JP2005208302A - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 焦点調節を行うための手段の設置場所に自由度が高く、また、径方向の大型化を防止できると共に、筒体内の構成も簡単にする。
【解決手段】 筒体２５内のほぼ中央部に、可撓性を有するレンズ２８を固定状態に設け、レンズ２８の両側の空間部を第１、第２の圧力変化室３０，３１とする。圧力制御装置３２のシリンダ３５を、連通管３３，３４を介して圧力変化室３０，３１と連通させ、シリンダ３５内に磁石からなるピストン３６を設け、シリンダ３５の周囲にソレノイド３７を設ける。ソレノイド３７に通電すると、ピストン３５が軸方向に移動し、第１、第２の圧力変化室３０，３１内の圧力が変化し、これに伴いレンズ２８が変形し、焦点距離を調整することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、筒体内にレンズを備えたレンズ鏡筒および当該レンズ鏡筒を備えた撮像装置に関する。

近年のビデオカメラ、テレビカメラ、一眼レフレックスカメラ、シネカメラ、監視カメラ、カメラ付き携帯電話機などにおいては、小型化を目的として、従来のカム環により変倍レンズと焦点調節レンズを連動させるズームレンズに替えて、カム環を廃止し、変倍レンズと焦点調節レンズをそれぞれ独立したモータで所定の関係を保つように駆動する、いわゆる電子カム式のズームレンズが用いられるようになった。特許文献１には、このような方式のズームレンズを用いたビデオカメラに好適なレンズ鏡筒が示されている。このレンズ鏡筒は、変倍レンズと焦点調節レンズを駆動するために円筒形のＰＭ型ステッピングモータが用いられている。

一方、特許文献２には、レンズ構体を有する可動側レンズ鏡筒を固定側レンズ鏡筒に相対的に回動させながら光軸方向に前後移動できるように構成し、可動側レンズ鏡筒の周面部にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に有する界磁マグネットを固設したレンズ鏡筒装置が示されている。
特開平５−２８１４５５号公報 特開昭５９−１５９１１２号公報

図２は、特許文献１に示されたレンズ鏡筒１を示している。このレンズ鏡筒１の場合、ズーム駆動用およびフォーカス駆動用にモータ２，３を用いているが、これらモータ２，３は設置場所に大きな制約があるという欠点があった。
図３は、特許文献２に示されたレンズ鏡筒４を示している。このレンズ鏡筒４の場合、複数のレンズ５ａ，５ｂ，５ｃにより一つのレンズ構体６が構成され、このレンズ構体６を有する可動側レンズ鏡筒７が、固定側レンズ鏡筒８の内部に光軸方向に移動可能に設けられている。そして、固定側レンズ鏡筒８の内周面および可動側レンズ鏡筒７の突起部９の外周部にはそれぞれ螺子部８ａ，９ａが形成され、固定側レンズ鏡筒８の内周部に電機子コイル１０が配設され、可動側レンズ鏡筒７の外周部には界磁用マグネット１１が配設されている。このような構成のレンズ鏡筒４においては、固定側レンズ鏡筒８の内部に、電機子コイル１０を設けると共に、界磁用マグネット１１を設けた可動側レンズ鏡筒７を移動可能に設けた構成としているため、固定側レンズ鏡筒８が径方向に大きくなってしまうと共に、構成が複雑となるという欠点があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、焦点調節を行うための手段の設置場所に自由度が高く、また、径方向の大型化を防止できると共に、筒体内の構成も簡単なレンズ鏡筒および撮像装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載のレンズ鏡筒は、筒体と、可撓性を有する材料にて構成され、前記筒体内に、その外周部を固定した状態で設けられたレンズと、前記筒体内において前記レンズの光軸方向の両側のうち少なくとも一方側に設けられ、流体が封入された圧力変化室と、この圧力変化室内の圧力を制御する圧力制御手段とを備え、前記圧力制御手段により前記圧力変化室内の圧力を変化させることに基づき前記レンズを変形させて焦点距離を調整する構成としたことを特徴とする。

この構成において、焦点調節を行うための手段である圧力制御手段は、圧力変化室の圧力を変化させることができれば良いため、焦点調節を行うためにモータを用いる場合に比べて設置場所の自由度が高くなる。また、筒体内には、可撓性を有するレンズを固定状態に設けることができれば良いため、その筒体の径方向の大型化を防止できると共に、筒体内の構成も簡単にできる。

請求項２記載のレンズ鏡筒は、前記圧力制御手段は、前記圧力変化室内と連通管を通じて連通するように設けられたシリンダと、このシリンダ内において、その略軸方向に移動可能なピストンとを備え、このピストンが移動することで前記圧力変化室内の圧力が変化する構成であることを特徴とする。この構成によれば、ピストンをシリンダ内で移動させることで、連通管を介し圧力変化室内の圧力を変化させ、これに基づきシリンダ内のレンズを変形させて焦点距離を調整できるようになり、焦点調節用の圧力制御手段としては簡単な構成とすることができる。

請求項３記載のレンズ鏡筒は、前記ピストンは磁石を有し、前記シリンダの周囲にソレノイドを設け、このソレノイドが通電することで前記ピストンが移動する構成としたことを特徴とする。この構成によれば、ソレノイドへ通電することで、ピストンを移動させて圧力変化室内の圧力を変化させることができ、焦点距離の調整を容易に行うことができる。

請求項４記載の撮像装置は、上述したレンズ鏡筒と、そのレンズ鏡筒を通過した光を電気信号に変換する画像センサとを備えて構成されている。

本発明のレンズ鏡筒によれば、焦点調整用の圧力制御手段は、圧力変化室の圧力を変化させることができれば良いため、レンズ駆動用にモータを用いる場合に比べて設置場所の自由度が高くなる。また、筒体内には、可撓性を有するレンズを固定状態に設けるのみの構成であるから、その筒体の径方向の大型化を防止できると共に、筒体内の構成も簡単にできる。

以下、本発明の一実施形態について図１を参照して説明する。この図１は、焦点調節機能を備えた撮像装置の断面図である。この図１において、撮像装置２１は、レンズ鏡筒２２と、基板２３の一面に設けられた画像センサ２４とから構成されており、図１の左側に位置する被写体（図示せず）からの光をレンズ鏡筒２２を通して画像センサ２３に入射させ、それを電気信号に変換するようになっている。

レンズ鏡筒２２における筒体２５は図１中左右方向に延びる円筒状をなしていて、この筒体２５の右端部に、これの開口部を閉塞するように基板２３が配置され、この基板２３の左側面に上記画像センサ２４が配置されている。筒体２５内において、画像センサ２４の左側には光学フィルタ２６が配置され、左端部の被写体側には、硬い材料、例えばガラス製の固定レンズ２７が、外周部を筒体２５の内周面に固定した状態で設けられている。また、筒体２５内において左右方向のほぼ中央部には、可撓性を有する材料、例えばソフトコンタクトレンズに使用されているようなプラスチック製のレンズ２８が、その外周部を筒体２５の内周面に固定した状態で設けられている。

そして、筒体２５内において、中央部のレンズ２８の光軸方向の左右両側の空間部には、流体、この場合空気が封入されていて、これら左右の空間部を第１、第２の圧力変化室３０，３１として形成している。筒体２５の外側には、それら第１および第２の圧力変化室３０，３１内の圧力を制御する圧力制御装置３２（圧力制御手段に相当）が配設されている。

この圧力制御装置３２は、それぞれ連通管３３，３４を通じて第１および第２の圧力変化室３０，３１内と連通するように設けられた筒状のシリンダ３５と、このシリンダ３５内に軸方向に移動可能に設けられた永久磁石からなるピストン３６と、シリンダ３５の周囲に設けられたコイルからなるソレノイド３７とから構成されている。上記筒体２５の第１および第２の圧力変化室３０，３１と、シリンダ３５と、これらを連通させる連通管３３，３４は、密閉されている。

ここで、ソレノイド３７の断電状態では、左側の第１の圧力変化室３０内の圧力Ｐ１と右側の第２の圧力変化室３１内の圧力Ｐ２とが釣り合っていて、中央部のレンズ２８は実線で示す形状をしている。この状態で、ソレノイド３７に一方向の電流を流すように通電し、ピストン３６が矢印Ａ１方向へ移動すると（図１の二点鎖線参照）、左側の第１の圧力変化室３０内の圧力Ｐ１が、右側の第２の圧力変化室３１内の圧力Ｐ２よりも大きくなる。すると、中央部のレンズ２８は、図１の二点鎖線で示すように変形し、焦点距離が変化する。このとき、ソレノイド３７に流す電流の大きさを制御することで、ピストン３６の矢印Ａ１方向への移動距離を調節し、第１および第２の圧力変化室３０，３１内の圧力を調節してレンズ２８の変形度合を調節し、これにより焦点距離を調整することができる。

なお、被写体側の固定レンズ２７は、硬いガラス製としているので、第１の圧力変化室３０内の圧力が変化しても容易には変形しない。また、画像センサ２４の第２の圧力変化室３１側には光学フィルタ２６を配置しているので、第２の圧変化室３１内に圧力が変化しても、その圧力変化が画像センサ２４に悪影響を及ぼすことを極力防止することができる。

また、ソレノイド３７に、上記とは反対方向へ電流を流すように通電すると、ピストン３６が矢印Ａ１とは反対の矢印Ａ２方向へ移動し、左側の第１の圧力変化室３０内の圧力Ｐ１が、右側の第２の圧力変化室３１内の圧力Ｐ２よりも小さくなる。すると、中央部のレンズ２８は、上記とは反対方向へ変形し、焦点距離が変化する。このときも、ソレノイド３７に流す電流の大きさを制御することで、ピストン３６の矢印Ａ２方向への移動距離を調節し、第１および第２の圧力変化室３０，３１内の圧力を調節してレンズ２８の変形度合を調節し、これにより焦点距離を調整することができる。

上記した実施形態によれば、圧力調整装置３２におけるソレノイド３７への通電を制御することにより、第１および第２の圧力変化室３０，３１内の圧力Ｐ１，Ｐ２を変化させ、これに基づきレンズ２８の変形度合を調節することによって焦点距離を調整することができる。
この場合、焦点調節を行うための手段である圧力制御装置３２は、第１および第２の圧力変化室３０，３１の圧力を変化させることができれば良いため、それら第１および第２の圧力変化室３０，３１と連通管３３，３４を介して連通させれば良い。このため、その圧力制御装置３２について、焦点調節を行うためにモータを用いる場合に比べて設置場所の自由度が高くなる。また、筒体２５内には、可撓性を有するレンズ２８を固定状態に設けることができれば良いため、その筒体２５の径方向の大型化を防止できると共に、筒体２５内の構成も簡単にできる。

焦点調節用の圧力制御装置３２は、ピストン３６を利用したものであるから、簡単な構成とすることができる。また、圧力制御装置３２におけるピストン３６を磁石により構成し、そのピストン３６が移動するシリンダ３５の周囲にソレノイド３７を設け、このソレノイド３７への通電に基づきピストン３６を移動させて第１および第２の圧力変化室３０，３１内の圧力を変化させる構成としているので、焦点距離の調整を容易に行うことができる。

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
上記した実施形態では、レンズ２８の左右両側の空間部をそれぞれ圧力変化室３０，３１としたが、一方の空間部のみを圧力変化室とし、他方の空間部は大気に開放させておいても良い。

圧力変化室３０，３１内に封入される流体としては、空気以外の気体、或いは水などの液体とすることもできる。

本発明の一実施形態を示す撮像装置の断面図 従来技術を示すレンズ鏡筒の分解斜視図 他の従来技術を示すレンズ鏡筒の断面図

符号の説明

図面中、２１は撮像装置、２２はレンズ鏡筒、２４は画像センサ、２５は筒体、２７は固定レンズ、２８はレンズ、３０，３１は第１，第２の圧力変化室、３２は圧力制御装置（圧力制御手段）、３３，３４は連通管、３５はシリンダ、３６はピストン、３７はソレノイドを示す。

Claims (4)

1. 筒体と、
   可撓性を有する材料にて構成され、前記筒体内に、その外周部を固定した状態で設けられたレンズと、
   前記筒体内において前記レンズの光軸方向の両側のうち少なくとも一方側に設けられ、流体が封入された圧力変化室と、
   この圧力変化室内の圧力を制御する圧力制御手段とを備え、
   前記圧力制御手段により前記圧力変化室内の圧力を変化させることに基づき前記レンズを変形させて焦点距離を調整する構成としたことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記圧力制御手段は、前記圧力変化室内と連通管を通じて連通するように設けられたシリンダと、このシリンダ内において、その略軸方向に移動可能なピストンとを備え、このピストンが移動することで前記圧力変化室内の圧力が変化する構成であることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記ピストンは磁石を有し、前記シリンダの周囲にソレノイドを設け、このソレノイドが通電することで前記ピストンが移動する構成としたことを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズ鏡筒と、
   このレンズ鏡筒を通過した光を電気信号に変換する画像センサとを備えたことを特徴とする撮像装置。
   
   

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