JP2864193B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

レンズ鏡筒

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JP2864193B2
JP2864193B2 JP4294181A JP29418192A JP2864193B2 JP 2864193 B2 JP2864193 B2 JP 2864193B2 JP 4294181 A JP4294181 A JP 4294181A JP 29418192 A JP29418192 A JP 29418192A JP 2864193 B2 JP2864193 B2 JP 2864193B2
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忠義 石井
宏 武内
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Asahi Seimitsu KK
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/08Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification adapted to co-operate with a remote control mechanism

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、レンズ鏡筒に関し、特に、フォ
ーカスレンズ群の主点移動に起因する像飛び現象を小さ
くするレンズ鏡筒に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】レンズ鏡筒には、フォー
カシングレンズを光軸方向に移動させるフォーカシング
機構として、ヘリコイド構造が広く用いられている。こ
のヘリコイド構造は、基本的に、相対回転する二つの環
状部材の一方(例えば固定環)に雄ヘリコイドを設け、
他方(例えばフォーカスレンズ群を搭載したフォーカシ
ング環)にこの雄ヘリコイドに螺合する雌ヘリコイドを
設けて構成されている。フォーカシング環を固定環に対
して回転させると、ヘリコイドのリード角に従って、フ
ォーカシング環(フォーカスレンズ群)が軸方向に移動
し、フォーカシングがなされる。
【0003】またこのヘリコイド機構に代えて、例えば
フォーカシング環に特定のリード角を持ったリード溝を
設け、固定環に、このリード溝に嵌まるローラを設けた
フォーカシング機構も知られている。これらはいずれ
も、相対回転する環状の二部材が、相対回転に伴って軸
方向に変位し、その一方の環状部材にフォーカスレンズ
群が搭載される点で、同一である。
【0004】このフォーカシング機構では、嵌合状態に
ある環状二部材の間に必ずクリアランスが存在する。フ
ォーカスレンズ群は、このクリアランスに応じて、光軸
と直交する方向に微小距離移動可能であり、あるいは光
軸の倒れが生じる可能性がある。特に、監視カメラにお
いて、フォーカシングをモータ駆動で行なう場合、回転
駆動力がギヤを介して一方の環状部材に与えられると、
フォーカスレンズ群の倒れ、およびこれに起因する主点
位置の光軸に対するずれ(以後主点移動と呼ぶ)が避け
られない。特にモータの回転方向を逆転するときに、こ
の主点移動が生じやすい。
【0005】このフォーカスレンズ群の主点移動は、微
小量に留まる限り、スチルカメラでは問題にされない。
ところが、レンズによる像をCCD等の撮像素子上に結
像させ、これをモニタTV上で観察する監視カメラにお
いては、観察中に、この主点移動が生じると、いわゆる
像飛び現象が生じ、非常に見づらいばかりか、信頼性を
損なう結果となる。この像飛びは、上述のように、フォ
ーカシング方向の変更、つまりモータの駆動方向を逆転
したときに生じやすい。
【0006】特に最近の監視カメラは、その撮像素子サ
イズが当初の1インチ(対角線寸法約15.9mm)から、2
/3インチ(同11.0mm)、1/2インチ(同8.0mm )、
1/3インチ(同6.0mm )と小型化されており、これを
モニタTVで拡大観察するため、僅かな主点移動が大き
な像移動として観察される。例えば、20インチ(同50
0mm )のモニタTV上での像移動距離1mmは、1インチ
撮像素子上では32μmの像移動、同2/3では22μm 、
同1/2では16μm 、同1/3では12μm にそれぞれ相
当する。そして、これらの撮像素子上での像移動は、フ
ォーカスレンズ群の主点の光軸からの移動距離に換算す
ると、例えば次の表1の如くなる。すなわち、フォーカ
スレンズ群の主点移動量は、全レンズ系の合成焦点距離
fとフォーカスレンズ群の焦点距離f1の比、、f/f1で像
面に伝達されることから、例えば本実施例の光学系にお
いて長焦点側の合成焦点距離f=56.3mm、フォーカスレン
ズ群の焦点距離f1=41.5mm とすると、f/f1=1.3566 とな
り、フォーカスレンズ群の主点移動量は、この係数1.35
66で、上記撮像素子上の像移動量を除算した値となる。
【0007】
【表1】
【0008】このことは、以上の仮定において、1/
3”カメラを使用して20インチのモニターTV上での
像移動量を1mm以下に抑えるためには、互いに嵌合する
二部材間の嵌合クリアランスを9μm 以下にしなければ
ならないことを意味し、これは現在の量産加工技術で
は、実質的に困難な数値である。
【0009】一方、現在の量産技術では、ヘリコイド嵌
合の場合、30〜60μm 程度のクリアランスを得ることは
可能であり、この程度の嵌合クリアランスでも、クリア
ランス内にグリス等の高粘性潤滑油を介在させることに
より、見かけ上、像飛びが生じないようにすることがで
きる。つまり、高粘性潤滑油が介在すると、嵌合二部材
の動きが鈍くなり、像飛びが目立たなくなる。しかし、
高粘性潤滑油を介在させると、使用可能温度範囲が狭く
なってしまうという不可避の問題がある。高粘性潤滑油
を介在させるという解決方法は、使用条件が厳しい場合
には用いることができない。
【0010】
【発明の目的】本発明は、このようなフォーカスレンズ
群の主点移動に起因する像飛びの問題点を軽減すること
を目的とする。
【0011】
【発明の概要】本発明は、互いに嵌合する二部材の嵌合
精度を一様に上げてフォーカスレンズ群の主点移動を防
ぐのは、加工技術の上からも加工コストの上からも現実
的でないことを考慮し、加工上避けられない環状二部材
間の嵌合クリアランスが像飛びに与える影響が少ない構
造のレンズ鏡筒を得たものである。
【0012】本発明は、フォーカスレンズ群の主点位置
が、レンズ全体の正規光軸から若干ずれていても、その
移動さえ生じなければ、像飛び現象は生じることがな
く、しかも、主点位置が正規光軸からずれることによる
像性能の劣化は、十分許容し得ることを見出して完成さ
れたものである。
【0013】本発明は、相対回転する環状の二部材を、
相対回転に伴い軸方向に変位する関係で嵌合させ、その
一方の部材にフォーカスレンズ群を搭載し、外側に位置
する環状部材の外周面にギヤを設けて、このギヤを駆動
ピニオンに噛み合わせたレンズ鏡筒において、環状二部
材の間に、環状二部材の中心に関し駆動ピニオンの径方
向の反対側に位置する弾性部材を介在させて、該環状二
部材を、その嵌合クリアランス内で見るミクロな視点に
おいて光軸と平行に線状に接触させ、さらに、環状二部
材の間に、駆動ピニオンと弾性部材を結ぶ直径方向に
する略線対称位置に、上記弾性部材とは別の一対の弾性
部材を介在させたことを特徴としている。
【0014】本発明は、別の表現によると、相対回転す
る環状の二部材を、相対回転に伴い軸方向に変位する関
係で嵌合させ、その一方の部材にフォーカスレンズ群を
搭載し、該環状二部材のうち外側に位置する環状部材の
外周面にギヤを設けて、このギヤを駆動ピニオンに噛み
合わせたレンズ鏡筒において、環状二部材の間に、駆動
ピニオンと環状二部材の中心を結ぶ半径方向を基準方向
として該基準半径方向から同一方向に略90゜ずつ角度
を異ならせた3位置に位置させて、それぞれ弾性部材を
介在させたことを特徴としている。
【0015】本発明を適用する環状二部材の嵌合クリア
ランスは、像飛びに与えるフォーカスレンズ群の感度に
もよるが、一般的には、量産加工技術を勘案して100
μm〜30μm、より好ましくは80μm〜30μm程
度にするのがよい。
【0016】
【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する。
図3は、本発明を適用する監視カメラ用レンズの全体構
成を示すもので、物体側から順に、フォーカスレンズ群
L1、変倍レンズ群L2、コンペンセータレンズ群L3
およびマスターレンズ群L4を備えている。各レンズ群
L1〜L4は、それぞれのレンズ枠11、12、13お
よび14にそれぞれ支持されている。
【0017】レンズ枠11は、固定筒15の外周に位置
するフォーカシング環16に固定されており、この固定
筒15とフォーカシング環16が互いに嵌合している。
この二部材が本発明の対象とする互いに嵌合する環状二
部材である。このフォーカシング環16には、周方向に
対して傾斜したリード溝17が形成されており、このリ
ード溝17に、固定筒15に固定した径方向のガイドピ
ン18が嵌まっている。従って、フォーカシング環16
が固定筒15に対して相対回動すると、リード溝17と
ガイドピン18に従って、フォーカシング環16が光軸
方向に進退する。
【0018】レンズ枠12および13は、固定筒15に
直進案内されていて、固定筒15の内周に回転可能に嵌
めたカム環19の回転により、光軸方向に移動する。マ
スターレンズ群L4は固定筒15に固定されている。フ
ォーカシング環16の外周には、環状ギヤ16aが固定
されていて、この環状ギヤ16aにピニオン20(図
2、図3)が噛み合う。このピニオン20はモータ駆動
ピニオン21によって駆動される。
【0019】本発明は、例えば以上の部材から構成され
るレンズ鏡筒において、互いに嵌合する環状二部材であ
る固定筒15とフォーカシング環16の間に、フォーカ
シング環16を予め定めた方向に移動付勢する弾性部材
(円弧状板ばね)22を介在させ、固定筒15とフォー
カシング環16をその嵌合クリアランス内で見たミクロ
な視点において、線状に接触させたことを特徴としてい
る。この線状接触部は、図2において符合23で示され
ている。
【0020】すなわち、固定筒15を光軸を中心として
等角度間隔に4分割して、その3か所に弾性部材22の
挿入溝24を形成し、この挿入溝24に挿入した弾性部
材22により、フォーカシング環16を移動付勢してい
る。その結果、固定筒15とフォーカシング環16は、
弾性部材22の存在しない部分23によって、線状接触
することとなる。
【0021】いま、フォーカシング環16の内径をφ
D、固定筒15の外径をφdとし、両者の嵌合クリアラ
ンスをA(φD−φd)とすると、フォーカシング環1
6の軸心Xは、固定筒15の中心(正規光軸)Yに対
し、線状接触部23の径方向の反対側に位置する弾性部
材22側に、A/2だけ、偏心することとなる。しか
し、この偏心量A/2は、嵌合クリアランスAを80μ
m、60μmとすれば、それぞれ40μm、30μmで
ある。実験によれば、この程度のフォーカスレンズ群L
1の正規光軸からのずれは、像性能に大きな影響を与え
ない。
【0022】一方、このように固定筒15とフォーカシ
ング環16を、弾性部材22の力によって線状接触部2
3で接触させると、ピニオン20およびギヤ16aを介
してフォーカシング環16を回転駆動する際、その線状
接触部23の位置が移動することがない。あるいは、移
動したとしても、フォーカスレンズ群L1の主点の移動
量は極めて僅かである。この事実は、像飛び現象を防止
するために非常に有効である。さらに、ピニオン20が
線状接触部23の外側に位置しており、3個の弾性部材
22は、フォーカシング環16の正逆いずれの回転方向
に対しても、均等に作用する。つまり、線状接触部23
と、これの径方向の対向位置に位置する弾性部材22と
を結ぶ線分Zに関し、残りの2つの弾性部材22は、対
称に位置しているから、ピニオン20が回転方向を近距
離側から遠距離側、あるいは遠距離側から近距離側のい
ずれに反転させる際にも、均等な像飛び防止効果を得る
ことができる。
【0023】上記実施例は、固定筒15とフォーカシン
グ環16が、リード溝17とガイドピン18を介して係
合する実施例であるが、このリード溝とガイドピンに代
えて、固定筒15とフォーカシング環16をヘリコイド
結合させるフォーカシング機構についても、本発明は全
く同様に適用することができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、相対回転
する環状の二部材を、相対回転に伴い軸方向に変位する
関係で嵌合させ、その一方の部材にフォーカスレンズ群
を搭載し、外側に位置する環状部材の外周面にギヤを設
けて、このギヤを駆動ピニオンに噛み合わせたレンズ鏡
筒において、フォーカスレンズ群の主点移動を最小に抑
え、この主点移動に起因する像飛び現象を抑制すること
ができる。従って、特に像を連続的に観察する監視テレ
ビ用レンズとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレンズ鏡筒の実施例を示す、図3のB
−B線に沿う断面図である。
【図2】本発明の特徴を示す、嵌合クリアランスおよび
偏心量を誇張して示す図1と同様の断面図である。
【図3】本発明のレンズ鏡筒の実施例を示す上半部断面
図である。
【符号の説明】
11 レンズ枠 15 固定環(環状部材) 16 フォーカシング環(環状部材) 20 ピニオン 22 弾性部材 23 線状接触部 24 挿入溝

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相対回転する環状の二部材を、相対回転
    に伴い軸方向に変位する関係で嵌合させ、その一方の部
    材にフォーカスレンズ群を搭載し、外側に位置する環状
    部材の外周面にギヤを設けて、このギヤを駆動ピニオン
    に噛み合わせたレンズ鏡筒において、 上記環状二部材の間に、環状二部材の中心に関し上記駆
    動ピニオンの径方向の反対側に位置する弾性部材を介在
    させて、該環状二部材を、その嵌合クリアランス内で見
    るミクロな視点において光軸と平行に線状に接触させ、 さらに、上記環状二部材の間に、上記駆動ピニオンと弾
    性部材を結ぶ直径方向に関する略線対称位置に、上記弾
    性部材とは別の一対の弾性部材を介在させたことを特徴
    とするレンズ鏡筒。
  2. 【請求項2】 相対回転する環状の二部材を、相対回転
    に伴い軸方向に変位する関係で嵌合させ、その一方の部
    材にフォーカスレンズ群を搭載し、該環状二部材のうち
    外側に位置する環状部材の外周面にギヤを設けて、この
    ギヤを駆動ピニオンに噛み合わせたレンズ鏡筒におい
    て、 上記環状二部材の間に、上記駆動ピニオンと環状二部材
    の中心を結ぶ半径方向を基準方向として該基準半径方向
    から同一方向に略90゜ずつ角度を異ならせた3位置に
    位置させて、それぞれ弾性部材を介在させたことを特徴
    とするレンズ鏡筒。
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