JP2008015156A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】今までの様に複雑な構造にしなくても一本の駆動軸でズームレンズとフォーカスレンズそれぞれを独立に駆動することができるレンズ駆動装置を備えた撮影装置を提案する。
【解決手段】光軸に沿って長手方向にＳ極とＮ極が交互に形成された磁気シャフト１５を設ける。ズームレンズ１３を保持するレンズ保持枠１３０に第１のコイル１３０Ｃを設けるとともに、フォーカスレンズ１４を保持するレンズ保持枠１４０に第２のコイル１４０Ｃを設けて、磁気シャフト１５にそれらのコイル１３０Ｃ，１４０Ｃを挿通して、第１および第２のコイル１３０Ｃ，１４０Ｃそれぞれと磁気シャフト１５とでリニアモータを構成する。
【選択図】図４

Description

撮影光学系で被写体を捉えて被写体を表わす画像データを生成する撮影装置に関する。

撮影装置が備える撮影光学系の中には、フォーカスレンズやズームレンズのように光軸に沿って動かす必要のあるレンズがある。これらのレンズをそれぞれ個別に動かすためには、モータと駆動軸とを備えたレンズ駆動装置がそれらのレンズそれぞれについてひとつづつ必要になるため、どうしてもレンズ鏡胴が大型化してしまう。

そこで、２つのレンズ駆動装置が備える２本の駆動軸を１本にしてその一本になった駆動軸を共通的に用いることによってレンズ駆動装置の小型化を図ろうという技術が提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。

しかしながら、これらの特許文献のものでは、駆動軸を同軸形状にしたり、駆動軸の一部にクラッチなどの切替機構を設けたりしなければならないため、レンズ駆動装置自体の構造がやや複雑になるという問題を抱えている。

ところで、最近小型軽量であってしかも薄型構造のデジタルカメラが多数発売されている。このようなデジタルカメラにおいては、屈曲光学系を用いることによって薄型構造を実現させている。この屈曲光学系が用いられると、レンズ鏡胴をわざわざ外部に繰り出す構造にしなくてもボディ内部にコンパクトに収納することができるため、上記特許文献の技術がより有効に活用される。
特開平８―２９２３５８号公報 特開２００２−３５０７０９号公報 特開２００４−４３２１号公報

本発明は、上記事情に鑑み、今までの様に複雑な構造にしなくても一本の駆動軸でズームレンズとフォーカスレンズそれぞれを独立に駆動することができるレンズ駆動装置を備えた撮影装置を提案することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影装置は、光軸に沿って複数のレンズをそれぞれ独立に駆動するレンズ駆動装置を備えたものであって、
上記レンズ駆動装置は、
上記光軸に沿って平行に延びるシャフトと、
上記複数のレンズのうちの第１のレンズを保持するとともに、通電により上記シャフトとの間に電磁作用を生じさせそのシャフトに沿う方向に力を受ける第１のコイルを備えた第１のレンズ保持枠と、
上記複数のレンズのうちの第２のレンズを保持するとともに、通電により上記シャフトとの間に電磁作用を生じさせそのシャフトに沿う方向に力を受ける第２のコイルを備えた第２のレンズ保持枠と、
上記第１のコイルへの通電を制御することにより上記第１のレンズを光軸方向に移動させるズーム駆動部と、
上記第２のコイルへの通電を制御することにより上記第２のレンズを光軸方向に移動させるピント調整部とを備えたものであることを特徴とする。

上記本発明の撮影装置によれば、駆動軸が上記シャフト一本で構成され、そのシャフトとの間に電磁作用を生じさせそのシャフトに沿う方向に力を受ける第１のコイルを備えた第１のレンズ保持枠によって上記複数のレンズのうちの第１のレンズが保持され、第２のコイルを備えた第２のレンズ保持枠によって上記複数のレンズのうちの第２のレンズが保持される。

そうすると、上記ズーム駆動部による第１のコイルへの通電により第１のレンズ（例えばズームレンズ）が光軸に沿って第２のレンズ（例えばフォーカスレンズ）とは別に移動する様になるとともに、上記ピント調整部による第２のコイルへの通電により、第１のレンズ（例えばズームレンズ）とは別に第２のレンズ（例えばフォーカスレンズ）が光軸に沿って移動する様になる。なお上記第１のレンズと上記第２のレンズとは必ずしもズームレンズとフォーカスレンズとに限定されるものではなく、第１のレンズ、第２のレンズともフォーカスレンズであったり、第１のレンズ、第２のレンズともズームレンズであったりすることもある。

すなわち、今までの様に複雑な機構にしなくてもシャフトを一本平行に配設しそのシャフトに２つのコイルそれぞれを電磁的に結合させるという簡単な構造でレンズ駆動装置を製作することが可能となる。また、駆動軸になるシャフトとレンズ保持枠との間に機構的な接触部が存在しなくなるので、上記ズーム駆動部および上記ピント調整部による通電により得られる力がほぼ１００％用いられる様になって駆動に際しての電力効率がよくなるという効果も得られる。

以上説明した様に今までの様に複雑な構造にしなくても一本の駆動軸でズームレンズとフォーカスレンズそれぞれを独立に駆動することができるレンズ駆動装置を備えた撮影装置が実現する。

ここで、上記シャフトが、そのシャフトの長手方向にＳ極とＮ極が交互に形成された磁気シャフトであり、
上記第１および第２のコイルそれぞれが、その磁気シャフトと共にリニアモータを構成するものであっても良く、また上記シャフトが、リニアパルスモータのスケールが延びたシャフトであり、上記第１および第２のコイルそれぞれが、そのシャフトとともにリニアパルスモータを構成するものであっても良く、さらに上記シャフトが、そのシャフトの長手方向に直角な方向にＳ極とＮ極が並びそのＳ極およびそのＮ極がそのシャフトの長手方向に延在してなる磁気シャフトであり、上記第１および第２のコイルそれぞれが、その磁気シャフトとともにリニアボイスコイルモータを構成するものであっても良い。

ここで、上記第１のコイル、上記第２のコイルへの通電が行なわれないときには、上記第１のレンズ保持枠と上記第２のレンズ保持枠が動いてしまって双方のレンズ保持枠が接触してしまう危険性がある。

そこでその危険性を回避するために上記第１のレンズ保持枠および上記第２のレンズ保持枠の移動範囲を規制する移動規制部材と備えたものであることが好ましく、例えば、その移動規制部材として上記第１のレンズ保持枠および上記第２のレンズ保持枠の無通電時の位置を規定するとともに、通電による、その第１のレンズ保持枠および第２のレンズ保持枠の移動に伴って伸縮するばね部材を備えているとなお良い。

また上記ばね部材の代わりに上記第１のレンズ保持枠および上記第２のレンズ保持枠それぞれを、上記第２の光軸に直角な方向に偏倚させる磁石を備えていても良い。

上記磁石が設けられると、無通電時、通電時どちらのときにおいてもレンズ保持枠が磁石に引き寄せられて第２の光軸に直角な方向に偏倚するので上記磁石の磁力を調節しておきさえすれば、上記シャフトに接触しない好適な位置にいつでもレンズ保持枠が保持されたままになる。そうすると第１のコイルや第２のコイルに通電してフォーカスレンズやズームレンズを配置するとき、また配置した後のレンズの位置が明確になってレンズの位置制御を正確に行なうことができる様になる。

以上、説明したように、今までの様に複雑な構造にしなくても一本の駆動軸でズームレンズとフォーカスレンズそれぞれを独立に駆動することができるレンズ駆動装置を備えた撮影装置が実現する。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１、図２は、本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラの構成を示す図である。図１には、デジタルカメラの外観が示されており、図２には図１のデジタルカメラ内部に屈曲光学系が収納されていることが示されている。

図１に示すデジタルカメラのボディの中央右側には撮影レンズ１０の一部が姿を現しており、その撮影レンズ１０の上方には被写体に向けてフラッシュ光を発光するためのフラッシュ発光窓１０１が備えられている。またその発光窓１０１の横方向にはファインダ１０２が備えられており、またボディ上面にはレリーズボタン１０３が備えられている。

この図１に示すデジタルカメラ１の内部には、撮影レンズ１０として図２に示す様な屈曲光学系が収納されているので、以降においては図１に示す撮影レンズに付してある符号１０を屈曲光学系にも用いることがある。

図２に示す屈曲光学系１０は、前方に向かう第１の光軸に沿って入射してきた入射光をその第１の光軸と直交する第２の光軸方向に反射して撮像素子１２上に結像させる構造を有するものであって、第２の光軸側にピント調整用のフォーカスレンズと焦点距離調節用のズームレンズと、そのフォーカスレンズとそのズームレンズとをそれぞれ独立に駆動するレンズ駆動装置を備えている。この屈曲光学系を用いると薄型のボディ内にコンパクトに収納することができる。

図３は、その屈曲光学系１０の構成を示す図である。図３（ａ）には、屈曲光学系１０の構成のみが抜き出されて示されている。また図３（ｂ）には、その屈曲光学系１０がボディ内に組み込まれたときに屈曲光学系の第２の光軸側にあるズームレンズとフォーカスレンズとがそれぞれ独立に駆動するレンズ駆動装置がボディ内部にどのように組み込まれるかが示されている。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）には、屈曲光学系全体でズームレンズが構成されているものが示されているが、簡単のため、屈曲光学系内の一つのレンズを移動させることにより焦点距離が調節されるとしていくつかあるレンズのうちの一つをズームレンズ１３と記載する。

図３（ａ）に示す様に、屈曲光学系１０は、前方に向かう第１の光軸に沿って入射してきた入射光を反射部材１１で反射してその第１の光軸と直交する第２の光軸方向に進行させ、第２の光軸の終端部にある撮像素子１２に被写体光を結像させている。その第２の光軸側には、ズームレンズ１３とフォーカスレンズ１４とが配備されていてそれらのレンズはそれぞれ第２の光軸に沿って平行に延びるシャフト１５に保持されている。

いままでは、小型化を図るためにフォーカスレンズ１４とズームレンズ１３を駆動するための駆動軸になるシャフト１５を１本にして共通化を図ってもシャフトの一部にクラッチなどの機構を設けなければならなかったために更なる小型化を図ることができなかった。

そこで本実施形態では、クラッチなどの機構を設けなくても済む様に電磁作用を利用することでシャフト１５の構造、およびシャフト１５と第１のレンズ保持枠との結合部とシャフト１５と第２のレンズ保持枠との結合部の構造を簡略にしてさらなる小型化を図ることができる様に改良している。

図１、図２に示すデジタルカメラ１が備えるレンズ駆動装置は、図３（ｂ）に示す様に第２の光軸に沿って平行に延びるシャフト１５と、ズームレンズ１４を保持するとともに、通電により上記シャフト１５との間に電磁作用を生じさせそのシャフト１５に沿う方向に力を受ける第１のコイル１３０ｃを備えた第１のレンズ保持枠（後述する）と、フォーカスレンズ１４を保持するとともに、通電により上記シャフト１５との間に電磁作用を生じさせそのシャフト１５に沿う方向に力を受ける第２のコイル１４０ｃを備えた第２のレンズ保持枠（後述する）と、第１のコイル１３０ｃへの通電を制御することによりズームレンズ１３を第２の光軸の方向に移動させるズーム駆動部と、第２のコイル１４０ｃへの通電を制御することによりフォーカスレンズ１４をその第２の光軸の方向に移動させるピント調整部とを回路基板１６上に備えている。この図３（ｂ）に示す回路基板１６上にはズーム駆動部とピント調整部とが実装されていてそのズーム駆動部の出力端子と第１のコイル１３０とが接続されピント調整部の出力端子と第２のコイル１４０とが接続されている。

つまり、この例では、シャフト１５と第１のコイル１３０と第２のコイル１４０とでリニアモータを構成してそのリニアモータを用いてレンズ駆動装置を構成することにより構造の簡略化を成し遂げている。

ここで、ズーム駆動部とピント調整部のレンズ駆動装置の構成要素を抜き出してその構造を説明する。

図４は、ズーム駆動部とピント調整部のレンズ駆動装置の構成を示す図である。

図４に示す様に、ズームレンズ１３とフォーカスレンズ１４とは第１のレンズ保持枠１３０，第２のレンズ保持枠１４０にそれぞれ保持されており、それらの第１のレンジ保持枠１３０，第２のレンズ保持枠１４０にはそれぞれ第１のコイル１３０Ｃ，第２のコイル１４０Ｃが設けられている。それぞれのコイル１３０Ｃ，１４０Ｃの中空部が駆動軸であるシャフト１５に挿通されている。

この例では図４に示す様にシャフト１５がそのシャフトの長手方向にＳ極とＮ極が交互に形成された磁気シャフトであって第１および第２のコイル１３０Ｃ，１４０Ｃそれぞれが、その磁気シャフトと共にリニアモータを構成している。なお図４にはシャフト１５のほかにガイドシャフト１Ｇ，２Ｇも図示されている。

このため図３に示す回路基板１６上のズーム駆動部で第１のコイル１３０ｃへの通電を制御することにより、上記シャフト１５との間に電磁作用を生じさせそのシャフト１５に沿う方向に力を受ける第１のコイル１３０ｃを備えた第１のレンズ保持枠１３０に保持されたズームレンズ１３を第２の光軸方向に沿って自在に移動させることも、また図３に示す回路基板１６上のズーム駆動部で第２のコイル１４０ｃへの通電を制御することにより、上記シャフト１５との間に電磁作用を生じさせそのシャフト１５に沿う方向に力を受ける第２のコイル１４０ｃを備えた第１のレンズ保持枠１４０に保持されたフォーカスレンズ１４を第２の光軸方向に沿って自在に移動させることもできる。

この図４に示すリニアモータでは、第１のレンズ保持枠１３０が備える第１のコイル１３０Ｃ、第２のレンズ保持枠１４０が備える第２のコイル１４０Ｃは、３つのコイル（３相励磁）が磁石のピッチにあわせて並べて配設されていることが好ましいが、コイルの数は３つより少なくてもまたそれ以上であっても良い。

またリニアモータの代わりにリニアパルスモータを構成する事により、オープンループ制御が可能になる。

図５は、リニアパルスモータの構成を示す図である。

図５に示すシャフト１５´は、図５（ｂ）に示すスケールである。このシャフトとして機能するスケールは所定の周期で凹凸が並べて形成されている磁性体である。図５に示すリニアパルスモータでは、その凹凸の周期の１／４（凸の半分）ごとにステッピング動作を行なわせることができる。

また、図４に示すリニアモータ、また図５に示すリニアパルスモータを構成する代わりに、シャフト１５Ｍが、そのシャフト１５Ｍの長手方向に直角な方向にＳ極とＮ極が並びそのＳ極およびそのＮ極がそのシャフトの長手方向に延在してなる磁気シャフトであり、第１および第２のコイル１３０Ｃ，１４０Ｃそれぞれが、その磁気シャフト１５Ｍとともにリニアボイスコイルモータを構成するものであっても良い。

図６は、レンズ駆動装置に適用することができるボイスコイルモータの構成を説明する図である。

図６に示す様に、シャフト１５Ｍが、そのシャフト１５Ｍの長手方向に直角な方向にＳ極とＮ極が並びそのＳ極およびそのＮ極がそのシャフトの長手方向に延在してなる磁気シャフトであってその磁気シャフト１５Ｍに第１のコイル１３０Ｃ、第２のコイル１４０Ｃがそれぞれ挿通されている。なお、図６には補助回路として磁性体からなるヨークＹｏｋｅで磁気回路が構成された例が示されている。

この様にレンズ駆動装置がボイスコイルモータの構造を持つものであっても良い。

以上、説明したように、今までの様に複雑な構造にしなくても一本の駆動軸でズームレンズとフォーカスレンズそれぞれを独立に駆動することができるレンズ駆動装置を備えた撮影装置が実現する。

ところで、図１から図６までの構成にすると、第１のコイル１３０Ｃと第２のコイル１４０Ｃとの双方が無通電状態になっている時には、その第１のコイル１３０Ｃを備える第１のレンズ保持枠１３０も、第２のコイル１４０Ｃを備える第２のレンズ保持枠１４０も光軸に沿って動いてしまう。もしも第１のレンズ保持枠１３０と第２のレンズ保持枠１４０が双方とも動いて接触してしまうとズームレンズやフォーカスレンズが割れてしまう恐れがある。

このため第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の移動範囲を規制する移動規制部材を設けておく必要がある。

図７は、第１のレンズ保持枠および第２のレンズ保持枠の移動範囲を規制する移動規制部材１０Ｇを設けた場合の例である。

図７に示す様にガイド棒１Ｇに移動規制部材１０Ｇを設けると、第１のレンズ保持枠と第２のレンズ保持枠とが接触してレンズが割れてしまう様なことがなくなる。

また、上記移動規制部材１０Ｇだけであると、レンズが割れてしまう様なことは防止されるが、コイルが動いてしまってレンズ保持枠に保持されているレンズの位置が分からなくなってしまう恐れがある。そうするとレンズの正確な位置制御を行なうことができない。

そこで、第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の無通電時の位置を規定するとともに、通電による、第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の移動に伴って伸縮するばね部材を備えていると良い。

図８は、第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の無通電時の位置を規定するとともに、通電による、第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の移動に伴って伸縮するばね部材ＳＰ１，ＳＰ２を付加した構成を説明する図である。

図８に示す構成にすると、ばね部材ＳＰ１，ＳＰ２が図７で説明した様な移動規制部材として働くとともに無通電時のレンズの位置を規定するとともに、通電による、第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の移動に伴って伸縮することにより位置規制部材としても働く。

また、図８に示すばね部材ＳＰ１、ＳＰ２を用いる代わりに、第１のレンズ保持枠１３０，第２のレンズ保持枠１４０を第２の光軸に直角な方向に偏倚させることができる様にシャフトに沿って磁石ＭＡＧ１を設けるとともにその磁石ＭＡＧ１との間に引力が働く磁石ＭＡＧ２をレンズ保持枠に設けてレンズ保持枠を保持する構成にしても良い。

図９は、図８に示すばね部材ＳＰ１、ＳＰ２を用いる代わりに、第１のレンズ保持枠１３０，１４０を第２の光軸に直角な方向に偏倚させることができる位置に磁石を設けてレンズ保持枠を保持する様にした場合の構成を説明する図である。

図９に示す様に磁力の弱い磁石ＭＡＧ１をシャフト１５の方向に沿って設けて、第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０それぞれに設けられている磁石ＭＡＧ２との間にそれぞれ引力を働かせることによって第２の光軸に直角な方向にレンズ保持枠それぞれを偏倚させて保持している。

図９に示す構成にすると、コイルに通電すること無しに第１のレンズ保持枠１３０、第２のレンズ保持枠１４０をいつでも所定の位置に保持することが可能となり、それらのレンズ保持枠が無通電時にむやみに動くことがなくなる。また、磁石ＭＡＧ１，ＭＡＧ２によって第１のレンズ保持枠および第２のレンズ保持枠が配置したところに保持される様になるので、例えば原点センサを一つ設けその原点センサによってレンズの基準位置を検出する構成にしておけば、ズーム駆動やピント調整部がその原点センサにより検出された原点位置を基準に高精度の位置制御を行なうことができるというメリットが得られる。

以上、説明したように、今までの様に複雑な構造にしなくても一本の駆動軸でズームレンズとフォーカスレンズそれぞれを独立に駆動することができるレンズ駆動装置を備えた撮影装置が実現する。

なお、上記実施形態では屈曲光学系を備えた撮影装置を例に挙げて説明したが、本発明は屈曲光学系に限らずどのような撮影光学系を備えた撮影装置にも適用される。

本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラの構成を示す図である。 本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラの構成を示す図である。 図１、図２に示すデジタルカメラが備える屈曲光学系１０の構成を示す図である。 ズーム駆動部とピント調整部以外のレンズ駆動装置の構成を示す図である。 レンズ駆動装置に用いられるリニアパルスモータの構成の別例を示す図である。 レンズ駆動装置に適用することができるボイスコイルモータの構成を説明する図である。 第１のレンズ保持枠および第２のレンズ保持枠の移動範囲を規制する移動規制部材１０Ｇを設けた場合の例である。 第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の無通電時の位置を規定するとともに、通電による、第１のレンズ保持枠１３０および第２のレンズ保持枠１４０の移動に伴って伸縮するばね部材を付加した構成を説明する図である。 図８に示すばね部材ＳＰ１、ＳＰ２を用いる代わりに、第１のレンズ保持枠１３０，１４０を第２の光軸に直角な方向に偏倚させることができる位置に磁石を設けてレンズ保持枠を保持する様にした場合の構成を説明する図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１０ 撮影レンズ（屈曲光学系）
１１ 反射部材
１２ 撮像素子
１３ ズームレンズ
１３０ 第１のレンズ保持枠
１３０Ｃ 第１のコイル
１４ フォーカスレンズ
１４０ 第２のレンズ保持枠
１４０Ｃ 第２のコイル
１５ シャフト

Claims (7)

1. この撮影装置は、光軸に沿って複数のレンズをそれぞれ独立に駆動するレンズ駆動装置を備えたものであって、
   前記レンズ駆動装置は、
   前記光軸に沿って平行に延びるシャフトと、
   前記複数のレンズのうちの第１のレンズを保持するとともに、通電により前記シャフトとの間に電磁作用を生じさせ該シャフトに沿う方向に力を受ける第１のコイルを備えた第１のレンズ保持枠と、
   前記複数のレンズのうちの第２のレンズを保持するとともに、通電により前記シャフトとの間に電磁作用を生じさせ該シャフトに沿う方向に力を受ける第２のコイルを備えた第２のレンズ保持枠と、
   前記第１のコイルへの通電を制御することにより前記第１のレンズを光軸方向に移動させるズーム駆動部と、
   前記第２のコイルへの通電を制御することにより前記第２のレンズを該光軸方向に移動させるピント調整部とを備えたものであることを特徴とする撮影装置。
2. 前記シャフトが、該シャフトの長手方向にＳ極とＮ極が交互に形成された磁気シャフトであり、
   前記第１および第２のコイルそれぞれが、該磁気シャフトと共にリニアモータを構成するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
3. 前記シャフトが、リニアパルスモータのスケールが延びたシャフトであり、
   前記第１および第２のコイルそれぞれが、該シャフトとともにリニアパルスモータを構成するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
4. 前記シャフトが、該シャフトの長手方向に直角な方向にＳ極とＮ極が並び該Ｓ極および該Ｎ極が該シャフトの長手方向に延在してなる磁気シャフトであり、前記第１および第２のコイルそれぞれが、該磁気シャフトとともにリニアボイスコイルモータを構成するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
5. 前記第１のレンズ保持枠および前記第２のレンズ保持枠の移動範囲を規制する移動規制部材を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
6. 前記第１のレンズ保持枠および前記第２のレンズ保持枠の無通電時の位置を規定するとともに、通電による、該第１のレンズ保持枠および第２のレンズ保持枠の移動に伴って伸縮するばね部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
7. 前記第１のレンズ保持枠および前記第２のレンズ保持枠それぞれを、前記第２の光軸に直角な方向に偏倚させる磁石を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮影装置。

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