JP6625090B2

JP6625090B2 - レンズ装置及びそれを有する撮像装置

Info

Publication number: JP6625090B2
Application number: JP2017083807A
Authority: JP
Inventors: 豪柴▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2037-04-20
Also published as: US10656376B2; JP2018180450A; US20180307003A1

Description

本発明は、光学素子を光軸方向に移動させることにより合焦または変倍を行うレンズ装置に関し、特に、案内溝を有する回転筒の回転に連動して光学素子を光軸方向へ移動させるレンズ装置及びそれを有する撮像装置に関するものである。

従来より、固定筒の内側で回転筒を回転することで、双方に設けられた案内溝に係合する複数のカムフォロワ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、この構造においては、固定筒に対する回転筒の偏心状態が嵌合ガタ内で変化すると、固定筒と回転筒双方の案内溝の重なる位置が各カムフォロワ部で異なってくるため、移動鏡筒の傾き姿勢に変化が生じる。移動鏡筒が保持する光学素子の傾き姿勢変化に対して光学性能の変化が大きい光学系である場合、このような回転筒の嵌合ガタに起因する光学性能変化が大きな課題となる。

上記の課題に対し、特許文献１では嵌合する固定筒と回転筒の間に弾性部材を挟持して嵌合ガタを低減するレンズ鏡筒が開示されている。また、特許文献２では固定筒に嵌合する回転筒と複数の回転出力部材との間に弾性部材を円周方向等間隔に設け、回転筒を光軸に対し調心するレンズ鏡筒が開示されている。

特開２０００−２６６９８１号公報特開２０１０−２７１５２５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された構造では、固定筒と回転筒に挟まれた狭い空間の中に弾性部材を保持する必要があることや、組込時の組立性が極端に悪化することを防ぐために、弾性部材の組込時変位量を大きくすることができない。すなわち、必然的に弾性率の高い弾性部材使用することが求められる。弾性率の高い弾性部材を用いた場合、発生する付勢力は組込時の変形や寸法・組立のばらつきの影響を受けやすく、安定したガタ低減の効果を発揮することができない。

また、特許文献１や特許文献２のように、弾性部材を円周方向に略均等に配置すると、回転筒の位置は弾性部材による付勢力のつり合い状態に依存する。このため、操作負荷の変化や振動や衝撃などの外乱が発生した際に回転筒の位置が安定せず、安定した光学性能を維持することが困難となる。

そこで、本発明の目的は、例えば、嵌合ガタの低減、もって光学性能の不安定性の低減に有利なレンズ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、複数の第１案内溝が形成された第１筒と、前記第１筒の内側に嵌合し、複数の第２案内溝が形成された第２筒と、前記複数の第１案内溝および前記複数の第２案内溝からの複数の案内溝の組にそれぞれ係合する複数のカムフォロワを含み、且つ前記第１筒および前記第２筒が互いに相対的に回転することにより前記第２筒の軸方向に移動する移動筒と、前記第１筒の外周面に固定され、前記第１筒に形成された穴を介して、前記複数の第２案内溝のうちの２つの間において前記第２筒の外周面を押圧し、前記第２筒の外周面を前記第１筒の内周面に付勢する弾性部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、嵌合ガタの低減、もって光学性能の不安定性の低減に有利なレンズ装置を提供することができる。

変倍部の要部分解斜視図レンズ装置全体の側面断面図変倍部の要部斜視図付勢部の要部縦断面図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を図１乃至４に図示した実施例に基づいて詳細に説明する。

図２は本発明が適用されるレンズ装置１の側面断面図である。図中左側が物体側、右側が像面側である。

本発明のレンズ装置１は、不図示の撮像装置に接続されるマウント２が固定筒３に連結され、固定筒３の物体側にはメスヘリコイド４が連結されている。固定筒３の外周部にはフォーカス操作リング５とズーム操作リング６が係合し、円滑に光軸回りで回動可能となっている。

フォーカス操作リング５の回転は不図示の連結ピンを介してオスヘリコイド７に伝達され、オスヘリコイド７に保持された焦点調節光学系である光学素子８の光軸方向の移動に変換される。フォーカス操作リング５とズーム操作リング６の間に固定される指標線環９は、フォーカス操作リング５とズーム操作リング６の光軸方向位置を規制しており、外周部にはフォーカス操作リング５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。

固定筒の内側にはカム環１０が固定筒に対して相対的に回動可能に係合しており、固定筒３内周のネジ部３ｃに螺合するカム環押さえリング１１によって光軸方向位置が規制されている。固定筒３には３本（複数）の直進ガイド溝（第一案内溝）３１が設けられ、カム環１０には３本（複数）のカム溝（第二案内溝）１０１が設けられている。カム環１０の内側には変倍光学系である光学素子１２を保持した移動筒１３が配置され、移動筒１３の外周部に固定された３つのカムフォロワ１４が上記直進ガイド溝３１・カム溝１０１に摺動可能に係合している。また、カム環１０に固定された連結ピン１５はズーム操作リングの係合穴６ａに係合している。ズーム操作リング６にはズーム指標が刻印されており、固定筒３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。

上記構成により、所定の焦点距離となるようにズーム操作リング６を回転操作すると、連結ピン１５を介して固定筒３に内嵌するカム環１０が光軸まわりに回転し、直進ガイド溝３１とカム溝１０１が重なる位置に各カムフォロワ１４が移動する。この結果、光学素子１２の位置を光軸方向に連続的に変更することができる。

変倍に関する構造の細部について、以下に詳述する。固定筒３より物体側・像面側、及び固定筒より外周側の構造を全て省略した、レンズ装置１の要部斜視図が図３、要部分解斜視図が図１である。

固定筒３の光軸よりも上方側（固定筒の軸を含む平面の一方の側）には、光軸回りの位相及び光軸方向の位置が異なる２箇所に長穴部３ａ、３ｂが形成されている。長穴部３ａ、３ｂは固定筒３の外周面から内周面へ貫通しており、一端近傍には付勢部材固定用のネジ穴３ｅ、３ｄが備えられている。長穴部３ａ、３ｂにはそれぞれ板バネ（弾性部材）１６ａ、１６ｂが配設される。板バネ１６ａ、１６ｂは一端を固定ネジ１７で固定筒３の外周側に固定され、他端部近傍が固定筒３の内側で回動するカム環１０に当接している。

ここで、板バネ１６が当接するのは隣接するカム溝１０１に挟まれたカム環１０の円周面である。すなわち、板バネ１６ａはカム溝１０１ａとカム溝１０１ｂの間に、板バネ１６ｂはカム溝１０１ｂとカム溝１０１ｃの間の円周面に当接している。板バネ１６ａの当接部を図２のＡ−Ａ断面で示した要部縦断面図が図４（Ａ）、板バネ１６ｂの当設部を図２のＢ−Ｂ断面で示した要部縦断面図が図４（Ｂ）である。いずれの断面図においても板バネ１６ａ、１６ｂによって発生している付勢力の方向を矢印で示している。図４に示すように、板バネ１６は該板バネ１６に対して回転するカム環１０の（カム環の軸を含む平面の一方の側の）外周面の一部に当接（摺接）して該当接面を押圧する構成を有し、カム環１０の回転方向に対しては力を及ぼさない構成が理想的である。従って、該当接面で発生する付勢力はカム環１０の径中心方向（レンズ装置の略光軸を中心とする径中心方向）に向かっており（固定筒の内周面の一部に向けて付勢し）、２箇所の板バネ１６ａ、１６ｂの付勢方向が成す角度は９０°以下となっている。

以上のように構成される本実施例のレンズ装置では、光軸よりも上方に配設した板バネにより、固定筒に対してカム環を重力方向と同じ下方に付勢するため、固定筒とカム環の係合ガタをガタ寄せし回転筒の偏心位置を安定させることができる。従って、移動鏡筒（移動筒）の傾き姿勢変化とそれに伴う光学性能の変化を抑制することができる。本実施例においては、２箇所の板バネによって発生した付勢力の合力が図４図中の略真下方向であるため、カム環をガタ寄せする方向も略真下方向となる。なお、レンズ装置において上下方向とは、レンズ装置が一般的に最も使用される頻度が高い状態である光軸が略水平方向となるように配置されて使用される状態を前提とした上下方向を指す。しかし、本発明は水平方向に配置されたレンズ装置への適用に限定されるものではない。水平方向に配置されたレンズ装置において、２箇所の板バネによって発生した付勢力の合力が略真下方向（鉛直下方向）となる構成とすることにより、レンズ装置の光軸の水平方向からの角度（仰俯角）が−９０度〜９０度の範囲において、２箇所の板バネによるカム環の付勢は、重力に抗することがなく、効率的にガタ寄せをすることができる。

また、固定筒の外周部に固定されて固定筒に内嵌するカム環を付勢する板バネは、固定筒の外側から組み付け可能なため使用状態の変位量を大きくとるとともに、狭い空間に挟み込む場合に比べて長手方向の形状自由度が高いことから弾性率が低く抑えられている。このことにより、寸法バラツキや組み込み変形の影響を受けにくいため、安定したガタ寄せ効果を発揮することができる。

特に、本実施例では板バネを光軸回りの周方向で位相が異なる２箇所に配設することによって、ガタ寄せの指向性が高められている。

また、上記付勢箇所が光軸方向に離間した２箇所であることにより、筒状のカム環の倒れも抑制することができる。

さらに、本実施例の板バネは隣接するカム溝に挟まれたカム環の円周面に当接し付勢しているため、カム溝よりも物体側あるいは像面側に付勢構造を設けた場合に比べてレンズ装置の小型化が可能となっている。

また、実施例で例示したレンズ装置及び、該レンズ装置によって形成された光学像を受光する撮像素子を含む撮像装置を構成することによって、光学性能の不安定性を低減することを可能にした撮像装置を提供することができる。

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レンズ装置
３固定筒
１０カム環（回転筒）
１３移動鏡筒（移動筒）
１６板バネ（弾性部材）
３１直進ガイド溝（第一案内溝）
１０１カム溝（第二案内溝）

Claims

複数の第１案内溝が形成された第１筒と、
前記第１筒の内側に嵌合し、複数の第２案内溝が形成された第２筒と、
前記複数の第１案内溝および前記複数の第２案内溝からの複数の案内溝の組にそれぞれ係合する複数のカムフォロワを含み、且つ前記第１筒および前記第２筒が互いに相対的に回転することにより前記第２筒の軸方向に移動する移動筒と、
前記第１筒の外周面に固定され、前記第１筒に形成された穴を介して、前記複数の第２案内溝のうちの２つの間において前記第２筒の外周面を押圧し、前記第２筒の外周面を前記第１筒の内周面に付勢する弾性部材と、
を有することを特徴とするレンズ装置。
前記弾性部材の一端は、前記第１筒に固定され、前記弾性部材の他端は、前記第２筒を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。
前記弾性部材は、前記第２筒の軸を含む平面で該第２筒の外周面を分割して得られる２つの範囲のうちの一方において前記第２筒の外周面を押圧す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。
前記弾性部材は、鉛直方向に関して前記外周面を前記平面で分割して得られる前記２つの範囲のうちの上側の範囲において前記第２筒の外周面を押圧することを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
前記弾性部材を複数有す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。
前記複数の弾性部材は、前記第２筒の外周面の互いに異なる複数の箇所をそれぞれ押圧することを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
前記複数の弾性部材は、前記第１筒の軸方向において互いに離間して配設されていることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
前記複数の弾性部材は、前記第１筒の周方向において互いに離間して配設されていることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
前記弾性部材は、板バネを含む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。
前記第１筒の周方向における前記穴の長さは、前記第１筒の軸方向における前記穴の長さより長いことを特徴とする請求項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。
前記穴を貫通して前記弾性部材の延びる方向における前記弾性部材の長さは、前記第１筒の軸方向における前記弾性部材の長さより長いことを特徴とする請求項１０に記載のレンズ装置。
前記弾性部材を２つ有し、
前記２つの弾性部材にそれぞれ対応する２つの前記他端は、前記２つの弾性部材にそれぞれ対応する２つの前記一端の間に配されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
撮像装置の本体に接続可能なマウント部材を有し、
前記第１筒は、前記マウント部材に固定されている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
請求項１ないし請求項１３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って形成された像を受ける撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。