JP6168900B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ本体に装着可能なレンズ鏡筒およびレンズ一体型のカメラなどの光学機器に関する。

ズームレンズでは、ズーム時に移動するレンズ群の質量が大きい場合や移動量が大きい場合、上向き或いは下向きでの撮影時に自重により意図しないズーミングが発生し、構図が変化してしまうことがある。また、ズーミング時に全長が変化するズームレンズでは、持ち運び時に勝手にズーミングして鏡筒が被写体側に伸長して、レンズを破損してしまう危険がある。そこで、特許文献１は、ズーム操作環と隣接してズーム操作力を調整する調整環を配置し、操作環と調整環の間に弾性部材を挟み、調整環の回転により弾性部材の操作環への付勢力を変動させて操作力を可変としている。また、特許文献２は、調整環内周部に設けたカム溝に付勢部材を係合させて、調整環の回転により付勢部材のカム筒への付勢力を変動させて操作力を可変としている。

特開昭６０−２４１００６号公報 実公平７−４９４５６号公報

従来、ズームレンズのズーム状態は、操作環に印字された指標と、操作環に隣接して回転しない部材に印字された指標線により表示していた。しかしながら、特許文献１では、操作環と調整環を隣接させて共に回転させるため、この方法が適用できず、ズーム状態を表示することができなくなった。特許文献２では、カム筒と調整環の間に固定部材を配置できるため、上記方法でズーム状態（変倍状態）を表示することができる。しかしながら、カム筒の端面に付勢部材を設けるスペースが必要となり、製品全長が長くなってしまう。また、カム筒が製品外表面近くにあることが前提となる。

本発明は、ズーム操作力の調整と変倍状態を表示可能なコンパクトな光学機器を提供することを例示的な目的とする。

本発明の光学機器は、被写体の光学像を形成する撮影光学系を備えた光学機器であって、前記撮影光学系の光軸周りの回転操作が可能で、回転操作されると前記撮影光学系の一部を前記撮影光学系の光軸方向に移動して焦点距離を変更する操作部材と、前記光軸周りの回転操作が可能で、回転操作されると前記操作部材へ加わる押圧力を変化させることによって前記操作部材を回転操作するための操作力を変更する調整部材と、前記光軸周りに回転しないように構成され、前記操作部材と前記調整部材との間に配置される部分を有する指標部材と、を有し、前記操作部材には複数の変倍状態が表わされ、前記指標部材の前記部分には前記複数の変倍状態の一つを選択する指標が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ズーム操作力の調整と変倍状態を表示可能なコンパクトな光学機器を提供することができる。

本実施形態のレンズ鏡筒の断面図とその部分拡大図である。 図１に示すレンズ鏡筒の分解斜視図である。 図１に示すレンズ鏡筒の進退環とズーム調整環の分解斜視図である。 図１に示すレンズ鏡筒の一部の斜視図である。 図１に示すレンズ鏡筒の部分拡大側面図である。 図１に示すレンズ鏡筒の部分拡大断面図である。

図１（ａ）は、本実施形態のレンズ鏡筒（光学機器）の断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分拡大断面図である。図２はレンズ鏡筒の分解斜視図である。図３は、進退環９とズーム調整環１０の分解斜視図である。図４はレンズ鏡筒の一部の斜視図である。図５は、レンズ鏡筒の部分拡大側面である。図６は、本実施形態のレンズ鏡筒の部分拡大断面図である。本発明の光学機器は、レンズ一体型のカメラであってもよい。

レンズ鏡筒は、Ｌ１〜Ｌ６の６つのレンズ群からなる撮影光学系を備える。撮影光学系は、被写体の光学像を形成する。撮影光学系は焦点距離を変更する変倍機能を有する変倍光学系である。合焦時には、レンズ群Ｌ６が光軸方向に移動して焦点調節するフォーカスレンズである。ズーミング時には、レンズ群Ｌ１及びＬ３、Ｌ４，Ｌ６が光軸方向に移動してズーミングを行う。このように、２つ以上（本実施形態では３つ）のレンズ群が光軸方向に移動するズームレンズは、質量が大きく自重によるズーミングのずれが発生し易い。

レンズ鏡筒の固定部として、カメラボディに装着するためのマウント１、外観部材である固定筒２、レンズ保持枠を保持する案内筒３が設けられている。案内筒３は、可動レンズ群Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４を保持して、各々光軸方向の移動をガイドするための直進溝が、円周方向に等間隔に各々３ヶ所ずつ設けられている固定部材である。

４はカム筒であり、撮影光学系の少なくとも一部である可動レンズ群Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６の駆動軌跡を規定するカム溝が、円周方向に等間隔に各々３ヶ所ずつ設けられている。カム筒４の内周には、固定レンズ群Ｌ２、Ｌ５が配置されるが、これらは各々の群に付設されたカラー部材を介して案内筒３に固定されている。

案内筒３の外周には、レンズ群Ｌ１を保持する保持筒７が配置されている。保持筒７に付設されたカラー部材が案内筒３の直進溝、カム筒４のカム溝に係合し、これにより保持筒７は、案内筒３に対して光軸方向移動可能かつ回転不能に保持されている。

カム筒４の内周には、レンズ群Ｌ３、Ｌ４が配置され、各々のレンズ群に付設されたカラー部材が案内筒３の直進溝、カム筒４のカム溝に係合し、これによりレンズ群Ｌ３，Ｌ４は、案内筒３に対して光軸方向移動可能かつ回転不能に保持されている。

５は、フォーカス回転筒であり、フォーカス回転筒５は直進溝が円周方向に等間隔に３ヶ所設けられている。６はフォーカスモーターユニットであり、フォーカスモーターユニット６の出力キー（不図示）がフォーカス回転筒５の一部と係合している。そして、可動レンズ群Ｌ６に付設されたカラー部材がフォーカス回転筒５の直進溝、カム筒４のカム溝と係合している。

以上の構成により、フォーカスモーターユニット６によりフォーカス回転筒５に回転力が与えられると、可動レンズ群Ｌ６が光軸方向に進退する。

ズーム操作環８は案内筒３に径嵌合し、バヨネット爪８ｃと案内筒３の周溝３ｈでバヨネット結合して光軸方向の位置を規制され、撮影光学系の光軸周りに所定量だけ回転可能に案内筒３に保持されている。ズーム操作環８は不図示の連結キーによりカム筒４と連結されている。ズーム操作環８が回転操作されるとカム筒４が同じ量だけ回転し、撮影光学系の一部（レンズ群Ｌ３，Ｌ４）を光軸方向に移動して焦点距離を変更する。ズーム操作環８は、ズーム時にユーザによって回転操作される操作部材であるが、本実施形態のような完全な環でなくてもよい。ズーム操作環８の一部は進退環９に挿入される。

進退環（指標部材）９は、その内周がズーム操作環８の外周８ａと嵌合し、内周側に設けた突起９ａが案内筒３の直進溝３ｅと進退環の光軸周りの回転を規制するように係合して、光軸方向のみ進退可能に保持されている。進退環９のマウント側を向いた光軸に対して直交した面の一部には図３に示す斜面９ｂは、光軸周りの回転方向に徐々に光軸方向の高さが連続的に変化するような斜面になっており、周方向に３箇所形成されている。進退環９は、光軸周りに回転しないように構成されており、本実施形態では、光軸方向に移動可能に構成されている。本実施形態のような完全な環でなくてもよい。進退環９の一部はズーム調整環１０に挿入される。

ズーム調整環１０は、回転操作されるとズーム操作環８に加わる押圧力を変更することによってズーム操作環８を操作するための操作力を変更する調整部材である。ズーム調整環１０は、その内周１０ｆが案内筒３の外周面３ｇと径嵌合し、ズーム調整環１０の突起１０ｃ（例えば３箇所）と案内筒３の周溝３ｆとでバヨネット結合して光軸方向の位置を規制され、光軸周りに所定量だけ回転操作が可能なように保持されている。ズーム調整環１０の光軸に対して直交する面１０ａの一部には図３に示す斜面１０ｂが形成されている。斜面１０ｂは面１０ａに対して、光軸周りの回転方向に徐々に光軸方向の高さが連続的に変化するような斜面になっており、周方向に３箇所形成されている。斜面１０ｂは、進退環９の斜面９ｂと当接する。

図２、４（ａ）に示すように、案内筒３の外周部には圧縮バネとしてのクリックバネ１５（１５−１、１５−２）がビス固定されており、クリックバネ１５の先端部１５−１ａがズーム調整環１０の凹部１０ｄ−１に嵌っている（状態１）。この構成により、ズーム調整環１０をマウント側から見て時計回りに回転させると、先端部１５ａが凹部１０ｄ−１から抜け出し、凹部１０ｄ−２（状態２）に係合する。更に回転させると凹部１０ｄ−２から抜け出して凹部１０ｄ−３（状態３）に係合し、更には凹部１０ｄ−４（状態４）に係合する。

なお、クリックバネは、案内筒３とズーム調整環１０の一方に固定されればよく、複数の凹部は案内筒３とズーム調整環１０の他方に設けられ、クリックバネと係合すると共にクリックバネにより付勢力が加えられれば足りる。この結果、ズーム調整環１０が回転操作されるとクリックバネが凹部に係合する際にクリック感を与える。

本実施例では、クリックバネ１５を異なる位相に２箇所配置し、それぞれのクリックバネ１５と関係を持つズーム調整環１０の凹部１０ｄ−１〜４が２セット用意されている。クリックバネ１５は１つでもよいし、３つ以上としてもよい。その場合は、それに対応するズーム調整環１０の凹部のセット数を加減すればよい。これにより、ズーム調整環１０の回転時にクリック感を持たせると同時に、各回転位置に安定して保持することができる。

ズーム調整環１０は、図４（ｂ）に示すように、案内筒３に固定されたビス１６とズーム調整環１０の切り欠き１０ｅにより、所定角度の範囲内で回転量が規制されている。回転規制は、ズーム調整環１０の調整状態の状態１〜状態４の範囲以上にズーム調整環１０が回転できるように設定されている。

ズーム操作環８の端面８ｂと進退環の光軸に対して直交する面９ｃの間には、波ワッシャー１１と、波ワッシャー１１の付勢力を安定してズーム操作環８に伝えるための円環１２が配置されている。

波ワッシャー（弾性部材）１１は光軸方向の付勢力（押圧力）を円環１２に与える弾性部材であるが、ゴムなど他の弾性部材に置換されてもよい。波ワッシャー１１は本実施例ではズーム操作環８と進退環９の間に配置されているが、進退環９とズーム調整環１０の間に配置されていてもよい。後者の場合、ズーム調整環１０は案内筒３にヘリコイド接続される。本実施形態では、ズーム操作環８、進退環９およびズーム調整環１０はカム筒４の周りに設けられ、波ワッシャー１１による押圧力をカム筒４ではなくズーム操作環８に及ぶようにしているので、特許文献２よりもレンズ鏡筒をコンパクトにすることができる。但し、本発明は、波ワッシャー１１がない摩擦クラッチのような構成でもよい。即ち、ズーム調整環１０を回転操作されることによりズーム操作環８に加えられる押圧力が変化すれば足りる。

円環１２は、その内周１２ｂが案内筒３の外周面３ｇと径嵌合し、内周側に設けた突起１２ａが案内筒３の直進溝３ｅと光軸周りの回転を規制するように係合し、光軸方向のみ進退可能に保持されている。波ワッシャー１１が円環１２を前方に付勢する力（押圧力）により、円環１２の前面１２ｃは、ズーム操作環８の後面８ｂと常に密着した状態になっている。

フォーカス操作環１３は、案内筒３に対して径嵌合し、光軸方向にバヨネット結合して光軸方向の位置を規制され、光軸周りに回転可能に保持されている。そして、その端部がフォーカスモーターユニット６の一部と係合して、マニュアルフォーカス操作が可能になっている。

次に、ズーム操作力を調整する方法について説明する。

波ワッシャー１１は、円環１２と進退環９の間に挟まれた状態で組付けられ、常に圧縮された状態になっている。つまり、進退環９を常にマウント側に付勢する力が働いており、進退環９の斜面９ｂとズーム調整環１０の斜面１０ｂは常に密着した状態になっている。

ズーム調整環１０の回転位置が、状態１にある場合、進退環９の斜面９ｂとズーム調整環１０の斜面１０ｂの周方向の接触位置の関係により、双方が光軸方向の位置関係で最も近づいた状態となる。つまり、進退環９が最もマウント側に位置することになり、円環１２と進退環９とに挟まれた波ワッシャー１１の圧縮量は最も少ない。

ズーム調整環１０の回転角度位置を状態２から状態３，状態３から状態４に遷移させるとそれにつれて、進退環９が光軸方向においてズーム調整環１０と遠ざかる方向に移動し、波ワッシャー１１の圧縮量は大きくなっていく。

波ワッシャー１１の圧縮量が大きくなると、波ワッシャー１１が円環１２をレンズ前方に付勢する力が大きくなり、円環１２の前面１２ｃがズーム操作環８の後面８ｂを押す力も大きくなる。

ズーム操作環８の後面８ｂを押す力の大小により、後面８ｂと円環１２の前面１２ｃの摩擦力、バヨネット面８ｃ−１と案内筒３の面３ｈ−１との摩擦力が変化し、ズーム操作環８の回転操作に必要な操作力が変化する。

本実施形態はズーム調整環１０が光軸周りに回転操作されると、進退環９を前記光軸方向に移動させ、ズーム操作環８との相対位置を変えているが、ズーム調整環１０と進退環９の両方を光軸方向に移動させ、ズーム操作環８との相対位置を変えてもよい。後者の場合、ズーム調整環１０は案内筒３にヘリコイド接続される。

図５は、レンズ鏡筒の部分拡大側面図であり、ズーム操作環８の目盛８ｄ、進退環９の指標９ｄ、指標９ｅとズーム調整環１０の目盛１０ｄを示している。ズーム操作環８の目盛８ｄは、複数の（ここではＷ，Ｘ，Ｙ，Ｚの４つの）変倍状態（ズーム状態）を表しており、それぞれズーム操作環８に表記された焦点距離情報を表している。進退環９の指標９ｄは、複数の変倍状態の一つを選択する指標であり、指標９ｄが選択する目盛８ｄが現在の焦点距離状態となる（図５では焦点距離はＷの状態を示す）。ズーム調整環１０の目盛１０ｆは、複数の（ここでは１，２，３，４の４つの）ズーム操作力の状態を表しており、数が増えるに従ってズーム操作力が増大する。進退環９の指標９ｅは、複数のズーム操作力の一つを選択する指標であり、指標９ｅが選択する目盛１０ｆが現在のズーム操作力となる（図５では操作力は１の状態を示す）。

進退環９は、ズーム調整環１０が状態１〜４のどの位置にいても光軸方向の移動のみに規制されているため、常に指標９ｄはズーム操作環８の焦点距離状態を正しく示すことができる。

ズーム操作環８の操作力を、ズーム調整環１０の状態１においては軽く、状態２，３，４としていくにつれて重くすることが可能となる。また、ズーム操作環８とズーム調整環１０の間に進退環９を設けたので、ズーム操作環８に表記したズーム目盛を進退環９の指標により示すことが可能となる。

図６に示すように、面３ｈ−１、バヨネット面８ｃ−１、後面８ｂ、円環１２の前面１２ｃ、波ワッシャー１１、周面９ｃ、斜面９ｂ、斜面１０ｂのそれぞれの一部が、光軸からの距離が等しくなるように構成されている。図６の破線Ａを含む面で力が伝達される。これにより、ズーム調整環１０が回転操作されると、進退環９が受ける移動力、進退環９が波ワッシャー１１を押す力、円環１２を介してズーム操作環８を押す力、ズーム操作環８の押し力を受ける面３ｈ−１が光軸と平行に作用する。このため、各部材が押圧力により変形するのを極力抑え、光軸と平行に各部材間を力が伝わり易くなっており、ズーム操作環８の操作時にスティックスリップが起き難くなっている。

本実施形態では、ズーム調整環１０回転時のクリック感を得る位置を状態１〜４の４種類に設定したが、４種類に限定されるものではない。例えば、最も操作力が軽くなる位置（状態１）と最も重くなる位置（状態４）のみクリック感を設けてもよい。この場合、クリック感を持たせない領域でもズーム調整環１０を任意の回転位置にすることで、適度なズーム操作環８の操作力を得ることが可能となる。

本実施形態では、進退環９が最もマウント側に位置する時（状態１）においても、波ワッシャー１１を圧縮する設定になっている状態を説明した。しかしながら、状態１においては波ワッシャーの位置する隙間（円環１２と進退環９とで作る光軸方向の空間）を波ワッシャーの自然厚と同じとして圧縮しない設定とすれば、更にズーム操作力を軽いものとすることが可能となる。

本実施形態では、進退環９の指標９ｃと指標９ｄに分けたが、２つに分ける必要は必ずしもなく、それぞれを共通に一つとしてもよい。また、指標は線ではなく矢印など別のものであってもよい。

本実施形態では、ズーム調整環１０が光軸方向の位置を変えず、定位置回転して、端面カムにて進退環９との間隔を変化させ、波ワッシャー１１の圧縮量を変化させる構成とした。しかしながら、本発明は、ズーム調整環１０と進退環９を平面で接触させて、ズーム調整環１０が案内筒３に対して回転繰出しする機構としてもよい。その場合、ズーム調整環１０が進退環９と一体となって光軸方向に移動する。このように進退環９を移動させて、波ワッシャー１１の圧縮量を変化させる構成としても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、進退環９の進退機構は、進退環９とズーム調整環１０に設けた斜面９ｂ、１０ｂ同士が接する設定としたが、一方が斜面であれば、他方は斜面である必要は必ずしもない。例えば、一方は、球状或いは半円柱状の突起形状であっても良く、その場合は、球状突起の場合は、他方側の斜面に対して点接触、円弧状突起の場合は他方側の斜面に対して線接触になる。波ワッシャー１１の加圧力が大きい場合には、極力接触面が多くなる選択をし、加圧力が小さい場合は接触面が少ないものを選択するなど使い分けてもよい。

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

本発明は、一眼レフデジタルカメラやミラーレスカメラなどのカメラ本体に装着可能なレンズ鏡筒およびデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのレンズ一体型のカメラに適用することができる。

８…操作環（操作部材）、９…進退環（指標部材）、１０…ズーム調整環（調整部材）、８ｄ…目盛、９ｄ…指標

Claims (14)

1. 被写体の光学像を形成する撮影光学系を備えた光学機器であって、
   前記撮影光学系の光軸周りの回転操作が可能で、回転操作されると前記撮影光学系の一部を前記撮影光学系の光軸方向に移動して焦点距離を変更する操作部材と、
   前記光軸周りの回転操作が可能で、回転操作されると前記操作部材へ加わる押圧力を変化させることによって前記操作部材を回転操作するための操作力を変更する調整部材と、
   前記光軸周りに回転しないように構成され、前記操作部材と前記調整部材との間に配置される部分を有する指標部材と、
   を有し、
   前記操作部材には複数の変倍状態が表わされ、前記指標部材の前記部分には前記複数の変倍状態の一つを選択する指標が形成されることを特徴とする光学機器。
2. 前記操作部材と前記指標部材、あるいは前記指標部材と前記調整部材の間に設けられ、前記押圧力を加える弾性部材を更に有し、
   前記調整部材が前記光軸周りに回転操作されると、前記弾性部材から前記操作部材へ加わる押圧力が変化することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記指標部材は、前記撮影光学系の光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記調整部材が前記光軸周りに回転操作されると、前記指標部材または前記調整部材と前記指標部材の両方を前記光軸方向に移動させ、前記操作部材との相対位置を変えることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記撮影光学系の少なくとも一部を保持し、前記操作部材と係合する固定部材と、
   前記固定部材と前記調整部材の一方に固定された圧縮バネと、前記固定部材と前記調整部材の他方に設けられ、前記圧縮バネと係合すると共に前記圧縮バネにより付勢力が加えられる複数の凹部と、
   を有し、
   前記調整部材が回転操作されると前記圧縮バネが前記凹部に係合する際にクリック感を与えることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の光学機器。
6. 前記調整部材と前記指標部材の一方には斜面が設けられ、前記調整部材と前記指標部材の他方には前記斜面と当接する点または面が設けられ、前記調整部材が回転されると前記調整部材と前記指標部材の間隔を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の光学機器。
7. 前記押圧力は前記光軸と平行に作用することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１に記載の光学機器。
8. 前記調整部材には複数の操作力の状態が表わされ、前記指標部材の前記部分には前記複数の操作力の状態の一つを選択する指標が形成されることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の光学機器。
9. 前記弾性部材は波ワッシャーであることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
10. 前記撮影光学系の前記一部を保持し、前記操作部材に連結され、前記操作部材が回転操作されると回転するカム筒を更に有し、
    前記操作部材、前記指標部材および前記調整部材は前記カム筒の周りに設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の光学機器。
11. 前記指標部材の一部は前記調整部材に挿入され、前記操作部材の一部は前記指標部材に挿入されることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の光学機器。
12. 前記押圧力を受けて前記操作部材に伝える円環を更に有することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の光学機器。
13. 前記光学機器はカメラ本体に装着可能なレンズ鏡筒であることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の光学機器。
14. 前記光学機器は前記撮影光学系と前記操作部材と前記調整部材と前記指標部材が設けられたレンズ鏡筒とカメラ本体とが一体になっている撮像装置であることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の光学機器。