JP2012027056A - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents

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

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。

特許第３３２８０３６号明細書

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。

レンズ鏡筒の断面図である。（実施例１） 図１に示す構成要素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。 図１に示すレンズ鏡筒の部分平面図である。 図１に示すレンズ鏡筒の部分平面図である。 撮影装置において、レンズ鏡筒の駆動および、ぶれ補正装置のブロック図である。 レンズ鏡筒の平面図である。（実施例２）

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

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。