JP2023043019A - レンズ装置、撮像装置、およびレンズ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】、例えば、光学性能の点で有利なレンズ装置を提供する。【解決手段】レンズ装置（１００）は、レンズ群（８）を保持し、カムフォロア（１２）を有する移動筒（９）と、カムフォロアが係合するカム（６ａ）が形成されたカム筒（６）と、カム筒が嵌合する固定筒（１）と、光軸の方向に沿って延び、カムフォロアが係合する第１の直進案内（７ｄ）が形成された直進案内部材（７）と、固定筒と直進案内部材との相対位置を調整可能な調整部（７ｅ、７ｆ、１４）とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ装置、撮像装置、およびレンズ装置の製造方法に関する。

固定筒の内側で回転筒を回転することで、それらにそれぞれ設けられた直進案内（ガイド）およびカムに係合する複数のカムフォロアを備えた移動鏡筒が進退するレンズ装置が知られている。しかし、このようなレンズ装置では、固定筒と回転筒との間の嵌合ガタと、カムフォロアと直進案内またはカムとの間のガタとが存在する。固定筒に対する回転筒の偏芯（偏心）状態が嵌合ガタ内で変化すると、直進案内とカムとの重なる位置が各カムフォロワで異なり、移動群の姿勢に変化が生じうる。また、カムフォロアと直進案内およびカムとの間にガタが存在すると、カムフォロアが直進案内およびカムに対して変位し、移動群の姿勢に変化が生じうる。

特許文献１には、固定筒と回転筒との間に偏芯リングを設け、固定筒の中心軸と回転筒の中心軸とを一致させるレンズ鏡筒が開示されている。

特開２０１１－２０３４６６号公報

特許文献１に開示されたレンズ鏡筒では、固定筒と回転筒との間の嵌合ガタに起因する光学性能の変化は低減することができる。しかし、カムフォロアと直進案内およびカムとの間のガタに起因する光学性能の変化は低減することができない。

本発明は、例えば、光学性能の点で有利なレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ装置は、レンズ群を保持し、カムフォロアを有する移動筒と、前記カムフォロアが係合するカムが形成されたカム筒と、前記カム筒が嵌合する固定筒と、光軸の方向に沿って延び、前記カムフォロアが係合する第１の直進案内が形成された直進案内部材と、前記固定筒と前記直進案内部材との相対位置を調整可能な調整部とを有する。

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、例えば、光学性能の点で有利なレンズ装置を提供することができる。

第１の実施形態におけるレンズ装置の部分断面図である。 第１の実施形態におけるレンズ装置の要部側面図である。 第１の実施形態における第１のカムフォロアの位置変化の説明図である。 第１の実施形態における第１のカムフォロアの位置変化の説明図である。 第１の実施形態における光学性能の変化を抑制する調整方法の説明図である。 第１の実施形態における光学性能の変化を抑制する調整方法の説明図である。 第２の実施形態におけるレンズ装置の部分断面図である。 各実施形態における撮像装置の概略図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態におけるレンズ装置１００を説明する。図１は、レンズ装置１００の部分断面図である。図２は、レンズ装置１００の要部側面図であり、固定筒１よりも外周側の構造を全て省略し、直進案内部材７を示している。各図において、左側が被写体側、右側が撮像面側である。

レンズ装置１００は、不図示のマウントが固定筒１に固定され、固定筒１の被写体側にはカム筒押さえリング２が固定されている。固定筒１の外周部にはフォーカス操作リング３およびズーム操作リング４が嵌合し、光軸回りに滑らかに回動可能な状態に保持される。フォーカス操作リング３は、不図示の連結ピンを介して不図示のオスヘリコイドに伝達され、不図示のオスヘリコイドに保持された焦点調節光学系である不図示の光学素子の光軸Ｘ－Ｘ方向の移動に変換される。

指標線環５は、フォーカス操作リング３とズーム操作リング４との間に固定され、フォーカス操作リング３の光軸Ｘ－Ｘ方向の位置を規制する。指標線環５の外周部には、フォーカス操作リング３に刻印されたフォーカス指標に相対する指標線が配設されている。固定筒１には、溝１ａ、１ｂ、１ｃが、被写体側から見て頂点位置を溝１ａとして、時計周り方向に溝１ｂ、１ｃ（図５および図６参照）と１２０度等分に設けられている。

直進案内部材７（７ａ、７ｂ、７ｃ）は、光軸方向に延在し、一本の直進ガイド溝（第１の直進案内）７ｄを有する。直進案内部材７は、被写体側から見て頂点位置を直進案内部材７ａとして、時計周り方向に直進案内部材７ｂ、７ｃ（図５および図６参照）とし、溝１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ固定される。固定筒１には、第１のカムフォロア１２は係合せず第２のカムフォロア１３が係合する直進ガイド溝（第２の直進案内）１ｄが、溝１ａ、１ｂ、１ｃの中心に位置するように形成されている。

固定筒１の内側には、カム筒６が固定筒１に対して嵌合している。カム筒６は、カム筒押さえリング２により光軸Ｘ－Ｘ方向の位置が規制され、固定筒１に対して回動可能に保持されている。カム筒６の周方向には、３本のカム（カム溝）６ａおよび３本のカム（カム溝）６ｂが形成されている。カム筒６の内側には、変倍光学系である第１の光学素子（レンズ群）８を保持する第１の移動筒（移動筒）９、および第２の光学素子１０を保持する第２の移動筒１１が配置されている。

第１のカムフォロア（カムフォロア）１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、被写体側から見て頂点位置を第１のカムフォロア１２ａとして、時計周り方向に第１のカムフォロア１２ｂ、１２ｃとし、第１の移動筒９の外周部に固定される。第１のカムフォロア１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、直進ガイド溝７ｄおよびカム６ａに摺動可能に係合している。

第２のカムフォロア１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）は、被写体側から見て頂点位置を第２のカムフォロア１３ａとして、時計周り方向に第２のカムフォロア１３ｂ、１３ｃとし、第１の移動筒９の外周部に固定される。第２のカムフォロア１３は、第１のカムフォロア１２とは高さが異なり、直進ガイド溝１ｄおよびカム６ｂに摺動可能に係合している。

また、カム筒６に固定された不図示の連結ピンは、ズーム操作リング４の不図示の係合穴に係合している。ズーム操作リング４には、ズーム指標が刻印されており、固定筒１の外周部にはズーム指標に相対する指標線が配設されている。

溝１ａ、１ｂ、１ｃの両端には直進案内部材７を固定するための固定用のネジ穴が設けられている。直進案内部材７は、直進案内部材７の両端に設けられた長穴７ｅを介して、第１のネジ（固定部材）１４で溝１ａ、１ｂ、１ｃに固定される。直進案内部材７は、光軸Ｘ－Ｘ方向に溝１ａ、１ｂ、１ｃに嵌合し規制され、周方向には隙間が設けられている。また、直進案内部材７の両端には第１の調整穴（開口）７ｆが設けられている。そして、径方向から第１の調整穴７ｆとカム筒押さえリング２に設けられた第２の調整穴２ａに不図示の工具を挿入し、固定筒１に対して図２中の矢印Ｂの方向（周方向）に直進案内部材７の位置を調整する。

以上の構成により、所定の焦点距離となるようにズーム操作リング４を回転操作すると、不図示の連結ピンを介して固定筒１に嵌合するカム筒６が光軸周りに回転し、直進ガイド溝７ｄとカム６ａとが重なる位置に第１のカムフォロア１２が移動する。同様に、直進ガイド溝１ｄとカム６ｂとが重なる位置に第２のカムフォロア１３が移動する。その結果、第１の光学素子８および第２の光学素子１０の位置を光軸Ｘ－Ｘ方向に連続的に変更することができる。

ここで、図３および図４を参照して、部品間のガタによる第１のカムフォロア１２の動き方について説明する。なお、動き方の一例の説明とするため、図３および図４では、第１のカムフォロア１２ａ、１２ｂ、１２ｃを第１のカムフォロア１２と表記している。

図３は、固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタによる第１のカムフォロアの位置変化の説明図である。図３では、固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタによりカム筒６が偏心することで、直進ガイド溝７ｄとカム６ａの位置関係が変化したときに第１のカムフォロア１２が光軸Ｘ－Ｘ方向に移動する様子を示している。ここで、第１のカムフォロア１２と直進ガイド溝７ｄまたはカム６ａとの間のガタは無く、固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタが存在するものとする。このとき、固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタの分だけ固定筒１に対してカム筒６が自重により偏芯する。

図３では、カム筒６の偏芯によるカム６ａと第１のカムフォロア１２の動きとして、ガタが０のときの設計位置を二点鎖線、カム筒６の偏芯後の位置を実線でそれぞれ示している。ここで、カム６ａは矢印Ｃの方向に偏芯する。カム６ａが偏芯すると、第１のカムフォロア１２も矢印Ｃの方向へ移動しようとするが、直進ガイド溝７ｄにより矢印Ｃの方向への移動は規制される。よって、第１のカムフォロア１２は、カム６ａに沿って矢印Ｄの方向に移動する。

次に、図４を参照して、第１のカムフォロア１２と直進ガイド溝７ｄまたはカム６ａとの間のガタに起因する光学性能の変化について説明する。図４は、第１のカムフォロア１２と、直進ガイド溝７ｄまたはカム６ａとの当たり方による第１のカムフォロア１２の位置変化の説明図である。図４では、第１のカムフォロア１２と直進ガイド溝７ｄまたはカム６ａとのガタの分だけ、カム６ａに対して第１のカムフォロア１２の当たる位置が変化する様子を示している。ここで、固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタは無く、第１のカムフォロア１２と直進ガイド溝７ｄまたはカム６ａとの間のガタが存在する。

固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタが０のとき、カム筒６は偏芯しないため、カム６ａの位置は変化しない。図４では、第１のカムフォロア１２の動きとして、ガタが０の設計値の第１のカムフォロア１２を二点鎖線で示し、設計値よりも径が小さくガタが生じる第１のカムフォロア１２を実線で示している。第１のカムフォロア１２は、第１の移動筒９の重心によるモーメントでカム６ａの被写体側に押し付けられているため、カム６ａは図４に示されるように矢印Ｅの方向に移動する。

次に、図５および図６を参照して、固定筒１とカム筒６との間のガタ、および第１のカムフォロア１２と直進ガイド溝７ｄまたはカム６ａの間のガタのそれぞれに起因する光学性能の変化の両方を抑制するための調整方法の一例を説明する。

図５（ａ）～（ｃ）は、光学性能の変化を抑制する調整方法の説明図である。図５（ａ）は、直進案内部材７を位置調整する前の、図１中の矢印Ａの方向から見た第１の移動筒９を示している。図５（ａ）において、矢印Ｆは第１のカムフォロア１２ｂの軸方向を示し、矢印Ｇは第１のカムフォロア１２ｃの軸方向を示している。図５（ｂ）、（ｃ）は、矢印Ｆ、Ｇの方向から見た第１のカムフォロア１２ｂ、１２ｃの拡大図を示している。図５（ｂ）、（ｃ）中の点線の円は、理想的な第１のカムフォロア１２の位置を示している。

実際には、固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタの分だけカム筒６が自重方向に移動し、直進ガイド溝７ｄとカム６ａとの重なる位置がずれる。また、第１のカムフォロア１２と直進ガイド溝７ｄまたはカム６ａとの間のガタにより、第１のカムフォロア１２は自重方向に移動する。つまり、図５（ａ）に示されるように第１のカムフォロア１２ｂは被写体側へ、図５（ｃ）に示されるように第１のカムフォロア１２ｃは撮像面側へずれた位置で保持されるため、第１の移動筒９全体として姿勢変化が生じる。

次に、図６（ａ）～（ｃ）を参照して、第１の移動筒９の姿勢の調整方法について説明する。図６（ａ）は、直進案内部材７を調整した後の図１中の矢印Ａの方向から見た第１の移動筒９を示している。図６（ａ）において、矢印Ｆは第１のカムフォロア１２ｂの軸方向を示し、矢印Ｇは第１のカムフォロア１２ｃの軸方向を示している。図６（ｂ）、（ｃ）は、矢印Ｆ、Ｇの方向から見た第１のカムフォロア１２ｂ、１２ｃの拡大図を示している。図６（ｂ）、（ｃ）中の点線の円は、理想的な第１のカムフォロア１２の位置を示す。

ここで、理想的な位置からずれている第１のカムフォロア１２が係合している直進案内部材７ｂを、図６（ａ）に示されるように矢印Ｈ、Ｉの方向へ移動させる。第１のカムフォロア１２ｂ、１２ｃはカム６ａに沿って矢印Ｊ、Ｋの方向に移動し、第１のカムフォロア１２ｂ、１２ｃの中心と理想的な第１のカムフォロア１２の中心とが略一致する。

このように、部品間のガタによる第１のカムフォロア１２の移動に対して直進案内部材７の位置調整を行うことで、第１のカムフォロア１２を理想的な位置とすることができる。このため、光学性能の変化を抑制することが可能となる。第１のカムフォロア１２の移動方向は、第１のカムフォロア１２の位相、レンズ装置の重心位置や姿勢などの条件に応じて異なり、第１のカムフォロア１２ごとに直進案内部材７の調整方向および調整量を変更することで種々の組み合わせに対応可能である。

また、第１の移動筒９に固定された第１のカムフォロア１２とは高さの異なる第２のカムフォロア１３を、第２の移動筒１１に固定する。これにより、第２の移動筒１１は、第２のカムフォロア１３とカム６ａと直進ガイド溝１ｄによって姿勢が決定される。このため、第２の移動筒１１の姿勢には影響を与えずに、第１の移動筒９の姿勢を調整することができる。また、第１の移動筒９の２箇所に第１のカムフォロア１２を固定し、１箇所には第２のカムフォロア１３を固定することで、直進案内部材７の位置調整によって移動しない第２のカムフォロア１３を基準に調整可能とし、調整作業を容易にすることができる。

なお本実施形態では、固定筒１の内周面にカム筒６が嵌合し回動するように構成されているが、これに限定されるものではなく、固定筒１の外周面にカム筒６が嵌合し回動するように構成しても良い。また本実施形態は、ズーミング光学系に適用されているが、これに限定されるものではなく、フォーカス光学系にも適用可能である。また本実施形態では、第１の移動筒９に第１のカムフォロア１２を、第２の移動筒１１に第２のカムフォロア１３をそれぞれ固定しているが、調整対象となる光学素子の光学性能の変化の大きさ等に応じて組み合わせを変更しても良い。

（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態におけるレンズ装置１００ａについて説明する。図７は、レンズ装置１００ａの部分断面図であり、直進案内部材（直進案内部）２７を示している。なお本実施形態では、説明を簡単にするために、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、相違する点のみを説明する。

本実施形態の直進案内部材２７は、全ての直進ガイド溝７ｄを有する一体の筒状の部品であり、第１のカムフォロア１２の軸方向に偏芯調整を行うためのセットビス（ビス）１５が設けられている。また直進案内部材２７は、カム筒押さえリング２に第２のネジ１６により固定されている。セットビス１５は、第１のカムフォロア１２ａ、１２ｂ、１２ｃと同じ位相と、その１８０度反対側に全部で６箇所設けられている。なお、本実施形態におけるその他の形状、およびズーミング動作は、第１の実施形態と同様である。

セットビス１５を操作することで、直進案内部材２７は、固定筒２１に対して第１のカムフォロア１２の軸方向に移動する。このとき、調整するセットビス１５と同じ位相の第１のカムフォロア１２は、周方向の位置が変化しない。このため、調整するセットビス１５と同じ位相の第１のカムフォロア１２は、調整するセットビス１５とは別の位相の第１のカムフォロア１２に対する基準とすることができる。なお、他の第１のカムフォロア１２は、直進案内部材２７の移動により案内溝との位置関係が変化し、カム６ａの傾きに応じて移動する。

このように、直進案内部材２７の調整方向を第１のカムフォロア１２の軸方向に指定することで、一度の調整作業で二つの第１のカムフォロア１２と案内溝の関係を変えることができる。第１の移動筒９の姿勢に応じて直進案内部材２７の位置調整を行うことで、固定筒１とカム筒６との間の嵌合ガタ、および第１のカムフォロア１２と案内溝の間のガタに起因する光学性能の変化の両方を抑制することが可能となる。

なお本実施形態では、固定筒２１の内周面にカム筒６が嵌合し回動するように構成されているが、これに限定されるものではなく、固定筒２１の外周面にカム筒６が嵌合し回動するように構成しても良い。また本実施形態は、ズーミング光学系に適用されるが、これに限定されるものではなく、フォーカス光学系にも適用可能である。また本実施形態では、第１のカムフォロア１２を軸方向に調整するが、第１のカムフォロア１２の位相や第１の移動筒９の重心位置に応じて自重方向に調整しても良い。

各実施形態において、レンズ装置は、カム６ａが形成されたカム筒６と、光軸の方向に沿って延び、カムフォロアが係合する第１の直進案内（直進ガイド溝７ｄ）が形成された直進案内部材７と、固定筒と直進案内部材との相対位置を調整可能な調整部とを有する。

好ましくは、カム筒が光軸の周りに回転することにより光軸の方向において移動筒（第１の移動筒９）が移動する。また好ましくは、調整部は、固定筒と直進案内部材との相対位置を光軸の周りの方向において調整可能である。

好ましくは、調整部は、直進案内部材に長穴７ｅが形成され、長穴を介して直進案内部材を固定筒に固定する固定部材（第１のネジ１４）を含む。より好ましくは、調整部は、固定筒に対する直進案内部材の位置を調整するための開口（第１の調整穴７ｆ）が形成されている。

好ましくは、調整部は、直進案内部材をカムフォロアの軸の方向に移動させて固定筒に対する直進案内部材の偏芯調整が可能である。より好ましくは、調整部は、偏芯調整を行うためのビス（セットビス１５）を含む。

また各実施形態において、レンズ装置の製造方法は、移動筒とカム筒と固定筒とを組み立てるステップと、カムと第１の直進案内との相対位置を調整するステップとを有する。

各実施形態によれば、例えば、固定筒とカム筒との間の嵌合ガタおよびカムフォロアと案内溝との間のガタの両方に起因する光学性能の変化を抑制する点で有利なレンズ装置、撮像装置、およびレンズ装置の製造方法を提供することができる。

また、図８に示されるように、各実施形態のレンズ装置１００（１００ａ）と、レンズ装置１００により形成された像を撮る撮像素子２０１を含むカメラ装置（撮像装置本体）２００とを有する撮像装置３００を構成することができる。これにより、各実施形態の効果を奏する撮像装置３００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。

１ 固定筒
６ カム筒
６ａ カム
７ 直進案内部材
７ｄ 直進ガイド溝（第１の直進案内）
８ 第１の光学素子（レンズ群）
９ 第１の移動筒（移動筒）
１２ 第１のカムフォロア（カムフォロア）
１００ レンズ装置

Claims (11)

1. レンズ群を保持し、カムフォロアを有する移動筒と、
   前記カムフォロアが係合するカムが形成されたカム筒と、
   前記カム筒が嵌合する固定筒と、
   光軸の方向に沿って延び、前記カムフォロアが係合する第１の直進案内が形成された直進案内部材と、
   前記固定筒と前記直進案内部材との相対位置を調整可能な調整部とを有することを特徴とするレンズ装置。
2. 前記カム筒が前記光軸の周りに回転することにより前記光軸の方向において前記移動筒が移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記固定筒は、第２の直進案内が形成され、
   前記カムフォロアは、第１のカムフォロアと第２のカムフォロアとを含み、
   前記第１の直進案内には、前記第１のカムフォロアが係合し、
   前記第２の直進案内には、前記第２のカムフォロアが係合することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
4. 前記調整部は、前記固定筒と前記直進案内部材との相対位置を前記光軸の周りの方向において調整可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ装置。
5. 前記直進案内部材は、前記固定筒に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ装置。
6. 前記調整部は、
   前記直進案内部材に長穴が形成され、
   前記長穴を介して前記直進案内部材を前記固定筒に固定する固定部材を含むことを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
7. 前記調整部は、前記固定筒に対する前記直進案内部材の位置を調整するための開口が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のレンズ装置。
8. 前記調整部は、前記直進案内部材を前記カムフォロアの軸の方向に移動させて前記固定筒に対する前記直進案内部材の偏芯調整が可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ装置。
9. 前記調整部は、前記偏芯調整を行うためのビスを含むことを特徴とする請求項８に記載のレンズ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一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。
11. レンズ群を保持し、カムフォロアを有する移動筒と、前記カムフォロアが係合するカムが形成されたカム筒と、前記カム筒が嵌合する固定筒と、光軸の方向に沿って延び、前記カムフォロアが係合する第１の直進案内が形成された直進案内部材とを有するレンズ装置の製造方法であって、
    前記移動筒と前記カム筒と前記固定筒と直進案内部材とを互いに組み付けるステップと、
    前記固定筒と前記直進案内部材との相対位置を調整するステップとを有することを特徴とする製造方法。

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