JP6759281B2 - レンズ装置およびそれを備える撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、カム環の回転に連動してレンズを保持するレンズ保持筒を光軸に沿って進退させるレンズ装置に関し、特に操作時や姿勢変動時におけるレンズ保持筒のガタを防止する構成を有するレンズ装置に関する。

従来、カム環に形成されるカム溝、および案内筒に形成される直進溝に、レンズを保持するレンズ保持筒に設けられているカムフォロアが係合し、カム環の回転時にレンズ保持筒がカムフォロアを介して光軸に沿って進退するレンズ鏡筒が知られている。カム溝および直進溝と、カムフォロアとの間にガタがあると、光学性能が低下してしまう。具体的には、カム溝とカムフォロアとの間にガタがあると、操作時のレンズの位置精度や倒れが変化し、直進溝とカムフォロアとの間にガタがあると、姿勢変動時のレンズの倒れが変化してしまう。

特許文献１では、カム溝および直進溝に係合するカムフォロアを備える支持部材が、レンズ保持筒と光軸方向において所定間隔だけ離れて配置され、かつレンズ保持筒と支持部材との間に、付勢部材が設けられているレンズ鏡筒が開示されている。特許文献１のレンズ鏡筒では、レンズ保持筒と支持部材は互いに引き離され、または引き付けられることで、レンズ保持筒のカムフォロアおよび支持部材のカムフォロアはそれぞれ、付勢部材の付勢力の分力により、カム溝および直進溝に付勢される。そのため、カム溝および直進溝と、カムフォロアとの間のガタをなくすことができ、光学性能の低下を抑制することが可能である。

特許第６１４６９６０号公報

レンズ保持筒の質量が重い場合、カム溝のカム立角を小さくすることで、レンズ保持筒の作動トルクを低減する必要がある。特許文献１のレンズ鏡筒では、付勢部材の端面を受ける、レンズ保持筒側の受け面および支持部材側の受け面はいずれも光軸に対して直交している。このとき、付勢部材の光軸方向の付勢力をＦ、カム立角をθとすると、直進溝と直交する方向の付勢力はＦＳＩＮθＣＯＳθ、カム溝と直交する方向の付勢力はＦＣＯＳθとなる。すなわち、カム立角が小さいほど、直進溝と直交する方向の付勢力ＦＳＩＮθＣＯＳθは小さくなってしまう。したがって、姿勢変動時に直進溝とカムフォロアとの間のガタを取りきることができず、光学性能が低下してしまう。

本発明は、姿勢変動時の光学性能の低下を抑制可能なレンズ装置およびそれを備える撮像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、カム溝を備えるカム筒と、第１直進溝および第２直進溝を備える案内筒と、カム溝および第１直進溝に係合する第１カムフォロアを備え、カム筒の回転に伴いレンズ装置の光軸方向に進退可能な第１移動部材と、カム溝および第２直進溝に係合する第２カムフォロアを備え、カム筒の回転に伴い光軸方向に進退可能な第２移動部材と、第１移動部材に設けられている当接部材と、当接部材を付勢する付勢部材と、を有し、当接部材は、第２移動部材に当接する第１当接部を備え、第２移動部材は、第１当接部に当接する第２当接部を備え、第１当接部および第２当接部の両方が、光軸方向に対して傾斜していることを特徴とする。

本発明によれば、姿勢変動時の光学性能の低下を抑制可能なレンズ装置およびそれを備える撮像装置を提供することができる。

実施例１のレンズ鏡筒の分解斜視図である。 実施例１のレンズ鏡筒の断面図である。 実施例１のレンズ鏡筒の断面図である。 実施例１のレンズ鏡筒の模式図である。 実施例１のレンズ鏡筒の模式図である。 実施例２のレンズ鏡筒の模式図である。 実施例３のレンズ鏡筒の模式図である。 実施例１から実施例３のいずれかのレンズ鏡筒を有する撮像装置の概略図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。

図１は、本実施例のレンズ鏡筒（レンズ装置）１００の分解斜視図である。図２および図３はそれぞれ、レンズ鏡筒１００の断面図である。レンズ鏡筒１００は、案内筒１０１、カム筒１０２、レンズ保持枠（第１移動部材）１０３および移動枠（第２移動部材）１０７を有する。

案内筒１０１の嵌合部１０１ａ、１０１ｂはそれぞれ、カム筒１０２の嵌合部１０２ａ、１０２ｂと径嵌合する。カム筒１０２は、案内筒１０１に対して回転するように構成される。案内筒１０１には、第１直進溝１０１ｃおよび第２直進溝１０１ｄがそれぞれ３箇所形成される。また、カム筒１０２には、カム溝１０２ｃが３箇所形成される。

レンズ保持枠１０３は、レンズ１０４を保持する。レンズ保持枠１０３には、カムフォロア（第１カムフォロア）１０５を保持するカムフォロア保持部１０３ａが３箇所形成される。カムフォロア１０５は、ビス１０６でレンズ保持枠１０３に固定される。移動枠１０７は、レンズ保持枠１０３に対して光軸方向において所定間隔だけ離れて配置される。移動枠１０７には、カムフォロア（第２カムフォロア）１０８を保持するカムフォロア保持部１０７ａが３箇所形成されている。カムフォロア１０８は、ビス１０９で移動枠１０７に固定される。

付勢部材１１０は、光軸２００に沿って延びたピン（当接部材）１１１を付勢する。本実施例では、付勢部材１１０として圧縮コイルばねが使用されている。付勢部材１１０およびピン１１１は、組立時にレンズ保持枠１０３の収納部１０３ｂに収納される。収納時、ピン１１１の外径部１１１ａは、収納部１０３ｂの一部と係合する。付勢部材１１０の第１端は、光軸２００と直交している、レンズ保持枠１０３のばね座面１０３ｃに接触する。また、付勢部材１１０の第２端は、ピン１１１に接触する。ピン１１１は、付勢部材１１０の付勢力と収納部１０３ｂの案内により、光軸２００に沿って進退可能である。すなわち、収納部１０３ｂは、ピン１１１を光軸２００に沿って進退可能に案内する案内部として機能する。

ピン１１１は、付勢部材１１０により付勢され、ピン１１１の先端部（第１当接部）１１１ｂは、移動枠１０７の当接部（第２当接部）１０７ｂに当接する。そのため、レンズ保持枠１０３と移動枠１０７は、ピン１１１を介して付勢部材１１０の付勢力によって互いに離間する。このとき、カムフォロア１０５は、第１直進溝１０１ｃおよびカム溝１０２ｃに付勢される。また、カムフォロア１０８は、第２直進溝１０１ｄおよびカム溝１０２ｃに付勢される。このような構成により、姿勢変動時や、カム筒１０２の回転に伴って、レンズ保持枠１０３が光軸２００に沿って進退する場合に、カム溝および直進溝と、カムフォロアとの間でガタが発生することが抑制される。また、本実施例では、ピン１１１は、レンズ鏡筒１００の周方向に沿って複数配置される。カムフォロア１０５およびカムフォロア１０８の少なくとも一方は、複数のピン１１１の間に配置されている。このような構成により、レンズ鏡筒１００を小型化可能である。

以下、図４および図５を参照して、カムフォロア１０５の第１直進溝１０１ｃおよびカム溝１０２ｃに対する付勢力と、カムフォロア１０８の第２直進溝１０１ｄおよびカム溝１０２ｃに対する付勢力について説明する。

図４および図５は、レンズ鏡筒１００の模式図である。上述したように、ピン１１１の先端部１１１ｂは、付勢部材１１０により付勢され、移動枠１０７の当接部１０７ｂに当接する。ここで、先端部１１１ｂは、光軸２００に対して傾斜している。また、当接部１０７ｂも、光軸２００に対して傾斜している。本実施例では、先端部１１１ｂの光軸２００に対する傾斜角度および当接部１０７ｂの光軸２００に対する傾斜角度は、等しくなるように構成されている。なお、「等しく」とは、厳密に等しい場合だけでなく、両者の差が十分に小さく、実質的に等しい場合も含まれる。また、本実施例では、先端部１１１ｂおよび当接部１０７ｂはいずれも光軸２００に対して傾斜している。しかしながら、先端部１１１ｂが当接部１０７ｂを付勢する方向が光軸に対して傾斜していればよいため、先端部１１１ｂおよび当接部１０７ｂの少なくとも一方が光軸２００に対して傾斜していればよい。

ここで、先端部１１１ｂおよび当接部１０７ｂの光軸２００に対する傾斜角度をθ１、付勢部材１１０の付勢力をＦ、カム溝１０２ｃのカム立角をθ２とする。図４に示されるように、当接部１０７ｂには付勢力ＦＣＯＳθ１が加わり、先端部１１１ｂには反力ＦＣＯＳθ１が加わる。これにより、カムフォロア１０５は、カム溝１０２ｃの側面１０２ｃ２に付勢される。カム溝１０２ｃと直交する方向には付勢力ＦＣＯＳθ１ＣＯＳ（θ１＋θ２）が加わり、カム溝１０２ｃと平行な方向には付勢力ＦＣＯＳθ１ＳＩＮ（θ１＋θ２）が加わる。第１直進溝１０１ｃと直交する方向には付勢力ＦＣＯＳθ１ＳＩＮ（θ１＋θ２）ＣＯＳθ２が加わり、カムフォロア１０５は第１直進溝１０１ｃの側面１０１ｃ１に付勢される。

従来構成では、付勢部材１１０の付勢力Ｆをカム溝１０２ｃと直交する方向および平行な方向に分解する際の角度は、カム立角θ２のみに依存している。カム溝１０２ｃと直交する方向には付勢力ＦＣＯＳθ２、カム溝１０２ｃと平行な方向には付勢力ＦＳＩＮθ２が加わる。第１直進溝１０１ｃと直交する方向には、付勢力ＦＳＩＮθ２ＣＯＳθ２が加わる。そのため、カム立角θ２が小さくなると、第１直進溝１０１ｃと直交する方向の付勢力ＦＳＩＮθ２ＣＯＳθ２は小さくなり、結果として、姿勢変動時に第１直進溝１０１ｃとカムフォロア１０５との間のガタを取りきることができない。また、付勢部材１１０の付勢力Ｆを大きくすると、カム溝１０２ｃと直交する方向の付勢力ＦＣＯＳθは必要以上に大きくなってしまう。その場合、レンズ鏡筒１００の操作回数が増えるにつれて、カムフォロア１０５またはカム溝１０２ｃの摩耗が発生しやすくなり、静音性や操作感といった品質が損なわれてしまう。

本実施例では、付勢部材１１０の付勢力Ｆにより、先端部１１１ｂが光軸２００に対して傾斜角θ１だけ傾斜した方向の付勢力Ｆｃｏｓθ１を当接部１０７ｂに付与するように、先端部１１１ｂと当接部１０７ｂとを当接させている。したがって、付勢力ＦＣＯＳθ１をカム溝１０２ｃと直交する方向および平行な方向に分解する際の角度は、カム立角θ２および傾斜角θ１により決定される。そのため、カム溝１０２ｃおよび第１直進溝１０１ｃへの付勢力配分を、傾斜角θ１を調整することで最適化できる。したがって、姿勢変動時に第１直進溝１０１ｃとカムフォロア１０５との間のガタを取りきり、光学性能の低下を抑制することができるとともに、静音性や操作感といった品質を向上できる。

また、当接部１０７ｃに付勢力ＦＣＯＳθ１が加えられると、図５に示されるように、カムフォロア１０８はカム溝１０２ｃの側面１０２ｃ１に付勢される。カム溝１０２ｃと直交する方向には分力ＦＣＯＳθ１ＣＯＳ（θ１＋θ２）が加わり、カム溝１０２ｃと平行な方向には分力ＦＣＯＳθ１ＳＩＮ（θ１＋θ２）が加わる。第２直進溝１０１ｄと直交する方向には分力ＦＣＯＳθ１ＳＩＮ（θ１＋θ２）ＣＯＳθ２が加わり、カムフォロア１０８は第２直進溝１０１ｄの側面１０１ｄ２に付勢される。

従来構成では、付勢部材１１０の付勢力Ｆをカム溝１０２ｃと直交する方向および平行な方向に分解する際の角度は、カム立角θ２のみに依存している。カム溝１０２ｃと直交する方向には付勢力ＦＣＯＳθ２、カム溝１０２ｃと平行な方向には付勢力ＦＳＩＮθ２が加わる。第２直進溝１０１ｄと直交する方向には、付勢力ＦＳＩＮθ２ＣＯＳθ２が加わる。そのため、カム立角θ２が小さくなると、第２直進溝１０１ｄと直交する方向の付勢力ＦＳＩＮθ２ＣＯＳθ２は小さくなり、結果として、姿勢変動時に第２直進溝１０１ｄとカムフォロア１０８との間のガタを取りきることができない。また、付勢部材１１０の付勢力Ｆを大きくすると、カム溝１０２ｃと直交する方向の付勢力ＦＣＯＳθは必要以上に大きくなってしまう。その場合、レンズ鏡筒１００の操作回数が増えるにつれて、カムフォロア１０８またはカム溝１０２ｃの摩耗が発生しやすくなり、静音性や操作感といった品質が損なわれてしまう。

本実施例では、付勢部材１１０の付勢力Ｆにより、先端部１１１ｂが光軸２００に対して傾斜角θ１だけ傾斜した方向の付勢力Ｆｃｏｓθ１を当接部１０７ｂに付与するように、先端部１１１ｂと当接部１０７ｂとを当接させている。したがって、付勢力ＦＣＯＳθ１をカム溝１０２ｃと直交する方向および平行な方向に分解する際の角度は、カム立角θ２および傾斜角θ１により決定される。そのため、カム溝１０２ｄおよび第２直進溝１０１ｄへの付勢力配分を、傾斜角θ１を調整することで最適化できる。したがって、姿勢変動時に第２直進溝１０１ｄとカムフォロア１０８との間のガタを取りきり、光学性能の低下を抑制することができるとともに、静音性や操作感といった品質を向上できる。

なお、本実施例では、各カムフォロアがカム溝および直進溝を付勢する力が等しくなるように、傾斜角θ１が４５度に調整されているが、本発明はこれに限定されない。傾斜角θ１は、任意に設定可能であるが、３０度から６０度に調整されることが望ましい。

また、本実施例では、当接部１０７ｂを付勢する構成として、本実施例ではピン１１１を介して付勢部材１１０により当接部１０７ｂを付勢する構成が採用されているが、付勢部材１１０として板バネを用いて直接、当接部１０７ｂを付勢する構成も考えられる。しかしながら、この構成では、部品のばらつきの影響で、付勢力Ｆの大きさだけでなく、方向も変動するおそれがある。そのため、カム溝１０２ｄおよび第１直進溝１０１ｃへの付勢力配分の最適化が困難になる。本実施例では、付勢部材１１０の付勢力により、先端部１１１ｂと当接部１０７ｂとを当接させる構成とすることで、付勢部材１１０の付勢力Ｆの方向の変動を抑制可能である。そのため、付勢力配分を最適化でき、姿勢変動時の光学性能の低下を抑制可能であるとともに、静音性や操作感といった品質を向上できる。

また、本実施例では、ピン１１１は、レンズ保持枠１０３に保持されているが、移動枠１０７に保持されていてもよい。その場合、先端部１１１ｂが光軸２００に対して傾斜角θ１だけ傾斜した方向の付勢力Ｆｃｏｓθ１をレンズ保持枠１０３に設けられた当接部に付与するように、先端部１１１ｂとレンズ保持枠１０３に設けられた当接部とを当接させればよい。

図６は、本実施例のレンズ鏡筒１００の模式図である。本実施例では、実施例１のレンズ鏡筒１００と異なる構成についてのみ説明する。

本実施例では、付勢部材として引張コイルばね１１３を使用する。ピン１１１の端面１１１ｃは、移動枠（第３の移動部材）１１２の端面１１２ａに当接する。引っ張りコイルばね１１３の腕部１１３ａ、１１３ｂはそれぞれ、レンズ保持枠１０３の腕部１０３ｄおよび移動枠１１２の腕部１１２ｂに引掛けられる。移動枠１１２は、引っ張りコイルばね１１３の付勢力によってレンズ保持枠１０３に引き付けられる。これにより、ピン１１１は、光軸２００に沿って進退可能となる。

図７は、本実施例のレンズ鏡筒１００の模式図である。本実施例では、実施例１および実施例２のレンズ鏡筒１００と異なる構成についてのみ説明する。

本実施例では、付勢部材として板バネ１１４を使用する。板ばね１１４は、移動枠１１２にビス１１５で第１端を固定される。板バネ１１４の腕部１１４ａは、端面１１１ｃに当接し、ピン１１１を付勢する。これにより、ピン１１１は、光軸２００に沿って進退可能となる。

図８は、実施例１から実施例３のいずれかのレンズ鏡筒１００を備える撮像装置ＩＡの概略図である。レンズ鏡筒１００は、撮像光学系ＩＯＳを保持する。カメラ本体ＣＢは、撮像素子ＩＥを保持する。撮像素子ＩＥは、レンズ鏡筒１００を介して形成された光学像を光電変換する。レンズ鏡筒１００は、カメラ本体ＣＢと一体的に構成されていてもよいし、カメラ本体ＣＢに着脱可能に取り付けられるように構成されていてもよい。また、レンズ鏡筒１００が撮像素子ＩＥを保持していてもよい。

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。

１００ レンズ鏡筒（レンズ装置）
１０１ 案内筒
１０１ｃ 第１直進溝
１０１ｄ 第２直進溝
１０２ カム環
１０２ｃ カム溝
１０３ レンズ保持枠（第１移動部材）
１０５ カムフォロア（第１カムフォロア）
１０７ 移動枠（第２移動部材）
１０７ｂ 当接部（第２当接部）
１０８ カムフォロア（第２カムフォロア）
１１０ 付勢部材
１１１ 当接部材
１１１ｂ 先端部（第１当接部）

Claims (10)

1. カム溝を備えるカム筒と、
   第１直進溝および第２直進溝を備える案内筒と、
   前記カム溝および前記第１直進溝に係合する第１カムフォロアを備え、前記カム筒の回転に伴いレンズ装置の光軸方向に進退可能な第１移動部材と、
   前記カム溝および前記第２直進溝に係合する第２カムフォロアを備え、前記カム筒の回転に伴い前記光軸方向に進退可能な第２移動部材と、
   前記第１移動部材に設けられている当接部材と、
   前記当接部材を付勢する付勢部材と、を有し、
   前記当接部材は、前記第２移動部材に当接する第１当接部を備え、
   前記第２移動部材は、前記第１当接部に当接する第２当接部を備え、
   前記第１当接部および前記第２当接部の両方が、前記光軸方向に対して傾斜していることを特徴とするレンズ装置。
2. 前記第１移動部材または前記第２移動部材のいずれか一方は、レンズを保持することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記第１移動部材は、前記当接部材を前記光軸方向に進退可能に案内する案内部を備え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. 前記付勢部材は、前記第１当接部を前記第２当接部に当接させるように前記当接部材を付勢することで、前記第１カムフォロアを前記カム溝および前記第１直進溝に付勢するとともに、前記第２カムフォロアを前記カム溝および前記第２直進溝に付勢することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記第１当接部および前記第２当接部の両方が、前記第１カムフォロアが前記カム溝および前記第１直進溝を付勢する力が等しく、かつ前記第２カムフォロアが前記カム溝および前記第２直進溝を付勢する力が等しくなるように、前記光軸方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記当接部材は、前記第１移動部材の周方向に沿って複数配置され、
   前記第１カムフォロアおよび前記第２カムフォロアの少なくとも一方は、複数の当接部材の間に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
7. 前記付勢部材は、圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
8. 前記付勢部材を保持する第３移動部材を更に有し、
   前記付勢部材は、引っ張りコイルばねであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
9. 前記付勢部材を保持する第３移動部材を更に有し、
   前記付勢部材は、板ばねであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ装置と、
    前記レンズ装置を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子を保持するカメラ本体と、を有することを特徴とする撮像装置。