JP6582561B2 - レンズ鏡筒及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒及び光学機器に関するものである。

従来、レンズ鏡筒の手動操作筒の操作トルクが変化するという問題があった。安定したトルクで操作できるようにするため、ズーム操作筒と固定筒との間にゴム部材を設けて、ズーム操作筒を光軸方向と径方向に同時に付勢する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１６９２３２号公報

本発明は、ユーザの操作により光軸を中心に回転する第１筒と、前記第１筒の回転に伴って、前記光軸を中心に回転する第２筒と、前記第１筒の回転を前記第２筒に伝達する突起部と、前記突起部が貫通し、光軸方向に対する傾きが一定で、所定の長さの貫通溝を有する第３筒と、を備え、前記貫通溝は、前記所定の長さ方向に対する溝幅が異なる領域を有するレンズ鏡筒に関する。
また、本発明は、上記レンズ鏡筒を備える光学機器に関する。

本実施形態のレンズ鏡筒の側断面図である。 第１カム筒の斜視図である。 カム環の斜視図である。 ズーム連動ピンの中心を通る切断面図である。 図４のＳ１−ＯＡラインに沿った断面図である。 第１直進筒から内側の構成斜視図である。 図６のＹ部展開図である。 図５のＸ部拡大図である。 操作者がズーム動作する際にズーム操作筒を回転するのに必要な回転トルクを示したグラフであり、本実施形態を説明するための比較形態である。 操作者がズーム動作する際にズーム操作筒を回転するのに必要な回転トルクを示した本実施形態のグラフである。 第２カム筒より内径側に位置する２群移動筒と３群移動筒のワイド状態の斜視図である。 第２カム筒より内径側に位置する２群移動筒と３群移動筒のテレ状態の斜視図である。 ２群移動筒と３群移動筒のテレの状態の展開図であり、（ａ）は撮影距離が無限大の場合、（ｂ）は撮影距離が至近側へ移動した場合である。 図１３のＳ２−Ｓ２ラインに沿った断面図である。 ３群レンズ枠に電磁絞りが組み付けられた状態を示す斜視図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態のレンズ鏡筒１００の撮影状態の側断面図である。図中上側の（ａ）は、レンズ鏡筒１００の撮影状態がワイド（広角）の場合、下側の（ｂ）はレンズ鏡筒１００の撮影状態がテレ（望遠）の場合を示す。
図２は、後述する第１カム筒４の斜視図である。図３は、後述する第２カム筒１７の斜視図である。図４は後述するズーム連動ピン１５の中心を通る切断面図であり、撮影状態がワイドの場合を示す。図５は、図４のＳ１−ＯＡラインに沿った断面図である。

レンズ鏡筒１００は、１群レンズＬ１と、２群レンズＬ２と、３群レンズＬ３と、４群レンズＬ４と、５群レンズＬ５とを備える。
１群レンズＬ１は１群レンズ枠９に保持され、２群レンズＬ２は２群レンズ枠１０に保持され、３群レンズＬ３は３群レンズ枠１２に保持され、４群レンズＬ４は４群レンズ枠１３に保持され、５群レンズＬ４は５群レンズ枠１４に保持されている。

また、レンズ鏡筒１００は、固定筒２を備える。固定筒２は、光軸ＯＡ方向のカメラ側端部にレンズマウント８が取り付けられ、固定筒２の光軸ＯＡ方向の被写体側に延びる外固定筒２１が一体的に製造されている。
また、固定筒２には、外固定筒２１より内径側に配置され、同様に光軸ＯＡ方向被写体側に延びる内固定筒２５が、固定筒２にビスで締結されている。

さらに、レンズ鏡筒１００は、これらの外固定筒２１を有する固定筒２及び内固定筒２５に対して、回転及び直進し、各レンズ枠を駆動する複数の駆動筒を備える。以下、それらの駆動筒について説明する。

レンズ鏡筒１００の外径側には、ズーム操作筒１及びフォーカス操作筒１８が配置されている。
ズーム操作筒１の内径側には、筒状部材である第１直進筒３が配置されている。第１直進筒３の内径側には、図５に示す１群移動筒用直進キー溝３２が形成されている。

第１直進筒３の内径側には、光軸ＯＡ方向に移動可能な部材であり１群レンズ枠９と一体の１群移動筒９１が配置されている。
１群移動筒９１の外径側は図５に示す直進キー９３が形成されている。直進キー９３が第１直進筒３に形成された１群移動筒用直進キー溝３２に係合し、直進キー溝３２に沿って移動することにより、１群移動筒９１の直進移動が案内される。
また、１群移動筒９１には、内径側に突出した１群フォロアピン９２が取り付けられている。

１群移動筒９１の内径側には、筒状部材である第１カム筒４が配置されている。
図２に示すように第１カム筒４には、カム溝Ｅが設けられている。第１カム筒４が回転すると、上述の１群フォロアピン９２がカム溝Ｅに沿って移動し、１群移動筒９１は光軸ＯＡ方向に駆動される。
この際、上述したように。１群移動筒９１は第１直進筒３により直進案内されているので、１群移動筒９１は光軸ＯＡ方向に直進駆動される。

第１カム筒４の内径側からカム環連動ピン１６が内径側に延びている。カム環連動ピン１６は、後述する第２直進筒２４に設けられた開口部２４ａを貫通して後述する第２カム筒１７に取り付けられている。

第１カム筒４の内径側には第２直進筒２４が配置され、第１カム筒４と第２直進筒２４とはバヨネット結合されている。
また、図１に示すように第２直進筒２４と、第１直進筒３とは、ビス３１で締結されている。
すなわち、第２直進筒２４と、第１直進筒３とは一体的に直進し、第１カム筒４は、その間において第２直進筒２４及び第１直進筒３に対して相対回転するが、光軸ＯＡ方向には第２直進筒２４及び第１直進筒３と一体的に移動する。

第２直進筒２４の内径側には、上述の内固定筒２５が配置され、内固定筒２５の内径側には、第２カム筒１７が配置されている。
図３に示すように第２カム筒１７には、光軸ＯＡ方向被写体側から、カム溝Ａ，Ｂが設けられ、また、光軸ＯＡ方向カメラ側には、カム溝Ｃ，Ｄが設けられている。

第２カム筒１７の内径側には、２群移動筒１０１、３群移動筒２０、４群レンズ枠１３が配置されている。

２群移動筒１０１は、２群レンズ枠１０と一体である。２群移動筒１０１の外径側には、２群フォロアピン２７が取り付けられている。２群フォロアピン２７は、第２カム筒１７のカム溝Ｂに沿って移動する。
また、２群レンズ枠１０は、フォーカスキー（図示せず）に形成された直進キー溝部に係合する連動ピン（図示せず）も有する。
そして２群レンズ枠１０は、２群フォロアピン２７が第２カム筒１７のカム溝Ｂに沿って移動し、フォーカスキーに形成された直進キー溝部に沿って移動することにより、光軸ＯＡ方向へ直進移動する。

３群レンズ枠１２及び５群レンズ枠１４は、３群移動筒２０に取り付けられている。
３群移動筒２０には、３群フォロアピン２８が取り付けられている。３群フォロアピン２８は、第２カム筒１７のカム溝Ｃに沿って移動する。また、３群フォロアピン２８は、３群移動筒２０からカム溝Ｃを貫通し、さらに内固定筒２５に形成された逃げ溝を貫通して第２直進筒２４にも固定されている。
これにより、第２カム筒１７が回転すると、カム溝Ｃに係合している３群フォロアピン２８が駆動され、３群移動筒２０が光軸ＯＡ方向に駆動され、さらに、第２直進筒２４も光軸ＯＡ方向に駆動される。このとき、図５に示した、第２直進筒２４と内固定筒２５の直進連動構成から、３群移動筒２０及び第２直進筒２４は直進的に光軸ＯＡ方向に移動する。

４群レンズ枠１３には、４群フォロアピン２９が取り付けられている。４群フォロアピン２９は、第２カム筒１７のカム溝Ｄに沿って移動する。

内固定筒２５には、カムフォロアピン２６が取り付けられており、カムフォロアピン２６は、第２カム筒１７のカム溝Ａに係合している。第２カム筒１７が回転すると、カム溝Ａにおけるカムフォロアピン２６との係合位置が移動する。その際、カムフォロアピン２６が固定されているので、第２カム筒１７が回転しつつ光軸ＯＡ方向に移動する。

図６は、第１直進筒３から内側の構成斜視図である。図７は、図６のＹ部展開図である。図８は、図５のＸ部拡大図である。

図４〜図８に示すように、第１カム筒４から外径側に、光軸方向と直交する方向に突起して延在する部材であるズーム連動ピン１５が設けられている。
また、図６及び７に示すように、第１直進筒３には、円周に沿って形成された孔部である貫通孔３０が設けられている。
ズーム連動ピン１５は、図４及び図５に示すように、一端が第１カム筒４に圧入され、他端が外径方向に延び、貫通孔３０を貫通して、ズーム操作筒１の内径側に設けられた連動ピン駆動溝１１に係合している。

操作者が、ズーム操作筒１を回転すると、ズーム操作筒１の回転はズーム連動ピン１５を通じて第１カム筒４に伝達され、第１カム筒４が回転する。
第１カム筒４が回転すると、カム環連動ピン１６も回転し、カム環連動ピン１６が組み込まれた第２カム筒１７が回転する。

また、第１カム筒４が回転すると、１群レンズ枠９は直進駆動する。そして、第２カム筒１７が回転すると、各群が有するフォロアピンはそれぞれが係合するカム溝に沿って、相対的に適正な位置に移動されることで、ズーミング動作を行う。
また、第２カム筒１７が回転すると、第２カム筒１７自身に構成されているカム溝Ａに沿って第２カム筒１７は内固定筒２５に対して回転しながら光軸ＯＡ方向へ移動する。

ここで、操作者がズーム動作する際にズーム操作筒１を回転するのに必要な回転トルクは、各レンズ及び移動筒の重量や各カム溝の軌跡や設置径等によって異なる。

本実施形態において、図６及び７に示すように、第１直進筒３には、光軸ＯＡ方向と直交する方向に延びる細長い貫通孔３０が設けられている。
ズーム連動ピン１５は、レンズ鏡筒１００がテレの状態のとき、図７における貫通孔３０の上端に位置する。そして、レンズ鏡筒１００をワイドの状態にするようにズーム操作筒１を回転させると、ズーム連動ピン１５は図７において矢印の方向に移動する。

貫通孔３０の内周面（光軸ＯＡ方向と交差する面）の少なくとも一部分には、図７及び図８に示すように接触部３４が設けられている。
接触部３４は、貫通孔３０の内周面において、ズーム連動ピン１５の移動経路に向かって突出した部分である第１接触部３４ａと第２接触部３４ｂとを備える。第１接触部３４ａと第２接触部３４ｂとは、貫通孔３０の内周面の一部分において互いに対向するように設けられている。

レンズ鏡筒１００がテレ端の状態のズーム操作筒１の位置において、ズーム連動ピン１５は、貫通孔３０における、図７の上端に位置する。この際、ズーム連動ピン１５は貫通孔３０における接触部３４（第１接触部３４ａ及び第２接触部３４ｂ）が設けられていない箇所に位置する。この場合、ズーム連動ピン１５の側面（貫通孔３０の内周面と対向する面）は、第１接触部３４ａと第２接触部３４ｂとに挟まれていない（すなわち貫通孔３０内周面と接触していない）ので、接触部３４（第１接触部３４ａ及び第２接触部３４ｂ）からの摩擦力は生じていない。

ズーム操作筒１が図７の矢印に示すようにワイド側に移動すると、ズーム連動ピン１５は貫通孔３０における接触部３４（第１接触部３４ａ及び第２接触部３４ｂ）が設けられている箇所に移動する。この場合、ズーム連動ピン１５の側面は、第１接触部３４ａと第２接触部３４ｂとに挟まれる（すなわち貫通孔３０内周面と接触する）ので、接触部３４（第１接触部３４ａ及び第２接触部３４ｂ）からの摩擦力が生じて、移動しにくくなる。
すなわち、接触部３４は貫通孔３０に沿ったズーム連動ピン１５の移動を阻害する摩擦力（押圧力）を発生する。

なお、本実施形態では、接触部３４は、貫通孔３０におけるズーム連動ピン１５のワイド側に形成されている。しかし、この位置に限定されるものではなく、後述するように、接触部３４は、回転トルクの変動率が異なる部分に、その変動率の変化が小さくなる位置に形成される。

図９は、操作者がズーム動作する際にズーム操作筒１を回転するのに必要な回転トルクを示したグラフであり、本実施形態を説明するための比較形態である。
回転トルクは、レンズ及び移動筒の重量や各カム溝の軌跡や設置径等により、概略決定されるものであり、レンズ鏡筒１００によって異なる。したがって図９のグラフは、操作者がズーム動作する際にズーム操作筒１を回転するのに必要な回転トルクの一例を示したものであり、これに限定されるものではない。

回転トルクは、図示するようにワイド側において大きく、テレ側になるにつれ小さくなる。
ここで、ズーム操作筒１、すなわちズーム連動ピン１５を回転する際の、単位回転角度あたりに必要な回転トルクの変動が一定の場合、操作者は作動ムラを感じず、操作感が一定であるので不快を感じることはない。

図９に示す比較形態において、ワイドからテレに移動する際に、回転トルクはだんだんと小さくなる。しかし、比較形態において単位回転角度あたりに加わるトルクの変動は一定ではない。ワイドからズーム操作筒１の移動を開始した後、略一定の変動率で回転トルクは変化していくが、図中丸で囲ったＡ部において、一旦平ら（回転トルクの変動がない状態）になり、また略一定の変動率で回転トルクが変化する。
このように、トルクの変動が一定でないと、操作者は作動ムラを感じ、一定でない操作感に不快を感じる。

図１０は操作者がズーム動作する際にズーム操作筒１を回転するのに必要な回転トルクを示した本実施形態のグラフである。
比較形態と本実施形態とは、比較形態において接触部３４が設けられていない以外、レンズ鏡筒１００の構成は同様であり、すなわち、接触部３４により加えられた回転トルクを含まない状態での、第１カム筒４及び第２カム筒を駆動するために必要な回転トルクは同じである。

本実施形態では、上述したように、第１接触部３４ａと第２接触部３４ｂとを有する接触部３４が、貫通孔３０における、レンズ鏡筒１００がワイド状態にある場合にズーム連動ピン１５が存在する位置に形成されている。
このワイド側に接触部３４を形成することにより、ズーム連動ピン１５が貫通孔３０を移動する際、図１０のグラフＱに示すように、ワイドから一定の範囲に所定の力が加わる。
このグラフＱに示す力が、図９に実線及び図１０に点線で示す接触部３４が設けられていない場合に操作者がズーム動作する際にズーム操作筒１を回転するのに必要な回転トルクＰに加わる。この回転トルクＰに、図１０で示すグラフＱの力を加えた力が本実施形態の回転トルクＰ’である。

本実施形態によると、貫通孔３０のワイド側に接触部３４が設けられ、ズーム連動ピン１５に加わる負荷が増加される。
これにより、図１０のＰに示すように、変動量が一定になり、操作感が一定となり、操作感を向上することができる。

すなわち、本実施形態によると、比較形態の図９の急な変曲部Ａは接触部３４により付加されたトルクにより緩和される。これにより、作動ムラが改善され、ズーム操作感が向上される。
なお、接触部３４を設ける位置は、本実施形態のようにワイド側に限定されず、比較形態において単位回転角度あたりに加わるトルクの変動は一定ではない。

なお、本実施形態では、上述したように、第１直進筒３は第２直進筒２４にビス３１で締結されており、一体となり光軸ＯＡ方向に進退する。
また、第１カム筒４は第２直進筒２４にバヨネット結合され、回転は可能であるが、光軸ＯＡ方向に相対移動はしない。
すなわち、ズーム連動ピン１５が取り付けられた第１カム筒４は、互いの間隔が一定の第１直進筒３と第２直進筒２４との間に配置され、それらに対して相対回転するが、光軸ＯＡ方向の位置は不変である。
このため、第１直進筒３に形成された貫通孔３０と、そこを通るズーム連動ピン１５との位置関係は光軸ＯＡ方向で不変である。すなわち、光軸ＯＡ方向に互いに移動しない貫通孔３０内をズーム連動ピン１５とは移動するので、貫通孔３０に形成された接触部３４（第１接触部３４ａと第２接触部３４ｂ）からズーム連動ピン１５に加わる摩擦抵抗力は、レンズ鏡筒１００のワイドとテレとの間の繰り返し動作において変動せず、安定的である。

また、ズーム連動ピン１５は回転伝達されるズーム操作筒１に係合するが、径方向にはズーム操作筒１との間で隙間を有しているため、ズーム連動ピン１５の影響で内部のカム環等が傾斜させられることはない。

以上、本実施形態によると、ズーム操作筒１の直下に配置された、互いに光軸ＯＡ方向に相対移動せず、且つ相対回転する部品の一部に接触部３４を設け、ズーム操作筒１で直接回転させるズーム連動ピン１５を接触させ、摩擦抵抗を発生させる。その結果、光学性能に影響を与えずに、ズーム操作感のみを改善することが出来る。
本実施形態では、貫通孔３０の接触部３４は、内周面の両側に互いに対向するように第１接触部３４ａ、第２接触部３４ｂを設け、ズーム連動ピン１５の位置により、第１接触部３４ａ、第２接触部３４ｂの両方に接触する状態と、両方とも接触しない状態とをとり得るようにした。しかしながら、例えば第１接触部３４ａがズーム連動ピン１５のどの位置でも接触し、第２接触部３４ｂのみが接触する状態と接触しない状態をとり得るようにしてもよい。
本実施形態では、ズーム操作筒１を回転させたとき、第１カム筒４と第２カム筒１７が回転する構成とした。第２カム筒１７は、２群移動筒１０１、３群移動筒２０、４群レンズ枠１３を移動させるために設けられているが、これらを移動させる必要がない場合は、第２カム筒１７は必要ない。

図１１は、第２カム筒１７より内径側に位置する２群移動筒１０１と３群移動筒２０のワイド状態の斜視図である。
図１２は、第２カム筒１７より内径側に位置する２群移動筒１０１と３群移動筒２０のテレ状態の斜視図である。

図１３は２群移動筒１０１と３群移動筒２０のテレの状態の展開図であり、（ａ）は２群移動筒１０１が撮影距離が無限大の場合、（ｂ）は２群移動筒１０１が撮影距離が至近側へ回転した場合である。
図１４は図１３のＳ１−Ｓ１ラインに沿った断面図である。
図１５は３群レンズ枠１２に電磁絞り５０が組み付けられた状態を示す斜視図である。

３群移動筒２０は、円筒部２０１と、その円筒部２０１より光軸ＯＡ方向被写体側に突出した腕部２０２とを有する。
２群移動筒１０１も円筒部１０２と、その円筒部１０２より光軸ＯＡ方向カメラ側に突出した腕部１０３とを有する。

図１１、図１２に示すように、２群移動筒１０１と３群移動筒２０はズーム動作に伴い、互いの間隔を変化させる。そして、図１２及び図１３に示すように、ワイドの状態において、２群移動筒１０１と３群移動筒２０とは、互いの腕部１０３と２０２とが入れ子状態になり、互いの円筒部１０２と２０１とが近接する。

さらに、図１３に示すように、２群移動筒１０１は撮影距離によって、３群移動筒２０に対して回転移動する。
すなわち、図１４に示すように電磁絞り５０の直上、すなわち、電磁絞り５０の径方向の外側を２群移動筒１０１が回転移動する。

ここで、３群レンズ枠１２と電磁絞り５０とは図１３及び図１５に示すＺ部分において連結されている。ここで、本実施形態では、図１４のＷ部に示すように、レンズ鏡筒１００の小型化のため、３群レンズ枠１２が光軸ＯＡ方向において電磁絞り５０と重なり合うオーバーラップ部分を有している。
したがって、例えば、３群レンズ枠１２と電磁絞り５０とが、別々に３群移動筒２０に固定されていた場合、３群レンズ枠１２を光軸ＯＡ方向と直交する方向に移動させて調芯したときに、３群レンズ枠１２が電磁絞り５０に接触する可能性がある。

そこで本実施形態では、図１５に示すように、電磁絞り５０を３群レンズ枠１２に組み付けることにより、３群レンズ枠１２と電磁絞り５０とを予め一体にし、３群移動筒２０に対して一体的に調芯調整できるように構成した。

こうすることで、絞りユニットと調芯調整されるレンズ群が光軸ＯＡ方向にオーバーラップ部分を有し、絞りユニット直上すなわち鏡筒径方向にもスペース制限がある構造を有するレンズ鏡筒１００においても、目的のレンズ群を調芯調整することが出来る構成を実現するとともに鏡筒の小型化も実現することができる。

Ａ：カム溝、Ｂ：カム溝、Ｃ：カム溝、Ｄ：カム溝、Ｅ：カム溝、１：ズーム操作筒、２：固定筒、３：第１直進筒、４：第１カム筒、８：レンズマウント、９：１群レンズ枠、１０：２群レンズ枠、１１：連動ピン駆動溝、１２：３群レンズ枠、１３：４群レンズ枠、１４：５群レンズ枠、１５：ズーム連動ピン、１６：カム環連動ピン、１７：第２カム筒、２０：３群移動筒、２１：外固定筒、２４：第２直進筒、２４ａ：開口部、２５：内固定筒、２６：カムフォロアピン、２７：２群フォロアピン、２８：３群フォロアピン、２９：４群フォロアピン、３０：貫通孔、３１：ビス、３４：接触部、３４ａ：第１接触部、３４ｂ：第２接触部、５０：電磁絞り、９１：群移動筒、９２：１群フォロアピン、１００：レンズ鏡筒、１０１：２群移動筒、１０２：円筒部、１０３：腕部、２０１：円筒部、２０２：腕部

Claims (7)

1. ユーザの操作により光軸を中心に回転する第１筒と、
   前記第１筒の回転に伴って、前記光軸を中心に回転する第２筒と、
   前記第１筒の回転を前記第２筒に伝達する突起部と、
   前記突起部が貫通し、光軸方向に対する傾きが一定で、所定の長さの貫通溝を有する第３筒と、を備え、
   前記貫通溝は、前記所定の長さ方向に対する溝幅が異なる領域を有する
   レンズ鏡筒。
2. 前記突起部は、前記溝幅の狭い領域で前記貫通溝と接触する
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記突起部と前記第３筒とが相対移動する場合、前記溝幅の狭い領域における前記突起部と前記貫通溝との摩擦力は、前記溝幅の広い領域における前記突起部と前記貫通溝との摩擦力より大きい
   請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第３筒に対して前記第１筒が回転するために必要なトルクは、前記貫通溝の前記溝幅によって変化する
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記貫通溝は、前記光軸を中心とした周方向に長さを有し、
   前記突起部は、前記第１筒が回転すると、前記貫通溝に沿って前記周方向に移動する
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記光軸方向における前記第２筒と前記第３筒との位置関係は一定である
   請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備える光学機器。

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