JP7467111B2

JP7467111B2 - レンズ装置および撮像装置

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Publication number: JP7467111B2
Application number: JP2019236837A
Authority: JP
Inventors: 豪柴▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2024-04-15
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021105661A; US11543623B2; US20210199916A1

Description

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関するものである。

光軸の周りに回動可能な環状の操作部材と、光軸の周りに回動することによって光学素子を光軸に沿って直動させる回動直動変換機構とを連結部材で連結し、該操作部材を回動させることによって合焦や変倍を行うレンズ装置が知られている。特許文献１は、固定環の外周に嵌合し、光学素子を直動させるためのカムやリードねじを備えた駆動環（回動直動変換機構）と、固定環の外周において回動操作可能な操作環とを、カラーとビスとにより強固に連結したレンズ装置を開示している。

特開２００８－４６４４０号公報

特許文献１に開示されたレンズ装置では、回動直動変換機構と操作部材とは、互いに一体となって回転するものの、部品の製造ばらつきや組立てばらつきにより、互いの軸ずれが発生しうる。このため、回動直動変換機構と操作部材とをそれぞれ固定筒に嵌合させても、操作部材の回動に要するトルクが均一とならず、操作感のムラが発生しうる。当該操作感のムラは、回動直動変換機構が嵌合する固定筒の部品と操作部材が嵌合する固定筒の部品とが互いに異なる場合には、より顕著となりうる。

操作トルクの均一化のために操作部材と固定筒との間の嵌合ガタ（ラジアルガタ）を大きくすると、操作トルクによる操作感のムラは解消されるものの、ラジアルガタにより操作性が損なわれる。また、回動直動変換機構と固定筒との間の嵌合ガタを大きくすると、駆動される光学素子の平行偏心や傾き偏心の発生により、レンズ装置の光学性能が低下しうる。

本発明は、例えば、操作部材の操作性および光学性能の点で有利なレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの側面は、光学素子と、第１固定筒と、前記第１固定筒に連結された第２固定筒と、前記第１固定筒に嵌合し、前記第１固定筒の軸としての第１軸の周りに回動することによって前記光学素子を前記第１軸に沿って駆動する変換機構と、前記第２固定筒の外周に嵌合し、前記第２固定筒の軸としての第２軸の周りに回動可能な操作部材とを有するレンズ装置であって、前記第１軸に直交する第１方向において並進可能に前記変換機構によって支持され、前記第２軸に直交し前記第１方向とは異なる第２方向において並進可能に前記操作部材によって支持され、前記操作部材から前記変換機構へ回動を伝達する伝達環を有す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、操作部材の操作性および光学性能の点で有利なレンズ装置を提供することができる。

実施形態１に係るレンズ装置の構成例を示す断面図レンズ装置の構成例を示す断面図（図１の断面とは９０度をなす断面）図１におけるＣ－Ｃ断面での断面図レンズ装置の要部の構成例を示す展開図撮像装置の構成例を示す図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係るレンズ装置の構成例を示す断面図である。また、図２は、当該レンズ装置の構成例を示す断面図（図１の断面とは９０度をなす断面におけるもの）である。これらの図に向かって、左側は、物体側であり、右側は、像面側である。これらの図において、固定筒９（筒状の部材）は、駆動されない部材であり、レンズ装置１が装着される撮像装置（後述の図５における２００）との連結部（マウント部）に接続されている。本実施形態に係るレンズ装置１は、焦点調節用のレンズ群（フォーカスレンズ群）としての光学素子２を含む。当該光学素子２は、固定筒９の軸または光軸に沿って（図中の左右方向に）移動することにより、レンズ装置の焦点位置（被写体距離）を連続的に変更することができる。なお、「レンズ群」なる用語は、単一のレンズまたは接合レンズからなる光学素子を含むものとする。また、「筒」や「環」なる用語は、少なくとも一部において、筒状や環状の部分を含む部材を意味するものとする。

光学素子２は、移動鏡筒３に保持され、移動鏡筒３は、移動筒４にビスで固定されている。移動筒４の外周部には、光軸に直交する方向に延びる３つのカムピン５（カムフォロワともいう）が光軸の周りにおいて１２０°間隔で固定されている。３つのカムピン５は、固定筒６（第１固定筒）において光軸（固定筒６の軸；第１軸）に沿って形成された３対の直線溝６ａと、固定筒６の外周に嵌合するカム環７において形成されたカム溝７ａとに、それぞれ円滑に摺動可能に係合している。カム環７は、固定筒６に嵌合して円滑に回動（回転）可能であり、固定筒６に螺合するカム環押え１６によって光軸に沿った移動が規制されている。移動筒４は、固定筒６に形成された直線溝６ａとカムピン５との係合により、光軸の周りの回動が規制されている。カム環７が光軸の周りに回動すると、カム環７のカム溝７ａにカムピン５が案内されて移動筒４が光軸に沿って移動する。ここで、カム環７は、以上のように回動から直動への変換の機能を担っていることから、回動直動変換機構（回動から直動への変換機構）ともいう。なお、回動直動変換機構は、ヘリコイドネジが形成された、（光）軸の周りに回動可能な筒状部材としうる。その場合、移動筒４は、当該ヘリコイドネジに螺合するヘリコイドネジが形成されているものとしうる。

固定筒６（第１固定筒）は、固定筒８を介して固定筒９（第２固定筒）にビスで連結（固定）されている。操作環１０（操作部材ともいう）は、内周部（内面）で固定筒９の外周部（外面）と嵌合している。操作環１０は、外周部１０ａにおいて、被写体距離を示す指標（フォーカス指標ともいう）が彫刻等により備えられている。操作環１０は、光軸（固定筒９の軸；第２軸）の周りに円滑に回動操作可能であり、固定筒８の摺動面８ａと固定筒９の摺動面９ａとに挟持されることにより、光軸方向における移動が規制されている。操作環１０の一部は、カム環７の外側を覆っている。ここで、操作環１０の内面１０ｂとカム環７の外面とは、操作環１０とカム環７とがそれぞれ固定筒９と固定筒６とに対して回動しても互いに接触しないように、それらの間に十分な隙間が設けられている。

操作環１０の被写体側には、操作環１０の筒部１０ｂと同じくカム環７の外面に対して十分な隙間を備えた伝達環１１が配置されている。伝達環１１には、その軸または光軸を介して対向する２箇所に貫通穴１１ａ（第１開口）が形成されている。カム環７の外面上には、カム環７の軸または光軸を介して対向する２箇所に連結ピン１２（第１部材）が配され、２箇所の連結ピン１２は、２箇所の貫通穴１１ａにそれぞれ係合している。連結ピン１２は、金属製の軸部１２ａと、それに圧入された樹脂部１２ｂとから構成されうる。樹脂部１２ｂは、貫通穴１１ａにガタなく係合しているのが好ましい。なお、貫通穴および連結ピンは、一方がカム環７に、他方が伝達環１１に、それぞれ形成または配備されていればよい。貫通穴１１ａおよび連結ピン１２は、ともに対向して１対設けられているため、伝達環１１は、連結ピン１２が固定されているカム環７に対して、貫通穴１１ａの軸に沿って移動可能（並進可能）となっている。当該軸を軸Ａとする。図３は、図１におけるＣ－Ｃ断面での断面図である。ここで、光軸に直交し且つ軸Ａにも直交する軸を軸Ｂとする。なお、軸Ａと軸Ｂとは、互いに平行ではない（互いに方向が異なる）ことを要するものの、互いに直交している必要はない。伝達環１１の外周部の軸Ｂを挟む部位には、板状の連結コマ１３（板状部材または板状の連結部材ともいう）が操作環１０における被写体側の先端の凸部１０ｃ（第２部材）を挟み込むように配されている。凸部１０ｃは、図４に示すように、操作環１０の先端部に凹部１０ｄ（切り欠き部）を形成してなるものであり、その両側面は、軸Ｂとは平行になるように形成されている。凸部１０ｃは、操作環１０の先端部に、その軸または光軸を介して対向して２箇所に配されている。同様に、伝達環１１の外周部にも、凸部１０ｃを挟む一対の連結コマ１３が、伝達環１１の軸または光軸を介して対向して２箇所に配されている。一対の連結コマ１３は、凸部１０ｃに対応する領域に開口（第２開口）を形成している。連結コマ１３は、連結コマ１３に形成された長穴１３ａに挿入された２本のビス１４によって、伝達環１１に固定されている。凸部１０ｃを挟む１対の連結コマ１３は、それぞれ凸部１０ｃの側面に対してガタなく突き当たった状態となるように固定されている。なお、凸部および１対の連結コマは、一方が操作環１０に、他方が伝達環１１に、それぞれ形成または配備されていればよい。凸部１０ｃおよび１対の連結コマ１３は、ともに上述のように対向する２箇所に配されているため、伝達環１１は、凸部１０ｃを備えた操作環１０に対して軸Ｂに沿った方向にのみ移動可能（並進可能）となっている。伝達環１１は、以上のように、回動直動変換機構および操作部材によって支持されている。

以上のように構成された伝達環１１の作用について以下に説明する。伝達環１１は、カム環７に対しては、軸Ａに沿った方向（第１方向）において（沿って）のみ移動可能となっている。したがって、貫通穴１１ａと連結ピン１２との係合による規制では、伝達環１１の位置は、軸Ａに沿った方向においてのみ定まらないが、その他の方向においては定まる。また、伝達環１１は、操作環１０に対しては、軸Ｂに沿った方向（第２方向）において（沿って）のみ移動可能となっている。したがって、凸部１０ｃと連結コマ１３との係合（接触）による規制では、伝達環１１の位置は、軸Ｂに沿った方向においてのみ定まらないが、その他の方向においては定まる。以上のことから、貫通穴１１ａと連結ピン１２との間の係合および凸部１０ｃと連結コマ１３との間の係合により、カム環７の位置と操作環１０の位置とが定まっている場合には、それに従って伝達環１１の位置が定まることになる。すなわち、伝達環１１は、操作環１０の回動に従って回動しつつ、カム環７の位置と操作環１０の位置とに従った特定の位置に移動することができる。換言すると、伝達環１１は、当該移動により、カム環７と操作環１０との間の軸ずれが生じていても、当該ずれによる操作トルクのムラや光学素子の偏心（平行偏心や傾き偏心）を低減することができる。

なお、レンズ装置１の最も外側には、伝達環１１、ならびに操作環１０の先端部における凸部１０ｃおよび切欠き部１０ｂを覆う形状を有する化粧環１５（環状部材）が配されている。このため、レンズ装置１の使用者（操作者）やレンズ装置１以外の物が伝達環１１に直接触れることはない。それゆえ、伝達環１１は、外乱の影響を受け難く、カム環７の位置と操作環１０の位置とに従った特定の位置へ従動することができるようになっている。

以上のような構成を有する本実施形態に係るレンズ装置１により得られる効果を以下に説明する。レンズ装置１の焦点調節（フォーカス操作）を行う場合、使用者は、操作環１０を光軸の周りに回動させる。ここで、本実施形態における操作環１０と固定筒９との間の嵌合は、伝達環１１がない場合に比してガタを低減できるため、操作環の操作性や操作感を改善することができる。また、操作環１０と固定筒９との間の嵌合部と、カム環７と固定筒６との間の嵌合部との間には、部品の製造のバラツキや部品の組み立てのバラツキにより、互いに軸ずれが生じうる。この軸ずれは、上述したように、伝達環１１の移動によって許容される。よって、当該軸ずれに起因した過剰な負荷（抵抗）が軽減でき、また、カム環７に伝達される、操作環１０の回転力とは異なる、光学素子を偏心させるような力を低減することができる。よって、本実施形態によれば、操作トルクの均一性の点で有利なレンズ装置を提供することができる。

操作環１０の回転力（回動）が伝達されてカム環７が回動することにより、カム溝７ａとカムピン５との係合の作用により、移動筒４および光学素子２が光軸に沿って移動し、その結果として、レンズ装置１の焦点位置（被写体距離）を調節することができる。ここで、本実施形態におけるカム環７と固定筒６との間の嵌合は、伝達環１１がない場合に比してガタを低減できるため、光学素子２の平行偏心や傾き偏心を低減することができる。よって、本実施形態によれば、光学性能の点で有利なレンズ装置を提供することができる。

また、連結コマ１３は、ビス１４が挿入されている穴１３ａが長穴となっている。そのため、操作環１０と伝達環１１との連結は、第２軸の周りの周方向における互いの相対的な配置（回転角）を調節（位置決め）して、且つ当該配置（位置決め）を変更可能に行うことができる。具体的には、例えば、まず、被写体距離が無限遠となる光学素子２の位置となるようにカム環７の回転角を調整する。そのうえで、操作環１０に設けられた無限遠を示す指標と固定筒９に設けられた指標線とを合致させる。その状態で、操作環１０と伝達環１１とを回動に関して互いに連結コマ１３で連結する。こうすることにより、フォーカス指標の示す被写体距離の正確さの点で有利なレンズ装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、操作環の被写体側に伝達環が配されているものとしたが、両者が光軸に沿う方向において互いに重なり合うように操作環の一部が伝達環の外側を覆うように配されていてもよい。また、本実施形態では、カム環と伝達環との連結が連結ピンでなされ、伝達環と操作環との連結が板状の連結コマでなされているものとしたが、それらを連結する構造が互いに入れ替わっていてもよい。また、当該連結構造は、軸Ａの方向と軸Ｂの方向とで互いに異なっているものには限られず、軸Ａの方向と軸Ｂの方向とで互いに同じになっていてもよい。ここで、カム環と伝達環との連結を板状の連結コマで行う場合は、当該連結は、第１軸の周りの周方向における互いの相対的な配置（回転角）を調節（位置決め）して、且つ当該配置（位置決め）を変更可能に行うことができる。具体的には、例えば、まず、被写体距離が無限遠となる光学素子２の位置となるようにカム環７の回転角を調整する。そのうえで、操作環１０に設けられた無限遠を示す指標と固定筒９に設けられた指標線とを合致させる。その状態で、カム環７と伝達環１１とを回動に関して互いに連結コマで連結する。こうすることによっても、フォーカス指標の示す被写体距離の正確さの点で有利なレンズ装置を提供することができる。また、カム環と伝達環との連結は、それらのうち一方において第１軸に沿って延びた板状部材（第１部材）と、それらのうち他方の端部において第１軸に沿って形成されている開口（第１開口）とによってなされていてもよい。同様に、操作環と伝達環との連結は、それらのうち一方において第２軸に沿って延びた板状部材（第２部材）と、それらのうち他方の端部において第２軸に沿って形成されている開口（第２開口）とによってなされていてもよい。また、本実施形態では、カム環と操作環との間の軸ずれを許容する連結構造は、フォーカスレンズ群の駆動系に適用したが、それには限られず、ズームレンズ群や開口絞り等の他の光学素子の駆動系に適用してもよい。

〔撮像装置に係る実施形態〕
図５は、撮像装置の構成例を示す図である。当該撮像装置は、以上に例示したレンズ装置１と、当該レンズ装置によって形成された像を撮る撮像素子２００ａ（を含むカメラ装置（撮像装置本体）２００）とを有する撮像装置としうる。その場合、レンズ装置１は、カメラ装置２００に対して交換可能に装着されるものであってもよいし、そうでないものであってもよい。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１レンズ装置
２光学素子
６第１固定筒
７変換機構
９第２固定筒
１０操作部材
１１伝達環

Claims

光学素子と、
第１固定筒と、
前記第１固定筒に連結された第２固定筒と、
前記第１固定筒に嵌合し、前記第１固定筒の軸としての第１軸の周りに回動することによって前記光学素子を前記第１軸に沿って駆動する変換機構と、
前記第２固定筒の外周に嵌合し、前記第２固定筒の軸としての第２軸の周りに回動可能な操作部材とを有するレンズ装置であって、
前記第１軸に直交する第１方向において並進可能に前記変換機構によって支持され、前記第２軸に直交し前記第１方向とは異なる第２方向において並進可能に前記操作部材によって支持され、前記操作部材から前記変換機構へ回動を伝達する伝達環を有することを特徴とするレンズ装置。
前記変換機構は、前記第１固定筒の外周に嵌合していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記伝達環と前記変換機構とのうち一方は第１部材を有し、前記伝達環と前記変換機構とのうち他方には前記第１部材が係合する第１開口が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。
前記第１部材は前記第１方向に沿って延びたピンを含み、前記第１開口は前記第１方向に沿って延びた穴であることを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
前記第１部材は、前記伝達環と前記変換機構とのうち一方の端部において二つの板状部材の間に配置される前記第１軸に沿って延びた凸部を含み、前記第１開口は、前記二つの板状部材の間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
前記第１部材は、前記第１軸に沿って延びた板状部材を含み、前記第１開口は、前記伝達環と前記変換機構とのうち一方の端部において前記第１軸に沿って形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
前記伝達環と前記操作部材とのうち一方は第２部材を有し、前記伝達環と前記操作部材とのうち他方には前記第２部材が係合する第２開口が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載のレンズ装置。
前記第２部材は前記第２方向に沿って延びたピンを含み、前記第２開口は前記第２方向に沿って延びた穴であることを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
前記第２部材は、前記伝達環と前記操作部材とのうち一方の端部において二つの板状部材の間に配置される前記第２軸に沿って延びた凸部を含み、前記第２開口は、前記二つの板状部材の間に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
前記第２部材は、前記第２軸に沿って延びた板状部材を含み、前記第２開口は、前記伝達環と前記操作部材とのうち一方の端部において前記第２軸に沿って形成されていることを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
前記伝達環と前記操作部材とのうち一方は、前記第２軸の周りの周方向における前記伝達環に対する前記操作部材の配置を変更可能なように、前記伝達環と前記操作部材とを互いに連結するための連結部材を有することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載のレンズ装置。
前記連結部材には前記周方向に延びた長穴が形成され、該長穴には前記周方向において前記操作部材を前記伝達環に対して位置決めするためのビスが挿入されていることを特徴とする請求項１１に記載のレンズ装置。
前記伝達環と前記変換機構とのうち一方は、前記第１軸の周りの周方向における前記伝達環に対する前記変換機構の配置を変更可能なように、前記伝達環と前記変換機構とを互いに連結するための連結部材を有することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載のレンズ装置。
前記連結部材には前記周方向に延びた長穴が形成され、該長穴には前記周方向において前記変換機構を前記伝達環に対して位置決めするためのビスが挿入されていることを特徴とする請求項１３に記載のレンズ装置。
前記伝達環の外周を覆う環状部材を有することを特徴とする請求項１ないし１４のうちいずれか一項に記載のレンズ装置。
前記光学素子は、レンズを含むことを特徴とする請求項１ないし１５のうちいずれか一項に記載のレンズ装置。
請求項１ないし１６のうちいずれか一項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置により形成された像を撮る撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。