JP2022041236A - 鏡筒、レンズ装置、撮像装置、移動体及びシステム - Google Patents

Abstract

【解決手段】鏡筒は、光軸に沿って設けられた第１のガイド部材と、光軸に沿って設けられた第２のガイド部材と、レンズを保持するように構成されたレンズ保持部材であって、第１のガイド部材及び第２のガイド部材に保持され、第１のガイド部材及び第２のガイド部材に沿って移動可能に設けられるレンズ保持部材と、光軸に沿う方向の成分を有する力により、第１のガイド部材に対してレンズ保持部材をバイアスするように構成された第１のバイアス部材と、第２のガイド部材に対してレンズ保持部材をバイアスするように構成された第２のバイアス部材と、光軸に沿う方向の推力をレンズ保持部材に伝達するように構成された推力伝達部材とを備え、光軸に交わる面において、第１のガイド部材は第１のバイアス部材と推力伝達部材との間に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、鏡筒、レンズ装置、撮像装置、移動体及びシステムに関する。

特許文献１には、「レンズ駆動機構は、鏡枠の適所に設けられたマグネットにより鏡枠の移動方向と交差する方向にバイアス力を作用せしめる」と記載されている。特許文献２には、「磁石をレンズ保持部材に設け、該磁石に対向する磁性部材を該レンズ保持部材に対向する部材に設ける」と記載されている。特許文献３には、レンズ保持部材及びレンズ保持部材に固着した磁石により、レンズ保持部材及びガイドピンを特定方向に片寄せする構成が記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 実開平５－０９０４１８号公報
［特許文献２］ 特開平７－１７４９５２号公報
［特許文献３］ 特開平８－０７５９７４号公報

本発明の一態様において、鏡筒が提供される。鏡筒は、光軸に沿って設けられた第１のガイド部材を備えてよい。鏡筒は、光軸に沿って設けられた第２のガイド部材を備えてよい。鏡筒は、レンズを保持するように構成されたレンズ保持部材であって、第１のガイド部材及び第２のガイド部材に保持され、第１のガイド部材及び第２のガイド部材に沿って移動可能に設けられるレンズ保持部材を備えてよい。鏡筒は、光軸に沿う方向の成分を有する力により、第１のガイド部材に対してレンズ保持部材をバイアスするように構成された第１のバイアス部材を備えてよい。鏡筒は、第２のガイド部材に対してレンズ保持部材をバイアスするように構成された第２のバイアス部材を備えてよい。鏡筒は、光軸に沿う方向の推力をレンズ保持部材に伝達するように構成された推力伝達部材を備えてよい。光軸に交わる面において、第１のガイド部材は第１のバイアス部材と推力伝達部材との間に配置されてよい。

第１のバイアス部材は、弾性体を備えてよい。

第２のバイアス部材は、磁力によりレンズ保持部材を第２のガイド部材に対してバイアスするように構成されてよい。

第２のバイアス部材は、磁石を備えてよい。

第２のガイド部材は、磁性体で形成されてよい。磁石は、レンズ保持部材に固定されてよい。

第２のガイド部材の比透磁率は、第１のガイド部材の比透磁率より高くてよい。

第２のバイアス部材は、光軸に交わる面において、第１のガイド部材を中心とする回転方向の成分を持つ力により、第２のガイド部材に対してレンズ保持部材をバイアスしてよい。

推力伝達部材は、アクチュエータが発生した光軸に沿う方向の推力をレンズ保持部材に伝達するように構成されてよい。

第１のバイアス部材は、光軸に沿う第１の方向の成分を有する力により、第１のガイド部材に対してレンズ保持部材をバイアスするように構成されてよい。レンズ保持部材は、推力伝達部材から推力が伝達される第１部分及び第２部分を有してよい。推力伝達部材、第１部分及び第２部分は、第１の方向に沿って、第２部分、推力伝達部材、第１部分の順で設けられてよい。第１部分と第２部分との間の距離は、光軸に沿う方向の推力伝達部材の厚みより短くてよい。アクチュエータによって光軸に沿う方向の推力が発生していない場合に、レンズ保持部材は、第１の方向の成分を有する力により第２部分が推力伝達部材に接した状態となって光軸に沿う方向に位置決めされてよい。

アクチュエータによって第１の方向に沿う方向の推力が発生した場合に、推力伝達部材が第１部分と第２部分との間で第１の方向に変位することに応じて、第１のバイアス部材の第１の方向の成分を有する力によってレンズ保持部材が第１の方向に移動してよい。アクチュエータによって第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿う方向の推力が発生した場合に、レンズ保持部材は、第２部分が推力伝達部材に接した状態で、推力伝達部材から伝達される第２の方向に沿う方向の推力によって第２の方向に移動してよい。

本発明の一態様に係るレンズ装置は、上記の鏡筒を備えてよい。レンズ装置は、上記のレンズを備えてよい。

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記の鏡筒を備えてよい。撮像装置は、レンズを通過した光により撮像してよい。

本発明の一態様に係る移動体は、上記の撮像装置を備えて移動する移動体であってよい。

移動体は無人航空機であってよい。

本発明の一態様に係るシステムは、上記の撮像装置を備えてよい。システムは、撮像装置を変位可能に支持する支持機構を備えてよい。

本発明の一態様によれば、レンズ保持部材の振動を低減することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係るレンズ装置８の断面を示す。 レンズ装置８の光軸ＡＸに直交する第１の断面における断面透視図である。 レンズ装置８の光軸ＡＸに直交する第２の断面における断面透視図である。 レンズ保持部材３０にバネ１１０の収縮力が作用した状態を模式的に示す図である。 レンズ保持部材３０に磁石２１０の磁力が作用した状態を模式的に示す図である。 レンズ保持部材３０をｚ軸マイナス方向に移動させる場合を模式的に示す。 レンズ保持部材３０をｚ軸プラス方向に移動させる場合を模式的に示す。 対比例においてレンズ保持部材３０にＦｓのみが作用している場合を模式的に示す。 対比例においてレンズ保持部材３０をｚ軸プラス方向に移動させる場合を模式的に示す。 対比例においてレンズ保持部材３０をｚ軸マイナス方向に移動させる場合を模式的に示す。 レンズ装置８を備える無人航空機（ＵＡＶ）の一例を示す。 スタビライザの外観斜視図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

図１は、本実施形態に係るレンズ装置８の断面を示す。図１は、レンズ装置８の光軸ＡＸに直交する断面における断面透視図である。なお、図１は、鏡筒６が備える第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００を含むように切断した場合の断面透視図である。図２は、レンズ装置８の光軸ＡＸに直交する第１の断面における断面透視図である。図２は、被写体側から鏡筒６を見た場合の断面透視図である。図３は、レンズ装置８の光軸ＡＸに直交する第２の断面における断面透視図である。図３は、像側から鏡筒６を見た場合の断面透視図である。直交は、理想的な状態を説明するために使っている。しかしながら、設計や生産のばらつきによって直交でない状態もあり得る。このような場合には直交ではなく、交わる状態になる。

レンズ装置８は、レンズ鏡筒６と、第１レンズ群７０と、第２レンズ群８０と、第３レンズ群９０とを備える。第１レンズ群７０、第２レンズ群８０、及び第３レンズ群９０は、物体側から順に第１レンズ群７０、第２レンズ群８０、第３レンズ群９０の順で設けられる。第１レンズ群７０は、鏡筒６に対して固定されている。第２レンズ群８０及び第３レンズ群９０は、鏡筒６に対して光軸ＡＸ方向に移動可能である。第２レンズ群８０は、主としてズーミングを担うレンズ群である。第３レンズ群９０は、主としてフォーカシングを担うレンズ群である。

鏡筒６の構造及び機能等を説明する場合に、レンズ装置８の光軸ＡＸに沿う方向をｚ軸方向と定めて説明する場合がある。ｚ軸方向は、被写体光束がレンズ装置８に入射する方向に平行な方向である。被写体光束がレンズ装置８に向かって入射する方向をｚ軸マイナス方向と定め、その反対方向をｚ軸プラス方向と定める。つまり、ｚ軸プラス側は物体側に対応し、ｚ軸マイナス側は像側に対応する。また、記載が冗長になることを避けるために、ｚ軸に平行な方向やｚ軸に沿う方向のことを「ｚ軸方向」等と呼ぶ場合がある。

第２レンズ群８０は、物体側から順に、レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３を備える。鏡筒６は、レンズ保持部材３０と、第１のガイド部材１００と、第２のガイド部材２００と、ステッピングモータ３２０と、推力伝達部材３００と、バネ１１０と、磁石２１０と、ヨーク２２０とを備える。

ステッピングモータ３２０は、リードスクリュー３１０を有する。推力伝達部材３００はリードスクリュー３１０のネジ部と噛み合う。推力伝達部材３００は、例えばリードスクリュー３１０と噛み合うナットである。推力伝達部材３００は、ステッピングモータ３２０により生成されたｚ軸方向の推力をレンズ保持部材３０に伝達する。

ステッピングモータ３２０の駆動力によってリードスクリュー３１０が回転すると、推力伝達部材３００はｚ軸方向に沿って移動する。推力伝達部材３００は、リードスクリュー３１０の回転方向に応じて、ｚ軸プラス方向又はｚ軸マイナス方向に移動する。推力伝達部材３００は、ステッピングモータ３２０の駆動力によって生じるｚ軸方向の推力を、レンズ保持部材３０に伝達する。

レンズ保持部材３０は、第２レンズ群８０を保持する。レンズ保持部材３０は、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００に保持される。第１のガイド部材１００は、ｚ軸に沿って設けられる。第２のガイド部材２００は、ｚ軸方向に設けられる。レンズ保持部材３０は、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００に沿って移動可能である。なお、第１のガイド部材１００は、主としてレンズ保持部材３０の位置決め用のガイド軸として機能する。第２のガイド部材２００は、主として第１のガイド部材１００を中心とする回転止め用のガイド軸として機能する。

レンズ保持部材３０は、第１レンズ保持部材１０と、第２レンズ保持部材２０とを備える。第１レンズ保持部材１０及び第２レンズ保持部材２０は、レンズ保持部材３０として一体的に固定される。レンズ保持部材３０は、スリーブ３１と、溝３２と、バネ取付部３４と、収容部３３とを備える。スリーブ３１、溝３２、バネ取付部３４、及び収容部３３は、第１レンズ保持部材１０に設けられる。第１レンズ保持部材１０は、第１レンズ８１を保持する。第２レンズ保持部材２０は、第２レンズ８２及び第３レンズ８３を保持する。レンズ保持部材３０には、第１レンズ保持部材１０と第２レンズ保持部材２０との間に可変絞り装置８５が固定される。

第１のガイド部材１００は、スリーブ３１が有するｚ軸方向に延びる貫通孔に挿入される。溝３２はｚ軸方向に延伸する。第２のガイド部材２００は、ｚ軸方向に延びる溝３２に挿入される。レンズ保持部材３０は、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００に沿って、ｚ軸方向に移動可能である。

一方、レンズ保持部材３０のｚ軸方向以外の方向の運動は、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００によって規制される。例えば、レンズ保持部材３０のｚ軸周りの回転は、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００によって規制される。また、レンズ保持部材３０によって保持される第２レンズ群８０の光軸がｚ軸に対して傾く方向の運動も、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００によって規制される。

バネ１１０は、ｚ軸に沿う方向の収縮力が生じるようにｚ軸に沿って鏡筒６内に設けられる。バネ１１０のｚ軸マイナス側の一端は、レンズ保持部材３０のバネ取付部３４に取り付けられる。バネ１１０のｚ軸プラス側の一端は、鏡筒６内の固定された部位に取り付けられる。バネ１１０のｚ軸に沿う方向の収縮力は、バネ取付部３４を介してレンズ保持部材３０に伝達される。レンズ保持部材３０は、バネ１１０の収縮力によって、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００に沿ってｚ軸プラス方向に移動可能である。

推力伝達部材３００は、第１の面３０１と、第２の面３０２とを有する。第１の面３０１は、推力伝達部材３００のｚ軸プラス側の面である。第２の面３０２は、推力伝達部材３００のｚ軸マイナス側の面である。

収容部３３は、第１部分３６と、第２部分３７とを備える。推力伝達部材３００、第１部分３６及び第２部分３７は、ｚ軸プラス方向に、第２部分３７、推力伝達部材３００、第１部分３６の順で設けられる。すなわち、第１部分３６は、推力伝達部材３００よりｚ軸プラス側に位置する。第２部分３７は、推力伝達部材３００よりｚ軸マイナス側に位置する。ｚ軸方向において、推力伝達部材３００は、第１部分３６と第２部分３７との間に設けられる。第１部分３６は、推力伝達部材３００の第１の面３０１の一部を覆う。第２部分３７は、推力伝達部材３００の第２の面３０２の一部を覆う。したがって、第１部分３６及び第２部分３７には、推力伝達部材３００からｚ軸方向の推力が伝達され得る。

リードスクリューの回転によって推力伝達部材３００がｚ軸マイナス方向に移動すると、推力伝達部材３００は、第２の面３０２が第２部分３７に接触してｚ軸マイナス方向の推力をレンズ保持部材３０に伝達する。これにより、レンズ保持部材３０は、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００に沿ってｚ軸マイナス方向に移動する。リードスクリューの回転によって推力伝達部材３００がｚ軸プラス方向に移動すると、推力伝達部材３００は、第１の面３０１が第１部分３６に接触してｚ軸プラス方向の推力をレンズ保持部材３０に伝達する。

一般に、互いに嵌まり合って運動する機械要素の間には、機械要素の寸法公差、温度による収縮等を考慮して、隙間を設ける必要がある。例えば、レンズ保持部材３０のスリーブ３１と、第１のガイド部材１００との間には、隙間を設ける必要がある。同様に、レンズ保持部材３０の溝３２と第２のガイド部材２００との間にも、隙間を設ける必要がある。鏡筒６に振動が加わった場合、上述した隙間があることによって、レンズ保持部材３０に振動が生じる可能性がある。レンズ保持部材３０が振動すると、レンズ装置８を通過した被写体光によって形成される像に像揺れが生じる。

レンズ装置８においては、レンズ保持部材３０は、バネ１１０及び磁石２１０によってそれぞれ第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００に対して互いに異なる方向にバイアスされる。これにより、機械要素の隙間に起因するレンズ保持部材３０の振動が抑制される。

バネ１１０は、ｚ軸プラス方向の成分を有する力により、第１のガイド部材１００に対してレンズ保持部材３０をバイアスする。バネ１１０は、ｚ軸プラス方向の成分を有する力をレンズ保持部材３０の特定の部位に加えることによって、第１のガイド部材１００の延伸方向（ｚ軸方向）とは交差する特定の方向にレンズ保持部材３０を変位させる力がレンズ保持部材３０に作用する。これにより、レンズ保持部材３０は第１のガイド部材１００に対して一方向に押しつけられる。バネ１１０は、第１のバイアス部材の一例である。バネ１１０は弾性体の一例である。

磁石２１０は、第２のガイド部材２００に対してレンズ保持部材３０をバイアスする。磁石２１０は、磁力により第２のガイド部材２００に対してレンズ保持部材３０をバイアスする。磁石２１０から生じる磁力によって、第２のガイド部材２００の延伸方向（ｚ軸方向）とは交差する特定の方向にレンズ保持部材３０を変位させる力がレンズ保持部材３０に作用する。これにより、レンズ保持部材３０は第２のガイド部材２００に対して一方向に押しつけられる。

図３に示されるように、磁石２１０及びヨーク２２０は、レンズ保持部材３０に固定されている。磁石２１０及びヨーク２２０は、溝３２の近傍に固定されている。磁石２１０及びヨーク２２０と第２のガイド部材２００とは、第２のガイド部材２００の近傍に位置し、かつ、光軸を中心とする周方向において、第２のガイド部材２００とは異なる位置に位置する。磁石２１０及びヨーク２２０が、磁力により第２のガイド部材２００に引き付けられると、レンズ保持部材３０には、ｚ軸に直交する面において、第１のガイド部材１００を中心とする回転方向の成分を持つ力が作用する。このように、ｚ軸に直交する面においては、磁石２１０が発生する磁力により、レンズ保持部材３０を第２のガイド部材２００に対してバイアスすることができる。磁石２１０及びヨーク２２０は、第２のバイアス部材の一例である。

図２から図５を参照して、レンズ保持部材３０を第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００に対してバイアスすることによる振動の抑制機構を説明する。

図４は、レンズ保持部材３０にバネ１１０の収縮力が作用した状態を模式的に示す図である。図５は、レンズ保持部材３０に磁石２１０の磁力が作用した状態を模式的に示す図である。図４は、バネ１１０、レンズ保持部材３０、第１のガイド部材１００、及び推力伝達部材３００の概略的な位置関係を示しており、それらの部材が図４に示す形状や大きさを有することを意味していない。図５は、第２のガイド部材２００及びレンズ保持部材３０の溝３２の概略的な位置関係を示しており、それらの部材が図５に示す形状や大きさを有することを意味していない。

上述したように、ｚ軸方向以外のレンズ保持部材３０の運動は、第１のガイド部材１００及び第２のガイド部材２００によって規制される。図２に示すＬ１及び図３に示すＬ２は、第１のガイド部材１００と第２のガイド部材２００とを結ぶ線分を延長した線を表す。

図２及び図３に示されるように、バネ取付部３４は、Ｌ１及びＬ２のいずれの線上にも位置しない。また、推力伝達部材３００及び収容部３３は、Ｌ１及びＬ２のいずれの線上にお位置しない。図２及び図３に示されるように、説明の都合上、Ｌ１及びＬ２よりバネ１１０が設けられた側の領域を第１の領域６１と呼び、Ｌ１及びＬ２より推力伝達部材３００及び収容部３３が設けられた側の領域を第２の領域６２と呼ぶ。

バネ１１０に生じるｚ軸プラス方向の収縮力がバネ取付部３４を介してレンズ保持部材３０に作用すると、レンズ保持部材３０は、Ｌ１及びＬ２を含むｚ軸に平行な面に対してわずかに傾く。例えば図４には、バネ１１０の収縮力Ｆｓによってレンズ保持部材３０が傾いた状態が模式的に示されている。図４には、レンズ保持部材３０が傾く方向がＤ１で示されている。図４等に模式的に示されるように、例えばスリーブ３１のｚ軸プラス側は、第１の領域６１側が第１のガイド部材１００の特定の側に寄せられて第１のガイド部材１００と接触する。一方、スリーブ３１のｚ軸マイナス側は、第２の領域６２側が第１のガイド部材１００の特定の側に寄せられて第１のガイド部材１００と接触する。

第２のガイド部材２００は、磁性体で形成される。そのため、磁石２１０によりヨーク２２０から発生する磁場で生じる磁力により、ｚ軸に直交する面内において、溝３２のうち磁石２１０に近い側の部位が第２のガイド部材２００に引き寄せられる。例えば図５には、磁力Ｆｍによって溝３２の内面３５が第２のガイド部材２００に引き寄せられいる状態が示されている。このように、レンズ保持部材３０は、磁石２１０により生じる磁力Ｆｍによって、第２のガイド部材２００に対してバイアスされる。

なお、第２のガイド部材２００の比透磁率は、第１のガイド部材１００の比透磁率より高くてよい。第１のガイド部材１００は例えば第１のステンレス鋼で形成されてよい。第２のガイド部材２００は、第１のステンレス鋼より比透磁率が高い第２のステンレス鋼で形成されてよい。

上述したように、バネ１１０が第１のガイド部材１００に対してレンズ保持部材３０をバイアスすることによって、機械要素の隙間に起因してｚ軸方向に対して傾斜する方向にレンズ保持部材３０が振動することを抑制することができる。更に、磁石２１０及びヨーク２２０によって生じる磁力によって、ｚ軸に直交する面内においてレンズ保持部材３０が第２のガイド部材２００に対してバイアスされるので、機械要素の隙間に起因して第１のガイド部材１００を中心とする回転方向にレンズ保持部材３０が振動することを抑制することができる。また、レンズ保持部材３０がｚ軸方向から傾斜することによって推力伝達部材３００がリードスクリュー３１０のネジ部と強く噛み合うので、バックラッシュに起因してレンズ保持部材３０がｚ軸方向に振動することをより強く抑制することができる。

次に、レンズ保持部材３０をｚ軸プラス方向に移動する場合及びｚ軸マイナス方向に移動する場合の作用を、図４、図６及び図７を参照して説明する。まず、図４に示されるように、レンズ保持部材３０にＦｓのみが作用している状態では、レンズ保持部材３０は、ｚ軸に対してわずかに傾斜した状態で第１のガイド部材１００に対してバイアスされて静止し得る。

図６は、レンズ保持部材３０をｚ軸マイナス方向に移動させる場合を模式的に示す。レンズ保持部材３０をｚ軸マイナス方向に移動させる場合、ステッピングモータ３２０がリードスクリュー３１０を第１の向きに回転させることにより、推力伝達部材３００がｚ軸マイナス方向に変位する。このとき、推力伝達部材３００は、第２の面３０２が収容部３３の第２部分３７に接触した状態となり、ｚ軸マイナス方向の力Ｆ１をレンズ保持部材３０に加える。Ｆ１はバネ１１０の収縮力Ｆｓより大きい。そのため、レンズ保持部材３０は全体としてｚ軸マイナス方向に移動する。

図６に示されるように、バネ１１０によるｚ軸プラス方向の収縮力Ｆｓは、レンズ保持部材３０において第１の領域６１側に位置するバネ取付部３４に作用する。一方、ｚ軸マイナス方向の力Ｆ１は、レンズ保持部材３０において第２の領域６２側に位置する収容部３３（第１部分３６及び第２部分３７）に作用する。そのため、レンズ保持部材３０は、Ｄ１の向きに傾いた状態を維持したまま、ｚ軸マイナス方向に変位する。したがって、レンズ保持部材３０がｚ軸マイナス方向に移動する場合のレンズ保持部材３０の傾きは、レンズ保持部材３０が静止している場合の傾きと実質的に変わらない。

図７は、レンズ保持部材３０をｚ軸プラス方向に移動させる場合を模式的に示す。推力伝達部材３００は、ステッピングモータ３２０がリードスクリュー３１０を第２の向きに回転させることにより、ｚ軸プラス方向に変位する。収容部３３の第１部分３６と第２部分３７との間のｚ軸方向の距離は、ｚ軸方向の推力伝達部材３００の厚みより長い。そのため、レンズ保持部材３０が静止した状態で推力伝達部材３００がｚ軸プラス方向に変位すると、図７に示されるように推力伝達部材３００は収容部３３内においてレンズ保持部材３０に対して微小に変位する。例えば、図７に示されるように、ステッピングモータ３２０に１つの駆動パルスが供給された場合に、推力伝達部材３００は第１部分３６と第２部分３７との間で微小に変位する。推力伝達部材３００が第１部分３６と第２部分３７内で変位したことに応じて、レンズ保持部材３０はバネ１１０の収縮力Ｆｓによってｚ軸プラス方向に変位する。そのため、レンズ保持部材３０は、Ｄ１の向きに傾いた状態を維持したまま、ｚ軸プラス方向に移動する。したがって、レンズ保持部材３０がｚ軸プラス方向に移動する場合のレンズ保持部材３０の傾きは、レンズ保持部材３０が静止している場合の傾きと実質的に変わらない。

以上に説明したように、バネ取付部３４が第１の領域６１に位置し、推力伝達部材３００及び収容部３３が第２の領域６２に位置する。ステッピングモータ３２０によってｚ軸方向の推力が発生していない場合には、レンズ保持部材３０は、バネ１１０の収縮力によるｚ軸プラス方向の成分を有する力により、第２部分３７が推力伝達部材３００に接した状態となってｚ軸方向に位置決めされる。そして、ステッピングモータ３２０によってｚ軸プラス方向の推力が発生した場合に、推力伝達部材３００が第１部分３６と第２部分３７との間でｚ軸プラス方向に変位することに応じて、バネ１１０のｚ軸プラス方向の成分を有する力によってレンズ保持部材３０が第１の方向に移動する。一方、ステッピングモータ３２０によってｚ軸マイナス方向の推力が発生した場合に、レンズ保持部材３０は、第２部分３７が推力伝達部材３００に接した状態で、推力伝達部材３００から伝達されるｚ軸マイナス方向の推力によってｚ軸マイナス方向に移動する。そのため、レンズ保持部材３０をｚ軸プラス方向に移動する場合及びレンズ保持部材３０をｚ軸マイナス方向に移動する場合のいずれの場合においても、ｚ軸に対してレンズ保持部材３０が特定の方向にバイアスされた状態を維持しつつ、レンズ保持部材３０を移動させることができる。そのため、レンズ保持部材３０の移動方向を切り替える場合や、レンズ保持部材３０を静止状態からｚ軸方向に移動させようとする場合においても、レンズ保持部材３０の振動を抑制することができる。これにより、機械要素の隙間に起因する像揺れを抑制することができる。

図８、図９及び図１０は、鏡筒６の対比例として、バネ１１０の収縮力Ｆｓをレンズ保持部材３０の第２の領域６２側で作用させた形態を模式的に示す。図８は、図４に対応する対比例の模式図である。

図８に示されるように、レンズ保持部材３０にＦｓのみが作用している場合、レンズ保持部材３０は、ｚ軸に対してわずかに傾斜した状態で静止する。図８においては、レンズ保持部材３０が傾く方向をＤ２で示す。

図９は、レンズ保持部材３０をｚ軸プラス方向に移動させる場合を示す。推力伝達部材３００は、リードスクリュー３１０の第２の向きに回転させることにより、ｚ軸プラス方向に変位する。上述したように、推力伝達部材３００は、収容部３３内においてレンズ保持部材３０に対して、図９に示されるように微小に変位する。推力伝達部材３００が第１部分３６と第２部分３７内で変位したことに応じて、レンズ保持部材３０はバネ１１０の収縮力Ｆｓによってｚ軸プラス方向に変位する。そのため、レンズ保持部材３０は、Ｄ２の向きに傾いた状態を維持したまま、ｚ軸プラス方向に移動する。したがって、レンズ保持部材３０がｚ軸プラス方向に移動する場合のレンズ保持部材３０の傾きは、レンズ保持部材３０が静止している場合の傾きと実質的に変わらない。

図１０は、レンズ保持部材３０をｚ軸マイナス方向に移動させる場合を示す。ステッピングモータ３２０がリードスクリュー３１０を第１の向きに回転させることにより、推力伝達部材３００がｚ軸マイナス方向に変位する。このとき、推力伝達部材３００は、第２の面３０２が収容部３３の第２部分３７に接触した状態で、ｚ軸マイナス方向の力Ｆ１がレンズ保持部材３０に作用する。Ｆ１はバネ１１０の収縮力Ｆｓより大きい。そのため、ｚ軸に対するレンズ保持部材３０の傾きＤ３は、レンズ保持部材３０が静止している場合における傾きＤ２とは逆方向の傾きとなる。したがって、レンズ保持部材３０の移動方向を切り替える場合や、レンズ保持部材３０を静止状態からｚ軸マイナス方向に移動させようとする場合に、レンズ保持部材３０の傾きが変わってしまう。また、レンズ保持部材３０の移動方向を切り替える場合や、レンズ保持部材３０を静止状態からｚ軸マイナス方向に移動させようとする場合に、鏡筒６に加わる振動によって、レンズ保持部材３０が振動してしまう。

以上に説明したように、ｚ軸に直行する面において、第１のガイド部材１００は、バネ１１０と推力伝達部材３００との間に配置される。そのため、例えば図４、図６から図１０等に関連して説明したように、レンズ保持部材３０をｚ軸方向に沿って移動させる場合においても、機械要素の隙間に起因して生じるレンズ保持部材３０の振動を抑制することができる。

なお、鏡筒６においては、第１のガイド部材１００の近傍にバネ１１０が配置されている。バネ１１０は、鏡筒６内の固定部に対してバイアス力を付与することにより、レンズ保持部材３０を第１のガイド部材１００に対して傾ける引張りバネである。しかし、バネ１１０に代えて圧縮バネを用いる形態を採用できる。また、バネ１１０に代えて、磁石等の磁力によりバイアス力を付与する形態を採用できる。

鏡筒６においては、磁石２１０及びヨーク２２０が第２のガイド部材２００と引き合う磁力を発生する。第２のガイド部材２００を比透磁率の高い磁性体で形成する形態に代えて、鏡筒６内の他の部位に磁性体を設けることによって、磁石２１０及びヨーク２２０が第２のガイド部材２００に向かう方向の磁力を発生する形態を採用できる。ヨーク２２０を用いない形態を採用できる。また、磁石２１０及びヨーク２２０に代えて、バネ等の弾性体を用いることにより、第２のガイド部材２００に向かう方向のバイアス力をレンズ保持部材３０に付与する形態を採用できる。

磁石２１０としては、ネオジム磁石等の永久磁石を適用できる。磁石としては、ネオジム磁石に限らず、任意の材料で形成された磁石を適用できる。なお、磁石は、電磁石を含む概念である。

鏡筒６において、レンズ保持部材３０は、主として変倍を担う第２レンズ群８０を保持するレンズ保持部材である。レンズ保持部材３０に関連して説明したバイアス機構を、主としてフォーカシングを担うレンズ群を保持するレンズ保持部材に適用してよい。

ステッピングモータ３２０は、アクチュエータの一例である。アクチュエータとしてステッピングモータ以外の駆動装置を適用する形態を採用できる。なお、アクチュエータ以外の駆動力を用いてレンズ保持部材３０を駆動する形態を採用できる。例えば、レンズ保持部材３０の駆動力をズームリング等の操作部材を通じて利用者から受け取る形態を採用できる。

以上において、レンズ装置８は、レンズ交換式の撮像装置に装着される交換レンズであってよい。レンズ装置８は、レンズ非交換式の撮像装置が備えるレンズ装置であってよい。

図１１は、レンズ装置８を備える無人航空機（ＵＡＶ）の一例を示す。ＵＡＶは移動体の一例である。ＵＡＶ１０００は、ＵＡＶ本体１０２０と、ジンバル１０３０と、複数の撮像装置１０６０と、レンズ装置８を備える撮像装置９を備えてよい。ＵＡＶ１０００は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。ＵＡＶ１０００は撮像装置を備えるシステムの一例である。

ＵＡＶ本体１０２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体１０２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０００を飛行させる。ＵＡＶ本体１０２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０００を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０００は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像装置９は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル１０３０は、撮像装置９を回転可能に支持する。ジンバル１０３０は、撮像装置９を変位可能に支持する支持機構の一例である。例えば、ジンバル１０３０は、撮像装置９を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル１０３０は、撮像装置９を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル１０３０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置９を回転させることで、撮像装置９の姿勢を変更してよい。

複数の撮像装置１０６０は、ＵＡＶ１０００の飛行を制御するためにＵＡＶ１０００の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置１０６０が、ＵＡＶ１０００の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置１０６０が、ＵＡＶ１０００の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置１０６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置１０６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置１０６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０００の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０００が備える撮像装置１０６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０００は、少なくとも１つの撮像装置１０６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０００は、ＵＡＶ１０００の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置１０６０を備えてもよい。撮像装置１０６０で設定できる画角は、撮像装置９で設定できる画角より広くてよい。撮像装置１０６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

遠隔操作装置１６００は、ＵＡＶ１０００と通信して、ＵＡＶ１０００を遠隔操作する。遠隔操作装置１６００は、ＵＡＶ１０００と無線で通信してよい。遠隔操作装置１６００は、ＵＡＶ１０００に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転等のＵＡＶ１０００の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０００の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０００が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０００は、遠隔操作装置１６００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０００を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０００は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０００は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０００の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

図１２は、スタビライザの一例を示す外観斜視図である。スタビライザ３０００は、移動体の他の一例である。スタビライザ３０００が備えるカメラユニット３０１３は、レンズ装置８と同様の構成のレンズ装置を備えてよい。スタイライザは撮像装置を備えるシステムの一例である。

スタビライザ３０００は、カメラユニット３０１３、ジンバル３０２０、及び持ち手部３００３を備える。ジンバル３０２０は、カメラユニット３０１３を回転可能に支持する。ジンバル３０２０は、パン軸３００９、ロール軸３０１０、及びチルト軸３０１１を有する。ジンバル３０２０は、パン軸３００９、ロール軸３０１０、及びチルト軸３０１１を中心に、カメラユニット３０１３を回転可能に支持する。ジンバル３０２０は、支持機構の一例である。

カメラユニット３０１３は、撮像装置の一例である。カメラユニット３０１３は、メモリを挿入するためのスロット３０１４を有する。ジンバル３０２０は、ホルダ３００７を介して持ち手部３００３に固定される。

持ち手部３００３は、ジンバル３０２０、カメラユニット３０１３を操作するための各種ボタンを有する。持ち手部３００３は、シャッターボタン３００４、録画ボタン３００５、及び操作ボタン３００６を含む。シャッターボタン３００４が押下されることで、カメラユニット３０１３により静止画を記録することができる。録画ボタン３００５が押下されることで、カメラユニット３０１３により動画を記録することができる。

デバイスホルダ３００１が持ち手部３００３に固定されている。デバイスホルダ３００１は、スマートフォンなどのモバイルデバイス３００２を保持する。モバイルデバイス３００２は、ＷｉＦｉなどの無線ネットワークを介してスタビライザ３０００と通信可能に接続される。これにより、カメラユニット３０１３により撮像された画像をモバイルデバイス３００２の画面に表示させることができる。

スタビライザ３０００においても、カメラユニット３０１３が上記の実施形態に係るレンズ系を備えてよい。

一般に、ＵＡＶやスタビライザ等の機器においては、機器の重量を低減するために、鏡筒を小型化することが望まれている。そのため、レンズ系も小型化することが望まれている。レンズ系を小型化することにより、レンズの敏感度が高まる。レンズの敏感度が高まると、微小なレンズ位置変化が、撮像画像や動画に大きな影響を与える。そのため、レンズの位置精度を向上させる必要がある。

上述したように、鏡筒内のレンズ保持部材が光軸方向以外の方向に振動することで、撮影画像や動画が揺れる像揺れ現象が生じる。例えば鏡筒内でレンズ保持枠を光軸方向に移動させる場合に、ガイド部材とレンズ保持部材との接触が不安定になり、ガタの中で可動レンズ枠が移動することが一つの原因である。また、レンズ保持枠を移動していない場合でも、撮像装置の姿勢を変えることでガイド部材との間のガタによってレンズ保持部材が変位してしまう。特にＵＡＶは回転翼等の推進機構により飛行するため、その推進機構を駆動させるための振動が常に鏡筒に加わり続ける。つまり、特にＵＡＶ用の鏡筒においては、上記のようにレンズ保持部材を移動する場合や撮像装置の姿勢を変える場合以外に、ＵＡＶが静止している場合にも常に鏡筒に振動が加わり、レンズ保持部材が振動してしまう。

これに対し、上述した特許文献１に記載の構成によれば、ガイド軸のガタしか抑制できず、ガイド軸を回転中心とした可動レンズ枠の振動を抑えることができない。特許文献２に記載の構成によれば、ガイドピンとレンズ保持部材との間の摺動負荷を低減するために潤滑剤を塗布することによって磁力による摩擦力が減少する。そのため、レンズ保持部材が光軸方向に動き易くなり、光軸方向の振動によって像揺れが発生し易くなる。特許文献３に記載の構成によれば、レンズ保持枠を２つのガイド軸に対して特定方向に片寄せしているだけなので、２つのガイド軸を結ぶ線分を回転中心としてレンズ保持枠が振動するので、像揺れが発生し易い。ＵＡＶやスタビライザ等の機器用の鏡筒は、機器自体の姿勢とジンバルによる鏡筒の向きとの組み合わせによって、任意の姿勢になる場合が多い。特にＵＡＶにおいては鏡筒に加わる回転翼の振動も多方向の成分を持つ。したがって、上記の特許文献に記載の構成における課題は、ＵＡＶやスタビライザ等の機器用の鏡筒において特に顕著となる。これに対し、上述した鏡筒６によれば、レンズ保持部材の振動をより抑制することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

６ 鏡筒
８ レンズ装置
９ 撮像装置
１０ 第１レンズ保持部材
２０ 第２レンズ保持部材
３０ レンズ保持部材
３１ スリーブ
３２ 溝
３３ 収容部
３４ バネ取付部
３５ 内面
３６ 第１部分
３７ 第２部分
６１ 第１の領域
６２ 第２の領域
７０ 第１レンズ群
８０ 第２レンズ群
８１ レンズ
８２ 第２レンズ
８３ 第３レンズ
８５ 可変絞り装置
９０ 第３レンズ群
１００ 第１のガイド部材
１１０ バネ
２００ 第２のガイド部材
２１０ 磁石
２２０ ヨーク
３００ 推力伝達部材
３０１ 第１の面
３０２ 第２の面
３１０ リードスクリュー
３２０ ステッピングモータ
１０００ ＵＡＶ
１０２０ ＵＡＶ本体
１０３０ ジンバル
１０６０ 撮像装置
１６００ 遠隔操作装置
３０００ スタビライザ
３００１ デバイスホルダ
３００２ モバイルデバイス
３００３ 持ち手部
３００４ シャッターボタン
３００５ 録画ボタン
３００６ 操作ボタン
３００７ ホルダ
３００９ パン軸
３０１０ ロール軸
３０１１ チルト軸
３０１３ カメラユニット
３０１４ スロット
３０２０ ジンバル

第１のバイアス部材は、光軸に沿う第１の方向の成分を有する力により、第１のガイド部材に対してレンズ保持部材をバイアスするように構成されてよい。レンズ保持部材は、推力伝達部材から推力が伝達される第１部分及び第２部分を有してよい。推力伝達部材、第１部分及び第２部分は、第１の方向に沿って、第２部分、推力伝達部材、第１部分の順で設けられてよい。第１部分と第２部分との間の距離は、光軸に沿う方向の推力伝達部材の厚みより長くてよい。アクチュエータによって光軸に沿う方向の推力が発生していない場合に、レンズ保持部材は、第１の方向の成分を有する力により第２部分が推力伝達部材に接した状態となって光軸に沿う方向に位置決めされてよい。

Claims (15)

1. 光軸に沿って設けられた第１のガイド部材と、
   前記光軸に沿って設けられた第２のガイド部材と、
   レンズを保持するように構成されたレンズ保持部材であって、前記第１のガイド部材及び前記第２のガイド部材に保持され、前記第１のガイド部材及び前記第２のガイド部材に沿って移動可能に設けられるレンズ保持部材と、
   前記光軸に沿う方向の成分を有する力により、前記第１のガイド部材に対して前記レンズ保持部材をバイアスするように構成された第１のバイアス部材と、
   前記第２のガイド部材に対して前記レンズ保持部材をバイアスするように構成された第２のバイアス部材と
   前記光軸に沿う方向の推力を前記レンズ保持部材に伝達するように構成された推力伝達部材と
   を備え、
   前記光軸に交わる面において、前記第１のガイド部材は前記第１のバイアス部材と前記推力伝達部材との間に配置される
   鏡筒。
2. 前記第１のバイアス部材は、弾性体を備える
   請求項１に記載の鏡筒。
3. 前記第２のバイアス部材は、磁力により前記レンズ保持部材を前記第２のガイド部材に対してバイアスするように構成される
   請求項２に記載の鏡筒。
4. 前記第２のバイアス部材は、磁石を備える
   請求項３に記載の鏡筒。
5. 前記第２のガイド部材は、磁性体で形成され、
   前記磁石は、前記レンズ保持部材に固定される
   請求項４に記載の鏡筒。
6. 前記第２のガイド部材の比透磁率は、前記第１のガイド部材の比透磁率より高い
   請求項５に記載の鏡筒。
7. 前記第２のバイアス部材は、前記光軸に交わる面において、前記第１のガイド部材を中心とする回転方向の成分を持つ力により、前記第２のガイド部材に対して前記レンズ保持部材をバイアスする
   請求項１又は２に記載の鏡筒。
8. 前記推力伝達部材は、アクチュエータが発生した前記光軸に沿う方向の推力を前記レンズ保持部材に伝達するように構成される
   請求項１又は２に記載の鏡筒。
9. 前記第１のバイアス部材は、前記光軸に沿う第１の方向の成分を有する力により、前記第１のガイド部材に対して前記レンズ保持部材をバイアスするように構成され、
   前記レンズ保持部材は、前記推力伝達部材から前記推力が伝達される第１部分及び第２部分を有し、
   前記推力伝達部材、前記第１部分及び前記第２部分は、前記第１の方向に沿って、前記第２部分、前記推力伝達部材、前記第１部分の順で設けられ、
   前記第１部分と前記第２部分との間の距離は、前記光軸に沿う方向の前記推力伝達部材の厚みより短く、
   前記アクチュエータによって前記光軸に沿う方向の推力が発生していない場合に、前記レンズ保持部材は、前記第１の方向の成分を有する力により前記第２部分が前記推力伝達部材に接した状態となって前記光軸に沿う方向に位置決めされる
   請求項８に記載の鏡筒。
10. 前記アクチュエータによって前記第１の方向に沿う方向の推力が発生した場合に、前記推力伝達部材が前記第１部分と前記第２部分との間で前記第１の方向に変位することに応じて、前記第１のバイアス部材の前記第１の方向の成分を有する力によって前記レンズ保持部材が前記第１の方向に移動し、
    前記アクチュエータによって前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿う方向の推力が発生した場合に、前記レンズ保持部材は、前記第２部分が前記推力伝達部材に接した状態で、前記推力伝達部材から伝達される前記第２の方向に沿う方向の推力によって前記第２の方向に移動する
    請求項９に記載の鏡筒。
11. 請求項１又は２に記載の鏡筒と、
    前記レンズと
    を備えるレンズ装置。
12. 請求項１又は２に記載の鏡筒を備え、
    前記レンズを通過した光により撮像する
    撮像装置。
13. 請求項１２に記載の撮像装置を備えて移動する移動体。
14. 前記移動体は無人航空機である
    請求項１３に記載の移動体。
15. 請求項１２に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置を変位可能に支持する支持機構と
    を備えるシステム。

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