(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズから成るレンズ系において温度変化により生じるフォーカスずれを、前記レンズ系のうちの特定レンズを光軸方向に移動させることにより補正する温度補正機構であって、
前記レンズ系のうち前記特定レンズ以外のレンズを保持し、かつ、カムピンを備えた固定玉枠と、
前記特定レンズを保持し、かつ、回転により光軸方向に移動するために前記カムピンと係合するカム溝を備えた回転玉枠と、
前記温度変化により前記固定玉枠の円周方向に伸縮する高熱膨張部材と、
前記固定玉枠及び前記高熱膨張部材に固定されて前記高熱膨張部材の伸縮基準となる基準ピンと、
前記高熱膨張部材に固定され、かつ、前記回転玉枠と係合して前記回転玉枠を回転させる補正ガイドピンと、
前記固定玉枠の外径に前記高熱膨張部材が沿うように、前記補正ガイドピン側から前記基準ピン側に向けて前記固定玉枠の円周方向に前記高熱膨張部材を引っ張る付勢部材と、
を有することを特徴とする温度補正機構。
【請求項２】
前記高熱膨張部材が樹脂製のＣリングであることを特徴とする請求項１記載の温度補正機構。
【請求項３】
前記固定玉枠が前記カムピンを円周状に複数備え、前記回転玉枠が前記カム溝を前記カムピンとそれぞれ係合するように複数備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度補正機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度補正機構と、前記レンズ系と、を備えたことを特徴とするレンズ鏡胴。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度補正機構及びレンズ鏡胴に関するものであり、例えば、投影レンズ，撮影レンズ等の結像光学系におけるフォーカスの温度補正を行う温度補正機構と、それを有するレンズ鏡胴に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投影レンズ、撮影レンズ等の結像光学系はあらゆる環境で使用される。このため、環境温度の違いでレンズの屈折率が変化したり、レンズを保持する鏡胴が膨張したりしてフォーカス状態が変化する。この結果、撮影距離指標に基づいてフォーカス調整を行う場合（例えば映画撮影）には、環境温度が変わると、所望の撮影距離に指標の目盛を合わせたとしても、フォーカスが合わないことが起こる。
【０００３】
上記のような問題が発生しないようにするため、温度補正機構を有するレンズ鏡胴が特許文献１等で提案されている。特許文献１記載のレンズ鏡胴は、線膨張係数の異なるカム環と補正筒を備えており、補正筒の温度変化による光軸方向の寸法変動に対応して、カム環が光軸方向に、かつ、レンズの温度変化によるフォーカス位置の移動を打ち消す方向に移動する構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６４５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のレンズ鏡胴では、ある程度の長さを光軸方向に持った高熱膨張のカム環が必要になる。このため、光軸方向の長さやスペースの制約が多く、レンズ鏡胴全体が長くなってしまう。光軸方向の伸縮を利用するには光軸方向のスペースの確保が避けられないが、レンズ鏡胴の大型化を抑えながら光軸方向のスペースを確保することは困難である。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、温度変化によるフォーカスずれを省スペースで補正することの可能な温度補正機構と、それを備えたコンパクトなレンズ鏡胴と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明の温度補正機構は、複数のレンズから成るレンズ系において温度変化により生じるフォーカスずれを、前記レンズ系のうちの特定レンズを光軸方向に移動させることにより補正する温度補正機構であって、前記レンズ系のうち前記特定レンズ以外のレンズを保持し、かつ、カムピンを備えた固定玉枠と、前記特定レンズを保持し、かつ、回転により光軸方向に移動するために前記カムピンと係合するカム溝を備えた回転玉枠と、前記温度変化により前記固定玉枠の円周方向に伸縮する高熱膨張部材と、前記固定玉枠及び前記高熱膨張部材に固定されて前記高熱膨張部材の伸縮基準となる基準ピンと、前記高熱膨張部材に固定され、かつ、前記回転玉枠と係合して前記回転玉枠を回転させる補正ガイドピンと、前記固定玉枠の外径に前記高熱膨張部材が沿うように、前記補正ガイドピン側から前記基準ピン側に向けて前記固定玉枠の円周方向に前記高熱膨張部材を引っ張る付勢部材と、を有することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明の温度補正機構は、上記第１の発明において、前記高熱膨張部材が樹脂製のＣリングであることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明の温度補正機構は、上記第１又は第２の発明において、前記固定玉枠が前記カムピンを円周状に複数備え、前記回転玉枠が前記カム溝を前記カムピンとそれぞれ係合するように複数備えたことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明のレンズ鏡胴は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明に係る温度補正機構と、前記レンズ系と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る温度補正機構によれば、高熱膨張部材が温度変化により伸縮すると、基準ピン位置を基準に補正ガイドピンが固定玉枠の円周方向に移動し、その移動によって回転玉枠が回転しながら光軸方向に移動する。その結果、回転玉枠に保持されている特定レンズも光軸方向に移動するため、フォーカスずれを補正することが可能となる。つまり、温度環境の変化によりレンズ間隔が変化してフォーカス位置がずれても、そのずれ量を特定レンズの移動によるレンズ間隔の変化で相殺することにより、所定のフォーカス位置を維持することができる。高熱膨張部材の伸縮方向を設定する場合、光軸方向よりも固定玉枠の円周方向の方がレンズ鏡胴内でのスペースを確保しやすく、また、固定玉枠の円周方向の方が高熱膨張部材の伸縮による補正ガイドピンの変位量を大きくすることができる。したがって、温度変化によるフォーカスずれを省スペースかつ高精度に補正することの可能な温度補正機構と、それを備えたコンパクトなレンズ鏡胴と、を実現することができる。
【００１３】
高熱膨張部材が固定玉枠の径方向に伸縮しないように、補正ガイドピン側から基準ピン側に向けて固定玉枠の円周方向に高熱膨張部材を引っ張る付勢部材をさらに設けると、温度変化による高熱膨張部材の膨張収縮のうち、固定玉枠の径方向の変化は回転方向の変化に変換される。このため、高熱膨張部材の膨張収縮を付勢部材で補正ガイドピンの変位に容易かつ迅速に反映させることが可能となる。したがって、温度変化によるフォーカスずれを簡単な構成で高精度に補正することが可能となる。
【００１４】
高熱膨張部材として樹脂製のＣリングを用いると、少ないスペースで固定玉枠の円周方向に高熱膨張部材を長くすることができる。したがって、補正ガイドピンの変位量を大きくすることができるので、温度変化によるフォーカスずれを省スペースかつ高精度に補正することが可能である。また、固定玉枠がカムピンを円周状に複数備え、回転玉枠がカム溝をカムピンとそれぞれ係合するように複数備えた構成にすることにより、フォーカスずれの補正を高精度かつ安定的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】レンズ鏡胴の第１の実施の形態（実施例１）を回転玉枠の要部外観及びレンズ鏡胴の要部断面で示す図。
【図２】レンズ鏡胴の第１の実施の形態（実施例１）を図１のＰ−Ｐ’線断面とＱ−Ｑ’線断面で示す図。
【図３】レンズ鏡胴の第２の実施の形態（実施例２）を回転玉枠の要部外観及びレンズ鏡胴の要部断面で示す図。
【図４】レンズ鏡胴の第２の実施の形態（実施例２）を図３のＰ−Ｐ’線断面とＱ−Ｑ’線断面で示す図。
【図５】レンズ鏡胴の第１の実施の形態（実施例１）を示すレンズ全体図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した温度補正機構及びレンズ鏡胴を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００１７】
図１及び図２に、温度補正機構８Ａ及びレンズ鏡胴９Ａの第１の実施の形態を示す。図１（Ａ）は回転玉枠２の要部外観を示しており、図１（Ｂ）はレンズ鏡胴９Ａの要部断面を示している。図２（Ａ）は図１（Ａ）のＰ−Ｐ’線断面図であり、図２（Ｂ）は図１（Ａ）のＱ−Ｑ’線断面図である。また、図５にレンズ全体図を示す。レンズ鏡胴９Ａはレンズ全体の中で像面側（右側）のブロックに対応する。
【００１８】
レンズ鏡胴９Ａ（図１（Ｂ））は、第１〜第５レンズＬ１〜Ｌ５から成るレンズ系ＬＮと温度補正機構８Ａとを備えている。温度補正機構８Ａは、固定玉枠１，回転玉枠２，基準ピン３，補正ガイドピン４，カムピン５，高熱膨張部材６等を有しており、レンズ系ＬＮにおいて温度変化により生じるフォーカスずれを、レンズ系ＬＮのうちの第５レンズＬ５を光軸ＡＸ方向に移動させることにより補正する構成になっている。
【００１９】
固定玉枠１（図２（Ａ），外径：ｂ２）は、第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４（図１（Ｂ））を保持し、かつ、３個のカムピン５（図１（Ａ），図２（Ｂ））を円周状に等間隔で備えている。回転玉枠２（図２（Ａ），内径：ａ２）は、温度補正用の第５レンズＬ５（図１（Ｂ））を保持し、かつ、回転により光軸ＡＸ方向に移動するために、３個のカムピン５とそれぞれ係合する３つのカム溝Ｈ２（図１（Ａ），図２（Ｂ）；光軸ＡＸとの成す角度：４５°）を備えている。したがって、固定玉枠１と回転玉枠２はカムピン５とカム溝Ｈ２で係合状態にあり、回転玉枠２が回転することにより第５レンズＬ５が光軸ＡＸに沿って前後に移動可能となっている。
【００２０】
回転玉枠２を温度変化とともに回転させるために、固定玉枠１と回転玉枠２との間に高熱膨張部材６（図２（Ａ）；外径：ａ１，内径：ｂ１）が設けられている。高熱膨張部材６は樹脂製のＣリングであり、温度変化により固定玉枠１及び回転玉枠２の円周方向ｍｒに伸縮する。固定玉枠１の円周上の１箇所には伸縮基準用の基準ピン３（図２（Ａ））が設けられている。つまり、基準ピン３は高熱膨張部材６の一端及び固定玉枠１に固定されており、それにより高熱膨張部材６の伸縮基準となる。高熱膨張部材６の他端には、高熱膨張部材６の伸縮を回転玉枠２に伝える補正ガイドピン４が固定されており（図１（Ａ），図２（Ａ））、その補正ガイドピン４は、回転玉枠２に設けられている直進溝Ｈ１と係合している。したがって、高熱膨張部材６と回転玉枠２は補正ガイドピン４と直進溝Ｈ１で係合状態にあり、高熱膨張部材６の伸縮により回転玉枠２を回転させる構成になっている。なお、高熱膨張部材６の熱膨張係数は、固定玉枠１、回転玉枠２のそれぞれの熱膨張係数よりも大きい。
【００２１】
回転玉枠２の内径ａ２と高熱膨張部材６の外径ａ１との間、及び固定玉枠１の外径ｂ２と高熱膨張部材６の内径ｂ１との間には、それぞれが熱膨張した際、固定玉枠１や回転玉枠２の円周方向（つまり、回転玉枠２の回転方向）に高熱膨張部材６が円滑に伸縮するように、最適なクリアランスが設けられている。温度が変化した際（例えば、基準温度より高温に変化した際）、高熱膨張部材６は放射状に（固定玉枠１や回転玉枠２の径方向に）熱膨張し、回転玉枠２の内径ａ２に当たるまでは放射状に伸びる。高熱膨張部材６は回転玉枠２の内径ａ２に当たると、基準ピン３の位置を基準として熱膨張し、回転玉枠２との熱膨張の差だけ回転方向に伸びて、補正ガイドピン４の位置が固定玉枠１等の円周方向ｍｒに変化する。その補正ガイドピン４の変位によって回転玉枠２が回転し、固定玉枠１に対し光軸ＡＸに沿って回転玉枠２が前後に移動する。その結果、回転玉枠２に保持されている第５レンズＬ５も光軸ＡＸ方向に移動するため、フォーカスずれを補正することが可能となる。
【００２２】
図３及び図４に、温度補正機構８Ｂ及びレンズ鏡胴９Ｂの第２の実施の形態を示す。図３（Ａ）は回転玉枠２の要部外観を示しており、図３（Ｂ）はレンズ鏡胴９Ｂの要部断面を示している。図４（Ａ）は図３（Ａ）のＰ−Ｐ’線断面図であり、図４（Ｂ）は図３（Ａ）のＱ−Ｑ’線断面図である。
【００２３】
レンズ鏡胴９Ｂ（図３（Ｂ））は、第１〜第５レンズＬ１〜Ｌ５から成るレンズ系ＬＮと温度補正機構８Ｂとを備えている。温度補正機構８Ｂは、固定玉枠１，回転玉枠２，基準ピン３，補正ガイドピン４，カムピン５，高熱膨張部材６，付勢部材７等を有しており、レンズ系ＬＮにおいて温度変化により生じるフォーカスずれを、レンズ系ＬＮのうちの第５レンズＬ５を光軸ＡＸ方向に移動させることにより補正する構成になっている。なお、この温度補正機構８Ｂの特徴は付勢部材７を設けた点にあり、その他の部分は前記温度補正機構８Ａとほぼ同様に構成されている。前記温度補正機構８Ａが付勢部材７に相当するものを有していない点で、第１の実施の形態は本発明の参考のための一形態にすぎず、それに対応する後記実施例１も本発明の単なる参考例であるため、第１の実施の形態と実施例１は本発明に属さないものである。
【００２４】
固定玉枠１（図４（Ａ），外径：ｄ）は、第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４（図３（Ｂ））を保持し、かつ、３個のカムピン５（図３（Ａ），図４（Ｂ））を円周状に等間隔で備えている。回転玉枠２（図４（Ａ））は、温度補正用の第５レンズＬ５（図３（Ｂ））を保持し、かつ、回転により光軸ＡＸ方向に移動するために、３個のカムピン５とそれぞれ係合する３つのカム溝Ｈ２（図３（Ａ），図４（Ｂ）；光軸ＡＸとの成す角度：４５°）を備えている。したがって、固定玉枠１と回転玉枠２はカムピン５とカム溝Ｈ２で係合状態にあり、回転玉枠２が回転することにより第５レンズＬ５が光軸ＡＸに沿って前後に移動可能となっている。
【００２５】
回転玉枠２を温度変化とともに回転させるために、固定玉枠１と回転玉枠２との間に高熱膨張部材６（図４（Ａ）；内径：ｃ）が設けられている。高熱膨張部材６は樹脂製のＣリングであり、温度変化により固定玉枠１及び回転玉枠２の円周方向ｍｒに伸縮する。固定玉枠１の円周上の１箇所には伸縮基準用の基準ピン３（図４（Ａ））が設けられている。つまり、基準ピン３は高熱膨張部材６の一端及び固定玉枠１に固定されており、それにより高熱膨張部材６の伸縮基準となる。高熱膨張部材６の他端には、高熱膨張部材６の伸縮を回転玉枠２に伝える補正ガイドピン４が固定されており（図３（Ａ），図４（Ａ））、その補正ガイドピン４は、回転玉枠２に設けられている直進溝Ｈ１と係合している。したがって、高熱膨張部材６と回転玉枠２は補正ガイドピン４と直進溝Ｈ１で係合状態にあり、高熱膨張部材６の伸縮により回転玉枠２を回転させる構成になっている。
【００２６】
固定玉枠１と回転玉枠２との間には、固定玉枠２の外径ｄ（図４（Ａ））に高熱膨張部材６が沿うように、高熱膨張部材６を引っ張る付勢部材７（例えば、コイルバネ等のスプリング，ゴム等）が設けられている。付勢部材７が高熱膨張部材６を引っ張って固定玉枠２の外径ｄに高熱膨張部材６を沿わせることにより、高熱膨張部材６の放射状の伸縮が固定玉枠１の円周方向に変換される。したがって、温度変化が生じた際、高熱膨張部材６の放射状の伸縮を固定玉枠１等の円周方向（つまり、回転玉枠２の回転方向）の伸縮に容易に変化させることができる。
【００２７】
温度が変化した際（例えば、基準温度より高温に変化した際）、高熱膨張部材６は基準ピン３の位置を基準として固定玉枠１の外径ｄに沿うように伸縮して、補正ガイドピン４の位置が固定玉枠１等の円周方向ｍｒに変化する。その補正ガイドピン４の変位によって回転玉枠２が回転し、固定玉枠１に対し光軸ＡＸに沿って回転玉枠２が前後に移動する。その結果、回転玉枠２に保持されている第５レンズＬ５も光軸ＡＸ方向に移動するため、フォーカスずれを補正することが可能となる。
【００２８】
温度補正機構８Ａ，８Ｂの構成によれば、前述したように、高熱膨張部材６が温度変化により伸縮すると、基準ピン３位置を基準に補正ガイドピン４が固定玉枠１の円周方向に移動し、その移動によって回転玉枠２が回転しながら光軸ＡＸ方向に移動する。その結果、回転玉枠２に保持されている第５レンズＬ５も光軸ＡＸ方向に移動するため、フォーカスずれを補正することが可能となる。つまり、温度環境の変化によりレンズ間隔が変化してフォーカス位置がずれても、そのずれ量を特定の第５レンズＬ５の移動によるレンズ間隔の変化で相殺することにより、所定のフォーカス位置を維持することができる。高熱膨張部材６の伸縮方向を設定する場合、光軸ＡＸ方向よりも固定玉枠１等の円周方向ｍｒの方がレンズ鏡胴９Ａ，９Ｂ内でのスペースを確保しやすく、また、固定玉枠１等の円周方向ｍｒの方が高熱膨張部材６の伸縮による補正ガイドピン４の変位量を大きくすることができる。したがって、温度補正機構８Ａ，８Ｂによれば、温度変化によるフォーカスずれを省スペースかつ高精度に補正することが可能であり、それを備えたレンズ鏡胴９Ａ，９Ｂによれば、高精度の温度補正及びコンパクト化が可能である。
【００２９】
温度補正機構８Ｂの構成によれば、前述したように、高熱膨張部材６が固定玉枠１等の径方向に伸縮しないように、補正ガイドピン４側から基準ピン３側に向けて固定玉枠１等の円周方向に高熱膨張部材６を引っ張る付勢部材７をさらに備えているため、温度変化による高熱膨張部材６の膨張収縮のうち、固定玉枠１等の径方向の変化は回転方向ｍｒの変化に変換される。このため、高熱膨張部材６の膨張収縮を付勢部材７で補正ガイドピン４の変位に容易かつ迅速に反映させることが可能となる。したがって、温度変化によるフォーカスずれを簡単な構成で高精度に補正することが可能となる。
【００３０】
温度補正機構８Ａ，８Ｂの構成によれば、前述したように、高熱膨張部材６として樹脂製のＣリングを用いているため、少ないスペースで固定玉枠１等の円周方向ｍｒに高熱膨張部材６を長くすることができる。したがって、補正ガイドピン４の変位量を大きくすることができるので、温度変化によるフォーカスずれを省スペースかつ高精度に補正することが可能である。また、固定玉枠１がカムピン５を円周状に複数備え、回転玉枠１がカム溝Ｈ２をカムピン５とそれぞれ係合するように複数備えた構成にすることにより、フォーカスずれの補正を高精度かつ安定的に行うことが可能となる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施した温度補正機構及びレンズ鏡胴の構成等をデータを挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１，２は、前述した第１，第２の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例である。
【００３２】
〈実施例１〉
第１の実施の形態（図１，図２）の構成において、高熱膨張部材６の材料を樹脂：ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）とし、固定玉枠１及び回転玉枠２の材料をアルミニウムとし、基準ピン３から補正ガイドピン４までの角度θ＝２４０°とした。基準温度から＋１０℃、＋２０℃、＋３０℃と変化したときの各サイズの変化量，回転玉枠２の光軸ＡＸ方向の移動量を表１に示す。なお、回転玉枠２の内径ａ２とＰＯＭの外径ａ１の寸法が一致する温度（＋２．３４℃）までは、回転玉枠２の光軸ＡＸ方向の移動は発生しない。
樹脂（ＰＯＭ）製の高熱膨張部材６  …線膨張係数：１２×１０-5／℃
金属（アルミ）製の固定玉枠１と回転玉枠２  …線膨張係数：２．４×１０-5／℃
高熱膨張部材６  …外径ａ１：２２ｍｍ，内径ｂ１：１９ｍｍ，厚さｔ：３
固定玉枠１  …外径ｂ２：１８．９９５ｍｍ
回転玉枠２  …内径ａ２：２２．００５ｍｍ
【００３３】
【表１】
0005708226.tif 000002
【００３４】
〈実施例２〉
第２の実施の形態（図３，図４）の構成において、高熱膨張部材６の材料を樹脂：ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）とし、固定玉枠１及び回転玉枠２の材料をアルミニウムとし、基準ピン３から補正ガイドピン４までの角度θ＝２４０°とした。基準温度から＋１０℃、＋２０℃、＋３０℃と変化したときの各サイズの変化量，回転玉枠２の光軸ＡＸ方向の移動量を表２に示す。
樹脂（ＰＯＭ）製の高熱膨張部材６  …線膨張係数：１２×１０-5／℃
金属（アルミ）製の固定玉枠１と回転玉枠２  …線膨張係数：２．４×１０-5／℃
高熱膨張部材６  …内径ｃ：１９ｍｍ
固定玉枠１  …外径ｄ：１９ｍｍ
【００３５】
【表２】
0005708226.tif 000003
【符号の説明】
【００３６】
１    固定玉枠
２    回転玉枠
３    基準ピン
４    補正ガイドピン
５    カムピン
６    高熱膨張部材
７    付勢部材
８Ａ，８Ｂ    温度補正機構
９Ａ，９Ｂ    レンズ鏡胴
Ｈ１    直進溝
Ｈ２    カム溝
ＬＮ    レンズ系
Ｌ１〜Ｌ５    第１〜第５レンズ
ＡＸ    光軸
【図１】
0005708226.tif 000004
【図２】
0005708226.tif 000005
【図３】
0005708226.tif 000006
【図４】
0005708226.tif 000007
【図５】
0005708226.tif 000008