JP5822557B2 - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、カムの動作により変倍又は合焦動作を行うレンズ鏡筒に関する。

従来から、カムの動作によりレンズ群を移動させ、ズーム（変倍）又はフォーカス（合焦）動作を行うレンズ鏡筒が知られている。特許文献１には、広画角および高ズーム比で高い光学性能を有する４群ズームレンズが開示されている。特許文献２には、固定環の外径側にズームカム環を配置し、固定環の内径側に４群カム環を配置したレンズ鏡筒が開示されている。このような構成によれば、固定環およびズームカム環を光軸後方側に延長できない場合でも、４群カム環を固定環の内径側に配置することで第４レンズ群が保持可能となり、レンズ鏡筒を大型化することなくズーム構成を成立させることができる。

特開２０１０−２７６６５６号公報 特開２００９−６３６７５号公報

ところで、特許文献１に開示されたズームレンズにおいて、設計値通りの高い光学性能を実現するには、第３レンズ群と第４レンズ群の相対的な光軸に対する倒れの向き合い、平行偏芯、群間隔において、高い光学保持精度が必要となる。しかしながら、特許文献２に開示されたレンズ鏡筒では、３群移動筒の内径に４群移動筒を径嵌合しているため、４群移動筒の３群移動筒に対する平行偏芯と倒れの量は、その嵌合ガタ量に依存する。４群移動筒の倒れ量を小さくするには、嵌合ガタ量を小さくし、かつ４群移動筒の光軸方向の長さを確保して嵌合長を長くとる必要がある。このため、ズームをテレ側に作動させた際、３群移動筒と４群移動筒が接近し、４群移動筒のストロークが制限される場合がある。

また、４群カム環の光軸方向の位置精度は、３群移動筒の４群用補助カムピンと４群補助カム溝によって決定される。このため、第３レンズ群と第４レンズ群の光軸方向の群間隔精度は、上述の構成要素の部品誤差により影響を受ける場合がある。また、ズーム操作環を回転させた際の３群移動筒と４群移動筒の動き出しのタイムラグにより、第３レンズ群と第４レンズ群の光軸方向の群間隔の誤差が、ズームピント移動の原因になる場合がある。

そこで本発明は、レンズ鏡筒の外径を大型化することなく、光学性能を向上させたレンズ鏡筒および光学機器を提供する。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、光軸方向に延びる直進溝が設けられた固定筒と、前記固定筒の外径側に配置され、光軸周りに回転可能な第一カム筒と、前記固定筒の内径側に配置され、前記第一カム筒と同期して回転可能な第二カム筒と、前記第二カム筒に保持され、前記光軸方向に移動可能な複数の移動筒と、前記複数の移動筒にそれぞれ固定された複数のカムフォロアと、前記複数の移動筒のうち、前記光軸方向において最も端にある移動筒に、前記第二カム筒の端面から前記光軸方向に離間して固定され、前記第二カム筒の内径より大きく、前記固定筒の内径より小さい外径を有する光量調整機構を有し、前記複数のカムフォロアは、前記固定筒に設けられた前記直進溝に係合している。

また、前記レンズ鏡筒を有する光学機器も本発明の他の一側面を構成する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、レンズ鏡筒の外径を大型化することなく、光学性能を向上させたレンズ鏡筒および光学機器を提供することができる。

本実施例におけるレンズ鏡筒の断面図である。 本実施例におけるレンズ鏡筒の要部の分解斜視図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、本実施例におけるレンズ鏡筒の概略構成について説明する。図１は、本実施例におけるレンズ鏡筒のワイド状態の断面図である。図２は、本実施例におけるレンズ鏡筒の要部の分解斜視図である。カメラ本体１（撮像装置）には、交換レンズ２（レンズ鏡筒）が着脱可能に取り付けられてカメラシステム（光学機器）を構成している。カメラ本体１の内部には、撮像素子１ａが設けられている。交換レンズ２は、被写体側（図１中の左側）から順に、第１レンズ群Ｌ１〜第４レンズ群Ｌ４を備えた４群構成のズームレンズである。第１レンズ群Ｌ１〜第４レンズ群Ｌ４は、ズーム動作に際して光軸ＯＡの方向（光軸方向）に移動する変倍レンズ群である。また第２レンズ群Ｌ２は、フォーカス動作に際して光軸方向に移動する合焦レンズ群でもある。

マウント１１は、交換レンズ２をカメラ本体１に取り付けるためのバヨネット部を有する。調整環１３は、外装環１２のフランジ部と当接し、またその反対面においてマウント１１と当接し、マウント１１と外装環１２との間に挟み込まれ、ビスによってマウント１１と共に外装環１２に固定されている。固定筒１４には、外装環１２がビスにて固定されている。固定筒１４は、その外周部にバヨネット爪１４ａを有する。

第一カム筒１５は、固定筒１４の外径側に配置され（外径部に径嵌合され）、光軸ＯＡの周り（光軸周り）に回転可能に構成されている。第一カム筒１５は、バヨネット溝部１５ａが固定筒１４のバヨネット爪１４ａと係合されることで、固定筒１４に対して定位置回転可能に保持されている。第二カム筒１６は、固定筒１４の内径側に配置され（内径部に径嵌合され）、第一カム筒１５と同期して回転可能に構成されている。第二カム筒１６には、連結用カムフォロア１７（連結部）が円周３等分の位置に固定されている。連結用カムフォロア１７は、固定筒１４に設けられた第二カム筒用カム溝１４ｂ（カム溝）、および、第一カム筒１５に設けられて光軸方向に延びる第二カム筒用直進溝１５ｂ（直進溝）に係合している。第二カム筒１６は、第一カム筒１５の回転に同期して光軸周りに回転しながら光軸方向に進退可能に構成されている。

１８は、第３レンズ群Ｌ３を保持する３群移動筒（第一移動筒）である。３群移動筒１８は、第二カム筒１６に保持され、光軸方向に移動可能に構成されている。３群移動筒１８には、３群移動筒カムフォロア１９（第一カムフォロア）が円周３等分の位置に固定されている。３群移動筒カムフォロア１９は、光軸方向に延びるように固定筒１４に設けられた後群用直進溝１４ｃ（直進溝）、および、第二カム筒１６に設けられた３群用カム溝１６ａ（第一カム溝）に係合している。２０は、第４レンズ群Ｌ４を保持する４群保持枠である。４群保持枠２０には、不図示の平行偏芯および倒れ調整機構のための調整偏芯コロが固定されており、調整偏芯コロは４群移動筒２１（第二移動筒）に保持されている。４群移動筒２１には、４群移動筒カムフォロア２２（第二カムフォロア）が円周３等分の位置に固定されている。４群移動筒カムフォロア２２は、光軸方向に延びるように固定筒１４に設けられた後群用直進溝１４ｃ（直進溝）、および、第二カム筒１６に形成された４群用カム溝１６ｂ（第二カム溝）に係合している。このように、本実施例の３群移動筒カムフォロア１９および４群移動筒カムフォロア２２は、固定筒１４に設けられた共通の直進溝（後群用直進溝１４ｃ）に係合している。また４群移動筒２１は、３群移動筒１８と同様に、第二カム筒１６に保持され光軸方向に移動可能に構成されている。本実施例では、同一部材である第二カム筒１６に形成された３群用カム溝１６ａおよび４群用カム溝１６ｂに、３群移動筒１８および４群移動筒２１がそれぞれ保持されている。また、３群用カム溝１６ａおよび４群用カム溝１６ｂは、同一工程で加工されている。

２３は絞りユニット（光量調整機構）であり、駆動部２３ａ、主絞り部２３ｂ、および、副絞り部２３ｃ部を備えて構成される。２４は、直進筒である。直進筒２４の端面には、第１レンズ群Ｌ１を保持する１群保持枠２５がビスにて固定されている。直進筒２４には、不図示の直進筒移動コロがビスにて固定されている。直進筒移動コロは、固定筒１４に形成された光軸方向に延伸した１群用直進溝１４ｄ、および、第一カム筒１５に形成された１群用カム溝１５ｃに係合されている。

２６は、２群移動筒である。２群移動筒２６の外径部には、２群移動筒カムフォロア２７が円周３等分の位置に固定されている。２群移動筒カムフォロア２７は、固定筒１４に形成された２群用カム溝１４ｅ、および、第一カム筒１５に形成された光軸方向に延伸した２群用直進溝１５ｄに係合されている。２８は、フォーカスカム筒である。フォーカスカム筒２８の外径部には、有底のフォーカスカム溝２８ａが形成されており、２群移動筒２６の内径部に固定されたフォーカスコロ２９と係合している。

３０は、第２レンズ群Ｌ２を保持する２群保持枠である。２群保持枠３０はフォーカスカム筒２８に固定されている。３１は、回転伝達部材である。回転伝達部材３１は、後述するフォーカスユニットからの出力をフォーカスカム筒２８に伝達するための部材であり、フォーカスカム筒２８にビスにて固定されている。３２はフォーカスユニットベースであり、主として振動型モータおよび差動機構により構成されるフォーカスユニット３３を保持している。フォーカスユニットベース３２は、ビスにて固定筒１４に固定されている。３４はマニュアルリングであり、フォーカスユニットベース３２に対して定位置での回転が可能に保持されている。マニュアルリング３４の外周には、マニュアルリングゴム３５が巻き付けられている。フォーカスユニット３３は、主として振動型モータおよび差動機構により構成されており、振動型モータのロータ回転量およびマニュアルリング３４の回転量に応じた回転量をフォーカスキー（不図示）に出力する。フォーカスキーは、回転伝達部材３１と係合している。

３６はズームリングである。ズームリング３６は、ズーム操作時に使用者が回転操作する部材であり、外装環１２に対して定位置での回転が可能に保持されている。ズームリング３６には、ズームキー（不図示）がビスにて固定されている。ズームキーは、第一カム筒１５に形成されたズームキー係合溝１５ｅに係合し、ズームリング３６を回転させるとその回転力によりズームキーを介して一体的に第一カム筒１５を回転させることができる。ズームリング３６の外周には、ズームゴム３７が巻き付けられている。３８は、ズームリング３６の外径部に巻きつけられ、調整環１３の内径との間で狭持されたテレンプであり、防滴および防塵のために配置されている。３９は、カメラ本体１と交換レンズ２との隙間を防滴および防塵するためのマウントゴムである。

４０は、ズームリング３６にビス止めされたズームブラシである。ズームブラシ４０は、エンコーダフレキシブル基板４１のグレイコードパターン上を摺動し、ズームリング３６とエンコーダフレキシブル基板４１との位置関係を検出するために用いられる。４２はメイン基板である。メイン基板４２は、フォーカスユニット３３、絞りユニット２３、および、エンコーダフレキシブル基板４１と可撓性フレキシブル基板を介して、または直接に電気的接続され、各種制御を行う。接点ブロック（不図示）は、マウント１１にビス止めされてメイン基板４２とフレキシブル基板を介して接続され、カメラ本体１との通信および電源の供給を行うために設けられている。４３は裏蓋であり、マウント１１にスナップ結合して有害光をカットしている。

次に、本実施例におけるズーム操作時の各群の動作について説明する。ズームリング３６が操作されると、その回転力はズームキーを介して第一カム筒１５に伝達される。第１レンズ群Ｌ１は、１群保持枠２５が直進筒２４に固定されているため、直進筒２４の移動量と第１レンズ群Ｌ１の移動量は互いに等しい。直進筒２４に固定された直進筒移動コロは、第一カム筒１５の回転により、第一カム筒１５の１群用カム溝１５ｃと固定筒１４の１群用直進溝１４ｄと交点の移動に従って、光軸方向に直進移動する。

第２レンズ群Ｌ２は、２群保持枠３０がフォーカスカム筒２８に固定されているため、フォーカスカム筒２８の移動量と第２レンズ群Ｌ２の移動量は互いに等しい。フォーカスカム筒２８を保持する２群移動筒２６には、２群移動筒カムフォロア２７が固定されている。２群移動筒カムフォロア２７は、第一カム筒１５の回転により、固定筒１４の２群用カム溝１４ｅと第一カム筒１５の２群用直進溝１５ｄとの交点の移動に従って、第一カム筒１５の回転と同期しながら光軸方向に回転移動する。２群移動筒２６が回転すると、２群移動筒２６の内径部に固定されたフォーカスコロ２９も一体的に回転移動する。このため、フォーカスカム筒２８に形成されたフォーカスカム溝２８ａの使用点が変化する。したがって、ズーム操作時の第２レンズ群Ｌ２の移動量は、２群移動筒２６の移動量とフォーカスカム溝２８ａの使用点変化分の合算値となる。なお、フォーカスカム筒２８には回転伝達部材３１が固定されており、回転伝達部材３１の回転はフォーカスユニット３３のフォーカスキーによって規制されている。このため、ズーム操作時においてフォーカスカム筒２８は回転しない。したがって、第２レンズ群Ｌ２は、ズーム操作時において直進移動となる。

第３レンズ群Ｌ３を保持する３群移動筒１８には３群移動筒カムフォロア１９が固定され、第二カム筒１６に保持されている。第二カム筒１６には、連結用カムフォロア１７が固定されている。連結用カムフォロア１７は、第一カム筒１５の回転により、固定筒１４の第二カム筒用カム溝１４ｂと第一カム筒１５の第二カム筒用直進溝１５ｂとの交点の移動に従って、第一カム筒１５の回転と同期しながら光軸方向に回転移動する。３群移動筒カムフォロア１９は、第二カム筒１６の回転により、第二カム筒１６の３群用カム溝１６ａと固定筒１４の後群用直進溝１４ｃとの交点の移動に従って、光軸方向に直進移動する。したがって、ズーム操作時における第３レンズ群Ｌ３の移動量は、第二カム筒１６の移動量と、第二カム筒１６の３群用カム溝１６ａと固定筒１４の後群用直進溝１４ｃとの交点の移動量との合算値となる。なお本実施例では、第二カム筒１６の３群用カム溝１６ａをリードの無い周溝としているため、第二カム筒１６の移動量と第３レンズ群Ｌ３の移動量は互いに等しい。

第４レンズ群Ｌ４を保持する４群保持枠２０は、４群移動筒２１に保持されている。４群移動筒２１には、４群移動筒カムフォロア２２が固定されている。４群移動筒カムフォロア２２は、上述の３群移動筒カムフォロア１９と同様に、第二カム筒１６の回転により、第二カム筒１６の４群用カム溝１６ｂと固定筒１４の後群用直進溝１４ｃとの交点の移動に従って、光軸方向に直進移動する。したがって、ズーム操作時における第４レンズ群Ｌ４の移動量は、第二カム筒１６の移動量と、第二カム筒１６の４群用カム溝１６ｂと固定筒１４の後群用直進溝１４ｃとの交点の移動量の合算値となる。

絞りユニット２３は、３群移動筒１８にビスにて固定されている。絞りユニット２３は、第二カム筒１６に固定された連結用カムフォロア１７（連結部）よりも被写体側に配置されており、本実施例では第二カム筒１６の被写体側端面よりも被写体側に配置されている。換言すると、絞りユニット２３は、３群移動筒１８および４群移動筒２１のうち最も被写体側にある一方に固定されている。このような構成により、絞りユニット２３の最外径を固定筒１４の内径部まで近接させることができる。このため、大口径レンズなどの外径が大きい絞りユニットでも、レンズ鏡筒の外径を大きくすることなく固定筒１４の内径部に配置することができる。絞りユニット２３の副絞り部２３ｃ部には、回転伝達部２３ｄが一体的に形成されている。回転伝達部２３ｄは、固定筒１４の副絞り用カム１４ｆと係合している。したがって、３群移動筒１８が光軸方向に移動するのに伴い、回転伝達部２３ｄが光軸周りに回転し、副絞り羽根を開閉する。

本実施例の構成によれば、同一部材（本実施例では第二カム筒１６）に形成された３群用カム溝１６ａと４群用カム溝１６ｂに、３群移動筒１８と４群移動筒２１がそれぞれ保持されている。第二カム筒１６のそれぞれのカム溝は同一工程で加工されるため、３群用カム溝１６ａと４群用カム溝１６ｂの間隔を高精度に設定することができる。また、第二カム筒１６の外径部（固定筒１４の内径部との径嵌合部）に対する３群用カム溝１６ａと４群用カム溝１６ｂの倒れに関しても、これらのカム溝は同一工程で加工されているため、倒れ方向は同一となる。したがって、３群移動筒１８と４群移動筒２１の光軸方向の群間隔を高精度に設定することができる。また、相対的な倒れ量を少なくして保持することが可能となる。

また本実施例では、３群移動筒１８に固定された３群移動筒カムフォロア１９と４群移動筒２１に固定された４群移動筒カムフォロア２２とが同一の直進溝（固定筒１４の後群用直進溝１４ｃ）に係合している。このため、光軸中心からの平行偏芯の相対誤差も小さく抑えることができる。なお本実施例では、移動筒に固定されるカムフォロアの円周方向の等分差誤差および光軸方向の相誤差によって発生する平行偏芯と倒れを修正するため、４群移動筒２１と４群保持枠２０との間に公知の調整機構を備えている。

次に、フォーカス操作時における各群の動作について説明する。オートフォーカス時には、フォーカスユニット３３内の振動型モータの駆動により、マニュアルフォーカス時にはマニュアルリング３４を回転させることにより、それぞれフォーカスキーを回転させる。フォーカスキーが回転すると、回転伝達部材３１が固定されているフォーカスカム筒２８が回転する。これにより、２群保持枠３０に保持された第２群レンズＬ２は、フォーカスカム筒２８に設けられたフォーカスカム溝２８ａの軌跡に沿って光軸方向に回転しながら進退し、フォーカシングを行うことができる。

本実施例によれば、レンズ鏡筒の外径を大型化することなく、光学性能を向上させたレンズ鏡筒および光学機器を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１４…固定筒
１５…第一カム筒
１６…第二カム筒
１７…連結用カムフォロア
１８…３群移動筒（第一移動筒）
１９…３群移動筒カムフォロア（第一カムフォロア）
２１…４群移動筒（第二移動筒）
２２…４群移動筒カムフォロア（第二カムフォロア）
２３…絞りユニット（光量調整機構）

Claims (8)

1. 光軸方向に延びる直進溝が設けられた固定筒と、
   前記固定筒の外径側に配置され、光軸周りに回転可能な第一カム筒と、
   前記固定筒の内径側に配置され、前記第一カム筒と同期して回転可能な第二カム筒と、
   前記第二カム筒に保持され、前記光軸方向に移動可能な複数の移動筒と、
   前記複数の移動筒にそれぞれ固定された複数のカムフォロアと、
   前記複数の移動筒のうち、前記光軸方向において最も端にある移動筒に、前記第二カム筒の端面から前記光軸方向に離間して固定され、前記第二カム筒の内径より大きく、前記固定筒の内径より小さい外径を有する光量調整機構を有し、
   前記複数のカムフォロアは、前記固定筒に設けられた前記直進溝に係合している、ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記複数のカムフォロアは、前記固定筒に設けられた共通の前記直進溝に係合していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第二カム筒は、前記第一カム筒の回転に同期して前記光軸周りに回転しながら前記光軸方向に進退可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第二カム筒に固定された連結用カムフォロアを更に有し、
   前記連結用カムフォロアは、前記固定筒に設けられたカム溝および前記第一カム筒に設けられて前記光軸方向に延びる直進溝に係合していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記光量調整機構は、前記複数の移動筒のうち、前記光軸方向において最も被写体側にある移動筒に固定されていることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記第二カム筒には複数のカム溝が設けられており、
   前記複数のカム溝には前記複数の移動筒がそれぞれ保持さ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項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第一カム溝および前記第二カム溝は、同一工程で加工されていることを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。