(57)【要約】【課題】レンズ保持部材の回転止め機構の機械的な耐久性を向上させる。【解決手段】レンズ装置Ｌは、レンズＬ４を保持し、光軸方向に移動可能なレンズ保持部材１０と、該レンズ保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材１１ａと、レンズ保持部材に形成された溝部１０ｂが、該レンズ保持部材の光軸方向への移動が許容され、かつガイド部材を中心とした該レンズ保持部材の回転が阻止されるように、摺動可能に係合する回転止め部材１１ｂとを有する。回転止め部材は、光軸方向に対して傾いて配置されている。レンズ保持部材の光軸方向への移動に伴って、溝部における回転止め部材との接触範囲５０が光軸方向に直交する方向に変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持し、光軸方向に移動可能なレンズ保持部材と、
該レンズ保持部材を前記光軸方向にガイドするガイド部材と、
前記レンズ保持部材に形成された溝部が、該レンズ保持部材の前記光軸方向への移動が許容され、かつ前記ガイド部材を中心とした前記レンズ保持部材の回転が阻止されるように、摺動可能に係合する回転止め部材とを有し、
前記回転止め部材は、前記光軸方向に対して傾いて配置されており、
前記レンズ保持部材の前記光軸方向への移動に伴って、前記溝部における前記回転止め部材との接触範囲が前記光軸方向に直交する方向に変化することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記溝部の内側に形成された摺動面と前記回転止め部材とが、前記回転止め部材の周方向における１点から該回転止め部材の長手方向に延びる線で接触す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】
前記回転止め部材の前記光軸方向に対する傾きは、
前記レンズ保持部材の可動範囲の一端での前記接触範囲と該可動範囲の他端での前記接触範囲とが前記光軸方向に直交する方向において互いに重ならないように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ装置を有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズを光軸方向に移動させるレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラや監視カメラ等の光学機器に用いられるレンズ装置は、ズーミングやフォーカシングのためにレンズを光軸方向に移動させる。具体的には、レンズを保持する樹脂製のレンズ保持部材に設けられたスリーブ部に、光軸方向に延びる金属製のガイド部材（ガイドバー）を係合させ、レンズ保持部材をガイドバーによって光軸方向にガイドしながらアクチュエータの駆動力によって移動させる。また、レンズ保持部材に形成された溝部に、ガイドバーと同様に光軸方向に延びる金属製の回転止め部材（回転止めバー）を係合させ、レンズ保持部材の光軸方向への移動を許容しつつ該レンズ保持部材のガイドバーを中心とした回転を阻止する。
【０００３】
このようなレンズ装置において、レンズ保持部材が光軸方向に移動すると、ガイドバーとスリーブ部および回転止めバーと溝部とが摺動する。スリーブ部はガイドバーの外周面を囲むように形成され、ガイドバーと面で接触する。これに対して、溝部において回転止めバーを挟むように配置された２つの内面はそれぞれ、回転止めバーの周方向では一点で（溝部の光軸方向厚さ内では１本の線で）回転止めバーと接触しているに過ぎない。このため、レンズ保持部材の移動が多数繰り返されると溝部が摩耗し、レンズ保持部材の駆動特性が低下したり、レンズ保持部材のガイドバー回りでのガタが大きくなって光学性能が低下したりおそれがある。
【０００４】
特許文献１には、通常は電子ズームによるズーミングを行い、所定の条件に合致したときにのみ光学ズームによるズーミングを行うことで、光学ズーム機構の機械的な劣化を遅くするようにした撮像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２００７−３３６２４６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にて開示された撮像装置では、光学ズーム機構の機械的な耐久性自体を向上させるわけではなく、光学ズーム機構の使用頻度を少なくすることで光学ズーム機構ができるだけ劣化しないようにしているに過ぎない。
【０００７】
本発明は、レンズ保持部材の回転止め機構の機械的な耐久性を向上させることができるようにしたレンズ装置およびこれを用いた光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としてのレンズ装置は、レンズを保持し、光軸方向に移動可能なレンズ保持部材と、該レンズ保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材と、レンズ保持部材に形成された溝部が、該レンズ保持部材の光軸方向への移動が許容され、かつガイド部材を中心としたレンズ保持部材の回転が阻止されるように、摺動可能に係合する回転止め部材とを有する。回転止め部材は、光軸方向に対して傾いて配置されている。そして、レンズ保持部材の光軸方向への移動に伴って、溝部における回転止め部材との接触範囲が光軸方向に直交する方向に変化することを特徴とする。
【０００９】
なお、上記レンズ装置を備えた撮像装置等の光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レンズ保持部材の光軸方向への移動に伴って、溝部における回転止め部材との接触範囲が変化するため、溝部の摩耗を生じにくくすることができる。これにより、レンズ保持部材の回転阻止機構の機械的な耐久性が向上したレンズ装置およびこれを用いた光学機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例であるレンズ鏡筒の概念図。
【図２】実施例のレンズ鏡筒の分解斜視図。
【図３】実施例のレンズ鏡筒における４群保持枠を示す斜視図。
【図４】上記４群保持枠の背面図。
【図５】実施例のレンズ鏡筒における回転止めバー保持部の課題について説明する図。
【図６】実施例のレンズ鏡筒における回転止めバーの支持機構の例を示す図。
【図７】実施例のレンズ鏡筒を備えたビデオカメラの構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図２には、本発明の実施例であるレンズ鏡筒（レンズ装置）Ｌを分解して示している。本実施例のレンズ鏡筒Ｌは、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、交換レンズ等の被写体撮影用の光学機器に用いられる。なお、以下の説明において、被写体側を前側といい、像側（撮像素子側）を後側という。
【００１４】
１は１群レンズＬ１を保持する１群保持枠であり、２は前端部にて１群保持枠１を支持する固定鏡筒である。３はレンズ鏡筒Ｌの後端に配置されるセンサホルダであり、後述する撮像素子を保持する。４は後部鏡筒であり、固定鏡筒２との間に後述する絞りユニット７を挟んで固定鏡筒２に結合される。後部鏡筒４の後端部には、センサホルダ３が取り付けられる。
【００１５】
５は２群レンズＬ２を保持する２群保持枠であり、ズーミングを行うために図中に一点鎖線で示す光軸ＡＸＬが延びる方向（以下、光軸方向という）に移動可能である。２群保持枠５は、ガイドバー６ａによって光軸方向にガイドされ、回転止めバー６ｂによってガイドバー６ａを中心とした回転が阻止される。ガイドバー６ａと回転止めバー６ｂはともに、光軸方向に延びるように（光軸ＡＸＬに平行に）配置されており、それらの前後端は固定鏡筒２と後部鏡筒４とによって支持されている。
【００１６】
７は電磁アクチュエータにより絞り羽根を駆動して絞り開口径を変化させることで通過光量を調節する絞りユニットである。絞りユニット７は、固定鏡筒２と後部鏡筒４によって挟み込まれるよう保持される。
【００１７】
８は像振れを補正（低減）するために光軸ＡＸＬに対して直交する面内で移動可能な補正レンズＬ３ｂを含む防振ユニットである。該防振ユニット８のベース枠は、後部鏡筒４によって保持されている。９は補正レンズＬ３ｂとともに３群レンズを構成する固定レンズを保持し、また光路に対してＮＤフィルタを挿入したり退避させたりするように移動させるＮＤユニットである。該ＮＤユニット９は、防振ユニット８のベース枠によって支持されている。
【００１８】
１０はフォーカシングを行う４群レンズＬ４を保持する樹脂製の４群保持枠（レンズ保持部材）であり、光軸方向に移動可能である。４群保持枠１０は、金属製のガイドバー（ガイド部材）１１ａによって光軸方向にガイドされ、金属製の回転止めバー（回転止め部材）１１ｂによってガイドバー１１ａを中心とした回転が阻止される。ガイドバー１１ａは光軸方向に延びるように（光軸ＡＸＬに平行に）配置されている。一方、回転止めバー１１ｂは、光軸方向（光軸ＡＸＬ）に対して傾いて配置されている。ガイドバー１１ａおよび回転止めバー１１ｂは、後部鏡筒４に取り付けられるガイドバー調整プレート１２と前述したセンサホルダ３とによって支持される。
【００１９】
２０はズームモータであり、モータ部とリードスクリューが形成された出力軸部とこれらを保持する保持板とにより構成されている。本実施例では、モータ部としてステッピングモータを使用している。ズームモータ２０は、保持板が後部鏡筒４に取り付けられることによって後部鏡筒４に固定される。一方、２群保持枠５にはラック１８が取り付けられており、該ラック１８はズームモータ２０の出力軸部（リードスクリュー）に噛み合う。これにより、ズームモータ２０の出力軸部が回転すると、この回転がラック１８によって光軸方向への駆動力に変換され、該駆動力によって２群保持枠５が光軸方向に移動する。ラック１８は、ラックバネ１９によって、ズームモータ２０の出力軸部に噛み合う方向と２群保持枠５に向かう方向（光軸方向前方）とに付勢されており、これにより、出力軸部との噛み合いガタと２群保持枠５に対する光軸方向ガタとが除去される。
【００２０】
１５はリセットセンサであり、後部鏡筒４に支持されている。リセットセンサ１５は、その投光部と受光部との間に２群保持枠５に形成された遮光部が入り込むことで２群保持枠５が基準位置に位置した（位置がリセットされた）ことを検出する。リセットセンサ１５により基準位置に位置したことが検出された後、ズームモータ２０に入力されるパルス信号のパルス数をカウントすることで、２群保持枠５の位置（ズーム位置）を検出することができる。
【００２１】
１６ａ，１６ｂは４群保持枠１０を光軸方向に移動させる駆動部としてのマグネット・ヨークユニットである。該マグネット・ヨークユニット１６ａ，１６ｂは、後部鏡筒４に固定されている。マグネット・ヨークユニット１６ａ，１６ｂと４群保持枠１０に固定されたコイル（図３，４中の１６ｃ，１６ｄ）とによってリニアモータが構成され、コイルに電流を流すことで４群保持枠１０を光軸方向に移動させる駆動力（推力）を発生させることができる。
【００２２】
１７は磁気センサであり、後部鏡筒４に支持されたＭＲセンサ部と、４群保持枠１０に取り付けられた磁気スケール部とにより構成されている。ＭＲセンサ部に対して、４群保持枠１０とともに磁気スケール部が光軸方向に移動すると、ＭＲセンサ部が磁気の変化を電気信号として出力するため、該電気信号を用いて４群保持枠１０の位置を検出することができる。
【００２３】
次に、上述したガイドバー１１ａおよび回転止めバー１１ｂを用いた４群保持枠１０のガイドおよび回転止め機構について詳しく説明する。図３および図４には、４群保持枠１０の斜め後方および真っ直ぐ後方から見たときの詳細な形状を示している。
【００２４】
４群保持枠１０の上部における水平方向の一方には、４群レンズＬ４を保持する部分の厚さよりも長く光軸方向に延びスリーブ部１０ａが形成されている。スリーブ部１０ａは、その前端部と後端部とにガイドバー１１ａに光軸方向に移動可能に係合する係合穴部１０ｃ，１０ｄが形成されている。係合穴部１０ｃ，１０ｄの内周面（摺動面）は、ガイドバー１１ａの外周面を囲むように形成されているため、係合穴部１０ｃ，１０ｄの内周面とガイドバー１１ａの外周面とは概ね面接触して摺動する。
【００２５】
また、４群保持枠１０における光軸ＡＸＬを挟んだスリーブ部１０ａとは反対側（４群保持枠１０の下部における水平方向の他方）には、４群レンズＬ４を保持する部分の厚さとほぼ同じ厚さを有するＵ長溝部１０ｂが形成されている。Ｕ長溝部１０ｂは、４群保持枠１０の光軸方向への移動が許容され、かつ４群保持枠１０のガイドバー１１ａを中心とした回転が阻止されるように回転止めバー１１ｂに摺動可能に係合している。Ｕ長溝部１０ｂは、その内側に、ガイドバー１１ｂをその径方向両側から挟むように配置され、互いに平行な面として形成された２つの内面としての摺動面（係合面）を有する。該各摺動面は、回転止めバー１１ｂの外周面に対して、回転止めバー１１ｂの周方向における１点から該回転止めバー１１ｂの長手方向に延びる１本の線で接触する。
【００２６】
ガイドバー１１ｂは、前述したように、光軸方向に対して傾いて配置されている。本実施例では、図４に示す光軸方向視において、光軸ＡＸＬを含み、Ｕ長溝部１０ｂの２つの摺動面が延びる方向（光軸方向に対して直交する方向）に沿った面Ａ内で光軸ＡＸＬに対して傾くように配置されている。本実施例では、面Ａは、垂直方向および水平方向に対して４５°をなす面である。光軸ＡＸＬから見たこの４５°の方向に、Ｕ長溝部１０ｂの２つの摺動面が延びるように形成されている。以下、この方向を、Ｕ溝長手方向という。なお、本実施例では、Ｕ長溝部１０ｂが光軸方向に対して直交する方向に延びるように形成されているが、これは例にすぎず、本実施例で説明する機能を果たせるように回転止めバー１１ｂに摺動可能に係合できればよい。
【００２７】
図１（ａ）には、４群保持枠１０のＵ長溝部１０ｂ内での回転止めバー１１ｂとの接触範囲（摺動範囲）５０が、４群保持枠１０の光軸方向への移動に伴って変化する様子を示している。４群保持枠４０のポジションがＡ→Ｂ→Ｃと変化するのに伴い、Ｕ長溝部１０ｂ内での回転止めバー１１ｂとの接触範囲５０は、Ｕ溝長手方向に、図１（ｂ）→図１（ｃ）→図１（ｄ）に示すように変化する。このように、回転止めバー１１ｂの傾き方向とＵ長溝部１０ｂの長手方向（言い換えればＵ長溝部１０ｂの傾き方向）とが同じであるため、接触範囲５０が変化しても４群保持枠１０（４群レンズＬ４）の光軸位置が光軸方向に対して直交する面内で変動しない。
【００２８】
また、本実施例では、回転止めバー１１ｂの傾きは、４群保持枠１０の可動範囲における一端での接触範囲５０と他端での接触範囲５０とがＵ溝長手方向（光軸方向に直交する方向）において互いに重ならないように設定されている。
【００２９】
例えば、回転止めバー１１ｂのＵ溝長手方向への光軸方向に対する傾きが２°に設定されているとする。また、４群保持枠１１の光軸方向での可動範囲の両端間の距離（可動量）を３０ｍｍとし、４群保持枠１１を該可動範囲の一端（ポジションＡ）から他端（ポジションＣ）まで移動させたとする。この場合、図１（ａ）に示すＵ長溝部１０ｂにおける回転止めバー１１ｂとの接触範囲５０のＵ溝長手方向における移動量ＨＬは、
３０×ｔａｎ（２°）＝１．０５ｍｍ
となる。
【００３０】
そして、例えば、Ｕ長溝部１０ｂの各摺動面の光軸方向での幅を１ｍｍとすると、接触範囲５０のＵ溝長手方向での高さは、
１×ｔａｎ（２°）＝０．０３５ｍｍ
である。この場合、ポジションＡとポジションＣにおいて、接触範囲５０が重なることはない。したがって、４群保持枠１１をポジションＡとポジションＣとの間で繰り返し移動させても、Ｕ長溝部１０ｂの摺動面の摩耗は少なくなる。
【００３１】
ここで、一般に、Ｕ長溝部１０ｂの摺動面の回転止めバー１１ｂとの摺動による摩耗量は、次の計算式を用いて表すことができる。
【００３２】
摩耗量Ｗ＝非摩耗量Ｋ×軸受け負荷面圧Ｐ×軸受摺動速度Ｖ×摺動時間Ｔ
ポジションＡからポジションＣまでの移動に１秒を要するとする。回転止めバーが光軸方向に延びるように（光軸方向に平行となるように）配置されている場合、４群保持枠がポジションＡからポジションＣまで移動する間、Ｕ溝部（摺動面）での回転止めバーとの接触位置（摺動位置）は変化しない。このため、その接触位置において、４群保持枠が移動している時間である１秒が回転止めバーとの摺動時間Ｔとなる。
【００３３】
これに対して、本実施例では、４群保持枠がポジションＡからポジションＣまで移動する間、Ｕ溝部（摺動面）での回転止めバーとの接触位置（接触範囲）が変化する。このため、各接触位置での回転止めバーとの摺動時間は、Ｔ＝１秒／ＨＬとなり、１秒よりきわめて短い。したがって、上記式中の非摩耗量Ｋ、軸受け負荷面圧Ｐおよび軸受摺動速度Ｖが同じであれば、Ｕ長溝部１０ｂの摺動面の摩耗量Ｗを、回転止めバーが光軸方向に延びている場合に比べて、大幅に減少させることができる。
【００３４】
次に、回転止めバー１１ｂを光軸方向に対して傾けて支持する方法について説明する。図５には、後部鏡筒４とセンサホルダ３に設けられた、光軸方向に対して傾けた回転止めバー１１ｂの端部を挿入するための支持穴部４３１を示している。支持穴部４３１は、その中心軸が、回転止めバー１１ｂの光軸方向に対する傾き角に合わせて傾けられている。図中の白抜き矢印は、穴を一般的な前後抜き型を用いて形成する場合の型抜き方向（光軸方向に一致する）を示している。前後抜き型の型抜き方向に対して傾いた支持穴部４３１を、前後抜き型を用いて成型しようとしても、アンダーカット部８１が発生するため、別途スライド型を設ける等、型構成が複雑になる。このため、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような方法で、前後抜き型を用いた成型を行うようにするとよい。なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示す方法は例に過ぎず、他の方法で回転止めバー１１ｂを光軸方向に対して傾けて支持するようにしてもよい。
【００３５】
図６（ａ）に示す方法では、支持穴部３４１ａを、回転止めバー１１ｂに光軸方向に対する傾き角を持たせるためのガイド壁３４１ｂを有するように形成している。回転止めバー１１ｂは、このガイド壁３４１ｂに密着するように支持穴部３４１ａに挿入されて支持される。また、３４１ｃは回転止めバー１１ｂをガイド壁３４１ｂに押し付けるための支持壁である。支持壁３４１ｃは、回転止めバー１１ｂを支持穴部３４１ａの奥まで挿入した状態でガイド壁３４１ｂとの間に回転止めバー１１ｂを圧入状態で保持する。支持壁３４１ｃは前後抜き型の型抜き方向に対して平行に延び、またガイド壁３４１ｂは型抜き方向に対して開き角度を有するので、アンダーカット部が発生することなく前後抜き型を容易に抜くことができる。したがって、一般的な前後抜き型を用いて支持穴部３４１ａを形成することができる。
【００３６】
図６（ｂ）において、３４２ｂは回転止めバー１１ｂを支持するための支持穴部であり、凹球面形状を有する。回転止めバー１１ｂの両端には凸球状部３４２ｃが形成されており、該凸球状部３４２ｃを支持穴部３４２ｂの凹球面に嵌め込むことで、回転止めバー１１ｂを支持することができる。回転止めバー１１ｂを光軸方向に対して傾ける場合は、その一端を支持する支持穴部３４２ｂの位置を、他端を支持する支持穴部３４２ｂの位置に対してＵ溝長手方向にてずらせばよい。例えば、回転止めバー１１ｂの長さが４０ｍｍであり、回転止めバー１１ｂの光軸方向に対する傾き角が２°である場合は、回転止めバー１１ｂの両端を支持する２つの支持穴部３４２ｂを互いに、４０×ｔａｎ（２°）＝１．３９６８ｍｍだけずらせばよい。この方法によれば、支持穴部３４２ｂは、凹球面形状を有するだけであるので、一般的な前後抜き型を用いて容易に形成することができる。
【００３７】
図６（ｃ）に示す方法では、回転止めバー１１ｂの両端に凸球面形状を有する別部品としての受け部材４３１ｂを取り付け、該受け部材４３１ｂを図６（ｂ）に示した支持穴部３４２ｂに嵌め込んだ例である。回転止めバー１１ｂは、ＳＵＳ等の金属で形成されることが多く、この場合に回転止めバー１１ｂの両端を図６（ｂ）に示すように凸球形状に形成するのは手間がかかる。このため、樹脂で形成した受け部材４３１ｂを用いることで、容易に回転止めバー１１ｂを光軸方向に対して傾けて支持することができる。
【００３８】
なお、本実施例では、４群保持枠１０用に設けられた回転止めバー１１ｂを光軸方向に対して傾けた場合について説明したが、２群保持枠５用に設けられた回転止めバー６ｂを光軸方向に対して傾け、２群保持枠５に該回転止めバー６ｂに係合するＵ長溝部を形成してもよい。
【００３９】
図７には、上述したレンズ鏡筒Ｌが備えられたビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置（光学機器）の構成を示している。
【００４０】
１群から４群レンズＬ１〜Ｌ４および絞りユニット７により構成される撮影光学系を有するレンズ鏡筒Ｌは、カメラ本体Ｃに固定される。撮影光学系により形成された被写体像は、カメラ本体Ｃ内に設けられた撮像素子３０により光電変換される。撮像素子３０としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが用いられる。
【００４１】
画像処理部４０は、撮像素子３０から出力された電気信号に対して各種処理を行って映像信号を生成する。そして、画像処理部４０は、撮影者による撮像指示に応じて、映像信号を用いて動画を記録したり静止画をキャプチャして記録したりする。
【００４２】
なお、レンズ鏡筒Ｌは、一眼レフカメラ等のレンズ交換型撮像装置に装着される交換レンズ（光学機器）に用いてもよい。
【００４３】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
良好にレンズを移動させることが可能なレンズ装置およびこれを用いた光学機器を提供できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ４群保持枠
１０ｂ  Ｕ長溝部
１１ａ  ガイドバー
１１ｂ  回転止めバー
【図１】
2013186347.tif 000003
【図２】
2013186347.tif 000004
【図３】
2013186347.tif 000005
【図４】
2013186347.tif 000006
【図５】
2013186347.tif 000007
【図６】
2013186347.tif 000008
【図７】
2013186347.tif 000009