(57)【要約】【課題】  合焦または変倍に関する約半周以上の操作回転角を可能とするとともに、光軸方向の衝撃に対する耐衝撃性に優れたレンズ装置を提供する。【解決手段】  固定筒の内側で光学素子を保持する移動筒が光軸方向に移動するレンズ装置は、前記固定筒の周方向に複数の螺旋溝を備え、前記螺旋溝のそれぞれに摺動可能に係合する複数の第１のカムフォロワが前記移動筒の外周部に固定され、前記固定筒の外周側に回動可能なリング部を備え、該リング部は前記移動筒に固定された光軸方向位置決め部材と摺動可能に係合し、該リング部の回動位置によって該移動筒の光軸方向の位置が決められる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定筒の内側で光学素子を保持する移動筒が光軸方向に移動するレンズ装置において、前記固定筒の周方向に複数の螺旋溝を備え、前記螺旋溝のそれぞれに摺動可能に係合する複数の第１のカムフォロワが前記移動筒の外周部に固定され、
前記固定筒の外周側に回動可能なリング部を備え、該リング部は前記移動筒に固定された光軸方向位置決め部材と摺動可能に係合し、該リング部の回動位置によって該移動筒の光軸方向の位置が決められる、
ことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記リング部はカム溝を備え、前記光軸方向位置決め部材は該カム溝に摺動可能に係合する第２のカムフォロワを含む、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】
前記リング部は雌ヘリコイドの雌ネジ部を含み、前記光軸方向位置決め部材は該雌ネジ部と摺動可能に係合する雄ヘリコイドの雄ネジ部を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記光軸方向位置決め部材が前記第１のカムフォロワの１つと一体に構成される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置による被写体像を受光する撮像素子とを含む、撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を光軸方向に移動させることにより合焦または変倍を行うレンズ装置に関し、特に、レンズ装置外周部に備えられた操作部材の回転運動を光学素子の光軸方向への移動に変換する機構を有するレンズ装置およびそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学素子を保持したレンズ保持鏡筒を光軸方向に移動する手段として、レンズ装置外周部に備えられた操作部材の回転に連動して回転するカムを用いたレンズ装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１では、レンズ保持鏡筒の外周部に固定した３つのカムフォロワが固定筒に設けた３本の直進案内溝とカム環に設けた３本のカム溝に係合し、カム環が固定筒の外側で回転してレンズ保持鏡筒を光軸方向に移動するレンズ装置が開示されている。
【０００４】
一方、映画撮影用レンズのように、合焦または変倍を行う際に操作する操作部材の回転角が約半周以上必要となるようなレンズ装置では、カム環に３本のカム溝を設けることが難しいため、２本または１本のカム溝によってレンズ保持鏡筒を移動させるものもある。このようなレンズ装置ではレンズ保持鏡筒の姿勢を安定に支持する構造として、特許文献２のように３本の直進案内溝に対して各複数個ずつのカムフォロワでレンズ支持鏡筒を支持する構造が一般的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２９４７９３号公報
【特許文献２】特開平８−２６２３０２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、上述のような従来技術によるレンズ装置では、光軸方向に衝撃がかかった際に直進案内溝に負荷がかかることはないため、カム溝およびカムフォロワで全荷重を受けることになる。このため、レンズ保持鏡筒が保持するレンズが大口径である場合のように、移動群の質量が重いレンズ装置では、レンズの光軸方向位置を既定するカム溝への打痕やカムフォロワの損傷が生じやすいという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、合焦または変倍のために約半周以上の操作回転角を有しながら、光軸方向の衝撃に対する耐衝撃性に優れたレンズ装置を提供することである。
【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、固定筒の内側で光学素子を保持する移動筒が光軸方向に移動するレンズ装置であって、前記固定筒の周方向に複数の螺旋溝を備え、前記螺旋溝のそれぞれに摺動可能に係合する複数の第１のカムフォロワが前記移動筒の外周部に固定され、前記固定筒の外周側に回動可能なリング部を備え、該リング部は前記移動筒に固定された光軸方向位置決め部材と摺動可能に係合し、該リング部の回動位置によって該移動筒の光軸方向の位置が決められる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、合焦または変倍のために約半周以上の操作回転角を有しながら、光軸方向の衝撃に対する耐衝撃性に優れた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】本発明の実施例１のレンズ装置の断面図
【図２】本発明の実施例１のレンズ装置の螺旋溝に沿った要部断面図
【図３】実施例１のレンズ装置のにおける固定筒とカム環の溝部の展開関係図
【図４】本発明の実施例２のレンズ装置の螺旋溝に沿った要部断面図
【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、図１〜４に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施例１のレンズ装置１の全体断面図である。図中左側が物体側、右側が像面側である。本発明のレンズ装置１は、変倍光学系である光学素子２を含み、図中の左右方向にあたる光軸方向に移動することにより、レンズの焦点距離を連続的に変更することができる。光学素子２は移動筒３により保持され、移動筒３は固定筒４に対して摺動可能に固定筒４の内周側で支持されている。ズーム操作リング６の回転によって、カム環５によって規制される回転角度と光軸方向における位置に、移動筒３は移動する。
【００１３】
図２は、本発明のレンズ装置１の第１の実施例の、図１中の破線で囲んだ部分の要部断面図である。
【００１４】
移動筒３の外周部には複数のカムフォロワ取り付け部が備えられ、本実施例においては内径部で光学素子２を直接保持している。固定筒４は変倍操作時に移動しない部材であり、本レンズ装置１が装着される不図示の撮像装置との連結部に接続されている。固定筒４には３本の螺旋溝４ａが円周方向に略等間隔に設けられている。この螺旋溝４ａは溝上の任意の区間における光軸方向の長さと円周方向の長さの割合が一定であり、展開図においては直線で表される溝である。各螺旋溝４ａにはそれぞれ２つのガイド用カムフォロワ７（第１のカムフォロワ）が係合し、固定筒４の内側に位置する移動筒３の外周部に固定されている。なお、図２の断面は螺旋溝に沿った３次元曲面を断面として示したものであるため、カム溝用カムフォロア８（第２のカムフォロワ）と２つのガイド用カムフォロア７と、及び、螺旋溝４ａがその全長に渡り、同一紙面上に記載されている。
【００１５】
上記構成により、光学素子２を保持した移動筒３は、固定筒４に対して光軸に直交する軸方向の平行偏心と光軸に直交する軸周りの倒れが規制され、安定的に支持されている。
【００１６】
カム環５およびズーム操作リング６（リング部）は固定筒４の外周側と嵌合しており、光軸周りに回動可能となっている。カム環５とズーム操作リング６は連結ピン１０によって接続されているため、ズーム操作時にはカム環５とズーム操作リング６は一体となって回転する。
【００１７】
カム環５には１本のカム溝５ａが180度の角度範囲で設けられており、光軸方向位置決め部材であるカム溝用カムフォロワ８が係合する。このカム溝用カムフォロワ８は前記螺旋溝４ａの１つを挿通し移動筒３の外周部に固定されている。
【００１８】
このように構成された本実施例のレンズ装置のズーム操作に伴う作動について以下に説明する。
【００１９】
ズーム操作を行う際にはズーム操作リング６を光軸まわりに回動させる。カム環５はズーム操作リング６と一体となって回動するため、カム溝用カムフォロワ８は挿通する螺旋溝４ａの中心線とカム溝５ａの中心線が交わる交点の位置に移動する。この結果、光学素子２を保持する移動筒３は螺旋溝４ａに沿って光軸周りに回転しながら光軸方向へ移動し、レンズの焦点距離が変更される。すなわち、ズーム操作リング６の回動位置によって、移動筒３の光軸方向における位置が一意に決められる。
【００２０】
次に、本実施例のレンズ装置の耐衝撃性について以下に説明する。
図３は固定筒４とカム環５の溝部展開図を重ね合わせた説明図である。なお、図中の上下方向は光軸に平行な方向を表している。
【００２１】
レンズ装置１の被写体側の先端を下に向けてレンズ装置を落下させ、レンズ鏡筒が何かに最初に衝突して図中下方への移動が止まった場合、移動群９には図３の図中下方（Ａ方向）への慣性力が働き光軸方向の位置を規制している部材に衝撃力がかかる。このとき、移動群９の光軸方向の位置を規制している部材は螺旋溝４ａとガイド用カムフォロワ７とカム溝５ａとカム溝用カムフォロワ８である。したがって、螺旋溝４ａとガイド用カムフォロワ７の接触面と、カム溝５ａとカム溝用カムフォロワ８の接触面に、それぞれ接触面と垂直な方向の衝撃力およびその反力が図３に矢印で示すように作用する。本実施例においては螺旋溝４ａが円周上に３本設けられ、各螺旋溝４ａにつき２つのガイド用カムフォロワ７が係合しているため、要部全体では合計７箇所の接触面で衝撃力を受けている。
【００２２】
ここで、仮にレンズ装置の構造が従来技術のように直進案内溝とカム溝の組み合わせであった場合、直進案内溝とガイド用カムフォロワは移動群の光軸方向の位置を規制しない。このため、光軸方向の衝撃はカム溝とカム溝用カムフォロワの接触面１箇所のみで受けることとなる。
【００２３】
このような従来技術と比べると、本実施例のレンズ構造は光軸方向に衝撃がかかった際の衝撃力を７箇所に分散することができるため耐衝撃性に優れており、光軸方向に移動する光学要素にとって重要な光軸方向位置を決める部品の損傷を防ぐことができる。
【００２４】
また、本実施例のレンズ装置は被写体側の先端を下側に向けた際、移動群９の質量も前述の７箇所に分散されるためカム溝５ａにかかる負荷が小さい。このため、移動群９の自重によりズーム操作リング６が勝手に回転してしまう現象を、従来技術のレンズ装置よりも抑制することができる。
【００２５】
なお、上述の実施例では、カム溝用カムフォロワ８が挿通する螺旋溝４ａにガイド用カムフォロワ７が係合しているが、カム溝用カムフォロワ８が挿通する螺旋溝とガイド用カムフォロワ７が係合する螺旋溝を分けて、両者を別位相に設けてもよい。
また、カム溝５ａはカム環５の円周上に２本設けることも可能である。
さらに、レンズ装置の操作回転角を広くとる必要が無い場合には、カム環５にカム溝５ａを３本等間隔に配置する構成としてもよい。
【実施例２】
【００２６】
図４は本発明が適用されるレンズ装置の第２の実施形態における、要部側面断面図である。以下、実施例１と構成が異なる点について説明する。
【００２７】
光学素子２２はレンズ装置２１の合焦光学系であり、図中の左右方向にあたる光軸方向に移動することにより、レンズのピントを変更することができる。
【００２８】
移動筒２３の外周部には複数のカムフォロワ取り付け部が備えられており、光学素子２２を保持するフォーカス鏡筒２０が内径側に固定されている。
【００２９】
固定筒２４には３本の螺旋溝２４ａが円周方向に略等間隔に設けられている。各螺旋溝２４ａにはそれぞれ段付きカムフォロワ２８とガイド用カムフォロワ２７（第１のカムフォロワ）が係合し、移動筒２３の外周部に固定されている。なお、図４の断面は螺旋溝に沿った３次元曲面を断面として示したものであるため、ガイド用カムフォロア２７と段付きカムフォロア２８、及び、螺旋溝２４ａがその全長に渡り、同一紙面上に記載されている。
【００３０】
上記構成により、光学素子２２を保持した移動筒２３は、固定筒２４に対して光軸に直交する軸方向の平行偏心と光軸に直交する軸周りの倒れが規制され、安定的に支持されている。
【００３１】
段付きカムフォロワ２８は係合径のことなる２つの係合部を備えており、径の小さな下段の係合部は前記螺旋溝２４ａと係合している。一方、径の大きな上段の係合部は、光軸方向位置決め部材である雄ヘリコイド２５に設けられた３つの係合穴２５ａと係合している。雄ヘリコイド２５は外周部に雄ネジ部２５ｂを備え、固定筒２４の外周に嵌合する雌ヘリコイド２６（リング部）の雌ネジ部２６ｂと螺合している。
【００３２】
このように構成された本実施例のレンズ装置のフォーカス操作に伴う作動について以下に説明する。
【００３３】
フォーカス操作を行う際にはレンズ装置２１の最外周部の雌ヘリコイド２６を光軸まわりに回動させる。雄ヘリコイド２５を含むフォーカス移動群２９は段付きカムフォロワ２８およびガイド用カムフォロワ２７により可動方向が螺旋溝２４ａに沿った方向のみに制限されているため、雄ヘリコイド２５と雌ヘリコイド２６の相対的な回転が発生する。この結果、ネジ部のリードに沿って移動群２９が光軸方向に移動し、レンズのピントが変更される。本構成では、フォーカス操作の回転角を半周以上とすることが可能である。
【００３４】
次に、本実施例のレンズ装置の耐衝撃性について以下に説明する。
仮に移動群のガイドが螺旋溝ではなく直進案内溝であった場合、レンズ装置の被写体側の先端を下に向けて落下させると、段付きカムフォロワが衝撃力を集中して受けることとなる。これに対して本実施例の構造では螺旋溝２４ａとガイド用カムフォロワ２７との接触面、および螺旋溝２４ａと段付きカムフォロワ２８との接触面が光軸方向の位置を規制する構成となるため、これらの接触面で衝撃力が分散され、段付きカムフォロワに衝撃力が集中することを回避できる。
【００３５】
上記のように、本実施例のレンズ装置は光軸方向にかかる衝撃力を多数の部品に分散可能なため耐衝撃性に優れており、部品の損傷を防ぐことができる。
【００３６】
なお、本実施例では、螺旋溝２４ａに摺動可能に係合するカムフォロアと、雄ヘリコイド２５の係合穴２５ａに嵌合し雄ヘリコイド２５を移動筒２３に対し固定する部材を、一体で構成している。このため、部品点数を少なくでき、装置の構成を簡素化することができている。実施例１のタイプのガイド用カムフォロワ７とカム溝用カムフォロワ８を一体に構成することによっても、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、本発明のレンズ装置と、該レンズ装置による被写体像を受光する撮像素子とを含むことによって、本発明のレンズ装置の効果である衝撃を受けても位置決め移動機構が損傷を受けにくく、光学素子の位置決め精度（光学的性能）の低下を防止できる撮像装置を実現することができる。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
２、２２  ・・・光学素子
３、２３  ・・・移動筒
４、２４  ・・・固定筒
４ａ、２４ａ  ・・・螺旋溝
６  ・・・ズーム操作リング（リング部）
７、２７  ・・・ガイド用カムフォロワ（第１のカムフォロワ）
８  ・・・カム溝用カムフォロワ（光軸方向位置決め部材）
２５  ・・・雄ヘリコイド（光軸方向位置決め部材）
２６  ・・・雌ヘリコイド（リング部）
【図１】
2014153618.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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