JP2016033555A - レンズ鏡筒およびそれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】内壁の反射を防止するための特別な形状を設けずに、フレア・ゴーストの発生を抑止することができるレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】レンズ鏡筒に入射した光が内壁で反射した後に撮像素子へと到達して発生するフレア・ゴーストの対策として、鏡筒の内側に反射光検出センサ７を設ける。反射光検出センサによって、ある一定光量を超える光の反射を感知した場合には、絞り装置１２の羽根部材を適量閉じるように制御する。それにより反射後の光を撮像素子への光路の途中で遮断して、フレア・ゴーストの発生を低減させる。【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの光学機器において、撮像素子へ到達する入射光の光量調整を絞り装置によって行うレンズ鏡筒に関する。

レンズ鏡筒においては、被写体側から入射した光が複数のレンズ群を順番に通過した後に撮像素子へと到達することで、画像が得られる。しかし、例えばある特定の角度でレンズ鏡筒に入射した光は、レンズ群を通過する途中でレンズ鏡筒の内壁で反射した後に撮像素子へ到達することがある。こうした反射光はフレアやゴーストと呼ばれる現象を招く。したがってレンズ鏡筒の光学系やメカ構造の設計においては、このような内壁での反射に注意が必要である。光学機器が高い光学性能を得るためには、内壁での反射が生じないように、あるいは生じた場合もその反射光が撮像素子へ到達しないように設計することが重要である。

レンズ鏡筒内壁で反射した光線が撮像素子へ到達しないようにする機構は、特許文献１に開示されている。この機構では、鏡筒の内壁における第１レンズ群近傍に、光軸から離れる方向にえぐれた第１の凹部および第２の凹部を、第１レンズ群側からこの順で有している。特定の角度で入射した光線については、内壁での反射光がこの凹部の内側にとどまって撮像素子へ到達しないため、フレア・ゴーストの発生を低減させられる。また特許文献２では、鏡筒内壁に鋸刃上の遮光溝を設ける機構が開示されている。この機構では、遮光溝に入射した光線は撮像素子に向かって反射しないため、フレア・ゴーストの発生を低減させることが可能である。

特開２００９−１６２９９２号公報 特開２０１０−２０１８１号公報

近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどのコンパクト化、低価格化が進んでいる。そのためカメラに組み込まれるレンズ鏡筒も、小型でかつローコストであることが求められている。また、カメラの撮像素子の高画素化などにより撮影画像の高画質化が進み、レンズ鏡筒には更なる光学性能の向上が求められている。したがってレンズ鏡筒は小型・ローコストでありつつ、高い光学性能が必要である。

しかし、レンズ鏡筒の小型化は、鏡筒側壁の光軸への接近を伴う。このことは、鏡筒の内壁での反射光によるフレア・ゴーストを発生させやすくしてしまう。しかし、内壁での反射を防止するために鏡筒に特別な形状を設けることは、小型化を困難にする。また内壁に遮光溝のような形状を設けることは、成型の型構造を複雑にして型費のアップへとつながってしまう。そのため、レンズ鏡筒のローコスト化の達成も困難である。

本発明のレンズ駆動装置の構成は、レンズ鏡筒に入射した光が内壁で反射した後に撮像素子へと到達して発生するフレア・ゴーストの対策として、鏡筒の内側に反射光検出センサを設ける。反射光検出センサによって、ある一定光量を超える光の反射を感知した場合には、絞り装置の羽根部材を適量閉じるように制御する。それにより反射後の光を撮像素子への光路の途中で遮断して、フレア・ゴーストの発生を低減させる。

本発明の構成では、鏡筒内壁での反射光の撮像素子への到達を遮光するために、元々レンズ鏡筒に備えている絞り装置を用いている。そして反射光検出センサのみを追加して、その出力に応じて絞り装置の開閉を制御する。したがって、部品点数の増加によるコストアップを抑えつつ、フレア・ゴーストの発生を低減させている。以上により、レンズ鏡筒の小型化と、光学性能の向上との達成が可能である。

本発明の実施例であるレンズ鏡筒の断面図 本発明の実施例である反射光検出と絞り装置制御のフローチャート 本発明の実施例におけるレンズ鏡筒を用いた光学機器の電気回路構成

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施例）
図１には本発明の実施形態である反射光検出機構を備えたレンズ鏡筒の断面図を示している。なお、このレンズ鏡筒は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮影装置（光学機器）に取り付けられ、または一体に設けられて使用される。このレンズ鏡筒は凸凹凸凸の４群構成の変倍光学系を有するレンズ鏡筒である。

Ｌ１は固定の第１群レンズ、Ｌ２は光軸方向に移動することにより変倍動作を行う第２群レンズ、Ｌ３は光軸直交面内で移動して振れ補正を行う第３群レンズ、Ｌ４は光軸方向に移動することにより合焦動作を行う第４群レンズである。

１は第１群レンズＬ１を保持する固定鏡筒、２は第２群レンズＬ２を保持する２群移動枠、３は第３群レンズＬ３を光軸直交方向に移動させるシフトユニット（振れ補正装置）、４は第４群レンズＬ４を保持する４群移動枠、６はＣＣＤなどの撮像素子が固定されるＣＣＤホルダである。固定鏡筒１とＣＣＤホルダ６は固定筒５にビス止めされる。

８、９、１０、１１はガイドバーであり、固定筒５とＣＣＤホルダ６によって位置決め固定されている。ガイドバー８、９は２群移動枠２を光軸方向に移動可能に支持し、また、ガイドバー１０、１１は４群移動枠４を光軸方向に移動可能に支持している。シフトユニット３は固定筒５に位置決めの上、ＣＣＤホルダ６と合わせてビスにより固定される。

１２は光学系の開口径を変化させる絞り装置であり、２枚の絞り羽根をお互いに逆方向に移動させて開口径を変化させる、いわゆるギロチン式の絞り装置である。

１３は第２群レンズＬ２を光軸方向に駆動し、変倍動作を行わせるためのズームモーターである。このズームモーター１３は回転するローターと同軸のリードスクリュー１３ａを有している。リードスクリュー１３ａには、２群移動枠２に取り付けられたラック１７が噛合っており、ローターの回転により、第２群レンズＬ２が光軸方向に駆動される。また、ねじりコイルばね１８は、２群移動枠２、ガイドバー８、９、ラック１７およびリードスクリュー１３ａのそれぞれのガタを片寄せし、これらの嵌合または噛合いのガタを防止している。ズームモーター１３は固定筒５に２本のビスで固定される。

１４は第４群レンズＬ４を光軸方向に駆動し、合焦動作を行わせるためのフォーカスモーターである。このフォーカスモーター１４は回転するローターと同軸のリードスクリュー１４ａを有している。リードスクリュー１４ａには、４群移動枠４に取り付けられたラック１９が噛合っており、ローターの回転により、第４群レンズＬ４が光軸方向に駆動される。また、ねじりコイルばね２０は、４群移動枠４、ガイドバー１０、１１、ラック１９およびリードスクリュー１４ａのそれぞれのガタを片寄せし、これらの嵌合または噛合いのガタを防止している。フォーカスモーター１４はＣＣＤホルダ６に２本のビスで固定される。

１５は２群移動枠２に形成された斜光部２ｃの光軸方向への移動を光学的に検出するフォトインタラプタであり、第２群レンズＬ２が基準位置に位置していることを検出するためのズームリセットスイッチとして用いられる。１６は４群移動枠４に形成された斜光部４ｂの光軸方向への移動を光学的に検出するフォトインタラプタであり、第４群レンズＬ４が基準位置に位置していることを検出するためのフォーカスリセットスイッチとして用いられる。

次に、本実施例における反射光検出と絞り機構の制御との関係を、図１および図２を用いて説明する。固定筒５には反射光検出センサ７が取り付けられている。被写体側から入射した光のうち、ある特定の角度の光は、第１群レンズＬ１を通過後に、鏡筒内壁に到達する。そしてこの鏡筒内壁で反射した光線が第２群レンズＬ２、絞り装置１２、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４を通過した後に、撮像素子１６へと到達してしまうと、フレア・ゴーストが発生して光学性能が低下する。またこの光線の反射する鏡筒内壁が凹凸の少ない平面形状であると反射光の光量が強く、フレア・ゴーストが発生しやすい。また反射光は前記の第２群レンズＬ２、絞り装置１２、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４のいずれか、あるいは全てを通過せずに、２群移動枠２、絞り装置１２、シフト枠３ａ、４群移動枠４と鏡筒内壁との隙間などを通過して、撮像素子１６へと到達してしまう場合もやはりフレア・ゴーストが発生して光学性能が低下することがある。

そこで、本実施例においては、これらの撮像素子１６へと到達する反射光で絞り装置１２の開口部を通過するものを遮光することで、フレア・ゴーストの発生を低減させることを目的とする。反射光検出センサ７は、例えば受光素子を用いて、反射光が撮像素子１６へと到達する内壁の箇所に取り付けられている。そしてフレア・ゴーストが発生する反射光の光量となる反射光検出センサ７の出力を、閾値Ａとして予め設定しておく。そして実際にカメラ撮影において、反射光検出センサ７の出力が閾値Ａ以上の値となった場合には、絞り装置１２の羽根部材を適量閉じるように制御する。これにより撮像素子へと到達する反射光の通過を遮断して、フレア・ゴーストの発生を低減させる。

絞り装置１２の羽根部材を閉じる量は、反射光を遮断する程度の適量に止めることで、撮像素子１６で画像が得られなくなってしまうことはない。ただし、絞り装置１２の羽根部材の閉じる量によっては、第１群レンズＬ１、第２群レンズＬ２、絞り装置１２、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４を通る通常の光路にも影響が出る場合がある。その結果、撮像素子１６へと到達する光量が減るため、画像が暗くなる。このような場合、撮像素子１６の信号を電気的に増幅して、画像を明るくするような処理を行っても良い。

またカメラの撮影目的によっては、フレア・ゴーストの発生よりも、光量などを優先する場合がある。したがって、上記の反射光検出センサ７の出力に応じた絞り装置１２の制御は、例えばカメラ本体の設定画面などで実施・非実施を変更可能である。

なお本実施例では、反射光検出センサとして受光素子を用いて光量を感知する方法について説明した。しかし、本発明は鏡筒内壁で反射する光の光量を検出出来れば良い。したがって、例えばサーミスタを用いて反射光を熱量として感知する方法でも良い。また本実施例では、光検出センサは反射光を鏡筒内壁で直接感知するものについて説明した。しかし本発明は、反射光が発生していることを感知出来れば良い。したがって、内壁で反射した後の光を感知するようにしても良い。そのため反射光検出センサの位置も、鏡筒側壁に限定されるものではない。

図３に本発明の実施例におけるレンズ鏡筒を用いた光学機器の電気回路構成を示す。光学機器１２０において、レンズを通してＣＣＤ１１３に結像した被写体の像はカメラ信号処理回路１０１で所定の増幅やγ補正などの処理が施される。これらの所定の処理を受けた映像信号からＡＦゲート１０２もしくはＡＥゲート１０３を通過して所定の領域のコントラスト信号を取り出す。特にＡＦゲート１０２を通過したコントラスト信号はＡＦ回路１０４により高域成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。

ＣＰＵ１０５ではＡＥゲート１０３の信号レベルに応じて、露出が最適であるかどうかを判別し、最適でない場合には絞りシャッター駆動源１０９を介して、最適な絞り値もしくはシャッター速度で、同駆動源を駆動する。オートフォーカス動作では、ＡＦ回路１０４にて生成された出力がピークを示すようにＣＰＵ１０５がフォーカス駆動源であるフォーカス駆動源駆動回路１１１を駆動制御する。

また、適正露出を得る為に、ＣＰＵ１０５は、ＡＥゲート１０３を通過した信号出力の平均値を所定の値として、絞りエンコーダ１０８の出力がこの所定の値となるように絞りシャッター駆動源１０９を駆動制御して、開口径をコントロールする。

フォトインタラプタなどのエンコーダを用いたフォーカス原点センサ１０６はフォーカスレンズ群の光軸方向の絶対位置を検出するための絶対基準位置を検出する。フォトインタラプタなどのエンコーダを用いたズーム原点センサ１０７はズームレンズ群の光軸方向の絶対位置を検出するための絶対基準位置を検出する。撮影装置における振れ角度の検出は、例えば撮影装置に固定された振動ジャイロなどの角速度センサの出力を積分して行う。ピッチ方向の振れ角度検出センサ１１４、ヨー方向の振れ角度検出センサ１１５のそれぞれの出力は、ＣＰＵ１０５で処理される。ピッチ振れ角度検出センサ１１４からの出力に応じて、ピッチコイル駆動回路１１６を駆動制御し、図示していないコイル３ｐへの通電制御が行われる。またヨー振れ角度検出センサ１１５からの出力に応じて、ヨーコイル駆動回路１１７を駆動制御し、図示していないコイル３ｙへの通電制御が行われる。

以上の制御により、図示していないシフト枠３ａが光軸直交面内でシフト移動する。ピッチ方向の位置検出センサ１１８、ヨー方向の位置検出センサ１１９のそれぞれの出力は、ＣＰＵ１０５で処理される。図示していない補正レンズ群Ｌ３がシフト移動すると、レンズ鏡筒内の通過光束が曲げられる。したがって、撮影装置に振れが生じることによって本来生ずるＣＣＤ１１３上での被写体像の変移を相殺する方向に、相殺する曲げ量だけ通過光束を曲げるように補正レンズ群Ｌ３をシフト移動させることにより、撮影装置が振れても結像している被写体像がＣＣＤ１１３上で動かない、いわゆる振れ補正を行うことができる。

ＣＰＵ１０５は、ピッチ振れ角度検出センサ１１４およびヨー振れ角度検出センサ１１５により得られた撮影装置の振れ信号と、ピッチ位置検出センサ１１８およびヨー位置検出センサ１１９から得られたシフト量信号との差分に相当する信号に対して増幅および適当な位相補償を行った信号に基づいて、ピッチコイル駆動回路１１６およびヨーコイル駆動回路１１７によって、シフト枠３ａをシフト移動させる。この制御によって、上記の差分信号がより小さくなるように補正レンズ群Ｌ３が位置決め制御され、目標位置に保たれる。

Ｌ１ 第１群レンズ、Ｌ２ 第２群レンズ、Ｌ３ 第３群レンズ（補正レンズ群）、
Ｌ４ 第４群レンズ、１ 固定鏡筒、２ ２群移動枠、３ シフトユニット、
３ａ シフト枠、４ ４群移動枠、５ 固定筒、６ ＣＣＤホルダ、
７ 反射光検出センサ、８〜１１ ガイドバー、１２ 絞り装置、
１３ ズームモーター、１３ａ リードスクリュー、１４ フォーカスモーター、
１４ａ リードスクリュー、１５ フォトインタラプタ、１６ フォトインタラプタ、
１７ ラック、１８ ねじりコイルばね、１９ ラック、２０ ねじりコイルばね、
１０１ カメラ信号処理、１０２ ＡＦゲート、１０３ ＡＥゲート、
１０４ ＡＦ回路、１０５ ＣＰＵ、１０６ フォーカス原点センサ、
１０７ ズーム原点センサ、１０８ 絞りエンコーダ、
１０９ 絞り・シャッター駆動源、１１０ ズーム駆動源、
１１１ フォーカス駆動源駆動回路、１１２ ズーム駆動源駆動回路、１１３ ＣＣＤ、
１１４ ピッチ角度検出センサ、１１５ ヨー角度検出センサ、
１１６ ピッチコイル駆動回路、１１７ ヨーコイル駆動回路、
１１８ ピッチ位置検出センサ、１１９ ヨー位置検出センサ、
１２０ 光学機器（本体）

Claims (2)

1. レンズを保持して光軸方向に移動するレンズ保持部材を備え、
   前記レンズ保持部材を光軸方向に駆動するための駆動機構と、
   複数の羽根部材を開閉させて入射光量を制御する絞り装置と、
   レンズ鏡筒内壁で反射する光を検出する反射光検出センサと、
   撮像素子とを有し、
   前記反射光検出センサがある一定光量以上の光を検出した場合に、前記絞り装置の前記羽根部材を駆動して、前記撮像素子へ到達する反射光を遮光するように制御を行うことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 請求項１に記載のレンズ駆動装置を有するレンズ鏡筒。