JP2022047806A - Lens device and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレンズ装置およびそれを有する撮像装置に関する。 The present invention relates to a lens device and an image pickup device having the same.
鏡筒内の光学系(レンズ群)を駆動するための駆動装置が当該鏡筒の外部に取り付けられたレンズ装置が知られている。このようなレンズ装置では、操作部材と駆動装置における歯車との間にバックラッシがあるため、当該バックラッシによる当該光学系の位置偏差(目標位置に対するずれ)が過大となりうる。特許文献1には、カム環の特定の回転方向においてカム環に付勢力を加える付勢部材を設け、カム環の回転方向によらずギア部におけるバックラッシを低減したレンズ装置が開示されている。
There is known a lens device in which a driving device for driving an optical system (lens group) in the lens barrel is attached to the outside of the lens barrel. In such a lens device, since there is a backlash between the operating member and the gear in the drive device, the position deviation (deviation with respect to the target position) of the optical system due to the backlash can be excessive.
特許文献1に開示されたレンズ装置では、カム環に付勢力が作用しているため、操作トルクが大きくなる。また、付勢部材としてのバネの長さによって操作トルクが変化するため、モータの大きさや消費電力の点で不利となりうる。
In the lens device disclosed in
本発明は、例えば、モータの小型および低消費電力のうち少なくとも一方の点で有利なレンズ装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a lens device that is advantageous in at least one of the small size and low power consumption of a motor, for example.
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、第1鏡筒と、前記第1鏡筒の内側において光学部材を保持する第2鏡筒と、前記第1鏡筒の外側において前記第1鏡筒により回転可能に保持された操作環と、前記操作環の回転を光軸の方向における前記第2鏡筒の移動に変換する変換機構と、前記操作環の内側に配された弾性部材と、前記弾性部材によって前記第1鏡筒の外面に対して押圧されている被押圧部材と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the lens apparatus of the present invention includes a first lens barrel, a second lens barrel that holds an optical member inside the first lens barrel, and the first lens barrel outside the first lens barrel. An operating ring rotatably held by one lens barrel, a conversion mechanism that converts the rotation of the operating ring into movement of the second lens barrel in the direction of the optical axis, and an elastic member arranged inside the operating ring. It is characterized by having a pressed member that is pressed against the outer surface of the first lens barrel by the elastic member.
本発明によれば、例えば、モータの小型および低消費電力のうち少なくとも一方の点で有利なレンズ装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a lens device which is advantageous in at least one of the small size and low power consumption of a motor.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図1~図4に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の関係する部分を中心に説明を行い、発明と直接関連しない部分は省略している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated examples in FIGS. 1 to 4. The description will be centered on the parts related to the present invention, and the parts not directly related to the invention are omitted.
図1は本発明が適用されるレンズ装置の第1の実施形態における、変倍調節部の側面断面図である。図中左方が被写体側であり、右方では図示しない撮像装置に接続されている。 FIG. 1 is a side sectional view of a magnification adjusting unit in a first embodiment of a lens device to which the present invention is applied. The left side of the figure is the subject side, and the right side is connected to an image pickup device (not shown).
レンズ装置の固定筒(第1鏡筒)1の外周にはズーム操作環5が配設され、固定筒1に対して回転可能となっている。固定筒1の内径側には、ズーム操作環5と一体となって光軸周りで回転するカム筒3を有する。カム筒3の内径側には固定筒1に固定された直溝筒2を有する。ここで、固定筒1は、光学部材を直接保持する構成であってもよいし、光学部材を直接保持しない構成であってもよい。
A
ズーム操作環5の外周面の一部には駆動装置7と係合するためのギア歯が配置されている。また、ズーム操作環5の図示しない外周面の一部には被写体距離の指標が刻印されている。
Gear teeth for engaging with the
レンズ装置の内部には変倍調節のための光学素子41が移動鏡筒(第2鏡筒)42に保持された移動光学系4が配置されている。移動鏡筒42の外周部には、光軸に直交する方向に延出する3つのカムピン43が光軸まわりに互いに120°ずつ等間隔に離間して複数の3箇所に固定されている。3つのカムピン43は、直溝筒2に設けられた光軸方向に延びる3対の直溝2a、およびカム筒3の内周部に設けられたカム溝3aの双方にそれぞれ係合し、円滑に摺動可能となっている。上記の構成により、カムピン43が固定筒1に設けられた直溝2aと係合することによって、移動鏡筒42の光軸周りの回転が規制される。このため、撮影者がズーム操作環5を保持してズーム操作環5を光軸中心に回転させるとカム筒3はズーム操作環5と一体となって回転する。これにより、カム筒3に設けられたカム溝3aとカムピン43の係合がガイドとなって移動鏡筒42が光軸方向に移動し、変倍調節を行うことができる。すなわち、固定筒1の内径側に構成され、カム溝3aを有し、ズーム操作環5と一体に光軸の周りで回転するカム筒3と、カム筒3の内径側に構成され、光軸の方向に延在する直溝2aを有し、固定筒1に固定された直溝筒2と、移動鏡筒42に固定され、直溝2aとカム溝3aとに摺動可能に係合するカムピン(軸部)43と、により、ズーム操作環5の回転を移動鏡筒42の光軸の方向の駆動に変換する変換機構を構成している。
Inside the lens device, a moving
図2に示すように、レンズ鏡筒の外周部には、固定筒1に対して駆動装置7が固定されている。駆動装置7からはレンズ鏡筒へ向けて、駆動装置7内部のズームモータ(駆動部)72と連結したズームギア71が突出している。レンズ鏡筒に駆動装置7を取り付けることでズーム操作環5とズームギア71の歯車同士が係合し、ズーム操作環5を電動で駆動させることが可能となる。
As shown in FIG. 2, a
ここでは図示していないが、フォーカスやアイリスの各操作環もズームと同様にギア連結することで、各操作環を電動で駆動させることが可能となる。 Although not shown here, each operation ring of the focus and the iris can be electrically driven by connecting the gears in the same manner as the zoom.
駆動装置7内には、位置検出機構73 が構成されており、ズーム操作環5と位置検出機構73のギア歯同士が互いに係合することによって、ズーム操作環5の回転角度を検出することが可能となる。ズーム操作環5とズームギア71のバックラッシは、固定筒1に対して駆動装置7を固定することによって決定される。
A
一方、ズーム操作環5内部には、ズーム操作環5とズームギア71のバックラッシによる光学系のガタつきを抑制するためのブレーキ機構6が配設されている。固定筒1に対するブレーキ機構6の縦断面図を図3に示す。
On the other hand, inside the
ズーム操作環5内径側に弾性部材61がねじで固定されており、弾性部材61の他端側の径方向内側には摺動部材(被押圧部材)62が取り付けられている。 摺動部材62は弾性部材61によって、ズーム操作環5内径側の固定筒1の外面へ常に付勢されている。ここで、摺動部材62の固定筒1との摺動面には高い摩擦係数を有する部材が取り付けられてもよい。本実施例では、弾性部材61として板バネを使用する例を示すが本発明はこれに限定されることはない。弾性部材61として一端がズーム操作環5に固定され、他端に固定筒1の外周面に摺動部材62を押圧する弾性部材であればよく、コイルばね、空気ばね等で構成してもよい。
An elastic member 61 is fixed to the inner diameter side of the
また、ズーム操作環5の内径と弾性部材61の間には、弾性部材61の変形時にも弾性部材61がズーム操作環5と干渉しないように隙間が構成されている。
Further, a gap is formed between the inner diameter of the
このように構成された本実施例における移動光学系4の歯車ガタ抑制機構作用について、以下に説明する。
The gear play suppressing mechanism action of the mobile
まず、レンズ鏡筒が光軸が水平となる姿勢でズーム操作環5のブレーキ機構6がレンズ鏡筒の鉛直方向下側に位置している場合を考える。このとき、移動光学系4には被写体側および像側のいずれの移動方向に対しても自重で移動しようとする力は作用しない。
First, consider a case where the
また、固定筒1にはズーム操作環5内部に固定された弾性部材61によって、摺動部材62が押し付けられ常に付勢力が働いている状態である。ただし、ブレーキ機構6の摺動部材62の自重分の力が弾性部材61の付勢力の方向と逆方向に作用しているため、固定筒1にかかる力は弾性部材61の付勢力から摺動部材62の自重を差し引いた力となる。また、ズーム操作環5は変倍調整によって回転するため、ブレーキ機構6もそれに伴い回転するため、回転位置によって、ブレーキ機構6に作用する自重の向きが変化し、弾性部材61のバネ力とのバランスによって、固定筒1に対する付勢力も変化する。しかし、ズーム操作環5の回転位置がどこにあってもズーム操作環5が回転していない状態においては、固定筒1に対する弾性部材61による付勢力が常に働くように、弾性部材61と摺動部材62が構成されている。
次に、駆動装置7にて、変倍調整を行った場合の歯車ガタ抑制機構作動について説明する。
Further, the sliding member 62 is pressed against the fixed
Next, the operation of the gear backlash suppressing mechanism when the variable magnification adjustment is performed by the
まず、ズーム操作環5とズームギア71の歯車がバックラッシによりお互いが接触しておらずギア歯間に隙間があるとき、動き出し時はズーム操作環5のギア歯にズームギア71のギア歯が接触するまで、ズームギア71は回転(空転)する。動き出し時は低速のため、ブレーキ機構6の摺動部材62にかかる径方向外側への遠心力は小さい。そのため、ズーム操作環5から固定筒1の外周面を押圧する不正力が大きく減少することはない。低速駆動の領域では、モータは大きなトルクを発生させることができ、安定した回転駆動(始動)をすることが可能となる。回転駆動し続けると、ズーム操作環5とズームギア71のギア歯同士が接触し、また、ズーム操作環5と係合している位置検出機構73が回転し始めて位置が検出され始め、移動光学系4は所望の目標位置への移動が制御可能となる。
First, when the gears of the
また、大きく変倍調整を行う場合を考えると、移動光学系4の移動量が大きくなり、ズーム操作環5の操作回転角度も大きくなる。撮影時の短時間での変倍調整が望まれるため、大きな変倍調整時には、移動光学系を高速で移動させる必要があり、ズーム操作環5を高速で回転する必要がある。 そのため、低速駆動して動きだしたズーム操作環5が徐々に回転速度を増していくと、ブレーキ機構6に構成された摺動部材62の効果によって、径方向外側への遠心力は増加する。そうなると、ズーム操作環5から固定筒1に加わっていた弾性部材61による付勢力が少しずつ打ち消され、摺動部材62の固定筒1への押圧力が減少し、ズーム操作環5の回転トルクが小さくなる。これによって、低速領域においてズーム操作環5の回転に対する制動力を付与しながらも、高速領域での更なる高トルクの特性を有するモータを必要とすることはなく、モータの大型化をしなくともズーム操作環5を所望の回転駆動制御を実現することが可能となる。 摺動部材62の重量によって、ズーム操作環5の回転中に弾性部材61による弾性力に抗して働く、固定筒1の外周面から離間する方向に働く遠心力が変化する。そのため、ズーム操作環5の径、ズーム操作環5の操作範囲・操作速度、弾性部材61の弾性係数、ズーム操作環5の操作によって移動鏡筒42などの移動する部材の重量、曲カムのプロファイルなどに基づき、摺動部材62の重量が設定されるとよい。
Further, considering the case where the scaling adjustment is performed significantly, the amount of movement of the moving
ここまではレンズ鏡筒が水平状態での仮定で説明してきたが、レンズ鏡筒を大きく傾斜させた場合の歯車ガタ抑制機構作用について説明する。
レンズ鏡筒の被写体側が下方に傾く撮影姿勢となった場合、自重により移動光学系4には被写体側へ移動しようとする力が作用する。ここで、移動光学系4が自重で移動しようとする力の大きさは、レンズ鏡筒の光軸の水平方向に対する傾斜角度の正弦に略比例する。すなわち、ズーム操作環5には、自重によりレンズ装置光軸の傾斜角度の正弦に略比例したトルクで勝手に回転しようとする力が作用する。
Up to this point, the explanation has been made on the assumption that the lens barrel is in a horizontal state, but the gear play suppressing mechanism action when the lens barrel is greatly tilted will be described.
When the subject side of the lens barrel is tilted downward, a force that tends to move toward the subject side acts on the moving
この時のブレーキ機構6の付勢力について考える。弾性部材61は、光軸が水平になっている状態においては、弾性部材61に作用する重力の方向とは反対の方向において摺動部材(被押圧部材)62を固定筒1の外面に対して押圧している。ブレーキ機構6がレンズ鏡筒の鉛直方向下側に位置している場合、ブレーキ機構6にかかる自重は、レンズ装置が傾いた角度分だけ、弾性部材61が固定筒1へ付勢する力の方向とずれる。そのため、弾性部材61の付勢力を打ち消す方向の自重成分は、レンズ鏡筒の光軸の水平方向に対する傾斜角度の正弦となり、レンズ鏡筒の傾斜角度が大きいほど小さくなる。一方、ブレーキ機構6がレンズ鏡筒の鉛直方向上側に位置している場合、弾性部材61の付勢力を増す方向の自重成分は、レンズ鏡筒の傾斜角度が大きいほど(光軸方向と水平面となす角が大きくなるほど)小さくなる。すなわち、レンズ鏡筒の被写体側が下方に傾くほど、ズーム操作環5の回転位置による弾性部材61の付勢力への影響は小さくなる。そのため、ブレーキ機構6がレンズ鏡筒の鉛直方向下側に位置している場合においては、レンズ装置の被写体側が下方に傾くほど、固定筒1に作用する摺動部材62が押圧される付勢力は増加する。よって、歯車ガタ抑制機構を構成することで、レンズ装置を傾けた姿勢における移動光学系4の自重による移動も防止することが可能となる。
Consider the urging force of the
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、変倍調節部の要部縦断面図である。実施例1と同一符号は同じ部材を示している。以下、実施例1と構成が異なる点について説明する。 FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a main part of the scaling adjustment unit in the second embodiment of the lens device to which the present invention is applied. The same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same members. Hereinafter, the points where the configuration is different from that of the first embodiment will be described.
本実施系では、ズーム操作環8内部に、ズーム操作環8とズームギア71のバックラッシによる光学系のガタつきを抑制するためのブレーキ機構6が、光軸中心とする周方向に互いに等分に離隔して複数の3箇所に配設されている。これによって、ズーム操作環8の重心と回転中心が略一致し、ズーム操作環8回転時の回転トルクムラを少なくすることが可能となる。また、ズーム操作環8の回転位置による、固定筒1に作用する摺動部材62の押圧によるズーム操作環8の回転に対する制動力の変化量は小さくなる。本実施例ではブレーキ機構6は3個だが、ズーム操作環8の重心と回転中心が略一致していれさえすれば、ブレーキ機構6の個数は問わない。これ以外については、実施例1と同様のため、説明を省略する。
In this implementation system, the
実施例においては、ズーム光学系の駆動を操作するズーム操作に関する構成として説明したが、本発明はこれに限定されることはない。フォーカス光学系の駆動を操作するフォーカス光学系に関する構成や、開口絞りの駆動を操作する構成に対しても同様に適用でき、同様の効果を享受することができる。 In the embodiment, the configuration relating to the zoom operation for operating the drive of the zoom optical system has been described, but the present invention is not limited thereto. The same can be applied to a configuration related to a focus optical system for operating the drive of the focus optical system and a configuration for operating the drive of the aperture stop, and the same effect can be enjoyed.
例示したレンズ装置と、レンズ装置によって形成された像を撮像する撮像素子とを有する撮像装置を構成することによって、本発明の効果を享受できる撮像装置を提供することができる。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及び変更が可能である。 By configuring an image pickup device having the illustrated lens device and an image pickup device that captures an image formed by the lens device, it is possible to provide an image pickup device that can enjoy the effects of the present invention. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
1:固定筒(第1鏡筒)
2:直溝筒(変換機構)
2a:直溝(変換機構)
3:カム筒(変換機構)
3a:カム溝(変換機構)
4:移動光学系(光学部材)
5,8:ズーム操作環
6:ブレーキ機構
41:光学素子(光学部材)
42:移動鏡筒(第2鏡筒)
61:弾性部材
62:摺動部材(被押圧部材)
1: Fixed cylinder (first lens barrel)
2: Straight groove cylinder (conversion mechanism)
2a: Straight groove (conversion mechanism)
3: Cam cylinder (conversion mechanism)
3a: Cam groove (conversion mechanism)
4: Mobile optical system (optical member)
5,8: Zoom operation ring 6: Brake mechanism 41: Optical element (optical member)
42: Moving lens barrel (second lens barrel)
61: Elastic member 62: Sliding member (pressed member)
Claims (11)
前記第1鏡筒の内側において光学部材を保持する第2鏡筒と、
前記第1鏡筒の外側において前記第1鏡筒により回転可能に保持された操作環と、
前記操作環の回転を光軸の方向における前記第2鏡筒の移動に変換する変換機構と、
前記操作環の内側に配された弾性部材と、
前記弾性部材によって前記第1鏡筒の外面に対して押圧されている被押圧部材とを有することを特徴とするレンズ装置。 With the first lens barrel,
A second lens barrel that holds the optical member inside the first lens barrel, and
An operation ring rotatably held by the first lens barrel on the outside of the first lens barrel,
A conversion mechanism that converts the rotation of the operating ring into the movement of the second lens barrel in the direction of the optical axis.
An elastic member arranged inside the operating ring and
A lens device having a pressed member pressed against the outer surface of the first lens barrel by the elastic member.
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