JP2018072775A - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド部材の倒れ調整による原点位置検出手段への影響を抑制可能なレンズ鏡筒および光学機器を提供すること。
【解決手段】レンズ枠と、レンズ枠を光軸方向に沿ってガイドするガイド部材と、ガイド部材の第１端を保持する固定部材と、ガイド部材の第２端を保持し、光軸と直交する平面内で変位可能な調整部材と、レンズ枠の原点位置を検出する第１の検出手段と、を有し、第１の検出手段は、光軸方向において、ガイド部材の中心位置に対して第１端側に配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズ鏡筒および光学機器に関する。

近年、動画撮影に好適なレンズ鏡筒として、焦点距離を変更した場合に焦点位置が変化するバリフォーカルレンズタイプのレンズ鏡筒が提案されている。例えば、光軸に平行に配置されたガイドバーに保持されたレンズ移動枠を光軸方向へ移動させることで精度良くズーミングやフォーカシングを行うバリフォーカルレンズタイプのレンズ鏡筒が知られている。このようなレンズ鏡筒では、所望の光学性能を得るためにガイドバーの倒れ調整を行うことが望ましい。特許文献１のレンズ鏡筒では、ガイド部材の第１端をガイド部材支持枠で支持し、ガイド部材の第２端をレンズ鏡筒とは別体の調整プレートで支持し、調整プレートの偏芯調整によって所望の光学性能を得るために必要なガイド部材の倒れ調整を行う。

また、バリフォーカルレンズタイプのレンズ鏡筒では、焦点距離に対応してフォーカス光学系をフォーカスアクチュエータで移動させ、ズーム光学系を手動操作で移動させる。フォーカスアクチュエータへの電源供給が停止している状態でユーザがズーミングを行うと、フォーカス光学系の位置が焦点距離に対応する位置からずれてしまうおそれがある。フォーカスアクチュエータへの電源供給が再開された場合、フォーカス光学系を焦点距離に対応する位置まで移動させるために、レンズ鏡筒はフォーカス光学系の原点位置を検出するための原点位置検出手段を備える必要がある。特許文献２では、フォーカス光学系の全ての駆動範囲の中心に配置された原点位置検出手段を備えるレンズ鏡筒が提案されている。また、特許文献３では、フォーカス光学系の全ての焦点距離で共通して使用する駆動範囲内に配置された原点位置検出手段を備えるレンズ鏡筒が提案されている。

特開２０１２−１７３５２４号公報 特許第５４３３３０１号公報 特開２０１５−３４８９３号公報

ガイド部材の倒れ調整を行うと、フォーカス光学系が光軸と平行な状態と傾いた状態では原点位置検出手段の検出系と被検出系の位置関係が異なるため、適切な原点位置検出が妨げられるおそれがある。しかしながら、特許文献１では、ガイド部材の倒れ調整に対応した原点位置検出手段の好適な位置について開示していない。また、特許文献２では、原点位置の検出時間を短縮することを目的としており、ガイド部材の倒れ調整に対応した原点位置検出手段の好適な位置について開示していない。さらに、特許文献３では、画像を不自然に変化させずに原点位置検出を行うことを目的としており、ガイド部材の倒れ調整に対応した原点位置検出手段の好適な位置について開示していない。

このような課題に鑑みて、本発明は、ガイド部材の倒れ調整による原点位置検出手段への影響を抑制可能なレンズ鏡筒および光学機器を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、レンズ枠と、前記レンズ枠を光軸方向に沿ってガイドするガイド部材と、前記ガイド部材の第１端を保持する固定部材と、前記ガイド部材の第２端を保持し、光軸と直交する平面内で変位可能な調整部材と、前記レンズ枠の原点位置を検出する第１の検出手段と、を有し、前記第１の検出手段は、前記光軸方向において、前記ガイド部材の中心位置に対して前記第１端側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、ガイド部材の倒れ調整による原点位置検出手段への影響を抑制可能なレンズ鏡筒および光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を有するカメラシステムのブロック図である。 交換レンズのレンズ鏡筒部の分解斜視図である。 交換レンズのレンズ鏡筒部の断面図である。 交換レンズのレンズ鏡筒部の要部の断面図である。 交換レンズのレンズ鏡筒部を撮像面側から見た図である。 交換レンズのレンズ鏡筒部の要部の光軸直交方向の断面図である。 ガイドバーの倒し調整量と原点位置検出手段との関係図である。原点位置検出部の断面図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。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は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の一例である交換レンズ１００とカメラ本体１５０によるカメラシステムのブロック図である。本実施形態では、交換レンズ１００はマウント機構（不図示）を介してカメラ本体１５０に着脱可能に構成されているが、交換レンズ１００がカメラ本体１５０に一体的に取り付けられる構成であってもよい。また、本発明のレンズ鏡筒は、交換レンズとは異なる他の光学機器に搭載されてもよい。

カメラ本体１５０は、カメラ制御部１５１、カメラ入出力部１５２および撮像手段１５３を有する。撮像手段１５３は、交換レンズ１００を通過した光束を受光して光電変換し、画像信号を出力する。カメラ制御部１５１は、カメラ本体１５０の制御を行う。また、カメラ制御部１５１は、撮像手段１５３が出力した画像信号を用いて、撮影画像を形成したり、レンズ鏡筒の焦点位置合わせをしたりする。

交換レンズ１００は、レンズ制御部１０１、レンズ入出力部１０２、ズーム操作部材１０３、ズーム位置検出部１０４、フォーカス操作部材１０５、フォーカス操作量検出部１０６、フォーカスアクチュエータ１０７および原点位置検出手段１０８を有する。また、交換レンズ１００は、ズーム光学系ＬＺおよびフォーカス光学系ＬＦを有する。

レンズ制御部１０１は、交換レンズ１００の制御を行う。レンズ入出力部１０２は、マウント機構（不図示）に設けられた接点を介してカメラ入出力部１５２と各種データの入出力を行う。

ズーム光学系ＬＺは、ズーム操作によって移動する複数のレンズを有する。フォーカス光学系ＬＦは、焦点位置を調整する単一または複数のレンズを有する。焦点位置はズーム操作によって変化し、フォーカス光学系ＬＦが有するレンズはズーム操作によって変化する焦点位置を調節する。フォーカス光学系ＬＦは、焦点調節のために光軸方向に沿って移動可能に保持される。

ズーム操作部材１０３は、メカ機構によりズーム光学系ＬＺに連結され、ユーザがズーム操作を行うために用いられる。すなわち、ユーザがズーム操作部材１０３を操作することで、ダイレクトにズーム光学系ＬＺが移動し、焦点距離を変更することができる。ズーム位置検出部１０４は、メカ機構によりズーム操作部材１０３に連結され、現在の焦点距離（ズーム位置）と、ユーザによるズーム操作部材１０３の操作量、操作方向および操作速度と、を検出する。ズーム位置検出部１０４は、検出した情報をレンズ制御部に１０１に出力する。

フォーカス操作部材１０５は、ユーザがフォーカス操作を行うために用いられる。フォーカス操作部材１０５は、メカ機構による直接フォーカス光学系ＬＦへの連結はされておらず、フォーカス操作量検出部１０６とフォーカスアクチュエータ１０７を介してフォーカス光学系ＬＦを駆動する。フォーカス操作量検出部１０６は、ユーザによるフォーカス操作部材１０５の操作量、操作方向および速度などを検出する。フォーカス操作量検出部１０６は、検出した情報をレンズ制御部１０１に出力する。

フォーカスアクチュエータ１０７は、メカ機構によりフォーカス光学系ＬＦに連結され、フォーカス光学系ＬＦを駆動する。本実施形態では、フォーカスアクチュエータ１０７は、微細なステップ単位での駆動が可能なステッピングモータである。モータの回転軸に一体的に設けたスクリューネジにフォーカス光学系ＬＦを保持する鏡筒をラックを用いて係合させ、ネジ送りによりフォーカス光学系ＬＦを駆動する。原点位置検出手段１０８は、フォーカス光学系ＬＦの原点位置を検出する。

レンズ制御部１０１には、フォーカスアクチュエータ１０７および原点位置検出手段１０８の情報からフォーカス光学系ＬＦの位置を算出するプログラムが格納されている。レンズ制御部１０１は、プログラムに従って、電源投入時やリセット時に原点位置検出手段１０８から原点位置情報を取得した後、フォーカスアクチュエータ１０７の駆動信号に基づいてフォーカス光学系ＬＦの位置検出を行う。本実施形態では、フォーカスアクチュエータ１０７はステッピングモータであるので、原点位置情報の取得後、駆動パルスをインクリメント方式でカウントすることでフォーカス光学系ＬＦの位置検出を行う。すなわち、レンズ制御部１０１は、原点位置検出手段１０８によって検出された原点位置と、ステッピングモータによる駆動信号と、に基づいて、フォーカス光学系ＬＦの原点位置に対する相対的な位置を算出する。

図２は、本実施例の交換レンズ１００のレンズ鏡筒部の分解斜視図である。図３は、交換レンズ１００のレンズ鏡筒部の断面図である。第１レンズ鏡筒１は、ズーム光学系ＬＺの一部を構成する第１レンズ群を保持する。固定鏡筒（固定部材）２は、第１レンズ鏡筒１を保持する。後群鏡筒３は、ズーム光学系ＬＺの一部である第３レンズ群を保持し、ビス４によって固定鏡筒２に固定され、固定鏡筒２と一体となって光軸方向に沿って進退可能である。調整部材５は、ガイドバー７ａの倒れ調整が行われた後、後群鏡筒３に接着固定される。

第２レンズ鏡筒（レンズ枠）６は、フォーカス光学系ＬＦを構成する第２レンズ群を保持し、２本のガイドバー７ａ、７ｂによりズーミングまたはフォーカシングの際に光軸方向に沿って移動自在に支持される。ガイドバー７ａ、７ｂは、光軸を挟んで設けられ、第２レンズ鏡筒６の光軸方向の移動案内と光軸周りの回り止めとを行う。ガイドバー７ａ、７ｂの物体側の第１端は固定鏡筒２の保持部２ａに支持され、撮像面側の第２端は後群鏡筒３に組み込まれた調整部材５の保持部５ａに支持される。

フォーカスモータ８は、図１のフォーカスアクチュエータ１０７に相当し、フォーカスモータ止めビス９を介して固定鏡筒２に固定される。本実施形態では、フォーカスモータ８としてステッピングモータを使用している。フォーカスモータ８の駆動部と出力ネジ部は、コの字型の板金に一体的に支持されている。ズーミングまたはフォーカシングの際に、フォーカスモータ８のスクリューネジ部が第２レンズ鏡筒６に取り付けられたラック１０と噛合することで、第２レンズ鏡筒６は光軸方向に沿って移動する。ラックバネ１１は、ラック１０の噛合いガタとスラスト方向のガタを取り除くために、ラック１０を噛合方向と光軸方向に付勢する。

図４を参照して、原点位置検出手段１０８によるフォーカス光学系ＬＦの原点位置の検出について説明する。図４は、交換レンズ１００のレンズ鏡筒部の要部の断面図である。本実施形態では、原点位置検出手段１０８は、固定鏡筒２に取り付けられたフォトインタラプタ（第１の検出手段）１２と、第２レンズ鏡筒６に設けられた遮光部（第２の検出手段）６ａと、を備える。フォーカスモータ８が通電され回転駆動されると、フォーカスモータ８のスクリューネジ部も回転する。第２レンズ鏡筒６は、スクリューネジ部に噛合したラック１０を介してネジ送り機構により光軸方向に沿って移動する。このとき、第２レンズ鏡筒６に設けられた遮光部６ａも光軸方向に沿って移動する。本実施形態では遮光部６ａがフォトインタラプタ１２の発光部と受光部との間を通過した場合、フォトインタラプタ１２が受光状態から遮光状態に切り替わる。これにより、フォーカス光学系ＬＦの原点位置が検出される。なお、原点位置検出手段１０８は、フォトインタラプタに限らず、フォトリフレクタと反射板の組合せによる構成や、機械式のスイッチを備えてフォーカス光学系ＬＦの原点位置を検出してもよい。

図５と図６を参照して、ガイドバー７ａの倒れ調整について説明する。図５は交換レンズ１００のレンズ鏡筒部を撮像面側から見た図、図６は交換レンズ１００を物体側から見た場合の交換レンズ１００のレンズ鏡筒部の要部の光軸直交方向の断面図である。本実施形態では、交換レンズ１００は、フォーカス光学系ＬＦを保持する第２レンズ鏡筒６を倒して光学調整を行うために、第２レンズ鏡筒６を支持するガイドバー７ａの倒れを調整する。ガイドバー７ａの倒れ調整は、ガイドバー７ａの第２端を保持する調整部材５を光軸直交平面内（Ｘ−Ｙ平面内）で変位させることで行われる。図３に示されるように、後群鏡筒３と調整部材５との間には隙間が形成されているため、調整部材５はＸ−Ｙ平面内で変位可能である。

調整部材５がＸ−Ｙ平面内の＋Ｘ’方向へ変位すると、ガイドバー７ａは保持部２ａを支点に＋Ｘ’方向へ倒れる。このとき、第２レンズ鏡筒６も＋Ｘ’方向へ倒れ、遮光部６ａがフォトインタラプタ１２の発光部側壁面１２ａに近付く。同様に、調整部材５が−Ｘ’方向へ変位すると、遮光部６ａはフォトインタラプタ１２の受光部側壁面１２ｂに近付き、調整部材５が＋Ｙ’方向へ移動すると、遮光部６ａはフォトインタラプタ１２の底面１２ｃに近付く。調整部材５を−Ｙ’方向へ変位すると、ガイドバー７ａは保持部２ａを支点に−Ｙ’方向へ倒れる。このとき、第２レンズ鏡筒６も−Ｙ’方向へ倒れ、遮光部６ａはフォトインタラプタ１２の発光部と受光部から離れる（底面１２ｃから離れる）方向へ移動する。

調整部材５を用いてガイドバー７ａの倒れ調整を行った後、調整部材５は後群鏡筒３に接着剤で接着固定される。これにより光学調整としてのガイドバー７ａの倒れ調整後のガイドバー７ａの倒れ変化を抑制することができる。なお、本実施例形態で使用される接着剤は、例えば、紫外線硬化性樹脂である。

図７を参照して、ガイドバー７ａの倒し調整量と、フォトインタラプタ１２および遮光部６ａとの関係について説明する。図７は、ガイドバー７ａの倒し調整量と、原点位置検出手段１０８として用いられるフォトインタラプタ１２および遮光部６ａとの関係図である。

以下の説明では、光軸方向におけるガイドバー７ａの長さをＬ、光軸方向におけるガイドバー７ａの第１端からフォトインタラプタ１２の発光部および受光部の中心位置までの長さをＬ１、ガイドバー７ａの倒し調整量（倒れ角度）をθとする。このとき、調整部材５のＸ−Ｙ平面内での調整量（変位量）は、Ｌｔａｎθと近似される。また、遮光部６ａのＸ−Ｙ平面内での変位量は、Ｌ１ｔａｎθと近似される。

前述したように、調整部材５をＸ−Ｙ平面内で変位させると、遮光部６ａとフォトインタラプタ１２とのクリアランス量が変化する。遮光部６ａの変位量Ｌ１ｔａｎθが遮光部６ａとフォトインタラプタ１２とのクリアランス量より大きくなる場合、遮光部６ａがフォトインタラプタ１２に接触し、フォーカス光学系ＬＦの原点位置の検出やフォーカシングの妨げになってしまう。また、調整部材５の−Ｙ’方向への変位量Ｌｔａｎθが大き過ぎる場合、遮光部６ａがフォトインタラプタ１２の発光部からの光を遮光できない位置まで移動してしまい、フォーカス光学系ＬＦの原点位置を検出できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、調整部材５のＸ−Ｙ平面内での変位による原点位置検出手段１０８への影響を抑制するために、フォトインタラプタ１２を、光軸方向において、ガイドバー７ａの中心位置に対してガイドバー７ａの第１端側（保持部２ａ側）に配置する。具体的には、フォトインタラプタ１２は、以下の条件式（１）を満足するように配置されればよい。

Ｌ１＞（１／２）Ｌ （１）
フォトインタラプタ１２をこのような位置に配置することで、調整部材５がＸ−Ｙ平面内で変位した場合の遮光部６ａの移動量を低減することができる。そのため、遮光部６ａは、フォトインタラプタ１２に接触することもないし、発光部からの光を遮光できない位置まで移動することもない。すなわち、ガイドバー７ａの倒れ調整に影響されることなく、フォーカス光学系ＬＦの原点位置の検出およびフォーカシングを行うことができる。

調整部材５のＸ−Ｙ平面内での変位による原点位置検出手段１０８への影響をさらに抑制するためには、フォトインタラプタ１２はより第１端側（固定鏡筒２の第２レンズ鏡筒６とのメカ端位置の近傍）に配置されることが好ましい。具体的には、ガイドバー７ａの第１端からメカ端位置までの距離をＭ、遮光部６ａのスラスト長さ（光軸方向における長さ）をＳとすると、フォトインタラプタ１２は以下の条件式（２）を満足するように配置されればよい。

Ｍ＋Ｓ＜Ｌ１＜２（Ｍ＋Ｓ）≦（１／２）Ｌ （２）
なお、不等式Ｍ＋Ｓ＜Ｌ１を満足するようにフォトインタラプタ１２を配置することで、遮光部６ａがメカ端位置に当接するより先に固定鏡筒２に当接することを防止することができる。

以上説明したように、本実施形態では、原点位置検出手段として用いられるフォトインタラプタ１２は、光軸方向において、ガイドバー７ａの中心位置に対してガイドバー７ａの第１端側に配置される。このような構成によりガイドバー７ａの倒し調整量に対する原点位置検出手段として用いられる遮光部６ａの移動量を低減することができる。そのため、フォトインタラプタ１２を大型化することなく、ガイドバー７ａの倒れ調整に影響されずにフォーカス光学系ＬＦの原点位置の検出およびフォーカシングを行うことができる。結果として、交換レンズ１００を大型化することもフォーカス光学系ＬＦの原点位置の検出やフォーカシングに影響を与えることもなく、ガイドバー７ａの倒し調整による光学調整を行うことが可能である。

なお、本実施形態では、フォーカス光学系ＬＦを保持するレンズ枠の光学調整を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、他の光学系、例えばズーム光学系ＬＺを保持するレンズ枠の光学調整を行う場合についても適用することができる。

また、本実施形形態における原点位置を以下のように定義してもよい。すなわち、機械的あるいは電気的な２つの端で決まるフォーカス光学系ＬＦが駆動できる範囲の中心を原点位置としてもよい。もちろん原点位置は厳密に上記範囲の中心である必要はない。例えば、機械的あるいは電気的な第１の端及び第２の端があるとき、原点位置から第１の端への駆動量（あるいは駆動時間）と原点位置から第２の端への駆動量（あるいは駆動時間）の比が１．０±０．２の範囲に収まっていればよい。

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。

２ 固定鏡筒（固定部材）
５ 調整部材
６ 第２レンズ鏡筒（レンズ枠）
７ａ ガイドバー（ガイド部材）
１２ フォトインタラプタ（第１の検出手段）

Claims (7)

1. レンズ枠と、
   前記レンズ枠を光軸方向に沿ってガイドするガイド部材と、
   前記ガイド部材の第１端を保持する固定部材と、
   前記ガイド部材の第２端を保持し、光軸と直交する平面内で変位可能な調整部材と、
   前記レンズ枠の原点位置を検出する第１の検出手段と、を有し、
   前記第１の検出手段は、前記光軸方向において、前記ガイド部材の中心位置に対して前記第１端側に配置されることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記光軸方向における前記ガイド部材の長さをＬ、前記光軸方向における前記第１端から前記第１の検出手段までの距離をＬ１とするとき、
   Ｌ１＜（１／２）Ｌ
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記レンズ枠の移動に応じて移動し、前記第１の検出手段とともに前記レンズ枠の原点位置を検出する第２の検出手段を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第１の検出手段は、前記固定部材に取り付けられたフォトインタラプタであり、
   前記第２の検出手段は、前記レンズ枠に設けられた遮光部であることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記光軸方向における前記第１端から前記固定部材の前記レンズ枠とのメカ端位置までの距離をＭ、前記光軸方向における前記第２の検出手段の長さをＳとするとき、
   Ｍ＋Ｓ＜Ｌ１＜２（Ｍ＋Ｓ）≦（１／２）Ｌ
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項３または４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記レンズ枠は、フォーカス光学系を保持することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学機器。