JP7013263B2 - レンズ鏡筒、及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒、及びそのレンズ鏡筒を備える光学機器に関し、特にレンズ群を移動可能に支持する構造に関する。

カメラ等に取り付けられて使用される交換レンズ等のレンズ鏡筒やレンズ一体型カメラのレンズ鏡筒において、フォーカス時にレンズ群を光軸濃厚に直進移動可能に保持する構造に関する技術が開示されている。

特許文献１では、移動レンズ群が案内筒に保持されたカム筒の複数のカム溝に係合し、フォーカス時に繰り出す技術が開示されている。特許文献２では、直進筒が複数のカム溝を備えたカム筒を、バヨネット係合して保持する技術が開示されている。

特開２０１６－２１２３２９号公報 特開２０１１－３３６６７号公報

しかし、上記特許文献１では、移動レンズ群がカム筒の複数のカム溝と係合しているが、大きな外力が直接レンズ群に加わる為、カム筒のカム溝やカムフォロアが破損や変形などを起こす可能性がある。

また、単純にカム溝の数を増やすと、上記特許文献２のように、カム筒を直進筒にバヨネット係合により保持するための爪形状がレンズ駆動中にカム溝を横断することになる。この場合、スムーズなレンズ駆動が損なわれる可能性があり、これを避けるためにはカム筒の大径化が必要となる。

そこで、本発明の目的は、鏡筒の大型化を招くことなく、光学性能を損なうことなく、外力に対して破損しにくいレンズ鏡筒及び光学機器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、レンズを保持するレンズ保持部材を少なくとも一つ有するレンズ鏡筒であって、前記レンズ保持部材を含む移動レンズ群と、前記移動レンズ群の被写体側の前方に配置された外装枠と、前記移動レンズ群の外周側に配置され、前記移動レンズ群を光軸方向へ移動可能に案内する案内部材と、前記案内部材の外周側に回転可能に保持されるカム環と、を備え、前記移動レンズ群と前記外装枠は、前記カム環に設けられたそれぞれ異なるカム溝に係合し、弾性部材によって互いに光軸方向に離間する方向に付勢された状態で前記カム環によって駆動されることを特徴とする。

また、本発明は、レンズを保持するレンズ保持部材を少なくとも一つ有するレンズ鏡筒であって、前記レンズ保持部材を含む移動レンズ群と、前記移動レンズ群の被写体側に配置された外装枠と、前記移動レンズ群の外周側に配置され、前記移動レンズ群を光軸方向へ移動可能に案内する案内部材と、前記案内部材の外周に設けられた突起部と係合する周溝が設けられるとともに、前記移動レンズ群と前記外装枠が係合する複数の異なるカム溝が設けられ、前記案内部材の外周側に回転可能に保持されるカム環と、を備え、前記カム環は、前記移動レンズ群の光軸方向に略平行で前記カム環の端部まで延出し、前記複数の異なるカム溝を互いに連結して、前記周溝と交差するカム溝導入部を有し、前記移動レンズ群の移動に伴い前記カム環が前記案内部材に対して回転する際に、前記突起部が前記カム溝導入部を横断しないことを特徴とする。

本発明によれば、鏡筒の大型化を招くことなく、光学性能を損なうことなく、外力に対して破損しにくいレンズ鏡筒および光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態の一例に係るレンズ鏡筒の無限撮影位置における断面図である。 図１に示すレンズ鏡筒の至近撮影位置における断面図である。 図１に示すレンズ鏡筒の被写体側から見た分解斜視図である。 カム環の被写体側から見た斜視図である。 カム環の内周側展開図である。 レンズ鏡筒のカム環と案内筒の係合状態を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は本発明の実施形態の一例に係るレンズ鏡筒の無限撮影位置での断面図、図２は図１に示すレンズ鏡筒の至近撮影位置での断面図、図３は図１に示すレンズ鏡筒の被写体側から見た分解斜視図である。なお、本実施形態のレンズ鏡筒を光学機器の機器本体の一例であるカメラ本体（不図示）に対して着脱可能に装着することで、カメラシステムとして用いられる。

図１乃至図３に示すように、本実施形態のレンズ鏡筒は、カメラ本体(不図示)に取り付けるためのレンズマウント８（以下、マウント８という。）を有し、マウント８は、案内筒（案内部材）６０に不図示のビス等で固定されている。マウント８には、裏蓋９が一体的に形成された爪部の弾性力で固定されている。また、案内筒６０には、外装環１０が不図示のビス等により固定されている。外装環１０の前端には、有害光を遮るフード（不図示）を取り付け可能な化粧リング１１が固定されている。案内筒６０の外周面側には、カム環７が光軸方向の所定位置にて回転可能に配置されている。

図４はカム環７の被写体側から見た斜視図、図５はカム環７の内周側展開図、図６はレンズ鏡筒のカム環７と案内筒６０の係合状態を示す断面図である。図４及び図５に示すように、カム環７の内周面には、３本の第１カム溝７ａ、３本の第２カム溝７ｂ、及び第２カム溝７ｂとは溝幅の異なる３本の第３カム溝７ｃが周方向に略等間隔で形成されており、それぞれカム溝面は、テーパ面となっている。

カム環７の内周面の被写体側である前方には、３本の周溝７ｄが光軸方向の同じ位置に周方向に略等間で配置されており、３本の周溝７ｄは、それぞれ案内筒６０の外周に設けられた３か所の突起部６０ｂと係合している。これにより、カム環７は、案内筒６０に対して、光軸方向に位置規制されながら回転可能に保持されている。

図１乃至図３に示すように、第１レンズ保持枠１は、第１レンズ群Ｌ１を保持し、第２レンズ保持枠２は、第２レンズ群Ｌ２を保持し、第３レンズ保持枠３は、第３レンズ群Ｌ３を保持し、第４レンズ保持枠４は、第４レンズ群Ｌ４を保持する。また、第５レンズ保持枠５は、第５レンズ群Ｌ５を保持し、第６レンズ保持枠６は、第６レンズ群Ｌ６を保持する。絞り装置３０は、駆動源であるモータ（不図示）を有し、第３レンズ保持枠３と第４レンズ保持枠４に挟まれることによって固定されている。絞り装置３０は、モータの駆動を制御することで、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。各レンズ保持枠１～６は、本発明のレンズ保持部材の一例に相当する。

第１レンズ保持枠１は、第３レンズ保持枠３にビス等で３か所固定されている。第２レンズ保持枠２は、第１レンズ保持枠１と第３レンズ保持枠３に挟まれることによって光軸方向に位置規制された状態で、光軸に対して垂直方向に移動可能に保持されている。第４レンズ保持枠４は、第３レンズ保持枠３にビス等で３か所固定されている。

第５レンズ保持枠５は、第４レンズ保持枠４に光軸方向に位置規制され、光軸に対して垂直方向に移動可能に保持されている。第６レンズ保持枠６は、案内筒６０に不図示のビス等により固定されている。第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、第６のレンズ群Ｌ６及び絞り装置３０により撮影光学系を構成している。

第１レンズ群Ｌ１の被写体側の前方には、フィルタ（不図示）を取り付け可能なフィルタ枠（外装枠）４０が配置されている。また、第６レンズ群Ｌ６を除いた第１レンズ群Ｌ１から第５レンズ群Ｌ５と絞り装置３０が一体的に光軸方向に移動可能な移動レンズ群１００の主要素となっている。

第３レンズ保持枠３の外周部における周方向の３箇所には、第１カムフォロア１６がねじ込まれて結合されている。３つの第１カムフォロア１６は、円錐台形状部を有し、それぞれ、カム環７に形成された３本の第１カム溝７ａ（図４及び図５）に係合している。フィルタ枠４０の外周部における第１カムフォロア１６とは異なる位相の周方向の３箇所には、３つの第２カムフォロア４０ａが形成されている。また、フィルタ枠４０の外周部における第１カムフォロア１６とも第２カムフォロア４０ａとも異なる位相の周方向の３箇所には、第３カムフォロア４０ｂ（図３）が一体的に形成されている。

第２カムフォロア４０ａは第２カム溝７ｂに係合し、第３カムフォロア４０ｂは第３カム溝７ｃに係合している。第３カムフォロア４０ｂは、通常の状態では、３本の第３カム溝７ｃのカム面とは当接していない。第１カム溝７ａ、第２カム溝７ｂ及び第３カム溝７ｃは、同じカムリフト量を持っている。

そのため、移動レンズ群１００とフィルタ枠４０は一体となってはいないが、常に移動レンズ群１００の被写体側である前方を同じリフト量で同様の動きをすることになる。外部から衝撃を受けた場合は、最初に移動レンズ群１００よりも被写体側である前方にあるフィルタ枠４０に設けられた第２カムフォロア４０ａと第２カム溝７ｂの係合部に力が伝わる。

そして、次に第３カムフォロア４０ｂと第３カム溝７ｃの係合部に力が伝わり、第２カムフォロア４０ａと第３カムフォロア４０ｂがそれぞれの係合した第２カム溝７ｂと第３カム溝７ｃから脱落することを防止している。また、フィルタ枠４０と移動レンズ群１００はそれぞれ独立してカム環７と係合しているため、第１カムフォロア１６と第１カム溝７ａの係合部に力が伝わらない。この為、変形や破損が起こらず、外部から衝撃を受けても光学性能の劣化を防ぐことが可能である。また、第１カム溝７ａの撮影領域と第２カム溝７ｂの撮影領域は、光軸方向に重ならないように配置することにより、第１カム溝７ａへの力の伝達を防いでいる。

フィルタ枠４０と移動レンズ群１００は、付勢バネ２５（弾性部材）により互いに光軸方向に離間する方向に付勢されている。付勢バネ２５は、最も被写体側に配置された第１レンズ群Ｌ１を囲むような円環板状となっており、第１レンズ群Ｌ１の被写体側の頂点よりもマウント８側（被写体側と反対側）の位置で第１レンズ保持枠１に保持されている。付勢バネ２５によって、第１カムフォロア１６は第１カム溝７ａのマウント８側のテーパ面へ付勢され、第２カムフォロア４０ａは第２カム溝７ｂの被写体側のテーパ面へ付勢されている。

これにより、撮影時にカメラの姿勢が変化しても、光学性能が劣化することなく撮影が可能である。また、フィルタ枠４０へ被写体側から衝撃が加わった場合、付勢バネ２５によって衝撃を和らげることが可能となる。なお、第２カムフォロア４０ａと第３カムフォロア４０ｂは、第１カムフォロア１６と同様に、フィルタ枠４０と別部品としてもよい。それぞれのカム溝７ａ～７ｃのマウント８側が無限撮影位置、被写体側が至近撮影位置となっている（図４及び図５参照）。

一方の第１カム溝７ａの無限撮影位置側の端部からは、カム環７の被写体側である前方に光軸方向に略平行に延出して開放されている第１カム溝導入部７ｇが設けられている。第１カム溝導入部７ｇは、第１カムフォロア１６を備えた移動レンズ群１００を第１カム溝７ａに係合させるための組み込み用溝である。他方の第２カム溝７ｂの至近撮影位置側の端部からは、カム環７の被写体側である前方に光軸方向に延出して開放されている第２カム溝導入部７ｈが設けられている。カム溝導入部７ｇ，７ｈにより第１カム溝７ａと第２カム溝７ｂが連結されている。

第３カム溝７ｃの無限撮影位置側の端部からは、カム環７の被写体側である前方に光軸方向に延びて開放されている第３カム溝導入部７ｊが設けられている。第２カム溝導入部７ｈと第３カム溝導入部７ｊは、第２カムフォロア４０ａと第３カムフォロア４０ｂを備えたフィルタ枠４０を第２カム溝７ｂと第３カム溝７ｃに係合させるための組み込み用溝である。

周溝７ｄには、カム環７の被写体側である前方に光軸方向に延びて開放されている周溝導入部７ｋが設けられている。第１カム溝導入部７ｇと第２カム溝導入部７ｈは、カム環７の被写体側である前方の端部で合流している（合流部７ｅ）。また、第３カム溝導入部７ｊと周溝導入部７ｋは、カム環７の被写体側である前方の端部で合流している（合流部７ｆ）。このため、導入溝を削減することが可能となり、周溝７ｄを合流部７ｅや合流部７ｆと交差させることなく配置することが可能となる。

これにより、周溝７ｄと合流部７ｅの交差を避けるためのカム環７の大径化が必要なくなる。また、カム環７が案内筒６０の外周側を回転するときに、突起部６０ｂがカム溝導入部を横断することが無いため、横断時の引っ掛かりや振動を無くすことができ、光学性能を劣化させることなくスムーズな動作が可能となる。

第３レンズ保持枠３における第１カムフォロア１６の保持部のそれぞれの周方向両側には、キー部３ｂ（図１及び図３参照）が形成されている。それぞれのキー部３ｂは、案内筒６０に形成された３本の直進溝部６０ａに係合しており、第３レンズ保持枠３の光軸方向への直進移動を案内する。

カム環７が光軸周りに回転すると、第１カム溝７ａのカムリフトによって第１カムフォロア１６が光軸方向に移動するため、第３レンズ保持枠３は、直進溝部６０ａに案内されて光軸方向に直進移動する。即ち、移動レンズ群１００が光軸方向に移動する。被写体距離に応じて、移動レンズ群１００を光軸方向に移動させることで、無限遠端と至近端との間でのフォーカス動作が行われる。

波ワッシャ１９（図３参照）は、カム環７を案内筒６０に対して光軸方向に付勢してカム環７の光軸方向のガタつきを防止する。フォーカス操作環１２は、その内周部が案内筒６０の外周部と外装環１０の内部に嵌合され定位置回転可能に保持されている。モータユニット１４は、モータとギアボックスを有し、不図示のビス等によって案内筒６０に固定されている。モータユニット１４の出力ギアは、カム環７の内周側に設けたインナーギア（不図示）に噛合しており、モータの回転に応じてカム環７が回転し、移動レンズ群１００が光軸方向に移動する。

案内筒６０には、図６に示すように、フォトインタラプタ１８が保持部材を介して固定されている。移動レンズ群１００には、第４レンズ保持枠４に備えられたリブ部４ａが設けられている。リブ部４ａがフォトインタラプタ１８の発光部と受光部の間を通過することで矩形波信号を出力し、これにより、移動レンズ群１００の位置が検出可能となる。

また、案内筒６０には、二つのフォトインタラプタ１７が保持部材を介して固定されている。フォーカス操作環１２には、櫛歯状の複数の突起形状部１２ａが設けられており、フォーカス操作環１２の回転により櫛歯状の複数の突起形状部１２ａがフォトインタラプタ１７の発光部と受光部の間を通過することで矩形波信号を出力する。この矩形波信号をカウントしたり入力間隔をモニタしたりすることで、フォーカス操作環１２の回転方向と回転量又は回転速度を検出することができる。この回転方向と回転量又回転速度に応じてモータユニット１４を駆動制御する。

基板１５には、電子部品が実装され、基板１５は、外装環１０に不図示のビス等によって固定されている。基板１５には、絞り装置３０やモータユニット１４、エンコーダフレキシブル基板、ＡＦ／ＭＦ切替えスイッチ（不図示）、及びフォトインタラプタ１７がフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続されている。基板１５に搭載されたマイクロコンピュータによって、絞り装置３０やモータユニット１４の各種駆動制御を行う。また、基板１５には、カメラ本体との通信や電源供給を受けるために、マウント８にビス止めされた接点ブロック２８がフレキシブルプリント基板を介して接続されている。

以上説明したように、本実施形態では、鏡筒の大型化を招くことなく、光学性能を損なうことなく、外力に対して破損しにくいレンズ鏡筒及びレンズ鏡筒を備えるカメラを提供することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ 第１レンズ保持枠
２ 第２レンズ保持枠
３ 第３レンズ保持枠
４ 第４レンズ保持枠
５ 第５レンズ保持枠
７ カム環
７ａ～７ｃ カム溝
７ｄ 周溝
７ｇ，７ｈ カムム溝導入部
２５ 弾性部材
４０ フィルタ枠
６０ 案内筒
６０ｂ 突起部
１００ 移動レンズ群

Claims (10)

1. レンズを保持するレンズ保持部材を少なくとも一つ有するレンズ鏡筒であって、
   前記レンズ保持部材を含む移動レンズ群と、
   前記移動レンズ群の被写体側に配置された外装枠と、
   前記移動レンズ群の外周側に配置され、前記移動レンズ群を光軸方向へ移動可能に案内する案内部材と、
   前記案内部材の外周側に回転可能に保持されるカム環と、を備え、
   前記移動レンズ群と前記外装枠は、前記カム環に設けられたそれぞれ異なるカム溝に係合し、弾性部材によって互いに光軸方向に離間する方向に付勢された状態で前記カム環によって駆動されることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記弾性部材は、前記移動レンズ群の最も被写体側に配置されたレンズの外周を囲むように配置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. 前記弾性部材は、前記レンズの被写体側の頂点よりも光軸方向の被写体側の反対側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記弾性部材は、板状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. レンズを保持するレンズ保持部材を少なくとも一つ有するレンズ鏡筒であって、
   前記レンズ保持部材を含む移動レンズ群と、
   前記移動レンズ群の被写体側に配置された外装枠と、
   前記移動レンズ群の外周側に配置され、前記移動レンズ群を光軸方向へ移動可能に案内する案内部材と、
   前記案内部材の外周に設けられた突起部と係合する周溝が設けられるとともに、前記移動レンズ群と前記外装枠が係合する複数の異なるカム溝が設けられ、前記案内部材の外周側に回転可能に保持されるカム環と、を備え、
   前記カム環は、前記移動レンズ群の光軸方向に略平行で前記カム環の端部まで延出し、前記複数の異なるカム溝を互いに連結して、前記周溝と交差するカム溝導入部を有し、
   前記移動レンズ群の移動に伴い前記カム環が前記案内部材に対して回転する際に、前記突起部が前記カム溝導入部を横断しないことを特徴とするレンズ鏡筒。
6. 前記カム溝導入部は、前記複数の異なるカム溝の２つのカム溝のうちの一方のカム溝が前記移動レンズ群の繰り込み側の端部から延出し、他方のカム溝が前記移動レンズ群の繰り出し側の端部から前記カム環の端部まで延出して前記一方のカム溝と連結されていることを特徴とする請求項５に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記一方のカム溝と前記他方のカム溝は、撮影領域において光軸方向に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記突起部が前記カム溝導入部を横断しない領域は、撮影領域であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記カム溝の溝面は、テーパ面であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
10. レンズ鏡筒を備える光学機器であって、
    前記レンズ鏡筒として。請求項１乃至９のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学機器。

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