JP7056585B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。
本願は、２０１７年０６月０２日に出願された特願２０１７－１１０４６３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、複数のレンズのうちの、第１ズームレンズと、第２ズームレンズとの間に配置されるフォーカスレンズを光軸方向に移動させることにより、フォーカスを調整するインナーフォーカスタイプのレンズ鏡筒が知られている（例えば、特許文献１）。

一方、ズームレンズにおいては、ズーム中に撮影距離が変わると被写体のピントが合わなくなってしまう。

特開２０１０－４４１０２号公報

本発明の一態様は、第１レンズと、前記第１レンズを駆動するアクチュエータと、第１カムフォロア及び前記アクチュエータを保持し、光軸方向に移動する第１筒と、第２レンズと、第２カムフォロア及び前記第２レンズを保持し、前記第１カムフォロアが配される第１穴部を有し、光軸方向に移動する第２筒と、を備えるレンズ鏡筒である。

レンズ鏡筒の望遠端撮像状態及び広角端撮像状態を示す断面図である。 回転筒と、第２レンズ固定筒との外観構成の一例を示す図である。 レンズ鏡筒の断面の一例を示す図である。 回転筒の展開図の一例を示す図である。 第２カム溝のカム溝の形状と第３カム溝のカム溝の形状とが同一である場合のレンズ鏡筒のピントズレ量の一例を示す図である。 第３・５レンズ移動筒の外観構成の一例を示す図である。 光軸方向から見た第３・５レンズ移動筒と第４レンズ移動筒との一例を示す図である。 第４レンズ移動筒の外観構成の一例を示す図である。 アクチュエータと、第４レンズ群との関係の一例を示す図である。 第１変形例における回転筒の展開図を示す図である。 第２カム溝のカム溝の形状及び第３カム溝のカム溝の形状による、レンズ鏡筒のピントズレ量の一例を示す図である。 第２変形例における回転筒の展開図を示す図である。 第２カム溝のカム溝の形状及び第３カム溝のカム溝の形状によるレンズ鏡筒のピントズレ量の一例を示す図である。 レンズ鏡筒の像面側の断面の一例を示す図である。 カメラ（撮像装置）の一例を模式的に示す図である。

以下、図面を参照してレンズ鏡筒について説明する。なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けている。この座標系では、撮影者が光軸ＡＸを水平として横長の画像を撮像する場合のカメラ（撮像装置）の位置（以下、正位置という）において被写体に向かう方向を－Ｘ方向とする。また、撮影者から見て左側に向かう方向を＋Ｙ方向とする。さらに、正位置において鉛直に向かう方向を＋Ｚ方向とする。また、以下の説明では、光軸ＡＸと平行な方向のことを、単に光軸方向とも記載する。

［１．レンズ群構成］
図１は、レンズ鏡筒１の望遠端撮像状態及び広角端撮像状態を示す断面図である。図１において、紙面上半分は広角端撮像状態のレンズ鏡筒１を示し、紙面下半分は望遠端撮像状態のレンズ鏡筒１を示す。レンズ鏡筒１は、カメラ本体に着脱可能である。他の例において、レンズ鏡筒１はカメラ本体に固定されていて着脱不可能なカメラであってもよい。図１５に示すカメラ（撮像装置）５００の一例において、カメラ本体（本体部）５１０は撮像素子５２０及び表示部５３０等を備えている。

レンズ鏡筒１は、複数のレンズ群を備える変倍光学系を備える。一例では、レンズ鏡筒１は、－Ｘ側から＋Ｘ方向に、第１レンズ群Ｌ１と、第２レンズ群Ｌ２と、第３レンズ群Ｌ３と、第４レンズ群Ｌ４と、第５レンズ群Ｌ５とを備えるズームレンズを備える。

第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４及び第５レンズ群Ｌ５は、ズーム時に光軸方向に移動するレンズ群である。第２レンズ群Ｌ２は、ズーム時に光軸方向に移動しない、固定のレンズ群である。第４レンズ群Ｌ４は、フォーカスレンズを含み、フォーカス時に光軸方向に移動する。

第１レンズ群Ｌ１は、第１レンズ保持枠１０に保持される。第１レンズ保持枠１０は、第１レンズ移動筒１１に保持される。第１レンズユニット１００は、第１レンズ群Ｌ１と第１レンズ保持枠１０と第１レンズ移動筒１１とを有する。

第２レンズ群Ｌ２は、第２レンズ保持枠２０に保持される。第２レンズ保持枠２０は、第２レンズ固定筒２１に保持される。第２レンズユニット２００は、第２レンズ群Ｌ２と第２レンズ保持枠２０と第２レンズ固定筒２１とを有する。

第３レンズ群Ｌ３は、第３レンズ群Ｌ３ａと第３レンズ群Ｌ３ｂと第３レンズ群Ｌ３ｃとを有する。第３レンズ群Ｌ３ａはＶＲレンズ群（防振レンズ群）である。第３レンズ群Ｌ３ｂと第３レンズ群Ｌ３ｃとの間には絞りユニット８が配置される。第３レンズ群Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃは、それぞれ第３レンズ保持枠３０ａ、３０ｂ、３０ｃに保持される。第３レンズ保持枠３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、第３・５レンズ移動筒３１に保持される。

第５レンズ群Ｌ５は、第５レンズ保持枠５０に保持される。第５レンズ保持枠５０は、第３・５レンズ移動筒３１に保持される。つまり、第３レンズ群Ｌ３及び第５レンズ群Ｌ５の両方が、各レンズ保持枠を介して、第３・５レンズ移動筒３１に保持される。第３・５レンズユニット３００は、第３レンズ群Ｌ３ａ～Ｌ３ｃと第３レンズ保持枠３０ａ～３０ｃと第５レンズ群Ｌ５と第５レンズ保持枠５０と第３・５レンズ移動筒３１とを有する。本実施形態において、第３・５レンズ移動筒３１が第３レンズ群Ｌ３及び第５レンズ群Ｌ５を備え一体で移動する。本発明はこれに限定されない。他の実施形態において、第３レンズ群Ｌ３と第５レンズ群Ｌ５とが別々の移動筒に備えられ、別々に移動するように構成してもよい。

第４レンズ群Ｌ４は、第４レンズ保持枠４０に保持される。第４レンズ保持枠４０は、第４レンズ移動筒４１に保持される。第４レンズ移動筒４１はアクチュエータ４３を保持する。第４レンズ群Ｌ４及び第４レンズ保持枠４０は、アクチュエータ４３によって光軸方向に移動する。フォーカスレンズユニット４００は、第４レンズ群Ｌ４と第４レンズ保持枠４０と第４レンズ移動筒４１とアクチュエータ４３とを有する。

ズーミングによって、レンズ鏡筒１の焦点距離が変化する。また、フォーカシングによって、レンズ鏡筒１の撮影距離（又はフォーカス位置）が変化する。ここでいう撮影距離とは、カメラから被写体までの距離である。より具体的には、カメラの基準位置から、フォーカスを合わせた被写体までの距離である。フォーカス位置とは、フォーカスを合わせた被写体の位置である。

レンズ鏡筒１は、第３レンズ群Ｌ３と、ズームレンズである第５レンズ群Ｌ５との間にフォーカスレンズである第４レンズ群Ｌ４が配置される、いわゆるインナーフォーカスタイプのレンズ鏡筒である。

［２．全体構成］
次に、レンズ鏡筒１が備える各構成部材について説明する。
図１に示すように、レンズ鏡筒１は、第１レンズユニット１００と、第２レンズユニット２００と、第３・５レンズユニット３００と、フォーカスレンズユニット４００と、ズーム操作環５ａと、フォーカス操作環５ｂと、回転筒６と、中固定筒７と、絞りユニット８と、ズーム検出部９ａと、フォーカス検出部９ｂ（図８参照）と、マウント９００とを備える。

ズーム操作環５ａ及びフォーカス操作環５ｂは、撮影者の操作に応じてレンズ群の光軸ＡＸの周方向に回転する。ズーム操作環５ａの回転に伴い第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４及び第５レンズ群Ｌ５が光軸方向に移動し、レンズ鏡筒１の焦点距離を変更する。また、フォーカス操作環５ｂの回転に伴いアクチュエータ４３が駆動し、第４レンズ群Ｌ４は光軸方向に移動する。これによりフォーカス動作が行われる。

絞りユニット８は、第３レンズ群Ｌ３ｂと第３レンズ群Ｌ３ｃとの間に配置され、光量を調整する。ズーム検出部９ａは、例えばポテンショメータがあげられる。ズーム検出部９ａは、第２レンズ固定筒２１に備えられ、ズーム操作環５ａの回転量や焦点距離を検出することができる。例えば、ズーム検出部９ａは、第３・５レンズ移動筒３１に形成されたズーム検出用のカム（図示せず）に関係する。フォーカス検出部９ｂ（図８参照）は、例えばフォトインタラプタがあげられる。フォーカス検出部９ｂは、第４レンズ移動筒４１に備えられ、フォーカス操作環５ｂの回転量を検出する。例えば、フォーカス検出部９ｂは、フォーカス操作環５ｂに備えられた遮光板に関係する。

第１レンズ移動筒１１の少なくとも一部は、ズーム操作環５ａの径方向内側（内周側）に配置される。回転筒６の少なくとも一部は、ズーム操作環５ａの径方向内側に配置される。第２レンズ固定筒２１の少なくとも一部は、回転筒６の径方向内側に配置される。第３・５レンズ移動筒３１の少なくとも一部は、第２レンズ固定筒２１の径方向内側に配置される。第４レンズ移動筒４１の少なくとも一部は、第３・５レンズ移動筒３１の径方向内側に配置される。

図２に示すように、回転筒６は、第１カム溝６１と第２カム溝６２と第３カム溝６３とを備える。第１カム溝６１は、第１レンズ移動筒１１が備えるカムフォロア１２と係合する。第２カム溝６２は、第３・５レンズ移動筒３１が備えるカムフォロア３２と係合する。第３カム溝６３は、第４レンズ移動筒４１が備えるカムフォロア４２と係合する。ズーム操作環５ａの回転に伴い、回転筒６も回転する。回転筒６の回転に伴い、各カムフォロア１２・３２・４２と各カム溝６１・６２・６３を介して第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５は光軸方向に移動する。

［２－１．回転筒６］
図２は、回転筒６と、第２レンズ固定筒２１との外観構成の一例を示す図である。回転筒６は、ズーム操作環５ａに加えられた力によって、光軸ＡＸの周方向に回転する。具体的には、回転筒６とズーム操作環５ａとは、回転連動部１３１によって係合されており、ズーム操作環５ａに加えられた回転力が回転連動部１３１を介して回転筒６に伝えられることにより、回転筒６は光軸ＡＸを中心にして回転する。本実施形態において、ズーム操作環５ａと回転筒６とがメカ的に連動して各レンズ群を移動させる。本発明はこれに限定されない。他の実施形態において、アクチュエータを利用して電気的に各レンズ群を移動させる構成でもよい。一例において、ズーム操作環、ズームレバー、又はタッチパネル等の操作部を使ってユーザがズーム操作したことを検知した場合、アクチュエータを駆動し、回転筒を回転させてもよい。または、アクチュエータを駆動し、各移動筒を移動させてもよい。回転筒６は、第２レンズ固定筒２１に対する光軸方向の移動が規制されている。

回転筒６は、第１カム溝６１ａと、第１カム溝６１ｂと、第１カム溝６１ｃとのうちの少なくとも１つを備える。第１カム溝６１ａと、第１カム溝６１ｂと、第１カム溝６１ｃとは、それぞれ光軸ＡＸを中心とする円周上の角度違いの位置に配置される。以下の説明では、第１カム溝６１ａと、第１カム溝６１ｂと、第１カム溝６１ｃとを区別しない場合には、総称して第１カム溝６１とも記載する。第１カム溝６１は、第１レンズ移動筒１１の内周側に備えられたカムフォロア１２と係合する。

回転筒６は、第２カム溝６２ａと、第２カム溝６２ｂと、第２カム溝６２ｃとのうちの少なくとも１つを備える。第２カム溝６２ａと、第２カム溝６２ｂと、第２カム溝６２ｃとは、それぞれ光軸ＡＸを中心とする円周上の角度違いの位置に配置される。以下の説明では、第２カム溝６２ａと、第２カム溝６２ｂと、第２カム溝６２ｃとを区別しない場合には、総称して第２カム溝６２とも記載する。第２カム溝６２は、第３・５レンズ移動筒３１が備えるカムフォロア３２と係合する。

回転筒６は、第３カム溝６３ａと、第３カム溝６３ｂと、第３カム溝６３ｃとのうちの少なくとも１つを備える。第３カム溝６３ａと、第３カム溝６３ｂと、第３カム溝６３ｃとは、それぞれ光軸ＡＸを中心とする円周上の角度違いの位置に配置される。以下の説明では、第３カム溝６３ａと、第３カム溝６３ｂと、第３カム溝６３ｃとを区別しない場合には、総称して第３カム溝６３とも記載する。第３カム溝６３は、第４レンズ移動筒４１が備えるカムフォロア４２と係合する。

本実施形態において、上述した、第１カム溝６１、第２カム溝６２及び第３カム溝６３は、貫通孔である。他の実施形態において、第１カム溝６１は、回転筒６に備えられなくてもよく、別の筒に備えられてもよい。また、カム溝は、必ずしも貫通孔の必要はなく、少なくとも一部が筒体を貫通していない溝でもよい。

［２－２．第２レンズ固定筒２１］
次に、図２、図３等を参照して、第２レンズ固定筒２１について説明する。図３は、レンズ鏡筒１の断面の一例を示す図である。第２レンズ固定筒２１は、直進溝１４１ａと、直進溝１４１ｂと、直進溝１４１ｃとのうちの少なくとも１つの直進溝を備える。直進溝１４１ａ、直進溝１４１ｂ及び直進溝１４１ｃは、光軸方向に延びる貫通孔である。以下の説明では、直進溝１４１ａと、直進溝１４１ｂと、直進溝１４１ｃとを区別しない場合には、総称して直進溝１４１とも記載する。第３・５レンズ移動筒３１の外周側に備えられたカムフォロア３２は、直進溝１４１を貫通して、回転筒６が備える第２カム溝６２と係合する。つまり、カムフォロア３２は、直進溝１４１に配置される。第４レンズ移動筒４１の外周側に備えられたカムフォロア４２は、直進溝１４１を貫通して、回転筒６が備える第３カム溝６３と係合する。つまり、カムフォロア４２は、直進溝１４１に配置される。

［２－３．第３・５レンズ移動筒３１］
次に、図２、図６、図７等を参照して、第３・５レンズ移動筒３１について説明する。図６は、第３・５レンズ移動筒３１の外観構成の一例を示す図である。図７は、光軸方向から見た第３・５レンズ移動筒３１と第４レンズ移動筒４１との一例を示す図である。第３・５レンズ移動筒３１は、カムフォロア３２ａと、カムフォロア３２ｂと、図６に示すカムフォロア３２ｃとのうちの少なくとも１つのカムフォロアを備える。以下の説明では、カムフォロア３２ａと、カムフォロア３２ｂと、カムフォロア３２ｃとを区別しない場合には、総称してカムフォロア３２とも記載する。

第３・５レンズ移動筒３１は、穴部３３ａと、穴部３３ｂと、穴部３３ｃとを備える。以下の説明では、穴部３３ａと、穴部３３ｂと、穴部３３ｃとを区別しない場合には、総称して穴部３３とも記載する。第４レンズ移動筒４１が備えるカムフォロア４２は、穴部３３と、第２レンズ固定筒２１が備える直進溝１４１と、を貫通して、回転筒６が備える第３カム溝６３と係合する。つまり、カムフォロア４２は、穴部３３に配置される。

ここで、カムフォロア３２と、第４レンズ移動筒４１のカムフォロア４２とは、光軸ＡＸを中心にした周方向の互いに同一の角度位置に配置される。つまり、カムフォロア３２とカムフォロア４２とは、光軸方向に並んで配置される。ここで、光軸ＡＸから鉛直方向に引いた線を０度として、この角度位置について説明する。カムフォロア３２ａ及びカムフォロア４２ａはθ７１の角度位置に配置される。カムフォロア３２ｂ及びカムフォロア４２ｂはθ７２の角度位置に配置される。カムフォロア３２ｃ及びカムフォロア４２ｃはθ７３の角度位置に配置される。他の例において、カムフォロア３２とカムフォロア４２との配置は、同一の角度位置に限定される必要はなく、ずれていてもよい。

［２－４．フォーカスレンズユニット４００］
次に、図２、図３、図８等を参照して、フォーカスレンズユニット４００の構成について説明する。図８は、第４レンズ移動筒４１の外観構成の一例を示す図である。フォーカスレンズユニット４００は、第４レンズ群Ｌ４と、第４レンズ保持枠４０と、第４レンズ移動筒４１と、アクチュエータ４３とを含む。

［２－４－１．第４レンズ移動筒４１］
第４レンズ移動筒４１は、カムフォロア４２ａと、カムフォロア４２ｂと、カムフォロア４２ｃとのうちの少なくとも１つのカムフォロアを備える。以下の説明では、カムフォロア４２ａと、カムフォロア４２ｂと、カムフォロア４２ｃとを区別しない場合には、総称してカムフォロア４２とも記載する。第４レンズ移動筒４１は、カムフォロア４２が直進溝１４１によって回転規制されているため、第３・５レンズ移動筒３１に対する光軸ＡＸを中心にした回転が規制される。

第４レンズ移動筒４１の径方向内側にアクチュエータ４３が配置される。アクチュエータ４３は、制御部１０１と、フレキシブル基板（接続部）ＦＰＣを介して接続される。つまり、フレキシブル基板ＦＰＣは、アクチュエータ４３と制御部１０１とを電気的に接続する。第４レンズ群Ｌ４は、アクチュエータ４３によって、光軸方向に移動される。

［２－４－２．アクチュエータ４３］
ここで、図９を参照して、アクチュエータ４３と、第４レンズ群Ｌ４とについて説明する。図９は、アクチュエータ４３と、第４レンズ群Ｌ４との関係の一例を示す図である。アクチュエータ４３は、例えば、ステッピングモータがあげられる。他の例において、アクチュエータ４３は、超音波モータ、ボイスコイルモータ、圧電アクチュエータ、又はリニアアクチュエータ等でもよい。

フォーカスレンズユニット４００は、第４レンズ保持枠４０と、支持プレート３２５と、駆動源３２０と、駆動シャフト３２３と、ラック部材３２４と、弾性部材３２１と、案内シャフト３２２ａと案内シャフト３２２ｂとを備える。

アクチュエータ４３は、支持プレート３２５を介して、第４レンズ移動筒４１に固定される。支持プレート３２５は、駆動源３２０と、駆動シャフト３２３とを支持する。第４レンズ保持枠４０は、第４レンズ群Ｌ４を保持する。駆動シャフト３２３は、駆動源３２０と接続される。また、駆動シャフト３２３は、ラック部材３２４と、接続部３２７ａとを介して、第４レンズ保持枠４０と接続される。また、駆動シャフト３２３は、駆動源３２０から供給される駆動力によって、第４レンズ保持枠４０を光軸方向に移動させる。

案内シャフト３２２ａ及び案内シャフト３２２ｂは、第４レンズ保持枠４０をそれぞれ支持する。第４レンズ保持枠４０は、支持枝３２８を備える。支持枝３２８は、レンズ鏡筒１の姿勢に応じて、案内シャフト３２２ｂと接触する。支持枝３２８は、案内シャフト３２２ｂと接触することにより、第４レンズ保持枠４０を支持する。

案内シャフト３２２ａ及び案内シャフト３２２ｂは、レンズ鏡筒１が取り付けられるカメラが正位置にあるときと、レンズ鏡筒１が取り付けられるカメラが正位置を９０度倒した位置にあるときとで、第４レンズ群Ｌ４を保持する力が変わらないように配置される。案内シャフト３２２ａ及び案内シャフト３２２ｂは、第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に案内する。

［３．回転筒６の詳細］
ここで、図４を参照して、回転筒６の詳細について説明する。図４は、回転筒６の展開図の一例を示す図である。

上述したように、第３・５レンズ移動筒のカムフォロア３２は、第２レンズ固定筒２１が備える直進溝１４１を貫通して、第２カム溝６２と係合する。カムフォロア３２は、直進溝１４１によって、光軸ＡＸを中心にした周方向の回転が規制されている。カムフォロア３２は、第２カム溝６２の軌跡に沿って光軸方向に移動する。

第４レンズ移動筒４１のカムフォロア４２は、第３・５レンズ移動筒３１が備える穴部３３と第２レンズ固定筒２１が備える直進溝１４１を貫通して、第３カム溝６３と係合する。カムフォロア４２は、直進溝１４１によって、光軸ＡＸを中心にした周方向の回転が規制されている。カムフォロア４２は、第３カム溝６３の軌跡に沿って光軸方向に移動する。第１レンズ移動筒１１のカムフォロア１２は、第１カム溝６１と係合する。よって、ユーザが操作したズーム操作環５ａと連動して回転筒６が回転すると、第１レンズ移動筒１１と第３・５レンズ移動筒３１と第４レンズ移動筒４１とは光軸方向に移動する。

次に、図４、５、１０－１３を参照して、第２カム溝６２のカム溝の形状及び第３カム溝６３のカム溝の形状による、レンズ鏡筒１のピントずれ量（バリフォーカル量）の一例を示す。図５は、第２カム溝６２のカム溝の形状と第３カム溝６３のカム溝の形状とが同一である場合のレンズ鏡筒１のピントズレ量の一例を示す図である。

図５（Ａ）は、撮影距離とピントズレ量との関係を示すグラフである。横軸が撮影距離、縦軸がピントズレ量を示す。また、３つの棒グラフは左から順に広角時、中間時、望遠時の場合を示す。ピントズレ量は、同じ撮影距離であっても、焦点距離によって互いに異なる。

図５（Ｂ）は、回転筒６の回転角と、第３レンズ群Ｌ３又は第５レンズ群Ｌ５の光軸方向の移動量及び第４レンズ群Ｌ４の光軸方向の移動量と、の関係を示す図である。横軸が回転筒６の回転角、縦軸が第３レンズ群Ｌ３又は第５レンズ群Ｌ５の移動量及び第４レンズ群Ｌ４の移動量を示す。第２カム溝６２のカム溝の形状と、第３カム溝６３のカム溝の形状とが互いに同一である場合、図５（Ｂ）に示すようにズーミングによる第３レンズ群Ｌ３（又は第５レンズ群Ｌ５）の光軸方向の移動量と、ズーミングによる第４レンズ群Ｌ４の光軸方向の移動量とが同じである。第２カム溝６２のカム溝の形状と第３カム溝６３のカム溝の形状とが同一である場合、ピントズレ量は図５（Ａ）に示すようになる。

［３－１．回転筒６の第１変形例］
図１０、図１１を参照して、回転筒６の変形例である回転筒１０６について説明する。回転筒１０６は、第２カム溝と第３カム溝との形状が異なる。図１０は、回転筒１０６の展開図の一例を示す図である。

回転筒１０６は、第１カム溝１６１ａと、第１カム溝１６１ｂと、第１カム溝１６１ｃとを備える。以下の説明では、第１カム溝１６１ａと、第１カム溝１６１ｂと、第１カム溝１６１ｃとを区別しない場合には、総称して第１カム溝１６１とも記載する。回転筒１０６は、第２カム溝１６２ａと、第２カム溝１６２ｂと、第２カム溝１６２ｃとを備える。以下の説明では、第２カム溝１６２ａと、第２カム溝１６２ｂと、第２カム溝１６２ｃとを区別しない場合には、総称して第２カム溝１６２とも記載する。回転筒１０６は、第３カム溝１６３ａと、第３カム溝１６３ｂと、第３カム溝１６３ｃとを備える。以下の説明では、第３カム溝１６３ａと、第３カム溝１６３ｂと、第３カム溝１６３ｃとを区別しない場合には、総称して第３カム溝１６３とも記載する。

第２カム溝１６２の軌跡と、第３カム溝１６３の軌跡とは互いに異なる。言い換えると、第２カム溝１６２のカム溝の形状と、第３カム溝１６３のカム溝の形状とが互いに異なる。

ここで、第３カム溝１６３の形状は、レンズ鏡筒１のピントのズレ量に応じた形状である。ピントのズレ量に応じた形状とは、ピントのズレ量が、所定のピントズレ量の範囲内に収まるように設計された形状である。この所定のピントズレ量の範囲を狭くしたり焦点深度の範囲内に収めたりすることにより、レンズ鏡筒１の光学性能を高めることができる。

図１１は、第２カム溝１６２のカム溝の形状及び第３カム溝１６３のカム溝の形状による、レンズ鏡筒１のピントズレ量の一例を示す図である。

図１１（Ａ）は、撮影距離とピントズレ量との関係を示すグラフである。図１１（Ａ）に示すように、第３カム溝１６３は、撮影距離が無限遠の場合にピントズレ量が０となるように形成されている。なお、必ずしも０でなくてもよく、少しピントズレ量があってもよい。このような第３カム溝１６３にすると、撮影距離が無限遠の状態でズーミングされた場合に、ズームトラッキングでアクチュエータ４３を駆動しなくてすむ。ズームトラッキングについては後述する。

図１１（Ｂ）は、回転筒１０６の回転角と、第３レンズ群Ｌ３又は第５レンズ群Ｌ５の光軸方向の移動量及び第４レンズ群Ｌ４の光軸方向の移動量との関係を示す図である。上述したように、第３カム溝１６３のカム溝の形状は、ピントのズレ量に応じた形状である。第２カム溝１６２と第３カム溝１６３との形状が異なるので、ズーミングによる第３レンズ群Ｌ３（又は第５レンズ群Ｌ５）と第４レンズ群Ｌ４との移動量は異なっている。

つまり、第４レンズ群Ｌ４を、前後のレンズ群Ｌ３又はＬ５と異なる移動軌跡で駆動することができる。これにより、ピントズレ量を調整することができる。上述した第１変形例では、撮影距離が無限遠のときに、ピントズレ量が０となる。

また、第２カム溝１６２の形状と第３カム溝１６３の形状とが互いに異なることにより、ズーミングによる第３レンズ群Ｌ３又は第５レンズ群Ｌ５の光軸方向の移動量を小さくしたまま、ズーミングによる第４レンズ群Ｌ４の光軸方向の移動量を大きくすることができる。これにより、ズーミング時にフォーカスレンズ群が他のレンズ群と一体で移動する場合と比較して、ピントズレ量を調整しやすくなる。よって、高倍率のズームレンズ、及び／又はより短い最短撮影距離のレンズ鏡筒を設計することが容易となる。

［３－２．回転筒６の第２変形例］
次に、図１２、図１３を参照して、回転筒６の第２変形例について説明する。上述したように、第１変形例は撮影距離が無限遠の場合にピントズレ量が０となるように第３カム溝１６３が形成されている。第２変形例の第３カム溝はいずれの撮影距離の場合でもピントズレ量が小さくなるように形成されている。図１２は、第２変形例における回転筒２０６の展開図を示す図である。

回転筒２０６は、第１カム溝２６１ａと、第１カム溝２６１ｂと、第１カム溝２６１ｃとを備える。以下の説明では、第１カム溝２６１ａと、第１カム溝２６１ｂと、第１カム溝２６１ｃとを区別しない場合には、総称して第１カム溝２６１とも記載する。また、以下の説明では、上述した第１カム溝６１と、第１カム溝１６１と、第１カム溝２６１とを区別しない場合には、総称して第１カム溝とも記載する。

回転筒２０６は、第２カム溝２６２ａと、第２カム溝２６２ｂと、第２カム溝２６２ｃとを備える。以下の説明では、第２カム溝２６２ａと、第２カム溝２６２ｂと、第２カム溝２６２ｃとを区別しない場合には、総称して第２カム溝２６２とも記載する。また、以下の説明では、上述した第２カム溝６２と、第２カム溝１６２と、第２カム溝２６２とを区別しない場合には、総称して第２カム溝とも記載する。

回転筒２０６は、第３カム溝２６３ａと、第３カム溝２６３ｂと、第３カム溝２６３ｃとを備える。以下の説明では、第３カム溝２６３ａと、第３カム溝２６３ｂと、第３カム溝２６３ｃとを区別しない場合には、総称して第３カム溝２６３とも記載する。また、以下の説明では、上述した第３カム溝６３と、第３カム溝１６３と、第３カム溝２６３とを区別しない場合には、総称して第３カム溝とも記載する。

第２カム溝２６２の形状と、第３カム溝２６３の形状とは互いに異なる。この第３カム溝２６３の形状は、レンズ鏡筒１のピントのズレ量が所定値以下になるようにされた形状である。所定値は例えば、０．５、０．４、又は０．３等の任意の基準でよい。

図１３は、第２カム溝２６２のカム溝の形状及び第３カム溝２６３のカム溝の形状によるレンズ鏡筒１のピントズレ量の一例を示す図である。

図１３（Ａ）は、撮影距離とピントズレ量との関係を示すグラフである。図１３（Ａ）に示すように、第３カム溝２６３は、全ての撮影距離及び焦点距離の場合にピントズレ量が所定値以下となるように形成されている。このような第３カム溝２６３にすると、撮影距離に関わらず、ズーミングされたときのズームトラッキングによるアクチュエータ４３の駆動量を少なくすることができる。また、アクチュエータ４３の駆動量を平均化することができる。

図１３（Ｂ）は、回転筒２０６の回転角と、第３レンズ群Ｌ３又は第５レンズ群Ｌ５の光軸方向の移動量及び第４レンズ群Ｌ４の光軸方向の移動量と、の関係を示す図である。第２カム溝２６２と第３カム溝２６３との形状が異なるので、ズーミングによる第３レンズ群Ｌ３（又は第５レンズ群Ｌ５）と第４レンズ群Ｌ４との移動量は異なっている。これにより、いずれの撮影距離の場合でも、ズーミングによるピントズレ量が所定値以下になるように第４レンズ群Ｌ４を移動することができる。

第２カム溝のカム溝の形状と、第３カム溝のカム溝の形状とを、互いに異ならせることができれば、回転筒６のある回転角度におけるピントズレ量を調節できる。

（１）以上説明したように、フォーカスレンズである第４レンズ群Ｌ４は、他のレンズ群（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５）とは異なる筒に保持されている。言い換えると、フォーカスレンズを保持する筒は、他のレンズを保持する筒とは異なる部品で構成されている。これにより、フォーカスレンズを移動するためのカム溝を形成できるため、他のレンズの移動軌跡に関わらずフォーカスレンズの移動軌跡を決めることができる。レンズ設計の自由度をあげることができる。

（２）回転筒６、回転筒１０６及び回転筒２０６は、第４レンズ移動筒４１に対応する第３カム溝と、第３・５レンズ移動筒３１に対応する第２カム溝とを備える。よって、第４レンズ移動筒４１と、第３・５レンズ移動筒３１とは、互いに独立して光軸方向に進退することができる。

（３）回転筒６、回転筒１０６及び回転筒２０６は、ズーミングによる第４レンズ移動筒４１の移動量を設定する第３カム溝と、ズーミングによる第３・５レンズ移動筒３１の移動量を設定する第２カム溝とを備える。これにより、第４レンズ移動筒４１の移動量と、第３・５レンズ移動筒３１の移動量とを、それぞれ所望の移動量に設定することができる。つまり、フォーカスレンズの移動量と、他のレンズの移動量とを、それぞれ所望の移動量に設定することができる。また、設計の自由度を上げることができる。

（４）フォーカスレンズとフォーカスレンズ以外の他のレンズとが、同じ筒に配置されている場合、ズーミング時にフォーカスレンズと他のレンズとが一体で移動する。このような場合には、ズーミングによって生じるピントズレ量を調整することができない。特に、高倍率のズームレンズ、及び／又は撮影距離が短いレンズでは、ピントズレ量が大きくなってしまう。本実施形態では、第２カム溝と第３カム溝の形状をそれぞれ設計することにより、フォーカスレンズの移動軌跡とフォーカスレンズ以外の他のレンズの移動軌跡とを個別に設定することができる。これにより、ピントズレ量を調整することができる。つまり、撮影距離が無限遠の場合にピントズレ量が０になるレンズ鏡筒、又はいずれの撮影距離の場合でもピントズレ量が所定値以下になるレンズ鏡筒等を設計することができる。

［４．ズームトラッキング］
図２に戻り、レンズ鏡筒１は、制御部１０１を備える。制御部１０１は、例えば、マイコン（ＣＰＵ、プロセッサ、回路）、及びメモリ等によって構成されており、第４レンズ群Ｌ４のフォーカシングの機能を実現するための処理を実行する。また、制御部１０１は、レンズ鏡筒１と接続されるカメラとの通信の制御、及びその他の処理を実行する。本実施形態では、制御部１０１は第２レンズ固定筒２１に備えられている。他の実施形態において、制御部１０１はその他の筒や部品に備えられていてもよい。

制御部１０１は、ズーミングの際に、ズーミング中の撮影距離（フォーカス位置）が変化しないようにアクチュエータ４３を制御する。例えば、ズーム操作環５ａが回転すると、カムフォロア４２等を介して第４レンズ群Ｌ４は光軸方向に移動する。このとき、図５（Ａ）、図１１（Ａ）、図１３（Ａ）に示すように、ピントズレ量が生じる場合がある。そこで制御部１０１は、アクチュエータ４３を駆動し、レンズ鏡筒１の撮影距離がずれないように第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させる。具体的には、ズーム検出部９ａがズーム操作環５ａの回転を検出する。例えば、ズーム検出部９ａは、第２レンズ固定筒２１に備えられており、第２レンズ固定筒２１に対する第３・５レンズ移動筒３１の移動量を検出する。または、ズーム操作環５ａや回転筒６の回転量・回転角度を検出してもよい。制御部１０１は、ズーム検出部９ａが検出した検出値に基づいて、アクチュエータ４３を制御し、撮影距離が変化しない位置へ第４レンズ群Ｌ４を移動させる。これにより、制御部１０１は、ズーム検出部９ａが検出した検出値に応じた位置に第４レンズ群Ｌ４を移動させる。ズーム検出部９ａが検出した検出値に応じた位置とは、ズーミングの前後で撮影距離が変わらないような第４レンズ群Ｌ４の位置である。つまり、制御部１０１は、レンズ鏡筒１のズーミングによって撮影距離が変化しないように、第４レンズ群Ｌ４を移動させる。このような合焦状態を維持する動作をズームトラッキング動作と呼ぶ。ズームトラッキング動作により、レンズ鏡筒１は、ズーミングしてもフォーカス位置が変化しないズームレンズとして機能する。

［５．穴部３３］
次に、図６に戻り、穴部３３について説明する。穴部３３の光軸方向の長さＬＸは、第２カム溝に沿って移動する第３・５レンズ移動筒３１の光軸方向の移動量と、第３カム溝に沿って移動する第４レンズ移動筒４１の光軸方向の移動量との差に応じた長さである。移動量の差に応じた長さとは、移動量の差に部品のクリアランスなどを付加した長さである。

上述した回転筒１０６や回転筒２０６によって光軸方向に進退される第３・５レンズ移動筒３１及び第４レンズ移動筒４１の光軸方向の移動量は互いに異なる。穴部３３の光軸方向の長さＬＸを、第２カム溝に係合されるカムフォロア３２の光軸方向の移動量と、第３カム溝に係合されるカムフォロア４２の光軸方向の移動量との差に応じた長さにすることにより、ズーミングによって第４レンズ移動筒４１が光軸方向に進退したときに、カムフォロア４２と第３・５レンズ移動筒３１とが干渉しない。

穴部３３の光軸方向の長さＬＸは、カムフォロア４２と第３・５レンズ移動筒３１とが干渉しない長さにすればよい。例えば、第３・５レンズ移動筒３１の移動量と第４レンズ移動筒４１の移動量との差に応じた長さにすればよい。

［６．光学性能の劣化を抑制する係合部］
次に、図８と、図１４とを参照して、レンズ鏡筒１の光学性能の劣化を抑制する構成について説明する。図１４は、レンズ鏡筒１の像面側の断面の一例を示す図である。

第３・５レンズ移動筒３１は、第１係合部２１１を少なくとも１つ備える。第１係合部２１１は、第３・５レンズ移動筒３１の内周側に設けられ、光軸方向に延びる凸形状（キー、凸部）を有する。第４レンズ移動筒４１は、第１係合部２１１と係合する第２係合部３１１を少なくとも１つ備える。第２係合部３１１は、第４レンズ移動筒４１の外周側に設けられ、光軸方向に延びる凹形状（溝、凹部）を有する。他の例において、第３・５レンズ移動筒３１が凹形状の第２係合部３１１を備え、第４レンズ移動筒４１が凸形状の第１係合部２１１を備えてもよい。

第１係合部２１１と第２係合部３１１とが係合することにより、第４レンズ移動筒４１と第３・５レンズ移動筒３１との光軸ＡＸを中心にした回転方向のずれを抑制することができる。

上述したように、第４レンズ移動筒４１は、カムフォロア４２と直進溝１４１とによって、光軸ＡＸを中心にした回転が規制されている。これにより、第４レンズ移動筒４１が回転方向にずれることによる光学性能の劣化を防ぐことができる。さらに、第１係合部２１１と第２係合部３１１とが係合することにより、第４レンズ移動筒４１の光軸ＡＸを中心とした回転が規制される。これにより、第４レンズ移動筒４１が回転方向にずれることによる光学性能の劣化をさらに抑制することができる。

また、第４レンズ移動筒４１は、第２係合部３１１から周方向に離れた位置に、第２係合部３１１に沿った隆起部（凸部）３１２を備える。第４レンズ移動筒４１が隆起部３１２ａと隆起部３１２ｂとを備えることにより、第２係合部３１１と第１係合部２１１との係合が外れることを抑制することができる。このため、第４レンズ移動筒４１は、例えば、外部から衝撃が加えられたとしても、第２係合部３１１と第１係合部２１１との係合が外れにくくなる。これによりレンズ鏡筒１の光学性能の劣化を抑制することができる。

さらに図６に示すように、第３・５レンズ移動筒３１は、第３係合部２１２を少なくとも１つ備える。第３係合部２１２は、第３・５レンズ移動筒３１の外周側に設けられ、光軸方向に延びる凸形状（キー、凸部）を有する。第２レンズ固定筒２１は、第３係合部２１２と係合する第４係合部１１１（図示せず）を少なくとも１つ備える。第４係合部１１１は、第２レンズ固定筒２１の内周側に設けられ、光軸方向に延びる凹形状（溝、凹部）を有する。他の例において、第３・５レンズ移動筒３１が凹形状の第４係合部１１１を備え、第２レンズ固定筒２１が凸形状の第３係合部２１２を備えてもよい。

第３係合部２１２と第４係合部１１１とが係合されることにより、第３・５レンズ移動筒３１と第２レンズ固定筒２１との光軸ＡＸを中心にした回転方向のずれを抑制することができる。上述したように、第３・５レンズ移動筒３１は、カムフォロア３２と直進溝１４１とによって、光軸ＡＸを中心にした回転が規制されている。これにより、第３・５レンズ移動筒３１が回転方向にずれることによる光学性能の劣化を防ぐことができる。らに、第３係合部２１２と第４係合部１１１とが係合することにより、第３・５レンズ移動筒３１の光軸ＡＸを中心とした回転が規制される。これにより、第３・５レンズ移動筒３１が回転方向にずれることによる光学性能の劣化をさらに抑制することができる。

［７．フレキシブル基板］
次に、図２と、図６と、図８を参照して、フレキシブル基板ＦＰＣの配置について説明する。フレキシブル基板ＦＰＣは、アクチュエータ４３と、制御部１０１とを電気的に接続する。具体的には、第３・５レンズ移動筒３１が備える第１の貫通孔（穴部）２１４と、第２レンズ固定筒２１が備える不図示の第２の貫通孔（穴部）２１５とを通じて、アクチュエータ４３が制御部１０１と接続される。より具体的には、フレキシブル基板ＦＰＣは、図８に示す基板端部ＦＯ１を備える。基板端部ＦＯ１は、第１の貫通孔２１４を通じて第３・５レンズ移動筒３１の面のうち、径方向外側の面に配置される。なお、基板端部ＦＯ１は、第２カム溝に沿って移動する第３・５レンズ移動筒３１の光軸方向の移動量と、第３カム溝に沿って移動する第４レンズ移動筒４１の光軸方向の移動量との差に応じた長さの屈曲部ＦＲを備える。第１の貫通孔２１４を通じて第３・５レンズ移動筒３１の径方向外側に配置された基板端部ＦＯ１は、コネクタを介して不図示の他のフレキシブル基板に接続される。不図示の他のフレキシブル基板は、第２レンズ固定筒２１が備える第２の貫通孔２１５を通じて、制御部１０１と接続される。

第２レンズ固定筒２１は、第２の貫通孔２１５を備えることにより、第２レンズ固定筒２１の径方向内側からフレキシブル基板を通すことができる。また、第３・５レンズ移動筒３１は、第１の貫通孔２１４を備えることにより、第３・５レンズ移動筒３１の径方向内側から、基板端部を通すことができる。これにより、制御部１０１は、制御部１０１が配置される枠とは異なる枠に配置されるアクチュエータ４３との間において、フレキシブル基板ＦＰＣによって電気的に接続される。したがって、制御部１０１と、アクチュエータ４３とは互いに同一の枠に配置されなくてもよく、設計の自由度を向上させることができる。

［８．アクチュエータの配置］
次に、図１４を参照して、アクチュエータ４３の配置について説明する。アクチュエータ４３は、第４レンズ移動筒４１に配置される。また、アクチュエータ４３は、光軸ＡＸの周方向における、カムフォロア４２と第２係合部３１１との間に配置される。また、アクチュエータ４３は、撮像画角ＳＡに基づいた所定の角度範囲に配置される。撮像画角ＳＡとは、撮像する横長の画像に応じた画角である。ここで、所定の角度範囲とは、撮像画角ＳＡの対角線を延長して４分割した範囲のうち、撮像画角ＳＡの長手方向に対して＋Ｚ方向又は撮像画角ＳＡの長手方向に対して－Ｚ方向の角度範囲である。この一例では、所定の角度範囲とは、範囲ＲＡ１又は範囲ＲＡ２の範囲に配置される。

一般に、レンズ鏡筒に入射した光は、例えば、アクチュエータなどのレンズ鏡筒内部品の表面によって散乱して、この散乱光によりゴーストを生じる。レンズ鏡筒内のアクチュエータの配置位置によっては、ゴーストの影響が大きくなる。したがって、アクチュエータの配置位置は、ゴーストの影響が低減される所定の角度範囲内であることが望ましい。アクチュエータ４３を、この所定の角度範囲内に配置することにより、ゴーストの影響を抑制することができる。

［８－１．遮光部］
次に、図８を参照して、遮光部３１３について説明する。第４レンズ移動筒４１は、アクチュエータ４３の少なくとも一部を覆う光軸方向に平行な位置に配置される遮光部３１３を備える。遮光部３１３は、第４レンズ移動筒４１内の第４レンズ群Ｌ４が進退する位置に応じた長さの部材である。この一例では、遮光部３１３は、アクチュエータ４３の駆動シャフト３２３を覆う形状である。遮光部３１３は、駆動シャフト３２３に照射される光を抑制する。これにより、第４レンズ移動筒４１は、撮像画像に影響する光を抑制することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、説明した実施形態に限らず、これらの構成の任意の組み合わせでもよい。

１ レンズ鏡筒
５ａ ズーム操作環
６ 回転筒
９ｂ フォーカス検出部
２１ 第２レンズ固定筒
２２ 穴部
３１ 第３・５レンズ移動筒
４２ カムフォロア
４３ アクチュエータ
６２，１６２，２６２ 第２カム溝
６３，１６３，２６３ 第３カム溝
１４１ 直進溝
３２２ａ，３２２ｂ 案内シャフト
４００ フォーカスレンズユニット
ＦＰＣ フレキシブル基板

Claims (12)

1. 第１レンズと、
   前記第１レンズを駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータを保持し、第１カムフォロアを有し、光軸方向に移動する第１筒と、
   第２レンズと、
   前記第２レンズを保持し、第２カムフォロアと、前記第１カムフォロアが配される第１穴部と、を有し、光軸方向に移動する第２筒と、
   を備えるレンズ鏡筒。
2. 前記第１カムフォロアと係合する第１溝と、前記第２カムフォロアと係合する第２溝と、を有する第３筒
   を備える請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第１溝の形状と前記第２溝の形状とは互いに異なる
   請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第１穴部の光軸方向の長さは、前記第１溝に沿って移動する前記第１筒と前記第２溝に沿って移動する前記第２筒との間での光軸方向における移動量の差に基づく長さである
   請求項２又は請求項３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第３筒は、ズーム操作に応じて回転する
   請求項２から請求項４の何れか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記アクチュエータを制御する制御部と、
   前記アクチュエータと前記制御部とを電気的に接続する接続部と、を備え、
   前記第２筒は、前記接続部が配される第２穴部を有する
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記制御部を保持し、前記接続部が配される第３穴部を有する固定筒
   を備える請求項６に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記固定筒は、前記第１カムフォロア又は前記第２カムフォロアが配される直進溝を有する
   請求項７に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記第１筒は、光軸方向に長さを有する第１係合部を有し、
   前記第２筒は、前記第１係合部と係合する第２係合部を有する
   請求項１から請求項８の何れか１項に記載のレンズ鏡筒。
10. 前記第１係合部は、光軸方向に延びる凸形状又は凹形状を有する
    請求項９に記載のレンズ鏡筒。
11. 前記アクチュエータは、光軸を中心とした周方向において、前記第２カムフォロアと前記第２係合部との間に配置される
    請求項９又は請求項１０に記載のレンズ鏡筒。
12. 請求項１から請求項１１の何れか１項に記載のレンズ鏡筒と、
    撮像素子を備える本体部と、
    を備える撮像装置。

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