JP2023158822A - レンズ装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高ズーム比および小型の点で有利なズームレンズ装置を提供すること。【解決手段】 物体の像を形成するレンズ装置（Ｌ）は、カムフォロワ（２２ａ）を含み、第１レンズ群（Ｇ２２）を保持する第１保持部材（２２）と、カムフォロワと係合するカムが形成され、第１レンズ群の光軸（Ｐ）に沿った第１回転軸（Ｓ）の周りに回転することにより、光軸に沿って第１保持部材を移動させるカム部材（２３）と、第１レンズ群よりも像側において光軸に対して挿抜される第２レンズ群（Ｇ４１）を保持し、光軸に沿った第２回転軸（Ｕ）の周りに回転する第２保持部材（４０、４１）とを有し、カム部材の像側の端部は、第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関するものである。

ズームレンズ装置においてズームレンズ群を光軸方向に移動する手段として、円筒カム機構がある。円筒カムの外周部にはカム溝が形成され、円筒カムを回転させるとズームレンズ群がカム溝に従って移動し、その結果、ズームレンズ装置の焦点距離が変化する。また、ズームレンズ装置の焦点距離を拡大するエクステンダ機構を内蔵したズームレンズが知られている（特許文献１）。当該エクステンダ機構においては、エクステンダレンズ群を含む複数のレンズ群がターレット板に保持され、ターレット板の回転により光軸上に配置されるレンズ群が切り替わる。その結果、焦点距離や光学特性を迅速に切り替えることができる。

特開２００８－６５１６４号公報

このようなズームレンズ装置において、高ズーム比のものを得るには、ズームレンズ群の移動量を増大させる必要がある。ところが、特許文献１のようなズームレンズ装置においては、ズームレンズ群の移動量の増大のために円筒カムを軸方向に長くするには、ズームレンズ群と隣り合うエクステンダレンズ群との干渉を回避する必要がある。当該干渉回避のためにエクステンダレンズ群をより後方に配置したり円筒カムをより側方に配置したりすると、ズームレンズ装置が大型となる。本発明は、例えば、高ズーム比および小型の点で有利なズームレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、物体の像を形成するレンズ装置であって、
カムフォロワを含み、第１レンズ群を保持する第１保持部材と、
前記カムフォロワと係合するカムが外周部に形成され、前記第１レンズ群の光軸に沿った第１回転軸の周りに回転することにより、前記光軸に沿って前記第１保持部材を移動させるカム部材と、
前記第１レンズ群よりも像側において前記光軸に対して挿抜される第２レンズ群を保持し、前記光軸に沿った第２回転軸の周りに回転する第２保持部材とを有し、
前記カム部材の像側の端部は、前記第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されていることを特徴とするレンズ装置である。

本発明によれば、例えば、高ズーム比および小型の点で有利なズームレンズ装置を提供することができる。

レンズ装置の構成例を示す図 各部の配置例を示す図 カム部材の駆動部の構成例を示す図 カム軸およびターレット軸の配置例を示す図 撮像装置の構成例を示す図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〔レンズ装置に係る実施形態〕
図１ないし４を参照して、レンズ装置に係る実施形態が説明される。ここで、図１は、レンズ装置の構成例を示す図、図２は、各部の配置例を示す図、図３は、カム部材の駆動部の構成例を示す図、図４は、カム軸およびターレット軸の配置例を示す図である。これらの図において、レンズ装置Ｌは、本体１００と、本体１００を覆うカバー２００と、カメラに搭載（装着）するためのマウント部３００とを有する。本体１００は、物体側から像側へ順に、合焦のために移動する部分レンズ群を含む合焦レンズ群１、ズームのために移動する複数のレンズ群を含むレンズユニット２、光量を調整するために可動の開口絞り部材３を有する。また、本体１００は、エクステンダレンズ群を含む複数のレンズ群を保持している保持部材４、リレーレンズ群５、制御基板６（電気回路基板）を有する。なお、合焦レンズ群１は、少なくとも部分レンズ群が合焦のために移動すればよい（合焦レンズ群１の全体が合焦のために移動してもよい）。また、開口絞り部材は、上記の配置に限られず、合焦レンズ群よりも像側にあればよい。また、レンズ本体１００は、上記部分レンズ群を駆動するフォーカス駆動部７、レンズユニット２を駆動するズーム駆動部８を有する。

レンズ群１は、部分レンズ群Ｇ１０を保持する固定鏡胴１０（枠部材）と、部分レンズ群Ｇ１１を保持する移動鏡筒１１（枠部材）とを含む。移動鏡筒１１は、固定鏡胴１０に形成されたガイド（案内）によって、レンズ装置Ｌの光軸Ｐに沿って移動が案内される。固定鏡胴１０には、外周部にねじが形成されたヘリコイド軸１２が光軸Ｐに沿う軸の周りに回転可能に支持されている。ヘリコイド軸１２には、移動鏡筒１１に連結されたヘリコイドコマ１３が螺合している。ヘリコイド軸１２は、プーリ７１およびベルト７２を介して、駆動部７の出力軸と連結されている。このような構成により、駆動部７は、制御基板６のからの指令に基づいて、ヘリコイド軸１２を回転駆動する。ヘリコイド軸１２が回転駆動されると、移動鏡筒１１が光軸Ｐに沿って移動し、レンズ装置Ｌの合焦状態（物体距離）が変化する。

レンズユニット２は、固定鏡胴２０（枠部材）と、レンズ群Ｇ２１を保持する移動鏡胴２１（枠部材）と、レンズ群Ｇ２２を保持する移動鏡胴２２（枠部材）とを含む。また、レンズユニット２は、光軸Ｐに沿ったカム軸Ｓ（第１回転軸）の周りに回転可能に支持されたカム筒２３（カム部材）を有する。ここで、カム軸Ｓは、光軸Ｐに沿うものであって光軸Ｐとは同軸でなく、移動鏡胴２２（レンズ群Ｇ２２）の外部にある。移動鏡胴２１および２２は、それぞれカムフォロワ２１ａおよび２２ａを含み、カムフォロワ２１ａおよび２２ａは、カム筒２３に形成されたカム溝２３ａおよび２３ｂ（カム）にそれぞれ係合している。また、移動鏡胴２１および２２は、それぞれガイドフォロア２１ｂおよび２２ｂを含み、ガイドフォロア２１ｂおよび２２ｂは、固定鏡胴２０に形成された光軸Ｐ方向に延びる直進溝２０ａ（ガイド）に係合している。カム筒２３の一方の端には、カムギア２４および支持軸２５が、カム筒２３の他方の端には、支持軸２６がそれぞれ固定されている。図３に示されるように、カムギア２４は、プーリ８１およびベルト８２を介して、駆動部８の出力軸と連結されている。このような構成により、駆動部８は、制御基板６からの信号に基づいてカムギア２４を回転駆動する。カムギア２４が回転駆動されると、カム筒２３がカム軸Ｓの周りに回転駆動され、移動鏡胴２１および２２がそれぞれ光軸Ｐに沿って駆動され、レンズ装置Ｌの焦点距離が変化する。

エクステンダレンズ群を含む保持部材４（第２保持部材）は、光軸Ｐに沿ったターレット軸Ｕ（第２回転軸）の周りに回転可能に支持されたターレット板４０を含む。また、保持部材４は、レンズ群Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３をそれぞれ保持する回転鏡胴４１、４２、４３（枠部材）を含む。また、保持部材４は、ターレット板４０を部分的に覆うカバー４４を含む。ターレット板４０の外周部には、ギア４０ａが形成され、ギア４０ａは、駆動部４５の出力軸に固定されたギア４６に係合している。このような構成により、駆動部４５は、制御基板６からの信号に基づいて、ギア４０ａを回転駆動する。ギア４０ａが回転駆動されると、ターレット板４０がターレット軸Ｕの周りに回転駆動され、光軸Ｐ上に配置されるレンズ群が切り替えられ、レンズ装置Ｌの撮影倍率（焦点距離）が変化する。なお、ターレット板４０および回転鏡胴４１は、第１レンズ群Ｇ２２よりも像側において光軸に対して挿抜される第２レンズ群Ｇ４１を保持し、光軸に沿った第２回転軸Ｕの周りに回転するものであり、第２保持部材ともいう。ここで、ターレット軸Ｕは、光軸Ｐに沿うものであって光軸Ｐとは同軸でなく、回転鏡胴４１、４２、４３（レンズ群Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３）の外部にある。

ここで、図１、２、４を参照して、カム筒２３およびターレット板４０の配置が説明される。図１に示されるように、カム筒２３の像側の端部２３ｃは、ターレット板４０の物体側の端部４０ｂよりも像側に配されている。また、移動鏡胴２２が最も像側に配される状態において、移動鏡胴２２の像側の端部（ここでは２２ｃ）は、ターレット板４０の物体側の端部４０ｂよりも像側に配される。また、カムフォロワ２２ａの少なくとも一部は、移動鏡胴２２が最も像側に配される状態において、ターレット板４０の物体側の端部よりも像側に配される。また、カムフォロワ２２ａの少なくとも一部は、レンズ群Ｇ２２の像側の端部よりも像側に配されている。このような構成により、本実施形態によれば、高ズーム比および小型の点で有利なズームレンズ装置を提供することができる。

図２に示されるように、光軸に直交する断面において、カム筒２３、ターレット板４０、駆動部７、および駆動部８は、互いに重ならないように配置されている。したがって、ズーム比増大のためにズームレンズ群の移動量を増大させるためには、カム筒２３を長くする必要があるところ、当該配置では、保持部材４を像側に移動させたり、カム筒２３を側方に移動させたりする必要がない。このため、当該配置は、小型のレンズ装置Ｌを提供するのに有利となる。また、ターレット板４０にカム筒２３との干渉を避けるための切欠きを設ける必要もなく、ターレット板４０の形状が複雑となることもない。ここで、図４におけるように、光軸Ｐに直交するレンズ装置Ｌの断面において、光軸Ｐを原点とし、第１象限および第２象限がレンズ装置Ｌ（カバー２００）の上面に沿って並び、第３象限および第４象限がレンズ装置Ｌの底面に沿って並ぶ直交座標系が定義される。なお、当該断面においては、第１象限および第４象限がレンズ装置Ｌ（カバー２００）の一方の側面に沿って並び、第２象限および第３象限がレンズ装置Ｌの他方の側面に沿って並んでいる。当該直交座標系において、カム軸Ｓ（第１回転軸）とターレット軸Ｕ（第２回転軸）とは、原点に関して対称な２つの点をそれぞれ含む２つの象限にそれぞれ配されている。なお、Ｈは、水平軸（Ｘ軸）、Ｖは、鉛直軸（Ｙ軸）、Ｑ１－４は、第１ないし４象限を示している。当該配置にすることにより、当該配置でない場合と比較して、カム軸Ｓとターレット軸Ｕとの互いの間隔を大きくすることができるため、カム筒２３、ターレット板４０、移動鏡胴２２を上述のように配置するのに有利となる。なお、第１回転軸Ｓは、カム筒２３の重量（相対的大重量）によっては、第３象限および第４象限のうちいずれかの内に配されているのが好ましい。その場合、第３象限および第４象限のうち少なくとも一方の内にカム筒２３を駆動する駆動部８を有するのが好ましい。また、第１回転軸Ｓおよび駆動部材８の両方が第３象限および第４象限のうちのいずれかの内に配されているのも好ましい。その場合、または、保持部材４の重量（相対的小重量）によっては、第２回転軸Ｕは、第１象限および第２象限のうちいずれかの内に配されているのが好ましい。また、第２保持部材を駆動する駆動部４５は、第１象限および第２象限のうち少なくとも一方の内に配されているのが好ましい。また、第２回転軸Ｕおよび駆動部材４５の両方が第１象限および第２象限のうちのいずれかの内に配されているのも好ましい。以って、本実施形態によれば、高ズーム比および小型の点で有利なズームレンズ装置を提供することができる。

なお、ターレット板に複数のレンズ群が配置されている例が説明されたが、それには限定されない。例えば、ターレット板には１つのレンズ群のみが配置されていてもよい。また、ターレット板に複数のレンズ群が配置されている場合、複数のレンズ群は、透過する光の波長が互いに異なっていてもよい。例えば、第１レンズ群は、可視光のみを透過し、第２レンズ群は、赤外光のみを透過するように構成されてもよい。また、ズームレンズユニットにおいて移動するレンズ群の数は、２つには限定されず、３つ以上とされうる。また、光軸に沿って見たときに、カム筒とターレット板とが互いに全く重ならない例が説明されたが、それには限定されない。光軸に直交する断面において、カム筒とターレット板とが互いに重なることがなければよい。なお、そのうえで、光軸に直交する面に光軸に沿って投影されて得られるカム部材の投影像および第２保持部材の投影像が互いに重なるようにレンズ装置を構成するのは、レンズ装置の小型化に有利である。

〔撮像装置に係る実施形態〕
図５は、撮像装置の構成例を示す図である。撮像装置１００００は、後述のシステム３０００と撮像装置本体（カメラ装置）４０００とを含んで構成されうる。システム３０００は、以上に例示されたレンズ装置（ここでは１０００；光学部材１０００ａを有する）と後述の操作装置２０００とを含んで構成されうる。操作装置２０００は、レンズ装置１０００を操作するためのものであり、遠隔操作装置として、レンズ装置１０００とは有線または無線で通信を行いうる。操作装置２０００は、例えば、所謂デマンドであり、撮像装置を支持する支持装置（例えば三脚）のハンドルによって支持されるものでありうる。レンズ装置１０００および操作装置２０００は、ユーザが所望の被写体像を取得するためのシステム３０００を構成している。撮像装置本体４０００は、レンズ装置１０００により形成された像を撮る（撮像する）撮像素子４０００ａを含んで構成されうる。また、撮像装置本体４０００は、撮像素子４０００ａを有する撮像部４０００ｂと（撮像装置本体）操作装置４０００ｃとを含んで構成されうる。また、撮像装置本体４０００は、光学部材１０００ａに対する指令を送信する機能を有しうる。撮像装置本体４０００は、当該指令を、例えば、撮像装置本体４０００のオートフォーカス機能またはオートアイリス機能等により生成しうる。操作装置４０００ｃは、遠隔操作装置として、撮像部４０００ｂとは有線または無線で通信を行いうる。また、操作装置２０００・操作装置４０００ｃは、レンズ装置の物体距離に対応する指令、レンズ装置の焦点距離またはズーミングに対応する指令、およびレンズ装置の開口絞りの開口径またはＦナンバーに対応する指令等のうちの少なくとも１つを生成しうる。本実施形態によれば、以上に例示されたレンズ装置を含むことにより、高ズーム比かつ小型の点で有利な撮像装置を提供することができる。

なお、本実施形態の開示は、以下の構成を含む。

（構成１）
物体の像を形成するレンズ装置であって、
カムフォロワを含み、第１レンズ群を保持する第１保持部材と、
前記カムフォロワと係合するカムが形成され、前記第１レンズ群の光軸に沿った第１回転軸の周りに回転することにより、前記光軸に沿って前記第１保持部材を移動させるカム部材と、
前記第１レンズ群よりも像側において前記光軸に対して挿抜される第２レンズ群を保持し、前記光軸に沿った第２回転軸の周りに回転する第２保持部材とを有し、
前記カム部材の像側の端部は、前記第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されていることを特徴とするレンズ装置。

（構成２）
前記第１保持部材の像側の端部は、前記第１保持部材が最も像側に配される状態において、前記第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されることを特徴とする構成１に記載のレンズ装置。

（構成３）
前記カムフォロワの少なくとも一部は、前記第１保持部材が最も像側に配される状態において、前記第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されることを特徴とする構成２に記載のレンズ装置。

（構成４）
前記カムフォロワの少なくとも一部は、前記第１レンズ群の像側の端部よりも像側に配されていることを特徴とする構成１ないし３のうちいずれかに記載のレンズ装置。

（構成５）
前記光軸に直交する面に前記光軸に沿って投影されて得られる前記カム部材の投影像および前記第２保持部材の投影像は互いに重なることを特徴とする構成１ないし４のうちいずれかに記載のレンズ装置。

（構成６）
前記第１レンズ群は、ズームのために移動するレンズ群であり、前記第２保持部材は、前記第２レンズ群としてエクステンダレンズ群を保持することを特徴とする構成１ないし５のうちいずれかに記載のレンズ装置。

（構成７）
前記第１レンズ群と前記第２保持部材との間に光量を調整するための開口絞り部材を有することを特徴とする構成１ないし６のうちいずれかに記載のレンズ装置。

（構成８）
前記第１回転軸と前記第２回転軸とは、前記光軸に直交する前記レンズ装置の断面において、前記光軸を原点とし、第１象限および第２象限が前記レンズ装置の上面に沿って並び、第３象限および第４象限が前記レンズ装置の底面に沿って並ぶ直交座標系における前記原点に関して対称な２つの点をそれぞれ含む２つの象限にそれぞれ配されていることを特徴とする構成１ないし７のうちいずれかに記載のレンズ装置。

（構成９）
前記第１回転軸は、前記断面において、前記第３象限および前記第４象限のうちいずれかに配されていることを特徴とする構成８に記載のレンズ装置。

（構成１０）
前記カム部材を駆動する駆動部を有し、該駆動部は、前記断面において、前記第３象限および前記第４象限のうち少なくとも一方に配されていることを特徴とする構成９に記載のレンズ装置。

（構成１１）
前記第２回転軸は、前記断面において、前記第１象限および前記第２象限のうちいずれかに配されていることを特徴とする構成８ないし１０のうちいずれかに記載のレンズ装置。

（構成１２）
前記第２保持部材を駆動する駆動部を有し、該駆動部は、前記断面において、前記第１象限および前記第２象限のうち少なくとも一方に配されていることを特徴とする構成１１に記載のレンズ装置。

（構成１３）
構成１ないし１２のうちいずれかに記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置により形成された像を撮る撮像素子とを含むことを特徴とする撮像装置。

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。

２２ 第１保持部材
２２ａ カムフォロア
２３ カム部材
２３ｂ カム
４０ ターレット部材（第２保持部材）
４１ 保持枠（第２保持部材）
Ｇ２２ 第１レンズ群
Ｇ４１ 第２レンズ群
Ｌ レンズ装置
Ｐ 光軸
Ｓ 第１回転軸
Ｕ 第２回転軸

Claims (17)

1. 物体の像を形成するレンズ装置であって、
   カムフォロワを含み、第１レンズ群を保持する第１保持部材と、
   前記カムフォロワと係合するカムが形成され、前記第１レンズ群の光軸に沿った第１回転軸の周りに回転することにより、前記光軸に沿って前記第１保持部材を移動させるカム部材と、
   前記第１レンズ群よりも像側において前記光軸に対して挿抜される第２レンズ群を保持し、前記光軸に沿った第２回転軸の周りに回転する第２保持部材とを有し、
   前記カム部材の像側の端部は、前記第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されていることを特徴とするレンズ装置。
2. 前記第１保持部材の像側の端部は、前記第１保持部材が最も像側に配される状態において、前記第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記カムフォロワの少なくとも一部は、前記第１保持部材が最も像側に配される状態において、前記第２保持部材の物体側の端部よりも像側に配されることを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
4. 前記カムフォロワの少なくとも一部は、前記第１レンズ群の像側の端部よりも像側に配されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記光軸に直交する面に前記光軸に沿って投影されて得られる前記カム部材の投影像および前記第２保持部材の投影像は互いに重なることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記光軸に直交する面に前記光軸に沿って投影されて得られる前記カム部材の投影像および前記第２保持部材の投影像は互いに重なることを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
7. 前記第１レンズ群は、ズームのために移動するレンズ群であり、前記第２保持部材は、前記第２レンズ群としてエクステンダレンズ群を保持することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
8. 前記第１レンズ群と前記第２保持部材との間に光量を調整するための開口絞り部材を有することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
9. 前記第１レンズ群と前記第２保持部材との間に光量を調整するための開口絞り部材を有することを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
10. 前記第１回転軸と前記第２回転軸とは、前記光軸に直交する前記レンズ装置の断面において、前記光軸を原点とし、第１象限および第２象限が前記レンズ装置の上面に沿って並び、第３象限および第４象限が前記レンズ装置の底面に沿って並ぶ直交座標系における前記原点に関して対称な２つの点をそれぞれ含む２つの象限にそれぞれ配されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
11. 前記第１回転軸は、前記断面において、前記第３象限および前記第４象限のうちいずれかに配されていることを特徴とする請求項１０に記載のレンズ装置。
12. 前記カム部材を駆動する駆動部を有し、該駆動部は、前記断面において、前記第３象限および前記第４象限のうち少なくとも一方に配されていることを特徴とする請求項１１に記載のレンズ装置。
13. 前記第２回転軸は、前記断面において、前記第１象限および前記第２象限のうちいずれかに配されていることを特徴とする請求項１０に記載のレンズ装置。
14. 前記第２保持部材を駆動する駆動部を有し、該駆動部は、前記断面において、前記第１象限および前記第２象限のうち少なくとも一方に配されていることを特徴とする請求項１３に記載のレンズ装置。
15. 前記第１回転軸と前記第２回転軸とは、前記光軸に直交する前記レンズ装置の断面において、前記光軸を原点とし、第１象限および第２象限が前記レンズ装置の上面に沿って並び、第３象限および第４象限が前記レンズ装置の底面に沿って並ぶ直交座標系における前記原点に関して対称な２つの点をそれぞれ含む２つの象限にそれぞれ配されていることを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
16. 前記第１回転軸と前記第２回転軸とは、前記光軸に直交する前記レンズ装置の断面において、前記光軸を原点とし、第１象限および第２象限が前記レンズ装置の上面に沿って並び、第３象限および第４象限が前記レンズ装置の底面に沿って並ぶ直交座標系における前記原点に関して対称な２つの点をそれぞれ含む２つの象限にそれぞれ配されていることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
17. 請求項１ないし１６のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、
    前記レンズ装置により形成された像を撮る撮像素子とを含むことを特徴とする撮像装置。

Images