンズを駆動することのできるレンズ鏡筒が望まれていた。
本発明の課題は、レンズを安定して駆動することができるレンズ鏡筒及び光学機器を提供することである。

請求項１の発明は、カメラ本体に対して取り付ける基準面と一体的に構成された基準部材と、レンズを保持し、前記基準部材に対して前記レンズの光軸方向に移動可能に設けられたレンズ保持部と、前記レンズ保持部に対して前記レンズの径方向に対向して配置され、前記レンズ保持部を前記光軸方向にガイドするガイド部と、前記レンズ保持部及び前記ガイド部を、径方向の一方の部分において離間し、径方向の他方の部分において接近するように付勢する付勢部と、前記レンズ保持部を前記光軸方向に移動する駆動装置とを備え、前記駆動装置は、超音波モータを含み、前記ガイド部は、前記レンズ保持部に設けられた第１螺状部に螺合し、前記第１螺状部のネジピッチよりも大きなネジピッチの第２螺状部を備え、前記付勢部は、前記レンズ保持部の前記第１螺状部と前記ガイド部の前記第２螺状部とが、前記一方の部分において離間し、前記一方の部分とは径方向に反対側の前記他方の部分において接近するように付勢力を発生し、前記第１螺状部と前記第２螺状部との間に設けられた板バネであり、前記板バネは、矩形の板金部材を加工したものであり、前記第２螺状部のネジ山とネジ山との間の平面部に取り付けられており、長手方向中間部分は、前記第１螺状部のネジ山の頂点に加圧接触していること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項２の発明は、請求項１に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学機器である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレンズ鏡筒（１）を備えることを特徴とする光学機器を提供する。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、レンズを安定して駆動することができるレンズ鏡筒及び光学機器を提供することができる。

［第１実施形態］
以下、図面等を参照して、本発明を適用したレンズ鏡筒の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態のレンズ鏡筒の光軸を含む断面図である。
図２は、図１に示すレンズ鏡筒のＩＩ部拡大図である。
図３は、図１に示すレンズ鏡筒を光軸方向のカメラボディ側から見た図である。
なお、理解を容易にするため、図１から図３には、Ｘ軸−Ｙ軸−Ｚ軸からなる３次元座標系を設定して説明する。

レンズ鏡筒１は、カメラボディ１００に着脱可能に装着される交換レンズ鏡筒であり、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、絞りユニット１０、固定筒２０、補強環３０、２群保持枠４０、ギア環５０、直進案内キー６０、フリクションバネ７０等を備えている。

第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は、被写体光をカメラボディ１００に備えられた図示しない撮像部に導く撮影光学系を形成する。この撮影光学系の光軸Ａと図に示すＺ軸とは、平行になっている。
第１レンズ群Ｌ１は、レンズ鏡筒１の光軸方向被写体側の端部に固定されている。第２レンズ群Ｌ２は、第１レンズ群Ｌ１よりも光軸方向カメラボディ側に配置されており、かつ、光軸方向に進退動作が可能になっている。レンズ鏡筒１は、第２レンズ群Ｌ２を光軸方向へ進退動作させることによって撮影光学系の合焦状態を調節し、これによって、例えば、主要な被写体に対してピント合わせを行うようになっている。

絞りユニット１０は、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２によって形成される撮影光学系を通過する被写体光の光量を調節するものであり、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間に配置されている。絞りユニット１０は、複数の絞り羽根を備えた公知の光彩絞り装置を含んでいる。

固定筒２０は、レンズ鏡筒１がカメラボディ１００に装着された状態において、カメラボディ１００に対する移動が制限される筒体である。
補強環３０は、固定筒２０の光軸方向カメラボディ側の端部に接続された環状の部材である。レンズ鏡筒１をカメラボディ１００に接続するためのレンズマウント３１は、この補強環３０にネジによって固定されている。

２群保持枠４０は、第２レンズ群Ｌ２を保持する枠体であり、全体的な形状が円環状に形成されている。２群保持枠４０は、第２レンズ群Ｌ２を保持する部分である本体部４１と、本体部４１の外周面から外径側に張り出して形成された張出部４２とを備えている。張出部４２は、図３に示すように光軸周りに略均等な間隔で、例えば、３つ（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）が形成されている。張出部４２の先端部には、それぞれ雄ヘリコイド４３（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ）が形成され、これらの雄ヘリコイド４３は、後述するギア環５０に形成された雌ヘリコイド５３に螺合している。

本体部４１は、図２に示すように、第１本体部４１ａと第２本体部４１ｂとを備えている。第１本体部４１ａ及び第２本体部４１ｂは、それぞれ外径寸法が略同じである円筒形状の部材であり、第１本体部４１ａが第２本体部４１ｂよりも光軸方向被写体側に配置されている。前述の張出部４２は、第１本体部４１ａに一体に形成されている。

第１本体部４１ａの光軸方向カメラボディ側の端部は、外径寸法が他の部分よりも小さくなっており、この外径寸法が小さく形成された領域の外周面には雄ネジが形成されている。一方、第２本体部４１ｂの光軸方向被写体側の端部の内周面には、雌ネジが形成されており、第１本体部４１ａと第２本体部４１ｂとは、第１本体部４１ａが第２本体部４１ｂにネジ込まれることによって組み立てられる。

また、２群保持枠４０は、第１本体部４１ａの外周面から外径側に張り出して形成された一組の被案内部４４（４４ａ、４４ｂ）を備えている（図３参照）。被案内部４４は、後述する直進案内キー６０が通過する貫通孔４５（４５ａ、４５ｂ）がそれぞれ形成されており、これによって２群保持枠４０の移動方向が光軸Ａに平行な方向に規定される。一方の被案内部４４ａは、３つの張出部４２のうちのひとつ（４２ａ）に連続して形成され、他方の被案内部４４ｂは、３つの張出部４２のうちの他のひとつ（４２ｂ）に連続して形成されている。

ギア環５０は、超音波モータＭ（図１参照）の出力や、フォーカス操作環３２の回転力を前述した２群保持枠４０に伝達する部材である。ギア環５０は、図１に示すように、補強環３０の内径側に配置された円筒状の部分である本体部５１と、本体部５１の外周面からフランジ状に突き出して形成されたフランジ部５２とを備えている。本体部５１の内周面には、前述の２群保持枠４０に備えられた雄ヘリコイド４３に螺合する雌ヘリコイド５３が形成されている。
フランジ部５２には、図示しないギアが形成されており、超音波モータＭやフォーカス操作環３２の出力（回転力）が、減速ギア５２ａを介してこのギアに伝達される。ギア環５０は、超音波モータＭやフォーカス操作環３２に連動して光軸周りに回転する。

直進案内キー６０（６０ａ、６０ｂ）は、２群保持枠４０を光軸方向に直進案内する部材であり、帯状の板金部材を略Ｌ字状に曲げ加工することによって形成される。
直進案内キー６０は、図２に示すように、光軸Ａと平行に延在する案内部６１と、案内部６１の光軸方向カメラボディ側の端部に連続して形成され、レンズ鏡筒１の径方向（以下、単に径方向と称する）に延在する固定部６２とを備えている。直進案内キー６０は、固定部６２がネジによって補強環３０に固定されている（図３参照）。
直進案内キー６０は、図３に示すように、第２レンズ群Ｌ２を挟んで一組が設けられ、一方の直進案内キー６０ａの案内部６１が一方の被案内部４４ａの貫通孔４５ａ内を通過し、他方の直進案内キー６０ｂの案内部６１が他方の被案内部４４ｂの貫通孔４５ｂ内を通過している。

フリクションバネ７０は、２群保持枠４０のがたつきを抑制するものであり、帯状の板金部材によって形成された片持ち式の板バネである。
フリクションバネ７０は、図２に示すように固定端側の領域が２群保持枠４０を形成する第１本体部４１ａと第２本体部４１ｂとの間に挿入されることによって２群保持枠４０に固定されている。フリクションバネは、自由端側の領域が２群保持枠４０の張出部４３ａに形成された貫通孔４５ａに一方の直進案内キー６０ａとともに挿入されている。この自由端側の領域は、２群保持枠４０と直進案内キー６０ａとが互いに離れる方向に付勢力を発生している。

第１実施形態のレンズ鏡筒１は、例えば、カメラボディ１００から発信されるオートフォーカス指示信号に応じて超音波モータＭを含む駆動装置が作動することによって、又は、撮影者等によってフォーカス操作環３２が操作されることによって、ギア環５０が光軸周りに回転する。２群保持筒４０は、光軸周りの回転が直進案内キー６０によって制限されているので、ギア環５０が回転動作を行うと、ヘリコイドに案内されることによって光軸方向に直進動作を行う。

以上説明した第１実施形態のレンズ鏡筒１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）２群保持枠４０と直進案内キー６０との間には、これらが摺動する際の動作を円滑にするために微小な隙間（がた）が形成されている。ただし、例えば、縦位置と横位置との間でカメラボディ１００の姿勢を変化させたとき、この隙間によって２群保持枠４０が自重によって移動し、例えば、カメラボディ１００を縦位置にして合わせたピントが、カメラボディ１００を横位置にすることによってずれる可能性がある。
これに対し、本実施形態のレンズ鏡筒１は、フリクションバネ７０が直進案内キー６０と２群保持枠４０とを互いに離れる方向に付勢しているので、直進案内キー６０ａとフリクションバネ７０との間の摩擦力によって２群保持枠４０の直進案内キー６０に対するがたつきを抑制することができる。したがって、カメラボディ１００の姿勢変化によってピントがずれることを防止できる。
（２）フリクションバネ７０は、２群保持枠４０と直進案内キー６０とを互いに反する方向に付勢力を発生させるので、第２レンズ群Ｌ２の光軸方向の位置に関わらず、付勢力は一定である。したがって、超音波モータの制御が容易であり、第２レンズ群Ｌ２を安定して駆動することができる。また、撮影者等が手動でフォーカス操作環３２を操作する際に感じる負荷も第２レンズ群Ｌ２の位置に関わらず一定であるので、マニュアルフォーカス時の操作感が向上する。
（３）フリクションバネ７０は、板バネであるので、直進案内キー６０ａとフリクションバネ７０とが摺動する際の抵抗（負荷）にならないようにその付勢力（バネ定数）をチューニングすることが容易である。
（４）フリクションバネ７０を、２群保持枠４０の可動範囲内で必ず２群保持枠４０に対して径方向に対向する直進案内キー６０に当接させたので、２群保持枠４０のがた抑制のために新たな部材を設ける必要がない。

［第２実施形態］
次に、本発明を適用したレンズ鏡筒の第２実施形態について説明する。この第２実施形態において、上述した第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
図４は、第２実施形態のレンズ鏡筒の光軸を含む断面図である。
図５は、図４に示すレンズ鏡筒に備えられたガイド筒を示し、（ａ）は外周面の展開図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視断面である。

第１実施形態のレンズ鏡筒１は、第１レンズ群Ｌ１が固定されていたのに対し、第２実施形態のレンズ鏡筒２は、第１レンズ群Ｌ３及び第２レンズ群Ｌ４の両方が光軸方向に進退動作可能になっている。レンズ鏡筒２は、第２レンズ群Ｌ４の光軸方向への進退動作によって、焦点距離の変更（ズーミング）を行い、第１レンズ群Ｌ３の光軸方向への進退動作によって、被写体に対するピント合わせ（フォーカシング）を行う。

以下、第１レンズ群Ｌ３の駆動機構について説明する。
第２実施形態のレンズ鏡筒２は、第１レンズ群Ｌ３を保持する１群保持筒８０を備えている。この１群保持筒８０の内周面には、雌ヘリコイド８１が形成されている。
１群保持筒８０の内径側には、ガイド筒９０が配置されている。このガイド筒９０の外周面には、１群保持筒８０に設けられた雌ヘリコイド８１に螺合する雄ヘリコイド９１が形成されている。

第２実施形態のレンズ鏡筒２では、第１レンズ群Ｌ３を駆動する超音波モータ（図示省略）の出力がギア環９２に伝達される。なお、このときガイド筒９０は回転をしない。
ギア環９２が光軸周りに回転すると、ギア環９２に一体的に形成されたアーム部材９３がこれに連動して回転する。ギア環９２及びアーム部材９３は、光軸方向の移動が制限されている。アーム部材９３には、光軸Ａと略平行に延在するガイド溝９３ａが形成されており、１群保持筒８０の外周面に形成された係合突起８０ａがこのガイド溝９３ａに挿入されている。これによって、ギア環９２及びアーム部材９３が光軸周りに回転すると、１群保持筒８０はこれらと一体的に回転しつつ、ヘリコイドに案内されることによって光軸方向に進退動作を行う。

ここで、ガイド筒９０の外周面に形成された雄ヘリコイド９１のネジピッチは、１群保持筒８０に形成された雌ヘリコイド８１のネジピッチよりも大きくなっており、ガイド筒９０に設けられた雄ヘリコイド９１のネジ山とネジ山との間は平面部になっている。そして、ガイド筒９０は、この平面部にフリクションバネ９４が取り付けられている。

図５（ｂ）に示すように、フリクションバネ９４は、矩形の板金部材を加工した板バネであり、長手方向の中間部分をたわませた状態で、その両端部がガイド筒９０に当接している。フリクションバネ９４の長手方向中間部分は、１群保持筒８０に形成された雌ヘリコイド８１のネジ山の頂点に加圧接触しており、１群保持筒８０とガイド筒９０とを離間させる方向に付勢力を発生している。

また、図５（ａ）に示すように、フリクションバネ９４は、その長手方向がヘリコイドが延在する方向と略平行になっており、１群保持筒８０が回転しても常に１群保持筒８０のヘリコイド（ネジ山）の頂点を加圧するようになっている。

フリクションバネ９４は、ガイド筒９０の外周面の１箇所にのみ設けられている。このため、レンズ鏡筒２は、１群保持筒８０とガイド筒９０とがフリクションバネ９４が配置されている部分において離間するが、この部分とは径方向に反対側の部分において１群保持筒８０とガイド筒９０とが接近する。
第２実施形態のレンズ鏡筒２は、これによって雄ヘリコイド９１と雌ヘリコイド８１との間に発生するがたつきを抑制し、カメラ２の姿勢変化による第１レンズ群Ｌ３の移動を抑制する。また、本第２実施形態のレンズ鏡筒２も、第１実施形態のレンズ鏡筒と同様に、フリクションバネ９３は、レンズ鏡筒２の径方向に付勢力を発生するので、第１レンズ群Ｌ３の光軸方向の位置に係らず、常に略一定の付勢力を発生する。したがって、超音波モータの制御が容易であり、安定して第１レンズ群Ｌ３を駆動することができる。

［変形形態］
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であって、これらも本発明の技術的範囲内に含まれる。
（１）実施形態において、フリクションバネによるがたつき抑制の対象物は、フォーカスレンズ群であったが、これに限らず、レンズ鏡筒がズームレンズ等の光軸方向に移動する他のレンズ群を備える場合には、このようなレンズであってもよい。
（２）実施形態は、板バネによって第２レンズ群のがたつきを抑制したが、付勢部材はこれに限らず、例えば、コイルバネのようなものであってもよい。また、例えば、ゴムのような弾性部材によって、がたつきを抑制してもよい。なお、付勢部材の位置は、図１に示す例では、カメラを正位置（横位置）としたときに重力方向（−Ｙ方向）の下側に配置したが、図３に示すような重力方向の上側に配置することにより、比較的弱い付勢力で付勢することができる。
（３）実施形態のレンズ鏡筒は、ひとつのフリクションバネによって第２レンズ群のがたつきを抑制したが、フリクションバネの数はこれに限らず、例えば、複数の直進案内キーのそれぞれに設けたり、レンズ保持枠の周方向に沿って２つ以上設けてもよい。
（４）実施形態のレンズ鏡筒は、カメラボディに着脱可能に装着される交換レンズ鏡筒であったが、本発明のレンズ鏡筒はこれに限らず、カメラボディと一体型のものでもよい。
（５）実施形態のレンズ鏡筒は、超音波モータを含む駆動装置によってレンズ保持部を駆動したが、これに限らず、例えば、ＤＣモータ等の他のアクチュエータを含んでいてもよい。

第１実施形態のレンズ鏡筒の光軸を含む断面図である。 図１に示すレンズ鏡筒のＩＩ部拡大図である。 図１に示すレンズ鏡筒を光軸方向のカメラボディ側から見た図である。 第２実施形態のレンズ鏡筒の光軸を含む断面図である。 図４に示すレンズ鏡筒に備えられたガイド筒を示す図である。

符号の説明

１ レンズ鏡筒 ： ３０ 補強環 ： ４０ ２群保持枠 ： ５０ ギア環 ： ６０ 直進案内キー ： ７０ フリクションバネ ： Ｌ２ 第２レンズ群

Claims (2)

1. カメラ本体に対して取り付ける基準面と一体的に構成された基準部材と、
   レンズを保持し、前記基準部材に対して前記レンズの光軸方向に移動可能に設けられたレンズ保持部と、
   前記レンズ保持部に対して前記レンズの径方向に対向して配置され、前記レンズ保持部を前記光軸方向にガイドするガイド部と、
   前記レンズ保持部及び前記ガイド部を、径方向の一方の部分において離間し、径方向の他方の部分において接近するように付勢する付勢部と、
   前記レンズ保持部を前記光軸方向に移動する駆動装置とを備え、
   前記駆動装置は、超音波モータを含み、
   前記ガイド部は、前記レンズ保持部に設けられた第１螺状部に螺合し、前記第１螺状部のネジピッチよりも大きなネジピッチの第２螺状部を備え、
   前記付勢部は、前記レンズ保持部の前記第１螺状部と前記ガイド部の前記第２螺状部とが、前記一方の部分において離間し、前記一方の部分とは径方向に反対側の前記他方の部分において接近するように付勢力を発生し、前記第１螺状部と前記第２螺状部との間に設けられた板バネであり、
   前記板バネは、矩形の板金部材を加工したものであり、前記第２螺状部のネジ山とネジ山との間の平面部に取り付けられており、長手方向中間部分は、前記第１螺状部のネジ山の頂点に加圧接触していること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学機器。

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