JP5785391B2 - レンズ装置及びそれを有する撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、レンズ装置に関し、特に、カム環によって複数のレンズ群を駆動するレンズ装置であって、レンズ群をカム環内で光軸方向に駆動可能な駆動手段を有する手段によって保持されているレンズ装置、及び、それを有する撮像システムに関するものである。

ズームレンズは、一般的にズーム部を変倍レンズ群と収差補正レンズ群で構成し、変倍レンズ群と収差補正レンズ群をカム環で駆動する構成を取り、更に変倍レンズ群は複数のレンズ群に分割した多レンズ群から構成される。特に、放送機器製品では、変倍操作を電動、手動の双方の駆動手段によって操作者が操作する状況があり、電動、手動のどちらの場合でも厳しい操作追従性が求められる。この要求に適した構造がカム機構である。このカム機構を操作部に直結することで操作追従性を確保することができるが、複数に分割した多群構成の変倍レンズ群を駆動するためには、分割数に応じたカム溝を敷設することが必要になる。例えば、特許文献１には、変倍レンズ群を２つの群に分割し、カム部材に２つの変倍レンズ群を駆動するための１本のカム溝を構成し、該カム溝の被写体側の摺動面と像面側の摺動面を、それぞれの変倍レンズ群の変倍に際して必要な駆動軌跡を生じるようにカム溝を構成し、各々の変倍レンズ群を対応する摺動面に当接させるズームの駆動構造が開示されている（段落０００６〜０００８、図４等）。また特許文献２には、変倍レンズ群と連動して駆動される補正光学系を分割して、焦点調節光学系との連動駆動の追従性を高める為の構造が開示されている（段落０００４〜０００７、図１等）。

特開平１１−３２６７３４号明細書 特開平１１−１０９２１２号明細書

上述の特許文献に開示された従来技術では、複数に分割された変倍レンズ群が駆動される構造は曲カム、及び直カムとの連動により成されている。この構造では動かす光学群が増える事で、一つの光学群毎に一つのカム溝が必要となる為、曲カムを生成する構造が光軸方向に厚みを確保する事が必要となり、カム環構造が大型化してしまう。また、駆動については曲カムで生成された動きにのみ追従する構造である為、例えば焦点調整レンズ群の駆動に伴う画角変動をキャンセルする為に変倍レンズ群を駆動するズーム制御を行う場合、ズーム端ではカム溝の可動領域が無い為、制御駆動は行えなかった。例えば特許文献１の場合では、変倍レンズ群を分割したカム溝を前後で使い分ける事で、カム溝本数を増加させない工夫は行っているものの、カム溝の幅自体は増大する為、カム環全長が大型化してしまう。ズーム部の駆動制御を活用した焦点調整に拠る画角変動補正制御動作を行おうとしても、ズームの端では所望の制御は出来ない。

特許文献２が開示するレンズ装置は、上述の制御がズームの端でも行える構成を有するが、光学系の内部に駆動部を有する場合、駆動部へ供給する電源や位置検出の為の通信手段が鏡筒内に露出する事で、有害光反射の原因や外観品位低下に繋がる事が考えられる。また特許文献２では、駆動部を駆動する為の結線の構造についての詳述が無く、光学性能に影響を及ぼさずに光学系の内部に敷設した駆動部を駆動させる構造は記載されていない。

そこで、本発明の目的は、カム環機構によってレンズ群の光軸方向の位置を決定するレンズ装置であって、該レンズ群が複数のレンズ群から構成されレンズ群間の間隔を変更可能とする駆動機構を有するレンズ装置において、有害光反射等の光学性能低下の原因となる光学系内部での電気配線の引き回しがないレンズ装置を提供することである。さらに、ケーブル配線等でカム環の内部と外部の給電配線等を結線した場合には、カム環機構によってカム環内部のレンズ群を光軸方向に移動する際に、ケーブル配線の引き廻しのために駆動負荷が必要となり、精密なレンズ群の駆動を阻害する要因となる。そのため、ケーブルによる配線を回避し、精密なレンズ群の駆動を阻害する要因を排除した電気的な接続を実現する構成を提供する。また、変倍レンズ群の、変倍の為の駆動と画角変動補正の為の駆動の双方の制御を、ズーム範囲全域において光学的性能に悪影響を与えることなく実施可能な、カム環内部に駆動機構を有するズームレンズを提供することである。

上記目的を達成するための本発明のレンズ装置は、複数の直動溝を内面に有する固定鏡筒と、前記固定鏡筒の内側に配設され、カム溝及び逃げ溝を有するカム環と、側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記カム溝の両方に摺動可能に係合するカム従動子と、側面が、前記複数の直動溝のうちの他の一つと前記逃げ溝の両方に摺動可能に係合する、第１の接点を有する摺動接続部と、レンズ群を光軸方向へ駆動可能に保持する第１の保持手段と、を備え、前記複数の直動溝のうちの他の一つにおける、前記摺動接続部の側面と係合しない面に、前記第１の接点と摺動可能に第２の接点が設けられている、ことを特徴とする。

また、本発明の別の態様のレンズ装置は、複数の直動溝を内面に有する固定鏡筒と、前記固定鏡筒の内側に配設され、カム溝及び逃げ溝を有するカム環と、焦点調整レンズ群と、複数の変倍レンズ群と収差補正レンズ群とを含むズームレンズ群と、側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記カム溝の両方に摺動可能に係合するカム従動子と、側面が、前記複数の直動溝のうちの他の一つと前記逃げ溝の両方に摺動可能に係合する、第１の接点を有する摺動接続部と、前記複数の変倍レンズ群を光軸方向に移動可能に保持する第１の保持手段であって、前記複数の変倍レンズ群を光軸方向に駆動する駆動手段を有し、前記カム環の内部で光軸方向に可動に支持される第１の保持手段と、前記収差補正レンズ群を光軸方向に駆動可能に保持し、前記カム環の内部で光軸方向に可動に支持される第２の保持手段と、を有し、前記第１の保持手段及び前記第２の保持手段それぞれは、側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記カム溝の両方に摺動可能に係合するカム従動子を備え、前記カム環が光軸周りに回転することにより、前記第１の保持手段及び前記第２の保持手段のそれぞれの光軸方向における位置を決め、前記第１の保持手段は、側面が、前記複数の直動溝のうちの他の一つと前記逃げ溝の両方に摺動可能に係合する、第１の接点を有する摺動接続部を備え、前記複数の直動溝のうちの他の一つにおける、前記摺動接続部の側面と係合しない面に、前記第１の接点と摺動可能に第２の接点が設けられている、前記固定鏡筒からの前記駆動手段への給電は、前記摺動接続部を介して行われる、ことを特徴とする。

本発明によれば、カム環機構によってレンズ群の光軸方向の位置を決定するレンズ装置であって、該レンズ群が複数のレンズ群から構成されレンズ群間の間隔を変更可能とする駆動機構を有するレンズ装置において、有害光反射等の光学性能低下の原因となる、光学系内部の空間内への張り出ている電気配線がなく、精密なレンズ群の駆動に与える負荷を最小限にできる、レンズ装置を提供することができる。また、この構成を有することによって、ズーム部の光学群が、変倍の為の駆動と画角変動補正制御の為の駆動との双方の駆動を、ズーム範囲全域において光学的性能に悪影響を与えることなく実施可能となる、カム環内部に駆動機構を有するズームレンズ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施例のズームレンズ全体を示す概略図 要部構成図 （Ａ）第１の実施例における駆動機構部への配線説明図、（Ｂ）接点部の説明図、（Ｃ）給電部配線の移動鏡筒上の敷設状況を被写体側から見た説明図 第１の実施例におけるカム軌跡と接点部逃げ溝の関係説明図 第１の実施例における（Ａ）接点コマと導通体ライン部の当接状態の説明図、（Ｂ）接点コマの構造説明図 第１の実施例における変倍レンズ群による画角補正制御時の駆動方法説明図 第１の実施例における制御フロー説明図 第２の実施例であるズームレンズの要部構成図 第２の実施例における給電部配線の移動鏡筒上の敷設状況の説明図 第２の実施例における接点部の構成説明図 第２の実施例におけるカム軌跡と接点部逃げ溝の関係説明図 第３の実施例のズームレンズの要部構成図 第３の実施例におけるレンズ群の駆動軌跡と合焦可能領域の説明図（Ａ）変倍レンズ群間の間隔一定の場合、（Ｂ）変倍レンズ群間の間隔変更の場合 第３の実施例における制御フロー説明図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

以下、図１から図４を参照して、本発明の第１の実施例によるカム環内部に駆動機構を有するレンズ装置について説明する。

図１（Ａ）は、本発明によるカム環内部に駆動機構を有するレンズ装置の構造説明図である。ズームレンズ１は、焦点調整レンズ群２、ズームレンズ群を構成する変倍レンズ群３及び収差補正レンズ群４、変倍レンズ群３及び収差補正レンズ群４を駆動するカム構造を有するカム環５、制御部６、結像レンズ群７で構成される。

図１（Ｂ）は、本実施例のズームレンズの主要部の拡大図である。主要筐体１１の内部にカム環５が配設され、変倍レンズ群３は、第１変倍群保持部８に保持された第１変倍レンズ群１５と、第２変倍群保持部１２に保持された第２変倍レンズ群１６から構成される。第１変倍群保持部８及び第２変倍群保持部１２は、駆動機構部１３のカム部１０ａ，１０ｂを介して光軸方向に移動可能な態様で移動鏡筒（第１の保持手段）９に支持される。駆動機構部１３は、光軸周りで回動可能な態様で移動鏡筒９に支持され、駆動機構部１３の光軸周りの回転変位を光軸方向の変位に変換するカム部１０ａ，１０ｂを介して、第１変倍群保持部８（第１の変倍レンズ群１５）と第２変倍群保持部１２（第２の変倍レンズ群１６）を光軸方向に連動して駆動する。移動鏡筒９は、カム環５を半径方向に貫通する開口を介して主要筐体１１（固定鏡筒上）に設けられた直動溝内の導通体ライン部１４と摺動可能に接触する接点コマを有し、駆動機構部１３は、接点コマ３１を介して主要筐体側から給電を受け、また、駆動制御信号の送受信を行うことができる。

次に、駆動機構部１３の詳細構造、及び通電する為の構造について、図２から図５を用いて説明する。

図２（Ａ）は、変倍レンズ群３を撮像素子側から見た図であり、図２（Ｂ）は駆動機構部１３の要部拡大図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、移動鏡筒９には、駆動環１７に対向する位置に、第１のヨーク１８（図２（A）中で点線表示）が配されている。加えて、駆動環１７には駆動コイル１９、マグネット２０、第２のヨーク２１が敷設され、公知のボイスコイルモーターが構成されている。駆動コイル１９からは給電用の配線１９ａ，１９ｂが引き廻され、配線１９ａ，１９ｂにはそれぞれ所定の弾性力を有する弾性部材２２ａ，２２ｂを介して接点２３ａ，２３ｂが結線され、接点２３ａ，２３ｂは移動鏡筒９に敷設された接点２４ａ，２４ｂ（図２（A）中で点線表示）に摺動可能に当接している。駆動環１７には変位検出用にスケール２５（図２（A）中で点線表示）が敷設され、移動鏡筒９にはスケール２５に対向する位置に所定の間隔をもって、位置検出センサ２６が敷設されている。位置検出センサ２６の検出結果に基づいて、第１の変倍レンズ群１５及び第２の変倍レンズ群１６の移動鏡筒９に対する位置を特定することができる。

図２（Ｃ）は変倍レンズ群３を被写体側から見た図である。移動鏡筒９上に、接点部２４ａ，２４ｂ、及び位置検出センサ２６に給電する為の給電部配線２７が敷設されている。給電部配線２７はメカクシ２８（図２（B）参照）により光学系内部に露出しない。位置検出センサ２６からの検出信号を不図示のレンズ制御を司る制御部６が備える検出部へ無線送信する為の送信部２９への検出部配線３０が敷設されている。

移動鏡筒９は、カム環のカム溝と摺動可能に係合し、カム環の光軸周りの回転に応じて移動鏡筒の光軸方向における位置を決定する複数の姿勢位置決め部材（カム従動子）３２ａ〜３２ｃを有する。さらに、移動鏡筒９は、姿勢位置決め部材（カム従動子）３２ａ〜３２ｃとは（光軸周りの回転方向において）異なる位相の位置に接点コマ（摺動接続部）３１を有し、給電部配線２７は接点コマ３１と結線され、該接点コマ３１を介して変倍レンズ群３の外部（固定鏡筒側）からの給電ラインと接続する。接点コマ３１は、変倍レンズ群３、及び収差補正レンズ群４を駆動するカム環５上に敷設された専用逃げ溝３３を介して、主要筐体１１上の直動溝（第２の直動溝）１１a内に敷設された導通体ライン部１４に当接することにより、主要筐体１１から変倍レンズ群３へ給電される。

図３は、カム環５の展開図であり、図中の上が物体側に対応し、下が撮像面側に対応する。図に示される通り、専用逃げ溝（逃げ溝）３３は変倍レンズ群３の姿勢位置決め部材３２ａ〜３２ｃが係合するカム溝（第１のカム溝）３４ａ〜３４ｃ、及び、収差補正レンズ群４を保持する画角補正群保持部（第２の保持手段）のカム従動子が係合するカム溝（第２のカム溝）３５ａ〜３５ｃの双方に干渉しない位相に敷設されている。

図４（Ａ）に、接点コマ３１と主要筐体１１上の直動溝１１a内に敷設された導通体ライン部１４との当接状態を示す。接点コマ３１上の接点部（第１の接点）３１ａ〜３１ｅが、導通体ライン部１４上の接点ライン（第２の接点）１４ａ〜１４ｅのそれぞれへ摺動可能に当接している。図４（Ｂ）に、接点コマ３１の内部での接点部３１ａ〜３１ｅの引き回し構造を示す。接点コマ３１の接点部３１ａ〜３１ｅは内部で干渉することなく縦列に３１ａ’〜３１ｅ’に引き廻され、移動鏡筒９の給電部配線２７と当接(不図示)することで、外部から供給される電力が駆動機構部１３へ給電され、第１変倍群保持部８及び第２変倍群保持部１２を変位させることが可能となる。本実施例においては、接点コマ３１の接点部３１ａ〜３１ｅと移動鏡筒９の給電部配線２７との接続は、接点部３１ａ’〜３１ｅ’が当接することによって接続されるが、本発明はこれに限定されることはなく、電気的に接続される他の接続方法で接続してもよい。

上述した本実施例により、電力供給する為の部材や構造が、光学系の内部に露出する事なく、かつ光学系の内部の空間内に突出することがないように実現され、可動な光学系の内部にさらに可動部（駆動部）を有する構成において、有害光の反射による光学的性能への悪影響や見た目の品位低下を生じる事無く電力供給する事を可能としている。

次に、第１変倍レンズ群１５（第１変倍群保持部８）及び第２変倍レンズ群１６（第２変倍群保持部１２）を駆動する制御方法について、図５及び図６を用いて詳述する。

ズームレンズ１を広角端から望遠端までズーム操作を行った際の、第１変倍レンズ群１５（第１変倍群保持部８）及び第２変倍レンズ群１６（第２変倍群保持部１２）の駆動軌跡３６，３７、及び、収差補正レンズ群４（収差補正群保持部）の駆動軌跡３８を図５に示す。図５の実線３６，３７に示すとおり、第１変倍レンズ群１５と第２変倍レンズ群１６は通常のズーム操作では、間隔が一定のまま望ましい光学性能を発揮する為の駆動軌跡を描いている。図５の実線３６，３７に示す軌跡に沿って第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６をズーム操作している時、任意のズーム位置においても所定の被写体に対して合焦状態を維持するように焦点調整レンズ群２を駆動して焦点調整を行うと、撮影画角が変動してしまう。そこで、第１変倍レンズ群１５については図５中の実線３６に対して被写体側（図５中の矢印Ａ方向）に、第２変倍レンズ群１６については図５中の実線３７に対して像面側（図５中の矢印Ｂ方向）に駆動して、第１変倍レンズ群１５と第２変倍レンズ群１６の間隔を変更すること（図５中の２点鎖線）で、焦点調整レンズ群の移動に伴う画角変動をキャンセルしつつ、合焦状態を維持することができる。第１変倍レンズ群１５と第２変倍レンズ群１６は任意のズーム位置において、図５に示した実線３６，３７からそれぞれの二点差線で示す範囲内において、駆動機構部１３（カム部１０ａ，１０ｂ）によって光軸方向に連動して駆動可能であり、この動作によって、画角変動を補正することができる。

図６は、第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６を用いて焦点調整に起因する画角変動を補正する際の、第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６の制御フロー図である。ズーム操作によるカム環の回転によってズームレンズ群が所望のズーム位置に駆動された直後に、図6に示す制御フローは実行される。

ステップＳ１００で画角補正処理を開始する。ステップＳ１０１に進み、焦点調整に起因する画角変動を補正する制御（画角変動補正制御）の設定状態を判断する。画角変動補正制御を行う設定である場合は、ステップＳ１０２に進む。画角変動補正制御を行わない設定である場合は、ステップＳ１０７に進み処理は終了する。
ステップＳ１０２では、現時点での焦点調整レンズ群２、変倍レンズ群３、収差補正レンズ群４各々の位置情報を読み込み、ステップＳ１０３に進む、ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で読み出された諸レンズ群の位置データに基づいて、駆動機構部１３を駆動するための第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６の補正用駆動軌跡データを選択する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で選択された補正用駆動軌跡データに基づき、第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６の移動目標値を決定する。

ステップＳ１０５において、現在の第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６の位置が移動目標位置であるかどうかが判断され、等しい或いはその差が所定の範囲内である場合は、ステップＳ１０７に進み処理を終了する。ステップＳ１０５での判断で、等しくない或いはその差が所定の範囲より大きい場合は、駆動機構部１３を駆動して、移動目標位置まで第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６を駆動し、ステップＳ１０２に戻る。
なお、図６に示した画角変動補正制御とは独立して焦点調整制御が実行可能であり、図6に示す処理の前に実施されているカム環を駆動しての変倍中（変倍レンズ群３の駆動中）や、図６の画角変動補正制御中に、所定の被写体に対する合焦状態を維持するための合焦動作が、自動あるいは手動で行われ得る。そのため、ステップＳ１０６で第１及び第２変倍レンズ群が駆動されると、自動あるいは手動で、焦点調整レンズ群の位置は変更され、ステップＳ１０３で選択される補正用軌跡データ及びステップＳ１０４で決定される移動目標位置は、逐次変化する可能性がある。すなわち、図６の処理によって、平行して実行される焦点調整処理による画角変動がキャンセルされるまで、ステップ１０２からステップ１０６の処理を繰り返すことにより、収差補正レンズ群４を駆動することなく第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６のみを駆動させることによって、焦点調整レンズ群２の駆動による画角変動を相殺し、常に所望の画角を得ることができる。

本実施例においては、駆動機構部１３としてボイスコイルモーターを採用した例を挙げたが、その他給電して変位を生じるアクチュエータに代替しても同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施例の変倍レンズ群が収差補正レンズ群と独立に駆動可能である構造では、ズームレンズの光学系内部に給電する配線が光学系内で露出する事が無く、配線による有害な反射光や内観露出による品位低下も生じない構造を提供する事が可能となる。本実施例の制御によって、従来カム環の駆動のみによる画角補正制御では実現できなかったズーム端位置での画角補正も光学的性能を損なうことなく実現可能となり、ズーム全域において画角変動補正を実施可能な、汎用性が高い制御を提供している。

更に本実施例では変倍レンズ群の光学系に関する構造について詳述したが、構造上、収差補正レンズ群に駆動機構を設けても同様に成立する為、応用が可能である。本発明に拠れば、カム環内部に駆動構造を有し、該駆動構造にカム環外部から給電する構造を有しても光学性能を損なうことなく、撮影者はズーム全域に於いて焦点調整で生じる画角変動を良好に補正した映像を撮影する事が可能となる。

本実施例において、位置検出センサ２６からの検出信号は、送信部２９から無線送信によって不図示のレンズ制御を司る演算部が備える検出部へ無線送信する構成として記載したが、本発明は、これに限定されることはなく、接点コマを介する配線によってカム環外の演算部と通信するようにしてもよい。

以下図７から図１０を参照して、本発明の第２の実施例による、ズームレンズのカム環内部に駆動装置を有するズームレンズについて、実施例１と同一の構成内容に関しては同一の番号を用いて説明する。本実施例のズームレンズ１も、基本的な概略構成は、図１（Ａ）に示した実施例１の構成と同様である。

図７に、本実施例のズームレンズ１の主要部の拡大図を示す。実施例１の構成と同様の構成を有するが、実施例２においては、カム環の内側の移動鏡筒４０と主要筐体４２側の給電配線等を接続する接点コマ３１に代えて、位置決め部材４３に一体に構成された通信接点部材４４を有することが異なる。本実施例においても、実施例１と同様に、移動鏡筒１３は、カム環４１のカム溝と摺動可能に係合し、カム環４１の光軸周りの回転に応じて移動鏡筒１３の光軸方向における位置を決定する複数の姿勢位置決め部材（カム従動子）４３を有する。姿勢位置決め部材４３は、主要筐体４２に設けられた直動溝に摺動可能に係合する。通信接点部材４４は、位置決め部材４３の内部に敷設され、主要筐体４２の複数箇所に敷設された直動溝に敷設されたライン部４５と摺動可能に当接している。駆動機構部１３の構成は、実施例１で述べた構成と同一の構成であるため、詳細な説明は割愛する。

図８は変倍レンズ群３を被写体側から見た図である。本実施例のズームレンズでは、移動鏡筒４０に、駆動機構部１３内部の駆動コイル１９に給電する給電接点部４６ａ、４６ｂが敷設されている。駆動コイル１９から伸びている配線１９ａ，１９ｂはそれぞれ所定の弾性力を有する弾性部材２２ａ，２２ｂを介して接点２３ａ，２３ｂに結線され、給電接点部４６ａ、４６ｂに当接している。移動鏡筒１３上に、給電接点部４６ａ，４６ｂ、及び第２変倍レンズ群１２の変位検出を行う位置検出センサ４７に通信接点部材４４から給電を行い、且つ位置検出センサ４７からの出力信号を通信するラインが敷設された結線部材４８を有する。

結線部材４８は、給電接点部４６a、４６bへの給電ライン４８ａ、４８ｂ、位置検出センサ４７への給電ライン４８c、位置検出センサ４７の出力信号の通信ライン４８ｄで構成され、各々のラインは通信接点部材４４A、４４Bへ分配されて結線されている。

通信接点部材４４は、実施例１で詳述した接点コマ３１と同一に構成され、位置決め部材４３の内部に装填される。

図９に示す通り、通信接点部材４４Ａと該ライン部４５Ａとは、互いに独立な導通配線４４Ａａ〜４４Ａｅ，４５Ａａ〜４５Ａｅにてそれぞれ当接しており、各々の導通配線では電力供給や特定の情報通信（制御信号や検出信号などの通信）を行えるようになっている。図９に示した通信接点部材４４Ａ（４４Ａａ〜４４Ａｅ）と該ライン部４５Ａ（４５Ａａ〜４５Ａｅ）と同様の構成は、通信接点部材４４Ｂ（４４Ｂａ〜４４Ｂｅ）と該ライン部４５Ｂ（４５Ｂａ〜４５Ｂｅ）においても同様である。

本実施例の構成に拠れば、給電や通信の為に電気的な接点を確保する構成としてカム環４１に専用の溝（半径方向に貫通する開口）を設ける必要が無く、従来の構造通り内部移動を行う変倍レンズ群３，収差補正レンズ群４それぞれに不可欠な構成であるカム溝とカム従動子によるカム機構のみを敷設することにより通信が可能な構成を提供することができる。

図１０に示すとおり、特にズーム比の高いズームレンズにおいては、変倍レンズ群３のカム溝４９と、収差補正レンズ群４のカム溝５０の、それぞれの光軸方向（図中上下方向）における構成範囲が図中の範囲Ｃにおいて重複する構成になるが、本発明の構成により、給電配線や信号配線等が光学系の限られた空間内に張出すことがなく、光学性能にも悪影響を及ぼさない配線構造を実現する事が可能となる。

本実施例に於いても実施例１の図５及び図６を用いて詳述したように、撮影者は配線構造が有害光反射等の光学性能へ影響を及ぼす事無く、焦点調整によって生じる画角変動を補正した映像を撮影することが可能となる効果が得られる。

以下図１１を参照して、本発明の第３の実施例によるカム環内部に駆動装置を有するレンズ装置について、実施例１、及び２と同一の構成に関しては同一の番号を用いて説明する。本実施例のズームレンズ１も、基本的な概略構成は、図７に示した実施例２の構成と同様である。

図１１に、本実施例のズームレンズ１の主要部の拡大図を示す。本実施例の変倍レンズ群３は、第１変倍群保持部５２に保持された第１変倍レンズ群１５と、第２変倍群保持部５３に保持された第２変倍レンズ群１６から構成される。本実施例においては、第１変倍群保持部５２と第２変倍群保持部５３は一体に結合され、駆動機構部５５により一体で光軸方向に駆動される点が、実施例２と異なる。その他の構成については実施例２と同様であるため、詳細な説明は割愛する。

次に第１変倍レンズ群１５及び第２変倍レンズ群１６からなる変倍レンズ群３を一体に駆動する制御方法について、図１２及び図１３を用いて以下に詳述する。

図１２（Ａ）は、ズーム全域における、変倍レンズ群３の駆動軌跡５６と収差補正レンズ群４の駆動軌跡５７、及び、近接撮影を行った際の結像レンズ群７の合焦可能な領域（可動範囲）Gを示す。変倍レンズ群３と収差補正レンズ群４との間隔は、図１２の駆動軌跡５６と駆動軌跡５７に示されるように、ズーム中間域の領域Ｄにて最も接近し（間隔E）、更に望遠側になると間隔が開く構造となっている(間隔F)。従って、領域Ｄにて変倍レンズ群３と収差補正レンズ群４とは構造的に最も近接し、その時に干渉しない構造を取っている為、広角側から領域Ｄを越えて望遠側になると間隔に余裕が生まれることとなる。

また、図１２（Ａ）に示す線５８は、広角端から望遠端までのそれぞれのズーム域において、無限側から至近側まで合焦するために必要な結像レンズ群７に必要な被写体側への繰出し量を示す。図中、繰り出し量Ｉに引かれている２点鎖線は、結像レンズ群７の機械的な被写体側への繰り出し限界を示す。図中に網掛けした領域Ｇは、それぞれのズーム領域において、合焦可能な範囲を示し、線５８からグラフ内の下端までの範囲が領域Ｇであれば、そのズーム域においては、全被写体距離に対して合焦可能ということを示す。従って、図１４（Ａ）より、広角端側においては、結像レンズ群７の可動可能な全範囲を使用しなくても無限遠側から至近側まで合焦することができるが、望遠端側においては、結像レンズ群７の可動可能な全範囲を使用しても、至近側（近接撮影側）において合焦できない領域Ｈが発生することがわかる。

この状況に対して、望遠端側において、駆動機構部５５によって変倍レンズ群３のみ結像面側に駆動して、動作望遠端における変倍レンズ群３と画角補正レンズ群４との間隔Ｆを狭めることで、合焦不能領域Ｈを減ずる事が可能となる。図１２（Ｂ）に、望遠端において、変倍レンズ群３を矢印Ｋで示す結像面側に駆動した時の、近接撮影における結像レンズ群７の合焦のための像面側への駆動量の軌跡５９を示す。変倍レンズ群３と収差補正レンズ群４との間隔が最も近接する領域Ｄよりも望遠側である場合は、変倍レンズ群３と収差補正レンズ群４とが干渉することなく、変倍レンズ群３を結像面側に駆動することが可能であり、変倍レンズ群３の結像面側への駆動によって結像レンズ群７が必要とする合焦の為の駆動量が低減される。すると、図１２（Ａ）で生じていた合焦不能領域Hが低減され、図１２（Ｂ）に示すように全ズーム範囲、全被写体距離範囲が、合焦可能領域Ｇ'とすることができる。

この時の変倍レンズ群３の駆動制御について、図１３を用いて説明する。図１３に示される制御フローは、ズーム操作によるカム環の回転によってズームレンズ群が所望のズーム位置に駆動された直後に実行される。また、ズーム操作がなされると（カム環を駆動する操作がなされると）、強制的にステップＳ２００から処理を再開する。ズームレンズによる至近側の合焦可能域を拡大する補正を開始する。ステップＳ２０１に進み、現在のズーム位置を読み込む。

ステップＳ２０２では、読み込んだ現在のズーム位置が、変倍レンズ群３と収差補正レンズ群４とが最も近接するズーム領域Ｄより望遠側に位置しているかどうかを判断する。望遠側に位置している場合には、図１２（Ｂ）のように至近側の合焦可能範囲を拡大するため、結像レンズ群７の位置に対し駆動機構部５５によって変倍レンズ群３を駆動する処理を実行するため、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０２において望遠側に位置していないと判断した場合にはステップＳ２０７に進み、処理を終了する。この場合には、カム環の移動により駆動したズーム位置が、その変倍レンズ群の位置の状態で、至近側の合焦が可能であるので、駆動機構部５５によって変倍レンズ群３のみを駆動させる必要はない。
ステップＳ２０３では、結像レンズ群７の現在の位置情報を読み込み、引き続き、ステップＳ２０４において、結像レンズ群７の現在の位置に対して、合焦させるために必要な変倍レンズ群３の駆動目標値が算出される。
次にステップＳ２０５において、現在の変倍レンズ群３の位置が移動目標位置であるかどうかが判断され、等しい或いはその差が所定の範囲内である場合は、ステップＳ２０７に進み処理を終了する。ステップＳ２０５での判断で、等しくない或いはその差が所定の範囲より大きい場合は、ステップＳ２０６に進み、駆動機構部５５を駆動して、移動目標位置まで変倍レンズ群３を駆動し、ステップＳ２０３に戻る。

なお、図１３に示した近接撮影時の合焦可能範囲を拡大する制御フローとは独立して焦点調整制御が実行され、図１３に示す処理の前に実施されているカム環を駆動しての変倍中（変倍レンズ群３の駆動中）や、図１３の制御中に、所定の被写体に対する合焦状態を維持するための合焦動作が、自動あるいは手動で行われ得る。そのため、ステップＳ２０６で変倍レンズ群３が駆動されると、自動あるいは手動で、合焦させるために結像レンズ群の位置は変更され、ステップＳ２０４で決定される変倍レンズ群の移動目標位置は、逐次変化する可能性がある。すなわち、図１３の処理によって、ステップ２０３からステップ２０６の処理を繰り返すことにより、収差補正レンズ群４を駆動することなく、駆動機構部５５で変倍レンズ群３のみを駆動させることによって、近接撮影時における合焦域を拡大し、至近側を合焦可能とすることができる。

実施例１及び２においては、移動鏡筒４０に支持される第１変倍レンズ群及び第２変倍レンズ群は、カム部１０のカム構造を介して、駆動機構部によって連動してそれぞれの駆動量で駆動される構成であり、実施例３においては、変倍レンズ群は、一体で駆動される構成を有する構成を例示した。しかし、本発明はこの構成に限定されることなく、移動鏡筒に支持される複数のレンズ群の内、少なくとも１つのレンズ群が駆動装置によって駆動される構成に対しても、本発明が適用でき、本発明の効果を享受することができる。

また、本発明のレンズ装置と該レンズ装置が接続された撮像装置を備えた撮像システムによって、本発明のレンズ装置が有する優れた光学性能を具備した撮像システムを実現することができる。

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。

１ ： ズームレンズ
３ ： 変倍レンズ群
４ ： 収差補正レンズ群
５ ： カム環
９ ： 移動鏡筒
１１ ： 主要筐体
１３ ： 駆動機構部
３１ ： 接点コマ

Claims (9)

1. 複数の直動溝を内面に有する固定鏡筒と、
   前記固定鏡筒の内側に配設され、カム溝及び逃げ溝を有するカム環と、
   側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記カム溝の両方に摺動可能に係合するカム従動子と、
   側面が、前記複数の直動溝のうちの他の一つと前記逃げ溝の両方に摺動可能に係合する、第１の接点を有する摺動接続部と、
   レンズ群を光軸方向へ駆動可能に保持する第１の保持手段と、
   を備え、
   前記複数の直動溝のうちの他の一つにおける、前記摺動接続部の側面と係合しない面に、前記第１の接点と摺動可能に第２の接点が設けられている、
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 複数の直動溝を内面に有する固定鏡筒と、
   前記固定鏡筒の内側に配設され、複数のカム溝を有するカム環と、
   側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記複数のカム溝のうちの一つの両方に摺動可能に係合する、第１の接点を有するカム従動子と、
   レンズ群を光軸方向へ駆動可能に保持する第１の保持手段と、
   を備え、
   前記複数の直動溝のうちの一つにおける、前記カム従動子の側面と係合しない面に、前記第１の接点と摺動可能に第２の接点が設けられている、
   ことを特徴とするレンズ装置。
3. 複数の直動溝を内面に有する固定鏡筒と、
   前記固定鏡筒の内側に配設され、カム溝及び逃げ溝を有するカム環と、
   焦点調整レンズ群と、
   複数の変倍レンズ群と収差補正レンズ群とを含むズームレンズ群と、
   側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記カム溝の両方に摺動可能に係合するカム従動子と、
   側面が、前記複数の直動溝のうちの他の一つと前記逃げ溝の両方に摺動可能に係合する、第１の接点を有する摺動接続部と、
   前記複数の変倍レンズ群を光軸方向に移動可能に保持する第１の保持手段であって、前記複数の変倍レンズ群を光軸方向に駆動する駆動手段を有し、前記カム環の内部で光軸方向に可動に支持される第１の保持手段と、
   前記収差補正レンズ群を光軸方向に駆動可能に保持し、前記カム環の内部で光軸方向に可動に支持される第２の保持手段と、
   を有するレンズ装置であって、
   前記第１の保持手段及び前記第２の保持手段それぞれは、側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記カム溝の両方に摺動可能に係合するカム従動子を備え、前記カム環が光軸周りに回転することにより、前記第１の保持手段及び前記第２の保持手段のそれぞれの光軸方向における位置を決め、
   前記第１の保持手段は、側面が、前記複数の直動溝のうちの他の一つと前記逃げ溝の両方に摺動可能に係合する、第１の接点を有する摺動接続部を備え、
   前記複数の直動溝のうちの他の一つにおける、前記摺動接続部の側面と係合しない面に、前記第１の接点と摺動可能に第２の接点が設けられている、
   前記固定鏡筒からの前記駆動手段への給電は、前記摺動接続部を介して行われる、
   ことを特徴とするレンズ装置。
4. 複数の直動溝を内面に有する固定鏡筒と、
   前記固定鏡筒の内側に配設され、複数のカム溝を有するカム環と、
   焦点調整レンズ群と、
   複数の変倍レンズ群と収差補正レンズ群とを含むズームレンズ群と、
   前記複数の変倍レンズ群を光軸方向に可動に保持する第１の保持手段であって、前記複数の変倍レンズ群を光軸方向に駆動する駆動手段を有する第１の保持手段であって、前記カム環の内部で光軸方向に移動可能に支持される第１の保持手段と、
   前記収差補正レンズ群を光軸方向に駆動可能に保持し、前記カム環の内部で光軸方向に可動に支持される第２の保持手段と、
   を有するレンズ装置であって、
   前記第１の保持手段は、側面が、前記複数の直動溝のうちの一つと前記カム溝のうちの１つの両方に摺動可能に係合し、第１の接点を有するカム従動子を備え、
   前記第１の保持手段及び第２の保持手段は、前記カム環の光軸周りでの回転により、前記第１の保持手段の光軸方向における位置を決め、
   前記複数の直動溝のうちの一つにおける、前記第１の接点を有する前記カム従動子の側面と係合しない面に、前記第１の接点と摺動可能に第２の接点が設けられ、
   前記固定鏡筒から前記駆動手段への給電は、前記第２の接点及び前記第１の接点を介して行われる、
   ことを特徴とするレンズ装置。
5. 前記レンズ群の前記光軸方向への駆動を制御する制御手段を有し、前記制御手段から前記第１の保持手段への制御信号の通信は前記摺動接続部を介して行われる、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のレンズ装置。
6. 前記第１の保持手段は、前記第１の保持手段により保持される前記複数の変倍レンズ群の光軸方向の位置を検出する検出手段を有し、
   前記検出手段から前記制御手段への検出信号の通信は、前記摺動接続部を介して行われる、
   ことを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
7. 前記制御手段は、前記複数の変倍レンズ群の駆動を制御し、前記焦点調整レンズ群の駆動により生じる画角の変動を補正する、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のレンズ装置。
8. 前記制御手段は、前記複数の変倍レンズ群が望遠側に位置したときに、前記複数の変倍レンズ群の駆動を制御し、前記レンズ装置の合焦可能域を至近側に拡大する、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のレンズ装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズ装置と、前記レンズ装置に接続された撮像装置、を有する撮像システム。

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