JP2010096832A - レンズ鏡筒及びそれを有する光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度変動に対する移動レンズ群の位置再現性が良くないため、温度情報に応じたピント補正を精度良く行えなかった。
【解決手段】 光軸方向に沿って移動可能な移動レンズ群３２，３４と、移動レンズ群３２，３４を光軸方向へ駆動するアクチュエータ９，１２と、移動レンズ群３２，３４を光軸方向へガイドするガイド部材１７，２８と、ガイド部材１７，２８を保持するガイド部材保持部とを備えたレンズ鏡筒において、ガイド部材１７，２８の一端をガイド部材保持部に圧入保持し、他端を非圧入保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ鏡筒及びこのレンズ鏡筒を用いた光学装置に関するものである。

一般的に、ビデオカメラ等に用いられるレンズ鏡筒は、生産性、製造コスト、形状の任意性の見地より、それを構成する部品の多くには樹脂が用いられる。

そのため、周囲の温度変化の影響により、レンズ鏡筒を構成する部品が温度に応じて伸び縮みし、各レンズ群の位置が変化するので焦点が撮像素子面から移動してピントが合わなくなる可能性が高い。

このような温度変化によって生じるピント移動を、移動鏡筒を移動させて補正するカメラが従来から提案されている。

例えば、特許文献１には、カメラ内部に温度センサを備え、検知温度に応じて、実測または計算等によりあらかじめ設定されている量だけ移動鏡筒を移動させて焦点が撮像面に近づくように補正する技術が開示されている。特許文献１では、補正を行うにあたり検知温度により移動鏡筒補正量を設定しているので、温度に対するピント位置がばらつくとピント補正できなくなる。このため、温度に対してのピント位置、即ち各レンズ群位置が安定していることが必要である。

また、具体的なレンズ鏡筒の構成として、特許文献２には、ズーム移動鏡筒が前部鏡筒と中間鏡筒間に配置され、フォーカス移動鏡筒は中間鏡筒と後部鏡筒間に配置されているレンズ鏡筒が開示されている。特許文献２のレンズ鏡筒では、ズーム移動鏡筒はズームガイドバー、フォーカス移動鏡筒はフォーカスガイドバーにより光軸方向にガイドされている。
特開平 ６−２８９２７５号公報 特開平１１−３０５１００号公報

近年、ビデオカメラ等に用いられるズームレンズの高倍化がすすんでいる。一般的に、高倍化は、ズームレンズ鏡筒を構成する複数のレンズ群の位置敏感度の増大を招くことになる。

そのため、特に高倍ズームレンズにおいては、温度に対する各レンズ群の位置再現性が上記ピント補正を行うためには重要である。

更に、ネットワーク対応のカメラは遠隔操作可能なことから寒暖差の大きい環境で使用される場合が多く、レンズ鏡筒の温度変化も大きくなるので、補正を行うためには、より一層温度に対する各レンズ群の位置再現性が重要となる。

特許文献２のレンズ鏡筒は、ズームガイドバーの両端が前部鏡筒と中間鏡筒に、そしてフォーカスガイドバーの両端が後部鏡筒と中間鏡筒にそれぞれ圧入固定されている。この場合、鏡筒部品とガイドバーの材質が異なり、それぞれの線膨張係数も相異するため、固定部間の伸び縮み量が異なる。したがって、温度変化した場合にガイドバーと鏡筒固定部間ですべり摩擦が生じて、鏡筒の伸び縮みが規制される状態となる。この結果、特許文献２のレンズ鏡筒の構成では、温度に対する各レンズ群の位置の再現性が安定しない状態となる。

鏡筒構成部品の温度に対する変形量が安定しないと各レンズ群の位置も再現性が安定しなくなる。

つまり、任意の温度から温度変化して、その後に元の温度に戻った際、各レンズ群の位置が元の位置とは異なる位置となり温度に対する位置再現性が安定しないと言うことにある。

したがって、検知温度に応じて設定量だけ移動鏡筒を移動する方法で補正を行ってもピントが合わないと言う問題が生じ得る。

本発明は、光軸方向に沿って移動可能な移動レンズ群と、移動レンズ群を光軸方向へ駆動するアクチュエータと、移動レンズ群を光軸方向へガイドするガイド部材と、ガイド部材を保持するガイド部材保持部とを備えたレンズ鏡筒において、ガイド部材の一端をガイド部材保持部に圧入保持し、他端を非圧入保持することを特徴としている。

本発明のレンズ鏡筒によれば、温度変動に対する移動レンズ群の位置再現性が高く、結果としてピント位置の再現性も高くできるので、温度情報に応じたピント補正を確実に行うことが可能となる。

図面を用いて本発明のレンズ鏡筒の実施例について説明する。各実施例で説明するレンズ鏡筒は、ビデオカメラや、ネットワーク対応カメラ等の光学装置用のレンズ鏡筒として好適なものである。

図１は、本実施例のレンズ鏡筒を示す分解斜視図である。本実施例のレンズ鏡筒は、４群構成のズームレンズのレンズ鏡筒である。図２は、広角端で無限遠合焦状態での断面図である。図２において、１は１群鏡筒、２は２群鏡筒、３は３群鏡筒、４は４群鏡筒である。５は撮像素子保持枠である。６は後部鏡筒である。７はフォーカスセンサである。８は光量調節装置である。９はズーム駆動モータである。１０はズームラック、１１はズームセンサである。１２はフォーカス駆動モータである。１３はフォーカスラック、１４はビスである。１５はフォーカスラックバネ、１６はズームラックバネである。１７は第１のガイド部材としての第１のガイドバーである。１８はフィルタ枠である。１９は第２のガイドバーである、２０はフィルタ枠ラック、２１はフィルタ枠ラックバネ、２２はフィルタ枠駆動モータである。２３は赤外カットフィルタ、２４はダミーガラスである。２５はフィルタ枠センサである。２７は第３のガイドバー、２８は第４のガイドバー、２９は第５のガイドバーである。第４のガイドバー２８は、第２のガイド部材に相当する。

なお、ズーム駆動モータ９及びフォーカス駆動モータ１２は、それぞれ第１の移動レンズ群、第２の移動レンズ群であるところの第２レンズ群３２、第４レンズ群３４を光軸方向に移動させるためのアクチュエータとして作用する。また、ズーム駆動モータ９、フォーカス駆動モータ１２、そしてフィルタ枠駆動モータ２２はステッピングモータである。

図１及び図２を用いてレンズ鏡筒の全体構成を説明する。

１群鏡筒１はレンズ保持部を備えており第１レンズ群３１を接着または熱カシメにより固定保持する。

４群鏡筒４は第４レンズ群３４を保持し、フォーカスラック１３及びフォーカスララックバネ１５が取り付け部４ａに取り付けられている。また、スリーブ部４ｂ及びＵ溝部４ｃは、それぞれ１群鏡筒１と後部鏡筒６及び３群鏡筒３と後部鏡筒６により支持された第４のガイドバー２８及び第５のガイドバー２９によりガイドされている。そのガイドにより４群鏡筒４は光軸方向に沿って移動可能となり、それ以外の方向への移動を規制される。また、後部鏡筒６にビス１４により取り付けられたフォーカス駆動モータ１２のシャフトにフォーカスラック１３が螺合している。以上の構成により、４群鏡筒４はフォーカス駆動モータ１２の駆動により４群鏡筒４は光軸方向へ移動し、フォーカシング及び変倍時の像面補正を行うことができる。この時、後部鏡筒６に取り付けられたフォーカスセンサ７により２群鏡筒２のリセット位置の規定がされる。

２群鏡筒２は第２レンズ群３２を保持しており、ズームラック１０及びズームラックバネ１６が取り付け部２ａに取り付けられている。スリーブ部２ｂ及びＵ溝部２ｃは、第１のガイドバー１７及び第３のガイドバー２７によりガイドされている。そのガイドにより、２群鏡筒２は光軸方向に沿って移動可能となり、それ以外の方向への移動を規制される。また、後部鏡筒６にビス１４により取り付けられたズーム駆動モータ１９のシャフトにズームラック１０が螺合している。ズームセンサ１１は２群鏡筒２の位置を検出するセンサであり、この信号により２群鏡筒２の移動量を決定し、２群鏡筒２の移動により変倍を行う。

なお、第１のガイドバー１７は１群鏡筒１と後部鏡筒６に、第３のガイドバー２７は１群鏡筒１と３群鏡筒３とに両端を保持されている。

３群鏡筒３は第３レンズ群３３を保持しており、後部鏡筒６に保持されている。

光量調節装置８は、３群鏡筒３にビス１４により固定されており、内蔵している羽根を移動することにより光軸上の開口径を調節し、撮像素子に進入する光量を調節している。

撮像素子保持枠５のセンサ取り付け面５（ｆ）にはＣＣＤ等の撮像素子を有するユニット（図示せず）が取り付く。

図３は、第４のガイドバー２８の両端部の拡大断面模式図である。図３（Ａ）はレンズ鏡筒の温度が常温（概ね２３℃）時、図３（Ｂ）は常温よりも温度の高い高温時、図３（Ｃ）は常温よりも温度の低い低温時の状態を示す模式図である。

図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）において第４のガイドバー２８の第１の端２８（ａ）は１群鏡筒１の第１の穴１（ａ）に入り込んでいるが、非圧入保持されている。一方、第４のガイドバー２８の第２の端２８（ｂ）は後部鏡筒６の第１の穴６（ａ）に圧入保持されている。１群鏡筒１の第１の穴１（ａ）及び後群鏡筒６の第１の穴６（ａ）とが、第４のガイドバーの保持部（第２のガイド部材保持部）に相当する。

ここで、「圧入保持」とは、ガイドバーを挿入する穴径全体または穴内径の一部に、例えばＤカット形状等が施されて部分的にガイドバーの外径よりも小さい個所が有る穴にガイドバーを挿入した状態のことを指す。例えば、ガイドバーを穴に挿入した状態でガイドバーのみを上方向へ持ち上げた時に鏡筒部品が鏡筒の自重で落下せずに持ち上がる程度の状態とする。

一方、「非圧入保持」とは、ガイドバー外径と挿入する穴の内径間にガタが有る状態を示し、挿入した状態でガイドバーのみ上方向へ持ち上げた時に鏡筒が自重で落下する程度の嵌合状態のことを指す。

図３（Ａ）に示す通り第４のガイドバーの第１の端２８（ａ）の端面と１群鏡筒１の第１の穴１（ａ）の底部１（ｂ）は突き当っておらず所定の量の空間が設けられた状態となっている。

図４は後部鏡筒６の第１の穴６（ａ）を正面から見た図である。第１の穴６（ａ）は、丸穴にＤカット部６（ｂ）が施された形状をしている。Ｄカット部６（ｂ）以外の丸穴部６（ｃ）部は、ガイドバー２８の外径よりわずかに大きい径となっており、Ｄカット部６（ｂ）と対向する個所６（ｄ）部との寸法６（ｅ）は第４のガイドバー２８の外径より小さい寸法となっている。そのため、後部鏡筒６の穴６（ａ）に第４のガイドバー２８を差し込むと第４のガイドバー２８は後部鏡筒６の穴６（ａ）に挟まれた状態となる圧入状態となっている。したがって、後部鏡筒６の第１の穴６（ａ）に第４のガイドバー２８を抜き差しする場合には、Ｄカット部６（ｂ）を含む後部鏡筒６の第１の穴６（ａ）の内周と第４のガイドバー２８の外周の接触部に摩擦が生じるので摩擦力以上の力が必要となる。なお、図４はＤカット部６（ｂ）を強調した模式図である。

また、第１のガイドバー１７は第４のガイドバーとは圧入、非圧入としている端の位置が光軸に沿って反対側（逆向き）となっているだけの違いである。第１のガイドバー１７は１群鏡筒１側の端部が、Ｄカット形状を施した１群鏡筒１の第２の穴（不図示）に一端を圧入保持され、他端は後部鏡筒６の第２の穴（不図示）に非圧入状態で挿入されている。なお、第１のガイドバー１７の非圧入となっている後部鏡筒６側の端面と後部鏡筒第２の穴の底面の間には所定の量の空間が設けられている。１群鏡筒１の第２穴及び後群鏡筒６の第２の穴とが、第１のガイドバーの保持部（第１のガイド部材保持部）に相当する。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を用いて、本実施例における温度変化時のレンズ鏡筒の伸び縮みについての説明を行う。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す常温状態の第４のガイドバー２８の端２８（ｂ）を光軸方向の基準とした場合の、逆の端２８（ａ）及び１群鏡筒１の第１の穴１（ａ）近傍の状態を示したものである。

図３（Ｂ）に示す高温時の状態では、一般的に金属よりも樹脂の方が線膨張係数が大きいので、金属製の第４のガイドバー２８よりも樹脂製の１群鏡筒１と後部鏡筒６の方がより膨張する。従って、第４のガイドバーの第１の端２８（ａ）の端面と１群鏡筒１の第１の穴１（ａ）との相対位置は図３（Ａ）に示す常温時と比較して差が生じている。この場合、第４のガイドバー２８は一端側しか固定されていないので、第４のガイドバー２８、１群鏡筒１と後部鏡筒６は光軸方向にはそれぞれ独立して膨張している。そのため、高温後に元の状態である常温に戻った場合に第４のガイドバーの第１の端２８（ａ）の端面及び１群鏡筒１の第１の穴１（ａ）近傍の状態は図３（Ａ）に示す元の位置に戻り易い。

同様に図３（Ａ）の常温状態から図３（Ｃ）の低温状態に変化した場合も第４のガイドバー２８、１群鏡筒１と後部鏡筒６はお互いに摩擦による抵抗を及ぼさずにそれぞれ独立して収縮するので温度変化に対する位置変化量は安定した値となる。更に低温状態から常温に戻った場合も元の常温時の位置に戻り易い。また、常温の状態にて第４のガイドバー第１の端２８（ａ）の端面と１群鏡筒第１の穴の底面間には空間が設けてられているので低温に移行した時に鏡筒がガイドバーよりも縮んでも端面が突き当らないようになっている。この様な構成により低温時にも鏡筒とガイドバーが突っ張り合い、互いの伸び縮みに影響を及ぼし合わないようになっている。

また、第１のガイドバー１７も１群鏡筒１側が圧入状態、後部鏡筒６側が非圧入状態となっており圧入、非圧入の関係が第４のガイドバー２８に対して逆向きになっているだけで、一端側のみ圧入保持されているので第４のガイドバー２８側と同様の効果が得られる。

したがって、本実施例のレンズ鏡筒では温度が変化した場合に、１群鏡筒１及び後部鏡筒６は光軸方向にはそれぞれ第１のガイドバー１７及び第４のガイドバー２８に影響されず膨張、収縮できるので、温度に対する膨張、収縮量が略一定となる。そのため、１群鏡筒１が保持する第１レンズ群３１等のレンズ群の撮像素子との相対位置は温度に対して略一定位置となるので、予め温度毎に設定している量だけ第４レンズ群３４を移動させれば温度変化してもピント補正が可能となる。

一方、従来技術のように、ガイドバーの両端が圧入保持されていると温度膨張、収縮の際に固定鏡筒に設けたバー穴の内径とガイドバー外径の間に大きな摩擦が生じるので固定鏡筒が自由に膨張及び収縮し難い。

その結果、任意の温度から一定量温度変化した場合の光軸方向への伸び縮み量は安定しなく、元の温度に戻った場合に安定して元の位置には戻らなくなるので移動鏡筒位置を検知温度に応じて移動しピント補正することが困難となる。

尚、図３に示す温度変化による部品の伸び縮み量は変位量等を強調して示した模式図である。

また、移動鏡筒駆動時に移動レンズ群が光軸に対して偏芯量を変化しながら作動すると、撮影画像が揺れたように表示される像揺れとなる。

本実施例では、２群鏡筒２のスリーブを支持している第１のガイドバー１７については後部鏡筒６側を非圧入保持している。ガイドバーの一端が非圧入状態となっているのでガイドバーは光軸と垂直な方向に振れる可能性が有るが、最大に振れるのは非圧入保持した端部近傍である。第１のガイドバー１７では最大に振れるのは後部鏡筒６側の端部近傍で１群鏡筒１側へ近づくにつれ振れ量は収束していく。図２において２群鏡筒２では第２レンズ群３２と光軸方向位置が近い２群鏡筒２の穴部２（ａ）が光軸と垂直な方向に振れると第２レンズ群３２も振れて像揺れが顕著になる。しかし、２群鏡筒２の穴部２（ａ）は、広角端では第１のガイドバー１７が圧入保持されている側近傍に位置し、望遠端でも３群鏡筒の近傍までしか動かない。つまり、２群鏡筒２の穴部２（ａ）は、ズーム位置によらず第１のガイドバー１７の中央近傍に位置し、非圧入側の端には接近しない配置となっている。圧入保持されている側のガイドバーの端を移動レンズ群の移動範囲により近い側の端とし、非圧入保持されている側のガイドバーの端を移動レンズ群の移動範囲により近い側の端とした配置による。この結果、２群鏡筒２が光軸方向に駆動された時に、振動等により第１のガイドバー１７が振れたとしても撮影画像の像揺れ量を抑制可能な構成となっている。なお、ガイドバーの端と移動範囲との距離（遠い・近い）は、移動レンズ群の移動範囲の中心とガイドバーの端面との距離により定まる。

また、第４のガイドバー２８と第４レンズ群３４を保持する４群鏡筒４との関係も同様である。第４レンズ群３４は第３レンズ群３３の近傍までしか動かないので、４群鏡筒４の穴部４（ａ）が第４のガイドバー２８の非圧入側である１群鏡筒１側の端部に接近しない構成となっている。

以上、本実施例ではガイドバーの一端を非圧入保持とした場合にガイドバーの振れが生じても像揺れに影響し難い構成となっている。

なお、本実施例では移動鏡筒が接近しない側をガイドバー非圧入側としたが、移動鏡筒の像揺れ敏感度の低い側を非圧入側としても良い。また、像揺れ敏感度とは一定量移動レンズ群が偏芯した場合の像揺れ量の度合いを示すもので高いほど像揺れ量が大きく現れ、移動レンズ群の光軸方向位置により度数が異なるものである。

図５は本発明の実施例２を示す図であり、後部鏡筒６の第１のガイドバー１７の挿入部の断面図である。

実施例２が実施例１と異なる点は、図５に示す後部鏡筒６のガイドバー挿入部のみであり他の個所は共通であるので説明を省略する。

図５において、２０１はスペーサでありゴム等の弾性部材で構成されており、後部鏡筒６の第２の穴６（ｂ）内で穴底面と第１のガイドバー１７の端面が接触するのを防止している。

実施例１では非圧入側の穴底面とガイドバー端面の間に空間を設けて、温度変化があってもガイドバー端面と穴底面とが突き当らない構成としていた。この変形例では弾性体のスペーサ２０１をその空間に挿入した点が上述の実施例との相違点である。

スペーサ２０１は弾性体であるので低温時に第１のガイドバー１７端面と後部鏡筒の穴底面との間で緩衝材となり、両面が接触し突っ張り合うのを防止する役割を担う。

実施例１では該当面同士が組み立てミスにより突き当って組み立てられる可能性が有るが、本実施例では組み立て時に特に注意を払わなくて無くても良いように該当部にスペーサ２０１を挿入する構成とした。

なお、本実施例は第１のガイドバー１７が非圧入状態である後部鏡筒の第２の穴６（ｂ）を用いて説明を行ったが、他の個所の非圧入穴に本構成を用いても良いことは勿論のことである。

図６は本発明の実施例３を示す図であり、後部鏡筒６の第１のガイドバー１７の挿入部の断面図である。

実施例３が実施例１と異なる点は、図６に示す後部鏡筒６のガイドバー挿入部のみであり他の個所は共通であるので説明は省略する。

図６において、６（ｃ）は後部鏡筒６の第２の穴６（ｂ）より小径の貫通穴であり、第２の穴６（ｂ）の底面に設けられている。

貫通穴６（ｃ）は第１のガイドバー１７が１群鏡筒１及び後部鏡筒６に組み付けられた後に、貫通穴６（ｃ）からピン等で第１のガイドバー１７を１群鏡筒１側へ押し付けるための穴である。

実施例１で説明の通り非圧入側の穴底面とガイドバー端面の間に空間を設けているが、組み立てミスなどにより該当面同士が突き当って組み立てられる可能性ある。これを防ぐため、ガイドバーを突くことで確実に空間を設けることができるように貫通穴を設けたのである。

尚、本実施例は第１のガイドバー１７が非圧入状態である後部鏡筒６の第２の穴（ｂ）を用いて説明を行ったが他の個所の非圧穴に本構成を用いても良いことは勿論のことである。

実施例１のレンズ鏡筒を示す分解斜視図である。 実施例１のレンズ鏡筒を示す断面図である。 実施例１のレンズ鏡筒の一部拡大断面図である。 実施例１のレンズ鏡筒のＤカット部を説明するための図である。 実施例２のレンズ鏡筒の一部拡大断面図である。 実施例２のレンズ鏡筒の一部拡大断面図である。

符号の説明

１ １群鏡筒
２ ２群鏡筒
３ ３群鏡筒
４ ４群鏡筒
５ 撮像素子保持枠
６ 後部鏡筒
８ 光量調節装置
３１ 第１レンズ群
３２ 第２レンズ群
３３ 第３レンズ群
３４ 第４レンズ群

Claims (8)

1. 光軸方向に沿って移動可能な移動レンズ群と、該移動レンズ群を光軸方向へ駆動するアクチュエータと、前記移動レンズ群を光軸方向へガイドするガイド部材と、該ガイド部材を保持するガイド部材保持部とを備えたレンズ鏡筒において、
   前記ガイド部材は、前記ガイド部材保持部に一端は圧入保持されており、他端は非圧入保持されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記ガイド部材保持部に圧入保持されている側の前記ガイド部材の端は、前記移動レンズ群の移動範囲により近い側の端であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記ガイド部材保持部に非圧入保持されている側の前記ガイド部材の端は、前記移動レンズ群の像揺れ敏感度が低い側の端であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記ガイド部材保持部に非圧入保持されている側の前記ガイド部材の端面と前記ガイド部材保持部の光軸方向の端面との間には空間が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
5. 前記ガイド部材保持部に非圧入保持されている側の前記ガイド部材の端面と前記ガイド部材保持部の光軸方向の端面との間に弾性部材を挿入したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
6. 前記ガイド部材保持部に非圧入保持されている側の前記ガイド部材の端面を光軸方向に押せる穴を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
7. 前記移動レンズ群は、第１の移動レンズ群と、第２の移動レンズ群とを含み、前記ガイド部材は、前記第１の移動レンズ群を光軸方向へガイドする第１のガイド部材と、前記第２の移動レンズ群を光軸方向へガイドする第２のガイド部材とを含み、前記ガイド部材保持部は、前記第１のガイド部材を保持する第１のガイド部材保持部と、前記第２のガイド部材を保持する第２のガイド部材保持部とを含み、前記第１のガイド部材保持部に圧入保持されている側の前記第１のガイド部材の端及び非圧入保持されている側の前記第１のガイド部材の端との関係と、前記第２のガイド部材保持部に圧入保持されている側の前記第２のガイド部材の端と非圧入保持されている側の前記第２のガイド部材の端との関係が、光軸方向に沿って互いに逆向きであることを特徴とする請求項１から６いずれかに記載のレンズ鏡筒。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のレンズ鏡筒を備えた光学装置。

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