JP6701127B2 - レンズ装置、撮像装置、およびレンズ装置の製造方法 - Google Patents

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ものである。

ヘリコイド機構により、レンズ等の光学部材を保持する移動筒を光軸方向へ移動させ、フォーカスやズームを行うレンズ装置が知られている。一般的にヘリコイド機構は、光軸回りの回転を規制された固定筒と、光軸回りに回転可能な移動筒が螺子部を介して螺合する構成である。移動筒が回転操作されると、移動筒は固定筒に対して光軸方向前後に相対移動する。

しかし、移動筒と固定筒の螺子部には公差や製造上の誤差が生じるため、光軸方向及び径方向にガタが生じ易い。特に近年では高画質化への要求が顕著なので、ガタの抑制されたレンズ装置が求められている。

特許文献１では、移動筒の周囲に設けた螺子部の各山の間に金属球を配置し、金属球を付勢する弾性部材を設けることで、ヘリコイド機構のガタを抑制した構造が開示されている。特許文献２では、光軸方向に分割された第１および第２の筒体が、弾性部材で連結されている。この弾性部材が、第１および第２の筒体と螺合する第３の筒体を付勢することで、第１と第３、および第２と第３のヘリコイド機構のガタを抑制する構造が開示されている。

特開２００９−８０４３７ 特開平８−３０４６８８

しなしながら、特許文献１、２で開示された構造では螺子部が付勢されているため、螺子部に摩耗が生じ、ガタが増加する恐れがある。また、摩耗粉が生じて螺子部同士の螺合部分に挟まると、レンズ装置の操作性が悪化したり、像飛びが発生して光学性能が低下したりする恐れもある。また特許文献１の構造では、間隔の狭い螺子部の各山の間に金属球を配置する必要があるので、組立の難易度が高い。

本発明の目的は、例えば、固定筒と移動筒との間の螺子部のガタの少なさの点で有利なレンズ装置を提供することである。

本発明の一つの側面は、光学部材を保持し、外周面および内周面のうち一方に螺子部が形成された移動筒と、
外周面および内周面のうち前記螺子部に対向する他方に螺子部が形成され、前記移動筒を光軸の方向に移動可能に前記移動筒と螺合する固定筒と、
を備えたレンズ装置であって、
前記移動筒および前記固定筒のうち外周面に螺子部が形成された方には被押圧部が、前記移動筒および前記固定筒のうち内周面に螺子部が形成された方には押圧部が、それぞれ設けられ、
前記内周面に形成された前記螺子部に開口が形成され、
前記被押圧部は、前記外周面に形成された前記螺子部の溝とは異なる、該螺子部において前記光軸の周りに形成された溝の面にあり、前記開口に配された前記押圧部により押圧されている、
ことを特徴とするレンズ装置である。

本発明によれば、例えば、固定筒と移動筒との間の螺子部のガタの少なさの点で有利なレンズ装置を提供することができる。

ズームレンズ系全体の構成を示す図 本発明の実施例１におけるガタ抑制構造の詳細図 本発明の実施例１におけるガタ抑制構造の斜視図 本発明の実施例２におけるガタ抑制構造の詳細図 本発明の実施例３におけるガタ抑制構造の詳細図 押圧機構を１箇所配置した際のガタ抑制構造の詳細図 押圧機構をヘリコイド以外の箇所に当接させた図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（実施例１）
（光学部材の構成）
図１は本発明におけるズームレンズ系（レンズ装置）全体の構成を示す図である。図２は本発明の実施例１におけるガタ抑制構造の詳細図である。図３は実施例１におけるガタ抑制構造の斜視図である。なお、螺子部の構造は簡略化して概念を示しており、以下の図も同様である。

はじめに図１を参照して、本実施例におけるズームレンズ系（レンズ装置）全体の構成について説明する。

レンズ装置１では、フォーカス操作環２ａが回動されると、移動筒（不図示）に保持された光学移動群（不図示）が光軸Ａ方向に沿って移動することにより、フォーカス調整がなされる。

また、ズーム操作環２ｂが回動されると、光学移動群が光軸Ａ方向に沿って移動することにより、ズーム調整がなされる。

また、アイリス操作環２ｃが回動されると、絞り径が変化することにより、光量の調整がなされる。

また、Ｆ．Ｂ．操作環３または、マクロ操作環４が回動されると、光学移動群が光軸Ａ方向に移動するこにより、撮像素子までの合焦距離の調整がなされる。

以上が、ズームレンズ系全体の構成である。

（ヘリコイド機構部の構成）
次に、図２を参照して、レンズ装置１の内部構造であるヘリコイド機構部５について説明する。

光学移動群は、レンズ群（光学部材）６と、レンズ群６を保持する移動筒７、レンズ群６を移動筒７に対して光軸Ａ方向に位置決めする押え環（不図示）を有する。

ヘリコイド機構部５は、移動筒７の外周面に設けられたオスヘリコイド（螺子部）９７と、固定筒８の内周面に設けられたメスヘリコイド（螺子部）９８が螺合する構造である。

移動筒７は、ピン（不図示）によって固定筒８の外周部に設けた操作環（不図示）と連結される。

以上の構造により、移動筒７は、固定筒８の内側に、光軸方向に移動可能に螺合される。すなわち、操作環を介して光学移動群（すなわち移動筒７）が回転動作されると、同時に光軸Ａの方向に沿って直進移動される。移動筒７が回動される方向によって、直進移動の向きが変わる。

以上が、ヘリコイド機構部５の構成である。

（ガタ抑制機構の構成）
次に、図２、３を用いてヘリコイド機構部５に設けられたガタ抑制構造の構成を説明する。

固定筒８の側面には、開口１０が、移動筒７の一部を露出するように形成される。この開口１０には、移動筒７を押圧する押圧機構１１が挿入される。本実施例においては、押圧機構１１の挿入の向き（方向）は、光軸Ａを含む断面において光軸Ａと実質的に直交する方向である。

押圧機構１１は、押圧部１３とバネ部材１４から構成される。押圧部１３は固定筒８に形成された開口１０に嵌合する。少なくとも光軸Ａの方向において嵌合していることが好ましい。この場合、開口１０を押圧部１３の光軸Ａ方向の位置規制として機能させることができる。

開口１０は更に、押圧機構１１とともに、封止部材（蓋部材）１２によって封止される。封止部材１２は、固定筒８に固定されている。封止部材１２と押圧部１３の間には、ばね部材（付勢部材）１４が設けられる。ばね部材１４は、封止部材１２から移動筒７に向けて押圧部１３を付勢している。

なお本実施例では、ばね部材１４によって付勢力を発生させている。しかし、付勢部材はこれに限られず、例えばゴム部材、弾性変形可能な樹脂部材、等を用いてもよい。

移動筒７には、オスヘリコイド９７とは別に、移動筒７の周方向に延びる溝１５が形成される。この溝１５の底の面（被押圧部）に、押圧部１０がばね部材１４の付勢力によって当接する。

本実施例においては、溝１５の形状は、光軸を中心とした螺旋状の形状である。この溝１５の底の面は、開口１０を通じて外部に露出する。溝１５の底の面の全体が開口１０から露出している必要はなく、押圧部１０の大きさやレンズ群（光学部材）６の移動量に応じて、少なくとも一部が押圧できるように露出していればよい。

この溝１５の幅は、光軸Ａを含む断面において、押圧部１３よりも大きいことが望ましい。押圧部１３をレンズ鏡筒に組んだ状態で、溝１５の光軸Ａを含む断面における溝１５の光軸方向の長さが、押圧部１３の光軸方向の長さより長いと、より組み立てやすいためである。またこの溝１５の周方向長さは、光学移動群が光軸方向に移動する量（移動筒７の回転の範囲）に応じて決まる。

本実施例においては以上の構成によって、押圧機構１１が、移動筒７の径方向であって光軸Ａに向かう向きに、移動筒７を押圧することになる。

以上が本実施例のガタ抑制構造の構成である。

（ガタ抑制構造の効果）
次に、図２を参照しながらガタ抑制構造の効果を説明する。

開口１０に嵌合し、ガイドされる押圧部１３の押圧力は、矢印Ｂの向きに加わる。この向きは、前述のように移動筒７の径方向であって光軸Ａに向かう向きである。この押圧力によって、移動筒７は矢印Ｃの方向に押しつけられる。

移動筒７が矢印Ｃの方向に押しつけられると、オスヘリコイド９７の傾斜面７ａと、メスヘリコイド９８の傾斜面８ａとが当接する。傾斜部同士が当接するため、矢印Ｃの方向のガタが抑制されると同時に、光軸Ａの方向のガタも抑制される。

また、押圧部１３は開口１０と嵌合するので、光軸Ａ方向への位置決めが一意になされる。この構成では、オスヘリコイド９８の各山の間の位置となるように調整してから、押圧部１３を組む必要がなくなり、代わりに押圧部１３を開口１０に差し込むだけで済むから、作業性が向上する。

すなわち本実施例のレンズ装置の組立方法は、初めの工程では、上記の溝１５が形成された移動筒７および開口１０が形成された固定筒８と、押圧部１３と、ばね部材１４と、封止部材１２と、を用意する。次の工程では、固定筒８と移動筒７を螺合させる。この螺合の位置は、調整された所定の位置である必要はない。具体的には、移動筒７が、固定筒８に対して実際に動く範囲内におさまるように、互いを螺合させておけばよい。

さらに次の工程では、押圧部１３とバネ部材１４を開口１０に挿入させる。最後の工程では、封止部材１２によって開口１０を塞ぐ。これらの工程により、バネ部材１４に押圧部１３を溝１５の面に向けて付勢させ、ガタを抑制するレンズ装置を組み立てることができる。

更に、押圧部１０は直接オスヘリコイド９７を押圧しないので、押圧部１０によるオスヘリコイド９７の損傷が非常に小さい。また前述のように、押圧部１０は溝１５の底の面を押圧する構造のため、溝１５の底の面が摩耗した場合は、発生した摩耗粉が溝１５の底に残り、オスヘリコイド９７とメスヘリコイド９８とに挟持される摩耗粉を少なくすることができる。したがって、操作性の悪化、および光学性能の低下を抑制でき、レンズ品質を向上させることが可能となる。

（被押圧部の変形例）
なお本実施例では押圧部１０に押圧される被押圧部を、溝１５の底面として説明した。しかし、被押圧部はこれに限られない。例えば光軸を含む断面がＶ字形状となるＶ字溝を形成し、その両側面を被押圧部として用いてもよい。

すなわち、光軸を中心とした螺旋状に形成された溝形状の有する面のうち、いずれかの面を被押圧部として用いれば、本実施例は実施可能である。

（実施例２）
図４は本発明の実施例２におけるガタ抑制構造の詳細図である。図４を用いて、本実施例におけるレンズ装置を説明する。

本実施例では、実施例１に対して押圧機構１６と、移動筒７と固定筒８の間に形成されたヘリコイド（オスヘリコイド１７７、およびメスヘリコイド１７８）が異なる。その他の構成については実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる部分についてのみ説明を行い、その他の同一部分については同一符号を付し、説明を省略する。

（構成）
本実施例では、開口１０が固定筒８を図４のＤ方向（光軸Ａもしくは移動筒７の軸と交差する方向であって、光軸Ａに近づくほど物体側、もしくは像面側に近づき傾斜する方向）に貫通して形成される。言い換えると、移動筒７の軸となす角が鋭角となる方向に形成される。この開口１０沿って押圧機構１６が挿入される。したがって、本実施例においては押圧機構１６が移動筒７を矢印Ｄの方向へ押圧する。この押圧力は、光軸Ａと直交する方向にも、光軸Ａに沿った方向にもはたらく。

押圧機構１６は、球形状の押圧部１８と、押圧部１８を保持する保持部１９を備える保持板２０と、封止部材（蓋部材）１２から保持板２０を押圧するバネ部材（付勢部材）１４とから構成される。保持部１９は、球形状の押圧部１８保持するための半球状の凹形状を有する。保持板２０は、固定筒８に設けられた開口１０に嵌合する。

押圧部１８は、バネ部材１４が発生する付勢力により、移動筒７のオスヘリコイド１７７に設けられた被押圧部１５２に押圧される。本実施例における被押圧部１５２の形状は、光軸Ａを含む面における断面形状が半球状になるような溝形状である。なお、後述するが被押圧部１５２の形状はこれに限られない。

本実施例におけるオスヘリコイド（螺子部）１７７、およびメスヘリコイド１７８（螺子部）の螺子山は、図４に示すように、光軸Ａを含む面における断面形状が矩形を有している。

（効果）
以上のような構成とすることで、実施例１において得られる効果に加えて以下の効果を得ることができる。

本実施例のようにオスヘリコイド１７７、およびメスヘリコイド１７８の螺子山の光軸Ａを含む面における断面形状が矩形に近い場合、光軸Ａ方向と直交する方向から移動筒７を押圧しても、光軸Ａ方向のガタを十分に抑制できない。オスヘリコイド１７７、およびメスヘリコイド１７８の螺子山の光軸Ａを含む面における断面形状が矩形に近い場合とは、例えば、台形螺子等を用いた場合が該当する。

そこで本実施例２のように、押圧機構１６が光軸Ａと斜めに交わる方向（矢印Ｄ）から、被押圧部を押圧する構成を備えることで、移動筒７は、光軸Ａ方向にも押圧される。したがって、ヘリコイド１７の移動筒７側の光軸Ａ方向面７ｂと、ヘリコイド１７の固定筒８側の光軸Ａ方向面８ｂが当接する。同時に、ヘリコイド１７の移動筒７側の固定筒８側の直交方向面７ｃと、固定筒８側の直交方向面８ｃとが当接する。

これにより、ヘリコイド１７の螺子山の光軸Ａを含む面における断面形状が矩形に近い場合であっても、光軸Ａ方向と、光軸Ａと直交するＣ方向のガタを抑制する効果が得られる。

また、本実施例では押圧部１８を球形状とした。これによって、被押圧部との接触抵抗が少なくなり、操作感への影響を小さくすることができる。さらに押圧部は付勢部材と被押圧部の間で回転可能に保持されている。したがって、レンズの駆動時の押圧部と被押圧部の接触部の摩擦は転がり摩擦となり、摩擦抵抗が低減されるので、操作感への影響を更に小さくすることができる。

（変形例）
本実施例では押圧部１８の形状を球形状としたが、被押圧部と接触する部分において凸の曲面形状を含めば効果を得ることが可能である。また、例えば被押圧部１５２の形状を、光軸Ａを含む断面において矩形の溝形状にしてもよい。この場合も更に接触抵抗を抑制できる。

押圧部が回転可能な構成としては、例えば押圧部が光軸Ａに平行な軸とベアリングを有する構成であっても、効果を得ることが可能である。

（実施例３）
図５は本発明の実施例３におけるガタ抑制構造の詳細図である。図６には、本実施例の発揮する効果を説明するため、押圧機構を１箇所配置した際のガタ抑制構造の詳細図を示す。以下では実施例１と異なる部分についてのみ説明を行い、その他の同一部分については同一符号を付し、説明を省略する。

本実施例は、移動筒７に対して開口１０が光軸Ａの方向に複数形成されている点で、他の実施例と異なる。

（構成）
本実施例では、開口１０は光軸Ａ方向で異なる位置に２箇所、形成されている。これらの開口１０に対応して、押圧機構１１と押圧機構２１は配置される。なお押圧機構２１は実施例１で示した押圧機構１１と同様の構成である。

（効果）
次に、図６も参照しながら押圧機構を光軸Ａと異なる位置に２か所配置した際の効果について以下に述べる。

図６に示すように、押圧機構が１か所設けられた場合、光学移動群はその位置によって、光学移動群の倒れ中心Ｏ周りのモーメントＭを受ける。したがって、光学移動群はモーメントＭ方向へ、ヘリコイド９のガタ内で倒れてしまう。これにより、光学の周辺性能の低下が生じる可能性がある。

しかしながら本実施例では、図５に示すように、押圧部が光軸Ａの方向に間隔をあけて２か所配置されている。光学移動群の倒れ中心Ｏ周りのモーメントは、互いに打ち消し合う方向にはたらくので、倒れを抑制することができる。このように実施例１の効果に加え、光学の周辺性能の低下を抑制することができる。

なお、倒れの影響を抑えたい特定の位置（例えば光学部材の中心や主点などの位置）を、二つの押圧部の光軸方向における中心の近傍に配置すれば、その特定の位置における倒れの影響を更に小さくすることができる。

（実施例４）
図７は、本発明の実施例４におけるガタ抑制構造の詳細図である。図７を用いて、本実施例におけるレンズ装置を説明する。以下では実施例１と異なる部分についてのみ説明を行い、その他の同一部分については同一符号を付し、説明を省略する。

（構成）
本実施例における移動筒７は、二点鎖線Ｌを境界に、オスヘリコイド９７の設けられる領域と、設けられない領域Ｓを有している。このように、移動筒に形成する被押圧部の形状が溝形状でなくても、本発明は実施可能である。

オスヘリコイド９７の設けられない領域Ｓの形状は、円柱面になっている。また本実施例では、その円柱面の径は、移動筒７の外側に螺合する固定筒８に形成されたメスヘリコイド（螺子部）９８の最小径以下、すなわちメスヘリコイド９８の山の径以下になっている。円柱面の径がメスヘリコイド９８の山の径以下であることにより、固定筒８は、その内部であってメスヘリコイド９８がある領域にも、移動筒７の円柱面を収容することができる。

（効果）
このように、より単純な形状で螺子部の損傷を少なく固定筒と移動筒のヘリコイドガタを抑制するとともに組立性を向上したレンズ装置を提供することができる。

（変形例）
本実施例では、被押圧部が、二点鎖線Ｌを境界にして隔てられた、円柱面で構成される例で説明した。しかし、被押圧部の形状は、二点鎖線Ｌを境界にして隔てられた円柱面に限らず、移動筒（もしくは固定筒）の軸を中心とする円周に沿って移動する直線を母線とする面を有する形状であれば、本発明は実施可能である。

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趣の変形及び変更が可能である。

本実施形態では押圧機構を押圧部とバネ部材により構成したが、バネ部材をゴム部材にしても構わない。更に、押圧部と封止部材（蓋部材）は一体的に形成しても構わない。

以上の説明では、移動筒の外周面にオスヘリコイドを設け、固定筒の内周面にメスヘリコイドを設け、固定筒の内部に移動筒を螺合する例を説明した。しかし、移動筒の内周面であって、光学部材に影響のない範囲にメスヘリコイドを設け、固定筒の外周面にオスヘリコイドを設け、移動筒の内部に固定筒を螺合する構成でも本発明は実施可能である。この場合は、移動筒に開口を、固定筒に被押圧部を形成すればよい。

すなわち本発明では、移動筒の外周面もしくは内周面のうち一方の面に螺子部が、固定筒の外周面もしくは内周面うち、移動筒の螺子部が形成された面に対向する方の面に螺子部が、それぞれ形成される。そして、これらの螺子部が互いに螺合するようにレンズ装置を構成すればよい。この場合、移動筒と固定筒のうち、外側に螺合された方（内周面に螺子部が形成された方）に開口を形成して、内側に螺合された方（外周面に螺子部が形成された方）に被押圧部を形成すればよい。

また、以上の説明では付勢部材であるばね部材が、押圧部を被押圧部に付勢することで、被押圧部が押圧される構成で説明した。しかし、付勢部材を構成しなくても、本発明は実施可能である。例えば、固定筒を外側とする構成（固定筒の内周面に螺子部が形成される構成）であれば、固定筒の内周面に、押圧部として凸部を設ける。該凸部は固定筒と別体が好ましい。別体の場合は、別の材質、例えば摺動性のよい樹脂を用いても良い。この場合は、固定筒の内部の所定の位置に移動筒を組んだ後、押圧部を適切な圧力で移動筒の被押圧部を押圧するように、固定することになる。

本発明はレンズ装置の例で説明したが、撮像素子を含むカメラと、カメラに被写体からの光を導くレンズ装置と、を有する撮像装置においても本発明は実施可能である。この場合、前述のカメラに被写体からの光を導くレンズ装置として、以上説明した本実施形態におけるレンズ装置を用いることが望ましい。

７ 移動筒
８ 固定筒
９７、１７７ オスヘリコイド（螺子部）
９８、１７８ メスヘリコイド（螺子部）
１０ 開口
１３、１８ 押圧部
１５、１５２ 溝（被押圧部）

Claims (11)

1. 光学部材を保持し、外周面および内周面のうち一方に螺子部が形成された移動筒と、
   外周面および内周面のうち前記螺子部に対向する他方に螺子部が形成され、前記移動筒を光軸の方向に移動可能に前記移動筒と螺合する固定筒と、
   を備えたレンズ装置であって、
   前記移動筒および前記固定筒のうち外周面に螺子部が形成された方には被押圧部が、前記移動筒および前記固定筒のうち内周面に螺子部が形成された方には押圧部が、それぞれ設けられ、
   前記内周面に形成された前記螺子部に開口が形成され、
   前記被押圧部は、前記外周面に形成された前記螺子部の溝とは異なる、該螺子部において前記光軸の周りに形成された溝の面にあり、前記開口に配された前記押圧部により押圧されている、
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記固定筒および前記移動筒のうち前記外周面に前記螺子部が形成された方には前記開口に露出する位置に前記被押圧部が形成され、
   前記押圧部を付勢する付勢部材と、蓋部材とを備え、
   前記開口は、前記押圧部と前記付勢部材とが挿入されて前記蓋部材によって塞がれ、前記被押圧部は、前記付勢部材により付勢された前記押圧部により押圧されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記溝は、螺旋状に形成されてい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。
4. 前記光軸を含む面において、前記開口は、前記光軸に近づくほど物体側または像面側に近づくように、前記光軸に直交する方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記光軸の方向において、前記開口は複数形成されてい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。
6. 前記光軸の方向において、前記押圧部は前記開口と嵌合していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
7. 前記光軸を含む面において、前記光軸の方向における前記被押圧部の長さは、前記光軸の方向における前記押圧部の長さよりも長いことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
8. 前記押圧部は、前記被押圧部の方に凸の曲面を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
9. 前記押圧部は、前記被押圧部と前記付勢部材との間で回転可能である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。
10. 撮像素子と、
    被写体からの光を前記撮像素子に導く請求項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と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
11. レンズ装置の製造方法であって、
    光学部材を保持し、外周面および内周面のうち一方に螺子部が形成された移動筒と、外周面および内周面のうち前記移動筒の螺子部に対向する他方に螺子部が形成され、前記移動筒をその光軸の方向に移動可能に前記移動筒に螺合する固定筒とであって、前記固定筒および前記移動筒のうち内周面に螺子部が形成された方には該螺子部に開口が、前記移動筒および前記固定筒のうち外周面に螺子部が形成された方には前記開口に露出する位置に、該螺子部の溝とは異なる、該螺子部において前記光軸の周りに形成された溝の面にある被押圧部が、それぞれ形成された前記移動筒と前記固定筒と、押圧部と、付勢部材と、蓋部材と、を用意する工程と、
    前記固定筒と前記移動筒とを互いに螺合する工程と、
    前記押圧部および前記付勢部材を前記開口に挿入する工程と、
    前記押圧部により前記被押圧部が押圧されるように、前記蓋部材によって前記開口を塞ぎ、前記被押圧部に向けて前記押圧部を前記付勢部材に付勢させる工程と、
    を含むことを特徴とするレンズ装置の製造方法。

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