JP6748476B2 - レンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学ユニットが偏心調整できると共に、外装ユニットとの間隙からの塵や水の浸入を抑制するレンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置に関する。

従来、固定部である外装ユニットの内側を光軸方向に移動する光学ユニットが構成されているレンズ鏡筒が一般的に知られている。

そして、特許文献１では、光学ユニット全体を保持する固定筒の鏡筒前方付近の外周に固定筒と一体的にフランジ部を設け、フランジ部に光学ユニットを囲う外装ユニットであるフィルター枠ユニットを保持する構成のレンズ鏡筒が開示されている。

また、特許文献２では、固定の外装部材である前側固定筒の内周を光軸方向に移動可能な光学ユニットが構成され、前側固定筒にフィルターなどのアクセサリを取り付けることとで防塵・防砂の機能を確保しようとするレンズ鏡筒が開示されている。

また、特許文献３では、固定部の外装ユニットである前枠の内周を光軸方向に移動可能な光学ユニットが構成され、更には調整環を介し直進筒に対して光学ユニットの平行偏心調整が可能なレンズ鏡筒が開示されている。

また、特許文献４では、被写体側に設けられるフィルター枠で衝撃を緩和することが可能なレンズ鏡筒が開示されている。

特開２００８−２３３７７１号公報 特開２００３−１４００１７号公報 特開２０１５−２８５９９号公報 特開２００８−２９８９１５号公報

しかしながら、特許文献１では、光学ユニットである１群ユニットは１群移動筒に対し偏心調整される構成とはしておらず、光軸方向の移動のみを想定している。従って、もしも１群ユニットがフィルター枠ユニットに対し偏心可能な構成とする場合には、フィルター枠ユニットと１群ユニットとの間に間隙を設けるしかなく、その場合、その間隙から水、または塵などが内部に浸入する可能性がある。

また、特許文献２では、やはり光学ユニットを含むレンズ保持枠は偏心調整される構成とはしておらず、さらにレンズ保持枠には防塵テープが配置され、摺動抵抗とならず、防砂が出来る程度に前側固定筒とは僅かな間隙を残すこととしている。従って、この構成のままでレンズ保持枠を偏心させようとすると、前側固定筒と防塵テープの間隙が変化するため間隙の量を制御することができず、結果として防塵・防砂が達成できない。

また、特許文献３では、構成上、光学ユニットは偏心調整可能とされているが、外装ユニットである前枠に対し光学ユニットが偏心するため、やはり光学ユニットと前枠との間隙が存在するため、その間隙から水、または塵などが内部に浸入する可能性がある。

本発明の目的は、光学ユニットが偏心調整できると共に、外装ユニットとの間隙から浸入する塵や水の浸入の量を従来よりも低減することができるレンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るレンズ鏡筒は、光学ユニットと、該光学ユニットを保持する保持部材と、前記光学ユニットの外周側に配置される外装ユニットと、前記外装ユニットの内周部に接し、前記光学ユニットの光軸に垂直な方向における移動を許容する偏心許容部材とを有し、前記保持部材と前記偏心許容部材とは、前記光軸に平行な方向において接しており、かつ前記光軸に垂直な方向において離間しており、前記保持部材及び前記偏心許容部材は、弾性接着剤により互いに接着されていることを特徴としている。

本発明によれば、光学ユニットが偏心調整できると共に、外装ユニットとの間隙から浸入する塵や水の浸入の量を従来よりも低減することができるレンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の断面図 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の分解斜視図 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の部分拡大断面図 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の第１移動群の分解斜視図 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の第１移動群の別角度の部分分解斜視図 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒における偏心吸収環と１群ユニットの光軸直交方向における余裕を示す図 第１の実施形態における第１移動群の接着箇所を含む部分拡大断面図 第２の実施形態における第１移動群の部分拡大断面図 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を用いた撮像装置の説明図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
なお、本願明細書では、レンズ鏡筒に関し、光軸方向の物体側（被写体側）を前側、結像側（像面側）を後側と表現する。

《第１の実施形態》
（撮像装置）
図９は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を用いた撮像装置の説明図である。撮像素子１００を備えるカメラ本体３００にレンズ鏡筒２００が結合される。

（レンズ鏡筒）
以下、レンズ鏡筒２００について説明する。図１、図２において、１はカメラ本体３００と接続されるマウントであり、３は固定筒、２は厚みを切削調整することでマウント１と固定筒３の間の間隔調整を行うマウントリング、４は固定筒に保持され動作制御を行う制御基板である。制御基板４には、カメラ側の電気接点と接続するための接点ブロック４ａ（図２）が設けられている。

更に、６は固定筒３と結合され、移動群を直進案内する案内溝が設けられた案内筒、７は案内筒６に対し光軸周りに定位置回転可能に保持され、回転により移動群を光軸方向に進退させるためのカム溝を有したカム環である。カム環７は、案内筒６に対し前側（被写体側）より組み込まれ、固定筒３に光軸周りに定位置回転可能に保持されたズームリング５と、ズームキー８（図２）により係合されている。

案内筒６には、各光学ユニットである第１移動群１１、第２移動群１２、第３移動群１３、第４移動群１４、第５移動群１５が保持される。そして、各光学ユニットは、案内筒６の案内溝と、カム環７のカム溝の交点に設けられるカムフォロワによって支持され、光軸方向の位置が決定されている。

尚、第２移動群１２は焦点調節のためのフォーカス群でもあり、２群移動環１２ｃとフォーカスカム環１２ｂに２群ユニット１２ｄが保持されている。更に、２群移動環１２ｃには不要な軸外光をカットするための副絞りＡユニット１２ａ（図２）が保持され、第２移動群１２の光軸方向位置により口径が変化する。

また、第４移動群１４には電磁絞りユニット１４ａが保持され、フレキシブルプリント配線板１４ｂにより電磁絞りユニット１４ａが制御基板４と電気的に接続されている。具体的には、電磁絞りユニット１４ａ上の駆動モータと絞りの絞り羽根の開放状態を検知するフォトインタラプタと、制御基板４とをフレキシブルプリント配線板１４ｂが電気的に接続している。

更に、第４移動群１４の後側（像面側）にはＦｎｏを決定するための副絞りＢユニット１４ｃ（図２）が保持され、副絞りＡユニット１２ａと同様、第４移動群１４の光軸方向位置により口径が変化する。

尚、第２移動群１２から第５移動群１５の移動群は案内筒６の内径に配置されるが、第１移動群１１はカム環７の外径側に配置され、それぞれ案内筒６の案内溝、カム環７のカム溝の交点の位置に保持されている。

また、案内筒６の前側には、外部からの衝撃による変形を緩和するため、変形受け部材１６のバヨネット爪１６ｂ（図２）が案内筒６のバヨネット溝６ａ（図２）と係合することで保持される。そして、取り付け後、固定ビス２１（図２）により回転位置が固定され案内筒６と一体化される。変形受け部材１６には貫通孔１６ａが設けられ、第１移動群１１の１群移動環１１ｂの脚部１１ｃが貫通孔１６ａを貫通して、案内筒６、カム環７に係合している。更に、変形受け部材１６の外周側には弾性材料で製作されたテープ状の緩衝部材１７が配置されている。

尚、外装ユニット９をレンズ鏡筒の前方（被写体側）で案内筒６と結合するように、フランジ部を配置した従来の構成のままカム環７を案内筒６の外周に配置するためには、案内筒６の後方（像面側）よりカム環７を組み込むことになる。しかし、カム環７を後方（像面側）より組み込むためには、案内筒６の後方部（像面側）の外径をカム環７の内径より小さくするしかない。更に、案内筒６の後端部に部品結合のためのビス座を設けることを含むと、レンズ鏡筒全体の外径を大きくするか、あるいは内部で移動する光学ユニットの大きさに制限を与えることになるなど小型化に対し不利益なことになる。

そこで、本実施形態の構成では、外装ユニット９をレンズ鏡筒の後方（像面側）Ｍ（図１）で案内筒６と結合しているため、小型化が可能となっている。

更に、案内筒６の前側の先端には中継リング１８が定位置回転可能に保持される。そして、中継リング１８に取り付けられた連結キーＡ１９（図２）と連結キーＢ２０（図２）を介して、フォーカスカム環１２ｂを回転することで、焦点調節のため第２移動群１２が光軸方向に移動する。連結キーＡ１９が変形受け部材１６の貫通穴１６ａの一つを貫通して取り付けられているため、中継リング１８は作動範囲を制限されて定位置回転する。

案内筒６の後端（像面側）の固定筒３と結合される別の位相箇所には、フォーカスユニット９ａとフロントユニット９ｃで構成される外装ユニット９（図２）が固定され、フロントユニット９ｃにはフィルターネジとフードの取り付け部が設けられている。

また、外装ユニット９には焦点調節を手動操作するためのフォーカスリング１０が定位置回転可能に保持され、回転力をフォーカスユニット９ａに伝達することが可能である。また、フォーカスユニット９ａは、制御基板４からの制御信号、電力を受けて、円環型の振動波モータで駆動できる。そして、手動または電動で、外装ユニット９におけるフォーカスキー９ｂを介して、中継リング１８に保持された連結キーＡ１９と係合し、中継リング１８に保持された連結キーＢ２０から回転力をフォーカスカム環１２ｂに伝達することが可能である。

（光学ユニットである第１移動群１１）
光学ユニットである第１移動群１１の動作について、先ず説明する。図１は、本実施形態に係るレンズ鏡筒のＷＩＤＥ状態の断面図である。ズームに関し、ズームリング５を操作しズームリング５のズームキー８を介してカム環７を回転させることで、第２移動群１２から第５移動群１５の各移動群は後側（像面側）から前側（被写体側）に向かって移動する。第１移動群１１については、一旦後側（像面側）に移動した後、前側（被写体側）に移動する所謂Ｕターンの動作をする。

この時、光学ユニットである第２移動群１２に保持されている副絞りＡユニット１２ａはＷＩＤE状態からＴＥＬＥ状態に向かうに従い、絞り羽根がある程度閉じられた状態から開放状態へ変化する。つまり、副絞りＡユニット１２は、ＷＩＤＥ側では、不要な軸外光を遮蔽しフレアをカットする機能をする。

更に、光学ユニットである第４移動群１４に保持される副絞りＢユニット１４ｃについても、副絞りＡユニット１２ａと同様にＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に向かうに従い、絞り羽根がある程度閉じられた状態から開放状態へ変化する。副絞りＢユニット１４ｃは、ズーム動作の各焦点距離位置で開放口径を決定する機能をする。

焦点調節動作に関しては、前述した通りである。電気的制御による電気駆動の他、外装ユニット９におけるフォーカスリング１０を操作する手動操作が可能である。具体的には、外装ユニット９におけるフォーカスキー９ｂが中継リング１８の連結キーＡ１９と係合し、中継リング１８の連結キーＢ２０を介して回転力をフォーカスカム環１２ｂに伝達する。そして、フォーカスカム環１２ｂの回転により、２群移動環１２ｃに一体的に保持された２群ユニット１２ｄが光軸方向に前後し焦点調節が行われる。

ここで、光学ユニットである第１移動群１１の周辺構成について、詳細に説明する。図３、図４は、第１移動群１１の周辺構成を詳細に示した図である。第１移動群１１は、図２に示すように、１群押え環１１ａ、１群移動環１１ｂ、脚部１１ｃを備えるが、更に調整環１１２、偏心吸収環１１３を備える。

図３において、１１１は光学ユニットである第１移動群１１を１群押え環１１ａにより保持した１群ユニットである。１群ユニット１１１は、調整環１１２にカム溝１１２ａを介して、ローラー１１６、止めビス１１７により光軸方向に移動調整可能に保持されている。

１群ユニット１１１は、回転させることで調整環１１２のカム溝１１２ａのリフトに沿って光軸方向に移動する。そして、移動した後、調整環１１２にビス固定される回転規制部材１１２ｂ（図４）が、１群ユニット１１１の係合部１１１ｅ（図４）ｅに係合することで、光軸方向位置を固定される。尚、図４で１１２ｃはローラー座である。

更に、１群ユニット１１１を保持した調整環１１２は、１群移動環１１ｂに偏心ローラー１１８、及び止めビス１１７を光軸周りに３箇所配置することで保持されている。偏心ローラー１１８は止めビス１１７の軸位置に対し外径部が偏心しているため、３箇所の偏心ローラー１１８をそれぞれ回転することで、調整環１１２を介し１群ユニット１１１の軸位置を調整することが可能となっている。つまり、１群ユニット１１１で保持される光学ユニットである第１移動群１１を他の光学ユニットに対し偏心調整することで、光学性能を調整することが可能となっている。

（偏心吸収環）
光学ユニットである第１移動群１１を保持した１群ユニット１１１には、光軸方向には一体的に移動し、光軸直交方向には固定された状態で第１移動群１１の移動を許容する偏心吸収部材（偏心許容部材）としての偏心吸収環１１３が保持されている。偏心吸収環１１３は、その外周に摺動部材であるテープ状のシールリボン１１３ａが取り付けられる。本実施形態では、偏心吸収部材は、偏心吸収環１１３とシールリボン１１３ａを備えるが、偏心吸収環１１３のみで構成することもできる。偏心吸収部材は、金属など硬い材質で設けても良いし、ゴムなど軟らかい材質で設けても良い。

このように、本実施形態では、外装ユニット９と光学ユニットである第１移動群１１との間隙を偏心吸収部材で塞ぐことで、前群である１群ユニット１１１において塵や水の浸入を抑制できる。もちろん、ここでいう抑制とは塵や水の浸入を理想的に防ぐことを意味するものではなく、従来よりも浸入する塵や水の量を低減できることを意味する。

より具体的には、偏心吸収環１１３は、その係合爪１１３ｂ（図５）が１群ユニット１１１の係合爪挿入部１１１ａ（図５）から組み込まれて、光軸方向規制溝１１１ｂ（図３）に挟持される位置まで回転する（バヨネット結合する）。これにより、偏心吸収環１１３は、１群ユニット１１１と光軸方向に一体的となる。

このとき、図３に示すように、光学ユニットである第１移動群１１を保持した保持部材としての１群ユニット１１１と偏心吸収環１１３の一方に凸部を有し、他方に凹部を有する関係としている。

そして、図６に示すように、偏心吸収環１１３のビス座１１３ｃに取り付けられて偏心吸収環１１３と一体化した係止ビス１１５の外形と、第１移動群１１を保持した１群ユニット１１１の係止溝１１１ｃとの間に僅かに余裕を持たせている。このため、１群ユニット１１１は、光軸直交方向に固定された偏心吸収環１１３に対し、光軸直交方向に余裕分だけ移動することが可能である。即ち、第１移動群１１を保持した１群ユニット１１１は、偏心吸収環１１３に対し上記余裕分だけ光軸直交方向に調整可能である。

これにより、外装ユニットの内周部と光学ユニットの外周部との間隙を偏心吸収部材で塞ぐ（間隙からの塵や水の浸入を抑制する）と共に、第１移動群１１を保持した１群ユニット１１１を光軸直交方向に移動させ、他の光学ユニットとの偏心調整が可能である。

即ち、第１移動群１１を含む光学ユニットに対し外装ユニット９を組付けるが、１群ユニット１１１の軸位置が調整され他の光学ユニットに対し偏心している場合にも、外装ユニット９の内周部には光軸直交方向に固定された偏心吸収環１１３が倣う。つまり、１群ユニット１１１と偏心吸収環１１３は軸位置が偏心していることになる。

（耐衝撃性）
本実施形態のように、光学ユニットと、光学ユニット全体を先端まで囲む形態の外装ユニットを鏡筒の後方（図１の位置Ｍ）で結合する構成としているレンズ鏡筒では、外装ユニットに側面方向から衝撃が掛かった際、外装ユニットが撓む可能性が高い。そして、内部の光学ユニットを押圧する可能性が高い。

そして、内部の光学ユニットが外装ユニットにより押圧されると、光学ユニットの可動群を保持しているローラーやカム環のカムが損傷する。そのため、外装ユニットの変形が復元した際にも光学ユニットが元の状態を維持できず、光学性能が変化してしまう可能性がある。更に、衝撃が大きい場合には光学ユニットの塑性変形により作動自体が不能となる可能性もある。

本実施形態では、軸位置が偏心した１群ユニット１１１と偏心吸収環１１３を接着することで一体化する。即ち、図７で、偏心吸収環１１３には凹部が設けられており、１群ユニット１１１の接着部１１１ｄに跨って接着剤を充填することで、硬化した接着剤により一体的に固定することができる。

ここで、軸位置が偏心した１群ユニット１１１と偏心吸収環１１３を固定する接着剤として、硬化後も弾性を残す接着剤(弾性接着剤）を用いることができる。この場合、側面方向から衝撃が与えられ、外装ユニット９が光学ユニット１１１を押圧しようとした際にも、硬化後も弾性を残す接着剤が衝撃を緩和することが可能である。

なお、特許文献１のように、案内筒の鏡筒前方に一体的にフランジ部を設けると、案内筒内部で光軸方向に移動する各光学ユニットを作動させるためのカム環を案内筒の内周に配置することになる。但し、カム環を案内筒内周に配置すると内部の光学ユニットがカム環と嵌合することとなり、固定部である案内筒に対しカム環との嵌合ガタ、同軸度が加算されることで位置精度が劣り光学性能を保証できない場合がある。

また、特許文献４では、光軸方向からの衝撃はある程度吸収できたとしても側面方向からの衝撃に対しては効果を期待できない。

（防視性）
なお、更に１群ユニット１１１に化粧部材としての防視板１１４を接着、または両面テープ等により取り付けることで、偏心吸収環１１３の係止溝１１１ｃ、接着部１１１ｄを隠した外観（外部に露出しない構成）とすることが可能である。

上述した実施形態では、１群ユニット１１１と偏心吸収環１１３を、光軸方向を規制するための円周溝と係合爪により結合しているが、光軸方向に一体的となり、光軸直交方向に移動可能となる構成（例えば押え環やビスにより抜け止めとする構成）でもよい。また、１群ユニット１１１と偏心吸収環１１３を接着しているが、接着固定せず光軸直交方向の移動に自由度を与えたままでも本発明の目的を達成できるものである。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、レンズを保持した１群ユニットが偏心調整されても、外装ユニットとの間に間隙を作らず、レンズ鏡筒正面からの塵や水の浸入を抑制したレンズ鏡筒を実現できる。

そして、本実施形態によれば、光学ユニットと外装ユニットを案内筒後方で結合したレンズ鏡筒であって、外装ユニットが側面から衝撃を受けた際にも内部の光学ユニットに変形を伝えにくい小型のレンズ鏡筒を実現できる。

《第２の実施形態》
図８は、本発明の第２の実施形態の部分拡大断面図である。第１の実施形態の１群ユニット１１１と偏心吸収環１１３を接着する代わりに、光軸方向を規制するための円周溝と係合爪により結合された１群ユニット１１１である１群押え環１１ａと偏心吸収環１１３の径方向の間に円環状の弾性部材１２０が配置されている。弾性部材１２０を配置することで、外装ユニット９の外周方向から衝撃が加わることで変形し（衝撃吸収が可能）、内部の偏心吸収環１１３を押圧しようとした場合、弾性部材１２０が衝撃を吸収し、１群ユニットに対して緩衝することが可能となる。

尚、本実施形態における弾性部材１２０は、周方向に連続した円環状（リング状）であっても良いし、周方向に不連続な部分的な円環状（リング状）であってもよい。また、弾性部材１２０は、１群押え環１１ａと偏心吸収環１１３の径方向の間でなく、偏心吸収環１１３の係合爪１１３ｂ（図４）と、１群ユニット１１１の光軸方向規制溝１１１ｂ（図３）の間に配置しても同様の効果が得られる。

（変形例）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、光学ユニットである１群ユニットを焦点距離が可変であるズームレンズとして説明しているが、１群ユニットが偏心調整可能なフォーカスレンズ、あるいは単焦点レンズでも同様の効果が得られる。

９・・外装ユニット、１１・・第１移動群（光学ユニット）、１１３・・偏心吸収環

Claims (11)

1. 光学ユニットと、
   該光学ユニットを保持する保持部材と、
   前記光学ユニットの外周側に配置される外装ユニットと、
   前記外装ユニットの内周部に接し、前記光学ユニットの光軸に垂直な方向における移動を許容する偏心許容部材とを有し、
   前記保持部材と前記偏心許容部材とは、前記光軸に平行な方向において接しており、かつ前記光軸に垂直な方向において離間しており、
   前記保持部材及び前記偏心許容部材は、弾性接着剤により互いに接着されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記保持部材には、切欠部が設けられており、
   前記偏心許容部材には、前記光軸に平行な方向において前記切欠部と対向する凹部が設けられており、
   前記保持部材及び前記偏心許容部材は、前記切欠部及び前記凹部に前記弾性接着剤が充填されることにより互いに接着されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 案内溝が設けられた案内筒と、カム溝が設けられたカム環とを有し、
   前記保持部材は、前記案内溝及び前記カム溝により支持されるカムフォロワを含み、前記カム環の回転により前記光軸に平行な方向に移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記保持部材及び前記偏心許容部材の何れか一方は凸部を含み、他方は該凸部に対応する凹部を含むことを特徴とする請求項一乃至３の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記偏心許容部材は、偏心許容環と、該偏心許容環の外周に設けられ、前記外装ユニットの内周部に接する摺動部材とを備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
6. 案内筒を有し、
   前記外装ユニットは、前記光学ユニットよりも像側で前記案内筒と結合することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記偏心許容部材は、前記光学ユニットと結合するためのバヨネット爪を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記保持部材には、係止溝が設けられており、
   前記偏心許容部材には、前記光軸に垂直な方向において前記係止溝と対向する係止ビスが設けられており、
   前記係止溝と前記係止ビスとは、前記前記光軸に垂直な方向において離間していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記光軸に垂直な方向における前記光学ユニットと前記偏心許容部材との間に設けられた弾性部材を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
10. 前記光軸に平行な方向において前記偏心許容部材を覆う防視部材を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
11. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載のレンズ鏡筒と、撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。