JP4743875B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラや交換レンズ等、光量調節ユニットとＮＤフィルタユニットを備えた光学機器に関する。

変倍機能や焦点調節機能を有する光学機器は、固定されたレンズユニットと光軸方向に移動可能な可動レンズユニットとにより構成されている。例えば、ビデオカメラ用のズームレンズは、４つのレンズユニットから構成される。具体的には、物体側から像側に順に、固定の正の屈折力のレンズユニット、変倍用の可動の負の屈折力のレンズユニット、固定の正の屈折力の凸レンズユニット、焦点調節用の可動の正の屈折力のレンズユニットを備える。

また、この種のズームレンズが特許文献１に開示してある。この文献１の光学機器には、絞り羽根を駆動して光量を調節する絞りユニット（光量調節ユニット）が設けられており、さらにＮＤフィルタを絞り羽根とは別に光路に対して出し入れ可能とするＮＤフィルタユニット（光量調節ユニット）が設けられている。従来の光学機器では、絞りユニットとＮＤフィルタユニットとを、変倍用の可動の負の屈折力のレンズユニット（以下、変倍レンズユニットという）とその像側の正の屈折力のレンズユニット（以下、アフォーカルレンズユニットという）との間に配置する場合が多い。
特開２０００−３０５１５０号公報（段落００７０、図５等）

しかしながら、変倍レンズユニットとアフォーカルレンズユニットとの間に絞りユニットとＮＤフィルタユニットの両方を配置すると、これらレンズユニットの最小光軸方向間隔を大きくしなければならない。この結果、レンズ全長が長くなったり、前玉レンズユニットの径が増大したりして、光学機器が大型化する。特に、特許文献１のようにＮＤフィルタを複数設ける場合には、光軸方向の配置スペースがより大きくなる。

本発明は、絞りユニットとＮＤフィルタユニットとを有しながらも小型化が可能な光学機器を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての光学機器は、複数のレンズユニットと、該複数のレンズユニットのうち２つのレンズユニット間に配置された絞りユニットと、前記複数のレンズユニットのうちいずれか１つのレンズユニットを構成する複数のレンズエレメントの間に配置されたＮＤフィルタユニットとを有する。複数のレンズユニットは、光軸方向に移動可能な可動レンズユニットと、光軸方向において固定された固定レンズユニットとを含む。そして、絞りユニットは、可動レンズユニットと該固定レンズユニットとの間に配置され、ＮＤフィルタユニットは、前記可動レンズユニットおよび固定レンズユニットのうち一方を構成する複数のレンズエレメントの間に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、絞りユニットをレンズユニット間に配置する一方、ＮＤフィルタユニットをいずれかのレンズユニット内（すなわち、該レンズユニットを構成する複数のレンズエレメント間）に配置する。これにより、レンズユニット間に絞りユニットとともにＮＤフィルタを配置する場合に比べて、レンズユニット間の間隔を狭めることができる。したがって、絞りユニットとＮＤフィルタユニットを備えた光学機器の小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１であるビデオカメラ用交換レンズ（光学機器）を分解して光軸の斜め上方から見て示している。また、図２には、本実施例の交換レンズの断面を示している。

これらの図において、物体側（図２の左側）から像側（図２の右側）に順に、１〜５は第１〜第５レンズユニットであり、これら５つのレンズユニットによってズーム撮影光学系が構成される。

第１レンズユニット１は、最も物体側に配置され、物体からの光束を取り込むとともに収束させる固定の正の屈折力のレンズユニットである。第２レンズユニット２は、光軸方向に移動して変倍を行う負の屈折力のレンズユニットである。

第３レンズユニット３は、アフォーカル系を構成する固定の正の屈折力のレンズユニットである。該第３レンズユニット３は、物体側のレンズエレメント（以下、第３前側レンズエレメントという）３ａと像側のレンズエレメント（以下、第３後側レンズエレメントという）３ｂとにより構成されている。

また、第４レンズユニット４は、光軸方向に移動して変倍に伴う焦点変動の補正および焦点調節を行う正の屈折力のレンズユニットである。さらに、第５レンズユニット５は、最も像側に配置され、ビデオカメラ１００に射出する光束により形成される光学像の収差補正等を行う固定の正の屈折力のレンズユニットである。

なお、図では、各レンズユニットおよびレンズエレメントが１枚のレンズによって構成されているように示されているが、実際はそれぞれ１又は複数枚のレンズによって構成されている。

また、本実施例にいう「レンズユニット」は、上述したように特定の光学的機能、すなわち撮影光学系内での役割を有するひとまとまりのレンズエレメントにより構成される光学系の部分であり、一般的には「レンズ群」又は単に「群」と称される。屈折力の符号（正負）が異なる場合や変倍又は焦点調節に際して移動するか固定されているか等によって異なるレンズユニットか否かを区別できる。

６は第１レンズユニット１を保持する第１鏡筒である。７は第２レンズユニット２を保持する第２鏡筒である。８ａは第３前側レンズエレメント３ａを保持する第３前側鏡筒である。８ｂは第３後側レンズエレメント３ｂを保持する第３後側鏡筒である。

９は第４レンズユニット４を保持する第４鏡筒である。１０は第５レンズユニット５を保持する第５鏡筒である。

１１は第１鏡筒６が固定された前側固定枠であり、１２は第３前側鏡筒８ａ、第３後側鏡筒８ｂ、第５鏡筒５、後述する絞りユニットおよびＮＤフィルタユニットが固定された後側固定枠である。後側固定枠１２は前側固定枠１１にビスにより結合されている。

１３は後側固定枠１２の後端部に取り付けられ、ビデオカメラ１００に結合されるレンズマウントである。１４はレンズマウント１３に固定される裏蓋である。１５はレンズマウント１３に取り付けられ、ビデオカメラ１００との通信を行うための接点を備えた接点ブロックである。

１６、１７は光軸方向に延びるバーであり、それらの一端は第１鏡筒６と第３前側鏡筒３ａによってそれぞれ保持されている。また、バー１６、１７の他端は、後側固定枠１２によって保持されている。

第２鏡筒７は、そのスリーブ部７ａがバー１６に対して光軸方向に移動可能に係合し、Ｕ溝部７ｂがバー１７に対して光軸方向に移動可能に係合している。これにより、第２鏡筒７およびこれに保持された第２レンズユニット２は、バー１６回りでの回転が阻止された状態で光軸方向に移動可能に保持される。

１８は第２鏡筒７を光軸方向に移動させるアクチュエータとしてのステッピングモータである。１９は第２鏡筒７に光軸に平行な軸回りで回転可能に取り付けられたラックである。ラック１９は、ラックバネ２０によって第２鏡筒７に対して片寄せされることで、光軸方向における第２鏡筒７に対するガタが抑えられている。ラック１９に形成されたラック歯は、ステッピングモータ１８の出力軸に一体形成された送りネジに係合している。このため、ステッピングモータ１８が回転すると、第２鏡筒７（第２レンズユニット２）が光軸方向に駆動される。

２１は撮影光学系を通過してビデオカメラに入射する光量を変化させる光量調節ユニットとしての絞りユニットである。該絞りユニット２１は、６枚の絞り羽根を光軸方向に直交する面内で移動させて開口径を変化させることで光量を調節する。この絞りユニット２１は、第３レンズユニット３（第３前側鏡筒８ａ）よりも物体側、すなわち第２レンズユニット２と第３レンズユニット３との間に配置されて、後側固定枠１２に固定されている。

２４はＮＤフィルターユニットであり、第３前側鏡筒８ａと第３後側鏡筒８ｂとの間に配置されて、後側固定枠１２に固定されている。ＮＤフィルターユニット２４には、互いに濃度が異なる２つのＮＤフィルタ２５、２６がそれぞれ独立して撮影光学系の光路に対して進入および退避可能に設けられている。これらのＮＤフィルタ２５、２６は、互いに異なる光軸方向位置において光軸方向に対して直交する面内で回動する。該ＮＤフィルタ２５、２６の回動中心軸は、互いに異なっていてもよいし、共通していてもよい。

２２はＮＤフィルタ２５、２６と係合して、光軸回りで回転することによりＮＤフィルタ２５、２６を光路に対して選択的に進入および退避させるカム部材である。２３はカム部材２２を第３前側鏡筒８ａに光軸回りで回転可能に保持させるための押さえ部材である。

３１、３２は光軸方向に延びるバーであり、それらの両端は第３後側鏡筒８ｂと後側固定枠１２とによって保持されている。

第４鏡筒９は、そのスリーブ部９ａがバー３１に対して光軸方向に移動可能に係合し、Ｕ溝部９ｂがバー３２に対して光軸方向に移動可能に係合している。これにより、第４鏡筒９およびこれに保持された第４レンズユニット４は、バー３２回りでの回転が阻止された状態で光軸方向に移動可能に保持される。

３３は第４鏡筒９に固定され、第４レンズユニット４を光軸方向に駆動するアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（フォーカスモータ）を構成するコイルである。３４は該ボイスコイルモータを構成するドライブマグネットである。さらに、３５は該ボイスコイルモータを構成し、磁束を閉じるためのヨークである。コイル３３に電流を流すと、マグネット３４とコイル３３との間に発生する磁力の相互作用によってローレンツ力が発生し、該ローレンツ力により第４鏡筒９（第４レンズユニット４）が光軸方向に駆動される。

４２はカム部材２２と係合したＮＤ操作リングである。４３は後側固定枠１２の外周に取り付けられた外装カバーである。４１はＮＤ操作リング４２を外装カバー４３との間で回転可能に保持する押さえ部材である。ＮＤ操作リング４２が手動で光軸回りで回転操作されると、これに係合したカム部材２２が光軸回りで回転し、該カム部材２２によってＮＤフィルタ２５、２６が光路に対して選択的に進入および退避する。例えば、ＮＤ操作リング４２が第１位置と第２の位置との間で回転操作されると、ＮＤフィルタ２５が光路に対して進入および退避し、ＮＤ操作リング４２が第２位置と第３の位置との間で回転操作されると、ＮＤフィルタ２６が光路に対して進入および退避する。

本実施例の交換レンズでは、前述したように、絞りユニット２１を第２レンズユニット２と第３レンズユニット３との間に配置している。さらに、ＮＤフィルタユニット２４を第３前側レンズエレメント３ａと第３後側レンズエレメント３ｂとの間、すなわち第３レンズユニット３内に配置している。これにより、第２レンズユニット２と第３レンズユニット３との間にＮＤフィルタユニットを配置する場合に比べて、これらレンズユニット２、３間の最小間隔（スペース）を狭くすることができる。そして、該間隔を狭めることにより、交換レンズの全長を短縮化したり第１レンズユニット１を小径化したりすることができる。つまり、交換レンズを小型化することができる。

特に、本実施例では、ＮＤフィルタユニット２４に光軸方向位置が異なる２枚のＮＤフィルタ２５、２６を設けているため、１枚のＮＤフィルタしか有さない場合に比べて、ＮＤフィルタユニット２４の光軸方向寸法が厚くなる。しかし、本実施例によれば、第３前側レンズエレメント３ａと第３後側レンズエレメント３ｂとの間に存在する比較的広いスペースを有効利用するため、第３レンズユニット３の光軸方向寸法を増加させることなく、ＮＤフィルタユニット２４を配置することができる。

また、濃度が異なる複数のＮＤフィルタを設ける場合、いわゆるターレット板上にその回転方向に並べて配置する方法があるが、該ターレット板の径が交換レンズの鏡筒径よりもかなり大きく、交換レンズ全体として大型化するという問題がある。しかし、本実施例のように、個々のＮＤフィルタ２５、２６が所定の回動中心軸回りで回動することで、交換レンズの径方向の大型化を回避することができる。

図３には、本発明の実施例２であるビデオカメラ用交換レンズの撮影光学系の概略構成を示している。図３には、光学系の構成要素のみを示し、これらを保持する部材や移動させる機構の図示を省略している。

図３において、物体側（図３の左側）から像側（図３の右側）に順に、３０１は最も物体側に配置された固定の第１レンズユニット、３０２は変倍のために光軸方向に移動する第２レンズユニットであり、物体側のレンズエレメント（以下、第２前側レンズエレメントという）３０２ａと像側のレンズエレメント（以下、第２後側レンズエレメントという）３０２ｂとにより構成されている。

３０３はアフォーカル系を構成する固定の第３レンズユニットであり、３０４は変倍に伴う焦点変動の補正および焦点調節のために光軸方向に移動する第４レンズユニットである。

なお、図では、各レンズユニットおよびレンズエレメントが１枚のレンズによって構成されているように示されているが、実際はそれぞれ１又は複数枚のレンズによって構成されている。また、第１〜第４レンズユニット３０１〜３０４は、正負正正のズーム撮影光学系を構成している。従って、第２レンズユニットのレンズエレメントを凸レンズで描いているが、実際には、エレメント３０２ａと３０２ｂの少なくとも一方は凹レンズである。

３０７は撮影光学系を通過して不図示のビデオカメラに入射する光量を変化させる光量調節ユニットとしての絞りユニットである。該絞りユニット３０７は、６枚の絞り羽根を光軸方向に直交する面内で移動させて開口径を変化させることで光量を調節する。この絞りユニット３０７は、第３レンズユニット３０３よりも物体側、すなわち第２レンズユニット３０２と第３レンズユニット３０３との間に固定されている。

３０６はＮＤフィルターユニットであり、第２前側レンズエレメント３０２ａと第２後側レンズエレメント３０２ｂとの間に配置されている。ＮＤフィルターユニット３０６は、第２レンズユニット２とともに光軸方向に移動する。

ＮＤフィルターユニット２４には、１つのＮＤフィルタ３０８が撮影光学系の光路に対して進入および退避可能に設けられている。該ＮＤフィルタ３０８は、交換レンズ内に設けられた不図示のＮＤアクチュエータを動作させることで挿入および退避駆動される。

本実施例の交換レンズでは、前述したように、絞りユニット３０７を第２レンズユニット３０２と第３レンズユニット３０３との間に配置している。さらに、ＮＤフィルタユニット３０６を第２レンズユニット３０２内（第２前側レンズエレメント３０２ａと第２後側レンズエレメント３０２ｂとの間）に配置している。これにより、第２レンズユニット３０２と第３レンズユニット３０３との間にＮＤフィルタユニットを配置する場合に比べて、これらレンズユニット３０２、３０３間の最小間隔（スペース）を狭くすることができる。したがって、交換レンズの全長を短縮化したり第１レンズユニット３０１を小径化したりすることができ、交換レンズを小型化することができる。

なお、上記各実施例では、絞りユニットを可動レンズユニットと固定レンズユニットの間に配置し、ＮＤフィルタユニットをこれらレンズユニットのうち一方を構成する複数のレンズエレメント間に配置した場合について説明した。しかし、本発明はこの場合に限られない。よって間に絞りユニット（光量調節ユニット）が配置された２つのレンズユニット以外のレンズユニットを構成する複数のレンズエレメント間（レンズユニット内）にＮＤフィルタユニットを配置する場合も含む。

また、実施例１のようにＮＤフィルタを複数有する場合に、一部を絞りユニットと同じく第２および第３レンズユニット間に配置し、残りを第３レンズユニット内に設けてもよい。

また、上記各実施例では、ビデオカメラ用の４又は５つのレンズユニットを有するズームレンズについて説明したが、本発明は他の構成のレンズにも適用することができる。また、内側にＮＤフィルタユニットを配置するレンズユニットは、どのレンズユニットでも構わない。

さらに、上記各実施例では、交換レンズについて説明したが、本発明は、レンズ一体型のビデオカメラ等、他の光学機器にも適用することができる。

本発明の実施例１である交換レンズの分解斜視図。 実施例１の交換レンズの断面図。 本発明の実施例２である交換レンズの断面図。

符号の説明

１，３０１ 第１レンズユニット
２，３０２ 第２レンズユニット
３，３０３ 第３レンズユニット
３ａ 第３前側レンズエレメント
３ｂ 第３後側レンズエレメント
４，３０４ 第４レンズユニット
５，３０５ 第５レンズユニット
２１，３０７ 絞りユニット
２２ カム部材
２４，３０６ ＮＤフィルターユニット
２５，２６，３０８ ＮＤフィルタ
４２ ＮＤ操作リング

Claims (4)

1. 複数のレンズユニットと、
   該複数のレンズユニットのうち２つのレンズユニット間に配置された絞りユニットと、
   前記複数のレンズユニットのうちいずれか１つのレンズユニットを構成する複数のレンズエレメントの間に配置されたＮＤフィルタユニットとを有し、
   前記複数のレンズユニットは、光軸方向に移動可能な可動レンズユニットと、光軸方向において固定された固定レンズユニットとを含み、
   前記絞りユニットは、前記可動レンズユニットと前記固定レンズユニットとの間に配置され、
   前記ＮＤフィルタユニットは、前記可動レンズユニットおよび前記固定レンズユニットのうち一方を構成する複数のレンズエレメントの間に配置されていることを特徴とする光学機器。
2. 前記複数のレンズユニットは、物体側から像側に順に、固定の第１レンズユニット、変倍のために光軸方向に移動する第２レンズユニット、固定の第３レンズユニットおよび焦点調節のために光軸方向に移動する第４レンズユニットとを含み、
   前記絞りユニットは、前記第２および第３レンズユニットの間に配置され、
   前記ＮＤフィルタユニットは、前記第３レンズユニットを構成する複数のレンズエレメントの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記複数のレンズユニットは、物体側から像側に順に、固定の第１レンズユニット、変倍のために光軸方向に移動する第２レンズユニット、固定の第３レンズユニットおよび焦点調節のために光軸方向に移動する第４レンズユニットとを含み、
   前記絞りユニットは、前記第２および第３レンズユニットの間に配置され、
   前記ＮＤフィルタユニットは、前記第２レンズユニットを構成する複数のレンズエレメントの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
4. 前記ＮＤフィルタユニットは、互いに異なる光軸方向位置において光路に対して選択的に出し入れ可能な複数のＮＤフィルタを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。