JP2010061014A - Lens barrel, imaging apparatus, and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズを光軸方向に移動させるカム溝やヘリコイドねじ等からなるレンズ移動機構を有するレンズ鏡筒、このレンズ鏡筒を有する撮像装置、及び偏光フィルタ等からなる光学部品を有する光学装置に関するものである。 The present invention relates to a lens barrel having a lens moving mechanism including a cam groove and a helicoid screw that moves a lens in the optical axis direction, an imaging device having the lens barrel, and an optical device having an optical component including a polarizing filter. It is about.
従来の、この種のレンズ鏡筒としては、例えば特許文献1に記載されているようなものがある。この特許文献1に記載されたレンズ鏡筒は、ズームレンズ等を有するレンズ鏡筒に関するものである。 As a conventional lens barrel of this type, for example, there is a lens barrel described in Patent Document 1. The lens barrel described in Patent Document 1 relates to a lens barrel having a zoom lens or the like.
この特許文献1に開示されている従来のレンズ鏡筒は、駆動源である回転するモータと、このモータの回転出力を鏡筒に伝達させる複数のギアを有している。更に、鏡筒には、レンズを保持する環体を光軸方向に移動させるレンズ移動機構が設けられている。これにより、特許文献1に開示されたレンズ鏡筒は、鏡筒が回動することで、鏡筒に設けられたレンズ移動機構がレンズを保持する環体を光軸方向に移動させている。 The conventional lens barrel disclosed in Patent Document 1 has a rotating motor as a driving source and a plurality of gears for transmitting the rotational output of the motor to the barrel. Further, the lens barrel is provided with a lens moving mechanism for moving an annular body holding the lens in the optical axis direction. Accordingly, in the lens barrel disclosed in Patent Document 1, the lens moving mechanism provided in the barrel moves the ring body holding the lens in the optical axis direction by rotating the barrel.
しかしながら、従来のレンズ鏡筒では、回転するモータにより複数のギアを介して鏡筒等の回転体を回動させていた。そのため、モータ及び複数のギアを配置するスペースが必要となるだけでなく、回転体を回動させる構造が複雑になっていた。その結果、装置が大型化すると共に組み立て作業が大変煩雑なものになる、という問題があった。また、従来の複数のギアとモータを用いたレンズ鏡筒では、複数のギアの噛み合いにより雑音が生じてしまう。 However, in the conventional lens barrel, a rotating body such as a lens barrel is rotated by a rotating motor via a plurality of gears. Therefore, not only a space for arranging a motor and a plurality of gears is required, but also a structure for rotating the rotating body is complicated. As a result, there is a problem that the apparatus becomes large and the assembling work becomes very complicated. Further, in a conventional lens barrel using a plurality of gears and a motor, noise is generated due to the meshing of the plurality of gears.
本発明の目的は、上述の問題点を考慮し、回転体を回動させる構成を簡単にすると共に回転体の回動時に発生する雑音を低減することができるレンズ鏡筒、撮像装置及び光学装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a lens barrel, an imaging apparatus, and an optical apparatus that can simplify the configuration for rotating the rotating body and reduce noise generated when the rotating body is rotated in consideration of the above-described problems. Is to provide.
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のレンズ鏡筒は、印加された電圧によって伸縮する圧電素子と、圧電素子に連結されると共に圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータを備えた。この駆動軸と摩擦係合して圧電素子が伸縮することにより駆動軸上を摺動する係合部と、係合部に固定され、駆動軸の軸方向に回動する回動部材とを備えた。そして、回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠をレンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と備えた。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the lens barrel of the present invention is connected to the piezoelectric element that expands and contracts by an applied voltage, and vibrates by the expansion and contraction operation of the piezoelectric element, In addition, an actuator having a drive shaft formed in a substantially arc shape is provided. An engagement portion that slides on the drive shaft as the piezoelectric element expands and contracts by friction engagement with the drive shaft, and a rotating member that is fixed to the engagement portion and rotates in the axial direction of the drive shaft. It was. And it provided with the lens moving mechanism which converts rotation of a rotation member into linear motion, and moves the lens holding frame holding a lens to the optical axis direction of a lens.
本発明の撮像装置は、撮像素子を有する撮像装置本体と、この撮像装置本体に取り付けられると共に被写体からの像光を撮像素子に入射するレンズ鏡筒と、から構成されている。
レンズ鏡筒は、上述したとおりのものであり、印加された電圧によって伸縮する圧電素子と、圧電素子に連結されると共に圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータを備えた。この駆動軸と摩擦係合して圧電素子が伸縮することにより駆動軸上を摺動する係合部と、係合部に固定され、駆動軸の軸方向に回動する回動部材とを備えた。そして、回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠をレンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と備えた。
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup apparatus main body having an image pickup element, and a lens barrel that is attached to the image pickup apparatus main body and receives image light from a subject on the image pickup element.
The lens barrel is as described above, a piezoelectric element that expands and contracts by an applied voltage, and a drive that is connected to the piezoelectric element and vibrates by the expansion and contraction operation of the piezoelectric element, and is formed in a substantially arc shape. And an actuator having a shaft. An engagement portion that slides on the drive shaft as the piezoelectric element expands and contracts by friction engagement with the drive shaft, and a rotating member that is fixed to the engagement portion and rotates in the axial direction of the drive shaft. It was. And it provided with the lens moving mechanism which converts rotation of a rotation member into linear motion, and moves the lens holding frame holding a lens to the optical axis direction of a lens.
また、本発明の光学装置は、印加された電圧によって伸縮する圧電素子と、圧電素子に連結されると共に圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータを備えた。この駆動軸と摩擦係合して圧電素子が伸縮することにより駆動軸上を摺動する係合部とを備えた。そして、被写体からの像光が入射されると共に係合部に固定され、駆動軸の軸方向に回動する光学部品とを備えた。 The optical device of the present invention has a piezoelectric element that expands and contracts by an applied voltage, and a drive shaft that is connected to the piezoelectric element and vibrates by the expansion and contraction operation of the piezoelectric element, and is formed in a substantially arc shape. An actuator was provided. An engagement portion that slides on the drive shaft by frictional engagement with the drive shaft and expansion and contraction of the piezoelectric element is provided. An optical component that receives image light from the subject and is fixed to the engaging portion and rotates in the axial direction of the drive shaft is provided.
本発明のレンズ鏡筒、撮像装置及び光学装置によれば、圧電素子の伸縮によって駆動軸が振動する。そして、駆動軸が振動することで係合部が駆動軸上を摺動し、回動部材及び光学部品等の回転体が回動する。その結果、部品点数を削減することができ、回転体を回動させるための構成を簡略化することができる。更に、ギア及びモータを用いることなく、係合部が駆動軸上を摺動することで回転体を回動させている。これにより、従来のレンズ鏡筒のようにギアの噛み合いによる雑音が生じることはなく、レンズ鏡筒、撮像装置及び光学装置の静音化を図ることが可能である。 According to the lens barrel, the imaging device, and the optical device of the present invention, the drive shaft vibrates due to expansion and contraction of the piezoelectric element. Then, when the drive shaft vibrates, the engaging portion slides on the drive shaft, and the rotating body such as the rotating member and the optical component rotates. As a result, the number of parts can be reduced, and the configuration for rotating the rotating body can be simplified. Furthermore, the rotating body is rotated by sliding the engagement portion on the drive shaft without using a gear and a motor. As a result, noise due to the meshing of gears does not occur unlike the conventional lens barrel, and the lens barrel, the imaging device, and the optical device can be made quiet.
以下、本発明の実施の形態例について、図1〜図14を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common member in each figure. The present invention is not limited to the following form.
[撮像装置]
まず、本発明が適用される撮像装置の実施の形態例を図1に従って説明する。図1は本発明の撮像装置の実施の形態例(以下、「本例」という。)を示す分解斜視図である。
[Imaging device]
First, an embodiment of an imaging apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention (hereinafter referred to as “this example”).
図1に示す、本例の撮像装置は、電子スチルカメラ10であり、いわゆるデジタル一眼レフカメラとして構成されている。この電子スチルカメラ10は、内部に撮像素子を有するカメラ本体1と、交換式の撮影レンズユニットであるレンズ鏡筒2とから構成されている。そして、レンズ鏡筒2は、カメラ本体1に着脱可能に装着される。
The imaging apparatus of this example shown in FIG. 1 is an electronic
カメラ本体1は、内部に空間が設けられた横長の筐体からなり、その内部空間には、各種の電子部品が実装された配線基板、バッテリー電源、記憶装置、その他各種の装置、部品が収納されている(図7参照)。 The camera body 1 is composed of a horizontally long casing having a space inside, and the internal space accommodates a wiring board on which various electronic components are mounted, a battery power supply, a storage device, and other various devices and parts. (See FIG. 7).
このカメラ本体1は、その正面右上部にモード選択ダイヤル4を備えている。モード選択ダイヤル4を操作することにより、カメラの各種モードの設定動作(切替動作)等を行うことが可能である。各種モードとしては、例えば、各種撮影モード(人物撮影モード、風景撮影モード、及びフルオート撮影モード等)、撮影した画像を再生する再生モード、及び外部機器との間でデータ交信を行う通信モード等が挙げられる。 The camera body 1 includes a mode selection dial 4 in the upper right part of the front surface. By operating the mode selection dial 4, various camera mode setting operations (switching operations) and the like can be performed. Various modes include, for example, various shooting modes (people shooting mode, landscape shooting mode, full-auto shooting mode, etc.), playback mode for playing back captured images, and communication mode for data communication with external devices, etc. Is mentioned.
更に、カメラ本体1の正面左端部には、撮影者が把持するためのグリップ部5が設けられている。グリップ部5の内部には、電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として、例えばリチウムイオン電池などの電池が収納されている。また、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するためのメモリーカード等の外部記憶装置が着脱可能に収納されるようになっている。
Furthermore, a
そして、カメラ本体1の正面右端部には、接続端子カバー6が開閉可能に取り付けられている。接続端子カバー6の内部には、本体側接続端子が設けられている。そして、この本体側接続端子に、パーソナルコンピュータ等の外部装置の外部装置側接続端子が送受信可能に接続される。これにより、電子スチルカメラ10で撮影した画像信号を外部装置に供給することができる。
And the
カメラ本体1のグリップ部5の上面には、露光開始を指示するためのシャッタボタン7が設けられている。シャッタボタン7は、半押し状態(SA状態)と全押し状態(SB状態)の2つの状態を検出可能な2段階検出ボタンである。シャッタボタン7が半押しされSA状態になると、被写体に関する記録用静止画像(本撮影画像)を取得するための準備動作(例えば、AF制御動作等)が行われる。また、シャッタボタン7がさらに押し込まれてSB状態になると、本撮影画像の撮影動作が行われる。この撮影動作とは、撮像素子を用いて被写体像(被写体の光像)に関する露光動作を行い、その露光動作によって得られた画像信号に所定の画像処理を施す一連の動作である。
A
カメラ本体1の背面上部には、ビューファインダ8が設けられている。撮影者は、ビューファインダ8を覗くことにより、レンズ鏡筒2から導かれた被写体の像光を視認して構図決定を行うことができる。即ち、光学ファインダを用いて構図決めを行うことが可能である。
A viewfinder 8 is provided at the upper back of the camera body 1. The photographer can determine the composition by viewing the viewfinder 8 and visually recognizing the image light of the subject guided from the
なお、この実施形態に係る電子スチルカメラ10においては、図示しないが、カメラ本体1の背面側に表示部が設けられている。そして、撮影者は、表示部に表示される画像を用いて構図決めを行うことも可能である。また、ビューファインダ8による構図決め動作と表示部による構図決め動作との切換操作は、撮影者が切換ダイヤルを操作することによっても実現される。
In the electronic
表示部は、例えばカラー液晶ディスプレイ(LCD)や有機ELパネルとして構成される。表示部は、撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示すること、及び再生モードにおいてメモリーカードに記録された撮影画像を再生表示すること等が可能である。また、操作者が光学ファインダによる構図決めではなくライブビュー表示による構図決めを選択した場合には、表示部には、撮像素子によって取得された時系列の複数の画像(すなわち動画像)がライブビュー画像として表示される。 The display unit is configured as a color liquid crystal display (LCD) or an organic EL panel, for example. The display unit can display a menu screen for setting shooting conditions and the like, and can reproduce and display the captured image recorded on the memory card in the reproduction mode. In addition, when the operator selects composition determination based on live view display instead of composition determination based on the optical viewfinder, a plurality of time-series images (that is, moving images) acquired by the image sensor are displayed on the display unit. Displayed as an image.
カメラ本体1の正面上部には、フラッシュ格納部9が設けられている。フラッシュ格納部9には、フラッシュ装置が昇降動作可能に収納されている。 A flash storage unit 9 is provided at the upper front of the camera body 1. The flash storage unit 9 stores a flash device so that it can be moved up and down.
また、カメラ本体1は、正面略中央に円環状のマウント部11を正面略中央に備えている。このマウント部11には、カメラマウント11aが設けられている。カメラマウント11aには、レンズ鏡筒2のレンズマウントが着脱自在に装着されるバヨネット受部(図示せず)が設けられている。
In addition, the camera body 1 includes an
更に、マウント部11には、レンズ鏡筒2を取り外すための取り外しボタン12が設けられている。また、マウント部11内には、ハーフミラー13と本体側信号接点14が設けられている。そして、マウント部11の開口と反対側であるハーフミラー13の背面側には、撮像素子が配置されている(図7参照)。
Further, the
[レンズ鏡筒]
次に、図1〜図3を参照して本発明のレンズ鏡筒の構成について説明する。図2は、レンズ鏡筒に係る回動部材を示す斜視図、図3Aは、回動部材の正面図、図3Bは、回動部材を軸方向に断面した状態を示す説明図である。
[Lens barrel]
Next, the configuration of the lens barrel of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 is a perspective view showing a rotating member according to the lens barrel, FIG. 3A is a front view of the rotating member, and FIG. 3B is an explanatory view showing a state in which the rotating member is sectioned in the axial direction.
この実施の形態例に係るレンズ鏡筒2は、デジタル一眼レフカメラ等に使用される交換レンズとして構成されている。レンズ鏡筒2は、撮影光学系と、メカニック系とから構成されている。撮影光学系は、複数のレンズやフィルタその他の光学部品によって構成されている。メカニック系は、撮影光学系の各構成要素を固定又は移動可能に支持する環体や枠体その他の部材から構成されている。このレンズ鏡筒2のメカニック系は、後述するアクチュエータ18等の動力系によって自動操作で動作される。なお、レンズ鏡筒2のメカニック系は、自動操作だけでなく手動操作によって動作させることができる。
The
図2に示すように、レンズ鏡筒2は、レンズマウント16と、複数のレンズからなるレンズ群3と、このレンズ群を保持する複数のレンズ保持枠と、回動部材17と、アクチュエータ18と、位置検出部19(図4参照)等を有している。なお、撮影光学系であるレンズ群3としては、ズームレンズ群、フォーカスレンズ群等が挙げられる。
As shown in FIG. 2, the
レンズマウント16は、レンズ鏡筒2におけるレンズ群3の光軸方向の一端に配設されている。レンズマウント16には、カメラマウント11aに設けたバヨネット受部と係合する図示しないバヨネット部が設けられている。これにより、レンズマウント16は、カメラ本体1のカメラマウント11aに着脱自在に装着される。また、このレンズマウント16には、カメラ本体1のマウント部11に設けた本体側信号接点14と接続される図示しないレンズ側信号接点が設けられている。これにより、カメラ本体1は、接続された本体側信号接点14を介して、レンズ鏡筒2を動作させる電力及びレンズ鏡筒2を制御する制御信号をレンズ鏡筒2に供給する。
The
図2及び図3Aに示すように、メカニック系の一部を構成する回動部材17は、略円筒形状に形成されている。回動部材17は、アクチュエータ18により回動可能に支持されている。そして、この回動部材17には、その軸方向の一側に、図示しないレンズ移動機構の一部が設けられている。レンズ移動機構は、回動部材の回動を直線運動に変換して、フォーカスレンズやズームレンズ等を保持するレンズ保持枠を光軸Lの方向に移動させるものである。このレンズ移動機構としては、例えば、カム溝とカムピンや、ヘリコイドねじ等が挙げられる。これにより、回動部材17が回動すると、レンズ移動機構が回動部材17の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠が光軸Lの方向に移動する。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the rotating
また、回動部材17の側面には、その軸方向の他側に係合部21が固定されている。係合部21は、第1の部材22と、この第1の部材22と重なり合う第2の部材23とから構成されている。また、この係合部21は、貫通孔24と、固定部26を有している。第1の部材22は、略平板状に形成されており、略中央に溝部を有している。この第1の部材22は、固定ねじ27によって第2の部材23に固定されている。
An engaging
第2の部材23において第1の部材22と重なり合う面と反対側には、固定部26が設けられている。固定部26は、固定ねじ27により回動部材17の側面に固定されている。また、第2の部材23における第1の部材22と重なり合う面には、溝部が設けられている。そして、図3A及び図3Bに示すように、この第1の部材22の溝部と第2の部材23の溝部によって、貫通孔24を形成している。この貫通孔24には、後述するアクチュエータ18の駆動軸29が挿通している。
A fixing
なお、第1の部材22と第2の部材23の固定方法は、固定ねじ27による固定方法に限定されるものではない。例えば、第1の部材22と第2の部材23を溶接等のその他各種の固定方法によって固定してもよい。また、係合部21を第1の部材22と第2の部材23の2つの部材で形成し例を説明したが、係合部21を1つの部材で形成してもよいことは、言うまでもない。更に、係合部21の回動部材17に対する固定方法は、固定ねじ28だけでなく、溶接等のその他各種の固定方法を用いてもよく、或いは係合部21と回動部材を一体に形成してもよい。
Note that the fixing method of the
[アクチュエータの構成]
レンズ鏡筒2におけるメカニック系の一部を構成するアクチュエータ18は、圧電素子28と、駆動軸29と、重り部材31とから構成されている。圧電素子28は、複数の圧電体を重ねて棒状に形成されている。そして、圧電素子28は、電圧が印加されることで、軸方向に伸縮動作(変位)する。更に、圧電素子28の軸方向の一端には、駆動軸29が連結されている。具体的には、圧電素子28の軸方向の一端に駆動軸29が接着剤等の固定方法によって取り付けられている。
[Configuration of actuator]
The
駆動軸29は、略円柱状の棒部材からなり、略円弧状に形成されている。即ち、図3Aに示すように、駆動軸29は、回動部材17の周方向に沿って湾曲している。この駆動軸29は、圧電素子28が伸縮動作することで、軸方向に沿って振動する。また、駆動軸29は、係合部21に設けた貫通孔24に挿通している。この駆動軸29は、係合部21を構成する第1の部材22と第2の部材23に挟持されることで、貫通孔24と適当な圧接力で摩擦係合している。そして、駆動軸29は、係合部21をその軸方向に沿って摺動可能に支持している。これにより、係合部21が駆動軸29の軸方向に沿って摺動することで、回動部材17が回動する。
The
また、駆動軸29の長さによって、回動部材17の回動角度の範囲が決定される。そのため、駆動軸29の長さを変更することで、回動部材17の回動角度の範囲を極めて容易に変更することができる。
Further, the range of the rotation angle of the
なお、駆動軸29を略円柱状に形成した例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、駆動軸29を四角柱や六角柱等の角柱状に形成してもよい。そして、駆動軸29と摩擦係合する貫通孔24の形状は、駆動軸29の形状に対応させて形成されるものである。
In addition, although the example which formed the
また、圧電素子28における駆動軸29が連結された一端と反対側の他端には、重り部材31が取り付けられている。重り部材31は、圧電素子28に接着剤等の固定方法によって固定されている。この重り部材31としては、駆動軸29よりも重いものが用いられる。これにより、圧電素子28が伸縮動作することで生じる振動を効率良く駆動軸29側に伝達することが可能である。また、重り部材31は、図示しないレンズ鏡筒2の固定環に固定されている。
A
[位置検出部]
次に、図4を参照して位置検出部について説明する。図4Aは、位置検出部の第1の実施の形態例を示す模式図である。
[Position detector]
Next, the position detection unit will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a first exemplary embodiment of a position detection unit.
図4Aに示すように、位置検出部19は、筋状の複数のパターン33と、位置検出センサ34とから構成されている。複数のパターン33は、駆動軸29に設けられている。このパターン33は、磁化パターンであり、駆動軸29の軸方向に沿って異なる極性(N極とS極)を交互に駆動軸29に設けることで形成されている。また、パターン33は、駆動軸29の軸方向に沿って所定の間隔を開けて駆動軸29を磁化することで形成してもよい。
As illustrated in FIG. 4A, the
また、位置検出センサ34は、回動部材17に設けられている。位置検出センサ34は、磁気抵抗素子からなるMRセンサである。MRセンサは、検知面に磁性体が接近すると、磁気抵抗体に働く磁束密度が変わり、抵抗値が変化するものである。そのため、位置検出センサ34が駆動軸29に設けられた複数のパターン33の磁力の変化を検出することで、位置検出部19は、回動部材17の駆動軸29に対する回転角度を検出することができる。
The
なお、回動部材17の回転角度を検出する位置検出部としては、上述した構成に限定されるものではない。例えば、図4Bに示すような位置検出部を用いてもよい。図4Bは、位置検出部の第2の実施の形態例を示す模式図である。
In addition, as a position detection part which detects the rotation angle of the
図4Bに示すように、第2の実施の形態例に係る位置検出部19Aは、第1の実施の形態例に係る位置検出部19と同様に、駆動軸29に設けられた複数のパターン33Aと、位置検出センサ34Aとから構成されている。複数のパターン33Aは、駆動軸29の軸方向に沿って明暗の違いが分かるような印刷を施すことで形成されている。例えば、駆動軸29の軸方向に沿って白と黒を交互に駆動軸29に印刷することで形成される。
As shown in FIG. 4B, the
また、この第2の実施の形態例に係る位置検出センサ34Aは、フォトセンサである。フォトセンサは、発光ダイオード(LED)34aAとフォトダイオード34bAがセットになった光センサであり、主に赤外線が使用されている。そして、位置検出部19Aは、位置検出センサ34AのLED34aAから光をパターン33Aに照射し、駆動軸29からの反射光等をフォトダイオード34bAで検出している。このようにして、位置検出部19Aは、回動部材17の駆動軸29に対する回転角度を検出している。なお、パターン33Aとして、駆動軸29の軸方向に沿って所定の間隔を開けて溝を設けてもよい。
The
[アクチュエータの動作]
次に、本発明のアクチュエータ18による係合部21及び回動部材17の回動動作について、図2、図5及び図6を用いて説明する。図5A及び図5Bは、本発明のアクチュエータによる係合部の動作を説明する模式図である。図6Aは、アクチュエータの圧電素子に印加される電圧を示すグラフ、図6Bは、アクチュエータの圧電素子の変位を示すグラフである。
[Actuator operation]
Next, the rotating operation of the engaging
本発明のアクチュエータ18による移動の原理は、圧電素子28の伸縮運動によって係合部21を所定位置まで搬送するものである。
まず、圧電素子28に、矩形波パルスの電圧を印加する(図6A参照)。この矩形波パルスは、例えば、デューティ比を0.3〜0.5又は0.5〜0.7とする。すると、図6Bに示すように、圧電素子28、その伝達特性により、軸方向に緩やかに伸び、その後、急激に軸方向に縮む。
The principle of movement by the
First, a rectangular wave pulse voltage is applied to the piezoelectric element 28 (see FIG. 6A). For example, the rectangular wave pulse has a duty ratio of 0.3 to 0.5 or 0.5 to 0.7. Then, as shown in FIG. 6B, due to the
圧電素子28が緩やかにその軸方向に伸びると、駆動軸29は、図5Bに示す矢印aの方向(駆動軸29の軸方向)に変位する。このため、駆動軸29と摩擦係合している係合部21も、駆動軸29と共に矢印aの方向に移動する。このとき、係合部21は、回動部材17に固定されている。これにより、回動部材17も、係合部21と共に矢印aの方向に回動する。また、圧電素子28が急激にその軸方向に沿って縮むと、駆動軸29も、急激に矢印aと反対方向へ変位する。このとき、係合部21は、慣性の作用により、実質的に移動した位置に留まる。そのため、係合部21が固定された回動部材17も回動した位置に留まる。
When the
そして、上述した動作を連続して行うことにより、図5Bに示すように、係合部21が駆動軸29上をその軸方向に沿って移動(摺動)する。即ち、係合部21は、圧電素子28の伸びと縮みの速度差により動作摩擦状態で駆動軸29上を移動する。これにより、係合部21が固定された回動部材17が矢印aの方向に回動する。
Then, by continuously performing the above-described operation, the engaging
ここで、図2に示すように、駆動軸29の円弧の中心Oは、レンズの光軸Lと略一致するように設定されている。そして、回動部材17は、その軸心が駆動軸29の円弧の中心Oと一致している。これにより、アクチュエータ18は、回動部材17をレンズの光軸L回りに回動させることができる。
Here, as shown in FIG. 2, the center O of the arc of the
また、回動部材17を矢印aの反対方向である矢印bの方向に回動させるときは、圧電素子28を急激に軸方向に伸ばすと共にその後、緩やかに軸方向に縮むように制御することで達成できる。
Further, when the rotating
このように、本発明のレンズ鏡筒によれば、従来のレンズ鏡筒のように複数のギアやモータを用いることなく回動部材を回動させることができる。そのため、ギアを用いていないため、ギアの噛み合いによって生じる雑音を防止することができ、レンズ鏡筒の静音化を図ることができる。また、極めて簡単な構成で回動部材17を回動させることができ、部品点数の削減を図ることができると共に装置全体を小型化することが可能である。
Thus, according to the lens barrel of the present invention, the rotating member can be rotated without using a plurality of gears and motors unlike the conventional lens barrel. Therefore, since no gear is used, noise caused by the meshing of gears can be prevented, and the lens barrel can be silenced. Further, the
[撮像装置の回路構成]
次に、図7を参照して本発明の撮像装置の回路構成を説明する。図7は、撮像装置の回路構成を示すブロック図である。
図7に示すように、カメラ本体1は、映像記録/再生回路部120と、内蔵メモリ121と、映像信号処理部122と、表示部123と、モニタ駆動部124と、本体側制御部126等を備えている。また、レンズ鏡筒2は、レンズ側制御部134と、レンズ駆動部135と、位置検出部19等を備えている。
[Circuit Configuration of Imaging Device]
Next, the circuit configuration of the imaging apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the imaging apparatus.
As shown in FIG. 7, the camera body 1 includes a video recording /
映像記録/再生回路部120は、例えば、中央演算処理装置(CPU)を有する演算回路等を備えている。この映像記録/再生回路部120には、内蔵メモリ121と、映像信号処理部122と、モニタ駆動部124と、本体側制御部126と、増幅器127とが接続されている。更に、映像記録/再生回路部120には、第1のインタフェース(I/F)128と、第2のインタフェース(I/F)129とが接続されている。
The video recording / reproducing
第1のインタフェース(I/F)128には、コネクタ131が接続されている。このコネクタ131には、外部メモリ125が着脱自在に接続される。第2のインタフェース(I/F)129には、カメラ本体1に設けられた接続端子132が接続されている。
A
映像記録/再生回路部120は、映像信号処理部122から供給された映像信号に基づいて画像データを生成し、モニタ駆動部124に出力する。また、映像記録/再生回路部120は、生成した画像データを、第1のインタフェース(I/F)128を介して外部メモリ125に記録したり、外部メモリ125に記録された画像データを読み出したりする。
The video recording / reproducing
内蔵メモリ121は、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)を有している。ROMには、映像記録/再生回路部120において実行されるプログラムや、その処理に必要なデータ等が記憶されている。RAMは、映像記録/再生回路部120がプログラムを実行する際に一時的にデータを記憶するために使用される。
The built-in
映像信号処理部122は、マウント部11に配置された撮像素子139に増幅器127を介して接続されている。なお、撮像素子139は、マウント部11に配置されたサブミラー137の後方に配置されている。この撮像素子139から出力された電気信号は、増幅器127によって増幅され、映像信号処理部122に入力される。映像信号処理部122は、供給された電気信号を処理して映像信号を生成し、映像記録/再生回路部120に出力する。
The video
モニタ駆動部124は、映像記録/再生回路部120から供給された画像データに基づいて画像表示信号を生成し、表示部123に出力する。表示部123は、供給された画像表示信号に基づいた画像を表示する。
The
本体側制御部126には、操作部130と、AFモジュール138が接続されている。更に、本体側制御部126は、本体側信号接点14を介してレンズ鏡筒2のレンズ側制御部134に接続されている。本体側制御部126は、AFモジュール138及びレンズ側制御部134等と協動して、フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御動作を行う。AFモジュール138は、サブミラー137で反射された被写体からの像光が入射される。このAFモジュール138は、サブミラー137を介して進入してきた光を用いて、位相差方式等の合焦状態検出手法により被写体の合焦状態を検出することが可能である。また、操作部130は、カメラ本体1に設けられたモード選択ダイヤル4やシャッタボタン7等である(図1参照)。
An
レンズ側制御部134には、レンズ駆動部135と、位置検出部19が接続されている。レンズ駆動部135としては、回動部材17を回動させてレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータ18等を挙げることができる。位置検出部19は、上述したように、回動部材17の位置を検出するものである。
A
また、レンズ側制御部134は、本体側信号接点14を介して本体側制御部126からの処理信号やレンズ駆動部135を動作させる電源が供給される。このレンズ側制御部134は、入力された処理信号に応じてレンズ駆動部135を用い、例えばAF動作を実現する。
The lens
被写体からの光がレンズ群3に入射されると、その光は、レンズ鏡筒2のレンズ系に導かれてカメラ本体1の撮像素子139の結像面に結像される。撮像素子139は、結像面に結像された光を電気信号に変換する。撮像素子139から出力された電気信号は、増幅器127を介して映像信号処理部122に入力される。
When light from the subject enters the lens group 3, the light is guided to the lens system of the
映像信号処理部122は、供給された電気信号を処理して映像信号を生成し、映像記録/再生回路部120に出力する。映像記録/再生回路部120は、映像信号に基づいて画像データを生成し、モニタ駆動部124や外部メモリ125に出力する。その結果、被写体からの光に対応した画像が、表示部123に表示されたり、外部メモリ125に記録されたりする。
The video
2.光学装置
[光学装置の構成]
次に、図8〜図14を参照して本発明の光学装置の実施の形態例について説明する。図8は、本発明の光学装置を撮像装置に装着した状態を示す斜視図、図9は、本発明の光学装置を示す斜視図である。
図8及び図9に示す光学装置は、上述した電子スチルカメラ10に着脱可能に取り付けられる偏光フィルタである。偏光フィルタ40は、電子スチルカメラ10に着脱可能に装着されたレンズ鏡筒と一体に構成されている。
2. Optical device [Configuration of optical device]
Next, embodiments of the optical device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the optical apparatus of the present invention is mounted on an imaging apparatus, and FIG. 9 is a perspective view showing the optical apparatus of the present invention.
The optical device shown in FIGS. 8 and 9 is a polarizing filter that is detachably attached to the electronic still
図9に示すように、偏光フィルタ40は、フィルタ部41と、このフィルタ部41を保持するフィルタ枠42と、フィルタ枠42を回動させるアクチュエータ43等から構成されている。フィルタ枠42は、略円筒形状に形成されており、その筒内にフィルタ部41を保持している。このフィルタ枠42とフィルタ部41が本発明の光学部品の一具体例を示している。そして、このフィルタ枠42の側面には、係合部44が固定されている。係合部44は、貫通孔46を有している。そして、この係合部44の貫通孔46に、アクチュエータ43の駆動軸48が挿通されている。
As shown in FIG. 9, the
アクチュエータ43は、圧電素子47と、駆動軸48と、重り部材49とから構成されている。駆動軸48は、略円弧状に形成されており、フィルタ枠42の周方向に沿って湾曲している。この駆動軸48の円弧の中心は、フィルタ枠42の軸心と略一致している。なお、アクチュエータ43の構成及び動作は、上述したレンズ鏡筒2に備えたアクチュエータ18と同様であるため、それらの説明は、省略する。
The
[偏光フィルタの機能]
次に、図10〜図12を参照して偏光フィルタの機能について説明する。図10は、偏光フィルタの機能を説明するための説明図、図11は、位相と透過率との関係を示すグラフ、図12は、偏光フィルタを回動させた状態におけるその機能を説明するための説明図である。
[Function of polarizing filter]
Next, the function of the polarizing filter will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the function of the polarizing filter, FIG. 11 is a graph showing the relationship between the phase and the transmittance, and FIG. 12 is for explaining the function when the polarizing filter is rotated. It is explanatory drawing of.
図10に示すように、偏光フィルタ40は、レンズ鏡筒2のレンズ群3を介して被写体からの像光を撮像素子139に透過している。そして、この偏光フィルタ40は、フィルタ部41によって光の表面反射を除去又は低減するためのものである。即ち、偏光フィルタ40のフィルタ部41は、自然光Nを透過し、ショーウィンドウや水面、ガラス張りの額等の反射光Rを除去又は透過する。具体的に、図11に示すように、偏光フィルタ40は、反射光の振動方向に対して偏光フィルタを180°回動する間に、透過率の極小値と極大値、即ち、輝度信号の最大値と最小値をとる。
As shown in FIG. 10, the
図12Aに示すように、偏光フィルタ40のフィルタ部41は、その偏光方向と反射光の振動の向きとが一致するとき、反射光をそのままレンズ鏡筒のレンズ群3やカメラ本体1の撮像素子139に透過する。また、図12Bに示すように、フィルタ部41は、その偏光方向と反射光の振動の向きとが直交するとき、反射光を遮断する。これにより、カメラ本体1に内蔵された撮像素子139は、偏光フィルタ40のフィルタ部41により反射光Rが遮断されたとき、反射光Rの影響を受けない被写体からの像光を取り込むことができる。アクチュエータ43は、反射光を除去又は低減できるように、フィルタ枠42を回動させ、反射光の透過の度合いを調整する。
As shown in FIG. 12A, the
[回路構成]
次に、図13を参照して偏光フィルタを取り付けた撮像装置の回路構成を説明する。図13は、偏光フィルタを取り付けた撮像装置の回路構成を示すブロック図である。
なお、上述した電子スチルカメラ10と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Circuit configuration]
Next, with reference to FIG. 13, the circuit configuration of the imaging apparatus to which the polarizing filter is attached will be described. FIG. 13 is a block diagram illustrating a circuit configuration of an imaging apparatus to which a polarizing filter is attached.
In addition, about the structure similar to the electronic still
図13に示すように、レンズ鏡筒2は、上述したレンズ側制御部134と、レンズ駆動部135と、位置検出部19だけでなく、フィルタ制御部141と、フィルタ駆動部であるアクチュエータ43と、フィルタ位置検出部143等を有している。
As shown in FIG. 13, the
フィルタ制御部141は、本体側信号接点14を介して本体側制御部126及び映像信号処理部122と、アクチュエータ43と、フィルタ位置検出部143に接続されている。フィルタ制御部141は、映像信号処理部122で生成された輝度信号が入力される。そして、フィルタ制御部141は、入力された輝度信号を用いて反射光の光量を検出し、偏光フィルタ40の回転量を調整する。なお、このフィルタ制御部141もレンズ側制御部134と同様に、本体制御部126からアクチュエータ43を駆動させる電源が供給される。
The
フィルタ位置検出部143は、フィルタ枠42の位置を検出するものである。このフィルタ位置検出部143の構成は、回動部材17の位置を検出する位置検出部19と同様のものであるため、その説明は、省略する。
The
[偏光フィルタを用いた撮影]
次に、図14を参照して上述した偏光フィルタ40を用いて被写体を撮影する一連の手順について説明する。図14は、偏光フィルタを用いた撮影フローを示すフローチャートである。
[Photographing using polarizing filter]
Next, a series of procedures for photographing a subject using the
図14に示すように、まず、本体側制御部126は、操作部130を構成するシャッタボタン7が半押しされたかを判断する(ステップS1)。シャッタボタン7が半押しされると、本体側制御部126からの処理信号に応じて、フィルタ制御部141は、アクチュエータ43を駆動させる。そして、アクチュエータ43が駆動することで、フィルタ枠42が回動する。このとき、フィルタ制御部141は、フィルタ枠42の回転角(回動角度)に対応させて、映像信号処理部122で生成された輝度信号を検出する(ステップS2)。例えば、フィルタ制御部141は、所定の角度ずつフィルタ枠42を回動し、それぞれの回転角のときの輝度信号を検出する。
As shown in FIG. 14, first, the main body
なお、フィルタ枠42の回動時においては、電子スチルカメラ10の絞りを固定するようにしても良い。また、フィルタ枠42の回動方向は、一方向だけであってもよいが、両方向に回動してもよい。これにより、輝度信号の極小値を最短で検出することができ、フィルタ枠42を素早く所望の角度位置に設定させることができる。
Note that the diaphragm of the electronic still
次に、フィルタ制御部141は、偏光フィルタ40のフィルタ枠42が所定量回動したかを判断する(ステップS3)。具体的に、偏光フィルタ40のフィルタ枠42は、初期状態から少なくとも180°回動する。これは、図11に示したように、フィルタ枠42を少なくとも初期状態から180°回動させれば、透過率、即ち輝度信号の最大値と最小値を検出することができるからである。
Next, the
また、フィルタ枠42を両方向に回動させると、図11に示したように、透過率が最小となる角度が180°の範囲で一点となる。そのため、透過率が減少とする方向にフィルタ枠42を回動さえることで、フィルタ枠42を180°回動させることなく輝度信号が最小となる回転角を求めることができる。
When the
フィルタ枠42が所定量回動すると、フィルタ制御部141は、ステップS2、ステップS3で検出した中で最も輝度信号が小さいときのフィルタ枠42の回転角をメモリに格納する。そして、フィルタ制御部141は、メモリに格納した回転角でフィルタ枠42の回動を停止させる(ステップS4)。即ち、撮像素子139に入射される像光が最も暗くなるときの回転角でフィルタ枠42の回動を停止させる。
When the
また、ステップ2において、最も輝度信号が小さいときの輝度信号値とフィルタ枠42の回転角をメモリに格納する。そして、ステップ4において、フィルタ枠42をメモリに格納した回転角に停止させてもよい。
In
フィルタ枠42の回動調整が完了すると、本体側制御部126は、レンズ側制御部134を介してフォーカスレンズ群を駆動変位して、フォーカス制御を行う(ステップS5)。即ち、レンズ側制御部134は、レンズ側のアクチュエータ18を駆動して回動部材17を回動させる。これにより、回動部材17に設けたレンズ移動機構によるレンズ群を保持する環体を光軸方向に所定距離移動させる。
When the rotation adjustment of the
そして、フォーカス制御が完了して、シャッタボタン7が最後まで押されると、電子スチルカメラ10は、撮影動作を行う(ステップS6)。即ち、撮像素子139は、シャッタボタン7が最後まで押された際に、結像面に結像された光を電気信号に変換する。撮像素子139から出力された電気信号は、増幅器127を介して映像信号処理部122に入力される。映像信号処理部122は、供給された電気信号を処理して映像信号を生成し、映像記録/再生回路部120に出力する。映像記録/再生回路部120は、映像信号に基づいて画像データを生成し、内蔵メモリ121や外部メモリ125に出力する。
When the focus control is completed and the
なお、フォーカス制御(ステップS5)を行った後に、偏光フィルタ40のフィルタ制御を行ってもよい。そして、このフィルタ制御を行った後に、再度フォーカス制御を行うようにしてもよい。また、偏光フィルタ40のフィルタ枠42を所定時間回動させ、所定時間内において輝度信号の最小値を検出し、その最小値の回転角でフィルタ枠42の回動を停止するようにしてもよい。これにより、所定時間内における反射成分を考慮して偏光フィルタ40のフィルタ枠42を最適な回転角にすることができる。
In addition, after performing focus control (step S5), you may perform filter control of the
更に、上述した実施の形態例では、偏光フィルタ40を、レンズ鏡筒2におけるレンズマウント16の反対側の一端に取り付けた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、偏光フィルタ40をレンズ鏡筒2の中途部に挿入するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the
以上のように、本発明の偏光フィルタ40においても上述したレンズ鏡筒2と同様に、複数のギアやモータを用いることなくフィルタ枠42を回動させることができる。そのため、ギアを用いていないため、ギアの噛み合いによって生じる雑音を防止することができ、偏光フィルタ40の静音化を図ることができる。また、極めて簡単な構成でフィルタ枠42を回動させることができ、部品点数の削減を図ることができると共に装置全体を小型化することが可能である。
As described above, also in the
なお、本発明は前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能であることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention described in the claims. Not too long.
上述した実施の形態例では、本発明のアクチュエータを、レンズ鏡筒や偏光フィルタに用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明のアクチュエータを電子機器のダイヤルや撮像装置を水平に回動させるパン機構等の様々な電子機器や駆動機構に適用できるものであると言うことは、勿論である。更に、係合部側を固定して、圧電素子及び駆動軸側が回動するように構成してもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the actuator of the present invention is used for a lens barrel and a polarizing filter has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it goes without saying that the actuator of the present invention can be applied to various electronic devices and drive mechanisms such as a pan mechanism for horizontally rotating a dial of an electronic device and an imaging device. Further, the engaging portion side may be fixed and the piezoelectric element and the drive shaft side may be rotated.
1…カメラ本体(撮像装置本体)、 2…レンズ鏡筒、 3…レンズ群、 10…電子スチルカメラ(撮像装置)、 17…回動部材、 18,43…アクチュエータ、 19,19A…位置検出部、 21,44…係合部、 24,46…貫通孔、 28,47…圧電素子、 29,48…駆動軸、 31,49…重り部材、 33,33A…パターン、 34,34A…位置検出センサ、 40…偏光フィルタ(光学装置)、 41…フィルタ部(光学部品)、 42…フィルタ枠(光学部品)、 126…本体側制御部、 134…レンズ側制御部、 138…AFモジュール、 139…撮像素子、 141…フィルタ制御部、 143…フィルタ位置検出部、 L…光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Camera body (imaging device main body), 2 ... Lens barrel, 3 ... Lens group, 10 ... Electronic still camera (imaging device), 17 ... Rotating member, 18, 43 ... Actuator, 19, 19A ...
Claims (7)
前記駆動軸と摩擦係合して前記圧電素子が伸縮することにより前記駆動軸上を摺動する係合部と、
前記係合部に固定され、前記駆動軸の軸方向に回動する回動部材と、
前記回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠を前記レンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、
を備えたレンズ鏡筒。 An actuator having a piezoelectric element that expands and contracts by an applied voltage, and a drive shaft that is connected to the piezoelectric element and vibrates by an expansion and contraction operation of the piezoelectric element, and is formed in a substantially arc shape;
An engagement portion that slides on the drive shaft as the piezoelectric element expands and contracts by friction engagement with the drive shaft;
A rotating member fixed to the engaging portion and rotating in the axial direction of the drive shaft;
A lens moving mechanism that converts the rotation of the rotating member into a linear motion and moves a lens holding frame that holds the lens in the optical axis direction of the lens;
Lens barrel with
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 The lens barrel according to claim 1, wherein the center of the arc of the drive shaft substantially coincides with the optical axis of the lens.
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 The lens barrel according to claim 1, wherein the rotating member is formed in a substantially cylindrical shape, and an axial center thereof coincides with a center of an arc of the drive shaft.
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 The lens barrel according to claim 1, wherein a position detection unit that detects a rotation angle of the rotation member is provided on the rotation member and / or the drive shaft.
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 The lens barrel according to claim 1, wherein a weight member set to be heavier than the drive shaft is provided on a surface of the piezoelectric element facing the surface to which the drive shaft is connected.
前記撮像装置本体に取り付けられると共に被写体からの像光を前記撮像素子に入射するレンズ鏡筒と、から構成され、
前記レンズ鏡筒は、
印加された電圧により伸縮する圧電素子と、前記圧電素子に連結されると共に前記圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータと、
前記駆動軸と摩擦係合して前記圧電素子が伸縮することにより前記駆動軸上を摺動する係合部と、
前記係合部に固定され、前記駆動軸の軸方向に回動する回動部材と、
前記回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠を前記レンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、
を備えた撮像装置。 An imaging apparatus body having an imaging element;
A lens barrel that is attached to the imaging device main body and that makes image light from a subject incident on the imaging device;
The lens barrel is
An actuator having a piezoelectric element that expands and contracts by an applied voltage, and a drive shaft that is connected to the piezoelectric element and vibrates by an expansion and contraction operation of the piezoelectric element, and is formed in a substantially arc shape;
An engagement portion that slides on the drive shaft as the piezoelectric element expands and contracts by friction engagement with the drive shaft;
A rotating member fixed to the engaging portion and rotating in the axial direction of the drive shaft;
A lens moving mechanism that converts the rotation of the rotating member into a linear motion and moves a lens holding frame that holds the lens in the optical axis direction of the lens;
An imaging apparatus comprising:
前記駆動軸と摩擦係合して前記圧電素子が伸縮することにより前記駆動軸上を摺動する係合部と、
被写体からの像光が入射されると共に前記係合部に固定され、前記駆動軸の軸方向に回動する光学部品と、
を備えた光学装置。 A piezoelectric element that expands and contracts by an applied voltage, and an actuator that is connected to the piezoelectric element and vibrates by the expansion and contraction operation of the piezoelectric element, and a drive shaft formed in a substantially arc shape;
An engagement portion that slides on the drive shaft as the piezoelectric element expands and contracts by friction engagement with the drive shaft;
An optical component that receives image light from a subject and is fixed to the engaging portion, and rotates in the axial direction of the drive shaft;
An optical device.
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