JP2006259262A - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】一つの駆動手段にフォーカスレンズの駆動と絞り羽根の駆動とを兼ねさせることによって、小型化、ローコスト化を図るようにしたレンズ鏡筒および光学機器を提供する。
【解決手段】被写体に対して焦点位置を調整するためのフォーカスレンズ101dと、光量調整するための絞り羽根と、前記フォーカスレンズを駆動するとともに前記絞り羽根を駆動する駆動手段(105a、109、110a)と、を備え、前記焦点位置または被写体距離に対応させて光量を調整可能に構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】被写体に対して焦点位置を調整するためのフォーカスレンズ101dと、光量調整するための絞り羽根と、前記フォーカスレンズを駆動するとともに前記絞り羽根を駆動する駆動手段(105a、109、110a)と、を備え、前記焦点位置または被写体距離に対応させて光量を調整可能に構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、レンズ鏡筒および光学機器に関するものであり、特にビデオカメラ等の撮像装置におけるフォーカスレンズ群と絞り装置等を備えたレンズ鏡筒および光学機器に関するものである。
従来、ビデオカメラ用のズームレンズとして、被写体側から順に固定の凸、可動の凹、固定の凸、可動の凸の4つのレンズ群から構成されるものが最も良く知られている。勿論この構成以外にも、種々のレンズ構成のズームレンズが知られているのは言うまでもない。
このような最も一般的な4群構成からなるレンズ駆動装置は、特許文献1にも示されているように、例えば図4のように構成されている。
図4において、201a〜201dはズームレンズを構成する4つのレンズ群であり、これら4つのレンズ群201a〜201dは、固定された前玉レンズ201a、光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエーターレンズ群201b、固定されたアフォーカルレンズ201c、及び光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカスレンズ群201dで構成されている。
このような最も一般的な4群構成からなるレンズ駆動装置は、特許文献1にも示されているように、例えば図4のように構成されている。
図4において、201a〜201dはズームレンズを構成する4つのレンズ群であり、これら4つのレンズ群201a〜201dは、固定された前玉レンズ201a、光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエーターレンズ群201b、固定されたアフォーカルレンズ201c、及び光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカスレンズ群201dで構成されている。
203及び204a、204bはガイドバーであり、206はDCモーターである。ガイドバー203及び204a、204bは光軸205と平行に配置され、移動するレンズ群の案内および回り止めを行うDCモーター206はバリエーターレンズ群201bを移動させる駆動源となる。尚、この図ではこのバリエーターレンズ群の駆動源としてDCモーターを用いているが、後述するフォーカシングレンズ移動のための駆動源と同様にステップモーターを用いても構わない。 バリエーターレンズ群201bは保持枠211に保持されている。この保持枠211は押圧ばね209とこの押圧ばね209の力でスクリュー棒208に形成されたスクリュー溝208aに係合するボール210とを有している。このためモーターによって出力軸206a、ギア列207を介してスクリュー棒208を回転駆動することにより、保持枠211はガイドバー203に沿って光軸方向に移動する。
フォーカスレンズ群201dは保持枠214に保持されている。保持枠214のスリーブ部(ガイドバーに嵌合して案内を形成する部分)にはねじ部材213が光軸方向に保持枠と一体的となる様に組付けられており、このねじ部材213はステップモーター212を回転させることにより、その出力軸212aが回転し、この出力軸212aに形成されたおねじ部とねじ部材213に形成されためねじ部もしくはラック部がこの回転に連動することで、保持枠214をガイドバー204a、204bに沿って光軸方向に移動させることができる。
フォーカスレンズ群201dは保持枠214に保持されている。保持枠214のスリーブ部(ガイドバーに嵌合して案内を形成する部分)にはねじ部材213が光軸方向に保持枠と一体的となる様に組付けられており、このねじ部材213はステップモーター212を回転させることにより、その出力軸212aが回転し、この出力軸212aに形成されたおねじ部とねじ部材213に形成されためねじ部もしくはラック部がこの回転に連動することで、保持枠214をガイドバー204a、204bに沿って光軸方向に移動させることができる。
前述した様に、このステップモーターによる連動機構は、バリエーター駆動機構として構成しても構わない。又、この様なステップモーターを用いてレンズ群を移動させる場合に、移動するレンズ群の光軸方向の絶対位置を検出するために不図示のフォトインタラプタと移動枠に一体的に設けられた遮光壁により移動枠の光軸方向の一つの基準位置を検出可能にしておけば、この基準位置に保持枠を配置した後に、以降ステップモーターに与える駆動ステップ数を連続的にカウントすることにより保持枠の絶対位置を検出する位置検出手段を構成することが可能となる。
図5は、上記した図4に示す従来のレンズ駆動装置を備えた撮像装置のカメラ本体における駆動制御の構成を示すブロック図である。
図において上記図4と同一符番の構成要素は同じ機能を有する。
221はCCD等の固体撮像素子、222はバリエーターレンズ群201bの駆動源であり、図4のモーター206、モーター206と連動するギア列、スクリュー棒208等を含む。あるいは図4のフォーカスレンズ群の駆動と同様ステップモーター等で構成される。223はフォーカスレンズ群201dの駆動源でありステップモーターとおねじを形成したその出力軸、保持枠と光軸方向に一体的に設けられたねじ部材213等を含む。
224は絞り駆動源である。225はズームエンコーダー、227はフォーカスエンコーダーである。これらのエンコーダーはそれぞれバリエーターレンズ、フォーカシングレンズの光軸方向の絶対位置を検出する。図4の様にバリエーター駆動源にDCモーターを用いる様な場合には(図4では不図示だが)ボリューム等の絶対位置エンコーダーを用いる。あるいは磁気式のものでも構わない。
また、駆動源にステップモーターを用いる場合には前述した通りの基準位置に保持枠を配置してから、ステップモーターに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法が一般的である。
図において上記図4と同一符番の構成要素は同じ機能を有する。
221はCCD等の固体撮像素子、222はバリエーターレンズ群201bの駆動源であり、図4のモーター206、モーター206と連動するギア列、スクリュー棒208等を含む。あるいは図4のフォーカスレンズ群の駆動と同様ステップモーター等で構成される。223はフォーカスレンズ群201dの駆動源でありステップモーターとおねじを形成したその出力軸、保持枠と光軸方向に一体的に設けられたねじ部材213等を含む。
224は絞り駆動源である。225はズームエンコーダー、227はフォーカスエンコーダーである。これらのエンコーダーはそれぞれバリエーターレンズ、フォーカシングレンズの光軸方向の絶対位置を検出する。図4の様にバリエーター駆動源にDCモーターを用いる様な場合には(図4では不図示だが)ボリューム等の絶対位置エンコーダーを用いる。あるいは磁気式のものでも構わない。
また、駆動源にステップモーターを用いる場合には前述した通りの基準位置に保持枠を配置してから、ステップモーターに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法が一般的である。
226は絞りエンコーダーであり、絞り駆動源であるメーターの内部にホール素子を配置し、ローターとステーターの回転位置関係を検出する方式のものなどが知られている。
228はカメラ信号処理回路であり、CCDの出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号はAEゲート229、AFゲート230を通過する。即ち、露出決定及びピント合わせのために最適な信号取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートの大きさは可変であったり、複数設けられる場合もあるが、ここでは簡単のためにその詳細は記述しない。
231はAF(オートフォーカス)のためのAF信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する一つもしくは複数の出力を生成する。233はズームスイッチ、234はズームトラッキングメモリであり、変倍に際して被写体距離とバリエーターレンズ位置に応じてとるべきフォーカシングレンズ位置の情報を記憶する。尚、ズームトラッキングメモリとしてはCPU内のメモリを使用してもよい。
228はカメラ信号処理回路であり、CCDの出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号はAEゲート229、AFゲート230を通過する。即ち、露出決定及びピント合わせのために最適な信号取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートの大きさは可変であったり、複数設けられる場合もあるが、ここでは簡単のためにその詳細は記述しない。
231はAF(オートフォーカス)のためのAF信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する一つもしくは複数の出力を生成する。233はズームスイッチ、234はズームトラッキングメモリであり、変倍に際して被写体距離とバリエーターレンズ位置に応じてとるべきフォーカシングレンズ位置の情報を記憶する。尚、ズームトラッキングメモリとしてはCPU内のメモリを使用してもよい。
232はCPUである。例えば撮影者によりズームスイッチ233が操作されると、CPU232はズームトラッキングメモリ234の情報をもとに算出したバリエーターとフォーカシングレンズの所定の位置関係が保たれるように、ズームエンコーダー225の検出結果となる現在のバリエーターの光軸方向の絶対位置と算出されたバリエーターのあるべき位置、フォーカスエンコーダー227の検出結果となる現在のフォーカスレンズの光軸方向の絶対位置と算出されたフォーカスレンズのあるべき位置、がそれぞれ一致するように、ズーム駆動源222とフォーカシング駆動源223を駆動制御するものである。
また、オートフォーカス動作ではAF信号処理回路231の出力がピークを示すように、CPU232はフォーカシング駆動源223を駆動制御する。
さらに、適正露出を得る為にCPU232はAEゲート229を通過したY信号の出力の平均値が所定値となるように、絞りエンコーダー226の出力がこの所定値となるように、絞り駆動源224を駆動制御して開口径をコントロールするものである。又絞り駆動源224をステッピングモーターとして、絞りエンコーダー226を排除してオープンループにて絞り制御する事も可能である。
特開2003−329912号公報
また、オートフォーカス動作ではAF信号処理回路231の出力がピークを示すように、CPU232はフォーカシング駆動源223を駆動制御する。
さらに、適正露出を得る為にCPU232はAEゲート229を通過したY信号の出力の平均値が所定値となるように、絞りエンコーダー226の出力がこの所定値となるように、絞り駆動源224を駆動制御して開口径をコントロールするものである。又絞り駆動源224をステッピングモーターとして、絞りエンコーダー226を排除してオープンループにて絞り制御する事も可能である。
ところで、近年においては撮影レンズには小型化、ローコスト化が求められてきている。
しかしながら、従来からビデオカメラ用のズームレンズとして最も多く用いられている光学タイプである、被写体側から順に固定の凸、可動の凹、固定の凸、可動の凸の4つのレンズ群から構成される光学タイプにおいては、各移動レンズ群及び絞り装置を駆動するために、変倍レンズ駆動用、フォーカスレンズ駆動用、絞り駆動用とそれぞれに対して駆動用のアクチェーターを必要としていたことから、これら3つのアクチェーターのスペースにより大型化、コストアップ等を招いていた。
しかしながら、従来からビデオカメラ用のズームレンズとして最も多く用いられている光学タイプである、被写体側から順に固定の凸、可動の凹、固定の凸、可動の凸の4つのレンズ群から構成される光学タイプにおいては、各移動レンズ群及び絞り装置を駆動するために、変倍レンズ駆動用、フォーカスレンズ駆動用、絞り駆動用とそれぞれに対して駆動用のアクチェーターを必要としていたことから、これら3つのアクチェーターのスペースにより大型化、コストアップ等を招いていた。
本発明は、上記課題に鑑み、一つの駆動手段にフォーカスレンズの駆動と絞り羽根の駆動とを兼ねさせることによって、小型化、ローコスト化を図るようにしたレンズ鏡筒および光学機器を提供することを目的とするものである。
本発明は、以下のように構成したレンズ鏡筒および光学機器を提供するものである。
すなわち、本発明のレンズ鏡筒は、被写体に対して焦点位置を調整するためのフォーカスレンズと、光量調整するための絞り羽根と、前記フォーカスレンズを駆動するとともに前記絞り羽根を駆動する駆動手段と、を備え、前記焦点位置または被写体距離に対応させて光量調整を可能としたことを特徴としている。
また、本発明の光学機器は、上記したレンズ鏡筒を備えることを特徴としている。
すなわち、本発明のレンズ鏡筒は、被写体に対して焦点位置を調整するためのフォーカスレンズと、光量調整するための絞り羽根と、前記フォーカスレンズを駆動するとともに前記絞り羽根を駆動する駆動手段と、を備え、前記焦点位置または被写体距離に対応させて光量調整を可能としたことを特徴としている。
また、本発明の光学機器は、上記したレンズ鏡筒を備えることを特徴としている。
本発明によれば、上記課題に鑑み、一つの駆動手段にフォーカスレンズの駆動と絞り羽根の駆動とを兼ねさせることによって、小型化、ローコスト化を図るようにしたレンズ鏡筒および光学機器を実現することができる。
本発明は、上記構成により本発明の課題を達成することができるが、本発明の実施の形態においては、このレンズ鏡筒を、具体的には、前記絞り羽根を駆動するための風車部材から光軸方向に突出し、複数の段差面を有する突出部と、前記フォーカスレンズの保持部材に設けられた当接部と、前記突出部に前記当接部を当接させて付勢する弾性部材と、を備え、前記当接部に当接する前記突出部の段差面を変えることで、前記フォーカスレンズを前記光軸方向に駆動して焦点位置を調整するように構成することができる。
また、前記突出部は、前記光軸方向に変位しない複数の平面部と、前記複数の平面部を結ぶ傾斜部により構成し、その際、前記風車部材には、前記突出部の段差面により規定される前記焦点位置に対応して、前記絞り羽根による開口径を調整するカム部材を形成する構成を採ることができる。
また、前記突出部は、前記光軸方向に変位しない複数の平面部と、前記複数の平面部を結ぶ傾斜部により構成し、その際、前記風車部材には、前記突出部の段差面により規定される前記焦点位置に対応して、前記絞り羽根による開口径を調整するカム部材を形成する構成を採ることができる。
このような本実施の形態によれば、1つの駆動源により絞り駆動、フォーカス駆動を可能とし、スペースの最小化、コストダウンを図ることが可能となる。
また、被写体深度の深い広角側においては、深度内となるように絞りを固定することで、省電力化を図るように構成することができ、また被写体深度の浅い望遠側においては、適宜最適深度となるように、開放から小絞りまでを制御可能に構成することで、小型化、ローコスト化、省電力化を図ることが可能となる。
また、被写体深度の深い広角側においては、深度内となるように絞りを固定することで、省電力化を図るように構成することができ、また被写体深度の浅い望遠側においては、適宜最適深度となるように、開放から小絞りまでを制御可能に構成することで、小型化、ローコスト化、省電力化を図ることが可能となる。
以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例においては、上記した本発明を適用してビデオカメラ用ズームレンズのレンズ鏡筒を構成した。
図1に、本実施例におけるビデオカメラ用ズームレンズのレンズ鏡筒の断面図を示す。
図1において、101aは固定された前玉レンズを構成する第一レンズ群であり、101bは光軸に沿って移動することで変倍動作を行う変倍レンズ群である。また、101cは固定されたアフォーカルレンズ群であり、101dは軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカスレンズ群である。
また、102は第一レンズ群を保持する固定鏡筒、103は変倍レンズ群を保持するV移動環、104はアフォーカルレンズ枠、105はフォーカス移動環、106は後部鏡筒、107は絞り装置である。
V移動環103およびフォーカス移動環105はガイドバーにより光軸方向に進退可能に保持されている。
本発明の実施例においては、上記した本発明を適用してビデオカメラ用ズームレンズのレンズ鏡筒を構成した。
図1に、本実施例におけるビデオカメラ用ズームレンズのレンズ鏡筒の断面図を示す。
図1において、101aは固定された前玉レンズを構成する第一レンズ群であり、101bは光軸に沿って移動することで変倍動作を行う変倍レンズ群である。また、101cは固定されたアフォーカルレンズ群であり、101dは軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカスレンズ群である。
また、102は第一レンズ群を保持する固定鏡筒、103は変倍レンズ群を保持するV移動環、104はアフォーカルレンズ枠、105はフォーカス移動環、106は後部鏡筒、107は絞り装置である。
V移動環103およびフォーカス移動環105はガイドバーにより光軸方向に進退可能に保持されている。
フォーカス移動環105を保持するガイドバー108には、コイルスプリング109が配設され、フォーカス移動環105を常に一方向に付勢している。
フォーカス移動環105の付勢方向にはカムフォロワー105aが施されており、絞り装置の風車110に設けられた光軸方向に伸びる突出面110aに、コイルスプリング109の付勢力により常に当接している。その結果、フォーカス移動環の光軸方向の位置は、カムフォロワー105aの突出面110aへの当接により位置決定される。
フォーカス移動環105の付勢方向にはカムフォロワー105aが施されており、絞り装置の風車110に設けられた光軸方向に伸びる突出面110aに、コイルスプリング109の付勢力により常に当接している。その結果、フォーカス移動環の光軸方向の位置は、カムフォロワー105aの突出面110aへの当接により位置決定される。
図2に本実施例の絞り装置の突出部における平面部の外観図を、また図3に絞り装置の構成を示す。
これらの図において、絞り装置の駆動部111の出力軸にはピニオンギア112が圧入固定され、風車110の外径に施されたギア部110bと噛み合い風車は回転駆動される。
羽根113a、113bには羽根ダボ114a、114bが羽根毎に加締め固定されている。羽根ダボ114aは風車に施された絞りカム115に、羽根ダボ114bは羽根押さえ板金にそれぞれ勘装されることで、風車の回転に伴い、羽根は開放からクローズまで変位する。
図2に示されているように、風車110に設けられた突出面には2箇所の光軸方向に変位しない平面部110cと110eが施され二つの平面部は、傾斜面110dにより結ばれている。
本実施例において、平面部110cはマクロ領域を規制し、平面部110eは過焦点領域を設定している。
また、図3に示されているように、風車110に施された絞りカム115はマクロ領域用としての絞りカム115a部と過焦点領域用としての絞りカム115cの二つが施され、それぞれの絞りカム115はクローズ状態であるカム面115bによって連続的に形成されている。
これらの図において、絞り装置の駆動部111の出力軸にはピニオンギア112が圧入固定され、風車110の外径に施されたギア部110bと噛み合い風車は回転駆動される。
羽根113a、113bには羽根ダボ114a、114bが羽根毎に加締め固定されている。羽根ダボ114aは風車に施された絞りカム115に、羽根ダボ114bは羽根押さえ板金にそれぞれ勘装されることで、風車の回転に伴い、羽根は開放からクローズまで変位する。
図2に示されているように、風車110に設けられた突出面には2箇所の光軸方向に変位しない平面部110cと110eが施され二つの平面部は、傾斜面110dにより結ばれている。
本実施例において、平面部110cはマクロ領域を規制し、平面部110eは過焦点領域を設定している。
また、図3に示されているように、風車110に施された絞りカム115はマクロ領域用としての絞りカム115a部と過焦点領域用としての絞りカム115cの二つが施され、それぞれの絞りカム115はクローズ状態であるカム面115bによって連続的に形成されている。
また、それぞれの絞りカムの開放からクローズまでの風車回転角以上の角度設定で、突出面の平面部は対応付けされることにより、風車が過焦点領域で羽根を開放からクローズまで動作させた後、更に風車をマクロ領域まで回転させた場合にも風車を回転させ続ける事で羽根はクローズから開放まで動作が可能である。また、本実施例では、過焦点領域用絞りカムと、マクロ領域用絞りカムは同一カム形状としたが、それぞれに対応したカム形状、例えば過焦点領域用のカムは被写体深度を満足する絞り値に固定すると言ったような同一Rのカム形状とすることにより、風車の回転角を減少させて消費電力を抑えることが可能となる。
101a:第一レンズ群
101b:変倍レンズ群
101c:アフォーカルレンズ群
101d:フォーカスレンズ群
102:固定鏡筒
103:V移動環
104:アフォーカルレンズ枠
105:フォーカス移動環
105a:カムフォロワー
106:後部鏡筒
107:絞り装置
108:ガイドバー
109:コイルスプリング
110:風車
110a:突出面
101b:変倍レンズ群
101c:アフォーカルレンズ群
101d:フォーカスレンズ群
102:固定鏡筒
103:V移動環
104:アフォーカルレンズ枠
105:フォーカス移動環
105a:カムフォロワー
106:後部鏡筒
107:絞り装置
108:ガイドバー
109:コイルスプリング
110:風車
110a:突出面
Claims (5)
- 被写体に対して焦点位置を調整するためのフォーカスレンズと、光量調整するための絞り羽根と、前記フォーカスレンズを駆動するとともに前記絞り羽根を駆動する駆動手段と、を備え、前記焦点位置または被写体距離に対応させて光量調整を可能としたことを特徴とするレンズ鏡筒。
- 前記絞り羽根を駆動するための風車部材から光軸方向に突出し、複数の段差面を有する突出部と、
前記フォーカスレンズの保持部材に設けられた当接部と、
前記突出部に前記当接部を当接させて付勢する弾性部材と、を備え、
前記当接部に当接する前記突出部の段差面を変えることで、前記フォーカスレンズを前記光軸方向に駆動して焦点位置を調整することを特徴とする請求項1に記載のレンズ鏡筒。 - 前記突出部は、前記光軸方向に変位しない複数の平面部と、前記複数の平面部を結ぶ傾斜部と、を有することを特徴とする請求項2に記載のレンズ鏡筒。
- 前記風車部材には、前記突出部の段差面により規定される前記焦点位置に対応して、前記絞り羽根による開口径を調整するカム部材が形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載のレンズ鏡筒。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005076917A JP2006259262A (ja) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | レンズ鏡筒および光学機器 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110073286A (zh) * | 2016-12-08 | 2019-07-30 | 三星电子株式会社 | 包括光圈的相机模块以及包括该相机模块的电子装置 |
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2005
- 2005-03-17 JP JP2005076917A patent/JP2006259262A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110073286A (zh) * | 2016-12-08 | 2019-07-30 | 三星电子株式会社 | 包括光圈的相机模块以及包括该相机模块的电子装置 |
US11137569B2 (en) | 2016-12-08 | 2021-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Camera module including aperture and electronic device including the same |
CN110073286B (zh) * | 2016-12-08 | 2021-11-09 | 三星电子株式会社 | 包括光圈的相机模块以及包括该相机模块的电子装置 |
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