JP5962432B2 - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒および撮像装置に関する。

ズーム環を操作した場合に回転するカム筒を備え、カム筒によりレンズを移動させる構造を有するレンズ装置がある（特許文献１参照）。
［特許文献１］ 特開２００２−１０７６１１号公報

ズーム環回転量の検出精度を向上させる目的でズーム環の総回転量を大きくすると、ひとつのカム筒において周方向に複数のカム溝を設ける場合にレイアウトが制約される。

本発明の第一態様においては、互いに係合する螺旋状の第一凸リードおよび第一凹リードの一方を有する、固定された案内筒と、互いに係合する螺旋状の第二凸リードおよび第二凹リードの一方を有し、ユーザの操作に応じて案内筒に対して回転する操作環と、第一凸リードおよび第一凹リードの他方と、第二凸リードおよび第二凹リードの他方とを有し、操作環から回転運動を伝達された場合に、操作環の回転量よりも回転量が少ない回転運動により光学部材を駆動する駆動筒とを備え備え、駆動筒は、互いに係合するカム溝およびカムピンの一方を有し、光学部材は、カム溝およびカムピンの他方を有し、駆動筒の回転運動により、光学部材は、光学部材の光軸方向に駆動されるレンズ鏡筒が提供される。
本発明の第二態様においては、互いに係合する螺旋状の第一凸リードおよび第一凹リードの一方を有する、固定された案内筒と、互いに係合する螺旋状の第二凸リードおよび第二凹リードの一方を有し、かつ、前記第二凸リードおよび前記第二凹リードとは別に設けられ、互いに係合する螺旋状の第三凸リードおよび第三凹リードの一方を有し、ユーザの操作に応じて前記案内筒に対して回転する操作環と、前記第一凸リードおよび前記第一凹リードの他方と、前記第二凸リードおよび前記第二凹リードの他方とを有し、前記操作環から回転運動を伝達された場合に、前記操作環の回転量よりも回転量が少ない回転運動により光学部材を駆動する駆動筒と、前記第三凸リードおよび前記第三凹リードの他方を有し、前記操作環が回転した場合に、前記操作環から伝達された回転運動の一部を直進運動に変換して、前記光学部材の光軸方向に移動する直進筒とを備えるレンズ鏡筒が提供される。

本発明の第三態様においては、上記レンズ鏡筒を備える撮像装置が提供される。

上記発明の概要は、この発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

カメラシステム１００の模式的断面図である。 レンズユニット２００の模式的断面図である。 レンズユニット２００の部分的な分解斜視図である。 案内筒２０６単独の斜視図である。 カム筒２０５を単独で示す斜視図である。 係合部材２８５の平面図である。 先筒２０４を単独で示す斜視図である。 ズーム環２０２外周面におけるレイアウトを示す展開図である。 直進筒２０３外周面におけるレイアウトを示す展開図である。 案内筒２０６外周面におけるレイアウトを示す展開図である。 カム筒２０５外周面におけるレイアウトを示す展開図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。下記の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、カメラシステム１００の模式的断面図である。カメラシステム１００は、レンズユニット２００およびカメラボディ３００を含む。なお、記載を簡潔にする目的で、下記の説明においては、カメラボディ３００に装着されたレンズユニット２００に対して物体側を、カメラシステム１００の前側または先側と記載する。また、レンズユニット２００に対して物体から遠い側を、カメラシステム１００における後側または背面側と記載する。

レンズユニット２００は、光軸Ｚに沿って配置された第一レンズ群２１０、第二レンズ群２２０、第三レンズ群２３０および第四レンズ群２４０を含む光学系を有する。第一レンズ群２１０、第二レンズ群２２０、第三レンズ群２３０および第四レンズ群２４０は、それぞれ個別のレンズ保持枠２１２、２２２、２３２、２４２に個別に保持される。

図示のレンズユニット２００は、第一レンズ群２１０、第二レンズ群２２０、第三レンズ群２３０および第四レンズ群２４０が相互に接近した沈胴状態にある。これにより、レンズユニット２００の光軸Ｚ方向の長さが短縮されて携帯性は向上するが、光学装置としての機能は利用できない状態にある。

レンズユニット２００は、固定筒２０１、ズーム環２０２、直進筒２０３、先筒２０４、カム筒２０５、案内筒２０６、第一移動枠２０７および第二移動枠２０９を含む鏡筒を有する。固定筒２０１、後端にレンズ側マウント部２０８を有する。レンズ側マウント部２０８をカメラボディ３００前面のボディ側マウント部３６０と結合させることにより、固定筒２０１は、カメラボディ３００に対して結合される。

レンズユニット２００は、レンズユニット２００をカメラボディ３００に対して回転させることにより、レンズ側マウント部２０８およびボディ側マウント部３６０の結合を解除できる。よって、カメラボディ３００は、規格に適合するレンズ側マウント部２０８を有する他のレンズユニット２００と組み合わせても使用できる。

ズーム環２０２は、レンズユニット２００の外周面に配され、ユーザの操作により、光学系の光軸Ｚを回転軸として回転する。ズーム環２０２は、内面に形成されたリード溝等により、直進筒２０３およびカム筒２０５に係合する。直進筒２０３は、固定筒２０１に対して光軸Ｚ方向に移動する。

カム筒２０５は、ズーム環２０２と共に回転しつつ、直進筒２０３に連れ従って光軸Ｚ方向に移動する。カム筒２０５の内側に位置する案内筒２０６は、固定筒２０１に対して固定されている。よって、カム筒２０５は、案内筒２０６に対しても光軸Ｚ方向に移動する。

先筒２０４は、直進筒２０３およびカム筒２０５にそれぞれ係合して支持される。これにより、先筒２０４は、直進筒２０３およびカム筒２０５の固定筒２０１に対する移動に連れ従って光軸Ｚ方向に移動する。

更に、先筒２０４は、回転することなく光軸Ｚ方向に移動する直進筒２０３と、回転しつつ光軸Ｚ方向に移動するカム筒２０５との間で駆動されて、直進筒２０３およびカム筒２０５に対しても移動する。先筒２０４は、第一レンズ群２１０を保持するレンズ保持枠２１２を先端に支持しているので、先筒２０４の移動に伴って第一レンズ群２１０も移動する。

第一移動枠２０７および第二移動枠２０９は、カム筒２０５に形成されたカム溝に係合するカムピン２８３、２８４をそれぞれ有して、カム筒２０５の回転に伴って固定筒２０１に対して光軸Ｚ方向に個別に移動する。これにより、第一移動枠２０７は、第二レンズ群２２０を保持したレンズ保持枠２２２を光軸光方向移動させる。また、第二移動枠２０９は、第三レンズ群２３０および第四レンズ群２４０を保持するレンズ保持枠２３２、２４２を間接的または直接的に連結して、第三レンズ群２３０および第四レンズ群２４０を光軸Ｚ方向移動させる。

更に、第三レンズ群２３０を保持するレンズ保持枠２３２は、第四レンズ群２４０を保持したレンズ保持枠２４２に固定された送りねじ組立体２７０により駆動されて、レンズ保持枠２４２に対して更に移動可能に支持される。送りねじ組立体２７０は、ステッピングモータ２７２、送りねじ２７４およびフレーム２７６を有する。

フレーム２７６は、ステッピングモータ２７２および送りねじ２７４を一体的に支持し、レンズ保持枠２４２に対して固定される。ステッピングモータ２７２は、送りねじ２７４を回転駆動する。送りねじ２７４は、ラック部材２７８を介してレンズ保持枠２３２と係合する。

これにより、レンズ保持枠２３２に保持された第三レンズ群２３０を、第四レンズ群２４０を保持したレンズ保持枠２４２に対して相対移動させることができる。レンズユニット２００において第三レンズ群２３０が移動した場合、レンズユニット２００の光学系の焦点位置が変化する。よって、カメラボディ３００側からの信号に基づいてステッピングモータ２７２を電気的に制御することにより、レンズユニット２００を合焦させることができる。

カメラボディ３００は、ボディ側マウント部３６０の後方に配されたミラーユニット３７０を備える。ミラーユニット３７０の下方には合焦光学系３８０が配される。ミラーユニット３７０の上方にはフォーカシングスクリーン３５２が配される。

フォーカシングスクリーン３５２の更に上方にはペンタプリズム３５４が配され、ペンタプリズム３５４の後方にはファインダ光学系３５６が配される。ファインダ光学系３５６の後端は、ファインダ３５０としてカメラボディ３００の背面に露出する。

ミラーユニット３７０の後方には、シャッタユニット３１０、ローパスフィルタ３３２、撮像素子３３０、基板３２０および表示部３４０が順次配される。液晶表示板等により形成される表示部３４０は、カメラボディ３００の背面に表われる。基板３２０には、制御部３２２および画像処理部３２４等が実装される。

ミラーユニット３７０は、メインミラー３７１およびサブミラー３７４を含む。メインミラー３７１は、メインミラー回動軸３７３により軸支されたメインミラー保持部３７２に支持される。

サブミラー３７４は、サブミラー回動軸３７６により軸支されたサブミラー保持部３７５に支持される。サブミラー保持部３７５は、メインミラー保持部３７２に対して回動する。よって、メインミラー保持部３７２が回動した場合、サブミラー保持部３７５もメインミラー保持部３７２と共に変位する。

メインミラー保持部３７２の前端が降下した場合、メインミラー３７１は、レンズユニット２００から入射した入射光束上に斜めに位置する。メインミラー保持部３７２が上昇した場合、メインミラー３７１は、入射光束を避けた位置に退避する。

メインミラー３７１が入射光束上に位置する場合、レンズユニット２００を通じて入射した入射光束は、メインミラー３７１に反射されてフォーカシングスクリーン３５２に導かれる。フォーカシングスクリーン３５２は、レンズユニット２００の光学系と共役な位置に配されて、レンズユニット２００の光学系が形成した像を可視化する。

フォーカシングスクリーン３５２上の像は、ペンタプリズム３５４およびファインダ光学系３５６を通じてファインダ３５０から観察される。ここで、ペンタプリズム３５４を通じて像を観察することにより、ファインダ３５０からは正立正像を観察できる。

測光センサ３９０は、ファインダ光学系３５６の上方に配され、分岐されさた入射光束の一部を受光する。測光センサ３９０は、被写体輝度を検出して、制御部３２２に撮影条件の一部である露出条件を算出させる。

メインミラー３７１は、入射光束の一部を透過するハーフミラー領域を有する。サブミラー３７４は、ハーフミラー領域から入射した入射光束の一部を、合焦光学系３８０に向かって反射する。合焦光学系３８０は、入射した入射光束の一部を焦点検出センサ３８２に導く。これにより、制御部３２２は、レンズユニット２００の光学系を合焦させる場合に移動するレンズの目標位置を決定する。

上記のようなレンズユニット２００およびカメラボディ３００を備えるカメラシステム１００においてレリーズボタンが半押しされると、焦点検出センサ３８２および測光センサ３９０が有効になり、被写体像を適切な撮影条件で撮影できる状態になる。次いで、レリーズボタンが全押しされると、メインミラー３７１およびサブミラー３７４が退避位置に移動して、シャッタユニット３１０が開く。これにより、レンズユニット２００から入射した入射光束は、ローパスフィルタ３３２を通過して、撮像素子３３０に入射する。

図２は、レンズユニット２００の他の状態を示す部分的な断面図であり、光軸Ｚに対して図中上側に、広角側に変倍されたレンズユニット２００の断面を示す。また、図２において、光軸Ｚに対して図中下側には、望遠側に変倍されたレンズユニット２００の断面を示す。

なお、図２において、図１と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。ただし、図２は、光軸Ｚを含む断面である点で図１と共通するものの、図１とは異なる断面が示されており、図１と共通の要素であっても、図１とは異なる形状で現れている場合がある。

レンズユニット２００において、直進筒２０３は、リード駒２９２においてズーム環２０２と係合する。直進筒２０３は、案内筒２０６に対して回転が規制されているので、ズーム環２０２が回転操作された場合、光軸Ｚ方向に移動する駆動力をズーム環２０２から受ける。

カム筒２０５は、それ自体の後端付近に配されたバヨネット爪２８６により、直進筒２０３の後端付近に係合する。バヨネット爪２８６は、直進筒２０３の内面に周方向に延在するバヨネット溝に係合するので、カム筒２０５は、光軸Ｚの周りに回転できる。しかしながら、直進筒２０３が光軸Ｚ方向に移動した場合は、直進筒２０３に連れ従って、カム筒２０５も光軸方向に移動する。換言すれば、カム筒２０５と直進筒２０３とは、光軸Ｚ方向に限って係合されている。

また、カム筒２０５は、それ自体の外周面に固定された係合部材２８５を通じて、ズーム環２０２の内面に光軸Ｚと平行に設けられた溝に係合する。これにより、ズーム環２０２が回転操作された場合、カム筒２０５も回転する。

既に説明した通り、ズーム環２０２が回転操作された場合、直進筒２０３は光軸Ｚ方向に移動し、カム筒２０５も直進筒２０３に連れ従って移動する。よって、ズーム環２０２が回転操作された場合、カム筒２０５は、光軸Ｚの周りに回転しつつ、光軸Ｚ方向に移動する。

また、ズーム環２０２が回転操作された場合、直進筒２０３およびカム筒２０５は、案内筒２０６に対しても移動することになる。案内筒２０６は、光軸Ｚの方向についてレンズユニット２００の前端側に向かって延在するので、カム筒２０５を内面側から支持すると共に、直進筒２０３の後端に設けられた直進キー２５５と係合する直進溝２８８により、直進筒２０３の回転を抑制する。

先筒２０４は、先端に第一レンズ群２１０のレンズ保持枠２１２を支持する。また、先筒２０４は、カムピン２８１等により直進筒２０３およびカム筒２０５に係合して双方から支持される。よって、直進筒２０３およびカム筒２０５が光軸Ｚ方向に移動する場合は、先筒２０４も連れ従って光軸Ｚ方向に移動する。

更に、ズーム環２０２が回転操作された場合、先筒２０４は、回転することなく光軸Ｚ方向に移動する直進筒２０３と、回転しつつ光軸Ｚ方向に移動するカム筒２０５との間で駆動されて、直進筒２０３およびカム筒２０５に対しても光軸Ｚ方向に移動する。これにより、先筒２０４の先端に保持された第一レンズ群２１０は、固定筒２０１から前方に大きく繰り出される。

このように、ズーム環２０２が回転操作された場合、第一レンズ群２１０、第二レンズ群２２０、第三レンズ群２３０および第四レンズ群２４０が、固定筒２０１に対してそれぞれ個別に移動する。これにより、ズーム環２０２の回転量に応じて、レンズユニット２００に形成された光学系の倍率が変化する。また、レンズユニット２００の変倍の範囲を超えてズーム環２０２が回転操作された場合、レンズユニット２００は短縮された沈胴状態になる。

図３は、レンズユニット２００の一部の分解斜視図である。図３には、ズーム環２０２、フレキシブル基板２５１、固定筒２０１、案内筒２０６、直進筒２０３およびカム筒２０５が示される。

ズーム環２０２は、レンズユニット２００において最外周に取付られ、固定筒２０１に対して回転する。ズーム環２０２の内面には、螺旋状の複数の凹状リード２９３が、第三凹リードの一例として設けられる。ズーム環２０２がレンズユニット２００に取り付けられた場合、凹状リード２９３は、第三凸リードの一例としての直進筒２０３のリード駒２９２と係合する。

また、ズーム環２０２には、ブラシ２５２が取り付けられる。ブラシ２５２は、ズーム環２０２に設けられた開口を通じて、レンズユニット２００の径方向内側に向かって付勢される。これにより、ブラシ２５２は、弾性を有し、ズーム環２０２と共に回転する電気的接点を形成する。

フレキシブル基板２５１は、固定筒２０１の外周面に沿って貼り付けられる。フレキシブル基板２５１の表面には、固定筒２０１の周方向に沿って複数の接点が設けられる。上記のブラシ２５２は、ズーム環２０２の回転と共にフレキシブル基板２５１上の接点のいずれかと導通して、ズーム環２０２の回転量を電気的に検出する。

固定筒２０１は、レンズ側マウント部２０８に結合される。よって、レンズユニット２００がカメラボディ３００に取り付けられた場合、固定筒２０１は、カメラボディ３００に対しても固定され、レンズユニット２００の動作の基準となる。

案内筒２０６は、径方向外側に向かって突出する複数の位置決め部２９５を有する。これにより、案内筒２０６は、固定筒２０１の内側において予め定められた位置に位置決めされ、固定筒２０１に対して固定される。案内筒２０６は、固定筒２０１に対して、例えばねじ止めで固定される。これにより、案内筒２０６は、固定筒２０１と一体となる。

図４は、案内筒２０６を単独で拡大して示す斜視図であり、案内筒２０６をやや後方から見上げた様子を示す。案内筒２０６の外周面には、２本一組で螺旋状に形成された凹状断面を有する凹状リード２９４が、第一凹リードの一例として複数組配される。これらの凹状リード２９４は、カム筒２０５の内面に第一凸リードの一例として設けられた凸状リード２５３と係合する。これにより、カム筒２０５が案内筒２０６に対して回転しつつ光軸Ｚ方向に移動する場合に、カム筒２０５の移動経路が案内される。

また、案内筒２０６の外周面には、光軸Ｚ方向に延在する直進溝２８８が配される。直進溝２８８は、直進筒２０３の後端に設けられた直進キー２５５と係合して、直進筒２０３の光軸Ｚ方向への移動を許容しつつ回転を規制する。

再び図３を参照すると、直進筒２０３は、カム筒２０５のバヨネット爪２８６と係合するバヨネット溝を内面に有する。バヨネット溝は、直進筒２０３の内面において周方向に延在すると共に、一部が光軸Ｚ方向に切り欠かれる。これにより、カム筒２０５の外側に直進筒２０３を装着した場合に、カム筒２０５のバヨネット爪２８６を、バヨネット溝の内部に光軸Ｚ方向に嵌めることができる。

また、直進筒２０３は、光軸Ｚ方向に設けられた直進溝２９７を有する。直進溝２９７は、先筒２０４の一部と係合して、先筒２０４の光軸Ｚ廻りの回転を規制する。

更に、直進筒２０３は、外周面の後端近傍に、複数のリード駒２９２を有する。リード駒２９２は、直進筒２０３の径方向外側に向かって突出する。なお、前方に繰り出された場合、直進筒２０３の外周面前端側はレンズユニット２００の外部に向かって露出する。よって、直進筒２０３の表面および前端は、溝、突起、切欠き等を設けずに平坦に仕上げられる。

組み立てられたレンズユニット２００において、案内筒２０６の径方向外側であって、直進筒２０３の内側には、カム筒２０５が配される。カム筒２０５の外周面後端近傍には、径方向外側に向かって突出する複数のバヨネット爪２８６が設けられる。

バヨネット爪２８６は、直進筒２０３の後端近傍の内面に、周方向に配されたバヨネット溝と係合する。これにより、カム筒２０５は、直進筒２０３に対する回転を許容されつつ、光軸Ｚ方向については、直進筒２０３に連れ従って移動する。

図５は、カム筒２０５を単独で拡大して示す斜視図であり、カム筒２０５をやや後方から見上げた様子を示す。カム筒２０５の外周面には、一対の駆動カム溝２９１と、単一の耐衝撃カム溝２９９とを組み合わせたカム溝群が複数配される。それぞれのカム溝群において、一対の駆動カム溝２９１は、単一の耐衝撃カム溝２９９を挟んで配される。

駆動カム溝２９１の一端は、カム筒２０５の光軸方向に端面につながる溝端開口部２９０をそれぞれ有する。一対の駆動カム溝２９１と１本の耐衝撃カム溝２９９がなす一組のカム溝群において、一本の駆動カム溝２９１と耐衝撃カム溝２９９は、溝端開口部２９０を共用する。これにより、カム筒２０５の薄肉部の面積を減らし、カム筒２０５の強度を向上させることができる。

また、カム筒２０５の内周面には、それぞれ複数の凸状リード２５３および駆動カム溝２５４が配される。レンズユニット２００において、凸状リード２５３は、既に説明した通り、案内筒２０６の凹状リード２９４に係合する。

駆動カム溝２５４は、光学部材と一体的に設けられたカムピンに係合する。より具体的には、第二レンズ群２２０を保持するレンズ保持枠２２２に設けられたカムピン、第四レンズ群を保持するレンズ保持枠２４２に結合された第二移動枠２０９に設けられたカムピンが、駆動カム溝２５４に係合する。

更に、カム筒２０５の外周面には、係合部材２８５がねじ止めされる。係合部材２８５は、カム筒２０５の径方向外側に向かって、カム筒２０５から突出する。係合部材２８５は、ズーム環２０２の内面に係合する。

なお、図５は係合部材２８５をカム筒２０５に取り付けた状態を示している。しかしながら、カム筒２０５に取り付けた係合部材２８５は、カム筒２０５の外周面から更に外側に突出する。このため、係合部材２８５を取り付けたまま、直進筒２０３等の内側に挿入することはできない。そこで、レンズユニット２００を組み立てる場合には、カム筒２０５を直進筒２０３等の内側に挿入した後に、係合部材２８５がカム筒２０５に取付られる。

図６は、係合部材２８５を単独で示す平面図である。係合部材２８５は、取付部２５６とリード部２５７とを有する。

取付部２５６は、カム筒２０５の外周面に倣った形状を有する面に、ねじ挿通穴２６１および回り止め穴２６２を有する。ねじ挿通穴２６１は、係合部材２８５をカム筒２０５の外周面に取り付ける場合に止めねじを挿通する。

回り止め穴２６２は、カム筒２０５の外周面に設けられた突起と嵌合して、係合部材２８５に回転モーメントが作用した場合に、係合部材２８５が回転することを防止する。これらの構造により、係合部材２８５は、取付部２５６をカム筒２０５の外周面に密着させた状態でねじ止めして、係合部材２８５とカム筒２０５とを一体化できる。
リード部２５７は、一端を取付部２５６と一体的に形成され、ズーム環２０２に設けられたリード溝と嵌合する形状を有する。リード部２５７が係合するリード溝は、ズーム環２０２に螺旋状に形成される。よって、それに係合するリード部２５７は、平行四辺形の平面形状を有する。

また、リード部２５７の他端は、取付部２５６から外側に張り出している。よって、係合部材２８５をカム筒２０５に取り付けた場合、リード部２５７の先端部は、カム筒２０５の外周面から離間した状態になる。これにより、取付部２５６にねじ挿通穴２６１を設けつつも、リード部２５７の十分な長さＢ_１を確保している。

再び図３を参照すると、組み立てられたレンズユニット２００において、カム筒２０５の径方向外側であって、直進筒２０３の内側には、先筒２０４の後端が挟まれる。先筒２０４は、第一レンズ群２１０のレンズ保持枠２１２を先端で支持する。

図７は、先筒２０４を単独で示す斜視図であり、先筒２０４をやや後方から見上げた様子を示す。先筒２０４は、外周面の後端近傍に、３本の直進駒２８２を有する。

３本の直進駒２８２は、先筒２０４の周方向について等間隔に配される。レンズユニット２００において、直進駒２８２は、直進筒２０３の内面に形成された直進溝２９７に係合する。これにより、先筒２０４の、直進筒２０３に対する回転が規制される。直進筒２０３も、案内筒２０６に対する回転を規制されているので、先筒２０４は、案内筒２０６に対しても回転が規制されることになる。

また、先筒２０４は、内面の後端近傍に、それぞれ複数のカムピン２８１および耐衝撃駒２８９を有する。３本の耐衝撃駒２８９は、先筒２０４の周方向について等間隔に配される。耐衝撃駒２８９の各々は、先筒２０４の径方向に対して平行に近い起立した周面を有する。また、耐衝撃駒２８９の各々における周面は、レンズユニットの光軸Ｚと直交する一対の平面を含む。

レンズユニット２００を組み立てる場合、先筒２０４のカムピン２８１および耐衝撃駒２８９は、カム筒２０５の溝端開口部２９０を通じて、駆動カム溝２９１および耐衝撃カム溝２９９に挿入される。カム筒２０５の駆動カム溝２９１に挿入されたカムピン２８１は、駆動カム溝２９１に常時接して、先筒２０４を位置決めすると共に駆動する。

カム筒２０５の耐衝撃カム溝２９９に挿入された耐衝撃駒２８９は、先筒２０４に力学的負荷がかからない場合は耐衝撃カム溝２９９のカム面から離間している。しかしながら、先筒２０４の先端が押された場合、レンズユニット２００に衝撃が加わった場合等には、耐衝撃カム溝２９９に当接して衝撃を分散させる。これにより、駆動カム溝２９１を保護すると共に、カムピン２８１の脱調を防止する。

なお、既に説明した通り、レンズユニット２００においては、フレキシブル基板２５１をスケールとし、ブラシ２５２を用いたエンコーダで固定筒２０１に対するズーム環２０２の相対移動量を計測して、ズーム環２０２の回転操作量を検出できる。これにより、カメラシステム１００の制御部３２２は、レンズユニット２００に設定された焦点距離を検知できる。

ここで、ユーザの操作によるズーム環２０２の回転量を大きくすることにより、操作量の検出精度を向上させることができる。ただし、ズーム環２０２に対する操作に応じて回転するカム筒２０５の回転量が大きくなると、カム筒２０５に形成された凸状リード２５３、駆動カム溝２９１および耐衝撃カム溝２９９個々の周方向の寸法が長くなる。このため、カム筒２０５に配置できる駆動カム溝２５４等の数および長さが制限される。

しかしながら、レンズユニット２００においては、ズーム環２０２の回転操作による回転量よりも、カム筒２０５の回転量を小さくすることにより、ズーム環２０２回転量検出精度を向上させつつ、カム筒２０５に多くの駆動カム溝２５４を配置している。

図８は、ズーム環２０２の外周面におけるレイアウトを示す展開図である。図中上側がレンズユニット２００の先端側に相当する。ズーム環２０２の内面には、２種類の凹状リード２９６、２９３が配される。

第二凹リードの一例として設けられた凹状リード２９６は、カム筒２０５に取り付けられた係合部材２８５のリード部２５７を第二凸リードの一例としてこれに係合する。よって、ズーム環２０２が回転操作された場合、ズーム環２０２の回転運動の一部が、係合部材２８５を通じてカム筒２０５に伝達される。

凹状リード２９３、２９６はいずれも螺旋状に形成されるが、光軸Ｘに対する傾きは相互に異なる。即ち、単独で配された凹状リード２９６は、レンズユニット２００の光軸Ｚに対して直交する平面Ｘ−Ｙに対して相対的に大きな角度αをなす。一方、平行に複数配された凹状リード２９３は、平面Ｘ−Ｙに対して相対的に小さな角度を有する。

このため、単一の凹状リード２９６は、複数箇所で凹状リード２９３と交差する。凹状リード２９６、２９３の交差点においては、凹状リード２９６、２９３の各々の側壁に他の凹状リード２９６、２９３の端部が開口する。しかしながら、単一の凹状リード２９６は、他の凹状リード２９３よりも深く形成される。これにより、凹状リード２９６による案内が交差点で途切れることが防止される。

また、凹状リード２９６に係合するリード部２５７の長さＢ_１は、交差点の開口の幅Ａ_１よりも十分に長い。よって、凹状リード２９６および係合部材２８５は、点接触あるいは線接触ではなく、常に面どうしの接触により係合する。これにより、凹状リード２９６は、全長にわたってリード部２５７を精度よく案内する。

なお、凹状リード２９６、２９３の交差点においては、凹状リード２９３においても、側壁に、幅Ａ_２の開口が生じる。凹状リード２９３には、直進筒２０３のリード駒２９２が係合する。そこで、直進筒２０３について次に説明する。

図９は、直進筒２０３の外周面におけるレイアウトを示す展開図である。図中上側がレンズユニット２００の先端側に相当する。直進筒２０３は、直進キー２５５、開口部２５８およびリード駒２９２を有する。

直進キー２５５は、案内筒２０６の直進溝２８８に係合して、直進筒２０３の回転を規制する。開口部２５８は、直進筒２０３の内側にカム筒２０５を組み込んだ場合に、カム筒２０５の表面の一部を露出させる。これにより、例えば、直進筒２０３の内側に組み込んだカム筒２０５に係合部材２８５を組み付けることができる。

即ち、係合部材２８５は、開口部２５８の端部に設けられた幅広の挿入部２５９において、取付部２５６をカム筒２０５の外周面にねじ止めして取り付けられる。取り付けられた係合部材２８５において、リード部２５７は、直進筒２０３の外周面側に差し出される。

よって、カム筒２０５が直進筒２０３に対して回転した場合、リード部２５７は、直進筒２０３の外周面に沿って移動する。このように、直進筒２０３においては、開口部２５８の面積を最小限にとどめて直進筒２０３の表面積を確保すると同時に、リード部２５７にも十分な長さＢ_１を確保している。

直進筒２０３において、リード駒２９２は、ズーム環２０２に複数平行して設けられた凹状リード２９３に係合する。よって、直進筒２０３には、ズーム環２０２における凹状リード２９３と同数のリード駒２９２が配される。

リード駒２９２の各々は、凹状リード２９３の側壁に倣った平行四辺形の平面形状を有する。よって、リード駒２９２および凹状リード２９３は、点接触あるいは線接触ではなく、面どうしの接触により係合する。

また、リード駒２９２の長手方向の長さＢ_２は、凹状リード２９３の側壁における開口の幅Ａ_２よりも十分に長い。よって、これにより、凹状リード２９６は、全長にわたってリード部２５７を精度よく案内する。

直進筒２０３において、リード駒２９２は直進筒２０３の後端近傍に配置されている。また、凹状リード２９３は、ズーム環２０２の内面前端まで延在している。よって、直進筒２０３を、その全長に近い長さまで繰り出すことができ、レンズユニット２００の変倍率を大きくできる。

このように、直進筒２０３においては、凹状リード２９３に係合するリード駒２９２が、直進筒２０３の周上に複数設けられているので、ズーム環２０２による直進筒２０３の位置決めが安定する。更に、直進筒２０３は、リード駒２９２の位置から光軸Ｚ方向に離間した最後端内面に設けられた複数の直進キー２５５において、案内筒２０６の直進溝２８８に係合する。よって、直進筒２０３の光軸Ｚに対する傾きがぶれることが防止される。

更に、直進筒２０３の固定筒２０１に対する傾きが安定するので、直進筒２０３に支持された先筒２０４の光軸に対する傾きが変化することも抑制される。よって、直進筒２０３および先筒２０４により２段階に伸筒しても、レンズユニット２００の光学性能が変化し難い。これにより、高い光学性能を安定して発揮する高倍率の変倍レンズユニットを提供できる。換言すれば、光学性能を維持しつつ、より変倍率の高いレンズユニット２００を形成できる。

図１０は、案内筒２０６の外周面におけるレイアウトを示す展開図である。図中上側がレンズユニット２００の先端側に相当する。案内筒２０６は、直進溝２８８および凹状リード２９４を有する。

案内筒２０６において、直進溝２８８は、各々が光軸Ｚ方向に延在して複数配される。螺旋状に形成された凹状リード２９４は、図中において、レンズユニット２００の光軸Ｚに対して直交する平面Ｘ−Ｙに対して角度γをなして傾斜する。また、凹状リード２９４は、互いに位相のずれた２本が対になり、更に、複数対が案内筒２０６に配される。このため、直進溝２８８の各々は、それぞれ２本の凹状リード２９４と交差する。

凹状リード２９４との交差点においては、直進溝２８８の側壁に凹状リード２９４の端部が開口する。しかしながら、直進溝２８８は、凹状リード２９４よりも深く形成されている。これにより、直進溝２８８の直進キー２５５に対する案内が交差点で途切れることが防止される。

また、直進溝２８８との交差点において、凹状リード２９４の側壁には直進溝２８８の端部が開口する。ここで、凹状リード２９４の長手方向について計ると、直進溝２８８端部の開口は幅Ａ_３を有する。

しかしながら、一対の凹状リード２９４は、案内筒２０６の周方向について互いに異なる位置にあるので、開口の位置も互いにずれている。よって、一対の凹状リード２９４による案内が同時になくなることは防止されている。

図１１は、カム筒２０５の内周面におけるレイアウトを外周面側から見た場合の展開図である。図中上側がレンズユニット２００の先端側に相当する。カム筒２０５は、内周面に、凸状リード２５３および駆動カム溝２５４を有する。

カム筒２０５の内周面においては、まず、複数の駆動カム溝２５４が配される。駆動カム溝２５４は、各々が複雑な形状を有し、カム筒２０５の内周面における占有面積が広い。一方、凸状リード２５３は、駆動カム溝２５４の隙間を縫って断続的に螺旋を描く。

ここで、凸状リード２５３はカム筒２０５の内周面から隆起して形成され、駆動カム溝２５４はカム筒２０５の内周面から陥没している。よって、凸状リード２５３と駆動カム溝２５４とを交差させることはできない。このため、駆動カム溝２５４と交差する区間では、凸状リード２５３が省かれている。

しかしながら、凸状リード２５３切片のうち短いものでも、図中に二点鎖線により示すように長さＢ_３を有する。この長さＢ_３は、図１０に示した凹状リード２９４の側壁に生じる開口の幅Ａ_３よりも十分に広い。よって、互いに係合する凸状リード２５３および凹状リード２９４は、点接触あるいは線接触ではなく、常に面どうしの接触により係合する。これにより、案内筒２０６の凹状リード２９４は、カム筒２０５の凸状リード２５３を、高精度を維持しつつ案内する。

また、凸状リード２５３のうちの一部は、カム筒２０５における後端側に配されている。よって、カム筒２０５が案内筒２０６から前方に繰り出された場合も、カム筒２０５は、多数の凸状リード２５３により案内筒２０６に対して係合する。よって、繰り出されたカム筒２０５は、案内筒２０６に対して精度よく位置決めされる。

上記のようなレイアウトを有するズーム環２０２、直進筒２０３、案内筒２０６およびカム筒２０５を有するレンズユニット２００において、ズーム環２０２が回転操作された場合、ズーム環２０２の凹状リード２９３にリード駒２９２で係合する直進筒２０３が、回転することなく光軸Ｚ方向に移動する。これにより、カム筒２０５は、直進筒２０３に連れ従って光軸Ｚ方向に移動する。

更に、カム筒２０５は、内周面の凸状リード２５３により案内筒２０６の凹状リード２９４に係合している。よって、直進筒２０３に連れ従って光軸Ｚ方向に移動した場合、カム筒２０５は、凹状リード２９４および凸状リード２５３のリード量に応じて、光軸Ｚの回りを回転する。

いま、ズーム環２０２の回転操作により生じる直進筒２０３の移動量をＸ_１［ｍｍ］、ズーム環２０２の回転量を回転角度によりＹ_１［°］とした場合、リード駒２９２のリードＺ_１［ｍｍ］は下記の式１に従って算出できる。よって、例えば、直進筒２０３の繰り出し量を３０［ｍｍ］、ズーム環２０２の回転量を１８０［°］と設定した場合、リード駒２９２のリードが６０［ｍｍ］となるようにすればよい。
Ｚ_１＝（Ｘ_１×３６０）／Ｙ_１ ・・・式１

一方、カム筒２０５について考えると、直進筒２０３が光軸Ｚ方向に移動量Ｘ_１［ｍｍ］まで移動した場合、カム筒２０５も同じ移動量まで移動する。よって、カム筒２０５の移動量をＸ_１［ｍｍ］とし、カム筒２０５の回転角をＹ_２［°］とした場合、案内筒２０６の凹状リード２９４のリードＺ_２［ｍｍ］は、下記の式２に従って算出できる。これにより、カム筒２０５の繰り出し量が３０［ｍｍ］の場合に、カム筒２０５の回転量を９０［°］にするには、凹状リード２９４のリードＺ_２が１２０［ｍｍ］となるようにすればよい。
Ｚ_２＝（Ｘ_１×３６０）／Ｙ_２ ・・・式２

上記のようにして算出されたリード量を有するリード構造においては、ズーム環２０２において直進筒２０３を駆動する凹状リード２９３の傾きβ（図８参照）が、案内筒２０６における凹状リード２９４の傾きγ（図１０参照）よりも小さい。よって、ズーム環２０２の回転量よりも、当該ズーム環２０２の回転により生じたカム筒２０５の回転量は小さくなる。

このように、レンズユニット２００においては、同じ繰り出し量を有する直進筒２０３およびカム筒２０５を、互いに異なる傾きを有する凹状リード２９３、２９４により駆動している。これにより、ズーム環２０２の回転量に対して、カム筒２０５の回転量を小さくすることができる。

よって、ズーム環２０２においては、ブラシ２５２およびフレキシブル基板２５１により形成したエンコーダのカウント値を大きくして、ズーム環２０２の回転量を精度よく検出することができる。また、カム筒２０５の回転量は、ズーム環２０２の回転量よりも小さいので、表面積の限られたカム筒２０５の周面において、個々の駆動カム溝２５４、２９１の長さを短縮できる。よって、カム筒２０５における駆動カム溝２５４、２９１のレイアウトの自由度を向上させることができる。

また、レンズユニット２００においてズーム環２０２が回転操作された場合、カム筒２０５は、係合部材２８５のリード部２５７により、ズーム環２０２の凹状リード２９６に直接に係合する。これにより、ズーム環２０２の回転は、カム筒２０５に効率よく伝達される。

ここで、凹状リード２９６のリードＺ_３［ｍｍ］は、下記の式３に従って算出することができる。具体的には、例えば、カム筒２０５の繰り出し量が３０［ｍｍ］の場合に、ズーム環２０２の回転量Ｙ_１［°］とカム筒２０５の回転量Ｙ_２［°］との差分（Ｙ_１−Ｙ_２）を９０［°］とするには、凹状リード２９６のリードＺ_３を１２０［ｍｍ］にすればよい。
Ｚ_３＝（Ｘ_１×３６０）／（Ｙ_１−Ｙ_２） ・・・式３

上記のようにして算出されたリード量を有するリード構造においては、ズーム環２０２においてリード部２５７に係合する凹状リード２９６が傾きα（図８参照）を有する。よって、ズーム環２０２の回転量よりも小さな回転量がカム筒２０５に伝達される。

このように、複数のリード構造を組み合わせることにより、光学部材の位置決め精度を高く保ったまま伸縮率が高いレンズ鏡筒を形成し、高倍率且つ高品質なレンズユニット２００を形成できる。

また、カム筒２０５を大型化することなく、ズーム環２０２の回転量を大きくすることができるので、回転量の検出精度も向上させることができるので、レンズユニット２００の小型化にも寄与する。

以上、交換可能なレンズユニット２００を備えたレンズ交換式一眼レフカメラを例にあげて説明したが、クイックリターンミラーを備えていないレンズ交換式の撮像装置であっても上記の構造を適用できる。更に、レンズユニット２００とカメラボディ３００が一体に形成されたカメラの他、カム機構により駆動する複数の光学部材を備えた望遠鏡、測量器、顕微鏡等においても上記の構造を適用できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００ カメラシステム、２００ レンズユニット、２０１ 固定筒、２０２ ズーム環、２０３ 直進筒、２０４ 先筒、２０５ カム筒、２０６ 案内筒、２０７ 第一移動枠、２０８ レンズ側マウント部、２０９ 第二移動枠、２１０ 第一レンズ群、２１２、２２２、２３２、２３２、２４２ レンズ保持枠、２２０ 第二レンズ群、２３０ 第三レンズ群、２４０ 第四レンズ群、２５１ フレキシブル基板、２５２ ブラシ、２５３ 凸状リード、２５４、２９１ 駆動カム溝、２５５ 直進キー、２５６ 取付部、２５７ リード部、２５８ 開口部、２５９ 挿入部、２６１ ねじ挿通穴、２６２ 回り止め穴、２７０ 送りねじ組立体、２７２ ステッピングモータ、２７４ 送りねじ、２７６ フレーム、２７８ ラック部材、２８１、２８３、２８４ カムピン、２８２ 直進駒、２８５ 係合部材、２８６ バヨネット爪、２８８、２９７ 直進溝、２８９ 耐衝撃駒、２９０ 溝端開口部、２９２ リード駒、２９３、２９４、２９６ 凹状リード、２９５ 位置決め部、２９９ 耐衝撃カム溝、３００ カメラボディ、３１０ シャッタユニット、３２０ 基板、３２２ 制御部、３２４ 画像処理部、３３０ 撮像素子、３３２ ローパスフィルタ、３４０ 表示部、３５０ ファインダ、３５２ フォーカシングスクリーン、３５４ ペンタプリズム、３５６ ファインダ光学系、３６０ ボディ側マウント部、３７０ ミラーユニット、３７１ メインミラー、３７２ メインミラー保持部、３７３ メインミラー回動軸、３７４ サブミラー、３７５ サブミラー保持部、３７６ サブミラー回動軸、３８０ 合焦光学系、３８２ 焦点検出センサ、３９０ 測光センサ

Claims (11)

1. 互いに係合する螺旋状の第一凸リードおよび第一凹リードの一方を有する、固定された案内筒と、
   互いに係合する螺旋状の第二凸リードおよび第二凹リードの一方を有し、ユーザの操作に応じて前記案内筒に対して回転する操作環と、
   前記第一凸リードおよび前記第一凹リードの他方と、前記第二凸リードおよび前記第二凹リードの他方とを有し、前記操作環から回転運動を伝達された場合に、前記操作環の回転量よりも回転量が少ない回転運動により光学部材を駆動する駆動筒とを備え、
   前記駆動筒は、互いに係合するカム溝およびカムピンの一方を有し、
   前記光学部材は、前記カム溝および前記カムピンの他方を有し、
   前記駆動筒の回転運動により、前記光学部材は、前記光学部材の光軸方向に駆動されるレンズ鏡筒。
2. 前記操作環は、前記第二凸リードおよび前記第二凹リードとは別に設けられた、互いに係合する螺旋状の第三凸リードおよび第三凹リードの一方を有し、
   前記第三凸リードおよび前記第三凹リードの他方を有し、前記操作環が回転した場合に、前記操作環から伝達された回転運動の一部を直進運動に変換して、前記光学部材の光軸方向に移動する直進筒を更に備える請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 互いに係合する螺旋状の第一凸リードおよび第一凹リードの一方を有する、固定された案内筒と、
   互いに係合する螺旋状の第二凸リードおよび第二凹リードの一方を有し、かつ、前記第二凸リードおよび前記第二凹リードとは別に設けられ、互いに係合する螺旋状の第三凸リードおよび第三凹リードの一方を有し、ユーザの操作に応じて前記案内筒に対して回転する操作環と、
   前記第一凸リードおよび前記第一凹リードの他方と、前記第二凸リードおよび前記第二凹リードの他方とを有し、前記操作環から回転運動を伝達された場合に、前記操作環の回転量よりも回転量が少ない回転運動により光学部材を駆動する駆動筒と、
   前記第三凸リードおよび前記第三凹リードの他方を有し、前記操作環が回転した場合に、前記操作環から伝達された回転運動の一部を直進運動に変換して、前記光学部材の光軸方向に移動する直進筒と
   を備えるレンズ鏡筒。
4. 前記第二凸リードは、前記直進筒に設けられた開口部を前記レンズ鏡筒の径方向に貫通して前記第二凹リードに係合する請求項３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記操作環において、前記第二凸リードおよび前記第二凹リードの前記一方は、前記第三凸リードおよび前記第三凹リードの前記一方よりも、前記光学部材の光軸に直交する面に対する傾きが大きい請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記第二凸リードは、前記操作環および前記駆動筒の一方に対して一部が密着した直接係合部と、前記直接係合部から前記第二凸リードの長手方向に連続し、且つ、前記操作環および前記駆動筒の一方から離間する延長係合部とを含む請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第二凸リードは、前記直進筒に設けられた開口部を前記レンズ鏡筒の径方向に貫通して前記第二凹リードに係合する請求項５または請求項６に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記駆動筒は、互いに係合するカム溝およびカムピンの一方を有し、
   前記光学部材は、前記カム溝および前記カムピンの他方を有し、
   前記駆動筒の回転運動により、前記光学部材は、前記光学部材の光軸方向に駆動され請求項３から請求項７までのいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記第一凸リードおよび前記第一凹リードのいずれかは、前記カム溝に横切られる区間で省かれており、且つ、前記第一凸リードと前記第一凹リードとが接している長さは、前記第一凸リードおよび前記第一凹リードの前記いずれかが前記カム溝に横切られて省かれた前記区間よりも長い請求項１または請求項２または請求項８に記載のレンズ鏡筒。
10. 前記案内筒に対する相対位置を固定された、エンコーダおよびスケールの一方と、
    前記操作環と共に移動する前記エンコーダおよび前記スケールの他方と
    を更に備え、前記エンコーダは、前記スケールに対する相対移動量を計測することにより前記操作環の回転量を検出する請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を備えた撮像装置。

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