JP2010020181A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を維持した状態で、従来よりもフレア・ゴースト等の原因となる不要な反射光の発生を防止することができるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】 少なくとも１つのレンズ群１１を有し、少なくとも１つのレンズ群１１を介して被写体像を撮像する撮像素子１５の前段に設けられるレンズ鏡筒１において、一端側から光が入射される筒状の鏡筒本体１０と、鏡筒本体１０の内壁１０ａに設けられ、入射された光のうち内壁１０ａに入射する光を撮像素子１５へ反射させない鋸刃状の遮光溝２０とを備え、鋸刃状の遮光溝２０は、その稜線部２１が少なくとも１つのレンズ群１１の光軸２に対し傾斜して設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビデオカメラや電子スチルカメラなどに用いられるレンズ鏡筒に関するものであり、特に、鏡筒内に入射する不要な光線が鏡筒内面を反射し、フレアやゴーストの画像劣化現象を低減することができるレンズ鏡筒に関する。

近年、ビデオカメラや電子スチルカメラは、被写体側から順に、正の屈折率を有する固定の第１群レンズと、光軸上を移動可能で変倍をする機能を備えた負の屈折率を有する第２群レンズと、正の屈折率を有する固定の第３群レンズと、光軸上を移動可能な変倍または被写体距離の変化に伴う像面変動を補正する機能を備えた正の屈折率を有する第４群レンズとから構成される４群構成のズームレンズが良く知られている。また、この４群構成のズームレンズは、略円筒状の筐体に組み込まれ、レンズ鏡筒として構成されている。

ところで、民生用のビデオカメラや電子スチルカメラは、ますます小型で、レンズがより多くの光を集光し、しかもズーム倍率の高倍率なものが求められている。そのため、このレンズ鏡筒においては、周辺光量を十分に確保するために、第１群レンズの有効径が大きく形成されている。しかし、第１群レンズの有効径を大きくすると、特に第２群レンズが広角側にあるときに、第１群レンズから不要な光が入射し、この不要な入射光が鏡筒内面で反射し、後段のレンズ群に本来は取り込まれてはいけない光まで取り込まれ、最終的には撮像素子に取り込まれてしまう。このように不要光が撮像素子に入射すると、画像劣化現象である、いわゆるフレア、ゴーストが発生してしまう。

レンズ鏡筒は、内壁がレンズ群から十分に離間されていると、レンズ群への内壁からの不要光の反射光が入射せず、フレア、ゴーストが発生しないが、小型化の妨げになっていた。

そこで、レンズ鏡筒におけるフレア、ゴーストの発生を抑制するために、フレア絞り機構を有するもの、鏡筒内面に遮光溝を設けたものが知られている。

図７に示す従来のレンズ鏡筒１００は、内面に遮光溝１０１が形成されている。具体的には、レンズ鏡筒１００は、一端部に第１群レンズ１０２を保持する鏡筒本体１０３と、
鏡筒本体１０３の他端部に第３群レンズ１０４を保持する第３群枠１０５とから構成されている。また、レンズ鏡筒１００は、第１群レンズ１０２と第３群レンズ１０４との間に第２群レンズ１０６と、第３群レンズ１０４の後段に第４群レンズ１０７が設けられており、この第２群レンズ１０６、第４群レンズ１０７とはそれぞれ独立して、光軸方向に移動可能に設けられている。

このレンズ鏡筒１００では、鏡筒本体１０３の内壁に、遮光溝１０１が形成され、不要光の後段への光の反射を防止している。

特開２００３−１７７２９３号公報

レンズ鏡筒１００の遮光溝１０１は、図８に示すように、入射側に傾斜された斜面１０１ａを有し、この斜面１０１ａに入射された不要光１１０については、入射側に反射をし、フレア、ゴーストが発生しない。

しかしながら、遮光溝１０１が形成された鏡筒本体１０３は、樹脂成形されていることから、遮光溝１０１の頂部１０１ｂが十分に先鋭に成形されていない。この頂部１０１ｂへ不要光が入射すると、後段に反射することになり、フレア、ゴーストの発生の原因となっていた。

そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、小型化を維持した状態で、従来よりもフレア・ゴースト等の原因となる不要な反射光の発生を防止することができるレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係るレンズ鏡筒は、少なくとも１つのレンズ群を有し、該少なくとも１つのレンズ群を介して被写体像を撮像する撮像素子の該被写体側に設けられるレンズ鏡筒において、一端側から光が入射される筒状の鏡筒本体と、上記鏡筒本体の内壁に設けられ、上記入射された光のうち該内壁に入射する光を上記撮像素子へ反射させない鋸刃状の遮光溝とを備え、上記鋸刃状の遮光溝は、その稜線部が上記少なくとも１つのレンズ群の光軸に対し傾斜して設けられることを特徴とする。

本発明では、レンズ鏡筒の内壁に形成される鋸刃状の遮光溝が、その稜線部がレンズ群の光軸に対し傾斜して設けられているので、小型化を維持した状態で、当該稜線部に入射した不要光についても、後段の撮像素子に向かって反射せず、フレア、ゴーストの発生を低減することができる。

以下、本発明を適用したレンズ鏡筒について、図面を参照して詳細に説明をする。本発明を適用したレンズ鏡筒１は、ビデオカメラや電子スチルカメラなどに用いられ、焦点を可変とすることができる、いわゆるズーム機能を有するものである。

レンズ鏡筒１には、図１に示すように、複数のレンズが保持されている。このレンズ鏡筒１が保持するレンズ系は、４組のレンズ群を同一光軸２上に配置した４群レンズ１１〜１４からなるレンズ系である。これら４群レンズ１１〜１４は、略円筒状の鏡筒本体１０に取り付けられている。また、レンズ鏡筒１は、鏡筒本体１０の内壁１０ａに鋸刃状の遮光溝２０が形成されている。

４群レンズ１１〜１４を保持する鏡筒本体１０は、一端１０ｂ側から光が入射される略円筒状からなり、樹脂成型により形成されている。鏡筒本体１０は、一端１０ｂ側に第１群レンズ１１が設けられ、他端１０ｃ側に撮像素子１５が設けられる。

鏡筒本体１０により保持される４群レンズ１１〜１４は、鏡筒本体１０内を被写体側から順に光軸２が一致するように配置され、第１群レンズ１１及び第３群レンズ１３が、鏡筒本体１０に固定され、第２群レンズ１２と第４群レンズ１４とが、光軸２方向に移動可能に保持されている。

４群レンズ１１〜１４のうち、鏡筒本体１０の一端側に配置される第１群レンズ１１は、被写体に対向される対物レンズである第１のレンズ１１ａからなっている。第１群レンズ１１の第１のレンズ１１ａは、レンズ周囲を保持する第１群枠１１ｂに保持され、この第１群枠１１ｂを介して鏡筒本体１０の一端１０ｂ側に固定されている。第１群レンズ１１の第１のレンズ１１ａは、十分な周辺光量を得られるだけの有効径を有し、鏡筒本体１０の径と略同一である。すなわち、第１のレンズ１１ａの径に応じて、鏡筒本体１０の大きさが決まる。この第１群レンズ１１では、入射光が第１のレンズ１１ａを透過し、第２群レンズ１２の第２のレンズ１２ａに出射する。

第２群レンズ１２は、負の屈折率を有する第２のレンズ１２ａからなり、光軸２上を望遠及び広角方向に移動し変倍機能を備える。この第２群レンズ１２の第２のレンズ１２ａを透過した光は、第３群レンズ１３に入射される。

第３群レンズ１３は、鏡筒本体１０に第３群枠１３ｂを介して固定される正の屈折率を有する第３のレンズ１３ａからなっている。第３群レンズ１３の後段には、第４のレンズ１４ａからなる第４群レンズ１４が配置されている。第４群レンズ１４は、第３群レンズ１３の後段の鏡筒本体１０内を、光軸２上をテレ及びワイド方向に移動し変倍するとともに、被写体距離の変化に伴う像面変動を補正する機能を備える。第４群レンズ１４の後段には、撮像素子１５が配置されている。撮像素子１５は、レンズ鏡筒１の鏡筒本体１０の他端１０ｃ側で光軸２上に位置するように、カメラ本体に設けられている。なお、撮像素子１５は、レンズ鏡筒１とは別体に固定されることに限らず、レンズ鏡筒１に取り付けられる構成であってもよい。

第２群レンズ１２と第４群レンズ１４は、それぞれ別個独立に光軸２に沿ってテレ方向とワイド方向に移動する。この第２群レンズ１２と第４群レンズ１４は、テレ又はワイド方向に移動することによって、ズーム（変倍）調整とフォーカス調整を行う。すなわち、ズーム時には、第２群レンズ１２と第４群レンズ１４をワイド（広角）からテレ（望遠）まで移動することによってズーム調整を行う。また、フォーカス時には、第４群レンズ１４をワイド（広角）からテレ（望遠）まで移動することによってフォーカス調整を実行する。

なお、レンズ鏡筒１は、上述のように、４群レンズ構成に限らず、鏡筒本体を有し、この鏡筒本体に、少なくとも１つのレンズ群が設けられているものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、レンズ鏡筒１は、第４群レンズ１４と第３群レンズ１３との間に、レンズ系を通過する光量を調整可能な絞り機構を配置するようにしてもよい。また、レンズ鏡筒１は、第４群レンズ１４の後段、撮像素子１５との間に振動等によって発生する像ぶれを補正する補正レンズを設けるようにしてもよい。

鏡筒本体１０に設けられる遮光溝２０は、図１及び図２に示すように、鏡筒本体１０の内壁１０ａで第１群レンズ１１と撮像素子１５との間に形成されている。具体的には、この遮光溝２０は、第１群レンズ１１を介して入射した入射光が、内壁１０ａに対して一度の反射で撮像素子１５に到達できる入射位置に設けられている。レンズ鏡筒１においては、遮光溝２０が、第１群レンズ１１と第３群レンズ１３とが設けられる内壁１０ａに鏡筒本体１０と一体に形成されている。また、遮光溝２０は、鏡筒本体１０の内壁１０ａ下側に設けられている。これは、フレア、ゴーストの原因となる不要光の多くが、太陽光などの上部からの光によるものであるからである。この不要光は、第１群レンズ１１を透過すると、鏡筒本体１０の内壁１０ａ下側において反射し、後段の撮像素子１５に入射する。したがって、遮光溝２０は、鏡筒本体１０の内壁１０ａの下側に設けられる。なお、遮光溝２０は、内壁１０ａ下側に限らず、鏡筒本体１０の内壁１０ａの全周に亘って設けるようにしてもよい。また、レンズ鏡筒１においては、入射光の鏡筒本体１０の内壁１０ａの２回反射の場合には、その光強度が大幅に減衰されることから、この２回反射については考慮しないものとする。

鏡筒本体１０の内壁１０ａ下側に設けられる遮光溝２０は、図２乃至図４に示すように、鋸刃状の溝が突条を残して形成され、この突条の稜線部２１が光軸２に対し傾斜して設けられている。具体的には、遮光溝２０の稜線部２１は、図４に示すように、光軸２に対し撮像素子１５側に所定の角度θ傾斜して設けられている。また、遮光溝２０は、稜線部２１が光軸２を含む鉛直平面２２に対し線対称に設けられている。この稜線部２１における角度θは、第１群レンズ１１を透過する様々な角度の不要光を後段の撮像素子１５に入射させないようにするために、０＜θ＜９０°の範囲にすることが好ましい。換言すると、稜線部２１は、光軸２を含む鉛直平面２２から離間するに従い、撮像素子１５側に近づく方向に延伸されている。

このように、レンズ鏡筒１においては、遮光溝２０の稜線部２１を光軸に対し角度θ傾斜して設けられており、稜線部２１に入射する不要光を後段の撮像素子１５に入射しない位置に反射をさせることができる。これは、フレア、ゴーストの原因となる光線の多くは、鉛直平面２２と平行な光線であることによる。このような光線が第１群レンズ１１を介して内壁１０ａの遮光溝２０に入射し反射すると、遮光溝２０においては稜線部２１が光軸に対し傾斜して設けられていることから、反射される光線の多くが、鉛直平面２２と平行とならない方向に進む。このため、光軸２上に位置する撮像素子１５への反射を反らすことができる。

なお、遮光溝２０は、上述のように、鏡筒本体１０と一体に形成されることに限らず、鏡筒本体１０とは別部材とし、接着剤等により取り付けるようにしてもよい。

以下、本発明を適用したレンズ鏡筒１における鏡筒本体１０の内壁１０ａの遮光溝２０の有効性について検証したシミュレーション結果について説明をする。
＜実施例＞
実施例として、遮光溝２０を備えるレンズ鏡筒１を用いた。この実施例における遮光溝２０は、遮光溝２０の稜線部２１と光軸２とのなす角θが４０°、頂角θ１（図１参照）が１１０°、遮光溝２０の深さＨ（図１参照）が約１．４ｍｍとして、シミュレーションを行った。また、レンズ鏡筒１としては、鏡筒本体１０の光軸方向の長さが約５５ｍｍで、径が約２６ｍｍとし、第１群レンズ１１は、径が約２４ｍｍ、Ｆ値が４．１のレンズ、遮光溝２０は、鏡筒本体１０の一端１０ｂから光軸方向に約２４ｍｍの位置まで形成したとして、シミュレーションを行った。
＜比較例＞
比較例としては、光軸２に対して直角に稜線部が形成された従来の遮光溝３０を備えるレンズ鏡筒１を用いた。この従来の遮光溝３０は、図５及び図６に示すように、稜線部３１が光軸２に対して平面視直角となるように複数の鋸刃状の溝が形成されている。換言すると、従来の遮光溝３０は、遮光溝２０における角θが９０°に形成されている。また、遮光溝３０の頂角θ１（図５参照）、遮光溝３０の深さＨ（図５参照）、この遮光溝３０が形成される鏡筒本体等の諸条件については、実施例におけるレンズ鏡筒１と同様のものとする。

次にこれらの遮光溝２０、３０に対してそれぞれ様々な角度から光線を入射し、後段の撮像素子１５に入射する光線の本数を計測した。この様々な角度とは、第１群レンズ１１に入射する光線４０（図１参照）の光軸２となす角度αである。ここで、第１群レンズ１１に入射する光線の本数を、６５５２１本とする。このように、光源から所定角度αで第１群レンズ１１に入射する６５５２１本のうち、後段の撮像素子１５において受光する光線の本数をシミュレートした。この計測結果については、以下の表１、２に示す。以下の表１、２においては、入射光の光軸２に対する鉛直成分と水平成分とに分けて、鉛直成分については、光軸２となす角が０°から９０°まで２°毎に計測し、水平成分については、光軸２となす角が０°から４０°まで２°毎に計測を行った。なお、表１、２では、鉛直成分１４．０°から７２．０°まで、水平成分０．０°から２４．０°までのシミュレーション結果を示したが、その他のシミュレーション結果については、いずれも後段の撮像素子１５において光線の受光本数が０であったので、その記載は省略する。

このシミュレーション結果より、従来の遮光溝３０では、受光本数の最大値が、入射光の光軸２に対してなす角の鉛直成分が４２．０°、水平成分が０°のときであり、その本数は、９２本であった。これに対し、本発明を適用した遮光溝２０では、受光本数の最大値が、入射光の光軸２に対してなす角の鉛直成分が４０°、水平成分が１４°のときであり、その本数は、１５本であった。さらに、遮光溝２０は、遮光溝３０と比して、全体的に受光本数が減少していることが分かる。このことから、遮光溝２０を備えたレンズ鏡筒１においては、従来の遮光溝３０を備えたレンズ鏡筒１と比較して、鏡筒本体１０の内壁１０ａからの反射光が後段の撮像素子１５に入射する光線の本数が減少しており、遮光溝を光軸に対して傾斜するように設けることが有効であることが分かる。

以上のことから、本発明を適用したレンズ鏡筒１は、鏡筒本体１０の内壁１０ａに形成される鋸刃状の遮光溝２０が、その稜線部２１がレンズ群の光軸２に対し傾斜して設けられているので、小型化を維持した状態で、稜線部２１に入射した不要光についても、後段の撮像素子１５に向かって反射せず、フレア、ゴーストの発生を低減することができる。

なお、レンズ鏡筒１の遮光溝２０は、少なくとも光軸２に対して傾斜していればよく、光軸２を通る鉛直平面に対して線対称であることに限らず、一方の側の稜線部２１と他方の側の稜線部２１とがオフセットされた状態、稜線部２１の高さが異なるものなど、複数種類の溝を組み合わせるようにしてもよい。

本発明を適用したレンズ鏡筒の断面図である。 本発明を適用したレンズ鏡筒の鏡筒本体の斜視図である。 遮光溝の斜視図である。 遮光溝の平面図である。 従来の遮光溝の斜視図である。 従来の遮光溝の平面図である。 従来のレンズ鏡筒の断面図である。 従来の遮光溝の要部拡大断面図である。

符号の説明

１、１００ レンズ鏡筒、２ 光軸、１０ 鏡筒本体、１０ａ 内壁、１１ 第１群レンズ、１１ａ 第１のレンズ、１１ｂ 第１群枠、１２ 第２群レンズ、１２ａ 第２のレンズ、１３ 第３群レンズ、１３ａ 第３のレンズ、１３ｂ 第３群枠、１４ 第４群レンズ、１４ａ 第４のレンズ、１５ 撮像素子、２０、３０、１０１ 遮光溝、２１、３１ 稜線部

Claims (3)

1. 少なくとも１つのレンズ群を有し、該少なくとも１つのレンズ群を介して被写体像を撮像する撮像素子の前段に設けられるレンズ鏡筒において、
   一端側から光が入射される筒状の鏡筒本体と、
   上記鏡筒本体の内壁に設けられ、上記入射された光のうち該内壁に入射する光を上記撮像素子へ反射させない鋸刃状の遮光溝とを備え、
   上記鋸刃状の遮光溝は、その稜線部が上記少なくとも１つのレンズ群の光軸に対し傾斜して設けられることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 上記遮光溝は、上記光軸を含む平面に対し線対称に傾斜して設けられることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 上記遮光溝の稜線部は、上記光軸を含む平面から離間するに従い、上記撮像素子側に近づく方向に設けられることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。

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