JP2006330439A - レンズユニットおよびレンズユニットを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 屈曲光学系の利点である装置の小型化が可能であるという特徴を維持しつつ、像円形を大きくする必要がなく、光学性能の劣化の少ない高画質のブレ補正機能を有した光学系を提供すること。
【解決手段】 光軸を屈曲させる反射部材と、反射部材より被写体側の前レンズ群レンズおよび反射部材よりも像側の後レンズ群レンズを有し、さらに、前記反射部材を、前記反射部材により折り曲げられた前記前レンズ群レンズの光軸の角度が変わるピッチ方向、および前記反射部材により折り曲げられた前記前レンズ群レンズの光軸の角度が変わらないヨー方向に駆動する駆動手段を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズユニットおよび前記レンズユニットを用いた撮像装置に関する。

近年、デジタルスチルカメラ，デジタルムービーカメラ、携帯電話など固体撮像素子を使用する装置が盛んに利用されるようになってきている。このような装置では装置の小型化のため、固体撮像素子（ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等）の高画素数化および光学系の小型化の要求が増大している。そのため、固体撮像素子の高画素数化、光学系の小型化に伴い、固体撮像素子の画素は小型化され、個々の画素に入射する光量が低下し、その結果、手ブレなどが発生しやすくなっている。

また、これらの装置は携帯性や使い勝手の面で、装置本体を薄くすることやズーム時にレンズが飛び出さないことへの要求が高まっており、その対応として光学系の途中に反射部材を設けた屈曲光学系が提案されている。

手ブレの問題については、発生したブレを解消する手段として、装置側にブレ検出センサおよび撮像レンズ側にブレ補正部材を備え、発生したブレに対してブレ補正部材を駆動して、ブレを相殺する手段が提案されている。

ブレ補正センサとしては、角速度センサなどが用いられ、光学系では、たとえば、光学系中の一部のレンズを光軸と垂直な面内で移動させることにより、ブレ補正を行っている光学系がある（例えば特許文献１参照）。

また、光学系中に可変頂角プリズムを配置し、このプリズムの頂角を変化させることによりブレ補正を行うものも提案されている（例えば特許文献２参照）。

あるいは、光学系中にミラーなどの光の反射部材を配置し、その反射部材の角度を変化させることによってブレを補正するものも提案されている（例えば特許文献３参照）。

図１４に、特許文献３に開示された技術によるブレ補正レンズユニット１の構成を示す。図１４において符号２は第１レンズ群、符号３は基準位置にあるプリズム、符号４は第２レンズ群、符号５は第３レンズ群、符号６は第４レンズ群、符号７はローパスフィルタ、符号８は撮像素子である。符号１２は第１レンズ群の光軸、符号１１は第２レンズ群４乃至第４レンズ群６の光軸であり、光軸１１と光軸１２は点Ａでプリズム３の反射面に交わっている。符号３ａはブレ補正のために、点Ａを中心に基準位置から角度ａだけ駆動されたプリズムの位置を示す。符号１３は位置３ａに回動されたプリズムによって偏向された光軸１１の延長線であり、光軸１２と延長線１３のなす角度はプリズムが回動された角度の２倍にあたる２ａである。

上述の内、第１レンズ群２、プリズム３、第２レンズ群４、第３レンズ群５、第４レンズ群６およびローパスフィルタ７でレンズユニット１を構成している。第２レンズ群および第３レンズ群は変倍光学系であり、それぞれ符号９および符号１０で示す矢示の方向へ、光軸１１上を移動してズーム動作を行う。

図１４において、プリズム３が基準位置にある場合は、第１レンズ群２の光軸１２上を進んできた光束は、基準位置にあるプリズム３で全反射され光軸１１上を進むようになる。しかし、プリズムが基準位置から角度ａだけずれた位置３ａにある場合は、光軸１２から角度２ａずれた光束１３が位置３ａにあるプリズム３で反射されて光軸１１上を進むようになる。

上述以外のブレ補正方法としては、撮像素子をブレを打ち消す方向へシフトさせる方法なども提案されている。
特開２００１−４２２１３号公報 特開平６−２３０３１７号公報 特開２００４−２１９９３０号公報

しかしながら、特許文献１の方法では移動させる補正レンズの周辺に、レンズを移動させるスペースおよびレンズの移動のための機構を収容するスペースが必要になり装置の小型化に適さない。また、装置の薄型化のために屈曲光学系を用いた場合でも、このスペースのために装置を薄型にすることができないという問題がある。さらに、この方法では補正レンズが偏芯することにより、コマ収差などが発生し撮像光学系の結像性能が低下するという問題がある。

特許文献２の方法では、可変頂角プリズムを撮像レンズの光路中に配置する必要があり、光学系を小型にできないという問題がある。

特許文献３の方法では、光の反射部材の角度を変化させてブレ補正を行う場合には、例えば図１４で説明したように、反射部材の前後で光軸がずれてしまい、本来光軸上を通る光束が光軸外を通るようになり、収差性能が悪化するという問題がある。

また、撮像素子をシフトさせる方法では、撮像レンズの像円形を大きくする必要があり、撮像レンズが大きくなってしまうという問題がある。

したがって、本発明の目的とするところは、屈曲光学系の利点である装置の小型化が可能であるという特徴を維持しつつ、像円形を大きくする必要がなく、光学性能の劣化の少ない高画質のブレ補正機能を有した光学系を提供することである。

（請求項１）
被写体の像を結像させるレンズユニットであって、
光軸を屈曲させる反射部材と、
前記反射部材より被写体側にある前レンズ群と、
前記反射部材より結像側にある後レンズ群と、
駆動手段とを有し、
前記駆動手段は、前記反射部材および前記前レンズ群を、前記反射部材により折り曲げられた前記前レンズ群の光軸の角度が変わるピッチ方向、および前記反射部材により折り曲げられた前記前レンズ群の光軸の角度が変わらないヨー方向に駆動することを特徴とするレンズユニット。

（請求項２）
前記駆動手段は、前記反射部材の反射面と、前記前レンズ群または前記後レンズ群の光軸との交点近傍を基準として、前記前レンズ群の光軸の角度が変化するように、前記前レンズ群および前記反射部材を回動させることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。

（請求項３）
前記前レンズ群は、第１レンズ群であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。

（請求項４）
前記駆動手段は、前記前レンズ群および前記反射部材を、前記前レンズ群の光軸の角度が変化するように、一体的に回動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレンズユニット。

（請求項５）
前記駆動手段は、前記前レンズ群及び前記反射部材を、前記反射部材の反射面と光軸との交点近傍を回転軸としてヨー方向に回動させるものであり、
前記前レンズ群のヨー方向への回動角は前記反射部材のヨー方向への回動角と同じであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。

（請求項６）
前記駆動手段は、前記前レンズ群及び前記反射部材を、前記反射部材の反射面と光軸との交点近傍を回転軸としてピッチ方向に回動させるものであり、
前記前レンズ群のピッチ方向への回動量は前記反射部材のピッチ方向への回動量より大きいかまたは同じであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。

（請求項７）
前記レンズユニットは変倍光学系を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のレンズユニット。

（請求項８）
請求項１乃至７の何れか１項に記載のレンズユニットを有することを特徴とする撮像装置。

請求項１に係る発明によれば、反射部材により折り曲げられた前レンズ群の光軸の角度が変わるように反射部材を駆動するので、撮像光学系を大型にすることなくブレ補正を行うことができるレンズユニットを提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、レンズユニットは前レンズ群および反射部材が一体的に駆動されるので、駆動による収差の発生が小さく、画像の劣化が少ないレンズユニットを提供することができる。

請求項３に係る発明によれば、駆動されるレンズ群は第１レンズ群のみであるので駆動される部材が小さく、したがって駆動のために部材も小さくて済み、小型で軽量のレンズユニットを提供することができる。

請求項４に係る発明によれば、前レンズ群および反射部材は一体的に駆動されるので、駆動のための部材の構成が簡単になり、小型で低価格のレンズユニットを提供することができる。

請求項５に係る発明によれば、前レンズ群のヨー方向への駆動量が反射部材のヨー方向への駆動量と同じであるので、前レンズ群および反射部材の駆動の構成が簡単になる。

請求項６に係る発明によれば、前レンズ群のピッチ方向への駆動量が反射部材のピッチ方向への駆動量より大きいかまたは同じであるので、前レンズ群および反射部材の駆動の構成が簡単になる。

請求項７に係る発明によれば、レンズユニットは変倍光学系を有しているので、撮影する画角が決めやすく、使いやすいレンズユニットを提供することができる。

請求項８に記載の発明によれば、小型で軽量のブレ補正機能を有した光学ユニットを使用した、小型で軽量のブレ補正機能を有した撮像装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
図を用いて本発明に係るレンズユニットの第１の実施形態を説明する。

図１に、本レンズユニット２１の構成の斜視図を示す。図１において、符号２２は第１レンズ群、符号２３は反射部材であるプリズム、符号２４は第２レンズ群、符号２５は第３レンズ群、符号２６は第４レンズ群、符号２７はローパスフィルタ、符号２８は撮像素子である。第１レンズ群２２は反射部材より被写体側にある前レンズ群を形成し、第２レンズ群２４乃至第４レンズ群２６は反射部材より結像側にある後レンズ群を形成している。符号３２は前レンズ群の光軸、符号３１は後レンズ群の光軸であり、光軸３２および光軸３１は点Ａにおいてプリズム２３の反射面２３ｒと交わっている。直線ＡＡは点Ａを通り光軸３１および光軸３２に垂直な直線である。レンズユニット２１は第１レンズ群２２、プリズム２３、第２レンズ群２４、第３レンズ群２５、第４レンズ群２６およびローパスフィルタ２７で構成された結像光学系であり、被写体（不図示）の像を撮像素子２８上に結像する。第２レンズ群２４および第３レンズ群２５は変倍光学系であり、光軸３１上をそれぞれ矢示２９および３０にしたがって動き、ズーム動作を行う。矢示Ｐはピッチ方向を示し光軸３１に平行な方向であり、矢示Ｙはヨー方向を示し直線ＡＡに平行な方向である。

符号４１はレンズケースで、第１レンズ群２２およびプリズム２３を固定して収納している。符号４２はレンズケースの駆動の基準になる背面板であり、レンズユニット２１のハウジング（不図示）の一部に固定されている。符号４８はＹ方向位置検出センサであり、背面板４２に対するレンズケース４１のＹ（ヨー）方向の動きの位置を検出する。

図２に、本レンズユニットの断面図を示す。図２において、図１と同じ機能の要素には同じ番号を付して、その説明は省略する。図２において、符号４３は背面板４２に対してレンズケース４１を支持する支持部材であり、樹脂で形成されており、ピボット部点Ａで、レンズケース４１と背面板４２とを結合している。したがって、レンズケース４１は背面板４２に対し、支持部材４３を中心として自由に角度が変わるようになっている。符号４４は積層型圧電素子を用いた駆動手段であるアクチュエータであり、アクチュエータ４４の一方の端がレンズケース４１の背面に、他方の端が背面板４２に接着されている。符号４７はＰ方向位置検出センサであり、背面板４２に対するレンズケース４１のＰ（ピッチ）方向の動きの位置を検出する。

図３に、レンズユニット２１を背面板４２の方から見た図である。図３において、図１および図２と同じ機能の要素には同じ番号を付して、その説明は省略する。図３において、符号４４、４５は積層型圧電素子を用いた駆動手段であるアクチュエータであり、それぞれの一方の端がレンズケース４１の背面に、他方の端が背面板４２に接着されている。したがって、アクチュエータに印加した電圧を変化させて、アクチュエータを伸び縮みさせると、レンズケース４１は背面板４２を基準に、支持部材４３を中心として駆動されることになる。

例えば、アクチュエータ４４および４５を同時に伸縮した場合、レンズケース４１は支持部材４３を中心に、図１に示す矢示Ｐの方向へ回動される。すなわち、アクチュエータ４４および４５は、本発明に係る駆動手段として機能する。

また、アクチュエータ４４および４５のどちらか一方を縮め他方を伸ばした場合、レンズケース４１は支持部材４３を中心に、図１に示す矢示Ｙの方向へ回転される。

図１を参照して、レンズケース４１がピッチ方向（矢示Ｐ方向）に回動駆動される場合は、前レンズ群の光軸と後レンズ群の光軸がなす角度は変化し、レンズケース４１がヨー方向（矢示Ｙ方向）に回動駆動される場合は、前レンズ群の光軸と後レンズ群の光軸のなす角度は変化しない。

図４に本発明の第１の実施形態に係るレンズユニット２１の構成を示す。図４において、図１と同じ機能の要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。図４において、矢示Ｐは図４の紙面の上下方向、矢示Ｙは図４の紙面に垂直な方向を示す。

符号２２ａはブレ補正のために、点Ａを通過する矢示Ｙ方向に伸びた直線ＡＡを中心として、基準位置から角度ａだけ矢示Ｐ方向に回動された第１レンズ群の位置を示す。符号３４は位置２２ａにある第１レンズ群の光軸を示す。符号２３ａはブレ補正のために、直線ＡＡを中心に基準位置から矢示Ｐ方向に角度ａだけ駆動されたプリズムの位置を示す。符号３３は位置２３ａにあるプリズムにより偏向された光軸３１の延長線である。

本実施形態では前レンズ群および反射部材であるプリズムは一体的に駆動され、その駆動によって前レンズ群の光軸と後レンズ群の光軸のなす角度は変化する。

図４において、プリズム２３が基準位置にある場合は、第１レンズ群２の光軸３２上を進んできた光束は、基準位置にあるプリズム２３の反射面２３ｒで全反射され、９０度偏向されて光軸３１上を進むようになる。

しかし、プリズム２３が基準位置から角度ａだけずれた位置２３ａにある場合は、光軸３２から角度２ａずれた光束３３が位置２３ａにあるプリズムで反射され、（９０−２ａ）度偏向されて光軸３１上を進むようになる。すなわち、前レンズ群の光軸が２ａ偏向されたことになる。したがって、光軸の偏向による収差をなくすためには、第１レンズ群２２を直線ＡＡを中心に角度２ａだけ回動させてやるのが理想的である。しかし、本実施形態では、後述するように、第１レンズ群２２はプリズム２３と一体的に駆動されるように構成されているため、第１レンズ群２２は角度ａだけ回動されている。

本実施形態の場合、第１レンズ群２２の回動の量は、理想的な場合の１／２である。しかし、従来のレンズユニットのように第１レンズ群を全く駆動しない場合に比べると、収差の量は明らかに改善されている。

次に、本発明に係るレンズユニットが適用された撮像装置を説明する。図５は、本発明に係るレンズユニットが適用された撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの斜視図である。

図５において、符号５１は本デジタルカメラ、符号５２は本デジタルカメラ５１のカメラボディ、符号５３は被写体（不図示）の光をレンズユニットを介して撮像素子に導くためのレンズ開口部、符号５４は本デジタルカメラの電源をオン、オフするための電源スイッチ、符号５５は撮影を行うための操作ボタンであるシャッターボタン、符号５６は光学ファインダーのファインダー開口部、符号５７は暗いときに発光して被写体を照らすフラッシュである。

シャッターボタン５５により、撮影時の状態を３段階に切り替えることができる。すなわち、シャッターボタン５５の操作がないときはＯＦＦ（撮影待機状態）、シャッターボタン５５の半押し操作でＳ１スイッチがＯＮ（撮影準備状態）、シャッターボタン５５の全押し操作でＳ２スイッチがＯＮ（撮影開始状態）となる。

矢示Ｘ方向は、図２に示した矢示Ｘ方向と同じ方向を示し、レンズユニット２１がカメラボディ５２に、矢示Ｘの方向が一致するように内蔵されている。第１レンズ群２２は、レンズ開口部５３の部分に配置されている。

図６は、本実施絵形態に係るデジタルカメラ５１を背面から見た図である。

図６において、図５と同じ機能の要素には同じ符号を付してその説明は省略する。図６において、符号５８は光学ファインダーを介して被写体の状態を確認するためのファインダー接眼窓、符号５９はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）で、電子ファインダーおよび撮影に関わる各種情報の表示として用いられる。符号６０はファンクションスイッチで、カメラの機能として、撮影した画像の再生、静止画の撮影および動画の撮影の３つの機能から１つを選択するのに用いられる。符号６１はジョグダイヤルで、ＬＣＤ５９上に表示されたカーソルの移動および撮影レンズのズーム操作などに用いられる。符号６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは設定ボタン群で、ＬＣＤ５９上へのメニュー表示、再生された画像のコマ送りや表示された画像の拡大縮小および撮影された画像の消去などの設定に用いられる。設定ボタン６２ｄは手ブレ補正の有無を設定する手ブレＯＮ／ＯＦＦボタンである。

次に、デジタルカメラ５１のシステム構成について、図７を参照しながら説明する。

レンズユニット２１は、被写体像を撮像素子２８（例えば、ＣＣＤ）に導く。撮像素子２８は、被写体像を光電変換して、画像信号として出力する。撮像素子２８からの画像信号は、デジタル画像処理部６４で、デジタル画像処理に必要な、黒レベル補正、カラー画素補間処理、露出補正、γ補正、コントラスト補正、シャープネス補正、解像度変換、画像圧縮等の処理を行って、ＬＣＤ５９に出力するとともに、メモリ６８にデータの保存等を行う。メモリ６８は、例えば、撮影画像を記録する抜き差し可能なフラッシュメモリカードである。

カメラのシーケンス系処理は、シーケンス制御マイコン７０で行う。シーケンス制御マイコン７０は、露出制御部７２、シーケンス制御部７４、操作検知部７６、ズーム制御部７８、フォーカス制御部７９を含む。操作検知部７６は、カメラの各種操作スイッチ類５５、６０、６１、６２ａ〜６２ｄの状態を検知して、シーケンス制御部７４に伝達する。シーケンス制御部７４は、各種操作スイッチ類５５、６０、６１、６２ａ〜６２ｄの状態等に基づいて、カメラ５１のシーケンス（動作状態）を制御する。露出制御部７２は、測光センサ７３の出力からカメラの露出状態を決定して、撮像素子２８の露出時間制御、シャッター（不図示）の開閉状態を制御する。ズーム制御部７８は、ジョグダイヤル６１の動作に応答して、撮影レンズの焦点距離を変化させる。フォーカス制御部７９は、撮像素子２８で撮像した画像のコントラスト状態を検知して、最適なフォーカス位置を決定し、撮影レンズ内のフォーカスレンズを駆動する。

手ブレ補正部７５は、シーケンス制御部７４からの命令に応答して、手ブレ補正動作を実行する。

デジタルカメラ５１は、シーケンス制御マイコン７０の制御により、概略、次のように動作する。すなわち、シャッターボタン５５が半押しされると、オートパワーオフ（標準的には、例えば約３０秒）によるスリープ状態移行までの期間は、ＬＣＤ５９にライブビュー画面が表示される。シャッターボタン５５の半押しで、測光センサ７３を動作させて、露出制御値を決定する。また、焦点調節のためのピント位置を検出する。手ブレＯＮ／ＯＦＦボタン６２ｄがオンのときは、手ブレ補正も行う。シャッターボタン５５の全押しを検知すると、被写体を撮像素子２８で撮像し、撮像画像をメモリ６８に記録する。手ブレＯＮ／ＯＦＦボタン６２ｄがオンのときは、手ブレ補正も行う。

次に、カメラの手ブレ補正動作について、図を参照しながら説明する。

カメラ等で被写体を撮影する場合に発生する手ブレは、人間の筋肉の振動による約１０Ｈｚの小振幅の振動と、人間の体の揺れによる３Ｈｚ以下の大振幅の振動と、撮影時にシャッターボタン５５を操作するときのブレである５Ｈｚ程度の大振幅の振動とが合成された振動となっている。この手ブレ（カメラブレ）補正を実現するためのシステム構成を、図８に示す。

本デジタルカメラ５１に対して、撮影者のブレによって、カメラブレが発生した場合、撮像素子２８で撮像中に、撮像素子２８の受光面に導かれる光路が変化し、その結果、被写体像が露光中に動いて重なり、不鮮明なぼやけた像が撮像される。このブレを補正するためには、カメラに発生するブレを検知して、ブレによる撮像素子２８上の結像位置の移動（ブレ）を相殺するように光路を偏向し、同一位置に結像するようにすればよい。

図８は、手ブレ補正を実現するための手ブレ制御部７５のシステム構成図である。

Ｐ方向位置選出センサ４７、Ｙ方向位置検出センサ４８、アクチュエータ４４およびアクチュエータ４５は手振れ補正メカニズム４６を構成している。手ブレ制御を行う手ブレマイコン８０は、手ブレ補正メカニズム４６を駆動する駆動回路部９０と、ブレ検出回路９８と、温度センサ９２とが接続され、シーケンス制御マイコン７０と通信するようになっている。

ここでは、検出系としてジャイロ（角速度センサ）検出方式、補正光学系は屈曲プリズム回転方式、駆動系は電圧でダイレクトドライブする積層型圧電素子および位置検出センサを用いた（デジタル）サーボ制御方式の場合を説明する。

デジタルカメラ５１にブレが発生すると、撮像面（撮像素子面）上でブレが発生し、結果として振れた像が撮影されてしまうが、検出系でブレ量を検出し、補正光学系でブレによる被写体像の移動を相殺する方向に、被写体からの光を折り偏向することで、像ブレを防止することが可能となる。手ブレでは、最高約１０Ｈｚ程度の正弦波の揺れがカメラに発生する。ブレを補正するためには、この揺れによるブレを防ぐように補正光学系を駆動する。

ぶれ検知手段として機能するＰブレ検出ジャイロ６５およびＹブレ検出ジャイロ６６は、デジタルカメラ５１本体のブレを検出するためのジャイロセンサであり、デジタルカメラ５１本体がブレによって回転したときのブレの角速度信号を検出する。それぞれ一方向の回転角速度を検出するので、Ｐブレ検出ジャイロ６５は、Ｐ（ピッチ）方向の回転ブレを検出する。Ｙブレ検出ジャイロ６６は、Ｙ（ヨー）方向の回転ブレを検出する。

ブレ検出回路９８は、Ｐブレ検出ジャイロ６５およびＹブレ検出ジャイロ６６のジャイロの信号ノイズ、ドリフトをカットするためのフィルタ回路（ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ）、角速度の信号を角度信号に変換するための積分回路等から構成されている。

手ブレ制御部である手ブレマイコン８０の枠内のブロックは、マイクロコンピュータによるデジタル処理部である。ブレ量検出部８４は、ブレ検出回路９８から出力されるＰ方向及びＹ方向の回転ブレを所定時間間隔で取り込み、カメラのブレ量を出力する。手ブレシーケンス制御部８６は、カメラシーケンス制御マイコン７０からの信号に応答して、手ブレシーケンスをコントロールする。駆動制御部８２は、ブレ量検出部８４からのブレ出力に基づいて、補正駆動位置を決定する。また、その補正駆動位置が温度によって変化する量を、温度センサ９２の出力を利用して補正する。そのようにして決定された駆動位置に対して、駆動回路部９０から出力される現在位置信号を検出することで、最適な制御値（本アクチュエータの場合は電圧）を決定して駆動回路９０に出力する。

温度センサ９２は、温度による性能変化を補正するために使用される。補正光学系や、位置検出センサの温度変化の補正や、必要に応じてアクチュエータの駆動電圧等を補正して、使用温度条件下において最適な補正を実現する。

駆動回路部９０は、駆動制御部８２で演算された結果をアクチュエータ４４，４５に印加するためのドライブ回路部と、Ｐ、Ｙ方向の位置センサ４７，４８からの信号を電圧値に変化する位置センサ回路部とで構成されている。

補正メカニズム４６は、アクチュエータ４７，４８によってレンズケース４１が駆動されると、被写体からの光を所定の方向に偏向する。その結果、ブレを補正することができる。アクチュエータ４７、４８は、本実施形態では積層型圧電素子を使用したダイレクトドライブ方式を採用している。

Ｐ方向位置検出センサ４７は、レンズケース４１のＰ方向の動きを検出するための位置検出センサであり、本実施例では、ＩＲＬＥＤ（赤外発光ダイオード）及びスリットを可動側であるレンズケース４１に搭載し、固定側である背面板４２にはＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を搭載して構成されている。

Ｙ方向位置検出センサ４８は、レンズケース４１のＹ方向の動きを検出するための位置検出センサであり、Ｐ方向位置検出センサ４７と同様に、ＩＲＬＥＤとスリットを可動側であるレンズケース４１に搭載し、固定側にはＰＳＤを搭載して構成されている。

本実施形態によると、プリズムの駆動に応じて前レンズ群も駆動している。したがって、従来の方法のようにプリズムだけを駆動する方法、およびレンズを偏芯させる方法よりもレンズユニットの光学特性の低下量は小さくなっている。また、光軸の偏向に合わせて前レンズ群を駆動しているので、前レンズ群の直径を大きくする必要がなく小型、軽量のレンズユニットを提供することができる。

本実施形態によると、撮像素子をシフトしていないので、像円形を大きくする必要がない。

また、本実施形態によると前レンズ群の駆動量とプリズムの駆動量を同じにしているので、前レンズ群とプリズムを一体的に駆動するという簡単な方法で、光学特性の低下量の小さいブレ補正機能を有したレンズユニットを提供することができる。

本実施形態によれば、駆動される前レンズ群は第１レンズ群のみであるので、駆動の機構が簡単かつ小型になる。また、反射部材より被写体側の前レンズ群が第１レンズ群のみであるので、光軸の偏向量も大きくならず、駆動する量が小さくてすむ。したがって、レンズユニットを小型、軽量にすることができる。

本実施形態によれば、レンズユニットは変倍光学系を有したズームレンズであるので、撮影の際の画角の決定の容易な撮影レンズを提供することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第１の実施形態では前レンズ群のレンズとプリズムとを一体的に駆動していたのに対し、本実施形態では前レンズ群とプリズムとが異なる動きをする点である。さらには、プリズムのＰ方向の動きの角度ａに対し、前レンズ群を２ａの角度駆動する点である。

以下、図を用いて本発明に係る第２の実施形態を説明する。

図９は、本実施形態のレンズユニット１１１の構成を示す図である。図９において、本レンズユニット１１１は光学設計的には実施形態１と同じであり、図４と同じ機能の要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。図９において、符号１１２は第１レンズ群ケースであり、第１レンズ群２２を収納している。第１レンズ群ケース１１２がプリズム２３に対向する面の一部には、ラックギア１１３ａおよび１３３ｂ（不図示）が形成されている。符号１１６はプリズムカバーであり、プリズム２３を収納している。プリズムカバー１１６には、光軸３１とプリズムの反射面２３ｒが交わる点Ａの近傍から光軸３１と平行な方向へＹ回転軸１１８が形成されており、その先端にはＹ駆動ギア１１９が形成されている。また、プリズムカバー１１６の第１レンズ群２２に対向する部分には、ラックギア１２２ａおよび１２２ｂ（不図示）が形成されている。

第１レンズ群ケース１１２はラックギア１１３ａおよび１２２ａで遊星ギア１２０ａを挟持する位置に配置され、一方向からバネ１２３によりレンズユニット１１１のハウジングの一部１２４に対して付勢されるようにされている。第１レンズ群ケース１１２のバネ１２３と対向する辺にはＳＩＤＭ（Ｓｍｏｏｔｈ Ｉｍｐａｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）１２６が配置され、バネ１２３と共に第１レンズ群ケース１１２を図１３の紙面上下方向に駆動するようになっている。

Ｙ駆動ギア１１９にはＹリレーギア１２５を介してステップモータ１２７が接続されており、ステップモータ１２７の回転により、第１レンズ群２２およびプリズム２３は一体的に、Ｙ回転軸１１８を中心にＹ方向（ヨー方向）に回転する。ＳＩＤＭ１２６およびステップモータ１２７は、第１の実施形態で説明したものと同様の手ブレ補正部（不図示）によって駆動されている。

図１０は図９の第１レンズ群２２およびプリズム２３の部分の構成を詳細に示した図である。第１レンズ群２２は第１レンズ群ケース１１２に収納されており、第１レンズ群ケース１１２がプリズム２３に対向する面の一部には、ラックギア１１３ａが形成されている。また、ラックギア１１３ａが形成されている辺と対向する第１レンズ群ケース１１２の他の辺にもラックギア１１３ｂ（不図示）が形成されている。

プリズム２３は、その側面を側面板１１４ａおよび１１４ｂによって挟持されている。側面板１１４ａおよび１１４ｂには第１レンズ群２２に対向する部分にそれぞれ長穴１２１ａおよび１２１ｂが形成され、それぞれの長穴には遊星ギア１２０ａおよび１２０ｂの軸が回転自由に嵌合されている。側面板１１４ａおよび１１４ｂの一辺には、それぞれＰ回転軸１１５ａおよび１１５ｂ（不図示）が形成されている。Ｐ回転軸１１５ａおよび１１５ｂの位置は、これらの軸を結ぶ直線が、後レンズ群の光軸３１とプリズム２３の反射面とが交わる点Ａの近傍を通り、光軸３１とのなす角度が９０度の位置である。

プリズム２３および側面板１１４ａ、１１４ｂはプリズムカバー１１６に収納され、Ｐ回転軸１１５ａおよび１１５ｂは、プリズムカバー１１６の穴部１１７ａおよび１１７ｂに、それぞれ回転自由に嵌合されている。プリズムカバー１１６には、点Ａの近傍から光軸３１と平行な方向へＹ回転軸１１８が形成されており、その先端にはＹ駆動ギア１１９が形成されている。このようにして、プリズム２３はＰ方向およびＹ方向に回動自由にされている。また、プリズムカバー１１６の第１レンズ群２２に対向する部分には、ラックギア１２２ａおよび１２２ｂが形成されている。

矢示Ｐ、Ｙは、それぞれＰ方向（ピッチ方向）、Ｙ方向（ヨー方向）を示す。

上記のような構成になっているため、図９においてＳＩＤＭ１２６によって第１レンズ群ケース１１２を紙面上下方向にシフトさせると、遊星ギア１２０ａ、１２０ｂの働きにより、プリズム２３は第１レンズ群ケース１１２のシフト量の１／２だけ角度が変化する。

図１１は本実施形態に係るレンズユニット１１１の構成を示す。図１１で図４と同じ機能の要素には同じ番号を付して、その説明を省略する。

図１１が図４と異なるところは、図４ではプリズム２３のＰ方向の動き角度ａに対して、第１レンズ群２２の動き角度が同じ角度ａになっているのが、図１１では、プリズム２３のＰ方向の動き角度ａに対して、第１レンズ群２２は動きの角度が２ａの位置２２ｂの位置までシフトさせられている点である。

この目的は、図１１において、プリズム２３がＰ方向への角度ａだけ駆動された場合、後レンズ群の光軸３１の延長はプリズム２３で反射させられてその角度が２ａ変化し、直線３３の位置になる。したがって、第１レンズ群２２はこの位置までシフトしてやることにより、レンズユニット２１の光学特性の劣化を小さく抑えることが可能になる。

なお、プリズム２３のＹ方向への駆動の場合は、後レンズ群の光軸３１の延長はプリズム２３で反射させられた場合、プリズムの駆動の角度と同じだけしか偏向しないので、第１レンズ群２２はプリズムの駆動と同じ角度だけシフトするようにしている。

本実施形態においては、プリズム２３のＰ方向（ピッチ方向）の動きに対しては第１レンズ群２２をその２倍の量駆動している。また、プリズム２３のＹ方向の動きに対しては第１レンズ群２２をそれと同じ量駆動している。したがって、プリズム２３の動きに起因するレンズユニット１１１の光学特性の劣化は、第１の実施形態の場合よりも小さくなっている。

本実施形態では、Ｙ方向の駆動に関しては、前レンズ群とプリズムの移動量を同量とし、Ｐ方向の駆動に関しては、前レンズ群の移動量をプリズムの移動量の２倍にしている。したがって、簡単な機構により所望の駆動を実現し、よって小型、軽量のレンズユニットの提供が可能になっている。

（第３の実施形態）
図を用いて、本発明に係る第３の実施形態を説明する。

第１および第２の実施形態では、反射部材よりも被写体側にある前レンズ群が単一のレンズ群により構成されていた。本実施例では前レンズ群は複数のレンズ群から構成されている。

図１２は、本実施形態に係るレンズユニット１３１の構成を示す。符号１３２は第１レンズ群、符号１３３は第２レンズ群、符号１３４は第３レンズ群、符号１３５は光軸を屈曲させる反射部材である反射ミラーである。符号１３６は第４レンズ群、符号１３７は第５レンズ群、符号１３８はローパスフィルタ、符号１３９は撮像素子である。第１レンズ群１３２乃至第３レンズ群は反射部材より被写体側にある前レンズ群を構成している。第４レンズ群１３６および第５レンズ群１３７は反射部材より像側にある後レンズ群を構成している。符号１４０は前レンズ群の光軸、符号１４１は後レンズ群の光軸であり、両者は点Ａで反射ミラー１３５と交わっている。

前レンズ群および反射ミラー１３５は１つのレンズケース（不図示）に収納され、点Ａを基準として前レンズ群の光軸１４０と後レンズ群の光軸１４１とのなす角度を変化させるように駆動される。

図１３は本実施形態に係るビデオカメラの構成を示す斜視図である。図１３で図１２と同じ機能の要素には同じ符号を付した。符号１４２はカメラボディ、符号１４３は撮影レンズの開口窓、符号１４４は折りたたみ式のモニタ液晶である。

本実施形態のレンズユニット１３１は前レンズ群が複数のレンズ群からなっており、反射ミラー１３５より被写体側の寸法が実施形態１または２のレンズユニットより大きい。したがって本実施形態のレンズユニット１３１は、本実施形態のビデオカメラのように、前レンズ群の光軸方向の厚みが大きいカメラに好適に使用される。

本発明の第１の実施形態に係るレンズユニットの構成を示す斜視図である。 図１のレンズユニットの構成を示す断面図である。 図１のレンズユニットを背面板の方から見た図である。 図１のレンズユニットの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラの斜視図である。 図５のデジタルカメラの背面図である。 本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラのシステム図である。 図７のシステムの手ブレ制御部のシステム図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズユニットの組み立て図である。 図９のレンズユニットの一部を詳細に示す図である。 図９のレンズユニットの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズユニットの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るビデオカメラの構成を示す図である。 従来技術によるブレ補正機能を有したレンズユニットの構成を示す図である。

符号の説明

２２ 第１レンズ群
２３ プリズム
２４ 第２レンズ群
２５ 第３レンズ群
２６ 第４レンズ群
２７ ローパスフィルタ
２８ 撮像素子
３１ 後レンズ群の光軸
３２ 前レンズ群の光軸

Claims (8)

1. 被写体の像を結像させるレンズユニットであって、
   光軸を屈曲させる反射部材と、
   前記反射部材より被写体側にある前レンズ群と、
   前記反射部材より結像側にある後レンズ群と、
   駆動手段とを有し、
   前記駆動手段は、前記反射部材および前記前レンズ群を、前記反射部材により折り曲げられた前記前レンズ群の光軸の角度が変わるピッチ方向、および前記反射部材により折り曲げられた前記前レンズ群の光軸の角度が変わらないヨー方向に駆動することを特徴とするレンズユニット。
2. 前記駆動手段は、前記反射部材の反射面と、前記前レンズ群または前記後レンズ群の光軸との交点近傍を基準として、前記前レンズ群の光軸の角度が変化するように、前記前レンズ群および前記反射部材を回動させることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記前レンズ群は、第１レンズ群であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
4. 前記駆動手段は、前記前レンズ群および前記反射部材を、前記前レンズ群の光軸の角度が変化するように、一体的に回動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレンズユニット。
5. 前記駆動手段は、前記前レンズ群及び前記反射部材を、前記反射部材の反射面と光軸との交点近傍を回転軸としてヨー方向に回動させるものであり、
   前記前レンズ群のヨー方向への回動角は前記反射部材のヨー方向への回動角と同じであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。
6. 前記駆動手段は、前記前レンズ群及び前記反射部材を、前記反射部材の反射面と光軸との交点近傍を回転軸としてピッチ方向に回動させるものであり、
   前記前レンズ群のピッチ方向への回動量は前記反射部材のピッチ方向への回動量より大きいかまたは同じであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。
7. 前記レンズユニットは変倍光学系を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のレンズユニット。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のレンズユニットを有することを特徴とする撮像装置。

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