JP2013037085A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】投光用のライトの配置スペースを確保して小型化できること。
【解決手段】ズームレンズ１００は、少なくとも１群と２群の移動するレンズ群を備える。このズームレンズ１００は、各群のレンズを保持するレンズ保持枠をそれぞれ光軸方向に移動させるものであり、移動させるレンズ保持枠との係合部の作動可能範囲がほぼ重なるよう光軸に対し並列に配置される複数のモータ１１１，１１２、リードスクリュー１２１，１２２と、前記複数のうち１群のレンズのレンズ保持枠に設けられ、光軸方向に沿って所定長さを有してリードスクリュー１２１に係合する延出部と、各部を収容する鏡筒１０１の前面に突出して設けられ、移動するレンズ保持枠を収容する筒部１０２と、鏡筒１０１の筒部１０２の周囲に配置される円環状の投光部１０３と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、ズームレンズに関し、特に、小型化できるズームレンズに関する。

ズームレンズは、フォーカス／ズームモーターのリードスクリューとキャリッジによりレンズ群（レンズ枠）を光軸方向に移動させている。レンズ群は複数のレンズ群構成となっている。これらのレンズ枠を光軸方向に移動させてズームおよびフォーカス制御するようになっている。

ズームレンズが組み込まれる撮像装置の一例として監視カメラがある。このような監視カメラには、ＬＥＤ等の投光部が設けられて夜間監視がおこなえるようになっており、投光部およびズームレンズがドーム等のカバーに収容される構成となっている（たとえば、下記特許文献１〜３参照）。

図７−１は、従来のズームレンズの構造を示す平面図である。このズームレンズ１５００は、２群構成（１群フォーカス、２群ズーム）であり、１群（フォーカス）用のモータ１５０１と、２群（ズーム）用のモータ１５０２の配置を互いに逆に向けて配置している。１群用のモータ１５０１は、リードスクリュー１５１１を介して１群レンズ１５２１を光軸方向に移動させ、２群用のモータ１５０２は、リードスクリュー１５１２を介して２群レンズ１５２２を光軸方向に移動させる。なお、１群レンズ１５２１と、２群レンズ１５２２は、それぞれレンズ枠（図示略）に保持され、このレンズ枠がリードスクリュー１５１１，１５１２に連結されている。図中Ａは、ズームレンズ１５００に対する入射光線を示す角度範囲である。

図７−２は、従来のズームレンズの各群の作動可能範囲を示す平面図である。１群レンズ１５２１の作動可能範囲Ｗ１と、２群レンズ１５２２の作動可能範囲Ｗ２を示した。図示のように、１群レンズ１５２１の作動可能範囲Ｗ１と、２群レンズ１５２２の作動可能範囲Ｗ２は、一部が重なるが、それぞれ異なる範囲で１群レンズ１５２１と２群レンズ１５２２を作動させるために、図７−１に示したように、１群用のモータ１５０１と、２群用のモータ１５０２を互い違いに配置している。

特開２００１−１４５００４号公報 特開２００４−１５９２５３号公報 特開２００５−１３６８００号公報

しかしながら、上述した従来の構成では、ＬＥＤライト等の配置スペースを確保しにくく、ズームレンズ全体が大型化した。図８は、従来のズームレンズに投光部を設けた状態を示す平面図である。図７−１に示す構成のズームレンズ１５００の前面にＬＥＤライト１５３０を配置しようとすると、図８に示すように、入射光線が遮られてしまう。ＬＥＤライト１５３０は、円環状に形成されているが、ズームレンズ１５００程度の外径とすると、上述した入射光線の角度範囲Ａが狭くなってしまい、入射光線を遮るという問題が生じる。この入射光線の角度範囲Ａは、ズームレンズ１５００を広角端にしたときに最も角度が広くなる。

このため、図９−１に示す、ＬＥＤライトを設けた従来のズームレンズの正面図、および図９−２の平面図に示すように、設計時には、ズームレンズ１５００が広角端のときに最大となる角度範囲Ａの入射光線を遮らないようにＬＥＤライト１５３０の配置を考慮する。具体的には、ＬＥＤライト１５３０をズームレンズ１５００の前面から内側に入り込む位置に配置しなければならない。この場合、円環状のＬＥＤライト１５３０は、ズームレンズ１５００の外径より大きな内径となる。ＬＥＤライト１５３０が設けられる位置には、ズームレンズ１５００の一方のモータ１５０２が位置しており、ＬＥＤライト１５３０の内径は、モータ１５０２の位置より外部に位置させるために、大きくなった。これにより、ＬＥＤライト１５３０を備えたズームレンズ１５００全体が大型化してしまう。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、投光用のライトの配置スペースを確保して小型化できるズームレンズを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係るズームレンズは、少なくとも１群と２群の移動するレンズ群を備えたズームレンズにおいて、前記各群のレンズを保持するレンズ保持枠をそれぞれ光軸方向に移動させるものであり、移動させる前記レンズ保持枠との係合部の作動可能範囲がほぼ重なるよう光軸に対し並列に配置される複数の駆動手段と、前記複数のうち１群のレンズの前記レンズ保持枠に設けられ、光軸方向に沿って所定長さを有して前記駆動手段に係合する延出部と、各部を収容する鏡筒の前面に突出して設けられ、移動する前記レンズ保持枠を収容する筒部と、前記鏡筒の前記筒部の周囲に配置される円環状の投光部と、を備えたことを特徴とする。

また、前記延出部は、前記複数のうち被写体側に配置される１群のレンズの前記レンズ保持枠に設けられ、該レンズ保持枠が前記駆動手段と係合する位置よりも前記１群のレンズを被写体側に配置させるように光軸方向に沿って所定長さを有していることを特徴とする。

また、前記駆動手段は、モータと、当該モータに連結され前記レンズ保持枠に係合するリードスクリューと、を含み、前記モータは、前記光軸に対し同一方向に向けて配置されたことを特徴とする。

また、前記駆動手段は、前記光軸方向において、前記モータが前記リードスクリューの結像面側に配置されたことを特徴とする。

また、前記延出部は、前記レンズの径方向において、前記駆動手段が前記鏡筒に固設される位置と前記１群のレンズが配置される位置との間に配設されることを特徴とする。

また、前記鏡筒は、前記筒部の外周面に、前記レンズの径方向において前記駆動手段が固設される部分よりも光軸側へ段状に変化する段部を有し、前記投光部は、前記段部に配置され、前記１群のレンズは、前記筒部の内周部において、光軸に沿って移動可能に配設されることを特徴とする。

また、前記鏡筒は、円環状の前記投光部の形状内に収まるように角部を落とした形状であり、当該角部を落とした箇所に前記駆動手段が配置されたことを特徴とする。

また、前記駆動手段は、前記リードスクリューと並行に配置された並行板部と、該並行板部の両端にて前記並行板部に垂直に配置された垂直板部とを有する支持板を備えており、前記鏡筒は、前記角部を落とした箇所が前記光軸直交方向に対して傾斜した傾斜面で形成され、該傾斜面に前記支持板の前記並行板部が配置されていることを特徴とする。

また、前記投光部は、前記各群のレンズが広角端に位置するときに、前記筒部からの入射光線の角度範囲を遮らない位置に配置されたことを特徴とする。

上記構成によれば、駆動手段はレンズ保持枠との係合部を光軸方向に移動させる作動可能範囲がほぼ重なるよう光軸に対し並列に配置されているため、光軸方向の奥行きを小型化できる。また、１群のレンズの移動範囲は、延出部の長さ分だけ物体側に位置するため、１群のレンズと２群のレンズの干渉を防止できる。さらに、鏡筒の筒部の径は、１群のレンズ保持枠を収容する程度で良いため、小径にでき、筒部の周囲に投光部を配置するスペースを確保することができ、前面からみた幅および高さの小型化を図ることができる。

本発明に係るズームレンズによれば、投光用のライトの配置スペースを確保して小型化できるという効果を奏する。

この発明に係る実施の形態のズームレンズを示す斜視図である。 この発明に係るズームレンズの各群の作動可能範囲を示す平面図である。 この発明に係るズームレンズの内部構造を示す側断面図である。 １群レンズの駆動手段を示す斜視図である。 ズームレンズにＬＥＤライトを取り付けた状態を示す平面図である。 この発明に係る他の実施の形態のズームレンズを示す正面図である。 従来のズームレンズの構造を示す平面図である。 従来のズームレンズの各群の作動可能範囲を示す平面図である。 従来のズームレンズに投光部を設けた状態を示す平面図である。 ＬＥＤライトを設けた従来のズームレンズの正面図である。 ＬＥＤライトを設けた従来のズームレンズの平面図である。

（実施の形態１）
以下に添付図面を参照して、この発明に係るズームレンズの好適な実施の形態を説明する。このズームレンズは、たとえば監視カメラ等に設けることができる。

（ズームレンズの構成）
図１は、この発明に係る実施の形態のズームレンズを示す斜視図である。このズームレンズ１００は、四角形状の鏡筒１０１の前面（物体側）に小径な筒部１０２が設けられ、この筒部１０２の周囲に円環状の投光部（ＬＥＤライト）１０３が設けられている。ＬＥＤライト１０３の外径は、鏡筒１０１の径（縦、横の幅）程度とされている。また、鏡筒１０１から突出する筒部１０２の突出量程度の奥行きを有している。

ＬＥＤライト１０３は、前面に複数のＬＥＤ１０３ａが所定間隔毎に設けられており、夜間等の点灯制御時には、ズームレンズ１００前面を照射し、ズームレンズ１００による撮像時の明るさを確保する。撮像時の光線が入射する筒部１０２に対し、周囲に円環状にＬＥＤライト１０３を設けることにより、撮像する対象を均一に照射し、良好に撮像できる。

後述するが、ズームレンズ１００内部には、１群レンズおよび２群レンズが設けられている。１群レンズは、１群用のモータ１１１およびリードスクリュー１２１を介して光軸方向（図中Ｘ軸）に移動する。同様に、２群レンズは、２群用のモータ１１２およびリードスクリュー１２２を介して光軸方向（図中Ｘ軸）に移動する。このズームレンズ１００は、１群レンズがフォーカス用であり、２群レンズがズーム用である。

そして、１群用のモータ１１１と２群用のモータ１１２は、いずれも同じ向きで配置されている。図１に示す例では、これら１群用のモータ１１１と２群用のモータ１１２は、光軸方向において、背面（結像面側）に設けられており、その手前にリードスクリュー１２１，１２２がいずれも前方を向いて設けられている。

（ズームレンズの作動可能範囲）
図２は、この発明に係るズームレンズの各群の作動可能範囲を示す平面図である。ＬＥＤライト１０３部分は取り外した状態である。１群レンズの作動可能範囲Ｗ１と、２群レンズの作動可能範囲Ｗ２を示した。この作動可能範囲Ｗ１，Ｗ２は、いずれもリードスクリュー１２１，１２２部分での作動可能範囲である。

図示のように、１群レンズの作動可能範囲Ｗ１と、２群レンズの作動可能範囲Ｗ２は重なり、ほぼ同一範囲である（詳細は図３を用いて説明する）。これにより、鏡筒１０１の奥行きは、１個のモータ１１１とリードスクリュー１２１を合わせた長さ分で済み、小型化することができる。また、１群用のモータ１１１と、２群用のモータ１１２がいずれも背面（像側）に位置しているため、鏡筒１０１の前面（対物側）にモータが位置せず、鏡筒１０１の前面側にモータが位置することによる不要な突起をなくすことができる。

図３は、この発明に係るズームレンズの内部構造を示す側断面図である。（ａ），（ｂ）を用いて、１群レンズ２０１と、２群レンズ２０２の作動可能範囲を説明する。（ａ）は、広角端における位置、（ｂ）は、望遠端における位置である。

１群レンズ２０１および２群レンズ２０２は、それぞれ複数枚のレンズで構成されており、１群レンズ２０１は、レンズ保持枠２１１に保持されている。このレンズ保持枠２１１は、複数のスライド軸２２１と、リードスクリュー１２１によって光軸方向にスライド自在に保持されている。そして、リードスクリュー１２１端部に設けられた１群用のモータ１１１によって光軸方向に移動する。１群レンズの作動可能範囲は図中Ｗ１である。

また、２群レンズ２０２は、レンズ保持枠２１２に保持されている。このレンズ保持枠２１２についても、同様に、複数のスライド軸２２２と、リードスクリュー１２２によって光軸方向にスライド自在に保持されている。そして、リードスクリュー１２２端部に設けられた２群用のモータ１１２によって光軸方向に移動する。２群レンズの作動可能範囲は図中Ｗ２である。

このように、１群レンズ２０１の駆動手段である１群用のモータ１１１と、リードスクリュー１２１と、２群レンズ２０２の駆動手段である２群用のモータ１１２と、リードスクリュー１２２の作動可能範囲は重なり（厳密にはＷ１内にＷ２が含まれる）、光軸方向に対しこれら２つの駆動手段は並列に配置されている。

図４は、１群レンズの駆動手段を示す斜視図である。１群レンズ２０１のレンズ保持枠２１１は、両側に一対の延出板２４１が光軸方向に沿って所定長さ設けられている。延出板２４１は、鏡筒１０１の筒部１０２の内周面に摺接する。そして、この延出板２４１は、前端に１群レンズ２０１を保持し、後端には係合ブロック２５１，２６１がそれぞれ設けられ、一対のスライド軸２２１にそれぞれ係合保持される。

係合ブロック２６１は、スライド軸２２１に保持されるとともに、リードスクリュー１２１に係合（螺合）するネジ部（不図示）を備えた係合部２７１を備えている。リードスクリュー１２１は、支持板２８１によって回転自在に支持されている。支持板２８１は、リードスクリュー１２１と並行な並行板２８１ａと、並行板２８１ａの両端に垂直（光軸に対し直交する方向）に折曲して設けられ、リードスクリュー１２１を軸支する一対の垂直板２８１ｂとを有する。結像面側の垂直板２８１ｂには１群用のモータ１１１が固定され、この１群用のモータ１１１の回転軸はリードスクリュー１２１に連結される。

これにより、１群用のモータ１１１の回転駆動により、リードスクリュー１２１が回転し、リードスクリュー１２１に係合している１群のレンズ保持枠２１１が光軸方向にスライド可能である。このように、延出板２４１は、光軸方向に沿って所定長さを有し、レンズ保持枠２１１が駆動手段（リードスクリュー１２１）と係合する位置よりも１群レンズ２０１を被写体側に配置させる。また、延出板２４１は、レンズの径方向において、駆動手段であるモータ１１１、リードスクリュー１２１が鏡筒１０１に固設される位置と、１群レンズ２０１が配置される位置との間に配設されている。

なお、図示は省略するが、２群レンズ２０２の駆動手段についても、１群レンズ２０１（図４）同様の構成とされ、光軸方向に移動自在である。ここで、１群レンズ２０１の駆動手段には、光軸方向に所定の長さを有する延出板２４１が設けられているが、２群レンズ２０２の駆動手段には、この延出板２４１に相当するものを設けない。これにより、１群レンズ２０１と、２群レンズ２０２のリードスクリュー１２１，１２２の長さ相当の作動可能範囲は、図２に示すように重なっているが、１群レンズ２０１は、延出板２４１の光軸方向の長さ分だけ鏡筒１０１の前方（物体側）の位置の移動範囲で移動することになり、１群レンズ２０１の繰り出し量を稼ぐことができ、また、２群レンズ２０２との干渉を避けることができる。

（ＬＥＤライトの配置構成）
図５は、ズームレンズにＬＥＤライトを取り付けた状態を示す平面図である。上述した鏡筒１０１の前方の筒部１０２に円環状のＬＥＤライト１０３が取り付けられる。ＬＥＤライト１０３は、前方（物体側）に向けて円周状に複数のＬＥＤ１０３ａが設けられている。

図５に示すように、上記構成のズームレンズ１００では、鏡筒１０１の外周面にレンズの径方向において、駆動手段であるモータ１１１，１１２等が固設される部分よりも小径に形成され、段部として形成された筒部１０２の部分にＬＥＤライト１０３が取り付けられる。これにより、ＬＥＤライト１０３を鏡筒１０１の外径程度にでき、鏡筒１０１よりも突出することがなく、小型化を達成できる。また、１群レンズ２０１は、筒部１０２の内周部に、光軸に沿って移動可能に配設される。このように、筒部１０２は、内部に１群レンズ２０１が移動するスペースを設けるだけで良いため、小径に形成でき、その分、ＬＥＤライト１０３を設けるスペースを確保できるようになる。

また、ＬＥＤ１０３ａの位置について、ズームレンズ１００が広角端のとき（図３（ａ））、入射光線の入射角が図中Ａで示す角度範囲となり、最も広くなる。設計時には、広角端のときに鏡筒１０１、およびＬＥＤライト１０３により、入射光線が遮られないようにＬＥＤライト１０３の位置を決定する。図５に示す状態で、ズームレンズ１００が広角端のとき、ＬＥＤ１０３ａの位置は１群レンズ２０１よりも像側に位置しており、角度範囲Ａ全ての入射光線が１群レンズ２０１に入射できる。

上記実施の形態では、望遠端のとき（図３（ｂ））、ＬＥＤ１０３ａの位置が１群レンズ２０１よりも物体側に位置する状態となる。しかし、この望遠端では入射光線の入射角が狭いため、ＬＥＤライト１０３によって入射光線が遮られることはない。

（ズームレンズの他の構成例）
図６は、この発明に係る他の実施の形態のズームレンズを示す正面図である。図６に示すズームレンズ１００は、鏡筒１０１の形状を多角形にしたものである。組み込まれるカメラ側のサイズに応じてズームレンズ１００の鏡筒１０１の外形寸法（円環状の直径）が規定され、これにあわせて鏡筒１０１内に収容されるレンズの径が決まる。このように、限られたスペースに鏡筒１００およびレンズを収容するためには、鏡筒１０１の不要な突起を省き、たとえば、図６に示すように駆動手段（モータ１１１，１１２およびリードスクリュー１２１，１２２）を固設したときの鏡筒１０１の外周形状を略円環状（図６では正確には８角形）に形成する。

角部を落とした部分のうち２つの角部分には、モータ１１１，１１２およびリードスクリュー１２１，１２２が設けられる。図６に示すように、角部を落とした斜めの辺（傾斜面）１０１ａの部分に、駆動手段である支持板２８１の並行板２８１ａを配置する。図６に示すように、鏡筒１０１は多角形にするに限らず、円形状に形成することもできる。

このような、ズームレンズ１００は、不要な４隅の突出部分をなくすことができ、カメラの小型化を図ることができる。また、監視カメラに組み込まれる際に、前面に設けられる半球状のドームに対し、角部分が接触することがなく、ドーム内に効率よく収めることができるようになる。

上述した実施の形態では、レンズ群を２群構成とし、各群の駆動手段を光軸方向に対し並列に配置する構成としたが、３群以上の複数群の構成においても、同様に各群の駆動手段を光軸方向に対し並列に配置する構成にできる。この場合、たとえば１群のレンズ枠には上述した光軸方向の前面（物体側）に延出板を延ばして形成し、３群のレンズ枠には光軸方向の背面（像側）に延出板を延ばして形成すれば、それぞれのレンズ枠の移動位置を確保することができる。

以上説明した実施の形態によれば、駆動手段のリードスクリューは、レンズ保持枠を光軸方向に移動させる作動可能範囲がほぼ重なるよう光軸に対し並列に配置されているため、光軸方向の奥行きを小型化できるようになる。また、モータを像側に配置することにより、物体側にモータを配置せず物体側ではモータのスペースを必要とせず、効率的にスペースを利用できる。

また、レンズ保持枠に延出部を設けることにより、１群のレンズの移動範囲は、延出部の長さ分だけ物体側に位置するため、１群のレンズと２群のレンズの干渉を防止できる。さらに、鏡筒の筒部は、１群のレンズ保持枠を収容する程度の径とすれば良いため、小径にでき、筒部の周囲に投光部を配置するスペースを確保することができ、前面からみた幅および高さの小型化を図ることができる。

以上のように、本発明に係るズームレンズは、小型化されたズームレンズに適し、特に、監視カメラ等の投光部を有するズームレンズに適している。

１００ ズームレンズ
１０１ 鏡筒
１０２ 筒部
１０３ 投光部（ＬＥＤライト）
１１１，１１２ モータ
１２１，１２２ リードスクリュー
２０１ １群レンズ
２０２ ２群レンズ
２１１，２１２ レンズ保持枠
２２１，２２２ スライド軸
２４１ 延出板
２５１，２６１ 係合ブロック
２７１ 係合部

Claims (9)

1. 少なくとも１群と２群の移動するレンズ群を備えたズームレンズにおいて、
   前記各群のレンズを保持するレンズ保持枠をそれぞれ光軸方向に移動させるものであり、移動させる前記レンズ保持枠との係合部の作動可能範囲がほぼ重なるよう光軸に対し並列に配置される複数の駆動手段と、
   前記複数のうち１群のレンズの前記レンズ保持枠に設けられ、光軸方向に沿って所定長さを有して前記駆動手段に係合する延出部と、
   各部を収容する鏡筒の前面に突出して設けられ、移動する前記レンズ保持枠を収容する筒部と、
   前記鏡筒の前記筒部の周囲に配置される円環状の投光部と、
   を備えたことを特徴とするズームレンズ。
2. 前記延出部は、前記複数のうち被写体側に配置される１群のレンズの前記レンズ保持枠に設けられ、該レンズ保持枠が前記駆動手段と係合する位置よりも前記１群のレンズを被写体側に配置させるように光軸方向に沿って所定長さを有していることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記駆動手段は、
   モータと、当該モータに連結され前記レンズ保持枠に係合するリードスクリューと、を含み、
   前記モータは、前記光軸に対し同一方向に向けて配置されたことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
4. 前記駆動手段は、前記光軸方向において、前記モータが前記リードスクリューの結像面側に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
5. 前記延出部は、前記レンズの径方向において、前記駆動手段が前記鏡筒に固設される位置と前記１群のレンズが配置される位置との間に配設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のズームレンズ。
6. 前記鏡筒は、前記筒部の外周面に、前記レンズの径方向において前記駆動手段が固設される部分よりも光軸側へ段状に変化する段部を有し、
   前記投光部は、前記段部に配置され、
   前記１群のレンズは、前記筒部の内周部において、光軸に沿って移動可能に配設されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のズームレンズ。
7. 前記鏡筒は、円環状の前記投光部の形状内に収まるように角部を落とした形状であり、当該角部を落とした箇所に前記駆動手段が配置されたことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
8. 前記駆動手段は、前記リードスクリューと並行に配置された並行板部と、該並行板部の両端にて前記並行板部に垂直に配置された垂直板部とを有する支持板を備えており、
   前記鏡筒は、前記角部を落とした箇所が前記光軸直交方向に対して傾斜した傾斜面で形成され、該傾斜面に前記支持板の前記並行板部が配置されていることを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
9. 前記投光部は、前記各群のレンズが広角端に位置するときに、前記筒部からの入射光線の角度範囲を遮らない位置に配置されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のズームレンズ。

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