JP6305174B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、カメラによる撮像において用いられる光学機器に関し、特に光軸上の位置に対してレンズ等の光学素子の挿入と退避を可能とした光学機器に関する。

上記のような光学機器としては、例えば、撮影レンズ系の光軸上の位置に変倍レンズ（光学素子）を挿入および退避させることにより撮影倍率を可変するエクステンダ装置がある。また、このような光学機器には、ユーザが操作レバー等の操作部材を手動で回動操作するときの操作力によって光学素子を回動させることにより光軸上の位置に対する挿入と退避が行われるものがある。この手動操作方式の光学機器では、一般に、操作力を軽くするためにコイルばねにより光学素子をその挿入端と退避端に向けて付勢する一方、光学素子を保持する保持部材が挿入端や退避端で光学機器のケースに衝突したときの衝撃を緩和するロータリーダンパを用いる。

また、特許文献１には、コイルばねとロータリーダンパの代わりに板ばねを用いることで、変倍レンズの挿入および退避時における衝突音や振動の発生を防止したエクステンダ装置が開示されている。

特開２００５−３５２３９５号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されたエクステンダ装置を含む光学素子の挿入と退避が可能な従来の光学機器では、操作部材と光学素子とが常に一体となって回動する構成となっている。このため、操作部材が勢いよく操作された場合には、ロータリーダンパや板ばねが用いられているにもかかわらず、光学素子がケースに衝突してしまう。そして、この衝突による衝撃によって、光学機器において光学素子を保持する構造にがたが生じ、挿入端での光学素子の位置が変化して光学性能に影響を与える、
このような問題に対してギア列による減速機構を用いることも可能である。しかしながら、この場合、ケース内に減速機構を配置するスペースが必要となるため、光学機器の小型化に不向きである。また、挿入端と退避端に衝撃緩和用のゴム等の弾性材を貼り付けることも可能である。しかし、光学素子を保持する保持部材が弾性材に繰り返し衝突することで該弾性材が削れ、ゴミが発生したり光学素子の挿入端での位置がずれたりするといった問題が生ずる。

本発明は、操作部材が勢いよく操作された場合でも光学素子を保持する光学素子ユニットがその挿入端や退避端においてケース（本体）に強く衝突することを回避できるようにした小型の光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、本体と、光学素子を保持し、該本体に対して、光学素子を光路に挿入する挿入位置と光学素子を光路から退避させる退避位置とに回動可能な光学素子ユニットと、回動操作される操作部材と、該操作部材の回動操作角度範囲を第１の操作端と第２の操作端との間に制限するストッパと、光学素子ユニットを回動させる駆動機構とを有する。駆動機構は、回動操作される操作部材とともに回転する操作部材側係合部と、回動する光学素子ユニットとともに回転する光学素子側係合部と、光学素子ユニットを挿入位置に向かう方向および退避位置に向かう方向に付勢する付勢力を発生する付勢部材とを有する。そして、該駆動機構は、操作部材が第１および第２の操作端のうち一方の操作端から他方の操作端まで回動操作される間は、操作部材側係合部を光学素子側係合部に係合させて操作部材に加えられた操作力によって光学素子ユニットを挿入位置と退避位置のうち一方の位置から他方の位置に向かって該一方および他方の位置の間の中間位置まで回動させ、操作部材が他方の操作端まで回動操作された後は、操作部材側係合部と光学素子側係合部との係合を解除して付勢部材の付勢力によって光学素子ユニットを中間位置から他方の位置まで回動させることを特徴とする。

本発明では、操作部材の操作（操作力）によって光学素子ユニットが挿入位置または退避位置から中間位置に到達すると、それ以上の操作部材の操作がストッパにより阻止され、光学素子ユニットは付勢部材の付勢力によって退避位置または挿入位置まで回動される。このため、本発明によれば、操作部材が勢いよく操作されても、光学素子ユニットが本体に対して強く衝突することを回避することができる。

本発明の実施例１であるエクステンダユニットの構成を示す断面図。 実施例１のエクステンダユニットの斜視図。 実施例１のエクステンダユニットにおける変倍レンズの挿入／退避動作を示す図。 実施例１のエクステンダユニットにおける伝達機構の動きを説明する図。 本発明の実施例２であるエクステンダユニットの構成を示す断面図。

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１には、本発明の実施例１である光学機器としてのエクステンダユニット１００の構成を示している。エクステンダユニット１００は、不図示の交換レンズとカメラとの間に装着されて、交換レンズにより得られ撮影倍率よりも大きい撮影倍率での撮影を可能とする。また、図２には、該エクステンダユニット１００を分解して示している。なお、図２以降の図では、説明のためにエクステンダユニット１００の構成要素の一部を省略している。

図１において、２００はエクステンダユニット１００の基準軸であり、該エクステンダユニット１００が交換レンズとカメラとの間に装着された際に交換レンズの光軸に一致する。以下の説明では、この基準軸２００をエクステンダユニット１００の光軸ともいい、該光軸２００が延びる方向を光軸方向ともいう。

１０１はエクステンダユニット１００の本体（ケース）としての固定筒であり、１０４は固定筒１０１に光軸２００と平行な回動中心軸２０１回りで回動可能な回動筒である。回動筒１０４は、その内側にて、光学素子としての変倍レンズ群１０２を保持するレンズ保持筒１０３を保持している。変倍レンズ群１０２とレンズ保持筒１０３と回動筒１０４とによって光学素子ユニットが構成される。

回動筒１０４に一体に設けられた腕部１０４ａには、回動中心軸２０１を中心として光軸２００に平行に延びる第１のシャフト１０５がビス１０６によって一体に取り付けられている。この第１のシャフト１０５は、固定筒１０１に組み付けられた軸受け１０７によって回動中心軸２０１回りで回動可能に支持される。これにより、回動筒１０４は、第１のシャフト１０５（つまりは回動中心軸２０１）回りで固定筒１０１に対して回動可能に支持される。そして、回動筒１０４は、変倍レンズ群１０２をエクステンダユニット１００の光軸２００上、つまりは光路に挿入する位置（以下、挿入位置という）と、変倍レンズ群１０２を光路外に退避させる位置（以下、退避位置という）とに回動可能となる。

変倍レンズ群１０２は、光路に対して挿入されたときと退避したときとで交換レンズを含む撮影光学系の倍率（光学倍率）を変更するためのレンズ（群）である。

１０８は回動筒１０４の光路に対する挿入と退避を操作するための操作部材としての操作レバーである。操作レバー１０８に形成された凹部１０８ａは、第２のシャフト１０９に形成された凸部１０９ａと回転伝達可能に嵌合するとともにビス１１０により一体的に固定されている。第２のシャフト１０９は、固定筒１０１および回動筒１０４の外周を覆う外装環１１１に組み込まれた軸受け１１２によって回動中心軸２０１回りで回転可能に支持されている。

第１のシャフト１０５に光学素子側係合部として設けられた凸部１０５ａと第２のシャフト１０９に操作部材側係合部として設けられた凹部１０９ｂとは同一軸上（回動中心軸２０１上）にて回転し、かつ凹部１０９ｂの回転を凸部１０５ａに伝達するように係合可能である。これにより、操作レバー１０８の回動操作は、回動中心軸２０１回りで第２のシャフト１０９を介して第１のシャフト１０５に伝達され、回動筒１０４を回動させる。

また、第２のシャフト１０９には、該第２のシャフト１０９の回転可能な角度範囲（つまりは操作レバー１０８の回動操作角度範囲）を制限するための突起である挿入側ストッパ部１０９ｃと退避側ストッパ部１０９ｄとが一体に設けられている。また、固定筒１０１には、第２のシャフト１０９の挿入側ストッパ部１０９ｃが当接する挿入側ストッパ部１０１ａと、第２のシャフト１０９の退避側ストッパ部１０９ｄが当接する退避側ストッパ部１０１ｂとが一体に設けられている。これらの挿入側ストッパ部１０１ａ，１０９ｃと退避側ストッパ部１０１ｂ，１０９ｄは、操作レバー１０８の回動操作角度範囲を回動筒１０４の回動角度範囲よりも小さくするために設けられている。操作レバー１０８の回動位置のうち、挿入側ストッパ部１０１ａ，１０９ｃ同士が当接する回動位置と退避側ストッパ部１０１ｂ，１０９ｄ同士が当接する回動位置のうち一方が第１の操作端に相当し、他方が第２の操作端に相当する。

本実施例では、操作レバー１０８の第１および第２の操作端の間の回動操作角度範囲を、回動筒１０４の挿入位置と退避位置との間の回動角度範囲の半分（中点までの回動角度範囲）よりも大きく設定している。

１１３は付勢部材としての回動ばねであり、回動筒１０４を挿入位置に向かう方向と退避位置に向かう方向とに付勢する付勢力を発生する。この回動ばね１１３と、上述した第１のシャフト１０５の凸部１０５ａおよび第２のシャフト１０９の凹部１０９ｂとによって駆動機構が構成される。

１１４は固定筒１０１に設けられた第１のばね軸であり、ここに回動ばね１１３の一端が引っ掛けられている。１１５は回動筒１０４に設けられた第２のばね軸であり、ここに回動ばね１１３の他端が引っ掛けられている。回動ばね１１３と第１および第２のばね軸１１４，１１５とにより付勢機構が構成される。該付勢機構は、回動筒１０４がその回動角度範囲の中点を超えると、回動ばね１１３の付勢力の方向が回動筒１０４を挿入位置に付勢する方向と退避位置に付勢する方向との間で切り替わるように構成されている。

本実施例の駆動機構では、操作レバー１０８が第１および第２の操作端のうち一方の操作端から他方の操作端まで回動操作される間は、第２のシャフト１０９の凹部１０９ｂを第１のシャフト１０５の凸部１０５ａに係合させる。これにより、操作レバー１０８の回動操作力によって回動筒１０４を挿入位置と退避位置のうち一方の位置から他方の位置に向かって中点を若干超える中間位置まで回動させる。また、操作レバー１０８が他方の操作端まで回動操作された後は、第２のシャフト１０９の凹部１０９ｂと第１のシャフト１０５の凸部１０５ａとの係合を解除する。これにより、回動ばね１１３の付勢力によって回動筒１０４を中間位置から他方の位置まで回動させる。この駆動機構のより具体的な構成と動きについては後述する。

図３（ａ）〜（ｄ）には、本実施例のエクステンダユニットを被写体側から見たときの操作レバー１０８の回動操作と回動筒１０４の回動との関係を示している。また、図４（ａ）〜（ｄ）には、上述したストッパ部１０１ａ，１０１ｂ，１０９ｃ，１０９ｄによる操作レバー１０８の回動制限の様子を示している。なお、図４（ａ）〜（ｄ）には、上述した駆動機構の構成と動きを併せて示しており、これらについては後に詳しく説明する。

回動筒１０４には、挿入側突き当て部１０４ｂと、退避側突き当て部１０４ｂとが一体に形成されている。固定筒１０１には、挿入位置に回動した回動筒１０４の挿入側突き当て部１０４ｂが当接する受け面としての挿入端１０１ｃと、退避位置に回動した回動筒１０４の退避側突き当て部１０４ｂが当接する受け面としての退避側回動端１０１ｄとが一体に形成されている。挿入端１０１ｃと退避端１０１ｄのそれぞれには、回動筒１０４の挿入側突き当て部１０４ｂと退避側突き当て部１０４ｂが衝突したときの衝撃を緩和するためのゴム１１６，１１７が貼り付けられている。

図３（ａ）（図４（ａ））に示す回動筒１０４が挿入位置にある挿入状態では、回動筒１０４は図１および図２に示した回動ばね１１３の挿入方向への付勢力によってその挿入状態が保持される。このとき、回動筒１０４の挿入側突き当て部１０４ｂは、固定筒１０１の挿入端１０１ｃに貼り付けられたゴム１１６に当接している。

挿入状態から図３（ｂ）（図４（ｂ））に示すように操作レバー１０８が反時計回り方向に回動操作されると、駆動機構を介して伝達された操作レバー１０８からの回動操作力によって回動筒１０４が回動ばね１１３の付勢力に抗して退避位置に向かって回動する。

そして、図３（ｃ）（図４（ｃ））に示すように回動筒１０４がその回動角度範囲の中点を超えると、前述したように回動ばね１１３の回動筒１０４に対する付勢方向が退避位置の方向に切り替わる。そして、回動筒１０４が中間位置に達すると、操作レバー１０８のそれ以上の反時計回り方向への回動操作は、図４（ｂ）に示すように第２のシャフト１０９の退避側ストッパ部１０９ｄが固定筒１０１の退避側ストッパ部１０１ｂに当接することで制限（阻止）される。この状態を、以下の説明において、中間状態という。この中間状態からは、回動筒１０４は回動ばね１１３の付勢力のみで退避位置に向かって回動される。

こうして、図３（ｄ）（図４（ｄ））に示すように回動筒１０４が退避位置に到達して退避状態になると、退避側突き当て部１０４ｃが固定筒１０１の退避端１０１ｄに貼り付けられたゴム１１７に当接し、その後は回動ばね１１３の付勢力によって退避状態が保持される。

逆に、図３（ｄ）に示す退避状態から操作レバー１０８が時計回り方向に回動操作されると、上述した駆動機構を介して伝達された操作レバー１０８からの回動操作力によって回動筒１０４が挿入端１０１ｂに向かって回動する。そして、回動筒１０４がその回動角度範囲の中点を超えると、回動ばね１１３の回動筒１０４に対する付勢方向が挿入位置の方向に切り替わる。こうして回動筒１０４が中間位置に達すると、操作レバー１０８のそれ以上の時計回り方向への回動は、第２のシャフト１０９の挿入側ストッパ部１０９ｃが固定筒１０１の挿入側ストッパ部１０１ａに当接することで制限（阻止）される。この中間状態からは、回動筒１０４は回動ばね１１３の付勢力のみで挿入位置に向かって回動される。こうして、図３（ａ）に示すように回動筒１０４が挿入位置に到達すると、挿入側突き当て部１０４ｃが固定筒１０１の挿入端１０１ｄに貼り付けられたゴム１１７に当接し、その後は回動ばね１１３の付勢力によって挿入状態が保持される。

なお、本実施例では、被写体側から見たときに、挿入状態から反時計回り方向に操作レバー１０８が回動操作されると回動筒１０４が退避位置の方向に回動し、退避状態から時計回り方向に操作レバー１０８が回動操作されると回動筒１０４が挿入位置の方向に回動する。ただし、これは例であり、操作レバー１０８の回動操作方向と回動筒１０４の回動方向が上記の関係とは逆の関係であってもよい。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて伝達機構の構成と動きについて説明する。第２のシャフト１０９の凹部１０９ｂは、被写体側（光軸方向）から見て、その長手方向において中央を境とした両側に、該長手方向に対して直交する幅方向にてそれぞれ互いに対向する二対の面を有する。これら二対の面は、凹部１０９ｂの長手方向の両端から中央に向かって幅方向での間隔が狭くなる斜面として形成されている。該二対の面のうち第１対の面における幅方向一方の面と幅方向他方の面はそれぞれ、第２対の面における幅方向他方の面と幅方向一方の面に対して平行に延びている。

以下、第１対の面のうち幅方向一方の面と第２対の面のうち幅方向他方の面をまとめて第１の平行面（第１の操作部材側係合面）といい、第１対の面のうち幅方向他方の面と第２対の面のうち幅方向一方の面をまとめて第２の平行面（第２の操作部材側係合面）という。第１および第２の平行面は、回動中心軸２０１回り、つまりは同一軸回りにおいて互いに異なる方向に傾いている。

このように二対の面が形成された凹部１０９ｂの内側には、第１のシャフト１０５の凸部１０５ａが挿入されている。凸部１０５ａは、凹部１０９ｂの各対の面間において最も狭い間隔とほぼ同じ幅で一対の外面（平面）が平行に延びるように形成されている。以下、凸部１０５ａの一対の外面のうち一方を第１の面といい、他方を第２の面という。

図４（ａ）に示す挿入状態では、凸部１０５ａの第１の面が凹部１０９ｂにおける第１の平行面に近接している。この状態から、図４（ｂ）に示すように、操作レバー１０８の回動操作とともに凹部１０９ｂが反時計回り方向に回転すると、凹部１０９ｂの第１の平行面が凸部１０５ａの第１の面に当接し、図４（ｃ）に示す中間状態まで該第１の面を押す。これにより、第１のシャフト１０５が反時計回り方向に回転し、これと一体に連結された回動筒１０４が回動ばね１１３の付勢力に抗して退避位置に向かって回動する。

そして、中間状態にて前述したように回動ばね１１３の付勢方向が退避位置の方向に切り替わり、回動筒１０４が該回動ばね１１３の付勢力によって退避位置の方向に回動する。このとき、上述したように、第２のシャフト１０９のそれ以上の回転は、退避側ストッパ部１０１ｂ，１０９ｄの当接によって阻止される。これにより、凸部１０５ａの第１の面が凹部１０９ｂの第１の平行面から離れ、回動筒１０４が退避位置に到達すると、図４（ｄ）に示すように、凸部１０５ａの第２の面が凹部１０９ｂの第２の平行面に近接する。

一方、図４（ｄ）に示す退避状態から操作レバー１０８の回動操作とともに凹部１０９ｂが時計回り方向に回転すると、凹部１０９ｂの第２の平行面が凸部１０５ａの第２の面に当接し、中間状態まで該第２の面を押す。これにより、第１のシャフト１０５が時計回り方向に回転し、これと一体に連結された回動筒１０４が回動ばね１１３の付勢力に抗して挿入位置に向かって回動する。

そして、中間状態にて前述したように回動ばね１１３の付勢方向が挿入位置の方向に切り替わり、回動筒１０４が該回動ばね１１３の付勢力によって挿入位置の方向に回動する。このとき、上述したように、第２のシャフト１０９のそれ以上の回転は、挿入側ストッパ部１０１ａ，１０９ｃの当接によって阻止される。これにより、凸部１０５ａの第２の面が凹部１０９ｂの第２の平行面から離れ、図４（ａ）に示すように、凸部１０５ａの第１の面が凹部１０９ｂの第１の平行面に近接する。

このような駆動機構を備えることで、回動筒１０４はその回動角度範囲の中点を超えた中間位置までは操作レバー１０８からの回動操作力によって回動されるが、該中間位置に到達した後は回動ばね１１３の付勢力のみで回動される。また、中間状態からの操作レバー１０８の回動操作は、ストッパ部１０１ａ，１０９ｃ，１０１ｂ，１０９ｄによって阻止される。このため、勢いよく操作レバー１０８が回動操作されても、中間状態以降はその回動操作が回動筒１０４に伝達されず、回動筒１０４の挿入端１０１ｃや退避端１０１ｄへの強い衝突を回避することができる。

次に、本発明の実施例２について図５を用いて説明する。本実施例の基本的な構成は実施例１と同じであり、ここでは実施例１と異なる部分についてのみ説明する。

本実施例では、実施例１よりもさらに回動筒１０４が固定筒１０１の挿入端１０１ｃおよび退避端１０１ｄへの衝突の強度を緩和するために、回動筒１０４の回動に対して抵抗（減速効果）を与えるロータリーダンパ１１８を備えている。

ロータリーダンパ１１８は、固定筒１０１に取り付けられている。該ロータリーダンパ１１８の凸部１１８ａは、第１のシャフト１０５の凹部１０５ｂに対して回転伝達可能に嵌合（係合）している。このため、回動中心軸２０１を中心として、第１のシャフト１０５からロータリーダンパ１１８に回転が伝達される。

実施例１で説明したように、回動筒１０４がその回動角度範囲の中点を超えて中間位置に達した後は、操作レバー１０８のそれ以上の操作は阻止され、回動筒１０４は回動ばね１１３の付勢力のみで回動される。このため、操作レバー１０８が勢いよく操作されるような場合が想定されたとしても、ロータリーダンパ１１８が有すべき減速効果は回動ばね１１３の付勢力のみに対して設定すればよい。したがって、ロータリーダンパ１１８によって、回動筒１０４の挿入端１０１ｃおよび退避端１０１ｄへの衝突の強度を確実に緩和することができる。

上記各実施例では、光軸２００と平行な回動中心軸２０１上に伝達機構を配置した場合について説明したが、必ずしも回動中心軸２０１上に伝達機構を配置する必要はない。

また、上記各実施例では、回動筒１０４の回動角度範囲の中点を境として同一の回動ばね１１３の付勢方向が挿入位置の方向と退避位置の方向とで切り替わる場合について説明した。しかし、回動筒１０４を挿入位置の方向に付勢する付勢部材と退避位置の方向に付勢する付勢部材とを別々に設けてもよい。この場合、例えば、回動筒１０４の回動角度範囲の中点を境として一方の付勢部材の付勢力が他方の付勢部材の付勢力より大きくなるように構成すればよい。

また、上記各実施例では、回動筒１０４の回動角度範囲の中点を境として回動ばね１１３の付勢方向が切り替わったり操作レバー１０８のそれ以上の回動操作が阻止されたりする場合について説明した。しかし、必ずしも中点を境とする必要はなく、中点以外の位置を境としてもよい。

さらに、上記各実施例では、変倍レンズ群を光路に対して挿入および退避させるエクステンダ装置について説明したが、本発明は、光学フィルタ等、変倍レンズ群以外の光学素子を光路に対して挿入および退避させる光学機器において用いることができる。

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。

１００ エクステンダユニット
１０１ 固定筒
１０２ 変倍レンズ群
１０４ 回動筒
１０５ 第１のシャフト
１０５ａ 凸部
１０８ 操作レバー
１０９ 第２のシャフト
１０９ａ 凸部
１１３ 回動ばね

Claims (6)

1. 本体と、
   光学素子を保持し、前記本体に対して、前記光学素子を光路に挿入する挿入位置と前記光学素子を前記光路から退避させる退避位置とに回動可能な光学素子ユニットと、
   回動操作される操作部材と、
   該操作部材の回動操作角度範囲を第１の操作端と第２の操作端との間に制限するストッパと、
   前記光学素子ユニットを回動させる駆動機構とを有し、
   前記駆動機構は、
   回動操作される前記操作部材とともに回転する操作部材側係合部と、
   回動する前記光学素子ユニットとともに回転する光学素子側係合部と、
   前記光学素子ユニットを前記挿入位置に向かう方向および前記退避位置に向かう方向に付勢する付勢力を発生する付勢部材とを有し、
   前記操作部材が前記第１および第２の操作端のうち一方の操作端から他方の操作端まで回動操作される間は、前記操作部材側係合部を前記光学素子側係合部に係合させて前記操作部材に加えられた操作力によって前記光学素子ユニットを前記挿入位置と前記退避位置のうち一方の位置から他方の位置に向かって該一方および他方の位置の間の中間位置まで回動させ、
   前記操作部材が前記他方の操作端まで回動操作された後は、前記操作部材側係合部と前記光学素子側係合部との係合を解除して前記付勢力によって前記光学素子ユニットを前記中間位置から前記他方の位置まで回動させることを特徴とする光学機器。
2. 前記中間位置は、前記光学素子ユニットの回動角度範囲の中点を超えた位置であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記操作部材側係合部と前記光学素子側係合部は同一の軸上にて回転し、
   前記操作部材側係合部は、
   前記操作部材が前記第１の操作端から前記第２の操作端まで回動操作されるときに前記光学素子側係合部の第１の面と係合する第１の操作部材側係合面と、
   前記操作部材が前記第２の操作端から前記第１の操作端まで回動操作されるときに前記光学素子側係合部の第２の面と係合する第２の操作部材側係合面とを有し、
   前記第１および第２の操作部材側係合面は、前記軸回りにおいて互いに異なる方向に傾い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. 前記付勢部材は、前記操作部材が前記他方の操作端まで回動操作されたときに、前記付勢力の方向が前記光学素子ユニットを前記中間位置から前記挿入位置に付勢する方向と前記退避位置に付勢する方向との間で切り替わるように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学機器。
5. 前記光学素子ユニットの回転に対して抵抗を与えるロータリーダンパを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学機器。
6. 前記光学素子は、前記光路に対して挿入されたときと退避したときとで光学倍率を変更するレンズであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学機器。