(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。下記の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0009】
図1は、一眼レフカメラ100の模式的断面図である。一眼レフカメラ100は、レンズユニット200およびカメラボディ300を含む。
【0010】
なお、記載を簡潔にする目的で、下記の説明においては、カメラボディ300に装着されたレンズユニット200に対して物体側を、一眼レフカメラ100の前側または先側と記載する。また、レンズユニット200に対して物体から遠い側を、一眼レフカメラ100における後側または背面側と記載する。
【0011】
レンズユニット200は、光軸Xに沿って配置された第一レンズ群210、第二レンズ群220、第三レンズ群230および第四レンズ群240を含む光学系を有する。第一レンズ群210、第二レンズ群220、第三レンズ群230および第四レンズ群240は、それぞれ個別のレンズ保持枠212、222、232、242に個別に保持される。
【0012】
図示のレンズユニット200は、第一レンズ群210、第二レンズ群220、第三レンズ群230および第四レンズ群240が相互に接近した沈胴状態にある。これにより、レンズユニット200の光軸X方向の長さが短縮されて携帯性は向上するが、光学装置としての機能は利用できない状態にある。
【0013】
レンズユニット200は、固定筒201、ズーム環202、直進筒203、先筒204、カム筒205、案内筒206、第一移動枠207および第二移動枠209を含む鏡筒を有する。固定筒201は、後端にレンズ側マウント部208を有する。レンズ側マウント部208をカメラボディ300前面のボディ側マウント部360と結合させることにより、固定筒201は、カメラボディ300に対して結合される。
【0014】
レンズ側マウント部208およびボディ側マウント部360の結合は解除できる。よって、カメラボディ300は、規格に適合するレンズ側マウント部208を有する他のレンズユニット200と組み合わせても使用できる。
【0015】
ズーム環202は、固定筒201の外周面に配され、ユーザの操作により、光学系の光軸Xを回転軸として回転する。ズーム環202は、内面に形成されたカム溝、直溝等により、直進筒203およびカム筒205に係合する。直進筒203は、固定筒201に対して光軸X方向に移動する。また、カム筒205は、ズーム環202と共に回転しつつ、直進筒203に連れ従って光軸X方向に移動する。
【0016】
なお、カム筒205の内側に位置する案内筒206は、固定筒201に結合されて固定筒201に対して移動しない。よって、カム筒205は、案内筒206に対しても光軸X方向に移動する。
【0017】
先筒204は、直進筒203およびカム筒205にそれぞれ係合して支持される。これにより、先筒204は、直進筒203およびカム筒205の固定筒201に対する移動に連れ従って光軸X方向に移動する。
【0018】
更に、先筒204は、回転することなく光軸X方向に移動する直進筒203と、回転しつつ光軸X方向に移動するカム筒205との間で駆動されて、直進筒203およびカム筒205に対しても移動する。先筒204は、第一レンズ群210を保持するレンズ保持枠212を先端に支持しているので、先筒204の移動に伴って第一レンズ群210も移動する。
【0019】
第一移動枠207および第二移動枠209は、カム筒205に形成されたカム溝に係合するカムピン283、284をそれぞれ有して、カム筒205の回転に伴って固定筒201に対して光軸X方向に個別に移動する。これにより、第一移動枠207は、第二レンズ群220を保持したレンズ保持枠222を光軸光方向移動させる。また、第二移動枠209は、第四レンズ群240を保持するレンズ保持枠242に連結され、第四レンズ群240を光軸X方向移動させる。
【0020】
更に、第三レンズ群230を保持するレンズ保持枠232は、第四レンズ群240を保持するレンズ保持枠242に対して固定された送りねじ組立体270により駆動されて、レンズ保持枠242に対して更に移動可能に支持される。送りねじ組立体270は、ステッピングモータ272、送りねじ274およびフレーム276を有する。
【0021】
フレーム276は、ステッピングモータ272および送りねじ274を一体的に支持し、レンズ保持枠242に対して固定される。ステッピングモータ272は、送りねじ274を回転駆動する。送りねじ274は、ラック部材278を介してレンズ保持枠232と係合する。
【0022】
これにより、レンズ保持枠232に保持された第三レンズ群230を移動させることができる。第三レンズ群230が移動した場合、レンズユニット200の光学系の焦点位置が変化する。よって、カメラボディ300側からの信号に基づいてステッピングモータ272を電気的に制御することにより、レンズユニット200を合焦させることができる。
【0023】
カメラボディ300は、ボディ側マウント部360の後方に配されたミラーユニット370を備える。ミラーユニット370の下方には合焦光学系380が配される。ミラーユニット370の上方にはフォーカシングスクリーン352が配される。
【0024】
フォーカシングスクリーン352の更に上方にはペンタプリズム354が配され、ペンタプリズム354の後方にはファインダ光学系356が配される。ファインダ光学系356の後端は、ファインダ350としてカメラボディ300の背面に露出する。
【0025】
ミラーユニット370の後方には、シャッタユニット310、ローパスフィルタ332、撮像素子330、基板320および表示部340が順次配される。液晶表示板等により形成される表示部340は、カメラボディ300の背面に表われる。基板320には、制御部322および画像処理部324等が実装される。
【0026】
ミラーユニット370は、メインミラー371およびサブミラー374を含む。メインミラー371は、メインミラー回動軸373により軸支されたメインミラー保持部372に支持される。
【0027】
サブミラー374は、サブミラー回動軸376により軸支されたサブミラー保持部375に支持される。サブミラー保持部375は、メインミラー保持部372に対して回動する。よって、メインミラー保持部372が回動した場合、サブミラー保持部375もメインミラー保持部372と共に変位する。
【0028】
メインミラー保持部372の前端が降下した場合、メインミラー371は、レンズユニット200から入射した入射光束上に斜めに位置する。メインミラー保持部372が上昇した場合、メインミラー371は、入射光束を避けた位置に退避する。
【0029】
メインミラー371が入射光束上に位置する場合、レンズユニット200を通じて入射した入射光束は、メインミラー371に反射されてフォーカシングスクリーン352に導かれる。フォーカシングスクリーン352は、レンズユニット200の光学系と共役な位置に配されて、レンズユニット200の光学系が形成した像を可視化する。
【0030】
フォーカシングスクリーン352上の像は、ペンタプリズム354およびファインダ光学系356を通じてファインダ350から観察される。ここで、ペンタプリズム354を通じて像を観察することにより、ファインダ350からは正立正像を観察できる。
【0031】
測光センサ390は、ファインダ光学系356の上方に配され、分岐されさた入射光束の一部を受光する。測光センサ390は、被写体輝度を検出して、制御部322に撮影条件の一部である露出条件を算出させる。
【0032】
メインミラー371は、入射光束の一部を透過するハーフミラー領域を有する。サブミラー374は、ハーフミラー領域から入射した入射光束の一部を、合焦光学系380に向かって反射する。合焦光学系380は、入射した入射光束の一部を焦点検出センサ382に導く。これにより、制御部322は、レンズユニット200の光学系を合焦させる場合に移動するレンズの目標位置を決定する。
【0033】
上記のようなレンズユニット200およびカメラボディ300を備える一眼レフカメラ100においてレリーズボタンが半押しされると、焦点検出センサ382および測光センサ390が有効になり、被写体像を適切な撮影条件で撮影できる状態になる。次いで、レリーズボタンが全押しされると、メインミラー371およびサブミラー374が退避位置に移動して、シャッタユニット310が開く。これにより、レンズユニット200から入射した入射光束は、ローパスフィルタ332を通過して、撮像素子330に入射する。
【0034】
図2は、レンズユニット200の他の状態を示す部分的な断面図であり、光軸Xに対して図中上側に、広角側に変倍されたレンズユニット200の断面を示す。また、
図2において、光軸Xに対して図中下側には、望遠側に変倍されたレンズユニット200の断面を示す。
【0035】
なお、
図2において、
図1と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。ただし、
図2は、光軸Xを含む断面である点で
図1と共通するものの、
図1とは異なる断面が示されており、
図1と共通の要素であっても、
図1とは異なる形状で現れている場合がある。
【0036】
レンズユニット200において、直進筒203は、リード部281においてズーム環202と係合する。直進筒203は、固定筒201に対する回転が抑制されているので、ズーム環202が回転操作された場合、光軸X方向に移動する駆動力をズーム環202から受ける。
【0037】
カム筒205は、それ自体の後端付近に配されたバヨネット爪286により、直進筒203の後端付近に係合する。バヨネット爪286は、直進筒203の内面に周方向に延在するバヨネット溝に係合するので、カム筒205は、光軸Xの周りに回転できる。しかしながら、直進筒203が光軸X方向に移動した場合は、直進筒203に連れ従って、カム筒205も光軸方向に移動する。換言しれば、カム筒205と直進筒203とは、光軸X方向に限って係合されている。
【0038】
また、カム筒205は、それ自体の外周面に固定された連結ピン285を通じて、ズーム環202の内面に光軸Xと平行に設けられた溝に係合する。これにより、ズーム環202が回転操作された場合、カム筒205も回転する。
【0039】
既に説明した通り、ズーム環202が回転操作された場合、直進筒203は光軸X方向に移動し、カム筒205も直進筒203に連れ従って移動する。よって、ズーム環202が回転操作された場合、カム筒205は、光軸Xの周りに回転しつつ、光軸X方向に移動する。
【0040】
案内筒206は、カム筒205の内側に位置して、固定筒201に結合されて固定される。よって、ズーム環202が回転操作された場合、直進筒203およびカム筒205は、案内筒206に対しても移動することになる。案内筒206は、光軸Xの方向についてレンズユニット200の前端側に向かって延在するので、カム筒205を内面側から支持すると共に、直進筒203の後端に設けられたキー287と係合する直進溝288により、直進筒203の回転を抑制する。
【0041】
先筒204は、先端に第一レンズ群210のレンズ保持枠212を支持する。また、先筒204は、カムピン282等により直進筒203およびカム筒205に係合して双方から支持される。よって、直進筒203およびカム筒205が光軸X方向に移動する場合は、先筒204も連れ従って光軸X方向に移動する。
【0042】
更に、ズーム環202が回転操作された場合、先筒204は、回転することなく光軸X方向に移動する直進筒203と、回転しつつ光軸X方向に移動するカム筒205との間で駆動されて、直進筒203およびカム筒205に対しても光軸X方向に移動する。これにより、先筒204の先端に保持された第一レンズ群210は、固定筒201から前方に大きく繰り出される。
【0043】
このように、ズーム環202が回転操作された場合、第一レンズ群210、第二レンズ群220、第三レンズ群230および第四レンズ群240が、固定筒201に対してそれぞれ個別に移動する。これにより、ズーム環202の回転量に応じて、レンズユニット200に形成された光学系の倍率が変化する。また、レンズユニット200の変倍の範囲を超えてズーム環202が回転操作された場合、レンズユニット200は沈胴状態になる。
【0044】
図3は、他のレンズユニット200の部分的な拡大図である。このレンズユニット200も、上記のレンズユニット200と同様に、それぞれが個別に移動する第一移動枠207および第二移動枠209を備える。
図1および
図2と共通の機能を有する要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【0045】
このレンズユニット200において、第一移動枠207は、第四レンズ群240を保持するレンズ保持枠242と、第五レンズ群250を保持するレンズ保持枠252とを共に支持して一体的に結合する。また、第一移動枠207は、カムピン283において、カム筒205に形成されたカム溝293に係合する。カム筒205は、既に説明した通り、ズーム環202により回転駆動される。また、第一移動枠207は、固定筒201に対する回転が規制されている。よって、レンズユニット200においてズーム環202が回転操作された場合、第一移動枠207は、レンズ保持枠242、252を、レンズユニット200の光軸X方向に一体的に移動させる。
【0046】
第二移動枠209は、第六レンズ群260を保持するレンズ保持枠262を保持する。また、第二移動枠209は、カムピン284において、カム筒205に形成されたカム溝294に係合する。更に、第二移動枠209は、固定筒201に対する回転を規制されている。よって、ズーム環202の操作によりカム筒205が回転した場合、第二移動枠209は、レンズ保持枠262をレンズユニット200の光軸X方向に移動させる。
【0047】
図4は、カム筒205の展開図であり、カム筒205の内面に形成されたカム溝293、294の形状を、カム筒205の外側から示す。図中上側は、レンズユニット200の先端側に相当する。
【0048】
カム筒205においては、カム筒205の端部に至ることなく閉じたカムプロファイルを有する3本のカム溝293が、第一移動枠207のカムピン283に係合する。3本のカム溝293は互いに同じカムプロファイルを有し、カム筒205の周方向についてずれた位置に配される。
【0049】
同様に、カム筒205においては、カム筒205の端部に至ることなく閉じたカムプロファイルを有する3本のカム溝294が、第二移動枠209のカムピン284に係合する。3本のカム溝294は互いに同じカムプロファイルを有し、カム筒205の周方向についてずれた位置に配される。
【0050】
なお、第一移動枠207および第二移動枠209も、3本のカム溝293、294に対応して、周方向に配された3本のカムピン283、284を有する。これにより、第一移動枠207および第二移動枠209は、周上の複数箇所で同時に駆動されて、光軸Xに対して傾くことなく円滑に駆動される。
【0051】
カム筒205において、カム溝293、294は、それぞれが保守穴299を有する。保守穴299の各々は、カム溝293、294に係合するカムピン283、284を、保持工具により保持した状態で挿通できる大きさを有する。
【0052】
これにより、第一移動枠207および第二移動枠209とカム筒205とを含むレンズユニット200を組み立てる場合に、カム筒205の内側に挿入された第一移動枠207および第二移動枠209に対して、保守穴299を通じてカムピン283、284を組み付けることができる。よって、カム溝293、294には、カムピン283、284を組み込む目的でカム筒205の端部に開口を設けなくてもよい。
【0053】
ところで、カム溝293、294のカム面は、カム筒205の径方向内側に行くにつれて幅が広くなる傾斜を有する。このような傾斜は、カム筒205を成形する過程で金型を抜くために不可避に形成される。
【0054】
よって、カム溝293、294に係合するカムピン283、284は、カム溝293、294のカム面の傾斜と相補的に傾斜した周面を有し、高さ方向について径が漸増または漸減する形状を有する。このため、保守穴299の各々は、カムピン283、284の最大径よりも大きく、保守穴299が設けられた位置においては、カム溝293、294によるカムピン283、284を位置決めが不安定になる。
【0055】
ここで、第一移動枠207のカムピン283に係合する3本のカム溝293に着目すると、カム溝の各々におけるカムピン283の移動範囲の図中左端の位置E
1、E
2、E
3から、保守穴299に挿入する場合のカムピン283の位置I
1、I
2、I
3までの距離P
1、P
2、P
3が、カム溝293毎に異なっている。同様に、第二移動枠209のカムピン284に係合する3本のカム溝294においても、カムピン284の移動範囲の図中左端の位置E
1、E
2、E
3から、保守穴299に挿入する場合のカムピン284の位置I
1、I
2、I
3までの距離P
1、P
2、P
3は、カム溝294毎に異なる。
【0056】
これにより、個々のカム溝293、294において、保守穴299の位置I
1、I
2、I
3においてカムピン283、284の位置決め精度が低下するとしても、3本一組のカム溝293、294において、カムピン283、284が同時に保守穴299の位置I
1、I
2、I
3に来ることが防止される。よって、カム溝293、294の途中に保守穴299を設けても、第一移動枠207および第二移動枠209の位置決め精度は維持される。
【0057】
また、カム筒205においては、図中左側のカム溝293、294の右端近傍は、図中左から2番目のカム溝293、294の左端近傍と、カム筒205の周方向について長さD
1にわたって重なって配される。また、図中右端に部分的に描かれたカム溝293、294の左端は、図中左から3番目のカム溝293、294の右端近傍と、カム筒205の周方向について長さD
2にわたって重なって配される。
【0058】
このように、カム筒205におけるカム溝293、294は、カム筒205端部の開口に連通する延長部を有していないので、カム筒205の周方向について重ねて配置できる。よって、周長が限られたカム筒205の周面を効率よく利用して、長いカムプロファイルを有するカム溝293、294を形成できる。
【0059】
また、カムプロファイルを長くすることにより、カムプロファイルの傾斜を穏やかにして、ズーム環202の操作を円滑にできる。更に、レンズユニット200のズームをモータライズする場合には、アクチュエータの負荷を軽くすることができるので、小型化、静音化にも寄与する。
【0060】
また、更に、カム溝293、294は、いずれもカム筒205の端部に至ることなく閉じている。よって、長いカムプロファイルを形成しても、カム筒205の強度低下が抑制される。
【0061】
図5は、カム筒205を部分的に拡大した展開図であり、
図4に点線Aで示した領域を示す。
図4までと共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【0062】
3本一組のカム溝293、294のうちの1本に着目した場合、カム溝293、294の各々のカムプロファイルは、変倍区間と沈胴区間とを含む。沈胴区間は、変倍区間の一端から延長した延長溝として形成される。
【0063】
カム溝293、294の変倍区間においてカムピン283、284が駆動された場合、レンズユニット200の光学系が変倍して一眼レフカメラ100における撮影画角が変化する。換言すれば、カム溝293、294によるカムピン283、284の位置決め精度を変倍区間において高く維持することにより、レンズユニット200の光軸性能を高く保ち、一眼レフカメラ100による撮像品質を向上させることができる。
【0064】
カム溝293、294の沈胴区間においてカムピン283、284が駆動された場合、レンズユニット200は、光学系の機能を度外視して光軸Xの方向について短縮される。よって、カムピン283、284がカム溝293、294の沈胴区間により駆動されている場合は、カムピン283、284の位置決め精度が光学性能に影響しない。よって、保守穴299は、各カム溝293、294の沈胴区間に配されることが好ましい。
【0065】
また、互いに異なる第一移動枠207および第二移動枠209を駆動するカム溝293、294においては、カム筒205の周方向について、保守穴299が同じ位置I
3に配されてもよい。これにより、レンズユニット200にカムピン283、284を組み込む場合に、カム筒205または第一移動枠207および第二移動枠209を回転させる回数を減らして、レンズユニット200の生産性を向上させることができる。
【0066】
以上、一眼レフカメラ100を例にあげて説明したが、クイックリターンミラーを備えていないノンレフレックスカメラにおいても上記の構造を適用できる。更に、レンズユニット200とカメラボディ300が一体に形成されたカメラの他、カム機構により駆動する光学部材を備えた望遠鏡、測量器、顕微鏡等においても上記の構造を適用できる。
【0067】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。