JP7016651B2 - Lens unit and optical equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レンズユニットおよび光学機器に関する。 The present invention relates to a lens unit and an optical device.
従来、光学素子を移動させることで、フォーカシングまたはズーミングを行うレンズユニットが知られている。レンズユニットは、一般的に、光学素子を保持するレンズ鏡筒、レンズ鏡筒に取り付けられているカムフォロワ、光軸に平行な直進溝が形成されている固定筒、および光軸方向に対して角度を有するカム溝が形成されているカム環を有する。フォーカシングまたはズーミングのために、カムフォロワは、光軸方向へ移動可能に直進溝に嵌合するとともに、カム環の回動に応じて直進溝に沿って光軸方向へ移動するようにカム溝に嵌合する。 Conventionally, a lens unit that performs focusing or zooming by moving an optical element is known. The lens unit is generally a lens barrel that holds an optical element, a cam follower attached to the lens barrel, a fixed cylinder having a straight groove formed parallel to the optical axis, and an angle with respect to the optical axis direction. It has a cam ring in which a cam groove is formed. For focusing or zooming, the cam follower fits into the straight groove so that it can move in the optical axis direction, and also fits in the cam groove so that it moves in the optical axis direction along the straight groove according to the rotation of the cam ring. It fits.
しかしながら、カムフォロアの直進溝およびカム溝との嵌合状態は、部品公差によって変化する。また、嵌合状態は、温度変化に伴う線膨張、高湿時の吸湿、または繰り返し使用によって生じる摩耗によっても変化する。嵌合が弱まり、ガタが生じると、ガタ分だけレンズ鏡筒に倒れや平行偏心が生じ、光学性能が劣化してしまう。逆に、嵌合が強くなると、カム環の回動時のトルクが増大し、スムーズにフォーカシングまたはズーミングができなくなる。 However, the fitting state of the cam follower with the straight groove and the cam groove changes depending on the component tolerance. The mating state also changes due to linear expansion due to temperature changes, moisture absorption at high humidity, or wear caused by repeated use. If the fitting is weakened and looseness occurs, the lens barrel will tilt or parallel eccentricity due to the looseness, and the optical performance will deteriorate. On the contrary, when the fitting becomes strong, the torque at the time of rotation of the cam ring increases, and focusing or zooming cannot be performed smoothly.
上記問題を解決するために、特許文献1では、第1の鏡筒に接続された第1のカムフォロア、および第2の鏡筒に接続された第2のカムフォロアをそれぞれ光軸方向と交差する方向に付勢する付勢手段を有する光学装置が開示されている。 In order to solve the above problem, in Patent Document 1, the direction in which the first cam follower connected to the first lens barrel and the second cam follower connected to the second lens barrel intersect each other with the optical axis direction. An optical device having a urging means for urging is disclosed.
近年、レンズユニットの高解像度対応によって、フォーカシングまたはズーミングの際に移動するレンズ鏡筒の数が増加しているため、倒れや平行偏芯に対する敏感度が高いレンズ鏡筒が増加している。また、レンズユニットは、さらなる小型化が求められている。 In recent years, due to the high resolution support of the lens unit, the number of lens barrels that move during focusing or zooming has increased, so that the number of lens barrels that are highly sensitive to tilting and parallel eccentricity has increased. Further, the lens unit is required to be further miniaturized.
しかしながら、特許文献1には、3つ以上のレンズ鏡筒が近接する場合にガタの発生を抑制するための構成について開示されていない。レンズ鏡筒が付勢し合う構成を採用したとしても、カム溝とカムフォロア、または直進溝とカムフォロアのガタを除去する付勢力を相殺し、光学性能の劣化を抑制できないおそれがある。また、付勢手段の取り付け位置によっては、付勢手段を大きくする必要があり、レンズユニットの大型化につながってしまうおそれがある。 However, Patent Document 1 does not disclose a configuration for suppressing the occurrence of backlash when three or more lens barrels are in close proximity to each other. Even if the lens barrels are urged to each other, the urging force for removing the backlash of the cam groove and the cam follower or the straight groove and the cam follower may be canceled out, and the deterioration of the optical performance may not be suppressed. Further, depending on the mounting position of the urging means, it is necessary to increase the size of the urging means, which may lead to an increase in the size of the lens unit.
本発明は、光学性能の劣化を抑制しつつ、小型可能なレンズユニットおよび光学機器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a lens unit and an optical device that can be miniaturized while suppressing deterioration of optical performance.
本発明の一側面としてのレンズユニットは、第1のカムフォロアが取り付けられている第1のレンズ鏡筒と、光軸方向において第1のレンズ鏡筒に対して光学機器本体側に配置され、第2のカムフォロアが取り付けられている第2のレンズ鏡筒と、光軸方向において第2のレンズ鏡筒に対して光学機器本体側に配置され、第3のカムフォロアが取り付けられている第3のレンズ鏡筒と、第1のカムフォロア、第2のカムフォロアおよび第3のカムフォロアがそれぞれ嵌合する第1のカム溝、第2のカム溝および第3のカム溝が光軸方向に対して角度を有するように形成されているカム環と、第1のカムフォロア、第2のカムフォロアおよび第3のカムフォロアが嵌合する直進溝が光軸に沿って形成されている固定筒と、第1および第2のレンズ鏡筒を光軸方向に交差する方向へ付勢する第1の付勢手段と、第2および第3のレンズ鏡筒を光軸方向に交差する方向へ付勢する第2の付勢手段と、を有し、第1のカム溝と第2のカム溝との間の広がりおよび第2のカム溝と第3のカム溝との間の広がりの大きい方に対応する2つのレンズ鏡筒を付勢する第1または第2の付勢手段の付勢力を、広がりの小さい方に対応する2つのレンズ鏡筒を付勢する第1または第2の付勢手段の付勢力より強くすることを特徴とする。 The lens unit as one aspect of the present invention is arranged on the optical device main body side with respect to the first lens barrel to which the first cam follower is attached and the first lens barrel in the optical axis direction. A second lens barrel to which the second cam follower is attached, and a third lens arranged on the main body side of the optical device with respect to the second lens barrel in the optical axis direction and to which the third cam follower is attached. The lens barrel and the first cam groove, the second cam groove, and the third cam groove into which the first cam follower, the second cam follower, and the third cam follower are fitted, respectively, have an angle with respect to the optical axis direction. A fixed cylinder in which a first cam follower, a second cam follower, and a straight groove into which a third cam follower is fitted are formed along an optical axis, and a first and second cam followers. A first urging means for urging the lens barrel in a direction intersecting the optical axis direction, and a second urging means for urging the second and third lens barrels in a direction intersecting the optical axis direction. And, two lens barrels corresponding to the larger spread between the first cam groove and the second cam groove and the wider spread between the second cam groove and the third cam groove. The urging force of the first or second urging means for urging the lens barrel is stronger than the urging force of the first or second urging means for urging the two lens barrels corresponding to the smaller spread. It is characterized by.
本発明によれば、光学性能の劣化を抑制しつつ、小型可能なレンズユニットおよび光学機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a lens unit and an optical device that can be miniaturized while suppressing deterioration of optical performance.
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。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same member is given the same reference number, and duplicate description is omitted.
図1は、本発明の実施形態に係るレンズユニット100の分解斜視図である。レンズユニット100は、プロジェクタやカメラ等の光学機器本体に取り付けられて使用される。第1鏡筒101、第2鏡筒102、第3鏡筒103、第4鏡筒104、第5鏡筒105および第6鏡筒106はそれぞれ、第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群、第4レンズ群、第5レンズ群および第6レンズ群を保持している。第1~第6鏡筒101~106のそれぞれの外周における周方向120度ごとの3箇所にはそれぞれ、カムフォロア108A~108Fがビスで取り付けられている。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the
固定筒111の光軸方向後端部(第6鏡筒側の端部)には、マウント112がビス止めされている。マウント112には、光学機器本体に取り付けられるフランジ部が形成されている。マウント112の後端部には、第6レンズ群としてのリレー系レンズを保持している第6鏡筒106がカムフォロア108Fを介して固定されている。フォーカスカム環113は、固定筒111の外周のうち前側(第1鏡筒側)に配置されている。また、フォーカスカム環113は、ギア部を有し、レンズユニット100の光軸116を中心に回転する。ズームカム環114は、固定筒111の内周のうち後側(第6鏡筒側)に配置され、光軸116を中心に回転する。ズーム環115は、ギア部を有し、不図示の連結部材を介してズームカム環114と一体的に回転するように、固定筒111の外周に取り付けられている。
A
モーターユニット121は、ステッピングモータ、DCモータ、振動型モータ等のモータ本体と、モータ本体の回転を減速して出力する減速ギアボックスとを含み、アクチュエータとして機能する。モーターユニット121は、ビスにより保持部材122に固定されている。保持部材122を固定筒111にビスで固定すると、モーターユニット121はフォーカスカム環113のギア部およびズーム環115のギア部と噛み合う状態になる。
The
以下、フォーカス機構について説明する。第1鏡筒101は、焦点位置調整レンズを保持している。本実施形態では、第1鏡筒101を光軸116に沿って移動させることで、フォーカシングが行われる。
Hereinafter, the focus mechanism will be described. The
第1鏡筒101のカムフォロア108Aは、固定筒111の周方向120度ごとの3箇所に、光軸116に沿って形成されている直進溝111Aに嵌合する。また、カムフォロア108Aは、フォーカスカム環113の周方向120度ごとの3箇所に、光軸方向に対して角度を有するように形成されているカム溝113Aに嵌合する。フォーカスカム環113は、固定筒111に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で、光軸116回りに回転可能となっている。
The
フォーカスカム環113のギア部と噛み合ったモーターユニット121を駆動すると、フォーカスカム環113のギア部に駆動力が伝達し、フォーカスカム環113が回転する。フォーカスカム環113が回転すると、カムフォロア108Aがカム溝113Aと直進溝111Aに沿って光軸方向へ移動する。この移動により、第1鏡筒101が光軸116に沿って移動し、フォーカシングが行われる。
When the
以下、ズーム機構について説明する。第2~第5鏡筒102~105はそれぞれ、第2~第5レンズ群としての変倍系レンズを保持している。本実施形態では、第2~第5鏡筒102~105を光軸116に沿って移動させることで、ズームが行われる。
Hereinafter, the zoom mechanism will be described. The second to
第2~第5鏡筒102~105のそれぞれのカムフォロア108B~108Eは、固定筒111の周方向120度ごとの3箇所に、光軸116に沿って形成されている直進溝111Bに嵌合する。また、カムフォロア108B~108Eはそれぞれ、ズームカム環114の周方向120度ごとの3箇所に、光軸方向に対して角度を有するように形成されている第1~第4カム溝114A~114Dに嵌合する。ズームカム環114およびズーム環115は、固定筒111に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で、光軸116回りに回転可能となっている。
The cam followers 108B to 108E of the second to
ズーム環115のギア部と噛み合ったモーターユニット121を駆動すると、ズーム環115のギア部に駆動力が伝達し、ズーム環115が回転する。ズーム環115が回転すると、ズームカム環114も光軸116回りに回転する。ズームカム環114が回転すると、カムフォロア108B~108Eがそれぞれ第1~第4カム溝114A~114Dと直進溝111Bに沿って光軸方向へ移動する。この移動により、第2~第5鏡筒102~105が光軸116に沿って移動し、ズームが行われる。
When the
以下、第3鏡筒(第1のレンズ鏡筒)103、第4レンズ鏡筒(第2のレンズ鏡筒)、および第5鏡筒(第3のレンズ鏡筒)105にコイルバネ(第1の付勢手段)107、およびコイルバネ(第2の付勢手段)109を取り付ける方法について説明する。図2は、第3から第5鏡筒103~105にコイルバネ107、109を取り付ける方法の説明図である。第4鏡筒104は第3鏡筒103の光学機器本体側に配置され、第5鏡筒105は第4鏡筒104の光学機器本体側に配置されている。コイルバネ107、109は、カムフォロア108B~108Eと第1~第4カム溝114A~114D、およびカムフォロア108B~108Eと直進溝111Bの両方のガタを除去するために使用される。
Hereinafter, a coil spring (first lens barrel) is attached to the third lens barrel (first lens barrel) 103, the fourth lens barrel (second lens barrel), and the fifth lens barrel (third lens barrel) 105. A method of attaching the urging means) 107 and the coil spring (second urging means) 109 will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of attaching the coil springs 107 and 109 to the third to fifth lens barrels 103 to 105. The
コイルバネ107は、第3鏡筒103に設けられた回転規制軸103Bが第4鏡筒104に形成された回転規制穴104Bに挿入された後、ビスによって第3鏡筒103および第4鏡筒104に取り付けられる。コイルバネ107は、第3鏡筒103および第4鏡筒104を光軸方向に交差する方向へ付勢する。また、コイルバネ109は、第5鏡筒105に設けられた回転規制軸105Bが第4鏡筒104に形成された回転規制穴104Bに挿入された後、ビスによって第4鏡筒104および第5鏡筒105に取り付けられる。コイルバネ109は、第4鏡筒103および第5鏡筒104を光軸方向に交差する方向へ付勢する。
In the
図3(a)および図3(b)はそれぞれ、ズームカム環114の上面図および側面図である。本実施形態では、第2カム溝(第1のカム溝)114Bと第3カム溝(第2のカム溝)114Cとの間の広がりに比べて、第3カム溝114Cと第4カム溝(第3のカム溝)114Dとの間の広がりは大きい。言い換えると、第3カム溝114Cと第4カム溝114Dとの光軸方向における距離のうち最大値と最小値との差分は、第2カム溝114Bと第3カム溝114Cとの光軸方向における距離のうち最大値と最小値との差分に比べて大きい。本実施形態では、コイルバネ109はコイルバネ107に比べて伸縮量が大きくなるため、コイルバネ109の付勢力をコイルバネ107の付勢力に比べて強く設定している。このとき、コイルバネ109は、第4カム溝114Dと直進溝111Bとの交角の広い側に第5鏡筒105を付勢する。また、コイルバネ107は、第3カム溝114Cと直進溝111Bとの交角の広い側に第4鏡筒104を付勢する。なお、カム溝間の光軸方向における距離とは、各カム溝の光軸方向の溝幅の中心位置間の距離のことである。
3 (a) and 3 (b) are a top view and a side view of the
また、本実施形態では、コイルバネ107、109の付勢力はそれぞれ、第3および第5鏡筒103、105の自重より強くなるように設定している。また、コイルバネ107、109の付勢力の和は、第4鏡筒104の自重よりも強くなるように設定している。
Further, in the present embodiment, the urging forces of the coil springs 107 and 109 are set to be stronger than the own weights of the third and fifth lens barrels 103 and 105, respectively. Further, the sum of the urging forces of the coil springs 107 and 109 is set to be stronger than the own weight of the
図4は、第3鏡筒103、第4鏡筒104および第5鏡筒105の規格を割ってしまう敏感度に対応する各鏡筒の移動量および倒れ量、各鏡筒の重量、カム溝と直進溝との交角を示している。図4に示されるように、各鏡筒に応じて規格を割ってしまう値が異なるため、コイルバネ107、109の付勢力を各鏡筒の敏感度、重量および交角の少なくとも1つに基づいて設定することが望ましい。
FIG. 4 shows the amount of movement and tilt of each lens barrel corresponding to the sensitivity that breaks the standard of the
以上説明したように、本発明は、光学性能の劣化を抑制しつつ、小型化可能なレンズ鏡筒を提供することができる。 As described above, the present invention can provide a lens barrel that can be miniaturized while suppressing deterioration of optical performance.
なお、本実施形態では、コイルバネ109を引っ張ることで付勢力を発生させているが、圧縮させることで付勢力を発生させてもよい。また、敏感度、重量、交角を等しく扱ったがそれぞれの値に対して重みを付けてコイルバネの設定を行ってもよい。
In the present embodiment, the urging force is generated by pulling the
図5は、本実施形態のレンズユニットLU1を備える液晶プロジェクタIPの概略図である。液晶プロジェクタIPは、投射表示する画像を生成する液晶パネルLPを有する。レンズユニットLU1は、液晶パネルLPが生成した画像を外部に投射する。 FIG. 5 is a schematic diagram of a liquid crystal projector IP including the lens unit LU1 of the present embodiment. The liquid crystal projector IP has a liquid crystal panel LP that produces an image to be projected and displayed. The lens unit LU1 projects the image generated by the liquid crystal panel LP to the outside.
図6は、本実施形態のレンズユニットLU2を備える撮像装置IAの概略図である。レンズユニットLU2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。レンズユニットLU2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、レンズユニットLU2が撮像素子IEを保持していてもよい。 FIG. 6 is a schematic view of an image pickup apparatus IA including the lens unit LU2 of the present embodiment. The lens unit LU2 holds the imaging optical system IOS. The camera body CB holds the image sensor IE. The lens unit LU2 may be integrally configured with the camera body CB, or may be configured to be detachably attached to the camera body CB. Further, the lens unit LU2 may hold the image pickup device IE.
本発明は、液晶プロジェクタ等の画像投射装置、カメラ本体に着脱可能に取り付けられるレンズ鏡筒、およびレンズ一体型カメラ等の光学機器だけでなく、ビデオカメラや監視カメラ等の撮影装置、および双眼鏡等の観察装置等の光学機器にも適用することができる。 The present invention includes not only an image projection device such as a liquid crystal projector, a lens barrel detachably attached to a camera body, and an optical device such as a lens-integrated camera, but also a photographing device such as a video camera or a surveillance camera, binoculars, and the like. It can also be applied to optical instruments such as observation devices.
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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
100 レンズユニット
103 第3鏡筒(第1のレンズ鏡筒)
104 第4鏡筒(第2のレンズ鏡筒)
105 第5鏡筒(第3のレンズ鏡筒)
107 コイルバネ(第1の付勢手段)
108C カムフォロア(第1のカムフォロア)
108D カムフォロア(第2のカムフォロア)
108E カムフォロア(第3のカムフォロア)
109 コイルバネ(第2の付勢手段)
111 固定筒
111B 直進溝
114 ズームカム環(カム環)
114C カム溝(第1のカム溝)
114D カム溝(第2のカム溝)
114E カム溝(第3のカム溝)
100
104 4th lens barrel (2nd lens barrel)
105 5th lens barrel (3rd lens barrel)
107 Coil spring (first urging means)
108C Cam Follower (1st Cam Follower)
108D Cam Follower (Second Cam Follower)
108E Cam Follower (Third Cam Follower)
109 Coil spring (second urging means)
111
114C cam groove (first cam groove)
114D cam groove (second cam groove)
114E cam groove (third cam groove)
Claims (8)
光軸方向において前記第1のレンズ鏡筒に対して光学機器本体側に配置され、第2のカムフォロアが取り付けられている第2のレンズ鏡筒と、
前記光軸方向において前記第2のレンズ鏡筒に対して光学機器本体側に配置され、第3のカムフォロアが取り付けられている第3のレンズ鏡筒と、
前記第1のカムフォロア、前記第2のカムフォロアおよび第3のカムフォロアがそれぞれ嵌合する第1のカム溝、第2のカム溝および第3のカム溝が前記光軸方向に対して角度を有するように形成されているカム環と、
前記第1のカムフォロア、前記第2のカムフォロアおよび第3のカムフォロアが嵌合する直進溝が光軸に沿って形成されている固定筒と、
前記第1および第2のレンズ鏡筒を前記光軸方向に交差する方向へ付勢する第1の付勢手段と、
前記第2および第3のレンズ鏡筒を前記光軸方向に交差する方向へ付勢する第2の付勢手段と、を有し、
前記第1のカム溝と前記第2のカム溝との間の広がりおよび前記第2のカム溝と前記第3のカム溝との間の広がりの大きい方に対応する2つのレンズ鏡筒を付勢する前記第1または第2の付勢手段の付勢力を、前記広がりの小さい方に対応する2つのレンズ鏡筒を付勢する前記第1または第2の付勢手段の付勢力より強くすることを特徴とするレンズユニット。 The first lens barrel to which the first cam follower is attached, and
A second lens barrel arranged on the main body side of the optical instrument with respect to the first lens barrel in the optical axis direction and to which a second cam follower is attached.
A third lens barrel arranged on the main body side of the optical device with respect to the second lens barrel in the optical axis direction and to which a third cam follower is attached.
The first cam follower, the first cam groove into which the second cam follower and the third cam follower are fitted, the second cam groove and the third cam groove are angled with respect to the optical axis direction. With the cam ring formed in
A fixed cylinder in which a straight groove into which the first cam follower, the second cam follower, and the third cam follower are fitted is formed along the optical axis.
A first urging means for urging the first and second lens barrels in a direction intersecting the optical axis direction, and a first urging means.
It has a second urging means for urging the second and third lens barrels in a direction intersecting the optical axis direction.
Two lens barrels corresponding to the larger spread between the first cam groove and the second cam groove and the wider spread between the second cam groove and the third cam groove are attached. Make the urging force of the first or second urging means stronger than the urging force of the first or second urging means that urges the two lens barrels corresponding to the smaller spread. A lens unit characterized by that.
前記第2の付勢手段の付勢力は、前記第1の付勢手段の付勢力に比べて強いことを特徴とする請求項1に記載のレンズユニット。 The spread between the second cam groove and the third cam groove is larger than the spread between the first cam groove and the second cam groove.
The lens unit according to claim 1, wherein the urging force of the second urging means is stronger than the urging force of the first urging means.
前記第2の付勢手段は、前記直進溝と前記第3のカム溝との交角の広い側に前記第3のレンズ鏡筒を付勢することを特徴とする請求項1または2に記載のレンズユニット。 The first urging means urges the second lens barrel on the side where the angle of intersection between the straight groove and the second cam groove is wide.
The second urging means according to claim 1 or 2, wherein the third lens barrel is urged on the side where the angle of intersection between the straight groove and the third cam groove is wide. Lens unit.
The optical device according to claim 7, wherein the optical device is a projector including a liquid crystal panel that generates an image to be projected and displayed.
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