JP2016184102A - ズームレンズ装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非点収差を軽減するズームレンズ装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】ズーム倍率に応じてレンズがズームレンズ装置の光軸方向に移動させられる（ステップ131）。ズームレンズ装置の光軸を中心として回転する円環の回転角があらかじめ記憶されているテーブルから読み取られる（ステップ132）。読み取られた回転角だけ円環が回転させられる（ステップ133）。レンズを保持するレンズ保持枠において，円環と接する面は凹凸形状とされており，円環が回転するとレンズ保持枠が傾斜し，レンズも傾斜する。傾斜角は，ズーム倍率に応じて非点収差が少なくなるように定められている。ズーム倍率に応じてレンズが移動しても非点収差が少なくなる。【選択図】図10

Description

この発明は，ズームレンズ装置およびその制御方法に関する。

ズームレンズ装置においては，レンズの製造および組立工程にて，収差が発生してしまうことがある。ズームレンズの組み立て時の調整で収差変動を抑えようとしても，極めて高解像度のテレビジョン放送用に用いられるズームレンズでは，変倍（ズーミング）に伴い発生する非点収差ニュートン縞で0.1本程度発生してしまい画質劣化をおこす場合がある。また，レンズ光学系の補正調整機構により光軸補正を行うものもある（特許文献１）。

特開平6-51179号公報

特許文献１に記載のレンズ光学系の補正調整機構では，組立時に回転調整することにより性能を満足する方法が記載されているが、変倍に伴う収差変動の補正については考えられていない。

この発明は，変倍に伴い発生する非点収差を軽減することを目的とする。

この発明は，２枚以上のレンズから構成されているレンズ群が複数個含まれているズームレンズ装置において，レンズ群を構成する２枚以上のレンズのうち，少なくとも１枚のレンズを傾けるレンズ傾斜機構，ズーム倍率に応じて，ズームレンズ装置に含まれている複数個のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を光軸の方向に動かすレンズ群駆動機構，およびズーム倍率に対応する傾斜角で，レンズ傾斜機構に少なくとも１枚のレンズを傾けさせる制御機構を備えていることを特徴とする。

この発明は，ズームレンズ装置の制御方法も提供している。すなわち，２枚以上のレンズから構成されているレンズ群が複数個含まれているズームレンズ装置を制御する方法において，レンズ傾斜機構が，レンズ群を構成する２枚以上のレンズのうち，少なくとも１枚のレンズを傾け，レンズ群駆動機構が，ズーム倍率に応じて，ズームレンズ装置に含まれている複数個のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を光軸の方向に動かし，制御機構が，ズーム倍率に対応する傾斜角で，レンズ傾斜機構に少なくとも１枚のレンズを傾けさせるものである。

レンズ傾斜機構によって傾けられた少なくとも１枚のレンズの傾斜角を検出する傾斜角度検出手段をさらに備えてもよい。この場合，制御機構は，傾斜角度検出手段によって検出された傾斜角が，ズーム倍率に対応する傾斜角となるようにレンズ傾斜機構を制御するものとなる。

制御機構は，たとえば，ズーム倍率に対応する傾斜角で少なくとも１枚のレンズを傾けるカム機構を備えている。

カム機構は，たとえば，少なくとも１枚のレンズを保持するレンズ保持枠と，レンズ保持枠の表面に接する表面をもち，かつズームレンズ装置の光軸を中心にズーム倍率に対応した回転角で回転する円環と，を含み，レンズ保持枠の表面または円環の表面の少なくとも一方が，ズーム倍率に対応する傾斜角で少なくとも１枚のレンズを傾ける運動をレンズ保持枠に与えるカムを備えている。

レンズ傾斜機構は，たとえば，ズームレンズ装置の光軸に対して，第１の軸と第２の軸とがいずれも直交し，かつ第１の軸と第２の軸とが互いに直交する第１の軸および第２の軸の少なくとも一方を軸として，少なくとも１枚のレンズを傾ける。また，制御機構は，たとえば，レンズ制御機構を制御して，ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で第１の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾け，かつズーム倍率に対応する第２の傾斜角で第２の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾けさせる。

レンズ傾斜機構によって第１の軸を軸として傾けられた少なくとも１枚のレンズの傾斜角を検出する第１の傾斜角度検出手段，およびレンズ傾斜機構によって第２の軸を軸として傾けられた少なくとも１枚のレンズの傾斜角を検出する第２の傾斜角度検出手段をさらに備えてもよい。この場合，制御機構は，たとえば，第１の傾斜角度検出手段によって検出された検出角を，レンズ傾斜機構を制御して，ズーム倍率に対応する第１の傾斜角とし，かつ第２の傾斜角度検出手段によって検出された検出角を，レンズ傾斜機構を制御して，ズーム倍率に対応する第２の傾斜角とする。

制御機構は，たとえば，ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で第１の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾け，かつズーム倍率に対応する第２の傾斜角で第２の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾けるカム機構を備えている。

カム機構は，たとえば，少なくとも１枚のレンズを保持するレンズ保持枠と，レンズ保持枠の表面に接する表面をもち，かつズームレンズ装置の光軸を中心にズーム倍率に対応した回転角で回転する円環と，を含み，レンズ保持枠の表面または円環の表面の少なくとも一方が，ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で第１の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾け，かつズーム倍率に対応する第２の傾斜角で第２の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾ける運動をレンズ保持枠に与えるカムを備えている。

レンズ傾斜機構は，少なくとも１枚のレンズを保持し，かつ第１の軸を軸として傾斜自在な第１のレンズ保持枠，および第１のレンズ保持枠を第１の軸の部分で傾斜自在に保持し，かつ第２の軸を軸として傾斜自在な第２のレンズ保持枠を備えていてもよい。

レンズ傾斜機構は，ズームレンズ装置に複数個設けられていてもよい。

少なくとも１枚のレンズを，一端部で揺動自在に支持する支持部材をさらに備えてもよい。この場合，制御機構は，たとえば，支持部材を支点として，光軸の方向に動かすことにより，ズーム倍率に対応する傾斜角で少なくとも１枚のレンズを傾ける直線運動機構を含むものとなる。

制御機構は，たとえば，第１の軸の部分と異なる第１の部分で少なくとも１枚のレンズを光軸の方向に動かすことによりズーム倍率に対応する第１の傾斜角で第１の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾ける第１の直線運動機構，および第２の軸の部分と異なる第２の部分で少なくとも１枚のレンズを光軸の方向に動かすことによりズーム倍率に対応する第２の傾斜角で第２の軸を軸として少なくとも１枚のレンズを傾ける第２の直線運動機構を備えている。

少なくとも１枚のレンズは，たとえば，絞りと被写体の結像面との間に位置するものが好ましい。

この発明によると，ズーム倍率に対応する傾斜角で，少なくとも１枚のレンズが（ズームレンズ装置の光軸に対して）傾けられる。ズームレンズ群がズーム倍率に応じて光軸の方向に動いた場合であっても，その動きに応じて非点収差が軽減されるような傾斜角でレンズを傾けることができる。ズーム倍率にかかわらず，非点収差を少なくできる。

テレビ・レンズ装置の電気的構成を示すブロック図である。 ズームレンズ装置の一部断面図である。 レンズ保持枠と円環との斜視図である。 レンズ保持枠の斜視図である。 レンズ保持枠の背面図である。 回転体の正面図である。 回転体の背面図である。 ズーム倍率と回転角と傾斜角との関係を示すテーブルである。 ズーム倍率と回転角と第１の傾斜角と第２の傾斜角との関係を示すテーブルである。 テレビ・レンズ装置の処理手順を示すフローチャートである。 ズームレンズ装置の斜視図である。 図11のXII−XII線に沿う断面図である。 図11のXIII−XIII線に沿う断面図である。 レンズ保持体の背面図である。 ズーム倍率と第１の傾斜角と第２の傾斜角との関係を示すテーブルである。 テレビ・レンズ装置の処理手順を示すフローチャートである。

図１は，ズームレンズ鏡筒を備えたテレビ・カメラ用レンズ（ズームレンズ装置）１の電気的構成を示すブロック図である。

テレビ・カメラ用レンズ１の全体の動作は，制御回路40によって統括される。

テレビ・カメラ用レンズ１には，撮像素子11が含まれている。この撮像素子11の受光面側に，ズームレンズ鏡筒50が配置されている。ズームレンズ鏡筒50には，１または複数のレンズが含まれているフォーカス光学系２（フォーカス光学系も２枚以上のレンズから構成されているレンズ群である），ズーム倍率を変更するズーム光学系（２枚以上のレンズから構成されているレンズ群）５，絞り６，イクステンダ・レンズ（群）７およびマスタ光学系10（マスタ光学系も２枚以上のレンズから構成されているレンズ群である）が配置されている。テレビ・カメラ用レンズ１の光軸Ｌは，フォーカス光学系２，ズーム光学系５，絞り６，マスタ光学系10および撮像素子11の受光面の中心を通る。ズーム光学系５は，１または複数の変倍系レンズ３と１または複数の補正系レンズ４とから構成されている。イクステンダ・レンズ７は，ターレット板（図示略）に撮像倍率が１倍の撮像レンズ８および撮像倍率が２倍の撮像レンズ９が取り付けられている。切り替えスイッチ41からの切り替え制御信号に応じてイクステンダ・レンズ７のターレット板が回転する。すると，１倍の撮像レンズ８または２倍の撮像レンズ９のいずれかが光軸Ｌ上に位置決めされる。

フォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置は，検出器13によって検出される。検出器13によって検出されたフォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置を示す検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路14においてディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。ユーザは，フォーカス・リング（図示略）を回してフォーカス量を設定する。設定されたフォーカス量と検出されたディジタル検出データによって表わされるフォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置とが制御回路40によって比較され，その比較値にもとづいてフォーカス光学系２に含まれているレンズの駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータが駆動回路15に与えられ，駆動回路15によってフォーカス・モータ16が制御されることにより，フォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置が調整される。

ズーム光学系５を構成する変倍系レンズ３（２枚以上のレンズから構成されているレンズ群）は焦点距離を変化させ，補正系レンズ４（２枚以上のレンズから構成されているレンズ群）は焦点位置が変動しないように補正するものである。ズーム・ボタン46からのズーム指令が制御回路40に与えられると，制御回路40によって駆動回路19Ａが制御され，モータ20Ａが回転させられる。モータ20Ａによって変倍系レンズ３および補正系レンズ４の少なくとも一方は光軸Ｌ上を移動する。もちろん，ユーザによって操作されるズーム・リング（図示略）の回転に応じて回転するズーム・カム筒（図示略）が回転することにより変倍系レンズ３および補正系レンズ４が光軸Ｌ上を一定の関係で移動してもよい。ズーム光学系５を構成する変倍系レンズ３および補正系レンズ４の光軸方向の位置は検出器17によって検出される。検出器17から出力される検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路18においてディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。ズーム・リングによって設定されたズーム量と検出されたディジタル検出データによって表されるズーム光学系５に含まれるレンズのレンズ位置とが制御回路40によって比較され，その比較値にもとづいてズーム光学系５に含まれるレンズの駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータが駆動回路19に与えられ，駆動回路19Ａによってズーム・モータ20Ａが制御されることにより，ズーム光学系５を構成する変倍系レンズ３および補正系レンズ４のレンズ位置が調整される。図１においては，変倍系レンズ３および補正系レンズ４がそれぞれ１つずつ図示されているが，それぞれ複数枚存在しているのはいうまでもない。必要に応じて複数枚のレンズに対応して複数の検出器17が設けられ，上述した制御が行われる。

さらに，この実施例では，レンズの光軸が，ズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌに対して傾くように，ズーム光学系５に含まれるレンズ（ズームレンズ群を構成する２枚以上のレンズのうち，少なくとも１枚のレンズ）を傾ける（ズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌに対してねじれて傾ける）ことができる。このために，テレビ・カメラ用レンズ１には，駆動回路19Ｂおよびモータ20Ｂが含まれている。駆動回路19Ｂによってモータ20Ｂが駆動させられることにより，ズーム光学系５に含まれる所望のレンズを，光軸Ｌに対して傾けることができる。

絞り６の絞り量は検出器23によって検出される。検出器23から出力される検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路24によってディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。また，ユーザによって操作される絞りリング（図示略）の回転角に応じて駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータと検出された駆動量を示すデータとが比較されて，その比較値にもとづいて絞り６の駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータが駆動回路21に与えられ，駆動回路21によって絞りモータ22が制御されることにより，絞り６が所望の絞り値に設定される。

イクステンダ・レンズ７の近傍には，イクステンダ・レンズ７を構成する撮像レンズ８および９のどちらのレンズが光軸Ｌ上に位置決めされているかを検出するフォトインタラプタ（検出器）25が設けられている。フォトインタラプタ25からの出力信号が制御回路40に入力し，切り替えスイッチ41により指定された撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされているかどうかが検出される。切り替えスイッチ41により指定された撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされていなければ，指定された撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされるように制御回路40によって駆動データが生成され駆動回路26に与えられる。駆動回路26によってイクステンダ・モータ27が制御され，撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされる。

２枚以上のレンズから構成されているマスタ光学系10の調整量を設定するフランジバック調整つまみ30が設けられている。このつまみ30によって設定される調整量を示すデータは制御回路40に入力する。また，マスタ光学系10の移動量を検出するポテンショ・メータ（検出器）28から出力される検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路29に入力し，ディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。つまみ30によって設定された調整量を示すデータとマスタ光学系10の移動量を示すディジタル検出データとが制御回路40において比較され，比較値にもとづいて駆動データが生成される。生成された駆動データが駆動回路31に与えられ，マスタ・レンズ・モータ32が駆動される。マスタ光学系10が光軸Ｌ上に沿って移動することにより，被写体像が撮像素子11の撮像面に合焦するように焦点補正が行われる。

撮像素子11から出力される映像信号は，信号処理回路12に入力し，サンプリング処理，白バランス調整，ガンマ補正などの信号処理が行われて，テレビ信号が生成される。生成されたテレビ信号は，ビュー・ファインダに出力されて再生されるとともに出力端子47に与えられる。

さらに，制御回路40には，メモリ42，日時を計測するタイマ43，テレビ用カメラ・レンズ１を構成する光学系が故障したときにユーザ等にその故障を発光して知らせるためのエラーＬＥＤ44および故障が生じる可能性が高くなったときに発光して警告するための警告ＬＥＤ45も接続されている。詳しくは，後述するように，制御回路40が，ズーム倍率に対応する傾斜角で少なくとも１枚のレンズを傾けるようにレンズ傾斜機構を制御する制御機構となる。

図２は，ズームレンズ鏡筒50に含まれるズーム光学系５の一部断面図，図３は，ズーム光学系５に含まれているレンズ保持体80と回転体90との分解斜視図，図４は，レンズ保持体80を撮像素子11の側から見た斜視図，図５は，レンズ保持体80を撮像素子11の側から見た背面図，図６は，回転体90を被写体側から見た正面図，図７は，回転体90を撮像素子11側から見た背面図である。

ズームレンズ鏡筒50には，外筒51と内筒52とが含まれている。

レンズ保持体80には，円環状のレンズ保持枠82が含まれている。このレンズ保持枠82によって少なくとも１枚のレンズ81が保持されている。レンズ保持枠82の下部には，レンズ保持枠82の外周面から中心部に向かって所定の深さの穴89が形成されている。この穴89には，ゴムなどの弾性体121が嵌め込められており，穴89からレンズ保持枠82の外側（下方）に突出している。レンズ保持枠82から外側に突出した弾性体121の部分は，後述するように光軸Ｌ方向にスライドする台座114に形成されている穴113に嵌め込められている。レンズ保持体80は，弾性体121を支点としてレンズ81の光軸がズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌに対して傾くことができるようになる。

レンズ保持枠82の上部には，他の部分よりも薄くなっている薄肉部86が形成されている。薄肉部86の上部には，レンズ81のねじれの傾き（ヨー角）を検出する第１の角度検出センサ88Ａ（第１の角度検出手段）が固定されている。また，図５に示すように，レンズ保持枠82を撮像素子11側の背面から見た場合に，レンズ保持枠82の外周面の右側には，レンズ81の傾きの角（ピッチ角）を検出する角度検出センサ88Ｂ（第２の角度検出手段）が固定されている。角度検出センサ88Ａに対向するズームレンズ鏡筒50の内筒52の内壁（図２において上部の内壁）52Ａには光軸Ｌと垂直な線が複数本形成されている。また，第２の角度検出センサ88Ｂに対向するズームレンズ鏡筒50の内壁（図２において手前の内壁）52Ａにも光軸Ｌと垂直な線が複数本形成されている。

レンズ保持体80は，ズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌと垂直であり，かつ図５において上下方向（鉛直方向）の第１の軸Ａ１を中心にして傾くことができる。第１の角度検出センサ88Ａによって内筒52の内壁に形成されている垂直な線との傾き角が検出されることにより，第１の軸Ａ１を中心として傾くレンズ保持体80（レンズ81）の傾き角（ヨー角）が検出される。また，レンズ保持体80は，ズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌと垂直であり，かつ図５において左右方向（水平方向）の第２の軸Ａ２を中心として傾くことができる。第２の検出角センサ88Ｂによって内筒52の内壁に形成されている垂直な線との傾きが検出されることにより，第２の軸Ａ２を中心として傾くレンズ保持体80（レンズ81）の傾き角（ピッチ角）が検出される。

薄肉部86の回転体90側の端面84には，引張りばね117の一端が固定されている。引張りばね117の他端は，内筒52の内壁に沿って光軸Ｌ方向にスライド自在なスライド枠110の一端面110Ａに固定されている。引張りばね117によって，レンズ保持体80が回転体90に引っ張られている。

主として図４および図５を参照して，レンズ保持枠82の撮像素子11側の端面85には，円周方向に沿って複数の凹凸部87が形成されている。凹凸部87は，端面85から撮像素子11側に突出しているものもあれば，端面85から凹んでいるものもある。凹凸部87が，ズーム倍率に対応する傾斜角で少なくとも１枚のレンズを傾ける運動をレンズ保持枠82に与えるカムである。

主として図６および図７を参照して，回転体90は円環92である。図２および図６に示すように，円環92の被写体側の端面95には，上部に，被写体側に突出している凸部93が形成されている。この凸部93がレンズ保持枠82の凹凸部87に接している。図７に示すように，円環92の撮像素子11側の端面96には，周方向にわたってギア97（ウォーム・ホイール）が形成されている。ギア97にモータ20Ｂ（モータ20Ｂは，スライド枠110の端面に固定されている）の軸に固定された歯車101（ウォーム・ギア）が固定されており，その歯車101はギア97と噛み合っている。モータ20Ｂの軸が回転すると，回転体90が回転する。

図２および図３を参照して，円環92の側面には円周方向に沿って溝94が形成されている。この溝94にスライド枠110の突出部111が入り込んでいる。円環92は，スライド枠110の突出部111に沿って，周方向に回転自在となる。

図２を参照して，スライド枠110には，内筒52のカム溝52Ｂを通ってカム・ピン102が固定されている。また，スライド枠110の下部には，撮像素子11側に伸びている台座114が形成されている。台座114には，ラック115が形成されている。このラック115に形成されている歯115Ａにはピニオン116が噛み合っている。ピニオン116には上述したモータ20Ａの軸が固定されている。

モータ20Ａは，内筒52の内壁52Ａに固定されている。ピニオン116が回転し，ラック115が光軸Ｌ方向に移動するので，レンズ保持体80および回転体90が光軸Ｌの方向に移動する。モータ20Ａは内筒52の内壁52Ａに固定されているので，モータ20Ａはラック115（台座114）とともに動かず，レンズ保持体80および回転体90のみが光軸Ｌの方向に動く。

駆動回路19Ａ，ズーム・モータ20Ａおよび制御回路40が，ズーム指令に応じて，ズーム光学系５に含まれている複数個のズームレンズ群のうち少なくとも１つのズームレンズ群を光軸方向に動かすズームレンズ群駆動機構となる。また，レンズ保持枠82（レンズ保持体80），円環92（回転体90），モータ100および歯車101が，レンズ81が，ズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌに対して傾くように，レンズ群を構成する２枚以上のレンズのうち，少なくとも１枚のレンズを傾けるレンズ傾斜機構を構成する。

レンズ71の外周面には，内周面がレンズ71の外周面に固定されているレンズ固定枠72が取り付けられている。レンズ固定枠72には，複数のピン70の一端部が固定されている。これらのピン70の他端部は，ズームレンズ鏡筒50に形成されているカム溝73内に入っている。ピン70がカム溝73に沿って動くことにより，レンズ固定枠72（レンズ71）が光軸Ｌの方向に動くことができる。

レンズ固定枠72の一部には，光軸Ｌ方向に突出したラック77が形成されている。このラック77に形成されている歯77Ａにはピニオン78が噛み合っている。ピニオン78には上述したモータ20Ａの軸が固定されている。モータＡが駆動させられると，ピニオン78が回転し，ラック77が光軸Ｌ方向に移動するので，レンズ71も光軸Ｌの方向に移動する。

レンズ51を光軸Ｌ方向に移動させるモータ20Ａとレンズ71を光軸Ｌ方向に移動させるモータ20Ａとは同じ符号が付されているが，それぞれのモータ20Ａは単独で駆動させることができ，レンズ51とレンズ71とを異なる距離だけ光軸Ｌ方向に移動させることができるのはいうまでもない。

レンズ51およびレンズ81が，上述したようにズーム光学系５を構成する変倍系レンズ３，補正系レンズ４を構成するレンズとなる。

図４および図５を参照して説明したように，レンズ保持枠82の一端面85には凹凸部87が形成されており，その一端面85が円環92に形成されている凸部93と接するように引張りばね117で引っ張られている。円環92が回転して，凹凸部87が撮像素子11の方向に突出している部分に凸部93が接するようになると，軸Ａ２（図５参照）を中心としてレンズ保持体80が被写体側に傾く。円環92が回転して，凹凸部87が凹んでいる部分に凸部93が入り込むと，軸Ａ２を中心としてレンズ保持体80が撮像素子11側に傾く。このようにして，レンズ81を所定のピッチ角だけ傾けることができるようになる。レンズ保持体80および回転体90が，ズーム倍率に対応する傾斜角で少なくとも１枚のレンズを傾けるカム機構となる（ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で第１の軸Ａ１を軸として少なくとも１枚のレンズを傾け，ズーム倍率に対応する第２の傾斜角で第２の軸Ａ２を軸として少なくとも１枚のレンズを傾けるカム機構となる）。レンズ保持枠82の端面85に凹凸部87が形成されているが，円環92の端面95に凹凸部87が形成されていてもよい。その場合には，レンズ保持枠82の端面85に凸部93が形成される。

図６を参照して，凸部93は，円環92の上部でなく，凸部93から，正面から見て時計方向（または反時計方向）に90度の角の位置に設けてもよい（突起93Ａ）。このように，正面から見て時計方向に90度の角の位置に突起93Ａが設けられていると，上述のように円環92が少しの角度回転するだけで，突起93Ａが凹凸部87に入りこんだり（凹凸部87が凹んでいる場合）凹凸部87を押したり（凹凸部87が突出している場合）することにより，軸Ａ２を中心に傾くだけでなく，軸Ａ１を中心に傾くようになることは理解できよう。

図８は，ズーム倍率と回転角と傾斜角との関係を示すテーブルである。

図８に示す回転角は，円環92の回転角であり，光軸Ｌ方向における基準位置に対応して円環92の回転方向の基準位置もあらかじめ定められている。傾斜角は，上述したように凸部93が円環92の上部に形成されている場合の傾斜角（軸Ａ２を中心として傾斜するピッチ角）を示している。図８に示すテーブルはメモリ42に格納されている。

この実施例では，ズーム・ボタン46からズーム指令が与えられると，そのズーム指令に応じたズーム倍率に対応した回転角で円環92が回転させられる。円環92が回転すると，上述のように，円環92の回転角に応じてレンズ81が傾けられる。たとえば，ズーム倍率がＺ１およびＺ２（ズーム倍率が低倍率）の場合には，回転角がθ１およびθ２であり，傾斜角がそれぞれ０である。すなわち，ズーム倍率が低倍率の場合には，レンズ81は傾斜しない。ズーム倍率がＺ３となると，円環92がθ３の角だけ回転し，レンズ81はφ３の角だけ傾斜する。その他のズーム倍率についても同様である。

傾斜角は，指定されたズーム倍率でレンズ81等が光軸Ｌ方向に動いた場合に，非点収差が少なくなるようにあらかじめ決められている。ズーム倍率にかかわらず非点収差を少なくできる。

図９は，ズーム倍率と回転角と第１の傾斜角と第２の傾斜角との関係を示すテーブルである。

図９に示す回転角も，円環92の回転角であり，光軸Ｌの方向における基準位置に対応して円環92の回転方向の基準位置もあらかじめ定められている。上述したのと異なり，円環92の上部に凸部93が形成されているのではなく，円環92の上部から時計回りに90度の角の位置に突起93Ａが形成されている場合のものである。第１の傾斜角は，軸Ａ１を中心として傾斜するヨー角を示し，第２の傾斜角は軸Ａ２を中心として傾斜するピッチ角を示している。図９に示すテーブルもメモリ42に格納されている。

この場合も，ズーム・ボタン46からズーム指令が与えられると，そのズーム指令に応じたズーム倍率に対応した回転角で円環92が回転させられる。円環92が回転すると，上述のように，円環92の回転角に応じて，軸Ａ１を中心として第１の傾斜角で傾斜し，軸Ａ２を中心として第２の傾斜角で傾斜する。たとえば，ズーム倍率がＺ１およびＺ２（ズーム倍率が低倍率）の場合には，回転角がθ１およびθ２であり，第１の傾斜角および第２の傾斜角は，それぞれ０である。この場合も，ズーム倍率が低倍率の場合には，レンズ81は傾斜しない。ズーム倍率がＺ３となると，円環92がθ３の角だけ回転し，レンズ81は第１の傾斜角がθ13となり，第２の傾斜角は０となる。ズーム倍率がＺ４となると，第１の傾斜角がθ14となり，第２の傾斜角がθ24となる。その他のズーム倍率についても同様である。

傾斜角は，指定されたズーム倍率でレンズ81等が光軸Ｌ方向に動いた場合に，非点収差が少なくなるようにあらかじめ決められている。この場合には，軸Ａ２を中心としてレンズ81が傾くだけでなく，軸Ａ１を中心としてレンズ81を傾けることができるので，ズーム倍率にかかわらず，より正確に非点収差を抑えることができる。

図10は，テレビ・カメラ用レンズ１の処理手順を示すフローチャートである。

ズーム・ボタン46からズーム指令が与えられると，そのズーム指令に応じたズーム倍率となるように，レンズ81などがモータ20Ａなどによって光軸Ｌの方向に位置決めさせられる（ステップ131）。また，メモリ42に記憶されているテーブル（図８，図９参照）に格納されている回転角，傾斜角が読み取られる（ステップ132）。読み取られた回転角だけ円環92がモータ20Ｂによって回転させられる（ステップ133）。

レンズ81の傾斜角が角度検出センサ88Ａによって検出され（ステップ134），検出された傾斜角がテーブルから読み取られた傾斜角となったかどうかが確認される（ステップ135）。検出された傾斜角がテーブルから読み取られた傾斜角となっていなければ（ステップ135でＮＯ），円環92が回転させられる（ステップ136）。検出された傾斜角がテーブルから読み取られた傾斜角となるまで，ステップ135および136の処理が繰り返される。検出された傾斜角がテーブルから読みられた傾斜角となると（ステップ135でＹＥＳ），処理は終了し，被写体の撮影，記録等が行われる。

上述の実施例では，軸Ａ２を中心にレンズ81が傾けられる場合について述べているが，軸Ａ１およびＡ２を中心にレンズ81を傾ける場合には，第１の傾斜角および第２の傾斜角が読み取られ，レンズ81のヨー角が第１の角度検出センサ88Ａにより読み取られ，レンズ81のピッチ角が第２の角度検出センサ88Ｂにより読み取られる。読み取られたヨー角がテーブルから読み取られた第１の検出角となり，読み取られたピッチ角が第２の検出角となるように，円環92が回転させられる。このようにして，制御回路40（制御機構）がレンズ傾斜機構を制御し，第１の角度検出センサ88Ａによって検出された検出角をズーム倍率に対応する第１の傾斜角とし，第２の角度検出センサ88Ｂによって検出された検出角をズーム倍率に対応する第２の傾斜角とすることとなる。

図11から図16は，他の実施例を示すものである。

上述した実施例では，カムを利用してレンズ81を傾けているが，次に述べる実施例は，
レンズの保持枠の外側にさらに，円環状の枠体を設けることにより，上述したのと同様にズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌと垂直の２つの軸を中心にレンズ81を傾けることができる。

図11は，ズームレンズ鏡筒50Ａの外観を示している。このズームレンズ鏡筒50Ａは，上述したズームレンズ鏡筒50に対応するもので，ズームレンズ鏡筒50Ａ内にズーム光学系５等が含まれている。

図12は，図11のXII−XII線に沿う断面図，図13は，図11のXIII−XIII線に沿う断面図である。図14は，ズームレンズ鏡筒50Ａ内に含まれるレンズ保持体140を撮像素子11側から見た背面図である。図12から図14において，図１または図２に示すものと同一物については同一符号を付して説明を省略する。

主として図14を参照して，レンズ81は，レンズ81を保持する第１のレンズ保持枠141によって保持されている。第１のレンズ保持枠141の外側には，内部に第１のレンズ保持枠141が位置決めされている円環状の第２のレンズ保持枠144が位置決めされている。第１のレンズ保持枠141の外側の側面141Ａにおいて，背面から見て水平方向の軸Ａ３上の第１のレンズ保持枠141の外側の側面141Ａの部分と，第２のレンズ保持枠144の内側の側面144Ａにおいて，水平方向の軸Ａ３上の第２のレンズ保持枠144の内側の側面144Ａの部分に，ピン144が，第１のレンズ保持枠141および第２の保持枠144に回転自在に通っている。第１のレンズ保持枠141は，軸Ａ３（第１の軸）を軸として，少なくとも１枚のレンズ81を傾斜自在に保持していることとなる。また，第２のレンズ保持枠144が軸Ａ３（第１の軸）の部分で第１のレンズ保持枠141を傾斜自在に保持していることとなる。軸Ａ３（第１の軸）と軸Ａ１（第２の軸）とはズームレンズ鏡筒50の光軸Ｌに対していずれも直交しており，かつ軸Ａ３（第１の軸）と軸Ａ１（第２の軸）とは互いに直交している。

第２のレンズ保持枠144の外側の側面144Ｂにおいて，背面から見て鉛直方向の軸Ａ１上の第２のレンズ保持枠144の外側の側面144Ｂの部分と，内筒52の内壁52Ａとの部分に，ピン143が，第２レンズ保持枠144および内筒52に回転自在に通っている。第２のレンズ保持枠144は，軸Ａ１（第２の軸）を軸として傾斜自在となる。

図12を参照して，ズームレンズ鏡筒50Ａ内の下方には，撮像素子11側に伸びている台座150が形成されている。この台座150の被写体側端部は，上述したピン143に固定されている。このため，ピン143は，回転せずに第２のレンズ保持体142が傾斜する。台座150には，ラック152が形成されている。このラック152に形成されている歯153にはピニオン155が噛み合っている。ピニオン155には上述したモータ20Ａの軸が固定されている。モータ20Ａは，台座150上に配置されているのではなく，内筒52の内壁に固定されている。モータ20Ａの軸が回転すると，ピニオン155が回転し，台座150が光軸Ｌの方向に移動する。台座150の被写体側の端部はピン143に固定されているので，台座150が光軸Ｌの方向に移動すると，レンズ保持体140も台座150とともに，光軸Ｌの方向に移動する。

台座150の被写体側の上部には，直線運動機構156（第１の直線運動機構）が配置されている。直線運動機構156内にモータ（図示略）が含まれており，そのモータの軸が回転すると，直線運動機構156のシャフト157が光軸Ｌ方向に動く。シャフト157の一端は，レンズ保持体140の第１のレンズ保持枠141の下端部の軸Ａ１上に固定されている（固定部分を図14において符号158で示す）。図12においてシャフト157が被写体側に動くことにより，図14の符号158で示す部分がシャフト157によって押され，第１のレンズ保持枠141の下端部が軸Ａ３を中心に図14において手前方向に傾斜する（軸Ａ３を軸として，図12において時計回りの方向に傾斜する。第１のレンズ保持枠141の上端部が，図14において奥の方向に傾斜する）。逆に図12においてシャフト157が撮像素子11側に動くことにより，図14の符号158で示す部分がシャフト157によって引っ張られ，第１のレンズ保持枠141の下端部が軸Ａ３を中心に図14において手前の方向に傾斜する（軸Ａ３を軸として，図12において反時計回りの方向に傾斜する。第１のレンズ保持枠141の上端部が，図14において軸Ａ３を中心に手前の方向に傾斜する）。

図13を参照して，撮像素子11側から被写体側を見てズームレンズ鏡筒50Ａ内の左側には，内筒52の内壁52Ａに接する位置に収納体160が設けられている。収納体160の被写体側端部は，ピン144に固定されている。ピン144もピン143と同様に回転せずに第１のレンズ保持枠141および第２のレンズ保持枠142が傾斜する。レンズ保持体140が光軸Ｌ方向に移動すると，レンズ保持体140と一緒に収納体160も光軸Ｌの方向に移動する。収納体160の内部は空間161が形成されており，この空間161内に直線運動機構162（第２の直線運動機構）が配置されている。直線運動機構162内にもモータ（図示略）が含まれており，そのモータの軸が回転すると，直線運動機構160のシャフト163が光軸Ｌ方向に動く。シャフト163の一端は，レンズ保持体140の第２のレンズ保持枠142の左端部（撮像素子11側から被写体側に向かって左側）の軸Ａ３上に固定されている（固定部分を図14において符号159で示す）。図13においてシャフト163が被写体側に動くことにより，図14の符号159で示す部分がシャフト163によって押され，第２レンズ保持枠142の左端部が軸Ａ１を中心に図14において奥の方向に移動する（軸Ａ１を軸として，図13において時計回りの方向に傾斜する。第２のレンズ保持枠142の右端部が，図14において手前の方向に傾斜する）。逆に図13においてシャフト163が撮像素子11側に動くことにより，図14の符号159で示す部分がシャフト163によって引っ張られ，第２のレンズ保持枠142の左端部が軸Ａ１を中心に図14において手前の方向に傾斜する（軸Ａ１を中心として図13において反時計方向に傾斜する。第２のレンズ保持枠142の右端部が，図14において軸Ａ１を中心に奥の方向に傾斜する）。

このようにピン143または144（少なくとも１枚のレンズを一端部で揺動自在に支持する支持部材）により，レンズ81が支持され，第１の直線運動機構156または第２の直線運動機構162（直線運動機構）ピン143または144が設けられている一端部を除く部分で光軸Ｌの方向に動かすことにより，ピン143または144（支持部材）を支点としてズーム倍率に対応する傾斜角で少なくとも１枚レンズ81を傾けることができる。また，第１の直線運動機構156により，軸Ａ３（第１の軸）の部分と異なる第１の部分（図14符号158の部分）で少なくとも１枚のレンズ81を光軸Ｌの方向に動かすことによりズーム倍率に対応する第１の傾斜角でレンズ81を傾け，第２の直線運動機構162により，軸Ａ１（第２の軸）の部分と異なる第２の部分（図14符号159の部分）で少なくとも１枚のレンズ81を光軸Ｌの方向に動かすことによりズーム倍率に対応する第２の傾斜角でレンズ81を傾けることができる。

図14を参照して，軸Ａ１上において第１のレンズ保持枠141の外側の側面141Ａと第２のレンズ保持枠142の内側の側面142Ｂとの間に第１の角度検出センサ180を構成する磁石181とホールＩＣ（Integrated Circuit）182が取り付けられている。第１の角度検出センサ180によって，レンズ81の第１の傾斜角（ヨー角）が検出される。また，軸Ａ３上において第２のレンズ保持枠142の外側側面142Ｂに第２の角度検出センサ190を構成する磁石191が取り付けられている。さらに，図13を参照して，収納体160には第２の角度検出センサ190を構成するホールＩＣ（Integrated Circuit）192が取り付けられている。

図15は，ズーム倍率と第１の傾斜角と第２の傾斜角との関係を示すテーブルである。

図15に示す第１の傾斜角は，図14に示す軸Ａ３を軸としてレンズ81が傾斜する傾斜角（ピッチ角）である。図15に示す第２の傾斜角は，図14に示す軸Ａ１を軸としてレンズ81が傾斜する傾斜角（ヨー角）である。図15に示すテーブルは，メモリ42に格納されている。

この実施例では，ズーム・ボタン46からズーム指令が与えられると，そのズーム指令に応じたズーム倍率に対応した第１の傾斜角および第２の傾斜角でレンズ81が傾斜するように，上述した直線運動機構156および162が制御回路40によって制御させられる。たとえば，ズーム倍率がＺ１およびＺ２（ズーム倍率が低倍率）の場合には，第１の傾斜角および第２の傾斜角はそれぞれ０である。すなわち，ズーム倍率が低倍率の場合には，レンズ81は傾斜しない。ズーム倍率がＺ３となると，第１の傾斜角がθ13となる。第２の傾斜角は０である。ズーム倍率がＺ４となると，第１の傾斜角はθ14となり，第２の傾斜角はθ24となる。その他のズーム倍率についても同様である。

これらの第１の傾斜角および第２の傾斜角も，指定されたズーム倍率でレンズ81等が光軸Ｌ方向に動いた場合に，非点収差が少なくなるようにあらかじめ決められている。ズーム倍率にかかわらず，非点収差を少なくできる。

図16は，テレビ・カメラ用レンズ１の処理手順を示すフローチャートである。

ズーム・ボタン46からズーム指令が与えられると，そのズーム指令に応じたズーム倍率となるように，レンズ81などがモータ20Ａなどによって光軸Ｌの方向に位置決めさせられる（ステップ171）。また，メモリ42に記憶されているテーブル（図15参照）に格納されている第１の傾斜角および第２の傾斜角のうち，ズーム倍率に対応した第１の傾斜角および第２の傾斜角が制御回路40によって読み取られる（ステップ172）。読み取られた第１の傾斜角および第２の傾斜角となるように，直線運動機構156および162によってレンズ81が傾けられる（ステップ173）。

第１の角度検出センサ180によってレンズ81の第１の傾斜角（軸Ａ３を軸とした傾斜角）が検出され，第２の角度検出センサ190によってレンズ81の第２の傾斜角（軸Ａ１を軸とした傾斜角）が検出される（ステップ174）。検出された第１の傾斜角がテーブルから読み取られた第１の傾斜角となり，かつ検出された第２の傾斜角がテーブルから読み取られた第２の傾斜角となったかどうかが制御回路40において確認される（ステップ175）。検出された第１の傾斜角がテーブルから読み取られた第１の傾斜角となり，かつ検出された第２の傾斜角がテーブルから読み取られた第２の傾斜角となっていなければ（ステップ135でＮＯ），検出された第１の傾斜角がテーブルから読み取られた第１の傾斜角となり，かつ検出された第２の傾斜角がテーブルから読み取られた第２の傾斜角となるように，レンズ81が傾けられる（ステップ176）。検出された第１の傾斜角がテーブルから読み取られた第１の傾斜角となり，かつ検出された第２の傾斜角がテーブルから読み取られた第２の傾斜角となると，処理は終了する。

撮像素子11がズームレンズ鏡筒50または50Ａの光軸が法線とならずに傾いている場合がある。そのような場合には，ズーム倍率の変化に伴う撮像素子11の傾きの悪影響を軽減するようにレンズ81を傾けるようにしてもよい。

上述の実施例では，軸Ａ２を中心にレンズ81が傾けられる場合について述べているが，絞り６と被写体の結像面（撮像素子11の受光面）との間に位置するマスタ光学系10内のレンズを傾けるようにしてもよい。また，レンズ傾斜機構は，複数個設けられていても良い。

また，上述の実施例において，第１のレンズ保持枠141と第２のレンズ保持枠142とを固定することにより，レンズ81は，軸Ａ３を軸として傾斜することとなる。この場合には，第１の直線運動機構156により第１レンズ保持枠141が光軸Ｌの方向に押したり，引っ張られたりすることとなろう。

１ テレビ・レンズ装置（ズームレンズ装置）
20Ａ ズーム・モータ（ズームレンズ群駆動機構）
40 制御回路（制御機構）
80 レンズ保持体（レンズ傾斜機構）
87 凹凸部（カム）
88Ａ 第１の角度検出センサ（第１の傾斜角検出手段）
88Ｂ 第２の角度検出センサ（第２の傾斜角検出手段）
90 回転体（レンズ傾斜機構）
92 円環
114 台座（ズームレンズ群駆動機構）
156 第１の直線運動機構
157 第２の直線運動機構

Claims (14)

1. ２枚以上のレンズから構成されているレンズ群が複数個含まれているズームレンズ装置において，
   上記レンズ群を構成する２枚以上のレンズのうち，少なくとも１枚のレンズを傾けるレンズ傾斜機構，
   ズーム倍率に応じて，上記ズームレンズ装置に含まれている複数個のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を上記ズームレンズ装置の光軸の方向に動かすレンズ群駆動機構，および
   上記ズーム倍率に対応する傾斜角で，上記レンズ傾斜機構に上記少なくとも１枚のレンズを傾けさせる制御機構，
   を備えたズームレンズ装置。
2. 上記レンズ傾斜機構によって傾けられた上記少なくとも１枚のレンズの傾斜角を検出する傾斜角度検出手段をさらに備え，
   上記制御機構は，
   上記レンズ傾斜機構を制御して，上記傾斜角度検出手段によって検出された傾斜角を，上記ズーム倍率に対応する傾斜角とする，
   請求項１に記載のズームレンズ装置。
3. 上記制御機構は，
   上記ズーム倍率に対応する傾斜角で上記少なくとも１枚のレンズを傾けるカム機構を備えている，
   請求項１または２に記載のズームレンズ装置。
4. 上記カム機構は，
   上記少なくとも１枚のレンズを保持するレンズ保持枠と，上記レンズ保持枠の表面に接する表面をもち，かつ上記ズームレンズ装置の光軸を中心に上記ズーム倍率に対応した回転角で回転する円環と，を含み，
   上記レンズ保持枠の表面または上記円環の表面の少なくとも一方が，上記ズーム倍率に対応する傾斜角で上記少なくとも１枚のレンズを傾ける運動を上記レンズ保持枠に与えるカムを備えている，
   請求項３に記載のズームレンズ装置。
5. 上記レンズ傾斜機構は，
   上記ズームレンズ装置の光軸に対して，第１の軸と第２の軸とがいずれも直交し，かつ上記第１の軸と上記第２の軸とが互いに直交する上記第１の軸および上記第２の軸の少なくとも一方を軸として，上記少なくとも１枚のレンズを傾け，
   上記制御機構は，
   上記傾斜機構を制御して，上記ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で上記第１の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾け，かつ上記ズーム倍率に対応する第２の傾斜角で上記第２の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾ける，
   請求項１に記載のズームレンズ装置。
6. 上記レンズ傾斜機構によって上記第１の軸を軸として傾けられた上記少なくとも１枚のレンズの傾斜角を検出する第１の傾斜角度検出手段，および
   上記レンズ傾斜機構によって上記第２の軸を軸として傾けられた上記少なくとも１枚のレンズの傾斜角を検出する第２の傾斜角度検出手段をさらに備え，
   上記制御機構は，
   上記第１の傾斜角度検出手段によって検出された検出角を，上記レンズ傾斜機構を制御して，上記ズーム倍率に対応する第１の傾斜角とし，かつ上記第２の傾斜角度検出手段によって検出された検出角を，上記レンズ傾斜機構を制御して，上記ズーム倍率に対応する第２の傾斜角とする
   請求項５に記載のズームレンズ装置。
7. 上記制御機構は，
   上記ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で上記第１の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾け，かつ上記ズーム倍率に対応する第２の傾斜角で上記第２の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾けるカム機構を備えている，
   請求項５または６に記載のズームレンズ装置。
8. 上記カム機構は
   上記少なくとも１枚のレンズを保持するレンズ保持枠と，上記レンズ保持枠の表面に接する表面をもち，かつ上記ズームレンズ装置の光軸を中心に上記ズーム倍率に対応した回転角で回転する円環と，を含み，
   上記レンズ保持枠の表面または上記円環の表面の少なくとも一方が，上記ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で上記第１の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾け，かつ上記ズーム倍率に対応する第２の傾斜角で上記第２の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾ける運動を上記レンズ保持枠に与えるカムを備えている，
   請求項７に記載のズームレンズ装置。
9. 上記レンズ傾斜機構は，
   上記少なくとも１枚のレンズを保持し，かつ上記第１の軸を軸として傾斜自在な第１のレンズ保持枠，および
   上記第１のレンズ保持枠を上記第１の軸の部分で傾斜自在に保持し，かつ上記第２の軸を軸として傾斜自在な第２のレンズ保持枠を備えている，
   請求項５から８のうち，いずれか一項に記載のズームレンズ装置。
10. 上記レンズ傾斜機構が複数個設けられている，
    請求項１から８のうち，いずれか一項に記載のズームレンズ装置。
11. 上記少なくとも１枚のレンズを，一端部で揺動自在に支持する支持部材をさらに備え，
    上記制御機構は，
    上記支持部材を支点として，上記光軸の方向に動かすことにより，上記ズーム倍率に対応する傾斜角で上記少なくとも１枚のレンズを傾ける直線運動機構を含む，
    請求項１に記載のズームレンズ装置。
12. 上記制御機構は，
    上記第１の軸の部分と異なる第１の部分で上記少なくとも１枚のレンズを上記光軸の方向に動かすことにより上記ズーム倍率に対応する第１の傾斜角で上記第１の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾ける第１の直線運動機構，および
    上記第２の軸の部分と異なる第２の部分で上記少なくとも１枚のレンズを上記光軸の方向に動かすことにより上記ズーム倍率に対応する第２の傾斜角で上記第２の軸を軸として上記少なくとも１枚のレンズを傾ける第２の直線運動機構を備えている，
    請求項５に記載のズームレンズ装置。
13. 上記少なくとも１枚のレンズは，絞りと被写体の結像面との間に位置する，
    請求項１から12のうち，いずれか一項に記載のズームレンズ装置。
14. ２枚以上のレンズから構成されているレンズ群が複数個含まれているズームレンズ装置を制御する方法において，
    レンズ傾斜機構が，上記レンズ群を構成する２枚以上のレンズのうち，少なくとも１枚のレンズを傾け，
    レンズ群駆動機構が，ズーム倍率に応じて，上記ズームレンズ装置に含まれている複数個の上記レンズ群のうち少なくとも１つの上記レンズ群を上記光軸の方向に動かし，
    制御機構が，上記ズーム倍率に対応する傾斜角で，上記レンズ傾斜機構に，上記少なくとも１枚のレンズを傾けさせる，
    ズームレンズ装置の制御方法。

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