(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ成分のうち、少なくとも２つを一体的に移動させるズーム機構と、
上記少なくとも２つのレンズ成分のうち、一方のフォーカスレンズ成分を他方に対して移動させるフォーカスレンズ移動機構とを備え、
上記フォーカスレンズ移動機構は、第１の筒と、該第１の筒の内側に光軸まわりに回転自在かつ光軸方向一体に配置された第２の筒と、該第２の筒の内部に配設され、上記フォーカスレンズ成分を保持する玉枠と、上記玉枠を光軸に対する回転を規制しながら光軸方向に案内するガイドとにより構成され、
上記玉枠には、フォーカスモータと、該フォーカスモータにより回転され上記第２の筒に係合する出力部とが配置され、
上記出力部の回転により、上記第２の筒を上記第１の筒に対して回転させることができることを特徴とする、ズームレンズ鏡胴。
【請求項２】
上記出力部は、歯車であり、上記第２の筒は、上記出力部と係合する歯が螺旋状に並んだ歯車部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のズームレンズ鏡胴。
【請求項３】
ズーム時には、上記ズーム機構と上記フォーカスレンズ移動機構の両方を駆動し、
フォーカス時には、上記フォーカスレンズ移動機構のみ駆動することを特徴とする、請求項１又は２記載のズームレンズ鏡胴。
【請求項４】
上記ズーム機構は、上記フォーカスレンズ成分と、その前後に配置されるレンズ成分とを一体的に移動させ、
上記ガイドは、上記フォーカスレンズ成分の前後に配置されるレンズ成分間に光軸と平行に延在することを特徴とする、請求項１、２又は３記載のズームレンズ鏡胴。
【請求項５】
上記玉枠に配置されたフォトリフレクタと、
上記第２の筒とガイドとの一方に、上記フォトリフレクタに対向して配置された反射パターンとを備え、
上記フォーカスレンズ成分の移動にともなって、上記フォトリフレクタが上記反射パターンに沿って移動することを特徴とする、請求項１、２、３又は４記載のズームレンズ鏡胴。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ鏡胴に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ズームレンズ鏡胴のフォーカス構成としては、以下のようにいくつかの方式がある。
【０００３】
第１に、ズームフォーカスである。すなわち、レンズを駆動するためのカム溝を、ズーム領域とフォーカス領域とが交互に連続するように階段状に形成し、所定の焦点距離においてフォーカス駆動できるようにしたものである。この方式では、レンズ鏡胴全体を駆動するため、駆動時間が長くなり，レリーズタイムラグが大きくなる。また、多数の部品を動かすので、ガタや歪みによる誤差が大きくなりがちである。これを安定させるために助走量を多く駆動すると、さらに駆動時間が長くなる。
【０００４】
第２に、玉枠駆動タイプである。すなわち、各成分のレンズ群を保持する玉枠をそれぞれ全体的に移動してズーム駆動を行い、特定の玉枠において、その玉枠に保持されたレンズ群のみを部分的に移動してフォーカス駆動を行う。このタイプは、高速駆動が容易である。しかし、フォーカスのためのレンズ群については、フォーカスとズームのために２重の保持、駆動機構を要するので、構成が複雑化し、小型化が困難で、コスト高となり、さらにはレンズ保持精度を確保するのが難しい。
【０００５】
第３は、送りねじタイプである。すなわち、レンズ群を保持する玉枠に送りねじを螺合し、送りねじの回転によりレンズ群を軸方向に移動する。このタイプは、玉枠の傾きを防止するためには、案内軸を設けたり、案内軸との嵌合部を長くすることが必要であり、レンズ保持精度を確保しつつ小型化を図ることが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、レンズ保持精度を確保しつつ、フォーカス駆動の高速化、小型化が可能なズームレンズ鏡胴を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のズームレンズ鏡胴を提供する。
【０００８】
ズームレンズ鏡胴は、ズーム機構と、フォーカスレンズ移動機構とを備える。上記ズーム機構は、複数のレンズ成分のうち、少なくとも２つを一体的に移動させる。上記フォーカスレンズ移動機構は、上記少なくとも２つのレンズ成分のうち、一方のフォーカスレンズ成分を他方に対して移動させる。上記フォーカスレンズ移動機構は、第１の筒と、該第１の筒の内側に光軸まわりに回転自在かつ光軸方向一体に配置された第２の筒と、該第２の筒の内部に配設され、上記フォーカスレンズ成分を保持する玉枠と、上記第１の筒に保持され、上記玉枠を光軸方向に案内するガイドとにより構成される。上記玉枠には、フォーカスモータと、該フォーカスモータにより回転され上記第２の筒に係合する出力部とが配置され、上記出力部の回転により、上記第２の筒を上記第１の筒に対して回転させることができる。
【０００９】
上記構成において、複数のレンズ成分が光軸方向にそれぞれ適宜に移動して、焦点距離が変化する。ズーム駆動機構は、複数のレンズ成分を光軸方向に移動させるが、複数のレンズ成分のうち、少なくとも２つについては、一体的に、すなわち同じ方向に同じ距離だけ移動させる。そのため、上記少なくとも２つのレンズ成分の相対的な距離は変化しない。一方、フォーカスレンズ移動機構の駆動により、上記少なくとも２つのレンズ成分の相対的な距離を変化させ、焦点を結ぶ位置を調節することができる。
【００１０】
上記構成によれば、フォーカス時にはフォーカスレンズ成分のみを駆動し、フォーカス駆動を高速化することができる。フォーカスレンズ移動機構を第１の筒の内部に配設した第２の筒とガイドにより構成することで、フォーカスレンズ成分を筒の直径程度の長さで保持するため、光軸に対する傾きを高精度に保持しながら、小型化することが可能である。また、上記構成によれば、フォーカスモータの回転により、第１の筒と第２の筒を相対回転させ、これにより、フォーカスレンズ成分を駆動することができる。フォーカスモータは、フォーカスレンズ成分を保持する玉枠とともに移動するので、駆動力伝達系の構成を簡単にすることができる。また、光路が絞られる位置にフォーカスレンズ成分を配置すれば、径方向の空いたスペースにフォーカスモータを配置して、ズームレンズ鏡胴の小型化を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、ズーム時には、上記ズーム機構と上記フォーカスレンズ移動機構の両方を駆動する。フォーカス時には、上記フォーカスレンズ移動機構のみ駆動する。
【００１２】
上記構成によれば、フォーカスレンズ成分をズーム時に予め移動させておくことにより、フォーカス時にフォーカスレンズ成分を移動する距離をできるだけ短くすることができる。これにより、レリーズタイムラグを短くし、フォーカス駆動をより高速化することが可能である。
【００１３】
好ましくは、上記ズーム機構は、上記フォーカスレンズ成分と、その前後に配置されるレンズ成分とを一体的に移動させる。上記ガイドは、上記フォーカスレンズ成分の前後に配置されるレンズ成分間に光軸と平行に延在する。
【００１４】
上記構成によれば、フォーカスレンズ成分は、フォーカス駆動機構の筒とガイドにより光軸方向に移動するとき、ガイドの規制により、光軸直角方向の位置ずれが防止される。したがって、フォーカスレンズ成分を高精度に保持しながら、移動させることが可能である。
【００１５】
好ましくは、上記フォーカスレンズ移動機構はヘリコイド機構である。
【００１６】
この場合、例えば、フォーカスレンズ成分を保持する玉枠と、筒が、ヘリコイド結合するように構成する。ヘリコイド機構を用いると、係合部分を多くすることができるので、強度や傾き精度などの点で優れている。また、フォーカスレンズ成分の外形側を遮光することも容易である。
【００１７】
好ましくは、上記フォーカスレンズ移動機構はカム機構である。
【００１８】
この場合、例えば、フォーカスレンズ成分を保持する玉枠に設けたカムピンが、筒とガイドにそれぞれ設けたカム溝に係合し、筒とガイドの相対回転により、フォーカスレンズ成分がカム駆動されるようにする。カム機構を用いると、非線形な送りを実現したり、焦点距離に応じて異なる分解能でフォーカスレンズ成分を駆動することが可能である。
【００１９】
好ましくは、上記フォーカスレンズ成分のもう一方（すなわち、上記他方）のレンズ成分に対する相対的な位置を検出する相対位置検出手段を備える。
【００２０】
上記構成によれば、フォーカスレンズ成分が、ズーム機構により一体的に移動させられる他方のレンズ成分に対して移動されるとき、他方のレンズ成分に対するフォーカスレンズ成分の相対的な位置を、相対位置検出手段により検出することができる。この検出データを用い、ズーム駆動時にフォーカスレンズ成分を他方のレンズ成分に対して適宜に移動させて、フォーカスレンズ成分を任意のズーム曲線、またフォーカス繰り出しに従って移動させることができる。したがって、ズーム駆動及びフォーカス駆動の自由度が拡大する。
【００２１】
好ましくは、上記玉枠に配置されたフォトリフレクタと、上記第２の筒とガイドの一方に、上記フォトリフレクタに対向して配置された反射パターンとを備える。上記フォーカスレンズ成分の移動にともなって、上記フォトリフレクタが上記反射パターンに沿って移動する。
【００２２】
上記構成によれば、フォトリフレクタは反射パターンに沿って移動するので、フォーカスレンズ移動機構によるフォーカスレンズ成分の相対的な位置を検出することができる。また、非接触であるため、レンズ成分の駆動に対する外乱とならず、高精度に駆動、検出できる。
【００２３】
好ましくは、上記出力部は、歯車であり、上記第２の筒は、上記出力部と係合する歯が螺旋状に並んだ歯車部を備える。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るズームレンズ鏡胴１０について、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２６】
図１はズームレンズの長焦点距離時の前端側断面図、図２は後端側断面図、図３は短焦点距離時の断面図である。
【００２７】
図１〜図３に示したように、ズームレンズ鏡胴１０の固定筒２２内には、駆動環２４及び直進ヘリコイド筒２５、回転筒２６及び直進筒２７、前進筒２８及びヘリコイド環２９が配置され、長ギヤ２０の回転により、それぞれ一体的に軸方向に移動し、これにより、第１レンズ群１１、第２レンズ群１２及び第３レンズ群１３が光軸方向に移動するようになっている。
【００２８】
駆動環２４は、固定筒２２の内側に配置され、その後端が、固定筒２２の内周面に形成されたヘリコイドと係合する。駆動環２４は、長ギヤ２０と噛合し、長ギヤ２０によって回転されると、ヘリコイドによって軸方向に移動するようになっている。
【００２９】
長ギヤ２０は、図２において模式的に示したように、減速系４２を介してズームモータ４０により駆動される。フォトインタラプタ４１によりズームモータ４０の回転量を検出しながら、ズームレンズ鏡胴１０の伸縮を制御する。
【００３０】
直進ヘリコイド筒２５は、駆動環２４の内側に配置され、直進ヘリコイド筒２５の後端部は、固定筒２２に設けられた直進溝に係合し、回転が規制されるようになっているため、相対回転自在かつ軸方向には相対移動不可能に、駆動環２４に係合するようになっている。
【００３１】
回転筒２６は、その後端が、直進ヘリコイド筒２５の内周面に形成されたヘリコイドに係合する。また、ピンにより軸方向移動自在に駆動環２４に係合し、駆動環２４とともに回転するようになっている。
【００３２】
回転筒２６の内側には、直進筒２７が配置され、相対回転自在かつ軸方向には相対移動不可能に、回転筒２６に係合するようになっている。直進筒２７は、その後端が、直進ヘリコイド筒２５に形成された直進溝に係合し、回転が規制されるようになっている。
【００３３】
前進筒２８は、その後端が、回転筒２６の内周面に形成されたヘリコイドに係合するようになっている。前進筒２８の前端側には、第１レンズ群１１を保持する１群玉枠１１ａが固定され、後端側には、第３レンズ群１３を保持する３群玉枠１３ａが固定されている。３群玉枠１３ａには直進溝１３ｂが形成され、直進筒２７の前端側が係合するようになっている。これにより、前進筒２８は、回転が規制される。
【００３４】
前進筒２８の内側には、１群玉枠１１ａと３群玉枠１３ａとの間に、ヘリコイド環２９が相対回転自在に、かつ軸方向には相対移動不可能に配置されている。図７の展開図に示したように、ヘリコイド環２９の内周面には、前端側にヘリコイド２９ｂが形成されている。ヘリコイド２９ｂの一部分は後端側に延長され、軸Ｏ方向に谷状に切除された歯車部２９ａが形成され、後述する出力歯車１８と噛合するようになっている。ヘリコイド２９ｂに沿って反射パターン３０が貼り付けられ、後述するフォトリフレクタ１７に対向するようになっている。反射パターン３０の中間部分には、所定ピッチで繰り返す複数の明暗パターン３０ａ，３０ｂが配置され、両端には、ピッチが長いパターン３０ｃ，３０ｄが配置されている。
【００３５】
ヘリコイド環２９の内側には、フォーカスレンズ成分である第２レンズ群１２を保持する２群玉枠１４が配置されている。２群玉枠１４には、第２レンズ群１２の径方向外側にフォーカスモータ１６とフォトリフレクタ１７等が配置され、後方にシャッターユニット１５が配置されている。第２レンズ群１２では光路が狭められているので、その外側に空いた空間を有効に活用して、フォーカスモータ１６やフォトリフレクタ１７等を配置し、ズームレンズ鏡胴１０の小型化を図ることができる。
【００３６】
２群玉枠１４の外周面には、ヘリコイド１４ａが形成され、ヘリコイド環２９のヘリコイド２９ｂと係合するようになっている。２群玉枠１４とヘリコイド環２９との間は、ヘリコイドにより遮光されるようになっている。すなわち、２群玉枠１４とヘリコイド環２９との間は、光軸方向から見たときに、ヘリコイドが重なるように配置されていて、ヘリコイドの間を光が通れないようになっている。
【００３７】
図１に模式的に示したように、フォーカスモータ１６の回転は、減速系１９を介して、ヘリコイド環２９に伝達され、これにより、２群玉枠１４がヘリコイド環２９内を移動するようになっている。フォーカスモータ１６の回転は、フォトインタラプタ３５により検出される。
【００３８】
減速系１９は、図４の断面図及び図５の正面図に示したように、フォーカスモータ１６の回転を、出力部である出力歯車１８及びパルスギヤ３４に伝達する歯車列である。フォトインタラプタ３５は、パルスギヤ３４に対向して配置され、フォーカスモータ１６の回転を高分解能で検出できるようになっている。出力歯車１８は、ヘリコイド環２９の歯車部２９ａに噛合するようになっている。
【００３９】
２群玉枠１４には、図５に示すように、一対の貫通穴１４ａ，１４ｂが形成され、１群玉枠１１ａと３群玉枠１３ａとの間に固定された一対ガイド軸３２，３３が挿通され、２群玉枠１４の回転を阻止しつつ光軸方向に案内するようになっている。一方の貫通穴１４ａは円形であり、ガイド軸３２の全周が摺接し、他方の貫通穴１４ｂは長円形であり、ガイド軸３３が周方向にのみ摺接し、径方向には隙間が形成され、２群玉枠１４のガイド軸３２に対する回転を規制するようになっている。２群玉枠１４は、ガイド軸３２，３３との係合により、光軸直角方向の位置と、光軸に対する回転とが規制されるようになっている。
【００４０】
貫通穴１４ａ，１４ｂの周囲には、壁部１４ｒ，１４ｓ，１４ｔが立設されている。壁部１４ｒ，１４ｓ，１４ｔの内周面には植毛布（図示せず）を固定し、ガイド軸３２，３３の周囲を植毛布で囲み、貫通穴１４ａ，１４ｂとガイド軸３２，３３との間を遮光するようになっている。
【００４１】
次に、動作について説明する。
【００４２】
ズームモータ４０の回転により、長ギヤ２０、駆動環２４、回転筒２６が回転し、ズームレンズ鏡胴１０が伸縮する。これによって、前進筒２８を介して支持された第１、第２及び第３レンズ群１１，１２，１３が移動する。
【００４３】
フォーカスモータ１６が回転すると、出力歯車１８、ヘリコイド環２９が回転し、２群玉枠１４がヘリコイド環２９に対して移動する。フォトリフレクタ１７で反射パターン３０を検出することによって、ヘリコイド環２９に対する２群玉枠１４の位置を検出することができる。
【００４４】
ズーム駆動時には、ズームモータ４０を回転し、第１、第２及び第３レンズ群１１，１２，１３を光軸方向に移動する。
【００４５】
このとき、ズームモータ４０の回転に連動して、フォーカスモータ１６を駆動し、第２群レンズ１２を第１及び第３レンズ群１１，１３に対して適宜位置に移動させるようにしてもよい。これにより、第１、第２及び第３レンズ群１１，１２，１３を任意のズーム曲線に従って移動させることができ、ズーム駆動の自由度が拡大する。
【００４６】
フォーカス駆動時には、フォーカスモータ１６のみを駆動する。２群玉枠１４の位置は、上述のフォトリフレクタ１７で検出した反射パターンを基準に、フォトインタラプタ３５で検出したフォーカスモータ１６の回転により行い、２群玉枠１４すなわち第２レンズ群１２の位置を、微細に調節することができる。フォーカス駆動時には、２群玉枠１４のみを駆動するので、フォーカス駆動を高速化し、レリーズタイムラグを短くすることができる。
【００４７】
以上説明したように、ズームレンズ鏡胴１０は、レンズ保持精度を確保しつつ、フォーカス駆動の高速化、小型化が可能である。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【００４９】
例えば、２群玉枠１４をヘリコイド機構で駆動する代わりに、玉枠（例えば、符号１４の部材）に設けたカムピンが、筒（例えば、符号２８（又は２９）の部材）とガイド（例えば，符号２９（又は２８）の部材）にそれぞれ設けたカム溝に係合し、筒とガイドの相対回転により、玉枠がカム駆動されるようにしてもよい。カム機構を用いると、非線形な送りを実現したり、焦点距離に応じて異なる分解能で駆動することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るズームレンズ鏡胴の断面図である。操り出し時の前端側を示す。
【図２】  図１のズームレンズ鏡胴の後端側断面図である。
【図３】  図１のズームレンズ鏡胴の繰り込み時の断面図である。
【図４】  ２群玉枠の要部断面図である。
【図５】  ２群玉枠の正面図である。
【図６】  ２群玉枠の斜視図である。
【図７】  ヘリコイド環の展開図である。
【符号の説明】
１１  第１レンズ群（他方のレンズ成分）
１２  第２レンズ群（フォーカスレンズ成分）
１３  第３レンズ群（他方のレンズ成分）
１４  ２群玉枠
１４ａ  ヘリコイド
１６  フォーカスモータ
１７  フォトリフレクタ（相対位置検出手段）
１８  出力歯車（出力部）
２０  長ギヤ（ズーム機構）
２２  固定筒（ズーム機構）
２４  駆動環（ズーム機構）
２５  直進ヘリコイド筒（ズーム機構）
２６  回転筒（ズーム機構）
２７  直進筒（ズーム機構）
２８  前進筒（ズーム機構）
２９  ヘリコイド環（フォーカスレンズ移動機構、筒）
３０  反射パターン（相対位置検出手段）
３２，３３  ガイド軸（フォーカスレンズ移動機構、ガイド）
【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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