JP2005292466A - 光学素子保持機構、レンズユニット及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】倒れ・偏芯、間隔等の調整を、コンパクトで、より効率的に精度良く行うことが可能となる光学素子保持機構、レンズユニット及び光学機器を提供する。
【解決手段】 光軸上の異なる位置ａ〜ｃを中心とした複数の球面をそれぞれ含む複数の球面受部３０ａ〜３０ｃが配置された調整部材５と、前記複数の球面受部のそれぞれに当接可能な球面部が配置され、光学素子を保持する保持部材１と、を備え、前記複数の球面受部のうちのいずれかの球面受部に前記球面部を当接させて、前記光学素子の前記光軸方向位置を調整するとともに、前記いずれかの球面受部に対して前記球面部を当接させながら摺動して、前記光学素子の倒れ調整および偏芯調整を行うように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学素子保持機構、レンズユニット及び光学機器に関し、複数の光学素子からなる撮影光学系において、光学素子の保持精度を向上させ、高性能な画質を得ることのできる光学素子保持機構に関する。

従来より、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器に用いられているズームレンズにおいては、近年の画質向上のニーズに伴い、ズームレンズを構成する各レンズの保持精度を向上する必要がある。ここで保持精度とは、レンズの倒れや偏芯、空気間隔等についての調整精度を指している。

このような保持精度の向上のため、特許文献１においては、デジタルカメラ用レンズの第１群レンズの光軸方向に前後する階段形状部を設け、それらのいずれの階段を選択するかによって、偏芯及び空気間隔調整（トラッキング調整）をするようにした機構が開示されている。

また、特許文献２には第１の光学素子保持部材に対して、第２の光学素子保持部材を光軸直交方向に位置調整して両者の偏芯調整をすると共に、第２の光学素子の第１の光学素子に対する倒れ調整を行う調整構造が開示されている。この調整構造においては、偏芯調整に際しては、第１の結合部材を不完全結合とした状態で、連結板と共に第２の光学素子保持部材を第１の光学素子保持部材に対して光軸直交方向に位置調整することによって両者の偏芯調整が行われ、また第２の結合部材により第２の光学素子保持部と連結板との結合度合いを変えることによって倒れ調整を行うように構成されている。
特開２００２−３５０７０２号公報 特開２００２−１９６２０４号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来例においては、偏芯及び空気間隔調整（トラッキング調整）をする構成については開示されているが、効率的に像面の倒れ状態を調整できる倒れ調整機構については、何ら開示されていない。
また、上記特許文献２の従来例のものは、偏芯及び倒れ調整に連結板、第１の結合部材、第２の結合部材等、多くの調整部材が必要となり、必ずしも満足のいくものではない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、倒れ・偏芯、間隔等の調整を、コンパクトで、より効率的に精度良く行うことが可能となる光学素子保持機構、レンズユニット及び光学機器を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した光学素子保持機構を提供するものである。
すなわち、本発明の光学素子保持機構は、光軸上の異なる位置を中心とした複数の球面をそれぞれ含む複数の球面受部が配置された調整部材と、前記複数の球面受部のそれぞれに当接可能な球面部が配置され、光学素子を保持する保持部材と、を備え、前記複数の球面受部のうちのいずれかの球面受部に前記球面部を当接させて、前記光学素子の前記光軸方向位置を調整するとともに、前記いずれかの球面受部に対して前記球面部を当接させながら摺動して、前記光学素子の倒れ調整および偏芯調整を行うように構成したものである。

本発明によれば、倒れ・偏芯、間隔等の調整を、コンパクトで、より効率的に精度良く行うことが可能となる光学素子保持機構、レンズユニット及び光学機器を実現することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１は、上記した本発明の構成を、光学素子の保持・調整機構に適用したものである。本実施例においては上記本発明の構成を適用するに際し、前記複数の球面受部を、前記光軸周りの異なる位置にそれぞれ配置し、前記調整部材に対して前記保持部材を前記光軸を中心に回転させて、前記球面部を所望の前記球面受部に当接させ、前記光学素子の前記光軸方向位置を調整するように構成することができる。また、前記球面受部に対して前記球面部を当接させながら、前記光軸上の所定の位置を中心とした球面内で摺動することで、それらを調整するように構成することができる。

つぎに、本実施例の光学素子の保持・調整機構の具体的構成を、図１〜図３を用いて説明する。ここで、図１は本実施例における光学素子の保持・調整機構を説明する図であり、（ａ）は１群レンズの調整機構における複数の球面受部によりトラッキングリングに形成され段差部を示す断面図、（ｂ）は１群レンズの調整機構の要部を示す断面図である。
また、図２は、本実施例の光学素子の保持・調整機構における倒れ調整と偏芯調整の合成調整の説明をする断面図である。
また、図３は本発明の実施例１における光学素子の保持・調整機構を適用したデジタルカメラ用沈胴レンズユニットの断面図である。

図１において、１は１群鏡筒であり、Ｌ１の第１のレンズ群を保持している。図３の沈胴レンズユニットにおける２の２群鏡筒、３の３群鏡筒、４の４群鏡筒の最も像側に位置している。
５はトラッキングリングであり、トラッキングリング５は光軸を中心とした球面により形成された球面受部３０を有している。ここで、球面受部３０は第１のレンズ群Ｌ１より物体側における光軸の異なる位置を中心とした複数の球面受部３０ａ〜３０ｃにより構成されている。つまり、それぞれの球面受部３０ａ〜３０ｃの半径Ｒａ〜Ｒｃは、図１に示されるようにその中心位置が光軸の異なる位置におけるａ〜ｃとなっている。したがって、トラッキングリング５には、これら球面受部３０ａ〜３０ｃによって、図１（ａ）に示されるように光軸方向に段差部が形成される。
ここで、中心位置ａ〜ｃの差はトラッキング調整（レンズの光軸方向の空気間隔調整）の分割に必要な精度を満足する量に設定され、例えば段差量０．１ｍｍ程度となるように設定される。

１群鏡筒側には、上記球面受部３０ａ〜３０ｃのいずれか一つと選択可能に当接できる光軸を中心とした図２に示す半径Ｒ１ａとする球面部１ａが形成されている。
この球面部１ａは、１群鏡筒をトラッキングリングに当接させる際に、光軸回りに適宜回転させて３０ａ〜３０ｃのいずれか一つの面を選択して当接できるように構成されている。
なお、これらの複数の球面受部３０ａ〜３０ｃにおける当接面の選択は、従来公知のトラッキング調整方法（たとえば望遠端で４群レンズを所定の位置に配置した状態でピントの合う面を選択するなどの方法）で決定すればよい。
これらの球面当接部で、トラッキングリング５に対して、１群鏡筒１を摺動させることで、図２に示すように偏芯と倒れを合体させて第１群レンズＬ１を移動させることが可能となる。

これを更に説明すると、１群鏡筒１はトラッキングリング５の球面受部３０ａ（図１に示す中心ａ）で当接し、この状態で球面当接部で摺動することにより、角度θだけ倒れるが、この際同時にｄだけ偏芯が発生する。
球面当接部の形状、配置場所は、光学系における第１レンズ群Ｌ１の倒れの敏感度、偏芯敏感度を考慮して、調整が最適に行え、所望の光学性能が得られるよう設定されている。例えば、Ｒの大きさを変化させれば、倒れ量に対する偏芯量の比率をコントロールすることが可能であり、またトラッキングリングの複数の球面受部３０ａ〜３０ｃにおける当接面の配置場所を変化させれば（例えば光軸からできる限り離して配置するなど）、同様のコントロールが可能である。
一般的に第１群レンズＬ１は本実施例のように，被写体側に回転中心を設定して、倒れ調整を行い、これに伴って偏芯量ｄが重畳されても、それによって変更可能な像面の倒れ状態は同方向である。このため倒れ調整に伴って偏芯が発生しても所望の結像状態（像面状態）を維持するには、本実施例のような簡単かつ小型な構造により像面の倒れを補正することが有効である。

つぎに、図３を用いて本実施例の上記光学素子の保持・調整機構を適用したデジタルカメラ用沈胴レンズユニットについて説明する。
図３において、Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３は第３レンズ群、Ｌ４は光軸方向に移動する事により合焦動作を行なう第４レンズ群である。
第１レンズ群Ｌ１は１群鏡筒１に、第２レンズ群Ｌ２は２群鏡筒２に、第３レンズ群Ｌ３は３群鏡筒３にそれぞれ保持されている。また、第４レンズ群Ｌ４は移動枠４に保持されている。３群鏡筒３及び４群鏡筒４は、不図示のガイドバーによって案内され光軸方向に移動可能に構成される。

４群鏡筒４はその一部にラック１８が光軸方向に固定されている。１６はステッピングモータ等のフォーカス駆動源あり、１７はその出力軸である。出力軸１７には送りネジが設けられ、ラック１８とかみ合うことで駆動源１６が駆動すると４群鏡筒４が移動する。
１３はＣＣＤホルダである。ＣＣＤホルダの一部はＣＣＤが収納される、収納部１４を有している。
１１は固定鏡筒不図示のビス等によりＣＣＤホルダ１３に締結されている。固定鏡筒１１の外周にはカム環８が回転自在に保持されている。

カム環８にはその外周に１群用のカム９、同じく１群の衝撃吸収溝１０、２群用のカム２２、３群用のカム１９が形成されており、２群鏡筒２は不図示のカムフォロワを介して２群カム２２に係合している。同じく３群鏡筒３はカム溝１９に系号している。５はトラッキングリングであり、７は１群筒である。１群筒７には同様に不図示のカムフォロワを有し、カム９に係合する。カム環８が回動すると１〜３群のレンズは、カムに従って光軸方向に駆動することになる。２１は１群筒７の内側に設けられた直進溝、２０は２群鏡筒に設けられた直進キーである。同様の直進キーと溝による構成は、固定鏡筒１１と１群筒７の間にも構成されている（不図示）。３群鏡筒３には絞りシャッターユニット１５が固定されている。

図４に、上記した本実施例におけるレンズユニットを用いた光学機器のブロック構成図を示す。図４において、レンズを通してＣＣＤ４１に結像した被写体の像はカメラ信号処理回路４２で所定の増幅やγ補正等の処理が施される。これらの所定の処理を受けた映像信号からＡＦゲート４３もしくはＡＥゲート４４を通過して所定の領域のコントラスト信号を取り出す。特にＡＦゲート４３を通過したコントラスト信号はＡＦ回路４５により高域成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。

ＣＰＵ４６ではＡＥゲート４４の信号レベルに応じて、露出が最適であるかどうかを判別し、最適でない場合には絞りシャッター駆動源５０を介して、最適な絞り値もしくはシャッター速度で、同駆動源を駆動する。
オートフォーカス動作では、ＡＦ回路４５にて生成された出力がピークを示すようにＣＰＵ４６がフォーカス駆動源であるＳＴＭ（ステッピングモータ）駆動回路５２を駆動制御する。

また、訂正露出を得る為に、ＣＰＵ４６は、ＡＥゲート４４を通過した信号出力の平均値を所定の値として、絞りエンコーダ４９の出力がこの所定の値となるように絞りシャッター駆動源５０を駆動制御して、開口径をコントロールする。４７はフォトインタラプタなどのエンコーダを用いたフォーカス原点センサーである。フォーカス原点センサー４７はフォーカスレンズ群の光軸方向の絶対位置を検出する為の絶対基準位置を検出する。
４８はフォトインタラプタなどのエンコーダを用いたズーム原点センサーである。ズーム原点センサー４８はズームレンズ群の光軸方向の絶対位置を検出する為の絶対基準位置を検出する。

本実施例では、フォーカス、ズームともにステッピングモータを用いており、フォーカス、ズームともに前述したような基準位置に鏡筒を配置してから、ステッピングモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法を用いるのが一般的である。但し、フォーカス、ズームの駆動源は、ＤＣモータやリニアモータなどを用いる場合は、ボリュームなどの絶対位置エンコーダを用いたり、その他の磁気式、光学式の位置検出装置を用いることも可能である。

［実施例２］
実施例２においては、実施例１では第１レンズ群Ｌ１より物体側に中心を持つ回転運動により調整を行うようにしたのに対して、第１レンズ群Ｌ１より像面側に回転中心を持つ回転運動により調整を行うように構成したものである。このような構成によっても、像面倒れを発生するのに適した倒れ方向、偏芯方向の合成を得ることが可能である。
実施例２においては、図５のように、１群筒７に設けられたフランジ部５０４と、トラッキングリング５０１の間で挟み込むように１群鏡筒５０２を配置する。調整時は１群鏡筒５０２は、フランジ部５０４との間に配置されたバネ部材５０３により、トラッキングリング５０１に付勢され、球面部５０５に当接されるようにしている。調整後においては、１群鏡筒５０２は接着やビス止めなど、光学性能が維持できる固定方法にて、１群鏡筒５０２を固定しても良い。
バネ部材５０３は本実施例においては、コイルタイプを用いた構造であるが、板バネやゴムなどを用いても構わないし、磁気的に付勢する方法（マグネットのＮＳ極反発を利用する方法など）でも良い。

以上に説明した本発明の各実施例によれば、光軸上を中心とした複数の球面受部を備えたトラッキングリングと、この球面受部に当接する部分を有する１群鏡筒側の球面部を構成し、これら当接部を摺動することによって、倒れ調整と偏芯調整の合成調整をすることが可能となり、これにより従来偏芯調整のみでは困難であった像面の倒れ調整をより簡単な構造で、しかも小型に実現することができる。

本発明の実施例１における光学素子の保持・調整機構を説明する図であり、（ａ）は１群レンズの調整機構における複数の球面受部によりトラッキングリングに形成され段差部を示す断面図、（ｂ）は１群レンズの調整機構の要部を示す断面図。 本発明の実施例１の光学素子の保持・調整機構における倒れ調整と偏芯調整の合成調整の説明をする断面図。 本発明の実施例１における光学素子の保持・調整機構を適用したデジタルカメラ用沈胴レンズユニットの断面図。 本発明の実施例１におけるレンズユニットを用いた光学機器のブロック構成図。 本発明の実施例２における光学素子の保持・調整機構を説明する断面図。

符号の説明

１：１群鏡筒
５：トラッキングリング
７：１群筒
３０：球面受部
３０ａ〜３０ｃ：光軸の異なる位置を中心とした複数の球面受部

Claims (6)

1. 光軸上の異なる位置を中心とした複数の球面をそれぞれ含む複数の球面受部が配置された調整部材と、
   前記複数の球面受部のそれぞれに当接可能な球面部が配置され、光学素子を保持する保持部材と、を備え、
   前記複数の球面受部のうちのいずれかの球面受部に前記球面部を当接させて、前記光学素子の前記光軸方向位置を調整するとともに、
   前記いずれかの球面受部に対して前記球面部を当接させながら摺動して、前記光学素子の倒れ調整および偏芯調整を行うことを特徴とする光学素子保持機構。
2. 前記複数の球面受部は、前記光軸周りの異なる位置にそれぞれ配置されており、
   前記調整部材に対して前記保持部材を前記光軸を中心に回転させて、前記球面部を所望の前記球面受部に当接させ、前記光学素子の前記光軸方向位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の光学素子保持機構。
3. 前記球面受部に対して前記球面部を当接させながら、前記光軸上の所定の位置を中心とした球面内で摺動することを特徴とする請求項１または２に記載の光学保持機構。
4. 前記調整部材に対して前記保持部材を付勢して、前記球面受部に前記球面部を当接させる付勢部材を、さらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子保持機構。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子保持機構によりレンズを保持する鏡筒を備えたことを特徴とするレンズユニット。
6. 請求項５のレンズユニットを有することを特徴とする光学機器。

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