(57)【要約】【課題】  簡素な構造で、高精度に光学部材を駆動し且つ運搬時の衝撃による光学性能の劣化や駆動不具合を抑制する光学装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の光学装置は、光学部材と、前記光学部材を保持する保持枠と、前記保持枠に取り付けられ、軸部材を中心にローラー部材を回転可能に保持するカムフォロアと、前記ローラー部材と係合し、前記レンズの光軸方向の移動量を制御するカムが形成されたカム部材と、を有する光学装置であって、前記軸部材は、弾力発生部を含む第一の軸受部と、前記軸部材に形成された凸の曲面部と接触する第二の軸受部を介して前記ローラー部材を保持することを特徴とする。【選択図】  図３
2018189744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と、
前記光学部材を保持する保持枠と、
前記保持枠に取り付けられ、軸部材を中心にローラー部材を回転可能に保持するカムフォロアと、
前記ローラー部材と係合し、前記レンズの光軸方向の移動量を制御するカムが形成されたカム部材と、
を有する光学装置であって、
前記軸部材は、弾力発生部を含む第一の軸受部と、前記軸部材に形成された凸の曲面部と接触する第二の軸受部を介して前記ローラー部材を保持する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記凸の曲面部は、球面を有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第一の軸受部は、軸受部材を含み、
前記弾力発生部は、前記軸受部材の内周面もしくは外周面の少なくとも一方に設けられた弾性部材である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記軸部材が、前記軸部材の中心軸を通る空隙の形成された範囲において前記弾力発生部として機能する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項５】
前記空隙は、前記光学部材の光軸方向および前記軸部材の軸方向に対して直交する方向に、前記軸部材を貫通していることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記前記第二の軸受部は軸受部材を含み、
前記軸部材に形成された凸の曲面部は、前記軸受部材の内周面と周方向に沿って線接触し、
前記軸受部材の外周面は前記ローラー部材の内周面に接触する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第二の軸受部における前記軸部材に形成された前記凸の曲面部は、前記ローラー部材の内周面と周方向に沿って線接触する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記軸部材に対して前記ローラー部材の軸方向の位置を固定する固定部材を有し、
前記固定部材と前記ローラー部材の間に弾性部材を有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項９】
撮像素子を含むカメラと、
前記撮像素子に光を導く請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学装置と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
被移動部材と、
前記被移動部材を保持する保持枠と、
前記保持枠に取り付けられ、軸部材を中心にローラー部材を回転可能に保持するカムフォロアと、
前記ローラー部材が追従することで前記被移動部材の移動を制御するカムが形成されたカム部材と、
を有する装置であって、
前記軸部材は、弾力発生部を含む第一の軸受部と、前記軸部材に形成された凸の曲面部を含む第二の軸受部によって前記ローラー部材を保持する
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
光学部材と、
前記光学部材を保持する保持枠と、
前記保持枠に取り付けられ、軸部材を中心にローラー部材を回転可能に保持するカムフォロアと、
前記ローラー部材と係合し、前記レンズの光軸方向の移動量を制御するカムが形成されたカム部材と、
を有する光学装置であって、
前記軸部材は、弾力発生部を含む第一の軸受部と、保持部を中心に前記軸部材を回転可能に保持する第二の軸受部を介して前記ローラー部材を保持する
ことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ装置、特にレンズ駆動にカムとカムフォロアを用いるレンズ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にレンズ装置はカメラに着脱可能であり、運搬する際にはカメラから取り外されることが多い。このため運搬時に強い衝撃が加わると、レンズ駆動のためのカム溝に傷や打痕が生じ、光学性能の劣化や駆動不具合が発生する恐れがある。
【０００３】
このような不具合を防止する対策として、例えば、特許文献１ではレンズ装置がテレビカメラから取り外されたことを検出すると、モーターによって駆動レンズをカム溝の非撮影領域に退避させるテレビレンズ装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では光軸方向移動をガイドする溝に打痕が生じることを防ぐため、弾性部材を介してカムフォロアを駆動レンズに保持するテレビレンズ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−９５０８６号
【特許文献２】特開２００１−２６４６１３
【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の技術では、カメラ接続の検出部及び内部電源が必要になるため構造が複雑化する。
【０００７】
一方、特許文献２の技術は、弾性部材を介してカムフォロアを駆動レンズに固定する。したがって、駆動中に弾性部材が変形し、高精度にレンズを駆動することが出来ない。
【０００８】
そこで本発明では、簡素な構造で、高精度に光学部材を駆動し且つ運搬時の衝撃による光学性能の劣化や駆動不具合を抑制する光学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】
【０００９】
本発明の光学装置は、光学部材と、前記光学部材を保持する保持枠と、前記保持枠に取り付けられ、軸部材を中心にローラー部材を回転可能に保持するカムフォロアと、前記ローラー部材と係合し、前記レンズの光軸方向の移動量を制御するカムが形成されたカム部材と、を有する光学装置であって、前記軸部材は、弾力発生部を含む第一の軸受部と、前記軸部材に形成された凸の曲面部と接触する第二の軸受部を介して前記ローラー部材を保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡素な構造で、高精度に光学部材を駆動し且つ運搬時の衝撃による光学性能の劣化や駆動不具合を抑制する光学装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のレンズ装置の要部断面図。
【図２】実施例１のレンズ装置の要部斜視図。
【図３】実施例１のカムフォロア部の拡大図。
【図４】実施例１のレンズ装置に衝撃が加わった際のカムフォロア部の挙動の概念図。
【図５】実施例２のカムフォロア部の拡大図。
【図６】実施例２のレンズ装置に衝撃が加わった際のカムフォロア部の挙動の概念図。
【図７】図５のＡ方向矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。図１〜７は、本発明の実施形態にかかわるレンズ装置である。
【００１３】
〔実施例１〕
以下、図１〜４を参照して、本発明の第１の実施例に係るレンズ装置（光学装置）について説明する。なお実施例１ではレンズを移動可能に保持するレンズ装置について説明するが、絞り等、レンズ以外の光学部材も保持している光学装置においても、本発明は実施可能である。
【００１４】
はじめに図１及び図２に基づいて、レンズ駆動部の構造について説明する。
【００１５】
図１は、レンズ装置のレンズ駆動関連部品のみの要部断面図であり、図２はレンズ駆動関連部品のみの要部斜視図である。図１及び図２で示すように、レンズ１は保持枠２に固定環３によって固定される。レンズ４は保持枠５に固定環６によって固定される。
【００１６】
保持枠２は光軸方向に並んだ一組のコロ部材８ａ、８ｂを、レンズ１の周方向に３組有する。また、保持枠５も同様に、光軸方向に並んだ一組のコロ部材９ａ、９ｂを、レンズ１の周方向３箇所に有する。筺体７にはコロ部材８ａ、８ｂと係合する直溝７ａが３箇所、コロ部材９ａ、９ｂと係合する直溝７ｂが３箇所に設けられる。つまり、レンズ１及び４は筺体７に対して、光軸方向に移動可能に保持される。
【００１７】
保持枠２にはカムフォロア部材１０、保持枠５にはカムフォロア部材１０１が取り付けられる。筺体７にはカム押え部材１１がビス１２により固定される。カム部材１３は、筺体７に取り付けられた軸受１４とカム押え部材１１に取り付けられた軸受１５を介し、押え環１６によって、筺体７に回転可能に保持される。
【００１８】
カム部材１３にはギア１７が固定され、且つカムフォロア部材１０及びカムフォロア部材１０１と係合するカム溝（カム）１３ａを有する。カム部材１３は、カム溝１３ａの形状によって、光学系の光軸方向の移動量を制御している。
【００１９】
なお本実施例では円柱形状のカム部材１３を用いる。また、カムフォロア部材１０及びカムフォロア部材１０１と係合することで保持枠２及び保持枠５の光軸方向への移動量を制御するカム（案内形状）に、溝形状（カム溝１３ａ）が形成される。しかしたとえば中空のカム部材（カム環）に、カムとして孔形状（カム孔）を形成してもよい。
【００２０】
以上の構造によって、ギア１７に図示されないモーターからの出力、又は撮影者からの手動による操作力が与えられると、レンズ１及び４はカム溝１３ａに追従して光軸方向に移動する。
【００２１】
図３及び図４に基づいて、カムフォロア部材１０１の衝撃吸収構造について説明する。
【００２２】
図３はカムフォロア部材１０１の拡大図である。図３で示すように、カムフォロア軸（軸部材）１８は保持枠５に取り付けられている。ローラー部材（カムコロ）１９は二つの軸受部を介して、カムフォロア軸１８に回転可能に保持される。更に、弾性部材２２を介して固定ネジ（固定部材）２３によって回転可能なまま軸方向に固定される。
【００２３】
まず二つの軸受部の構成について説明する。
【００２４】
カムフォロア軸１８は、軸受部材２１と、その外周面に設けられた弾性部材（弾力発生部）２４を介して、ローラー部材１９を回転可能に保持している。本実施例においては、これらを第一の軸受部と称する。なお、本実施例においては軸受部材２１の外周面に弾性部材を設けているが、内周面、すなわちカムフォロア軸１８と軸受部材２１の間に設けてもよい。
【００２５】
一方カムフォロア軸１８には、凸の曲面部を有する接触部１８ａが設けられている。本実施例では接触部１８ａは球面状なので、軸受部材２０の内周面と、その周方向に沿って線接触する。本実施例では、これらを第二の軸受部と称する。
【００２６】
なお、凸の曲面部は球面に限られず、非球面でもカムフォロア軸１８の周方向に沿って線接触していれば本発明は実施可能である。また、カムフォロア軸１８の周方向において全周、線接触している必要はなく、途切れた部分を有していてもよい。また、カムフォロア軸１８と軸受部材２０の内周面との勘合状態によっては、つぶれが生じ厳密に線接触でない場合があるが、後述のようにこれらの接続部分で回転自由度が残る程度であれば、厳密に線接触でなくても本発明は実施可能となる。
【００２７】
また、第二の軸受部において、カムフォロア軸１８を保持する部分を保持部とすると（本実施例においては、接触部１８ａを含む部分）、この保持部を中心にカムフォロア軸１８が回転可能に保持されていれば、本発明は実施可能である。例えば、本実施例では球と円筒の対偶を用いて回転自由度を実現しているが、ボールジョイントのように球対偶を用いても本発明は実施可能である。このように、第二の軸受部の軸の接触の形態は、線接触に限られない。
【００２８】
次に、衝撃力が加わった際のカムフォロアの挙動のメカニズムを説明する。図４はレンズ装置に衝撃力Ｆ１が加わった時のカムフォロア部材１０１の挙動の概念図である。
【００２９】
図４で示すように、レンズ装置に大きな衝撃力Ｆ１が加わると、保持枠５はカムフォロア部材１０１を支点として、カム溝１３ａに対して傾く。その時、カムフォロア軸１８は、球面を有する球面を有する接触部１８ａと、円筒状の軸受部材２０の内周面で周方向に線接触しているから、この線接触の部分を中心に回転することができる。
【００３０】
しかし、カムフォロア軸（軸部材）１８の傾斜によるカムフォロア軸（軸部材）１８と垂直な方向への衝撃（変位）は、他方の軸受部材２１を介して弾性部材２４の変形で吸収する。同時に、カムフォロア軸（軸部材）１８の傾斜による固定ネジ２３の軸方向への衝撃（変位）は、弾性部材２２が吸収する。
【００３１】
すなわち、弾性部材（弾力発生部）２４と弾性部材２２によって衝撃力Ｆ１が吸収されるため、ローラー部材１９に衝撃力Ｆ１の及ぼす影響を小さく抑えることができる。
【００３２】
ここで弾性部材２４の硬度は、通常のレンズ駆動により加えられる力では変形せず、強い衝撃を受けた際にのみ変形するような材質であることが好ましい。言い換えると、弾性部材２４の剛性が、通常作動時の前記カム部材から受ける力に対しては変形せず、衝撃力に対しては変形する範囲に設定されていることが望ましい。たとえば、高硬度のゴム部材やシリコン系の樹脂部材などが好ましい。
【００３３】
例えば、弾性部材２４に摺動性も兼ね備えた樹脂部材を用いる場合は、弾性部材２４が直接、ローラー部材１９を保持してもよい。
【００３４】
また、本実施例においては、軸受部材２１の外周面であって、ローラー部材１９との間に弾性部材２４が設けられる構成を説明した。しかし、弾性部材が軸受部材２１の内周面であって、カムフォロア軸（軸部材）１８との間にあっても、本発明は実施可能である。また、軸受部材２１の外周面にも内周面にも弾力発生部を設けても、本発明は実施可能である。
【００３５】
また、本実施例においては、接触部１８ａが軸受部材２０の内周面と、その周方向に沿って線接触する構成を説明した。しかし、接触部がローラー部材の内周面に直接的に線接触しても、本発明は実施可能である。言い換えると、軸受部材があってもなくても、本発明は実施可能である。この場合は、接触部とローラー部材の内周面との間に潤滑材を塗布するなどして、カムフォロア軸の回転の抵抗を少なくすることが望ましい。  このように本発明のレンズ装置は運搬時に強い衝撃が加えられても、カムフォロア軸１８とローラー部材１９の間で衝撃を吸収するため、ローラー部材１９及びカム溝１３ａに影響を与えることはない。つまり、運搬時の衝撃による光学性能の劣化や駆動の不具合を抑制することができる。
【００３６】
加えて保持枠５とカムフォロア軸１８及びローラー部材１９は、球面を有する接触部１８ａにおいて弾性部材を介さずに連結している（第二の軸受部）。言い換えれば、高い剛性を有する部材によって、ローラー部材１９とカムフォロア軸１８の位置が決められているので、駆動力が加わっても変形が少なく、安定した駆動ができる。すなわち、カム溝１３ａに沿った高精度なレンズ駆動が可能となる。
【００３７】
〔実施例２〕
以下、図５〜７を参照して、本発明の第２の実施例に係るレンズ操作装置について説明する。
【００３８】
本実施例においては、上述の第１の実施例のレンズ装置に対して、用いるカムフォロア部の構成のみが異なる。従って、上述の第１の実施例と同様の構成については、その詳細な説明及び図示を省略し、異なる部位についてのみ以下に説明する。
【００３９】
図５及び図６に基づいて、カムフォロア部１０２の衝撃吸収構造について説明する。
【００４０】
図５は第二の実施形態におけるカムフォロア部１０２の拡大図である。図５で示すように、カムフォロア軸（軸部材）２５は、保持枠５に取り付けられている。ローラー部材（カムコロ）２６は二つの軸受部を介して、カムフォロア軸２５に回転可能に保持される。
【００４１】
まずまず二つの軸受部の構成について説明する。
【００４２】
カムフォロア軸２５は、軸受部材２７の内周面に接している。また軸受部材２７は、その外周面でローラー部材２６に接して、ローラー部材２６を回転可能に保持している。ここで、カムフォロア軸２５には軸受部材２７と接する範囲に、、カムフォロア軸２５の中心軸を通り、軸方向に沿って空間（空隙）２５ｂが形成される。本実施例では、空間２５ｂはスリワリ形状を形成している。本実施例では、この空間２５ｂの形成された範囲のカムフォロア軸２５が薄肉部分有するので、弾力発生部として機能する。本実施例においては、これらを第一の軸受部と称する。
【００４３】
空間２５ｂの形成された範囲は、カムフォロア軸２５が軸受部材２７と接触（篏合）している領域の軸方向への深さ（篏合長さ）よりも深いことが望ましい。
【００４４】
一方カムフォロア軸２５には、凸の曲面部を有する接触部２５ａが設けられている。接触部２５ａは球面状なので、軸受部材２８の内周面と、その周方向において線接触する。本実施例では、これらを第二の軸受部と称する。
【００４５】
なお第一の実施例と同じく、接触部２５ａの形状は球面に限られない。接触形態も、線接触に限られない。
【００４６】
本実施例においては、実施例１と異なり、二つの軸受部材のうち、保持枠５の側の軸受部材２８をカムフォロア軸２５と線接触する第二の軸受部として構成した。また、二つの軸受部材のうち逆側の軸受部材２７を、弾力発生部を含む第一の軸受部として構成した。このように、本発明の実施形態としては、カムフォロア軸のどちらの側に線接触部の機能をもたせ、どちらの側に弾力発生部の機能を持たせてもよい。
【００４７】
次に、衝撃力が加わった際のカムフォロアの挙動のメカニズムを説明する。図６はレンズ装置に衝撃力Ｆ２が加わった時のカムフォロア部１０２の挙動を表現した概念図である。
【００４８】
レンズ装置に大きな衝撃力Ｆ２が加わると、保持枠５はカムフォロア部１０２を支点として、カム溝１３ａに対して傾く。その時、カムフォロア軸２５は、球面を有する接触部２５ａによって、軸受部材２８の内周面にその周方向に沿って線接触しているので、接触部２５ａを中心に回転することができる。したがって図６で示すように、カムフォロア軸２５は接触部２５ａを支点として傾く。
【００４９】
しかし、カムフォロア軸２５の傾斜によるカムフォロア軸２５と垂直な方向への衝撃（変位）は、空間２５ｂの形成された範囲のカムフォロア軸２５の弾性変形（弾性力）によって吸収される。すなわち第一の軸受部の備える弾力発生部によって衝撃力Ｆ２が吸収されるため、ローラー部材２６に衝撃力Ｆ２が及ぼす影響を小さく抑えることができる。
【００５０】
図７は図５のＡ方向矢視図である。図７で示すように、切り込み（弾力発生部）２５ｂは、レンズ装置の垂直落下時の衝撃力Ｆ２に対し、最も角度が垂直になるカム溝１３ａと、略平行になるように設けられる。言い換えると、空間２５ｂはカムフォロア軸（軸部材）２５の軸方向と、光軸方向に直交する方向に、カムフォロア２５を貫通する形状で設けられる。つまり、空間２５ｂの形成された範囲におけるカムフォロア２５の弾性力は、衝撃力Ｆ２がカム溝１３ａに最も影響を与える箇所に最大となるように配置される。
【００５１】
このように本発明のレンズ装置は運搬時等に強い衝撃が加えられても、カムフォロア軸（軸部材）２５の切り込み２５ｂ（弾力発生部）で衝撃を吸収することができて、ローラー部材２６及びカム溝１３ａに影響を与えることはない。つまり、運搬時の衝撃による光学性能の劣化や駆動の不具合を抑制することができる。
【００５２】
加えて保持枠５とカムフォロア軸（軸部材）２５及びローラー部材２６は、弾性部材を介さずに連結している箇所（第二の軸受部）を有する。したがって、カム溝１３ａに沿った高精度なレンズ駆動が可能となる。
【００５３】
更に本実施形態においては、空間（空隙）２５ｂを形成する位置を、衝撃力Ｆ２がカム溝１３ａに対して最も影響を与える位置に配置することで、より簡素な構造で運搬時の衝撃を適切に吸収出来る。
【００５４】
なお本実施形態では、衝撃を吸収するカムフォロア部材１０１及び１０２を保持枠５にのみ用いたが、その他駆動を規制するカムフォロア部材１０やコロ部材８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの代わりに用いても構わない。
【００５５】
また本発明は、例えば撮像素子を含むカメラに被写体からの光を導く撮影用のレンズを含む、撮像装置においても適用可能である。このような撮像装置に用いられる場合には、前述の被写体からの光を撮像素子に導くレンズ装置として、本発明の光学装置が用いられることが望ましい。
【００５６】
また本発明は、光学部材の光軸方向への移動に限らず、部材（被移動部材）の移動がカムによって制御される装置においては、移動される部材の種類に限らず実現可能である。
【００５７】
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】
【００５８】
１０、１０１  カムフォロア部材
２、５  保持枠
１３  カム部材
１３ａ  カム溝
１８  カムフォロア軸
１９、２６  ローラー部材
２０、２８  第一の軸受部を構成する軸受部材
２１、２７  第二の軸受部を構成する軸受部材
２４  弾性部材
２５ｂ  弾性変形部を構成する空間
【図１】
2018189744.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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