JP7204361B2 - レンズ装置およびそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部から衝撃を受けた場合のカム溝面への打痕の発生を抑制可能なレンズ装置およびそれを有する撮像装置に関する。

レンズを保持するレンズ保持枠を、カム環に設けられたカム溝に係合するカムフォロアで吊ることで、カム環の回転に応じて光軸方向への進退を可能にする構成が知られている。カム溝とカムフォロアとの間にガタがあると、フォーカスやズーム作動時に撮影者の姿勢によってレンズ保持枠が倒れ、光学性能が変化してしまう。そのため、従来、カム溝とカムフォロアとの間のガタを取る様々な機構が提案されている。

カムフォロアはカム溝の一方のカム溝面（カム溝の内周側の側面）に常に接触しているため、レンズ鏡筒が外部から衝撃を受けると、カムフォロアが接触するカム溝面に打痕が発生する場合がある。その場合、レンズ保持枠が光軸に沿って進退し、カムフォロアが打痕の発生した領域を通過すると、レンズ保持枠の瞬間的なガタつきが発生してしまう。これにより、撮影者に撮影画像の乱れを認識させてしまう。

特許文献１では、外部から衝撃を受けた場合、移動鏡筒に加わる衝撃を緩和するために、光軸周りに回転することで移動鏡筒を光軸方向へ移動させるカム作用を備えたカム環を有する光学装置が開示されている。

特開２０１１－６９８８６号公報

しかしながら、特許文献１の光学装置では、カム環に設けられたカム溝のリード角が小さい場合、カムフォロアを介してカム溝に働く力のうちカム環の回転方向の力が小さくなる。そのため、外部から衝撃を受けた場合でもカム環が回転せず、移動鏡筒に加わる衝撃がそのままカム溝に作用してしまう。これにより、カム溝面に打痕が発生するおそれがある。

本発明は、外部から衝撃を受けた場合に、カム溝面への打痕の発生を抑制可能なレンズ装置およびそれを有す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、光軸回りに回転可能なカム環と、カム溝に係合するカムフォロアと、カム環の回転により、カムフォロアを介して、光軸方向へ移動可能な移動部材と、移動部材を光軸方向へガイドするとともに、カム環の光軸に平行な第１の方向への移動を規制する直進ガイド部材と、第１の傾斜面を含み、直進ガイド部材及びカム環によって光軸方向へ移動可能なリング部材と、移動部材に設けられ、第１の傾斜面に当接する第２の傾斜面を含むピン部材と、光軸方向において、カムフォロアがカム溝の第１のカム溝面に接触するように、移動部材を第１の方向と反対方向である第２の方向へ付勢すると共に、ピン部材を介してリング部材を第１の方向へ付勢する第１の付勢部材と、カム環を第１の方向へ付勢する第２の付勢部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、カム溝面への打痕の発生を抑制可能なレンズ装置およびそれを有する撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を有する撮像装置の概略図である。 レンズ鏡筒の概略断面図である。 第３のレンズ保持枠の断面図である。 フロントリングの断面図である。 スライダーピンの当接状態を示す図である。 カム溝および直進溝に係合するベアリングユニットの模式図である。 本発明の特徴的な個所の断面図である。 本発明の特徴的な個所の分解斜視図である。 カム溝の説明図である。

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、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒（レンズ装置）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（カメラボディ）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。

図２は、レンズ鏡筒１００の概略断面図である。図３は、第３のレンズ保持枠の断面図である。図４は、フロントリングの断面図である。

レンズ鏡筒１００は、マウント１００１を介して、カメラ本体ＣＢに着脱可能に取り付けられる。マウントリング１００２は、マウント１００１に対して径嵌合し、光軸方向への移動が規制された状態で、ビスで締結されている。固定筒１００３は、マウントリング１００２に対して径嵌合し、光軸方向への移動が規制された状態で、ビスで締結されている。案内筒（直進ガイド部材）１００４は、固定筒１００３に対して径嵌合し、光軸方向でビスにより締結されている。カム環１００５は、案内筒１００４に対して径嵌合し、光軸回りに回転可能である。カム環１００５は、回転状態または非回転状態のいずれの状態でも光軸方向へ移動可能に構成されている。

第１のスラストベアリング１０１０は、カム環１００５の前玉側端面１００５ａと案内筒１００４のフランジ部１００４ａとの間に設けられ、リテーナ１００８およびリテーナ１００８によって光軸回りに等間隔に配置された複数のボール１００９を有する。リテーナ１００８の光軸方向の厚みは、ボール１００９の直径より小さい。リテーナ１００８の内径は、案内筒１００４のカム環１００５との嵌合径との間で、ガタを有する。ボール１００９は、フランジ部１００４ａのフランジ面１００４ａ１と前玉側端面１００５ａとの間に挟まれ、カム環１００５の光軸回りの回転に伴い、光軸回りに転動する。

第２のスラストベアリング１０１３は、カム環１００５のマウント１００１側に設けられたフランジ部１００５ｂのフランジ面１００５ｂ１に接触するボール１０１６を有する。付勢バネ（第２の付勢部材）１０１８は、加圧プレート１０１７を前玉側に付勢する。バネホルダ１０１９は、付勢バネ１０１８を保持する。加圧プレート１０１７は付勢バネ１０１８により前玉側に付勢されているので、ボール１０１６はフランジ面１００５ｂ１と加圧プレート１０１７との間で挟持されている。なお、本実施形態では、付勢バネ１０１８として、圧縮コイルバネが使用されているが、本発明はこれに限定されない。付勢バネ１０１８として、板バネや波ワッシャが使用されてもよい。

２群鏡筒１０２０は、案内筒１００４の後端部で径嵌合し、光軸方向でビスにより締結されている。フォーカスユニット（移動部材）１０２１は、それぞれがレンズを保持する複数のレンズ保持群を有する。フォーカスユニット１０２１は、図３に示されるように、ベアリングユニット１０２２により案内筒１００４およびカム環１００５に吊られ、保持されている。フロントリング１０２３は、図４に示されるように、ベアリングユニット１０２４により案内筒１００４およびカム環１００５に吊られ、保持されている。フォーカスユニット１０２１を保持するベアリングユニット１０２２およびフロントリング１０２３を保持するベアリングユニット１０２４はそれぞれ、ベアリング１０２６、ベアリング１０２８、ワッシャ１０２９およびベアリングカラー１０３０を有する。ベアリング１０２６は、案内筒１００４の直進溝１０２５に係合する。ベアリング１０２８は、カム環１００５のカム溝１０２７に係合する。ワッシャ１０２９は、ベアリング１０２６，１０２８の間に挟まれている。ベアリングカラー１０３０は、ベアリング１０２６，１０２８およびワッシャ１０２９を保持する。

アクチュエータ１０４１は、不図示のフォーカスキーを介して、回転力をカム環１００５に伝達する。これにより、カム環１００５が回動し、フォーカスユニット１０２１が光軸に沿って進退する。フォーカスリング１０４２は、撮影者により回転操作されることで、フォーカスユニット１０２１を光軸に沿って進退させる。

ガタ取り付勢バネ（第１の付勢部材）１０３１は、スライダーピン１０３２のフランジ部１０３２ａと当接し、スライダーピン１０３２を光軸方向へ付勢している。フランジ部１０３２ａは、外径がフォーカスユニット１０２１内の第３のレンズ保持枠１０３４に設けられた穴１０３４ａと径嵌合している。これにより、スライダーピン１０３２の光軸方向への移動がガイドされる。フォーカスユニット１０２１内の第１のレンズ保持枠１０３６は、第３のレンズ保持枠１０３４と径嵌合し、光軸方向でビスにより締結されている。スライダーピン１０３２は、第１のレンズ保持枠１０３６によって、光軸方向への移動が規制される。そのため、第１のレンズ保持枠１０３６と第３のレンズ保持枠１０３４とが連結固定されると、スライダーピン１０３２がフォーカスユニット１０２１から脱落することはない。

図５は、スライダーピン１０３２の当接状態を示す図である。スライダーピン１０３２の先端部には、傾斜面１０３２ｂが形成されている。傾斜面１０３２ｂは、フロントリング１０２３に形成された傾斜面１０２３ａと当接する。ガタ取り付勢バネ１０３１がスライダーピン１０３２を付勢することで、フロントリング１０２３およびフォーカスユニット１０２１は光軸方向において離間する方向へ付勢される。

図６は、カム溝１０２７および直進溝１０２５に係合するベアリングユニット１０２２，１０２４の模式図である。フォーカスユニット１０２１は、矢印Ａの方向へ（マウント１００１側に）付勢されている。そのため、ベアリングユニット１０２２は、カム溝１０２７のマウント側側面（第１のカム溝面）１０２７ａに接触する。ベアリングユニット１０２４は、矢印Ｂの方向へ（前玉側に）付勢され、カム溝１０２７の前玉側側面１０２７ｂに接触する。

以下、図７および図８を参照して、本発明の特徴的な箇所について説明する。図７は、本発明の特徴的な個所の断面図である。図８は、本発明の特徴的な個所の分解斜視図である。

加圧プレート１０１７には、複数の貫通穴１０１７ａが設けられている。貫通穴１０１７ａの第２のスラストベアリング１０１３側の口元には、Ｃ面取り１０１７ｂが形成されている。また、加圧プレート１０１７には、樹脂性のピン１０４５が圧入されている。ピン１０４５の第１の軸部１０４５ａは、加圧プレート１０１７の第２のスラストベアリング１０１３側の面とは反対側の面から、貫通穴１０１７ａに挿入される。第１の軸部１０４５ａは、Ｃ面取り１０１７ｂの中で熱カシメされ、加圧プレート１０１７の第２のスラストベアリング１０１３側の面から突出していない。加圧プレート１０１７の内径部には、複数の突出部１０１７ｃが設けられている。複数の突出部１０１７ｃは、案内筒１００４に設けられた凹部１００４ｂに嵌り、加圧プレート１０１７は、内径部が案内筒１００４の外径部とガタを有するように案内筒１００４に組み込まれている。複数の突出部１０４７の少なくとも１つは、加圧プレート１０１７の案内筒１００４に対する回転を規制する。加圧プレート１０１７は、案内筒１００４に対して、光軸方向へ移動可能である。前述したように、加圧プレート１０１７は付勢バネ１０１８により前玉側に付勢され、ボール１０１６はカム環１００５のフランジ面１００５ｂ１と加圧プレート１０１７との間で挟持されている。また、加圧プレート１０１７は、カム環１００５の光軸回りの回転に伴い、光軸回りに転動する。

付勢バネ１０１８の内径は、ピン１０４５の第２の軸部１０４５ｂと係合する。これにより、付勢バネ１０１８の光軸直交平面における位置が規制される。バネホルダ１０１９の第１軸部１０１９ａは、付勢バネ１０１８の内径と係合している。バネホルダ１０１９の位置決め突起１０１９ｂは、径方向から案内筒１００４の外周面に設けられた位置決め穴１００４ｃに圧入される。また、バネホルダ１０１９は、光軸方向へ延びた回転規制部１０１９ｃを備える。回転規制部１０１９ｃは、バネホルダ１０１９が案内筒１００４に取り付けられた状態で案内筒１００４の座グリ穴部１００４ｄと係合する。これにより、バネホルダ１０１９は、案内筒１００４に対して不動に固定される。バネホルダ１０１９およびピン１０４５は、光軸直交平面内で同じ角度位相にあり、ピン１０４５の先端と、バネホルダ１０１９の第１軸部１０１９ａの先端とは、光軸方向において、隙間を有する。付勢バネ１０１８は、加圧プレート１０１７とバネホルダ１０１９のフランジ部１０１９ｄとの間で狭持され、加圧プレート１０１７を光軸方向へ付勢する。これにより、第２のスラストベアリング１０１３およびカム環１００５は、前玉側に付勢される。

本実施例では、フォーカスユニット１０２１の質量が一般的なフォーカスユニットに比べて大きい。そのため、カム環１００５を回転させるトルクを小さくするために、図６に示されるように、カム溝１０２７のリード角を一般的なカム溝のリード角より小さくしている。具体的には、本実施例のカム溝のリード角は、１０度以上３０度以下であることが好ましい。また、１０度以下であることがより好ましい。これにより、アクチュエータ１０４１の出力可能なトルクの中でカム環１００５を回転させることができる。なお、本実施例では、図９（ａ）に示されるように、カム溝１０２７は、線形カムであるが、本発明はこれに限定されない。図９（ｂ）に示されるように、カム溝１０２７は、リード角の異なるカム領域から構成される非線形カムであってもよい。図９（ｂ）の場合、カム領域Ａ，Ｂのリード角は、１０度以上３０度以下であることが好ましい。

本実施例では、第３のレンズ保持枠１０３４に取り付けられたベアリングユニット１０２２から、マウント側側面１０２７ａに作用する力の回転方向成分は非常に小さい。したがって、外部から光軸方向への衝撃を受けた場合、カム環１００５が回転しないため、フォーカスユニット１０２１を光軸方向へ進退させることで、ベアリングユニット１０２２からマウント側側面１０２７ａに伝達される衝撃を逃がすことができない。

本発明では、外部から光軸方向への衝撃を受けた場合、カム環１００５を付勢バネ１０１８の付勢方向とは反対方向へ移動可能とすることで、マウント側側面１０２７ａへの打痕の発生を抑制可能である。本実施例では、ガタ取り付勢バネ１０３１の付勢力により、フォーカスユニット１０２１は光軸に平行な第２の方向へ（マウント１００１側に）付勢されている。また、付勢バネ１０１８の付勢力により、カム環１００５は第２の方向とは反対方向の第１の方向へ（前玉側に）付勢されている。このような構成により、ベアリングユニット１０２２は、カム溝１０２７のマウント側側面１０２７ａに接触している。

外部からフォーカスユニット１０２１をマウント１００１側に移動させる衝撃を受けた場合、フォーカスユニット１０２１の移動に伴い、カム環１００５は付勢バネ１０１８の付勢力に抗するようにマウント１００１側に移動する。すなわち、ベアリングユニット１０２２およびカム溝１０２７がともにマウント１００１側に移動する。これにより、フォーカスユニット１０２１への衝撃がベアリングユニット１０２２を介してマウント側側面１０２７ａに伝達されることを抑制することができる。したがって、マウント側側面１０２７ａへの打痕の発生を抑制可能である。衝撃が減衰すると、カム環１００５は前玉側に付勢されているため、衝撃を受ける前の状態に戻ることが可能である。なお、カム環１００５の移動可能な量は、本実施例では、０．１ｍｍ以上であり、ガタによる移動量より明らかに大きい。

図７に示されるように、案内筒１００４およびカム環１００５は、光軸方向に離れた２箇所で径嵌合している。そのため、カム環１００５が案内筒１００４に対してマウント１００１側に移動したとしても、案内筒１００４およびカム環１００５は径嵌合の状態を維持する。また、ピン１０４５の先端とバネホルダ１０１９の第１軸部１０１９ａの先端との間には、光軸方向において、カム環１００５がマウント１００１側に移動可能な量以上の隙間が形成されている。また、カム環１００５のマウント１００１側への移動は、アクチュエータ１０４１の構造部材で規制される。

また、外部からフォーカスユニット１０２１を前玉側に移動させる衝撃を受けた場合、カム環１００５は第１のスラストベアリング１０１０を介して案内筒１００４のフランジ部１００４ａにより光軸方向の移動が規制される。そのため、ベアリングユニット１０２２は、カム溝１０２７の前玉側側面１０２７ｂに衝突する。これにより、質量の大きいフォーカスユニット１０２１からの押圧により、前玉側側面１０２７ｂへの打痕が発生してしまう。しかしながら、衝撃が減衰すると、フロントリング１０２３とフォーカスユニット１０２１は光軸方向において離間するように付勢されているため、ベアリングユニット１０２２は、カム溝１０２７のマウント側側面１０２７ａに付勢される。これにより、フォーカス作動時にベアリングユニット１０２２は、前玉側側面１０２７ｂについた打痕の上を通過することもないため、光学性能の劣化や、瞬間的な撮影画像の乱れも発生しない。

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）
１００４ 案内筒（直進ガイド部材）
１００５ カム環
１０２７ カム溝
１０２７ａ マウント側側面（第１のカム溝面）
１０１８ 付勢バネ（第２の付勢部材）
１０２１ フォーカスユニット（移動部材）
１０２２ カムフォロア
１０３１ ガタ取り付勢バネ（第１の付勢部材）

Claims (6)

1. カム溝を備え、光軸回りに回転可能なカム環と、
   前記カム溝に係合するカムフォロアと、
   前記カム環の回転により、前記カムフォロアを介して、光軸方向へ移動可能な移動部材と、
   前記移動部材を光軸方向へガイドするとともに、前記カム環の光軸に平行な第１の方向への移動を規制する直進ガイド部材と、
   第１の傾斜面を含み、前記直進ガイド部材及び前記カム環によって光軸方向へ移動可能なリング部材と、
   前記移動部材に設けられ、前記第１の傾斜面に当接する第２の傾斜面を含むピン部材と、
   前記光軸方向において、前記カムフォロアが前記カム溝の第１のカム溝面に接触するように、前記移動部材を前記第１の方向と反対方向である第２の方向へ付勢すると共に、前記ピン部材を介して前記リング部材を前記第１の方向へ付勢する第１の付勢部材と、
   前記カム環を前記第１の方向へ付勢する第２の付勢部材と、を有することを特徴とする記載のレンズ装置。
2. 前記第２の付勢部材は、前記カム環の前記第２の方向への移動に抗するように、前記カム環を前記第１の方向へ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。
3. 前記カム環は、回転状態、または非回転状態のいずれの状態でも光軸方向へ移動可能であ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. 前記カム環は、回転状態、または非回転状態のいずれの状態でも、前記移動部材と前記カムフォロアが前記第２の方向へ力を受けた場合に前記第２の方向へ移動可能であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記リング部材を保持する保持部材を更に有し、
   前記保持部材は、前記カム溝に係合する係合部を備え、
   前記第１の付勢部材は、前記光軸方向において、前記係合部が前記カム溝の前記第１のカム溝面とは異なる第２のカム溝面に接触するように、前記ピン部材を介して前記リング部材を前記第１の方向へ付勢することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズ装置。
6. 請求項１乃至５の何れか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。

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