JP6673440B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学機器に関するものである。

２つの筒部材を、互いに光軸方向に移動することなく回転するように組み込む方法としてバヨネット構造が知られている（特許文献１参照）。
バヨネット構造は、２つの筒部材を、互いに第１の方向に回転することによって結合する。しかし、一旦結合しても、２つの筒部材を第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させると、バヨネット結合が解除される。このため、従来のバヨネット構造は、一旦結合した２つの筒部材の第の方向の回転を制限するため、スナップフィット部等の別部品が設けられていた。

特開４０１１−１８０５５４号公報

しかし、スナップフィット部は、力が加わった場合に弾性変形してしまいバヨネット結合する２つの筒部材における所定角度範囲以上の相対回転を制限できない場合があるという課題があった。

第１の発明は、第１筒と、前記第１筒に対して光軸方向に移動可能な第２筒と、前記第２筒に対して、所定角度範囲内において、回転可能かつ光軸方向に移動不能に取り付けられる第３筒と、を備え、前記第３筒を前記第２筒に取り付ける取付部は、前記第３筒の前記第２筒に対する回転角度を前記所定角度範囲内に規制する規制部を有し、前記第１筒は、前記規制部の径方向の移動を制限する光学機器に関する。
第２の発明は、第１筒と、前記第１筒に対して回転可能に取り付けられ、前記第１筒に対する回転角度を所定角度範囲内に規制する取付部を有する第２筒と、前記取付部の径方向の移動を制限する第３筒と、を備える光学機器に関する。

光学機器の一例としてのレンズ鏡筒を含むカメラの全体図である。 レンズ鏡筒の断面図である。 レンズ鏡筒の各筒部の分解斜視図である。 第１直進筒の光軸方向先端部の側面図である。 第３回転筒と、第２直進筒と、第１直進筒との部分の側面図である。 図５のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図５のＹ−Ｙ断面図である。 第３回転筒と第２直進筒との組み立て方法を説明する図である。 図８の状態から第３回転筒を第２直進筒に対して光軸マイナス方向に相対移動した図である。

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。以下の説明において、光軸ＯＡの被写体側を光軸ＯＡプラス側とし、カメラ１に装着される側を光軸ＯＡマイナス側として説明する。図１は、光学機器の一例としてのレンズ鏡筒３を含むカメラ１の全体図である。

カメラ１は、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラである。図１に示すように、カメラ１は、カメラ本体２と、カメラ本体２に対して着脱可能なレンズ鏡筒３と、を備える。
カメラ本体２は、レンズ鏡筒３により結像された被写体像を撮像するイメージセンサ（不図示）を備える。また、カメラ本体２は、レンズ鏡筒３の係合可能なマウント部（不図示）を備える。

レンズ鏡筒３は、焦点距離を連続的に変化させることができるズームレンズである。
レンズ鏡筒３は、円筒状の筐体内に、撮影光学系となる複数のレンズ群と、これを保持する複数の筒（後述）とを備える。
レンズ鏡筒３の結合部をカメラ本体２のマウント部に嵌め込み、光軸ＯＡを中心として所定方向に回転させることにより、カメラ本体２にレンズ鏡筒３を装着することができる。

次に、レンズ鏡筒３の構成について説明する。図２は、レンズ鏡筒３の断面図である。図３はレンズ鏡筒３の各筒の分解斜視図である。
図２及び図３に示すように、レンズ鏡筒３は、固定筒１０と、第２回転筒２０と、第１回転筒３０と、第１直進筒４０と、第２直進筒５０と、第３回転筒６０と、を備える。

(固定筒１０)
固定筒１０は、レンズ鏡筒３の基盤となる円筒状の部材である。固定筒１０は、光軸ＯＡマイナス側の端部にカメラ１との結合部が設けられており、図３に示すように、第１直進溝１１と、カム溝１３と、を備える。

第１直進溝１１は、固定筒１０を貫通する貫通溝であり、光軸ＯＡに沿う方向に直線状に形成されている。第１直進溝１１は、第１直進筒４０の第１突起４１（後述）を直進案内する溝である。第１直進溝１１は、固定筒１０の円周方向に等間隔で３箇所に設けられている。

カム溝１３は、第１回転筒３０のカムフォロア３１を円周方向に沿って案内する溝である。カム溝１３は、固定筒１０の円周方向に等間隔で３箇所に設けられている。それぞれのカム溝１３は、固定筒１０において、光軸ＯＡに沿う方向に同一形状で略曲線状に形成されている。

（第２回転筒２０）
第２回転筒２０は、固定筒１０の外周側に配置され、固定筒１０に対して相対的に回転可能であって、光軸ＯＡに沿う方向への移動が規制された円筒状の部材である。
第２回転筒２０は、第１カム溝２１と、第２カム溝２２（図３参照）とを備えている。第２回転筒２０の外周面には、レンズ鏡筒３の外周部に設けられて操作者の操作するズームリング（不図示）が設けられている。撮影者がズームリングを回転させる操作を行うと、第２回転筒２０は、この操作と連動して時計回り又は反時計回りに回転する。ズームリングは、第２回転筒２０の外周面に貼り付けて配置することとしてもよく、連結部材などを介して連結されることとしてもよい。

第１カム溝２１は、第１直進筒４０のカムフォロア４３（後述）を光軸ＯＡに沿う方向に駆動する溝である。第２回転筒２０が回転すると、第２回転筒２０の第１カム溝２１によりカムフォロア４３が光軸ＯＡに沿う方向に駆動される。
そのため、第１直進筒４０は、第１突起４１が第１直進溝１１により円周方向への回転が規制された状態で、光軸ＯＡに沿う方向に移動する。
第１カム溝２１は、第２回転筒２０の円周方向に等間隔で３箇所に設けられている。それぞれの第１カム溝２１は、光軸ＯＡに沿う方向に同一形状で形成されている。

第２カム溝２２は、後述する第１回転筒３０の突起３２を円周方向に駆動する溝である。第２回転筒２０が回転すると、第２回転筒２０の第２カム溝２２により突起３２が円周方向に駆動される。
そのため、第１回転筒３０は、カムフォロア３１が固定筒１０のカム溝１３に沿って案内される。これにより、第１回転筒３０は、円周方向へ回転しながら光軸ＯＡに沿う方向に移動する。
第２カム溝２２は、第２回転筒２０の円周方向に等間隔で３箇所に設けられている。それぞれの第２カム溝２２は、光軸ＯＡに沿う方向に同一形状で形成されている。

（第１回転筒３０）
第１回転筒３０は、固定筒１０の内径側に配置される円筒状の部材である。第１回転筒３０は、カムフォロア３１と、突起３２と、カム溝３３と、を備える。

カムフォロア３１は、固定筒１０のカム溝１３と係合する部材である。カムフォロア３１は、第１回転筒３０の外周部において、円周方向に等間隔で３箇所に配置されている。

突起３２は、後述の第２回転筒２０の第２カム溝２２と係合する部材である。突起３２は、カムフォロア３１の上部において、カムフォロア３１と一体に形成されている。従って、突起３２は、カムフォロア３１と同じく、第１回転筒３０の外周部において、円周方向に等間隔で３箇所に配置されている。

カム溝３３は、後述の第２直進筒５０のカムフォロア５１を円周方向に沿って案内する溝である。第１回転筒３０が回転しながら直進すると、第１回転筒３０のカム溝３３とカムフォロア５１を介して係合する第２直進筒５０は、後述する凸状部４５に案内されて光軸ＯＡに沿う方向に移動する。
カム溝３３は、第１回転筒３０の円周方向に等間隔で３箇所に設けられている。それぞれのカム溝３３は、光軸ＯＡに沿う方向に同一形状で形成されている。

（第１直進筒４０）
図４は、第１直進筒４０の光軸ＯＡ方向先端部の側面図である。図５は、レンズ鏡筒３における第３回転筒６０と、第２直進筒５０と、第１直進筒４０との部分の側面図である。図６は、図５のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図７は図５のＹ−Ｙ断面図である。図８は第３回転筒６０と、第２直進筒５０との組み立て方法を説明する図である。図９は図８の状態から第３回転筒６０を第２直進筒５０に対して光軸ＯＡマイナス方向に相対移動した図である。

第１直進筒４０は、固定筒１０に対して光軸ＯＡに沿う方向に相対的に直進移動が可能な円筒状の部材である。
第１直進筒４０は、第１突起４１と、カムフォロア４３と、凸状部４５と、を備える。
第１突起４１は、固定筒１０の第１直進溝１１と係合する板状の部材である。
第１突起４１は、第１直進溝１１を貫通した状態で、第１直進溝１１に沿って移動する。第１突起４１は、第１直進筒４０の外周部において、円周方向に等間隔で３箇所に配置されている。

カムフォロア４３は、第２回転筒２０の第１カム溝２１と係合する部材である。カムフォロア４３は、第１突起４１の上部において、第１突起４１と一体に形成されている。従って、カムフォロア４３は、第１突起４１と同じく、第１直進筒４０の外周部において、円周方向に等間隔で３箇所に配置されている。

凸状部４５は、第１直進筒４０の外周に光軸ＯＡの方向に延びる突起である。図７（ｂ）に断面で示すように凸状部４５は、光軸ＯＡと直交する断面において、台形であって、側面は傾斜している。

（第２直進筒５０）
第２直進筒５０は、第１直進筒４０の外周側であって、第１直進筒４０の外周面と第３回転筒６０の内周面との間に配置されている。
第２直進筒５０は、第１直進筒４０に対して光軸ＯＡ方向に沿う方向に相対的に直進移動が可能な円筒状の部材である。
第２直進筒５０は、カムフォロア５１と、スナップフィット部５２とを備える。
カムフォロア５１は、第１回転筒３０のカム溝３３と係合する部材である。カムフォロア５１は、第２直進筒５０の外周部において、円周方向に等間隔に３箇所に配置されている。

スナップフィット部５２は、図８に示すように、第２直進筒５０の外周に光軸ＯＡ方向に延びるコの字状の貫通部５５を設けることにより形成されている。スナップフィット部５２は、光軸ＯＡマイナス側が自由端で、ＯＡプラス側が第２直進筒５０の貫通部５５の形成されていない部分に固定された固定端となる。

スナップフィット部５２は、図６に示すように、自由端側の第１部分５２ａが、固定端側の第２部分５２ｂよりも外径側に突出している。すなわち、第１部分５２ａは、第２部分５２ｂよりも径方向に厚くなっている。
第２直進筒５０の内側に第１直進筒４０が配置されていない状態で、スナップフィット部５２は、弾性変形が可能で、図６において点線で示すように、自由端側の第１部分５２ａは内径側に押圧することにより、第２部分５２ｂを撓ませ、第１部分５２ａ内径側に押し込むことができる。
光軸ＯＡ方向から見たときに、スナップフィット部５２は、図７に示すように、内周面５８と、外周面５９と、略径方向に延びる第１側面５３，第２側面５７と、内周面５８と第１側面５３との間に設けられたテーパ部５４と、を有する。すなわち、第２直進筒５０のスナップフィット部５２の、光軸ＯＡと垂直な方向における断面は、矩形ではなく五角形である。なお、第１側面５３は、後述する第３回転筒６０のスナップフィット時の回転方向Ｒ１における、第２側面５７よりも後ろ側の面である。

また、第２直進筒５０におけるスナップフィット部５２の第１側面５３と貫通部５５を挟んで対向する側面７１の内径側の端部にもテーパ部７２が設けられている。
第１直進筒４０の凸状部４５の台形形状は、貫通部５５における径方向内側のテーパ部７２とテーパ部５４との間の空間の形状に対応し、凸状部４５は、その斜面がスナップフィット部５２のテーパ部５４およびテーパ部７２と当接するように配置されている。
図６に点線で示すように、凸状部４５は光軸ＯＡ方向に所定長さで設けられており、また、スナップフィット部５２のテーパ部５４およびテーパ部７２も光軸ＯＡ方向に所定長さで設けられている。この所定長さは、第３回転筒６０が第１直進筒４０に対して相対的に移動する場合においても凸状部４５とテーパ部５４およびテーパ部７２とが、常に当接する長さである。

（第３回転筒６０）
第３回転筒６０は、第２直進筒５０の外周に装着される筒体である。第３回転筒６０の内周面には、第２直進筒５０とバヨネット係合するための円周溝Ｂが形成されている。円周溝Ｂは、円周方向に沿って延びる第１領域と、第１領域の一端から連続して形成されて光軸ＯＡ方向に沿って延びる第２領域とを有する。円周溝Ｂの第２領域は、第３回転筒６０の後端まで形成される。
第３回転筒６０は筒体で、図７に示すように、内径側に段部（端面６３）を設けることにより、肉厚部６１（径方向の厚みｒ１）と、肉厚部より径方向の厚みが薄い（厚みｒ２）肉薄部６２が設けられている。この厚みの差により、肉厚部６１と肉薄部６２との境界には、端面６３が形成されている。また、肉厚部６１と肉薄部６２とは、円周方向に沿って連続して形成されている。
第３回転筒６０は、突起Ａと円周溝Ｂとのバヨネット結合により、第２直進筒５０の直進に伴って直進する。第３回転筒６０が直進すると、カム溝Ｃと第１ｂレンズ群Ｌｂのカムピンとの係合により、第１ｂレンズ群Ｌｂが直進する。
また、第１ｂレンズ群Ｌｂは、合焦動作時に、ＳＷＭ（超音波モータ、図示省略）によっても直進移動される。その際、第３回転筒６０は、第１ｂレンズ群Ｌｂの直進移動とカム溝Ｃおよびカムピンとの係合とにより円周方向に回転駆動される。

(バヨネット結合)
次に、第２直進筒５０と、第３回転筒６０とのバヨネット結合方法について説明する。
図８に示すように、第２直進筒５０の光軸ＯＡ方向の先端に、第３回転筒６０を、肉厚部６１がスナップフィット部５２を覆うようにして第２直進筒５０の外周に配置する。この際、第２直進筒５０の外周面に突出した突起Ａが、第３回転筒６０の円周溝Ｂの第２領域に係合する。

第３回転筒６０を第２直進筒５０に対して相対的に光軸ＯＡマイナス方向(図８の矢印Ｒ１方向)に移動させる。そうすると、第２直進筒５０の突起Ａは、円周溝Ｂの第２領域から第１領域に移動する。これにより、第３回転筒６０は第２直進筒５０に対してバヨネット結合する。また、図６に点線、及び図７（ａ）に示すように、スナップフィット部５２の第１部分５２ａは、肉厚部６１で押されて、弾性変形して内径側に移動する(矢印Ｒ２)。

図７（ａ）の状態において第３回転筒６０を図７（ａ）の矢印Ｒ３方向に回転させると、第３回転筒６０の肉厚部６１がスナップフィット部５２を乗り越える。そして肉薄部６２がスナップフィット部５２の外径側に来るまで回転させると、スナップフィット部５２は図７（ｂ）に示すようにバネ力により矢印Ｒ４の方向に戻る。

この段階で、第３回転筒６０がＲ３と逆方向に回転すると、端面６３がスナップフィット部５２の第２側面５７と当接し、第３回転筒６０の矢印Ｒ３の逆方向への周方向の回転が簡易的に規制される。
すなわちスナップフィット部５２は、第２直進筒５０と第３回転筒６０を組み込んだ後に以下に説明する第１直進筒４０を組み入れるまでの間、第３回転筒６０が第２直進筒５０から外れるのを簡易的に防止する。

しかし、スナップフィット部５２の第１部分５２ａは、自由端であるので、力が加わると径方向及び周方向に移動する。このため。ある程度の力が加わると、第３回転筒６０と第２直進筒５０とのバヨネット結合が解除される可能性がある。

このため、本実施形態では、さらに、第１直進筒４０を、光軸ＯＡのマイナス方向より第１直進筒４０の凸状部４５と、第２直進筒５０の貫通部５５との位置を一致させて第２直進筒５０の内径側に挿入して、図７（ｂ）に示すように、凸状部４５を、貫通部５５の内径側のテーパ部７２とテーパ部５４とで形成される空間に嵌合させる。

これにより、スナップフィット部５２の内周面５８が第１直進筒４０における凸状部４５に隣接する外周面により固定されるので、スナップフィット部５２は径方向に撓まなくなる。
また、スナップフィット部５２のテーパ部５４が凸状部４５の側面により固定されるので、スナップフィット部５２は周方向に移動しなくなる。

（本実施形態の効果）
本実施形態によると、端面６３がスナップフィット部５２の第２側面５７と当接する位置よりも矢印Ｒ３側の範囲において、第３回転筒６０は、第２直進筒５０に対して周方向に移動可能である。
しかし、スナップフィット部５２は径方向にも周方向にも移動しないように固定されているので、第３回転筒６０は、端面６３が、スナップフィット部５２の第２側面５７と当接すると、それ以上、矢印Ｒ３と逆方向に回転しない。
したがって、第３回転筒６０と第２直進筒５０とのバヨネット結合が容易に解除されることがない。これにより、バヨネット結合に係る円周溝Ｂや突起Ａの結合長を短くして、レンズ鏡筒３の小型化に寄与するなどの効果も得られる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、第１直進筒４０、第２直進筒５０、第３回転筒６０の順で内径側から配置したが、これに限らず、配置順は逆であってもよい。
（２）第１直進筒４０と第２直進筒５０との間に別の部材が配置されていてもよい。また、第２直進筒５０と第３回転筒６０との間に別の部材が配置されていてもよい。

（３）第１直進筒４０は光軸方向に対して固定されていてもよく、また、直進移動及び回転移動してもよい。
（４）また、第３回転筒６０は第１直進筒４０に対して光軸方向に固定されていてもよく、直進移動してもよい。
また、本実施形態では、第１回転筒３０は、その外周面にカムフォロア３１と突起３２とそれぞれ有している。また、一体の金属切削品であるカムフォロア３１と突起３２とが、第１回転筒３０の外周面に固定されていることとした。これに限らず、第１回転筒とカムフォロアと突起とを一体成型することとしてもよい。また、カムフォロアと突起とをそれぞれ別体で用意し、第１回転筒の外周面に順次固定することとしてもよい。さらに、第１回転筒とカムフォロアとを一体成型し、カムフォロアに突起を固定することとしてもよい。
（５）本実施形態では、レンズ鏡筒３を、焦点距離を連続的に変化させることができるズームレンズとして説明した。これに限らず、レンズ鏡筒３は、焦点距離の固定された単焦点レンズであってもよい。
（６）本実施形態では、レンズ鏡筒３を備えるカメラ１を、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラとして説明した。これに限らず、レンズ交換可能なミラーレス一眼カメラ、レンズ一体式のデジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯端末などに適用することもできる。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

ＯＡ：光軸、１：カメラ、２：カメラ本体、３：レンズ鏡筒、１０：固定筒、１１：第１直進溝、１３：カム溝、２０：第２回転筒、２１：第１カム溝、２２：第２カム溝、３０：第１回転筒、３１：カムフォロア、３２：突起、３３：カム溝、４０：第１直進筒、４１：第１突起、４３：カムフォロア、４５：凸状部、５０：第２直進筒、５１：カムフォロア、５２：スナップフィット部、５２ａ：第１部分、５２ｂ：第２部分、５３：第１側面、５４：テーパ部、５５：貫通部、５７：第２側面、５８：内周面、５９：外周面、６０：第３回転筒、６１：肉厚部、６２：肉薄部、６３：端面、７１：側面、７２：テーパ部

Claims (9)

1. 第１筒と、
   前記第１筒に対して光軸方向に移動可能な第２筒と、
   前記第２筒に対して、所定角度範囲内において、回転可能かつ光軸方向に移動不能に取り付けられる第３筒と、を備え、
   前記第３筒を前記第２筒に取り付ける取付部は、前記第３筒の前記第２筒に対する回転角度を前記所定角度範囲内に規制する規制部を有し、
   前記第１筒は、前記規制部の径方向の移動を制限する光学機器。
2. 請求項１に記載の光学機器であって、
   内周側より順に、前記第１筒と、前記第２筒と、前記第３筒と、を配置する光学機器。
3. 請求項１または２に記載の光学機器であって、
   前記第２筒の外周面または内周面の一方と、前記第３筒の外周面または内周面の他方が対向し、
   前記規制部は、前記第２筒に設けられ、径方向に弾性変形可能な弾性部を有する光学機器。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学機器であって、
   前記第１筒は、前記規制部の径方向の移動を制限し、前記第２筒の前記第１筒に対する光軸方向の移動を案内する案内部を有する光学機器。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学機器であって、
   前記取付部は、バヨネット係合である光学機器。
6. 請求項１に記載の光学機器であって、
   内周側または外周側より順に、前記第１筒と、前記第２筒と、前記第３筒と、を配置し、
   前記第１筒は、前記規制部の径方向の移動を制限し、前記第２筒の前記第１筒に対する光軸方向の移動を案内する案内部を有し、
   前記案内部の少なくとも一部は、前記規制部の内周面に対向し、
   前記案内部の光軸方向における長さは、前記規制部の光軸方向における長さより長い光学機器。
7. 請求項１に記載の光学機器であって、
   内周側または外周側より順に、前記第１筒と、前記第２筒と、前記第３筒と、を配置し、
   前記規制部は、前記第２筒に設けられ、径方向に弾性変形可能な弾性部を有し、
   前記第１筒は、前記規制部の径方向の移動を制限し、前記第２筒の前記第１筒に対する光軸方向の移動を案内する案内部を有し、
   前記弾性部は、光軸方向に沿った第１側面と、第１側面と周方向において異なる位置で光軸方向に沿った第２側面と、を有し、
   前記第１側面で、前記第２筒と前記第３筒とが接触可能であり、
   前記第２側面で、前記第２筒と前記第１筒とが接触可能である光学機器。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学機器であって、
   前記光学機器は、レンズ鏡筒または撮像装置である光学機器。
9. 第１筒と、
   前記第１筒に対して回転可能に取り付けられ、前記第１筒に対する回転角度を所定角度範囲内に規制する取付部を有する第２筒と、
   前記取付部の径方向の移動を制限する第３筒と、
   を備える光学機器。
   

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