JP2020008707A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】保持鏡筒に対しレンズを回転角度位置調整した後、接着などで調整位置を固定していたが、解体性に課題があった。従って本発明では保持鏡筒に対し回転位置調整を行うレンズを、接着などを行わず、また係止部などの異形状を設けることなく、更に調整位置を段階的ではなく無段階な任意の位置に固定可能なレンズを実現すること。【解決手段】１群押え環を１群鏡筒にネジにより螺合することで、１群押え環が１群鏡筒の傾斜部を徐々に押圧し締付け部が第１レンズの外径嵌合部を締め付け固定する。【選択図】図３

Description

本発明は、他の光学要素に対し光軸ズレの影響が少なくなるように回転位置調整を行うレンズを有するレンズ鏡筒に関する。

レンズは基本的には光軸に対し完全回転対称形であることが理想であるが、実際には製造誤差等により僅かに光軸の傾きや偏心などがあり、それが型成形により製作されるレンズであった場合は製造誤差による前述の光軸の傾きや偏心などが大きくなる場合が多い。研磨工程により製作される場合は芯取り工程で外形を削るので偏芯が小さくなるため軸ずれは比較的小さくなるが、型成形により製作される場合は型自体の精度、対称性や上型、下型の機械的な保持位置精度などにより光軸のずれが決定されてしまう為である。

更に非球面レンズの場合は、面形状を変化させることでレンズの中心を通る光線と周辺を通る光線の収束位置を制御しているため、他の光学要素との相対位置は敏感となり光軸ずれの影響は更に大きくなる。

更には両面が非球面レンズの場合は、収差の補正を高精度に行っており光軸ずれが最終的な光学性能に与える影響として一段と大きくなる。

そこで従来より、型成形にて製作されたレンズを有するレンズ鏡筒では他の光学要素との光軸の位置調整を行った後、前記型成形レンズの調整位置を接着、あるいは溶着して固定するレンズ鏡筒が一般的にあった。

特許文献１には、収差が最小になるように各レンズユニットの光軸調整を行った後、紫外線硬化型接着剤で仮固定、本固定を行う技術が開示されている。特許文献２では、型成形のレンズの一部に鏡筒との回転規制を行う為の凸、凹形状の係合部を設けるようにして回転位置調整を行い、調整後のレンズが押え環の締め込みより連れ廻ることを防止するようにしている。

特開２００２−６２４６３号公報 特開２０１１−４８１２３号公報

しかしながら特許文献１に開示されるような接着剤にてレンズ調整後の位置を固定する方法では、その後分解する必要があった際に分解自体が容易ではなく、更に部品の再利用が困難となる。

特許文献２では、型成形レンズの一部に係合部となる凸、または凹部の異形状を設ける必要があり、異形であるが故の成形時の内部ひずみ等による光学的な影響が懸念される。また係合部による回転保持位置は段階的に係止位置が決定されるため、その中間に最適位置があった場合でも選択することが出来ないという問題がある。更には上記の課題があったとしても型成形で製作される場合は係止形状を設けることも可能であるが、研磨工程により製作される場合は係止形状を設けることは製作上困難である。尚、研磨工程により製作されるレンズの場合、光軸ズレは比較的小さくなると述べたが、光学系の敏感度が高い場合はそれでも無視できなくなる可能性もある。

従って本発明の目的は、保持鏡筒に対し回転位置調整を行うレンズを、接着などを行わず、また係止部などの異形状を設けることなく、更に調整位置を段階的ではなく無段階な任意の位置に固定可能なレンズ鏡筒を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の本発明は、少なくとも一つ以上の光学要素であるレンズと、前記レンズを保持する保持鏡筒と、前記保持鏡筒に対しレンズを光軸回転調整した後、押え環を取り付けることでレンズを保持している保持鏡筒の一部が弾性変形して外周よりレンズを締め付ける締付け部を有し、レンズの回転角度位相位置を固定することを特徴としたレンズ鏡筒としたことにより、接着することなく回転調整位置を保持できるようにしたものである。

また請求項２の本発明は、前記押え環の内周に設けた傾斜部が、前記保持鏡筒の締付け部の外周に設けられた傾斜部を押圧することで、外周方向から内部のレンズを締め付けることが可能な弾性変形部を有することを特徴とした請求項１記載のレンズ鏡筒としたことにより、押え環の締め付けにより弾性変形部が内部のレンズを押圧し回転位相位置を保持するようにしたものである。

更に請求項３の本発明は、前記保持鏡筒と、押え環はネジによる螺合にて結合されることを特徴とした請求項１、２記載のレンズ鏡筒としたことにより、保持鏡筒に対し押え環を螺合することで弾性変形部が内部のレンズを押圧し回転位相位置を保持するようにしたものである。

また請求項４の本発明は、前記型成形レンズは非球面レンズであることを特徴とした請求項１、２、３記載のレンズ鏡筒としたことにより、光軸ズレの影響が大きい非球面レンズを使用した場合でも回転位相位置調整後の保持を行えるようにしたものである。

更に請求項５の本発明は、前記型成形レンズは両面とも非球面レンズであることを特徴とした請求項１、２、３、４記載のレンズ鏡筒としたことにより、やはり光軸ズレの影響が大きい両面非球面レンズを使用した場合でも回転位相位置調整後の保持を行えるようにしたものである。

更にまた請求項６の本発明では、前記レンズは型成形により製造されていることを特徴とした請求項１、２、３、４、５記載のレンズ鏡筒としたことにより、やはり光軸ズレの影響が大きい型製作で製造されたレンズを使用した場合でも回転位相位置調整後の保持を行えるようにしたものである。

本発明によれば、保持鏡筒に対しレンズを光軸回転位相位置調整を行った後、接着等に頼らず調整後の位置を固定でき、分解も容易であるという効果がある。

本発明を実施したレンズ鏡筒の断面図 本発明を実施したレンズ鏡筒の分解斜視図 本発明を実施したレンズ鏡筒の部分分解斜視図 本発明を実施した第１ユニットの斜視図 図４に指示した各断面位相位置での部分断面図 図５（Ａ）の組立途中の状態を示した部分断面図 他の実施例を示した１群鏡筒の斜視図 他の実施例を示した１群ユニットの部分断面図

以下、本発明の好ましい形態の実施について図を参照しながら説明するが、レンズ鏡筒の本発明を実施した箇所周辺にのみ限定した説明とし、その他レンズ鏡筒各部の詳細には及ばない。

図１は本発明を実施したレンズ鏡筒の断面図、図２は本発明を実施したレンズ鏡筒の分解斜視図である。更に図３は本発明を実施したレンズ鏡筒の部分分解斜視図、図４は本発明を実施したレンズユニットの斜視図である。更に図５は図４に示した各断面位相位置での部分断面図であり、また図６は図５（Ａ）の組立途中の状態を示した部分断面図となっている。

図１、図２において１は不図示であるカメラと接続されるマウントであり、３は固定筒、２は厚みを切削調整することでマウント１と固定筒３の間の間隔調整を行うマウントリング、４は固定筒に保持され動作制御を行う制御基板である。また制御基板４にはカメラ側の電気接点と接続するための接点ブロック４ａが設けられている。

更に６は固定筒３と結合され、移動群を直進案内する案内溝が設けられた案内筒、７は案内筒６に対し光軸周りに定位置回転可能に保持され、回転により移動群を光軸方向に進退させるためのカムを有したカム環である。カム環７は案内筒６に対し前側より組み込まれ、固定筒３に光軸周りに定位置回転可能に保持されたズームリング５と、ズームキー８により係合されている。

案内筒６には案内溝と、カム環７のカムの交点にカムフォロワが係合することにより光軸方向の位置が決定される第１移動群１１、第２移動群１２、第３移動群１３、第４移動群１４、第５移動群１５の光学系ユニットである各移動群が保持されている。

第１移動群１１の一群ユニット１１０については後に詳細に説明する。

第２移動群１２は焦点調節のためのフォーカス群でもあり、２群移動環１２ｃとフォーカスカム環１２ｂに２群ユニット１２ｄが保持されている。更には２群移動環１２ｃには不要な軸外光をカットするための副絞りＡユニット１２ａが保持され第２移動群の光軸方向位置により口径が変化する。

また第４移動群１４には電磁絞りユニット１４ａが保持されフレキシブルプリント配線板１４ｂにより制御基板４と電気的に接続されている。詳細には電磁絞りユニット１４ａ上の駆動モータと絞りの絞り羽根の開放状態を検知するフォトインタラプタと、制御基板４とをフレキシブルプリント配線板１４ｂが電気的に接続している。

更に第４移動群１４の結像方向側にはＦｎｏを決定するための副絞りＢユニット１４ｃが保持され、副絞りＡユニット１２と同様、第４移動群１４の光軸方向位置により口径が変化する。

尚、第２移動群から第５移動群１５の移動群は案内筒６の内径に配置されるが、第１移動群１１はカム環７の外径側に配置され、其々案内筒６の案内溝、カム環７のカム溝の交点の位置に保持されている。

また案内筒６の物体方向側には変形受け部材１６のバヨネット爪１６ａが案内筒のバヨネット溝６ａと係合することで保持され、取り付け後、固定ビス２１により回転位置が固定され案内筒６と一体化される。変形受け部材１６には貫通孔１６ａが設けられ、前述の第１移動群１１の１群移動環１１ｂの脚部１１ｃが貫通孔１６ａを貫通して案内筒６、カム環７に係合している。更に変形受け部材１６の外周側には弾性材料で製作されたテープ状の緩衝部材１７が配置されている。

更に案内筒６の物体方向先端には中継リング１８が定位置回転可能に保持され、中継リング１８に取り付けられた連結キーＡ１９と連結キーＢ２０を介してフォーカスカム環１２ｂを回転することで焦点調節のため第２移動群１２が光軸方向に移動する。連結キーＡが変形受け部材１６の貫通穴１６Ａの一つを貫通して取り付けられているため、中継リング１８は作動範囲を制限されて定位置回転する。

案内筒６の結像方向側後端の固定筒３との結合される別の位相箇所にはフォーカスユニット９ａとフロントユニット９ｃで構成される外装ユニット９が固定され、フロントユニット９ｃにはフィルターネジとフードの取り付け部が設けられている。

尚、外装ユニット９の内径と変形受け部材１６の外径には弾性を有する緩衝部材１７が僅かに圧縮された後、接触するように間隙Ａ２２を設けている。

また外装ユニット９には焦点調節を手動操作するためのフォーカスリング１０が定位置回転可能に保持され、回転力をフォーカスユニット９ａに伝達することが可能である。

詳細には記さないがフォーカスユニット９ａは円環型の振動波モータであり、制御基板４からの制御信号、電力を受け駆動する。電気的制御による電気駆動の他、フォーカスリング１０を手動操作することにより、フォーカスキー９ｂを介して中継リング１８に保持された連結キーＡ１９と係合し、更に連結キーＢ２０から回転力をフォーカスカム環１２ｂに伝達することが可能である。

次に第１移動群１１の光学要素を保持している１群ユニット１１０について構成を説明する。

図３は１群ユニット１１０の分解斜視図、図４は１群ユニットの斜視図であり、１群鏡筒１１３には型により両面の光学面を非球面に型成形された光学要素である第１レンズ１１１、及び第２レンズ１１２が１群押え環１１４により保持されている。１群鏡筒１１３と１群押え環１１４はネジの螺合により結合される。また第１レンズ１１１と第２レンズ１１２の間にはレンズ同士の間隔を調整するワッシャ１１５が挿入されている。
図４は１群ユニット１１０から１群押え環１１４を取り付ける前の状態の斜視図であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に各角度位相での断面線を表わしている。

樹脂により型成形で製作されている１群鏡筒１１３には第１レンズ１１１の外径嵌合部１１１ａを保持する嵌合保持部１１３ａと、弾性変形可能な弾性部１１３ｃの両端が円周方向に伸びた先端に配置された締付け部１１３ｂが交互、等分に３箇所ずつ配置されている。

第１レンズ１１１の外径嵌合部１１１ａを１群鏡筒１１３の嵌合保持部１１３ａが保持するが、第１レンズ１１１を挿入後、他の光学要素に対し最も光学的な偏心の影響が少なくなるように回転位置の調整を行う。光学的な偏心の影響を確認する手段は透過させた点像を光学的に評価するなどの手段があるが、ここでは特定はしない。

更に１群鏡筒１１３の弾性部１１３ｃの外径側には傾斜部１１３ｄが設けられ、１群押え環１１４の内周にも同様に傾斜部１１４ａが設けられている。

１群押え環１１４を１群鏡筒１１３にネジにより螺合することで内周の傾斜部１１４ａが１群鏡筒１１３の傾斜部１１３ｃを徐々に押圧し締付け部１１３ｂが第１レンズ１１１の外径嵌合部１１１ａを締め付ける。１群押え環１１４は第１レンズ１１１を前方より押えるが、締付け部１１３ｂが回転角度位相位置を固定しているため、回転調整位置を変化させることなく第１レンズ１１１を固定することが可能である。

尚、第１レンズ１１１の１群押え環１１４が当接する面がフッ素コーティングなどの低摩擦処理が施されていると、１群押え環１１４のねじ込みによる第１レンズの連れ周りを抑制し、更に安定した固定が可能である。低摩擦処理の代わりにＰＴＦＥシートを介在させたりや潤滑材などを塗布しておくということも同様の効果を期待できる。

図５は図４の断面線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の角度位置に対応する部分断面図を示すが、１群鏡筒１１３に１群押え環１１４が取り付けられた状態での断面図となっている。（Ａ）は傾斜部１１３ｄを含んだ弾性部１１３ｃ、（Ｂ）は第１レンズ１１１の外径嵌合部１１１ａを保持している１群鏡筒１１３の締付け部１１３ｂ、（Ｃ）は第１レンズ１１１の外径嵌合部１１１ａに嵌合している嵌合保持部１１３ａの其々の断面を示している。

更に図６に図５（Ａ）の状態に至る組立途中の部分断面図を示す。図６（Ａ１）は第１レンズ１１１を挿入した１群鏡筒１１３に１群押え環１１４を螺合していく状態を表しており、この状態ではまだ１群鏡筒１１３の傾斜部１１３ｄと１群押え環１１４の傾斜部１１４ａは当接していない。更には第１レンズ１１１と１群押え環１１４のレンズ押え部１１４ｂも当接していない状態である。従ってこの状態では第１レンズ１１１は１群鏡筒に対し光軸周りに回転することができる。

次に図６（Ａ２）は更に１群鏡筒１１３と１群押え環１１４の螺合を進めた状態であり、１群押え環１１４の傾斜部１１４ａが１群鏡筒１１３の傾斜部１１３ｄと当接した後、押圧し１群鏡筒１１３の弾性部１１３ｃが内周側に変形する。そのため弾性部１１３ｃの両側の円周方向に伸びた先端に配置されている締付け部１１３ｂが第１レンズ１１１の外径嵌合部１１１ａを徐々に締め付けていく。この状態ではまだ第１レンズ１１１と１群押え環１１４のレンズ押え部１１４ｂは当接していないが、第１レンズ１１１は１群鏡筒１１３に対し既に光軸周りに回転しにくくなるように付勢力が上がっている。

１群鏡筒１１３と１群押え環１１４の螺合を更に進めると最終的に図５（Ａ）の状態となり、第１レンズ１１１は１群押え環１１４のレンズ押え部１１４ｂと当接している。第１レンズ１１１の外径嵌合部１１１ａを締付け部１１３ｂが締めつけているため、１群押え環１１４のレンズ押え部１１４ｂが第１レンズ１１１に当接し、ここで摩擦が発生したとしても第１レンズ１１１は回転位相位置を保持されたまま固定されることとなる。

次に各構成要素の動作を説明する。

図２は本発明を実施したレンズ鏡筒のＷＩＤＥ状態の断面図である。ズームリング５を操作しズームキー８を介してカム環７を回転させることで、第２移動群１２から第５移動群１５の各移動群は結像側方向から物体側方向に向かって移動する。第１移動群１１については、一旦結像側方向に移動した後、物体側方向に移動する所謂Ｕターンの動作をする。

この時、第２移動群１２に保持されている副絞りＡユニット１２ａはズームＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に向かうに従い、絞り羽根がある程度閉じられた状態から開放状態へ変化する。つまりＷＩＤＥ側で不要な軸外光を遮蔽しフレアをカットする機能をする。

更に第４移動群１４に保持される副絞りＢユニット１４ｂについても副絞りＡユニット１２ａと同様にズームＷＩＤＥ状態からＴＥＬＥ状態に向かうに従い、絞り羽根がある程度閉じられた状態から開放状態へ変化する。こちらはズーム動作の各焦点距離位置で開放口径を決定する機能をする。

焦点調節動作に関しては前述した通りであるが、電気的制御による電気駆動の他、フォーカスリング１０を操作することによる手動操作によりフォーカスキー９ｂが連結キーＡ１９と係合し連結キーＢ２０を介して回転力をフォーカスカム環１２ｂに伝達する。フォーカスカム環１２ｂの回転により２群移動環１２ｃに一体的に保持された２群ユニット１２ｄが前後し焦点調節が行われる。

前記説明したように本発明の構成により、他の光学要素に対し型成形により製作された両面非球面レンズである第１レンズ１１１を最適な位置に回転調整を行い、１群押え環１１４を締め付けることにより接着することなく調整位置を保持することが可能となる。

尚、本実施例では第１レンズ１１１を型成形で製作された両面非球面レンズとしたが、これは片面非球面レンズでも、更には両面、片面非球面レンズでもない通常の球面レンズであっても本発明を用いる効果を得ることは可能である。

また型成形により製作されたレンズではない研磨工程より光学面を製作され、切削工程により外径嵌合部を芯取りされた通常のレンズであっても、僅かながらでも光学面の光軸と外径嵌合部の軸ズレは存在する以上、本発明の効果を得ることは可能である。

また本実施例中の１群鏡筒の弾性部は１群鏡筒が樹脂成形されていること前提で、一体形状で弾性部を形成していたが、これは別部品として構成してもよく、押え環の取付けにより弾性部が変形し締付けることでレンズの回転位置を保持することが可能となればよい。

図６は本発明の第２の実施例である１群鏡筒の斜視図であり、図７は実施例１の図５の（Ａ）断面に相当する箇所の部分断面図である。

１群鏡筒１２３は、各部の構成は実施例１と同様であるが、実施例１中の傾斜部１１３ｄが半球状の突起部１２３ｄとなっているところが異なっている。

１群押え環１１４をネジで１群鏡筒１２３に螺合させていく段階で、１群押え環１１４の傾斜部１１４ａが１群鏡筒１２３の突起部１２３ｄを徐々に押圧し、弾性部１２３ｃが変形しつつ締付け部１２３ｂが第１レンズ１１１を保持している。

更に本実施例では１群押え環１１４の傾斜部１１４ｂが１群鏡筒１１３の傾斜部１１３ｄを押圧することとしているが、１群押え環を取り付けることで１群鏡筒の弾性部が変形し締付け部がレンズを締め付けることができれば、この形式に限定されるものではない。

更に本実施例では、１群押え環は１群鏡筒とネジにより螺合することとしたが、これはバヨネットによる結合であっても、また光軸方向、外周方向からのビス止めによる固定でもよい。１群押え環を挿入していく段階で１群鏡筒の弾性部が徐々に変形しレンズを締め付けることが可能であれば、本発明の目的は達成したことになる。

１ マウント、２ マウントリング、３ 固定筒、４ 制御基板、４ａ 接点ブロック、
５ ズームリング、６，２６ 案内筒、６ａ バヨネット溝、７，２７ カム環、
８ ズームキー、９，２９ 外装ユニット、９ａ フォーカスユニット、
９ｂ フォーカスキー、９ｃ フロントユニット、１０ フォーカスリング、
１１ 第１移動群、１１ｂ １群移動環、１１ｃ 脚部、１２ 第２移動群、
１２ａ 副絞りＡユニット、１２ｂ フォーカスカム環、１２ｃ ２群移動環、
１２ｄ ２群ユニット、１３ 第３移動群、１４ 第４移動群、
１４ａ 電磁絞りユニット、１４ｂ フレキシブルプリント配線板、
１４ｃ 副絞りＢユニット、１５ 第５移動群、１６，３６ 変形受け部材、
１６ａ バヨネット爪、１６ｂ 貫通孔、１７ 緩衝部材、
１８，３８ 中継リング、１９ 連結キーＡ、２０ 連結キーＢ、２１ 固定ビス、
２２，４２ 間隙Ａ、２３，４３ 間隙Ｂ、１１０，１２０ １群ユニット、
１１１ 第１レンズ、１１１ａ 外径嵌合部、１１２ 第２レンズ、
１１３，１２３ １群鏡筒、１１３ａ，１２３ａ 嵌合保持部、
１１３ｂ，１２３ｂ 締付け部、１１３ｃ，１２３ｃ 弾性部、
１１３ｄ 傾斜部、１２３ａ 突起部、１１４ １群押え環、１１４ａ 傾斜部、
１１４ｂ レンズ押え部、１１５ ワッシャ

Claims (6)

1. 少なくとも一つ以上の光学要素であるレンズと、前記レンズを保持する保持鏡筒と、押え環を取り付けることでレンズを保持している保持鏡筒の一部が弾性変形して外周よりレンズを締め付ける締付け部を有し、レンズの回転角度位相位置を固定することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記押え環の内周に設けた傾斜部が、前記保持鏡筒の締付け部の外径箇所を押圧することで、外周方向から内部のレンズを締め付けることが可能な弾性変形部を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記保持鏡筒と、押え環はネジによる螺合にて結合されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記レンズは非球面レンズであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記レンズは両面とも非球面レンズであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記レンズは型成形により製造されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のレンズ鏡筒。