JP5865027B2 - レンズ装置及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ装置に関し、特に鏡筒に設けられた切り欠き部を通して鏡筒内に入射する光を遮光する機構を有するレンズ装置及びそれを有する撮像装置に関するものである。

ズームレンズにおいて、複数の光軸方向に可動するズームレンズ群が接近した際、ズームレンズ群の鏡筒同士が干渉しないように、鏡筒同士が干渉する部分に切り欠き部を設けて、光軸方向の可動範囲の制約を緩和している。しかし、該複数のズームレンズ群が接近していない際には、不要な光線が鏡筒の切り欠きを抜けて撮像素子に到達し、ゴーストが発生するため、切り欠き部から入射する光を遮光する必要がある。特許文献１、２では、ズームレンズ群の鏡筒に遮光部材を設けた提案がなされている。

特開平１０−２６８１７５号公報 特開２００３−２４８１５７号公報

上述の特許文献に開示された従来技術では、ズームレンズ群の鏡筒に、遮光部材を取付けるため、移動群の重量が増す。その結果、ズームレンズ群を駆動するためのカム溝を有するズームカムの回転トルクの増加、カム溝への負荷の増大、等の問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、複数の光軸方向に可動のズームレンズ群が接近した際、ズームレンズ群の鏡筒同士が干渉しないように鏡筒同士が干渉する部分に切り欠き部を有するズームレンズにおいて、可動のズームレンズ群の重量を増加させることなく、切り欠き部から入射する光を遮光するレンズ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、光学群を保持し、第１のカムフォロアをそれぞれが有する、複数のレンズ鏡筒と、前記複数のレンズ鏡筒の前記第１のカムフォロアがそれぞれ摺動可能に嵌合する複数の直線溝が光軸方向に形成され、前記複数のレンズ鏡筒を光軸方向に摺動可能に支持する、固定鏡筒と、を有し、前記複数のレンズ鏡筒のうち少なくとも最も被写体側のレンズ鏡筒は、他のレンズ鏡筒に接近したときに干渉しないように前記光軸に垂直な断面内における周辺部に、前記光軸方向に貫通する切り欠き部を有する、レンズ装置であって、前記遮光羽根が移動する方向を分解した場合に前記光軸に直交する成分を有する方向に移動可能であるように前記固定鏡筒に備えられ、前記切り欠き部から入射する光を遮光する遮光部材を有し、前記遮光部材は、前記複数のレンズ鏡筒の位置に応じて、前記光軸からの位置を変更し、前記複数のレンズ鏡筒は、それぞれが第２のカムフォロアを有し、前記レンズ装置は、前記第２のカムフォロアとそれぞれ係合し、前記複数のレンズ鏡筒それぞれの光軸方向の位置を規制する複数のカム溝を有する、カム部材を有し、前記カム部材と協動する遮光カム部材を有し、前記遮光部材は、前記遮光カム部材に形成された溝と係合する突起部を有し、前記カム部材の回転位置に応じて前記光軸からの位置を変更する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ズームレンズ群の質量を増やすことなく、ズーム位置に応じて鏡筒の切り欠きを遮光する範囲を変化させるレンズ装置を提供することができる。

本発明の実施例１のレンズ装置の部分断面図である。 本発明の実施例１のレンズ装置の部分断面図である。 本発明の実施例１のレンズ装置の部分断面図である。 本発明の実施例１のレンズ装置の部分断面図である。 本発明の実施例１のレンズ装置の遮光部近傍の部分断面図である。 本発明の実施例２のレンズ装置の部分断面図である。 本発明の実施例２の遮光羽根の開閉フローである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１、図２は、本実施例におけるズームレンズ１の広角側のズーム位置における断面図である。図１は、図２のＢ−Ｂで切断したズームレンズ１のフォーカス部からズーム部の断面を示し、図２は、図１のＡ−Ａ断面図を示している。また、図３、図４は、ズームレンズ１の望遠側のズーム位置における断面図であって、図１、図２と同様の切断面の関係を有する。また、図５は、図３の状態における、レンズ装置の遮光部近傍の部分断面図である。

図１を参照して、ズーム部の機構について説明する。ズームレンズ１には複数の光学群（レンズ群）が含まれ、ズーム部の前後には、フォーカスレンズ群１５や図示していないリレーレンズ群が配置される。円筒溝カム２は、円筒形状をなし、その円筒外周の表面にズームレンズ群７ａ、７ｂの光軸４０方向の軌跡を描いたカム溝３ａ、３ｂが加工されている円筒溝カム（カム部材）である。円筒溝カム２は、回転軸方向の前後にカム軸１０ａ、１０ｂを有し、ベアリング１１ａ、１１ｂを介して、光軸４０方向と略平行な円筒溝カム中心軸４１を中心に、固定鏡筒５に固定された円筒溝カム保持部に対して回転可能に保持されている。カム軸１０ａの先端には、プーリ１２が固定されており、図示していないタイミングベルトにより、ズーム制御用モータや手動操作用ハンドルといった回転動力発生部と連結している。ズームレンズ群７ａ、７ｂには、固定鏡筒５に加工された光軸方向４０に延設された直線溝６に摺動可能な直線カムフォロア９（第１のカムフォロア）が、光軸４０方向周りに３方向に具備されている。そのため、ズームレンズ群７ａ、７ｂは、光軸方向４０周りの回転を規制された状態で、光軸４０方向に摺動する。また、前記ズームレンズ群７ａ、７ｂには、円筒溝カム２のカム溝３ａ、３ｂと係合する曲線カムフォロア８ａ、８ｂ（第２のカムフォロア）を有しており、円筒溝カム２が回転することで、ズームレンズ群７ａ、７ｂは、円筒溝カム２の円筒表面に形成されたカム溝３ａ、３ｂに沿って、光軸４０方向に移動する。このように、ズームレンズ群７ａ、７ｂが移動し、レンズ群の間隔を変化させることで、ズーム動作を行う。

次に、図１から図４を参照して、ズームレンズ鏡筒１３ａの切り欠き部１４の遮光について説明する。

ズームレンズ群７ａとズームレンズ群７ｂは、望遠側に向けて互いが近接する方向に移動する。また、光軸方向に可動な態様でズームレンズ群７ａ、７ｂをそれぞれ支持するズームレンズ鏡筒１３ａ、１３ｂは、光軸に対して倒れのないよう直動させるため、光軸方向において複数の位置の直線カムフォロアが、固定鏡筒５の直線溝６に係合している。そのため、ズームレンズ群７ａ、７ｂの光軸方向における互いの接近側の可動範囲を拡大するために、ズームレンズ鏡筒１３ａ、１３ｂの少なくとも一部が互いに入れ子状となるように構成されている。具体的には、ズームレンズ鏡筒１３ａには、望遠時において、鏡筒同士が接近した際に、ズームレンズ鏡筒１３ｂの直線カムフォロア９を有する、光軸を中心とする円周方向における３箇所の部分において、ズームレンズ鏡筒１３ａの部分と干渉する箇所にそれぞれ切り欠き部１４を形成し、ズームレンズ鏡筒１３ｂと干渉しない構造としている。ズームレンズ鏡筒１３ｂにも、直線カムフォロア９を有する、光軸を中心とする円周方向における、３箇所の部分の間に、同様に切り欠き部が形成されており、ズームレンズ鏡筒１３ａのカムフォロアが固定鏡筒５のカム溝と係合する部分を含む部分と干渉しない構造になっている。より具体的には、被写体側のレンズ鏡筒であるズームレンズ鏡筒１３ａは、光軸に垂直な断面内における周辺部に、光軸方向に貫通する切り欠き部を有し、その切り欠き部を通して、ズームレンズ鏡筒１３ｂの直線カムフォロア９が装着されている部分が挿通することができる。ズームレンズ鏡筒１３ｂについても同様の切り欠き部を有していてもよい。この構成を有することによりズームレンズ鏡筒が互いに干渉することなく近接することができる。

図１で示した広角側でのズームレンズ群の配置において、切り欠き部１４に到達する光線１６ａは、図示した破線部のようにズームレンズ群７ｂに入射し、ゴーストになる場合がある。そのため、広角側でのズームレンズ群の配置において切り欠き部１４から入射する光を遮光する遮光羽根（遮光部材）７３を設置する。一方、図３及び図５で示した望遠側でのズームレンズ群の配置においては、撮影上有効な光線１６ｂを遮らないように、遮光羽根７３は光軸から離れる方向に退避するように構成されている。遮光羽根７３が可動である方向は、必ずしも、光軸に垂直な断面内である必要はなく、遮光羽根は、遮光羽根７３を移動する方向を分解した場合に光軸に直交する成分を有する方向に移動可能に構成されていればよい。

次に、遮光羽根７３の具体的な動作について説明する。
遮光羽根７３は、突起部であるダボ７４ａ、７４ｂを有する。ダボ７４ｂは、固定鏡筒５に固定された遮光羽根押え環７５の図示していない穴部と係合し、ダボ７４ｂを回動軸として回動可能な態様で遮光羽根７３を支持している。ダボ７４ａは、固定鏡筒５の内径と摺動可能な状態で嵌合する遮光羽根カム７１（遮光カム部材）のカム部（溝）７２と係合している。遮光羽根カム７１の外周には、円筒溝カム２の一部に形成されたカムギア７０（接触部）と係合して協動するギアが形成されている。遮光羽根押え環７５は、遮光羽根７３と遮光羽根カム７１の光軸４０方向の動きを規制している。

広角側でのズームレンズ群の配置状態を示した図２においては、遮光羽根７３は、ズームレンズ鏡筒１３ａの図の斜線部で示した３箇所の切り欠き部１４を隠すように配置されている。ズームレンズ鏡筒１３ａが駆動範囲の被写体側端に位置するときに、切り欠き部１４から被写体光が入射してゴーストとなる可能性があるので、遮光羽根７３は最も光軸に近い位置に移動する。

ズーム位置が広角側から望遠側に変化する場合、円筒溝カム２が図２において矢印２００方向に回転し、カムギア７０と係合する外周に形成されたギアによって遮光羽根カム７１は、矢印２０１方向に回転する。遮光羽根カム７１の回転と共に、カム部７２の位置も変化するため、ダボ７４ａによってカム部７２と係合している遮光羽根７３は、ダボ７４ｂを中心にカム部７２に沿って矢印２０２の方向に回動し、図４の斜線部で示す切り欠き部１４を開放する。また、図４で示すように、望遠側では、切り欠き部１４を遮光する必要がないズーム位置になると、カムギア７０と遮光羽根カム７１の外周のギアとの係合が外れる。このとき、遮光羽根カム７１は、固定鏡筒５との間に有する付勢手段であるスプリング８２によって、遮光羽根カム７１が、矢印２０１の方向に付勢され、遮光羽根カム７１上のストッパー８０と固定鏡筒５に有する固定ストッパー８１が当接することで、遮光羽根カム７１の矢印２０１側の回転限界の位置を規制する。ズーム位置が、望遠側から広角側に変化する場合は、円筒溝カム２が矢印２００と反対の方向に回転し、カムギア７０が遮光羽根カム７１の外周のギアと係合した時点から、遮光羽根カム７１が矢印２０１と反対の方向に回動し始める。遮光羽根カム７１に形成されているカム部７２に係合するダボ７４ａによって、遮光羽根７３が矢印２０２と反対側に回動し、切り欠き部１４の遮光状態を実現する。この構成により、カム部７２の所定の回転角度の範囲内でのみ、カム部７２は遮光羽根カム７１と協動し、カム部７２の回転位置に応じて遮光羽根７３は光軸からの位置を変更する。ここで、遮光羽根カム７１の回転トルクは、円筒溝カム２のトルクに対して、十分小さくなるように、カム部７２のカム角度とスプリング８２のバネ力を設定する。

本実施例では、円筒溝カム２と遮光羽根カム７１をギアの係合によって連結した場合を例示したが、ピンを使用した連結や、摩擦力を利用した連結でも良い。

また、本発明の効果は、レンズ装置内で、最も被写体側に配置された第１レンズ群の（最も像側のレンズの）レンズ径が、その第１レンズ群に隣接し、ズーミング時に移動する第２レンズ群の（最も被写体側のレンズの）レンズ径の１．６倍以上（好ましくは２倍以上）である場合に顕著となる。
以上のように、本実施例によれば、遮光部材を移動するズームレンズ群の鏡筒に設けることなく、切り欠き部を遮光することができる。また、遮光部材の位置をカムの位置によって、変化させることで、鏡筒の切り欠き部を、必要なズーム位置においてのみ遮光することができる。

以下に、図６、図７を参照して、本発明の第２の実施例による、可動レンズ群の鏡筒の切り欠き部の遮光について説明する。

本実施例におけるレンズ装置は、実施例１のレンズ装置に対し、遮光羽根カム７１が、固定鏡筒５上に具備したモータ８４軸上のモータギア８３と噛み合うようにした点が異なる。本実施例においては、モータ８４とモータギア８３が遮光羽根カム７１を光軸に向けて進退する方向に駆動するための遮光部材駆動手段を構成する。モータギア８３は、固定鏡筒５に有する制御部８５の指令信号に基づき回転し、所定のズーム範囲において、遮光羽根７３が切り欠き部を遮光するように、制御される。

図７を用いて、制御部８５の制御フローについて説明する。
Ｓ１０１は、図示していないズーム位置検出部からズーム位置を検出し、遮光羽根７３の開閉を判断する処理である。Ｓ１０１において、ズーム位置が遮光羽根７３を開放する位置であれば、Ｓ１０２の処理に移り、遮光するズーム位置であれば、Ｓ１０３の処理に移る。Ｓ１０２では、遮光羽根７３を開放する方向に遮光羽根カム７１が回転するように、制御部８５からモータ８４へ制御信号を出力する。Ｓ１０３では、遮光羽根７３を遮光する方向に遮光羽根カム７１が回転するように、制御部８５からモータ８４へ制御信号を出力する。本実施例では、遮光羽根カム７１の回転が規制されているため、図４で示した回転を規制するためのスプリング８２、ストッパー８０、固定ストッパー８１はなくてもよい。

以上のように、本実施例によれば、遮光部材を可動ズームレンズ群の鏡筒に設けることなく、切り欠き部を遮光することができる。また、遮光部材の位置をカムの位置によって変化させることで、鏡筒の切り欠き部を通して鏡筒内に入射する光を、必要なズーム位置（レンズ位置）においてのみ遮光することができる。

例示した実施例においては、可動である２つのズームレンズ群の干渉について記載したが、本発明はこれに限定されることはなく、３以上のズームレンズ群の干渉に関する切り欠き部からの遮光に適用しても、上記した本発明の効果を得ることができる。さらに、ズームレンズ群の干渉について例示して記載したが、本発明はこれに限定されることはなく、可動であるレンズ群間の干渉に起因する切り欠き部の遮光についても、同様に、本発明の効果を得ることができる。

本発明によるレンズ装置と、該レンズ装置による被写体像を撮像するカメラ装置とを有する撮像装置によって、レンズ鏡筒の重量を増加させることなく簡易な構成で、不要光のレンズ鏡筒内への入射を防止することができ、高品位の静止画像あるいは動画映像を撮影することができる。

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。

１： ズームレンズ
２： 円筒溝カム
３ａ〜３ｂ： カム溝
５： 固定鏡筒
６： 直線溝
８ａ〜８ｂ： 曲線カムフォロア
１４： 切り欠き部
７３： 遮光羽根

Claims (6)

1. 光学群を保持し、第１のカムフォロアをそれぞれが有する、複数のレンズ鏡筒と、
   前記複数のレンズ鏡筒の前記第１のカムフォロアがそれぞれ摺動可能に嵌合する複数の直線溝が光軸方向に形成され、前記複数のレンズ鏡筒を光軸方向に摺動可能に支持する、固定鏡筒と、を有し、
   前記複数のレンズ鏡筒のうち少なくとも最も被写体側のレンズ鏡筒は、他のレンズ鏡筒に接近したときに干渉しないように、前記光軸に垂直な断面内における周辺部に、前記光軸方向に貫通する切り欠き部を有する、レンズ装置であって、
   前記遮光羽根が移動する方向を分解した場合に前記光軸に直交する成分を有する方向に移動可能であるように前記固定鏡筒に備えられ、前記切り欠き部から入射する光を遮光する遮光部材を有し、
   前記遮光部材は、前記複数のレンズ鏡筒の位置に応じて、前記光軸からの位置を変更し、
   前記複数のレンズ鏡筒は、それぞれが第２のカムフォロアを有し、
   前記レンズ装置は、前記第２のカムフォロアとそれぞれ係合し、前記複数のレンズ鏡筒それぞれの光軸方向の位置を規制する複数のカム溝を有する、カム部材を有し、
   前記カム部材と協動する遮光カム部材を有し、
   前記遮光部材は、前記遮光カム部材に形成された溝と係合する突起部を有し、前記カム部材の回転位置に応じて前記光軸からの位置を変更する、
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記カム部材は、該カム部材の所定の回転角度の範囲内でのみ前記遮光カム部材と協動する接触部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 光学群を保持し、第１のカムフォロアをそれぞれが有する、複数のレンズ鏡筒と、
   前記複数のレンズ鏡筒の前記第１のカムフォロアがそれぞれ摺動可能に嵌合する複数の直線溝が光軸方向に形成され、前記複数のレンズ鏡筒を光軸方向に摺動可能に支持する、固定鏡筒と、を有し、
   前記複数のレンズ鏡筒のうち少なくとも最も被写体側のレンズ鏡筒は、他のレンズ鏡筒に接近したときに干渉しないように、前記光軸に垂直な断面内における周辺部に、前記光軸方向に貫通する切り欠き部を有する、レンズ装置であって、
   前記遮光羽根が移動する方向を分解した場合に前記光軸に直交する成分を有する方向に移動可能であるように前記固定鏡筒に備えられ、前記切り欠き部から入射する光を遮光する遮光部材を有し、
   前記遮光部材は、前記複数のレンズ鏡筒の位置に応じて、前記光軸からの位置を変更し、
   前記複数のレンズ鏡筒の位置を検出する位置検出装置と、
   前記遮光部材を前記光軸に直交する成分を有する方向に駆動する遮光部材駆動手段と、
   該位置検出装置に検出された該複数のレンズ鏡筒の位置に基づき、該遮光部材駆動手段を駆動する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンズ装置。
4. 前記遮光部材は、前記最も被写体側のレンズ鏡筒がその駆動範囲の被写体側端に位置したときに、最も光軸に近い位置に移動する、ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記複数のレンズ鏡筒は、ズームレンズ群を支持するレンズ鏡筒を含む、ことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置による被写体像を撮像するカメラ装置を有する、撮像装置。

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