JP2017049280A

JP2017049280A - レンズ装置

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Publication number: JP2017049280A
Application number: JP2015170051A
Authority: JP
Inventors: 彰横山; Akira Yokoyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: JP6403645B2; US10203468B2; US20170059809A1

Abstract

【課題】カム環の光軸方向のガタを抑制しながら、それによるトルクの上昇を防止することを可能にしたレンズ装置を提供する。
【解決手段】レンズ装置は、固定筒に対して光軸回りで回転することで光学部品を光軸方向に移動させるカム環を備えるレンズ装置であって、前記カム環の前記光軸方向における一方の端面は第１のボール列と当接し、他方の端面は第２のボール列と当接し、前記第１のボール列は、前記光軸方向に移動可能なリング部材と、前記一方の端面との間で転動可能に挟持され、前記第２のボール列は前記固定筒に固定されたキャップ部材と前記他方の端面との間で転動可能に挟持され、前記リング部材は弾性部材によって前記カム環側に付勢され、それにより前記カム環は前記キャップ部材側に付勢されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ装置に関し、特に光学部材を光軸方向に駆動するカム機構を有するレンズ装置に関するものである。

レンズ装置には光軸方向に移動可能な変倍レンズや合焦用レンズ等の複数のレンズが設けられている。レンズ装置には、モーター等によってカム環を回転させ、該カム環に形成されたカムによってレンズを光軸方向に移動させる機構が設けられるのが一般的である。また、レンズ装置には、操作リングを回転操作することで、該操作リングに連結部材を介して連結されたカム環が回転する機構も設けられている。

従来カム環と該カム環を回転可能に支持する固定筒との間は、一般的に光学性能に影響の無い程度の遊びが設けられていたが、撮像素子の高画素化に伴い、許容錯乱円が小さくなり、近年では特に光軸方向のガタを限りなくゼロに近づけることが要求されている。

先行文献１では、カム環と固定筒の一端の接触面をテーパーにして、他端にカム環の位置決め部材を設け、さらにカム環を光軸方向にバネで付勢することで遊びに起因する光軸周りのガタの発生を防止する構造が提案されている。また特許文献２では、カム環と固定筒の間に弾性部材を配置することで光軸方向と光軸周りの、ガタの発生を防止する構造が提案されている。

特開２０１０−１４５４３２号公報特開平２−６９１５号公報

特許文献１に開示された従来技術では、テーパーに向けてカム環が付勢されるため、垂直面同士で当接する場合に比べて摺動面積が大きくなり、付勢による抵抗の増加と相まって動作トルクが増加してしまう恐れがある。また特許文献２では、付勢により光軸方向、光軸まわり両方の摺動面に負荷がかかるため、動作トルクが増加してしまう恐れがある。
上述の通り、レンズ装置のカム環はモーターによって駆動されるため、動作トルクの増加はモーターの大型化によるコストアップや騒音の拡大を招く恐れがある。

そこで、本発明の目的は、カム環の光軸方向のガタを抑制しながら、それによるトルクの上昇を防止することを可能にしたレンズ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、固定筒に対して光軸回りで回転することで光学部品を光軸方向に移動させるカム環を備えるレンズ装置であって、前記カム環の前記光軸方向における一方の端面は第１のボール列と当接し、他方の端面は第２のボール列と当接し、前記第１のボール列は、前記光軸方向に移動可能なリング部材と、前記一方の端面との間で転動可能に挟持され、前記第２のボール列は前記固定筒に固定されたキャップ部材と前記他方の端面との間で転動可能に挟持され、前記リング部材は弾性部材によって前記カム環側に付勢され、それにより前記カム環は前記キャップ部材側に付勢される、ことを特徴とする。

本発明によればカム環の光軸方向のガタを抑制しながら、それによるトルクの上昇を防止することを可能にしたレンズ装置を提供することができる。

本発明のレンズ装置の代表的な構成を示す断面図本発明のレンズ装置の組み立てにおける第１の状態を示す図本発明のレンズ装置の組み立てにおける第２の状態を示す図本発明のレンズ装置の組み立てにおける第３の状態を示す図本発明のレンズ装置の組み立てにおける第４の状態を示す図第３の状態における固定筒とカム環の高さ関係を示す図第４の状態における固定筒とカム環の高さ関係を示す図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわるレンズ装置の断面図である。

以下、図１から６を参照して、本発明の実施例による、レンズ装置について説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかわるレンズ装置の断面図である。
固定筒１には少なくとも１つの直線溝１ａが設けられ、固定レンズ１ｂが適宜固定される。カム環２は固定筒１の外周に回転可能に嵌入する。移動鏡筒３には直線溝１ａとカム環２の斜溝２ａに係合するカムピン３ａが一体的に設けられ、カム環２が回転することにより移動鏡筒３に固定される移動レンズ３ｂ（光学部品）の光軸方向の位置が変わる。

カム環２には固定筒１への挿入方向の先端（図１中の左端）には光軸に略垂直な第１面２ｂ（一方の端面）が設けられ、固定筒１への挿入方向の後端（図１中の右端）付近には光軸に略垂直な第２面２ｃ（他方の端面）が設けられる。

固定筒１と第１面２ｂとの間にはリング部材４が設けられる。リング部材４は固定筒１に嵌入し、ウェーブワッシャ５によってカム環２側に向けて付勢される。リング部材４のカム環２の第１面２ｂに対して略平行に対向する面４ａと当接して複数の略同径のボールから構成される第１のボール列６が配置される。第１のボール列６の内径側には、リング部材４のカム環２に対向する面の内径側の一部が光軸方向に延伸した第１転動径部４ｂが設けられる。第１のボール列６の外径側には、第１のボール列６のボール間の間隔を保持するリング状の第１のリテーナー７を有する。第１のリテーナー７は、内径（第１転動径部４ｂに対向する面）に光軸回りに複数のＵ字型穴（Ｕ字形状の凹部）を備える。この時第１のボール列６はリング部材４とカム環２の第１面２ｂとに接触し、カム環２が回転した場合は、第１のボール列６を構成するそれぞれのボールはリング部材４（面４ａ）とカム環２（第１面２ｂ）の間で転動する。すなわち、第１のボール列６は、光軸方向に移動可能なリング部材４と、カム環２の第１面２ｂ（一方の端面）との間で転動可能に挟持されている。第１のリテーナー７は第１転動径部４ｂと共に第１のボール列６の径方向の移動を規制する。

回転止めピン８はリング部材４が固定筒１に対して光軸回りで回転する動作を規制し、リング部材４に対して第１のボール列６が摺動することを防止する。

カム環２の第２面２ｃと当接して複数の略同径のボールから構成される第２のボール列９が配置され、第２のボール列９の内径側にはカム環２の後述するキャップ部材１２に対向する面の内径側の一部が光軸方向に延伸した第２転動径部２ｄが設けられる。第２のボール列９の外径側には、第２のボール列９のボール間の間隔を保持するリング状の第２のリテーナー１０を有する。第２のリテーナーは１０、内径（第２転動径部２ｄに対向する面）に光軸回りに複数のＵ字型穴（Ｕ字形状の凹部）を備える。この時、第２面２ｃと第２のボール列９との間にはワッシャ１１が挿入され、第２のボール列９を構成するボールの材質がカム環２の材質よりも硬い場合に、カム環２の第２面２ｃが傷付いたり変形したりすることを防止する。

キャップ部材１２はネジ１３によって固定筒１に固定され、カム環２の第２面２ｃと略平行な面１２aを備える。第２のボール列９はカム環２の第２面２ｃとキャップ部材１２の面１２ａとに接触し、カム環２が回転した場合は、第２のボール列９を構成するそれぞれのボールはキャップ部材１２とカム環２の間で転動する。すなわち、第２のボール列９は、固定筒に固定されたキャップ部材１２と、カム環２の第２面２ｃ（他方の端面）との間で転動可能に挟持されている。第２のリテーナー１０は第２転動径部２ｄと共に第２のボール列９の径方向の移動を規制する。

図２は本発明のレンズ装置の組み立ての第１の状態を示す図である。
（ｂ）に示す固定筒１にはウェーブワッシャ５が落とし込まれ、回転止めピン８が固定されている。

（ａ）に示すように、リング部材４は、第１転動径部４ｂが延伸する方向を上に向けた状態で略水平な面の上に置くことができる形状を有する。リング部材４はカム環２に対向する面を上にして置かれ、第１のリテーナー７を載せた後に、第１のボール列６が第１のリテーナー７の穴に投入される。この時、第１のボール列６を構成するそれぞれのボールは、内径側を第１転動径部４ｂに、外径側をリテーナー７にそれぞれ規制されることで、リング部材４の上に保持されている。

（ｃ）に示すように、カム環２は、第２転動径部２ｄが延伸する方向を上に向けた状態で略水平な面の上に置くことができる形状を有する。カム環２は挿入方向先端を下で、第２面２ｃが上になるように置かれている。カム環２にはワッシャ１１と第２のリテーナー１０を載せた後に、第２のボール列９が第２のリテーナー１０の穴に投入される。この時、第２のボール列９を構成するそれぞれのボールは、内径側を第２転動径部２ｄに、外径側をリテーナー１０にそれぞれ規制されることで、カム環２の上に保持されている。

図３は本発明のレンズ装置の組み立ての第２の状態を示す図である。
第１のボール列６と第１のリテーナー７が載せられたリング部材４が固定筒１に嵌入した状態を示す。この時リング部材４に設けられた溝４ｃに回転止めピン８が嵌るように位相を合わせている。また、リング部材４はウェーブワッシャ５と当接している。

図４は本発明のレンズ装置の組み立ての第３状態を示す図である。
第２のボール列９と第２のリテーナー１０とワッシャ１１が載せられたカム環２が固定筒１に嵌入する。この時カム環２の第１面２ｂは第１のボール列６と当接している。

図５は本発明のレンズ装置の組み立ての第４状態を示す図である。
キャップ部材１２が固定筒１にネジ１３で固定される。この時、図６に示す第３の状態の固定筒１の端面とカム環２との段差ｈ１は、図７に示す第４の状態で、キャップ部材１２によってカム環２とリング部材４が押し込まれてウェーブワッシャ５が圧縮され、段差ｈ２に変化する。
キャップ部材１２を取り付けた後、固定筒１の向きを変えて図１の状態まで内部部品を組み込んでレンズ装置の組み立てが完了する。

以上説明したように、本発明のレンズ装置によれば、ウェーブワッシャ５によってカム環２が常に光軸方向に付勢されるため、光軸方向のガタが規制される。すなわち、リング部材４は弾性部材であるウェーブワッシャ５によってカム環側に付勢され、それによりカム環２はキャップ部材側に付勢されるため、カム環２の光軸方向のガタは抑制される。

さらに付勢方向はボール列６、９によって回転抵抗が軽減されるため、動作トルクの上昇を防止することを可能になる。

また、ボール列６、９が露出する方向が常に上側になる状態で組立を行うため、組立中にボールが散乱する恐れが少なく、組立作業が簡単になる。

さらに、キャップ部材１２を取り付けることで組立状態を保存するため、その後の組立作業においてレンズ装置の向きに対して注意を払う必要がなくなるため、組立作業が簡単になる。

また、カム環２とリング部材４の一部がボール列６、９の内径の規制を兼ねることで、ボールの落下防止と同時に部品点数の削減を可能にし、通常のベアリングを構成する場合に比べてスペースの削減とコストダウンが可能になる。

この時、カム環２を付勢する付勢部材はウェーブワッシャに限るものではなく、コイルばねやゴム等の他の弾性部材であっても効果は同じである。

また、カム環２とリング部材４の一部はボール列６、９の外径側の移動を規制し、リテーナーが内径側の移動を規制する構成としても構わない。

また、本実施例ではカム環２が固定筒１の外周側に嵌入する構成としたが、固定筒の内周側にカム環が嵌入する構成としても効果は同じである。

また、ボール列の転動部、カム環とリング部材と固定筒の摺動部にグリスのような潤滑材を塗布することでさらにトルクの低減や耐久性の向上が可能であることは言うまでも無い。

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。

１固定筒
２カム環
３移動鏡筒
４リング部材
５ウェーブワッシャ（弾性部材）
６第１のボール列
９第２のボール列
１２キャップ部材

Claims

固定筒に対して光軸回りで回転することで光学部品を光軸方向に移動させるカム環を備えるレンズ装置であって、
前記カム環の前記光軸方向における一方の端面は第１のボール列と当接し、他方の端面は第２のボール列と当接し、
前記第１のボール列は、前記光軸方向に移動可能なリング部材と、前記一方の端面との間で転動可能に挟持され、
前記第２のボール列は前記固定筒に固定されたキャップ部材と前記他方の端面との間で転動可能に挟持され、
前記リング部材は弾性部材によって前記カム環側に付勢され、それにより前記カム環は前記キャップ部材側に付勢される、
ことを特徴とするレンズ装置。
前記リング部材は前記カム環に対向する面の、内径側の一部または外径側の一部の少なくとも一方を光軸方向に延伸した第１転動径部を有し、該第１転動径部は前記第１のボール列の径方向の移動を規制することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記第１のボール列のボール間の間隔を保持するリング状の第１のリテーナーを有し、該第１のリテーナーは、前記第１転動径部に対向する面に前記光軸回りにＵ字形状の凹部を備え、前記第１転動径部と共に前記第１のボール列の径方向の移動を規制することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。
前記カム環は前記キャップ部材に対向する面の、内径側の一部または外径側の一部の少なくとも一方を光軸方向に延伸した第２転動径部を有し、該第２転動径部は前記第２のボール列の径方向の移動を規制することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記第２のボール列のボール間の間隔を保持するリング状の第２のリテーナーを有し、該第２のリテーナーは、前記第２転動径部に対向する面に前記光軸回りにＵ字形状の凹部を備え、前記第２転動径部と共に前記第２のボール列の径方向の移動を規制することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記リング部材は、前記第１転動径部が延伸する方向を上に向けた状態で水平な面の上に置ける形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記カム環は、前記第２転動径部が延伸する方向を上に向けた状態で水平な面の上に置ける形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズ装置。