特許 7551297 レンズ装置および撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】レンズ装置および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/04 20210101AFI20240909BHJP

【ＦＩ】

G02B7/04 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020008023

(22)【出願日】2020-01-22

(65)【公開番号】P2021117235

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2023-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100101498

【弁理士】

【氏名又は名称】越智 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100136799

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 亜希

(72)【発明者】

【氏名】小西 佑典

【審査官】岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０２８６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１３２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０３８８２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１５２７８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／０２－７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定筒と、
前記固定筒によって支持され、光軸の方向において移動可能な第１光学部材と、
前記固定筒によって支持され、前記光軸の方向において不動の第２光学部材と、
前記第２光学部材に対して前記第１光学部材とは反対の側で前記固定筒によって支持され、前記光軸の方向において移動可能な第３光学部材と、
前記固定筒によって支持され、前記光軸の周りに回転することで前記第１光学部材及び前記第３光学部材を前記光軸の方向において移動させるカム筒と、
前記第１光学部材と前記第２光学部材との間に配置され、前記第１光学部材と前記第２光学部材とに前記光軸の方向における付勢力を加える複数の第１弾性部材と、
前記第２光学部材と前記第３光学部材との間に配置され、前記第２光学部材と前記第３光学部材とに前記光軸の方向における付勢力を加える第２弾性部材とを有し、
前記第１光学部材は、前記固定筒に設けられた直進溝に係合する複数の直溝ピンと、前記カム筒に設けられたカム溝に係合するカムピンとを含み、
前記第２光学部材は、前記固定筒に設けられた固定穴に係合する複数のコロ部材を含み、
前記複数の第１弾性部材の夫々は、前記第１光学部材の周方向における前記直溝ピン同士の間と、前記第２光学部材の周方向における前記コロ部材同士の間とに固定されており、
前記第１光学部材及び前記第２光学部材の夫々は、前記複数の第１弾性部材が固定される複数の軸部を含み、前記複数の第１弾性部材と前記複数の軸部は、前記固定筒に形成された溝部に配置されていることを特徴とするレンズ装置。

【請求項2】

前記第２光学部材はレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。

【請求項3】

前記複数の第１弾性部材による前記付勢力の方向及び前記第２弾性部材による前記付勢力の方向は、前記カム筒の回転によって変化しないことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。

【請求項4】

前記複数の第１弾性部材が前記第１光学部材に加える前記付勢力の方向と、前記第２弾性部材が前記第３光学部材に加える前記付勢力の方向とは、互いに同じであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項5】

前記複数の第１弾性部材は、前記第１光学部材を前記第２光学部材の側へ付勢することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項6】

前記第２弾性部材は、前記第３光学部材を前記第２光学部材とは反対の側へ付勢することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項7】

前記第２弾性部材は、前記第３光学部材を前記第２光学部材の側へ付勢することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項8】

前記第１光学部材及び前記第３光学部材は、ズーミング、フォーカシング、及びマクロ撮影の少なくとも一つに際して移動可能であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項9】

前記第３光学部材は、前記カム筒に設けられた前記カム溝に係合するカムピンを含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項10】

前記第１光学部材における前記複数の直溝ピン及び前記複数の軸部は同一の円周上に配置され、前記第２光学部材における前記複数のコロ部材及び前記複数の軸部は同一の円周上に配置されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項11】

前記複数の第１弾性部材、前記複数の直溝ピン、及び前記複数のコロ部材の夫々の数は三つであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のレンズ装置。

【請求項12】

請求項１乃至１１の何れか一項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置によって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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レンズを支持する支持枠等の光学要素をカム機構により光軸方向において移動させてフォーカスやズーム、光量調整を行うレンズ装置が知られている。カム機構は、カム筒の内周面に形成されたカム溝に、支持枠に固定されたカムピンが摺動可能に係合する構造を有しうる。当該カム筒を固定筒に対して回転させることでカム溝に沿ってカム筒内で支持枠を前後移動させうる。

【0003】

一方、カム溝とカムピンとの間の遊び（ガタともいう）によって、カム筒の回転方向により、支持枠の倒れや、支持枠と周辺部材との間隔の変化が起こりうる。また、操作環によってカム筒を回転させると、カム筒と固定筒との間のガタによって固定筒に対するカム筒の姿勢も変化しうる。そのため、特に高い光学性能を要求されるレンズ装置に対しては、カム筒の回転方向によらず、上記の倒れや間隔の変化、姿勢の変化を低減する構造への要求が高くなっている。

【0004】

特許文献１は、二種類のズームレンズ群の間に複数のバネ部材を設け、各ズームレンズ群に備えられたカムピンに加わる付勢力を均一にし、カム溝とカムピンとの間のガタを低減することで、ズームレンズ群の倒れを低減する構造を開示している。特許文献２は、カム環を光軸方向に沿って付勢するバネ部材を固定筒とカム環との間に設け、カム環の姿勢の変化を低減する構造を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－３２６７３４号公報

【文献】特開２０００－１８０６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１、２に開示された構造では、支持枠のガタと、カム筒のガタとの双方は低減できない。一方、ガタを低減する構造を個別に搭載すると、構造が複雑化しうる。

【0007】

そこで、本発明は、例えば、支持枠およびカム筒のガタの低減に有利なレンズ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、固定筒と、前記固定筒によって支持され、光軸の方向において移動可能な第１光学部材と、前記固定筒によって支持され、前記光軸の方向において不動な第２光学部材と、前記第２光学部材に対して前記第１光学部材とは反対の側で前記固定筒によって支持され、前記光軸の方向において移動可能な第３光学部材と、前記固定筒によって支持され、前記光軸の周りに回転することで前記第１光学部材及び前記第３光学部材を前記光軸の方向において移動させるカム筒と、前記第１光学部材と前記第２光学部材との間に配置され、前記第１光学部材と前記第２光学部材とに前記光軸の方向における付勢力を加える複数の第１弾性部材と、前記第２光学部材と前記第３光学部材との間に配置され、前記第２光学部材と前記第３光学部材とに前記光軸の方向における付勢力を加える第２弾性部材とを有し、前記第１光学部材は、前記固定筒に設けられた直進溝に係合する複数の直溝ピンと、前記カム筒に設けられたカム溝に係合するカムピンとを含み、前記第２光学部材は、前記固定筒に設けられた固定穴に係合する複数のコロ部材を含み、前記複数の第１弾性部材の夫々は、前記第１光学部材の周方向における前記直溝ピン同士の間と、前記第２光学部材の周方向における前記コロ部材同士の間とに固定されており、前記第１光学部材及び前記第２光学部材の夫々は、前記複数の第１弾性部材が固定される複数の軸部を含み、前記複数の第１弾性部材と前記複数の軸部は、前記固定筒に形成された溝部に配置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、例えば、支持枠およびカム筒のガタの低減に有利なレンズ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１におけるズームレンズ系全体の構成図

【図2】実施例１におけるガタ抑制構造の正面図

【図3】実施例１におけるガタ抑制構造のＸ－Ｘ断面図

【図4】実施例１におけるガタ抑制構造のＹ－Ｙ断面図

【図5】実施例１におけるガタ抑制構造のＺ－Ｚ断面図

【図6】実施例１におけるガタ抑制構造の分解斜視図

【図7】実施例２におけるガタ抑制構造のＸ－Ｘ断面図

【図8】実施例３におけるガタ抑制構造のＸ－Ｘ断面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【実施例1】

【0012】

以下、図１から図６を参照して、本実施例によるガタ抑制構造について説明する。
図１は、ズームレンズ系全体の構成を示し、図２は実施例１におけるガタ抑制構造の正面図を示す。図３は実施例１におけるガタ抑制構造のＸ－Ｘ断面図である。図４は実施例１におけるガタ抑制構造のＹ－Ｙ断面図である。図５は実施例１におけるガタ抑制構造のＺ－Ｚ断面図である。図６は実施例１におけるガタ抑制構造の分解斜視図である。

【0013】

レンズ装置１は外径に具備されたフォーカス操作環２や、ズーム操作環３を回転操作することで、回転角に応じた位置に不図示の移動光学ユニットを光軸Ａ方向に移動させて、フォーカス調整やズーム調整をする。また、外径に具備された絞り操作環４を回転操作することで、回転角に応じて絞り径を変化させて光量調整できる構造となっている。

【0014】

次に、レンズ装置１の内部構造であるカム機構部５について説明する。カム機構部５は、光軸方向に延在する直進溝６ａを有する固定筒６と、カム溝７ａ、７ｂを有するカム筒（駆動機構）７と、カムピン８と、直溝ピン９を利用するカム構造を具備する。

【0015】

カム筒７は固定筒６の外周上で光軸を中心として回転可能なようにカム押え環１３によって保持される。移動光学ユニット１０ａ、１０ｂ（第３光学部材、第１光学部材）は、それぞれ、レンズ１１ａ、１１ｂと、該レンズを支持する支持枠１２ａ、１２ｂとからなる。固定筒６に対して光軸周りで回転可能なカム筒７を回転させることにより、レンズ１１ａ、１１ｂの光軸Ａ方向の位置決めを行う。

【0016】

支持枠１２ａ、１２ｂは光軸Ａ周りにカムピン８と直溝ピン９を具備しており、カムピン８はカム溝７ａ、７ｂと係合し、直溝ピン９は直進溝６ａと係合する。直溝ピン９は支持枠１２ａ、１２ｂにビス固定されている。カム筒７と固定筒６が相対的に回転すると、直進溝６ａと直溝ピン９の係合によって、支持枠１２ａ、１２ｂは固定筒６に対して回転せず、カムピン８とカム溝７ａ、７ｂの係合によって、カム形状に沿って光軸方向へ移動する。ここで、直進溝６ａ、直溝ピン９は光軸Ａ周りで略等分割した３箇所に配置することで、移動光学ユニット１０ａ、１０ｂの姿勢を保持している。

【0017】

本実施例では、カム筒７が固定筒６の外周上で光軸を中心として回転可能に保持された構造としているが、この限りではなく、カム筒７が固定筒６の内径に回転可能に保持された構造でも良い。また、カムピン８と直溝ピン９を分けている構造としているが、この限りではなく、直進溝６ａとカム溝７ａ、７ｂの両方に係合するピンによって駆動する構造でも良い。

【0018】

固定筒６は移動光学ユニット１０ａ、１０ｂの間に固定光学ユニット１４（第２光学部材）を保持する。固定光学ユニット１４はレンズ１１ｃと、該レンズ群を支持する支持枠１２ｃとからなる。支持枠１２ｃは光軸Ａを中心とする周方向で略等分割した３箇所において、外周から径方向外側に向けて延出して配置された複数の固定ピン（コロ部材）１５を有し、固定ピン１５は固定筒６に設けられた固定穴６ｂと係合する。固定ピン１５は光軸Ａ周りで略等分割した３箇所に配置することで、固定光学ユニット１４の姿勢を保持している。

【0019】

本実施例では、固定光学ユニット１４を固定筒６に固定する手法として、固定ピン１５を固定光学ユニット１４にネジで固定したコロ吊り構造としている。ネジ等によって固定光学ユニット１４を固定筒６に固定する構造でも良いが、固定筒６への固定部によりカム機構部５が大型化することを避け、かつ単純な構造とするためには、本実施例に記載のコロ吊り構造が好ましい。

【0020】

次に、カム機構部５に設けたガタ抑制構造の構成について説明する。支持枠１２ｂと支持枠１２ｃの間には、バネ部材（弾性部材、第１弾性部材）１００が設けられる。バネ部材１００は支持枠１２ｂと支持枠１２ｃに具備されたバネ軸１６に伸縮自在に固定され、固定筒６のバネ溝６ｃに備えられる。バネ部材１００は光軸Ａ周りに略等分割した３箇所に配置しており、バネ部材１００による付勢力が均等に加わる配置とし、支持枠１２ｃに具備された３箇所の固定ピン１５が固定穴６ｂに片寄せされる構造としている。

【0021】

本実施例では、バネ部材１００は引張力を与える引っ張りバネとして記載しているが、この限りではなく、支持枠１２ｃに対して支持枠１２ｂを片寄せする付勢力があれば良く、圧縮力を与える圧縮バネ等でも良い。また、バネ部材（弾性部材）１００を３箇所に配置した構造としているが、この限りではなく、支持枠１２ｂに具備された３箇所の直溝ピン９が直進溝６ａに片寄せされれば良い。

【0022】

以上の構成において、カム筒７と支持枠１２ｂの間のガタを抑制する方法を説明する。固定筒６に対し、支持枠１２ｃは３箇所の固定ピン１５によって固定されている。支持枠１２ｂは直溝ピン９と直進溝６ａとの係合によって、固定筒６に対して光軸Ａ方向に移動可能に支持される。カム筒７は固定筒６に対して、光軸Ａ方向への移動を規制されつつ回転可能に保持される。支持枠１２ｂは、カムピン８とカム溝７ｂとの係合により、カム筒７が固定筒６に対して回転することによってカム溝７ｂの軌跡に沿って光軸Ａ方向に駆動する。

【0023】

ここで、バネ部材１００により支持枠１２ｂは矢印Ｂ方向に付勢されるため、支持枠１２ｂのカムピン８がカム溝７ｂの矢印Ｂ方向の溝内の壁に押圧され、カムピン８とカム溝７ｂとの間のガタを抑制できる。更に、カムピン８はカム筒７のカム溝７ｂと係合しているため、支持枠１２ｃに対し、支持枠１２ｂのカムピン８を介してカム筒７を矢印Ｂ方向に付勢するため、固定筒６とカム筒７の間のガタを抑制することができる。

【0024】

移動光学ユニット、固定光学ユニットとしては、レンズ１枚で構成されている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、光学ユニットとして複数枚のレンズが含まれている場合や、光学ユニットがレンズに加えて絞りなどの他の光学要素を含んでいてもよい。

【0025】

本発明のレンズ装置と、レンズ装置によって形成された像を撮る撮像素子とを有する撮像装置によって、本発明の効果を享受する撮像装置を実現することができる。

【実施例2】

【0026】

以下、図７を参照して、本発明の第２の実施例による、ガタ抑制構造について説明する。図１は、ズームレンズ系全体の構成を示し、図２は実施例２におけるガタ抑制構造の正面図を示す。本発明の実施例２におけるガタ抑制構造のＸ－Ｘ断面図を図７に示す。

【0027】

実施例２におけるガタ抑制構造では、図３で示した実施例１の構成に加えて、光軸方向において支持枠１２ｃに対して支持枠１２ｂの反対側に配置された支持枠１２ａ（移動光学ユニット１０ａ、第３光学部材）と、支持枠１２ｃの間にバネ部材（弾性部材、第２弾性部材）２００が設けられる。バネ部材２００は圧縮バネであり、支持枠１２ｃに対して支持枠１２ａを矢印Ｂ方向に付勢する力を加える。

【0028】

本実施例では、バネ部材２００を圧縮バネとして記載しているが、この限りではなく、支持枠１２ｃに対するバネ部材１００による付勢の方向とバネ部材２００による付勢の方向が同じであれば良い。したがって、バネ部材１００が圧縮バネである場合は、バネ部材２００は引っ張りバネであればよい。

【0029】

以上の構成において、カム筒７と支持枠１２ａと支持枠１２ｂのガタを抑制する方法を説明する。バネ部材２００により支持枠１２ａに具備したカムピン８がカム溝７ａの内壁に対して矢印Ｂ方向に付勢され、カムピン８とカム溝７ａ間のガタを抑制できる。

【0030】

更に、カムピン８はカム筒７と係合しているため、支持枠１２ｃに対し、支持枠１２ａと支持枠１２ｂのカムピン８を介してカム筒７を矢印Ｂ方向に付勢できる。カム筒７はバネ部材１００とバネ部材２００の合力が加わり、固定筒６とカム筒７の間のガタを抑制することができる。したがって、複数の支持枠のガタも抑制ができる。他の符号および構成は実施例１と同様につき説明を割愛する。

【実施例3】

【0031】

以下、図８を参照して、本発明の第３の実施例による、ガタ抑制構造について説明する。図１は、ズームレンズ系全体の構成を示し、図２は実施例３におけるガタ抑制構造の正面図を示す。本発明の実施例３におけるガタ抑制構造のＸ－Ｘ断面図を図８に示す。

【0032】

実施例３におけるガタ抑制構造では、図３で示した実施例１の構成に加えて、支持枠１２ａと支持枠１２ｃの間にバネ部材（弾性部材、第２弾性部材）３００が設けられる。バネ部材３００は引っ張りバネであり、支持枠１２ｃに対して支持枠１２ａを矢印Ｃ方向に付勢する力を加える。

【0033】

本実施例では、バネ部材３００を引っ張りバネとして記載しているが、この限りではなく、支持枠１２ａ、１２ｂが駆動する範囲において、支持枠１２ｃに対するバネ部材１００とバネ部材３００による付勢力の合力の方向が常に一定であればよい。つまり、可動レンズの可動範囲内において、どの位置にあっても、支持枠１２ｃに対するバネ部材１００とバネ部材３００による付勢力の合力の方向が常に一定となるように、バネ部材１００とバネ部材３００の弾性力が調整されていればよい。

【0034】

以上の構成によれば、支持枠１２ｃとカム筒７は常に一定の方向に付勢されるため、支持枠１２ａ、１２ｂが駆動する範囲において、ガタ寄せ方向が変わることはない。また、カム筒７に加わる付勢力を軽減することができるため、複数の支持枠のガタを抑制し、かつ、カム筒７への付勢力によるカム筒７を回転させるためのトルクの増加を、支持枠１２ｃに対する２つのバネ部材による付勢の方向が同じ場合に比べて抑えることができる。他の符号および構成は実施例１、２と同様につき説明を割愛する。

【0035】

移動光学ユニットとして、例えば、ズームレンズ群、フォーカスレンズ群、マクロレンズ群などに対して本発明を適用することができる。
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および変更が可能である。

【符号の説明】

【0036】

１：レンズ装置
５：カム機構部
６：固定筒
７：カム筒（駆動機構）
７ａ、７ｂ：カム溝
８：カムピン
９：直溝ピン
１０ａ、１０ｂ：移動光学ユニット（第１光学部材）
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：レンズ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：支持枠
１４：固定光学ユニット（第２光学部材）
１００：バネ部材（第１弾性部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】