JP6957160B2

JP6957160B2 - レンズ装置及びそれを有する撮像装置

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Publication number: JP6957160B2
Application number: JP2017025378A
Authority: JP
Inventors: 大輔越智
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: US10725263B2; JP2018132612A; US20180231734A1; CN108427165A

Description

本発明は、変倍動作や合焦動作等によって相対的に移動する２つの部材間を結ぶフレキシブルプリント基板を備えるレンズ装置に関するものである。

カメラやビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器においては、変倍、合焦、或いは防振等のために相対的に移動する２つの部材が存在することが多く、またその２つの部材間をフレキシブルプリント基板で連結していることもある。

特許文献１には、光軸方向に沿って進退する部材に繋がれたフレキシブルプリント基板のレンズ鏡筒への組込み性を容易にしたレンズ鏡筒が開示されている。

特開２０１４−１９１１６４号公報

この特許文献１によると、レンズ鏡筒への容易な組立ては可能になるかもしれないが、変倍動作に伴ってフレキシブルプリント基板は、その厚み方向に動く可能性がある。また、ユーザーの長期使用によるフレキシブルプリント基板とレンズ鏡筒との接触過多により、フレキシブルプリント基板に傷が入り易くなる、等の耐久性にも懸念が残る。

そこで本発明では、レンズ装置等の光学機器の動作において、フレキシブルプリント基板の動きを低減することができ、フレキシブルプリント基板の耐久性が高いレンズ装置を提供することを目的としている。

本発明のレンズ装置は、第１の接続部を有する第１筒と、レンズを保持し、前記第１筒に対して前記レンズの光軸方向に移動可能、かつ前記第１筒の径方向の内側に保持され、第２の接続部を有する第２筒と、前記第１の接続部および前記第２の接続部を電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、を備え、前記第１筒は、前記径方向に前記第２筒とは反対側へ突出した第１の凸部と、前記径方向に前記第２筒側へ突出した第２の凸部を有し、前記フレキシブルプリント基板は、前記第１の接続部から前記第２の接続部に向かって、前記光軸方向において折り返された屈曲部と、前記屈曲部よりも大きな半径で折り返された湾曲部を有し、前記第１の凸部は、前記フレキシブルプリント基板のうち前記第１および前記第２の接続部の間の第１部分が前記径方向の前記第２筒側に移動することを規制し、前記第２の凸部は、前記フレキシブルプリント基板のうち前記第１および前記第２の接続部の間の第２部分が前記径方向の前記第２筒とは反対側に移動することを規制し、前記第２筒が前記光軸方向に移動する際に、前記第１の接続部と前記屈曲部の間の前記フレキシブルプリント基板は前記第１筒が備える規制部により光軸方向の移動が規制され、前記湾曲部は前記光軸方向に移動することを特徴としている。

本発明によれば、レンズ装置内の２つの筒が相対的に移動した場合であっても、フレキシブルプリント基板がその厚み方向に振れることなく、高品位なレンズ装置を提供することができる。

本実施例のレンズ鏡筒の概略断面図（縦断面図）本実施例のレンズ鏡筒のワイド端における概略断面図（横断面図）本実施例のレンズ装置のテレ端における概略断面図（横断面図）本実施例の実施例におけるワイド状態での断面の主要部拡大図本実施例の実施例におけるテレ状態での断面の主要部拡大図本実施例の主要部について固定筒を外側から見た図本実施例の主要部について光軸と垂直な面における断面図フレキシブルプリント基板の延出部の位置例の拡大図フレキシブルプリント基板の延出部の別の例の拡大図

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。

図１は、本実施例のレンズ鏡筒（レンズ装置）の縦断面図である。この図１を用いて本実施例のレンズ鏡筒の構成の概略を説明する。

カメラボディと着脱可能なマウント１０１に対し、外装環１０２が径嵌合し、光軸方向で当接して光軸方向が規制されて、ビスで締結されている。マウント１０１には、カバーガラス１２１が保持されている。案内筒１０３は、外装環１０２に対し径嵌合し、光軸方向で当接して光軸方向が規制されて、ビスで締結される。

カム環１０４は案内筒１０３に対して径嵌合し、且つ案内筒とバヨネット結合することで光軸方向への移動が規制され定位置回転をする。

案内筒１０３とカム環１０４には、レンズを保持する１群鏡筒１０５とネジ結合されたフィルター枠１０６を直進ガイドする直進溝（不図示）およびカム溝（不図示）が形成されている。また、レンズを保持する２群鏡筒１０７をコロ吊りする２群ベース１０８を光軸方向へ進退させるために、それぞれ直進ガイドする直進溝（不図示）およびカム溝（不図示）が形成されている。

また、案内筒１０３とカム環１０４によって、絞りユニット（光量調整装置）１０９と３群ユニット（像振れ補正装置）１１０と４群鏡筒１１１と５群鏡筒１１２が一体的に結合された後群ユニットを光軸方向へ進退させる。そのために、それぞれに直進ガイドする直進溝（不図示）およびカム溝（不図示）が形成されている。

フィルター枠１０６に設けられたカムフォロア（不図示）が、前記案内筒１０３とカム環１０４に設けられた直進ガイドする直進溝（不図示）・カム溝（不図示）に係合されている。２群ベース１０８に設けられるカムフォロア（不図示）が、前記案内筒１０３とカム環１０４に設けられた直進ガイドする直進溝（不図示）・カム溝（不図示）に係合されている。また、後群ユニットは、３群ユニット１１０内の３群ベース部材１１３に取り付けられるカムフォロア（不図示）が、前記案内筒１０３とカム環１０４に設けられた直進ガイドする直進溝（不図示）・カム溝（不図示）に係合されている。

５群鏡筒１１２は３群ベース部材１１３と位置決めピンと孔が係合して径方向の位置が決まり、光軸方向で当接してビスで締結されている。４群鏡筒１１１はフォーカス群であり、３群ベース部材１１３と調整コマ１１４に両端を保持されたガイドバー１１５で保持されている。調整コマ１１４は、５群鏡筒１１２に当接し、固定される。４群鏡筒１１１の光軸方向へ進退させる駆動手段は、駆動源となるモータ（不図示）を有する。また、モータ（不図示）により回転される送りねじ（不図示）と、レンズを保持する４群鏡筒１１１と、４群鏡筒１１１に取り付けられ、送りねじ（不図示）に係合するラック（不図示）とにより構成されている。ラック（不図示）は送りねじ（不図示）の回転を光軸方向への駆動力に変換し、４群鏡筒１１１を光軸方向に移動させる。４群鏡筒１１１は、光軸方向に延びる前述のガイドバー１１５に摺動可能に係合することで直進ガイドされる。

ラック（不図示）は、４群鏡筒１１１に対して、光軸方向に延びる軸（不図示）を中心として回転可能に保持される。そして、ラック（不図示）は、ねじりコイルばね（不図示）が発生するねじり方向の付勢力によって回転方向に付勢され、送りねじ（不図示）とガイドバー１１５に対してそれらの径方向のうち一方向から押圧されている。またラック（不図示）は、ねじりコイルばね（不図示）が発生する光軸方向の付勢力によって付勢され、４群鏡筒１１１に対して、光軸方向のうち一方向から押圧されている。これらの付勢力によってラック（不図示）、送りねじ（不図示）、ガイドバー１１５および４群鏡筒１１１が互いに押圧されて、これらの間のガタつきが防止される。

１１６はズーム操作環である。ズーム操作環１１６は、外装環１０２に対してバヨネット結合により光軸方向への移動が規制され、定位置回転する。カム環１０４の外径部には、ズームキーが固定され（不図示）、ズームキーがズーム操作環１１６と係合することで、ズーム操作環１１６の光軸周りの回転と連動して、カム環１０４が回転する。

フォーカスリング１１７は、外装環１０２と規制枠１１８とで光軸方向で挟みこまれて、光軸方向への移動が規制され、外装環１０２に対し径嵌合する。規制枠１１８は外装環１０２に対し径嵌合し、外装環１０２の被写体側端面と当接する。また、規制枠１１８は一体的に形成された弾性を有する複数の係止爪（不図示）によって、外装環１０２に締結される。

フォーカスリング１１７の内周部のフランジ部１１９には、周方向に周期的なスリット形状が設けられる。フォーカスリング１１７の回転量・回転方向を検出する検出部材（不図示）は、このスリット形状の回転方向への移動を光学的に検出するように周方向に所定の間隔をもって並んだ２つのフォトインタラプタにより構成されている。

４群鏡筒１１１は、検出部材（不図示）の出力に基づいて基板１２０上の制御回路からの所定の駆動信号によってモータ（不図示）が回転し、光軸方向へ進退する。

また、３群ベース部材１１３に組み込まれたフォーカスリセットスイッチ（不図示）は、フォトインタラプタにより構成されている。フォトインタラプタは、４群鏡筒１１１に形成された遮光壁（不図示）の光軸方向への移動を光学的に検出する。フォーカスリセットスイッチは、４群鏡筒１１１が基準位置に位置していることを検出するために設けられている。

以下、図２から図９を用いて、本実施例の特徴的な構成について説明する。図２、３は本実施例のレンズ鏡筒（レンズ装置、交換レンズ）の横断面図であり、図２はズーム位置がワイド端のときの断面図、図３はテレ端のときの断面図である。図４はワイド状態の断面の一部を拡大した図、図５はテレ状態の断面の一部を拡大した図である。次に、図６は本実施例の主要部について固定筒を外側から見た図であり、図７は本実施例の主要部の光軸と垂直な面における断面図である。また、図８はフレキシブルプリント基板の幅方向に延出する延出部の一例を拡大した図であり、図９は同じく延出部の別の例を示す図である。

フレキシブル基板９は光量調整装置１０９を駆動するための電力及び駆動信号を基板１２０を介して、カメラ本体から供給する。フレキシブルプリント基板９は、光量調整装置のモータに接続されている。このフレキシブルプリント基板９は、固定筒（第１の接続部）と移動筒の両方に電気的に接続されており、移動筒が移動した際には、フレキシブルプリント基板が適宜変形することにより、両方の筒の接続を維持する構成となっている。

また、不図示ではあるが１０は同様に像振れ補正ユニット１１０に電力及び駆動信号を供給するフレキシブルプリント基板であり、光量調整装置１０９とは別位相に位置する。以下実施例での説明は、前記２つのフレキシブルプリント基板９、１０は発明において同様の構造、効果をもたらすものであるため、前者の光量調整装置１０９に接続されたフレキシブルプリント基板９を取り上げて行う。

［フレキシブルプリント基板の厚み方向規制］
図２から図５を用いてフレキシブルプリント基板の厚み方向規制について説明する。光量調整装置１０９（第２の接続部）に接続されているフレキシブルプリント基板９の一部である９ａは両面テープ、接着剤等を用いて３群ベース部材（移動筒）１１３に固定される。

フレキシブルプリント基板９はそのうちの一箇所で略１８０度に折り曲げられ、この折り曲げ部９ｃ（屈曲部）は案内筒（固定筒）１０３に設けられた開口部（フレキシブルプリント基板を挟み込む第１規制部）１０３ｂに挿入されている。この開口部１０３ｂがフレキシブルプリント基板を挟み込む（折り曲げられた部分が広がらないように挟み込む）ことによって、この開口部１０３ｂよりも移動筒側の基板を固定筒側に近づける機能を果たしている。ここでは、この開口部１０３ｂの開口の縁の一部を構成する第１の凸部（第１規制部、第１のフレキシブルプリント基板厚み方向規制部）１０３ａと９ｄとで径方向で当接（接触）する。このとき折り曲げ部９ｃが開こうとする反力により案内筒１０３の第１の凸部および案内筒１０３ｄとの間で、９ｄの位置は固定される。

フレキシブルプリント基板９は基板（固定筒の一部）１２０の光量調整装置用コネクタ１２０ａまでの間で、固定筒１０３の第２の凸部（第２規制部、第２のフレキシブルプリント基板厚み方向規制部）１０３ｃと９ｅとで径方向で当接（接触）する。このように、第２の凸部は、移動筒に向かって突起した形状をしているため、フレキシブルプリント基板９は、第１の凸部（第１規制部）１０３ａで径方向の内側が規制され、第２の凸部（第２規制部）１０３ｃで径方向の外側が規制される。つまり、第１規制部は、フレキシブルプリント基板９のうち第１規制部で規制されている位置よりも、３群ベース部材（移動筒）の固定部９ａ側の基板を、固定筒１０３側に近づくように、（厚み方向の）移動を規制している。そして、第２規制部は、同じくフレキシブルプリント基板のうち第１規制部で規制されている位置よりも、３群ベース部材（移動筒）の固定部９ａ側の基板を、固定筒１０３から押し出す（離れる）ように、（厚み方向の）移動を規制している。尚、このような機能を果たすように、第１規制部及び第２規制部を配置しさえすれば、第１規制部を移動筒（３群ベース部材）に設けても構わない。

フレキシブルプリント基板９は第１の凸部（固定筒に設けられた第１規制部）１０３ａと３群ベース部材（移動筒）１１３との固定部９ａとの間でＲ部９ｂ（湾曲部）が形成される。ズーム操作環１１６によりズーム動作がなされると、３群ベース部材１１３が光軸方向に進退する。このため、案内筒１０３とフレキシブルプリント基板９の固定部（移動筒側の固定部）９ａとの光軸方向の相対関係が変化し、Ｒ部９ｂの光軸方向の位置も進退する。

［フレキシブルプリント基板の光軸方向規制］
図６から図９を用いてフレキシブルプリント基板９の光軸方向規制、つまりフレキシブルプリント基板の長手方向（光軸方向）への移動規制について説明する。

固定筒１０３に設けられた第２の凸部（第２規制部、第２のフレキシブルプリント基板厚み方向規制部）１０３ｃと当接するフレキシブルプリント基板９の９ｅは、その幅方向に突出した（延出した）延出部９ｆおよび９ｇを持つ。ここで幅方向とは、フレキシブルプリント基板の厚み方向や、長手方向（光軸方向）のいずれとも垂直な方向である。この延出部９ｆ、９ｇは案内筒１０３に設けられた開口部（穴）１０３ｆ、１０３ｇにそれぞれ挿入される。この開口部は、フレキシブルプリント基板の幅方向、つまり延出部の延出方向に開けられた穴であり、フレキシブルプリント基板の長手方向（光軸方向）、及び厚み方向（光軸の径方向）については両側に端部がある。従って、この両側の端部が延出部の移動を規制することにより、延出部９ｆ、９ｇは開口部１０３ｆ、１０３ｇの光軸方向範囲内（開口している範囲内）でしか移動することが出来ず、フレキシブル基板の光軸方向の移動範囲が規制される。

ここで、光軸方向の移動範囲を決定する開口部１０３ｆ、１０３ｇの光軸方向長さは、フレキシブルプリント基板の延出部９ｆ、９ｇの幅よりも若干長くなるように構成されている（５％以上２０％未満の範囲内で長いことが望ましい）。このように構成すれば、組み立てが容易で、且つフレキシブルプリント基板がほぼ光軸方向に移動させないようにすることができる。更には、フレキシブルプリント基板が擦れて劣化したり、音が鳴ったりする可能性を下げることができる。より好ましい形態として、光軸方向の移動範囲を決定する開口部１０３ｆ、１０３ｇの光軸方向長さと、フレキシブルプリント基板の延出部９ｆ、９ｇの幅は同一としても良い。このように構成すれば、延出部９ｆ、９ｇが開口部１０３ｆ、１０３ｇにそれぞれ挿入された後に光軸方向に実質的に動かない構成となるため、上述の効果をより顕著に得ることができる。

このとき９ｆ、９ｇは案内筒１０３に設けられた突出部１０３ｄ及び１０３ｅを乗り越えて内径側から挿入される。つまり、挿入後は１０３ｄ及び１０３ｅによって９ｆ及び９ｇが内径側へ脱落しない様に規制される。このとき、挿入が容易となる様、９ｅから幅方向への突出形状は、図９に記載した９ｈ、９ｉのように種々の形状を取れる。尚、これらの突出部の形状は適宜組み合わせても構わない。

また、フレキシブルプリント基板の一部で、第２規制部と接触している９ｅの位置から、第１規制部の位置、或いはその手前までの基板に、フレキシブルプリント基板を変形しにくくする補強板（補強部材）をくっつけても良い。くっつけ方は、接着でもテープでもいずれでも構わない。またこの補強板は、フレキシブルプリント基板の変形を多少なりとも低減できる程度に曲がりにくい素材（金属でも樹脂でも構わない）、形状（板ではなく棒状でも良い）であれば足りる。

［ズーム駆動で得られる効果］
本実施例では、ズーム動作によって３群ベース部材１１３とともに、３群ベース部材１１３に固定されたフレキシブルプリント基板９の固定部９ａが光軸方向に進退する。フレキシブルプリント基板９は、折り曲げ部９ｃが開こうとする反力により案内筒１０３の第１の凸部および案内筒１０３ｄとの間で位置が固定された９ｄと固定部９ａとの間で形成される９ｂも光軸方向に進退する。ここで本実施例の特徴として、フレキシブルプリント基板９は、第１の凸部（第１規制部）１０３ａで径方向の内側が規制され、第２の凸部（第２規制部）１０３ｃで径方向の外側が規制される。

このような構成を採ることによって、ズーム動作によって９ｂが光軸方向に進退してもフレキシブルプリント基板９の９ｄと９ｅ間で、厚み方向に動くことがほぼ無くなる。このため、フレキシブルプリント基板の切断などの可能性が低く、信頼性の高いレンズ装置を提供することができる。また開口部１０３ｆ、１０３ｇによって９ｅ位置の幅方向に突出した突出部（延出部）９ｆ、９ｇの光軸方向移動範囲が規制されるため、同様に信頼性の高い構成が取れる。

また本発明は、光電変換素子等の撮像素子と、被写体からの撮影光を上述の撮像素子に導くように構成された上記実施例に記載のレンズ装置とを備える撮像装置にも適用可能であることは言うまでもない。また、撮像装置以外の観察装置、双眼鏡や、望遠鏡等の光学機器にも適用可能である。

９フレキシブルプリント基板
９ａ（フレキシブルプリント基板の）固定部
９ｂ（フレキシブルプリント基板の）Ｒ部
９ｃ（フレキシブルプリント基板の）折り曲げ部
１０３案内筒
１０３ｂ第一の凸部（第１のフレキシブルプリント基板厚み方向規制部）
１０３ｃ第二の凸部（第２のフレキシブルプリント基板厚み方向規制部）

Claims

第１の接続部を有する第１筒と、
レンズを保持し、前記第１筒に対して前記レンズの光軸方向に移動可能、かつ前記第１筒の径方向の内側に保持され、第２の接続部を有する第２筒と、
前記第１の接続部および前記第２の接続部を電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、
を備え、
前記第１筒は、前記径方向に前記第２筒とは反対側へ突出した第１の凸部と、前記径方向に前記第２筒側へ突出した第２の凸部を有し、
前記フレキシブルプリント基板は、前記第１の接続部から前記第２の接続部に向かって、前記光軸方向において折り返された屈曲部と、前記屈曲部よりも大きな半径で折り返された湾曲部を有し、
前記第１の凸部は、前記フレキシブルプリント基板のうち前記第１および前記第２の接続部の間の第１部分が前記径方向の前記第２筒側に移動することを規制し、
前記第２の凸部は、前記フレキシブルプリント基板のうち前記第１および前記第２の接続部の間の第２部分が前記径方向の前記第２筒とは反対側に移動することを規制し、
前記第２筒が前記光軸方向に移動する際に、前記第１の接続部と前記屈曲部の間の前記フレキシブルプリント基板は前記第１筒が備える規制部により光軸方向の移動が規制され、前記湾曲部は前記光軸方向に移動することを特徴とするレンズ装置。
前記第１の凸部と前記第２の凸部とが、前記光軸方向において、互いに異なる位置に配置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。
前記光軸方向から見ると、前記第１の凸部と前記第２の凸部とが重なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。
前記フレキシブルプリント基板のうち前記第１部分および第２部分の間の部分は、前記第１筒にのみ接触することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載のレンズ装置。
前記フレキシブルプリント基板は、前記光軸方向及び前記径方向と垂直な方向に延びる、２つの延出部を有しており、
前記第１筒には、２つの穴が形成され、前記２つの延出部が前記２つの穴に挿入されることによって、前記フレキシブルプリント基板の前記光軸方向への移動を規制していることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載のレンズ装置。
前記第２の凸部と前記規制部は、前記フレキシブルプリント基板の前記光軸方向において少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載のレンズ装置。
前記フレキシブルプリント基板のうち、前記第１の凸部と前記第２の凸部との間の部分に配置され、前記径方向への前記フレキシブルプリント基板の変形を低減するための板をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載のレンズ装置。
前記第２の凸部は、前記径方向において前記第１の凸部よりも前記第２筒の側に突出していることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載のレンズ装置。
前記屈曲部は、該屈曲部が開こうとする力の反力により、前記第１の凸部に保持されることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項に記載のレンズ装置。
前記第２の凸部は、前記湾曲部が開こうとする力の反力により、前記第２部分を押すように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項に記載のレンズ装置。
前記屈曲部は前記第１の凸部に保持され、
前記第２の凸部は、前記屈曲部のうち前記径方向の最も外側の部分よりも内側に押されることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項に記載のレンズ装置。
請求項１乃至１１いずれか１項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置からの光を受ける撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。