(57)【要約】【課題】複数のレンズ群を異なる量で移動させることができるフローティング方式のレンズ装置において、光軸方向に小型化することのできるレンズ装置を提供する。【解決手段】本発明に係るレンズ装置１０は、固定鏡胴６０と、移動パターンが異なる複数のフォーカスレンズ群ＦＬｂ、ＦＬｃをそれぞれ保持するレンズ枠６２ｂ、６２ｃと、レンズ枠６２ｂ、６２ｃにそれぞれ設けられたカムピン９０ｂ、９０ｃと、回動自在に支持されるとともにカムピン９０ｂ、９０ｃがそれぞれ係合されるカム溝６６ｂ、６６ｃを有するカム筒６４と、を備える。レンズ枠６２ｃはレンズ枠６２ｂの内側に配置されて入れ子式に組み合わされ、カムピン９０ｂ、９０ｃは、円周方向に異なる位置で且つ光軸方向に略同じ位置に配置される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォーカスレンズ群と、該複数のフォーカスレンズ群をそれぞれ保持する複数の移動レンズ枠と、該複数の移動レンズ枠にそれぞれ設けられた複数のカムピンと、前記移動レンズ枠を光軸方向に移動自在に支持する固定鏡胴と、該固定鏡胴に回動自在に支持されるとともに前記複数のカムピンがそれぞれ係合される複数のカム溝を有するカム筒と、を備えたレンズ装置において、
前記複数の移動レンズ枠は、一つの移動レンズ枠の一部が他の移動レンズ枠に光軸方向で重なるように配置されて入れ子式に組み合わされ、
前記複数のカムピンは、円周方向に異なる位置に配置されるとともに、前記移動レンズ枠同士を最も近接させた状態の時に前記一つの移動レンズ枠のカムピンと前記他の移動レンズ枠のカムピンは、光軸方向の略同じ位置に配置されることを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記複数の移動レンズ枠にはそれぞれ、該移動レンズ枠の外周面から突出し且つ光軸方向に延出するガイド部材が設けられ、該ガイド部材に光軸方向の直進溝が形成され、該直進溝に係合されるガイドピンが前記固定鏡胴に設けられるとともに、
前記複数の移動レンズ枠を入れ子式に組み合わせた際に、一方のレンズ枠のガイド部材が他方のレンズ枠のガイド部材同士の間に入り込むことによって、前記ガイド部材が互い違いに配置されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記ガイドピンは、回動自在に支持されたローラを有し、該ローラを介して前記直進溝に係合されるとともに、
該ローラの回転軸と、前記ガイドピンを前記固定鏡胴に取り付ける際の取付軸とが偏心して設けられることを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ装置に係り、特にテレビカメラのカメラ本体に装着されるレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビカメラのカメラ本体に装着されるレンズ装置では、球面収差、像面湾曲、コマ収差などの収差変動を良好に補正することが必要になる。そこで収差補正を行うために、レンズ系を複数の群に分割し、合焦の際に各レンズ群を光軸に沿って異なる速度で移動させ、近距離物体への合焦に際して十分な光学性能を維持させるフローティング方式の撮影レンズが提案されている。たとえば、特許文献１には、二つのレンズ群を異なった量だけ移動させる二群フローティング方式のレンズ装置が提案されており、収差変動を良好に補正することができる。
【０００３】
ところで、二つのレンズ群を異なる速度で移動させる駆動機構としては、たとえば特許文献２に記載されるようなカム機構が考えられる。すなわち、各レンズ群を保持するレンズ枠の外周面にそれぞれカムピンを突設し、このカムピンをそれぞれ固定筒の直進溝に貫通させるとともに、カム筒の複数のカム溝に係合させる。このカム機構によれば、カム筒を回動操作させることによって、各カムピンがそれぞれカム溝に沿って移動するので、各レンズ群を光軸方向に前後移動させることができる。
【特許文献１】特開２００６−６４９７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２３２６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなカム機構をフローティング方式に採用した場合、各レンズ枠に設けた複数のカムピンが光軸方向に離れて配置されるため、複数のカム溝が形成されるカム筒は光軸方向に長くなり、装置が大型化するという問題が生じる。このため、光軸方向の長さが限られているレンズ装置の場合には、複数群のフローティング方式にカム機構を採用することができないという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数のレンズ群を異なる量で移動させることができるフローティング方式のレンズ装置において、光軸方向に小型化することのできるレンズ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、複数のフォーカスレンズ群と、該複数のフォーカスレンズ群をそれぞれ保持する複数の移動レンズ枠と、該複数の移動レンズ枠にそれぞれ設けられた複数のカムピンと、前記移動レンズ枠を光軸方向に移動自在に支持する固定鏡胴と、該固定鏡胴に回動自在に支持されるとともに前記複数のカムピンがそれぞれ係合される複数のカム溝を有するカム筒と、を備えたレンズ装置において、前記複数の移動レンズ枠は、一つの移動レンズ枠の一部が他の移動レンズ枠に光軸方向で重なるように配置されて入れ子式に組み合わされ、前記複数のカムピンは、円周方向に異なる位置に配置されるとともに、前記移動レンズ枠同士を最も近接させた状態の時に前記一つの移動レンズ枠のカムピンと前記他の移動レンズ枠のカムピンは、光軸方向の略同じ位置に配置されることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、複数の移動レンズ枠を光軸方向で重なるようにしたので、各移動レンズ枠に立設された複数のカムピンを、円周方向に異なる位置で、且つ、光軸方向に略同じ位置に配置することができる。これにより、カムピンに係合される複数のカム溝を光軸方向において略同じ位置に形成することができ、カム筒を光軸方向に短くすることができるので、レンズ装置を光軸方向に小型化することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記複数の移動レンズ枠にはそれぞれ、該移動レンズ枠の外周面から突出し且つ光軸方向に延出するガイド部材が設けられ、該ガイド部材に光軸方向の直進溝が形成され、該直進溝に係合されるガイドピンが前記固定鏡胴に設けられるとともに、前記複数の移動レンズ枠を入れ子式に組み合わせた際に、一方のレンズ枠のガイド部材が他方のレンズ枠のガイド部材同士の間に入り込むことによって、前記ガイド部材が互い違いに配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、各移動レンズ枠のガイド部材が互い違いになるように配置されるので、光軸方向に長いガイド部材を設けた場合であってもガイド部材同士がぶつかることがない。したがって、移動レンズ枠同士の間隔を狭め、光軸方向に近接して配置することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、ガイド部材及びガイドピンから成るガイド手段をカム機構と別に設けたので、移動レンズ枠を移動する際の抵抗を小さくすることができ、移動レンズ枠をスムーズに移動させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は請求項２の発明において、前記ガイドピンは、回動自在に支持されたローラを有し、該ローラを介して前記直進溝に係合されるとともに、該ローラの回転軸と、前記ガイドピンを前記固定鏡胴に取り付ける際の取付軸とが偏心して設けられることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ローラの回転軸とガイドピンの取付軸とが偏心しているので、ローラの位置を容易に調節することができ、ローラをガイド溝に確実に当接させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の移動レンズ枠を光軸方向に重なるように構成することによって、各移動レンズ枠のカムピンを円周方向に異なる位置で且つ光軸方向に略同じ位置に配置したので、カム筒を光軸方向に短くすることができ、レンズ装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下添付図面に従って本発明に係るレンズ装置の好ましい実施の形態について詳述する。
【００１５】
図１は、本発明に係るレンズ装置を適用したテレビレンズ装置の撮影光学系を示す模式図である。同図に示すテレビレンズ装置１０は、放送用又は業務用のテレビカメラのカメラ本体１２に装着されて使用される。
【００１６】
図１に示すように、テレビレンズ装置１０の撮影光学系には、ハーフミラー１４が配置されており、このハーフミラー１４によって、カメラ本体１２に被写体光を導く光軸Ｏに沿った通常の本線光路から、光軸Ｏ′に沿ったＡＦ用光路が分岐される。すなわち、撮影光学系は、カメラ本体へと被写体光を導く光軸Ｏに沿った本線光路と、光軸Ｏの光路から分岐される光軸Ｏ′に沿った上記ＡＦ用光路とを備えている。
【００１７】
本線光路上には、前側（被写体側）から順にフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズ（群）ＲＡ、ハーフミラー１４、後側リレーレンズ（群）ＲＢが配置されている。
【００１８】
フォーカスレンズ（群）ＦＬは、後述するように複数のレンズ群から成り、その一部のレンズ群を光軸Ｏ方向に移動することによって、焦点位置（ピントが合う位置）が変化する。ズームレンズＺＬは光軸Ｏ方向に移動自在に支持されており、このズームレンズＺＬが光軸Ｏ方向に前後移動することによって、ズーム倍率（焦点距離）が変化する。絞りＩは開閉動作するように構成され、絞りＩの位置（開口度）が変化することによって、撮影光学系を通過する被写体光の光量が変化する。
【００１９】
被写体から撮影レンズに入射した被写体光は、これらフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズＲＡ、ハーフミラー１４、後側リレーレンズＲＢを順に通過して、カメラ本体１２内の光学系に入射する。カメラ本体１２の光学系には、入射した被写体光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の波長に分解する色分解光学系３０と、色分解された各色の被写体光の像を撮像するＲ、Ｇ、Ｂごとの映像用ＣＣＤが配置されている。尚、光学的に等価な光路長の位置に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの映像用ＣＣＤを同図に示すように１つの映像用ＣＣＤ３２で表す。映像用ＣＣＤ３２の撮像面に入射した被写体光は、映像用ＣＣＤ３２によって光電変換される。そして、カメラ本体１２内の所定の信号処理回路によって記録又は再生用の映像信号が生成される。
【００２０】
一方、ＡＦ用光路には、後側リレーレンズＲＢと同等のＡＦ用リレーレンズＲＢ′と、ミラー１８と、２つのプリズム２０Ａ、２０Ｂから構成される光分割光学系２０と、上記ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂが配置されている。ハーフミラー１４では、前側リレーレンズＲＡを通過して入射した被写体光が２つに分割される。入射した被写体光のうち、ハーフミラー１４を透過した被写体光は、上述のように光軸Ｏの本線光路に沿ってカメラ本体１２へと導かれる。ハーフミラー１４で反射した被写体光は、上記光軸Ｏに略垂直な光軸Ｏ′のＡＦ用光路へと導かれる。尚、ハーフミラー１４に入射した被写体光に対して、例えば約５０％の光量の被写体光がハーフミラー１４を透過する。但し、ハーフミラー１４として、任意の透過率と反射率の特性を有するものを使用することができる。
【００２１】
ハーフミラー１４で反射してＡＦ用光路へと導かれた被写体光は、ＡＦ用リレーレンズＲＢ′を通過した後、ミラー１８で全反射して光分割光学系２０に入射する。光分割光学系２０に入射した被写体光は、第１プリズム２０Ａと第２プリズム２０Ｂとが接合する部分のハーフミラー面Ｍで光量が等価な２つの被写体光に分割される。ハーフミラー面Ｍで反射した被写体光は、一方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａの撮像面に入射し、ハーフミラー面Ｍを透過した被写体光は他方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ｂの撮像面に入射する。
【００２２】
ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂで撮影されて得られた映像信号は、光路長差方式のＡＦにおいて使用される。
【００２３】
また、ＡＦ用リレーレンズＲＢ′は光軸Ｏ′方向に移動可能になっており、鏡胴に設置された図示しないモータによって駆動されるようになっている。ＡＦ用リレーレンズＲＢ′の位置が変化すると、ＡＦ用光路に分岐された被写体光が結像する位置が変化し、被写体光が結像する位置と、ＡＦ用ＣＣＤの撮像面との相対的な位置関係が変化する。これによって、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂの撮像面が配置される位置を変化させる場合と同等の効果が得られる。
【００２４】
ＡＦ制御では、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂによって得られた映像信号に基づいて、フォーカスレンズＦＬの一部のレンズ群が光軸Ｏ方向に移動するように制御される。なお、ＡＦ制御については後に詳説する。
【００２５】
次に、フォーカスレンズＦＬの駆動機構について図２〜図４に基づいて説明する。図２はレンズ装置１０の断面図であり、図３は図２の３−３線に沿う断面図であり、図４は分解斜視図を示している。なお、図２は、図３の２−２線の位置における断面を示している。
【００２６】
図２に示すように、フォーカスレンズＦＬは、三つのレンズ群ＦＬａ、ＦＬｂ、ＦＬｃを備える。各レンズ群ＦＬａ、ＦＬｂ、ＦＬｃはそれぞれレンズ枠６２ａ、６２ｂ、６２ｃに支持されており、そのうち、レンズ枠６２ａは、固定鏡胴（本体）６０に固定されている。
【００２７】
固定鏡胴６０は、径の大きい外筒部６０Ｘと、径の小さい内筒部６０Ｙとを備えており、外筒部６０Ｘの先端にレンズ枠６２ａが固定されている。また、外筒部６０Ｘと内筒部６０Ｙとの間には、カム筒６４が設けられており、このカム筒６４は、リング状のベアリング６８、６８を介して外筒部６０Ｘに回動自在に支持される。
【００２８】
カム筒６４の内周面には、図３に示すように四個のカム溝６６ｂ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｃが形成されており、このカム溝６６ｂ、６６ｃに後述のカムピン９０ｂ、９０ｃが係合される。
【００２９】
図４に示すように、カム筒６４の基端側の外周面には、ギア７０が形成される。このギア７０には、図５、図６に示す無端状ベルト７２が係合される。無端状ベルト７２は、固定鏡胴６０の外筒部６０Ｘに形成された開口７６から固定鏡胴６０の外側に引き出され、プーリ７４に巻きかけられる。プーリ７４は、固定鏡胴６０と連結する本体７８に回動自在に支持され、不図示のモータの回転軸に連結される。したがって、モータを駆動することによってプーリ７４が回転し、無端状ベルト７２が周回移動するので、カム筒６４を回動させることができる。
【００３０】
また、無端状ベルト７２には、テンション調整ローラ７９、７９が係合されている。テンション調整ローラ７９、７９は、固定鏡胴６０の外側に配置されるとともに、本体７８に取り付けられ、回動自在に支持されている。また、テンション調整ローラ７９、７９は、図６の矢印方向に位置を調節できるようになっており、テンション調整ローラ７９、７９の位置を調節することによって無端状ベルト７２のテンションが調節される。これにより、無端状ベルト７２を所定のテンションでカム筒６４とギア７０に巻きかけることができ、モータの回転駆動力をカム筒６４に確実に伝達することができる。
【００３１】
なお、固定鏡胴６０の開口７６には、図５のカバー７７が着脱自在に取り付けられる。このカバー７７を装着することによって、プーリ７４、テンション調整ローラ７９、７９、及び、無端状ベルト７２の一部がカバー７７の内部に収納される。これにより、可動部の露出が無くなるので、埃等が可動部に付着して作動不良を起こすことを確実に防止することができる。
【００３２】
図２に示すように、固定鏡胴６０の内筒部６０Ｙの内側には、フォーカスレンズＦＬｂを保持するレンズ枠６２ｂと、フォーカスレンズＦＬｃを保持するレンズ枠６２ｃが配置される。
【００３３】
図４に示すようにレンズ枠６２ｂの外周面には、四個のガイド部材８０ｂ、８０ｂ…がレンズ枠６２ｂと一体で形成されている。ガイド部材８０ｂは、円周方向に等間隔（９０°間隔）で配置されている。また、ガイド部材８０ｂは、レンズ枠６２ｂの外周面から外側に突出し、且つ、光軸Ｏ方向にレンズ枠６２ｃに向かって延出されている。ガイド部材８０ｂの外面には直進溝８２ｂが光軸Ｏ方向に形成されており、この直進溝８２ｂにガイドピン８４ｂ、８６ｂが係合される。
【００３４】
ガイドピン８４ｂ、８６ｂは、固定鏡胴６０の内筒部６０Ｙの内周面に設けられる。また、図７に示すようにガイドピン８４ｂ、８６ｂは、その先端にローラ８５ｂ、８７ｂが回動自在に支持されており、このローラ８５ｂ、８７ｂを介して直進溝８２ｂに係合される。一個の直進溝８２ｂには、二個のガイドピン８４ｂと、二個のガイドピン８６ｂが係合される。このうち、ガイドピン８６ｂは、ローラ８７ｂの回動軸ｐ１と、固定鏡胴６０への取付軸ｐ２とが偏心して設けられる。したがって、ガイドピン８６ｂを取付軸ｐ２を中心に回動させることによって、ローラ８７ｂの位置を調節することができ、ローラ８７を直進溝８２ｂの側面に確実に係合させることができる。
【００３５】
このように直進溝８２ｂを有するガイド部材８０ｂをレンズ枠６２ｂに設け、直進溝８２ｂに係合するガイドピン８４ｂ、８６ｂを固定鏡胴６０に設けたので、レンズ枠６２ｂは、固定鏡胴６０に対して光軸Ｏ方向に移動自在に支持される。
【００３６】
図３に示すように、レンズ枠６２ｂの外周面には、二個のカムピン９０ｂが突設される。各カムピン９０ｂは、円周方向においてガイド部材８０ｂと異なる位置に配置される。また、図４に示すように、カムピン９０ｂは、光軸Ｏ方向においてレンズ枠６２ｂのレンズ枠６２ｃ側端部に配設されている。このカムピン９０ｂは、固定鏡胴６０の光軸Ｏ方向の開口９４ｂを貫通して配置され、カム筒６４のカム溝６６ｂに係合される。したがって、カム筒６４を回動させることによってカムピン９０ｂが光軸Ｏ方向に移動し、レンズ枠６２ｂが光軸Ｏ方向に前後移動される。なお、固定鏡胴６０の開口９４ｂは、カムピン９０ｂの径よりも大きい幅で形成されており、カムピン９０ｂは固定鏡胴６０に接触することなく配置される。
【００３７】
一方、レンズ枠６２ｃは、図２に示すように、その外径がレンズ枠６２ｂの内径よりも小さく形成されており、レンズ枠６２ｃをレンズ枠６２ｂの内側に入れ子式に組み合わせることができるようになっている。図４に示すようにレンズ枠６２ｃは、レンズ枠６２ｂと同様に、その外周面に四個のガイド部材８０ｃ、８０ｃ…が設けられている。ガイド部材８０ｃは、円周方向に等間隔（９０°間隔）で配置されており、レンズ枠６２ｃと一体で形成される。また、ガイド部材８０ｃは、レンズ枠６２ｃの外周面から外側に突出し、且つ、光軸Ｏ方向にレンズ枠６２ｂに向かって延出されている。このガイド部材８０ｃは、レンズ枠６２ｂとレンズ枠６２ｃを入れ子式に組み合わせた際に、図８に示すように、レンズ枠６２ｂの外側で、且つ、ガイド部材８０ｂ、８０ｂ同士の間に配置される。すなわち、レンズ枠６２ｂとレンズ枠６２ｃとを入れ子式に組み合わせた際に、ガイド部材８０ｂとガイド部材８０ｃとが円周方向に交互に、互い違いに配置される。
【００３８】
図４に示すように、ガイド部材８０ｃの外面には直進溝８２ｃが光軸Ｏ方向に形成されており、この直進溝８２ｃにガイドピン８４ｃ、８６ｃが係合される。ガイドピン８４ｃ、８６ｃは、固定鏡胴６０の内筒部６０Ｙの内周面に設けられる。また、ガイドピン８４ｃ、８６ｃは、ガイドピン８４ｂ、８６ｂと同様に、その先端にローラ（不図示）が回動自在に支持され、このローラを介して直進溝８２ｃに係合される。一個の直進溝８２ｃには、二個のガイドピン８４ｃと、二個のガイドピン８６ｃが係合するように配置される。このうち、ガイドピン８６ｃは、ガイドピン８６ｂと同様に、ローラの回転軸と取付軸とが偏心して設けられており、ローラの位置を自在に調節できるようになっている。
【００３９】
このように直進溝８２ｃを有するガイド部材８０ｃをレンズ枠６２ｃに設け、直進溝８２ｃに係合するガイドピン８４ｃ、８６ｃを固定鏡胴６０に設けたので、レンズ枠６２ｃは固定鏡胴６０に対して光軸Ｏ方向に移動自在に支持される。
【００４０】
レンズ枠６２ｃの外周面には、カムピン９０ｃが突設される。カムピン９０ｃは、円周方向においてガイド部材８０ｃと異なる位置に配置される。また、図４に示すようにカムピン９０ｃは、光軸Ｏ方向においてレンズ枠６２ｃのレンズ枠６２ｂ側端部に配設される。このカムピン９０ｃは、レンズ枠６２ｂとレンズ枠６２ｃとを入れ子式に組み合わせて固定鏡胴６０に組み付けた際に、レンズ枠６２ｂのカムピン９０ｂと円周方向に異なる位置で、且つ、光軸Ｏ方向の略同じ位置に配置される。なお、レンズ枠６２ｂのレンズ枠６２ｃ側端部には、カムピン９０ｃの位置に切欠溝６３ｂが形成され、この切欠溝６３ｂにカムピン９０ｃが非接触で入り込むようになっており、これによって、カムピン９０ｂとカムピン９０ｃが光軸Ｏ方向の略同じ位置に配置される。
【００４１】
カムピン９０ｃは、固定鏡胴６０の内筒部６０Ｙに形成された光軸Ｏ方向の開口９４ｃを貫通するように配置され、カム筒６４のカム溝６６ｃに係合される。したがって、カム筒６４を回動させることによってカムピン９０ｃが光軸Ｏ方向に移動し、レンズ枠６２ｃが光軸Ｏ方向に前後移動される。なお、固定鏡胴６０の開口９４ｃは、カムピン９２ｃの径よりも大きい幅で形成されており、カムピン９０ｃは固定鏡胴６０に接触することなく配置される。
【００４２】
なお、カム筒６４は、カム溝６６ｂとカム溝６６ｃが異なる形状で形成されており、移動レンズ枠６２ｂと移動レンズ枠６２ｃとは異なる移動パターン（すなわち、異なる移動速度、異なる移動量、又は、異なるタイミング）で移動するようになっている。
【００４３】
上記の如く構成されたレンズ装置１０によれば、フォーカスレンズ群ＦＬｂ、ＦＬｃを保持するレンズ枠６２ｂ、６２ｃにそれぞれカムピン９０ｂ、９０ｃが設けられ、このカムピン９０ｂ、９０ｃがそれぞれカム筒６４のカム溝６６ｂ、６６ｃに係合されている。したがって、カム筒６４を回動させることによって、フォーカスレンズ群ＦＬｂとフォーカスレンズ群ＦＬｃとをそれぞれ異なった移動パターンで光軸Ｏ方向に前後移動させることができる。
【００４４】
また、上述したレンズ装置１０によれば、レンズ枠６２ｃがレンズ枠６２ｂの内側に配置されて入れ子式に組み合わされており、カムピン９０ｂとカムピン９０ｃは、円周方向に異なる位置で、且つ、光軸Ｏ方向に略同じ位置に配置されている。このように、カムピン９０ｂ、９０ｃ、を光軸Ｏ方向に略同じ位置に配置することによって、カム筒６４のカム溝６６ｂ、６６ｃの形成範囲を光軸Ｏ方向に重ねることができる。したがって、カム筒６４を光軸Ｏ方向に短くすることができ、レンズ装置１０を光軸Ｏ方向に小型化することができる。
【００４５】
さらに、上述したレンズ装置１０によれば、レンズ枠６２ｂのガイド部材８０ｂ、８０ｂ同士の間にレンズ枠６２ｃのガイド部材８０ｃが入り込み、ガイド部材８０ｂとガイド部材ｃとが互い違いに配置されるので、ガイド部材８０ｂ、８０ｃが光軸Ｏ方向に長い場合であっても、レンズ枠６２ｂ、６２ｃを近接して配置することができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態は、二群のフローティング方式で説明したが、三群以上のフローティング方式に本発明を採用してもよい。この場合にも、各レンズ枠を入れ子式に組み合わせることによって、レンズ装置を光軸Ｏ方向に小型化することができる。本発明において、入れ子式に組み合わせるとは、レンズ枠の一部が光軸方向に重なるように配置されることを意味する。
【００４７】
次に本実施の形態におけるＡＦ制御について説明する。
【００４８】
図９は、上記レンズレンズ装置１０を用いたＡＦ制御に関連する制御系の構成を示した構成図である。尚、制御系の構成部品は、主に鏡胴側部に装着される図示しないドライブユニットに搭載されている。
【００４９】
ＡＦ制御に関する制御系は、フォーカスレンズＦＬ（具体的には上記のＦＬｂ、ＦＬｃ）とＡＦ用リレーレンズＲＢ′に対する制御を行うもので、システム全体を統括的に制御するＣＰＵ４０と、フォーカスレンズＦＬとＡＦ用リレーレンズＲＢ′の各々に連結されたモータＦＭ、ＲＭ及び位置センサＦＰ、ＲＰと、各モータＦＭ、ＲＭに接続されたアンプＦＤ、ＲＤと、上記一対のＡＦ用ＣＣＤ１４Ａ、１４Ｂから得られる映像信号に基づいてＡＦ制御に必要な情報を取得するＡＦ回路５０等から構成されている。
【００５０】
ＣＰＵ４０から各アンプＦＤ、ＲＤに所定値の駆動信号が出力されると、各モータＦＭ、ＲＭは、その駆動信号の値に応じた速度で回動し、各モータＦＭ、ＲＭの回動速度に応じた速度でフォーカスレンズＦＬ、ＡＦ用リレーレンズＲＢ′が移動する。また、各位置センサＦＰ、ＲＰからＣＰＵ４０にフォーカスレンズＦＬとＡＦ用リレーレンズＲＢ′の現在位置を示す位置信号が与えられるようになっている。これによって、ＣＰＵ４０は、フォーカスレンズＦＬとリレーレンズＲＢ′を所望の移動速度又は所望の位置となるように制御することができるようになっている。
【００５１】
ＡＦ制御時において、ＣＰＵ４０は、ＡＦ回路５０から得られるＡＦ情報に基づいて、カメラ本体１２の映像用ＣＣＤ３２で撮影される映像において所定の被写体が合焦状態となるようにフォーカスレンズＦＬを制御する。
【００５２】
ここで、本オートフォーカスシステムにおけるＡＦ制御の基本的制御内容について説明する。図１０は、カメラ本体１２の映像用ＣＣＤ３２と一対のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂとを同一の光軸上に表した図である。同図に示すように、一方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａの撮像面に入射する被写体光の光路長は、他方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ｂの撮像面に入射する被写体光の光路長よりも短く設定され、基準状態において映像用ＣＣＤ３２の撮像面に入射する被写体光の光路長は、その中間の長さとなるように設定されている。即ち、一対のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂの撮像面は、それぞれ映像用ＣＣＤ３２の撮像面に対して前後等距離ｄの位置となるように配置されている。尚、後述のようにＡＦ用リレーレンズＲＢ′の位置が移動することによって、映像用ＣＣＤ３２の撮像面とＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂの撮像面との位置関係が変化するが、このような基準状態となるときのＡＦ用リレーレンズＲＢ′の位置を基準位置とする。
【００５３】
このようにレンズ装置１０に配置された一対のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂによれば、レンズ装置１０に入射した被写体光を映像用ＣＣＤ３２の撮像面に対して前後の等距離の位置にそれぞれ撮像面を配置した場合と等価な映像信号が取得されるようになっている。尚、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂはカラー映像を撮像するものである必要はなく、本実施の形態ではＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂから白黒の映像信号（輝度信号）が取得されるものとする。
【００５４】
図９のＡＦ回路５０において、各ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂによって得られた映像信号は、Ａ／Ｄ変換器５２によりデジタル信号に変換された後、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５４に入力され、ＨＰＦ５４によって高域周波数成分の信号のみが抽出される。高域周波数成分のみの信号が抽出された映像信号は、続いてゲート回路５６に入力され、ゲート回路５６により、撮影範囲（画面）内に設定された所定のＡＦエリア（例えば画面中央の矩形エリア）に対応する範囲内の映像信号が抽出される。
【００５５】
尚、ＡＦエリアの範囲は、ＣＰＵ４０からの指示信号によって設定され、所定のコントローラを使用して操作者が所望の範囲を指定できるようにすることも可能である。
【００５６】
ゲート回路５６によって抽出された映像信号は、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａから得られたものは加算回路５８Ａによって、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ｂから得られたものは加算回路５８Ｂによって１フィールド分ずつ積算され、その積算値が１フィールドごとにＡＦ回路５０から出力される。
【００５７】
このようにして各加算回路５８Ａ、５８Ｂから得られる積算値は、それぞれＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂで撮像された被写体画像のコントラストの高さを評価する値を示す。本明細書ではこの積算値を焦点評価値というものとする。また、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＡの焦点評価値、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ｂの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＢの焦点評価値というものとする。
【００５８】
ＣＰＵ４０は、このようして得られたｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値に基づいて映像用ＣＣＤ３２に対する撮影光学系のピント状態を検出する。ピント状態の検出は、次のような原理で行われる。図１１は、横軸にレンズ装置１０のフォーカスレンズＦＬの位置（フォーカス位置）、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置と焦点評価値との関係を例示した図である。図中実線で示す曲線Ａ、Ｂは、それぞれＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂから得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。一方、図中点線で示す曲線Ｃは、映像用ＣＣＤ３２から得られた映像信号により焦点評価値を求めたと仮定した場合の焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。
【００５９】
同図において、ピント状態が合焦となるのは、曲線Ｃで示す映像用ＣＣＤ３２の焦点評価値が最大（極大）となるときのフォーカス位置Ｆ０にフォーカスが設定された場合である。もし、撮影光学系のフォーカスがその合焦位置Ｆ０よりも至近側のフォーカス位置Ｆ１に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ａの値ＶＡ１となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ｂの値ＶＢ１となる。この場合、図から分かるようにｃｈＡの焦点評価値ＶＡ１の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ１よりも大きくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ１の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ１よりも大きい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも至近側に設定されている状態、すなわち、前ピンの状態であることが分かる。
【００６０】
一方、撮影光学系がフォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側のフォーカス位置Ｆ２に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ａの値ＶＡ２となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ｂの値ＶＢ２となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ２の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ２よりも小さくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ２の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ２よりも小さい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側に設定されている状態、すなわち、後ピンの状態であることが分かる。
【００６１】
これに対して、撮影光学系のフォーカスがフォーカス位置Ｆ０、即ち、合焦位置に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ａの値ＶＡ０となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ｂの値ＶＢ０となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ０とｃｈＢの焦点評価値ＶＢ０は等しくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ０とｃｈＢの焦点評価値ＶＢ０とが等しい場合にはフォーカスが合焦位置Ｆ０に設定されている状態、すなわち、合焦状態であることが分かる。
【００６２】
このようにｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値によって、撮影光学系の現在のピント状態が映像用ＣＣＤ３２に対して前ピン、後ピン、合焦のいずれの状態であるかを検出することができる。
【００６３】
図９におけるＣＰＵ４０は、ＡＦ制御時において、上記のようにしてｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値に基づいて映像用ＣＣＤ３２に対する撮影光学系のピント状態を逐次検出しながら、合焦状態となるようにフォーカスレンズＦＬを制御する。例えば、ピント状態が前ピンの場合にはフォーカスレンズＦＬを無限遠方向に移動させ、ピント状態が後ピンの場合にはフォーカスレンズＦＬを至近方向に移動させる。そして、ピント状態が合焦の場合には、フォーカスレンズＦＬを停止させる。これによって、撮影レンズのピント状態が合焦となる位置にフォーカスレンズＦＬが移動して停止する。このように光路長差を有する複数のＡＦ用ＣＣＤを用いて自動ピント調整を行うＡＦの方式を光路長差方式と称している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るレンズ装置を採用したテレビレンズ装置の撮影光学系を示す模式図
【図２】フォーカスレンズの駆動機構を示すテレビレンズ装置の断面図
【図３】図２の３−３線に沿う断面図
【図４】図２のフォーカスレンズ駆動機構の分解斜視図
【図５】カム筒の駆動機構を示す斜視図
【図６】図２の６−６線に沿う断面図
【図７】ガイド部材及びガイドピンを示す斜視図
【図８】レンズ枠を組み合わせた状態を示す斜視図
【図９】ＡＦ制御に関連する制御系の構成を示す構成図
【図１０】カメラ本体の映像用ＣＣＤと一対のＡＦ用ＣＣＤとを同一の光軸上に表す図
【図１１】ピント状態の検出原理の説明に使用した説明図
【符号の説明】
【００６５】
１０…レンズ装置、１２…カメラ本体、６０…固定鏡胴、６０Ｘ…外筒部、６０Ｙ…内筒部、６２ａ〜６２ｃ…レンズ枠、６４…カム筒、６６ｂ、６６ｃ…カム溝、７０…ギア、７２…無端状ベルト、７４…プーリ、７６…開口、７７…カバー、７８…本体、８０ｂ、８０ｃ…ガイド部材、８２ｂ、８２ｃ…直進溝、８４ｂ、８４ｃ、８６ｂ、８６ｃ…ガイドピン、９０ｂ、９０ｃ…カムピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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