(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレスコピック構造を有するレンズ鏡筒において、
直径の異なる２つの円周面を有する内筒と、
前記内筒の２つの円周面に相当する内周面を有し、内筒に対して相対移動する外筒と、
前記内筒の一方の円周面と該一方の円周面に相当する外筒の内周面との間に収納された第１のリング状のリテーナと、
前記内筒の他方の円周面と該他方の円周面に相当する外筒の内周面との間に収納された、直径が前記第１のリング状のリテーナと異なる第２のリング状のリテーナと、を備え、
前記第１と第２のリング状のリテーナはそれぞれ多数のベアリングボールを支持していて、前記第１のリング状のリテーナに支持されたベアリングボールは、前記内筒の一方の円周面と該一方の円周面に相当する外筒の内周面とに接触して転動するとともに、前記第２のリング状のリテーナに支持されたベアリングボールは、前記内筒の他方の円周面と該他方の円周面に相当する外筒の内周面とに接触して転動し、
前記第１と第２のリング状のリテーナは、前記ベアリングボールの転動に応じて光軸と平行な方向に浮動支持され、互いに相対移動する前記内筒および外筒をボールベアリング支持することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、前記第１と第２のリング状のリテーナが前記内筒および外筒の相対移動時の前記ベアリングボールの転動にともない前記内筒および外筒の間で光軸と平行な方向に移動する移動範囲を規制する部材を設けたことを特徴とするレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ鏡筒、特に互いに相対移動する内筒および外筒から成るテレスコピック構造を有するレンズ鏡筒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、動画／静止画撮影用のカメラなどの光学機器のレンズ鏡筒において、焦点合わせ（フォーカシング）や変倍（ズーム）を行なうために、外筒と内筒によって構成されるテレスコピック構造が広く用いられている。【０００３】
この種のテレスコピック構造は、焦点合わせ（フォーカシング）用の光学素子や変倍（ズーム）用の光学素子を内蔵し、それら調整のために移動する鏡筒と（たとえばカメラ本体側の）固定の鏡筒が内筒、外筒の関係で摺動結合される。【０００４】
原始的な望遠鏡などでは、１段ないしそれ以上の段数で外径、内径がほぼ等しい内筒、外筒が単に摺動結合されており、各鏡筒の位置関係を直進的に手動で調整する構造が用いられていたが、近代の光学機器では手動で、あるいはモータなどの駆動手段により回転されるフォーカシング（ないしズーム）リングの回転運動をヘリコイドのような螺合機構や螺旋カムを用いて各鏡筒の光軸方向（スラスト方向）の相対移動量に変換する構造によって各鏡筒の相対位置関係を調節できるようにした構造が広く用いられている。【０００５】
焦点距離の短い小型で軽量なレンズでは、レンズ鏡筒の内筒、外筒を直接摺動するように結合する構造によって、比較的容易にフォーカシングないしズーム動作の精度や摺動部位や駆動系のギアなどの機構の耐久性を得ることができ、また、手動・モータドライブいずれの駆動方式においても、常識的な範囲内の軽い操作力でフォーカシングないしズーム調整を行なえるようにすることができる。【０００６】
しかしながら、たとえば焦点距離が１００ｍｍオーダーの望遠ないし超望遠レンズのように、相対移動すべき光学素子とそれを保持する鏡筒が大きく重い場合には、単に内筒、外筒を直接摺動させる結合構造では鏡筒の相対移動に必要な操作力（たとえばモータ駆動トルク）が必要となり、また、鏡筒どうしの接触による摩耗によって、ガタを生じたり、これによりテレスコピック機構自体、あるいはギアやモータなどの駆動機構の精度や耐久性が低下する恐れがある。【０００７】
下記の特許文献１の技術は、鏡筒どうしの相対移動をガイドバー摺動機構などにより規制する機構を設ける構造において、光軸方向に相対移動するガイドバーとレンズ保持枠の間をボールベアリング支持とする構造とし、鏡筒どうしのガタつきや、精度、耐久性、操作力などの問題を解決しようとしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−０４８９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献１に記載の構造は、ガイドバーとレンズ保持枠の間のみをボールベアリング支持とする構造とするもので、鏡筒どうしの結合は依然として直接摺動であるため、特に大きく重い鏡筒では鏡筒どうしの摺動部分において大きな摩擦力が発生し、依然として上述の鏡筒どうしのガタつき、精度、耐久性、操作力などの問題を生じるおそれがある。【００１０】
本発明の課題は、上記問題に鑑み、大型で重いレンズ鏡筒などにおいても内筒、外筒をスムーズかつ精度よく相対移動させることができ、鏡筒どうしのガタつき、精度、耐久性、操作力などの問題を低減できるレンズ鏡筒の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、テレスコピック構造を有するレンズ鏡筒において、
直径の異なる２つの円周面を有する内筒と、
前記内筒の２つの円周面に相当する内周面を有し、内筒に対して相対移動する外筒と、
前記内筒の一方の円周面と該一方の円周面に相当する外筒の内周面との間に収納された第１のリング状のリテーナと、
前記内筒の他方の円周面と該他方の円周面に相当する外筒の内周面との間に収納された、直径が前記第１のリング状のリテーナと異なる第２のリング状のリテーナと、を備え、
前記第１と第２のリング状のリテーナはそれぞれ多数のベアリングボールを支持していて、前記第１のリング状のリテーナに支持されたベアリングボールは、前記内筒の一方の円周面と該一方の円周面に相当する外筒の内周面とに接触して転動するとともに、前記第２のリング状のリテーナに支持されたベアリングボールは、前記内筒の他方の円周面と該他方の円周面に相当する外筒の内周面とに接触して転動し、
前記第１と第２のリング状のリテーナは、前記ベアリングボールの転動に応じて光軸と平行な方向に浮動支持され、互いに相対移動する前記内筒および外筒をボールベアリング支持する構成を採用した。
【００１３】
あるいはさらに前記第１と第２のリング状のリテーナが前記内筒および外筒の相対移動時の前記ベアリングボールの転動にともない前記内筒および外筒の間で光軸と平行な方向に移動する移動範囲を規制する部材を設けた構成を採用した。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成によれば、レンズ鏡筒のテレスコピック構造をなす内筒および外筒をこれら鏡筒の内外周面の全周に渡ってボールベアリング支持することができ、手動およびモータドライブいずれの駆動方式においても、内筒および外筒を大きな摩擦抵抗を生じることなく、スムーズかつ小さな駆動力で相対移動させることができ、内筒および外筒を相対移動させる駆動機構、たとえばギアやモータの負担を大きく軽減でき、全体の機構の耐久性を向上し、長期間に渡って精度よく内筒および外筒を相対移動させることができる。【００１５】
また、上記構成によれば、内筒／外筒の間に、幅の小さいリング状のリテーナを必要な個所（２個所以上）に配置するだけでよく、リテーナ（ないしベアリングボール）のために機構が不要に大型化、複雑化することなく、レンズ鏡筒の小型軽量化が可能となる。【００１６】
また、内筒および外筒の間に配置される複数のリング状のリテーナは、内筒／外筒の相対移動にともない光軸方向と平行に自由に移動できるよう内筒／外筒の間に浮動支持されているため、ベアリングボールの転動が極めてスムーズであり、手動およびモータドライブなどいずれの駆動方式においても、スムーズかつ小さな駆動力で相対移動させることができる。【００１７】
特に、前記内筒および外筒の間の光軸方向に関して異なる位置に少なくとも２つ以上の複数のリテーナを配置することにより、光軸方向に関して異なる位置において内筒および外筒をボールベアリング支持することにより、内筒および外筒を精度よく相対的に位置決めでき、特に光軸と交差するような方向へのブレやガタつきを生じることなく、精度よく内筒／外筒（およびこれらが保持する光学素子）が常に光軸と一致するように正確に位置決めすることができる。【００１８】
また、前記リテーナが前記内筒および外筒の相対移動時の前記ベアリングボールの転動にともない前記内筒および外筒の間で光軸と平行な方向に移動する移動範囲を規制する部材を設けることにより、リテーナの偏倚や他部材への干渉、あるいはそれにより生じるレンズ鏡筒の作動不良を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を採用したレンズ鏡筒を一部透視状態で示した斜視図である。
【図２】図１のレンズ鏡筒の全体構造を示した分解斜視図である。
【図３ａ】図１のレンズ鏡筒の正面を示した説明図である。
【図３ｂ】図１のレンズ鏡筒の断面を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するに好適な実施形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１〜図３は本発明を採用したレンズ鏡筒の構造を示している。本実施例は、本発明のレンズ鏡筒のテレスコピック結合構造の一例として、レンズ先端の前群鏡筒をそれ以降の光学素子群（後群光学素子群、いわゆる後玉のみならずたとえば変倍用の光学素子群を含んでいてよい）を収容する後群鏡筒に対して相対移動する構造を示している。【００２２】
図１、図２に示すように、このレンズ鏡筒のテレスコピック結合構造は、前群鏡筒１１、後群鏡筒１２、およびフォーカシングリング１３の３つの筒状構造体を含む。これら筒状構造体は好ましくは金属（特に超望遠レンズなどの大型レンズではアルミやジュラルミンなどの軽量な金属が望ましい）などの材料から削り出しないしダイキャストなどの手法で作成される。【００２３】
前群鏡筒１１、後群鏡筒１２、およびフォーカシングリング１３は、図３ｂに断面を示すように組み立てられる。【００２４】
本実施例では、レンズ鏡筒のテレスコピック構造における内筒、外筒の関係は、前群鏡筒１１が内筒、後群鏡筒１２が外筒となっており（ただし前群、後群と、内（筒）、外（筒）の関係はこれに限定されるものではなく、これらの部材の前後と内外の関係は図示した構造と逆であってもよい）、後群鏡筒１２が前群鏡筒１１を収容して両者が光軸スラスト方向に相互に移動できるように組み立てられ、さらに後群鏡筒１２の外側にさらにもう１つの外筒としてフォーカシングリング１３が組み付けられる。【００２５】
前群鏡筒１１は前群レンズ１１１を収容し、その後部は本実施例では符号１１５、１１６で示すように直径の異なる円周面により構成されている。【００２６】
円周面１１６にはネジ穴１１４がたとえば円周面１１６を３分割した位置に３つ設けられており、ネジ穴１１４には下部にネジを切ったピン１１２が立設され、このピン１１２はガイドリング１１３を回動自在に支持する（図２の中央に１組のみ図示）。ピン１１２により回動支持されたガイドリング１１３は、後述のように後群鏡筒１２の長穴１２１、１２１、１２１を貫通してフォーカシングリング１３のカム溝１３１、１３１、１３１と係合する。【００２７】
前群鏡筒１１を収容する後群鏡筒１２は、図２に示すように前群鏡筒１１の２つの円周面１１５、１１６に相当する内周面を有している。前群鏡筒１１の円周面１１５、１１６と後群鏡筒１２の内周面の間には後述のリング状のリテーナ２０１、２０２がそれぞれ収容される。【００２８】
後群鏡筒１２は前群鏡筒１１の移動方向を直進方向にのみ規制するための３つの長穴１２１、１２１、１２１が設けられており、これら長穴１２１、１２１、１２１には前述のピン１１２で回動支持されたガイドリング１１３が貫通し、後群鏡筒１２の外側に組み付けられるフォーカシングリング１３のカム溝１３１、１３１、１３１（簡略化のため手前側の面のもののみ図示）に係合する。【００２９】
フォーカシングリング１３のカム溝１３１、１３１、１３１は図示のような螺旋カム形状であり、フォーカシングリング１３後端に設けたギア部１３２に係合するピニオンギア（不図示）をモータ（不図示）などにより回転させると、カム溝１３１、１３１、１３１が前群鏡筒１１にピン１１２により立設されたガイドリング１１３、１１３、１１３を前方向（図１および図２の左方向）または後方向（図１および図２の右方向）に押し、前群鏡筒１１を後群鏡筒１２に対して直進的に相対移動させることができる。【００３０】
本実施例では、前群鏡筒１１と後群鏡筒１２を直接摺動するように結合するのではなく、ボールベアリング支持により結合する。【００３１】
すなわち、前群鏡筒１１の２つの円周面１１５、１１６と、これら円周面１１５、１１６に各々対向する後群鏡筒１２の内周面の間には直径の異なるリング状のリテーナ２０１、２０２を収容する。【００３２】
リテーナ２０１、２０２はたとえばステンレス、鉄鋼など適当な金属材料から成る多数のベアリングボール（以下、単にボールという）３０を回動自在に収容する丸穴を円周上に多数穿孔してある。【００３３】
したがって、各ボール３０が転動する前群鏡筒１１の２つの円周面１１５、１１６と、これらの円周面にそれぞれ対向する後群鏡筒１２の内周面の半径の差はリテーナ２０１、２０２により回動支持されるボール３０の直径１つ分に相当するように取る。また、リテーナ２０１、２０２の肉厚の中心を通る円の半径は、当然ながら前群鏡筒１１の２つの円周面１１５、１１６および対向する後群鏡筒１２の内周面の中点を通る大きさにとられる。【００３４】
図３ａは組み立て状態におけるリテーナ２０１の部分のレンズ鏡筒の断面を示しており、リテーナ２０１は前群鏡筒１１と後群鏡筒１２の間でその円周上に等距離間隔で多数（たとえば数１０個）のボール３０を回動自在に支持する（後側のリテーナ２０２についても同様）。【００３５】
本実施例のレンズ鏡筒のテレスコピック構造の特徴は、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）をボールベアリング支持すること、特に、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の間に複数（少なくとも図示のように２つ）のリング状のリテーナ２０１、２０２を配置し、光軸方向に関して異なる位置において内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）をボールベアリング支持する点に特徴がある。【００３６】
また、リテーナ２０１、２０２およびボール３０は、その円周方向にベアリングのボールを回動させる通常のベアリングのものとは異なり、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の間で光軸方向に関して浮動支持されており、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）が相対移動すると、それにつれてボール３０が回動することによりリテーナ２０１、２０２は（およびそれらの支持するボール３０も）光軸方向に関して自由に移動できる構造となっており、無駄な摺動抵抗を殆ど生じない利点がある。【００３７】
本実施例のように内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）を焦点合わせのために相対移動させる場合、これら内筒、外筒の相対移動範囲（上記カム溝１３１、１３１…の形状により決定される）は最短撮影距離〜∞のフォーカシングに必要な内筒／外筒の相対移動距離（下記の２Ｍ）に相当するが、このとき内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の相対移動に伴なって各ボール３０が光軸と平行な方向に転がる移動範囲Ｍ（図２、図３ｂ中に図示）は、フォーカシングリング１３により駆動され移動する内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の相対移動範囲２Ｍのちょうど半分で済む（図３ｂ）。【００３８】
ボール３０の移動範囲Ｍが内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の相対移動範囲２Ｍの半分で済む理由は、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）が相対移動する時、リテーナ（２０１、２０２）が支持するボール３０が内筒（前群鏡筒１１）および外筒（後群鏡筒１２）の接触面をそれぞれ蹴り出すように転がるため、ボール３０自体は内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の個々に対しては内筒（前群鏡筒１１）および外筒（後群鏡筒１２）の相対移動量全体（２Ｍ）の半分しか転がらないためである。【００３９】
また、本実施例の構造では内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の光軸上の整合位置はリテーナ２０１、２０２でそれぞれ支持されるボール３０によって規制されることになる。【００４０】
したがって、もしリテーナ２０１、２０２が内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の間の全空間を自由に移動できたとすると、リテーナ２０１、２０２および各ボール３０の光軸方向に関する位置を保証できず、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の光軸上の正しい整合位置を保てなくなるため、リテーナ２０１、２０２の移動範囲はたとえば、図３ｂに詳細を例示するような構造（図２では詳細図示を省略している）によって内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の光軸方向に関して必要な移動量が確保できる範囲に規制するのが好ましい。【００４１】
このリテーナ２０１ないし２０２が移動できるよう規制する移動範囲Ｍｗ（図３ｂ）の大きさは、理論的には、少なくとも上記のボール３０の移動範囲Ｍにリテーナ２０１ないし２０２の幅（光軸方向に関する長さ）を加算した（あるいはさらに僅かなマージンを加味した）大きさがあればよい。【００４２】
リテーナ２０１の移動範囲Ｍｗの規制に関しては、たとえば、図３ｂに例示した構造では、図２に示した前群鏡筒１１の円周面１１５上のボール３０の移動範囲Ｍの図中右端に相当する位置にストッパリング１１７を巻装し、前群鏡筒１１に形成されたフランジ（図２の前群鏡筒１１の円周面１１５上のボール３０の移動範囲Ｍの左端に相当）と、このストッパリング１１７の間でのみリテーナ２０１が移動できるようにしてある。【００４３】
また、リテーナ２０２の移動範囲Ｍｗの後端に関しては、前群鏡筒１１の円周面１１６の後端（図２の後群鏡筒１２の円周面１１６上のボール３０の移動範囲Ｍの右端の位置に相当）にフランジリング１１８を装着して規制している。【００４４】
また、リテーナ２０２の移動範囲の前端は前群鏡筒１１の円周面１１５と１１６の段差を利用してもよいが、図３ｂに例示した構造では前群鏡筒１１の円周面１１５と１１６の段差よりもさらに後ろ（図中右方）にさらに低い円周面を設け、この部分にリテーナ２０２を収容するようにしている。【００４５】
上述のような構造により、リテーナ２０１、２０２および各ボール３０の光軸と平行な方向に関する移動を一定の移動範囲Ｍｗ、およびＭ内にそれぞれ規制することができる。【００４６】
図３ｂは、レンズ鏡筒前部の断面を光軸の上下で分割して示しており、図の上半分は内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）が無限遠に調整された時、また、図の下半分は内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）が最短撮影距離に調整された時の光学系の位置および各部の状態をそれぞれ示している。【００４７】
図３ｂの上半分と下半分の状態を比較すると、前群レンズ１１１の前端は内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の全相対移動範囲２Ｍに相当する距離を移動しており、各ボール３０はその半分の移動範囲Ｍにほぼ相当する距離を移動している。また、リテーナ２０１、２０２は、上記のように規制された移動範囲Ｍｗの一端から他端にほぼ相当する距離を移動している。【００４８】
なお、図３ｂの符号１５は、フォーカシングリング１３の周囲に巻装したカバーを示しており、フォーカシングリング１３には意匠上、あるいは鏡筒保護などの目的でこのようなカバー１５を設けることができる。【００４９】
以上から明らかなように、本実施例のレンズ鏡筒のテレスコピック構造は、特に特許文献１に示されるようなガイドバー摺動機構の一部にボールベアリングを配置する構造とは異なり、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）をこれらの鏡筒の内外周面の全周に渡ってボールベアリング支持する点に特徴がある。このため、手動およびモータドライブいずれの駆動方式においても、内筒および外筒を大きな摩擦抵抗を生じることなく、スムーズかつ小さな駆動力で相対移動させることができ、駆動機構、たとえばギアやモータの負担を大きく軽減でき、全体の機構の耐久性を向上し、長期間に渡って精度よく内筒および外筒を相対移動させることができる。【００５０】
しかも、本実施例では、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の間に複数のリング状のリテーナ（２０１、２０２）を配置し（少なくとも２つ。本実施例では２個所にリテーナを配置しているが３個所以上にリテーナを配置することも考えられる）、光軸方向に関して異なる位置において内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）をボールベアリング支持するようにしてある。このため、内筒および外筒を精度よく相対的に位置決めでき、特に光軸と交差するような方向へのブレやガタつきを生じることなく、精度よく内筒／外筒（およびこれらが保持する光学素子）が常に光軸と一致するように正確に位置決めすることができる。また、本実施例の構造では、内筒／外筒の間に、幅の小さいリング状のリテーナを必要な個所（２個所以上）に配置するだけでよく、リテーナ（ないしベアリングボール）のために機構が不要に大型化、複雑化することなく、レンズ鏡筒の小型軽量化が可能である。【００５１】
また、本実施例では、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の間に配置される複数のリング状のリテーナ（２０１、２０２）は、内筒／外筒の相対移動にともない光軸方向と平行に自由に移動できるよう内筒／外筒の間に浮動支持されているため、ベアリングボール（３０）の転動が極めてスムーズであり、手動およびモータドライブなどいずれの駆動方式においても、スムーズかつ小さな駆動力で相対移動させることができる。【００５２】
また、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の間に浮動支持される複数のリング状のリテーナ（２０１、２０２）の光軸に平行な方向に必要な移動範囲は、理論的には高々内筒および外筒の全相対移動量の１／２でよく、リテーナ（２０１、２０２）はレンズ鏡筒中のごく小さな実装スペースに配置でき、実装スペース効率は極めて高い。【００５３】
また、リング状のリテーナ（２０１、２０２）の光軸に平行な方向に必要な移動範囲は、内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）に形成した段差部分や、ストッパー／フランジリングなどを用いた簡単安価かつ小型軽量な構造により規制することができ、リテーナ（２０１、２０２）の偏倚や他部材への干渉、あるいはそれにより生じるレンズ鏡筒の作動不良を効果的に防止することができる。【００５４】
以上の実施例では、焦点合わせ（フォーカシング）のために相対移動される内筒（前群鏡筒１１）、外筒（後群鏡筒１２）の支持構造を例示したが、本発明のレンズ鏡筒の構造は他の目的、たとえば変倍（ズーミング）や近接（マクロ）撮影などのために相対移動される内筒、外筒の支持構造として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１１  前群鏡筒
１２  後群鏡筒
１３  フォーカシングリング
１１１  前群レンズ
１１２  ピン
１１３  ガイドリング
１１５、１１６  円周面
１１７  ストッパリング
１２１  長穴
１３１  カム溝
１３２  ギア部
２０１、２０２  リテーナ
【図１】
0006009468.tif 000002
【図２】
0006009468.tif 000003
【図３ａ】
0006009468.tif 000004
【図３ｂ】
0006009468.tif 000005