JP4771520B2

JP4771520B2 - レンズ鏡筒及び光学機器

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Publication number: JP4771520B2
Application number: JP2005152263A
Authority: JP
Inventors: 中村　　英和
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: CN1869755A; CN100462764C; JP2006330255A; US7190533B2; US20060268434A1

Description

本発明は、レンズ鏡筒及び光学機器に関し、例えばデジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置におけるズームレンズ鏡筒に関するものである。

従来のデジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置において、変倍レンズと、変倍レンズより像面側に配置された変倍レンズの移動に伴う像面変動の補正（コンペセータの機能）及びフォーカスを行なうフォーカスレンズを有するいわゆるリアフォーカス（インナーフォーカス）ズームレンズを用い、レンズ交換を可能とし、あるいはレンズと一体とした撮像装置が知られている。

上記リアフォーカスズームレンズを用いた撮像装置では、撮像素子であるＣＣＤが取付けられる後部鏡筒をベースに、合焦光学系であるフォーカスレンズ群（第４レンズ群）・コンペセータ機能を有するアフォーカル群（第３レンズ群）・絞り機構・変倍光学系であるバリエーターレンズ群（第２レンズ群）を順番に組み込んでいき、最後に前玉光学系である前玉レンズ群（第１レンズ群）を、上記した後部鏡筒に取付ける、例えば図５に示すような第１レンズ群〜第４レンズ群を備えたズームレンズ鏡筒による構成が、一般的に採られている。
図５において、６１は第１レンズ群、６２は第２レンズ群、６３は第３レンズ群、６４は第４レンズ群ある。第１レンズ群６１は第１レンズ群支持枠６５−１に、第２レンズ群６２は第２レンズ群支持枠６５−２に、第３レンズ群６３は第３レンズ群支持枠６２３に、第４レンズ群６４は第４レンズ群支持枠６２７に、それぞれ支持されている。
ここで、第２レンズ群は固定鏡筒６１０に設けられている直進キー６１１に案内される第２レンズ群支持枠６５−２の移動により、また、第４レンズ群６４は固定鏡筒６１０に設けられている直進キー６２５に案内される第４レンズ群支持枠６２７の移動により、光軸方向に前後動するように構成されている。また、第１レンズ群支持枠６５−１及び第３レンズ群支持枠６２３のそれぞれは、固定鏡筒６１０に保持されるように構成されている。

また、特許文献１では、上記した従来例のズームレンズ鏡筒における組立性や光学調整を容易にするため、図６に示すように第１レンズ群と第２レンズ群の鏡筒、及び第３レンズ群と第４レンズ群の鏡筒をそれぞれユニット化した構成のズームレンズ鏡筒が提案されている。具体的には、第１レンズ群及び第２レンズ群をユニット化した第１の鏡筒ユニット（４１３他）と、第３レンズ群及び第４レンズ群をユニット化した第２の鏡筒ユニット（４２４他）を構成し、これらの第１と第２の鏡筒ユニット化を互いに組み合わせる構造とすることで、ズームレンズの組立性や光学調整の容易化が図られている。
特開平７−１２０６６３号公報

しかしながら、上記した図５に示す従来例のズームレンズ鏡筒においては、前述したとおり、第２レンズ群および第４レンズ群を移動させるため、これらを支持する支持枠を直進案内する直進キーが第１レンズ群及び第３レンズ群を保持する固定鏡筒に構成されていることから、各レンズ群間の光学調整（傾き及び平行偏心）を、独立し行なうことはきわめて困難てある。また、これら第１レンズ群〜第４レンズ群の各々を保持する固定鏡筒は、光軸方向に長く構成されることから、この固定鏡筒内に第３レンズ群及び第４レンズ群を組み込むために手間を要し、さらにメンテナンスが困難である、等の問題を有していた。

また、上記特許文献１のものでは、前述したように第１レンズ群と第２レンズ群の鏡筒、及び第３レンズ群と第４レンズ群の鏡筒をそれぞれユニット化した構成とすることで、組立性や光学調整を容易にすることはできるが、第１レンズ群と第２レンズ群の鏡筒、及び第３レンズ群と第４レンズ群等は、取付け保持が相互に依存した関係に構成されているため、それらを完全に独立させた状態で光学調整することは困難である。

本発明は、上記課題を解決し、第１レンズ群〜第４レンズ群における各レンズ群間の光学調整を他のレンズ群に影響を及ぼすことなく独立して行うことができ、また組立あるいはメンテナンスを容易に行うことが可能となるレンズ鏡筒及び光学機器を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を達成するために、以下のように構成したレンズ鏡筒及び光学機器を提供するものである。
すなわち、本発明のレンズ鏡筒は、物体側より順に、固定されている第１レンズ群、変倍レンズ群である第２レンズ群、像振れ補正レンズ群である第３レンズ群、フォーカスレンズ群である第４レンズ群からなるレンズ鏡筒であって、
前記第１レンズ群を含む第１レンズユニット、前記第２レンズ群を含む第２レンズユニット、前記第３レンズ群を含む第３レンズユニット、前記第４レンズ群を含む第４レンズユニットのそれぞれが独立に構成されており、
前記第２レンズ群を光軸方向に移動させる第１の案内部材は、前記第１、第３、第４レンズユニットのそれぞれから独立した前記第２レンズユニットに、
前記第１、第３、第４レンズユニットに含まれている前記第１レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群に影響を及ぼすことなく前記第２レンズ群を光軸方向に移動させるように構成されており、
前記第３レンズ群を光軸直交方向に移動させる第２の案内部材は、前記第１、第２、第４レンズユニットのそれぞれから独立した前記第３レンズユニットに、
前記第１、第２、第４レンズユニットに含まれている前記第１レンズ群、第２レンズ群、第４レンズ群に影響を及ぼすことなく前記第３レンズ群を光軸直交方向に移動させるように構成されており、
前記第４レンズ群を光軸方向に移動させる第３の案内部材は、前記第１、第２、第３レンズユニットのそれぞれから独立した前記第４レンズユニットに、
前記第１、第２、第３レンズユニットに含まれている前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群に影響を及ぼすことなく前記第４レンズ群を光軸方向に移動させるように構成されており、
これらのレンズユニットが結合されることにより、前記レンズ鏡筒が形成されることを特徴としている。
また、本発明の光学機器は、上記したレンズ鏡筒を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、第１レンズ群〜第４レンズ群における各レンズ群間の光学調整を他のレンズ群に影響を及ぼすことなく独立して行うことができ、また組立あるいはメンテナンスを容易に行うことが可能となるレンズ鏡筒及び光学機器を実現することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

本実施例は、上記した本発明を適用してビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置における独立鏡筒ユニットによる第１レンズ群〜第４レンズ群を備えたズームレンズ鏡筒を構成したものである。
図１に、本実施例の独立鏡筒ユニットによるズームレンズ鏡筒の分解斜視図を示す。
図１に示すように、物体側（図の右側）から順に、凸凹凸凸（正，負，正，正）の４つのレンズ群Ｌ１〜Ｌ４によってリアフォーカスズーム光学系のズームレンズ鏡筒が構成されている。
ここで、Ｌ１は固定されている前玉レンズ群を構成する第１レンズ群、Ｌ２は光軸方向に移動して変倍を行なう変倍レンズ群を構成する第２レンズ群である。
Ｌ３は光軸直交方向にシフトして手振れ等による像振れを光学的に補正するシフトレンズエレメントＬ３ａと、固定レンズエレメントＬ３ｂとにより構成される補正レンズ群としての第３レンズ群である。
また、Ｌ４は光軸方向に移動して焦点調節を行なうフォーカスレンズ群を構成する第４レンズ群である。

本実施例においては、これらのレンズ群Ｌ１〜Ｌ４レンズを備えたＵ１〜Ｕ４の独立したユニットが構成されている。
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の各レンズ群は、１枚のレンズエレメントよりなっているが、少なくとも２枚以上のレンズエレメントよりなっていてもよい。
まず、Ｕ１は前玉レンズ群Ｌ１を保持する前玉鏡筒ユニット、Ｕ２は変倍レンズ群Ｌ２から構成されるバリエーターユニットである。
また、Ｕ３は補正レンズ群Ｌ３を備え光学防振機構を構成するシフトユニットであり、Ｕ４はフォーカスレンズ群Ｌ４から構成されるフォーカスユニットである。
また、Ｕ５は光量可変装置である絞り機構ユニットであり、Ｕ６はバリエーターユニットＵ２における変倍レンズ群を駆動させるための駆動モーターユニットである。本実施例においては、これらのユニットＵ１〜Ｕ６を各々が独立して構成したことから、各群レンズ間の光学調整を他のレンズ群に影響を及ぼすことなく独立して行うことが可能となり、組み立てに際しては、これらを容易に組み合わせ結合することによって、第１レンズ群〜第４レンズ群からなるズームレンズ鏡筒を完成させることができる。

つぎに、図２〜図４を用いて本実施例における鏡筒ユニットの各構成を詳細に説明する。
ここで、図２は本実施例におけるズームレンズ鏡筒の構成を示す断面図であり、図３は本実施例のズームレンズ鏡筒におけるシフトユニットの分解斜視図である。
また、図４は本発明の本実施例のズームレンズ鏡筒におけるフォーカスユニットの分解斜視図である。
まず、前玉鏡筒ユニットＵ１について説明する。
１は前玉鏡筒であり、２は固定鏡筒である。前玉鏡筒ユニットＵ１は前玉レンズ群Ｌ１を保持する前玉鏡筒１により保持されユニット化されており、固定鏡筒２にビス締め固定されるように構成されている。

つぎに、バリエーターユニットＵ２について説明する。
３はバリエーター保持枠であり、バリエーターユニットＵ２は変倍レンズ群Ｌ２がバリエーター保持枠３に保持されている。変倍レンズ群Ｌ２を光軸方向に直進案内させるための案内部材４（第１の案内部材）は外壁部材である固定鏡筒２及び光軸方向のバリエーターユニットＵ２の押え部材５により両端支持固定されており、変倍レンズ群Ｌ２は光軸方向に移動可能に取付けられている。
固定鏡筒２の内壁側にはカム環４が配置され、バリエーター保持枠３に取付けられているコロ部材（不図示）とカム係合されて取付けられている。
ここで、カム環４に固定配置されている固定ギア部材６が、固定鏡筒２に取り付け可能に構成されているモーター駆動ユニットＵ６の出力ギアと噛合っている。これによりモーター駆動ユニットＵ６の回転運動がカム環４に伝達され、変倍レンズ群Ｌ２はカム環４のカム溝形状に沿った動きを光軸方向に行うことが可能となる。
また、変倍レンズ群Ｌ２の位置検出は、可変抵抗器であるリニア型ポテンショメータにて行なうように構成されている。

つぎに、光学防振機構を構成するシフトユニットＵ３について説明する。
１１はシフトユニットＵ３に設けられたシフト固定レンズ保持枠である。このシフト固定レンズ保持枠１１によって、シフトレンズ群Ｌ３のうち固定レンズエレメントＬ３ｂを固定保持すると共に、シフトレンズユニットＬ３ａを光軸直交方向に移動可能に保持し、さらにシフトレンズユニットＬ３ａを駆動するアクチェーター機構の磁気回路部を保持している。
シフトレンズユニットＬ３ａは、シフトレンズ保持枠１０に保持されており、シフトレンズユニットＬ３ａを光軸直交方向に円滑に移動可能にさせるための摺動部材１２・１４（第２の案内部材）を、３箇所シフト固定レンズ保持枠１１と挟み込みながら、シフトレンズユニット付勢バネ１５により光軸方向に付勢力を与え、付勢バネ１５はシフトレンズユニット押さえ部材１６により固定されている。
シフトレンズユニット押さえ部材１６は、シフト固定レンズ保持枠１１にビス締め固定されている。
また、シフトレンズ保持枠１０には、シフトレンズユニットＬ３ａの位置検出センサ機構である発光素子２０が接着固定されており、受光素子２０は受光素子取付け部材２１に接着固定され、受光素子取付け部材２１はシフト固定レンズ保持枠１１にビス締め固定されている。
なお、これらレンズユニットは、１枚のレンズエレメントにより構成されていてもよいし、複数枚のレンズエレメントを組み合わせて構成されていてもよい。

つぎに、フォーカスユニットＵ４について説明する。
８はフォーカスレンズ群Ｌ４を固定保持するための保持部材であり（以下、これを後部鏡筒と記す）、９はＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子を保持する部材である（以下、これをＣＣＤホルダーと記す）。
ＣＣＤホルダー９は、赤外カットおよびローパスフィルタ等の光学フィルタも保持されている。さらに、ＣＣＤホルダー９はフォーカスレンズユニットＵ４をユニット化させるための蓋部材の役割も果たしている。
後部鏡筒８とＣＣＤホルダー９は、図示しない２本のガイドバー２５・２６（第３の案内部材）の両端支持にて位置決め保持している。フォーカス移動枠８はこれらガイドバー２５・２６によって光軸方向に移動可能に支持されている。
また、絞りユニットＵ５は、撮影光学系の開口径を変化させて撮像素子に入射する光量を調節する。絞りユニットＵ５は、６枚の絞り羽根を開閉移動させてその開口径を変化させる、いわゆる虹彩絞りであり、不図示の１本のビスにより後部鏡筒８に固定されている。

つぎに、以上のユニットＵ１〜５の組み合わせ結合する際の手順について説明する。
まず、前玉鏡筒ユニットＵ１をバリエーターユニットＵ２の固定鏡筒２にビス締め固定する。
つぎに、シフトユニットＵ３及び絞りユニットＵ５をフォーカスユニットＵ４の後部鏡筒８にビス締め固定する。
最後に、バリエーターユニットＵ２の固定鏡筒２と、フォーカスユニットＵ４の後部鏡筒８をビス締め固定することにより、第１レンズ群〜第４レンズ群を備えたズームレンズ鏡筒の組立が完成する。

本実施例によりば第１レンズ群〜第４レンズ群光学系を各々完全に独立したユニット化とすることで、各レンズ群間の光学調整を他のレンズ群に影響を及ぼすことなく独立して行うことができ、各ユニット毎に切り離した状態においてもレンズ群間の光学調整を行なうことができる。
また、各光学系の機構別にユニット化されているため、ユニット毎の性能出しを行なうことが可能となり、組立性及びメンテナンスがきわめて容易となる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、また、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置等のズームレンズ鏡筒に好適に適用することができる。

本発明の実施例における独立鏡筒ユニットによるズームレンズ鏡筒の分解斜視。本発明の実施例におけるズームレンズ鏡筒の構成を示す断面図。本発明の実施例のズームレンズ鏡筒におけるシフトユニットの分解斜視図。本発明の実施例のズームレンズ鏡筒におけるフォーカスユニットの分解斜視図。従来例におけるズームレンズ鏡筒の構成を示す断面図。従来例である特許文献１におけるズームレンズ鏡筒の構成を示す断面図。

符号の説明

Ｌ１：前玉レンズ群
Ｌ２：変倍レンズ群
Ｌ３：補正レンズ群
Ｌ４：フォーカスレンズ群
Ｕ１：前玉鏡筒ユニット
Ｕ２：バリエーターユニット
Ｕ３：シフトユニット
Ｕ４：フォーカスユニット
Ｕ５：絞りユニット
Ｕ６：駆動モーターユニット

Claims

物体側より順に、固定されている第１レンズ群、変倍レンズ群である第２レンズ群、像振れ補正レンズ群である第３レンズ群、フォーカスレンズ群である第４レンズ群からなるレンズ鏡筒であって、
前記第１レンズ群を含む第１レンズユニット、前記第２レンズ群を含む第２レンズユニット、前記第３レンズ群を含む第３レンズユニット、前記第４レンズ群を含む第４レンズユニットのそれぞれが独立に構成されており、
前記第２レンズ群を光軸方向に移動させる第１の案内部材は、前記第１、第３、第４レンズユニットのそれぞれから独立した前記第２レンズユニットに、
前記第１、第３、第４レンズユニットに含まれている前記第１レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群に影響を及ぼすことなく前記第２レンズ群を光軸方向に移動させるように構成されており、
前記第３レンズ群を光軸直交方向に移動させる第２の案内部材は、前記第１、第２、第４レンズユニットのそれぞれから独立した前記第３レンズユニットに、
前記第１、第２、第４レンズユニットに含まれている前記第１レンズ群、第２レンズ群、第４レンズ群に影響を及ぼすことなく前記第３レンズ群を光軸直交方向に移動させるように構成されており、
前記第４レンズ群を光軸方向に移動させる第３の案内部材は、前記第１、第２、第３レンズユニットのそれぞれから独立した前記第４レンズユニットに、
前記第１、第２、第３レンズユニットに含まれている前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群に影響を及ぼすことなく前記第４レンズ群を光軸方向に移動させるように構成されており、
これらのレンズユニットが結合されることにより、前記レンズ鏡筒が形成されることを特徴とするレンズ鏡筒。
前記第２の案内部材は、前記第３レンズ群の一部のレンズ群を光軸直交方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒を備えていることを特徴とする光学機器。