JP2016024343A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の回転量、及び回転方向を、外径形状が巨大化することなく、精度よく、検出可能とする撮像装置を提供する。【解決手段】互いに相対回転する円筒部材１と円筒部材２のどちらか一方に、レンズ光軸に平行な方向にＮ極とＳ極が向くようにマグネットを配置し、他方に物体側、もしくは撮像素子側から見たときに同一位置に巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）センサを配置し、磁界の回転量を検出することで、円筒部材１と円筒部材２の相対回転量を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、レンズ交換式カメラ（カメラ）に着脱可能な交換式カメラレンズ（レンズ）における回転部材の回転量検出に関する。特に、マニュアルフォーカス回転環（フォーカスリング）やズーム回転環（ズームリング）、絞りリング、フォーカシングまたはズーミングに伴って手動、または駆動源によって駆動される、いわゆるカム環や、または、超望遠レンズに代表されるような、比較的高価なレンズに搭載されている再生リングの回転量、回転方向の検出に関するものである。

従来、交換式カメラレンズに備え付けられる回転部材としては、技術分野にて述べたフォーカスリングや、ズームリング、カム環、再生リング等がある。これら回転部材の回転検出には、テストパターンに対応した導電ブラシや、ＳＲセンサ、または２個以上の光センサ（ＰＩ等）と櫛歯形状の遮光部材の組み合わせによって検出される構成を取ることが多い。

他にも、近年では巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を用いたＧＭＲセンサにより、回転量、回転方向を検出する手段が提案されている。特許文献１では、周方向に２極に着磁された磁石によって発生する磁界の回転を、回転軸中心に備え付けられたＧＭＲ素子によって検出することで、回転軸の回転量を検出する技術が開示されている。また、特許文献２では回転体の周方向全周に設けられた複数の磁性体と磁気抵抗素子によって回転体の回転情報を取得、制御に用いる方法が開示されている。

特開２００２−３０３５３６号公報 特開２００５−２０８１５１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、回転軸の回転量、及び方向を求めることは可能であるが、微小回転量を検出する分解能に限界がある。

特許文献２に開示された技術では、複数の磁性体を使用するため、コストがかかる。また、回転体上に設けられた磁性体が全周存在し、且つ、磁気抵抗素子が磁性体よりも径方向内側、または外側に配置されているため、回転体の径方向のスペースを占領することになる。

そこで、本発明の目的は、回転体の回転量、及び回転方向を、外径形状が巨大化することなく、精度よく、検出可能とする撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置の構成は、円筒部材１と円筒部材２を有する撮像装置において、前記円筒部材１、及び前記円筒部材２は、他方に対して光軸方向には移動せず、光軸を中心に相対回転を行い、前記円筒部材１、及び前記円筒部材２の少なくともどちらか一方に、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子を備え、他の一方にレンズ光軸に平行な方向に着磁された単一の磁石を、前記スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子と物体側、もしくは撮像素子側から見たときに同一位置に配置することで、前記円筒部材１に対する前記円筒部材２の回転量を検出することを特徴とする。

本発明によれば、回転体の回転量、及び回転方向を、外径形状が巨大化することなく、精度よく、検出可能な撮像装置を提供することができる。

本発明にかかわる回転検出部の拡大図であり、図３におけるＢ方向の矢視図である。 本発明にかかわるレンズ鏡筒をレンズ交換式デジタル一眼レフカメラに適用したときの要部断面図である。 図２における（Ａ）部近傍の分解斜視図である。 図３におけるＡ部拡大図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明の実施例にかかわるレンズ鏡筒（交換式カメラレンズ）をレンズ交換式デジタル一眼レフカメラ（カメラ、撮像装置）に適用したときの要部断面図である。本発明に直接関係しない箇所については、省略するものとする。

図２は、レンズ光軸Ｏ（撮影光軸、以下光軸という）方向をＺ方向とし、レンズ光軸に対して直交する方向であって、撮像面６に平行な２方向のうち横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向としている。

１はカメラボディ（以下、単にカメラという）である。２はカメラ１に着脱可能に装着された交換式カメラレンズである。まず、カメラ１の構造について説明する。図２で示した状態において、メインミラー３は交換レンズ２からの光束の光路上に配置され、その光束の一部を反射してファインダ光学系（７、８）に導き、かつ残りの光束を透過させる。

メインミラー３の背後（像側）にはサブミラー４が配置されており、メインミラー３を透過した光束を反射して焦点検出ユニット５に導く。なお、メインミラー３およびサブミラー４は不図示の駆動機構により上記光路から一体的に退避することが可能となっている。

焦点検出ユニット５は、いわゆる公知の位相差検出方式での焦点検出（交換レンズ２の焦点状態の検出）を行う機能を持つ。焦点検出ユニット５は、入射した光束を２つの光束に分割するセパレータレンズと、分割した光束で各々被写体像を再結像させる２つのレンズを有する。更に結像した２つの被写体像をそれぞれ光電変換するＣＣＤセンサ等のラインセンサ等から構成されている。なお、ラインセンサは、被写体の縦方向（Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）の像位置を検出するよう十字型に配置されている。

６はＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサにより構成される撮像素子であり、この撮像素子６の受光面（撮像面）上には交換レンズ２からの光束による物体像（像）が結像する。撮像素子６は、結像した被写体像を光電変換し、撮像信号を出力する。また、不図示の電子制御式フォーカルプレーンシャッタにより撮像素子６の露光量を制御する。

ファインダ光学系は、像反転手段としてのペンタプリズム７と、接眼レンズ８とを有している。９はディスプレイパネルであり、撮像素子６の信号を入力とした不図示の信号処理部から出力される画像やその他様々な撮影情報を表示する機能を持つ。

交換レンズ２はフォーカスレンズとしてのフォーカスレンズユニット（不図示）、防振レンズとしての防振レンズユニット（不図示）、カメラ１側に至る光束の光量を調節する絞りユニット（不図示）を有しており、撮影光学系の一部を構成している。フォーカスレンズユニットは、フォーカス駆動部からの駆動力を受けて光軸上を移動して焦点調節を行う。

防振レンズユニットは、防振駆動部（不図示）からの駆動力を受けて、光軸に対して垂直な平面内で駆動する。

本実施例の交換レンズ２は単一焦点距離の撮影レンズであるが、ズーム機能を有するズームレンズであっても良い。

次に、交換レンズ２（レンズ鏡筒）の構造について説明する。２１は外装環であり、固定筒２２、フィルタホルダ３３、マウント２７と、それぞれ締結等の方法で固定される。固定筒２２は外装環２１との取り付け部、中間筒２３の取り付け部、レンズ全体の制御を統括する不図示の電気回路基板を取り付けるための取り付け部を備え、中間筒２３、電気回路基板とはそれぞれ締結等の方法で固定される。

中間筒２３は固定筒２２との取り付け部、フォーカス駆動部を保持するフォーカスユニット本体２４との取り付け部、不図示の絞りユニットの取り付け部を備え、フォーカスユニット本体２４、絞りユニットは締結等の方法で固定される。

フォーカスユニット本体２４はフォーカス駆動部を保持し、さらに、直進溝とカム溝とカムフォロア、フォーカスレンズによってフォーカスレンズユニットを構成し、フォーカス駆動部によって、フォーカスレンズユニットを光軸方向に進退可能としている。

２５は１群鏡筒であり、フォーカスユニット本体２４との当接部、保護リング２６との取り付け部、スイッチリング２９との係合部、締め付けリング３１の取り付け部、再生リング３０の取り付け部を備える。

電気回路基板は、レンズ内において種々の駆動のための演算およびカメラとの情報伝達の処理を行う。

２７はマウント部材で、開口部と、カメラ本体への取り付くためのツバ部と、外装環２１との締結のための座部（不図示）、カメラとの電気的接点である接点部からなる。また、開口部には裏蓋２８が取り付けられており、裏蓋２８の内径部には反射防止のため植毛処理がされている。

３２はマニュアルフォーカス回転環であり、自己の回転をフォーカスレンズユニットへ伝達する。

３０は再生リングであり、予め定められた回転角である−４°〜＋４°の範囲で回転し、不図示の弾性部材によって前記回転角の０°とする中点位置に復帰するよう付勢されている。さらに、回転検出部材であるスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子３４を備え、再生リング３０の回転を検知すると、予めセットしておいたフォーカス位置に対して復帰する機能を有する。

また、不図示の撮影モード切り替え部によってパワーフォーカスモードに設定された時は、再生リング３０の回転量・回転方向に応じて、フォーカスレンズの連続駆動制御（パワーフォーカス）を行うことが可能である。回転検出については後述する。

３１は締め付けリングであり、内径側に内側の固定部材と螺合するねじ部を備え、ねじ込むことによりスイッチリング２９を固定する機能を有する。２９はスイッチリングであり、１群鏡筒３１の係合部と係合する突起部によって１群鏡筒２５に対して回転可能に保持される。さらに、締め付けリング３１をねじ込むことにより固定される。スイッチリング２９には不図示の検出手段である押しボタンスイッチが設けられており、前記検出手段でユーザーの押圧を検知するとオートフォーカスの実行・停止、手ぶれ補正機能の実行・停止等、予めカメラで設定しておいた機能を提供する。

２６は保護リングであり、１群鏡筒２５との取り付け部、フード等のアクセサリを装着するためのツバ部を有している。また、先端部に保護ゴムを有している。

４１は三脚リングであり、三脚足４２を取り付ける取り付け部を備え、さらに外装環２１に対して複数の定位置回転用規制部材であるベアリングによって回転可能に保持される。前述した三脚座リング４１、三脚足４２、及び、これらに付随する三脚止めネジ４４等を含む上記構成部品によって、レンズ鏡筒の三脚座４０が構成されている。

このような構成のレンズ鏡筒において、不図示のレリーズボタンの操作がなされると、オートフォーカス、露出決定動作の後、撮像素子の露光及び取得された画像の記録動作がなされる。以上が全体システムの概要である。

次に、再生リング３０の回転検出の構造について詳述する。図３は図２における（Ａ）部近傍の分解斜視図である。但し、回転検出に不要な部材は省略している。図１は図３（Ｂ）部の拡大図である。図４は、図１と同一箇所の矢印（Ｃ）から見たときの拡大図である。但し、説明のため再生リング３０を省略している。

回転検出部材であるＧＭＲ素子Ｚは、１群鏡筒２５に固定されたフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）３５上に配置されており、ＧＭＲ素子３４からの出力はＦＰＣ３５を通して、レンズの制御を司る不図示のメイン基板へと送られる。本実施例では、ＦＰＣ３５を２体化し、コネクタ３６にて接続しているが、一本のＦＰＣにて構成してもよい。

再生リング３０は、磁界を発生させる単一の磁石３７を保持しており、磁石３７は、Ｎ極、Ｓ極が互いに相反する方向、且つ、互いに光軸に平行な方向を向くように着磁されており、また、物体側、もしくは撮像素子側から見たときに、ＧＭＲ素子３４と同一位置（略同一位置を含む）に配置されている。

ＧＭＲ素子３４は、図４で示すように、光軸に平行な平面内の磁界の回転を検出できるように配置されており、再生リング３０の回転に伴い、磁石３７が光軸を中心に回転した時の磁界の変化を回転量として検出することが可能である。

本実施例では、再生リングの中点となる復帰位置での出力を０とし、±４°の可動範囲内で、ＧＭＲ素子３４からの正負の出力と絶対値に応じて、パワーフォーカスモード時のフォーカスレンズ駆動方向と駆動速度を制御する。また、パワーフォーカスモードではないときは、ＧＭＲ素子３４からの出力の変化量が閾置をこえたときに、復帰動作を行うことが可能である。

本実施例のように、磁石３７の着磁方向を光軸方向とすることで、単位回転量当たりの磁界の向きの変化が大きくなるように構成することが可能となり、回転検出の分解能を上げることが可能となる。

本実施例では、マグネット長手方向の長さ１０ｍｍ、ＧＭＲ素子とのギャップを４ｍｍとすることで、直径約１３０ｍｍの再生リング３０の回転量を、周方向に着磁した磁石を用いて検出できる可動範囲約±２°に対し、±４°（周方向において、±４°は約±１８ｍｍ）の範囲を無段階で検出可能な構成を取ることが可能となっている。

上記構成を取ることで、磁石を複数個使用することなく、且つ、着磁方向を周方向にするよりも、径大化を最小限としつつ、精度よく再生リングの回転を検出することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本実施例では再生リングにて説明したが、マニュアルフォーカス回転環やズーム回転環、絞りリング、カム環のよう、光軸を中心に回転する部材の回転検出に適用することが可能である。

１ カメラ、２ レンズ、２５ １群鏡筒、２９ スイッチリング、３０ 再生リング、
３１ 締め付けリング、３２ マニュアルフォーカス回転環、
３４ スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）、
３５ プリント配線基板（ＦＰＣ）、３７ 回転検出用磁石

Claims (2)

1. 円筒部材１と円筒部材２を有する撮像装置において、
   前記円筒部材１、及び前記円筒部材２は、
   他方に対して光軸方向には移動せず、光軸を中心に相対回転を行い、
   前記円筒部材１、及び前記円筒部材２の少なくともどちらか一方に、
   スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子を備え、
   他の一方にレンズ光軸に平行な方向に着磁された単一の磁石を、
   前記スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子と物体側、もしくは撮像素子側から見たときに同一位置に配置することで、
   前記円筒部材１に対する前記円筒部材２の回転量を検出することを特徴とする撮像装置。
2. 前記単一の磁石の長手方向長さＡと、回転部材の周方向最大移動距離Ｂとの関係が、
   Ａ≦Ｂとなっていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。