JP2021033067A

JP2021033067A - 光学機器

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Publication number: JP2021033067A
Application number: JP2019153359A
Authority: JP
Inventors: 雅人塩野; Masahito Shiono
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2039-08-26
Also published as: JP7391570B2

Abstract

【課題】専用の部品を追加することなく、超音波モータから生じる摩耗粉の光学素子への到達を防止する【解決手段】光学機器は、超音波モータを保持する保持部材（２０４）と、連結部材を介して前記超音波モータと連結され、光軸方向に進退可能な第１の鏡筒（２０１）と、前記第１の鏡筒に対して被写体側に配置される第２の鏡筒（２０２）と、前記第１の鏡筒に対して像側に配置される第３の鏡筒（２０３）と、を有し、前記第１の鏡筒の前記光軸方向における一端側には、光軸に向かって凸の溝形状が形成され、前記光軸に直交する方向から見て、前記第１の鏡筒の前記光軸方向における他端側は、前記第１の鏡筒の駆動範囲において、前記第２または第３の鏡筒のどちらか一方と常に重なり合うことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラおよび交換レンズ等の光学機器に関する。

デジタルカメラ、ビデオカメラおよび交換レンズ等の光学機器には、オートフォーカスするためのアクチュエータとして超音波モータが搭載されることがある。超音波モータは可動部と固定部から構成される。超音波モータは、可動部の構成要素である振動子と固定部の構成要素である摩擦部材との間で摩擦接触させながら駆動するため、駆動に際して摩耗粉が発生する。この摩耗粉が光学素子に付着すると、撮影画像に悪影響を与える可能性があった。

特許文献１には、摩耗粉対策を講じた交換レンズが開示されている。

特開２００６−１８７１１４号公報

特許文献１に記載のレンズ鏡筒では、摩耗粉対策のために専用の部品を配置している。しかしながら、摩耗粉対策のために専用の部品を配置することは部品追加によるレンズ鏡筒の大型化やコストアップなど新たな課題が生じる。

本発明は、摩耗粉対策専用の部品を追加することなく、超音波モータによって生じる摩耗粉が光学素子に到達することを防止する摩耗粉対策を実現する光学機器を提供する。

本発明に係る光学機器は、超音波モータを保持する保持部材と、連結部材を介して前記超音波モータと連結され、光軸方向に進退可能な第１の鏡筒と、前記第１の鏡筒に対して被写体側に配置される第２の鏡筒と、前記第１の鏡筒に対して像側に配置される第３の鏡筒と、を有し、前記第１の鏡筒の前記光軸方向における一端側には、光軸に向かって凸の溝形状が形成され、前記光軸に直交する方向から見て、前記第１の鏡筒の前記光軸方向における他端側は、前記第１の鏡筒の駆動範囲において、前記第２または第３の鏡筒のどちらか一方と常に重なり合うことを特徴とする。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、専用の部品を追加することなく、超音波モータから生じる摩耗粉の光学素子への到達を防止することができる。

本発明の実施例１における光学機器の断面図本発明の実施例１における超音波モータの側面断面図本発明の実施例１におけるレンズ鏡筒の要部分解斜視図本発明の実施例１におけるレンズ鏡筒の要部断面図（繰り出し状態）本発明の実施例１におけるレンズ鏡筒の要部断面図（繰り込み状態）本発明の実施例２におけるレンズ鏡筒の要部断面図

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。各図面を通して同一符号は、同一または対応部分を示すものである。尚、本発明は本実施例の構成のみに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

図１は、本発明の実施例である交換レンズ（光学機器）１０が装着されたデジタルカメラ２０（以下、カメラ本体という）の光軸１０ａを含むＸＹ平面上の断面図である。交換レンズ１０はカメラ本体２０に着脱可能である。

交換レンズ１０は、レンズマウントを介して、カメラ本体２０に設けられたカメラマウントに機械的および電気的に接続される。交換レンズ１０内には、被写体からの光を結像させて被写体像を形成する撮像光学系が収容されている。カメラ本体２０内に設けられる撮像素子２１は交換レンズ１０内の撮像光学系によって形成された被写体像を光電変換して撮像信号を出力する。

図２は、本発明の実施例における超音波モータ２００の機構を表す側面断面図である。振動体１０１は、基材１０２に対して溶接や公知の接着剤などにより固定される。

振動体１０１には圧電素子１０３が公知の接着剤などにより固着されており、振動体１０１、基材１０２、および圧電素子１０３で振動子１００を形成する。圧電素子１０３は高周波電圧が印加されると、振動体１０１が共振を起こすように設定されている。すなわち振動子１００は、高周波駆動電圧が印加されることで超音波振動を起こすように構成されている。その結果、振動子１００に形成された突起部１００ａの先端が楕円振動を起こす。

圧電素子１０３に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、振動子１００の突起部１００ａに生じる楕円振動の回転方向や楕円比が適宜変化する。これにより、所望の動きを発生させることができる。よって、振動子１００を相手部品である摩擦部材１０４の摩擦接触面に圧接させることにより、相対的に移動させる駆動力を発生させ、振動子１００自身を摩擦部材１０４に対して、振動子１００と摩擦部材１０４の相対移動方向（以下、Ｘ軸方向という）に進退させることが可能となる。

本実施例において、振動子１００は可動部１０５を構成する構成要素の一部である。また、摩擦部材１０４は固定部１０６を構成する構成要素の一部である。このように、超音波モータ２００は、振動子１００を含む可動部１０５と摩擦部材１０４を含む固定部１０６とで構成される。

超音波モータ２００は、振動子１００と摩擦部材１０４との間で摩擦接触しながら駆動するため、微小に摩耗粉が発生する。ここで生じる摩耗粉が、後述する光学素子に到達すると撮影画像に悪影響を与える可能性がある。そこで、摩耗粉を光学素子に到達させないための機構が必要となる。

図３は、本発明の実施例における交換レンズ１０の一部を構成する要部分解斜視図である。第１の鏡筒２０１は、第１の光学素子２１１を熱カシメや接着など公知の技術によって保持している。第２の鏡筒２０２は、第２の光学素子２１２を熱カシメや接着など公知の技術によって保持している。第２の鏡筒２０２は、Ｘ軸方向において第１の鏡筒２０１よりも被写体側に配置される。第３の鏡筒２０３は、第３の光学素子２１３を熱カシメや接着など公知の技術によって保持している。第３の鏡筒２０３は、Ｘ軸方向において第１の鏡筒２０１よりも撮像素子２１側（像側）に配置される。超音波モータ２００は、保持部材２０４によって保持される。

連結部材２０５は、保持部材２０４に設けられた開口形状２０４ａを通過して、超音波モータ２００の可動部２０５と第１の鏡筒２０１を連結する。これによって、超音波モータ２００の可動部２０５が光軸方向に駆動する際に、連結部材２０５を介して第１の鏡筒２０１に駆動力が伝達し、第１の鏡筒２０１は、光軸方向に進退可能に駆動することができる。ガイド部材２０６は、第１の鏡筒２０１を光軸方向に駆動する際の直進駆動をガイドし、光軸１０ａと略平行に配置される。

第２の鏡筒２０２、第３の鏡筒２０３は、それぞれ保持部材２０４にねじ止めなどの公知の技術によって固定される。このとき、第１の鏡筒２０１が保持したガイド部材２０６の一端を第２の鏡筒２０２に挿入し、他端を第３の鏡筒２０３に挿入するようにしながら、第２の鏡筒２０２、第３の鏡筒２０３をそれぞれ保持部材２０４にねじ止めする。このような構成を取れば、第１の鏡筒２０１は、第２の鏡筒２０２と第３の鏡筒２０３と保持部材２０４によって閉じられた空間内を、ガイド部材２０６に沿って直進ガイドされることになる。すなわち、連結部材２０５によって超音波モータ２００と連結された第１の鏡筒２０１は、超音波モータ２００の駆動によって、連結部材２０５を介して駆動力を伝達される。第１の鏡筒２０１は駆動の際にガイド部材２０６によって直進ガイドされるため、Ｘ軸方向に安定して第１の鏡筒２０１を駆動することが可能となる。

前述した超音波モータ２００の駆動の際に振動子１００の先端突起部１００ａと摩擦部材１０４とが摩擦接触するため、振動子１００と摩擦部材１０４との間で摩耗粉が発生する。保持部材２０４には連結部材２０５を配置するための開口形状２０４ａが設けられているため、超音波モータ２００で生じた摩耗粉は開口形状２０４ａを通過して光学素子２１１〜２１３に到達する可能性がある。

図４は、本発明の実施例における第１の鏡筒２０１が光軸方向に駆動する際の繰り出し状態を表す要部側面断面図である。図５は、本発明の実施例における第１の鏡筒２０１が光軸方向に駆動する際の繰り込み状態を表す要部側面断面図である。ここでいう繰り出し状態とは、第１の鏡筒２０１が最も被写体側に動いた状態である。すなわち、第１の鏡筒２０１が、第１の鏡筒２０１よりも被写体側にある第２の鏡筒２０２に最も近づいた状態を示している。繰り込み状態とは、第１の鏡筒２０１が最も撮像素子２１側に動いた状態である。すなわち、第１の鏡筒２０１が、第１の鏡筒２０１よりも撮像素子２１側にある第３の鏡筒２０３側に最も近づいた状態を示している。

第１の鏡筒２０１の外周部には溝形状２０１ａが形成される。また、第１の鏡筒２０１の外周形状は、溝形状２０１ａに向かってすり鉢状にすぼまる形状を備えている。溝形状２０１ａはＸ軸方向において第３の鏡筒２０３側の一端側に形成される。また、第１の鏡筒２０１は第１の鏡筒２０１の他端側（第２の鏡筒２０２側）において、光軸１０ａに直交する方向から見て第２の鏡筒２０２と重なり合うように配置される。本実施例において、第１の鏡筒２０１は、その他端側において、第１の鏡筒２０１の繰り出し状態、繰り込み状態のいずれにおいても、第２の鏡筒２０２と光軸１０ａに直交する方向から見て重なり合うように配置される。つまり、第１の鏡筒２０１の他端側は、第１の鏡筒２０１の駆動範囲において、光軸１０ａに直交する方向から見て第２の鏡筒２０２と常に重なりあう。

第１の鏡筒２０１の繰り出し状態においては、第１の鏡筒２０１と第２の鏡筒２０２が光軸１０ａに直交する方向から見て重なり合うとともに、溝形状２０１ａが開口形状２０４ａの範囲内に配置される。このとき、溝形状２０１ａの少なくとも一部は必ず開口形状２０４ａの端部よりも外側（撮像素子２１側）に配置されるようにする。こうすることで、第１の鏡筒２０１が最大限被写体側へ動いた際にも開口形状２０４ａから光学素子２１１〜２１３までの経路上に第１の鏡筒２０１の外周部、または溝形状２０１ａが存在することになる。ここで、第１の鏡筒２０１の外周部に設けたすり鉢形状によって、第１の鏡筒２０１の外周部に落ちてきた摩耗粉は溝形状２０１ａに導かれやすくなる。これによって超音波モータ２００で発生した摩耗粉が光学素子２１１〜２１３に到達することを防止できる。

本実施例において溝形状２０１ａは、第１の鏡筒２０１よりも撮像素子２１側に配置される第３の鏡筒２０３側に配置され、光軸１０ａに直交する方向から見て重なる領域を第１の鏡筒２０１よりも被写体側に配置される第２の鏡筒２０２との間で実現する構成として説明した。本実施例において説明した構成は、レンズ鏡筒１０におけるフォーカスユニットを担うレンズユニットであって、リアフォーカスタイプの光学系として配置されている。そのため、第３の鏡筒が保持する第３の光学素子２１３が、第１の鏡筒が保持するフォーカスレンズ２１１よりも外径が大きくなることが多い。したがって、溝形状２０１ａを第３の鏡筒２０３側に配置し、光軸１０ａに直交する方向から見て重なり合う構成を第２の鏡筒２０２側に配置した。

なお、溝形状２０１ａを第１の鏡筒２０１よりも被写体側に配置される第２の鏡筒２０２側に配置し、光軸１０ａに直交する方向から見て重なる領域を第１の鏡筒２０１よりも撮像素子２１側に配置される第２の鏡筒２０３との間で実現する構成としてもよい。

図６は、実施例２におけるレンズ鏡筒の要部側面断面図である。実施例２における第１の鏡筒５０１は、実施例１で説明した第１の鏡筒２０１の形状を変更したものである。内径で光線の有効径を決めるシート部材（マスク）５０７は、接着剤などの公知の技術によって第１の鏡筒５０１に接着固定されている。第１の鏡筒５０１の外径形状とシート部材５０７の外径形状とで溝形状５０１ａが形成される。すなわち、実施例１において第１の鏡筒２０１に備えた溝形状２０１ａと同様の役割の溝形状が形成されている。このように、光学素子２１１を保持する第１の鏡筒５０１と、光線の有効径を決めるシート部材５０７という、それぞれ別の役割を担う複数の必須部品によって、摩耗粉対策を担う溝形状５０１ａを形成しても良い。実施例２は、超音波モータ２００で発生した摩耗粉の光学素子２１１〜２１３への到達を防ぐ溝形状を第１の鏡筒５０１とシート部材５０７とで構成した変形例である。

以上、説明したとおり、上記各実施例は、摩耗粉対策専用の部品を追加することなく、超音波モータ２００で発生した摩耗粉の光学素子２１１〜２１３への到達を防止する構成を実現することができる。

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。

２０１第１の鏡筒
２０２第２の鏡筒
２０３第３の鏡筒
２０４保持部材

Claims

超音波モータを保持する保持部材と、
連結部材を介して前記超音波モータと連結され、光軸方向に進退可能な第１の鏡筒と、
前記第１の鏡筒に対して被写体側に配置される第２の鏡筒と、
前記第１の鏡筒に対して像側に配置される第３の鏡筒と、を有し、
前記第１の鏡筒の前記光軸方向における一端側には、光軸に向かって凸の溝形状が形成され、
前記光軸に直交する方向から見て、前記第１の鏡筒の前記光軸方向における他端側は、前記第１の鏡筒の駆動範囲において、前記第２または第３の鏡筒のどちらか一方と常に重なり合うことを特徴とする光学機器。
前記連結部材は、前記保持部材に設けられた開口形状を介して、前記超音波モータと前記第１の鏡筒を連結することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
前記第１の鏡筒の前記駆動範囲において、前記一端側の前記溝形状の少なくとも一部は、前記開口形状の端部よりも常に外側に存在することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
前記第１の鏡筒の前記一端側は、前記第３の鏡筒の側であり、
前記第２の鏡筒の前記他端側は、前記第２の鏡筒の側であることを特徴とする請求項１から３に記載の光学機器。
前記第１の鏡筒の前記駆動範囲において、前記光軸に直交する方向から見て、前記他端側は前記開口形状の範囲内にあり、
前記一端側の前記溝形状は、
前記第１の鏡筒が前記第２の鏡筒の側に繰り出されているときには、前記開口形状の範囲内にあり、
前記第１の鏡筒が前記第３の鏡筒側に繰り込まれているときには、前記開口形状の範囲内にないことを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
前記第１の鏡筒が保持する光学素子の外径は、前記第３の鏡筒が保持する光学素子の外径より小さいことを特徴とする請求項４または５に記載の光学機器。
前記第１の鏡筒は、前記溝形状に向かってすり鉢状の外径形状を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
シート部材を更に有し、
前記溝形状は、前記第１の鏡筒と前記シート部材によって形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学機器。
前記シート部材は、内径で光線の有効径を決めるマスクであることを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
前記超音波モータは、超音波振動する振動子と、前記振動子と摩擦接触する摩擦部材とを備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第２の鏡筒および前記第３の鏡筒は、前記保持部材に対して固定されていることを特徴とする請求項請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第１の鏡筒を前記光軸方向における直進駆動をガイドするためのガイド部材を更に有し、
前記ガイド部材の一端および他端は、前記第２の鏡筒および前記第３の鏡筒にそれぞれ挿入されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学機器。
前記光学機器は、レンズ鏡筒であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の光学機器。