JP2008225161A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出のために開口部を調節する絞り部材の駆動音を低減する。
【解決手段】シフト枠の移動を開始し（Ｓ１）、左右に移動させて撮像素子の画像信号を取り込む（Ｓ２）。ずれ量の検出難易度が閾値よりも大きいかを判断し（Ｓ３）、Ｓ４又はＳ８に進む。画像信号から被写体の画像ずれ量を検出して（Ｓ４）、焦点ずれ量を算出し（Ｓ５）、第４レンズ群を光軸方向に移動させ（Ｓ６）、シフト絞りの移動制御を終了する（Ｓ７）。
Ｓ８で検出難易度をシフト枠を別の方向に動かすことにより、上下方向や複数方向で検出し、検出難易度が閾値よりも大きい方向に移動し、撮像素子から信号を取り込み（Ｓ９）、ステップＳ４に進む。検出難易度が小さいときに、検出難易度が小さくない方向でずれ量を検出し、また検出難易度が閾値よりも大きい方向にシフト枠を移動してずれ量を検出することにより、検出精度を上げることができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、撮影光学系の瞳近傍の光束の通る開口部を光軸に対して垂直な方向に移動させる絞り部材を有するレンズ鏡筒に関するものである。

従来のレンズ鏡筒には、被写体光が通る開口部をレンズの光軸中心からレンズ光軸近傍の所定の範囲内で、任意の２個所に移動させるための絞り部材が知られている。そして、この被写体光が通る開口部をレンズの光軸中心から所定の２個所に移動して信号を取り込み、その信号のずれ量から被写体の焦点ずれ量を検出することができる。

例えば、特許文献１には図２８に示すように、絞り部材である開口絞り１ａ、１ｂ、駆動するアイリスモータ２ａ、２ｂは、絞り駆動枠３により保持されている。開口絞り１ａ、１ｂの下部には平歯部４ａ、４ｂが形成されており、アイリスモータ２ａ、２ｂの駆動軸に軸支された小歯車５ａ、５ｂに噛合している。絞り駆動枠３の側面には平歯部６が形成され、この平歯部６はモータ７の駆動軸に軸支された小歯車８に噛合している。

アイリスモータ２ａ、２ｂの駆動により、開口絞り１ａ、１ｂは左右方向にシフトされ、モータ７の駆動により絞り駆動枠３は上下方向にシフトされる。開口絞り１ａ、１ｂの左右方向のシフトと上下方向のシフトは独立して行われ、被写体光の中心をレンズ光軸中心からレンズ光軸の近傍の所定の範囲内で任意の２個所に移動することができる。

また、撮像素子からの信号により、ずれ量を検出し難い場合に、検出方法や信号の読込回数を変えるものが知られている。例えば特許文献２には、撮像素子からの信号のＳＮ比が悪いときには、相関演算の演算式を変更したり、画像信号の取込回数を増やすことができる。

特開２００４−３８１１４号公報 特開平１１−２５８４９０号公報

しかしながら上述の従来例では、駆動部材と絞り部材は平歯車の噛合により連結されていて、絞り部材を移動させると歯車の不快な歯当り音が発生する問題がある。特に、ＣＭＯＳなどの高速で画像信号を読み出す撮影装置に対応するために、絞り部材を高速で移動する場合には、歯車の歯当り音は更に大きくなる。また、画像撮影時に音の信号も取り込む装置においては、音の信号に絞り部材の駆動音が混入してしまうという問題がある。

歯車の連結部には通常はバックラッシュがあり、バックラッシュ分のがたが発生し、絞り部材を移動する歯車の連結部にもがたがあり、がた分だけ位置がずれてしまう。位置がずれると被写体光の中心がずれてしまい、被写体の焦点ずれ量に誤差が生ずる問題がある。特に、レンズ鏡筒及びそれを用いた光学機器が小型化したときに、被写体光の中心ずれによる焦点ずれ量の誤差が更に大きくなるという問題がある。

また、演算式を変更しても、撮像素子からの信号のＳＮ比は改善できない。更に、撮像素子からの信号の取込回数を増加すると、ずれ量を検出するまでに時間が多くかかるという問題もある。

本発明の目的は、上記課題を解消し、絞り部材の駆動音を低減するレンズ鏡筒を提供することにある。

本発明の他の目的は、絞り部材の位置決め精度を上げて、被写体光の中心位置の誤差を少なくし、被写体の焦点ずれ量の誤差を小さくするレンズ鏡筒を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、短時間で撮像素子からの信号のずれ量を検出し易くするレンズ鏡筒を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るレンズ鏡筒の技術的特徴は、撮影光学系の瞳近傍の光束が通る焦点検出用の開口部内に、該開口部の外周側から絞り部材を挿入、退避して、前記開口部の面積又は位置を変化させる絞り部材と、該絞り部材を駆動する磁力によるローレンツ力による駆動手段とを有することにある。

本発明に係るレンズ鏡筒によれば、絞り部材の駆動音を低減し、絞り部材の位置決め精度を上げて被写体光の中心位置の誤差を少なくすることができる。

本発明を図１〜図２７に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１のレンズ鏡筒の縦断面図、図２は光量調節部の拡大縦断面図、図３はレンズ鏡筒の分解斜視図、図４はシフト枠等の正面図である。

レンズ鏡筒の光軸上に、物体側から第１レンズ群１１、変倍時に光軸方向に移動する第２レンズ群１２、第３レンズ群１３、変倍時と焦点調節時に光軸方向に移動する第４レンズ群１４が配列されている。第１レンズ群１１は第１レンズ鏡筒１５に保持され、第１レンズ鏡筒１５は前部枠１６にねじ１７〜１９により固定され、第２レンズ群１２は第２レンズ鏡筒２０に保持されている。第３レンズ群１３は第３レンズ鏡筒２１に保持され、第３レンズ鏡筒２１は第３レンズ枠２２に保持され、第３レンズ枠２２はシフトベース２３にビス２４、２５により固定されている。更に、第４レンズ群１４は第４レンズ鏡筒２６に固定されている。

レンズ鏡筒の前部を覆う前部枠１６の後方に、レンズ鏡筒の後部を覆う後部枠３１が配置され、これらは結合板金３３、３４により連結され、前部枠１６と後部枠３１の間にシフトベース２３が保持されている。結合板金３３は前部枠１６の突起に斜面３３ａが突き当たり、後部枠３１の突起に端面３３ｂが突き当たり、斜面３３ａにより前部枠１６を光軸方向に引き込むことにより、シフトベース２３を挟み込みながら、後部枠３１にねじ３５により固定されている。結合板金３４は結合板金３３と同様に、前部枠１６の突起と後部枠３１の突起を光軸方向に引き込み、シフトベース２３を挟み込みながら、後部枠３１にねじ３６により固定されている。

第１レンズ鏡筒１５と後部枠３１に挟まれ、光軸に平行にガイドバー３７、３８が固定されている。第２レンズ鏡筒２０はそのスリーブ部２０ａがガイドバー３７と嵌合して、回転自在で光軸方向に移動可能に保持され、Ｕ溝部２０ｂがガイドバー３８と嵌合して、回転規制されることにより、第２レンズ鏡筒２０は光軸方向に直進可能に保持されている。

第２レンズ鏡筒２０はステッピングモータ４１により光軸方向に移動するようにされ、ステッピングモータ４１は駆動部４１ａ、送りねじ部４１ｂ、保持板金４１ｃを有し、保持板金４１ｃはねじ４２、４３により前部枠１６に固定されている。第２レンズ鏡筒２０にはラック４４がラックばね４５により片寄せされ、ラック４４のラック歯部に、ステッピングモータ４１の送りねじ部４１ｂが螺合している。

フォトインタラプタ４６を取り付けた基板４７がねじ４８により前部枠１６に固定されており、フォトインタラプタ４６のスリット部４６ａにより、第２レンズ鏡筒２０の図示しない遮光部を検出するようになっている。フォトインタラプタ４６は遮光部がスリット部４６ａ内にある状態とない状態とを検出することにより、第２レンズ鏡筒２０の位置検出を行う。

シフトベース２３の後方にシフト枠５１が配置されており、このシフト枠５１は絞り部材である絞り部５１ａを有し、絞り部５１ａは被写体光を遮光して瞳近傍の光束が通る焦点検出用の開口部内を移動する。シフト枠５１は回転防止バー５２によりシフトベース２３に対して光軸回りに回転不可に、光軸に垂直な面内で可動可能に取り付けられている。この構成により、シフト枠５１はシフトベース２３に対して、光軸に垂直な面内で回転不可で、瞳位置の光束断面の中心を縦横に自在に移動できるようになっている。

シフト枠５１には、マグネットベース５３がビス５４により固定され、マグネットベース５３には駆動用と位置検出用とを兼ねたマグネット５５、５６が圧入保持されている。マグネット５５、５６をマグネットベース５３に圧入して組み込むことにより、組み込み後にマグネットベース５３とマグネット５５、５６との相対位置関係がずれることはない。位置検出機能も兼ねているマグネット５５、５６の位置は、シフト枠５１に対して固定された位置に決まり、マグネット５５、５６によってシフト枠５１の位置を正確に検出することができる。

シフトベース２３とマグネットベース５３との間の光軸直交面内における光軸回りに、３つのボール５７〜５９が配置されている。ボール５７〜５９とマグネットベース５３との間には、ステンレス鋼などから成る金属プレート６０が配置されている。この金属プレート６０の存在によって、カメラが衝撃を受けた際に、ボール５７〜５９がモールド部品であるマグネットベース５３に打痕が付き、マグネットベース５３の駆動特性が劣化することを防止できる。なお、ボール５７〜５９の材質としては、その近傍に配置されたマグネット５５、５６に吸引されないように、磁性を有しないステンレス鋼などが好適である。

一方、ボール５７〜５９とシフトベース２３との間には、ステンレス鋼などから略Ｕ字形状に形成されたばね部材のボールホルダ６１〜６３が配置されている。これらのボールホルダ６１〜６３はシフトベース２３に形成された図示しない穴部に圧入され、ボール５７〜５９はボールホルダ６１〜６３の内部で回転可能に保持される。

マグネット５５、５６は図２に示すように光軸方向に内径側と外形側で反対方向に着磁されており、マグネット５５、５６には光軸方向の前側の磁束を閉じるための前ヨーク６４、６５が吸着固定されている。また、シフトベース２３にコイル６６、６７が接着固定され、コイル６６、６７を挟んでマグネット５５、５６とは反対側に後ヨーク６８、６９が配置され、シフトベース２３により保持されている。これらのマグネット５５、５６、前ヨーク６４、６５、コイル６６、６７及び後ヨーク６８、６９により磁気回路が形成されている。

シフトベース２３のボールホルダ６１〜６３の光軸方向の端面とマグネットベース５３の金属プレート６０にボール５７〜５９を確実に当接させておくための力は、マグネット５５、５６と後ヨーク６８、６９との間に作用する磁気吸引力である。この磁気吸引力によって、マグネットベース５３がシフトベース２３に近付く方向に付勢されることにより、３つのボール５７〜５９はそれぞれボールホルダ６１〜６３の光軸方向端面と金属プレート６０の３個所に対して押圧状態で当接する。ボール５７〜５９が当接する各面は、撮影光学系の光軸に対して直交する方向に広がっている。ボール５７〜５９の呼び径は同じであるので、３つのボールホルダ６１〜６３の光軸方向端面間の光軸方向における位置ずれ及び金属プレート６０における３つのボール当接個所の光軸方向における位置ずれを小さく抑えることができる。これにより、シフト枠５１を光軸に対する倒れを生じさせることなく、光軸直交面内で移動させることができる。

このように、マグネット５５、５６と後ヨーク６８、６９との間の磁気吸引力を利用して、マグネットベース５３をシフトベース２３に対して付勢しているので、付勢のためのばね部材等の部品が不要となり、遮光部の構造の小型化を図ることができる。

焦点ずれ量の検出のために、コイル６６、６７に電流を流すと、マグネット５５、５６の着磁境界に対して略直交する方向に、マグネット５５、５６とコイル６６、６７に生ずる磁力の相互作用によるローレンツ力が相対的に一方向に発生する。つまり、コイル６６に電流を所定の方向に流すと、図５に示すようにマグネットベース５３、シフト枠５１は上方に移動し、また電流を反対方向に流すとマグネットベース５３、シフト枠５１は反対方向に移動する。電流をコイル６７に電流を所定の方向に流すと、図６に示すようにマグネットベース５３、シフト枠５１は左方向に移動し、また電流を反対方向に流すとマグネットベース５３、シフト枠５１は反対側に移動する。

このような構成のムービングマグネット型のアクチュエータが、縦方向と横方向にそれぞれ配置されているので、マグネットベース５３及びシフト枠５１を互いに略直交する２つ光軸直交方向に駆動することができる。これらの縦方向と横方向の駆動の合成により、マグネットベース５３及び絞り部５１ａを有するシフト枠５１を光軸直交面内の所定の範囲内で自在に移動させることができる。

なお、マグネットベース５３が光軸直交方向に動くときの摩擦は、ボール５７〜５９と金属プレート６０との間及びボール５７〜５９とボールホルダ６１〜６３との間のそれぞれに発生する転がり摩擦のみである。従って、磁気吸引力が作用するにも拘わらず、マグネットベース５３、つまりはシフト枠５１は極めて円滑に駆動音を低減し、光軸直交面内で移動することができ、かつ微小な移動量制御も可能となる。なお、ボール５７〜５９に潤滑油を塗布することで、更に摩擦力を低減させることができる。

シフトベース２３にはＦＰＣ（フレキシブルフラットケーブル）７１が固定され、ＦＰＣ７１には磁束密度を電気信号に変換するホール素子７２、７３が半田付けされている。また、ＦＰＣ７１はビスによりＦＰＣ押え金具７４をシフトベース２３に対して固定することによって、浮きを防止し、かつホール素子７２、７３の位置がずれることを防止している。

マグネットベース５３及びシフト枠５１が縦方向又は横方向に駆動されたとき、ホール素子７２、７３によって磁束密度の変化が検出され、この磁束密度の変化を示す電気信号がホール素子７２、７３から出力される。このホール素子７２、７３からの電気信号に基づいて、マグネットベース５３及びシフト枠５１の位置を検出する位置センサが構成されている。

光軸合わせにおいては、シフトベース２３に形成された開口部２３ａの内周に設けられた壁部２３ｂが基準となり、設計値としては光軸中心から壁部２３ｂまでの距離は同じに設定されている。図２は縦方向の断面であるが、横方向にも壁部２３ｂが上下２個所に存在し、計４個所の壁部２３ｂが存在する。

まず、シフト枠５１とマグネットベース５３を含む可動部を、光軸直交方向である図２の縦方向及びこの方向に直交する方向に移動させて壁部２３ｂに突き当て、それぞれの突き当て位置でのホール素子７２、７３の出力を読み取る。そして、読み取ったホール素子７２、７３の出力の中心位置が、シフト枠５１の光軸が撮影光学系の光軸に一致する位置となり、この位置はカメラ本体に搭載されたメモリに記憶される。瞳位置での被写体光の断面の中心を光軸と一致させる場合には、可動部が中心位置に保持されるようにコイル６６、６７への通電が制御される。

このように、シフトベース２３は可動部の中心位置出しのための壁部２３ｂを有する部材であり、かつコイル６６、６７や後ヨーク６８、６９を保持する部材としても用いられているため、部品点数の削減に寄与している。

シフトベース２３に光量調節ユニット８１がビス８２により固定され、２枚の絞り羽根８３、８４を光軸直交方向に移動させて開口部の面積を連続的に変化させて、撮影光学系に入射した光量を変化させるようになっている。

後部枠３１とシフトベース２３に両端を挟まれて、ガイドバー９１、９２が光軸に平行に保持されている。第４レンズ鏡筒２６はガイドバー９１にスリーブ部２６ａで光軸方向に移動可能で、回転自在に嵌合している。第４レンズ鏡筒２６はガイドバー９２により、光軸回りの回転が規制され、第４レンズ鏡筒２６は光軸方向に直進可能に保持されている。

第４レンズ鏡筒２６はボイスコイルモータから成るフォーカスモータにより駆動され、このフォーカスモータはコイル９３、ドライブマグネット９４、ヨーク部材９５、９６により構成されている。また、第４レンズ鏡筒２６は光軸方向に多極着磁された図示しないセンサマグネットを保持しており、後部枠３１におけるセンサマグネットに対向した位置には、センサマグネットの移動に伴う磁力の変化を読み取るＭＲセンサ９７がビス止め固定されている。

コイル９３に電流を流すと、ドライブマグネット９４とコイル９３との間に発生する磁力の相互作用によるローレンツ力が発生し、第４レンズ鏡筒２６と共に第４レンズ群１４が光軸方向に駆動される。ここで、ＭＲセンサ９７からの信号を用いることで、第４レンズ鏡筒２６つまりは第４レンズ群１４の所定の基準位置からの移動量を検出することができる。

更に後部枠３１には、赤外カットフィルタとローパスフィルタが接着されたフィルタ９８、高速読み出しが可能なＣＭＯＳセンサ等から成る撮像素子９９が取り付けられている。

図７はＣＭＯＳセンサから成る撮像素子９９のブロック回路構成図である。画素Ｂ１ａ〜Ｂ３ｃはフォトダイオード等の光電変換素子と素子の蓄積電荷を読み出して増幅する増幅型ＭＯＳトランジスタと増幅型トランジスタを活性する選択ＭＯＳトランジスタを有する。垂直シフトレジスタ１０１から水平ライン毎に読み出すＶＳＥＬ１〜ＶＳＥＬ３を出力する。ＶＳＥＬ１〜ＶＳＥＬ３の制御パルスによって選択された各画素の光出力は、各垂直出力線Ｖｓｉｇａ〜Ｖｓｉｇｃにより読み出され、蓄積キャパシタを有する蓄積部１０２ａ〜１０２ｃに蓄積される。蓄積部１０２ａ〜１０２ｃに蓄積された画像信号は、水平シフトレジスタ１０３によりスイッチ１０３ａ〜１０３ｃをオンして出力線ＶＨに読み出され、積分器１０４を介して出力される。説明の便宜上、水平３画素、垂直３画素の場合を図示しているが、画素数はこれに限定されるものではない。

図８は実施例１におけるレンズ鏡筒をカメラ本体に接続した場合のブロック回路構成図を示している。第１〜第４レンズ群１１〜１４を通る入射光を受光する撮像素子９９の出力は、カメラ信号処理回路１１０に接続され、カメラ信号処理回路１１０の出力はＡＥゲート１１１、ＡＦゲート１１２に接続されている。ＡＥゲート１１１の出力はＣＰＵ等から成る制御回路１１３に接続され、ＡＦゲート１１２の出力はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号を処理するＡＦ信号処理回路１１４を介して制御回路１１３に接続されている。

制御回路１１３には、第２レンズ群１２の光軸方向位置を検出するフォトインタラプタ４６、第４レンズ群１４の光軸方向位置をＭＲセンサ９７により検出する第４レンズ群エンコーダ１２０の出力が接続されている。また、光量調節ユニット８１の開口径を検出する光量調節エンコーダ１２１、シフト絞り縦方向エンコーダ１２２、シフト絞り横方向エンコーダ１２３の出力が制御回路１１３に接続されている。更に制御回路１１３には、ズームスイッチ１２４、ズームトラッキングメモリ１２５の出力が接続されている。

制御回路１１３の出力は第２レンズ鏡筒２０の駆動源であるステッピングモータ４１を含む第２レンズ群駆動源１３１、第４レンズ鏡筒２６の駆動源であるボイスコイルモータのコイル９３を含む第４レンズ群駆動源１３２に接続されている。更に制御回路１１３の出力は、光量調節ユニット８１の光量調節駆動源１３３、シフト絞り縦方向駆動源１３４、シフト横方向駆動源１３５に接続されている。

フォトインタラプタ４６は第２レンズ鏡筒２０の遮光部を検出して、第２レンズ鏡筒２０が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出するズームリセットスイッチである。第２レンズ鏡筒２０が基準位置に位置したことが検出された後に、第２レンズ群駆動源１３１に入力するパルス信号数を連続して計数することにより、第２レンズ鏡筒２０の光軸方向の基準位置に対する移動量の検出を行うことができる。光量調節エンコーダ１２１は光量調節駆動源１３３内にホール素子７２、７３が配置され、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。

カメラ信号処理回路１１０は撮像素子９９からの出力に対して、所定の増幅やガンマ補正などの信号処理を施す。これら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１１１及びＡＦゲート１１２に供給される。ＡＥゲート１１１及びＡＦゲート１１２はそれぞれ、露出制御及びピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲を全画面の映像信号の中から設定する。ゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合がある。

ズームトラッキングメモリ１２５は変倍に際して被写体距離と第２レンズ群１２の位置に応じた第４レンズ群１４の位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリ１２５として、制御回路１１３内のメモリを使用してもよい。

例えば、撮影者によりズームスイッチ１２４が操作されると、制御回路１１３はズームトラッキングメモリ１２５の情報を基に算出した第２レンズ群１２と第４レンズ群１４の所定の位置関係が保たれるようにする。即ち、現在の第２レンズ群１２の光軸方向の絶対位置を示す計数値と、算出された第２レンズ群１２のセットすべき位置とが一致するように、第２レンズ群駆動源１３１の駆動を制御する。更に、現在の第４レンズ群１４の光軸方向の絶対位置を示す計数値と算出された第４レンズ群１４のセットすべき位置とが一致するように、第４レンズ群駆動源１３２の駆動を制御する。

また、適正露出を得るために、制御回路１１３はＡＥゲート１１１を通過したＹ信号の出力の平均値を基準値として、光量調節エンコーダ１２１の出力が、この基準値となるように光量調節駆動源１３３の駆動を制御し、光量を制御する。

シフト絞り縦方向駆動源１３４はコイル６６等から成り、シフト絞り横方向駆動源１３５はコイル６７等から成っている。シフト絞り縦方向エンコーダ１２２はホール素子７２等から成り、シフト絞り横方向エンコーダ１２３はホール素子７３等から成っている。シフト枠５１を縦方向に移動する場合には、制御回路１１３はシフト絞り縦方向エンコーダ１２２の信号を使用して、シフト絞り縦方向駆動源１３４を制御する。シフト枠５１を横方向に移動する場合には、制御回路１１３はシフト絞り横方向エンコーダ１２３の信号を使用して、シフト絞り横方向駆動源１３５を制御する。

この構成において、時分割を使用した瞳分割によるＡＦについて説明する。通常のビデオ出力では、１画像の出力は１／６０秒である。本実施例の撮像素子９９は高速読み出しが可能で、１回の画像出力の間に複数回の画像を取り込み、例えば１／６０秒の間に画像を６回取り込めるものとする。

６回の画像の１つは、１／６０秒の１／６の間に任意の方向にシフト枠５１を移動させ画像を取り込む。１つは１／６０秒の１／６の間に任意の方向と光軸に対して反対側にシフト枠５１を移動させた画像を取り込む。４つの画像はシフト枠５１を中心に配置して取り込み、４つの画像を１つ以上合成して画像出力とする。シフト枠５１を中心から移動させたときの取り込む画像は全体でも、ＡＦに必要な一部分でもよい。

このように、高速で画像が取り込める撮像素子９９に対応するために、シフト枠５１は１／６０秒の１／６もの短い時間に移動が必要で、高速で移動する必要がある。シフト枠５１が中心から移動した位置では、瞳位置での被写体光の中心がずれているので、被写体の焦点がずれていると２つの画像にずれが生じ、ＡＦ信号処理回路１１４により、この画像ずれ量から被写体の焦点ずれ量を計算できる。制御回路１１３は被写体の焦点ずれ量により、第４レンズ群駆動源１３２を制御することにより焦点を合わせることができる。

制御回路１１３では撮像素子９９からの信号により、例えばコントラストの変化が大きいことなどの、ずれ量を検出するための検出難易度を検出できる。本実施例では、ずれ量の検出難易度が大きいと検出が容易で、小さいと検出が困難であるとする。

図９は検出難易度によるシフト枠５１の絞り部５１ａの移動方向の制御についての動作フローチャート図である。移動前に図４の位置にあるシフト枠５１は移動を開始し（ステップＳ１）、図６に示すようにシフト枠５１を左右に移動させて撮像素子９９の信号を取り込む（ステップＳ２）。ずれ量の検出難易度が閾値よりも大きいかを判断し（ステップＳ３）、大きい場合にはステップＳ４に進み、小さい場合にはステップＳ８に進む。撮像素子９９から取り込んだ信号から被写体の画像ずれ量を検出し（ステップＳ４）、ずれ量から焦点ずれ量を算出する（ステップＳ５）。

焦点ずれ量に応じて制御回路１１３は、第４レンズ群駆動源１３２を制御して第４レンズ群１４を光軸方向に移動させ（ステップＳ６）、シフト絞り５１の移動制御を終了する（ステップＳ７）。ステップＳ３でずれ量の検出難易度が閾値よりも小さいときにはステップＳ８に進み、ずれ量の検出難易度をシフト枠５１を別の方向に動かすことにより、例えば図５に示すように上下方向や複数方向で検出する（ステップＳ８）。検出した検出難易度が閾値よりも大きい方向に移動し、撮像素子９９から信号を取り込み（ステップＳ９）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ９では、閾値よりも大きい方向にシフト枠５１を移動させるのではなく、検出難易度が小さくない方に移動させてもよい。また、最初に左右に移動させているが、最初に撮像素子９９から信号を取り込んで検出難易度を検出し、検出難易度により絞り部５１ａの移動方向を決定することもできる。

これにより、ずれ量の検出難易度が小さいときに、検出難易度が小さくない方向でずれ量を検出し、またずれ量の検出難易度が閾値よりも大きい方向にシフト枠５１を移動してずれ量を検出することにより、ずれ量の検出精度を上げることができる。

なお実施例では、ムービングマグネット型のアクチュエータを用いてシフト枠５１を駆動する場合について説明した。しかし、コイルをシフト枠５１に設け、マグネットをシフトベース２３側に設けたムービングコイル型のアクチュエータを用いる場合にも適用することができ、何れの場合においても駆動音の低減を図ることができる。

また実施例では、マグネットでシフト枠５１を吸着し、回転を回転防止バー５２で規制し、ボール５７〜５９を保持していたボールホルダ６１〜６３によりシフト枠５１を片寄せしてがた取りを行い、若干の揺れを許容して保持するような構成でもよい。これにより、小型化が可能となり、微小駆動がし易くなる。

実施例では、絞りばねとは別のシフト枠５１で被写体光の中心を光軸から移動させているが、絞りばねの開口部の中心を光軸から移動するような構成でもよい。更に実施例では、レンズ鏡筒がカメラ本体に一体的に設けられた撮像装置について説明したが、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置にも適用することができる。

図１０は実施例２のレンズ鏡筒の縦断面図、図１１はレンズ鏡筒の分解斜視図である。

レンズ鏡筒の光軸上に、物体側から第１レンズ群２１１、変倍時に光軸方向に移動する第２レンズ群２１２、第３レンズ群２１３、変倍時と焦点調節時に光軸方向に移動する第４レンズ群２１４が配列されている。第１レンズ群２１１は第１レンズ鏡筒２１５に保持され、第１レンズ鏡筒２１５は前部枠２１６に４本のねじ２１７により固定されている。また、第２レンズ群２１２は第２レンズ鏡筒２２０に保持され、第３レンズ群２１３は第３レンズ鏡筒２２１により保持され、第４レンズ群２１４は第４レンズ鏡筒２２２により保持されている。

前部枠２１６の後方に後部枠２３１が配置され、後部枠２３１にシフトベース２３２が固定され、また両端を後部枠２３１と前部枠２１６に挟まれて、ガイドバー２３３、２３４が光軸に平行に固定されている。第２レンズ鏡筒２２０はそのスリーブ部２２０ａがガイドバー２３３と嵌合して、回転自在で光軸方向に移動可能に保持され、Ｕ溝部２２０ｂがガイドバー２３４と嵌合して、回転規制されることにより、光軸方向に直進可能に保持されている。

第２レンズ鏡筒２２０を光軸方向に移動するためのステッピングモータ２４１は、駆動部２４１ａと送りねじ部２４１ｂと保持板金２４１ｃを有し、保持板金２４１ｃを介して前部枠２１６にねじ２４２により固定されている。第２レンズ鏡筒２２０には、ラック２４３がラックばね２４４により光軸方向に片寄せされ、光軸に平行軸で回転可能とされ、ラック歯部２４３ａがステッピングモータ２４１の送りねじ部２４１ｂに螺合している。

フォトインタラプタ２４６を取り付けた基板２４７は、ねじ２４８により前部枠２１６に固定されている。フォトインタラプタ２４６では、第２レンズ鏡筒２２０の図示しない遮光部がスリット部２４６ａ内にある状態とない状態を検出し、第２レンズ鏡筒２２０の位置検出を行う。

シフトベース２３２の後方に、被写体光を遮光して瞳近傍の光束が通る開口部を移動させる絞り部２５１ａを有するシフト枠２５１が配置されている。また、回転防止リング２５２がシフトベース２３２に対して光軸回りに回転不可で、光軸に垂直な面内で横方向に可動可能なように取り付けられている。この構成により、シフト枠２５１はシフトベース２３２に対して、光軸に垂直な面内で回転不可で、瞳位置の光束断面の中心を縦横に自在に移動できる。

マグネット２５３、２５４に前ヨーク２５５、２５６が吸着され、シフトベース２３２に取り付けられている。また、前ボールホルダ２５７〜２５９はシフトベース２３２に取り付けられ、後ボールホルダ２６０〜２６２（２６１、２６２は図示せず）はシフト枠２５１に取り付けられている。３つのボール２６３〜２６５（２６４、２６５は図示せず）は前ボールホルダ２５７〜２５９と後ボールホルダ２６０〜２６２との間に配置され、光軸直交面内における光軸回りに配置されている。

マグネット２５３、２５４は光軸方向に内径側と外径側で反対方向に着磁され、コイル２６６、２６７はシフトベース２３２に接着固定されている。後ヨーク２６８はコイル２６６、２６７を挟んでマグネット２５３、２５４とは反対側に配置されてシフトベース２３２により保持され、マグネット２５３、２５４の光軸方向の後側の磁束を閉じるために用いられている。これらのマグネット２５３、２５４、前ヨーク２５５、２５６、後ヨーク２６８、及びコイル２６６、２６７により磁気回路が形成されている。

第３レンズ鏡筒２２１はシフトベース２３２に固定され、コイルばね２６９が第３レンズ鏡筒２２１とシフト枠２５１の間に配置され、シフト枠２５１を光軸の前方向に付勢している。この付勢力によって、３つのボール２６３〜２６５は、３つの前ボールホルダ２５７〜２５９と後ボールホルダ２６０〜２６２に対して押圧状態で当接する。ボール２６３〜２６５が当接する各面は、撮影光学系の光軸に対して直交する方向に広がっている。３つの前ボールホルダ２５７〜２５９の光軸方向の端面間の光軸方向における位置ずれ、及び後ボールホルダ２６０〜２６２におけるボール当接個所の光軸方向における位置ずれを小さく抑えることができることは、実施例１と同様である。

コイル２６６、２６７に電流を流すと、マグネット２５３、２５４の着磁境界に対して略直交する方向に、マグネット２５３、２５４とコイル２６６、２６７に発生する磁力の相互作用によるローレンツ力が発生する。コイル２６７に電流を所定の方向に流すと、図１２に示すようにシフト枠２５１は光軸直交方向の縦方向に移動し、また電流を反対方向に流すとシフト枠２５１は反対方向に移動する。電流をコイル２６７に電流を所定の方向に流すと、シフト枠２５１は横方向に移動し、また電流を反対方向に流すとシフト枠２５１は反対側に移動する。

このような構成のアクチュエータが、縦方向と横方向にそれぞれ配置されているので、シフト枠２５１を互いに略直交する２つ光軸直交方向に駆動することができる。これら縦方向と横方向の駆動の合成により、シフト枠２５１を光軸直交面内の所定の範囲内で自在に移動させることができる。

なお、シフト枠２５１が光軸直交方向に動くときの摩擦は、ボール２６３〜２６５と前ボールホルダ２５７〜２５９との間及びボール２６３〜２６５と後ボールホルダ２６０〜２６２との間のそれぞれに発生する転がり摩擦のみである。従って、コイルばね２６９の付勢力が作用するにも拘わらず、シフト枠２５１は極めて円滑に光軸直交面内で移動することができ、かつ微小な移動量制御も可能となる。

後部枠２３１にはＦＰＣ（フレキシブルフラットケーブル）２７０が取り付けられ、センサベース２７１に取り付けられ、光を電気信号に変換する素子であるＰＳＤ（位置検出素子）２７２、２７３がＦＰＣ２７０に半田付けされている。図示しないＩＲＥＤ（赤外発光ダイオード）の光は、シフト枠２５１のスリット２５１ｂ、２５１ｃを通り、ＰＳＤ２７２、２７３に入射して、シフト枠２５１の位置検出をする位置検出装置が構成されている。

シフト枠２５１が縦方向又は横方向に駆動されたとき、スリット２５１ｂ、２５１ｃの位置が変化して、スリット２５１ｂ、２５１ｃを通りＰＳＤ２７２、２７３に入射する光の位置が変化する。入射光の位置が変化することにより、ＰＳＤ２７２、２７３の出力が変化してシフト枠２５１の位置を検出することができる。

シフトベース２３２に光量調節ユニット２８１がねじにより固定されており、光量調節ユニット２８１は６枚の絞り羽根を光軸直交方向に移動させて開口径を変化させ、撮影光学系に入射した光量を変化させる。

フィルタ切換えをするためのガイドレバーを操作することにより、ＮＤフィルタ２８２をフィルタガイド２８３を介して挿入又は退避をすることができる。フォトインタラプタ２８４〜２８６はＮＤフィルタ２８２の挿入状態を検出する。

後部枠２３１とシフトベース２３２により両端を挟まれて、ガイドバー２９１、２９２が光軸に平行に保持されている。第４レンズ鏡筒２２２はガイドバー２９１にスリーブ部２２２ａで光軸方向に移動可能で、回転自在に嵌合している。第４レンズ鏡筒２２２はガイドバー２９２により、光軸回りの回転を規制されている。これにより、第４レンズ鏡筒２２２は光軸方向に直進可能に保持されている。

ボイスコイルから成るフォーカスモータを構成するコイル２９３は、第４レンズ鏡筒２２２に固定され、第４レンズ群２１４を光軸方向に駆動する。フォーカスモータであるボイスコイルモータを構成するドライブマグネット２９４は、第４レンズ群２１４を光軸方向に駆動する。磁束を閉じるためのヨーク部材２９５、２９６は、第４レンズ群２１４を光軸方向に駆動するフォーカスモータの一部を構成している。

コイル２９３に電流を流すと、マグネット２９４とコイル２９３との間に発生する磁力の相互作用によるローレンツ力が発生し、第４レンズ鏡筒２２２と共に第４レンズ群２１４が光軸方向に駆動される。また、第４レンズ鏡筒２２２には光軸方向に多極着磁されたセンサマグネット２９７が保持されている。後部枠２３１におけるセンサマグネット２９７に対向した位置には、センサマグネット２９７の移動に伴う磁力の変化を読み取るＭＲセンサ２９８が、ねじ２９９により固定されている。このＭＲセンサ２９８からの信号を用いることで、第４レンズ鏡筒２２２、つまりは第４レンズ群２１４の所定の基準位置からの移動量を検出することができる。

図１３は実施例２のカメラ本体のブロック回路構成図である。なお、実施例１の図８で説明した構成要素については、同符号を付している。実施例１においては、シフト枠５１は光量調節ユニット８１の前方に配置されているが、実施例２においてはシフト枠２５１は光量調節ユニット２８１の後方に配置されている。

第２レンズ群駆動源１３１は第２レンズ鏡筒２２０の駆動源であるステッピングモータ２４１を含んでおり、第４レンズ群駆動源１３２は第４レンズ鏡筒２２２の駆動源であるボイスコイルモータのコイル２９３を含んでいる。光量調節駆動源１３３には、光量調節ユニット２８１の駆動源であるメータ等が用いられる。

フォトインタラプタ２４６は第２レンズ鏡筒２２０が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出するズームリセットスイッチである。第２レンズ鏡筒２２０が基準位置に位置したことが検出された後に、第２レンズ群駆動源１３１に入力するパルス信号数を連続して計数することにより、第２レンズ鏡筒２２０の光軸方向の基準位置に対する移動量の検出を行うことができる。

光量調節エンコーダ１２１には、光量調節駆動源１３３内にホール素子が配置され、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。第４レンズ群エンコーダ１２０はＭＲセンサ２９８等から成っている。

ズームスイッチ１２４、ズームトラッキングメモリ１２５を基にした第２レンズ群２１２、第４レンズ群２１４の駆動は実施例１と同様である。

シフト絞り縦方向駆動源１３４はコイル２６６等から成り、シフト絞り横方向駆動源１３５はコイル２６７等から成っている。シフト絞り縦方向エンコーダ１２２はＰＳＤ２７２等から成り、シフト絞り横方向エンコーダ１２３はＰＳＤ２７３等から成っている。シフト枠２５１を縦方向に移動する場合には、制御回路１１３はシフト絞り縦方向エンコーダ１２２の信号を使用してシフト絞り縦方向駆動源１３４を制御する。シフト枠２５１を横方向に移動する場合には、制御回路１１３はシフト絞り横方向エンコーダ１２３の信号を使用してシフト絞り横方向駆動源１３５を制御する。

図１４は実施例３の光量調節部の拡大縦断面図、図１５は光量調節部の分解斜視図、図１６は光量調節部の開放状態の正面図である。

図示しない後部枠に取り付けられた絞り枠３０１は、ガイドピン３０１ａ〜３０１ｈを有している。絞り板３０２はねじ３０３〜３０６により絞り枠３０１に取り付けられ、４枚の絞り羽根３０７〜３１０は長穴３０７ａ〜３１０ａを有している。絞り羽根３０７〜３１０は絞り枠３０１と絞り板３０２の間に保持され、長穴３０７ａ〜３１０ａはそれぞれ２個ずつのガイドピン３０１ａ〜３０１ｈに嵌合されている。

ＦＰＣ３１１〜３１４は絞り羽根３０７〜３１０に固定され、駆動コイル３１５〜３１８はＦＰＣ３１１〜３１４に固定され、ＦＰＣ３１９はＦＰＣ３１１〜３１４に接続されている。ホール素子３２０〜３２３はＦＰＣ３１１〜３１４に取り付けられ、磁石３２４〜３２７は絞り枠３０１に取り付けられている。磁石３２４〜３２７は外周側が後方向に着磁され、内周側が前方向に着磁されている。絞り板３０２と駆動コイル３１５〜３１８と磁石３２４〜３２７と後ヨーク３２８〜３３１により磁気回路が構成されている。

図示しない駆動回路からＦＰＣ３１９を介してＦＰＣ３１１〜３１４に通電がなされると、絞り羽根３０７〜３１０が移動し、被写体の光束中に挿入又は退避する。絞り羽根３０７〜３１０は光軸に垂直方向に４方向から開口部に挿入と退出ができる。また、絞り羽根３０７〜３１０の移動に伴って、ホール素子３２０〜３２３も移動して、磁気回路の磁束変化により出力信号が変化して、絞り羽根３０７〜３１０の位置を検出できる。

図１７はこの構成において、絞り羽根３０７〜３１０をレンズの内周側に同じ量だけ移動した全閉状態を示し、図１８は中間の絞りの状態を示している。図１９は図１８の状態から絞り羽根３０８を更にレンズ外周側に移動し、絞り羽根３１０を内径側に移動した状態を示している。

このように、絞り羽根３０８と絞り羽根３１０の移動方向を反対にすることにより、開口部の中心を光軸から横にずらすことができ、また絞り羽根３０８と絞り羽根３１０の移動方向を反転させると、開口部の中心を反対方向に移動することができる。絞り羽根３０７と絞り羽根３０８を反対方向に駆動することにより開口部の中心を上下方向に移動することができ、また絞り羽根３０７〜３１０をそれぞれ移動量を変えて制御することにより、開口部の中心を任意の方向に移動することができる。

図２０は実施例３のブロック回路構成図を示し、実施例１と同じ構成要素は同じ符号を付している。絞り羽根３０７〜３１０をそれぞれ移動する第１〜第４光量調節駆動源３５１〜３５４は駆動コイルと磁石と前ヨークと後ヨークを含み、第１〜第４光量調節部エンコーダ３５５〜３５８はホール素子３２０〜３２３を含んでいる。

図２１は実施例４の光量調節部の拡大縦断面図、図２２は光量調節部の分解斜視図、図２３は光量調節部の開放状態の正面図であり、本実施例３では４枚の絞り羽根を使用していたのに本実施例４は３枚の絞り羽根を使用している。

図示しない後部枠に取り付けられる絞り枠４０１は、ガイドピン４０１ａ〜４０１ｆを有し、絞り板４０２はねじ４０３〜４０５で絞り枠４０１に取り付けられている。被写体光を遮光する３枚の絞り羽根４０７〜４０９は長穴４０７ａ〜４０９ａを有し、絞り枠４０１と絞り板４０２の間に保持されて、長穴４０７ａ〜４０９ａはそれぞれガイドピン４０１ａ〜４０１ｆに嵌合している。

絞りアーム４１１〜４１３は絞り羽根４０７〜４０９の長穴４０７ｂ〜４０９ｂに嵌合され、絞りメータ４１５〜４１７に保持され、ＦＰＣ４１８は絞りメータ４１５〜４１７に接続されている。

図示しない駆動回路からＦＰＣ４１８を経て、絞りメータ４１５〜４１７に通電がなされると、絞りアーム４１１〜４１３が回転して絞り羽根４０７〜４０９が移動し、被写体の光束中に挿入又は退避する。これにより、絞り羽根４０７〜４０９は光軸に垂直の３方向から、開口部内に挿入と退出ができる。また、絞り羽根４０７〜４０９の移動量は、絞りメータ４１５〜４１７の内部に配置されたホール素子により検出できる。

図２４はこの構成において、絞り羽根４０７〜４０９をレンズの内周側に同じ量だけ移動し、中間の絞りの状態を示し、図２５は図２４の状態から絞り羽根４０８をレンズ外周側に移動し、絞り羽根４０９を内周側に移動した状態を示している。このように、絞り羽根４０８と絞り羽根４０９を内周側と外周側に移動することにより、開口部の中心を光軸から横にずらすことができる。また、絞り羽根４０８と絞り羽根４０９の移動方向を反転させると、開口部の中心を反対方向に移動することができる。

図２６は絞り羽根４０７を外周側に移動し、絞り羽根４０８、４０９を内周側に移動することにより、開口部の中心を上方向に移動した状態を示している。絞り羽根４０７〜４０９をそれぞれ移動量を変えて制御することにより、開口部の中心を複数方向に移動することができる。

図２７は実施例４のブロック回路構成図であり、実施例１と同じ構成要素は同じ符号を付している。絞り羽根４０７〜４０９をそれぞれ駆動する第１〜第３光量調節駆動源４５１〜４５３は絞りメータ４１５〜４１７から成り、第１〜第３光量調節エンコーダ４５４〜４５６は、絞りメータ４１５〜４１７の内部に配置されたホール素子から成っている。

本発明に係るレンズ鏡筒は、実施例のカメラ以外の光学機器に適用することができる。

実施例１のレンズ鏡筒の縦断面図である。 光量調節部の拡大縦断面図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 シフト枠が移動前の状態の正面図である。 シフト枠が上下に移動した状態の正面図である。 シフト枠が左右に移動した状態の正面図である。 撮像素子のブロック回路構成図である。 カメラ本体のブロック回路構成図である。 シフト枠を移動する動作フローチャート図である。 実施例２のレンズ鏡筒の縦断面図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 シフト枠が上に移動した状態の縦断面図である。 カメラ本体のブロック回路構成図である。 実施例３の光量調節部の拡大縦断面図である。 光量調節部の分解斜視図である。 光量調節部の開放状態の正面図である。 光量調節部の閉状態の正面図である。 光量調節部の正面図である。 光量調節部開口が光軸から移動した絞り状態の正面図である。 カメラ本体のブロック回路構成図である。 実施例４の光量調節部の拡大縦断面図である。 光量調節部の分解斜視図である。 光量調節部の開放状態の正面図である。 光量調節部の光軸に垂直な面の絞り状態の正面図である。 光量調節部の正面図である。 光量調節部の正面図である。 カメラ本体のブロック回路構成図である。 従来例の斜視図である。

符号の説明

１１、２１１ 第１レンズ群
１２、２１２ 第２レンズ群
１３、２１３ 第３レンズ群
１４、２１４ 第４レンズ群
１５、２１５ 第１レンズ鏡筒
１６、２１６ 前部枠
２０、２２０ 第２レンズ鏡筒
２１、２１２ 第３レンズ鏡筒
２２、２２２ 第４レンズ鏡筒
２３、２２３ シフトベース
３１、２３１ 後部枠
４１、２４１ ステッピングモータ
４６、２４６ フォトインタラプタ
５１、２５１ シフト枠
５５、５６、２５３、２５４ マグネット
５７〜５９、２６３〜２６５ ボール
６６、６７、２６６、２６７ コイル
７２、７３、３２０〜３２３ ボール素子
８１、２８１ 光量調節ユニット
８３、８４、３０７〜３１０、４０７〜４０９ 絞り羽根
９７、２９８ ＭＲセンサ
９９ 撮像素子
１１０ カメラ信号処理回路
１１３ 制御回路
１２１、４５４〜４５６ 光量調節エンコーダ
２７２、２７３ ＰＳＤ
３０１、４０１ 絞り枠
３１５〜３１８ 駆動コイル
４１５〜４１７ 絞りアーム

Claims (8)

1. 撮影光学系の瞳近傍の光束が通る焦点検出用の開口部内に、該開口部の外周側から絞り部材を挿入、退避して、前記開口部の面積又は位置を変化させる絞り部材と、該絞り部材を駆動する磁力によるローレンツ力による駆動手段とを有することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記絞り部材の前記開口部内の移動方向は、前記撮影光学系の光軸に垂直な面に対して一方向に移動するか、又は複数方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記駆動手段はマグネットとコイルを含み、これらのマグネットとコイルは相対的に光軸に垂直な面内をほぼ平行に移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記駆動手段はマグネットとコイルを含み、これらのマグネットとコイルは前記絞り部材と一体になっていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記駆動手段はマグネットとコイルを含み、前記絞り部材を光軸方向に片寄せして、前記絞り部材をボールにより保持することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記開口部の開口が光軸からずれた２個所の位置の撮像素子の信号から被写体の焦点ずれを検出する検出手段と、ずれ量の検出難易度を検出する手段とを有し、前記検出難易度が閾値よりも小さいときに別の方向の前記検出難易度を検出し、前記検出難易度の小さくない方向に前記開口を移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記開口部の開口が光軸からずれた２個所の位置の撮像素子の信号から被写体の焦点ずれを検出する検出手段と、ずれ量の検出難易度を検出する手段とを有し、前記検出難易度を検出し、前記検出難易度が閾値よりも大きい方向に前記開口を移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
8. 請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載のレンズ鏡筒を用いたことを特徴とする光学機器。

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