JP2023150362A

JP2023150362A - レンズ装置、及び撮像装置

Info

Publication number: JP2023150362A
Application number: JP2022059448A
Authority: JP
Inventors: 冬馬北山; Toma Kitayama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-10-16
Also published as: US20230314758A1; KR20230141489A; CN116893493A

Abstract

【課題】本発明は、複数の部品間のガタを抑制し、小型のレンズ装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のレンズ装置は、レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を保持し、前記レンズ保持部材と共に光軸方向に移動する第１移動部材と、直進溝が形成された案内部材と、カム溝が形成され、前記案内部材に対して回転するカム部材を有し、前記第１移動部材は、前記直進溝および前記カム溝に係合するカムフォロワを備え、前記案内部材と前記カム部材の相対的な回転により光軸方向に移動し、前記レンズ保持部材および前記第１移動部材と共に光軸方向に移動する第２移動部材と、前記第２移動部材に対して前記レンズ保持部材を付勢することにより、前記カムフォロワを前記直進溝および前記カム溝に付勢する付勢部材を有することを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、レンズ装置、及び撮像装置に関する。

従来、カム環や固定筒に形成される溝部分にレンズ鏡筒をコロで保持する構成において、溝部分とコロのガタによるレンズ鏡筒の位置ずれを抑制する為に、レンズ鏡筒をバネなどの付勢部材によって付勢する構造が知られている。コロと溝部分などの係合部には、部品の公差を加味してクリアランスが設けられることがある。また、コロで保持されるレンズ鏡筒の内側に異なる鏡筒を配置し、外側の鏡筒に対して内側の鏡筒をコロで吊る構成が知られている。

特許文献１では、直進溝およびカム溝に係合するカムフォロワの溝部分に対するガタをなくすために、付勢部材を用いるレンズ装置の構成が開示されている。

特許６７５９２８１号

しかしながら、特許文献１に開示されたレンズ装置は、カムフォロワにより保持されたレンズ鏡筒の内側に配置された鏡筒をコロで吊りガタを抑制する必要が出た場合、付勢部材が２組必要になり大型化してしまう。直進溝・カム溝に対するカムフォロワのガタと、ベース筒に対するコロのガタの２つを抑制するため、２組の付勢部材を必要とする。

そこで、本発明は、複数の部品間のガタを抑制し、小型のレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明のレンズ装置は、レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を保持し、前記レンズ保持部材と共に光軸方向に移動する第１移動部材と、直進溝が形成された案内部材と、カム溝が形成され、前記案内部材に対して回転するカム部材を有し、前記第１移動部材は、前記直進溝および前記カム溝に係合するカムフォロワを備え、前記案内部材と前記カム部材の相対的な回転により光軸方向に移動し、前記レンズ保持部材および前記第１移動部材と共に光軸方向に移動する第２移動部材と、前記第２移動部材に対して前記レンズ保持部材を付勢することにより、前記カムフォロワを前記直進溝および前記カム溝に付勢する付勢部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の部品間のガタを抑制し、小型のレンズ装置を提供することができる。

レンズ装置の断面図。レンズ鏡筒の一部を示す斜視図。案内部材を示す斜視図。カム部材を示す斜視図。レンズ鏡筒の一部を示す断面図。コロを示す斜視図。レンズ保持ベースを示す側面図。レンズ保持部材を示す斜視図。付勢部材を示す断面図。第２移動部材を示す斜視図。付勢部材による付勢方向を示す側面図。付勢部材による付勢方向を示す側面図。コロ、カムフォロア、付勢部材が配置された位相を示す面。付勢部材による付勢方向を示す側面図。実施例２における付勢部材の付勢方向を示す斜視図。実施例３における付勢部材の付勢方向を示す断面図。レンズ装置および撮像装置の模式図。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

（レンズ装置の構成）
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１を参照して、本発明の実施例におけるレンズ装置である交換レンズ１００（一眼カメラ用交換レンズ）の構成について説明する。以降の説明ではＸ１側を被写体側（物体側）、Ｘ２側を像面側として説明を行う。

本実施例の交換レンズ１００は、第１レンズ群Ｌ１～第６レンズ群Ｌ６からなる６群構成のレンズ装置である。交換レンズ１００におけるフォーカシング動作（合焦動作）により、第４レンズ群Ｌ４であるフォーカスレンズ群と、第５レンズ群Ｌ５であるフローティングレンズ群とが光軸方向に移動する。また、交換レンズ１００におけるズーミング動作（ズーム、変倍動作）により、第２レンズ群Ｌ２が、予め決められた各軌跡に沿って光軸方向に移動する。

このとき、制御手段としての制御手段１２２は、ズーミング動作により変化したピント位置、及び各収差量が一定以下に保たれるように、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５を駆動制御する。

図１７に示すカメラ本体４００は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えた撮像装置本体である。交換レンズ１００は、ユーザによりカメラ本体４００から着脱可能に保持されており、交換レンズ１００とカメラ本体４００により撮像装置１０００（カメラシステム）が構成される。

レンズマウント１１１は、カメラ本体４００に取り付けるためのバヨネット部を有し、外装環１１３に対してビスで固定されている。外装環１１３は固定筒１１２に対してビスで固定されている。外装環１１３には不図示のズーム指標や操作スイッチが取り付けられている。

案内筒２５０（案内部材）は、固定筒１１２に対してビスで固定されている。案内筒２５０には各レンズ群を直進方向にガイドする直進溝が形成されている。案内筒２５０に対して定位置回転可能なカム筒２６０（カム部材）には、ズーミング動作時の第２レンズ群Ｌ２の軌跡に対応するカム溝が形成されている。

また、ズーム操作筒１１９は案内筒２５０と径嵌合、及び不図示の定位置回転コロにより光軸中心に回転可能に保持されている。

ズーム操作筒１１９はカム筒２６０と連結される不図示のズームキーおよびズームセンサーキー１８０（図３参照）が備えられており、ズーミング動作によりズーム操作筒１１９の回転力がカム筒２６０に伝わり、光軸中心にカム筒２６０が回転する。ズームキーとズームセンサーキー１８０は連結されている。図３に示すように、カム筒２６０は案内筒２５０の内径側に配置されており、ズームセンサーキー１８０が回転した際に接触しないよう、案内筒２５０には周溝２５２が設けられている。

カム筒２６０に設けられたカム溝と第２レンズ保持ベース２００（第１移動部材）に備えられたカムフォロア、及び案内筒２５０に設けられた直進溝の作用により、ズーム操作筒１１９の回転力が第２レンズ保持ベース２００の直進移動に変換される。その結果、ズーミング動作により第２レンズ保持ベース２００が直進するという基本構成となっている。

（レンズ群の構成）
次に、レンズ装置を構成する各レンズ群について説明する。第１レンズ保持枠１０１は、第１レンズ群Ｌ１を保持する保持枠である。第１レンズ保持枠１０１は、案内筒２５０に対してビスで固定されている。レンズ押え環１２０は外径にネジが備えられており、第１レンズ保持枠１０１の内径に備えられたネジと螺合して固定されることで、第１レンズ群Ｌ１を固定する役割を担っている。

第１レンズ保持枠１０１にはプロテクトリングが不図示のビスによって固定されており、プロテクトリングの外周側にはフード取り付け用の凹部、内周側にはネジが備えられており、フード、キャップ、フィルター等のアクセサリが装着可能となっている。

第２レンズ保持枠３００は、第２レンズ群Ｌ２（レンズ）を保持するレンズ保持部材である。前述の通り、ズーム操作筒１１９およびカム筒２６０の回転は、第２レンズ保持枠３００の直進移動に変換され、ズーミング動作により第２レンズ保持枠３００が直進移動することで交換レンズ１００の焦点距離を変化させることができる。

第３Ａレンズ保持枠１０３Ａは、第３Ａレンズ群Ｌ３Ａを保持する保持枠である。第３Ａレンズ保持枠１０３Ａは、案内筒２５０に対してビス止めで固定されている。また、絞り駆動部および絞り羽根部を備えて構成される絞りユニット１１０を保持している。

第３Ｂレンズ保持枠１０３Ｂは、第３Ｂレンズ群Ｌ３Ｂを保持する保持枠である。第３Ｂレンズ保持枠１０３Ｂは、案内筒２５０に対して不図示のコロで保持されている。

第３Ｃレンズ保持枠１０３Ｃは、第３Ｃレンズ群Ｌ３Ｃを保持する保持枠である。第３Ｃレンズ保持枠１０３Ｃは振れ補正ユニット１０８の一部を構成している。

振れ補正ユニット１０８は、第３Ｃレンズ保持枠１０３Ｃを光軸に直交する方向（光軸直交方向）に駆動可能に保持し、マグネットおよびコイルを備えて構成される振れ補正駆動部により第３Ｃレンズ保持枠１０３Ｃを駆動することで振れ補正を行う。振れ補正ユニット１０８は、コロによって固定筒１１２に吊られて保持されている。

第３Ｄレンズ保持枠１０３Ｄは、第３Ｄレンズ群Ｌ３Ｄを保持する保持枠である。第３Ｄレンズ保持枠１０３Ｄは、ベース部材としての後群ベース（不図示）に対してビス止めで固定されている。

可動鏡筒としての第４レンズ保持枠１０４は、フォーカス群である第４レンズ群Ｌ４を保持する保持枠である。第４レンズ保持枠１０４は、ガイド部材としてのメインガイドバーやサブガイドバーによって直進案内される。第４レンズ保持枠１０４は、後群ベースに対して駆動手段（駆動部）によって光軸方向に駆動される。

ここで、駆動力伝達機構は、モータを構成する固定子、可動子、可動子の一部であるモータ駆動伝達部から構成される。さらに、駆動力伝達機構は、モータ駆動伝達部からの駆動力を第４レンズ保持枠１０４に伝達する駆動伝達部材であるラック機構、ラック機構とモータ駆動伝達部のガタ取りを付勢によって行うラック付勢バネにより構成される。

可動鏡筒としての第４レンズ保持枠１０４は、光軸方向の位置検出のためのスケールを備える。また、後群ベースには、スケールに対応する光学センサがフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を介して備えられている。スケールと光学センサを併せてフォーカス位置検出手段を構成している。

可動鏡筒としての第５レンズ保持枠１０５は、フローティング群である第５レンズ群Ｌ５を保持する保持枠である。第５レンズ保持枠１０５は、ガイド部材としてのメインガイドバー、サブガイドバーによって直進案内される。第５レンズ保持枠１０５は、後群ベースに対して駆動手段（駆動部）によって光軸方向に駆動される。

ここで、駆動力伝達機構は、第４レンズ群Ｌ４を保持する第４レンズ保持枠１０４を駆動する駆動力伝達機構と同様の構成となっている。

第６レンズ保持枠１０６は、第６レンズ群Ｌ６を保持する保持枠である。第６レンズ保持枠１０６は後群ベースに対してビス止めで固定されている。

本実施例において、第４レンズ保持枠１０４および第５レンズ保持枠１０５の駆動の際は、圧電素子を用いたモータを使用しており、固定子に対して可動子を光軸方向に駆動可能な構成としている。しかし、駆動手段としては、圧電素子を用いたモータに限られない。例えば、駆動機構として、ステッピングモータを用い、可動子、及びモータ駆動伝達部をリードスクリュー軸およびそのネジとすることでラックと連結する機構であってもよい。ステッピングモータを使用する際は、検出系を廃止し、オープン駆動として制御することも可能である。

カム筒２６０には、案内筒２５０に固定された不図示のズーム位置検出手段である抵抗式センサ（ポテンショメータ）の可動子に対して嵌まるズームセンサーキー１８０が設けられており、カム筒２６０の回転量に応じて抵抗式リニアセンサの出力が変化する。ズーム操作筒１１９の回転と連動してカム筒２６０が回転するため、ズーム位置情報が検出可能である。

フォーカス操作筒１１４は、中間外装環１１５の外側で定位置回転できるように保持されている。フォーカス操作筒１１４は案内筒２５０に設けられた光検出素子と、フォーカス操作筒１１４の内径に設けられたスケールによりフォーカス操作筒１１４の回転量と方向を検出する。操作筒１１４の内径に設けられたスケールには、例えば白黒の明暗が用いられる。

多目的操作筒１２１は、第１レンズ保持枠１０１の外側で定位置回転できるように前側外装筒１１６により挟持されている。多目的操作筒１２１は、複数の櫛歯を有している。第１レンズ保持枠１０１に設けられたフォトインタラプタが複数の櫛歯を検出することで、第１レンズ保持枠１０１に対する多目的操作筒１２１の回転量と方向を検出することができる。

制御手段１２２は、フォーカス駆動制御、絞りユニット１１０、振れ補正ユニット１０８などの交換レンズ１００全体の制御を司り、後群ベースにビス止め固定されている。

（レンズ鏡筒の構成について）
次に図２から図４を用いて本実施例に関わる構成について説明する。図２は本実施例に関わるズーミング動作に関する群を抜粋した斜視図である。図３は、案内筒２５０の斜視図である。図４は、カム筒２６０の斜視図である。第２レンズ保持枠３００（レンズ保持部材）は、コロ２３０（保持部材）を介して第２レンズ保持ベース２００（第１移動部材）に保持されている。後述するが、本実施例においてはコロ２３０を回転させることで第２レンズ保持ベース２００に対する第２レンズ保持枠３００の位置を調整できるように構成されている。

第２レンズ保持ベース２００には第１カムフォロワ２２０が取り付けられている。第１カムフォロワ２２０は案内筒２５０に形成された案内溝２５１（直進溝）とカム筒２６０に形成されたカム溝２６１と係合している。第１カムフォロワ２２０（第２レンズ保持ベース２００）は、案内溝２５１によって光軸方向に直進案内されており、カム筒２６０が案内筒に相対的に回転することで光軸方向に進退することが可能になる。

付勢筒２１０（第２移動部材）には第２カムフォロワ２２１が取り付けられている。第２カムフォロワ２２１は案内筒２５０に形成された案内溝２５１とカム筒２６０に形成されたカム溝２６１と係合している。案内筒２５０は、第２レンズ保持ベース２００に対する光軸周りの回転が制限されている。図２に示すように、第１カムフォロワ２２０と第２カムフォロワ２２１は同位相で光軸方向に離間して配置されている。すなわち、案内筒２５０に形成された案内溝２５１を共通して使用している。第１カムフォロワ２２０と第２カムフォロワ２２１の位相を変えて別々の案内溝２５１でガイドする構成とした場合、案内溝２５１の本数が増えてしまう（例えば３本から６本）。案内溝２５１が増えると、案内筒２５０の強度が低下する恐れがあり、強度を上げるためのスペースを追加したり案内筒を肉厚にしたりする必要がある。

また、本実施例のように案内筒２５０の内径側にカム筒２６０を配置する構成は、案内筒２５０の外径側にセンサやＦＰＣなどの部品を配置することが容易になる。一方で、カム筒２６０とズーム操作筒１１９を接続する為のズームセンサーキー１８０を通す為の周溝２５２を案内筒２５０に設ける必要がある。周溝２５２と案内溝２５１を重ねることができない。そのため、案内溝２５１を増やすとズーミング動作の回転角度の制約になってしまう。以上より、本実施例のように第１カムフォロワ２２０と第２カムフォロワ２２１を同位相に配置して案内溝２５１を共用するのが望ましい。

第２レンズ保持ベース２００と付勢筒２１０は、後述の付勢部材２４０によって光軸方向に互いに離れるような力が生じるように付勢されている。第２レンズ保持ベース２００はフック部２０４を有し、付勢筒２１０はフック部２１２を有する。これらが当接することにより、光軸方向に付勢する力を受けることができ、案内筒２５０やカム筒２６０に第２レンズ保持ベース２００などの部品を組み込む前にユニット化することが可能になり、組立性が向上する。フック部２０４およびフック部２１２は、カム筒２６０および案内筒２５０に組み込まれた際には接触しないように考慮されている。

以上により、第２レンズ保持ベース２００はカム溝２６１の被写体側壁面２６４に沿って移動し、付勢筒２１０はカム溝２６１の像面側壁面２６３に沿って移動する。

次に図５から図７を用いて本実施例の第２レンズ保持ベース２００と第２レンズ保持枠３００の接続について説明する。図５は、第２レンズ保持ベース２００と第２レンズ保持枠３００の関係を示した断面図である。図６は、コロ２３０を示した斜視図である。図７は、第２レンズ保持ベース２００を示した側面図である。

図５に示すように、第２レンズ保持枠３００はコロ２３０によって第２レンズ保持ベース２００に保持されている。図６に示すように、本実施例のコロ２３０は、第１嵌合部２３１と第２嵌合部２３２と第３嵌合部２３３を有する。第１嵌合部２３１（保持枠篏合部）は第２レンズ保持枠３００と摺動可能な状態で係合している。第２嵌合部２３２は第２レンズ保持ベース２００に形成された第１溝部２０１（図７参照）と所定のクリアランスを有して係合している。第３嵌合部２３３（ベース篏合部）は第２レンズ保持ベース２００に形成された第２溝部２０２（図７参照）と所定のクリアランスを有して係合している。

図６に示すコロ２３０の第２嵌合部２３２と第３嵌合部２３３は偏芯している為、コロ２３０を第２レンズ保持枠３００に対して回転させることで、第２レンズ保持ベース２００に対する第２レンズ保持枠３００の位置を調整できる。このように、コロ２３０は第２レンズ保持ベース２００に対する第２レンズ保持枠３００の倒れを調整できる構造となっている。

また、第２レンズ保持ベース２００にはサブコロ２７０（図２参照）が取り付けられている。サブコロ２７０はカム筒２６０に形成されたサブコロ溝２６２（図４参照）に対して所定のクリアランスを有するように第２レンズ保持ベース２００に配置されている。通常の使用時においてサブコロ２７０はサブコロ溝２６２に接触しない。しかし、例えば交換レンズ１００が落下などにより衝撃を受けた際、サブコロ２７０がサブコロ溝２６２に接触し、第２レンズ保持ベース２００に加わる衝撃を受ける。そうすることで部品の破損や意図しない衝突を低減する効果がある。サブコロ溝２６２とカム溝２６１が近接しすぎるとカム筒２６０の肉厚が薄くなり、強度が不足する恐れがあるため、カム溝２６１とサブコロ溝２６２は離して配置することが望ましい。

次に図８を用いて本実施例における付勢部材について説明する。図８は第２レンズ保持枠３００および付勢部材２４０などを抜粋した斜視図である。第２レンズ保持枠３００にはコロ２３０が１２０°等分で３位相に配置されている。また、第２レンズ保持枠３００にはコロ２３０と異なる位相に付勢部材２４０が配置されている。図５に示すように第２レンズ保持枠３００には、像面側当接面３０２と被写体側当接面３０３が形成されている。像面側当接面３０２は、衝撃などを受けた際に付勢筒２１０と当接し、意図しない部品の衝突や破損を低減するための面である。また、被写体側当接面３０３も衝撃などを受けた際に第２レンズ保持ベース２００と当接し、意図しない部品の衝突や破損を低減するための面である。

（付勢部材の構成）
図９は第２レンズ保持枠３００と付勢部材２４０を示した断面図である。本実施例の付勢部材２４０は付勢ピン２４１と付勢バネ２４２によって構成されている。付勢ピン２４１と付勢バネ２４２は、第２レンズ保持枠３００に有する付勢部材保持部３０１（保持部）で保持される。付勢ピン２４１は光軸方向に進退可能に付勢部材保持部３０１で保持されている。本実施例において付勢部材保持部３０１は底を有する円筒形状であり、付勢ピン２４１は段付きの円筒形状である。それぞれの円筒部分が互いに径嵌合し、摺動可能に保持されている。付勢バネ２４２は圧縮コイルバネであり、付勢部材保持部３０１に形成された面と当接し、第２レンズ保持枠３００に対して付勢ピン２４１を光軸方向に付勢する。

図８に示すように第２レンズ保持枠３００には、ナット裏当接面３０４が形成されている。ナット裏当接面３０４は、第１カムフォロワ２２０および第２カムフォロワ２２１と同位相の内径側に配置される。本実施例において、第１カムフォロワ２２０および第２カムフォロワ２２１はタップ部を有する軸とベアリングで構成されている。第２レンズ保持ベース２００においては第１カムフォロワ２２０が有するタップ部と係合するナット２２２（図１３参照）で第２レンズ保持ベース２００の壁面を挟み込むことで第１カムフォロワ２２０が固定されている。ナット裏当接面３０４を同位相内径側に配置することで、組立作業時の受け面として使用することができ、作業の安定性を向上させることができる。

図１０は付勢筒２１０の構造を示す斜視図である。付勢筒２１０は、付勢ピン２４１と当接する付勢部材受け部２１１を有する。本実施例において付勢部材受け部２１１は光軸に対して傾斜した面（斜面）である。また、付勢筒２１０はカムフォロワ取り付け部２１３が形成されている。カムフォロワ取り付け部２１３には第２カムフォロワ２２１が取り付けられる。

図１１は第２レンズ保持ベース２００、付勢筒２１０、第２レンズ保持枠３００に作用する光軸方向の付勢力を示した図である。付勢部材２４０は、第２レンズ保持枠３００の付勢部材保持部３０１に保持され、付勢筒２１０の付勢部材受け部２１１に当接する。これにより、第２レンズ保持枠３００と付勢筒２１０が光軸に沿って互いに離れる方向に付勢される。この付勢力により、付勢筒２１０は像面側に付勢され、第２レンズ保持枠３００は被写体側に付勢される。付勢筒２１０に設けられた第２カムフォロワ２２１は、像面側に付勢されることでカム溝２６１の像面側壁面２６３に当接する。第２レンズ保持枠３００はコロ２３０を介して第２レンズ保持ベース２００に保持されている。第２レンズ保持枠３００に設けられたコロ２３０が、被写体側の第２溝部２０２に当接するように被写体側に付勢される。前述の通り、コロ２３０と第２溝部２０２にはある程度のクリアランスがあり、第２レンズ保持ベース２００と第２レンズ保持枠３００の間にはガタがあるが、付勢部材２４０による付勢力でガタが抑制される。

このように、第２レンズ保持枠３００が付勢部材２４０により被写体側に付勢されることで、コロ２３０は被写体側に第２レンズ保持ベース２００に形成された第２溝部２０２に当接する。この付勢力により、第２レンズ保持ベース２００は光軸に沿って物体側に付勢される。第２レンズ保持ベース２００に設けられた第１カムフォロワ２２０はカム溝２６１の被写体側壁面２６４に当接する。第１カムフォロワ２２０はカム溝２６１に対してガタがあるが、この付勢力により第２レンズ保持ベース２００の光軸に沿った方向のガタが抑制される。

以上により、光軸に沿った方向に付勢力を発生させる付勢部材２４０によって第２レンズ保持ベース２００に対する第２レンズ保持枠３００のガタ、案内溝２５１・カム溝２６１に対する第２レンズ保持ベース２００のガタの両方を抑制することができる。

前述の通り、付勢筒２１０の付勢部材受け部２１１は光軸から所定の角度を有する斜面で構成されている。図１２は付勢ピン２４１と付勢部材受け部２１１の関係を示した断面図である。付勢ピン２４１は付勢バネ２４２によって光軸方向に付勢されているが、付勢部材受け部２１１が斜面である為、付勢ピン２４１が受ける反力は付勢部材受け部２１１の法線方向になる。よって、前述の光軸に沿った方向への付勢力だけでなく、光軸を中心に回転する方向（光軸に垂直な方向）への付勢力が生じる。第２レンズ保持枠３００に設けられたコロ２３０の第２嵌合部２３２は、第２レンズ保持ベース２００に形成された第１溝部２０１が係合している。第２嵌合部２３２と第１溝部２０１の間には、ある程度のクリアランスが設けられている。第２嵌合部２３２と第１溝部２０１の間にクリアランスがあると第２レンズ保持ベース２００に対する第２レンズ保持枠３００の光軸を中心とした偏芯方向にガタが生じる。これらにガタがあることで、交換レンズ１００の姿勢を変えたりズーミング動作をしたりする際に第２レンズ保持枠３００の位置が動く可能性がある。本実施例のように光軸方向だけでなく、光軸を中心とした回転方向にも付勢力が生じるようにすることで光軸方向のガタだけでなく、偏芯方向のガタを低減することができる。

図１３を用いて本実施例のレンズ装置に関わる要素の位相関係について説明する。図１３は第２レンズ保持ベース２００と第２レンズ保持枠３００およびそれらに付随する部品の一部を示した正面図である。図１３に示すように、コロ２３０の位相と付勢部材２４０、第１カムフォロワ２２０（第２カムフォロワ２２１）の位相がそれぞれ隣接して配置されている。落下などで衝撃が加わった際、これらの要素は近くに配置されていることが望ましい。例えばレンズ装置が被写体側に加速度が加わった際、第２レンズ群Ｌ２を保持する第２レンズ保持枠３００にも被写体側に加速度が加わる。そのため、第２レンズ保持ベース２００は第２溝部２０２に力を受ける。第２レンズ保持ベース２００は第１カムフォロワ２２０によって案内溝２５１とカム溝２６１に保持されている。よって、第１カムフォロワ２２０の位相を支点として第２溝部２０２の位置に力を受けることになる。コロ２３０の位相と第１カムフォロワ２２０が近くに配置されるほど、力を受けた際の第２レンズ保持ベース２００の変形が小さくなり、レンズ装置が破損する恐れを低減することができる。

また、第２レンズ保持枠３００はコロ２３０で第２レンズ保持ベース２００に保持され、付勢部材２４０によって付勢される。コロ２３０の位置を支点に付勢部材２４０の位置で力を受ける関係となる為、同様にコロ２３０と付勢部材２４０が近いほうが力を受けた際に第２レンズ保持枠３００の変形が小さくなる。

付勢筒２１０はカムフォロワ取り付け部２１３に取り付けられた第２カムフォロワ２２１によって案内溝２５１およびカム溝２６１に保持され、付勢部材受け部２１１で付勢部材２４０からの付勢力を受ける。よって、付勢部材２４０の位相とカムフォロワ取り付け部２１３、すなわち第２カムフォロワ２２１の位相が近いほど付勢による変形が小さくなる。また、落下などの衝撃がレンズ装置に加わった際に、レンズ装置が破損する恐れを低減することができる。

コロ２３０は、第２レンズ保持ベース２００を案内筒２５０およびカム筒２６０に組み込んだ後、回転させることで第２レンズ保持枠３００の位置を調整できるように構成されている。そのため、第２レンズ保持ベース２００が案内筒２５０およびカム筒２６０に組み込まれた後にコロ２３０にアクセスできるよう、カム筒２６０には調整穴２６５（図４参照）が開けられている。カム溝２６１と調整穴２６５が近すぎると、カム筒２６０の強度が局所的に弱くなる恐れがある。つまり、コロ２３０と第１カムフォロワ２２０の配置位相が近すぎるとカム筒２６０の強度が低下する恐れがある。

以上により、第１カムフォロワ２２０と付勢部材２４０、コロ２３０の配置位相に関してはそれぞれが近くに配置することが望ましく、第２カムフォロワ２２１とコロ２３０の間に付勢部材２４０を配置することで各要素を最小で配置することが可能になる。光軸方向に沿った方向にレンズ装置を見たとき、第２カムフォロワ２２１とコロ２３０の位相が３０°以内であることが望ましい。つまり、光軸方向に沿った方向にレンズ装置を見たとき、第２カムフォロワ２２１と光軸を結ぶ線と、コロと光軸を結ぶ線が成す角度が３０°以内であることが望ましい。第２カムフォロワ２２１と付勢部材２４０を同じ位相に配置すると、径方向に重ならないように配置する必要がある為、径方向に大型化してしまう。そのため、第２カムフォロワ２２１と付勢部材２４０の配置位相は異なる（周方向に異なる）ほうが小型に構成できる。

次に、図１４を用いて案内溝２５１およびカム溝２６１に対する第１カムフォロワ２２０の付勢力について説明する。図１４に示す通り、カム溝２６１のなす角θ（勾角）を定義し、光軸方向への付勢力をＦとする。この時、案内溝２５１に第１カムフォロワ２２０が付勢される力をＦ１とすると、Ｆ１＝Ｆｔａｎθとなる。カム溝２６１に第１カムフォロワ２２０が付勢される力をＦ２とすると、Ｆ２＝Ｆ／ｃｏｓθとなる。

つまり、θが小さいほどＦ１に対してＦ２が大きくなる。θが大きいほどＦ２に対してＦ１が大きくなる。Ｆ１が小さいと、第１カムフォロワ２２０が案内溝２５１に対して浮きやすくなり、第２レンズ保持ベース２００の偏芯方向の位置が動く恐れがある。Ｆ２が小さいと、第１カムフォロワ２２０がカム溝２６１から浮きやすくなり、第２レンズ保持ベース２００が光軸方向に動いたり、光軸に対して傾いたりする恐れがある。Ｆ１とＦ２の比率が偏りすぎると、片方を満たすためにバネ力を強くする必要があり、もう片方が必要以上に強くなってしまう。そのためバネ設計に制約が生じる恐れがあるため、Ｆ１とＦ２はバランスが良いほうが望ましい。なお、本実施例においては第１カムフォロワ２２０および第２カムフォロワ２２１はベアリングを使用した転動を想定している。そのため、前述の計算では摩擦の影響は無視している。

次に図１２を用いて付勢筒２１０の付勢部材受け部２１１と付勢部材２４０による付勢力の関係について説明する。本実施例において付勢部材受け部２１１は光軸からある角度傾いた斜面である。本実施例は図１２に示すように、光軸に直交する平面に対して付勢部材受け部２１１は、角度α傾いた斜面である。また、付勢ピン２４１と付勢部材受け部２１１の摩擦係数をμと定義する。付勢部材２４０による光軸方向の付勢力はＦとする。この時、付勢筒２１０が光軸方向に付勢される力をＦ３とすると、Ｆ３＝Ｆ（μｔａｎα＋１）と表される。また、光軸を中心に回転する方向の力をＦ４とすると、Ｆ４＝Ｆ（ｔａｎα－μ）と表される。つまり、αを調整することでＦ３とＦ４の割合を調整することができる。ここで生じたＦ４の力により、第１カムフォロワ２２０が案内溝２５１に付勢されるＦ１の力を増加させることができる。

つまり、カム溝２６１のなす角θ（カム勾角）に合わせて付勢部材受け部２１１の斜面角度αを選択することで、第１カムフォロワ２２０の案内溝２５１に対する力を調整することができる。一方で、光軸方向の力はあまり調整できない。例えば前述のＦ４を示した式でμを微小にすると、Ｆ４≒Ｆとなる。カム溝２６１へ必要な付勢力は、保持されている群に働くモーメント、すなわち「群の質量×（重心位置－保持部品の位置）」となる。これが大きくなるほど、衝撃などで力が加わった際に第１カムフォロワ２２０が溝から離れようとする力も大きくなる。

本実施例においては第２レンズ保持枠３００と第２レンズ群Ｌ２の質量とそれに第２レンズ保持ベース２００を加えた質量は大きく変わらない。光学素子を保持しているのが第２レンズ保持枠３００のみであるからである。第２レンズ保持枠３００とそれが保持する部品を含めた重心位置とコロ２３０までの距離、これらに第２レンズ保持ベース２００を含めた重心の位置と第１カムフォロワ２２０の距離が近ければ、それぞれに必要な光軸方向の付勢力がほぼ同一になる。つまり、片側が制約となって必要以上に付勢部材の力を大きくする必要がなくなるため、付勢部材を小型化することができる。

実施例１では、付勢部材２４０に付勢ピン２４１と付勢バネ２４２を用い、付勢筒２１０に形成された付勢部材受け部２１１を用いた構造について述べたが、本実施例では引っ張りコイルばねを使用した例を示す。

図１５は第２レンズ保持枠３００と付勢筒２１０およびそれに付随する部品と付勢部材２４０を抜粋した斜視図である。実施例２において、付勢部材２４０は引っ張りバネ２４３で構成されている。図１５に示す第２レンズ保持枠３００は、コロ２３０を介して第２レンズ保持ベース２００に保持されている。本実施例の付勢筒２１０は付勢部材受け部２１１が形成され、第２レンズ保持枠３００は付勢部材保持部３０１が形成されている。本実施例の付勢部材受け部２１１と付勢部材保持部３０１は軸ビスであり、軸部分に引っ張りバネ２４３が引っかけられている。

このため、第２レンズ保持枠３００は光軸に沿った方向において被写体側に付勢され、付勢筒２１０は像面側に付勢される。また、引っ張りバネ２４３は光軸に対して傾斜する方向に引っ張り力が生じるように配置される。よって、上述した実施例１と同様に、付勢筒２１０と第２レンズ保持枠３００には光軸方向・光軸を中心として回転する方向に付勢力が生じる。この付勢力により、本実施例のレンズ装置も第２レンズ保持ベース２００、第２レンズ保持枠３００、付勢筒２１０を、カム溝が形成されたカム筒と案内溝が形成された案内筒にガタを抑制して保持することができる。

実施例１では、付勢部材２４０に付勢ピン２４１と付勢バネ２４２を用い、付勢筒２１０に形成された付勢部材受け部２１１を用いた構造について述べたが、本実施例では付勢部材２４０の付勢方向を変えた例を示す。

図１６は第２レンズ保持枠３００と付勢筒２１０およびそれに付随する部品と付勢部材２４０を抜粋した斜視図である。図１６は一部を簡略化して描かれている。実施例３において、付勢部材２４０は付勢ピン２４１および付勢バネ２４２によって構成されている。図１６に示す第２レンズ保持枠３００は、コロ２３０を介して第２レンズ保持ベース２００に保持されている。本実施例の付勢部材２４０は光軸に対して傾斜して配置されている。第２レンズ保持枠３００に形成された付勢部材保持部３０１の付勢バネ２４２と当接する面と、付勢筒２１０に形成された付勢部材受け部２１１の付勢バネ２４２と当接する面とは、付勢部材２４０の付勢方向と略直交する平面が形成されている。よって、上述した実施例１と同様に、付勢筒２１０と第２レンズ保持枠３００には光軸方向・光軸を中心として回転する方向に付勢力が生じる。この付勢力により、本実施例のレンズ装置も第２レンズ保持ベース２００、第２レンズ保持枠３００、付勢筒２１０を、カム溝が形成されたカム筒と案内溝が形成された案内筒にガタを抑制して保持することができる。

（撮像装置について）
図１７は、本発明の実施例に係る交換レンズ１００を備える撮像装置１０００を示す模式図である。撮像装置１０００はレンズ装置である交換レンズ１と、交換レンズ１がマウントで着脱可能に取り付けられるカメラ本体４００とを備える。カメラ本体４００は、制御部、撮像素子、交換レンズ１と通信可能な接点部を有している。なお、本発明の撮像装置１０００は、撮像システムに限定されず、レンズ交換可能なカメラ、レンズ一体型のカメラなどを含む。カメラは、デジタルスチルカメラおよびビデオカメラなどの撮像装置を含む。

交換レンズ１は、物体（被写体）の光学像を形成する撮影光学系を収納する。物体からの撮影光束は撮影光学系を通り、撮像素子の受光面（撮像面）上に結像する。撮像素子は、撮影光学系が形成した物体の光学像を光電変換する。

本発明によれば、複数の部品間のガタを抑制し、レンズ装置を小型化することができる。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。

１０００撮像装置
１００交換レンズ
Ｌ２第２レンズ群（レンズ）
２００第２レンズ保持ベース（第１移動部材）
２１０付勢筒（第２移動部材）
２１１付勢部材受け部
２２０第１カムフォロワ
２２１第２カムフォロワ
２３０コロ（保持部材）
２４０付勢部材
２４１付勢ピン
２４２付勢バネ
２５０案内筒（案内部材）
２５１案内溝
２６０カム筒（カム部材）
２６１カム溝
３００第２レンズ保持枠（レンズ保持部材）

Claims

レンズを保持するレンズ保持部材と、
前記レンズ保持部材を保持し、前記レンズ保持部材と共に光軸方向に移動する第１移動部材と、
直進溝が形成された案内部材と、
カム溝が形成され、前記案内部材に対して回転するカム部材を有し、
前記第１移動部材は、前記直進溝および前記カム溝に係合するカムフォロワを備え、前記案内部材と前記カム部材の相対的な回転により光軸方向に移動し、
前記レンズ保持部材および前記第１移動部材と共に光軸方向に移動する第２移動部材と、
前記第２移動部材に対して前記レンズ保持部材を付勢することにより、前記カムフォロワを前記直進溝および前記カム溝に付勢する付勢部材を有することを特徴とするレンズ装置。
前記第２移動部材は、前記第１移動部材に対して光軸周りの回転が制限されており、
前記付勢部材は、前記レンズ保持部材を光軸に沿った方向と光軸に垂直な方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記第１移動部材に前記レンズ保持部材を保持する保持部材が設けられ、
光軸に沿った方向に前記レンズ装置を見たとき、前記第１移動部材に設けられた前記カムフォロワと光軸を結ぶ線に対して、前記保持部材と光軸を結ぶ線が成す角度が３０°以内であ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。
前記第１移動部材に前記レンズ保持部材を保持する保持部材が設けられ、
光軸に沿った方向に前記レンズ装置を見たとき、前記第１移動部材に設けられた前記カムフォロワと光軸を結ぶ線と、前記保持部材と光軸を結ぶ線の間に前記付勢部材が配置されてい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。
光軸に沿った方向に前記レンズ装置を見たとき、前記第１移動部材に設けられた前記カムフォロワの位置と前記付勢部材の周方向の位置が異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズ装置。
前記第１移動部材に前記レンズ保持部材を保持する保持部材が設けられ、
光軸方向における前記カムフォロワの位置と前記第１移動部材および前記第１移動部材が保持する部材の重心との距離は、前記保持部材と前記レンズ保持部材および前記レンズ保持部材が保持する部材の重心の距離と同一であること特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のレンズ装置。
前記第２移動部材は、前記付勢部材と当接する当接面が形成され、該当接面は光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のレンズ装置。
前記レンズ保持部材および前記第２移動部材の少なくとも一方に、前記付勢部材を保持する保持部を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のレンズ装置。
前記付勢部材は圧縮コイルばねを含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のレンズ装置。
前記第１移動部材に前記レンズ保持部材を保持する保持部材が設けられ、
前記保持部材は、前記レンズ保持部材と篏合する保持枠篏合部と、前記第１移動部材と篏合し、前記保持枠篏合部に対して偏芯しているベース篏合部が形成され、前記保持部材を用いて前記レンズ保持部材の位置が調整されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のレンズ装置。
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のレンズ装置と、
該レンズ装置からの光を受光する撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。