JP2010282025A

JP2010282025A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2010282025A
Application number: JP2009135269A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nakamura; 中村　　英和
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2010-12-16

Abstract

【課題】カム環の径嵌合に金属カム環の線膨張係数と近似する材質のカム環保持部材を介在させることにより、温度環境下におけるカム環嵌合部の膨張、収縮の差の問題を回避する。
【解決手段】変倍レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させる複数のカム溝３１ａを有し、モータの回転運動が伝達される金属カム環３１は、線膨張係数が近似する中空円形の金属部品から成る２個のカム環保持部材４１に保持され、金属カム環３１の光軸前側、後側の２個所において相対的に回転可能に保持されている。金属カム環３１の外径部とカム環保持部材４１の内径部とが嵌合し、金属カム環３１の径方向の位置決め保持が行われ、金属カム環３１及びカム環保持部材４１の線膨張係数が近似しているため、カム環保持部材４１と金属カム環３１の径方法のクリアランスは、金属カム環３１が回転可能な最小限とされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、カメラの撮像装置に関するものである。

従来から、変倍レンズよりも像面側に配置された変倍レンズの移動に伴う像面変動の補正及びフォーカスを行うレンズを有する所謂リアフォーカスズームレンズを用いた撮像装置が知られている。

このリアフォーカスズームレンズを用いた撮像装置では、カメラ側からのフォーカス信号によりフォーカスレンズが駆動されてフォーカス調整が行われる。また、カメラ側のズームスイッチの操作により生ずるズーム駆動信号により変倍レンズが駆動されると共に、変倍を伴う像面変動を補正するように、フォーカスレンズが駆動されてズーム操作が行われる。

ここで、撮影操作を向上させるために、フォーカス調整やズーム操作を手動操作にて行う構成の光学機器が提案されている。

上述したリアフォーカスズームタイプの光学系を用い、手動ズーム操作を可能とした構成の光学機器として、ズームレンズがカム環に係合され、結合部材によりカム環と手動ズームリングを機械的に連結している。

また、カム環或いは手動ズームリングを駆動させるためのアクチェータが配置されている構成の光学機器がある。このような光学機器は、一般的にカム環と固定鏡筒とのがた量を現合組立により管理をしており、がた量としては約１０〜３０μｍ程度の許容範囲となっている。

ここで、高精度の大型鏡筒レンズでは一般的にカム環も大型化され、合成樹脂材では切削、成型、部品精度、部品強度、変形の問題から加工が不可能であるため、材質を金属とすることが多い。

しかし、金属カム環と合成樹脂材の固定鏡筒の嵌合を約１０〜３０μｍ程度のがた量で管理した場合に、約−１０〜＋５０℃の温度環境下において、材料の線膨張係数の違いから形状収縮、膨張が生ずる。このため、温度環境下においてカム環と固定鏡筒との嵌合がたが０μｍとなり、カム環の回転が不能となる。従って、カム環と固定鏡筒をプラスチック又は金属の同材質を使用することが通常である。

また、従来から、例えば特許文献１のようにカム環をアルミニウム材、固定鏡筒を合成樹脂材とし、カム環を光軸方向にばね部材を設けて付勢させる構造を採用することで、光軸方向のがた量を低減することが行われている。

特開２０００−３２９９９１号公報

しかし両者を合成樹脂材とすれば、線膨張係数の差による寸法変化の問題は回避されるが、カム環におけるカム溝の精度、カム環自体の真円度など精度の良い加工を行うことは不可能である。

一方、両者をアルミニウム材等の金属を使用した場合に、固定鏡筒の形状は従来では複雑な形状をしていることが多いため、加工コストが上昇し、価格低減を行うことがなかなか困難である。

従来の構造では、カム環の光軸方向に対して付勢を行って、がた量の低減を図る構造となっているが、カム環の径嵌合のがた量に対しては何ら対策が採られていない。

また、カム環の外径又は内径に光軸に対し、直交方向に付勢手段によるがた取りを行う方法も考えられるが、付勢手段とカム環の当り点の摩擦力が増大し、カム環の負荷トルクも大きくなる。これにより、駆動源であるモータの駆動力を上げる必要があり、騒音の増大、モータの大型化等の懸念が生ずる。

更に、手動リングと機械的に連結されているレンズでは、手動操作時の手感が悪くなるなどの問題も考えられる。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、温度下における寸法変化が少なく嵌合部のがた量を低減し、かつコスト的にも安価な構成となる撮像装置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撮像装置は、光軸方向に移動する変倍又は焦点調節を行う移動レンズ群と、光軸周りに回動し前記移動レンズ群を光軸方向に駆動する複数のカム溝を有する金属カム環と、該金属カム環と同軸に配置し該金属カム環に対し径方向に嵌合しかつ相対的に回転可能に支持したカム環保持部材とを備え、前記金属カム環と前記カム環保持部材の線膨張係数が近似していることを特徴とする。

本発明に係る撮像装置によれば、金属カム環の径嵌合に金属カム環の線膨張係数と近似する材質のカム環保持部材を介在させることにより、温度環境下におけるカム環嵌合部の膨張、収縮の差の問題が回避できる。このため、金属カム環の径方向のがた量を低減させることが可能となり、加工精度の良い金属材の金属カム環及び低コストな合成樹脂材の固定鏡筒を使用することができる。

撮影光学ユニットの断面図である。撮影光学ユニットの分解斜視図である。ズーム機構部の後方から見た正面図である。ズーム機構部の分解斜視図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例のビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に用いられる撮像装置のレンズ装置である撮影光学ユニットの断面図、図２は分解斜視図である。

本実施例の撮影光学ユニットは、撮影レンズ系として前方から順に、凸凹凸凸の４つのレンズ群により構成されたリアフォーカスズーム光学系であり、物体側から順に、固定の前玉レンズ群Ｌ１、変倍を行う変倍レンズ群Ｌ２が配置されている。更に、固定レンズエレメントＬ３ａと光軸直交方向にシフトして像振れを光学的に補正するシフトレンズエレメントＬ３ｂとにより構成される補正レンズ群Ｌ３、焦点調節を行うフォーカスレンズ群Ｌ４が設けられている。

前玉レンズ群Ｌ１は前玉鏡筒ユニットを介して前玉鏡筒１に保持され、変倍レンズ群Ｌ２はバリエータ保持枠２に保持されている。補正レンズ群Ｌ３ａ、Ｌ３ｂはシフト枠３に保持され、フォーカスレンズ群Ｌ４はフォーカスレンズ保持枠４に保持されている。

変倍レンズ群Ｌ２を光軸方向に直進案内させるための後述するガイドバーは、固定鏡筒５とバリエータ保持枠２の押さえ部材６とにより両端が支持されており、変倍レンズ群Ｌ２は光軸方向に移動可能にガイドバーに取り付けられている。そして、バリエータ保持枠２は駆動モータユニット７により駆動される。

シフト枠３は、固定レンズエレメントＬ３ａを保持しているシフト地板８と、シフトレンズエレメントＬ３ｂを保持しているシフト鏡筒９とから構成されている。シフト鏡筒９は、シフト地板８に形成された凹部内に収容されたボール１０を光軸方向の後方から付勢するばね部材１１と、ばね部材１１の後端部を保持すると共に、シフト地板８に固定された蓋部材１２とから構成されている。

シフト地板８には、シフト鏡筒９を光軸と直交する方向（ピッチ方向及びヨー方向）に駆動するためのドライブマグネット１３及びヨーク１４が一体的に取り付けられている。シフト鏡筒９には、ドライブマグネット１３及びヨーク１４により構成される磁気回路内に配置されるコイル１５と、シフト鏡筒９の位置検出に用いられるセンサマグネット１６とが一体的に取り付けられている。また、蓋部材１２には、シフト鏡筒９の位置検出に用いるホール素子１７などが取り付けられている。ばね部材１１はシフト鏡筒９をボール１０に押し付けることにより、シフト鏡筒９の倒れ防止、小振幅時の追従性能の向上及び発振対策として、シフト鏡筒９が光軸方向前方に付勢されている。

コイル１５には図示しないフレキシブル基板が接続されている。フレキシブル基板を通してコイル１５に電流を流すことによって発生する磁界と、磁気回路内の磁界との相互作用により発生するローレンツ力による駆動力によって、シフト鏡筒９がピッチ方向又はヨー方向にシフト駆動される。

固定鏡筒５の後部にはシフト枠３を保持する後部鏡筒１８が固定され、更に後部鏡筒１８にはＣＣＤホルダ１９が取り付けられている。ＣＣＤホルダ１９はＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子を保持し、更に図示しない赤外カットフィルタ及びローパスフィルタ等の光学フィルタが保持されている。

フォーカスレンズ群Ｌ４を光軸方向に直進案内させるための図示しないガイドバーは後部鏡筒１８及びＣＣＤホルダ１９により両端が支持固定されており、フォーカスレンズ保持枠４は光軸方向に移動可能とされている。また後部鏡筒１８には、フォーカスレンズ保持枠４を光軸方向に駆動するためのドライブマグネット２０及びヨーク２１が一体的に取り付けられている。フォーカスレンズ保持枠４には、ドライブマグネット２０及びヨーク２１により構成される磁気回路内に配置されるコイル２２が取り付けられている。更に後部鏡筒１８には、フォーカスレンズ保持枠４の位置検出に用いる例えばＧＭＲセンサなど磁気抵抗素子が取り付けられている。

コイル２２には図示しないフレキシブル基板が接続され、コイル２２に電流を流すことによって発生する磁界と磁気回路内の磁界との相互作用により発生するローレンツ力による駆動力によって、フォーカスレンズ保持枠４が光軸方向にリニア駆動される。

絞り機構ユニット２３は６枚の絞り羽根を開閉移動させて、撮影光学系の開口径を変化させる所謂虹彩絞りであり、後部鏡筒１８に固定されている。この絞り機構ユニット２３は開口径を変化させて撮像素子に入射する光量を調節する。

固定鏡筒５は後部鏡筒１８に位置決めされた上で、後部鏡筒１８にビスにより固定されている。また、前玉鏡筒１は固定鏡筒５に位置決めされた上で、ビスにより固定鏡筒５に固定されている。

外観ユニット２４には手動操作によりフォーカスによる合焦及びズームによる変倍を行う所謂手動フォーカスリング２５、ズームリング２６が設けられている。手動フォーカスリング２５は前側押さえ部材２７の外径と径嵌合しており、外側固定鏡筒２８と押さえ部材２７にそれぞれ光軸方向の規制をされながら挟み込まれ組込まれている。このとき、径嵌合部及びスラスト規制部には、手動フォーカスリング２５が回転可能な最小限のクリアランスが設けられている。手動フォーカスリング２５の内径に設けられた図示しない回転位置検出センサにより回転量の出力信号を検知し、出力信号の演算処理が行われる。フォーカスレンズ保持枠４の駆動手段に指示が与えられ、フォーカスレンズ群Ｌ４は所定の位置に移動し合焦調整が完了する。

外部から手動操作される操作部材であるズームリング２６は、焦点距離が最も長焦点距離となる望遠端と、最も短焦点距離となる広角端との間で回転されるように回転範囲が設定されている。ズームリング２６の回転角度は、例えば９０°〜１２０°程度の範囲に設定されている。またズームリング２６には、印刷又は刻印などにより焦点距離目盛が設けられ、ズームリング２６を回転自在に支持した指標環２９に設けられた指標との間で、焦点距離表示が行われるように構成されている。このズームリング２６は外側固定鏡筒２８に径嵌合され、外側固定鏡筒２８と指標環２９に光軸方向に最小のクリアランスを保ちながら、光軸に対し略中心に回転可能に挟持されている。

図３はバリエータ保持枠２を有するズーム機構部の後方から見た正面図、図４は分解斜視図である。変倍レンズ群Ｌ２はバリエータ保持枠２により保持されており、バリエータ保持枠２の外側には光軸周りに回動し、変倍レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させる複数のカム溝３１ａを有する金属カム環３１が配置されている。カム溝３１ａとバリエータ保持枠２とは、カムフォロア３２を介して係合されており、金属カム環３１の回動に伴い、変倍レンズ群Ｌ２は直進ガイド部材３３、３４に光軸方向に案内されながら移動する。

第１のセンサであるポテンショメータ３５のスライダ部材３５ａが、バリエータ保持枠２と係合されており、変倍レンズ群Ｌ２の光軸方向の移動に伴い、スライダ部材３５ａが一体的に追従している。ポテンショメータ３５は金属カム環３１の外径よりも外側に配置されている固定鏡筒５にビス締め固定されており、スライダ部材３５ａは固定鏡筒５及び金属カム環３１を貫通し、バリエータ保持枠２に係合されている。これにより、変倍レンズ群Ｌ２の移動量を直接的に検知することができ、金属カム環３１のバックラッシュ等の影響を受けることなく、変倍レンズ群Ｌ２の位置検出を行うことが可能となる。

また、第２のセンサである２相以上の出力信号を有するＭＲセンサ３６は、センサ面と対向位置に所定の間隔で取り付けられ、異なる磁極を交互に着磁した着磁面を有する磁気スケール３６ａを有している。磁気スケール３６ａはバリエータ保持枠２に一体的に接着固定されており、変倍レンズ群Ｌ２の光軸方向の移動に伴い、磁気スケール３６ａも追従して移動するため、ＭＲセンサ３６は磁極の変化を出力する。

第３のセンサであるフォトインタラプタ３７は初期位置検出機構であり、バリエータ保持枠２に形成されている遮光片部が、フォトインタラプタ３７のスリット部を通過した際に、フォトインタラプタ３７の出力信号が変化する。

金属カム環３１にはギア部材３８が一体的に取り付けられ、駆動モータユニット７のシャフトと螺合され、モータユニット７の回転運動を金属カム環３１に伝達する。

金属カム環３１は撮像素子側から、カム環摺動部材３９が略１２０°等分に配置された複数個の光軸方向付勢ばね４０により略光軸方向に付勢されている。固定鏡筒５に設けられた前側基準面とカム環摺動部材３９により、固定鏡筒５と押さえ部材６はビス締め固定される際に挟持され、略光軸方向に位置決め保持されている。

金属カム環３１は線膨張係数が近似する中空円形の金属部品から成る２個のカム環保持部材４１に同軸に保持され、金属カム環３１の光軸前側、後側の２個所において相対的に回転可能に保持されている。カム環保持部材４１は径方向付勢ばね４２により固定鏡筒５の略Ｖ溝形状のＤカット形状５ａに方向Ａ、Ｂに付勢され、位置決めがなされている。

また、カム環保持部材４１は固定鏡筒５に設けられた回転規制形状５ｂとカム環保持部材４１に設けられた回転規制部４１ａにより、光軸を中心とした回転方向の規制が行われている。なお、本実施例では、カム環保持部材４１が回転規制をされているが、カム環保持部材４１の回転規制はなくともよい。

このようにして、金属カム環３１の外径部とカム環保持部材４１の内径部とが嵌合し、金属カム環３１の径方向の位置決め保持が行われている。金属カム環３１及びカム環保持部材４１の線膨張係数が近似しているため、カム環保持部材４１と金属カム環３１の径方法のクリアランスは、金属カム環３１が回転可能な最小限とされている。

このように、金属部品であるカム環保持部材４１を固定鏡筒５の内壁に設けたＤカット形状５ａに付勢手段により付勢保持し、金属カム環３１の外径とカム環保持部材４１の内径を嵌合させることにより、金属カム環３１の径嵌合部のがた量を低減させることがでる。また、温度環境下における寸法変化の少ない構造とすることができる。更に、カム環保持部材４１は中空形状の簡素な部品であるため、部品コスト的にも安価に設計することが可能である。

なお、実施例においては金属カム環３１は変倍レンズ群用として説明したが、フォーカスレンズ群等の移動レンズ群に対して適用することができる。

Ｌ１前玉レンズ群
Ｌ２変倍レンズ群
Ｌ３補正レンズ群
Ｌ４フォーカスレンズ群
１前玉鏡筒
２バリエータ保持枠
３シフト枠
７駆動モータユニット
３１金属カム環
３２カムフォロア
３９カム環摺動部材
４１カム環保持部材
４２径方向付勢ばね

Claims

光軸方向に移動する変倍又は焦点調節を行う移動レンズ群と、光軸周りに回動し前記移動レンズ群を光軸方向に駆動する複数のカム溝を有する金属カム環と、該金属カム環と同軸に配置し該金属カム環に対し径方向に嵌合しかつ相対的に回転可能に支持したカム環保持部材とを備え、前記金属カム環と前記カム環保持部材の線膨張係数が近似していることを特徴とする撮像装置。
前記カム環保持部材を所定の光軸に対し直交方向に付勢するための付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。