JP6199502B2 - ズームレンズ鏡胴および交換レンズ並びにテレビカメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の可動レンズユニットをそれぞれ保持し、光軸に沿って前後移動可能に支持する複数のレンズ枠を収容するズームレンズ鏡胴およびこのズームレンズ鏡胴をそれぞれ備える交換レンズ並びにテレビカメラ装置に関するものである。

従来、映像や動画を撮影するテレビカメラ装置には、焦点距離が変更可能なレンズ鏡胴が設けられており、レンズ鏡胴は、フォーカスレンズ群やズームレンズ群を含む複数の光学系と、光学系をそれぞれ支持する複数の支持枠とを有している。この支持枠は光軸に沿って前後移動可能に支持されていて、支持枠を機械的に光軸方向に駆動させることで焦点距離の変更すなわちズーミングを可能にしている。

一方、近年、映像や動画において、解像度（画素数）が高い映像、例えば８Ｋシステムと呼ばれるスーパーハイビジョン（ＳＨＶ）のような超高精細映像や４Ｋシステムと呼ばれるデジタルシネマのような高精細映像が急速に普及しつつある。上記８Ｋシステムや４Ｋシステムの映像は、従来のハイビジョン（ＨＶ）映像の４倍ないし１６倍の画素数を有しており、上記８Ｋシステムや４Ｋシステムの映像を撮影するためのテレビカメラ装置に使用されるテレビレンズには、高い収差精度が必要となる。高い収差精度を得るためには、ズーミングに伴うフォーカシングが必要となり、ズームレンズ群を被写体距離に応じて補正する必要がある。またマニュアルでのズーミングに追従するために、高速でのフォーカシングも求められている。

そこで、特許文献１には、フォーカスレンズを備えたレンズ群ユニットが光軸方向に機械的に駆動される際に、被写体距離が実質的に一定に保たれるように、上記レンズ群ユニットに対してフォーカスレンズを光軸方向に駆動するための電磁アクチュエータを備えたレンズ鏡胴が開示されている。この電磁アクチュエータには、電流を流すためのコイルと、コイルを挟んで対向するように配置され、コイルの周辺に磁場を形成する２つのマグネットとで形成されたリニアモータが使用されている。

また、鏡胴を光軸に沿って前後方向に移動させる駆動機構として、リニアモータを使用したレンズ鏡胴としては、特許文献２に、固定鏡筒に固定側コイル、第２の可動鏡筒に可動側コイル、第１の可動鏡筒にマグネットをそれぞれ設けて、固定側コイルによって第１の可動鏡筒およびマグネットを光軸に沿って前後移動させるとともに、可動側コイルによって第２の可動鏡筒を光軸に沿って移動させることにより、マグネットの光軸方向の寸法を短縮し、沈胴状態における鏡筒の光軸方向の寸法を短縮することができるようにしたレンズ鏡筒が開示されている。

また、特許文献３には、移動可能なレンズの保持枠の外周にマグネットを設け、このマグネットに対応するコイルを固定側である鏡筒の内周に設けることにより、可動側から配線を引き出す必要がなく、配線による制限を受けずに小型のＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を鏡筒内部で構成できるようにしたレンズ鏡胴が開示されている。

特開２０１０−２２４５２６号公報 特開２００６−３４３４７０号公報 特開２００５−４９７２９号公報

しかしながら、高い収差精度を得るべくズーミングに伴ってフォーカシングを行うときに、複数のレンズ群を光軸に沿って前後に独立して動かすためには複数のリニアモータが必要となるが、複数のリニアモータを光軸に沿って並べて配置すると、レンズ鏡胴の光軸方向の寸法が大きくなってしまい、単に光軸方向に垂直な方向に並べて配置しただけでは、レンズ鏡胴の径方向の一部が極端に太くなってしまう虞がある。
また、近年、レンズ群を駆動制御するための着脱式の駆動部は、様々な仕様のレンズ鏡胴に共通して使用できる構成となっている。しかしながらレンズ鏡胴が大型化してしまうと、上記駆動部を共通して使用することが困難になってしまう。
なお、上記特許文献１〜３においては、複数のレンズ群を光軸に沿って前後にそれぞれ独立して動かすための複数のリニアモータの配置方法については言及されていない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ズーミングに伴ってフォーカシングを行うためのズームレンズ鏡胴において、ズームレンズ鏡胴の大型化を抑制したズームレンズ鏡胴および交換レンズ並びにテレビカメラ装置を提供することにある。

本発明のズームレンズ鏡胴は、複数の可動レンズユニットをそれぞれ保持し、光軸に沿って前後移動可能に支持する複数のレンズ枠を収容するズームレンズ用鏡胴であって、
複数のレンズ枠が互いに隣接する第１のレンズ枠と第２のレンズ枠とを備え、
第１のレンズ枠と第２のレンズ枠をズーミングに伴うフォーカシングのためにそれぞれ同時に独立に前後移動させる複数の第１のリニアモータと複数の第２のリニアモータとを備え、
複数の第１のリニアモータと複数の第２のリニアモータが、光軸に対して垂直な面内に、かつ光軸を中心とする同一円周上で交互に配置されるものである。

なお、本発明において、「光軸に対して垂直な面内に配置」は、必ずしもリニアモータの光軸方向の前後の端面が同一面内にある場合に限られない。例えば複数のリニアモータがそれぞれ異なる仕様のものであり、外形が異なっている場合には、各リニアモータの光軸方向の中心位置が同一面内にあるようにしてもよいし、各リニアモータの光軸方向の前端面または後端面が同一面内にあるようにしてもよい。また各リニアモータの光軸方向の１/２〜２/３の範囲が、光軸に対して垂直な面方向で重なるようにしてもよい。

また、本発明のズームレンズ鏡胴は、第１のリニアモータよりも、第２のリニアモータの数が少なく、
第１のリニアモータが同一円周上で等間隔に配置され、
第２のリニアモータが、第１のリニアモータ間の中間位置に配置されてもよい。

また、本発明のズームレンズ鏡胴は、可動レンズユニットの光軸方向の位置を検出する位置検出部を備え、
位置検出部の両側に、第１のリニアモータが隣接して配置されることが好ましい。

なお本発明において、「位置検出部の両側に、第１のリニアモータが隣接して配置される」は、位置検出部が、第１のリニアモータ間で、かつ第２のリニアモータが配置されていない位置に配置されることを意味する。

また、本発明のズームレンズ鏡胴は、第１のリニアモータと第２のリニアモータの出力が同じであってもよい。

また、本発明のズームレンズ鏡胴は、第１のリニアモータが第２のリニアモータよりも出力が小さいものであってもよい。

また、本発明のズームレンズ鏡胴は、第１のリニアモータが第２のリニアモータよりも出力が大きいものであってもよい。

また、本発明のズームレンズ鏡胴は、第２のリニアモータを２個備えていてもよい。

また、本発明のズームレンズ鏡胴は、第１のリニアモータを３個備えていてもよい。

本発明による交換レンズは、本発明のズームレンズ鏡胴を備えている。

本発明によるテレビカメラ装置は、本発明のズームレンズ鏡胴を備えている。

本発明のズームレンズ鏡胴によれば、複数の可動レンズユニットをそれぞれ保持し、光軸に沿って前後移動可能に支持する複数のレンズ枠を収容するズームレンズ用鏡胴であって、複数のレンズ枠をズーミングに伴うフォーカシングのためにそれぞれ前後移動させる複数のリニアモータを備え、複数のリニアモータが、光軸を中心とする同一円周上で、かつ光軸に対して垂直な面内に配置されるので、ズームレンズ鏡胴の大型化を抑制することができる。

また、本発明の交換レンズによれば、上記本発明のズームレンズ鏡胴を備えているので、ズーミングに伴うフォーカシングを行うことにより高い収差精度を実現し、かつズームレンズ鏡胴の大型化を抑制することにより、交換レンズの大型化を抑制することができる。従来、複数の仕様の交換レンズにおいて、レンズ群を駆動制御するための着脱式の駆動部を共通して使用しているが、本発明の交換レンズは大型化を抑制可能にしたことにより、高い収差精度を実現しつつ、さらに従来使用されている駆動部を共通して使用することができる。

また、本発明のテレビカメラ装置によれば、上記本発明のズームレンズ鏡胴を備えているので、ズームレンズ鏡胴の大型化が抑制されることにより、テレビカメラ装置に装着されたテレビレンズの大型化も抑制することができる。従来、複数の仕様のテレビカメラ装置のテレビレンズにおいて、レンズ群を駆動制御するための着脱式の駆動部を共通して使用しているが、本発明のテレビカメラ装置のテレビレンズは大型化を抑制可能にしたことにより、高い収差精度を実現しつつ、さらに従来使用されている駆動部を共通して使用することができる。

本発明の一実施の形態に係るズームレンズ鏡胴を使用したテレビカメラ装置の一実施の形態の全体を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズ鏡胴を使用した交換レンズの一実施の形態の全体を示す図である。 図２の交換レンズのレンズ構成を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズ鏡胴の斜視図である。 図４のズームレンズ鏡胴の鏡胴本体を外した斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズ鏡胴の正面図である。 図６のズームレンズ鏡胴の鏡胴本体を外した正面図である。 図４のズームレンズ鏡胴の光軸に沿った断面図である。 ＶＣＭの動きを説明する図（その１）である。 ＶＣＭの動きを説明する図（その２）である。 ＶＣＭの配置の一例を示す図である。 ＧＭＲの検出方法を説明する図である。 図４のズームレンズ鏡胴の制御方法を説明する図である。

以下、本発明のレンズ鏡胴の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズ鏡胴を使用したテレビカメラ装置の一実施の形態、図２は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズ鏡胴を使用した交換レンズの一実施の形態、図３は、図２の交換レンズのレンズ構成を説明する図、図４、図６はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るズームレンズ鏡胴の斜視図、正面図、図５、図７は、それぞれ図４、図６のズームレンズ鏡胴の鏡胴本体を外した斜視図、正面図、図８は図４のズームレンズ鏡胴の光軸における断面図である。

図１に示すように、テレビカメラ装置１は、テレビカメラ装置本体１０、テレビカメラ装置本体１０の前面の略中央のレンズ装着部１１に着脱可能に取り付られたテレビレンズ２０、テレビカメラ装置本体１０の斜め上の前方に接続されたファインダ装置１２、テレビレンズ２０の側方に着脱可能に取り付けられ、把持部２０Ａを有する駆動部３０とを備えている。

撮影者Ｐは、例えば、テレビカメラ装置本体１０を右肩に担ぎ、駆動部３０の把持部２０Ａを右手で把持してテレビカメラ装置１を固定して、ファインダ装置１２のファインダを右目で覗きながら、後述する駆動部３０のズームやフォーカスやアイリスなどを調整し、被写体を撮影する。

テレビカメラ装置１に取り付けられたテレビレンズ２０は様々な仕様のテレビカメラ装置本体に取り付けられる交換レンズであり、以下、交換レンズ２０として説明する。

本実施形態の交換レンズ２０は、図２に示すように、後述する鏡胴２３の基部に設けられ、テレビカメラ装置本体１０のレンズ装着部１１に係合させることによってテレビカメラ装置本体１０に着脱可能に固定されるレンズマウント２１と、テレビカメラ装置本体１０に接続する接続ケーブル２２と、光学系を収容した鏡胴２３とを備えている。鏡胴２３の外周には、鏡胴２３に収容されている光学系を駆動制御する駆動部３０が着脱可能にねじ止めされている。

駆動部３０は、様々な仕様の交換レンズに対応可能なように、予め定められた位置に鏡胴２３への取付用のねじ孔３０ａが設けられており、ねじ孔３０ａにねじを挿入して鏡胴２３に取り付けられる。駆動部３０の外表面には、後述するフォーカスレンズおよびズームレンズの移動、アイリスの開閉をオートまたはマニュアルに選択可能な選択スイッチ３１、ズームを調整するためのシーソースイッチ３２、撮影された映像をファインダ装置１２のファインダで再生できるＲＥＴボタン３３、等の各種の操作スイッチ（以下、操作部３０１（図１３）という）が設けられている。

鏡胴２３の外周には、フォーカスを調整するためのフォーカスリング２３ａ、ズームを調整するためのズームリング２３ｂ、アイリスを調整するためのアイリスリング２３ｃが、鏡胴２３に収納された光学系の光軸まわりに回転可能に設けられている。フォーカスリング２３ａ、ズームリング２３ｂの回転に連動して、フォーカスレンズ、ズームレンズがそれぞれカム機構によって機械的に駆動することにより光軸に沿って前後移動されてフォーカスおよびズームが調整される。また、アイリスリング２３ｃの回転に連動して、アイリスを構成する複数の絞り羽根が開閉されてアイリスが調整される。

駆動部３０は、図示は省略するが、モータ、モータの回転トルクを操作リング（フォーカスリング２３ａ、ズームリング２３ｂ、アイリスリング２３ｃ）に伝達する減速機構、操作リングに係合し、その操作リングの回転角度を検出するポテンショメータ、ポテンショメータによって検出される回転角度に基づいてモータを駆動制御する制御部３０２（図１３）、制御部３０２の制御に基づいて各種モータに電流を供給する電流出力部３０３（図１３）を含んで構成されている。なお、モータ、減速機構およびポテンショメータは操作リング毎に設けられる。

駆動部３０の選択スイッチ３１がオートに選択されてズームが調整される際には、シーソースイッチ３２が撮影者Ｐによって操作され、その操作量に応じてズームリング２３ｂの回転角度を指示する指令信号が駆動部３０の制御部３０２に入力される。制御部３０２は、ポテンショメータによって検出されるズームリング２３ｂの回転角度が、上記の指令信号に対応した回転角度に達するまでモータを駆動することにより、ズームリング２３ｂは所望の回転角度に設定され、ズームが調整される。

駆動部３０によるフォーカスやアイリスの調整についても、フォーカスリング２３ａやアイリスリング２３ｃの回転角度を指示する指令信号が外部（例えば、テレビカメラ装置本体１０に設けられるオートフォーカス制御部や自動露出制御部など）から駆動部３０の制御部３０２に入力される。制御部３０２は、ポテンショメータによって検出されるフォーカスリング２３ａやアイリスリング２３ｃの回転角度が、上記の指令信号に対応した回転角度に達するまでモータを駆動する。

駆動部３０の選択スイッチ３１がマニュアルに選択されているときには、撮影者Ｐが手動で操作リングを回転させることにより、フォーカス、ズームおよびアイリスが調整される。

鏡胴２３に収容されている光学系は、被写体側すなわち前側（図３の左側）から順に、固定レンズ系２４、フォーカスレンズ系２５、第１のズームレンズ系２６、第２のズームレンズ系２７、トラッキング光学系２９に大別される。

固定レンズ系２４は、１つ以上のレンズで構成されたレンズ群であり、レンズは保持枠に保持されて、この保持枠は鏡胴２３に対して固定されている。

フォーカスレンズ系２５は、ピントを合わせる被写体距離、すなわち、焦点位置を調整するフォーカシングを行うための光学系であり、光軸に沿って前後移動可能に支持された第１のフォーカスレンズ群Ｆ１と第２のフォーカスレンズ群Ｆ２とで構成されている。第１、第２のフォーカスレンズ群Ｆ１，Ｆ２の各々の群の１つ以上のレンズはそれぞれ保持枠（図示せず）に保持されており、上述したフォーカスリング２３ａが回転されると、この保持枠が鏡胴２３に対して光軸に沿って機械的に回転移動するように構成されている。

第１のズームレンズ系２６および第２のズームレンズ系２７は、焦点距離（ズーム倍率）を調整するための光学系であり、第１のズームレンズ系２６は光軸に沿って前後移動可能に支持された第１のズームレンズ群Ｚ１と第２のズームレンズ群Ｚ２、第２のズームレンズ系２７は光軸に沿って前後移動可能に支持された第３のズームレンズ群Ｚ３と第４のズームレンズ群Ｚ４でそれぞれ構成されている。第１、第２のズームレンズ群Ｚ１，Ｚ２の各々の群の１つ以上のレンズはそれぞれ保持枠に保持されており、上述したズームリング２３ｂが回転されると、この保持枠が鏡胴２３に対して光軸に沿って機械的に回転移動するように構成されている。

第３、第４のズームレンズ群Ｚ３，Ｚ４の各々の群の１つ以上のレンズはそれぞれ後述する第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４（本発明の第１、第２のレンズ枠にそれぞれ相当する）に保持されており、第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４は後述するズームレンズ鏡胴４０の第３、第４のズームレンズ鏡胴４１，４２に、それぞれ光軸に沿って前後移動可能に収容されて、上述したズームリング２３ｂが回転されると、この第３、第４のズームレンズ鏡胴４１，４２が鏡胴２３に対して光軸に沿って機械的に回転移動するように構成されている。なおズームレンズ鏡胴４０については、後で詳細に説明する。

第２のズームレンズ系２７は、第３のズームレンズ群Ｚ３と第４のズームレンズ群Ｚ４との間にアイリス２８が設けられており、アイリス２８は、光量調整のために絞り羽根を開閉動作させて開口径を変化させる。アイリス２８は、上述したアイリスリング２３ｃが回転されると、絞り羽根が開閉されてアイリスが調整されるように構成されている。

トラッキング光学系２９は、像を結像させるための光学系であり、１つ以上のレンズで構成されたレンズ群であって、レンズはそれぞれ保持枠に保持されて、この保持枠はトラッキング光学系バックフォーカス調整等のために光軸に沿って機械的に回転移動するように構成されている。

なお、上述した保持枠や第３、第４のズームレンズ鏡胴４１，４２を、鏡胴２３に対して光軸に沿って機械的に回転移動させる機構については、従来から使用されている機構を用いることができる。

ここで、本明細書において、可動レンズユニットとは、１つの駆動機構によって移動されるレンズ、あるいは、一体にまたは連動して移動するレンズ群を意味し、本実施形態の交換レンズ２０においては、第１、第２のフォーカスレンズ群Ｆ１，Ｆ２、第１、第２、第３、第４のズームレンズ群Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４及びトラッキング光学系２９を構成するレンズ群が可動レンズユニットに相当する。

次に、本発明に係る一実施の形態のズームレンズ鏡胴４０について、以下、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態のズームレンズ鏡胴４０は、図４，図５に示すように、上述した第２のズームレンズ系２７を収容するものであり、第３のズームレンズ群Ｚ３を保持する第３のレンズ枠４５−３を収容する第３のズームレンズ鏡胴４１と、第４のズームレンズ群Ｚ４を保持する第４のレンズ枠４５−４を収容する第４のズームレンズ鏡胴４２とを備えている。なお、本実施形態においては、図８に示すように、第３のレンズ枠４５−３が、第３のズームレンズ群Ｚ３としてレンズＬ３を保持し、第４のレンズ枠４５−４が、第４のズームレンズ群Ｚ４として被写体側（図８中左側）からレンズＬ４−１、レンズＬ４−２の２枚のレンズを保持するものとする。また第３のズームレンズ鏡胴４１は第４のズームレンズ鏡胴４２よりも光軸方向の長さが短くなっている。

第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４は、円状の開口を有する筒状に形成されており、光軸に沿って互いに隣接して設置されている。第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周には、図５，図７に示すように、第３のＶＣＭ（ボイスコイルモータ）４６−３（本発明の第２のリニアモータに相当する）が２つ、第４のＶＣＭ４６−４（本発明の第１のリニアモータに相当する）が３つの合計５つのＶＣＭ４６が配置されている。第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周においては、等間隔に６等分された区画のうち５つの区画に光軸に沿った溝部４６ａが形成されており、この５つ溝部４６ａにそれぞれＶＣＭ４６が装着される。

上記のように第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４は、第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周上に設けられた溝部４６ａに装着されるので、第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４は光軸を中心とする同一円周上に配置されることになりズームレンズ鏡胴４０の径が大きくなるのを防止することができる。

第３、４のＶＣＭ４６−３，４６−４は、第１、第２、第３、第４のズームレンズ群Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４がそれぞれ光軸に沿って前後移動するズーミングをしたときに、鏡胴２３に収容されたレンズ光学系の収差精度を高くするために、第３、第４のズームレンズ群Ｚ３，４をそれぞれ保持する第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４を被写体距離に応じてそれぞれ独立に光軸に沿って前後移動させるフォーカシングを行うためのものである。本実施形態のように、隣り合うズームレンズ群すなわち第３、第４のズームレンズ群Ｚ３，４をズーミングに伴うフォーカシングの際に前後移動させるようにしたことにより、ズームレンズ鏡胴４０の光軸方向が大きくなるのを抑制することができる。

ここで図９、図１０にＶＣＭ４６の動きを説明する図を、図１１にＶＣＭ４６の配置の一例をそれぞれ示す。ＶＣＭ４６は図９、図１０に示すように、ヨーク４６１とマグネット４７と、コイル４８とを備えている。ヨーク４６１は、ステンレス製の部材で断面が長方形の筒状に形成されている。ヨーク４６１は、図５に示すように、互いに対向する広い面を有する一対の広板４６１ａの一方が、長辺が光軸に対して平行になるようにして、第３のズームレンズ鏡胴４１と第４のズームレンズ鏡胴４２に亘って固定され、一対の広板４６１ａの他方は第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４に形成された溝部４６ａの底面と予め定められた所定の間隔を空けて設置される。

第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４のヨーク４６１の広板４６１ａは、全て同じ形状に形成されていて、それぞれ広板４６１ａの光軸方向の端部を光軸に対して垂直な同一面上に位置させて第３のズームレンズ鏡胴４１と第４のズームレンズ鏡胴４２に固定する。
これにより、第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４は、光軸方向において一定の距離内に収まるように配置されることになるので、ズームレンズ鏡胴４０が光軸方向に大きくなるのを抑制することができる。

また、ヨーク４６１の互いに対向する狭い面を有する一対の狭板の一方、本実施形態においては、被写体側（図４，５中の手前側）に位置する狭板は、取り外し可能な開閉扉４６２になっていて、この開閉扉４６２を開けることにより、後述するコイル４８が広板４６１ａに挿入できるように構成されている。

図５、図９、図１０に示すように、ヨーク４６１の第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４側に位置する広板４６１ａには、それぞれ長手方向に沿って巻線が巻回されて形成されるコイル４８が設けられており、コイル４８の第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４側の外面は第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４に固着されている。また第３、第４のズームレンズ鏡胴４１，４２側に位置する広板４６１ａの内面にはネオジウム系磁石で形成された厚さが２ｍｍ程度の板状のマグネット４７が貼着されている。

コイル４８は、図９、図１０に示すように広板４６１ａの長手方向の長さよりも短い幅で形成されており、コイル４８は広板４６１ａの長手方向において前後移動可能になるよう広板４６１ａと隙間を有して巻線が巻回されている。マグネット４７は広板４６１ａの長手方向の幅と同じ幅を有し、広板４６１ａの長手方向に沿った長さよりも若干短めの長さで形成されていて、Ｓ極とＮ極が各１ｍｍ程度となるように着磁されており、広板４６１ａに貼着される側がＳ極、コイル４８側がＮ極になるように設置される。なおマグネット４７とコイル４８との間には、隙間を設けている。

上記のように構成されたＶＣＭ４６は、被写体側から見て、すなわち図５、図６中手前側から見て時計回りにコイル４８に電流Ｉを流すと、マグネット４７によって発生する磁界Ｂの方向はＮ極から出てＳ極に向かう方向なので、図９に示すように、フレミングの左手の法則からコイル４８は図９の右方向すなわち図５、図６中において奥側（像側）に向かう方向に移動する。また、図５、図６中手前側から見て反時計回りにコイル４８に電流Ｉを流すと、マグネット４７によって発生する磁界Ｂの方向はＳ極から出てＮ極に向かう方向なので、図１０に示すように、フレミングの左手の法則からコイル４８は図９の左方向すなわち図５、図６中において手前側（被写体側）に向かう方向に移動する。

なお、駆動部３０に設けられた電流出力部３０３から各コイル４８に制御部３０２の制御に基づいた電流が供給されることで、各コイル４８は通電に応じた移動を行うことができ、コイル４８が上述したように広板４６１ａに沿って前後移動するときには、コイル４８に固着された第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４も光軸に沿って前後に移動される。コイル４８においては、広板４６１ａの長手方向の長さに対してコイル４８の幅が小さいとコイル４８の移動距離が長くなり、コイル４８の幅が大きいとコイル４８の移動距離は短くなる。本実施形態では、図８に示すように、第３のＶＣＭ４６−３のコイル４８の光軸方向の幅が第４のＶＣＭ４６−４のコイル４８よりも小さいので、第３のレンズ枠４５−３は第４のレンズ枠４５−４よりも光軸方向の移動可能な範囲が長くなる。

第３、４のＶＣＭ４６−３，４６−４は、第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４をそれぞれ独立に光軸に沿って前後に移動させるものであり、光軸を中心とする同一円周上すなわち第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周上に交互に配置されている。

第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周においては、等間隔に６等分された区画のうちＶＣＭ４６が装着される溝部４６ａが形成された５つの区画を除く１つの区画、つまり第４のＶＣＭ４６−４の間で、かつ第３のＶＣＭ４６−３が配置されていない区画には、後述する第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４を設置するために光軸方向に沿って凹部４６ｂが第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４に亘って形成されている。第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の凹部４６ｂには、この凹部４６ｂの底面から外方に向かって、後述する主軸４３が挿通する主軸孔４６ｃを備えた凸部４６ｄ−３，４６ｄ−４がそれぞれ光軸方向に沿って形成されている。主軸４３は、第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４の光軸方向の移動をガイドするための軸であり、この主軸４３は第３のズームレンズ鏡胴４１と第４のズームレンズ鏡胴４２に亘って固定されている。

また図１１に示すように、後述する第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４と光軸Ｌを挟んで対向する位置の、第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４の間にはそれぞれ第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４の光軸方向の移動をガイドするための副軸４４が設けられており、この副軸４４は主軸４３と同様に第３のズームレンズ鏡胴４１と第４のズームレンズ鏡胴４２に亘って固定されている。また第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４にはそれぞれ副軸４４に対応する位置に副軸４４が挿通する図示しない挿通孔が設けられている。従って第３、４のＶＣＭ４６−３，４６−４によって第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４が光軸に沿ってそれぞれ独立に前後移動するときには主軸４３及び副軸４４にガイドされて移動する。なお、図４〜図７には便宜上一方の副軸４４しか記載されていない。

図１１に示すように、３つの第４のＶＣＭ４６−４は、光軸Ｌを中心とした同一円周上にそれぞれ１２０度の間隔で、すなわち等間隔に配置されている。２つの第３のＶＣＭ４６−３は、光軸Ｌを中心とした同一円周上で、かつ第４のＶＣＭ４６−４間の中間位置に配置されている。つまり２つの第３のＶＣＭ４６−３は、光軸Ｌを中心とした同一円周上に１２０度の間隔で配置されている。

複数のＶＣＭ４６の配置のバランスが悪いと、各ＶＣＭ４６が移動させるレンズ枠を含む可動部の重心が光軸からずれてしまい、第３のレンズ枠４５−３や第４のレンズ枠４５−４が傾いてしまうことがあり、第３のレンズ枠４５−３や第４のレンズ枠４５−４が傾いたまま動いてしまうと、振動が発生し、第３のレンズ枠４５−３や第４のレンズ枠４５−４の光軸に沿った前後移動の安定性が悪くなり、作動音が大きくなってしまう場合がある。また第３のレンズ枠４５−３や第４のレンズ枠４５−４の光軸に沿った前後移動の安定性が悪いと停止精度も悪くなり、高速でのフォーカシングが困難になる。

本実施形態のズームレンズ鏡胴４０は、上述したように、第３、第４のＶＣＭ４６−３，４６−４がバランスよく配置されているので、第３のレンズ枠４５−３と第４のレンズ枠４５−４は光軸に沿って安定して前後移動することができる。これにより作動音が静かで、かつ停止精度が高く、高速でのフォーカシングに対応することが可能となる。

なお、本実施形態においては、第３のズームレンズ群Ｚ３のレンズおよび第３のレンズ枠４５−３を含む可動部の重量は約３０ｇ、第４のズームレンズ群Ｚ４のレンズおよび第４のレンズ枠４５−４を含む可動部の重量は約６０ｇとする。そして第３、第４のズームレンズ群Ｚ３，Ｚ４の可動部はそれぞれ約９ｍｍのストロークを約０．２秒で動かせるように、第３、第４のＶＣＭ４６−３，４６−４の仕様が設計されている。本実施形態では第３のＶＣＭ４６−３の出力が第４のＶＣＭ４６−４の出力よりも小さいものとなっている。

また第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周においては、等間隔に６等分された区画のうちＶＣＭ４６が装着される溝部４６ａが形成された５つの区画を除く１つの区画、つまり第４のＶＣＭ４６−４の間で、かつ第３のＶＣＭ４６−３が配置されていない区間（図１１中の光軸Ｌの上方向の空間）に、第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４の光軸方向の位置、すなわち第３、第４のズームレンズ群Ｚ３，Ｚ４の位置をそれぞれ検出する第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４が配置されている。なお図１１においては、便宜上、第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４を横に並んで配置したが、実際には、図５に示すように第３のズームレンズ群Ｚ３側、すなわち手前側に第３の位置検出部５１−３、第４のズームレンズ群Ｚ４側、すなわち奥側に第４の位置検出部５１−４がそれぞれ光軸に平行な方向に沿って配置されている。

第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４を上記のように配置することにより、第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４はＶＣＭ４６から一定の間隔を有して配置されることになるので、ＶＣＭ４６で発生する磁気の影響による誤作動が生じるのを防止することができ、第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４の位置検出精度を高くすることができる。また第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４はＶＣＭ４６と同じく、第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周上に配置されるので、第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の外周の空間を有効に使用することができてズームレンズ鏡胴４０の径が大きくなるのを防止することができる。

第３、第４の位置検出部５１−３，５１−４は、図５、図１１に示すようにＧＭＲ（giant magnetoresistance；巨大磁気抵抗効果：本発明の位置検出部に相当する）センサ４９とセンサマグネット５０とを備えている。ここで図１２にＧＭＲの検出方法を説明する図を示す。センサマグネット５０は、図１２に示すように細長く形成されており、Ｓ極とＮ極とが所定のピッチで長手方向に交互に着磁されていて、図５に示すように凸部４６ｄ−３，４６ｄ−４の上面に、凸部４６ｄ−３，４６ｄ−４の長手方向に沿って固定されている。

ＧＭＲセンサ４９は、センサマグネット５０に近接するように第３、第４のズームレンズ鏡胴４１，４２の内周面にそれぞれ固定されている。センサマグネット５０が第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の移動に伴って光軸方向に前後に移動すると、ＧＭＲセンサ４９は、磁気を検知して磁気の変化に応じた信号（図１２の下方参照）を制御部３０２に出力する。制御部３０２はＧＭＲセンサ４９から出力された信号に基づいて第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の光軸方向の位置を算出する。

次に、図１３に図４のズームレンズ鏡胴４０の制御方法を説明する図を示す。図１３に示すように、駆動部３０の操作部３０１からの指令を制御部３０２が受け取り、制御部３０２は操作部３０１からの指令に基づいて第３、第４のＶＣＭ４６−３，４６−４へ供給する電流量を演算して電流出力部３０３に出力する。電流出力部３０３は制御部３０２からの出力に基づいた電流を第３、第４のＶＣＭ４６−３，４６−４へそれぞれ供給する。電流が供給された第３、第４のＶＣＭ４６−３，４６−４は、上述したように第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４を光軸に沿ってそれぞれ前後移動させ、第３，第４の位置検出部５１−３，５１−４が第３，第４のレンズ枠４５−３，４５−４の光軸方向の位置を検出して、制御部３０２へ出力する。制御部３０２は、第３，第４の位置検出部５１−３，５１−４からの出力に基づいて、被写体距離が一定に保たれるように第３、第４のＶＣＭ４６−３，４６−４へ供給する電流量を演算して電流出力部３０３に出力する。本実施形態のズームレンズ鏡胴４０は以上のようにして制御される。

本実施形態のズームレンズ鏡胴４０によれば、複数のＶＣＭ４６が、光軸を中心とする同一円周上で、かつ光軸に対して垂直な面内に配置されるので、ズームレンズ鏡胴４０の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態の交換レンズ２０によれば、上記ズームレンズ鏡胴４０を備えているので、ズーミングに伴うフォーカシングを行うことにより高い収差精度を実現し、かつズームレンズ鏡胴４０の大型化を抑制することにより、交換レンズ２０の大型化も抑制することができる。交換レンズ２０の大型化を抑制することにより、高い収差精度を実現しつつ、さらに従来使用されているレンズ群を駆動制御するための着脱式の駆動部を共通して使用することができる。

また、本実施形態のテレビカメラ装置１によれば、上記ズームレンズ鏡胴４０を備えているので、ズームレンズ鏡胴４０の大型化が抑制されることにより、テレビカメラ装置１に装着されたテレビレンズの大型化も抑制することができる。テレビレンズの大型化を抑制することにより、高い収差精度を実現しつつ、さらに従来使用されているレンズ群を駆動制御するための着脱式の駆動部を共通して使用することができる。

なお上記実施形態のズームレンズ鏡胴４０は、図８に示すように、第３のレンズ枠４５−３を収容する第３のズームレンズ鏡胴４１と第４のレンズ枠４５−４を収容する第４のズームレンズ鏡胴４２とを別体に構成したが、本発明はこれに限られるものではなく、１つのズームレンズ鏡胴の中で第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４を移動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、位置検出部としてＧＭＲセンサを使用したが、本発明はこれに限られるものではなく、第３、第４のレンズ枠４５−３，４５−４の位置を検出できるセンサであればよい。例えばＭＲ（magnetoresistance；磁気抵抗効果）センサ等を使用してもよい。

また、上記実施形態のズームレンズ鏡胴４０においては、第３のＶＣＭ４６−３を２つ、第４のＶＣＭ４６−４を３つ備えるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４とを同じ数にしてもよいし、第４のＶＣＭ４６−４を第３のＶＣＭ４６−３よりも多くしてもよい。第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４の出力や可動部の重量を考慮して適宜変更することができる。

なお例えば、第３のＶＣＭ４６−３を２つ、第４のＶＣＭ４６−４を４つ備えた場合には、第４のＶＣＭ４６−４を、光軸を中心とする同一円周上に等間隔で配置し、第３のＶＣＭ４６−３を第４のＶＣＭ４６−４間の中間位置で、かつ光軸を挟んで互いに対向する位置に配置することによりバランスのよい配置となる。この場合、第４のＶＣＭ４６−４間でかつ第３のＶＣＭ４６−３が配置されていない区画は２つ存在することになるが、位置検出部はどちらに配置してもよい。

例えば、上記実施形態と同様に第３のズームレンズ群Ｚ３のレンズおよび第３のレンズ枠４５−３を含む可動部の重量が、第４のズームレンズ群Ｚ４のレンズおよび第４のレンズ枠４５−４を含む可動部の重量よりも軽い場合、第３のＶＣＭ４６−３と第４のＶＣＭ４６−４の出力が同じときには、第３のＶＣＭ４６−３の数を第４のＶＣＭ４６−４の数よりも少なくすることができる。また、第３のＶＣＭ４６−３の出力が第４のＶＣＭ４６−４の出力よりも大きい場合には、第３のＶＣＭ４６−３の数を第４のＶＣＭ４６−４の数よりも少なくすることができる。

また、上記実施形態のズームレンズ鏡胴４０は、交換レンズ２０やテレビカメラ装置１のテレビレンズに使用できるものとしたが、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、交換レンズを使用するデジタルカメラ、カメラ付携帯電話およびカメラ付携帯情報端末（ＰＤＡ；Personal Digital Assistant）等にも使用することができる。

本発明のズームレンズ鏡胴およびこのズームレンズ鏡胴を使用した交換レンズ、ビデオカメラ装置は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。

Claims (10)

1. 複数の可動レンズユニットをそれぞれ保持し、光軸に沿って前後移動可能に支持する複数のレンズ枠を収容するズームレンズ用鏡胴であって、
   前記複数のレンズ枠が互いに隣接する第１のレンズ枠と第２のレンズ枠とを備え、
   前記第１のレンズ枠と前記第２のレンズ枠をズーミングに伴うフォーカシングのためにそれぞれ同時に独立に前後移動させる複数の第１のリニアモータと複数の第２のリニアモータとを備え、
   前記複数の第１のリニアモータと前記複数の第２のリニアモータが、前記光軸に対して垂直な面内に、かつ前記光軸を中心とする同一円周上で交互に配置されるズームレンズ鏡胴。
2. 前記第１のリニアモータよりも、前記第２のリニアモータの数は少なく、
   前記第１のリニアモータが前記同一円周上で等間隔に配置され、
   前記第２のリニアモータが、前記第１のリニアモータ間の中間位置に配置される請求項１記載のズームレンズ鏡胴。
3. 前記可動レンズユニットの光軸方向の位置を検出する位置検出部を備え、
   該位置検出部の両側に、前記第１のリニアモータが隣接して配置される請求項２記載のレンズ鏡胴。
4. 前記第１のリニアモータと前記第２のリニアモータの出力が同じである請求項１〜３いずれか１項に記載のズームレンズ鏡胴。
5. 前記第１のリニアモータが前記第２のリニアモータよりも出力が小さい請求項１〜３いずれか１項に記載のズームレンズ鏡胴。
6. 前記第１のリニアモータが前記第２のリニアモータよりも出力が大きい請求項１〜３いずれか１項に記載のズームレンズ鏡胴。
7. 前記第２のリニアモータを２個備えている請求項１〜６いずれか１項に記載のズームレンズ鏡胴。
8. 前記第１のリニアモータを３個備えている請求項１〜７のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡胴。
9. 請求項１〜８いずれか１項に記載のズームレンズ鏡胴を備えた交換レンズ。
10. 請求項１〜８いずれか１項に記載のズームレンズ鏡胴を備えたテレビカメラ装置。

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