JP2022109354A

JP2022109354A - レンズ装置、撮像装置、及び撮像システム

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Publication number: JP2022109354A
Application number: JP2021004607A
Authority: JP
Inventors: 秀伊藤; Hide Ito
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-28
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Also published as: US20220229265A1; JP7566644B2; CN114839738A

Abstract

【課題】本発明は、レンズの駆動を安定して制御可能なレンズ装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のレンズ装置は、第２レンズ鏡筒を光軸方向に駆動させる駆動手段と、第２レンズ鏡筒と駆動手段を連結する連結部材と、駆動手段を保持し、駆動手段を第１レンズ鏡筒に対して光軸方向に移動させる移動ベースと、第１レンズ鏡筒に対して移動ベースを第１支持部、第２支持部および第３支持部を通る平面に直交する方向に付勢する第２付勢部材とを備え、第１支持部と第２支持部をつないだ線と交差するように連結部材が移動し、第２付勢部材の付勢力による第１支持部と第２支持部をつないだ軸周りのモーメントが、第１付勢部材の付勢力による第１支持部と第２支持部をつないだ軸周りのモーメントよりも大きいことを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、レンズ装置、撮像装置、及び撮像システムに関する。

モータ等のアクチュエータを用いてレンズを光軸方向に駆動するレンズ装置として、レンズをベース部材に対して駆動できるとともに、ベース部材をユーザ操作によるカムリングの回転によって光軸方向に駆動するレンズ駆動アシスト構成を有するものがある。このレンズ駆動アシスト構成によればレンズをベース部材の駆動量（ベース駆動量）とベース部材に対するレンズの駆動量（モータ駆動量）との合計駆動量だけ駆動することができる。

また、特許文献１には、変倍レンズの移動に伴うピント変動を補正するために、電子カムデータを用いてモータを制御しフォーカスレンズを移動させる技術が開示されている。電子カムデータは、被写体距離ごとに変倍レンズの位置（ズーム位置）に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズの位置（フォーカス合焦位置）を示すデータである。

特開２０１４－１６５１３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電子カムデータのように、一般的にはズーム位置が広角端であるときの無限遠距離に対するフォーカス合焦位置とズーム位置が望遠端であるときの至近距離に対するフォーカス合焦位置との差は大きい。このような電子カムデータに従ってフォーカスレンズを上述したレンズ駆動アシスト構成により駆動する場合は、広角端と望遠端間のベース駆動量（カムリフト）は被写体距離に関係なく一定であるので、フォーカスレンズのモータ駆動量を大きくする必要がある。この結果、レンズ装置が大型化する。

本発明は、レンズの駆動を安定して制御可能なレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明のレンズ装置は、ズーミングにおいて光軸方向に移動する第１レンズユニットと、ズーミングおよびフォーカシングにおいて光軸方向に移動する第２レンズユニットと、前記第２レンズユニットを保持する第２レンズ鏡筒と、前記第２レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能に保持するガイドバーを保持し、かつ前記第１レンズユニットを保持する第１レンズ鏡筒と、フォーカシングにおいて前記第２レンズ鏡筒を光軸方向に駆動させる駆動手段と、前記第２レンズ鏡筒と前記駆動手段を連結する連結部材と、前記連結部材を前記駆動手段に付勢し、前記ガイドバーに対して前記第２レンズ鏡筒を付勢する第１付勢部材と、前記駆動手段を保持し、前記駆動手段を前記第１レンズ鏡筒に対して光軸方向に移動させる移動ベースと、前記移動ベースを前記第１レンズ鏡筒に対して光軸直交方向に支持する第１支持部、第２支持部および第３支持部を通る平面に直交する方向に前記移動ベースを付勢する第２付勢部材とを備え、前記第１支持部、前記第２支持部および前記第３支持部を通る平面に直交する方向から見た際に前記第１支持部と前記第２支持部をつないだ線と交差するように前記連結部材が移動し、前記第２付勢部材の付勢力による前記第１支持部と前記第２支持部をつないだ軸周りのモーメントが、前記第１付勢部材の付勢力による前記第１支持部と前記第２支持部をつないだ軸周りのモーメントよりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、レンズの駆動を安定して制御可能なレンズ装置を提供することができる。

実施例の交換レンズの広角端での構成を示す断面図実施例の交換レンズの望遠端での構成を示す断面図実施例の後群ユニットの斜視図実施例の交換レンズにおける後群ユニットの分解斜視図実施例の交換レンズにおける後群ユニットの分解斜視図実施例の後群ユニットの広角端での構成を示す断面図実施例の後群ユニットの望遠端での構成を示す断面図実施例における第６レンズ合焦位置を示す図実施例における７群ユニット基準の第６レンズ合焦位置を示す図実施例における後群ユニットと７群ユニットの位置とこれらの差分を示す図実施例の後群ユニットとモータ移動ベースを示す図実施例におけるフォーカスアシスト構成の力の作用位置関係を示す図本発明におけるレンズ装置および撮像装置の斜視図

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１および図２は、本発明の実施例であるレンズ装置としての交換レンズ１の構成を示している。図１は広角端にある交換レンズ１を光軸に平行に切断したときの断面を示し、図２は望遠端にある交換レンズ１を光軸に平行に切断したときの断面を示している。図４は後群ユニットの斜視図を示している。図４および図５は本発明の実施例の交換レンズにおける後群ユニットの分解斜視図を示している。

（交換レンズの構成）
交換レンズ１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備えた不図示の撮像装置としてのカメラ本体に着脱可能に装着される。交換レンズ１は、被写体側（前側）から順に配置された第１レンズ群Ｌ１～第７レンズ群Ｌ７により構成される撮像光学系を有する。撮像光学系は、不図示の被写体からの光を結像させてカメラ本体内の撮像素子上に被写体像を形成する。第４レンズ群Ｌ４としてのフローティングレンズ群と第６レンズ群Ｌ６としてのフォーカスレンズ群とが光軸方向に移動することでフォーカシング（焦点調節）が行われる。また、第１レンズ群Ｌ１～第７レンズ群Ｌ７が光軸方向に移動することでズーミング（変倍）が行われる。なお、本実施例では交換レンズについて説明するが、レンズ装置はレンズ一体型の撮像装置であってよい。

１群ユニット１０は第１レンズ群Ｌ１、１群鏡筒１１、１群筒１０６およびフィルター枠１０７により構成される。１群鏡筒１１は第１レンズ群Ｌ１を保持している。１群鏡筒１１は１群筒１０６に固定されている。フィルター枠１０７は１群筒１０６に固定されている。１群ユニット１０は１群筒１０６に設置された不図示のコロがカム環１０５に設けられたカム溝および案内筒１０４に設けられた直進溝に係合されており、カム環１０５の光軸周りの回転に伴い光軸方向に移動する。

２群鏡筒２１は第２レンズ群Ｌ２を保持している。２群鏡筒２１は防振ユニット２０の一部を構成している。防振ユニット２０は、２群鏡筒２１を光軸に直交する方向に移動可能に保持しており、マグネットとコイルにより構成されるアクチュエータによって第２レンズ群Ｌ２を駆動することで像振れを補正する像振れ補正装置である。防振ユニット２０は防振ユニット２０に設置された不図示のコロを介して案内筒１０４に固定されている。

３群ユニット３０は第３レンズ群Ｌ３、３群鏡筒３１および絞りユニット３４により構成される。３群鏡筒３１は第３レンズ群Ｌ３を保持している。絞りユニット３４は光量調節を行う絞りユニットであって、３群鏡筒３１に固定されている。３群ユニット３０は後群ベース８１に対して３群コロ３２を介して固定されている。３群コロ３２は３群鏡筒３１に対して３群コロ止めビス３３により固定されている。

４群ユニット４０は第４レンズ群Ｌ４、４群鏡筒４１、ラック４２およびラックバネ４３により構成される。４群鏡筒４１は第４レンズ群Ｌ４を保持している。４群ユニット４０は後群ベース８１とガイドバーカバー９３により挟持されたガイドバー９２によって直進案内される。後群ベース８１（第１レンズ鏡筒）がズーミングに際して光軸方向に移動することで、第４レンズ群Ｌ４は光軸方向に移動する。また、後群ベース８１に対して第４レンズ駆動モータユニット９６によって光軸方向に駆動されることで移動する。ラック４２はラックバネ４３によって第４レンズ駆動モータユニット９６と嵌合するように光軸直交方向に付勢されている。また、ラックバネ４３によりラック４２は４群鏡筒４１に対して光軸方向に付勢されている。ラックバネ４３の光軸直交方向の付勢力によりガイドバー９２に対して４群鏡筒４１は付勢されている。また、４群鏡筒４１は光軸方向の位置を検出するための不図示のスケールを備えている。また、スケールに対向する不図示の第４レンズ位置検出用光学センサが、後群ベース８１にフレキシブルプリント基板を介して固定されている。スケールと光学センサにより後群ベース８１に対する４群鏡筒４１の相対位置を検出している。

５群ユニット５０は第５レンズ群Ｌ５、５群鏡筒５１により構成される。５群鏡筒５１は第５レンズ群Ｌ５を保持している。５群ユニット５０は後群ベース８１に対して５群コロ５２を介して固定されている。５群コロ５２は５群コロ止めビス５３により固定されている。

６群ユニット６０は第６レンズ群Ｌ６、６群鏡筒６１、ラック６２（連結部材）およびラックバネ６３（第１付勢部材）により構成される。６群鏡筒６１（第２レンズ鏡筒）は第６レンズ群Ｌ６（第２レンズユニット）を保持している。６群鏡筒６１は後群ベース８１とガイドバーカバー９３により挟持されたガイドバー９２によって直進案内される。後群ベース８１がズーミングに際して光軸方向に移動することで第６レンズ群Ｌ６は光軸方向に移動する。また、後群ベース８１に対して第６レンズ駆動モータユニット９５（駆動手段）によって光軸方向に駆動されることで移動する。ラック６２はラックバネ６３によって第６レンズ駆動モータユニット９５と嵌合するように光軸直交方向に付勢されている。また、ラックバネ６３によりラック６２は６群鏡筒６１に対して光軸方向に付勢されている。また、６群鏡筒６１は光軸方向の位置を検出するための不図示のスケールを備えている。また、スケールに対向する不図示の第６レンズ位置検出用光学センサが、後群ベース８１にフレキシブルプリント基板を介して固定されている。スケールと光学センサにより後群ベース８１に対する６群鏡筒６１の相対位置を検出している。

後群ユニット８０は上述したように３群ユニット３０、４群ユニット４０、５群ユニット５０および６群ユニット６０を保持している。第４レンズ駆動モータユニット９６はモータユニット止めビス９１により後群ユニット８０に固定されている。第６レンズ駆動モータユニット９５はモータ移動ベース８５に対してモータユニット止めビス８７により固定されている。モータ移動ベース付勢部材８４（第２付勢部材）は後群ベース８１とモータ移動ベース８５の間に配置され、移動ベース８５とともに後群ベース８１とモータ移動ベース浮き止めビス８６により挟持されている。後群ベース８１に後群コロ８２が後群コロ止めビス８３により固定されている。後群ユニット８０は後群コロ８２がカム環１０５に設けられたカム溝および案内筒１０４に設けられた直進溝に係合されており、カム環１０５の光軸周りの回転に伴い光軸方向に一体的に移動する。

モータ移動ベース８５は７群連結ビス８８が固定されている。また、モータ移動ベース付勢部材８９がモータ移動ベース付勢部材止めビス９０により固定されている。モータ移動ベース８５は、後群ベース８１に設けられた直進溝８１２および直進溝８１３に係合する不図示の突起形状を備える。直進溝８１２および直進溝８１３に案内されモータ移動ベース８５は後群ユニット８０に対して光軸方向に移動可能である。

７群ユニット７０は、第７レンズ群Ｌ７および７群鏡筒７１により構成される。７群鏡筒７１（第３レンズ鏡筒）は第７レンズ群Ｌ７（第３レンズユニット）を保持している。７群鏡筒７１に７群コロ７２が７群コロ止めビス７３により固定されている。７群ユニット７０は７群コロ７２がカム環１０５に設けられたカム溝および案内筒１０４に設けられた直進溝に係合されており、カム環１０５の光軸周りの回転に伴い光軸方向に一体的に移動する。また、モータ移動ベース８５に固定されている７群連結ビス８８は７群鏡筒７１に設けられた長穴７１０に嵌合している。７群連結ビス８８が長穴７１０に嵌合していることでモータ移動ベース８５および第６レンズ駆動モータユニット９５は７群ユニット７０と一体的に光軸方向に移動する。

第４レンズ駆動モータユニット９６と第６レンズ駆動モータユニット９５として圧電素子を用いた振動型リニアモータを用いている。振動型リニアモータは、モータ固定子と圧電素子により振動が励起されてモータ固定子に対して光軸方向に移動するモータ可動子と、前記モータ可動子とともに光軸方向に移動するモータ出力部により構成されている。このように、本実施例のモータユニットはアクチュエータを用いてレンズ等の光学素子を駆動させることができる。

レンズマウント１０１は、カメラ本体に着脱可能に装着するためのバヨネット部を有し、固定筒１０２に対して固定されている。外装筒１０３は、固定筒１０２に固定されている。外装筒１０３には、不図示のズーム指標や操作スイッチが取り付けられている。

案内筒１０４は光軸方向に延びる複数の直進溝が設けられている。案内筒１０４の外周に回転可能にカム環１０５が嵌合している。固定筒１０２は案内筒１０４を固定する。プリント基板１０８は交換レンズ１の駆動用ＩＣ、マイコン等が配置されており、固定筒１０２に固定されている。マニュアルフォーカスリング１０９はフロントリング１１０と固定筒１０２に狭持され、固定筒１０２を軸とし回転可能に支持されている。マニュアルフォーカスリング１０９を回転させると、その回転を不図示のセンサが検出し回転量に応じて合焦制御する。マウントリング１１２はレンズマウント１０１により固定筒１０２に狭持されることで固定されている。マウントリング１１２の内周にはマウントゴム１１３がレンズマウント１０１との間で狭持されている。裏蓋１１４はレンズマウント１０１に固定されている。接点ブロック１１５（接点部）はプリント基板１０８と不図示の配線（フレキシブルプリント基板など）によって電気的に接続されレンズマウント１０１に固定されている。

カメラ本体に交換レンズ１が固定されると、各レンズの動作を制御するプリント基板１０８は接点ブロック１１５を介してカメラ本体と通信可能となる。被写体からの光を交換レンズ１はカメラ本体内の撮像素子上に結像させ、その光を電気信号に変換することで記録画像を作成する。

ズームリング１１１は固定筒１０２と外装筒１０３により狭持され、固定筒１０２を軸とし回転可能に支持されている。ズームリング１１１は不図示のキーを介してカム環１０５に連結されている。ズームリング１１１を回転操作することでカム環１０５が回転し、前述したような各鏡筒が光軸方向に移動する。各鏡筒の間隔が変化することで広角から望遠までの焦点距離での撮影が可能となる。ズームリング１１１の回転操作量は不図示のセンサによって検出され、その信号をプリント基板１０８のＩＣで判断することで各焦点距離に応じたフォーカス、像振れ補正、絞り駆動の制御を行う。プリント基板１０８のＩＣは、ズーミングが行われる際に変動するピント位置と諸収差量が一定値以下に保たれるように第４レンズ群Ｌ４および第６レンズ群Ｌ６の移動を制御する。

（フォーカス群の駆動制御）
次に、フォーカス群である第６レンズ群Ｌ６のズーミング時における駆動制御とこれに用いられるデータについて説明する。以下、第６レンズ群Ｌ６およびこれを駆動する第６レンズ駆動モータユニット９５について説明するが、第４レンズ群Ｌ４およびこれを駆動する第４レンズ駆動モータユニット９６についても同様である。

図６は、後群ユニット８０および７群ユニット７０が広角端の状態での断面図を示している。図７は、後群ユニット８０および７群ユニット７０が望遠端の状態での断面図を示している。図６（ａ）および図７（ａ）はそれぞれ無限遠距離にピントが合う状態を示す。図６（ｂ）および図７（ｂ）はそれぞれ最至近距離にピントが合う状態を示す。図６および図７のいずれも光軸に平行に切断したときの断面を示している。

図８は、焦点距離（ズーム位置）に対する第６レンズ群Ｌ６の合焦位置（以下、第６レンズ合焦位置という）を示している。不図示の第６レンズ位置検出用光学センサは後群ベース８１に固定されてズーミング時に後群ユニット８０とともにレンズマウント１０１に対して光軸方向に移動する。このため図８は、レンズマウント１０１に対する第６レンズ合焦位置ではなく、第６レンズ位置検出用光学センサによって検出される（位置センサ基準または後群ユニット基準の）第６レンズ合焦位置を示す。

図８において、横軸は焦点距離（ズーム位置）であり、広角端から望遠端までを連続的に示している。縦軸は広角側の無限遠距離にピントが合う合焦位置を基準位置（０）とした第６レンズ合焦位置を示し、撮像面側を正、被写体側を負としている。また、実線は無限遠距離にピントが合う第６レンズ合焦位置を、破線は最至近距離にピントが合う第６レンズ合焦位置を示している。第６レンズ合焦位置の軌跡は不図示の第６レンズ位置検出用光学センサで検出される位置情報に等しく、第６レンズ駆動モータユニット９５のフィードバック制御に用いられる位置情報である。

図９は、図８と同様にズーム位置に対する第６レンズ合焦位置を示している。ただし、図９では７群ユニット７０基準の第６レンズ合焦位置を示している。７群ユニット７０と後群ベース８１および第６レンズ駆動モータユニット９５は一体的に光軸方向に移動する。したがって、図９は後群ベース８１あるいは第６レンズ駆動モータユニット９５基準の第６レンズ合焦位置でもある。図９における横軸、縦軸、正、負、実線、破線の意味は図８と同じである。

図１０は、ズーム位置に対する後群ユニット８０の位置（一点鎖線）と７群ユニット７０の位置（点線）を示している。また、後群ユニット８０と７群ユニット７０の位置の差分を実線で示している。横軸はズーム位置であり、広角端から望遠端までを連続的に示している。縦軸は広角端において無限遠距離にピントが合う位置を基準位置（０）としたときの後群ユニット８０と７群ユニット７０の位置を示している。

図１０の実線で示す後群ユニット８０と７群ユニット７０の位置の差分は、ズーミング中に第６レンズ駆動モータユニット９５を駆動していないときに不図示の第６レンズ位置検出用光学センサで検出される６群ユニットの位置の変化量を示している。このように７群ユニット７０により第６レンズ駆動モータユニット９５（あるいは第６レンズ群Ｌ６）の移動を補助する構成をフォーカスアシストと定義する。図１０の実線は言い換えると後群ユニット８０に対する７群ユニット７０によるフォーカスアシスト量である。また、図８に示した後群ユニット８０基準の第６レンズ合焦位置から図１０に示したフォーカスアシスト量を差し引いたものが図９に相当する。図９に示した第６レンズ駆動モータユニット９５基準の第６レンズ合焦位置を示す電子カムデータ（すなわちフォーカスアシスト量に基づいて得られるデータ）をプリント基板１０８のレンズ制御部に記憶しておく。レンズ制御部は、ズーミング時にその記憶された電子カムデータを用いて第６レンズ駆動モータユニット９５の駆動を制御する。

（フォーカスアシストによるメリット）
図８に示す範囲Ａは、第６レンズ群Ｌ６の移動に必要な範囲を示している。図９に示す範囲Ｂは、第６レンズ駆動モータユニット９５が第６レンズ群Ｌ６を駆動するために必要な範囲を示している。フォーカスアシストにより範囲Ａ＞範囲Ｂの関係となりモータ駆動量を小さくすることができる。その結果、第６レンズ駆動モータユニット９５を光軸方向に短くすることができ交換レンズ１の小型化に寄与する。言い換えるとモータ駆動量を抑えつつ第６のレンズ群Ｌ６の移動可能範囲を大きく確保することができる。

また、図９に示すズーム範囲Ｃおよび位置変化量Ｅによる傾き（すなわち位置変化量Ｅ／ズーム範囲Ｃ）は、図８に示すズーム範囲Ｃおよび位置変化量Ｄによる傾き（すなわち位置変化量Ｄ／ズーム範囲Ｃ）より小さい。その結果、第６レンズ駆動モータユニット９５の駆動速度を抑えることができる。すなわち第６レンズ群Ｌ６の駆動速度を抑えることに等しくズーミング時のピント追従性を向上させることができる。

（フォーカスアシスト構成の力の作用関係）
次に実施例のフォーカスアシスト構成に関係する力の作用関係について説明する。

図１１は後群ユニットとモータ移動ベースを示した図である。図１１はフォーカスアシスト構成の各箇所の位置関係を示している。図１１（ａ）は後群ユニット８０を上面から見た図である。図１１（ｂ）は後群ユニット８０および７群ユニット７０を上面から見た図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）のいずれも説明に不要な部品は省略した図を示している。

図１２はフォーカスアシスト構成の力の作用位置関係を示した概略図である。図１２（ａ）はモータ移動ベース付勢部材８４による付勢力が無いとき、図１２（ｂ）はモータ移動ベース付勢部材８４による付勢力が有るときを示している。

上述したようにモータ移動ベース付勢部材８４はモータ移動ベース８５とともに後群ベース８１とモータ移動ベース浮き止めビス８６により挟持されている。図１１（ａ）中に示すようにモータ移動ベース付勢部材８４はＬ点およびＫ点においてモータ移動ベース８５を付勢するための付勢部８４０および付勢部８４１を備えている。

また、図４および図５に示すようにモータ移動ベース８５は浮き防止部８５０、浮き防止部８５１および浮き防止部８５２を備えている。浮き防止部８５０は後群ベース８１に固定されているモータ移動ベース浮き止めビス８６に対してラックバネ６３およびモータ移動ベース付勢部材８４からの付勢力を受けて当接している。また、浮き防止部８５１および浮き防止部８５２は引っ掛け形状となっており、後群ベース８１に設けられ浮き防止穴８１０および浮き防止穴８１１にそれぞれ挿入されている。このように、モータ移動ベース８５に形成された浮き防止部が後群ベース８１に形成された開口部としての浮き防止穴に挿入されることで、モータ移動ベース８５が後群ベース８１に支持される。その上で浮き防止部８５１および浮き防止部８５２は、浮き防止穴８１０および浮き防止穴８１１にラックバネ６３およびモータ移動ベース付勢部材８４からの付勢力により当接している。これらの浮き防止部は後群ベース８１に対してモータ移動ベース８５を径方向に支持する支持部として機能する。すなわち第６レンズ駆動モータユニット９５を保持しているモータ移動ベース８５は浮き防止部８５０（第１支持部）、浮き防止部８５１（第３支持部）および浮き防止部８５２（第２支持部）の３箇所により決まる平面に沿って保持されている。

ここで、浮き防止部８５０の位置を点Ｈ、浮き防止部８５１の位置を点Ｆ、浮き防止部８５２の位置を点Ｇと定義する。また、第６レンズ駆動モータユニット９５がラックバネ６３からの付勢力を受ける位置（ラック６２と第６レンズ駆動モータユニット９５が係合する位置）として無限距離合焦時の位置を点Ｉ、最至近距離合焦時の位置を点Ｊと定義する。

図１１（ｂ）および図１２（ａ）に示すように本実施例では点Ｇと点Ｈを結んだＧ－Ｈ軸に対してモータ移動ベース８５がラックバネ６３から受ける付勢力Ｐが点Ｉから点Ｊ間を横断するように移動する。このように、第１支持部、第２支持部および第３支持部を通る平面に直交する方向から見た際に、第１支持部と第２支持部をつないだ線を交差するように連結部材であるラック６２が移動する。この時、Ｇ－Ｈ軸周りのモーメントを考えた際に付勢力Ｐが点Ｉから点Ｊ間を移動する際にＧ－Ｈ軸を跨ぐ前後でモーメントの正負が反転する。つまりＧ－Ｈ軸付近ではＧ－Ｈ軸周りのモーメントが小さいためモータ移動ベース８５に対する付勢が不安定となる。

その結果、モータ移動ベース８５に保持されている第６レンズ駆動モータユニット９５をフィードバック制御により駆動した際に第６レンズ位置検出用光学センサにより検出される位置が安定せずに発振を引き起こす恐れがある。発振が発生してしまった場合は第６レンズ群Ｌ６の位置精度を確保することが難しくなる。また、ユーザの耳に発振時の音が届いてしまい品位としても好ましくない。Ｆ－Ｈ軸、Ｆ－Ｇ軸およびＧ－Ｈ軸のいずれにおいても軸回りのモーメントを常に同一方向に保つことが発振を抑制することに有効である。

図１２（ａ）に示すようにモータ移動ベース付勢部材８４からの付勢力が無い場合には点Ｆ、点Ｇ、点Ｈをつないで形成される三角形の内側に点Ｉから点Ｊの軌跡を配置する必要がある。その場合、点Ｆ、点Ｇ、点Ｈをつないで形成される三角形を大きくする必要があり交換レンズ１の全長および外径の大型化につながる。あるいは点Ｆ、点Ｇ、点Ｈをつないで形成される三角形の外側に点Ｉから点Ｊの軌跡を配置する必要がある。その場合は光軸方向に大きくなり交換レンズ１の全長の大型化につながる。

本実施例では図１１および図１２（ｂ）に示すようにモータ移動ベース付勢部材８４による付勢力Ｑが点Ｋに作用する。Ｇ－Ｈ軸回りのモーメントで考えた際に点Ｉに付勢力Ｐが作用した際のモーメントよりも点Ｋに付勢力Ｑが作用することによるモーメントが大きくなるように点Ｋの位置および付勢力Ｑの大きさが決められている。点Ｇと点Ｈを結んだ線に対する、点Ｋの距離は点Ｉ及び点Ｊの距離よりも長い。したがって、Ｇ－Ｈ軸回りのモーメントが常に同じ方向となりモータ移動ベース８５に対する付勢が安定した状態となる。点Ｆ、点Ｇ、点Ｈをつないで形成される三角形と点Ｉから点Ｊの軌跡を重ねて配置することが可能となり交換レンズ１の全長および外径の小型化が可能になる。また、モータ移動ベース８５に保持されている第６レンズ駆動モータユニット９５をフィードバック制御により駆動した際にも発振を低減することができる。

上述のようにモータ移動ベース８５は後群ベース８１に対して直進溝８１２および直進溝８１３に案内され光軸方向に移動可能である。モータ移動ベース付勢部材８４はモータ移動ベース８５を直進溝８１２および直進溝８１３に対しても付勢している。直進溝８１２および直進溝８１３への付勢は溝方向と直交した方向への力の作用が必要である。直進溝８１２および直進溝８１３への付勢の観点だけでは光軸方向位置で直進溝８１２および直進溝８１３の中間位置に付勢力を作用させることが好ましい。しかしながら、直進溝８１２および直進溝８１３の中間位置は６群鏡筒６１の移動範囲やモータ移動ベース浮き止めビス８６を配置する必要がある。

そこで本実施例ではモータ移動ベース付勢部材８４は点Ｌおよび点Ｋにおいて直進溝８１２および直進溝８１３の溝方向と直交した方向に付勢している。点Ｌでは、モータ移動ベース８５を、後群ベース８１に対して点Ｆ、点Ｇおよび点Ｈを通る平面に沿った方向に付勢している。また、点Ｌでは、直進溝８１２および直進溝８１３の溝方向と直交した方向に付勢している。点Ｋでは、直進溝８１２および直進溝８１３の溝方向と直交した方向への付勢と点Ｆ、点Ｇおよび点Ｈを通る平面に略直交した方向への付勢（付勢力Ｑ）を行っている。点Ｋに発生させている付勢力の方向はそれらの力の合成した方向である。このような構成とすることで部品点数を増やすことが無くモータ移動ベース８５を安定して付勢することが可能となる。その結果、交換レンズ１の全長および外径の小型化に寄与する。

また、本実施例では７群連結ビス８８が長穴７１０に嵌合していることでモータ移動ベース８５および第６レンズ駆動モータユニット９５は７群ユニット７０と一体的に光軸方向に移動する。７群連結ビス８８の円筒形状の頭部が長穴７１０と線接触で嵌合している。長穴７１０と固定部材である７群連結ビス８８が線接触する個所は、光軸方向から見たときに駆動手段である第６レンズ駆動モータユニット９５と少なくとも一部が重なっている。したがって、ズーミング時に７群ユニット７０の移動によりモータ移動ベース８５に伝達される力は光軸方向のみに限定することが可能である。モータ移動ベース８５は後群ベース８１に対して光軸方向のみに移動可能である。その他の方向への移動はラックバネ６３およびモータ移動ベース付勢部材８４により安定的に付勢されることが必要である。

ズーミング時に７群ユニット７０の移動によりモータ移動ベース８５に光軸方向以外の力が伝達された場合には、その力よりも大きな力をラックバネ６３やモータ移動ベース付勢部材８４の付勢力として発生させる必要があり、それぞれが大型化し得る。その結果、交換レンズ１の大型化につながる可能性がある。また、モータ移動ベース８５と７群ユニット７０の連結を、例えばバヨネットのような構成とする場合は連結時に７群ユニット７０が後群ユニット８０に干渉しないように互いに避けた形状とする必要があり交換レンズ１の大型化につながる可能性がある。

したがって、本実施例の７群連結ビス８８が長穴７１０に嵌合していることでモータ移動ベース８５および第６レンズ駆動モータユニット９５は７群ユニット７０と一体的に光軸方向に移動する構成とするのが好ましい。

図１１（ｂ）に示すように直進溝８１２の位置を点Ｍ、直進溝８１３の位置を点Ｎとしている。本実施例では、７群連結ビス８８から点Ｍおよび点Ｎまでの直進溝の溝方向と直交した方向の距離が短い。また、７群連結ビス８８から点Ｆ、点Ｇおよび点Ｈを通る平面までの距離が短い。言い換えると像面側から見た際に、７群連結ビス８８がモータ移動ベース８５あるいは第６レンズ駆動モータユニット９５と一部が重なる状態である。これによりズーミング時に７群ユニット７０の移動によりモータ移動ベース８５に伝達される光軸方向の力のモータ移動ベース８５を安定保持させる付勢力への影響を低減することができる。

図１３は、本発明の実施例に係る交換レンズ１を備える撮像装置１０００を示す模式図である。撮像装置１０００はレンズ装置である交換レンズ１と、交換レンズ１がマウントで着脱可能に取り付けられるカメラボディ２００とを備える。交換レンズ１は、制御部、レンズ駆動指示手段、カメラボディ２００と通信可能な接点部を有している。カメラボディ２００は、制御部、撮像素子、交換レンズ１と通信可能な接点部を有している。なお、本発明の撮像装置１０００は、撮像システムに限定されず、レンズ交換可能なカメラ、レンズ一体型のカメラなどを含む。カメラは、デジタルスチルカメラおよびビデオカメラなどの撮像装置を含む。

交換レンズ１は、物体（被写体）の光学像を形成する撮影光学系を収納する。物体からの撮影光束は撮影光学系を通り、撮像素子の受光面（撮像面）上に結像する。撮像素子は、撮影光学系が形成した物体の光学像を光電変換する。

本発明によれば、レンズのモータ駆動量の増加を抑えつつ、レンズの駆動可能量を大きく確保し制御的に安定した小型なレンズ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。

１交換レンズ
３０３群ユニット
４０４群ユニット
５０５群ユニット
６０６群ユニット
６２ラック
６３ラックバネ
７０７群ユニット
８０後群ユニット
８１後群ベース
８４モータ移動ベース付勢部材
８５モータ移動ベース
８６モータ移動ベース浮き止めビス
８８７群連結ビス
９５第６レンズ駆動モータユニット

Claims

ズーミングにおいて光軸方向に移動する第１レンズユニットと、
ズーミングおよびフォーカシングにおいて光軸方向に移動する第２レンズユニットと、
前記第２レンズユニットを保持する第２レンズ鏡筒と、
前記第２レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能に保持するガイドバーを保持し、かつ前記第１レンズユニットを保持する第１レンズ鏡筒と、
フォーカシングにおいて前記第２レンズ鏡筒を光軸方向に駆動させる駆動手段と、
前記第２レンズ鏡筒と前記駆動手段を連結する連結部材と、
前記連結部材を前記駆動手段に付勢し、前記ガイドバーに対して前記第２レンズ鏡筒を付勢する第１付勢部材と、
前記駆動手段を保持し、前記駆動手段を前記第１レンズ鏡筒に対して光軸方向に移動させる移動ベースと、
前記移動ベースを前記第１レンズ鏡筒に対して光軸直交方向に支持する第１支持部、第２支持部および第３支持部を通る平面に直交する方向に前記移動ベースを付勢する第２付勢部材とを備え、
前記第１支持部、前記第２支持部および前記第３支持部を通る平面に直交する方向から見た際に前記第１支持部と前記第２支持部をつないだ線と交差するように前記連結部材が移動し、
前記第２付勢部材の付勢力による前記第１支持部と前記第２支持部をつないだ軸周りのモーメントが、前記第１付勢部材の付勢力による前記第１支持部と前記第２支持部をつないだ軸周りのモーメントよりも大きいことを特徴とするレンズ装置。
前記第２付勢部材は、前記第１レンズ鏡筒に対して前記移動ベースを前記第１支持部、前記第２支持部および前記第３支持部を通る平面に沿った方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記第１レンズ鏡筒は光軸方向に沿って直進溝が設けられ、前記移動ベースは前記直進溝に沿って移動し、前記第２付勢部材は前記移動ベースを前記直進溝に対して光軸に直交した方向に付勢することを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
前記第２付勢部材は前記前記第１レンズ鏡筒と前記移動ベースとの間に配置され、光軸直交方向に付勢することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
ズーミングにおいて光軸方向に移動する第３レンズユニットと、
前記第３レンズユニットを保持し、前記移動ベースと一体となって光軸方向に移動する第３レンズ鏡筒とを備え、
前記移動ベースまたは前記第３レンズ鏡筒の一方に光軸に沿った方向の幅よりも周方向の幅が大きい長穴が形成され、
前記長穴と接触することで前記移動ベースに対して前記第３レンズ鏡筒を固定する固定部材を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記長穴と前記固定部材が接触する箇所は光軸方向から見たときに前記駆動手段と少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
前記第２支持部および前記第３支持部は、前記移動ベースに形成され、前記第１レンズ鏡筒に形成された開口部に挿入されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記第１支持部は、前記移動ベースと前記第１レンズ鏡筒を固定するビスであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
レンズマウントを有する固定筒とを備え、
ズーミングにおいて前記第１レンズ鏡筒は前記固定筒に対して光軸方向に移動することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のレンズ装置。
請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ装置と、
該レンズ装置からの光を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ装置と、
該レンズ装置が着脱可能な撮像装置とを備えることを特徴とする撮像システム。