JP2005249996A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置において、撮影倍率が調整可能に構成されたものがある。
このような撮像装置は、光軸方向に移動不能に設けられた1枚以上の固定レンズと、前記光軸方向に移動可能に設けられた2枚以上の移動レンズとを有する光学系と、前記光学系によって導かれた被写体像が結像される撮像素子とを備えている。
そして、前記移動レンズのうちの少なくとも1枚は該移動レンズを光軸方向に移動させることにより前記光学系の焦点距離が変化されるズームレンズとして構成され、前記移動レンズのうちの他の少なくとも1枚は前記光軸方向に移動させることにより前記光学系の焦点調節がなされるフォーカスレンズとして構成されている。
このような撮像装置では、組み立て調整時に、撮像素子における被写体像の結像状態が最良となるように固定レンズおよび移動レンズの調心を行い、ズームレンズがテレ端とワイド端との間を移動した状態で撮像素子に結像される被写体像に片ボケ(結像された像の中心部分の焦点が合致しているが周辺部分の焦点が合致していない状態)が生じないようにしている。
そして、近年、光学系の高変倍率化および小型化、撮像素子の高画素化が進むに伴い、固定レンズおよび移動レンズの偏心誤差の許容値が小さいものとなってきているため、各固定レンズおよび各移動レンズの調心をより高精度に調整することが求められている。
このため、レンズ鏡筒に組み込まれた固定レンズおよび移動レンズの調心を高精度に行う技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
Such an imaging device includes an optical system having one or more fixed lenses provided immovably in the optical axis direction, and two or more movable lenses provided movable in the optical axis direction, And an imaging device on which a subject image guided by the optical system is formed.
At least one of the moving lenses is configured as a zoom lens in which the focal length of the optical system is changed by moving the moving lens in the optical axis direction, and at least one other of the moving lenses. The sheet is configured as a focus lens that adjusts the focus of the optical system by moving in the optical axis direction.
In such an imaging device, during assembly adjustment, the fixed lens and the moving lens are aligned so that the imaging state of the subject image on the imaging device is optimal, and the zoom lens moves between the tele end and the wide end. In this state, the subject image that is imaged on the image sensor is prevented from being subject to one-sided blurring (a state in which the focal point of the center part of the imaged image matches the focal point of the peripheral part). .
In recent years, as the variable magnification and miniaturization of the optical system and the increase in the number of pixels of the image sensor have progressed, the tolerance of the eccentric error of the fixed lens and the moving lens has become smaller. In addition, it is required to adjust the alignment of each moving lens with higher accuracy.
For this reason, a technique has been proposed in which the fixed lens and the moving lens incorporated in the lens barrel are aligned with high accuracy (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、撮像装置の組み立て調整時に固定レンズおよび移動レンズの調心を高精度に行ったとしても、次に示すような原因により固定レンズおよび移動レンズにおける非共軸な位置ずれを抑制することには限界があった。
(1)固定レンズおよび移動レンズが組み込まれたレンズ鏡筒を撮像装置内に組み付ける際に生じる応力によって固定レンズと移動レンズとの間における相対的な光軸のずれや光軸の傾きが変動してしまうこと。
(2)撮像装置を実際に使用する際には、移動レンズが光軸方向に移動するため、固定レンズと移動レンズとの間における相対的な光軸のずれや光軸の傾きが変動すること。
このような固定レンズおよび移動レンズにおける相対的な光軸のずれや光軸の傾きのずれは、光学系の高変倍率化および小型化、撮像素子の高画素化(高画質化)に伴ってより顕著に発生してしまう不都合があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、光学系における非共軸な位置ずれを効果的に抑制することにより光学系の高変倍率化および小型化、撮像素子の高画素化を実現する上で有利な撮像装置を提供することにある。
However, even if the fixed lens and the moving lens are aligned with high accuracy during the assembly adjustment of the imaging device, it is necessary to suppress non-coaxial misalignment in the fixed lens and the moving lens due to the following reasons. There was a limit.
(1) Relative optical axis deviation and optical axis inclination between the fixed lens and the moving lens fluctuate due to stress generated when the lens barrel incorporating the fixed lens and the moving lens is assembled in the imaging apparatus. End up.
(2) When the imaging apparatus is actually used, the moving lens moves in the optical axis direction, so that the relative optical axis shift and the optical axis inclination between the fixed lens and the moving lens vary. .
Such a relative optical axis shift or optical axis tilt shift in the fixed lens and the moving lens is accompanied by an increase in the magnification and size of the optical system and an increase in the number of pixels (higher image quality) of the image sensor. There was an inconvenience that occurred more remarkably.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to increase the magnification and size of the optical system and to reduce the size of the image sensor by effectively suppressing non-coaxial displacement in the optical system. An object of the present invention is to provide an imaging device advantageous in realizing a high pixel count.
上述の目的を達成するため、本発明の撮像装置は、被被写体像を撮像素子に導く光学系を備え、前記光学系は、該光学系の光軸方向の位置が定められた固定レンズと、光軸方向に移動させることにより光学系の焦点距離が変化されるズームレンズと、光軸方向に移動させることにより光学系の焦点調節がなされるフォーカスレンズとを備える撮像装置であって、前記固定レンズを前記光軸と直交する方向に動かし、あるいは、前記固定レンズの光軸を傾ける方向に該固定レンズを動かす固定レンズ移動手段と、前記ズームレンズの前記光軸方向の位置および前記フォーカスレンズの前記光軸方向の位置に対応して前記撮像素子における結像状態が最良となる前記固定レンズの前記直交する方向に沿った適正位置あるいは前記結像状態が最良となる前記固定レンズの光軸の適正傾きを生成する適正値生成手段と、前記固定レンズ移動手段を制御して前記固定レンズを前記適正位置に移動させあるいは前記適正傾きに傾動させる制御手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, an imaging apparatus of the present invention includes an optical system that guides a subject image to an imaging device, and the optical system includes a fixed lens in which a position in the optical axis direction of the optical system is determined; An imaging apparatus comprising: a zoom lens that changes a focal length of an optical system by moving in an optical axis direction; and a focus lens that adjusts a focal point of the optical system by moving in an optical axis direction. A fixed lens moving means for moving the lens in a direction perpendicular to the optical axis or moving the fixed lens in a direction in which the optical axis of the fixed lens is tilted; a position of the zoom lens in the optical axis direction; and a position of the focus lens Corresponding to the position in the optical axis direction, the image forming state in the image sensor is the best. The appropriate position of the fixed lens along the orthogonal direction or the image forming state is the best. Appropriate value generating means for generating an appropriate inclination of the optical axis of the fixed lens, and control means for controlling the fixed lens moving means to move the fixed lens to the appropriate position or to tilt to the appropriate inclination. It is characterized by that.
そのため、本発明によれば、移動レンズの光軸方向の位置に対応して撮像素子における結像状態が最良となるように固定レンズが光学系の光軸と直交する方向に沿って動かされ、あるいは、固定レンズの光軸が傾けられる。
そのため、前記光軸のずれや光軸の傾きの変動の影響を最小限に抑え、片ボケなどを抑制して撮像素子における結像状態を最良なものとすることができ、光学系における非共軸な位置ずれを効果的に抑制し、光学系の高変倍率化および小型化、撮像素子の高画素化を実現する上で有利となる。
Therefore, according to the present invention, the fixed lens is moved along the direction orthogonal to the optical axis of the optical system so that the imaging state in the image sensor is the best corresponding to the position of the moving lens in the optical axis direction, Alternatively, the optical axis of the fixed lens is tilted.
Therefore, it is possible to minimize the influence of the deviation of the optical axis and the fluctuation of the inclination of the optical axis, to suppress the one-sided blur and the like so that the imaging state in the image pickup device is the best, and the non-common in the optical system. This is advantageous in effectively suppressing axial misalignment, realizing a high zoom ratio and size reduction of the optical system, and an increase in the number of pixels of the image sensor.
光学系の高変倍率化および小型化、撮像素子の高画素化を実現するという目的を、移動レンズの光軸方向の位置に対応して撮像素子における結像状態が最良となるように固定レンズが光学系の光軸と直交する方向に沿って動かされ、あるいは、固定レンズの光軸が傾けられることによって実現した。 Aiming at achieving high zoom ratio and miniaturization of the optical system, and high pixel count of the image sensor, a fixed lens so that the imaging state in the image sensor is the best corresponding to the position of the moving lens in the optical axis direction Is moved along the direction orthogonal to the optical axis of the optical system, or the optical axis of the fixed lens is tilted.
次に本発明の実施例1について図面を参照して説明する。
図1は実施例1の撮像装置を前方から見た斜視図、図2は実施例1の撮像装置を後方から見た斜視図、図3は撮像装置の構成を示すブロック図、図4は撮像装置の主要部分の構成を示す構成図、図5はズーム位置データDfと、フォーカス位置データDzと、第1、第2固定レンズ20、24の光軸の傾き量D1、D2との関係を示す線図、図6は撮像装置100の動作フローチャートである。
Next, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a perspective view of the image pickup apparatus according to the first embodiment as viewed from the front, FIG. 2 is a perspective view of the image pickup apparatus according to the first embodiment as viewed from the rear, FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the image pickup apparatus, and FIG. FIG. 5 shows the relationship between the zoom position data Df, the focus position data Dz, and the tilt amounts D1 and D2 of the optical axes of the first and second fixed
図1、図2に示すように、撮像装置100はデジタルスチルカメラであって、外装を構成する矩形板状のケース102を有している。なお、本明細書において左右は、撮像装置100を前方から見た状態でいうものとし、また、光学系の光軸方向で被写体側を前方といい、撮像素子側を後方という。
図1に示すように、ケース102の前面の右寄り箇所にレンズ窓104が設けられ、レンズ窓104に臨むようにレンズ鏡筒10が設けられている。
レンズ窓104の上方箇所には、撮影補助光を出射するフラッシュ106が設けられている。
ケース12の上面の左寄り箇所には、シャッターボタン108などが設けられている。
ケース12の後面には静止画および動画などの画像や文字や記号などが表示されるディスプレイ110(液晶表示器)、ズーム操作を含む各種操作を行なうための十字スイッチ112および複数の操作ボタン114などが設けられている。
ケース12の左側面には、静止画あるいは動画などの画像などを記録するためのメモリカード116(記憶媒体)を装脱可能に収容するメモリ収容部118が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIG. 1, a
A
A
The rear surface of the
The left side surface of the
図3に示すように、レンズ鏡筒10は、被写体像を導く光学系14と、光学系14の光軸上に設けられ撮像面を有する撮像素子18とを備え、光学系14で捉えた被写体像が撮像素子18の撮像面1802に結像されるように構成されている。
撮像面1802に結像された像は撮像信号として画像処理部120に出力され、画像処理部120ではこの撮像信号に基づいて静止画あるいは動画の画像データが生成され、メモリカード116に記録される。また、前記画像データは表示処理部122によりディスプレイ110に表示される。
さらに、撮像装置100は、シャッタボタン116、十字スイッチ112、操作ボタン114の操作に応じて、画像処理部120、表示処理部122を制御するCPUなどを含む制御部124を備えている。
この制御部124は、後述する制御回路126、メモリ128(図4)などを含んでいる。
As shown in FIG. 3, the
An image formed on the
Furthermore, the
The
次に、レンズ鏡筒10の構成について説明する。
図4に示すように、レンズ鏡筒10は、鏡筒本体16(図3参照)を有し、この鏡筒本体16に光学系14が収容されている。
ここで、光学系14の光軸A方向で被写体側を前方とし、光軸A方向で撮像素子18側を後方とすると、撮像素子18はその撮像面1802を前方に臨ませるとともに、光学系14の光軸Aが撮像面1802と直交しかつ該撮像面1802の中心を通るように鏡筒本体16の後部に取着されている。
光学系14は、光軸A方向の位置が定められた第1、第2固定レンズ20、24と、光軸A方向に移動可能に設けられた第1、第2移動レンズ22、26とを有している。さらに詳しく説明すると、光学系14は、光学的には4群からなるインナーフォーカスレンズとして構成され、光学系14を構成する4群は、前方から後方に向かってこの順番で配設された第1固定レンズ20、第1移動レンズ22、第2固定レンズ24、第2移動レンズ26によって構成されている。
第1移動レンズ22は該第1移動レンズ22を光軸A方向に移動させることにより光学系14の焦点距離が変化されるズームレンズとして構成され、第2移動レンズ26は光軸A方向に移動させることにより光学系14の焦点調節がなされるフォーカスレンズとして構成されている。すなわち、第1移動レンズ22の変位によって焦点距離を可変し、この焦点距離の変化によって生じた合焦位置のずれを第2移動レンズ24の変位によって修正し適切に合焦させるように構成されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 4, the
Here, assuming that the subject side is the front in the optical axis A direction of the
The
The first moving
次に本実施例に関わる撮像装置100の主要な部分について説明する。
まず、第1固定レンズ20、第1固定レンズ移動手段28の構成について説明する。
第1固定レンズ20は、環板状に形成された第1固定レンズ枠2002に保持されている。
第1固定レンズ枠2002は径方向外方に延出された可撓性を有するヒンジ部2004を介して鏡筒本体16に連結され、第1固定レンズ20は、ヒンジ部2004によってその光軸が傾く方向に傾動可能に支持されている。
第1固定レンズ移動手段28は第1固定レンズ20の光軸の傾きを変化させるものである。第1固定レンズ移動手段28は、第1固定レンズ枠2002の周方向に間隔をおいた2箇所からそれぞれ径方向外方に延出された突片2006と、各突片2006に設けられた雌ねじ2008と、光学系14の光軸A方向に延在し雌ねじ2008に螺合される雄ねじ部材2010と、鏡筒本体16で支持され雄ねじ部材2010を回転するモータ2012(例えばステッピングモータなど)と、各モータ2012を駆動する駆動回路2014とを有している。
したがって、各モータ2012により雄ねじ部材2010がそれぞれ回転されることで各突片2006が光学系14の光軸A方向に動かされ、これにより第1固定レンズ枠2002および第1固定レンズ20がヒンジ部2004を支点として光軸A方向に傾動され、第1固定レンズ20はその光軸が傾く方向に動かされる(揺動されるあるいは傾動される)。
Next, main parts of the
First, the configuration of the first fixed
The first fixed
The first fixed
The first fixed lens moving means 28 changes the inclination of the optical axis of the first fixed
Accordingly, the
次に、第1移動レンズ22について説明する。
第1移動レンズ22は、環板状に形成された第1移動レンズ枠2202に保持されている。
第1移動レンズ枠2202の外周部には周方向に間隔をおいて第1軸受部2204と第2軸受部2206が設けられている。
第1軸受部2204、第2軸受部2206には、光軸Aと平行に延在する第1、第2ガイド軸2208、2210がそれぞれ挿通されており、第1、第2ガイド軸2208、2210は、例えば均一外径の円柱状に形成され、それらの延在方向の両端が鏡筒本体16に取付けられている。
したがって、第1移動レンズ22は、これら第1、第2ガイド軸2208、2210、第1、第2軸受部2204、2208によって光学系14の光軸A回りに回転不能で、かつ、光学系14の光軸A方向に沿って往復直線移動可能に案内されている。
第1移動レンズ22は、図示されない第1移動レンズ移動手段によって光学系14の光軸A方向に移動される。前記第1移動レンズ移動手段としては従来公知の様々な構成が採用可能であり、例えば、前記第1移動レンズ移動手段は、第1移動レンズ枠2202に連結された雌ねじ部材と、光学系14の光軸A方向に延在され前記雌ねじ部材に螺合される雄ねじ部材と、鏡筒本体16で支持され該雄ねじ部材を回転するモータ(例えばステッピングモータなど)と、該モータを駆動する駆動回路とで構成されている。
したがって、前記モータにより前記雄ねじ部材が回転されることで雌ねじ部材が光軸A方向に動かされ、これにより第1移動レンズ枠2202が光軸A方向に動かされ、第1移動レンズ22が光軸A方向に移動される。
Next, the first moving
The first moving
A
First and
Therefore, the first moving
The first moving
Accordingly, when the male screw member is rotated by the motor, the female screw member is moved in the optical axis A direction, whereby the first moving
次に第2固定レンズ24、第2固定レンズ移動手段30の構成について説明する。
第2固定レンズ24は、環板状に形成された第2固定レンズ枠2402に保持されている。
第2固定レンズ枠2402は径方向外方に延出された可撓性を有するヒンジ部2404を介して鏡筒本体16に連結され、第2固定レンズ24は、ヒンジ部2404によってその光軸が傾く方向に傾動可能に支持されている。
第2固定レンズ移動手段30は第2固定レンズ24の光軸の傾きを変化させるものである。第2固定レンズ移動手段30は、第2固定レンズ枠2402の周方向に間隔をおいた2箇所からそれぞれ径方向外方に延出された突片2406と、各突片2406に設けられた雌ねじ2408と、光学系14の光軸A方向に延在し雌ねじ2408に螺合される雄ねじ部材2410と、鏡筒本体16で支持され雄ねじ部材2410を回転するモータ2412(例えばステッピングモータなど)と、各モータ2412を駆動する駆動回路2414とを有している。
したがって、各モータ2412により雄ねじ部材2410がそれぞれ回転されることで各突片2406が光学系14の光軸A方向に動かされ、これにより第2固定レンズ枠2402および第2固定レンズ24がヒンジ部2404を支点として光軸A方向に傾動され、第2固定レンズ24はその光軸が傾く方向に動かされる(揺動されるあるいは傾動される)。
Next, the configuration of the second fixed
The second
The second
The second fixed lens moving means 30 changes the inclination of the optical axis of the second fixed
Therefore, the
次に、第2移動レンズ26について説明する。
第2移動レンズ26は、環板状に形成された第2移動レンズ枠2602に保持されている。
第2移動レンズ枠2602の外周部には周方向に間隔をおいて第2軸受部2604と第2軸受部2606が設けられている。
第1軸受部2604、第2軸受部2606には、光軸Aと平行に延在する第1、第2ガイド軸2608、2610がそれぞれ挿通されており、第1、第2ガイド軸2608、2610は、例えば均一外径の円柱状に形成され、それらの延在方向の両端が鏡筒本体16に取付けられている。
したがって、第2移動レンズ26は、これら第1、第2ガイド軸2608、2610、第1、第2軸受部2604、2608によって光学系14の光軸A回りに回転不能で、かつ、光学系14の光軸A方向に沿って往復直線移動可能に案内されている。
第2移動レンズ26は、図示されない第2移動レンズ移動手段によって光学系14の光軸A方向に移動される。前記第2移動レンズ移動手段としては従来公知の様々な構成が採用可能であり、例えば、前記第2移動レンズ移動手段は、第2移動レンズ枠2602に連結された雌ねじ部材と、光学系14の光軸A方向に延在され前記雌ねじ部材に螺合される雄ねじ部材と、鏡筒本体16で支持され該雄ねじ部材を回転するモータ(例えばステッピングモータなど)と、該モータを駆動する駆動回路とで構成されている。
したがって、前記モータにより前記雄ねじ部材が回転されることで雌ねじ部材が光軸A方向に動かされ、これにより第2移動レンズ枠2602が光軸A方向に動かされ、第2移動レンズ26が光軸A方向に移動される。
Next, the second moving
The second moving
A
First and
Accordingly, the second moving
The second moving
Accordingly, when the male screw member is rotated by the motor, the female screw member is moved in the optical axis A direction, whereby the second moving
次に、第1、第2固定レンズ移動手段28、30、第1、第2移動レンズ移動手段を制御する制御系の構成について説明する。
図4に示すように、制御回路126は、第1固定レンズ移動手段28の駆動回路2014を制御することによって第1固定レンズ20の光軸を傾けるように構成されている。具体的には、制御回路126は、第1固定レンズ20の光軸をメモリ128から読み出した適正傾きD1にさせるために必要な第1固定レンズ20の光軸の傾き量K1を生成し、この傾き量K1に基づいて各モータ2012の回転量を制御することで第1固定レンズ20の光軸を傾けるように構成されている。なお、適正傾きD1については後述する。
制御回路126は、各モータ2012の回転量に基づいて第1固定レンズ20の傾きを検出(監視)しており、傾き量K1の生成は、現時点での第1固定レンズ20の傾きと適正傾きD1との間の差分に基づいてなされる。
Next, the configuration of the control system for controlling the first and second fixed lens moving means 28 and 30 and the first and second moving lens moving means will be described.
As shown in FIG. 4, the
The
また、制御回路126は、第2固定レンズ移動手段30の駆動回路2014を制御することによって第2固定レンズ24の光軸を傾けるように構成されている。具体的には、制御回路126は、第2固定レンズ24の光軸をメモリ128から読み出した適正傾きD2にさせるために必要な第2固定レンズ24の光軸の傾き量K2を生成し、この傾き量K2に基づいて各モータ2412の回転量を制御することで第2固定レンズ24の光軸を傾けるように構成されている。なお、適正傾きD2については後述する。
制御回路126は、各モータ2412の回転量に基づいて第2固定レンズ24の傾きを検出(監視)しており、傾き量K2の生成は、現時点での第2固定レンズ24の傾きと適正傾きD2との間の差分に基づいてなされる。
The
The
また、制御回路126は、前記第1移動レンズ移動手段の駆動回路を制御することによって第1移動レンズ22を光軸A方向に移動させるように構成されている。具体的には、制御回路126は、十字スイッチ112や操作スイッチ114によるズーム操作に伴って生成されるズーム用データに基づいて前記モータの回転量を制御することで第1移動レンズ22の光軸方向の位置を調整するように構成されている。また、制御回路126は、前記モータの回転量に基づいて第1移動レンズ22の光軸A方向の位置データ、すなわちズーム位置を検出するように構成されている。
また、制御回路126は、前記第2移動レンズ移動手段の駆動回路を制御することによって第2移動レンズ26を光軸A方向に移動させるように構成されている。具体的には、制御回路126は、オートフォーカス動作に伴って生成されるフォーカス用データに基づいて前記モータの回転量を制御することで第2移動レンズ26の光軸方向の位置を調整するように構成されている。また、制御回路126は、前記モータの回転量に基づいて第2移動レンズ26の光軸A方向の位置データ、すなわちフォーカス位置を検出するように構成されている。
The
The
次に、メモリ128について詳細に説明する。
メモリ128は、第1移動レンズ22のズーム位置を示すズーム位置データDzと、第2移動レンズ26のフォーカス位置を示すフォーカス位置データDzとに対応して、第1固定レンズ20の光軸の適正傾きD1を格納している。適正傾きD1とは、撮像素子18における結像状態が最良となる第1固定レンズ20の傾きである。
図5は、これらズーム位置データDfと、フォーカス位置データDzと、傾き量D1との関係を示す線図である。すなわち、このような線図で示される各データがマップとしてメモリ128に格納されており、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとが特定されることにより第1固定レンズ20の適正傾きD1が特定され読み出されることになる。言い換えると、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとが特定されることにより、第1固定レンズ20の適正傾きD1が生成される。
Next, the
The
FIG. 5 is a diagram showing the relationship among the zoom position data Df, the focus position data Dz, and the tilt amount D1. That is, each data shown in such a diagram is stored in the
また、メモリ128は、第1移動レンズ22のズーム位置を示すズーム位置データDzと、第2移動レンズ26のフォーカス位置を示すフォーカス位置データDzとに対応して、第2固定レンズ24の光軸の適正傾きD2を格納している。適正傾きD2とは、撮像素子18における結像状態が最良となる第2固定レンズ24の傾きである。
したがって、この場合にも、図5に示す線図で示されるように各データがメモリ128に格納されており、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとが特定されることにより、第2固定レンズ24の適正傾きD2が生成される。
このような第1、第2固定レンズ20、24の適正傾きD1、D2は、後述するように、撮像装置100にレンズ鏡筒10が組み込まれた状態で生成され、メモリ128に格納されている。
Further, the
Accordingly, in this case as well, each data is stored in the
The appropriate inclinations D1 and D2 of the first and second
次に、適正傾きD1、D2を生成する手順について説明する。
まず、制御回路126は、前記第1移動レンズ移動手段を制御することによって、第1移動レンズ22のズーム位置をテレ端乃至ワイド端の間の複数の位置でそれぞれ位置決めするとともに、前記第2移動レンズ移動手段を制御することによって、第2移動レンズ26のフォーカス位置を所定の物体距離に合焦するように位置決めする。
そして、各ズーム位置およびフォーカス位置において、第1、第2固定レンズ移動手段28、30を制御して第1、第2固定レンズ22、26を傾けることにより撮像素子18における結像状態が最良となる適正傾きD1、D2を求め、これら適正傾きD1、D2をメモリ128に格納する。
撮像素子18における結像状態が最良であることを評価する手段としては撮像装置100に接続されたコンピュータを用いることができ、撮像素子18から得られる画像データを前記コンピュータによって評価すればよい。
前記評価は、従来公知の様々な方法によって行うことができ、例えば、前記画像データに基づいて算出された収差、PSF(point spread function)、MTF(Modulation Transfer Function)によって行うことができる。
なお、本実施例においては、制御回路126およびメモリ128によって、特許請求の範囲の適正値生成手段が構成され、制御回路126および駆動回路2014、2414によって特許請求の範囲の制御手段が構成されている。
Next, a procedure for generating appropriate inclinations D1 and D2 will be described.
First, the
At each zoom position and focus position, the first and second fixed lens moving means 28 and 30 are controlled to tilt the first and second
As a means for evaluating that the imaging state in the
The evaluation can be performed by various conventionally known methods. For example, the evaluation can be performed by aberration, PSF (point spread function), or MTF (Modulation Transfer Function) calculated based on the image data.
In this embodiment, the
次に撮像装置100の撮影時の動作について図6のフローチャートを参照して説明する。
撮像装置100のズーム操作用の十字スイッチ112、あるいは、操作スイッチ114が操作されると、制御回路126によって第1移動レンズ22が光軸方向に移動されズーム動作が行われる(ステップS10)。次いで第2移動レンズ26が光軸方向に移動されオートフォーカス動作が行われる(ステップS12)。
制御回路126は、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとに基づいてメモリ128から第1、第2固定レンズ20、24の適正傾きD1、D2を読み出す(ステップS14)。
次いで、制御回路126は、適正傾きD1、D2に基づいて駆動回路2014、2414を制御することにより第1、第2固定レンズ20、24の光軸が適正傾きD1、D2となるように傾ける(ステップS16)。この結果、撮像素子18の撮像面1802に結像される被写体像の結像状態が最良となる。
この状態でシャッターボタン108が操作されることにより撮像素子18に結像された像は撮像されて撮像信号として画像処理部120に出力され画像データが生成され、メモリカード116に記録される(ステップS18)。
Next, an operation at the time of photographing of the
When the
The
Next, the
When the
以上説明したように本実施例によれば、第1、第2移動レンズ22、26の光軸方向の位置に対応して撮像素子18における結像状態が最良となるように第1、第2固定レンズ20、24の光軸がそれぞれ傾けられる。
すなわち、第1、第2移動レンズ20、24が光軸A方向に移動することで発生する、第1、第2固定レンズ20、24と第1、第2移動レンズ22、26との間における相対的な光軸のずれや光軸の傾きの変動が考慮された状態で第1、第2固定レンズ20、24の光軸がそれぞれ傾けられる。
また、レンズ鏡筒10を撮像装置100内に組み付ける際に生じる応力によって発生する、第1、第2固定レンズ20、24と第1、第2移動レンズ22、26との間における相対的な光軸のずれや光軸の傾きが考慮された状態で第1、第2固定レンズ20、24の光軸がそれぞれ傾けられる。
したがって、前記光軸のずれや光軸の傾きの変動の影響を最小限に抑え、片ボケなどを抑制して撮像素子18における結像状態を最良なものとすることができる。
そのため、光学系14における非共軸な位置ずれを効果的に抑制し、光学系14の高変倍率化および小型化、撮像素子18の高画素化を実現する上で有利となる。
なお、本実施例では、適正傾きD1、D2をマップとしてメモリ128に格納したが、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzに応じて適正傾きD1、D2を算出する関数を生成してメモリ128に格納し、該関数を用いてズーム位置データDfとフォーカス位置データDzに応じて適正傾きD1、D2を生成するようにしてもよい。
As described above, according to the present embodiment, the first and second image formation states in the
That is, between the first and second
Further, the relative light between the first and second
Accordingly, it is possible to minimize the influence of the deviation of the optical axis and the fluctuation of the inclination of the optical axis, to suppress the one-sided blur and the like, and to optimize the imaging state in the
Therefore, it is advantageous for effectively suppressing non-coaxial positional deviation in the
In this embodiment, the proper inclinations D1 and D2 are stored in the
次に実施例2について説明する。
実施例2が実施例1と異なるのは、第1、第2固定レンズ移動手段28、30が第1、第2固定レンズ20、24を光軸Aと直交する方向に沿って動かすように構成されている点である。以下では実施例1と同様の構成については説明を省略し、実施例1と異なる構成について説明する。
図7は実施例2における第1固定レンズ20周辺の構成を示す斜視図である。
図7に示すように、第1固定レンズ20は、矩形板状に形成された固定レンズ枠2014に保持されている。
固定レンズ枠2014はガイド機構2016によって光軸Aと直交する面において互いに直交するX方向およびY方向に移動可能に支持されている。
ガイド機構2016は、1つの枠体2018と2つのガイド柱2020とから構成されている。枠体2018は、矩形枠状に形成されその内側の案内溝2018Aで固定レンズ枠2014をX方向に移動可能に支持している。2つのガイド柱2020は鏡筒本体16で支持され、2つのガイド柱2020は枠体2018をX方向の両側から挟み、その内側の案内溝2020Aで枠体2018をY方向に移動可能に支持している。
第1固定レンズ移動手段28は、第1固定レンズ20をX方向に移動させるX方向駆動手段28Aと、第1固定レンズ20をY方向に移動させるY方向駆動手段28Bとで構成されている。
Next, Example 2 will be described.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the first and second fixed
FIG. 7 is a perspective view illustrating a configuration around the first fixed
As shown in FIG. 7, the first fixed
The fixed
The
The first fixed
X方向駆動手段28Aは、固定レンズ枠2014に設けられ枠体2018の案内溝2018Aを通って枠体2018の外側に突出する突片2022と、X方向に延在し突片2022の雌ねじに螺合される雄ねじ部材2026と、雄ねじ部材2026の一端に配設され枠体2018で支持されて雄ねじ部材2026を回転する第1モータ2028と、雄ねじ部材2026の他端を支持する軸受け部2029と、第1モータ2028を駆動する駆動回路とで構成されている。
Y方向駆動手段28Bは、枠体2018に設けられ2つのガイド柱2020のうちの一方のガイド柱2020の案内溝2020Aを通ってガイド柱2020の外側に突出する突片2030と、Y方向に延在し突片2030の雌ねじに螺合される雄ねじ部材2034と、雄ねじ部材2034の一端に配設され前記一方のガイド柱2020で支持されて雄ねじ部材2034を回転する第2モータ2036と、雄ねじ部材2034の他端を支持する軸受け部2037と、第2モータ2036を駆動する駆動回路とで構成されている。
したがって、第1モータ2028により雄ねじ部材2026が回転されることで突片2022がX方向に移動されこれにより固定レンズ枠2014および第1固定レンズ20がX方向に移動され、第2モータ2036により雄ねじ部材2034が回転されることで突片2030がY方向に移動されこれにより固定レンズ枠2014および第1固定レンズ20がY方向に移動される。
また、第2固定レンズ移動手段30は上述した第1固定レンズ移動手段28と同様に構成されているため説明を省略する。
The X-direction drive means 28A includes a protruding
The Y-direction drive means 28B includes a
Accordingly, when the
The second fixed
第1、第2固定レンズ移動手段28、30を制御する制御系の構成について図4、図7を参照して説明する。
制御回路126は、第1固定レンズ移動手段28の駆動回路2014を制御することによって第1固定レンズ20を光軸Aと直交する方向に沿って移動させるように構成されている。具体的には、制御回路126は、第1固定レンズ20の光軸をメモリ128から読み出した適正位置D3にさせるために必要な第1固定レンズ20の移動量K3を生成し、この移動量K3に基づいて第1、第2モータ2028、2036の回転量を制御することで第1固定レンズ20を光軸Aと直交する方向に沿って動かすように構成されている。なお、適正位置D3については後述する。
制御回路126は、第1、第2モータ2028、2036の回転量に基づいて第1固定レンズ20の光軸Aと直交する方向に沿った位置を検出(監視)しており、移動量K3の生成は、現時点での第1固定レンズ20の位置と適正位置D3との間の差分に基づいてなされる。
The configuration of the control system for controlling the first and second fixed lens moving means 28 and 30 will be described with reference to FIGS.
The
The
また、第2固定レンズ24を移動させる第2固定レンズ移動手段30も制御回路126により第1固定レンズ20の場合と同様に制御される。すなわち、図面では省略されているが、制御回路126は、第2固定レンズ移動手段30の駆動回路2414を制御することによって第2固定レンズ24を光軸Aと直交する方向に沿って移動させるように構成されている。具体的には、制御回路126は、第2固定レンズ24の光軸をメモリ128から読み出した適正位置D4にさせるために必要な第2固定レンズ24の移動量K4を生成し、この移動量K4に基づいて第1、第2モータ2028、2036の回転量を制御することで第2固定レンズ24を光軸Aと直交する方向に沿って動かすように構成されている。なお、適正位置D4については後述する。制御回路126は、第1、第2モータ2028、2036の回転量に基づいて第2固定レンズ24の光軸Aと直交する方向に沿った位置を検出(監視)しており、移動量K4の生成は、現時点での第2固定レンズ24の位置と適正位置D4との間の差分に基づいてなされる。
The second fixed lens moving means 30 for moving the second fixed
次に、メモリ128について詳細に説明する。
メモリ128は、第1移動レンズ22のズーム位置を示すズーム位置データDzと、第2移動レンズ26のフォーカス位置を示すフォーカス位置データDzとに対応して、第1固定レンズ20の光軸Aと直交する方向に沿った適正位置D3を格納している。適正位置D3とは、撮像素子18における結像状態が最良となる第1固定レンズ20の光軸Aと直交する方向に沿った位置である。
これらズーム位置データDfと、フォーカス位置データDzと、第1固定レンズ20の適正位置D3との関係は図5と同様な線図で示され、このような線図で示される各データがマップとしてメモリ128に格納されており、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとが特定されることにより第1固定レンズ20の適正位置D3が特定され読み出されることになる。言い換えると、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとが特定されることにより、第1固定レンズ20の適正位置D3が生成される。
Next, the
The
The relationship between the zoom position data Df, the focus position data Dz, and the appropriate position D3 of the first fixed
また、メモリ128は、第1移動レンズ22のズーム位置を示すズーム位置データDzと、第2移動レンズ26のフォーカス位置を示すフォーカス位置データDzとに対応して、第2固定レンズ24の光軸Aと直交する方向に沿った適正位置D4を格納している。適正位置D4とは、撮像素子18における結像状態が最良となる第2固定レンズ24の光軸Aと直交する方向に沿った位置である。
これらズーム位置データDfと、フォーカス位置データDzと、第2固定レンズ24の適正位置D4との関係は図5と同様な線図で示され、このような線図で示される各データがマップとしてメモリ128に格納されており、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとが特定されることにより第2固定レンズ24の適正位置D4が特定され読み出されることになる。言い換えると、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとが特定されることにより、第2固定レンズ24の適正位置D4が生成される。
このような第1、第2固定レンズ20、24の適正位置D3、D4は、後述するように、撮像装置100にレンズ鏡筒10が組み込まれた状態で生成され、メモリ128に格納されている。
Further, the
The relationship between the zoom position data Df, the focus position data Dz, and the appropriate position D4 of the second fixed
The appropriate positions D3 and D4 of the first and second
次に、適正位置D3、D4を生成する手順について説明する。
まず、制御回路126は、前記第1移動レンズ移動手段を制御することによって、第1移動レンズ22のズーム位置をテレ端乃至ワイド端の間の複数の位置でそれぞれ位置決めするとともに、前記第2移動レンズ移動手段を制御することによって、第2移動レンズ26のフォーカス位置を所定の物体距離に合焦するように位置決めする。
そして、各ズーム位置およびフォーカス位置において、第1、第2固定レンズ移動手段28、30を制御して第1、第2固定レンズ22、26を光軸Aと直交する方向に沿って移動させることにより撮像素子18における結像状態が最良となる光軸Aと直交する方向に沿った適正位置D3、D4を求め、この適正位置にするための第1、第2固定レンズ28、30の移動量D3、D4を求め、これら移動量D3、D4をメモリ128に格納する。
撮像素子18における結像状態が最良であることの評価は実施例1と同様の手段および方法で行えばよい。
なお、本実施例においても、制御回路126およびメモリ128によって、特許請求の範囲の適正値生成手段が構成され、制御回路126および駆動回路2014、2414によって特許請求の範囲の制御手段が構成されている。
Next, a procedure for generating appropriate positions D3 and D4 will be described.
First, the
At each zoom position and focus position, the first and second fixed lens moving means 28 and 30 are controlled to move the first and second
The evaluation that the imaging state in the
In this embodiment, the
このような構成における撮像装置100の撮影時の動作は、実施例1における図6のフローチャートと同様に行われるが、制御回路126がズーム位置データDfとフォーカス位置データDzとに基づいてメモリ128から第1、第2固定レンズ20、24の適正位置D3、D4を読み出し、制御回路126がこれら適正位置D3、D4に基づいて駆動回路2014、2414を制御することにより第1、第2固定レンズ20、24の光軸Aと直交する方向に沿った位置が適正位置D3、D4となるように移動される点が実施例1と異なる。
The
したがって、実施例2によれば、第1、第2移動レンズ22、26の光軸方向の位置に対応して撮像素子18における結像状態が最良となるように第1、第2固定レンズ20、24が光軸Aと直交する方向に沿ってそれぞれ動かされる。
すなわち、第1、第2移動レンズ20、24が光軸A方向に移動することで発生する、第1、第2固定レンズ20、24と第1、第2移動レンズ22、26との間における相対的な光軸のずれや光軸の傾きの変動が考慮された状態で第1、第2固定レンズ20、24が光軸Aと直交する方向に沿ってそれぞれ動かされる。
また、レンズ鏡筒10を撮像装置100内に組み付ける際に生じる応力によって発生する、第1、第2固定レンズ20、24と第1、第2移動レンズ22、26との間における相対的な光軸のずれや光軸の傾きが考慮された状態で第1、第2固定レンズ20、24が光軸Aと直交する方向に沿ってそれぞれ動かされる。
したがって、前記光軸のずれや光軸の傾きの変動の影響を最小限に抑え、片ボケなどを抑制して撮像素子18における結像状態を最良なものとすることができる。
そのため、光学系14における非共軸な位置ずれを効果的に抑制し、光学系14の高変倍率化および小型化、撮像素子18の高画素化を実現する上で有利となる。
なお、本実施例では、適正位置D3、D4をマップとしてメモリ128に格納したが、ズーム位置データDfとフォーカス位置データDzに応じて移動量D3、D4を算出する関数を生成してメモリ128に格納し、該関数を用いてズーム位置データDfとフォーカス位置データDzに応じて適正位置D3、D4を生成するようにしてもよい。
Therefore, according to the second embodiment, the first and second
That is, between the first and second
Further, the relative light between the first and second
Accordingly, it is possible to minimize the influence of the deviation of the optical axis and the fluctuation of the inclination of the optical axis, to suppress the one-sided blur and the like, and to optimize the imaging state in the
Therefore, it is advantageous for effectively suppressing non-coaxial positional deviation in the
In this embodiment, the proper positions D3 and D4 are stored in the
なお、各実施例においては、光学系を構成する固定レンズを光学系の光軸と直交する方向に動かし、あるいは、前記固定レンズの光軸を傾ける方向に該固定レンズを動かすことで、撮像素子における結像状態が最良となるようにしたが、例えば、鏡筒内に配設されたミラーやプリズムによって光学系の光軸が90度折り曲げられるように構成された撮像装置において、前記ミラーやプリズムを動かすことによって、例えば回転、傾動あるいは直線的移動させることによって、撮像素子における結像状態が最良となるようしてもよいことは勿論である。
また、各実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラを例示したが、本発明はビデオカメラやテレビカメラなどの撮像装置あるいはカメラ付携帯電話機あるいはレンズ鏡筒を有する種々の電子機器に無論適用可能である。
In each of the embodiments, the fixed lens constituting the optical system is moved in a direction perpendicular to the optical axis of the optical system, or the fixed lens is moved in a direction in which the optical axis of the fixed lens is tilted, thereby obtaining an image sensor. In the imaging apparatus configured such that the optical axis of the optical system is bent 90 degrees by a mirror or prism disposed in a lens barrel, for example, the mirror or prism Of course, the image forming state of the image sensor may be optimized by moving, for example, rotating, tilting or linearly moving.
In each embodiment, a digital still camera is exemplified as the imaging device. However, the present invention is naturally applicable to various electronic devices having an imaging device such as a video camera or a TV camera, a mobile phone with a camera, or a lens barrel. It is.
100……撮像装置、10……レンズ鏡筒、14……光学系、18……撮像素子、20……第1固定レンズ、22……第1移動レンズ、24……第2固定レンズ、26……第2移動レンズ、28……第1固定レンズ移動手段、30……第2固定レンズ移動手段、126……制御回路、128……メモリ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記固定レンズを前記光軸と直交する方向に動かし、あるいは、前記固定レンズの光軸を傾ける方向に該固定レンズを動かす固定レンズ移動手段と、
前記ズームレンズの前記光軸方向の位置および前記フォーカスレンズの前記光軸方向の位置に対応して前記撮像素子における結像状態が最良となる前記固定レンズの前記直交する方向に沿った適正位置あるいは前記結像状態が最良となる前記固定レンズの光軸の適正傾きを生成する適正値生成手段と、
前記固定レンズ移動手段を制御して前記固定レンズを前記適正位置に移動させあるいは前記適正傾きに傾動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 The optical system includes an optical system that guides a subject image to an image sensor, and the optical system has a fixed lens in which the position of the optical system in the optical axis direction is determined, and the focal length of the optical system is changed by moving in the optical axis direction. An imaging device comprising a zoom lens and a focus lens that adjusts a focus of an optical system by moving in a direction of an optical axis,
A fixed lens moving means for moving the fixed lens in a direction perpendicular to the optical axis, or moving the fixed lens in a direction inclining the optical axis of the fixed lens;
An appropriate position along the orthogonal direction of the fixed lens where the imaging state of the imaging element is best corresponding to the position of the zoom lens in the optical axis direction and the position of the focus lens in the optical axis direction, or An appropriate value generating means for generating an appropriate inclination of the optical axis of the fixed lens in which the imaging state is best;
Control means for controlling the fixed lens moving means to move the fixed lens to the proper position or to tilt to the proper tilt;
An imaging apparatus comprising:
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a lens barrel main body in which the optical system is accommodated, wherein the fixed lens moving unit is supported by the lens barrel main body.
Priority Applications (1)
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JP2011090032A (en) * | 2009-10-20 | 2011-05-06 | Canon Inc | Lens barrel and imaging apparatus |
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2004
- 2004-03-03 JP JP2004058611A patent/JP2005249996A/en active Pending
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