JP5963533B2 - レンズ鏡筒およびカメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、製造誤差による光学素子の偏芯および倒れを調整可能なレンズ鏡筒に関する。

従来から、一眼レフカメラ用交換レンズなどのレンズ鏡筒においては、近年の画質向上のニーズに伴い、光学系を構成する各レンズ群の保持精度を向上させる必要がある。このため、製造誤差により生じるレンズ群の偏芯および倒れを調整する機構が提案されている。

特許文献１には、光軸方向に沿って高さ調整が可能な少なくとも３つの調整ネジを所定間隔で配設したレンズの取付調整装置が開示されている。特許文献１の調整装置は、調整ネジのネジ頭部を部分的に露呈させる切欠部材を形成したリング板と、このリング板を介して鏡胴枠内に取付けるレンズ保持枠と、このレンズ保持枠を調整ネジ側に付勢するバネ部材とを備えている。また、特許文献２には、レンズ保持枠の外周において、回転軸に対して偏芯した円筒部を有する偏芯部材を備え、第１の調整部材および第２の調整部材により偏芯調整および倒し調整を行うことが可能なレンズ鏡筒が開示されている。

特開２００３−２７９８２２号公報 特許第４８１７８７６号

しかしながら、特許文献１、２に開示された構成では、光学系の製造誤差を低減することはできるが、製造誤差の調整に要する時間および調整回数を低減するための構成については記載されていない。このため、製造誤差の調整、すなわち偏芯調整および倒れ調整に要する時間や調整回数が増加する場合がある。

そこで本発明は、偏芯調整および倒れ調整に要する時間および調整回数を低減可能なレンズ鏡筒およびカメラシステムを提供する。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、レンズ群を保持するレンズ保持枠と、第１の調整項目を調整するために前記レンズ保持枠の偏芯調整を行う偏芯調整機構と、第２の調整項目を調整するために前記レンズ保持枠の倒れ調整を行う倒れ調整機構と、を有し、前記倒れ調整による前記レンズ群の回転中心位置は、光軸方向において前記偏芯調整機構と同一であり、前記倒れ調整機構により前記倒れ調整を行う際、前記レンズ群の倒れによる前記第１の調整項目の変化量および前記レンズ群の偏芯による前記第１の調整項目の変化量が互いに相殺されるように、前記レンズ群の倒れによる前記第１の調整項目の変化量と前記レンズ群の偏芯による前記第１の調整項目の変化量とは互いに符号が異なり、前記レンズ群の倒れによる前記第１の調整項目の変化量の絶対値と前記レンズ群の偏芯による前記第１の調整項目の変化量の絶対値との比が２：１〜１：２の範囲内となる、前記レンズ群と前記偏芯調整機構との間の前記光軸方向における距離が設定されている。

本発明の他の側面としてのカメラシステムは、前記レンズ鏡筒を有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、偏芯調整および倒れ調整に要する時間および調整回数を低減可能なレンズ鏡筒およびカメラシステムを提供することができる。

本実施例におけるレンズ鏡筒の断面図である。 本実施例における第４レンズ群保持枠とその周辺部品の分解斜視図である。 本実施例における第４レンズ群保持枠とその周辺部品の側面図である。 本実施例における偏芯調整用コロおよび倒れ調整用コロの断面図である。 本実施例における偏芯調整および倒れ調整の際の第４レンズ群保持枠の動きを示す図である。 本実施例において、偏芯調整および倒れ調整を行った際の第１の調整項目および第２の調整項目の変動を示すグラフである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例におけるレンズ鏡筒（一眼レフカメラ用交換レンズ）の構成について説明する。図１は、本実施例における調整機構を備えたレンズ鏡筒１００の断面図である。

本実施例のレンズ鏡筒１００は、第１〜第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４からなる４群構成のレンズ装置である。レンズ鏡筒１００におけるフォーカス動作（合焦動作）により、第３レンズ群Ｌ３の一部であるフォーカスレンズ（レンズＬ３ｂ）が光軸Ｏの方向（光軸方向）に移動する。また、レンズ鏡筒１００におけるズーム動作（変倍動作）により、全てのレンズ群（第１〜第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４）が、予め決められた各軌跡に沿って光軸方向に移動する。このとき、メイン回路基板１２７に設けられたフォーカスレンズ群位置制御装置は、ズーム動作により変化した合焦位置が保たれるように、レンズＬ３ｂを駆動制御する。

２００は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子２００ａを備えたカメラ本体（撮像装置本体）である。レンズ鏡筒１００は、ユーザによりカメラ本体２００から着脱可能に保持されている。レンズ鏡筒１００とカメラ本体２００によりカメラシステムが構成される。

１０１はマウントである。マウント１０１は、カメラ本体２００に取り付けるためのバヨネット部（不図示）を有し、固定筒１０２に対して外装環１０３を介してビス（不図示）で固定されている。１０３は外装環である。外装環１０３は、マウント１０１と固定筒１０２との間に挟み込まれて固定されている。外装環１０３には、ズーム指標や操作スイッチ（不図示）が取り付けられている。１０４は案内筒である。案内筒１０４は、固定筒１０２に対してビス（不図示）で固定されている。

案内筒１０４には、各レンズ群を直進方向にガイドする直進溝が、各レンズ群に対応して４本形成されている。案内筒１０４の外周には、カム筒１０５がバヨネット部により光軸周りに回転可能に保持されている。カム筒１０５には、各レンズ群のズーム動作時の軌跡に対応する各カム溝（不図示）が４本形成されている。直進溝、カム溝、および、各レンズ群保持枠を支えるカムフォロアーであるコロ（不図示）により、ズーム動作時にカム筒１０５が定位置回転し、所定の軌跡で各レンズ群を光軸方向へ直進移動させることが可能である。

１０６は、第１レンズ群Ｌ１を保持する第１レンズ群保持枠である。第１レンズ群保持枠１０６は、直進溝、カム溝、および、コロによって直進移動されるフィルター枠１０７にビスを用いて固定されている。フィルター枠１０７は、コロ（不図示）によって、直進溝およびカム溝に吊られており、ズーム動作によって光軸方向に直進移動される。また、フィルター枠１０７の先端において、その外周側にはフード取り付け用のバヨネット部、その内周側にはネジが備えられており、フィルター等のアクセサリーが装着可能となっている。

１０８は、第２レンズ群Ｌ２を保持する第２レンズ群保持枠である。第２レンズ群保持枠１０８は、コロ（不図示）によって、直進溝およびカム溝に吊られており、ズーム動作によって光軸方向に直進移動される。１０９は、第３レンズ群Ｌ３を構成するレンズ（レンズＬ３ａ〜Ｌ３ｅ）のうち、レンズＬ３ａを保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠１０９は、コロ（不図示）によって、直進溝およびカム溝に吊られており、ズーム動作によって光軸方向に直進移動される。

１１０は、フォーカス群であるレンズＬ３ｂを保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠１１０は、レンズ保持枠１０９、１１２により保持された２本のガイドバー１１４によって直進ガイドされる。レンズＬ３ｂ（レンズ保持枠１１０）は、フォーカス駆動部であるモータ（不図示）、モータ軸に設けられたリードスクリュー、および、リードスクリューの駆動力をレンズ保持枠１１０に伝達するラックにより、光軸方向に駆動される。

１１１は、レンズＬ３ｃを保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠１１１は、レンズ保持枠１０９に３個のコロ（不図示）を用いて保持されている。また、レンズ保持枠１１１は、絞り駆動部および絞り羽根部を備えて構成される電磁絞りユニット１１５を保持している。１１２は、レンズＬ３ｄを保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠１１２は、レンズ保持枠１０９に対してビス止めで固定されている。また、レンズ保持枠１１２は、光量調整用のＮＤ駆動部およびＮＤ羽根部を備えて構成されるＮＤユニット１１６を保持している。

１１３は、レンズＬ３ｅを保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠１１３は、振れ補正ユニット１１７の一部を構成している。振れ補正ユニット１１７は、レンズ保持枠１１３を光軸Ｏに直交する方向（光軸直交方向）に駆動可能に保持され、マグネットおよびコイルを備えて構成される駆動部によりレンズ保持枠１１３を駆動することで振れ補正を行う。振れ補正ユニット１１７は、レンズ保持枠１０９に３個のコロにより吊られることで、レンズ保持枠１１２に対する光軸直交面内の偏芯調整（位置調整、光軸ズレ調整）が可能である。これにより、振れ補正ユニット１１７に対して３個のバネ（不図示）により吊られているレンズ保持枠１１３において、バネや重力による落下量のばらつきを補正するために光軸中心に対する位置調整が可能となる。

１１９は第４レンズ群直進筒である。第４レンズ群直進筒１１９は、コロ（不図示）により、直進溝およびカム溝に吊られており、ズーム動作によって光軸方向に直進移動される。また、第４レンズ群直進筒１１９は、第４レンズ群Ｌ４（レンズ群）を保持する第４レンズ群保持枠１１８（レンズ保持枠）を、３個の偏芯調整用コロ１２０と３個の倒れ調整用コロ１２１を介して保持している。第４レンズ群保持枠１１８は、光軸Ｏに対する倒れ調整と偏芯調整が可能な状態で保持される。

１２４はズーム操作環である。ズーム操作環１２４は、定位置回転させることでカム筒１０５との連結部材であるズームキー（不図示）によりカム筒１０５を回転させ、ズーム動作可能に構成されている。また、ズーム操作環１２４には、固定筒１０２に固定された不図示の抵抗式リニアセンサ（ポテンショメータ）のセンサピンが嵌まるカム溝（センサカム）が設けられている。ズーム操作環１２４の回転量に応じて抵抗式リニアセンサの出力が変化し、現在のズーム情報が検出可能である。

１２５はフォーカス操作環である。フォーカス操作環１２５は、固定筒１０２の外側で定位置回転できるように固定筒１０２と後述する化粧環１２６により挟持されている。また、フォーカス操作環１２５は、固定筒１０２に設けられた２個のフォトインタラプタとフォーカス操作環１２５の内径に設けられた櫛歯状の遮光部（不図示）により、フォーカス操作環１２５の回転量と方向を検出する。

１２６は化粧環である。化粧環１２６は、フォーカス操作環１２５が固定筒１０２から外れることを防止するため、固定筒１０２に対して３箇所の係合爪で固定されている。１２７はメイン回路基板である。メイン回路基板１２７は、フォーカス駆動制御、電磁駆動絞りユニット１１５、ＮＤユニット１１６、振れ補正ユニット１１７などのレンズ鏡筒１００の全体の制御を司り、固定筒１０２にビス止め固定されている。

次に、図２乃至図４を参照して、本実施例における偏芯調整機構１２２および倒れ調整機構１２３について説明する。図２は、第４レンズ群保持枠１１８とその周辺部品の分解斜視図である。図３は、第４レンズ群保持枠１１８とその周辺部品の側面図であり、図２の構造を組み立てて矢印方向から見た場合を示している。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、偏芯調整用コロ１２０および倒れ調整用コロ１２１の断面図である。

上述のように、第４レンズ群保持枠１１８は、偏芯調整用コロ１２０および倒れ調整用コロ１２１により保持されている。第４レンズ群保持枠１１８には、偏芯調整用コロ取付部１１８ａおよび倒れ調整用コロ取付部１１８ｂがそれぞれ３箇所ずつ設けられている。３箇所の偏芯調整用コロ取付部１１８ａおよび倒れ調整用コロ取付部１１８ｂは、それぞれ、光軸方向において同位置に設けられている。本実施例において、３箇所の偏芯調整用コロ取付部１１８ａは、第４レンズ群Ｌ４の光学的中心位置Ｃ４ａ（Ｒ１面、Ｒ２面の各面頂点の中点の位置）からの光軸方向における距離がＬ（Ｌ１）となる位置に設けられている。また、３箇所の倒れ調整用コロ取付部１１８ｂは、第４レンズ群Ｌ４の光学的中心位置Ｃ４ａからの光軸方向における距離がＬ２となる位置に設けられている。

偏芯調整機構１２２は、偏芯調整用コロ１２０、偏芯調整用コロ取付部１１８ａ、および、係合部１１９ａを備えて構成され、後述のように第１の調整項目を調整するために第４レンズ群保持枠１１８の偏芯調整を行う。偏芯調整用コロ１２０は、偏芯調整用コロ１２０の座部１２０ａが第４レンズ群保持枠１１８の偏芯調整用コロ取付部１１８ａにビス止め固定される。ビスは偏芯調整用コロ１２０の中心にある穴部を貫通し、偏芯調整用コロ取付部１１８ａにネジを切ることで、偏芯調整用コロ１２０を、座部１２０ａを中心に回転可能にした状態で固定する。偏芯調整用コロ１２０の頭部１２０ｂは、第４レンズ群直進筒１１９の光軸方向に向いた３箇所の長穴状の係合部１１９ａ（平行係合部）に対して、光軸方向に移動可能であるが光軸直交面内では移動不可能であるように係合している。また、頭部１２０ｂは座部１２０ａに対して偏芯しており、偏芯調整用コロ１２０を座部１２０ａを中心にして回転させることで、第４レンズ群直進筒１１９に対する第４レンズ群保持枠１１８の光軸直交面内における位置が調整可能である。

倒れ調整機構１２３は、倒れ調整用コロ１２１、倒れ調整用コロ取付部１１８ｂ、および、係合部１１９ｂを備えて構成され、後述のように第２の調整項目を調整するため第４レンズ群保持枠１１８の倒れ調整を行う。倒れ調整用コロ１２１は、倒れ調整用コロ１２１の座部１２１ａが第４レンズ群保持枠１１８の倒れ調整用コロ取付部１１８ｂにビス止め固定される。ビスは偏芯調整用コロ１２０と同様に、倒れ調整用コロ１２１の中心にある穴部を貫通し、倒れ調整用コロ取付部１１８ｂにネジを切ることで、倒れ調整用コロ１２１を、座部１２１ａを中心に回転可能にした状態で固定する。倒れ調整用コロ１２１の頭部１２１ｂは、第４レンズ群直進筒１１９の周方向に向いた３箇所の長穴状の係合部１１９ｂ（周係合部）に対して、光軸直交面内において移動可能であるが、倒れが生じないように係合している。また、頭部１２１ｂは座部１２１ａに対して偏芯しており、倒れ調整用コロ１２１を座部１２１ａを中心にして回転させることで、第４レンズ群直進筒１１９に対する第４レンズ群保持枠１１８の倒れが調整可能である。

このように、偏芯調整機構１２２および倒れ調整機構１２３を用いて偏芯調整用コロ１２０および倒れ調整用コロ１２１を回転させることで、第４レンズ群保持枠１１８は、第４レンズ群直進筒１１９に対し、偏芯調整および倒れ調整を独立に行うことができる。

本実施例では、偏芯調整機構１２２による第４レンズ群保持枠１１８の偏芯調整により、レンズ鏡筒１００のズーム状態が望遠端（テレ端）の場合（第１のズーム状態の場合）における撮像素子２００ａ（結像面）での像面の傾き（第１の調整項目）を調整する。また、倒れ調整機構１２３による第４レンズ群保持枠１１８の倒れ調整により、レンズ鏡筒１００のズーム状態が広角端（ワイド端）の場合（第２のズーム状態の場 合）における結像面での像面の傾き（第２の調整項目）を調整する。ただし、本実施例はこれに限定されるものではなく、第１の調整項目および第２の調整項目を、第１のズーム状態および第２のズーム状態のそれぞれにおける光学系の収差としてもよい。

次に、図５を参照して、偏芯調整および倒れ調整の際の第４レンズ群保持枠１１８の動きについて説明する。図５は、偏芯調整および倒れ調整の際の第４レンズ群保持枠１１８の動きを示す図である。図５には、偏芯調整機構１２２および倒れ調整機構１２３を用いて第４レンズ群直進筒１１９に対する第４レンズ群保持枠１１８の偏芯調整および倒れ調整を単位量だけ行った場合において、光軸Ｏを通る平面における断面図が示されている。偏芯調整および倒れ調整後の第４レンズ群Ｌ４は、破線で表されており、そのときの光学的中心位置はＣ４ｂである。本実施例において、倒れ調整による第４レンズ群Ｌ４の回転中心位置は、光軸方向において偏芯調整機構１２２（偏芯調整用コロ取付部１１８ａ）と同一である。

図５において、倒れ調整後の第４レンズ群Ｌ４の光学的中心位置Ｃ４ｂの偏芯調整による偏芯調整量をＨ、倒れ調整を行ったときの倒れ量をＴとすると、倒れ調整により生じる偏芯量Ｈ_Ｔは、Ｈ_Ｔ＝Ｔ×Ｌとなる。ここで、第４レンズ群Ｌ４が光学的中心位置Ｃ４ａを中心として単位量だけ偏芯した場合のテレ端時のメリジオナル像面の傾き量（第１の調整項目）をＡ、ワイド端時のメリジオナル像面の傾き量（第２の調整項目）をＢとする。また、第４レンズ群Ｌ４が光学的中心位置Ｃ４ａを中心として単位量だけ倒れた場合の第１の調整項目をＣ、第２の調整項目をＤとする。このとき、第１の調整項目であるテレ端時の像面の倒れ量は、以下の式（１）のように表される。

Ｈ×Ａ＋Ｔ×Ｃ＋Ｈ_ＴＡ＝Ｈ×Ａ＋Ｔ×（Ｃ＋Ｌ×Ａ） …（１）
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、レンズ鏡筒１００の光学的敏感度であり、これらを０にすることは困難である。しかし、Ｃ＋Ｌ×Ａが略０となるようにＬ（Ｌ１）を設定することで、倒れ調整を行う際の第１の調整項目であるテレ端時のメリジオナル像面の傾き量を低減することが可能である。

図６（ａ）は、Ｃ＋Ｌ×Ａ＝０となるＬ（Ｌ＝Ｌ１＝約８ｍｍ）を設定した場合に、偏芯調整０．０２ｍｍ、倒れ調整５分を行った際の第１、第２の調整項目の変動を示すグラフである。図６（ｂ）は、偏芯調整用コロ取付部１１８ａを倒れ調整用コロ取付部１１８ｂと光軸方向において同位置とし、周方向にずらして配置した時（Ｌ＝Ｌ２＝約４ｍｍ）とした場合の図６（ａ）と同様のグラフである。

図６（ａ）では、倒れ調整をした際の第１の調整項目の変動が微小であるため、第一に偏芯調整を行い、続いて倒れ調整を行うことで、複数回行わなくとも第１の調整項目と第２の調整項目の値が小さくなり、製造誤差を低減することが可能となる。図６（ｂ）では、第一に偏芯調整を行い、続いて倒れ調整を行った際に、倒れ調整による第１の調整項目の変化が大きいため、偏芯調整、倒れ調整を１サイクルとしたときに複数回サイクルを回す必要があり調整に時間が必要となる。図６（ａ）のように最適な距離Ｌ（Ｌ１）を設定することで、調整の収束が早くなり、光学系の製造誤差を低減するための調整時間や調整回数を減らすことを可能にしたレンズ鏡筒を提供することが可能となる。

本実施例では、倒れ調整機構１２３により倒れ調整を行う際、第４レンズ群Ｌ４の倒れＴおよび偏芯Ｈ_Ｔによる第１の調整項目の変化量が互いに相殺されるように、第４レンズ群Ｌ４と偏芯調整機構１２２との間の光軸方向における距離Ｌ（Ｌ１）が設定されている。すなわち、倒れ調整時の第４レンズ群Ｌ４の倒れＴによって発生する第１の調整項目の変化量と倒れ調整時の第４レンズ群の偏芯Ｈ_Ｔによって発生する第１の調整項目の変化量とは、互いに相反する符号となっている（互いに符号が異なる）。このような構成により、光学系の製造誤差により生じる偏芯調整および倒れ調整に要する時間を短縮することが可能となる。

また本実施例では、これらの変化量は互いに相反する符号であるだけでなく、これらの変化量の絶対値も略同一の値となっている。このため、倒れ調整時における第１の調整項目の変化量をより効果的に低減することができる。

また本実施例では、図６（ａ）に示されるように、倒し調整時に発生するレンズ群の倒れＴによる第２の調整項目の変化量と、倒し調整時に発生するレンズ群の偏芯Ｈ_Ｔによる第２の調整項目の変化量とが、同符号となるように距離Ｌが設定されている。すなわち、倒れ調整機構１２３により倒れ調整を行う際、第４レンズ群Ｌ４の倒れＴおよび偏芯Ｈ_Ｔによる第２の調整項目の変化が互いに同方向であるように距離Ｌが設定されている。このため、倒れ調整時の第４レンズ群Ｌ４の倒れ調整量の絶対値が小さくても第２の調整項目を容易に変化させることが可能である。

本実施例によれば、光学系の製造誤差の調整、すなわち偏芯調整および倒れ調整に要する時間および調整回数を低減可能なレンズ鏡筒およびカメラシステムを提供することができる。

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。

例えば、本実施例では倒れ調整時の第４レンズ群Ｌ４の倒れＴにより発生する第１の調整項目の変化量と倒れ調整時の第４レンズ群Ｌ４の偏芯Ｈ_Ｔにより発生する第１の調整項目の変化量の絶対値を略同一の値としている。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、これらの絶対値の比を２：１〜１：２の範囲内に設定することでも、本実施例と同様の効果を得ることができる。

また本実施例において、第１の調整項目および第２の調整項目は、それぞれ、テレ端時およびワイド端時の撮像面に対する像面の傾きであるが、これに限定されるものではない。第１の調整項目および第２の調整項目は、それぞれ、コマ収差（中心コマ）や色ズレなどの他の収差であっても、本実施例が適用可能である。

Ｌ４ ：第４レンズ群
１００：レンズ鏡筒
１１８：第４レンズ群保持枠
１２２：偏芯調整機構
１２３：倒れ調整機構

Claims (5)

1. レンズ群を保持するレンズ保持枠と、
   第１の調整項目を調整するために前記レンズ保持枠の偏芯調整を行う偏芯調整機構と、
   第２の調整項目を調整するために前記レンズ保持枠の倒れ調整を行う倒れ調整機構と、
   を有し、
   前記倒れ調整による前記レンズ群の回転中心位置は、光軸方向において前記偏芯調整機構と同一であり、
   前記倒れ調整機構により前記倒れ調整を行う際、前記レンズ群の倒れによる前記第１の調整項目の変化量および前記レンズ群の偏芯による前記第１の調整項目の変化量が互いに相殺されるように、前記レンズ群の倒れによる前記第１の調整項目の変化量と前記レンズ群の偏芯による前記第１の調整項目の変化量とは互いに符号が異なり、前記レンズ群の倒れによる前記第１の調整項目の変化量の絶対値と前記レンズ群の偏芯による前記第１の調整項目の変化量の絶対値との比が２：１〜１：２の範囲内となる、前記レンズ群と前記偏芯調整機構との間の前記光軸方向における距離が設定されている、ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記倒れ調整機構により前記倒れ調整を行う際、前記レンズ群の倒れおよび偏芯による前記第２の調整項目の変化が互いに同方向であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第１の調整項目は、第１のズーム状態での光学系の収差または撮像面に対する像面の傾きであり、
   前記第２の調整項目は、第２のズーム状態での前記光学系の収差または前記撮像面に対する像面の傾きであることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第１の調整項目および前記第２の調整項目は、それぞれ、コマ収差、色ズレ、および、撮像面に対する像面の傾きの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とするカメラシステム。