(57)【要約】【課題】  レンズ装置の姿勢が変化した場合に、レンズユニットの駆動負荷の増加を軽減するレンズ装置を提供すること。【解決手段】  本発明は、第１のレンズを保持するレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に移動可能に保持する固定枠と、前記レンズユニットに動力を伝えて駆動させる第１の動力伝達部と、を有するレンズ装置において、前記レンズユニットはバランサー部と、第２の動力伝達部と、を有し、前記レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合に、重力に起因して前記バランサー部にかかる力が、前記第２の動力伝達部によって前記第１の動力伝達部にかかる負荷を低減させるように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレンズを保持するレンズユニットと、
前記レンズユニットを光軸方向に移動可能に保持する固定枠と、
前記レンズユニットに動力を伝えて駆動させる第１の動力伝達部と、を有するレンズ装置において、
前記レンズユニットはバランサー部と、第２の動力伝達部と、を有し、前記レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合に、重力に起因して前記バランサー部にかかる力が、前記第２の動力伝達部によって前記第１の動力伝達部にかかる負荷を低減させるように構成されている
ことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記レンズユニットは第２のレンズを保持する保持部を更に有し、
前記第２の動力伝達部は、前記第１の動力伝達部からの動力を用いて前記第２のレンズを光軸方向に駆動させ、前記第１、第２のレンズの間隔を変化させるとともに、
前記レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合に前記第１の動力伝達部にかかる負荷を、重力に起因して前記バランサー部にかかる力によって低減させるように構成されている
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】
前記第２の動力伝達部は光軸を中心に回転可能であって、被駆動カムと、補助カムと、前記保持部の駆動量を決める駆動カムが形成されたカム部材であり、
前記固定枠は、前記被駆動カムに係合する固定ピンを有し、
前記レンズユニットの駆動に伴って前記被駆動カムが前記固定ピンに押されることで、前記カム部材が回動されるレンズ装置であって、
前記バランサー部は前記補助カムと係合し、
前記補助カムは、前記レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合に、重力に起因して前記バランサー部の光軸方向にかかる力を、前記カム部材の回動を補助する方向の力に変換する形状を有する
ことを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
重力に起因して前記保持部が前記駆動カムを押すことで、前記カム部材を回転させようとする力と、重力に起因して前記バランサー部が前記補助カムを押すことで、前記カム部材を回転させようとする力と、の合力がはたらく方向が、
前記レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合に、前記カム部材が前記被駆動カムを押されることで回転される方向と同じ方向となるように前記バランサー部が構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記被駆動カム、および前記補助カムの形状は、前記レンズユニットの光軸に直交する平面に交差して延びた形状を有しており、
該交差の角度のうち鋭角側の角度が、前記カム部材の外側から見て、前記平面から反時計回り側に得られるか、時計回りに得られるかのいずれかで前記被駆動カムおよび前記補助カムの傾斜の向きを定めた場合に、
前記補助カムの傾斜の向きと、前記被駆動カムの傾斜の向きとが等しくなる領域を有する
ことを特徴とする請求項３または４に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記補助カムの形状のうち、前記バランサー部の駆動に用いられる全ての領域における傾斜の向きが、前記被駆動カムの傾斜の向きと等しい
ことを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記第２のレンズおよびバランサー部は、前記レンズユニットの備える鏡筒の光軸方向からみて内側に保持される
ことを特徴する請求項２乃至５のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記レンズユニットにおいて、前記第１、第２のレンズは、前記バランサー部よりも被写体側に保持されている
ことを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記バランサー部が第２のレンズを保持しており、
前記第２の動力伝達部は、前記レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合に、前記レンズユニットの駆動する全範囲において、重力に起因して前記バランサー部もしくは前記第２のレンズにかかる力が、前記第２の動力伝達部によって前記第１の動力伝達部にかかる負荷を低減させるように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記バランサー部は第３のレンズを保持している
ことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
前記バランサー部が有害光の通過を防止する機能を有する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項１２】
前記バランサー部は、前記第２の動力伝達部に３カ所で係合している
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項１３】
撮像素子を備えるカメラと、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のレンズ装置を有し、
該レンズ装置により前記撮像素子に被写体の像を形成する
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、特に駆動部を有するレンズ装置、およびこ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、フォーカスに伴う収差変動を抑制するため、フォーカスレンズ群全体が移動するのと同時に、フォーカスレンズ群を構成する各レンズの間隔が変化するレンズ装置が知られている。特許文献１では、従レンズ群を駆動するカムによって主レンズ群と従レンズ群の間隔が変化させるフォーカスレンズユニットを備えたレンズ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８７１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなフォーカスレンズユニットを備えるレンズ装置が、水平ではない姿勢で用いられると、フォーカスレンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合がある。この場合、フォーカスレンズユニットの自重に起因する負荷がヘリコイドネジに加わり、駆動負荷が増加する課題があった。
【０００５】
また特許文献１では、フォーカスレンズユニットが重力に逆らう方向に駆動されるのと同時に、フォーカスレンズユニットの内部で従レンズが重力に逆らう方向に駆動される。この場合はさらに、フォーカスレンズユニットの自重に起因する負荷に加えて、カムを介して従レンズの自重に起因する負荷がヘリコイドネジに加わり、駆動負荷が大きく増加する課題があった。
【０００６】
上記のような負荷の増加はフォーカス速度の低下や、駆動が電動の場合は駆動源の消費電力の増加を招くので、更なる負荷の軽減が求められている。
【０００７】
そこで本発明は、レンズ装置の姿勢が変化した場合であっても、レンズユニットの駆動負荷の増加が軽減できる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】
上記の目的を達成するために、本発明は、第１のレンズを保持するレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に移動可能に保持する固定枠と、前記レンズユニットに動力を伝えて駆動させる第１の動力伝達部と、を有するレンズ装置において、前記レンズユニットはバランサー部と、第２の動力伝達部と、を有し、前記レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される場合に、重力に起因して前記バランサー部にかかる力が、前記第２の動力伝達部によって前記第１の動力伝達部にかかる負荷を低減させるように構成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、レンズ装置の姿勢が変化した場合に、レンズユニットの駆動負荷の増加を軽減する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のレンズユニットの正面図である。
【図２】実施例１のレンズユニットの要部を示した斜視図である。
【図３】実施例１のレンズユニットの要部を示した分解図である。
【図４】図１のＡ−Ａにおけるレンズユニットの断面図である。
【図５】実施例１のカム筒を展開して外側から見た図である。
【図６】実施例１のレンズ装置が水平ではない場合のレンズユニットの側面図である。
【図７】実施例１のレンズ装置が水平ではない場合のカム筒の展開図である。
【図８】実施例２のレンズ装置の正面図である。
【図９】実施例２のレンズユニットの要部を示した斜視図である。
【図１０】実施例２のレンズユニットの分解斜視図である。
【図１１】図８のＡ−Ａにおけるレンズユニットの断面図である。
【図１２】実施例２のカム筒を展開して外側から見た図である。
【図１３】実施例２のレンズ装置が水平ではない場合のレンズユニットの側面図である。
【図１４】実施例２のレンズ装置が水平ではない場合のカム筒の展開図である。
【図１５】本発明におけるレンズ装置を備えた撮像装置の概念図である。
【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。図１から図１４は、本発明の実施形態にかかわるレンズ装置である。
【００１２】
（実施例１）
以下、図１から図７を参照しながら、本発明の第１の実施例に係るレンズ装置について説明する。
【００１３】
本実施例におけるレンズ装置はズームレンズであり、以下では、このレンズ装置のうちフォーカスレンズ群を含むフォーカスレンズユニットを例に、光軸方向にレンズ群を移動させる構成を説明する。なお、フォーカスレンズ群以外のレンズ群の駆動に関して本発明を適用することも可能である。例えば、バリエーターレンズ群、コンペンセータレンズ群、リレーレンズ群等においても、光軸方向へ駆動させる場合は本発明が適用できる。
【００１４】
本実施例におけるフォーカスレンズ群は主レンズと従レンズの２つに分割されており、従レンズは主レンズに対して撮像素子側に配置される。また、本実施例においては、主レンズ、および従レンズが１枚のレンズから構成される例で説明するが、これらは複数のレンズから構成されてもよい。
【００１５】
（レンズユニットの構成）
図１および図２に基づいて、フォーカスレンズ群を含むフォーカスレンズユニットである、レンズユニット１０１の構成について説明する。図１は、レンズユニット１０１の正面図（被写体側から見た図）である。図２は、レンズユニット１０１の要部を示す斜視図である。
【００１６】
主レンズ（第１のレンズ）１は、図１に示すように鏡筒２に保持される。図２において、主レンズ１の見える側がレンズ装置の被写体側であり、以下Ｓ側と称する。Ｓ側と光軸Ｏ方向の逆側には、その他のレンズ群を含むレンズユニット（不図示）、撮像素子を含むカメラに接続するマウント部（不図示）等が設けられ、以下Ｃ側と称する。
【００１７】
鏡筒２は、図２に示すようにメスヘリコイドネジ部材４と、４つのガイド溝部材３を有する。
【００１８】
筺体（固定枠）５は、ガイドコロ６を備える。ガイドコロ６は１つのガイド溝部材３に対して係合する４つを一組として四組、図１に示すように筺体５の内径側に固定される。ガイドコロ６は一組ずつ、周方向に等角度間隔で４カ所固定される。
【００１９】
筺体５は、さらにオスヘリコイドネジ部材（第１の動力伝達部）７を定位置（光軸方向に規制された位置）で回転可能に保持している。オスヘリコイドネジ部材７のネジ部７ａは、メスヘリコイドネジ部材４の内部のネジ部（不図示）と螺合する。メスヘリコイドネジ部材４を含むレンズユニット１０１全体は筺体５に移動可能に保持されており、オスヘリコイドネジ部材７が回動すると、それに連動して筺体５に対して光軸Ｏ方向に移動される。
【００２０】
オスヘリコイドネジ部材７の先端にはギア８が設けられており、オスヘリコイドネジ部材７はギア８を介してモーター等（不図示）の駆動力を受け、回動する。
【００２１】
なお、本実施例においては、モーター等の動力源をレンズ装置に着脱することが可能である。ギア８を介してモーター等の動力源を接続すれば、電動でフォーカス駆動を行うことが可能である。また、モーター等を取り外し、ギア８を介して操作部（不図示）を接続することで、手動によるフォーカス駆動も可能である。この場合の動力は、操作部の操作力となる。
【００２２】
モーター等の動力源や操作部は、レンズユニット１０１や、レンズユニット１０１のＣ側に接続する他のレンズユニット、あるいはレンズ装置の接続するカメラ（不図示）に取り付けることができる。
【００２３】
（従レンズおよびバランサー部の構成）
次に、図２および３を用いて、レンズユニット１０１に含まれる従レンズ保持部１０２の構成、およびバランサー部１０３の構成について説明する。図３は、レンズユニット１０１の要部を示す分解図である。
【００２４】
本実施例における従レンズ保持部１０２は、図３に示すように従レンズ（第２のレンズ）９と、これを保持する鏡筒１０で構成される。鏡筒１０は、カムコロ１１を３カ所備える。カムコロ１１は、鏡筒２に形成された３つの直溝２ａとそれぞれ係合し、従レンズ保持部１０２は光軸Ｏ方向への移動をガイドされる。
【００２５】
バランサー部１０３は、ウェイト１２およびウェイト１２に３カ所固定されたカムコロ１３を有する。バランサー部１０３は、後述するが、レンズユニット１０１の駆動の補助を行う。カムコロ１３は、鏡筒２に形成された３つの直溝２ｂとそれぞれ係合し、ウェイト１２は光軸Ｏ方向への移動をガイドされる。ウェイト１２の内側（光軸Ｏ側）の面には、遮光溝ＬＳが形成されている。
【００２６】
カム筒（第２の動力伝達部）１４は、従レンズ保持部１０２、およびバランサー部１０３の駆動量を決めるカム部材である。カム筒１４には、カムコロ１１と係合する駆動カム溝１４ａ、およびカムコロ１３に係合する補助カム溝１４ｂが形成されている。従レンズ保持部１０２、およびバランサー部１０３は、それぞれの周方向における（等角度間隔に設けられた）３カ所で、カム筒１４に係合する。これにより、従レンズ保持部１０２、およびバランサー部１０３の光軸に対する倒れを小さくできる。
【００２７】
なお本実施例においては、各カム溝は、円筒形状を有するカム筒１４を貫通する孔であるが、カム筒を貫通しない、底面を有する形状でもよい。
【００２８】
カム筒１４は、押えリング１５によって、鏡筒２に対して定位置（光軸方向に規制された位置）で、光軸Ｏを中心に回転可能に保持される。
【００２９】
カムコロ１１を含む従レンズ保持部１０２は、カム筒１４が回動されると、これに連動して主レンズ１に対して光軸Ｏ方向に相対移動される。これにより、主レンズ１と従レンズ９の間隔が変化する。同様に、カムコロ１３を含むバランサー部１０３は、カム筒１４が回動されると、これに連動して主レンズ１に対して光軸Ｏ方向に相対移動され、これらの位置関係が変化する。
【００３０】
また図２に示すように、筺体５は、カム筒１４にさらに形成された被駆動カム溝１４ｃと係合する固定ピン１６を有している。
【００３１】
レンズユニット１０１全体がオスヘリコイドネジ部材７の回動に連動して光軸Ｏ方向に駆動されると、カム筒１４が固定ピン１６に対して相対的に移動される。このとき被駆動カム溝１４ｃは、固定ピン１６からカム筒１４を回動する方向に押されるので、カム筒１４が回動される。カム筒１４が回動されると、従レンズ保持部１０２、およびバランサー部１０３は、駆動カム溝１４ａ、補助カム溝１４ｂそれぞれの形状に応じて、光軸Ｏ方向に移動されることになる。
【００３２】
（各レンズの移動）
図４および図５は、各レンズの移動の様子を示している。図４は、図１のＡ−Ａにおけるレンズユニット１０１の断面図である。図５は、カム筒１４を外側から見たときの展開図である。
【００３３】
図４および図５には、レンズユニット１０１が、フォーカス操作で光軸Ｏの最もＣ側の（ａ）初期位置、最もＳ側の（ｃ）終位置、およびそれらの中間の（ｂ）中間位置に移動された状態が示されている。図４は各レンズの移動を示す。図５は、カム筒１４の各駆動カム溝１４ａ、補助カム溝１４ｂ、および被駆動カム溝１４ｃに係合するカムコロ１１（従レンズ９に接続）、カムコロ１３（ウェイト１２に接続）、および固定ピン１６（筺体５に固定）の移動を示す。
【００３４】
このように従レンズ９は、レンズユニット１０１のフォーカス駆動によって収差が変動するのを抑制するため、この駆動に応じて主レンズ１との間隔を変えるように構成されている。
【００３５】
（レンズユニットの駆動の負荷を低減するメカニズム）
以上説明した構成を用いて、図６および図７を参照しながら、レンズ装置が水平ではない場合に、重力とレンズユニット１０１の質量に起因して増加するレンズユニット１０１の駆動の負荷を低減するメカニズムについて説明する。レンズユニット１０１の駆動の負荷とは、オスヘリコイドネジ部材７の回動にかかる負荷トルクである。
【００３６】
図６は、レンズ装置が水平ではない場合（レンズ装置のＳ側を水平面から角度θ、鉛直上方向に持ち上げた場合）の動作を表すレンズユニット１０１の要部の側面図である。図７は、図６の状態においてカム筒１４を外側から見た場合の展開図である。図６および図７の（ａ）は、レンズユニット１０１が初期位置から中間位置へ、（ｂ）は、中間位置から終位置へ、それぞれ移動している状態を示している。
【００３７】
図６に示す状態では、重力Ｇとレンズユニット１０１の質量等に起因して生じるＧ０の力が、オスヘリコイド部材７の負荷となる。
【００３８】
（レンズユニットが初期位置から中間位置へ移動する状態）
はじめに図６および図７の（ａ）で示す、レンズユニット１０１が初期位置から中間位置へ、言い換えれば重力に逆らってＳ側へ移動する状態における負荷の低減のメカニズムを説明する。
【００３９】
図６の状態においてレンズユニット１０１は、図６に示した矢印Ｇの方向に、重力を受ける。
【００４０】
従レンズ保持部１０２に着目すると、図７（ａ）に示すように、この重力と、従レンズ９の質量等に起因して、従レンズ保持部１０２はＧ１の力を受ける。Ｇ１の力の方向は、レンズユニット１０１の受けるＧ０の力の方向と同じである。
【００４１】
このとき従レンズ保持部１０２が有するカムコロ１１は、Ｇ１の力を、駆動カム溝１４ａを介してカム筒１４に伝達する。図７（ａ）の状態では、カムコロ１１の係合位置における駆動カム溝１４ａの接線がＧ１の力の方向に対して角ε１で示される向きに傾斜している。したがって、駆動カム溝１４ａは、Ｇ１の力をＷ１ａの力に変換する。
【００４２】
Ｗ１ａの力の方向は、レンズユニット１０１が重力に逆らう方向に駆動される際に、カム筒１４が固定ピン１６によって回転される方向と同じ方向である。このＷ１ａの力の方向を、カム筒１４の順回転方向と称する。
【００４３】
カム筒１４がＷ１ａの力を受けて順回転方向に回転すると、Ｗａ１の力は被駆動カム溝１４ｃによって固定ピン１６に伝達される。しかし固定ピン１６は、筺体５に固定されているので、カム筒１４は固定ピン１６から反力を受ける。
【００４４】
ここで、図７（ａ）の状態だと、固定ピン１６の係合位置における被駆動カム溝１４ｃはＷ１ａの力の方向に対して角γで示される向きに傾斜している。したがって、被駆動カム溝１４ｃは、Ｗ１ａの力をＦａの力に変換する。
【００４５】
Ｆａの力の方向は、重力に起因するＧ０（Ｇ１）の力の方向と逆向きであり、Ｆａの力はＧ０（Ｇ１）の力に対抗して作用する。すなわちＦａの力は、オスヘリコイドネジ部材７が、レンズユニット１０１を初期位置から中間位置へ移動させるのを補助している。
【００４６】
以上のメカニズムにより、本実施例では図６（ａ）の状態においては、従レンズ保持部１０２の質量が、オスヘリコイドネジ部材７の負荷を軽減するように有利にはたらいている。
【００４７】
（レンズユニットが中間位置から終位置へ移動する状態）
次に図６および図７の（ｂ）で示す、レンズユニット１０１が中間位置から終位置へ、言い換えれば重力に逆らってＳ側に移動する状態における、負荷の低減のメカニズムを説明する。
【００４８】
従レンズ保持部１０２に着目すると、図７（ｂ）に示すように、重力と従レンズ９の質量等に起因して、従移動レンズ群１０２はＧ１の力を受ける。
【００４９】
従レンズ保持部１０２の有するカムコロ１１は、Ｇ１の力を、駆動カム溝１４ａを介してカム筒１４に伝達する。しかし図７（ｂ）の状態では、カムコロ１１の係合位置における駆動カム溝１４ａの接線は、Ｇ１の力の方向に対して（ａ）の状態とは逆向き（角ε２で示される向き）に傾斜している。
【００５０】
したがって、駆動カム溝１４ａは、Ｇ１の力を、（ａ）の状態とは逆向きにはたらくＷ１ｂの力に変換することになる。Ｗ１ｂの力の方向は、負荷の軽減に有効ではない方向である。このＷ１ｂの力の方向をカム筒１４の逆回転方向と称する。
【００５１】
一方、バランサー部１０３に着目すると、バランサー部１０３は、重力とウェイト１２等の質量に起因するＧ２の力を受けている。
【００５２】
レンズユニット１０１が中間位置から終位置へ重力に逆らって移動する図７（ｂ）の状態においては、カムコロ１３の係合する領域Ｒにおける補助カム溝１４ｂは、Ｇ２の力の方向に対して傾斜して延びた形状を有する。領域Ｒを通り、光軸に直交する平面Ｐとした時に、これらが交差した角度（交差した点における補助カム溝１４ｂの接線方向と、平面Ｐの角度）のうち鋭角側の角度をξとする。本実施例において角度ξは、平面Ｐを基準に反時計回りに得られる。この傾斜の向きを、正の傾斜とする（図７の座標Ｄ参照）。
【００５３】
この補助カム溝１４ｂの正の傾斜によって、Ｇ２の力は、Ｗ１ｂの力とは逆向きの、Ｗ２ｂの力に変換される。つまりＷ２ｂの力の方向は、負荷の軽減に有効な順回転方向である。
【００５４】
したがって図７（ｂ）の状態においては、カム筒１４に対して、逆回転方向にＷ１ｂの力が、順回転方向にＷ２ｂの力が、それぞれ与えられる。
【００５５】
本実施例においては、順回転方向にはたらくＷ２ｂの力が、逆回転方向にはたらくＷ１ｂの力よりも大きくなるように（領域Ｒにおける傾斜の角度ξにより）設定される（Ｗ２ｂ＞Ｗ１ｂ）。したがって、カム筒１４は順回転方向への回動を補助される。
【００５６】
ここで、本実施例では被駆動カム溝１６は、順回転方向に対して傾斜して延びる形状を有している。被駆動カム溝１６が平面Ｐと交差した角度のうち、鋭角側を角度γとすると、角度γは光軸に直交する平面Ｐ１に対して反時計回りに得ることができる。すなわち、被駆動カム溝１６と、補助カム溝１４ｂの領域Ｒの傾斜の向きは、いずれも正の傾斜である。
【００５７】
この被駆動カム溝１４ｃの角度γの傾斜により、カム筒１４は、筺体５に固定された固定ピン１６からＦｂの力をうける。
【００５８】
Ｆｂの力の方向は、重力に起因するＧ０（Ｇ１、Ｇ２）の力の方向と逆向きであり、Ｆｂの力はＧ０（Ｇ１、Ｇ２）の力に対抗して作用する。すなわちＦｂの力は、オスヘリコイドネジ部材７が、レンズユニット１０１を中間位置から終位置へ移動させるのを補助している。
【００５９】
以上のように、本実施例では、バランサー部１０３を構成することによって、バランサー部１０３にはたらく重力を変換して、オスヘリコイドネジ部材７の駆動力に合成して用いることが可能な構成である。
【００６０】
なお、図６に示す各θを逆に、すなわちレンズ装置のＣ側が水平面から角度θ、鉛直上方向に持ち上げられた場合に、レンズユニット１０１をＣ側に駆動しても、同じようにオスヘリコイドネジ部材７の負荷は増加する。
【００６１】
しかし、この場合にも、Ｆａ、Ｆｂの力がオスヘリコイドネジ部材７の負荷を軽減するように働く。
【００６２】
具体的には、上記の場合では、図７における矢印Ｇ１、Ｗ１ａおよび矢印Ｇ２、Ｗ１ｂ、Ｗ２ｂがそれぞれ逆になるように、各力が働く。つまり、Ｆａ、Ｆｂの力もそれぞれ逆向きにはたらくから、レンズユニット１０１がＣ側に駆動するための補助になる。
【００６３】
したがって、本発明は、レンズ装置の被写体Ｓ側を上げて利用しても、下げて利用しても、重力によってオスヘリコイドネジ部材７にかかる重力に起因した負荷を軽減することが可能な構成である。
【００６４】
（負荷を軽減させるための条件）
オスヘリコイドネジ部材７にかかる重力に起因した負荷を軽減させるためには、重力に起因するＧ０の力と逆方向に力を発生させなければならない。
【００６５】
従レンズ保持部１０２がカム筒１４を回転させようとする力をＷ１、バランサー部１０３がカム筒１４を回転させようとする力をＷ２、被駆動カム溝１４ｃの立ち角をγ（反時計回りが正の向き）、とする。また、図７に示す座標Ｄのように、カム筒１４の順回転方向を正の回転、逆回転方向を負の回転となるように符号を定義する。また、光軸Ｏ方向の被写体Ｓ側の向きを正の向き、その逆の、撮像素子Ｃ側の向きを負の向きとなるように符号を定義する。
【００６６】
このとき、固定ピン１６から被駆動カム溝１４ｃを介してカム筒１４にかかる力Ｆは、
（式１）Ｆ＝（Ｗ１＋Ｗ２）ｔａｎγ
となる。いま、重力に起因したオスヘリコイドネジ部材７の光軸方向にかかる負荷をＬとすると、このＦがＬと常に逆向きに働くようになればよい。これを式で表すと、次の式２となる。
（式２）｜Ｌ｜＞｜Ｌ＋Ｆ｜
【００６７】
式２は、重力に起因して、従レンズ保持部がカム筒を回転させようとする力（Ｗ１）と、従レンズ保持部がカム筒を回転させようとする力（Ｗ２）との合力がはたらく方向を規定している。該合力の方向が、レンズユニットが重力に逆らう方向に駆動される際にカム部材が回動される方向と同じ方向であることを示している。したがって式２を満たすように各部品の設定を行う必要がある。
【００６８】
例えば設定パラメーターとして、バランサー部１０３のカムコロ１３の係合位置における補助カム溝１４ｂの形状を変更することが可能である。補助の力が不足であれば、補助カム溝１４ｂの傾斜角度ξを大きくすることができる。また例えば、バランサー部の質量を変更することが可能である。水平でない時のフォーカス駆動を重視するのであれば、補助の力が不足のとき従レンズ保持部の重量を重くすることができる。
【００６９】
（効果）
本実施例では、レンズユニットがＣ側からＳ側まで駆動されるとき、従レンズ保持部、もしくはバランサー部から、レンズユニットの駆動にかかわる全範囲において従レンズ保持部による負荷抑制の効果を得ることができる。
【００７０】
また特に、従来、レンズユニットを重力に逆らう方向に駆動する際に、レンズユニットの内部で従レンズも同じ方向に相対駆動させる場合は、従レンズの自重に起因してヘリコイドネジにかかる負荷が急増していた。つまり図７（ｂ）に示すような状態では、レンズユニット１０１に加え、レンズユニット１０１の内部で従レンズ保持部１０２も重力に逆らう方向に動かすため、駆動負荷が大きく増加する。
【００７１】
これに対して本発明では、バランサー部を設けることによってヘリコイドネジにかかる負荷の増加を軽減することが可能となる。このように本発明の負荷の増加を小さくする効果は、このような構成（フォーカスレンズ群が主レンズと従レンズの２つに分割され、各レンズの間隔が変化する構成）のレンズ装置において特に発揮される。
【００７２】
なお本実施例においてレンズユニットを重力に逆らう方向に駆動する際に、レンズユニットの内部で従レンズを逆方向に相対駆動させる図５（ａ）の場合は、Ｇ２はカム筒１４の回転方向にはたらく力に変換されない構成である。これは、カムコロ１３の係合位置における補助カム溝１４ｂの形状が、Ｇ２の力の方向と直交する形状のためである。この場合でも、前述したように従レンズ自身がヘリコイドネジにかかる負荷を減らすのに寄与する。このため、本実施例のレンズ鏡筒ではレンズユニットの位置に関わらず（レンズユニットが駆動する範囲内で）、レンズユニットを重力に逆らう方向に駆動させる時に発生するヘリコイドネジにかかる負荷の軽減を行うことが可能となる。
【００７３】
しかし例えば、（ａ）の状態においても、Ｗ１ａの力と同じ方向にＧ２に起因する力を変換するように、補助カム溝１４ｂを形成すれば（正の傾斜にすれば）、更に負荷を減らすことができる。
【００７４】
以上のように、本実施例のレンズ装置では、電動時のレンズ装置のモーターの消費電力の抑制や、手動、電動に関わらずフォーカス駆動のスピードのアップ等が可能となる。
【００７５】
更には、本実施例ではレンズユニット１０１が、バランサー部１０３よりも被写体側であるＳ側に設けられる。大口径レンズをフォーカスレンズ群に用いると、レンズ装置はＳ側が重くなり、重心バランスがとりにくくなる。そこで、本実施例の様にレンズユニット１０１がバランサー部１０３をＣ側に保持することで、大口径レンズをフォーカスレンズ群に用いる場合にも、レンズユニット全体、さらにはレンズ装置全体の重心のバランスが取れる。したがってユーザーにとって、操作がしやすいレンズ装置を提供することができる。
【００７６】
また、本実施例においては、バランサー部１０３は鏡筒２、カム筒１４の内側に保持されている。本実施例のように、バランサー部１０３を鏡筒２の内部に収容することで、レンズの大型化を招くことなく、負荷を抑制できる。
【００７７】
（変形例）
また、本実施例ではウェイト１２の内周面に、階段状の遮光溝（遮光線）ＬＳ（図３）を形成している。これにより、ウェイト１２はオスヘリコイドネジ部材７の負荷の軽減の機能だけではなく、侵入してきた有害光が、レンズ装置の内部で反射して、レンズ装置を通過して撮像素子に到達するのを防止する機能を兼ね備える。これ以外にも、例えば歪と部の内側に反射防止のコーティングや細かい凹凸を形成する加工等の表面処理を施しても、同様の効果を得ることができる。また、バランサー部１０３が、レンズ等の光学部材を有する構成であっても良い。
【００７８】
（実施例２）
以下、図８〜１４を参照して、本発明の第２の実施例にかかるレンズ装置について説明する。
【００７９】
本実施例におけるレンズ装置は実施例１と同様にズームレンズであり、レンズ群の駆動に関して同じくフォーカスレンズ群を例に説明する。
【００８０】
（レンズユニットの構成）
はじめに、図８〜図１０に基づいて、フォーカスレンズ群を含むフォーカスレンズユニットである、レンズユニット２０１の構成について説明する。図８はレンズユニットの正面図である。図９はレンズユニットの要部の斜視図である。図１０はレンズユニット２０１の要部の分解図である。
【００８１】
図１０に示すように、本実施例のフォーカスレンズ群は実施例１と異なり、主レンズ（第１のレンズ）１７と、従レンズ（第２のレンズ）２５、従レンズ（第３のレンズ）３０の３レンズで構成される。従レンズ２５は、主レンズに対して被写体側のＳ側に、従レンズ３０はその光軸方向逆側のＣ側に、それぞれ構成されている。主レンズ１７は、鏡筒１８に保持されている。
【００８２】
（従レンズ保持部の構成）
次に図１０を用いて、レンズユニット２０１に含まれる従レンズ保持部２０２、およびバランサー部２０３の構成について説明する。
【００８３】
従レンズ保持部２０２は、従レンズ２５とこれを保持する鏡筒２６で構成され、レンズユニット２０１の被写体Ｓ側に保持される。鏡筒２６は、カムコロ２７を３カ所備える。カムコロ２７は、鏡筒１８に形成された３つの直溝１８ａとそれぞれ係合し、従レンズユニット２０２は光軸Ｏ方向への移動をガイドされる。
【００８４】
カム筒２８（第２の動力伝達部）は、従レンズ保持部２０２を駆動して、主レンズ１７に対する従レンズ２５の光軸Ｏ方向の相対位置を決めるカム部材である。カム筒２８には、カムコロ２７と係合する駆動カム溝２８ａが形成されている。カム筒２８は、押えリング２９によって、鏡筒１８に対して定位置で、光軸Ｏ中心に回転可能に保持される。
【００８５】
カムコロ２７を含む従レンズ保持部２０２は、カム筒２８が回動されると、これに連動して、主レンズ１７に対して光軸Ｏ方向に相対移動される。
【００８６】
また、図９に示すように、筺体５は、カム筒２８にさらに形成された被駆動カム溝２８ｂと係合する固定ピン３４を有している。
【００８７】
レンズユニット２０１全体が、オスヘリコイドネジ部材７の回動に連動して光軸Ｏ方向に駆動されると、カム筒２８が固定ピン３４に対して相対的に移動されることになる。このとき被駆動カム溝２８ｂは固定ピン３４からカム筒２８が回転する方向に押されるので、カム筒２８が回動される。カム筒２８が回動されると、従レンズ保持部２０２は、被駆動カム溝２８ｂの形状に応じて、光軸Ｏ方向に移動されることになる。
【００８８】
一方、本実施例におけるバランサー部２０３は、従レンズ３０とこれを保持する鏡筒３１で構成され、レンズユニット２０１のＣ側に保持される。鏡筒３１はカムコロ３２を３カ所備える。カムコロ３２は、鏡筒１８に形成された３つの直溝１８ｂとそれぞれ係合し、バランサー部２０３は光軸Ｏ方向への移動をガイドされる。
【００８９】
カム筒３３（第２の動力伝達部）は、バランサー部２０３を駆動して、主レンズ１７に対する光軸Ｏ方向の相対位置を決めるカム部材である。カム筒３３には、カムコロ３２と係合する補助カム溝３３ａが形成されている。カム筒３３は、押えリング３４によって、鏡筒１８に対して定位置で、光軸Ｏ中心に回転可能に保持される。
【００９０】
カムコロ３２を含むバランサー部２０３は、カム筒３３が回動されると、これに連動して、主レンズ１７に対して光軸Ｏ方向に相対移動される。
【００９１】
また、図９に示すように、筺体５は、カム筒３３にさらに形成された被駆動カム溝３３ｂと係合する固定ピン３５を有している。
【００９２】
レンズユニット２０１全体が、オスヘリコイドネジ部材７の回動に連動して光軸Ｏ方向に駆動されると、カム筒２８が固定ピン３５に対して相対的に移動されることになる。このときカム溝３３ｂは固定ピン３５からカム筒３３が回転する方向に押されるので、カム筒３３が回動される。カム筒３３が回動されると、バランサー部２０３は、カム筒３３ｂの形状に応じて、光軸Ｏ方向に移動されることになる。
【００９３】
（各レンズの移動）
図１１および図１２は、各レンズの移動の様子を示す。図１１は図８のＡ−Ａにおけるレンズユニット２０１の断面である。図１２はカム筒２８および３２を外側から見た場合の展開図である。図１１および図１２には、レンズユニット２０１が、フォーカス駆動で光軸Ｏの最もＳ側の（ａ）初期位置にある状態、および最もＣ側の（ｂ）終位置にある状態が示されている。図１１は各レンズの移動を、図１２は、各カム溝に係合する各カムコロあるいは固定ピンの移動を示す。
【００９４】
このように、従レンズ保持部２０２、従レンズ３０を含むバランサー部２０３はフォーカスによって収差が変動するのを抑制するため、レンズユニット２０１全体のフォーカス動作に合わせて、それぞれ主レンズ１７との間隔が変化するように構成されている。
【００９５】
（レンズユニットの負荷を低減するメカニズム）
図１３および図１４に基づいて、レンズ装置が水平ではない際に、重力に起因してオスヘリコイドネジ部材７にかかる負荷を軽減させるメカニズムについて説明する。
【００９６】
図１３は、レンズユニット２０１が水平ではない場合（レンズ装置のＳ側が水平面から角度θ、鉛直上方向に持ち上げられた場合）の動作を表すレンズユニット２０１の要部の側面図である。図１４は図１３におけるカム筒をその外側から見た場合の展開図である。図１３および図１４に示すレンズユニットは、初期位置から終位置へ移動する際の状態を示している。
【００９７】
レンズユニット２０１は、オスヘリコイドネジ部材７によって初期位置から終位置へ重力Ｇに逆らう方向に駆動される際、重力および自身の質量等に起因して、駆動方向とは逆の力Ｇ０を受ける。この力は、オスヘリコイドネジ部材７を回動する際の負荷になる。
【００９８】
この際、バランサー部２０３に着目すると、図１４に示すように重力Ｇと従レンズ３０の質量等に起因して、バランサー部２０３はＧ２の力を受ける。Ｇ１の力の方向は、レンズユニット２０１の受けるＧ０の力の方向と同じである。
【００９９】
このときバランサー部２０３が有するカムコロ３２は、Ｇ２の力を、補助カム溝３３ａを介してカム筒３３に伝達する。補助カム溝３３ａは、カム筒３３の回動に用いられる全ての領域で、Ｇ２の力の方向に対して傾斜して延びた形状である（カム筒３３の回動に用いない領域においては、傾斜していなくてもかまわない）。光軸に直交し、補助カム溝３３ａと交差する平面をＰ２とした時に、これらの交差角度のうち鋭角側の角度をζ２とする。本実施例において角度ζ２は、平面Ｐ２を基準に反時計回りに得られ、この傾斜の向きを正の傾斜とする（図１４に示す座標Ｄを参照）。
【０１００】
この補助カム溝３３ａの正の傾斜によって、Ｇ２の力は、カム筒３３の回転方向に加わるＷ２の力に変換される。Ｗ２の力の方向は、レンズユニット２０１を重力に逆らう方向に駆動する際に、カム筒３３が固定ピン３６によって回転される方向と同じ方向である。言い換えると、カム筒３３は、重力に起因するＧ２の力をカム筒３３の回転の駆動力に変換して用いる構成である。Ｗ２の力の方向を（カム筒３３の）順回転方向と称する。
【０１０１】
カム筒３３がＷ２の力を受けて順回転方向に回転すると、Ｗ２の力は、被駆動カム溝３３ｂによって固定ピン３６に伝達される。しかし固定ピン３６は筺体５に固定されているので、カム筒３３は固定ピン３６から反力を受ける。
【０１０２】
ここで、本実施例で被駆動カム溝３３ｂが延びる方向は、Ｗ２の力の方向に対して傾斜している。被駆動カム溝３３ｂが平面Ｐ２と交差してなす角度のうち、鋭角側を角度ηとすると、角度ηは平面Ｐ２に対して反時計回りに得られる。すなわち、被駆動カム溝３３ｂは補助カム溝３３ａと同じ正の傾斜である。この正の傾斜により、被駆動カム溝３３ｂはＷ２の力をＦ２の力に変換する。
【０１０３】
Ｆ２の力の方向は、重力に起因するＧ０（Ｇ２）の力の方向と逆向きの方向である。すなわちＦ２の力は、オスヘリコイドネジ部材７が、レンズユニット２０１を初期位置から中間位置へ移動させるのを補助している。
【０１０４】
以上のメカニズムにより、レンズユニット２０１は重力に逆らって移動する方向にバランサー部２０３からＦ２の力を受けるため、オスヘリコイドネジ部材７にかかる重力に起因した負荷は軽減される。
【０１０５】
（補足）
なお本実施例では、バランサー部２０３を従レンズ保持部としてもよい。この場合、従レンズ保持部２０２がバランサー部として用いられることになる。つまり本実施例では、駆動カム溝２８ａは補助カムを兼ねており、逆に補助カム溝３３ａは駆動カムを兼ねていることになる。
【０１０６】
以下、バランサー部として機能する従レンズ保持部２０２のメカニズムを説明する。
【０１０７】
従レンズ部２０２に着目すると、図１４に示すように重力Ｇと従レンズ２５の質量等に起因して、従レンズ部２０２はＧ１の力を受ける。
【０１０８】
このとき従レンズ部２０２が有するカムコロ２７は、Ｇ１の力を、駆動カム溝２８ａを介してカム筒２８に伝達することになる。駆動カム溝２８ａは、カム筒２８の回動に用いられる全ての領域で、Ｇ１の力の方向に対して傾斜して、延びた形状を有する。駆動カム溝２８ａを通り、光軸に直交する平面Ｐ１とした時に、これらが交差した角度のうち鋭角側の角度をζ１とする。本実施例において角度ζ１は、平面Ｐ１を基準に反時計回りに得られ、この傾斜の向きを正の傾斜とする。
【０１０９】
この駆動カム溝２８ａの正の傾斜によって、Ｇ１の力は、カム筒２８の回転方向に加わるＷ１の力に変換される。Ｗ１の力の方向は、レンズユニット２０１が重力に逆らう方向に駆動される際に、カム筒２８が固定ピン３５によって回動される方向と同じ方向である。言い換えると、カム筒２８は、重力に起因するＧ１の力をカム筒２８の回転の駆動力に変換して用いる構成である。Ｗ１の力の方向を（カム筒２８の）順回転方向と称する。
【０１１０】
カム筒２８がＷ１の力を受けて順回転方向に回転すると、Ｗ１の力は、被駆動カム溝２８ｂによって固定ピン３５に伝達される。しかし固定ピン３５は筺体２１に固定されているので、カム筒２８は固定ピン３５から反力を受ける。
【０１１１】
ここで、本実施例では被駆動カム溝２８ｂが延びる方向は、Ｗ１の力の方向に対して傾斜している。被駆動カム溝２８ｂが平面Ｐ１と交差してなす角度のうち、鋭角側を角度γとすると、角度γは平面Ｐ１に対して反時計回りに得られる。すなわち、被駆動カム溝２８ｂは駆動カム溝２８ａと同じ正の傾斜である。この傾斜により、被駆動カム溝２８ｂは、Ｗ１の力をＦ１の力に変換する。
【０１１２】
Ｆ１の力の方向は、重力に起因するＧ０（Ｇ１）の力の方向と逆向きの方向である。すなわちＦ１の力は、オスヘリコイドネジ部材２３が、レンズユニット２０１を初期位置から中間位置へ移動させるのを補助している。
【０１１３】
以上のように本実施例は、バランサー部２０３が従レンズ３０を有している例であるとともに、従レンズ保持部２０２がバランサー部として機能し、バランサー部２０３が従レンズ保持部として機能している例でもある。
【０１１４】
（負荷を軽減させるための条件）
本実施例において、レンズ装置が傾きレンズユニット２０１が重力に逆らって移動する際にオスヘリコイドネジ部材７にかかる負荷を軽減させるには、重力に起因するＧ０の力と逆方向に力を発生させなければならない。
【０１１５】
従レンズ保持部２０２がカム筒２８を回転させようとする力をＷ１、被駆動カム溝２８ｂの立ち角をγ（反時計回りが正）、とする。このとき、図１４の座標Ｄのように、カム筒１４の順回転方向を正の回転、逆回転方向を負の回転となるように符号を定義する。また、光軸Ｏ方向の被写体Ｓ側の向きを正の向き、その逆の、撮像素子Ｃ側の向きを負の向きとなるように符号を定義する。従レンズ保持部２０２が鏡筒１８から受ける補助駆動力Ｆ１は、次の式３で表される。
（式３）Ｆ１＝Ｗ１  ｔａｎγ
【０１１６】
また、バランサー部２０３がカム筒３３を回転させようとする力をＷ２、被駆動カム溝３３ｂの立ち角をη（反時計回りが正）、とする。式３と符号の定義は同じである。このときバランサー部２０３が鏡筒１８から受ける補助駆動力Ｆ２は、次の式４で表される。
（式４）Ｆ２＝Ｗ２  ｔａｎη
【０１１７】
したがって、鏡筒１８がレンズユニット２０１を重力に対してγ傾いた状態で駆動させるとき、補助駆動力の合力Ｆは、次の式５となる。
（式５）Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＝＝Ｗ１  ｔａｎγ＋Ｗ２  ｔａｎη
【０１１８】
いま、重力に起因したオスヘリコイドネジ部材７の光軸方向にかかる負荷をＬとすると、この式５の補助駆動力の合力Ｆが、Ｌと常に逆向きに働くようになればよい。これを式で表すと、次の式６となる。
（式６）｜Ｌ｜＞｜Ｌ＋Ｆ｜
【０１１９】
本実施例を実施するには、式６を満たすように各部品の設定を行う必要がある。
【０１２０】
（効果）
本実施例では、補助カムの形状が、従レンズ保持部を駆動するのに用いられる全ての領域おいて、傾斜の向き（図１４の座標Ｄの定義における角度γ、η、ζ１、ζ２の各符号の正負）が被駆動カムの傾斜の向きと等しい。したがって、レンズユニットがＣ側からＳ側まで駆動されるとき、その全範囲において従レンズ保持部による負荷抑制の効果を得ることができる。
【０１２１】
このように本発明のレンズ装置は、バランサー部がレンズを保持しているので、部品点数を増やすことなく、レンズ装置の姿勢が変化した場合にも、レンズ群の駆動の負荷を抑制することができる。
【０１２２】
（変形例）
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。
【０１２３】
実施例２においてはバランサー部２０３がない構成でも、レンズユニット２０１が駆動する全範囲において、従レンズ保持部２０２がオスヘリコイドネジ部材７にかかる重力に起因した負荷を軽減する効果を得ることができる。これは、補助カムを兼ねている駆動カム溝２８ａが、カム筒２８の回動に用いられる全ての領域で、Ｇ１の力の方向に対して傾斜して延びた形状を有するためである。なおカム筒２８の回動に用いない領域においては、傾斜していなくてもかまわない。
【０１２４】
このように構成することで、従レンズ部２０２がバランサー部を兼ね、従レンズ２５と主レンズ１７のみで構成されるレンズ群においても負荷を軽減する効果を得ることができる。
【０１２５】
同じように、実施例２においては従レンズ保持部２０２がない構成でも、レンズユニット２０１が駆動する全範囲において、バランサー部２０３がオスヘリコイドネジ部材７にかかる重力に起因した負荷を軽減する効果を得ることができる。
【０１２６】
また実施例１および２においては、フォーカスレンズ群が主レンズと従レンズの２つに分割され、各レンズの間隔が変化するレンズ装置（所謂フローティング機構を有するレンズ装置）について説明した。しかし、本発明のバランサー部は、このようなレンズ装置でなくても、レンズ装置が水平ではない姿勢で用いられる場合の負荷の増加（負荷の増加量あるいは負荷の変動量）を小さくする効果を発揮できる。例えばフォーカスレンズ群が一様に移動するようなレンズ装置においてもバランサー部を設ければ、水平な姿勢で用いられる場合に対して、水平ではない姿勢で用いられる場合の負荷の増加を小さくする効果が得られる。
【０１２７】
また実施例１および２では、駆動部を有するレンズ装置、特に、フォーカスレンズ群を含むフォーカスレンズユニットを備えるレンズ装置について説明した。しかし、本発明は、例えば被写体からの光を、撮像素子を備えるカメラＥに導き、該撮像素子上に像を形成する撮像装置にも適用することが可能である（図１５）。このような撮像装置に用いられる場合には、撮像素子に被写体の像を形成するレンズ装置Ｌとして、本実施例で説明した各レンズユニットを含むレンズ装置が用いられることが好ましい。
【符号の説明】
【０１２８】
１０１、２０１  レンズユニット
１、１７  主レンズ
９、２５  従レンズ
１０３、２０３  バランサー部
５  筺体
７  オスヘリコイドネジ部材
１４、２８  カム筒
【図１】
2019045627.tif 000003
【図２】
2019045627.tif 000004
【図３】
2019045627.tif 000005
【図４】
2019045627.tif 000006
【図５】
2019045627.tif 000007
【図６】
2019045627.tif 000008
【図７】
2019045627.tif 000009
【図８】
2019045627.tif 000010
【図９】
2019045627.tif 000011
【図１０】
2019045627.tif 000012
【図１１】
2019045627.tif 000013
【図１２】
2019045627.tif 000014
【図１３】
2019045627.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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