JP2017015799A - 光学装置、レンズ装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転負荷を増加させることなく、光学素子を保持する保持枠の光軸方向の移動に際し、意図しない回転ブレを抑制することができる光学装置、レンズ装置および撮像装置を提供する。【解決手段】光学素子を保持すると共に光軸方向に移動可能で光軸方向に平行な穴が設けられた保持枠と、穴に挿入され、保持枠をガイドする第１のガイド部材と、光軸方向に直交する面内における、保持枠の第１のガイド部材を中心とした回転を規制する回転規制部と、を有する光学装置で、回転規制部は、保持枠に設けられ、光軸方向に直交する軸の周りに回転可能なベアリング部材と、ベアリング部材に当接するように設けられた第２のガイド部材と、保持枠に設けられ、ベアリング部材から光軸方向にずれた位置に配置されており、ベアリング部材と第２のガイド部材とを当接させる付勢力を発生させる付勢手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は光学装置、レンズ装置および撮像装置に関し、例えばビデオカメラやスチルカメラ等でレンズ駆動するレンズ駆動装置として用いることができるものである。

従来のレンズ駆動装置の構成を、図４および図５を用いて詳細に説明する。合焦レンズ群Ｌを保持するレンズ保持枠４００は、円筒状に貫通されたスリーブ穴４００ａ、並びにスリーブ穴４００ｂを備える。そして、レンズ保持枠４００は、スリーブ穴４００ａ、４００ｂに挿入されるガイドバー１１によって光軸方向に進退自在（移動可能）に保持される。

また、レンズ保持枠４００は、レンズＬの光軸と直交する面内でのガイドバー１１周りの回転方向の位置規制と共に、進退時に生じるレンズＬの回転ブレを規制するため、回転規制溝４００ｃを備え、回転規制溝４００ｃにガイドバー１６が噛合される。

また、レンズ保持枠４００は、回転自在に取り付けられたラック１０を有し、ラック１０にはモータネジ９ａと噛合ための歯が設けられている。そして、ラックバネ１０ａの効果により、ラック１０はモータネジ９ａに対して矢印１０５の方向に常に付勢をしている。

ここで、図５（ａ）、（ｂ）で、従来構成におけるスリーブ穴４００ａ、４００ｂ、回転規制溝４００ｃに対する回転ブレ規制を詳しく説明する。モータネジ９ａはモータ９に回転自在に保持されているため、上述した矢印１０５の方向の付勢力でその位置が変化することは無い。実動作としては、ラック１０側に矢印１０５‘の方向の反力が発生し、この反力によってレンズ保持枠４００に矢印１０７の方向の回転力が生じる。

そして、矢印１０７の方向の回転力で、回転規制部４００ｃとガイドバー１６との間で矢印１０６の方向の付勢力が生じる。しかし、ガイドバー１６はその両端を不図示の固定筒で固定されているため、その位置が変化することは無い。実動作としては、矢印１０６‘の方向の反力により、スリーブ穴４００ａ、４００ｂは各々矢印１０８、１０９の方向の付勢力で付勢される。また、スリーブ穴４００ａ、４００ｂには矢印１０８‘、１０９‘の方向の反力が発生しており、これら各々の反力による吊り合いで回転ブレを規制することが出来る。

特許文献１では、ラック部にモータネジを狭持する挟み歯を持ち、挟み歯にある角度を設けることでレンズ群に付勢力を持たせる構成で、レンズ保持枠の移動ガイドとなるガイドバー周りの回転を規制するＵ溝バーを備えることが開示されている。また、特許文献２では、上述した構成と同様にラックをモータネジに押し当てる構成で、同様の回転ブレ規制を行うことが開示されている。

特開平６−１７４９９２号公報 特開２００７−２９８７１８号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２に開示された従来技術では、レンズ群の質量が大きい場合に、例えば姿勢を変化した際に安定した吊り合いを構成することが出来ずに、レンズ群の回転ブレが生じるといった課題が有った。そのため、特許文献１では、レンズ群の質量に見合うだけ付勢力を増加させるためには、狭持力を増加させるか、又は挟み歯の角度を増加する必要があるが、いずれもモータの回転を阻害する負荷が高くなってしまう。

また、特許文献２では、特許文献１に比べてモータに対する負荷を小さくすることが可能ではあるが、レンズ群の質量増加に伴いラックの付勢力を増加させる必要があることには変わりが無いことから、同様の問題を避けることは困難である。

本発明の目的は、モータの回転負荷を増加させることなく、光学素子を保持する保持枠の光軸方向の移動に際し、意図しない回転ブレを抑制することができる光学装置、レンズ装置および撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る光学装置は、光学素子を保持すると共に光軸方向に移動可能であって、前記光軸方向に平行な穴が設けられた保持枠と、前記穴に挿入され、前記保持枠の前記光軸方向の移動の際に前記保持枠をガイドする第１のガイド部材と、前記光軸方向に直交する面内における、前記保持枠の前記第１のガイド部材を中心とした回転を規制する回転規制部と、を有する光学装置であって、前記回転規制部は、前記保持枠に設けられ、前記光軸方向に直交する軸の周りに回転可能なベアリング部材と、該ベアリング部材に当接するように設けられた第２のガイド部材と、前記保持枠に設けられ、前記ベアリング部材から光軸方向にずれた位置に配置されており、前記ベアリング部材と前記第２のガイド部材とを当接させる付勢力を発生させる付勢手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るレンズ装置、撮像装置は、上記光学装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、モータの回転負荷を増加させることなく、光学素子を保持する保持枠の光軸方向の移動に際し、意図しない回転ブレを抑制することができる光学装置、レンズ装置および撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光学装置としてのレンズ駆動装置の斜視図 （ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光学装置としてのレンズ駆動装置の側面図、正面図 本発明の実施形態に係る光学装置としてのレンズ駆動装置の分解斜視図 従来例の斜視図 （ａ）（ｂ）は、従来例の側面図、正面図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。

《第１の実施形態》
（光学装置）
図３は、本発明の実施形態に係る光学装置としてのレンズ駆動装置（ビデオカメラに搭載）の分解斜視図である。なお、各々の部品を固定する固定筒は、説明を簡略化する目的で図示していない。

図３で、１は固定レンズ群のレンズ保持枠、２は変倍レンズ群のレンズ保持枠、３はコンペ群のレンズ保持枠、４は合焦レンズ群のレンズ保持枠を示し、全体保持枠としてのホルダ１３の後部には不図示の撮像素子を配置する。そして、合焦レンズ群Ｌのレンズ保持枠４は、固定筒に保持される第１のガイド部材（ガイド部材）１１によって光軸方向に進退自在（移動自在）に保持されている。

また、合焦レンズ群のレンズ保持枠（保持枠）４にはラック１０が取り付けられている。モータの駆動力を伝達するラック部材としてのラック１０はモータ９のネジ部と噛合し、モータ９の回転により光軸方向に進退（移動）することが可能となっている。

ここで、図１、図２は、図３に示すレンズ駆動装置から、合焦レンズ群のレンズ保持枠４に関わる部位を抽出し、これを搭載したレンズ駆動装置を示している。合焦レンズ群の保持枠４は、光軸方向に平行で円筒状に貫通された穴の両端位置としてスリーブ穴４ａ、並びにスリーブ穴４ｂを備え、スリーブ穴４ａ、４ｂに挿入されるガイドバー１１によって光軸方向に進退自在（移動可能）に保持される。また、レンズ保持枠４は、回転自在に取り付けられたラック１０を有し、ラック１０にはモータネジ９ａと噛合ための歯が設けられている。

また、レンズ保持枠４は、合焦レンズ群の光軸と直交する面内でのガイドバー１１周りの回転方向の位置規制と共に、進退時に生じる合焦レンズ群の回転ブレを規制するため、以下に説明する回転規制部を備える。

（回転規制部）
本実施形態の回転規制部は、保持枠４の光軸方向の移動の際に光軸方向に直交する軸１４ａの周りに回転可能な保持枠４に保持されるベアリング部材としてのベアリング１４を備える。更に、ベアリング１４が当接する、固定筒に固定される第２のガイド部材としてのガイドプレート１２を有する。更に、保持枠４のマグネット受け部４ｃ（図１）に設けられ、ベアリング１４から光軸方向にずれた位置にあって、ベアリング１４とガイド部材１２を当接させる付勢力を生じる付勢手段としてのマグネット１５を有する。

（付勢力の発生とその効果）
ここで、本実施形態における付勢力の発生、並びにその効果を、図２を使って詳細に説明する。図２（ａ）に示すように、マグネット１５は保持枠４に一体的に保持されており、固定筒に固定されるガイドプレート１２との間に生じる磁気吸着力によって矢印１０１の方向に付勢力が発生している。この付勢力（磁気吸着力）によって保持枠４を押し下げる力は、ベアリング１４とガイドプレート１２の間で矢印１０２の方向の付勢力として働く。

この矢印１０２の方向の付勢力により、ベアリング１４はガイドプレート１２を押し下げる力を持つが、ガイドプレート１２は不図示の受け部により固定支持しているため、位置の変化は無く矢印１０２‘の方向に反力が発生する。

ここで、図２（ａ）に示すように、マグネット１５はベアリング１４に対して光軸方向にずれた位置に配置されており、ベアリング１４を支点としてレンズ保持枠４を紙面内で時計回りに回転させる力が働くこととなる。この時計回りに回転させる力（腕の長さがベアリング１４とマグネット１５の光軸方向のずれ量に相当）により、スリーブ穴４ａには矢印１０３の方向（持ち上げ方向）の付勢力が、一方スリーブ穴４ｂには矢印１０４の方向（押し下げ方向）の付勢力が生じる。このように、光軸方向に貫通した穴は、その両端位置で光軸方向と直交する方向で互いに逆向きに付勢される。

ここで、ガイドバー１１は不図示の固定筒によってその両端を保持されており、保持枠４の上述した矢印１０３の方向の付勢力、矢印１０４の方向の付勢力で位置が変化することは無い。このため、スリーブ穴４ａには矢印１０３’の方向の反力、スリーブ穴４ｂには矢印１０４‘の方向の反力が発生する。そして、矢印１０２’、１０３‘、１０４’の方向の反力と、矢印１０１の方向の付勢力（磁気吸着力）の間で生じる吊り合いにより、保持枠４が正しく保持される。

ここで、マグネット１５に要求される磁気吸着力としては、レンズ保持枠４が大型化するに連れてより強い力が求められ、その影響はベアリング１４を押し下げる矢印１０２の方向の付勢力の増加に繋がってくる。本実施形態では、磁気吸着力を受ける受け部にベアリング構造を採用しているため、矢印１０２の方向の付勢力が強くなっても、レンズ保持枠４を光軸に移動する際の摩擦力はほとんど増加することは無い。これは、一般にベアリング回転による摩擦係数は０．０１未満であることに因る。

そして、本実施形態では、スリーブ穴４ａ、スリーブ穴４ｂ、ベアリング１４は各々に付勢力を持って保持されているため、ラック１０から特段の付勢力を加えることなく付勢することが出来る。そのため、保持枠４の回転ブレ規制のために必要な付勢力と、ラック１０をモータネジに押しつけるための付勢力を各々別個に設定することが出来る。これにより、モータの回転負荷を増加すること無く、保持枠４で保持されるレンズ（レンズ群）の回転ブレを規制することが可能となる。

本実施形態では、図２（b）に示すように、マグネット１５を、磁気吸着するための磁性材料としてのガイドプレート１２とそれらの中心が光軸直交方向に一致して配置し、構成を簡便にすることを実現しているが、本発明はこれに限られない。即ち、マグネット１５と磁気吸着するための磁性材料としてのガイドプレート１２は、その機能を損なわれない範囲で、それらの中心を光軸直交方向にずらして配置しても構わない。

また、ガイドプレート１２を固定筒に固定するためには、ガイドプレート１２の裏面を全面で受けるように配置することも可能であるが、複数の固定受け部のみを有効な受け面とすることが好ましい。これは、ガイドプレート１２の取り付け位置精度が光学レンズ位置の回転位置精度を決定する構成であることから、他の面はガイドプレート１２に当接しないように逃がすことで部品の精度を容易に高められるからである。

また、ガイドプレート１２の長手方向（光軸方向）の両端部のみを受け面とする構成を採ることも可能だが、長手方向（光軸方向）の３箇所以上で受けることが好ましい。これは、ガイドプレート１２の剛性と、ガイドプレート１２に掛かる応力で共振が発生することも考えられるからである。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、光軸方向に貫通した穴としてのスリーブ穴４ａ、並びにスリーブ穴４ｂは、光軸方向に貫通した別個の穴（複数の穴）の場合に限らず、光軸方向に貫通した１つの穴（単数の穴）の両端位置であっても良い。

（変形例２）
上述した実施形態では、保持枠４は合焦レンズ群を保持するものであったが、本発明はこれに限らず、少なくとも１つの光学素子を保持して光軸方向に移動可能なもので良い。そして、光学素子は透過型レンズ（レンズ群）の他、反射型レンズ（レンズ群）、プリズム、フィルタ等であっても良い。

（変形例３）
上述した実施形態における光学装置を用いて、複数の光学素子と、該複数の光学素子のうち１つの光学素子を駆動する上記光学装置とを備えるレンズ装置を構成することができる。また、上述した実施形態における光学装置を用いて、撮像素子と、該撮像素子上に被写体の像を結ぶ撮像光学系と、該撮像光学系に含まれる光学素子を駆動する上記光学装置とを備える撮像装置を構成することができる。

４・・レンズ保持枠（第四レンズ群を保持）、４ａ、４ｂ・・スリーブ穴、１１・・ガイドバー（第１のガイド部材）、１２・・ガイドプレート（第２のガイド部材）、１４・・ベアリング、１５・・マグネット

Claims (8)

1. 光学素子を保持すると共に光軸方向に移動可能であって、前記光軸方向に平行な穴が設けられた保持枠と、
   前記穴に挿入され、前記保持枠の前記光軸方向の移動の際に前記保持枠をガイドする第１のガイド部材と、
   前記光軸方向に直交する面内における、前記保持枠の前記第１のガイド部材を中心とした回転を規制する回転規制部と、
   を有する光学装置であって、
   前記回転規制部は、
   前記保持枠に設けられ、前記光軸方向に直交する軸の周りに回転可能なベアリング部材と、
   該ベアリング部材に当接するように設けられた第２のガイド部材と、
   前記保持枠に設けられ、前記ベアリング部材から光軸方向にずれた位置に配置されており、前記ベアリング部材と前記第２のガイド部材とを当接させる付勢力を発生させる付勢手段と、
   を有することを特徴とする光学装置。
2. 前記穴の前記光軸方向における両端位置は、前記光軸方向において前記ベアリング部材および前記付勢手段の位置を間に挟み、
   前記穴は、前記両端位置で前記光軸方向と直交する方向で互いに逆向きに付勢されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記付勢力は、前記保持枠に保持されるマグネットと、前記第２のガイド部材との間に生じる磁気吸着力であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
4. 前記第１のガイド部材及び第２のガイド部材は、固定筒に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記保持枠に保持されてモータの駆動力を伝達するラック部材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記保持枠は合焦レンズ群を保持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 複数の光学素子と、該複数の光学素子のうち１つの光学素子を駆動する、請求項１乃至６いずれか１項に記載の光学装置とを備えることを特徴とするレンズ装置。
8. 撮像素子と、該撮像素子に被写体の像を結ぶ撮像光学系と、該撮像光学系に含まれる光学素子を駆動する、請求項１乃至６いずれか1項に記載の光学装置と、を備えることを特徴とする撮像装置。

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