JP2011154310A - 光学装置及び光学機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】好適な光学性能を発揮し得る光学機器を提供する。
【解決手段】光学系を保持する保持枠と、外周面側に形成された第1凹溝と、内周面側に形成された第2凹溝とを有し、前記保持枠を保持する筒状部材と、前記第1凹溝及び前記第2凹溝を貫通し、一端側が前記保持枠に備えられ、他端側に与えられた回転力により前記第1凹溝及び前記第2凹溝に対して偏芯して回転する偏芯ピンと、を含み、前記第1凹溝は、前記偏芯ピンの貫通方向と交差する第1方向の長さが、前記貫通方向及び前記第1方向と交差する第2方向の長さよりも長く、前記第2凹溝は、前記第1方向の長さが前記第2方向の長さよりも短いことを特徴とする光学装置。
【選択図】図4

Description

本件は、光学装置及び光学機器に関する。
特許文献1には、カム機構を用いたレンズの移動装置におけるレンズ鏡筒の光軸倒れを調整する技術が開示されている。この特許文献1に記載の技術は、レンズ鏡筒に設けられたカムピンをカム溝内で偏心回転させることで、レンズ鏡筒を光軸方向へ移動調整するというものである。
特開平2−113214号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、カムピンとカム溝との間にガタが生じてしまい、安定した光軸倒れの調整(調芯)が行えないおそれがある。
本発明は、好適な光学性能を発揮することが可能な光学機器を提供することを目的とする。
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の一実施形態を示す図面に対応する符合を付して説明するが、これに限定されるものではない。
本明細書に記載の光学装置(10)は、光学系(L3)を保持する保持枠(23)と、外周面側に形成された第1凹溝(13a)と、内周面側に形成された第2凹溝(13b)とを有し、前記保持枠を保持する筒状部材(13)と、前記第1凹溝及び前記第2凹溝を貫通し、一端側が前記保持枠に備えられ、他端側に与えられた回転力により前記第1凹溝及び前記第2凹溝に対して偏芯して回転する偏芯ピン(73)と、を含み、前記第1凹溝は、前記偏芯ピンの貫通方向と交差する第1方向の長さ(Xa)が、前記貫通方向及び前記第1方向と交差する第2方向の長さ(Ya)よりも長く、前記第2凹溝は、前記第1方向の長さ(Xb)が前記第2方向の長さ(Yb)よりも短い光学装置である。
この場合において、前記偏芯ピンは、前記第1凹溝に対向する第1外周面(73a)と、前記第2凹溝に対向し前記第1外周面とは異なる形状の第2外周面(73b)とを含むこととすることができる。また、前記第1外周面が、前記第1凹溝により前記第1方向に案内され、前記第2外周面が、前記第2凹溝により前記第2方向に案内されるようにすることができる。更に、前記第1凹溝の前記第1方向の端部と前記第1外周面との間隔を、前記第1凹溝の前記第2方向の端部と前記第1外周面との間隔よりも大きくし、前記第2凹溝の前記第1方向の端部と前記第2外周面との間隔を、前記第2凹溝の前記第2方向の端部と前記第2外周面との間隔よりも小さくすることもできる。
本明細書に記載の光学装置は、前記偏芯ピンの前記第1凹溝内に位置する部分、及び前記第2凹溝内に位置する部分は、円柱形状を有することとしても良い。また、前記第1凹溝の前記第2方向の長さを、前記第2凹溝の前記第2方向の長さよりも長く設定することができる。更に、前記第1方向を前記光学系の光軸を軸とする円周方向とし、前記第2方向を前記光軸の方向とすることもできる。
本明細書に記載の光学機器(200)は、本明細書に記載の光学装置(10)を備えている。
本明細書に記載の光学機器は、好適な光学性能を発揮することができるという効果を奏する。
一実施形態に係る撮像装置を模式的に示す図である。 レンズ鏡筒の一部断面図である。 3,5群レンズ摺動筒及び3群レンズを+Y方向から見た状態を模式的に示す図である。 偏芯ピン固定機構を光軸に平行な面で断面した図である。 偏芯ピン固定機構を光軸に垂直な面で断面した図である。 図6(a)は、偏芯ピンを+Z’方向から見た状態を示す図であり、図6(b)は、第1凹溝及び第2凹溝を+Z’方向から見た状態を示す図である。 図7(a)〜図7(d)は、偏芯ピンの動きを説明するための図(その1)である。 図8(a)〜図8(d)は、偏芯ピンの動きを説明するための図(その2)である。 比較例における、図4に対応する図である。 比較例における、図5に対応する図である。 図11(a)、図11(b)は、比較例における、図6(a)、図6(b)に対応する図である。 図12(a)は、比較例における、図7(a)の0°の状態に対応する図であり、図12(b)は、図12(a)から偏芯ピンを時計回りに90°回転した状態を示す図である。
以下、光学装置及び光学機器の一実施形態について、図1〜図12に基づいて詳細に説明する。図1には、本実施形態に係る撮像装置200が模式的に示されている。本実施形態の撮像装置200は、一眼レフ方式のデジタルカメラであり、撮像装置本体100と、レンズ鏡筒10と、を備える。なお、以下においては、レンズ鏡筒10が有するレンズの光軸方向をY軸方向とし、Y軸方向に直交する方向をX軸、Z軸方向とする。
撮像装置本体100は、レンズ鏡筒10が有するレンズにより結ばれた画像を撮像するものである。なお、撮像装置本体100の内部構成については、公知の一眼レフ方式のデジタルカメラの構成と同様であるので、これらについての詳細な説明は省略するものとする。
図2には、レンズ鏡筒10の一部断面図が示されている。この図2に示すように、レンズ鏡筒10は、共通の光軸AX上に配列された1群レンズL1、2群レンズL2、3群レンズL3、4群レンズL4、5群レンズL5を有する。また、レンズ鏡筒10は、固定筒30と、1群レンズL1を保持する1群レンズ摺動筒11と、2群レンズL2を保持する2群レンズ摺動筒12と、3群レンズL3及び5群レンズL5を保持する3,5群レンズ摺動筒13と、4群レンズL4を保持する4群レンズ摺動筒14と、を備える。
1群レンズ摺動筒11は、当該1群レンズ摺動筒11の内側に設けられたズーム駆動筒16と連動可能に連結されている。このズーム駆動筒16は、レンズ鏡筒10の最外周部に位置するズーム操作環18の回転に連動して回転し、当該回転により、1群レンズ摺動筒11が前後方向(光軸AXに沿った方向)に移動するようになっている。なお、ズーム操作環18は、変倍動作(ズーミング)の際に、ユーザによって回転されるものである。
2群レンズ摺動筒12は、当該2群レンズ摺動筒12の外側に設けられた連動リング32と連動可能に連結されている。連動リング32は、レンズ鏡筒10の最外周部に位置するピントリング37の回転又は内蔵モータの回転に応じて、光軸AX回りに回転しながら前後方向に移動する。また、連動リング32の移動に連動して、2群レンズ摺動筒12及び2群レンズL2は、回転することなく前後方向に移動するようになっている。なお、連動リング32は、ユーザによりズーム操作環18が回転されたときの回転力を受けた場合にも、前後方向に移動する。すなわち、2群レンズ摺動筒12及び2群レンズL2は、ズーム操作環18が回転されたときにも、回転することなく前後方向に移動するようになっている。
3,5群レンズ摺動筒13は、3群レンズL3と5群レンズL5とを光軸AX方向に所定間隔あけた状態で保持する。なお、3,5群レンズ摺動筒13の+Y端部には、絞り機構35が設けられている。
4群レンズ摺動筒14は、3,5群レンズ摺動筒13の内部空間に設けられている。4群レンズ摺動筒14は、手ぶれ補正ユニットの一部を構成する3つのボイスコイルモータ33を介して、4群レンズL4を保持している。4群レンズL4は、ボイスコイルモータ33によりXZ面内で駆動されるようになっている。
これら3,5群レンズ摺動筒13及び4群レンズ摺動筒14は、不図示ではあるが、各摺動筒13,14の外側に設けられたカムリング20に形成されたカム溝に係合している。このカムリング20には、ズーム操作環18の回転によりズーム駆動筒16が回転したときの回転力が伝達する。これにより、カムリング20は回転しながら前後方向に移動する。そして、3,5群レンズ摺動筒13及び4群レンズ摺動筒14は、カムリング20の動作に連動して、回転することなく前後方向に移動する。なお、3,5群レンズ摺動筒13及び4群レンズ摺動筒14それぞれの移動量は、異なっている。
上記レンズ鏡筒10によると、ズーミングのときには、ズーム操作環18の回転動作に伴って、1〜5群レンズL1〜L5のそれぞれが前方向に、別々の距離(ただし、レンズL3とL5は同一距離)だけ移動するようになっている。また、フォーカシングのときには、ピントリング37の回転又は内蔵モータの回転動作に伴って、2群レンズL2のみが前(後)方向に移動するようになっている。
次に、3,5群レンズ摺動筒13による3群レンズL3の保持方法について、図3〜図8に基づいて、詳細に説明する。図3には、3,5群レンズ摺動筒13及び3群レンズL3を+Y方向から見た状態が模式的に示されている。なお、図3では、絞り機構35の図示を省略している。
この図3に示すように、3群レンズL3は、リング状のレンズ保持枠23により保持されており、レンズ保持枠23は、3,5群レンズ摺動筒13に対して、固定機構72と、2つの偏芯ピン固定機構70,70と、により保持されている。固定機構72は、ネジであり、3,5群レンズ摺動筒13に形成された貫通孔を介して、レンズ保持枠23をネジ止めし、3、5群レンズ摺動筒13に対するレンズ保持枠23下端部(−Z’端部)の位置決めを行なう。
図4には、偏芯ピン固定機構70を光軸に平行な面で断面した図が示され、図5には、偏芯ピン固定機構70を光軸に垂直な面で断面した図が示されている。なお、図4、図5において、Y軸に直交する軸(紙面上下方向)をZ’軸とし、Y軸及びZ’軸に直交する軸をX’軸と呼ぶものとする。なお、X’軸は、Y軸を中心とする回転方向(すなわち、Y軸を中心とする円の接線方向)であるともいえる。
これら図4,図5に示すように、偏芯ピン固定機構70は、偏芯ピン73と、ネジ74と、を有する。偏芯ピン73が設けられる3,5群レンズ摺動筒13の一部には、外周面側に第1凹溝13aが形成され、内周面側に第2凹溝13bが形成されている。これら第1凹溝13a,13bは、3,5群レンズ摺動筒13を貫通した状態で形成されている。また、偏芯ピン73が設けられるレンズ保持枠23の一部には、X’Y断面がリング状の形状を有するリング状凹部23aと、ネジ孔23bとが形成されている。
偏芯ピン73は、第1凹溝13a及び第2凹溝13bを貫通し、一端側(−Z’側)がレンズ保持枠23のリング状凹部23a内に挿入されている。この偏芯ピン73は、第1凹溝13aに対向する第1外周面73aと、第2凹溝13aに対向し第1外周面73aとは異なる形状(ここでは、径が異なっている)の第2外周面73bとを有している。偏芯ピン73の第1外周面73aに囲まれた部分と、第2外周面73bに囲まれた部分は、いずれも円柱形状となっている。これら第1外周面73aを有する円柱形状部分の中心軸Oaと、第2外周面73bを有する円柱形状部分の中心軸Obは、偏芯ピン73を+Z’方向から見た状態を示す図6(a)のように、偏芯した状態となっている。なお、ネジ74の中心軸は、第2外周面73bを有する円柱形状部分の中心軸Obと一致している。
偏芯ピン73の上端部(+Z’端部)には、図6(a)に示すように3つのすり割り75が形成されている。すり割り75にはドライバ等の工具の先端を嵌入させることができ、当該工具を回転させることで、偏芯ピン73の+Z’端部に対して、Z’軸回りの回転力を作用させることが可能となっている。偏芯ピン73は、当該Z’軸回りの回転力を受けると、第1凹溝13a及び第2凹溝13bに対して偏芯して回転する。
図4、図5に戻り、ネジ74は、偏芯ピン73とレンズ保持枠23とを固定して、レンズ保持枠23を3,5群レンズ摺動筒13に対して位置決めする。
図6(b)には、第1凹溝13a及び第2凹溝13bを+Z’方向から見た状態が示されている。この図6(b)に示すように、第1凹溝13aは、偏芯ピン73の貫通方向(Z’軸方向)と交差するX’軸方向の長さXaが、貫通方向(Z’軸方向)及びX’方向と直交するY方向の長さYaよりも長く設定されている。また、第2凹溝13bは、X’軸方向の長さXbがY軸方向の長さYbよりも短く設定されている。このため、第1凹溝13aのX’軸方向の端部と偏芯ピン73の第1外周面73aとの間隔(図5参照)は、第1凹溝13aのY軸方向の端部と偏芯ピン73の第1外周面73aとの間隔(図4参照)よりも大きく設定されている。また、第2凹溝13bのX’軸方向の端部と偏芯ピン73の第2外周面73bとの間隔(図5参照)は、第2凹溝13bのY軸方向の端部と偏芯ピン73の第2外周面73bとの間隔(図4参照)よりも小さく設定されている。したがって、偏芯ピン73の第1外周面73aは、第1凹溝13aによりX’軸方向に案内され、第2外周面73bは、第2凹溝13bによりY軸方向に案内されるようになっている。なお、第1凹溝13aのY軸方向の長さは、第2凹溝13bのY軸方向の長さよりも長く設定されている。
図7(a)〜図8(d)は、偏芯ピン73の姿勢(Z’軸回りの回転方向に関する姿勢)の変化に応じたY軸方向に関する位置の変化を模式的に示す図である。なお、図7(a)〜図8(d)では、偏芯ピン73を太い実線で示し、第1凹溝13a及び第2凹溝13bを破線で示している。また、偏芯ピン73の第2外周面73bを太い二点鎖線で示している。
図7(a)には、第1、第2凹溝13a,13bの中心位置と、ネジ74の中心軸とが一致した状態が示されている。この状態を0°の状態と呼ぶものとする。図7(a)の0°の状態から、偏芯ピン73を時計回りに30°回転させた場合、図7(b)に示すように、偏芯ピン73は、第1、第2凹溝13a,13bに案内され、+Y方向にd1だけ移動する。また、偏芯ピン73を更に時計回りに30°(合計60°)回転させた場合、図7(c)に示すように、偏芯ピン73は、0°の状態を基準として+Y方向にd2だけ移動する。また、偏芯ピン73を時計回りに更に30°(合計90°)回転させた場合、図7(d)に示すように、偏芯ピン73は、0°の状態を基準として+Y方向にd3だけ移動することになる。
一方、図8(a)の0°の状態から、偏芯ピン73を反時計回りに30°回転させた場合、図8(b)に示すように、偏芯ピン73は、第1、第2凹溝13a,13bに案内され、−Y方向にd1だけ移動する。また、偏芯ピン73を更に反時計回りに30°(合計60°)回転させた場合、図8(c)に示すように、偏芯ピン73は、0°の状態を基準として−Y方向にd2だけ移動する。また、偏芯ピン73を反時計回りに更に30°(合計90°)回転させた場合、図8(d)に示すように、偏芯ピン73は、0°の状態を基準として−Y方向にd3だけ移動することになる。
本実施形態では、上記のような変位が可能な偏芯ピン固定機構70を2つ備え、固定機構72を1つ備えているため、偏芯ピン固定機構70の両方において同一量だけ偏芯ピン73を移動させることにより、3群レンズL3をX軸を中心とする回転方向に傾倒させることができる。また、2つの偏芯ピン固定機構70において偏芯ピン73の移動量を異ならせることにより、3群レンズL3をZ軸を中心とする回転方向に傾倒させることができる。このように、偏芯ピン73を用いた3群レンズL3の傾きの調整(調芯)を行うことで、レンズ鏡筒10の光学性能を向上させることが可能となる。
次に、図9〜図12に基づいて、比較例について説明する。図9は、本実施形態の図4に対応する図であり、図10は、本実施形態の図5に対応する図であり、図11(a)、図11(b)は、図6(a)、図6(b)に対応する図である。これらの図に示すように、比較例では、3,5群レンズ摺動筒13に、凹溝13cが貫通形成されている。この凹溝13cは、図11(b)に示すように、略楕円形状となっており、Y軸方向の長さYcがX’軸方向の長さXcよりも短く設定されている。このため、凹溝13cのX’軸方向の端部と偏芯ピン73の外周面との間隔(図10参照)は、凹溝13cのY軸方向の端部と偏芯ピン73の外周面との間隔(図9参照)よりも大きく設定されている。したがって、偏芯ピン73の外周面は、凹溝13cによりX’軸方向に案内される。
図12(a)には、比較例における、図7(a)の0°の状態に対応する図が示され、図12(b)には、図12(a)から偏芯ピン73’を時計回りに90°回転した状態が示されている。これらの図に示すように、偏芯ピン73’はY軸方向に関しては拘束されているものの、X’方向に関しては、移動が許容されているため、ガタが生じやすくなっている。
この点、本実施形態の偏芯ピン73は、図7、図8に示すように、Y軸方向及びX’軸方向のいずれにも常に拘束されているので、上記比較例と比較して、3群レンズL3をガタ無く保持することが可能である。
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、レンズ鏡筒10が、3群レンズL3を保持するレンズ保持枠23と、外周面側に形成された第1凹溝13aと、内周面側に形成された第2凹溝13bとを有し、レンズ保持枠23を保持する3,5群レンズ摺動筒13と、第1、第2凹溝13a,13bを貫通し、一端側がレンズ保持枠23に備えられ、他端側に与えられた回転力により第1、第2凹溝13a,13bに対して偏芯して回転する偏芯ピン73と、を備えており、第1凹溝13aのX’軸方向の長さがY軸方向の長さよりも長く、第2凹溝13bのX’軸方向の長さがY軸方向の長さよりも短く設定されている。これにより、偏芯ピン73が回転しても、第1凹溝13a内を貫通する偏芯ピン73の一部分を、第1凹溝13aにおいてY軸方向に関して拘束することができ、また、第2凹溝13b内を貫通する偏芯ピン73の一部分を、第2凹溝13bにおいてX’軸方向に関して拘束することができる。これにより、偏芯ピン73の3,5群レンズ摺動筒13に対するガタの発生を抑制することができ、ひいては、3,5群レンズ摺動筒13に対するレンズ保持枠23のガタの発生を抑制することができる。このため、3群レンズL3の安定した調芯を行うことが可能となる。また、本実施形態の撮像装置200は、好適な調芯が可能なレンズ鏡筒10を備えているので、安定した光学性能を発揮することが可能である。
また、本実施形態では、2つの偏芯ピン固定機構70を用いて、3,5群レンズ摺動筒13に対するレンズ保持枠23の固定を行うこととしている。この場合、2つの調芯ピン固定機構70における調芯ピン73の回転量を同一にしたり、異ならせたりするのみで、3群レンズL3の、X軸を中心とする回転方向の調芯、及びZ軸を中心とする回転方向の調芯を行うことができる。これにより、簡易に3群レンズL3の調芯を行うことが可能である。
また、本実施形態によると、偏芯ピン73の第1凹溝13a内に位置する部分と、第2凹溝13b内に位置する部分が、円柱形状を有している。これにより、偏芯ピン73は、第1、第2凹溝13a,13bにより、スムーズに案内されるようになる。
なお、上記実施形態では、第1凹溝13aのX’軸方向の長さがY軸方向の長さよりも長く、第2凹溝13bのX’軸方向の長さがY軸方向の長さよりも短く設定された場合について説明したが、これに限られるものではない。第1凹溝13aは、偏芯ピン73の貫通方向と交差する第1方向の長さが、貫通方向及び第1方向と交差する第2方向の長さよりも長ければ良い。また、第2凹溝は、第1方向の長さが第2方向の長さよりも短ければ良い。すなわち、上記実施形態では、第1方向をY軸方向(光軸AX方向)、第2方向をX’軸方向としたが、これに限定されるものではない。
なお、上記実施形態では、2つの偏芯ピン固定機構70と、1つの固定機構72を用いて、3,5群レンズ摺動筒13に対するレンズ保持枠23の固定を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、3つの偏芯ピン固定機構70を用いて、3,5群レンズ摺動筒13に対するレンズ保持枠23の固定を行うこととしても良い。この場合、3群レンズL3を、X軸を中心とする回転方向及びZ軸を中心とする回転方向以外に、Y軸方向にシフト移動させることも可能となる。
なお、上記実施形態では、光学機器として撮像装置(一眼レフ方式のデジタルカメラ)を採用した場合について説明したが、これに限られるものではない。光学機器としては、例えば、スチルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話、望遠鏡などを採用することができる。また、光学機器がレンズ鏡筒であっても良い。この場合、レンズ鏡筒の一部分(一部のユニット)が光学装置に相当する。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
10 レンズ鏡筒
13 3,5群レンズ摺動筒
13a 第1凹溝
13b 第2凹溝
23 レンズ保持枠
73 偏芯ピン
73a 第1外周面
73b 第2外周面
200 撮像装置
L3 3群レンズ

Claims (8)

  1. 光学系を保持する保持枠と、
    外周面側に形成された第1凹溝と、内周面側に形成された第2凹溝とを有し、前記保持枠を保持する筒状部材と、
    前記第1凹溝及び前記第2凹溝を貫通し、一端側が前記保持枠に備えられ、他端側に与えられた回転力により前記第1凹溝及び前記第2凹溝に対して偏芯して回転する偏芯ピンと、を含み、
    前記第1凹溝は、前記偏芯ピンの貫通方向と交差する第1方向の長さが、前記貫通方向及び前記第1方向と交差する第2方向の長さよりも長く、前記第2凹溝は、前記第1方向の長さが前記第2方向の長さよりも短いことを特徴とする光学装置。
  2. 前記偏芯ピンは、前記第1凹溝に対向する第1外周面と、前記第2凹溝に対向し前記第1外周面とは異なる形状の第2外周面とを含むことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
  3. 前記第1外周面は、前記第1凹溝により前記第1方向に案内され、
    前記第2外周面は、前記第2凹溝により前記第2方向に案内されることを特徴とする請求項2に記載の光学装置。
  4. 前記第1凹溝の前記第1方向の端部と前記第1外周面との間隔は、前記第1凹溝の前記第2方向の端部と前記第1外周面との間隔よりも大きく、
    前記第2凹溝の前記第1方向の端部と前記第2外周面との間隔は、前記第2凹溝の前記第2方向の端部と前記第2外周面との間隔よりも小さいことを特徴とする請求項2又は3に記載の光学装置。
  5. 前記偏芯ピンの前記第1凹溝内に位置する部分、及び前記第2凹溝内に位置する部分は、円柱形状を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学装置。
  6. 前記第1凹溝の前記第2方向の長さは、前記第2凹溝の前記第2方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学装置。
  7. 前記第1方向は前記光学系の光軸を軸とする円周方向であり、前記第2方向は前記光軸の方向であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学装置を備えることを特徴とする光学機器。
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