JP2021009193A - レンズ装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性の点で有利なレンズ装置を提供すること。【解決手段】光軸に沿った第１カムを有する固定筒７０と、第２カムを有し、光軸の周りに回転可能に固定筒に保持された第１カム筒７１と、光軸に沿った第３カムを有し、回転する第１カム筒の第２カムによって第１カムに沿って移動可能に固定筒に保持された、最も物体側の第１鏡筒と、第４カムを有し、光軸の周りに回転可能に第１鏡筒に保持された第２カム筒と、回転する第２カム筒の第４カムによって第３カムに沿って移動可能に第１鏡筒に保持された第２鏡筒と、光軸の方向において第１鏡筒に対する第２カム筒の位置を規制する規制部材と、を有し、第１鏡筒の外面は、固定筒の内面に篏合している第１篏合部を含み、規制部材の外面は、固定筒の内面に篏合している第２篏合部を含むレンズ装置。【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関するものである。

最も物体側のレンズ群（第１レンズ群）が変倍（ズーム）のために前側へ繰り出すレンズ装置が知られている（特許文献１）。第１レンズ群は、直進筒と、直進筒の周りを回転可能なカム筒とに、カムフォロアを介して係合し、カム筒の回転および直進筒の直進案内（カム溝等）によって光軸の方向において移動しうる。カムフォロアは、例えば、光軸の周りの１２０°間隔の３つの直進ガイド部に係合した状態となる。そのような構成のレンズ装置が外部から衝撃を受けた場合、カムフォロアおよびカム部に衝撃力が加わることとなって好ましくない。特許文献１のレンズ装置は、カムフォロアを使用せず、直進ベースの円筒部をカム筒の内径部に直接嵌合させている。このような構成により、外部から加わった衝撃を嵌合部全体で受けるため、衝撃の影響を軽減しうる。

また、当該第１レンズ群のうちの１つの部分（サブレンズ群）は、当該第１レンズ群のうちの他の部分に対して、合焦（フォーカス）のために移動しうる。インナーフォーカス方式の場合、第１レンズ群の中で最も像側に位置するレンズを移動させるのが有利である。これは、第１レンズ群が正の屈折率を有するため、第１レンズ群を構成するレンズは、物体側から像側へ向かうにしたがって、より小径にしうるからである。すなわち、より軽量のレンズ群を合焦のために移動させうるからである。

特開２０１０−１９１０６１号公報

例えば魚眼レンズのように、第１レンズ群（最も物体側の鏡筒）を構成するレンズの大きさ・数・重量のうちの少なくとも１つが大であり、かつ第１レンズ群の繰り出し量が大である場合は、カムフォロアおよびカム部に衝撃力が加わることとなって好ましくない。よって、当該鏡筒と直進筒とを互いに嵌合させて全周にわたる嵌合部で衝撃を受けるような構造が耐衝撃性の点で効果的である。ところが、カム筒を用いてインナーフォーカス方式を実現する場合、当該カム筒が当該鏡筒の後端の側に配置されることとなるため、篏合部の配置が耐衝撃性の点で不利となりうる。本発明は、例えば、耐衝撃性の点で有利なレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの側面は、光軸に沿った第１カムを有する固定筒と、
第２カムを有し、前記光軸の周りに回転可能に前記固定筒に保持された第１カム筒と、
前記光軸に沿った第３カムを有し、回転する前記第１カム筒の前記第２カムによって前記第１カムに沿って繰り出し可能に前記固定筒に保持された、最も物体側の第１鏡筒と、
第４カムを有し、前記光軸の周りに回転可能に前記第１鏡筒に保持された第２カム筒と、
回転する前記第２カム筒の前記第４カムによって前記第３カムに沿って移動可能に前記第１鏡筒に保持された第２鏡筒と、
前記光軸の方向において前記第１鏡筒に対する前記第２カム筒の位置を規制する規制部材と、
を有し、
前記第１鏡筒の外面は、前記固定筒の内面に篏合している第１篏合部を含み、
前記規制部材の外面は、前記固定筒の内面に篏合している第２篏合部を含む、
ことを特徴とするレンズ装置である。

本発明によれば、例えば、耐衝撃性の点で有利なレンズ装置を提供することができる。

レンズ装置の斜視図 望遠端でのレンズ装置の側面図および光軸を含む断面図 広角端でのレンズ装置の側面図および光軸を含む断面図 第１レンズ群に関する機構の構成例を示す図 第１レンズ群に関する機構の構成要素の一部を示す図 第１レンズ群の断面図 固定筒および第１カム筒の構成例を示す図 第１カム筒および第１レンズ群の構成例を示す図 固定筒および第１カム筒に第１レンズ群を連結した状態での断面図 レンズ装置の光軸を含む断面図 第２鏡筒の移動機構の構成例を示す図 第２レンズ群または第１レンズ群に関する光軸に直交する断面図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。本実施形態は、それには限定されないが、撮像装置本体（カメラ装置）に対して着脱可能な交換式のレンズ装置に関する。また、当該レンズ装置と、当該レンズ装置により形成された像を撮る（撮像または光電変換する）撮像素子とを含む撮像装置に関する。当該レンズ装置は、最も物体側の第１レンズ群が物体側に繰り出されるものとしうる。また、当該第１レンズ群により魚眼レンズまたは超広角レンズが構成されうる。

〔レンズ装置の外観〕
図１は、レンズ装置の斜視図である。同図の（ａ）は、物体側からの斜視図であり、同図の（ｂ）は、像側からの斜視図である。同図において、１は、レンズ装置、１０は、ズームのための移動（物体側への繰り出し及び像側への沈胴）を行う第１レンズ群、５０は、レンズ装置１の外観を呈する外装部である。５１は、外装部５０を構成し、ズーム（変倍）のためにユーザ（カメラパーソン）により回転操作をされる操作部材（第１操作部材）である。５２は、外装部５０を構成し、フォーカス（合焦）のためにユーザにより回転操作をされる操作部材（第２操作部材）である。６０は、撮像装置本体にレンズ装置１を着脱可能に装着するためのマウント部である。

〔望遠端でのレンズ装置の側面および光軸を含む断面〕
図２は、望遠端でのレンズ装置の側面図および光軸を含む断面図である。同図の（ａ）および（ｂ）は、望遠端の状態でのレンズ装置１を示し、同図の（ａ）は、同状態でのレンズ装置１の側面を示し、同図の（ｂ）は、同状態でのレンズ装置１の光軸を含む断面を示す。また、図３は、広角端でのレンズ装置の側面図および光軸を含む断面図である。同図の（ａ）および（ｂ）は、広角端の状態でのレンズ装置１を示し、同図の（ａ）は、同状態でのレンズ装置１の側面を示し、同図の（ｂ）は、同状態でのレンズ装置１の光軸を含む断面を示す。また、同図の（ｃ）は、同図の（ｂ）における部分ｊを拡大して示している。なお、本実施形態に係るレンズ装置１は、第１レンズ群１０が特定の沈胴状態にある場合に望遠端のズーム状態となり、第１レンズ群１０が特定の繰り出し状態にある場合に広角端のズーム状態となる光学系（ズームレンズ）を含んでいる。なお、図２・図３において、レンズ装置１の左側が物体側であり、レンズ装置１の右側が像側であり、一点鎖線Ｏがレンズ装置１の光軸を示している。

図２・図３において、第１レンズ群１０は、レンズＬ１ないしＬ４を含み、ズームのために光軸に沿って移動（沈胴または繰り出し）が可能となっている。２０は、レンズＬ５ないしＬ７を含み、ズームのために光軸に沿って移動可能に構成された第２レンズ群である。３０は、レンズＬ８およびＬ９を含み、ズームのために光軸に沿って移動可能に構成された第３レンズ群である。４０は、レンズＬ１０およびＬ１１を含み、マウント部６０の内部に配された第４レンズ群である。５３は、マウント部６０に固定（締結）され、外装部５０を構成する外装筒である。７０は、マウント部６０に固定（締結）され、ズームのために移動するレンズ群の光軸に沿った移動をガイド（案内）する固定筒（直進筒）である。７１は、固定筒７０と嵌合し、第１操作部材５１の回転に連動して回転し、ズームのために移動するレンズ群を移動させる第１カム筒（ズームカム筒）である。第１操作部材５１は、連結部材（第２連結部材）により第１カム筒７１に連結されている。

〔ズーム動作〕
本実施形態に係るレンズ装置１において、ズームは、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、および第３レンズ群３０の光軸に沿った移動によって行われる。図２の（ｂ）の望遠端の状態に対して図３の（ｂ）の広角端の状態では、第１レンズ群１０は、光軸に沿って物体側へ移動し、第２レンズ群２０および第３レンズ群３０は、光軸に沿って像側へ移動する。

〔フォーカス動作〕
本実施形態に係るレンズ装置１において、フォーカスは、第１レンズ群１０におけるレンズＬ４の光軸に沿った移動によって行われる。ここで、ズームを行うレンズ装置において、フォーカスのためのレンズ（サブレンズ群）は、第１レンズ群の中に配するのが好ましい。これは、次の２点による。第１の点は、物点が移動した場合、広角端での像点の移動量に対する望遠端での像点の移動量の比は、ズーム比の２乗となることである。また、第２の点は、第１レンズ群の中にフォーカスのためのサブレンズ群を配すれば、広角端でのピント敏感度（ピント移動量／サブレンズ群移動量）に対する望遠端でのピント敏感度の比がズーム比の２乗となることである。当該２点により、第１レンズ群に配したフォーカスためのサブレンズ群の移動により、広角端であっても望遠端であっても、当該サブレンズ群の同一の移動量（第２操作部材の操作量）で同一のピント移動量（物体距離変化量）を得ることができる。

本実施形態に係るレンズ装置１は、第１レンズ群１０が正の屈折力を有する。このため、第１レンズ群１０内を通過する光束（有効光束）は、像側へ行くほど径（有効径）が小さくなり、よって、像側へ行くほどレンズの外径を小さく（小型軽量に）することができる。サブレンズ群（レンズ）を動かす場合、移動対象のサブレンズ群は、小型軽量であるのが好ましい。それゆえ、本実施形態では、第１レンズ群１０を構成するレンズ群のうち、最も像側に配されたレンズＬ４をフォーカスのために光軸に沿って移動可能としている。なお、本実施形態では、ズーム操作およびフォーカス操作は、ともに、ユーザが操作部材を回転させることにより直接にズームのためのレンズ群およびフォーカスのためのサブレンズ群を光軸に沿って移動させる手動操作としているが、それには限定されない。すなわち、ズーム操作およびフォーカス操作のうち少なくとも一方は、アクチュエータを介して行うものとしうる。

〔筒状部材および封止部材〕
図３の（ｂ）において、１６は、第１レンズ群１０が繰り出された状態で、レンズ装置１の外観の一部を呈することとなる筒状部材（円筒状部材）である（筒状部材１６の詳細は後述する）。図３の（ｃ）において、５３０は、外装筒５３に保持された封止部材（シール部材）である。封止部材は、弾性を有しうる（弾性部材を含みうる）。封止部材５３０は、外装筒５３の内周全体にわたって配されうる。ズームにともなって、筒状部材１６は、外装筒５３と第１カム筒７１との間の間隙（空間）を移動する。封止部材５３０は、筒状部材１６により押圧されて弾性変形することにより復元力を筒状部材１６に及ぼしている状態となっていて、レンズ装置１の内部空間を外部空間に対して封止する役割を担っている。すなわち、筒状部材１６が外装筒５３と第１カム筒７１との間の間隙を移動している間、封止部材５３０における弾性部材が弾性エネルギーを蓄えた状態を維持している。このため、第１レンズ群１０が繰り出された場合において、レンズ装置１の外観を良好に保つだけでなく、レンズ装置１の内部への異物や迷光の侵入を低減することができる。なお、第１カム筒７１と固定筒７０とは、互いの配置を逆転しうる。すなわち、第１カム筒７１の外側に固定筒７０が配されうる。その場合は、筒状部材１６は、ズームにともなって、外装筒５３と固定筒７０との間の間隙（空間）を移動することになる。

〔レンズＬ１または第１レンズ群の鏡筒と筒状部材との間の寸法の関係〕
図３の（ｂ）において、寸法αは、レンズＬ１の外径を表し、寸法βは、筒状部材１６の外径を表している。同図に示すように、レンズ装置１の最も物体側に配されているレンズＬ１は、レンズ装置１の最大外径に迫る外径を有している。本実施形態に係るレンズ装置１は、魚眼レンズを含むものとしているところ、レンズＬ１の外径を大きくすることにより、入射光量を増やしつつ超広角化が可能となる。本実施形態に係るレンズ装置１では、α＞βのため、筒状部材１６は、光軸の方向における前側からは見えないように配され、第１レンズ群１０が繰り出された場合に良好な外観を呈示しうる。

仮に、筒状部材１６の外径をレンズＬ１の外径（または第１レンズ群１０の鏡筒１１の外径）より大きくした場合、外装部５０の外径は、筒状部材１６の外径より、さらに大きくすることが必要となる。本実施形態に係るレンズ装置１は、筒状部材１６の外径をレンズＬ１の外径または鏡筒１１の外径より小さくして鏡筒１１に固定することにより、小型軽量の点で有利なレンズ装置を提供しうる。なお、当該固定の構造は、図６の（ｄ）を参照して後述する。

〔第１レンズ群に関する機構の構成例〕
図４は、第１レンズ群に関する機構の構成例を示す図である。同図の（ａ）ないし（ｃ）を参照して、第１レンズ群１０の構成を説明する。同図の（ａ）は、第１レンズ群１０の物体側からの斜視図であり、同図の（ｂ）は、第１レンズ群１０の分解斜視図であり、同図の（ｃ）は、同図の（ｂ）の状態での断面図（光軸を含む断面図）である。同図の（ｂ）および（ｃ）において、第１レンズ群１０（各レンズおよび各レンズ保持枠）を保持する既述の第１鏡筒１１が示されている。１２は、レンズＬ３（光学素子）を保持し、レンズＬ３の傾き偏心の状態を調整可能に第１鏡筒１１に保持されている調整保持枠である。１２０は、調整保持枠１２に固定（締結）され、第１鏡筒１１と係合し、外部から回転されることにより第１鏡筒１１に対するレンズＬ３（調整保持枠１２）の傾き偏心を調整するための３箇所の調整部材（調整カムフォロア）である。１３は、レンズＬ４を保持し、フォーカスのために第１鏡筒１１に対して相対的に光軸に沿って移動可能に第１鏡筒１１に保持された第２鏡筒である。１３０は、第２鏡筒１３に固定（締結）され、第１鏡筒１１および第２カム筒１４と係合して、第２鏡筒１３を光軸に沿って移動可能にする３箇所の係合部材（フォーカスカムフォロア）である。１４は、光軸に周りに回転可能に第１鏡筒１１に保持された第２カム筒（フォーカスカム筒）である。１５は、第１鏡筒１１に固定（締結）され、第２カム筒１４の光軸の方向における位置を規制し、第２カム筒１４が第１鏡筒１１から脱落しないようにする規制部材である。１５０は、規制部材１５を第１鏡筒１１に像側から固定（締結）する固定部材（締結部材）である。１６０は、筒状部材１６を第１鏡筒１１に物体側から固定（締結）する固定部材（締結部材）である。１６１は、固定部材１６０を外から見えなくするための蓋部材である。

〔第１レンズ群に関する機構の一部の構成要素〕
図５は、第１レンズ群に関する機構の一部の構成要素を示す図である。同図の（ａ）ないし（ｄ）は、当該構成要素の斜視図および断面図である。同図の（ａ）は、第１鏡筒１１の斜視図である。同図の（ａ）において、１１０は、第１鏡筒１１に形成された、調整部材１２０と係合する３箇所の調整用溝である。１１１は、第１鏡筒１１に形成された、係合部材１３０と係合する３箇所の直カム溝（第３カム）である。１１２は、第１鏡筒１１の外面に全周にわたって設けられ、固定筒７０の内面とは摺動可能に嵌合する部位である第１篏合部（前側嵌合部）である。第１篏合部は、第１鏡筒が最も物体側に移動した場合に固定筒の内面の最も物体側の端部に対向する第１鏡筒の外面に配されている。１１３は、光軸に沿って後側から組み込まれる第２カム筒１４を突き当てる突き当て壁である。図５の（ａ）に示す第３カム１１１は、当該溝の側面が光軸に沿って延びた貫通溝である。第３カム１１１は、第１鏡筒１１に、光軸の周りに１２０度間隔で３箇所形成され、３箇所の係合部材１３０とそれぞれ係合する（図６の（ｂ）参照）。

〔第２カム筒〕
図５の（ｂ）および（ｃ）は、第２カム筒１４の斜視図および断面図である。同図の（ｂ）において、１４０は、第２カム筒１４に３箇所設けられた貫通溝としての曲カム溝（第４カム）である。１４１は、光軸に沿って延びた貫通溝としての嵌合溝（連結部）である。

第２カム筒１４は、第２操作部材５２の回転操作により、連結ピン５４（第１連結部材）とともに回転する。第１連結部材５４は、第２操作部材５２に固定（締結）され、外装筒５３、固定筒７０、および第１カム筒７１を貫通して、第２操作部材５２を第２カム筒１４の連結部１４１に連結する（篏合させる；図１０の（ｂ）参照）。

図５の（ｂ）に示されるように、第２カム筒１４は、第４カム１４０が形成された環状部を含み、連結部１４１は、光軸の方向において、当該環状部より長い。すなわち、図５の（ｃ）に示されるように、二点鎖線で囲まれた範囲ｋ（環状部の後側の範囲）および二点鎖線で囲まれた範囲ｍ（環状部の前側の範囲）には、第２カム筒１４の部分は存在していない。本実施形態に係るレンズ装置１は、範囲ｍおよび範囲ｋに、第１レンズ群１０に係る構成要素および第２レンズ群２０に係る構成要素をそれぞれ配置することによりスペースを有効に活用し、性能および小型の点で有利となっている（詳細は後述する）。

〔規制部材〕
図５の（ｄ）は、規制部材１５の斜視図である。同図の（ｄ）において、１５１は、規制部材１５の外面に全周にわたって設けられ、固定筒７０の内面とは摺動可能に嵌合する部位である第２篏合部（後側嵌合部）である。規制部材１５（後側嵌合部１５１）は、第２カム筒１４の回転範囲に対応する範囲（図中の両矢印で示す範囲）において連結部１４１を逃げた形状を有している。

〔フォーカス機構〕
図６は、第１レンズ群の断面図である。同図の（ａ）は、第１レンズ群１０の光軸を含む断面図である。同図の（ａ）における円ｎ、円ｐおよび円ｑの部分の詳細は、それぞれ同図の（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示されている。

同図の（ｂ）において、３箇所にある係合部材（フォーカスカムフォロア）１３０は、第２鏡筒１３に固定（締結）され、第３カム１１１および第４カム１４０に係合している。係合部材１３０は、外径に段差が形成され、第４カム１４０に係合している部分を有している。また、同図の（ｂ）の紙面に直交する方向において第３カム１１１に係合している部分を有している。さらに、第２鏡筒１３に形成された溝に嵌合して第２鏡筒１３に固定（締結）されている部分を有している。なお、レンズＬ４の動き方に関しては、図１１を参照して後述する。

〔調整部材〕
図６の（ｃ）において、３箇所にある調整部材１２０は、調整保持枠１２に固定（締結）され、調整用溝１１０と係合している（図５の（ａ）参照）。調整部材１２０は、外形に段差を有し、図中の調整部材１２０の下方にある最大外径部が偏心して形成されたカムフォロアとなっている。調整部材１２０の最も小径の部位は、調整保持枠１２に形成された溝部と嵌合し、調整保持枠１２に固定（締結）される。外方（図中の下方）からアクセスして調整部材１２０を回転させることにより、第１鏡筒１１に対して調整保持枠１２の傾斜調整（傾き偏心調整）を行うことができる。調整保持枠１２（レンズＬ３）を傾斜させることで光学的諸収差の調整が可能である。当該調整は、レンズ装置１の全レンズ要素を組み付けた状態で実施するのが好ましい。なお、偏心したカムフォロアを用いたレンズの傾き偏心調整は、公知のいかなる方法によってもよい。

〔筒状部材の位置調整〕
図６の（ｄ）は、筒状部材１６が第１鏡筒１１に取り付けられた状態を示している。筒状部材１６は、物体側の先端部において内側へ（光軸に向かうほうへ）９０°折り曲がって延びた平面部１６２を有している。平面部１６２の内側先端と第１鏡筒１１に設けられた突き当て部との間は、図中に寸法ｒとして示された隙間が生じうるように設計されている。筒状部材１６は、径方向において、第１鏡筒１１に対して寸法ｒに係る限度もって、位置調整可能に構成されている。

ここで、前述した封止部材５３０は、外装筒５３によって位置が決まり、第１鏡筒１１は、固定筒７０によって位置が決まる。外装筒５３も固定筒７０もマウント部６０に対して位置決めされている。封止部材５３０は、マウント部６０から光軸の方向において前側に離れた外装筒５３の前端付近への配置となる。このため、マウント部６０からの距離が遠い分だけ筒状部材１６と封止部材５３０とは互いの位置が整合しづらく、それぞれの位置のバラつきによって、ズームのための第１操作部材５１の操作感の点で不利となりうる。そこで、本実施形態のレンズ装置１は、第１鏡筒１１に対する筒状部材１６の位置を径方向において調整可能としている。当該調整は、例えば、第１操作部材５１の操作力を確認しながら行いうる。

なお、このような調整に係る構成は、固定筒７０および第１カム筒７１との第１レンズ群１０の連結は、第１鏡筒１１に担わせ、外観を呈するのは、筒状部材１６に担わせることにより実現されたものである。このように、筒状部材１６を外観を呈する単独の部材として配することにより、例えば、精密部品としての第１カム筒７１を外部へ露出させて外観を呈する部材とする場合と比較して、精密部品の保護の点で有利な構成とすることができる。

〔筒状部材の第１鏡筒への固定〕
筒状部材１６の平面部１６２には、６箇所のビスタップ部が形成され、第１鏡筒１１と筒状部材１６とは、このビスタップ部を介して、ビス１６０により物体側から互いに固定（締結）される。筒状部材１６の位置調整は、レンズＬ１を取り外した状態で行い、位置調整後に筒状部材１６を第１鏡筒１１に締結し、その後、第１鏡筒１１にレンズＬ１を取り付ける。なお、平面部１６２により、レンズＬ１の外形よりも小径の位置で第１鏡筒１１に筒状部材１６を固定できるため、レンズ装置１の小型軽量の点でも有利となっている。

〔第１カム筒・固定筒・第１鏡筒の嵌合〕
図７は、固定筒および第１カム筒の構成例を示す図である。図７の（ａ）および（ｂ）を参照して、固定筒７０および第１カム筒７１の構成について説明する。本実施形態に係るレンズ装置１は、固定筒７０と、固定筒７０の径方向における外側の第１カム筒７１とを積み重ねて配置している。固定筒７０は、前述したようにマウント部６０に固定され、第１カム筒７１の内面は、固定筒７０の外面と嵌合し、第１カム筒７１は、光軸の周りに回転可能に構成されている。

同図の（ａ）において、７００は、固定筒７０に形成された、第１レンズ群１０の光軸に沿った移動を案内する１箇所の貫通溝としての直カム溝（第１カム）である。７０１は、第２レンズ群２０の光軸に沿った移動を案内する３箇所の貫通溝としての直カム溝である。７０２は、第１鏡筒１１の第１篏合部および規制部材１５の第２篏合部が嵌合して摺動する、固定筒７０の内面を示す。

第１レンズ群１０をガイドする第１カム７００は、１箇所のみとしている。第１レンズ群１０は、第１鏡筒１１に設けられた第１嵌合部１１２および規制部材１５に設けられた第２嵌合部１５１が、固定筒７０の内面７０２に嵌合して摺動しながら光軸に沿って移動する。当該嵌合については、図８を参照して後述する。

第１レンズ群１０の光軸の位置は、上述の嵌合状態によって決まることとなる。固定筒７０に形成された１箇所の第１カム７００に、図８の（ｂ）および図１２の（ｂ）に図示する第１鏡筒１１に固定されるカムフォロア７４（係合部材）を係合させることにより、第１レンズ群１０の光軸の位置が決まる。このため、第１レンズ群１０を安定な状態で光軸に沿って移動させることができる。

〔第１カム筒と固定筒の篏合〕
図７の（ｂ）は、同図の（ａ）の円ｚの部分の拡大図である。当該拡大図において、７２は、第１カム筒７１が固定筒７０より脱落しないようにするための押さえ部材である。当該拡大図に示すように、第１カム筒７１の物体側の先端部は、径方向の内側へ向かって延びている。当該先端部に対応する固定筒７０の部分には凹部が形成され、当該先端部と当該凹部とが嵌合している。この篏合状態で、押さえ部材７２を固定筒７０に固定（締結）することにより、第１カム筒７１は、固定筒７０から脱落することなく固定筒７０に回転可能に保持されうる。

〔ズームカム環の説明〕
図８は、第１カム筒および第１レンズ群の構成例を示す図である。同図の（ａ）は、第１カム筒７１の側面図である。当該側面図において、７１０は、第１カム筒７１に１箇所形成された貫通溝としての曲カム溝（第２カム）である。７１１は、第１カム筒７１に２箇所形成された貫通溝としての曲カム溝（カム）である。７１２は、第１カム筒７１に２箇所形成された貫通溝としての曲カム溝（カム）である。７１３は、第１連結部材５４の回転範囲および第１カム筒７１の回転範囲に応じて、第１連結部材５４と第１カム筒７１との間の干渉を避けるように形成された貫通溝としての逃げ溝である。

図８の（ｂ）は、第１レンズ群１０と固定筒７０および第１カム筒７１とを互いに連結した状態を示すレンズ装置１の斜視図である。当該斜視図において、７３は、第１鏡筒１１に固定（締結）され、第１鏡筒１１を第１カム筒７１（第２カム）に係合させる曲カムフォロア（係合部材）である。７４は、第１鏡筒１１に固定（締結）され、第１鏡筒１１を固定筒７０（第１カム）に係合させる直カムフォロア（係合部材）である。

第２カム７１０は、１箇所にのみ配置されている。第１レンズ群１０は、図８の（ｂ）および図１２の（ｂ）に示された係合部材７３が第２カム７１０に係合して摺動することにより、第１カム筒７１の回転動力が直進動力に変換され、固定筒７０の第１カム７００に案内されて、光軸に沿って移動する。カム７１１は、光軸の方向における同位置に２箇所形成されている。第２レンズ群２０は、図１２の（ａ）に示された係合部材２２がカム７１１に係合して摺動することにより、第１カム筒７１の回転動力が直進動力に変換され、固定筒７０のカム７０１に案内されて、光軸に沿って移動する。

本実施形態に係るレンズ装置１においては、第１鏡筒１１が固定筒７０および第１カム筒７１に直接係合している。このため、第１鏡筒１１に保持されているレンズの枚数が多くとも、第１鏡筒１１が他の部材を介して固定筒７０および第１カム筒７１に間接的に係合している場合と比較して、光軸の方向および光軸に直交する方向における各レンズの位置を高精度に保ちうる。

〔第１連結部材が貫通する第１カム筒の穴〕
第１カム筒７１の穴７１３は、光軸の周りの円弧に沿って形成され、第２カム筒１４の回転角度および第１カム筒７１の回転角度によって、穴７１３の形成されている範囲の角度（長さ）が決まる。これは、ズームに係る広角端および望遠端のそれぞれにおいて、フォーカスに係る無限遠から至近までの調整が必要であるからである。本実施形態に係るレンズ装置１は、第１カム筒１４の回転角度を９０°とし、第２カム筒７１の回転角度を３０°としている。この場合、穴７１３の形成されている範囲の角度は、３０°＋９０°＋３０°＝１５０°となる。

本実施形態に係るレンズ装置１は、第１連結部材５４は、光軸の方向における移動は行わず、光軸の周りにおける回転のみを行う。第２カム筒１４は、ズームにしたがって光軸に沿って移動するが、光軸に沿って延びた連結部１４１と第１連結部材５４との間の係合状態は維持される。そのため、ズームの状態によらず、第２カム筒１４の回転操作は可能であり、よって、フォーカス操作は可能である。第１連結部材５４は、光軸に沿って移動しないため、第１カム筒７１の穴７１３は、図８の（ａ）に寸法ｓで示すような、第１連結部材５４の幅＋マージンの幅から得られる幅を有していれば、第１連結部材５４との干渉を避けることができる。これに対し、例えば、光軸に沿って移動する第１鏡筒１１に第１連結部材が固定されている場合は、さらに光軸の方向における第１連結部材の移動範囲においても穴７１３が必要になってしまう。例えば、図８の（ａ）における網掛け範囲の穴７１３が必要になってしまう。そのように穴７１３が大きくなってしまう場合、第１カム筒７１への第２カムの配置や、第１カム筒７１の強度の点で不利となりうる。なお、第１カム筒７１を貫通せず迂回するように第１連結部材を配置する構成も採りうるところ、当該構成は、組み立てや構造の煩雑さ、径方向におけるレンズ装置１の大型の点で不利となりうる。

本実施形態に係るレンズ装置１は、第２カム筒１４の連結部１４１に第１連結部材５４を連結する構成により、第１カム筒の穴の小ささ（強度）、単純な構造、小型の点で有利なものである。なお、固定筒７０と第１カム筒７１との位置関係を逆転させて同様の効果を得るような構成としてもよい。

〔第１レンズ群のズーム動作中の嵌合状態の説明〕
図９は、固定筒および第１カム筒に第１レンズ群を連結した状態での断面図である。図９の（ａ）は、固定筒７０および第１カム筒７１に第１レンズ群１０を連結した状態かつ望遠端の状態での断面図を示す。また、図９の（ｂ）は、固定筒７０および第１カム筒７１に第１レンズ群１０を連結した状態かつ広角端の状態での断面図を示す。

同図に示すように、第１鏡筒１１に設けられた第１嵌合部１１２および規制部材１５に設けられた第２嵌合部１５１は、固定筒７０の内面７０２と嵌合し、第１レンズ群１０の光軸の位置を決めている。このため、第１嵌合部１１２および第２嵌合部１５１と固定筒７０の内面７０２との間の寸法の関係は極めて重要である。当該関係を再現するには、例えば、先行して加工した固定筒７０の内面７０２の寸法を予め測定し、当該寸法に合わせて第１嵌合部１１２および第２嵌合部１５１を加工する方法を採用しうる。本実施形態に係るレンズ装置１では、規制部材１５が第１鏡筒１１とは別の部材である。このことから、第１嵌合部１１２と第２嵌合部１５１との間の仕上がり寸法の関係を確認しつつ、第１嵌合部１１２と第２嵌合部１５１とを互いに相対的に偏心させて加工する方法も採用しうる。

本実施形態に係るレンズ装置１は、第１嵌合部１１２、第２カム筒１４、規制部材１５（第２嵌合部１５１）の順序で、それらを光軸に沿って後側へ並べて配置することにより、第１嵌合部１１２と第２嵌合部１５１との間の距離（嵌合長）を確保できる。そのため、第１鏡筒１１の位置決め（倒れの軽減）、および光軸の方向における小型の点で有利なレンズ装置を提供しうる。

また、第１レンズ群１０が望遠端と広角端との間で移動する場合、第１嵌合部１１２および第２嵌合部１５１は、固定筒７０の内面７０２とは常に嵌合して摺動する。このため、いずれのズーム状態でレンズ装置１が外部から衝撃を受けた場合であっても、変形しやすいカム機構（カムやカムフォロア等の係合部材）への衝撃を緩和することができる。

〔第１連結部材〕
図１０は、レンズ装置の光軸を含む断面図である。同図の（ａ）は、レンズ装置１全体の断面図であり、同図の（ｂ）は、同図の（ａ）における円ｇの部分の拡大図である。同図の（ｂ）において、５３１は、外装筒５３に形成された逃げ溝であり、７０３は、固定筒７０に形成された逃げ溝である。５４０は、第１連結部材５４の根元に形成されたネジ部である。第１連結部材５４と第２操作部材５２とは、ネジ部５４０で螺合して互いに固定されているため、第２操作部材５２の回転操作によって第１連結部材５４が回転する。逃げ溝５３１および逃げ溝７０３は、第１カム筒７１に形成された穴７１３とは同様に、第１連結部材５４の可動範囲において第１連結部材５４とは干渉しないように、光軸の周りに周状に形成された貫通溝（貫通穴）である。外装筒５３および固定筒７０は、マウント部６０に固定（締結）されていて回転しないため、逃げ溝５３１および逃げ溝７０３は、第１連結部材５４の回転角度（本実施形態では３０°）を超える角度にわたって形成されていればよい。

〔光軸の方向における構成要素のレイアウト〕
図１０の（ａ）において、寸法ｔの範囲は、望遠端での第１レンズ群１０における筒状部材１６の光軸の方向における存在範囲である。寸法ｔの範囲において、筒状部材１６が第１レンズ群１０の移動に伴って出入りする。この範囲内に、第１レンズ群１０の内部へのアクセスが必要な要素を配置すると、筒状部材１６に貫通穴が必要となり、第１レンズ群１０を繰り出した場合の外観を損なうことになりうる。寸法ｕの範囲は、寸法ｔの範囲の後側端から第２カム筒１４の第４カム１４０の前側端までの範囲である。寸法ｕの範囲は、図５の（ｃ）におけるｍの範囲と同様の範囲である。寸法ｖの範囲は、第４カム１４０の配されている範囲である。寸法ｗの範囲は、寸法ｖの範囲の後端から結合部１４１の後端までの範囲である。寸法ｗの範囲は、図５の（ｃ）におけるｋの範囲と同様の範囲である。寸法ｕの範囲および寸法ｗの範囲におけるレンズ装置１の構成要素の配置に関しては、図１１を参照して後述する。

図１０の（ａ）において、寸法ｗの範囲内の光軸から径方向へ離れた位置には、規制部材１５が配される。一方、寸法ｗの範囲内の光軸上には、第２レンズ群２０の構成要素としてのレンズＬ５およびレンズＬ６が配され、それらのレンズは、第３鏡筒２３に含まれている。図３の（ｂ）に示されているように、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０とは、広角端では、光軸の方向において互いに最も離間した配置となる。ところが、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０とは、望遠端では、互いに最も近づいた配置となり、当該配置は、光軸の方向において、規制部材１５の存在する範囲にレンズＬ５が入り込んだ重複配置となっている。このように、ズーム状態によって当該重複配置を行うことにより、光軸の方向における小型の点で有利なレンズ装置を提供することができる。

〔第２鏡筒の移動機構〕
図１１は、第２鏡筒の移動機構の構成例を例示する図である。同図の（ａ）および（ｂ）は、レンズ装置１の物体距離が無限遠である場合の光軸の方向におけるレンズＬ４の位置および光軸の周りにおける第１連結部材５４の角度を示す。また、同図の（ｃ）および（ｄ）は、レンズ装置１の物体距離が至近である場合の光軸の方向におけるレンズＬ４の位置および光軸の周りにおける第１連結部材５４の角度を示す。同図の（ｂ）は、同図の（ａ）の一点鎖線ｙ−ｙでの断面図であり、同図の（ｄ）は、同図の（ｃ）の一点鎖線ｙ−ｙでの断面図である。同図の（ｂ）および（ｄ）における角度範囲ｘは、第１連結部材５４の可動の角度範囲を表している。同図の（ｂ）は、物体距離が無限遠の場合を、同図の（ｄ）は、物体距離が至近の場合を、それぞれ表している。同図に示されるように、本実施形態に係るレンズ装置１は、第２操作部材５２を反時計回りに操作することにより、物体距離を無限遠側へ変更する。同図の（ａ）は、物体距離を無限遠とした場合の光軸の方向におけるレンズＬ４の位置を示している。

レンズ装置１の物体距離を至近側へ移動させる場合は、同図の（ｂ）の状態から、第２操作部材５２を時計回りに回転させる。第２操作部材５２と第１連結部材５４とは、ネジ部５４０で互いに固定（締結）されており、かつ第１連結部材５４と第２カム筒１４とは、結合部１４１において係合しているため、これらの要素は、ともに回転する。すると、第２カム筒１４の第４カム１４０と、第２鏡筒１３に固定された係合部材１３０とが互いに係合しているため、第２鏡筒１３には、第４カム１４０によって光軸の方向において第２鏡筒１３を移動させる力が働く。また、係合部材１３０は、第１鏡筒１１に形成された第３カム１１１とも係合しているため、第２鏡筒１３は、光軸の周りに回転することなく、光軸に沿って直進することになる。同図の（ｃ）は、物体距離を至近とした場合の光軸の方向におけるレンズＬ４の位置を示している。同図の（ａ）におけるレンズＬ４の位置に対して、光軸の方向において前側へ移動していることがわかる。

このように、本実施形態に係るレンズ装置１は、第２カム筒１４を第１連結部材５４を介して回転させ、第３カム１１１によって直進案内をすることにより、レンズＬ４が光軸の周りに回転することなく光軸に沿って移動する。よって、光学的な収差の点で有利なレンズ装置を提供することができる。

〔第２レンズ群に係る係合部材の配置〕
図１２は、第２レンズ群および第１レンズ群に関する光軸に直交する断面図（像側から見た断面図）である。図１２の（ａ）は、図１０の（ａ）における寸法ｗの範囲において切ってなる断面図であり、図１２の（ｂ）は、図１０の（ａ）における寸法ｕの範囲において切ってなる断面図である。

前述したように、寸法ｗの範囲は、寸法ｖの範囲の後端から結合部１４１の後端までの範囲である。この範囲は、図５の（ｃ）におけるｋの範囲とは同様の範囲である。図１２の（ａ）に示すように、寸法ｗの範囲（ｋの範囲）には、第２レンズ群２０を移動させるための３箇所の係合部材２１と２箇所の第４カム２２とが配されている。係合部材２１は、第１連結部材５４の可動範囲ｘの近傍から、１２０°等間隔で３箇所に配されている。尚、係合部材２１は、同図の（ａ）における３箇所に加え、光軸の方向における後側にも、３箇所に配されている（図１０の（ａ）参照）。

係合部材２２は、係合部材２１を避けた位置に、１８０°間隔で２箇所に配されている。係合部材２１は、固定筒７０のカム７０１と係合し、第２レンズ群２０の光軸に沿った移動を案内する。係合部材２２は、第１カム筒７１のカム７１１と係合し、第１カム筒７１の回転により第２レンズ群２０に駆動力を伝達する。図１０の（ａ）に示すように、第２レンズ群２０に対して光軸の方向における前後に取り付けられる係合部材２１は、レンズＬ５・Ｌ６・Ｌ７の重量バランス（重心）を考慮した位置に配されるのが好ましい。

本実施形態に係るレンズ装置１の光学系では、望遠端において、第２レンズ群２０と第１レンズ群１０とが光軸の方向において互いに近接する（図１０の（ａ）参照）。係合部材２１は、レンズＬ５・Ｌ６・Ｌ７の重量バランスのとれた第２レンズ群２０の重心付近への配置が好ましい。同様に、係合部材２２も、第２レンズ群２０の重心付近への配置が好ましい。

本実施形態に係るレンズ装置１では、第１レンズ群１０に係る要素のうち最も第２レンズ群２０寄りに配置されるのは、第２カム筒１４となる（図１０の（ａ）の寸法ｗの範囲の後端）。そこで、本実施形態に係るレンズ装置１では、第２カム筒１４の後側のスペースに、係合部材２１および係合部材２２を配している。これにより、固定筒７０および第１カム筒７１に対して重量バランスの良い位置で第２レンズ群２０を係合できるため、スペースの有効活用（小型）のみならず、第２レンズ群２０の駆動や耐衝撃性の点でも有利なレンズ装置を提供しうる。

〔第１レンズ群に係る係合部材の配置〕
前述したように、寸法ｕの範囲は、寸法ｔの範囲の後側端から第２カム筒１４の第４カム１４０の前側端までの範囲である。この範囲は、図５の（ｃ）におけるｍの範囲とは同様の範囲である。この範囲のスペースには、図１２の（ｂ）に示すように、第１鏡筒１１の径方向における外側からアクセスする必要のある構成要素としての３箇所の調整部材１２０、係合部材７３、および係合部材７４が配されている。３箇所の調整部材１２０によるレンズＬ３の傾き偏心調整（収差調整）は、レンズ装置１の組み立て完了状態で実施できるのが好ましい。係合部材７４は、固定筒７０の第１カム７００に係合し、第１レンズ群１０の移動を光軸に沿って案内する。係合部材７３は、第１カム筒７１の第２カム７１０に係合し、第１カム筒７１の回転により第１レンズ群１０に駆動力を伝達する。係合部材７４および係合部材７３は、それぞれ固定筒７０および第１カム筒７１に係合した状態において、第１鏡筒１１に固定（締結）する必要があるため、第１レンズ群１０の径方向における外側から第１鏡筒１１に取り付けられることとなる。

図１０の（ａ）に示すように、第１鏡筒１１に取り付けられる係合部材７３および係合部材７４は、レンズＬ１・Ｌ２・Ｌ３・Ｌ４の重量バランス（重心位置）を考慮すると、物体側へ寄せて配されるのが好ましい。また、前述したように、径方向における外側から第１レンズ群１０へのアクセスの必要な構成要素を寸法ｔの範囲に配してしまうと、筒状部材１６に貫通穴が必要となって外観を損ないうる。そこで、本実施形態に係るレンズ装置１では、第２カム筒１４のスペース（寸法ｕの範囲すなわちｍの範囲）に、３箇所の調整部材１２０、係合部材７４、および係合部材７３を配している。これにより、固定筒７０および第１カム筒７１に対して第１レンズ群１０をできるだけ物体側へ寄せて係合することができ、スペースの有効活用（小型）の点でも有利となる。また、ズームのために第１レンズ群１０を物体側へ繰り出した場合の外観の点でも有利となる。さらに、重量バランスも良いため、第１レンズ群１０の駆動や耐衝撃性の点でも有利なレンズ装置を提供しうる。

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ないことはいうまでもなく、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 レンズ装置
１１ 第１鏡筒
１３ 第２鏡筒
１４ 第２カム筒
１５ 規制部材
７０ 固定筒
７１ 第１カム筒

Claims (10)

1. 光軸に沿った第１カムを有する固定筒と、
   第２カムを有し、前記光軸の周りに回転可能に前記固定筒に保持された第１カム筒と、
   前記光軸に沿った第３カムを有し、回転する前記第１カム筒の前記第２カムによって前記第１カムに沿って移動可能に前記固定筒に保持された、最も物体側の第１鏡筒と、
   第４カムを有し、前記光軸の周りに回転可能に前記第１鏡筒に保持された第２カム筒と、
   回転する前記第２カム筒の前記第４カムによって前記第３カムに沿って移動可能に前記第１鏡筒に保持された第２鏡筒と、
   前記光軸の方向において前記第１鏡筒に対する前記第２カム筒の位置を規制する規制部材と、
   を有し、
   前記第１鏡筒の外面は、前記固定筒の内面に篏合している第１篏合部を含み、
   前記規制部材の外面は、前記固定筒の内面に篏合している第２篏合部を含む、
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記第１篏合部は、前記第１鏡筒が最も物体側に移動した場合に前記固定筒の内面の最も物体側の端部に対向する前記第１鏡筒の外面に配されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記第２篏合部は、前記規制部材の外面の最も像側の端部に配されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ装置。
4. 前記光軸の周りに回転可能に前記固定筒に保持された第１操作部材を有し、
   前記第１操作部材を前記第１カム筒に連結する第１連結部材を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記第１鏡筒は、ズームのために移動可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記光軸の周りに回転可能に前記固定筒に保持された第２操作部材を有し、
   前記第２カム筒は、前記光軸に沿って延びた連結部を含み、
   前記第２操作部材を前記連結部に連結する第２連結部材を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
7. 前記第２カム筒は、前記第４カムが形成された環状部を含み、前記連結部は、前記環状部より、前記光軸の方向において少なくとも後側に延び、
   前記規制部材は、前記連結部を逃げた形状を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
8. 前記第２鏡筒は、フォーカスのために移動可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
9. 前記第１鏡筒に含まれているレンズ要素と前記第２鏡筒に含まれているレンズ要素とにより魚眼レンズまたは超広角レンズが構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
10. 請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、
    前記レンズ装置により形成された像を撮る撮像素子と、
    を有することを特徴とする撮像装置。

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