JP6234205B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズを保護するためのレンズバリアを備えた光学機器に関する。

従来、撮影時に撮像装置本体から繰り出し、収納時に本体内へ沈胴するレンズ鏡筒が提案されている。このようなレンズ鏡筒は、複数の直進筒と回転筒を組み合わせて、レンズ群を光軸方向へ進退するように構成され、この沈胴機構と連動して、収納位置ではレンズ前面を覆い、使用時にはレンズ前面から退避する様々な構成のレンズバリア機構を備えている。

レンズバリア機構では、レンズ全面を有効に覆うため、光学系の有効光路範囲とレンズ鏡筒の径によってバリアを構成するバリア羽根の枚数が選択されてきた。これは鏡筒径と光学系の有効光路範囲の差の羽根収納部に収納できる羽根の寸法に限界があるためで、同じ鏡筒径の場合、光学系の有効光路範囲が大きいほど多くのバリア羽根を必要としてきた。

ところで、レンズ鏡筒の小型化を考慮したとき、例えば、バリア羽根を複数重ねた構成にすると、その分光軸方向のスペースが必要となってしまう。また、レンズ鏡筒の構成上、沈胴長の短縮を図るためにカム筒もしくはそれと連動する直進筒の光軸方向の長さをできるだけ長く設定したとき、カム筒および直進筒がバリア機構を構成する１群筒のスペースに侵入することが考えられる。そのため、バリア機構を構成する部品のスペースに制約が生まれる。よって、バリア機構およびレンズ鏡筒の小型化を目指すにあたり、バリア機構の構成部品の効率的な配置が要求される。

例えば、特許文献１では、複数の重なりあったバリア羽根を、バリア羽根から撮像面側への曲げ部と羽根の厚さを利用した係止部で連動させることで薄型化を可能としている。

特開２０１２−１５０１７３号公報

しかしながら、特許文献１では、バリア羽根とバネを光軸方向へ積層するように配置しているため、光軸方向への小型化が阻害されている。

このような課題を鑑みて、本発明は、バリア機構の小型化、特に光軸方向の薄型化を図り、光学機器を光軸方向に小型化することを目的とする。

本発明の一側面としての光学機器は、被写体からの光を結像する光学系と、開口部を遮蔽する第１の遮蔽部を備えた第１の羽根部材と、開口部を遮蔽する第２の遮蔽部を備え、前記第１の羽根部材の前記被写体側に重ねて配置された第２の羽根部材と、前記第１の羽根部材および前記第２の羽根部材を開閉駆動させる駆動部材と、前記駆動部材を付勢する付勢部材と、を有し、前記第１の遮蔽部と前記付勢部材は、前記光学系の光軸に垂直な面上に配置され、前記付勢部材は、光軸方向から見て、前記第２の遮蔽部の開閉駆動領域内に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、バリア機構の小型化、特に光軸方向の薄型化を図り、光学機器を光軸方向に小型化することができる。

本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の断面図（撮影状態）である。 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の断面図（沈胴状態）である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 固定筒ユニットの分解斜視図である。 第１カム筒ユニットの分解斜視図である。 第２カム筒ユニットの分解斜視図である。 １群筒ユニットの外観斜視図である。 １群筒ユニットの分解斜視図である。 バリア駆動リングを被写体側から見た図である。 バリア羽根を像面側から見た図である。 １群筒ユニットのバリア機構を示した図である。 １群筒ユニットとバリア動作をさせる第２直進筒を示した図である。 図１０（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 図１０（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 １群キャップと１群筒が係合するときの説明図である。

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、図１Ａ、図１Ｂ、図２を用いて、本発明を実施した光学機器の一例であるレンズ鏡筒の構成について説明する。図１Ａは、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の断面図（撮影状態）である。図１Ｂは、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の断面図（沈胴状態）である。図２は、レンズ鏡筒の分解斜視図である。

レンズ鏡筒は、３段式の沈胴構成となっており、撮影時と沈胴時で鏡筒全長を変化させることができる。レンズ鏡筒は、３群の撮影レンズ群で構成される。１群レンズ１１は１群筒５１に、２群レンズ１２は２群ホルダ７１に、３群レンズ１３は３群ホルダ７２に保持されている。２群ホルダ７１内には、シャッターユニット７１ａが備えられている。

次に、レンズ鏡筒の各段の構成を説明する。

図３を用いて、固定筒ユニット２０について説明する。図３は、固定筒ユニット２０の分解斜視図である。固定筒ユニット２０は、固定筒２１とセンサーホルダ２２で構成される。

固定筒２１の内側には、直進溝２１ａ、カム溝２１ｂが形成されている。センサーホルダ２２は、撮像素子１４を保持している。また、センサーホルダ２２は、ズーム駆動源であるモータとその動力を伝達するギアを収納したギアボックス８１を有している。ギアボックス８１内のギアが出力ギア８２とかみ合うことで、動力を後述の第１カム筒３１に伝達する。さらに、センサーホルダ２２は３群ホルダ７３を駆動するＡＦモータユニット８４を備えている。

図４を用いて、レンズ鏡筒の１段目である第１カム筒ユニット３０について説明する。図４は、第１カム筒ユニット３０の分解斜視図である。第１カム筒ユニット３０は、第１カム筒３１と第１直進筒３２で構成される。

第１カム筒３１の内側には、光軸と垂直な方向へ一様に切欠かれた溝部３１ａと直進溝３１ｄが形成されている。また、外側には、出力ギア８２と噛み合うギア３１ｂ、カムピン３１ｃが設けられている。カムピン３１ｃは固定筒２１に形成されたカム溝２１ｂと係合しているため、第１カム筒ユニット３０はカム溝２１ｂの軌跡に沿って光軸方向へ移動する。

第１直進筒３２は、３か所に設けられた係合部３２ａが第１カム筒３１に形成された溝部３１ａと係合することで、第１カム筒３１と光軸方向へ一体的に移動可能となっている。また、第１直進筒３２は、外周部に直進キー３２ｂを有し、内周部に直進溝３２ｃ、カム溝３２ｄが形成されている。直進キー３２ｂと固定筒２１の直進溝２１ａが係合するので、第１直進筒３２は直進ガイドされる。

図５を用いて、レンズ鏡筒の２段目である第２カム筒ユニット４０について説明する。図５は、第２カム筒ユニット４０の分解斜視図である。第２カム筒ユニット４０は、カバー筒４１、第２カム筒４２、第２直進筒４３および直進板４４で構成される。

カバー筒４１は、内側に３か所均等に配置された係合部４１ａを有する。係合部４１ａが第２カム筒４２の係合部４２ｅと係合することで、カバー筒４１は第２カム筒４２に保持される。

第２カム筒４２は、外側にカム溝４２ａが形成され、カムピン４２ｂおよび回転伝達突起４２ｃを有する。また、内側にカム溝４２ｄが形成されている。カム溝４２ａは１群筒５１のカムピン５１ａと係合するので、１群筒５１はカム溝４２ａの軌跡に沿って進退する。回転伝達突起４２ｃは第１カム筒３１に形成された直進溝３１ｄと係合するので、第２カム筒４２は第１カム筒３１と共に回転する。カム溝４２ｄは２群ホルダ７１のカムピン（不図示）と係合し、２群レンズ１２はカム溝４２ｄの軌跡に沿って進退する。

第２直進筒（直進部材）４３は、２群ホルダ７１の直進規制を行う直進ガイド溝４３ａとフランジ４３ｂを有する。フランジ４３ｂの外周部には、１群筒５１に形成された直進溝５１ｊと係合して直進規制を行う直進キー部４３ｃを有する。また、内周部には突起４３ｄが設けられている。突起４３ｄは直進板４４に設けられた係合部４４ｂと係合することで、第２直進筒４３は直進板４４と結合し、第２カム筒４２に対して挟持される。そのため、第２直進筒４３は、第２カム筒４２と光軸方向へ一体的に移動する。

直進板４４は、第１直進筒３２に形成された直進溝３２ｃとの係合部４４ａを有する。直進溝３２ｃと係合部４４ａとが係合しているので、直進板４４およびそれに結合した第２直進筒４３は直進ガイドされる。

図６と図７を用いて、１群筒ユニット５０およびバリア機構について説明する。図６は１群筒ユニット５０の外観斜視図であり、図６は１群筒ユニット５０の分解斜視図である。１群筒ユニット５０は、１群筒（保持部材）５１、２組のバリア羽根５２、５３、１群キャップ５４、バリア駆動リング５５およびバネ５６で構成される。

バリア羽根（第１の羽根部材）５２とバリア羽根（第２の羽根部材）５３は、光軸方向へ重ねられている。１群レンズ１１に近い方がバリア羽根５２であり、１群レンズ１１に遠い方がバリア羽根５３である。バリア羽根５２、５３は、それぞれ１群筒５１に設けられた軸５１ｂにそれぞれ嵌合する。

１群キャップ５４は、バリア羽根５２、５３の被写体側に配置され、１群筒５１に対して係合可能となっている。

バリア駆動リング（駆動部材）５５は、バリア羽根５２、５３の像面側に配置され、１群筒５１と嵌合し、光軸中心に回転可能となっている。

バネ（付勢部材）５６は、バリア羽根５２とバリア駆動リング５５との間にそれぞれ掛けられている。バネ５６によって、バリア駆動リング５５は、バリア羽根５２を開状態に保つような回転力が与えられる。バネ５６には、例えば、コイルスプリングが用いられる。

図８は、バリア駆動リング５５を被写体側から見た図である。バリア駆動リング５５は、１８０度対称に配置された羽根駆動部５５ａとバネ５６を保持するバネ掛け５５ｂを有する。また、１群筒５１のバヨネット部（規制部）５１ｃに対してバヨネット結合をして光軸方向への位置規制を行う凸部５５ｃ、駆動片５５ｄおよびバリア羽根５２の摺動面５２ｆと摺動する凸状の摺動部５５ｅを有する。

図９は、バリアが閉状態のときのバリア羽根５２、５３を像面側から見た図である。バリア羽根５２は、１群筒５１の軸５１ｂに嵌合する嵌合部５２ａ、バネ５６を保持するバネ掛け５２ｂ、当接部５２ｃ、係合部５２ｄおよび端面５２ｅを有する。また、バリア羽根５３は、１群筒５１の軸５１ｂに嵌合する嵌合部５３ａ、バリア羽根５２の係合部５２ｄと係合する係合部５３ｂおよびバリア羽根５２の端面５２ｅと係合する短辺開口部の外側端部にある係合部５３ｃを有する。

次に、バリア機構の動作について説明する。

図１０は、１群筒ユニット５０のバリア機構を示した図である。図１０（ａ）は開状態、図１０（ｂ）は閉状態、図１０（ｃ）は閉状態から開状態に移行する状態を示している。なお、図中、１群キャップ５４は、省略している。図１１は、１群筒ユニット５０とバリア動作をさせる第２直進筒４３を示した図である。

本実施形態のバリア機構では、第２直進筒４３の斜面部４３ｅとバリア駆動リング５５の駆動片５５ｄとが係合することにより、バリア駆動リング５５が光軸中心に回転可能となっている。

図１０（ｂ）の閉状態から図１０（ｃ）の状態に移行するとき、バリア駆動リング５５が図１０中の時計回り方向に回転する。このとき、バリア駆動リング５５の羽根駆動部５５ａがバリア羽根５２の当接部５２ｃと当接しながら、バリア羽根５２を１群筒５１の軸５１ｂ中心に回転させる。また、バリア羽根５２の外形に形成された端面５２ｅとバリア羽根５３の係合部５３ｃが当接する。この状態からバリア羽根５２が開状態となる方向へ回転すると、バリア羽根５２とバリア羽根５３が共に開状態となる。

図１０（ａ）の開状態から図１０（ｃ）の状態に移行するとき、まず、バリア羽根５２が閉状態となる方向へ回転する。バリア羽根５２の係合部５２ｄとバリア羽根５３の係合部５３ｂが係合し、バリア羽根５２とバリア羽根５３がともに閉状態となる方向へ回転する。

このように、複数の羽根を光軸方向へ重ねて配置されたバリア機構では、レンズに近い羽根の動作に連動して、重ねられた羽根が動作する構成となっている。

図１０（ｂ）には、バリア羽根５２の先端軌跡Ｃ１、バリア羽根５３の先端軌跡Ｃ２が示されている。本実施形態のバリア機構の構成では、バネ５６の位置は、バリア羽根５２の開閉駆動領域外であり、バリア羽根５２の被写体側に重ねられたバリア羽根５３の開閉駆動領域内である。

この状態の詳細を、図１０（ｂ）のＡ−Ａ断面図である図１２を用いて説明する。

図１２で示されるＥ１はバリア羽根５２の遮蔽部の開閉駆動領域であり、Ｅ２はバリア羽根５３の遮蔽部の開閉駆動領域である。本実施形態では、バネ５６は、バリア羽根５２の走行スペースであるＥ１と光軸と垂直な方向で重なる位置に配置されている。また、バネ５６は、バリア羽根５３の走行スペースであるＥ２と光軸と垂直な方向で重ならない。よって、バリア羽根５２、５３とバネ５６とを光軸方向へ重ねて配置するにあたり、バリア羽根５２の走行スペースＥ１とバネ５６の一部が光軸と垂直な方向で重ねられている。その結果として、本来ならば、２枚分の羽根の厚みとバネの外形を加えたものが構成部材の厚みになるが、本実施形態では、１枚分の羽根の厚みとバネの外形を加えたものが構成部品の厚み（図中のＥ３）になっている。よって、バリア羽根を構成する光軸方向の厚みを薄くすることができる。

また、バリア羽根５３は、先端軌跡Ｃ２がバネ５６と光軸方向からの投影で一部共有している（図中のＦの部分）。これにより、バリア羽根５３の光軸に垂直な平面のバリア遮蔽領域を大きくすることができる。

このことから、本実施形態のバリア機構の構成では、バリア羽根を光軸に垂直な方向で重ねて配置するため、総厚を薄くすることができる。さらに、光軸に垂直な方向でバネと重ならないバリア羽根をバネの被写体側へ重ねて配置することで、バリア遮蔽領域を大きくすることができる。

さらに、本実施形態では、バネ５６は、１群筒５１の張出部５１ｄとバヨネット部５１ｃとの間に配置されている。このことは、バネ５６を光軸に垂直な平面に効率的に配置することに対して適している。

また、図１０（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である図１３では、バリア羽根を光軸方向へ重ねて配置した構成を詳細に示している。

バリア羽根を光軸方向へ重ねて配置した場合、特に最も被写体側に設けられているバリア羽根は、羽根を重ねている構成上、レンズ側の構成部品（１群レンズ１１やバリア駆動リング５５）から最も離れた位置にある。よって、バリアが閉状態のとき、最も被写体側に設けられているバリア羽根５３とレンズ側の構成部品の間には、バリア羽根５２の走行スペースの分だけ隙間が空いている。特にこの隙間が空いている箇所（図中のＧの部分）にはレンズ側の構成部品に受ける部材がないため、例えば、外力Ｐがバリア羽根５３の一部の領域５３ｄに加わったとすると、バリア羽根５３は変形してしまう。特にバリア羽根５３が金属製の場合は、塑性変形させてしまうと、バリア機構に不具合を起こすことが懸念される。

そこで、本実施形態では、バリアが閉状態で、バリア羽根５３の係合部５３ｃの先端がバリア駆動リング５５の凸状の摺動部５５ｅと近接するように構成している。このように構成することで、外力Ｐがバリア羽根５３の一部の領域５３ｄに加わったとしても、バリア羽根５３の係合部５３ｃがバリア駆動リング５５の摺動部５５ｅと当接する。したがって、バリア羽根５３の変位を少なくすることができるため、バリア羽根５３の変形を防止することができる。本実施形態では、バリアが閉状態で、バリア羽根５３の係合部５３ｃがバリア駆動リング５５の摺動部５５ｅと近接するように構成したため、係合部５３ｃを必要以上に長くしなくてもよい。

図１４は、１群キャップ５４と１群筒５１が係合するときの説明図である。図１４（ａ）と図１４（ｂ）は、１群キャップ５４が１群筒５１に対して組立される過程の状態、図１４（ｃ）は、１群キャップ５４が１群筒５１に対して組立完了した状態を示している。

１群筒５１には、３つのカムピン５１ａが１群筒５１の後方に突出した張出部５１ｄに設置されている。カムピン５１ａを張出部５１ｄに設ける理由は、沈胴状態において、カムピン５１ａと第２カム筒４２のカムピン４２ｂと光軸に垂直な平面で同一面上に配置することで、レンズ鏡筒の小型化を図るためである。

また、１群筒５１には、カバー筒４１の内径とインロー構成をとるための円周状の凸部５１ｅが設けられている。凸部５１ｅは、カバー筒４１の内径と近接するように設けられているため、カバー筒４１と１群筒５１の隙間から光線が鏡筒内部に侵入することを防止する。凸部５１ｅが１群筒５１の光軸周りに全周切れ目なく繋がっていることは、レンズ鏡筒の遮光性を保つのに重要であり、例えば、一部でも凸部５１ｅに切り欠きを有していると、その箇所から光線が鏡筒内部に侵入する可能性がある。本実施形態では、１群キャップ５４の係止爪５４ａが挿入される導入部５１ｆは、凸部５１ｅに対して一部凹形状を成して形成しているが、張出部５１ｄの配置された部分に設けられているため、凸部５１ｅが全周切れ目なく繋がるように構成されている。

図１４（ｂ）の状態から１群キャップ５４を反時計回りに回転させると、係止爪５４ａの押圧部５４ｂが斜面５１ｇと当接しながら、光軸方向へ撓む。さらに、１群キャップ５４を回転させると、図１４（ｃ）に示されるように、係止爪５４ａの押圧部５４ｂは、凹部５１ｈに嵌り、凹部５１ｈに押圧された状態で保持される。そのため、１群キャップ５４は、ガタなく１群筒５１に保持される。

このように構成されるので、例えば、１群筒５１の先端に設けられたバリア機構の羽根走行スペースがガタによって変化することがなく、安定した動作が可能である。

さらに、１群キャップ５４が１群筒５１に組み込まれた図１４（ｃ）の状態では、１群キャップ５４を外そうとする外力が光軸方向へ加わったとしても、係止爪５４ａの押圧部５４ｂが抜け止めとなっているので容易に脱落することはない。また、１群キャップ５４を外そうとする外力が回転方向へ加わったとしても、係止爪５４ａの押圧部５４ｂが凹部５１ｈに対し、適度な力で押圧された状態なので、容易に脱落することはない。

本実施形態では、係止爪５４ａが挿入される導入部５１ｆを設けるにあたり、導入部５１ｆが張出部５１ｄの配置された部分に設けられている。よって、係止爪５４ａを設けるために、外観面を短縮する必要もなく、小型化の障害にもならない。

なお、本実施形態では、光軸方向へ２枚重ねたバリア機構について説明したが、３枚以上重ねたバリア機構でも同様に適用可能である。

また、本実施形態のレンズ鏡筒は、デジタルカメラやプロジェクターなどの光学機器に適用される。

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。

５２ バリア羽根（第１の羽根部材）
５３ バリア羽根（第２の羽根部材）
５５ バリア駆動リング（駆動部材）
５６ バネ（付勢部材）

Claims (4)

1. 被写体からの光を結像する光学系と、
   開口部を遮蔽する第１の遮蔽部を備えた第１の羽根部材と、
   開口部を遮蔽する第２の遮蔽部を備え、前記第１の羽根部材の前記被写体側に重ねて配置された第２の羽根部材と、
   前記第１の羽根部材および前記第２の羽根部材を開閉駆動させる駆動部材と、
   前記駆動部材を付勢する付勢部材と、を有し、
   前記第１の遮蔽部と前記付勢部材は、前記光学系の光軸に垂直な面上に配置され、
   前記付勢部材は、光軸方向から見て、前記第２の遮蔽部の開閉駆動領域内に配置されることを特徴とする光学機器。
2. 前記第１の羽根部材、前記第２の羽根部材および前記駆動部材を保持する保持部材と、
   前記保持部材の直進規制を行う直進部材と、を有し、
   前記付勢部材は、前記光軸方向において、前記直進部材の一部と重なるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記付勢部材は、コイルスプリングで構成され、前記第１の羽根部材と前記駆動部材との間に取り付けられてい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. 前記保持部材に設けられ、前記駆動部材の前記光軸方向への位置規制を行う規制部を有し、
   前記付勢部材は、前記光軸方向において、前記規制部の一部と重なるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。