JP3922274B2 - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関する。

撮像装置などに用いられるレンズユニットでは、レンズなどの光学素子が互いに設計どおりの位置関係になるように支持されることが重要である。従来のレンズユニットは、特にレンズを支持する鏡胴や玉枠などの支持部材の製造誤差により、光学素子の軸が傾く傾き偏芯や、レンズの軸が軸直角方向にずれる平行偏芯などの偏芯またはレンズ間の間隔誤差により、光学素子の位置関係が適切でなくなり鮮明な結像が得られないことがある。特に、対物レンズを固定した前進筒を使用時にのみ所定位置に突出させる沈胴構造や、移動距離が大きい変倍レンズを有する構造においては、偏芯が起きやすい問題があった。

レンズの偏芯およびレンズ間の間隔誤差を排除するために部品を高精度に製作しようとすれば、設計や製造に要する時間が長期化したり、コストアップにつながる。また、例えば、特許文献１に記載されているように、レンズユニットにより所定の画像を結像させて、最も鮮明な結像が得られるように、レンズの固定位置や向きなどを調節する調芯作業が行われるが、このような調芯作業も、レンズユニットのコストアップにつながる。そこで、特許文献２では、レンズの調芯作業が容易にできるようにレンズを弾性体で保持した構造を採用しているが、依然として、レンズの調芯作業は大きなコスト増加要因である。
特開２００３−３０７６６１号公報 特開２００４−１０９７１０号公報

また、そのような調芯は、複数のレンズの偏芯を互いに相殺させることで、レンズユニット全体として、鮮明な結像を得るものであるから、１つの焦点距離で調芯を行っていても、変倍や焦点移動によってレンズ同士の相対偏芯関係が変化すると、鮮明な結象が得られなくなるという問題がある。

そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、鮮明な結像が得られる安価なレンズユニットおよび撮像装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明よるレンズユニットは、第１レンズ群を含む複数のレンズ群で構成され、第１レンズ群を含む複数のレンズ群で構成され、前記第１レンズ群が係合する複数のカム溝を有するカム環からなり、前記第１レンズ群の状態を、光軸方向の位置を変えずに変更可能な状態変更手段と、前記カム環を回転駆動する第１駆動手段と、前記第１駆動手段の駆動量を計測する計測手段とを備え、前記計測手段が計測した前記第１駆動手段の駆動量を基に、前記状態変更手段により前記第１レンズ群の状態を定めるレンズユニットにおいて、前記複数のカム溝は、使用時に前記第１レンズ群を固定位置に光軸方向に突出させるために略同じ形状をしており、端部が光軸に略直角方向に延伸し、前記端部の形状が異なることで前記第１レンズ群を光軸方向に位置を変えずに、光軸に対して傾斜または光軸に垂直な方向へ平行移動させて調芯するものとする。

この構造によれば、部品形状や組立の精度が低くても、状態変更手段により第１レンズ群の状態を変更して、他のレンズ群の偏芯やレンズ群間の誤差などを含めて相殺し、鮮明な結像を得ることができる。このため、設計や製造に要する時間が短く、高性能なレンズユニットを安価に提供できる。

また、この構造によれば、計測手段で計測した第１駆動手段の駆動量を基に、第１レンズ群の状態を、レンズユニット全体として最も鮮明な結像を得ることができる状態に定めることができる。

また、この構造によれば、特に、好ましくないレンズ群の傾き偏芯や平行偏芯を相殺して、鮮明な結像を得られる。

また、この構造によれば、従来のレンズユニットに用いられている第１レンズ群を前進させるためのカム機構により、第１レンズ群の状態を定めることができるので、鮮明な結像を得られるレンズユニットを容易に実現できる。

また、本発明のレンズユニットにおいて、前記状態変更手段は、複数のカム溝を有するカム環からなり、前記第１レンズ群は、前記複数のカム溝に係合し、前記カム環の回転角度で状態が定められてもよい。

この構造によれば、従来のレンズユニットに用いられているカム機構により、第１レンズ群の状態を定めることができるので、鮮明な結像を得られるレンズユニットを容易に実現できる。

また、本発明のレンズユニットにおいて、前記複数のカム溝の形状が異なる部分は、その深さが異なってもよい。

この構造によれば、特に、好ましくないレンズ群の平行偏芯を相殺して、鮮明な結像を得られる。

また、本発明のレンズユニットにおいて、前記第１レンズ群は、非使用時には収納されてもよい。

この構造によれば、いわゆる沈胴構造のための駆動機構を使用して、第１レンズ群の状態を変更して、他のレンズ群の偏芯やレンズ群間の誤差などを含めて相殺し、鮮明な結像を得ることができる。このため、構造が複雑化しないので高コスト化せずにレンズユニットを高性能にできる。

また、本発明のレンズユニットにおいて、少なくとも１つの前記レンズ群を光軸方向に移動させて拡大率を変更可能な変倍手段を有してもよい。

この構造によれば、変倍機能を有する高機能なレンズユニットを、設計や製造に時間をかけて高精度に作り込まなくても、容易に鮮明な結像を得られるようにできる。

また、本発明のレンズユニットにおいて、前記変倍手段が動作した後に、前記状態変更手段が動作してもよい。

この構造によれば、変倍のために移動したレンズ群の位置に応じて第１レンズ群の状態を変更すれば、変倍を行うとレンズ同士の相対偏芯関係が変化する場合も、レンズユニット全体として、変倍のために移動したレンズ群の位置に応じて偏芯やレンズ群間の誤差が最も少なくなるようにして鮮明な結像を得られるようにできる。

また、本発明のレンズユニットにおいて、前記状態変更手段は、起動時に動作してもよい。

この構造によれば、起動時にレンズユニットの偏芯やレンズ群間の誤差を小さくしておくので、使用時に遅滞なく鮮明な結像を得られる。

また、本発明のレンズユニットは、第１レンズ群を含む複数のレンズ群で構成されるレンズユニットであって、前記第１レンズ群の状態を変更可能な状態変更手段を有し、組立後に、最も鮮明な結像が得られる前記第１レンズ群の最適な状態を判定し、使用時には、前記状態変更手段により、前記第１レンズ群を前記最適な状態に定めるものとしてもよい。

この構造によれば、部品形状や組立の精度が低くても、組立後に、状態変更手段により第１レンズ群の状態を変更して、他のレンズ群の偏芯やレンズ群間の誤差などを相殺することができる。このため、設計や製造に要する時間が短くても鮮明な結像を得ることができ、高性能なレンズユニットを安価に提供できる。

また、本発明による撮像装置は、前記レンズユニットのいずれかを有するものとする。

この構造によれば、安価なレンズユニットを偏芯が少ない状態で使用できるので、鮮明な撮像を得られる撮像装置を安価に提供できる。

また、本発明の撮像装置は、組み立て後に最も鮮明な結像が得られる前記カム環の回転位置を記憶するメモリを有し、起動時に前記メモリに記憶した回転位置に前記カム環を位置決めしてもよい。

以上のように、本発明によれば、鮮明な結像が得られる安価なレンズユニットおよび撮像装置を提供できる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の第１実施形態の撮像装置１を示す。撮像装置１は、本体２と、本体２の前面に取り付けたレンズユニット３とからなっている。

レンズユニット３は、外筒となる外側固定筒４と、外側固定筒４の内側に収納され、図示するように前方に突出可能な前進筒５と、前進筒５の内側で回転することで前進筒５を前後に移動させるカム環（状態変更手段）６と、前進筒５およびカム環６を内側から支持する内側固定筒７とからなっている。カム環６は、内側固定筒７に設けたモータ（第１駆動手段）８によって回転させられるようになっており、その回転により前進筒５を前後に移動させるようになっている。レンズユニット３は、前方より順番に、前進筒５の先端には第１レンズ群９が設置され、内側固定筒７に設けた吊り軸１０に摺動可能に係合する２群玉枠１１には第２レンズ群１２が設置され、内側固定筒７に固定した３群玉枠１３には第３レンズ群１４とシャッタと絞りとが一体になった遮光装置１５が設置され、内側固定筒７にさらに設けた吊り軸１６に摺動可能に係合する４群玉枠１７には第４レンズ群１８が設置され、また、さらに内側固定筒７に設けた吊り軸１９に摺動可能に係合する５群玉枠２０には第５レンズ群２１が設置され、内側固定筒７の後端部に第６レンズ群２２が設けられている。そして、設計上は、一点鎖線で示すレンズユニット３の光軸ｘと各レンズ群９，１２，１４，１８，２１，２２の軸とがすべて一致している。

そして、被写体からの入射光は、レンズユニット３を通して、本体２の内部に設けたＣＣＤからなる撮像素子２３に結像して電気信号に変換される。撮像素子２３は基板２４上に設けられ、基板２４および基板２４と連結された基板２５の上には制御手段であるＣＰＵ２６と記憶手段であるメモリ２７とを含む制御回路が設けられている。さらに、本体２の後部には液晶による表示装置２８と表示装置２８を保護する透明部材２９とが設けられている。さらに、本体２には、撮像を確認するファインダ３０と、被写体との距離を測定する測距ユニット３１と、被写体に投光するためのフラッシュ３２とが設けられている。

図２に、前進筒５、カム環６および内側固定筒７の詳細を示す。カム環６の外面には、３本のカム溝３３ａ，３３ｂ（不図示），３３ｃが設けられており、前進筒５の内側に設けた３つのカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを受け入れる。また、内側固定筒７の前端部の外側には３つの突起３５が設けられ、前進筒５の内部に設けた３本の真っ直ぐな直進溝３６にそれぞれ係合する。内側固定筒７の内部に固定したモータ８の出力軸には、ロータリエンコーダ３７が設けられており、モータ８は歯車列３８を介して、カム環６の後端部内側に設けた内歯車部３９に係合している。

図３に、円筒カム６を図２のＡ−Ａ線で切り開いた展開図を示す。各カム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃには、二点鎖線で示すように、それぞれ、前進筒５が外側固定筒４に収納されたときにカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが位置する、収納位置Ｐａ_０，Ｐｂ_０，Ｐｃ_０と、撮像装置１を使用する時に選択可能な４つのカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃの使用位置Ｐａ_１〜Ｐａ_４，Ｐｂ_１〜Ｐｂ_４，Ｐｃ_１〜Ｐｃ_４とがある。各カム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、略同じ形状をしているが、前端部の光軸ｘと略直角になっている溝の形状がわずかに異なっている。停止位置Ｐａ_０，Ｐｂ_０，Ｐｃ_０と使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１とは、それぞれ、円筒カム６の上に光軸ｘから見て１２０°ごとに等間隔に、かつ、光軸ｘ方向に同じ位置に設けられているが、使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２と使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_３，Ｐｃ_３と使用位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４とは、光軸ｘから見て１２０°ごとに均等ではあるが、位置が光軸ｘ方向に異なるように各カム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃが曲線を描いている。

図４は、カム溝３３ａの前端部を拡大したものである。使用位置Ｐａ_２および使用位置Ｐａ_４は、使用位置Ｐａ_１に比べて距離ｄ１だけ前方にあり、使用位置Ｐａ_３は、使用位置Ｐａ_１に比べて距離ｄ２だけ後方にある。拡大しては示さないが、図３において、カム溝３３ｂでは、使用位置Ｐｂ_３および使用位置Ｐｂ_４は、使用位置Ｐｂ_１に比べて距離ｄ１だけ前方にあり、使用位置Ｐｂ_２は、使用位置Ｐｂ_１に比べて距離ｄ２だけ後方にある。同様に、カム溝３３ｃでは、使用位置Ｐｃ_２および使用位置Ｐｃ_３は、使用位置Ｐｃ_１に比べて距離ｄ１だけ前方にあり、使用位置Ｐｂ_４は、使用位置Ｐｃ_１に比べて距離ｄ２だけ後方にある。

これより、以上の構成からなる撮像装置１の動作を説明する。

撮像装置１のレンズユニット３は、非使用時には、前進筒５のカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが、それぞれ、カム環６のカム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃの収納位置Ｐａ_０，Ｐｂ_０，Ｐｃ_０に位置し、前進筒５が外側固定筒４の内側に収納されている。当然、第２レンズ群１２も、不図示の第２の駆動手段により、図１に示すよりも後退して第１レンズ群９と干渉しないようになっている。

撮像装置１は、不図示の電源スイッチをＯＮにすると、モータ８でカム環６を図２の矢印方向に光軸ｘ周りに回転させる。前進筒５は、直進溝３６が内側固定筒７の突起３５に係合しているので前後に移動することはできるが、光軸ｘ周りに回転することができない。このため、前進筒５は、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃがカム環６のカム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃに沿って移動することで光軸ｘ方向前方に押し出される。

図５に、第１レンズ群を有する前進筒５の位置決めの流れを示すブロック図を示して、その制御を説明する。モータ８の回転角度は、ＣＰＵ２６で、ロータリエンコーダ３７のパルスを、ある基準、例えば、不図示のカム環６の回転終端を原点（ゼロ点）として積算される。モータ８の出力軸の回転角度に比例してカム環６の回転角度が決定されるが、カム環６の回転角度によって、カム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃ上の使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１、使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２、使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_１，Ｐｃ_３および使用位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４のいずれにカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを停止させるかが決められ、これにより、前進筒５の位置が定まり、第１レンズ群９の固定状態が決定される。使用位置Ｐａ_１〜Ｐａ_４，Ｐｂ_１〜Ｐｂ_４，Ｐｃ_１〜Ｐｃ_４のいずれかに対応するカム環６の回転角度を生じるモータ８の回転角度は、出荷時に、ロータリエンコーダ３７の出力パルス数としてメモリ２７に記憶されている。撮像装置１を使用するときには、メモリ２７に記憶したパルス数か出力されるまでモータ８を回転してカム環６を所定の角度まで回転することで決定される第１レンズ群９の固定状態が選択して使用される。

その後、不図示の第２の駆動手段により、第２レンズ群１２および第４レンズ群１８が光軸ｘ方向の所定の位置に移動し、不図示の第３駆動手段により、第５レンズ群２１が光軸ｘ方向の所定の位置に移動して、被写体からの入射光を撮像素子２３に結像させて撮影を行うことができるようになる。さらに、モータ８を停止して第１レンズ群９を固定したまま、第２レンズ群１２および第４レンズ群１８を光軸ｘ方向に移動させて変倍を行ったり、第５レンズ群２１を光軸ｘ方向に移動して焦点移動を行って、撮影することが可能である。

撮像装置１の電源スイッチをＯＦＦにすると、電源スイッチをＯＮにしたときとは逆に、第３駆動手段により第５レンズ群２１を光軸ｘ方向の撮像素子２３側に移動させ、第２駆動手段により第２レンズ群１２および第４レンズ群１８を光軸ｘ方向の撮像素子２３側に移動させ、メモリ２７に記憶したロータリエンコーダ３７のパルス数が示す回転角度だけモータ８を逆回転してカム環６を逆回転させ、前進筒５のカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを、それぞれ、収納位置Ｐａ_０，Ｐｂ_０，Ｐｃ_０に戻して、前進筒５を外側固定筒４に収納する。

続いて、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１、使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２、使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_３，Ｐｃ_３および使用位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４の各位置にあるときの第１レンズ群がどのような状態で固定されるかを説明する。先ず、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃがそれぞれ使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１にあるときは、設計上、第１レンズ群９の軸はレンズユニット３の光軸ｘと一致している。次に、図６に、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃがそれぞれ使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２にあるときの前進筒５およびカム環６の光軸ｘおよびカムフォロワ３３ｂを含む平面による断面を示す。設計上、カムフォロワ３４ｂは、使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１、よりも距離ｄ２だけ光軸ｘ方向の後方に位置しており、カムフォロワ３４ａおよびカムフォロワ３４ｃ（不図示）は、距離ｄ１だけ使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１よりも光軸ｘ方向の前方に位置している。これにより、前進筒５は、本体２から見てψｂ方向に軸が傾斜することになる。同様に、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃがそれぞれ使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_３，Ｐｃ_３にあるときは、設計上、前進筒５が図２中のψａ方向に、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃがそれぞれ使用位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４にあるときは、設計上、前進筒５がψｃ方向に傾斜する。

尚、距離ｄ１と距離ｄ２は、約１：２であるが、これは、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃの中心点が光軸ｘ方向前後に動かないようにして、前進筒５を傾けても第１レンズ群９と他のレンズ群１２，１４，１８，２１，２２との距離が変わらないようにするためである。

設計上、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃがそれぞれ使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１にあるときは、第１レンズ群９の軸がレンズユニット３の光軸ｘと一致しているが、実際の撮像装置１は、特に、前進筒５およびカム環６の製造誤差により、第１レンズ群９の軸が傾く傾き偏芯を有することが少なくない。また、他のレンズ群１２，１４，１８，２１，２２も傾き偏芯を有している場合がある。このため、出荷前に、個々の撮像装置１に対して、所定の画像からの光をレンズユニット３に入射させ、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが、それぞれ、使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１、使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２、使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_３，Ｐｃ_３および使用止位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４のいずれの位置にあるときの第１レンズ群の固定状態が、撮像素子２３に最も鮮明な像を結像させられるかを検査して、メモリ２７にその固定状態を得るために必要なモータ８の回転角度を示すロータリエンコーダ３７のパルス数を記憶させる。

こうして、撮像装置１は、最も鮮明な像を結像させるレンズ状態をメモリ２７に記憶した状態で出荷されるので、被写体からの入射光が撮像素子２３に鮮明に結像して撮像が鮮明であるにもかかわらず、通常の寸法精度の部品で構成され、一般的な組立方法で組み立てることができるので安価である。ここで説明した、メモリ２７に記憶させる最も鮮明な像を結像させるレンズ状態の検査は、個々のレンズユニット３に対して行ってもよいが、同じ製造ロットまたは同じ金型から製造された部品で構成されるレンズユニット３などを母集団として、その母集団から抽出した代表サンプルに対してのみ検査を行って、母集団に属するすべてのレンズユニット３のメモリ２７に検査で得られた最適な状態を記憶させてもよい。

また、撮像装置１において、変倍のために第２レンズ群１２および第４レンズ群１８の位置を変えたり、焦点位置を変更するために第５レンズ群２１の位置を変えたりすると、第１レンズ群９の偏芯が撮像素子２３での結像に与える影響が変化する。このため、メモリ２７には、第２レンズ群１２や第４レンズ群１８或いは第５レンズ群２１の位置を特定する情報と、第１レンズ群９の状態を特定するロータリエンコーダ３７の出力パルス数とを記憶させて、撮像素子２３において最も鮮明な結像が得られるように、ズーム位置や焦点位置によって固定状態を変更するようにしてもよい。この場合、撮影可能となるまでの動作は前述と同じであるが、ズーム操作がなされ、第２レンズ群１２および第４レンズ群１８を光軸ｘ方向に移動させて変倍を行った後に、モータ８により第１レンズ群９の状態を、第２レンズ群１２および第４レンズ群１８の位置に応じて、撮像素子２３において最も鮮明な結像が得られるように変更してから、撮像装置２３で画像を撮影するようにする。

さらに、本発明の第２実施形態の撮像装置１について説明するが、その構成は、第１実施形態とほぼ同じであるので、異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、第２実施形態の撮像装置１のレンズユニット３のカム環６は、カム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃの前端部が第１実施形態と異なり、前進筒５のカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが停止する使用位置Ｐａ_１〜Ｐａ_４，Ｐｂ_１〜Ｐｂ_４，Ｐｃ_１〜Ｐｃ_４が光軸ｘ方向に対して垂直に、一直線に並んでいる。しかし、図８の断面図が示すように、カム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃの前端部は、それぞれの使用位置で深さが変化するようになっている。詳しく述べると、使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１におけるカム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃの深さはすべて等しくなっており、カム溝３３ａでは、使用位置Ｐａ_２および使用位置Ｐａ_４での深さが使用位置Ｐａ_１での深さよりも深く、使用位置Ｐａ_３での深さが使用位置Ｐａ_１での深さよりも浅くなっている。同様に、カム溝３３ｂでは、使用位置Ｐｂ_２および使用位置Ｐｂ_３で深く、使用位置Ｐｂ_４で浅くなっており、カム溝３３ｃでは、使用位置Ｐｃ_２で浅く使用位置Ｐｂ_３および使用位置Ｐｂ_４で深くなっている。

以上の構造からなる第２実施形態のレンズユニット３の動作を、さらに、カム環６が図８に示すより僅かに回転し、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２に係合している様子を示す図９を参照して説明する。

図７に示すように、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２に係合した状態では、カム溝３３ｃが浅くカム溝３３ａおよび３３ｂが深いため、カム環６は、カムフォロワ３４ｃの方向（図中のＺｃ方向）に押し上げられて、軸が紙面に垂直なままＺｃ方向に光軸ｘに対して垂直に平行に偏芯している。またさらにカム環６が矢印方向に回転し、カムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_３，Ｐｃ_３に係合した状態では、Ｚａ方向に光軸ｘに対して垂直に平行偏芯させられ、さらにカム環６が回転してカムフォロワ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが使用位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４に係合した状態では、Ｚｂ方向に光軸ｘに対して垂直に平行偏芯させられる。

このように、第２実施形態において、カム環６で支持する第１レンズ群９の軸は、設計上、光軸ｘに一致する固定状態と、それぞれＺａ，Ｚｂ，Ｚｃの３方向に平行偏芯した固定状態との４つの固定状態を有している。そして、出荷前に、いずれの固定状態が撮像素子２３に最も鮮明な像を結像させられるかを検査して、その最適な固定状態になるようなロータリエンコーダ３７の出力パルス数をメモリ２７に記憶させる。

このように、撮像装置１は、最も平行偏芯による結像の乱れが少ない固定状態を選択して使用されるようにプログラムされて出荷されるので、被写体からの入射光が撮像素子２３に鮮明に結像して撮像が鮮明である。

前記第１実施形態および第２実施形態では、それぞれ、傾き偏芯および平行偏芯の異なる４つの固定状態を有しているが、カム環６の移動量を細かく制御すればより多くの固定状態を設定することが可能であり、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせれば、傾き偏芯と平行偏芯の２種類の偏芯に対して同時に最適な固定状態を選択できるようにもできる。

第３の例として、図１０に、第１レンズ群９の光軸ｘに対する傾斜を無段階に設定できるようにした、本発明の第３実施形態のレンズユニット３のカム環６の展開図を示す。さらに、図１１に、カム溝３３ａの前端部を拡大して示して説明を加える。

本実施形態の撮像装置１のレンズユニット３のカム環６は、カム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃの使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１、使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２、使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_３，Ｐｃ_３および使用止位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４は、それぞれ、第１実施形態と同じ光軸方向の位置関係を有している。しかし、図１１に示すように、各カム溝３３ａにおいて、使用位置Ｐａ_１，Ｐａ_２，Ｐａ_３，Ｐａ_４の間隔は第１実施形態よりも長めに設定されており、カムフォロワ３４ａを光軸ｘ方向に連続的に移動させるようになっている。このため、本実施形態のレンズユニット３は、第１レンズ群９光軸に対する傾斜を無段階に設定することが可能である。勿論、このためには、ロータリエンコーダ３７の高分解能や歯車列３８のガタが小さいことなどが要求される。

さらに、図１２に、本発明の第４実施形態の撮像装置１における、レンズユニット３のカム環６の展開図を示す。本実施形態のカム環６のカム溝３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、３本とも同じ形状をしている。それぞれの使用位置Ｐａ_１，Ｐｂ_１，Ｐｃ_１、使用位置Ｐａ_２，Ｐｂ_２，Ｐｃ_２、使用位置Ｐａ_３，Ｐｂ_３，Ｐｃ_３および使用止位置Ｐａ_４，Ｐｂ_４，Ｐｃ_４は、設計上、第１レンズ群９の軸を光軸ｘに一致させるように設けられており、光軸ｘ方向の位置が少しずつ異なっている。これにより、他のレンズ群１２，１４，１８，２１，２２の光軸方向の位置のずれを相殺して、撮像装置２３上に鮮明な像を結像させられる固定状態を選択できる。

また、状態変更可能なレンズ群は、変倍レンズであってもよく、拡大率が最大または最小のときのレンズ位置、或いは、接写時のレンズ位置において、変倍レンズの傾き偏芯や平行偏芯などの状態が異なるように複数の固定状態を設けることで、使用頻度の高い状態やより高い変倍レンズの軸合わせ精度が要求されるときに、変倍レンズの状態を選択して鮮明な結像が得られるようにできる。

本発明の第１実施形態の撮像装置の断面図。 図１の撮像装置の部分分解斜視図。 図２のカム環の展開図。 図３のカム溝の部分拡大図。 図１の撮像装置の第１レンズ群の位置決めの制御を示すブロック図。 図２の前進筒のカム環に対する固定状態を示す断面図。 本発明の第２実施形態のカム環の展開図。 本発明の第２実施形態のレンズユニットの断面図。 図８のレンズユニットの異なる固定状態を示す断面図。 本発明の第３実施形態のカム環の展開図。 図３のカム溝の部分拡大図。 本発明の第４実施形態のカム環の展開図。

符号の説明

１ 撮像装置
３ レンズユニット
５ 前進筒
６ カム環（状態変更手段）
８ モータ（第１駆動手段）
９ 第１レンズ群
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ カム溝
３７ ロータリエンコーダ（計測手段）
ｘ 光軸

Claims (8)

1. 第１レンズ群を含む複数のレンズ群で構成され、
   前記第１レンズ群が係合する複数のカム溝を有するカム環からなり、前記第１レンズ群の状態を、光軸方向の位置を変えずに変更可能な状態変更手段と、前記カム環を回転駆動する第１駆動手段と、前記第１駆動手段の駆動量を計測する計測手段とを備え、
   前記計測手段が計測した前記第１駆動手段の駆動量を基に、前記状態変更手段により前記第１レンズ群の状態を定めるレンズユニットにおいて、
   前記複数のカム溝は、使用時に前記第１レンズ群を固定位置に光軸方向に突出させるために略同じ形状をしており、端部が光軸に略直角方向に延伸し、前記端部の形状が異なることで前記第１レンズ群を光軸方向に位置を変えずに、光軸に対して傾斜または光軸に垂直な方向へ平行移動させて調芯することを特徴とするレンズユニット。
2. 前記複数のカム溝の端部は、その深さが異なることを特長とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記第１レンズ群は、非使用時には収納されることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
4. 少なくとも１つの前記レンズ群を光軸方向に移動させて拡大率を変更可能な変倍手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレンズユニット。
5. 前記変倍手段が動作した後に、前記状態変更手段が動作することを特徴とする請求項４に記載のレンズユニット。
6. 前記状態変更手段は、起動時に動作することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレンズユニット。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のレンズユニットを有する撮像装置。
8. 組み立て後に最も鮮明な結像が得られる前記カム環の回転位置を記憶するメモリを有し、
   起動時に前記メモリに記憶した回転位置に前記カム環を位置決めするように前記第１駆動手段を駆動することを特長とする請求項７に記載の撮像装置。

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