JP2019215387A - Optical device and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動可能な光学素子を、該光学素子の移動方向に直交する方向に直進移動するカム部材(カムプレート)を用いて移動させる光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device for moving a movable optical element by using a cam member (cam plate) that moves straight in a direction orthogonal to the moving direction of the optical element.
上記のような光学装置では、カムプレートをその直進移動方向にガイドするガイド機構により支持し、カムプレートの端部と該カムプレートを駆動する駆動部とを係合させる構成が一般的である。特許文献1には、レンズを移動させるカムプレートに設けられた3つのカム溝部と固定部に設けられた3つのカムピンとを係合させることによってカムプレートの直進移動をガイドするとともに、カムプレートの端部を駆動部と係合させる構造が開示されている。 In such an optical device as described above, a general configuration is such that a cam plate is supported by a guide mechanism that guides the cam plate in the direction of linear movement, and an end of the cam plate is engaged with a driving unit that drives the cam plate. Patent Literature 1 discloses that a straight movement of a cam plate is guided by engaging three cam grooves provided on a cam plate for moving a lens with three cam pins provided on a fixed portion, and furthermore, the cam plate has A structure for engaging the end with the drive is disclosed.
しかしながら、特許文献1にて開示された構造では、カムプレートと駆動部との係合部から離れた位置でカムプレートとレンズとが係合しているため、カムプレートから駆動部が受ける慣性モーメントが大きい。このため、駆動部の負荷が大きくなり、その結果、駆動部が大型化し、ひいては光学装置が大型化する。 However, in the structure disclosed in Patent Literature 1, the cam plate and the lens are engaged at a position apart from the engagement portion between the cam plate and the drive unit. Is big. For this reason, the load on the driving unit increases, and as a result, the driving unit increases in size, and as a result, the optical device increases in size.
本発明は、カムプレートを用いて光学素子を移動させる際の駆動部の負荷を低減した小型の光学装置を提供する。 The present invention provides a small-sized optical device that reduces the load on a driving unit when moving an optical element using a cam plate.
本発明の一側面としての光学装置は、第1の方向に移動可能な光学素子と、第1の方向に直交する第2の方向に移動することで、光学素子を第1の方向に移動させるカム部材と、該カム部材を第2の方向にガイドするガイド部材と、カム部材を第2の方向に移動させる駆動部と、カム部材を付勢する付勢部材とを有する。付勢部材は、第2の方向が上下方向である状態でカム部材を上方向に付勢するように設けられていることを特徴とする。 An optical device according to one aspect of the present invention moves an optical element in a first direction by moving in an optical element movable in a first direction and in a second direction orthogonal to the first direction. A cam member, a guide member for guiding the cam member in the second direction, a drive unit for moving the cam member in the second direction, and an urging member for urging the cam member are provided. The urging member is provided so as to urge the cam member upward in a state where the second direction is the vertical direction.
なお、上記光学装置と撮像素子を有する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。 Note that an imaging device having the above-described optical device and imaging device also constitutes another aspect of the present invention.
本発明によれば、光学素子の移動方向に対して直交する方向に移動するカム部材を用いる光学装置の駆動部の負荷を低減することができ、光学装置の小型化を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the load of the drive part of the optical device using the cam member which moves in the direction orthogonal to the moving direction of the optical element can be reduced, and the miniaturization of the optical device can be realized.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図7および図8は、本発明の実施例である光学装置としてのレンズ鏡筒100を備えた撮像装置の構成を示している。レンズ鏡筒100は撮像光学系を有する。撮像光学系は、その光軸Aが延びる方向である光軸方向(第1の方向)Zにおける物体側から像側に順に、第1レンズ1、第2レンズ(光学素子)2、第3レンズ3および第4レンズ4を含む。撮像光学系は、不図示の物体(被写体)からの光を撮像光学系よりも像側に配置された撮像素子5上に結像させる。 FIGS. 1, 7, and 8 show the configuration of an image pickup apparatus including a lens barrel 100 as an optical apparatus according to an embodiment of the present invention. The lens barrel 100 has an imaging optical system. The imaging optical system includes a first lens 1, a second lens (optical element) 2, and a third lens in order from the object side to the image side in an optical axis direction (first direction) Z in which the optical axis A extends. 3 and a fourth lens 4. The imaging optical system focuses light from an object (subject) (not shown) on the image sensor 5 disposed closer to the image than the imaging optical system.
撮像素子5は、その撮像面上に形成された光学像としての物体像を撮像(光電変換)する。不図示の映像処理部は、撮像素子5から出力された撮像信号に対して各種映像処理を行うことで映像信号を生成し、該映像信号を撮像装置の外部に出力する。撮像素子5は、撮像素子保持部材12を介してレンズ鏡筒100の筺体11に固定されている。 The imaging element 5 captures (photoelectric conversion) an object image as an optical image formed on the imaging surface. The video processing unit (not shown) generates a video signal by performing various types of video processing on the imaging signal output from the imaging element 5, and outputs the video signal to the outside of the imaging device. The imaging device 5 is fixed to the housing 11 of the lens barrel 100 via the imaging device holding member 12.
第1レンズ1は第1レンズ枠7により保持されており、第1レンズ枠7は筺体11に固定されている。第2レンズ2は、光軸方向Zに移動して変倍を行うレンズであり、第2レンズ枠8により保持されている。第2レンズ枠8は、第2レンズガイドバー13aに光軸方向Zに移動可能に係合して光軸方向Zにガイドされるともに、第2レンズ回転止めバー13bに光軸方向Zに移動可能に係合して第2レンズガイドバー13aを中心とした回転が阻止される。以下の説明において、第2レンズ2および第2レンズ枠8をまとめて第2レンズユニット80という。 The first lens 1 is held by a first lens frame 7, and the first lens frame 7 is fixed to a housing 11. The second lens 2 is a lens that moves in the optical axis direction Z to change the magnification, and is held by the second lens frame 8. The second lens frame 8 is movably engaged with the second lens guide bar 13a in the optical axis direction Z to be guided in the optical axis direction Z, and is also moved in the optical axis direction Z by the second lens rotation stopper bar 13b. As a result, rotation about the second lens guide bar 13a is prevented. In the following description, the second lens 2 and the second lens frame 8 are collectively referred to as a second lens unit 80.
第3レンズ3は、光軸方向Zに移動して焦点調節を行うレンズであり、第3レンズ枠9により保持されている。第3レンズ枠9は、第3レンズガイドバー14aに光軸方向Zに移動可能に係合して光軸方向Zにガイドされるともに、第3レンズ回転止めバー14bに光軸方向Zに移動可能に係合して第3レンズガイドバー14aを中心とした回転が阻止される。 The third lens 3 is a lens that moves in the optical axis direction Z to perform focus adjustment, and is held by the third lens frame 9. The third lens frame 9 is movably engaged with the third lens guide bar 14a in the optical axis direction Z to be guided in the optical axis direction Z, and is also moved in the optical axis direction Z by the third lens rotation stopper bar 14b. As a result, the rotation around the third lens guide bar 14a is prevented.
第4レンズ4は、第2レンズ2と同様に、光軸方向Zに移動して変倍を行うレンズであり、第4レンズ枠10により保持されている。第4レンズ枠10は、第4レンズガイドバー15aに光軸方向Zに移動可能に係合して光軸方向Zにガイドされるともに、第4レンズ回転止めバー15bに光軸方向Zに移動可能に係合して第4レンズガイドバー15aを中心とした回転が阻止される。以下の説明において、第4レンズ4および第4レンズ枠10をまとめて第4レンズユニット90という。 Like the second lens 2, the fourth lens 4 is a lens that moves in the optical axis direction Z to change the magnification, and is held by the fourth lens frame 10. The fourth lens frame 10 is movably engaged with the fourth lens guide bar 15a in the optical axis direction Z to be guided in the optical axis direction Z, and is also moved in the optical axis direction Z by the fourth lens rotation stopper bar 15b. As a result, rotation about the fourth lens guide bar 15a is prevented. In the following description, the fourth lens 4 and the fourth lens frame 10 are collectively referred to as a fourth lens unit 90.
撮像光学系は、さらに絞りユニット6を含む。絞りユニット6は、その開口径を変化させることにより撮像光学系を通過する光量を調節する。絞りユニット6は、第2レンズ枠8により保持されており、変倍に際して第2レンズ枠8と一体となって光軸方向Zに移動する。 The imaging optical system further includes an aperture unit 6. The aperture unit 6 adjusts the amount of light passing through the imaging optical system by changing the aperture diameter. The aperture unit 6 is held by the second lens frame 8 and moves in the optical axis direction Z integrally with the second lens frame 8 during zooming.
撮像素子5は、長辺と短辺を有する長方形の撮像面を備えている。図1、図7および図8に示すように撮像素子(撮像面)5の短辺が上下方向Yに延び、長辺が水平方向Xに延びる撮像装置(レンズ鏡筒100)の姿勢を正姿勢という。上下方向(第2の方向)Yおよび水平方向Xはそれぞれ、光軸方向Zに対して直交する方向である。 The imaging element 5 has a rectangular imaging surface having a long side and a short side. As shown in FIGS. 1, 7 and 8, the orientation of the imaging device (lens barrel 100) is such that the short side of the imaging element (imaging surface) 5 extends in the vertical direction Y and the long side extends in the horizontal direction X That. The vertical direction (second direction) Y and the horizontal direction X are directions orthogonal to the optical axis direction Z, respectively.
図2、図7および図8は、正姿勢にあるレンズ鏡筒100のレンズ駆動機構を示している。ここでは、正姿勢におけるレンズ駆動機構の構成について説明する。また、光軸方向Zにおける物体側および像側をそれぞれ、前側および後側という。 2, 7, and 8 show the lens driving mechanism of the lens barrel 100 in the normal posture. Here, the configuration of the lens driving mechanism in the normal posture will be described. The object side and the image side in the optical axis direction Z are referred to as a front side and a rear side, respectively.
レンズ駆動機構は、カム部材としてのカムプレート20、ガイド部材としてのカムプレートガイドバー21、カムプレート回転止めバー22、駆動部16および付勢部材としてのトーションばね19を有する。 The lens driving mechanism includes a cam plate 20 as a cam member, a cam plate guide bar 21 as a guide member, a cam plate rotation stop bar 22, a driving unit 16, and a torsion spring 19 as an urging member.
カムプレート20は、上下方向Yに移動することで第2および第4レンズユニット80,90を光軸方向Zに移動させる後述するカム溝部(カム部)を有する。カムプレート20の後端に設けられた被ガイド係合部(スリーブ部)203はカムプレートガイドバー21と上下方向Yに移動可能に係合しており、これによりカムプレート20は上下方向Yにガイドされる。また、カムプレート20の前端に設けられた回転止め係合部204はカムプレート回転止めバー22と上下方向Yに移動可能に係合しており、これによりカムプレート20のカムプレートガイドバー21を中心とする回転が阻止される。 The cam plate 20 has a cam groove (cam portion) to be described later that moves the second and fourth lens units 80 and 90 in the optical axis direction Z by moving in the vertical direction Y. A guided engagement portion (sleeve portion) 203 provided at the rear end of the cam plate 20 is engaged with the cam plate guide bar 21 so as to be movable in the vertical direction Y, whereby the cam plate 20 moves in the vertical direction Y. Guided. Further, the rotation stop engaging portion 204 provided at the front end of the cam plate 20 is engaged with the cam plate rotation stop bar 22 so as to be movable in the up-down direction Y, thereby connecting the cam plate guide bar 21 of the cam plate 20. Rotation about the center is prevented.
駆動部16は、カムプレート20を上下方向Yに移動させるための駆動力を発生するアクチュエータおよびその駆動回路を含む。本実施例では、アクチュエータとしてリニアアクチュエータを用いている。具体的には、圧電素子により振動する振動子を含む移動部材16aと、上下方向Yに延びて移動部材16aが接触するステータ部材16bとにより構成される振動型リニアアクチュエータである。ただし、アクチュエータとして、回転するモータ等のリニアアクチュエータ以外のものを用いてカムプレート20を上下方向Yに駆動してもよい。駆動部16は、光軸方向Zにおけるカムプレート20の被ガイド係合部203と回転止め係合部204との間に配置されている。 The driving unit 16 includes an actuator that generates a driving force for moving the cam plate 20 in the vertical direction Y, and a driving circuit thereof. In this embodiment, a linear actuator is used as the actuator. Specifically, the vibration type linear actuator is constituted by a moving member 16a including a vibrator vibrated by a piezoelectric element and a stator member 16b extending in the vertical direction Y and contacting the moving member 16a. However, the cam plate 20 may be driven in the vertical direction Y using an actuator other than a linear actuator such as a rotating motor. The drive unit 16 is disposed between the guided engagement portion 203 of the cam plate 20 and the rotation stop engagement portion 204 in the optical axis direction Z.
駆動部16は、その出力部としてラック部材17とラックばね18を有する。ラック部材17は、ラックばね18の付勢力によってカムプレート20に設けられたラック係合部205と係合している。カムプレート20はラック部材17を介して伝達されたリニアアクチュエータの駆動力によって上下方向Yに駆動される。 The drive section 16 has a rack member 17 and a rack spring 18 as its output section. The rack member 17 is engaged with a rack engaging portion 205 provided on the cam plate 20 by the urging force of the rack spring 18. The cam plate 20 is driven in the vertical direction Y by the driving force of the linear actuator transmitted through the rack member 17.
カムプレート20には、前述したカム溝部として、第2レンズカム溝部20aと第4レンズカム溝部20bとが設けられている。第2レンズカム溝部20aには第2レンズ枠8に設けられた第2レンズカムフォロワ8aが係合し、第4レンズカム溝部20bには第4レンズ枠10に設けられた第4レンズカムフォロワ10aが係合している。カムプレート20が上下方向Yに移動すると、第2レンズカム溝部20aおよび第4レンズカム溝部20bのリフトによって第2レンズ枠8(第2レンズユニット80)および第4レンズ枠10(第4レンズユニット90)が光軸方向Zに移動される。 The cam plate 20 is provided with a second lens cam groove 20a and a fourth lens cam groove 20b as the cam grooves described above. A second lens cam follower 8a provided on the second lens frame 8 is engaged with the second lens cam groove 20a, and a fourth lens cam follower 10a provided on the fourth lens frame 10 is engaged with the fourth lens cam groove 20b. are doing. When the cam plate 20 moves in the vertical direction Y, the second lens frame 8 (the second lens unit 80) and the fourth lens frame 10 (the fourth lens unit 90) are lifted by the second lens cam groove 20a and the fourth lens cam groove 20b. Is moved in the optical axis direction Z.
第2レンズカム溝部20aは、カムプレート20が下方向に移動するときに第2レンズユニット80を前側に移動させ、カムプレート20が上方向に移動するときに第2レンズユニット80を後側に移動させる形状を有する。第2レンズカム溝部20aは、その全体において光軸方向Zに対する傾き方向が一定であり、光軸方向Zに対する傾き角度も一定の線形形状を有する。 The second lens cam groove 20a moves the second lens unit 80 forward when the cam plate 20 moves downward, and moves the second lens unit 80 rearward when the cam plate 20 moves upward. It has a shape to make it. The second lens cam groove 20a has a linear shape in which the inclination direction with respect to the optical axis direction Z is constant and the inclination angle with respect to the optical axis direction Z is constant.
一方、第4レンズカム溝部20bは、カムプレート20が上方向および下方向のそれぞれに移動するときに、第4レンズユニット80の移動方向を変化させる(一旦後側に移動させた後に前側に移動させる)形状を有する。 On the other hand, the fourth lens cam groove portion 20b changes the moving direction of the fourth lens unit 80 when the cam plate 20 moves in the upward direction and the downward direction (moves the lens unit 80 once to the rear side and then to the front side). ) Shape.
ここで、正姿勢においてカムプレート20に作用する力(モーメント)について説明する。図1から分かるように、カムプレート20により移動される第2および第4レンズ2,4のうち、第2レンズ2の質量は第4レンズ100の質量よりも大きい。また、カムプレート20において、第2レンズカムフォロワ8aが第2レンズカム溝部20aに係合する位置とカムプレートガイドバー21に係合する被ガイド係合部(被ガイド部)203とは、光軸方向Zにおいて駆動部16を挟んで互いに反対側に位置している。 Here, the force (moment) acting on the cam plate 20 in the normal posture will be described. As can be seen from FIG. 1, of the second and fourth lenses 2 and 4 moved by the cam plate 20, the mass of the second lens 2 is larger than the mass of the fourth lens 100. In the cam plate 20, the position where the second lens cam follower 8a engages with the second lens cam groove 20a and the guided engagement portion (guided portion) 203 which engages with the cam plate guide bar 21 are in the optical axis direction. Z are located on opposite sides of the drive unit 16.
このとき、図2に示すように、カムプレート20には、被ガイド係合部203を支点として、駆動部16のラック部材17からラック係合部205に加わる力によって生ずるモーメントMaが作用する。また、カムプレート20には、同じく被ガイド係合部203を支点として、第2レンズユニット80から第2レンズカムフォロワ8aを介して第2レンズカム溝部20aに加わる力によって生ずるモーメントM2が作用する。 At this time, as shown in FIG. 2, a moment Ma generated by a force applied from the rack member 17 of the drive unit 16 to the rack engaging portion 205 acts on the cam plate 20 with the guided engaging portion 203 as a fulcrum. Further, a moment M2 generated by a force applied to the second lens cam groove 20a from the second lens unit 80 via the second lens cam follower 8a acts on the cam plate 20 with the guided engagement portion 203 also as a fulcrum.
駆動部16がカムプレート20を下方向に駆動する場合には、モーメントMaとモーメントM2の向きが互いに一致しているため、第2レンズユニット80の自重が駆動部16に対する負荷にはならない。しかし、駆動部16がカムプレート20を上方向に駆動する場合は、モーメントMaとモーメントM2の向きが互いに逆となるため、第2レンズユニット80の自重が駆動部16に対する負荷になる。特に第2レンズユニット80が光軸方向Zにおいて駆動部16とカムプレート20の被ガイド係合部203から離れた位置(前側)にある場合は、近い位置(後側)にある場合に比べてモーメントM2の値が大きくなり、駆動部16の負荷が大きくなる。本実施例では、この駆動部16の負荷を低減するために、トーションばね19が発生する付勢力を用いる。 When the driving unit 16 drives the cam plate 20 in the downward direction, the own weight of the second lens unit 80 does not become a load on the driving unit 16 because the directions of the moment Ma and the moment M2 match each other. However, when the drive unit 16 drives the cam plate 20 in the upward direction, the directions of the moments Ma and M2 are opposite to each other, and the weight of the second lens unit 80 becomes a load on the drive unit 16. In particular, when the second lens unit 80 is located in the optical axis direction Z at a position (front side) apart from the drive unit 16 and the guided engagement part 203 of the cam plate 20, compared to a case where the second lens unit 80 is at a close position (rear side). The value of the moment M2 increases, and the load on the drive unit 16 increases. In the present embodiment, the urging force generated by the torsion spring 19 is used to reduce the load on the drive unit 16.
トーションばね19は、コイル部19cにて、固定部材としてのばね保持部23により保持されている。このばね保持部23については後述する。トーションばね19においてコイル部19cから延びる第1の腕部19aは、カムプレート20に設けられた第1のばね受け部201に当接して付勢力Fs1をカムプレート20に与える。付勢力Fs1は、正姿勢においてカムプレートガイドバー21によって上下方向Yにガイドされるカムプレート20を、常に(カムプレート20の上下方向Yでの位置にかかわらず)上方向に付勢する。第1のばね受け部201は、光軸方向Zにおいて、駆動部16に対してカムプレートガイドバー21とは反対側に設けられている。 The torsion spring 19 is held by a coil holding portion 19c by a spring holding portion 23 as a fixing member. The spring holder 23 will be described later. The first arm portion 19a of the torsion spring 19 extending from the coil portion 19c abuts a first spring receiving portion 201 provided on the cam plate 20, and applies an urging force Fs1 to the cam plate 20. The urging force Fs1 always urges the cam plate 20 guided in the vertical direction Y by the cam plate guide bar 21 in the normal posture (regardless of the position of the cam plate 20 in the vertical direction Y). The first spring receiving portion 201 is provided on the opposite side of the driving portion 16 from the cam plate guide bar 21 in the optical axis direction Z.
また、コイル部19cから延びる第2の腕部19bは、カムプレート20に設けられた第2のばね受け部202に当接して付勢力Fs2をカムプレート20に与える。この付勢力Fs2は、正姿勢においてカムプレート20を常に(カムプレート20の上下方向Yでの位置にかかわらず)後方に付勢する。第2のばね受け部202は、ばね保持部23により保持されたコイル部19cから下方向に延びる第2の腕部19bが当接する位置に設けられている。 The second arm portion 19b extending from the coil portion 19c abuts on a second spring receiving portion 202 provided on the cam plate 20, and applies an urging force Fs2 to the cam plate 20. The urging force Fs2 always urges the cam plate 20 backward (regardless of the position of the cam plate 20 in the vertical direction Y) in the normal posture. The second spring receiving portion 202 is provided at a position where the second arm portion 19b extending downward from the coil portion 19c held by the spring holding portion 23 abuts.
付勢力Fs1と付勢力Fs2の合力は、カムプレート20にモーメントMsを作用させる。モーメントMsは、モーメントM2とは逆向きのモーメントであって該モーメントM2を相殺するように作用するため、モーメントM2による駆動部16の負荷を低減する。トーションばね19の第1の腕部19aと第2の腕部19bがなす角度(以下、ばね角度という)をθとする。 The resultant force of the urging forces Fs1 and Fs2 exerts a moment Ms on the cam plate 20. The moment Ms is a moment opposite to the moment M2 and acts so as to cancel the moment M2, so that the load on the drive unit 16 due to the moment M2 is reduced. The angle formed between the first arm 19a and the second arm 19b of the torsion spring 19 (hereinafter, referred to as a spring angle) is θ.
次に、カムプレート20が上下方向Yに移動する際、つまりは第2レンズユニット80が光軸方向Zに移動する際におけるカムプレート20に加わる力(モーメント)の変化について説明する。第2レンズユニット80が光軸方向Zにおける可動範囲の後端に位置すると撮像光学系はWIDE(広角)端状態となり、第2レンズユニット80が可動範囲の前端に位置すると撮像光学系はTELE(望遠)端状態となる。 Next, a change in the force (moment) applied to the cam plate 20 when the cam plate 20 moves in the vertical direction Y, that is, when the second lens unit 80 moves in the optical axis direction Z will be described. When the second lens unit 80 is located at the rear end of the movable range in the optical axis direction Z, the imaging optical system is in a WIDE (wide angle) end state, and when the second lens unit 80 is located at the front end of the movable range, the imaging optical system is TELE ( (Telephoto) end state.
図3は、WIDE端状態でのレンズ駆動機構を示している。このWIDE端状態でのモーメントMsをMswと表し、モーメントM2をM2wと表す。またWIDE端状態でのトーションばね19のばね角度θをθwと表す。図4は、TELE端状態でのレンズ駆動機構を示している。このTELE端状態でのモーメントMsをMstと表し、モーメントM2をM2tと表す。またTELE端状態でのトーションばね19のばね角度θをθtと表す。 FIG. 3 shows the lens driving mechanism in the WIDE end state. The moment Ms in the WIDE end state is represented by Msw, and the moment M2 is represented by M2w. The spring angle θ of the torsion spring 19 in the WIDE end state is represented by θw. FIG. 4 shows the lens driving mechanism in the telephoto end state. The moment Ms in the TELE end state is represented by Mst, and the moment M2 is represented by M2t. The spring angle θ of the torsion spring 19 in the TELE end state is represented by θt.
WIDE端状態からTELE端状態への変倍においては、第2レンズユニット80は各モーメントの支点であるカムプレート20の被ガイド係合部203から離れる方向(前方)に移動するため、モーメントM2の値は増加していく。このため、M2w<M2tが成り立つ。 In zooming from the WIDE end state to the TELE end state, the second lens unit 80 moves in a direction (forward) away from the guided engagement portion 203 of the cam plate 20 which is a fulcrum of each moment, so that the moment M2 The value increases. Therefore, M2w <M2t holds.
このとき、カムプレート20はその上端位置から下端位置へ向かって下方に移動する。これに伴い、カムプレート20の第1のばね受け部201の位置も下方に移動するため、第1の腕部19aはばね角度θが小さくなる方向に押される。同様に、カムプレート20の第2のばね受け部202の位置も下方に移動するが、もともと下方に向かって延びる第2の腕部19bの位置はほとんど変わらない。このため、ばね角度θはTELE端状態に向かって小さくなり、θw>θtが成り立つ。トーションばね19が発生する付勢力はばね角度θによって変化するため、TELE端状態に近づくほど(第2レンズユニット80が駆動部16から前側に離れるほど)モーメントMsの値が増加して、Msw<Mstが成り立つ。 At this time, the cam plate 20 moves downward from the upper end position to the lower end position. Accordingly, the position of the first spring receiving portion 201 of the cam plate 20 also moves downward, so that the first arm portion 19a is pushed in a direction in which the spring angle θ decreases. Similarly, the position of the second spring receiving portion 202 of the cam plate 20 also moves downward, but the position of the second arm portion 19b originally extending downward hardly changes. Therefore, the spring angle θ decreases toward the TELE end state, and θw> θt holds. Since the biasing force generated by the torsion spring 19 changes depending on the spring angle θ, the value of the moment Ms increases as the TELE end state is approached (as the second lens unit 80 moves further forward from the drive unit 16), and Msw <Msw < Mst holds.
このような構成により、WIDE端状態からTELE端状態までの変倍状態(ズーム位置)に応じてモーメントM2とモーメントMsの合力が大きく変わらないため、変倍に際しての駆動部16の負荷の増加を抑える(負荷を低減する)ことができる。 With such a configuration, the resultant force of the moment M2 and the moment Ms does not greatly change according to the zooming state (zoom position) from the WIDE end state to the TELE end state. It is possible to suppress (reduce the load).
次に、撮像装置(レンズ鏡筒100)のチルト姿勢による上記モーメントに対する影響について説明する。図7に示すように、レンズ鏡筒100は、前述したばね保持部23としてのチルト軸部を中心として上下方向Yにチルト(回動)することができる。図5は、レンズ鏡筒100のチルト姿勢の1つである俯角姿勢(上から見下ろす姿勢)にあるレンズ鏡筒100におけるレンズ駆動機構を示している。 Next, the influence of the tilt posture of the imaging device (the lens barrel 100) on the above-described moment will be described. As shown in FIG. 7, the lens barrel 100 can be tilted (rotated) in the vertical direction Y about the tilt shaft serving as the spring holder 23 described above. FIG. 5 shows a lens driving mechanism in the lens barrel 100 in a depression angle posture (a posture looking down from above), which is one of the tilt postures of the lens barrel 100.
レンズ鏡筒100の姿勢が正姿勢から俯角姿勢に変化すると、モーメントM2の値が正姿勢のときの値から変化し、変化後の値は第2レンズカム溝部20aの光軸方向Zに対する傾き角度とレンズ鏡筒100のチルト角(俯角)とによって決まる。第2レンズユニット80の質量をmとし、重力加速度をgとし、カムプレート20の被ガイド係合部203と第2レンズユニット80の第2レンズカムフォロワ8aとの間の光軸方向Zでの距離をLとする。また、カムプレート20の第2レンズカム溝部20aが光軸方向Zに対してなす傾き角度をαとし、レンズ鏡筒100のチルト角をβとする。このとき、モーメントM2は以下の式(1)で表される。 When the attitude of the lens barrel 100 changes from the normal attitude to the depression angle attitude, the value of the moment M2 changes from the value at the time of the normal attitude, and the value after the change is the inclination angle of the second lens cam groove 20a with respect to the optical axis direction Z. It is determined by the tilt angle (depression angle) of the lens barrel 100. Assuming that the mass of the second lens unit 80 is m and the gravitational acceleration is g, the distance in the optical axis direction Z between the guided engagement portion 203 of the cam plate 20 and the second lens cam follower 8a of the second lens unit 80. Is L. The angle of inclination of the second lens cam groove 20a of the cam plate 20 with respect to the optical axis direction Z is α, and the tilt angle of the lens barrel 100 is β. At this time, the moment M2 is represented by the following equation (1).
M2=m・g・L・cosα/cos(α−β) (1)
図5に示す俯角姿勢でのモーメントM2をM2mと表す。また図6は、レンズ鏡筒100がチルト姿勢の1つである下向き姿勢にあるときのレンズ駆動機構を示している。この下向き姿勢でのモーメントM2の値をM2bと表す。
M2 = m · g · L · cos α / cos (α−β) (1)
The moment M2 in the depression angle posture shown in FIG. 5 is represented as M2m. FIG. 6 shows the lens driving mechanism when the lens barrel 100 is in a downward posture, which is one of the tilt postures. The value of the moment M2 in this downward posture is represented as M2b.
比較例として、図9(a)に示すように、第2レンズカム溝部20a′の傾き方向が本実施例と逆である(正姿勢においてカムプレート20′が下方向に移動するときに第2レンズユニット80が後側に移動する)場合は、レンズ鏡筒が正姿勢から下向き姿勢になる間にモーメントM2の向きが変わる変曲点が生ずる。 As a comparative example, as shown in FIG. 9A, the inclination direction of the second lens cam groove 20a 'is opposite to that of this embodiment (when the cam plate 20' moves downward in the normal posture, the second lens cam groove 20a 'moves downward). When the unit 80 moves rearward), an inflection point occurs in which the direction of the moment M2 changes while the lens barrel changes from the normal posture to the downward posture.
図9(a)は、比較例であるレンズ鏡筒が正姿勢にあるときのレンズ駆動機構に作用するモーメントを示す。モーメントMsmは、実施例におけるモーメントMsに相当する。また、モーメントM2aは、正姿勢において第2レンズユニット80から第2レンズカムフォロワ8aを介して第2レンズカム溝部20a′に加わる力によって生ずるモーメントM2である。 FIG. 9A shows the moment acting on the lens driving mechanism when the lens barrel of the comparative example is in the normal posture. The moment Msm corresponds to the moment Ms in the embodiment. The moment M2a is a moment M2 generated by a force applied to the second lens cam groove 20a 'from the second lens unit 80 via the second lens cam follower 8a in the normal posture.
図9(b)は、レンズ鏡筒が俯角姿勢にあるときにレンズ駆動機構に作用するモーメントMsmを示す。このとき、第2レンズカム溝部20a′がほぼ上下方向に延びるために、モーメントM2はほとんど生じない。 FIG. 9B shows a moment Msm acting on the lens driving mechanism when the lens barrel is in the depression angle posture. At this time, since the second lens cam groove 20a 'extends substantially in the vertical direction, the moment M2 hardly occurs.
図9(c)は、レンズ鏡筒が下向き姿勢にあるときにレンズ駆動機構に作用するモーメントMsmとモーメントM2cを示す。モーメントM2cは、下向き姿勢でのモーメントM2であり、モーメントM2aとは向きが逆である。つまり、モーメントM2の向きが俯角姿勢を変曲点として正姿勢側と下向き姿勢側とで変わる。 FIG. 9C shows the moment Msm and the moment M2c acting on the lens driving mechanism when the lens barrel is in the downward posture. The moment M2c is the moment M2 in the downward posture, and is opposite in direction to the moment M2a. That is, the direction of the moment M2 changes between the normal posture side and the downward posture side with the depression angle posture as an inflection point.
この場合、図9(c)に示すように変曲点よりもレンズ鏡筒をさらに俯角が大きくなるようにチルトさせるとモーメントMs(Msm)とM2(M2c)の向きが一致するため、レンズ鏡筒をTELE端状態からWIDE端状態に変倍させる際の駆動部16の負荷が増大する。 In this case, as shown in FIG. 9C, when the lens barrel is tilted so that the angle of depression is further increased than the inflection point, the directions of the moments Ms (Msm) and M2 (M2c) match, so that the lens mirror The load on the drive unit 16 when the magnification of the cylinder is changed from the TELE end state to the WIDE end state is increased.
これに対して、本実施例のように第2レンズカム溝部20aの傾き方向を、正姿勢においてカムプレート20が下方向に移動するときに第2レンズユニット80が前側に移動するように設定すれば、上記変曲点は生じない。このため、モーメントM2mとモーメントM2bはその絶対値は互いに異なるが、向きは互いに一致する。したがって、トーションばね19の付勢力によって、レンズ鏡筒100のチルト姿勢にかかわらず、駆動部16の負荷を低減することができる。 On the other hand, if the inclination direction of the second lens cam groove 20a is set so that the second lens unit 80 moves forward when the cam plate 20 moves downward in the normal posture as in the present embodiment. , The inflection point does not occur. Therefore, the moment M2m and the moment M2b have different absolute values, but have the same directions. Therefore, the load on the drive unit 16 can be reduced by the urging force of the torsion spring 19 regardless of the tilt posture of the lens barrel 100.
なお、第4レンズユニット100により生じるモーメントについて説明する。第4レンズユニット100とカムプレート20が係合する第4レンズカムフォロワ10aは、上記モーメントの支点となる被ガイド係合部203に近い位置にあるため、該モーメントも小さくなる。このため、第4レンズユニット100により生じるモーメントは、駆動部16の負荷にほとんど影響しない。 The moment generated by the fourth lens unit 100 will be described. Since the fourth lens cam follower 10a where the fourth lens unit 100 and the cam plate 20 are engaged is located at a position close to the guided engagement portion 203 serving as the fulcrum of the moment, the moment is also reduced. For this reason, the moment generated by the fourth lens unit 100 hardly affects the load on the drive unit 16.
以上説明したように、本実施例によれば、第2レンズユニット80の移動方向(Z)に対して直交する方向(Y)に移動するカムプレート20を用いるレンズ鏡筒100において駆動部16の負荷を低減することができる。この結果、レンズ鏡筒100(撮像装置)の小型化を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the driving unit 16 of the lens barrel 100 using the cam plate 20 that moves in the direction (Y) orthogonal to the moving direction (Z) of the second lens unit 80. The load can be reduced. As a result, downsizing of the lens barrel 100 (imaging device) can be realized.
なお、第2レンズカム溝部20aは、必ずしも上記実施例のように線形形状でなくてもよく、TELE端状態とWIDE端状態との間で光軸方向Zに対する傾き角度が変化する非線形形状を有してもよい。 The second lens cam groove 20a does not necessarily have to have a linear shape as in the above embodiment, but has a non-linear shape in which the inclination angle with respect to the optical axis direction Z changes between the TELE end state and the WIDE end state. You may.
また撮像光学系の構成は上記実施例にて説明したものに限られず、カムプレートによって移動させるレンズも変倍用のものでなく、焦点調節用のものであってもよい。 Further, the configuration of the imaging optical system is not limited to that described in the above embodiment, and the lens moved by the cam plate is not for zooming, but may be for focus adjustment.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 Each of the embodiments described above is merely a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in practicing the present invention.
2 第2レンズ
16 駆動部
19 トーションばね
20 カムプレート
21 カムプレートガイドバー
2 Second lens 16 Drive unit 19 Torsion spring 20 Cam plate 21 Cam plate guide bar
Claims (9)
前記第1の方向に直交する第2の方向に移動することで、前記光学素子を前記第1の方向に移動させるカム部材と、
該カム部材を前記第2の方向にガイドするガイド部材と、
前記カム部材を前記第2の方向に移動させる駆動部と、
前記カム部材を付勢する付勢部材とを有し、
前記付勢部材は、前記第2の方向が上下方向である状態で前記カム部材を上方向に付勢するように設けられていることを特徴とする光学装置。 An optical element movable in a first direction;
A cam member that moves the optical element in the first direction by moving in a second direction orthogonal to the first direction;
A guide member for guiding the cam member in the second direction;
A drive unit for moving the cam member in the second direction;
An urging member for urging the cam member,
The optical device, wherein the urging member is provided so as to urge the cam member upward in a state where the second direction is a vertical direction.
前記第1の方向は物体側と像側を含み、
前記カム部材が下方向に移動することで前記光学素子が前記物体側に移動し、
前記カム部材が上方向に移動することで前記光学素子が前記像側に移動す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。 In a state where the second direction is the vertical direction,
The first direction includes an object side and an image side,
The optical element moves to the object side by the cam member moving downward,
The optical device according to claim 1, wherein the optical element moves to the image side when the cam member moves upward.
前記第1の腕部は前記カム部材に設けられた第1のばね受け部に当接し、
前記第2の腕部は前記カム部材に設けられた第2のばね受け部に当接することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の光学装置。 The urging member is a torsion spring having a coil portion held by a spring holding portion, a first arm portion and a second arm portion extending from the coil portion,
The first arm portion contacts a first spring receiving portion provided on the cam member,
The optical device according to claim 1, wherein the second arm portion contacts a second spring receiving portion provided on the cam member.
前記光学素子を通った光により形成される物体像を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。 An optical device according to claim 1,
An image pickup device for picking up an object image formed by light passing through the optical element.
前記短辺が前記上下方向を向くときに前記第2の方向が前記上下方向を向くことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 The imaging device has an imaging surface having a long side and a short side,
The imaging device according to claim 8, wherein the second direction is oriented in the up-down direction when the short side is oriented in the up-down direction.
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