JP5832264B2 - 交換レンズ - Google Patents

Description

本発明は、カメラ本体に対して着脱される交換レンズに関する。

レンズ交換タイプのデジタルカメラ等のカメラ本体に着脱される交換レンズには、カメラ本体と同様に小型化や薄型化が求められている。また、近距離物体の良好な撮影を行うために、近距離物体に対する合焦性能を含む至近光学性能の向上も求められている。

至近光学性能の向上には、球面収差、像面湾曲、コマ収差などの収差変動を良好に補正することが必要になる。そこで、特許文献１には、良好な収差補正を行うために、撮影レンズ系を複数の群に分割し、焦点調節の際にこれら複数のレンズ群を光軸方向に互いに異なる速度で互いに異なる距離だけ移動させるフローティング方式のレンズ装置が開示されている。

そして、複数のレンズ群を互いに異なる距離だけ移動させる駆動機構としては、特許文献１にも開示されているようにカム機構がある。複数のレンズ群のそれぞれにカムピンを設け、それらカムピンを固定筒に形成された直進溝部に係合させるとともに、カム環に形成された複数のカム溝部に係合させる。複数のカム溝部は、カム環の同一回転量に対して互いに異なるカムリフト量を有する。カム環が固定筒に対して回転することで、複数のレンズ群が互いに異なるカムリフト量を有する複数のカム溝部に沿って移動することで、複数のレンズ群を互いに異なる距離だけ移動させることができる。

特開２００８−０４６４８２号公報

しかしながら、上述したカム機構をフローティング方式に採用する場合、複数のレンズ群のそれぞれに設けられたカムピンが光軸方向にて互いに大きく離れて配置されるため、これらカムピンが係合する複数のカム溝部を有するカム環の光軸方向長さも長くなる。この結果、レンズ装置の全長が長くなり、薄型化を実現できない。

カム環の径を大きくして複数のカム溝部のそれぞれが形成される範囲が光軸方向にてできるだけ重なるようにする方法も考えられるが、これでは薄型化はできたとしても、レンズ装置が径方向に大型化してしまう。

このように、フローティング方式のレンズ装置において複数のレンズ群を移動させる機構としてカム機構を採用すると、小型化および薄型化の要求を満足することが難しい。

本発明は、複数のレンズ群を互いに異なる距離だけ移動させるフローティング方式のレンズ装置であって、良好な至近光学性能を有するとともに小型化と薄型化を達成できるようにした交換レンズを提供する。

本発明の一側面としての交換レンズは、レンズを保持し、カムフォロアを有するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材に係合し、該レンズ保持部材の光軸方向への移動をガイドする第１支持軸と、前記光軸方向の長さが前記第１支持軸より短く、前記レンズ保持部材に係合し、該レンズ保持部材の前記第１支持軸回りでの回転を阻止する、固定部材に固定された第２支持軸と、光軸回りで回転可能であり、前記カムフォロアが係合するカム環と、前記カム環を回転させるカム環駆動機構と、電気接点であるマウント接点と、を有するカメラ本体に取り外し可能に装着可能な交換レンズであって、前記光軸方向から見た場合において、前記第１支持軸、前記カム環駆動機構および前記マウント接点が互いに重ならない領域に配置され、前記固定部材が、前記マウント接点に重なる領域に配置され、前記光軸方向に直交する方向から見た場合において、前記第１支持軸と前記カム環駆動機構、前記第１支持軸と前記マウント接点が重なることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての交換レンズは、第１レンズ群を保持し、第１のカムフォロアを有する第１レンズ保持部材と、第２レンズ群を保持し、第２のカムフォロアを有する第２レンズ保持部材と、前記第１レンズ保持部材および前記第２レンズ保持部材に係合する第１カム部および第２カム部が形成され、光軸回りで回転することにより前記第１および第２レンズ保持部材を光軸方向に移動させるカム環と、前記第２レンズ保持部材に係合し、前記第２レンズ保持部材の前記光軸方向への移動をガイドする第１支持軸と、前記光軸方向の長さが前記第１支持軸より短く、前記第２レンズ保持部材に係合し、前記第２レンズ保持部材の前記第１支持軸回りでの回転を阻止する、固定部材に固定された第２支持軸と、光軸回りで回転可能であり、前記第１のカムフォロア及び第２のカムフォロアが係合するカム環と、前記カム環を回転させるカム環駆動機構と、電気接点であるマウント接点と、を有するカメラ本体に取り外し可能に装着可能な交換レンズであって、前記光軸方向から見た場合において、前記第１支持軸、前記カム環駆動機構および前記マウント接点が互いに重ならない領域に配置され、前記固定部材が、前記マウント接点に重なる領域に配置され、前記光軸方向に直交する方向から見た場合において、前記第１支持軸と前記カム環駆動機構、前記第１支持軸と前記マウント接点が重なることを特徴とする。

本発明によれば、長さが異なる第１および第２支持軸とマウント接点との配置の関係を適切に設定することで、良好な至近光学性能を有するとともに小型化と薄型化を達成したフローティング方式の交換レンズを実現することができる。

本発明の実施例であるレンズ鏡筒の断面図（図３中のＡ−Ａ線での断面図）。 実施例のレンズ鏡筒の断面図（図３中のＢ−Ｂ線での断面図） 実施例のレンズ鏡筒における断面図（図２中のＥ−Ｄ−Ｅ線での断面図）。 実施例のレンズ鏡筒における２群バー吊り部の側面断面図（図２中のＦ−Ｄ−Ｆ線での断面図）。 実施例におけるレンズ鏡筒の後部の内部構造を示す断面図（図３中のＣ−Ｃ線での断面図）。 実施例のレンズ鏡筒における固定環を示す斜視図。 実施例のレンズ鏡筒におけるカム環を示す斜視図。 実施例のレンズ鏡筒の側面視外観図。 実施例のレンズ鏡筒の後部の外観図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図３および図４には、本発明の実施例である交換レンズの構成を示している。図３と図４は、交換レンズの互いに異なる周方向（光軸回り方向）位置での断面を示している。また、図１、図２および図５はそれぞれ、図３におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線での断面を光軸方向後方（像面側）から見て、すなわち光軸方向視にて示している。図８および図９はそれぞれ、交換レンズの側面および後端面の外観を示している。

図３および図４に示すように、鏡筒本体１内の前側（被写体側）には、２枚のレンズにより構成された第１レンズ群３を保持する１群鏡筒（第１レンズ保持部材）２が配置されている。また、１群鏡筒２の後側（像面側）には、５枚のレンズにより構成された第２レンズ群１２を保持する２群鏡筒（第２レンズ保持部材）１１が配置されている。第１レンズ群３と第２レンズ群１２との間には、絞りユニット２１が配置されている。

図３および図１に示すように、１群鏡筒２の外周部には、周方向に等間隔で３本の第１カムピン（第１のカムフォロア）４が設けられている。これら３本の第１カムピン４は、鏡筒本体１の内部にて固定された固定筒５に光軸方向に延びるように形成された３本の第１直進溝部４１ａに係合している。さらに、３本の第１カムピン４は、固定筒５の外周に配置され、固定筒５に対して光軸回りで回転可能なカム環６に形成された３本の第１カム溝部（第１カム部）４２ａに係合している。図６には、固定筒５の全体を示している。また、図７には、カム環６の全体を示している。

カム環６が回転すると、３本の第１カムピン４がそれぞれ３本の第１カム溝部４２ａのカムリフト（勾配角度）によって光軸方向に移動する。これにより、１群鏡筒２（第１レンズ群３）が光軸方向に移動する。

第１直進溝部４１ａは、第１カムピン４との係合により１群鏡筒２の光軸回りでの回転を阻止するとともに、第１カムピン４を介して１群鏡筒２を光軸方向にガイド（直進ガイド）する役割を有する。３組の第１カムピン４と第１直進溝部４１ａによって１群鏡筒２を直進ガイドすることで、良好な１群鏡筒２の直進精度が得られる。

また、図４および図２に示すように、２群鏡筒１１の外周部には、第２メインカムピン（第１１カムフォロア）１３ａおよび第２サブカムピン（第１２カムフォロア）１３ｂ（以下、これらをまとめて第２のカムフォロアとしての第２カムピン１３ともいう）が設けられている。第２メインカムピン１３ａおよび第２サブカムピン１３ｂはそれぞれ、固定筒５に光軸方向に延びるように形成された第２メイン直進溝部４１ｂおよび第２サブ直進溝部４１ｃ（以下、これらをまとめて第２直進溝部ともいう）に係合している。さらに、第２メインカムピン１３ａおよび第２サブカムピン１３ｂはそれぞれ、カム環６に形成された第２メインカム溝部４２ｂおよび第２サブカム溝部４２ｃ（以下、これらをまとめて第２カム溝部（第２カム部）ともいう）に係合している。光軸方向視において、第２カムピン１３は、光軸と第１カムピン４とを結ぶ直線上とは異なる位置に配置されている。

第２サブカムピン１３ｂは、第２メインカムピン１３ａに比べて小さな外径を有する。そして、第２サブカムピン１３ｂは、２群鏡筒１１が何らかの負荷を受けて傾いたり変形したりしたときにのみ第２サブカム溝部４２ｃに当接して、第２メインカムピン１３ａの第２メインカム溝部４２ｂからの脱落を防止する。

カム環６が回転すると、第２メインカムピン１３ａが第２メインカム溝部４２ｂのカムリフトによって光軸方向に移動する。これにより、２群鏡筒１１（第２レンズ群１２）が光軸方向に移動する。

２本の第２直進溝部４１ｂ，４１ｃは、２本の第２カムピン１３との係合により２群鏡筒１１の光軸回りでの回転を阻止（規制）するとともに、第２カムピン１３を介して２群鏡筒１１を直進ガイドする役割を有する。

また図４に示すように、２群鏡筒１１には、メインガイドバー係合部５０（第１支持軸係合部）、サブガイドバー係合部５１（第２支持軸係合部）が形成されている。メインガイドバー係合部５０は、光軸方向に延びるメインガイドバー（第１支持軸）７に光軸方向に移動可能に係合する。また、サブガイドバー係合部５１は、光軸方向に延びるサブガイドバー（第２支持軸）７に光軸方向に移動可能に係合する。

メインガイドバー７に係合する丸穴部を有するメインガイドバー係合部５０の先には、第２メインカムピン１３ａが設けられている。丸穴部は第２メインカムピン１３ａの近傍に設けられている。メインガイドバー係合部５０は、第２メインカムピン１３ａとともに２群鏡筒１１の光軸に直交する面に対する倒れを阻止（規制）する。サブガイドバー８に係合する溝部（図中ではＵ溝）を有するサブガイドバー係合部５１の先には、第２サブカムピン１３ｂが設けられている。溝部は第２サブカムピン１３ｂの近傍に設けられている。サブガイドバー係合部５１は、２群鏡筒１１のメインガイドバー７回りでの回転を阻止（規制）する。

図４および図１に示すように、メインガイドバー７とサブガイドバー８の前端部（一端）は１群鏡筒２における第１レンズ群３を保持する前端部分（レンズ保持部）の外周領域に形成されたバー保持部によって保持されている。また、図４および図５に示すように、１群鏡筒２のレンズ保持部から後方に離れた位置には、メインガイドバー固定部材３１およびサブガイドバー固定部材３２が設けられている。これらメインガイドバー固定部材３１およびサブガイドバー固定部材３２はそれぞれ、１群鏡筒２に一体的に設けられ（一体成形され又はねじや接着等により固定され）、メインガイドバー７とサブガイドバー８の後端部を保持する。

なお、メインガイドバー固定部材３１およびサブガイドバー固定部材３２はいずれも１群鏡筒２に一体的に設けられているため、１群鏡筒２の一部とみなすことができる。

メインガイドバー７は、サブガイドバー８よりも光軸方向長さが長く、１群鏡筒２の前端部からマウント部２３の近傍まで延びている。そして、光軸方向に直交する方向から見た場合に、メインガイドバー７の一部がマウント接点３５に重なるようにしている。これは、メインガイドバー７と２群鏡筒１１との光軸方向での係合長をできるだけ長く確保して２群鏡筒１１の倒れを防止するためである。一方、メインガイドバー７よりも光軸方向長さが短いサブガイドバー８は、２群鏡筒１１のメインガイドバー７回りでの回転を阻止（規制）する。

このように２組の第２カムピン１３と第２直進溝部４１ｂ，４１ｃおよび２本のガイドバー７，８で２群鏡筒１１を直進ガイドすることで、良好な２群鏡筒１１の直進精度が得られる。

絞りユニット２１は、絞りモータ２２によって不図示の絞り羽根を開閉方向に移動させることで絞り開口径を増減させ、光量を調節する。

図３に示すように、固定筒５には、カム環駆動機構としてのフォーカス駆動ギヤボックス３３が配置されている。フォーカス駆動ギヤボックス３３は、カム環駆動機構の駆動源アクチュエータであるフォーカスモータ３４からの回転力を減速して、図７に示すカム環６の内歯ギヤ４３に伝達し、カム環６を回転させる。これにより、第１レンズ群３と第２レンズ群１２が光軸方向に移動してフォーカス動作が行われる。

鏡筒本体１の後部外周には、操作部材としてのマニュアルフォーカスリング２６が鏡筒本体１に対して光軸回りで回転可能に取り付けられている。このマニュアルフォーカスリング２６がユーザによって回転操作されると、１群鏡筒２と２群鏡筒１１のフォーカス駆動がおこなわれる。マニュアルフォーカスリング２６は電子リングであり、回転方向のストローク端が無く、無限に回転可能な構造となっている。 また、カメラ本体においてシャッターボタンのオン操作に応じた焦点検出動作により生成されたフォーカス制御信号が後述するマウント接点３５を通して交換レンズにて受信されると、該フォーカス制御信号に応じてフォーカスモータ３４が駆動される。これにより、自動的に合焦状態を得られるオートフォーカスが行われる。

図３、図４、図８および図９に示すように、鏡筒本体１の後端には、カメラ本体に対して取り外し可能に装着されるマウント部２３が取り付けられている。マウント部２３の最外周部分の後端面は、交換レンズをカメラ本体に装着する際の基準面（マウント基準面）２４となる。マウント部２３に形成されたバヨネット爪２５は、交換レンズをカメラ本体に装着する際にカメラ本体のマウント部に設けられたバヨネット爪と係合する。これにより、交換レンズをカメラ本体に安定的に結合させることができる。

また、マウント部２３には、複数の電気接点としてのマウント接点３５が、光軸回り方向における一部の角度領域に設けられている。マウント接点３５は、交換レンズとカメラ本体との間で各種信号（前述したフォーカス制御信号を含む）やデータの通信を可能とする通信接点や、交換レンズにカメラ本体から電力を供給する電源接点を含む。

カム環６の回転量が同じであるとき、第２メインカム溝部４２ｂのカムリフト量は、第１カム溝部４２ａのカムリフト量と異なる。このため、カム環６が回転したときの１群鏡筒２と２群鏡筒１１の光軸方向への移動量は互いに異なる。これにより、共通のカム環６を回転させることで、１群鏡筒２と２群鏡筒１１を互いに異なる速度で互いに異なる距離だけ移動させるフローティング方式の交換レンズが構成される。そして、収差が良好に補正された状態で近距離物体に対する合焦が可能な至近光学性能を確保できる。

本実施例の交換レンズにおいて、鏡筒本体１内の像面側スペースに配置されたメインガイドバー固定部材３１、フォーカス駆動ギヤボックス３３およびマウント接点３５を、図５に示すように、光軸方向視において互いに重ならない（異なる）領域に配置している。これにより、鏡筒本体１の光軸方向での長さを抑え、交換レンズの薄型化を図っている。

また、前述したようにメインガイドバー７は２群鏡筒１１との係合長を長くするために、１群鏡筒２の前端部からマウント部２３の近傍まで延びるように長く形成されている。これに対して、サブガイドバー８は、２群鏡筒１１の回転を阻止するための部材であるため、メインガイドバー７より短い。そこで、本実施例では、サブガイドバー固定部材３２を、光軸方向視においてマウント接点３５に重なる領域に配置している。これにより、鏡筒本体１の径が大きくなることを回避し、交換レンズの小型化を図っている。
また、光軸方向に直交する方向から見た場合において、第１支持軸とカム環駆動機構、第１支持軸とマウント接点が重なるように、第１支持軸、カム環駆動機構およびマウント接点を配置している。

また、２群鏡筒１１を、３つより少ない数の２つの第２カムピン１３（１３ａ，１３ｂ）および２本の第２カム溝部４２ｂ，４２ｃを用いたカム機構と、メインガイドバー７およびサブガイドバー８によるバー支持機構とにより移動可能に支持している。これにより、１群および２群鏡筒２，１２のためにカム環６に形成すべきカム溝部（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ）の合計数を減らすことができ、この結果、カム環６の径を小さくすることができる。また、第１および第２カム溝部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを形成する領域を光軸方向でできるだけ重ねることで、１群鏡筒２と２群鏡筒１１の光軸方向での間隔を短くすることができ、交換レンズの薄型化を図ることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、複数のレンズ群を互いに異なる速度で互いに異なる距離を移動させることができるフローティング方式の交換レンズにおいて、良好な至近光学性能を確保しつつ、小型化と薄型化を実現することができる。

なお、本実施例では、２つのレンズ群（レンズ保持部材）を有する交換レンズについて説明したが、本発明は、３つ以上のレンズ群を有する交換レンズにも適用することができる。この場合、該３つの以上のレンズ群のうち２つが第１および第２レンズ群に相当するものとして扱えばよい。

なお、本実施例では、１群鏡筒２と２群鏡筒１１をフォーカシングのために移動させる場合について説明したが、これらをズーミング（変倍）のために移動させる場合でも、本発明を適用することができる。

また、本実施例では、１群および２群鏡筒２，１１に設けたカムピン４，１３をカム環６に形成されたカム溝部４２ａ〜４２ｃに係合させる場合について説明したが、カム環にカム突起を設け、これにレンズ保持部材に設けたカムフォロアを係合させるようにしてもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

レンズ交換タイプのカメラ本体に用いられる、小型で薄型の交換レンズを提供できる。

２ １群鏡筒
３ 第１レンズ群
４ 第１カムピン
６ カム環
７ メインガイドバー
８ サブガイドバー
１１ ２群鏡筒
１２ 第２レンズ群
１３ａ メインカムピン
１３ｂ サブカムピン
２３ マウント部
３５ マウント接点
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ カム溝部

Claims (5)

1. レンズを保持し、カムフォロアを有するレンズ保持部材と、
   前記レンズ保持部材に係合し、該レンズ保持部材の光軸方向への移動をガイドする第１支持軸と、
   前記光軸方向の長さが前記第１支持軸より短く、前記レンズ保持部材に係合し、該レンズ保持部材の前記第１支持軸回りでの回転を阻止する、固定部材に固定された第２支持軸と、
   光軸回りで回転可能であり、前記カムフォロアが係合するカム環と、
   前記カム環を回転させるカム環駆動機構と、
   電気接点であるマウント接点と、を有するカメラ本体に取り外し可能に装着可能な交換レンズであって、
   前記光軸方向から見た場合において、
   前記第１支持軸、前記カム環駆動機構および前記マウント接点が互いに重ならない領域に配置され、
   前記固定部材が、前記マウント接点に重なる領域に配置され、
   前記光軸方向に直交する方向から見た場合において、前記第１支持軸と前記カム環駆動機構、前記第１支持軸と前記マウント接点が重なることを特徴とする交換レンズ。
2. 第１レンズ群を保持し、第１のカムフォロアを有する第１レンズ保持部材と、
   第２レンズ群を保持し、第２のカムフォロアを有する第２レンズ保持部材と、
   前記第１レンズ保持部材および前記第２レンズ保持部材に係合する第１カム部および第２カム部が形成され、光軸回りで回転することにより前記第１および第２レンズ保持部材を光軸方向に移動させるカム環と、
   前記第２レンズ保持部材に係合し、前記第２レンズ保持部材の前記光軸方向への移動をガイドする第１支持軸と、
   前記光軸方向の長さが前記第１支持軸より短く、前記第２レンズ保持部材に係合し、前記第２レンズ保持部材の前記第１支持軸回りでの回転を阻止する、固定部材に固定された第２支持軸と、
   光軸回りで回転可能であり、前記第１のカムフォロア及び第２のカムフォロアが係合するカム環と、
   前記カム環を回転させるカム環駆動機構と、
   電気接点であるマウント接点と、を有するカメラ本体に取り外し可能に装着可能な交換レンズであって、
   前記光軸方向から見た場合において、
   前記第１支持軸、前記カム環駆動機構および前記マウント接点が互いに重ならない領域に配置され、
   前記固定部材が、前記マウント接点に重なる領域に配置され、
   前記光軸方向に直交する方向から見た場合において、前記第１支持軸と前記カム環駆動機構、前記第１支持軸と前記マウント接点が重なることを特徴とする交換レンズ。
3. 前記第１レンズ保持部材に３本の前記第１のカムフォロアが設けられ、該第１のカムフォロアが前記カム環に設けられた３本の前記第１カム部に係合し、
   前記第２レンズ保持部材に３本より少ない数の前記第２のカムフォロアが設けられ、前記第２のカムフォロアが前記カム環に設けられた３本より少ない数の前記第２カム部に係合していることを特徴とする請求項２に記載の交換レンズ。
4. 前記第２レンズ保持部材は、第１１カムフォロアおよび第１２カムフォロアを有し、
   前記第１１カムフォロアは、前記第１支持軸に係合する丸穴部を有する第１支持軸係合部に設けられ、
   前記第１２カムフォロアは、前記第２支持軸に係合する溝部を有する第２支持軸係合部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の交換レンズ。
5. 前記光軸方向から見た場合において、
   前記第１２カムフォロアは、前記光軸と前記第１１カムフォロアとを結ぶ直線上とは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の交換レンズ。