JP6750883B2 - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒およびレンズ鏡筒を備える光学機器に関する。

従来、ズームやフォーカスの動作を行うために、光軸に沿って移動可能な複数のレンズ群を有するレンズ鏡筒に関する様々な構造（例えば、カムとコロによる構造や鏡筒が光軸方向へ繰り出す構造）が提案されている。光学系を保持する移動枠が繰り出すタイプのレンズ鏡筒では、繰り出された移動枠に衝撃などの大きな外力が加えられた場合、移動枠を保持するカムやコロに打痕等が発生し、その打痕によって鏡筒の倒れ偏芯が発生して光学性能が劣化してしまう。特許文献１では、付勢部材によりそれぞれのカムピンが離れるように付勢された状態で光軸方向へ移動可能な移動枠および移動枠の外径側に配置された保護枠を備え、外力が加えられると保護枠が後退して外力を吸収するレンズ鏡筒が開示されている。

特開２００４−１５１２７９号公報

特許文献１のレンズ鏡筒では、付勢部材により移動枠および保護枠のカムピンがそれぞれカム溝の一側溝面および他側溝面に当接しており、カム溝のガタの中で外力を吸収可能なバネ荷重が必要である。しかしながら、レンズ鏡筒の質量が大きい場合に衝撃に耐えられるまでバネ荷重を大きくしてしまうと、作動トルクの増加や耐久性の劣化等の問題が生じ、結果として光学性能を劣化させてしまうおそれがある。

本発明は、衝撃による影響を抑制可能なレンズ鏡筒および光学機器を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、レンズ群を保持する第１の移動筒と、前記第１の移動筒に対して物体側および外周側に配置され、レンズとは異なる光学素子を保持可能な第２の移動筒と、前記第１の移動筒の前記レンズ群の光軸方向の移動を案内する第１の直進溝と、前記第２の移動筒の前記光軸方向の移動を案内する第２の直進溝とを備える案内筒と、前記案内筒に対して回転可能であり、第１のカム溝および第２のカム溝を備えるカム筒と、を有し、前記第１の移動筒は、前記第１の直進溝および前記第１のカム溝に係合する第１の突出部材を備え、前記第２の移動筒は、前記第２の直進溝および前記第２のカム溝に係合する第２の突出部材を備え、前記第１のカム溝は、前記カム筒の内径側に非貫通のカム溝が形成され、前記第２のカム溝は、前記カム筒の外径側に形成された非貫通のカム溝と、前記カム筒を貫通したカム溝とを備え、前記第２の突出部材は、前記カム筒の外径側に形成された非貫通の前記カム溝に所定の隙間をもって係合する第１の突出量を有する突出部材と、前記カム筒を貫通したカム溝と前記第２の直進溝に係合するとともに、前記第１の突出量よりも大きい第２の突出量を有する突出部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、衝撃による影響を抑制可能なレンズ鏡筒および光学機器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を備える撮像装置の概略図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 無限合焦状態におけるレンズ鏡筒の断面図である。 至近合焦状態におけるレンズ鏡筒の断面図である。 移動機構部の分解斜視図である。 直進筒の斜視図である。 カム筒の斜視図である。 案内筒の斜視図である。 第２レンズ保持枠の分解斜視図である。 第２レンズ保持枠の斜視図である。 第２レンズ保持枠を保持する状態の直進筒の斜視図である。 移動筒の斜視図である。

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。

図１は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒ＬＢを備える撮像装置ＩＡの概略図である。レンズ鏡筒ＬＢは、撮像光学系ＩＯＳを保持する。カメラ本体ＣＢは、撮像素子ＩＥを保持する。レンズ鏡筒ＬＢは、カメラ本体ＣＢと一体的に構成されていてもよいし、カメラ本体ＣＢに着脱可能に取り付けられるように構成されていてもよい。なお、以下の説明では、レンズ鏡筒ＬＢに対して被写体側（物体側）を前方、カメラ本体ＣＢ側を後方とする。

本発明は、カメラ本体に着脱可能に取り付けられるレンズ鏡筒やレンズ一体型カメラだけでなく、ビデオカメラや監視カメラ等の撮像装置、双眼鏡等の観察装置、および液晶プロジェクタ等の画像投射装置等の光学機器にも適用することができる。

図２は、レンズ鏡筒ＬＢの分解斜視図である。図３は無限に合焦した状態（繰り込み状態）におけるレンズ鏡筒ＬＢの断面図、図４は至近に合焦した状態（繰り出し状態）におけるレンズ鏡筒ＬＢの断面図である。本実施例のレンズ鏡筒ＬＢは、撮像光学系ＩＯＳとして、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、および第３レンズ群Ｌ３を有する。第１レンズ保持枠１は、第１レンズ群Ｌ１を保持し、直進筒（第１の移動筒）５に固定されている。第２レンズ保持枠２は、第２レンズ群Ｌ２を保持し、光軸に沿って移動可能に直進筒５に保持されている。第３レンズ保持枠３は、第３レンズ群Ｌ３を保持し、直進筒５に固定されている。第３レンズ保持枠３は、第３レンズ保持枠３Ａおよび第３Ｂレンズ保持枠３Ｂを備える。第３レンズ群Ｌ３は、第３Ａレンズ群Ｌ３Ａおよび第３Ｂレンズ群Ｌ３Ｂを備える。第３レンズ保持枠３Ａは第３Ａレンズ群Ｌ３Ａを保持し、第３Ｂレンズ保持枠３Ｂは第３Ｂレンズ群Ｌ３Ｂを保持する。

絞り装置４は、不図示のビスによって第３レンズ保持枠３に固定されている。絞り装置４は、駆動源であるモーター(不図示)を備え、モーターを駆動制御することで内蔵する絞り羽根の開口面積を変化させて光量を調節する。

案内筒６は、直進筒５の外周側に配置され、直進筒５や移動筒１０の光軸方向への移動を案内する、光軸方向へ延びている複数の直溝を備える。カム筒７は、案内筒６の外周面に係合し、光軸方向において案内筒６に対して定位置で回転可能に支持されている。本体筒８は、内周面側で案内筒６をビスで固定している。操作環９は、本体筒８の外周面に係合し、定位置にて回転可能に支持されている。操作環９には、カム筒７に連結した不図示のキーが取り付けられている。移動筒（第２の移動筒）１０は、光学素子としてフィルターを保持可能で、前方の先端の外径側にフード取付部、内径側にフィルターねじ部を備えている。また、移動筒１０は、フィルターねじ部に螺合結合した前カバー１１を備えている。なお、本実施形態では、移動筒１０は、レンズ群とは異なる光学素子であるフィルターを保持可能としているが、レンズ群を保持可能に構成されていてもよい。

カム筒７には、直進筒５の外周面に設けられた３個のコロ（第１の突出部材）が係合する３本のカム溝（第１のカム溝）、および第２レンズ保持枠２の外周面に設けられたコロが係合するカム溝が形成されている。また、カム筒７には、移動筒１０の内周面に設けられたコロ（第２の突出部材）が係合するカム溝（第２のカム溝）が形成されている。直進筒５の３個のコロは、案内筒６に形成された３本の直溝（第１の直進溝）に係合し、移動筒１０のコロは、案内筒６に形成された別の直溝（第２の直進溝）に係合する。また、第２レンズ保持枠２のコロは、直進筒５に形成された直溝に係合する。

操作環９を回転させると、カム筒７が連結されたキーを介して回転する。直進筒５、第２レンズ保持枠２、および移動筒１０は、それぞれのコロが係合する直溝によって案内されながらカム筒７に形成されたそれぞれのカム溝の軌跡に従うことで、光軸に沿って移動する。直進筒５と第２レンズ保持枠２は、それぞれが従うカム溝の軌跡が異なるため、直進筒５に固定される第１レンズ保持枠１と第２レンズ保持枠２との間隔、および直進筒５に固定される第３レンズ保持枠３と第２レンズ保持枠２との間隔が変化しながら進退する。操作環９の操作によって、各レンズ群は図３に示される無限被写体に合焦した状態から図４に示される至近被写体に合焦した状態まで移動可能であり、物体距離に応じて合焦させることができる。

アオリ機構部１２は、本体筒８に不図示のビスで固定され、ティルト機構部１３およびシフト機構部１４を有する。ティルト機構部１３は、撮像光学系ＩＯＳの光軸を撮像素子ＩＥの撮像面に対して傾けることができる。シフト機構部１４は、撮像光学系ＩＯＳの光軸を撮像素子ＩＥの撮像面に対して光軸直交方向へ平行移動させることができる。したがって、ティルト機構部１３のティルト動作およびシフト機構部１４のシフト動作によってアオリ撮影が可能となる。また、アオリ機構部１２は、レンズ鏡筒ＬＢ全体をカメラ本体ＣＢに対して光軸回りに回転させるレボルビング機構や、シフト動作とティルト動作の方向の相対関係を変化させるようにティルト機構部１３を光軸回りに回転させるレボルビング機構を有する。マウント１５は、レンズ鏡筒ＬＢをカメラ本体ＣＢに取り付けるためのマウントであり、アオリ機構部１２に不図示のビスで固定されている。

以下、レンズ鏡筒ＬＢの光軸に沿って移動する移動機構部について説明する。図５は、後方から見た場合の移動機構部の分解斜視図である。図６は、前方から見た場合の直進筒５の斜視図である。図７は、後方から見た場合のカム筒７の斜視図である。図８は、後方から見た場合の案内筒６の斜視図である。

直進筒５の外周面には、ビスで固定された３個のコロ３１ａ，３１ｂ，３１ｃが設けられている。案内筒６には光軸方向へ延びている３本の貫通した直溝６ａ，６ｂ，６ｃが形成されており、直溝６ａ，６ｂ，６ｃにコロ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれ係合している。カム筒７の内径側には、非貫通のカム溝７ａ，７ｂ（不図示），７ｃが形成されており、カム溝７ａ，７ｂ，７ｃにコロ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれ係合している。カム筒７は、前述したように、光軸方向において案内筒６に対して定位置で回転可能に支持されており、カム筒７が回転すると、直進筒５は、直溝６ａ，６ｂ，６ｃに直進案内されながら、カム溝７ａ，７ｂ，７ｃによって光軸に沿って移動する。直進筒５には第１レンズ保持枠１および第３レンズ保持枠３が固定されているので、直進筒５が移動すると、第１レンズ保持枠１および第３レンズ保持枠３も一体的に移動する。

以下、直進筒５の内周面側で、直進筒５に対して相対移動可能に保持された第２レンズ保持枠２の構成について説明する。図９は、前方から見た場合の第２レンズ保持枠２の分解斜視図である。図１０は、後方から見た場合の第２レンズ保持枠２の斜視図である。

第２レンズ保持枠２の外周面の前方には、光軸方向および第２レンズ保持枠２の径方向に直交する方向、すなわち外周面の接線方向（以下、接線方向）へ延びているローラー軸１９ａ，１９ｂの各保持部が設けられている。ローラー軸１９ａ，１９ｂはそれぞれ、ローラー１６ａ，１６ｂを接線方向回りに回転可能に支持している。また、第２レンズ保持枠２の外周面の後方には、接線方向へ延びているローラー軸２０ａ(不図示)，２０ｂの各保持部が設けられている。ローラー軸２０ａ，２０ｂはそれぞれ、ローラー１７ａ(不図示)，１７ｂを接線方向回りに回転可能に支持している。

第２レンズ保持枠２の外周面の中央付近には、接線方向へ延びているローラー軸２１の保持部、および付勢ばね２２の組み込み部が設けられている。ローラー軸２１は、付勢ローラー１８を接線方向回りに回転可能に支持している。付勢ばね２２は、付勢ローラー１８を第２レンズ保持枠２の径方向へ付勢する。押さえ板２３は、付勢ローラー１８を第２レンズ保持枠２に組み込んだ後に、付勢ばね２２の反力により付勢ローラー１８およびローラー軸２１が第２レンズ保持枠２から外れないようにするためのもので、第２レンズ保持枠２にビス止めされている。第２レンズ保持枠２を直進筒５に組み込む前の段階でのみ、ローラー軸２１が押さえ板２３に当接し、外れ防止として機能する。

ローラー１６ａ，１７ａは光軸中心にて同じ角度位相の位置に配置され、ローラー１６ｂ，１７ｂは光軸中心にて同じ角度位相の位置に配置されている。付勢ローラー１８は、第２レンズ保持枠２の径方向において光軸に対してローラー１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとは反対側に配置されている。

また、光軸方向において、ローラー１６ａ，１６ｂは、第２レンズ群Ｌ２および第２レンズ保持枠２から構成される移動群の重心位置に対して前方に配置され、ローラー１７ａ，１７ｂは、移動群の重心位置に対して後方に配置されている。

ローラー１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂおよび付勢ローラー１８はそれぞれ、直進筒５の内径に形成されたそれぞれのローラーの転動面に当接して支持される。付勢ローラー１８は、前述したように、付勢ばね２２によって径方向（付勢方向）へ付勢されている。第２レンズ保持枠２は、付勢ばね２２が付勢ローラー１８を転動面に押し付けることによる反力を受けて、付勢方向とは反対方向（図の下方向）へ付勢され、ローラー１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの４点で直進筒５に支持されている。第２レンズ保持枠２は直進筒５内で光軸に沿って移動する間も付勢されながらローラーの４点で支持されるため、第２レンズ保持枠２の直進筒５に対する相対倒れ変化を抑制することができる。

第２レンズ保持枠２の外周面には、コロ２４がビス止めされている。コロ２４は、直進筒５に形成されている貫通の直溝５ｇに係合し、カム筒７の内径に形成されたカム溝７ｄにも係合する。これにより、第２レンズ保持枠２は、前述したローラーの４点支持に加えて直進筒５の直溝５ｇで直進案内されながら、カム筒７の回転でカム溝７ｄによって光軸に沿って直進移動する。コロ２４は、転動面からの反力の方向および光軸を含む平面内に配置されることが好ましく、本実施例では、光軸に対して付勢ローラー１８の対向側の１８０度位相の異なる位置に配置されている。

第２レンズ保持枠２には、コロ２５ａ，２５ｂがビス止めされている。コロ２５ａは、直進筒５に形成されている直溝５ｉおよびカム筒７に形成されているカム溝７ｆとの間に所定の隙間が形成された状態で設けられており、これらに係合していない。また、コロ２５ｂは、直進筒５に形成されている直溝５ｈおよびカム筒７に形成されているカム溝７ｅとの間に所定の隙間が形成された状態で設けられており、これらに係合していない。そのため、コロ２５ａ，２５ｂは、衝撃受けとして機能する。

第２レンズ保持枠２には、コロ２６ａ，２６ｂ，２６ｃがビス止め固定されている。コロ２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、それぞれ直進筒５に形成された直溝５ｇ，５ｈ，５ｉとの間に所定の隙間が形成された状態で設けられており、衝撃受けとして機能する。

図１１は、第２レンズ保持枠２を保持する状態の直進筒５の斜視図である。図１２は、移動筒１０の斜視図である。

移動筒１０の内周面には、ビスで固定された３個の第１コロ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられている。案内筒６には光軸方向へ延びている３本の貫通した直溝６ｇ，６ｈ，６ｉが形成されており、直溝６ｇ，６ｈ，６ｉに第１コロ３２ａ，３２ｂ，３２ｃがそれぞれ係合している。カム筒７には、貫通した３本のカム溝７ｇ，７ｈ，７ｉが形成されており、カム溝７ｇ，７ｈ，７ｉに第１コロ３２ａ，３２ｂ，３２ｃがそれぞれ係合している。カム溝７ｇ，７ｈ，７ｉのカム軌跡は、直進筒５のコロ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれ係合するカム溝７ａ，７ｂ，７ｃと同じである。カム筒７が回転すると、移動筒１０は、直溝６ｇ，６ｈ，６ｉに直進案内されながら、カム溝７ｇ，７ｈ，７ｉによって光軸に沿って移動する。なお、本実施形態では、直進筒５および移動筒１０が従うカム溝の軌跡は同一であるが、異なっていてもよい。

また、移動筒１０の内周面には、ビスで固定された３個の第２コロ３３ａ，３３ｂ，３３ｃが設けられている。第２コロ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの径方向の長さ（第１の突出量）は、第１コロ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの径方向の長さ（第２の突出量）に比べて短い。案内筒６には、光軸方向へ延びている３本の貫通した直溝６ｄ，６ｅ，６ｆ（不図示）が形成されている。カム筒７の外径側には、非貫通の３本のカム溝７ｊ（不図示），７ｋ，７ｌが形成されており、カム溝７ｊ，７ｋ，７ｌに第２コロ３３ａ，３３ｂ，３３ｃがそれぞれ所定の隙間が形成された状態で入り込んでいる。カム溝７ｊ，７ｋ，７ｌのカム軌跡は、カム溝７ｄ，７ｅ，７ｆと同じである。

以上説明したように、直進筒５は、第１および第３レンズ保持枠１，３を固定し、内部に第２レンズ保持枠を保持した状態、すなわち第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３を保持した状態で光軸に沿って移動する。移動筒１０は、直進筒５の移動に連動して光軸に沿って移動する。移動筒１０は、図３に示されるように、直進筒５および第１レンズ保持枠１に対して前方および外周側に配置され、直進筒５および第１レンズ保持枠１との間に所定の隙間を有する。

レンズ鏡筒ＬＢに外力が加えられた場合、移動筒１０には大きな衝撃が加わる。特に、本実施形態のレンズ鏡筒ＬＢは主要部品のほとんどが金属製であるため質量が大きく、移動筒１０はより大きな衝撃を受けてしまう。仮に、移動筒１０が各レンズ群や直進筒５と一体的に結合されて、同じコロで駆動される場合、装置全体の重さによる大きな衝撃力によりコロやカム溝に打痕等や変形が発生してしまう。そのため、光学系全体の傾き等が起こり、光学性能が劣化してしまう。本実施形態では、移動筒１０は、レンズ群を保持する直進筒５とは、独立した別のコロで駆動している。また、移動筒１０は、レンズ群とは異なる光学素子（本実施形態では、フィルター）を保持可能であるが、レンズ群を保持していない。そのため、装置全体の重さによる大きな衝撃力により移動筒１０のコロやカム溝に打痕等や変形が発生したとしても、光学性能に影響することはない。

また、移動筒１０には、第２コロ３３ａ，３３ｂ，３３ｃがカム溝７ｊ，７ｋ，７ｌに対して所定の隙間を有した状態で組まれているため、移動筒１０が大きな衝撃を受けた場合、第２コロ３３ａ，３３ｂ，３３ｃがカム溝７ｊ，７ｋ，７ｌに当接する。このような構成により、第１コロ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに加わる衝撃力を分散し、第１コロ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが破断等することを防止することができる。

本実施形態のレンズ鏡筒ＬＢは、アオリ機構部１２を有しているため、スペース制約上、カム筒７の光軸方向の長さを長くすることができない。そこで、非貫通のカム溝を内径側および外径側に設けることで、カム筒７の長さを長くすることなく各カム溝を重ねて配置することができる。また、貫通でなければならないカム溝以外は非貫通のカムとしているので、カム筒７自体の強度や耐衝撃性の低下を抑制することができる。

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。

ＬＢ レンズ鏡筒
５ 直進筒（第１の移動筒）
６ 案内筒
６ａ，６ｂ，６ｃ 直溝（第１の直進溝）
６ｇ，６ｈ，６ｉ 直溝（第２の直進溝）
７ カム筒
７ａ，７ｂ，７ｃ カム溝（第１のカム溝）
７ｇ，７ｈ，７ｉ，７ｊ，７ｋ，７ｌ カム溝（第２のカム溝）
１０ 移動筒（第２の移動筒）
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ コロ（第１の突出部材）
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 第１コロ（第２の突出部材）
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 第２コロ（第２の突出部材）

Claims (7)

1. レンズ群を保持する第１の移動筒と、
   前記第１の移動筒に対して物体側および外周側に配置され、レンズとは異なる光学素子を保持可能な第２の移動筒と、
   前記第１の移動筒の前記レンズ群の光軸方向の移動を案内する第１の直進溝と、前記第２の移動筒の前記光軸方向の移動を案内する第２の直進溝とを備える案内筒と、
   前記案内筒に対して回転可能であり、第１のカム溝および第２のカム溝を備えるカム筒と、を有し、
   前記第１の移動筒は、前記第１の直進溝および前記第１のカム溝に係合する第１の突出部材を備え、
   前記第２の移動筒は、前記第２の直進溝および前記第２のカム溝に係合する第２の突出部材を備え、
   前記第１のカム溝は、前記カム筒の内径側に非貫通のカム溝が形成され、
   前記第２のカム溝は、前記カム筒の外径側に形成された非貫通のカム溝と、前記カム筒を貫通したカム溝とを備え、
   前記第２の突出部材は、前記カム筒の外径側に形成された非貫通の前記カム溝に所定の隙間をもって係合する第１の突出量を有する突出部材と、前記カム筒を貫通したカム溝と前記第２の直進溝に係合するとともに、前記第１の突出量よりも大きい第２の突出量を有する突出部材を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記光学素子は、フィルターであることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第２の移動筒は、物体側および内径側にフィルターねじを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第２の移動筒は、物体側および外径側にフード取付部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第１および第２のカム溝は、同一の軌跡を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記カム筒は、前記案内筒に対して光軸方向の定位置で回転可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１から６のいずれか１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光学機器。