JP2010271607A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズユニットを移動させるアクチュエータの無通電状態において、該レンズユニットの光学機器内での移動を制限する。
【解決手段】光学機器は、光軸方向に移動可能な第１のレンズユニット４と、該第１のレンズユニットを移動させる第１のアクチュエータ１６ａ，１７ａと、光軸方向とは異なる方向に移動可能な第２のレンズユニット５１と、該第２のレンズユニットを移動させる第２のアクチュエータと、第１及び第２のレンズユニットの移動を制限する第１の位置と該制限を解除する第２の位置とに移動可能な制限部材２１と、該制限部材を移動させる第３のアクチュエータ５６ａ，５９ａと、第１及び第２のアクチュエータの無通電時に、制限部材を第２の位置から第１の位置に移動させるように第３のアクチュエータ２０ａを制御する制御手段４０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、交換レンズ等の光学機器に関する。

上記のような光学機器には、変倍レンズユニットやフォーカスレンズユニット等の光軸方向に移動可能なレンズユニットと、像振れ補正レンズユニット等の光軸方向とは異なる方向に移動可能なレンズユニットとを搭載したものがある（特許文献１参照）。
また、光軸方向に移動可能なレンズユニットを移動させるために、従来の回転式のモータに代えて、像振れ補正レンズユニットを移動させるアクチュエータとしても用いられているボイスコイルモータを用いた光学機器も提案されている（特許文献２参照）。

特許第３２２９８９９号公報

しかしながら、ボイスコイルモータは、無通電時において自己保持機能を持たない。このため、光学機器の電源が遮断された状態で光学機器が揺すられると、レンズユニットが光学機器内で移動して、メカニカル端や他のレンズユニットに衝突するおそれがある。このような衝突は、衝突音の発生やレンズユニットの破損につながるおそれがあり、好ましくない。

本発明は、レンズユニットを移動させるアクチュエータの無通電状態において、該レンズユニットの光学機器内での移動を制限できるようにした光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、光軸方向に移動可能な第１のレンズユニットと、 該第１のレンズユニットを移動させる第１のアクチュエータと、光軸方向とは異なる方向に移動可能な第２のレンズユニットと、該第２のレンズユニットを移動させる第２のアクチュエータと、第１及び第２のレンズユニットの移動を制限する第１の位置と該制限を解除する第２の位置とに移動可能な制限部材と、該制限部材を移動させる第３のアクチュエータと、第１及び第２のアクチュエータの無通電時に、制限部材を第２の位置から第１の位置に移動させるように第３のアクチュエータを制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、第１及び第２のアクチュエータの無通電時に、制限部材によって第１及び第２のレンズユニットの移動を制限するので、各レンズユニットが光学機器内で移動してメカニカル端や他のレンズユニットに衝突するおそれを回避することができる。

本発明の実施例であるビデオカメラの構成を示す分解斜視図。 実施例における像振れ補正ユニットの構成を示す分解斜視図。 実施例におけるロック機構の構成を示す分解斜視図。 実施例におけるロック機構の構成を示す斜視図。 実施例におけるロック機構の構成を示す正面図。 実施例におけるロック機構の制御の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である光学機器としてのビデオカメラの構成を示している。
図１において、１は第１レンズを保持する第１鏡筒、２は第１鏡筒１を保持する固定鏡筒である。７は後部鏡筒であり、その後端部には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等に構成される撮像素子３０が取り付けられる。
３は第２鏡筒であり、変倍レンズとしての第２レンズを保持している。第２鏡筒３は、両端が固定鏡筒２と後部鏡筒７とにより保持されたガイドバー４ａと、両端が固定鏡筒２と後部鏡筒７に取り付けられたガイドバー受け６とにより保持されたガイドバー４ｂとによって、光軸方向に移動可能に支持されている。ガイドバー４ａは、第２鏡筒３を光軸方向にガイドし、ガイドバー４ｂは第２鏡筒３のガイドバー４ａ回りでの回転を阻止する。
８は絞りユニットであり、電磁アクチュエータによって不図示の絞り羽根を移動させることで開口径を変化させ、該絞りユニット８を通過する光量を調節する。絞りユニット８は、固定鏡筒２と後部鏡筒７とによって挟持されている。
９は像振れ補正ユニットであり、手振れ等のカメラ振れに応じて、補正レンズである第３レンズを保持するシフト枠を光軸方向に直交する方向（光軸方向とは異なる方向）に移動させることで、像振れを低減する。像振れ補正ユニット９は、後部鏡筒７により保持される。第３レンズとシフト枠とにより、第２のレンズユニットとしての像振れ補正レンズユニットが構成される。
像振れ補正ユニット９は、シフト枠を光軸方向に直交する方向に移動させるアクチュエータとしてボイスコイルモータ（第２のアクチュエータ：以下、シフトボイスコイルモータという）を有する。像振れ補正ユニット９の詳しい構成については後述する。
１０は第４鏡筒であり、フォーカスレンズとしての第４レンズを保持している。第４鏡筒１０は、両端が振れ補正ユニット９の固定枠と後部鏡筒７とにより保持された２本のガイドバー１１ａ，１１ｂによって光軸方向へ移動可能に支持されている。ガイドバー１１ａは第４鏡筒１０を光軸方向にガイドし、ガイドバー１１ｂは第４鏡筒１０のガイドバー１１ａ回りでの回転を阻止する。第４レンズと第４鏡筒１０とにより、第１のレンズユニットとしてのフォーカスレンズユニットが構成される。
１２はズームモータであり、支持板を介して固定鏡筒２に固定されている。第２鏡筒３にはラック１３が取り付けられており、該ラック１３は、ズームモータ１２のリードスクリュー部に噛み合う。ズームモータ１２によってリードスクリュー部が回転すると、該リードスクリュー部とラック１３との噛み合い作用によって第２鏡筒３は光軸方向に移動される。本実施例では、ズームモータ１２として、ステッピングモータを使用している。
１４はラックバネであり、ラック１３をリードスクリュー部に噛み合う方向と第２鏡筒３に光軸方向に押し付ける方向とに付勢する。これにより、ラック１３のリードスクリュー部に対する噛み合いガタと第２鏡筒３に対する光軸方向でのガタとが除去される。
１５はフォトインタラプタであり、固定鏡筒２に取り付けられている。フォトインタラプタ１５の発光部と受光部との間に、第２鏡筒３に形成された遮光部（図示せず）が入り込むことで、第２鏡筒３が光軸方向における基準位置に位置したことが検出される。この基準位置から、ズームモータ１２に入力されるパルス信号のパルス数をカウントすることで、第２鏡筒３の位置（つまりは、ズーム位置）を検出することができる。
１６ａ，１６ｂは第４鏡筒１０を光軸方向に移動させるリニアアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（第１のアクチュエータ：以下、フォーカスボイスコイルモータという）の一部を構成する駆動マグネットであり、後部鏡筒７に固定されている。１７ａ，１７ｂはフォーカスボイスコイルモータの他の一部を構成するコイルであり、第４鏡筒１０に固定されている。
コイル１７ａ，１７ｂに電流を流すと、コイル１７ａ，１７ｂと駆動マグネット１６ａ，１６ｂとの間の磁気的作用によって、コイル１７ａ，１７ｂに光軸方向への推力が作用する。このため、コイル１７ａ，１７ｂとともに第４鏡筒１０が光軸方向に移動する。
１５はＭＲセンサやフォトリフレクタ等により構成されるフォーカス位置センサであり、後部鏡筒７に保持されている。フォーカス位置センサ１５は、第４鏡筒１０の光軸方向での位置を検出する。
２０はロックモータユニットであり、後部鏡筒７に固定されている。該ロックモータユニット２０は、ＤＣモータ（第３のアクチュエータ）を含む。ロックモータユニット２０の詳しい構成については後述する。
４０は制御回路（制御手段）であり、マイクロコンピュータやメモリ等を含む。制御回路４０は、シフトボイスコイルモータ、フォーカスボイスコイルモータ（コイル１７ａ，１７ｂ）、及びロックモータユニット２０のＤＣモータの通電を制御する。
上記各レンズ及び絞りユニット８により構成される撮影光学系は、被写体像を形成する。撮像素子３０は、該被写体像を光電変換して電気信号を出力する。制御回路４０は、不図示の画像処理回路を制御して、撮像素子３０からの出力に基づく画像データを生成させる。
図２には、像振れ補正ユニット９の構成を示している。５０は像振れ補正ユニット９のベース部材としての固定枠であり、固定鏡筒２と後部鏡筒７とにより挟持されている。５１は第３レンズを保持するシフト枠である。
５２は固定枠５０に対して、光軸回りでの回転が阻止された状態で光軸方向に直交するピッチ方向（垂直方向）に移動可能に取り付けられたロール防止枠である。シフト枠５１は、ロール防止枠５２に対して、光軸回りでの回転が阻止された状態で光軸方向に直交するヨー方向（水平方向）に移動可能に取り付けられている。このような構成により、シフト枠５１は、固定枠５０によって、光軸回りでの回転が阻止された状態でピッチ方向及びヨー方向に移動可能に支持される。
５３ａ，５３ｂ，５３ｃは固定枠５０とシフト枠５１との間に配置されたボールであり、光軸回りの３箇所に配置されている。５４はシフトスプリングである。５５は固定枠５０に取り付けられたスプリングホルダーである。シフトスプリング５４は、スプリングホルダー５５とシフト枠５１との間に配置され、シフト枠５１を固定枠５０の方向（前方）に付勢する。このような構成により、シフト枠５１は、固定枠５０との間に配置されたボール５３ａ，５３ｂ，５３ｃによって光軸方向に直交する面内でガイドされる。
次に、シフト枠５１を駆動するアクチュエータであるボイスコイルモータについて説明する。５６ａ，５６ｂはマグネットである。マグネット５６ａ，５６ｂは、その内径側部分と外径側部分とが互いに反対の磁極を形成するように着磁されている。また、マグネット５６ａ，５６ｂは、光軸方向における前側部分と後側部分とが互いに反対の磁極を形成するように着磁されている。
５７ａ，５７ｂはマグネット５６ａ，５６ｂの前側の磁束を閉じるための前ヨークであり、５８はマグネットカバーである。前ヨーク５７ａ，５７ｂはマグネット５６ａ，５６ｂにそれぞれ吸着されており、かつマグネットカバー５８を介して固定枠５０により保持されている。
５９ａ，５９ｂはシフト枠５１に固定されたコイルである。６０はマグネット５６ａ，５６ｂの後側の磁束を閉じるための後ヨークである。後ヨーク６０は、コイル５９ａ，５９ｂを挟んでマグネット５６ａ，５６ｂとは反対側に配置され、固定枠５０により保持されている。
これらマグネット５６ａ，５６ｂ、前ヨーク５７ａ，５７ｂ、後ヨーク６０及びコイル５９ａ，５９ｂにより磁気回路が形成されている。コイル５９ａ，５９ｂに電流を流すと、マグネット５６ａ，５６ｂの着磁境界に直交する方向に、マグネット５６ａ，５６ｂとコイル５９ａ，５９ｂに発生する磁力の相互作用によるローレンツ力（推力）が発生する。該推力によって、シフト枠５１は、固定枠５０に対してピッチ方向及びヨー方向に移動する。
次に、シフト枠５１の位置検出について説明する。６１ａ，６１ｂは発光素子であり、シフト枠５１により保持される。６２ａ，６２ｂは受光素子であり、センサーホルダー６３を介して固定枠５０に固定されている。シフト枠５１とともにピッチ方向及びヨー方向に移動する発光素子６１ａ，６１ｂから発せられた光の受光素子６２ａ，６２ｂ上での入射位置が移動することで、受光素子６２ａ，６２ｂから該光の入射位置に応じた信号が出力される。これにより、シフト枠５１の位置を検出する位置センサが構成される。

上述したフォーカスボイスコイルモータとシフトボイスコイルモータはいずれも、コイルに通電していない状態（無通電時）での自己保持力を有さない。したがって、フォーカスボイスコイルモータとシフトボイスコイルモータの無通電時には、第４鏡筒１０及びシフト枠５１はそれぞれの可動方向に自由に移動できる。

しかし、本実施例では、このような第４鏡筒１０及びシフト枠５１の自由な移動を制限するために、以下のロック機構を有する。
図１、図３、図４及び図５には、ロック機構の構成をそれぞれ別々の方向から見て示している。
前述したロックモータユニット２０は、後部鏡筒７内に撮像素子側から挿入され、ビス止め部２０ｅ，２０ｆにおいて後部鏡筒７にビスにより固定される。ロックモータユニット２０は、ロックアクチュエータとしてのＤＣモータ２０ａと、ギヤボックス２０ｂとを有する。ギヤボックス２０ｂ内には、ＤＣモータ２０ａの回転を減速して不図示の出力ギヤに伝達するギヤ列が収容されている。出力ギヤは、制限部材としてのロックシャフト２１に形成されたギヤ部２１ｂに噛み合う。
ロックシャフト２１の後端部２１ａの穴には、ロックモータユニット２０に形成された軸部２０ｃが挿入される。また、ロックシャフト２１の前端部の穴には、像振れ補正ユニット９の固定枠５０に設けられた軸部９ａが挿入される。これにより、ロックシャフト２１は、軸部２０ｃ，９ａを中心として回転可能に保持される。
ＤＣモータ２０ａが回転すると、その回転が、出力ギヤ及びギヤ部２１ｂを介してロックシャフト２１に伝達され、ロックシャフト２１が軸部２０ｃ，９ａを中心として回転される。ロックシャフト２１は、図４及び図５に示すロック位置（第１の位置）と、該ロック位置から回転した位置であるアンロック位置（第２の位置）との間で回転される。
図１、図４及び図５に示す２２ａ，２２ｂはロックシャフト２１の回転位置を検出するための回転センサである。回転センサ２２ａ，２２ｂは、フォトインタラプタにより構成されている。回転センサ２２ａの発光部と受光部との間にロックシャフト２１に形成された遮光部２１ｅ（図３及び図５参照）が入り込むことで、ロックシャフト２１がアンロック位置に回転したことが検出される。また、回転センサ２２ｂの発光部と受光部との間に遮光部２１ｅが入り込むことで、ロックシャフト２１がロック位置に回転したことが検出される。
５１ｄはシフト枠５１に形成された受け部であり、図５に示すようにロック位置に回転したロックシャフト２１のシフトロック部（第１の制限部）２１ｄの当接を受ける。シフトロック部２１ｄは凸円弧形状を有し、受け部５１ｄは、該シフトロック部２１ｄと同心の凹円弧形状を有する。シフトロック部２１ｄが受け部５１ｄに当接することで、シフト枠５１のピッチ方向及びヨー方向への自由な移動が制限（阻止又はわずかな移動のみが許容）される。このとき、シフト枠５１は、その可動範囲における受け部５１ｄとは反対側の端に押さえ込まれた状態で移動が制限される。
また、ロックシャフト２１は、シフトロック部２１ｄとの間に空間を挟んで形成されたフォーカスロック部（第２の制限部）２１ｃを有する。図４に示すように、ロック位置に回転したロックシャフト２１のシフトロック部２１ｄとフォーカスロック部２１ｃとの間に、第４鏡筒１０に形成された爪部（第１のレンズユニットの一部）１０ａが入り込む。これにより、第４鏡筒１０の光軸方向への自由な移動が制限（阻止又はわずかな移動のみが許容）される。
このように爪部１０ａがシフトロック部２１ｄとフォーカスロック部２１ｃとの間に入り込むことが可能な第４鏡筒１０の光軸方向位置を、以下の説明において、第４鏡筒１０の被ロック位置という。
また、このように、本実施例では、シフト枠５１のピッチ方向及びヨー方向への移動を制限するためのシフトロック部２１ｄを、第４鏡筒１０の光軸方向への移動を制限するためにも用いる。これにより、１つのロックシャフト２１によってシフト枠５１と第４鏡筒１０の双方の移動を制限することができるとともに、ロック機構をコンパクトに構成することができ、ビデオカメラ（レンズ鏡筒部）の大型化を回避することができる。
ロックシャフト２１がロック位置からアンロック位置に回転すると、シフト枠５１及び第４鏡筒１０の移動制限が解除される。
図６のフローチャートには、制御回路４０によるロック機構（ＤＣモータ２０ａ）の制御の流れを示している。ここでは、ビデオカメラの電源がＯＮ状態であり、かつロックシャフト２１がアンロック位置にある状態からロック機構の制御が開始される。
ステップＳ１０１では、制御回路４０は、ビデオカメラの不図示の電源スイッチがＯＦＦ操作されたか否かを判定する。電源スイッチがＯＦＦ操作されていなければステップＳ１０１を繰り返し、電源スイッチがＯＦＦ操作された場合は、ステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２では、制御回路４０は、第４鏡筒（フォーカスレンズ）１０を、上述した被ロック位置に移動させるようフォーカスボイスコイルモータのコイル１７ａ，１７ｂに通電する。第４鏡筒１０が被ロック位置に到達すると、制御回路４０は、ＤＣモータ（ロックアクチュエータ）２０ａに通電して、ロックシャフト２１をアンロック位置からロック位置に回転させる。
ステップＳ１０３では、制御回路４０は、回転センサ２２ｂを通じて、ロックシャフト２１がロック位置に到達したか否かを判定する。まだロック位置に到達していない場合は、再度このステップを繰り返し、ロック位置に到達した場合はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４では、制御回路４０は、ＤＣモータ２０ａへの通電を遮断する。そして、ビデオカメラにおける他のシャットダウン処理が完了した後、ビデオカメラの電源を遮断する。

なお、ビデオカメラの電源投入時には、制御回路４０は、ＤＣモータ２０ａに通電して、ロックシャフト２１をロック位置からアンロック位置に回転させる。

以上説明したように、本実施例では、フォーカス及びシフトボイスコイルモータの無通電時に、ロックシャフト２１によって第４鏡筒１０とシフト枠５１の移動を制限する。これにより、第４鏡筒１０やシフト枠５１が、レンズ鏡筒内で移動してメカニカル端や他の鏡筒に衝突するおそれを回避することができる。
以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、ロック機構のアクチュエータとしてＤＣモータを用い、回転センサによりロック位置とアンロック位置への回転を制御する場合について説明した。しかし、ロック機構のアクチュエータとしてステッピングモータを用い、パルス数カウントによってロック位置とアンロック位置への回転を制御するようにしてもよい。
また、上記実施例では、第１のレンズユニットがフォーカスレンズユニットであり、第２のレンズユニットが像振れ補正レンズユニットである場合について説明した。しかし、第２のレンズユニットは、フォーカスレンズユニット以外のレンズユニットであってもよい。
さらに、上記実施例では、第１及び第２のアクチュエータがいずれもボイスコイルモータである場合について説明したが、第１及び第２のアクチュエータはボイスコイルモータ以外のアクチュエータであってもよい。
また、上記実施例では、第２のレンズユニットとしての像振れ補正レンズユニットが光軸方向に直交する方向に移動する場合について説明した。しかし、本発明では、第２のレンズユニットが必ずしも光軸方向に直交する方向に移動する必要はなく、光軸方向とは異なる方向に移動すればよい。

レンズユニットを移動させるアクチュエータの無通電状態において、該レンズユニットの光学機器内での移動を制限できる光学機器を実現できる。

１ 第１鏡筒
２ 固定鏡筒
３ 第２鏡筒
７ 後部鏡筒
８ 絞りユニット
９ 像振れ補正ユニット
１０ 第４鏡筒
１６ａ，１６ｂ 駆動マグネット
１７ａ，１７ｂ コイル
２０ ＤＣモータ
２１ ロックシャフト
４０ 制御回路
５０ 固定枠
５１ 可動枠
５６ａ，５６ｂ マグネット
５９ａ，５９ｂ コイル

Claims (2)

1. 光軸方向に移動可能な第１のレンズユニットと、
   該第１のレンズユニットを移動させる第１のアクチュエータと、
   前記光軸方向とは異なる方向に移動可能な第２のレンズユニットと、
   該第２のレンズユニットを移動させる第２のアクチュエータと、
   前記第１及び第２のレンズユニットの移動を制限する第１の位置と該制限を解除する第２の位置とに移動可能な制限部材と、
   該制限部材を移動させる第３のアクチュエータと、
   前記第１及び第２のアクチュエータの無通電時に、前記制限部材を前記第２の位置から前記第１の位置に移動させるように前記第３のアクチュエータを制御する制御手段とを有することを特徴とする光学機器。
2. 前記制限部材は、前記第１の位置において前記第２のレンズユニットの移動を制限する第１の制限部と、該第１の制限部との間に前記第１のレンズユニットの一部を入り込ませて該第１のレンズユニットの移動を制限する第２の制限部とを有することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。