JP2007322458A - レンズ鏡筒、交換レンズ、カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】小型のレンズ鏡筒、交換レンズ、カメラを提供する。
【解決手段】光学系と、振れを検出する第１の検出軸を有し、第１の検出軸に直交する第１の取り付け面に対して取り付けられ、光学系の光軸まわりに配置される第１の振れセンサ（１０Ｘ）と、振れを検出する第２の検出軸を有し、第２の検出軸に平行な第２の取り付け面に対して取り付けられ、光学系の光軸まわりに配置される第２の振れセンサ（１０Ｙ）とを備えるレンズ鏡筒。
【選択図】図１

Description

本発明は、振れ検出センサを備えたレンズ鏡筒、交換レンズ、カメラに関するものである。

振れ検出センサを備えたレンズ鏡筒が、特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載のレンズ鏡筒では、円弧状に形成された硬質基板に２つの振れ検出センサが実装されており、この基板外に設けられたレンズＣＰＵに振れ検出センサの信号を伝えるように構成されている。
しかし、従来の振れ検出センサを備えたレンズ鏡筒では、小型化が困難であった。
特開２００４−１４６６５９号公報

本発明の課題は、小型のレンズ鏡筒、交換レンズ、カメラを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、光学系と、振れを検出する第１の検出軸を有し、前記第１の検出軸に直交する第１の取り付け面に対して取り付けられ、前記光学系の光軸まわりに配置される第１の振れセンサ（１０Ｘ）と、振れを検出する第２の検出軸を有し、前記第２の検出軸に平行な第２の取り付け面に対して取り付けられ、前記光学系の光軸まわりに配置される第２の振れセンサ（１０Ｙ）と、を備えるレンズ鏡筒（２００）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載のレンズ鏡筒において、前記第１の振れセンサ（１０Ｘ）は、振動子が励振されて駆動振動を発生する振動ジャイロセンサであり、前記振動子が前記駆動振動により変形する方向を含む駆動振動面は、前記第１の検出軸と直交すること、を特徴とするレンズ鏡筒（２００）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡筒において、前記第２の振れセンサ（１０Ｙ）は、振動子が励振されて駆動振動を発生する振動ジャイロセンサであり、前記振動子が前記駆動振動により変形する方向を含む駆動振動面は、前記第２の検出軸と平行であること、を特徴とするレンズ鏡筒（２００）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記第１の取り付け面と前記第２の取り付け面とは、同一平面上に設けられていること、を特徴とするレンズ鏡筒（２００）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載のレンズ鏡筒において、前記第１の取り付け面と前記第２の取り付け面とは、同一の基板（１）上に設けられていること、を特徴とするレンズ鏡筒（２００）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載のレンズ鏡筒において、前記基板（１）には、前記第１の振れセンサ（１０Ｘ）及び前記第２の振れセンサ（１０Ｙ）の信号を処理する処理回路（２０）が設けられていること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記第１の検出軸と前記第２の検出軸とは、直交するように配置されていること、を特徴とするレンズ鏡筒（２００）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記第１の取り付け面及び前記第２の取り付け面は、前記光学系の光軸と平行に配置されていること、を特徴とするレンズ鏡筒（２００）である。
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えた交換レンズ（２００）である。
請求項１０の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒（２００）を備えたカメラ（１００）である。
なお、符号を付した構成は適宜改良してもよい。また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよく、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らない。

本発明によれば、小型のレンズ鏡筒、交換レンズ、カメラを提供することができる。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。

（実施形態）
図１は、本実施形態の交換レンズを装着したカメラの概要を示す模式図である。
本実施形態のカメラは、カメラ本体１００に対して交換レンズ２００を装着して使用されるものである。交換レンズ２００には、その内部に不図示の撮影光学系が含まれている。なお、図１には、説明に使用するために、この撮影光学系の光軸をＺ軸としてＸＹＺ直交座標系を設けた。
撮影光学系を構成するレンズ群の一部は、光軸に略直交する方向に移動可能であり、この移動により像ブレを補正するブレ補正レンズ群となっている。また、交換レンズ２００内には、後述する通信部７０がカメラ本体１００と通信を行い、カメラ本体１００からの指示に従い撮影光学系中のフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させるＡＦ駆動部６０（図２参照）を有している。

さらに、交換レンズ２００は、基板１を有している。
基板１は、回路配線が多層に構成された硬質基板であり、基板面は、略長方形となっている。なお、図１は、模式図であるので、基板１が外観上に見える形態で示しているが、実際の基板１は、交換レンズ２００の内部に配置されている。
基板１は、交換レンズ２００がカメラ本体１００に装着された状態でカメラ本体１００の姿勢を正位置（通常は、撮影画面が横長となる方向）にしたときに基板面が垂直（Ｙ軸に平行）となるように、撮影光学系の光軸のまわりに配置されている。

図２は、基板１に設けられている回路の内容を示すブロック図である。
基板１には、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）３０，レンズ位置検出センサ４０，ＡＦ駆動部６０が接続されている。
ＶＣＭ３０は、ブレ補正レンズ群を駆動するアクチュエータである。
レンズ位置検出センサ４０は、ブレ補正レンズ群の位置を検出するセンサである。
なお、ＶＣＭ３０及びレンズ位置検出センサ４０は、直交するＸ方向及びＹ方向の２方向それぞれについて設けられているが、以下の説明では、簡単のため、１つにまとめて説明を行う。
ＡＦ駆動部６０は、フォーカスレンズ群を駆動する超音波モータ等のモータと、フォーカスレンズ群の位置を検出するエンコーダとを有しており、ＡＦ回路５０の指示によりフォーカスレンズ群を駆動する。

また、基板１には、ジャイロセンサ１０Ｘ，ジャイロセンサ１０Ｙ，レンズＣＰＵ２０，ＡＦ回路５０，通信回路７０，電源回路９０が設けられている。なお、ジャイロセンサ１０Ｘ，ジャイロセンサ１０Ｙ，レンズＣＰＵ２０，ＡＦ回路５０，通信回路７０，電源回路９０は、それぞれが１つのチップとしてまとめられており、各チップが基板１に対して実装されている。
ジャイロセンサ１０Ｘ及びジャイロセンサ１０Ｙは、何れも角速度を検出する角速度センサであるが、両者は、その検出軸と取り付け面との関係が異なっている。

図３は、ジャイロセンサ１０Ｘ及びジャイロセンサ１０Ｙの振動子の形態と基板１への取り付け形態を示す模式図である。なお、図３では、各ジャイロセンサの振動子を示すために、各ジャイロセンサのパッケージを一部省略して示している。
ジャイロセンサ１０Ｘは、略Ｔ字形状の駆動用アーム１０Ｘａを、検出用アーム１０Ｘｂを中心に線対称に２つ組み合わせたダブルＴ型構造の振動子を備えている。このジャイロセンサ１０Ｘが有する振動子は、いわゆる横置き型と呼ばれる平面状の構造を有しており、振動子の駆動用アーム１０Ｘａが励振されて駆動振動を発生し、この駆動振動により駆動用アーム１０Ｘａは、一平面内方向で変形する。具体的には、駆動用アーム１０Ｘａは、図３中に示したＺ軸に平行な方向へ駆動振動により変形する。この駆動用アーム１０Ｘａが変形する方向を含む平面を、駆動振動面と呼ぶ。横置き型の振動子を有したジャイロセンサでは、角速度を検出する検出軸が、駆動振動面と直交している。

ジャイロセンサ１０Ｘが検出軸まわりで回転すると、駆動用アーム１０Ｘａに略Ｙ軸方向のコリオリ力が発生し、検出振動を発生する。この検出振動を検出用アーム１０Ｘｂの変形量により検出することにより、検出軸まわりの振れを検出できる。
本実施形態のジャイロセンサ１０Ｘでは、駆動振動面と平行な面にパッケージ側の取り付け面１０Ｘｃが設けられており、このパッケージ側の取り付け面１０Ｘｃが基板１の基板面に平行に実装される。よって、ジャイロセンサ１０Ｘは、角速度を検出する検出軸が、ジャイロセンサ１０Ｘを取り付ける取り付け面である基板１の基板面に対して直交する方向に設けられているので、ジャイロセンサ１０Ｘにより、交換レンズ２００のピッチング振れの検出を行うことができる。
なお、ジャイロセンサ１０Ｘは、図３に示すような取り付け方向に限らず、検出軸まわりで回転した方向に取り付けられていてもよい。

一方、ジャイロセンサ１０Ｙは、略Ｕ字形状の駆動用アーム１０Ｙａを有した振動子を備えた、いわゆる音叉型の振動ジャイロセンサである。このジャイロセンサ１０Ｙが有する振動子は、いわゆる縦置き型と呼ばれる構造を有しており、振動子の駆動用アーム１０Ｙａが励振されて駆動振動を発生し、この駆動振動により駆動用アーム１０Ｙａは、一平面内方向で変形する。具体的には、駆動用アーム１０Ｙａは、図３中に示したＺ軸に平行な方向へ駆動振動により変形する。この駆動用アーム１０Ｙａが変形する方向を含む平面を、ジャイロセンサ１０Ｘの場合と同様に駆動振動面と呼ぶ。縦置き型の振動子を有したジャイロセンサでは、角速度を検出する検出軸が、駆動振動面と平行である。
ジャイロセンサ１０Ｙが検出軸まわりで回転すると、駆動用アーム１０Ｙａに略Ｘ軸方向のコリオリ力が発生し、検出振動を発生する。この検出振動により生じる駆動用アーム１０Ｙａの変形量を検出することにより、検出軸まわりの振れを検出できる。

本実施形態のジャイロセンサ１０Ｙでは、駆動振動面と平行な面にパッケージ側の取り付け面１０Ｙｃが設けられており、このパッケージ側の取り付け面１０Ｙｃが基板１の基板面に平行となり、かつ、検出軸がＹ軸と平行となるように実装される。よって、ジャイロセンサ１０Ｙは、角速度を検出する検出軸が、ジャイロセンサ１０Ｙを取り付ける取り付け面である基板１の基板面に対して平行であって、Ｙ軸と平行となる方向に設けられているので、ジャイロセンサ１０Ｙにより、交換レンズ２００のヨーイング振れの検出を行うことができる。

本実施形態では、上述のように、ジャイロセンサ１０Ｘは、横置き型の振動子を有した振動ジャイロセンサであるから、振動子の駆動用アーム１０Ｘａの長手方向が、検出軸と直交し、かつ、取り付け面に平行となる。よって、ジャイロセンサ１０Ｘは、振動子が取り付け面に垂直な方向に突出しない。
また、ジャイロセンサ１０Ｙは、縦置き型の振動子を有した振動ジャイロセンサであるから、振動子の駆動用アーム１０Ｙａの長手方向が、検出軸と平行であり、かつ、取り付け面に平行となる。よって、ジャイロセンサ１０Ｙについても、振動子が取り付け面に垂直な方向に突出しない。
したがって、同一基板にジャイロセンサ１０Ｘ及びジャイロセンサ１０Ｙを実装することにより、基板の厚さ方向にセンサが突出すること無く、交換レンズ２００のピッチング振れとヨーイング振れの検出を行うことができる。
ジャイロセンサ１０Ｘとジャイロセンサ１０Ｙが検出した振れ信号は、レンズＣＰＵ２０へ送られる。

レンズＣＰＵ２０は、交換レンズ２００の動作を制御する演算回路であり、アンプ２１Ｘ，２１Ｙ，２３、フィルタ２２Ｘ，２２Ｙ，２４、ＡＤコンバータ２５，ブレ量算出ブロック２６，レンズ位置算出ブロック２７，制御量算出ブロック２８，モータドライバ２９を有している。
アンプ２１Ｘ，２１Ｙ，２３は、それぞれ、ジャイロセンサ１０Ｘ，ジャイロセンサ１０Ｙ，レンズ位置検出センサ４０から得た信号を増幅して、フィルタ２２Ｘ，２２Ｙ，２４へ伝える。
フィルタ２２Ｘ，２２Ｙ，２４は、それぞれ、アンプ２１Ｘ，２１Ｙ，２３より送られた信号から、ノイズ成分を除去する回路である。
なお、図２では、アンプ２３，フィルタ２４は、１系統のみ示したが、実際には、Ｘ方向，Ｙ方向それぞれに１つ設けられており、Ｘ方向，Ｙ方向それぞれに設けられたレンズ位置検出センサ４０からの信号を分けて処理している。

ＡＤコンバータ２５は、各センサから得たアナログ信号をデジタル信号化する部分である。
ブレ量算出ブロック２６は、ジャイロセンサ１０Ｘ，ジャイロセンサ１０Ｙから得た信号に基づいて、交換レンズ２００の振れによって不図示の撮像面における像ブレの量を演算する。
レンズ位置算出ブロック２７は、レンズ位置検出センサ４０から得た信号に基づいてブレ補正レンズ群の位置を算出する。
制御量算出ブロック２８は、ブレ量算出ブロック２６及びレンズ位置算出ブロック２７から得た情報を基に、撮像面の像ブレを低減するために必要なブレ補正レンズ群の移動量、移動速度等、ブレ補正レンズ群の駆動制御に必要な制御量の算出を行い、モータドライバ２９へ伝える。
モータドライバ２９は、制御量算出ブロック２８から得た制御量に従い、ＶＣＭ３０の駆動を行う。

ＡＦ回路５０は、ＡＦ駆動部６０からフォーカスレンズ群の位置情報を得るとともに、カメラＣＰＵ８０からの指示を得て、ＡＦ駆動部６０にフォーカスレンズ群の駆動指示を行う回路である。
通信回路７０は、不図示のマウント部接点を介して、カメラＣＰＵ８０と通信を行う回路である。なお、通信回路７０からマウント部接点までは、フレキシブル基板等により接続されている。
電源回路９０は、カメラボディから電力供給を受け交換レンズ２００内の電源となる回路であり、ＤＣＤＣコンバータ等を有し、交換レンズ２００内で使用する電力の調整を行う部分であり、カメラＣＰＵ８０により制御されている。

以上のように、本実施形態の交換レンズ２００に必要な回路は、基板面が撮影光学系の光軸に対して平行に配置された基板（硬質基板）１に全て設けられている。基板面が撮影光学系の光軸に対して平行に配置された基板上に、ブレ補正機構を備えた交換レンズに必要な回路の全てを設けたものは、従来は存在していなかった。なぜなら、基板面が撮影光学系の光軸に対して平行に配置されている場合、同一（取り付け面と検出軸との関係が同一）のセンサを使用すると、ピッチング振れとヨーイング振れの両方を検出することが不可能であったからである。

図４は、取り付け面と検出軸との関係が同一のセンサを基板面が撮影光学系の光軸に対して平行に配置された基板に実装できないことを示す図である。
図４（ａ）に示したレンズ鏡筒２１００では、基板面が撮影光学系の光軸（Ｚ軸）に対して平行に配置された基板１１００に対して、検出軸が取り付け面に直交しているセンサ１１１０，１１２０の２つを実装しようとする場合を示している。この場合、何れのセンサの向き及び配置位置を変えたとしても、ヨーイング振れの検出を行えない。なお、基板１１００の基板面がＹ軸に直交するように配置すれば、ヨーイング振れの検出は、可能となる。しかし、その場合、ピッチング振れの検出が不可能である。

次に、図４（ｂ）に示したレンズ鏡筒２２００では、基板面が撮影光学系の光軸（Ｚ軸）に対して平行に配置された基板１２００に対して、検出軸が取り付け面に平行なセンサ１２１０，１２２０の２つを実装しようとする場合を示している。この場合、何れのセンサの向き及び配置位置を変えたとしても、ピッチング振れの検出を行えない。なお、基板１２００の基板面がＹ軸に直交するように配置すれば、ピッチング振れの検出は、可能となる。しかし、その場合、ヨーイング振れの検出が不可能である。

このように、基板面が撮影光学系の光軸に対して平行に配置されている場合、取り付け面と検出軸との関係が同一のセンサを使用すると、ピッチング振れとヨーイング振れの両方を検出することが不可能であった。
そこで、従来は、基板面が撮影光学系の光軸に対して直交して配置されているセンサ基板を使用していたのである。
図５は、従来のセンサ基板を示す図である。
レンズ鏡筒２３００に設けられた従来のセンサ基板１３００は、基板面が撮影光学系の光軸に対して直交して配置されている。そして、検出軸が取り付け面に平行なセンサ１３１０，１３２０の２つを、互いの検出軸が直交するように実装して、ピッチング振れとヨーイング振れとの検出が可能となるようにしていた。しかし、このような配置のセンサ基板を設けると、レンズ鏡筒の外径寸法が大型化してしまう。そして、レンズ鏡筒の外径寸法が大型化しないようにセンサ基板を小型化すると、センサ以外の回路を実装することができなかった。

一方、本実施形態のレンズ鏡筒では、上述のように交換レンズ２００に必要な回路は、基板面が撮影光学系の光軸に対して平行に配置された基板１に全て設けられている。従って、従来のように振れセンサを実装する専用の基板を設ける必要がなく、より小型の交換レンズとすることができる。
また、本実施形態の基板１は、基板面の形状が略長方形であることから、従来の円弧状のセンサ専用の基板に比べて、基板の製造時に多面付け（１面多数個取り）し易く、製造効率を高くできる。

さらに、本実施形態のジャイロセンサ１０Ｘ及びジャイロセンサ１０Ｙは、ＡＤコンバータ２５を有したレンズＣＰＵ２０と同じ基板１に実装されている。従って、ジャイロセンサ１０Ｘ及びジャイロセンサ１０ＹからＡＤコンバータ２５までの距離が短く、アナログ信号が長距離伝達されることによるノイズの混入を防止できる。

さらにまた、基板１は、硬質基板であることから、交換レンズ２００内における固定を容易に行えるとともに、固定された姿勢を環境変化などに影響されることなく維持できる。従って、これらに実装されたジャイロセンサ１０Ｘ，ジャイロセンサ１０Ｙの固定される方向も簡単に正確な取り付け状態とすることができるとともに、その取り付け状態を安定させることができ、常に正確な振れ検出を行える。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施形態において、レンズ交換式のカメラを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、レンズが固定式のカメラであってもよい。また、ビデオカメラやフィールドスコープに適用することもできる。

（２）本実施形態において、交換レンズ２００に必要な回路の全てを基板１に設けた例を示したが、これに限らず、例えば、ジャイロセンサ以外の回路を別の基板に設けてもよいし、２つのジャイロセンサをそれぞれ別々の基板に設けてもよい。

（３）本実施形態において、基板１は、カメラ本体１００の姿勢を正位置にしたときに基板面が垂直となるように配置されている例を示したが、これに限らず、基板面が光軸と平行となるように配置されていれば、どのような位置に配置されていてもよいし、基板面と光軸とが多少の傾きを持つように配置してもよい。

（４）本実施形態において、ジャイロセンサ１０Ｘは、ダブルＴ型構造の振動子を有し、ジャイロセンサ１０Ｙは、略Ｕ字形状の振動子を有している例を示したが、これに限らず、例えば、ジャイロセンサ１０Ｘを単純なＴ型構造の振動子等、他の横型の振動子としてもよいし、ジャイロセンサ１０Ｙをいわゆるビーム（梁）型の振動子等、他の縦型の振動子としてもよい。

本実施形態の交換レンズを装着したカメラの概要を示す模式図である。 基板１に設けられている回路の内容を示すブロック図である。 ジャイロセンサ１０Ｘ及びジャイロセンサ１０Ｙの振動子の形態と基板１への取り付け形態を示す模式図である。 取り付け面と検出軸との関係が同一のセンサを基板面が撮影光学系の光軸に対して平行に配置された基板に実装できないことを示す図である。 従来のセンサ基板を示す図である。

符号の説明

１：基板、１０Ｘ，１０Ｙ：ジャイロセンサ、２０：レンズＣＰＵ，５０：ＡＦ回路、７０：通信回路、９０：電源回路

Claims (10)

1. 光学系と、
   振れを検出する第１の検出軸を有し、前記第１の検出軸に直交する第１の取り付け面に対して取り付けられ、前記光学系の光軸まわりに配置される第１の振れセンサと、
   振れを検出する第２の検出軸を有し、前記第２の検出軸に平行な第２の取り付け面に対して取り付けられ、前記光学系の光軸まわりに配置される第２の振れセンサと、
   を備えるレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第１の振れセンサは、振動子が励振されて駆動振動を発生する振動ジャイロセンサであり、前記振動子が前記駆動振動により変形する方向を含む駆動振動面は、前記第１の検出軸と直交すること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
3. 請求項１又は請求項２に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第２の振れセンサは、振動子が励振されて駆動振動を発生する振動ジャイロセンサであり、前記振動子が前記駆動振動により変形する方向を含む駆動振動面は、前記第２の検出軸と平行であること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第１の取り付け面と前記第２の取り付け面とは、同一平面上に設けられていること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
5. 請求項４に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第１の取り付け面と前記第２の取り付け面とは、同一の基板上に設けられていること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
6. 請求項５に記載のレンズ鏡筒において、
   前記基板には、前記第１の振れセンサ及び前記第２の振れセンサの信号を処理する処理回路が設けられていること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第１の検出軸と前記第２の検出軸とは、直交するように配置されていること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、
   前記第１の取り付け面及び前記第２の取り付け面は、前記光学系の光軸と平行に配置されていること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えた交換レンズ。
10. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えたカメラ。
    
    

Images