JP2012027056A - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高倍率で小型のレンズ鏡筒および光学機器を提供すること
【解決手段】CMOS602への電気信号の入出力を行うFPC12におけるセンサ鏡筒6からの引き出し位置は、光軸Oaに垂直な平面においてCMOSの一対の対角線によって挟まれる4つの領域の領域1に配置され、光軸方向に移動可能でCMOSに最も近い第5レンズ群L5を保持する5群鏡筒5を光軸方向に移動させる第1アクチュエータと、CMOSを保持するセンサ鏡筒を光軸方向に移動させる第2アクチュエータは、残りの3つの領域のうち少なくとも2つの領域に配置され、5群鏡筒の光軸方向への移動を案内する一対の案内軸とセンサ鏡筒の光軸方向への移動を案内する一対の案内軸は、前記平面において第1アクチュエータと第2アクチュエータと電気配線に重ならないように配置されている。
【選択図】図3
【解決手段】CMOS602への電気信号の入出力を行うFPC12におけるセンサ鏡筒6からの引き出し位置は、光軸Oaに垂直な平面においてCMOSの一対の対角線によって挟まれる4つの領域の領域1に配置され、光軸方向に移動可能でCMOSに最も近い第5レンズ群L5を保持する5群鏡筒5を光軸方向に移動させる第1アクチュエータと、CMOSを保持するセンサ鏡筒を光軸方向に移動させる第2アクチュエータは、残りの3つの領域のうち少なくとも2つの領域に配置され、5群鏡筒の光軸方向への移動を案内する一対の案内軸とセンサ鏡筒の光軸方向への移動を案内する一対の案内軸は、前記平面において第1アクチュエータと第2アクチュエータと電気配線に重ならないように配置されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、レンズ鏡筒および光学機器に関する。
特許文献1は、レンズ保持枠と他の枠の対向面の少なくとも一方に設けられ、光軸に平行な基準案内部と、両枠を基準案内部を介して当接させるべく付勢力を与える付勢部材と、を有する鏡枠移動機構を開示している。これにより、特許文献1は、ズームレンズ鏡筒においてレンズ保持枠に側圧を加え、光軸の変動を防止して像揺れや画面のボケの発生を抑えると共に付勢手段によってカム環の光軸方向の位置決めを行うので鏡枠を小型化することができる。
ズーム倍率を広げるためには1群と撮像素子の間隔を広げることが好ましいが、特許文献1のように撮像素子を固定し、1群を移動させる場合には高倍率で小型のレンズ鏡筒を構成することは困難である。一方、1群を固定して撮像素子を光軸方向に移動する方法も考えられるが、撮像素子を光軸方向に進退可能にさせるための駆動部材、案内部材が必要となるのでレンズ鏡筒が大型になるという課題が発生する。
そこで、高倍率で小型のレンズ鏡筒および光学機器を提供することを例示的な目的とする。
本発明のレンズ鏡筒は、最も被写体側に位置するレンズ群が固定されている撮影光学系と、光学像を光電変換すると共に光軸方向に移動可能に構成された撮像素子と、を有するレンズ鏡筒であって、前記撮影光学系の前記光軸方向に移動可能に構成されたレンズ群のうち前記撮像素子に最も近いレンズ群を保持する第1保持部材と、前記第1保持部材を前記光軸方向に駆動する第1アクチュエータと、前記第1保持部材の前記光軸方向への移動を案内する第1案内軸と、前記第1保持部材の前記第1案内軸の周りの回転を規制する第2案内軸と、前記撮像素子を保持する第2保持部材と、前記第2保持部材を光軸方向に駆動する第2アクチュエータと、前記第2保持部材の前記光軸方向への移動を案内する第3案内軸と、前記第1保持部材の前記第3案内軸の周りの回転を規制する第4案内軸と、前記撮像素子への電気信号の入出力を行う電気配線と、を有し、前記電気配線における前記第2保持部材からの引き出し位置は、前記光軸に垂直な平面において前記撮像素子の対角方向に延びる2本の線により挟まれる4つの領域のうちの一つの領域においてのみ配置され、前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータは、前記一つの領域を除く3つの領域のうち少なくとも2つの領域に配置され、前記第1案内軸、前記第2案内軸、前記第3案内軸、および、前記第4案内軸は、前記光軸に垂直な平面において前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータと前記電気配線に重ならないように配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、高倍率で小型のレンズ鏡筒および光学機器を提供することができる。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図1は、実施例1のデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視用カメラ及びレンズ交換式カメラ(光学機器、撮影装置)に搭載されるレンズ鏡筒の断面図である。レンズ鏡筒には、被写体側から順に、第1レンズ群L1〜第5レンズ群L5を有し、被写体の光学像を形成する撮影光学系が内蔵されている。なお、以下の説明において、被写体側(図の左側)を前側、撮像素子側を後側という場合がある。
第1レンズ群L1は撮影光学系の最も被写体側に位置する。第1レンズ群L1と第4レンズ群L4は光軸方向へ移動せずに固定されている。第2レンズ群L2は光軸方向へ移動可能に構成される。第3レンズ群L3は光軸方向に移動し、かつ光軸Oaと垂直な平面内で移動してぶれ補正動作(画像ぶれ補正動作)を行う。第5レンズ群L5は光軸方向へ移動する。
1は第1レンズ群L1を保持する1群鏡筒であり、後述する前部鏡筒9にビス4本にて固定されている。2は第2レンズ群L2を保持する2群鏡筒である。3は第3レンズ群L3を光軸Oaと垂直な平面内で移動可能とし、防振動作をするシフトユニット(像ぶれ補正装置)である。4は第4レンズ群L4を保持する4群鏡筒である。5は第5レンズ群L5を保持する5群鏡筒(第1保持部材)である。
601は被写体の空間周波数の高域成分を除去する為の光学ローパスフィルタである。602はピント面に配置された光学像を電気信号に光電変換すると共に光軸方向に移動可能に構成されたCMOS(撮像素子)である。6は光学ローパスフィルタ601とCMOS602を保持するセンサ鏡筒(第2保持部材)である。第5レンズ群L5は撮影光学系の光軸方向に移動可能に構成されたレンズ群のうちCMOS602撮像素子に最も近いレンズ群である。
7は光軸方向に移動し、光量を調節する絞りシャッターユニットである。8は適正露出を行うNDユニットであり、光軸方向への動作は行われず固定されている。9は2群鏡筒2、絞りシャッターユニット7、シフトユニット3を光軸方向へ移動可能にする不図示の案内軸を物体側で保持する前部鏡筒である。
10は前部鏡筒に保持された不図示の案内軸を像面側で保持する後部鏡筒であり、前部鏡筒9とは不図示のビス3本にて固定されており、5群鏡筒5、センサ鏡筒6を光軸方向へ移動可能にする不図示の後述する案内軸をも保持している。11は後部鏡筒10に保持された不図示の後述する案内軸を保持する支持鏡筒であり、後部鏡筒10とは不図示のビス4本にて固定されている。
12はセンサ鏡筒6に保持されたCMOS602への電気信号の入出力を行うフレキシブル基板(FPC)(電気配線)である。FPC12はセンサ鏡筒6を不図示の後述する案内軸に沿って光軸方向へ移動可能なように、後部鏡筒10と支持鏡筒11により形成された内壁とセンサ鏡筒6との間に配置されている。
2群鏡筒2、絞りシャッターユニット7、シフトユニット3の3部品は、不図示の駆動手段により光軸方向へ移動可能となっている。この3部品の位置検出には、不図示のフォトインタラプタを用いて行っており、2群鏡筒2、絞りシャッターユニット7、シフトユニット3に形成された不図示の遮光部の光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し、基準位置を設定している。
図2は、1群鏡筒1、2群鏡筒2、シフトユニット3、4群鏡筒4、5群鏡筒5、センサ鏡筒6、絞りシャッターユニット7における、ズーム位置(縦軸)に対する、移動軌跡(横軸)を示したグラフである。絞りシャッターユニット7とシフトユニット3の移動軌跡は光軸方向において重なり、5群鏡筒5とセンサ鏡筒6の移動軌跡は光軸方向において重なる。この構成により、光軸方向へのレンズ鏡筒の光軸方向への外形を小型にすることができる。
図3および図4は、5群鏡筒5とセンサ鏡筒6を光軸方向へ移動させる部品の平面図であり、説明を簡略化するため、関連する部品のみを示している。図3は、光軸方向視においてセンサ鏡筒6側から見た平面図であり、図4は、光軸方向視において5群鏡筒5側から見た平面図である。図3および図4共に、カメラの撮影における正姿勢(通常撮影される姿勢)を示しており、それらの紙面はいずれも光軸に垂直な平面である。
図3において、D1とD2は、CMOS602の対角方向に延びる一対の対角線であり、この2本の対角線により挟まれる4つの領域を領域1、領域2、領域3、領域4と設定している。FPC12におけるセンサ鏡筒6からの引き出し位置は、4つの領域の一つの領域においてのみ(即ち、複数の領域をまたがらずに)配置されており、本実施例ではCMOS602の下にある領域1に配置されている。この構成により、センサ鏡筒6を光軸方向へ移動させる際、FPC12が自身の重量により撓んでセンサ鏡筒6の移動を阻害することを防止することができる。
A1は5群鏡筒5を光軸方向へ駆動する駆動手段(第1アクチュエータ)である。51は5群鏡筒5の光軸方向への移動(直進移動)を案内する案内軸(第1案内軸)である。駆動手段A1の光軸方向への駆動力を5群鏡筒5へ伝達させるため、案内軸51により案内される不図示の5群鏡筒5の案内部は、光軸方向と平行に延びた円筒形状となっている。52は5群鏡筒5の案内軸51の周りの回転を規制して案内軸51と共に5群鏡筒5の光軸方向への直進移動を案内する案内軸(第2案内軸)である。
駆動手段A1は領域3と領域4に配置され、駆動手段A1は光軸を中心として案内軸51が配置された位置より±45°の範囲内に配置されている。この構成により、駆動手段A1の駆動力に対する5群鏡筒5へのコジリ力を低減することができるため、駆動手段A1の駆動力は少ない量で済み、省エネルギー効果が得られる。駆動手段A1と案内軸51との距離は、できる限り近いことが望ましい。
A2はセンサ鏡筒6を光軸方向へ駆動する駆動手段(第2アクチュエータ)である。61はセンサ鏡筒6の光軸方向への移動(直進移動)に案内する案内軸(第3案内軸)である。駆動手段A2の光軸方向への駆動力をセンサ鏡筒6へ伝達させるため、案内軸61により案内される不図示のセンサ鏡筒6の案内部は、光軸方向と平行に延びた円筒形状となっている。62は、センサ鏡筒6の案内軸3の周りの回転を規制する案内軸(第4案内軸)である。
駆動手段A2は領域2に配置されており、駆動手段A2は光軸を中心として案内軸61が配置された位置より±45°の範囲内に配置されている。この構成により、駆動手段A2の駆動力に対するセンサ鏡筒6へのコジリ力を低減することができるため、駆動手段A2の駆動力は少ない量で済み、省エネルギー効果が得られる。駆動手段A2と案内軸61との距離は、できる限り近いことが望ましい。
このように、駆動手段A1とA2は、FPC12の引き出し位置が配置された一つの領域(本実施例では領域1)を除く3つの領域のうち少なくとも2つの領域に配置されている。また、案内軸51、52、61、62は光軸に垂直な平面である図3及び図4に示す紙面において、駆動手段A1とA2とFPC12に重ならないように配置されている。
本実施例では駆動手段A1は2部品となっているが、1部品つまり領域3あるいは領域4に配置されていてもよい。また、駆動手段A1および駆動手段A2としては、ステッピングモータやDCモータ、超音波モータ、ボイスコイルモータなど、光軸方向への駆動力を発生可能なアクチュエータであれば限定されない。また、5群鏡筒5およびセンサ鏡筒6の位置検出は、フォトインタラプタなどの発光受光素子でもよいし、MRセンサなどの磁気素子でもよい。
図5は、撮影装置において、レンズ鏡筒の駆動および、ぶれ補正装置のシステム図である。図5において、CMOS602から読み出された電気信号aはカメラ信号処理回路112により画像信号bとなる。113はレンズ駆動を制御するマイコンである。電源投入時、マイコン113はフォーカスリセット回路103およびズームリセット回路101の出力を監視しながら、フォーカス駆動回路104およびズーム駆動回路102を駆動させている。これによって、各レンズ群を光軸方向に移動させる。
フォーカスリセットとズームリセットには、フォトインタラプタを使用している。フォーカスリセット回路103およびズームリセット回路101からの出力は、それぞれの可動部材が予め設定された所定位置までくると反転する。「所定位置」とは、可動部材に設けられた遮光部材が固定部に設けられたフォトインタラプタの発光部を遮光する、もしくは透過する境界部にきたときの位置である。この一連の動作をズームおよびフォーカスのリセット動作と名づける。
105は絞りシャッターユニット7とNDユニット8を駆動する為の露出制御駆動回路であり、マイコン113に取り込まれた映像信号の明るさ情報bに基づいて絞りの開口径および適正露出の制御が行われる。
110および111は光学装置のピッチ(縦方向の傾き角)およびヨー(横方向の傾き角)角度検出回路であり、角度の検出は例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行われる。両回路110、111からの出力、すなわち、撮影装置の傾き角度の情報はマイコン113に取り込まれる。
106および107はぶれ補正を行なうために第3レンズ群L3を光軸に対して垂直に移動させるための、ピッチ(縦方向)およびヨー(横方向)のコイル駆動回路である。コイル駆動回路106、107は、マグネットを含む磁気回路のギャップにコイルを配置し、いわゆるムービングコイルの構成により第3レンズ群L3をシフトさせる駆動力を発生させている。
108および109は第3レンズ群L3の光軸に対するシフト量を検出するためのピッチ(縦方向)およびヨー(横方向)の位置検出回路であり、位置検出回路108、109からの信号がマイコン113に取り込まれる。
第3レンズ群L3が光軸に対して垂直に移動すると、通過光束が曲げられて、CMOS602上に結像している被写体の像の位置が移動する。このときの像の移動量を実際に撮影装置が傾いたことによって像が移動する方向と逆に同じ大きさだけ移動するようにマイコン113で制御することによって、撮影装置が傾いても(ぶれしても)結像している像が動かない、いわゆるぶれ補正を実現している。
マイコン113内では、ピッチ角度検出回路110およびヨー角度検出回路111により得られた撮影装置の傾き信号とピッチ位置検出回路108およびヨー位置検出回路109から得られた第3レンズ群L3のシフト量信号をそれぞれ差し引く。そして、それぞれの差信号を増幅および適当な位相補償を行なった信号に基づいてピッチコイル駆動回路106およびヨーコイル駆動回路107によりそれぞれ第3レンズ群L3を駆動する。この制御により上記の差信号がより小さくなるように位置決め制御が行なわれ、目標位置に保たれる。
図6は、実施例2のレンズ鏡筒のセンサ鏡筒6側から見た平面図である。FPC12は領域1と領域3のような光軸を挟んで対向する位置に配置されており、駆動手段A1は領域4に配置されており、駆動手段A2は領域2に配置されている。
この構成により、センサ鏡筒6が光軸方向へ移動する際に発生するFPC12のセンサ鏡筒6に対するFPC応力を均一にでき、駆動手段A2の駆動力に対するセンサ鏡筒6へのコジリ力をさらに低減することができる。つまり、駆動手段A2の駆動力は少ない量で済み、さらなる省エネルギー効果が得られる。
本実施例では、FPC12は、領域1と領域3のような光軸を挟んで対向する位置に配置されているが、光軸を挟んだ位置であれば領域2と領域4のように配置されてもよい。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
レンズ鏡筒は光学系器の光学系の用途に適用することができる。
L1 第1レンズ群
L5 第5レンズ群
5 5群鏡筒(第1保持部材)
6 センサ鏡筒(第2保持部材)
51 案内軸(第1案内軸)
52 案内軸(第2案内軸)
61 案内軸(第3案内軸)
62 案内軸(第4案内軸)
602 CMOS(撮像素子)
A1 第1アクチュエータ
A2 第2アクチュエータ
L5 第5レンズ群
5 5群鏡筒(第1保持部材)
6 センサ鏡筒(第2保持部材)
51 案内軸(第1案内軸)
52 案内軸(第2案内軸)
61 案内軸(第3案内軸)
62 案内軸(第4案内軸)
602 CMOS(撮像素子)
A1 第1アクチュエータ
A2 第2アクチュエータ
Claims (6)
- 最も被写体側に位置するレンズ群が固定されている撮影光学系と、光学像を光電変換すると共に光軸方向に移動可能に構成された撮像素子と、を有するレンズ鏡筒であって、
前記撮影光学系の前記光軸方向に移動可能に構成されたレンズ群のうち前記撮像素子に最も近いレンズ群を保持する第1保持部材と、
前記第1保持部材を前記光軸方向に移動させる第1アクチュエータと、
前記第1保持部材の前記光軸方向への移動を案内する第1案内軸と、
前記第1保持部材の前記第1案内軸の周りの回転を規制する第2案内軸と、
前記撮像素子を保持する第2保持部材と、
前記第2保持部材を光軸方向に駆動する第2アクチュエータと、
前記第2保持部材の前記光軸方向への移動を案内する第3案内軸と、
前記第1保持部材の前記第3案内軸の周りの回転を規制する第4案内軸と、
前記撮像素子への電気信号の入出力を行う電気配線と、
を有し、
前記電気配線における前記第2保持部材からの引き出し位置は、光軸に垂直な平面において前記撮像素子の対角方向に延びる2本の線により挟まれる4つの領域のうちの一つの領域においてのみ配置され、
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータは、前記一つの領域を除く3つの領域のうち少なくとも2つの領域に配置され、
前記第1案内軸、前記第2案内軸、前記第3案内軸、および、前記第4案内軸は、前記光軸に垂直な平面において前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータと前記電気配線に重ならないように配置されていることを特徴とするレンズ鏡筒。 - 前記第1保持部材と前記第2保持部材の移動軌跡は前記光軸方向において重なることを特徴とする請求項1に記載のレンズ鏡筒。
- 前記第1アクチュエータは、前記光軸に垂直な平面において前記光軸を中心として前記第1案内軸が配置された位置から±45°の範囲内に配置され、
前記第2アクチュエータは、前記光軸に垂直な平面において前記光軸を中心として前記第3案内軸が配置された位置から±45°の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータは、前記光軸に垂直な平面において前記4つの領域のうちの異なる領域に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ鏡筒。
- 前記電気配線における前記第2保持部材からの引き出し位置は、前記光軸に垂直な平面において前記4つの領域のうちの前記撮像素子の下にある領域に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ鏡筒。
- 請求項1〜5のうちいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。
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- 2010-07-20 JP JP2010162550A patent/JP2012027056A/ja active Pending
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