JP2017032882A - 撮像素子移動鏡筒のゴミ付着防止機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズの小型化の為に撮像素子移動を行う構造のレンズ鏡筒を考えた場合、遮光および内部ゴミによる作動不良の対策が必要となり、鏡筒内部に撮像素子が入る構造、たまは、それに準ずる箱体構造とする必要がある。【解決手段】光学第1群を固定群とし、光軸方向に撮像面を移動させた変倍光学系と、光軸方向に撮像素子を移動、保持する撮影部保持部材を有し、上記撮像素子の発熱を伝達させ、外気に放熱する放熱部を設け、上記撮影部保持部材の周辺および光軸後方の固定鏡筒内部に、送風経路を設け、上記撮影部保持部材が上記固定鏡筒内部の、上記送風経路内を光軸方向に移動し、上記送風経路は、鏡筒外部に送る排気口を有し、上記送風経路の排気口または吸気口に、冷却の為の送風機を設け、上記送風機は、冷却する為の空気の流れを作り出し、上記送風経路は、放熱部に熱せられた空気を、鏡筒外部に送る排気口を有することを特徴とする。【選択図】図4
Description
本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの、ズームおよびフォーカス各移動群に関し、各移動群を駆動するレンズ駆動装置およびそれを有する光学機器に関する。
従来、撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラに代表される電子カメラにおいて使用される撮影光学系では、小型化を優先したタイプが一般的である。
例えば、前玉および撮像素子を固定し、変倍群とフォーカス群を鏡筒内部で光軸方向に移動させる、いわゆるインナーフォーカスズームタイプは、前玉フォーカスに比べ、比較的小型となる後方群によりフォーカスを行う事で、鏡筒全体を小型化している。
しかし、鏡筒の小型化が進むにつれ、撮影素子および保護ガラス表面に付着したゴミが映り込み易く、生産上の管理が厳しくなっている。
また、撮像素子による発熱の蓄積により、カメラの作動不良となるといった、裏問題も発生している。
例えば、撮影光学系の小型化として、特許文献1の様に、撮像素子をズーム光学系に連動させることで、更なる小型化を行う提案がされている。
また、撮像素子表面のゴミ対策として、特許文献2は、撮像素子の表面を清掃する構造を開示している。特許文献2では、撮像素子のいずれか一辺側に偏倚して配置された駆動部とを含み、駆動部の移動機構の動作に連動して、清掃部の撮像素子表面に対する押し圧力が付加・解除される。
この様に、特許文献2などの従来の提案では、撮像素子を保持する機構部に清掃部を搭載するといった構造に特徴を有していた。
レンズの小型化の為に撮像素子移動を行う構造のレンズ鏡筒を考えた場合、遮光および内部ゴミによる作動不良の対策が必要となり、鏡筒内部に撮像素子が入る構造、たまは、それに準ずる箱体構造とする必要がある。
しかしながら、気密性の高い鏡筒内部を移動する撮像素子の発熱に対しては、鏡筒外部から外気を送り込んで、撮像部を冷却する等の対策が必要となってくる。
鏡筒内部に外気を導入すると、ゴミも鏡筒内部に取り込んでしまう可能性が有る為、レンズ交換式デジタルカメラ等で搭載されている様な、撮像素子部のゴミ清掃機構が必要となる。
しかし、対策として、レンズ交換式デジタルカメラの様に撮像素子移動群に清掃用アクチュエータを搭載してしまうと、移動重量が増加し、移動群を駆動するアクチュエータが大きくなり、結局、鏡筒が大型化してしまうと言う矛盾が生じる。
上記の目的を達成するために、本発明に係る光学機器は、
光学第1群を固定群とし、光軸方向に撮像面を移動させた変倍光学系と、光軸方向に撮像素子を移動、保持する撮影部保持部材を有し、上記撮像素子の発熱を伝達させ、外気に放熱する放熱部を設け、上記撮影部保持部材の周辺および光軸後方の固定鏡筒内部に、送風経路を設け、上記撮影部保持部材が上記固定鏡筒内部の、上記送風経路内を光軸方向に移動し、上記送風経路は、鏡筒外部に送る排気口を有し、上記送風経路の排気口または吸気口に、冷却の為の送風機を設け、上記送風機は、冷却する為の空気の流れを作り出し、上記送風経路は、放熱部に熱せられた空気を、鏡筒外部に送る排気口を有することを特徴とする。
光学第1群を固定群とし、光軸方向に撮像面を移動させた変倍光学系と、光軸方向に撮像素子を移動、保持する撮影部保持部材を有し、上記撮像素子の発熱を伝達させ、外気に放熱する放熱部を設け、上記撮影部保持部材の周辺および光軸後方の固定鏡筒内部に、送風経路を設け、上記撮影部保持部材が上記固定鏡筒内部の、上記送風経路内を光軸方向に移動し、上記送風経路は、鏡筒外部に送る排気口を有し、上記送風経路の排気口または吸気口に、冷却の為の送風機を設け、上記送風機は、冷却する為の空気の流れを作り出し、上記送風経路は、放熱部に熱せられた空気を、鏡筒外部に送る排気口を有することを特徴とする。
本発明に係る光学機器によれば、光学第1群を固定群とし、かつ撮像面を光軸方向に移動する変倍光学系とする事で、明るいFNo.の高倍レンズを小型に構成出来る。また、撮像素子部に付着したゴミを、固定の鏡筒部に設けられた振動装置の振動を利用することで、光軸方向に移動する撮像素子保持部材を小型軽量に出来、鏡筒全体を効率良く小型化する事が出来る。更に、撮影時以外の状態において、撮像素子保持部材をズーム領域外に移動し、振動装置により撮影部保持部材に保持されたローパスフィルター(+赤外カットフィルター)の表面に付着したゴミを清掃し、撮影時のゴミの映り込みを防止出来る。
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。
<第1の実施形態>
図1は本発明の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。
図1は本発明の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。
図1において、L1は固定の第1レンズ群、L2およびL3は、それぞれ光軸方向に移動することにより変倍動作を行う変倍レンズ群としての第2レンズ群および第3レンズ群、L4は固定の第4レンズ群、L5は光軸Z方向に移動することにより合焦動作を行う第5レンズ群である。第1レンズ群L1〜第5レンズ群L5は被写体の光学像を形成する撮影光学系を構成している。
1は第1レンズ群L1を保持する固定鏡筒、2は第2レンズ群L2を保持する移動部材(レンズ保持枠)、3は第3レンズ群L3を保持する移動部材(レンズ保持枠)、4は第4レンズ群L4を保持する固定部材である。5は第5レンズ群L5を保持する移動保持部材(レンズ保持枠)である。移動保持部材2と移動保持部材3および移動保持部材5は、撮影光学系の光軸Z方向に移動可能に支持されている。
6は、光学系の開口径を変化させる絞り装置であり、駆動部6aにより絞り羽根を光軸直交面内で動かし、開口径を変化させる絞り装置である。
CCDやCMOSなどの撮像素子、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等からなる撮像手段は、撮像素子保持部材30に保持されており、変倍動作時に撮影光学系の光軸Z方向に移動可能に支持されている。
撮像素子からの信号線により、撮影信号がカメラ信号処理回路31に出力される。
カメラ信号処理回路31は、撮像手段の出力に増幅やガンマー補正などを施す。カメラ信号処理回路31で増幅やガンマー補正などを施された信号がマイコン32に出力される。
マイコンは、多数の信号を取り入れて信号処理を行うと共に、入力信号に応じて多数の信号を出力し、光学機器の制御等を施す。33はマイコン32で信号処理された画像信号や、その他、記録条件などを記録する記録手段である。
34は、駆動部6aの駆動磁石の回転位置をホール素子で検出する絞りセンサー回路である。マイコン32は、カメラ信号処理回路31からの入力信号と絞りセンサー34からの絞り駆動部の回転量などの入力信号に応じて、絞り駆動回路37に絞り駆動の信号出力を出し、光量調整を行う。
50は変倍動作を指示するズームスイッチ、51は撮影者が意識的にマニュアルフォーカス動作(合焦動作)を指示するフォーカススイッチ、52は電源スイッチである。
7は、変倍光学系を光軸方向に駆動保持する為のカム環である。
8は、変倍光学系を直進ガイドする、長穴を有するガイド環である。
ズームモータ10が回転すると、ズームモータ10の出力軸に取付けられたギヤ10aとカム環7に設けられたギヤ部7aの噛合い連動により、カム環7が光軸周りに定位置回転する。
移動部材2、3および絞りユニットの外周には、略均等に振り分け配置(120度毎)されたカムフォロアが設けられており、カム環7のカム溝と直進ガイドの長穴により、光軸方向位置を変化させ、変倍動作を行う。
カム環7の外周部には、円弧状のエンコーダ9が取り付けられており、固定鏡筒部材に取付けられたセンサー20によりズームポジションを検出する。
第5レンズ群L5を保持する移動保持部材(レンズ保持枠)5には、超音波振動子11が取り付けられており、スライダー12との摩擦により光軸方向への移動と停止を行える超音波モータを構成している。
移動保持部材5は、光軸方向に平行に延びる一対の不図示のガイドバー121,122により撮影光学系の光軸方向に移動可能に支持されている。また、移動保持部材5には、不図示のエンコーダが取り付けられており、フォーカス位置センサー36により、光軸方向の位置を検出する。
同様に、撮像手段を保持する移動部材30には、超音波振動子13が取り付けられており、スライダー14との摩擦により光軸方向への移動と停止を行える超音波モータを構成している。
移動部材30は、光軸方向に平行に延びる一対のガイドバー103,104により撮影光学系の光軸方向に移動可能に支持されている。また、移動部材30には、不図示のエンコーダが取り付けられており、撮像素子位置センサー22により、光軸方向の位置を検出する。
移動部材30は、光軸方向に平行に延びる一対のガイドバー103,104により撮影光学系の光軸方向に移動可能に支持されている。また、移動部材30には、不図示のエンコーダが取り付けられており、撮像素子位置センサー22により、光軸方向の位置を検出する。
カメラの電源スイッチ52が入れられると、センサー20によりズームポジションが検出される。移動保持枠5と撮像素子保持枠30は、検出されたズームポジションに対応した位置に、位置センサー21および22の値が会う様、移動保持枠5と撮像素子保持枠30を光軸方向に移動させ、目標位置で停止させる。
マイコン32は、撮像手段からのカメラ信号31を基にフォーカス駆動回路36を制御し、駆動信号によって振動子11を振動させ、移動保持枠5を光軸方向に動かし合焦動作を行う。
ズームスイッチ50が操作されると、移動方向および移動速度が、どの様に操作されているかをマイコン32が判断し、ズーム動作が行なわれる。
ズームモータ10は、マイコン32からの制御信号によりズーム駆動回路35から駆動信号を受け、ズームスイッチ50の操作に対応した方向および量だけカム環7を回転させる。この時、マイコン32は、カム環7の位置を測定するセンサー20の値を基に、フィードバック制御を行う。
また、超音波振動子11とスライダー12により構成された超音波モータは、マイコン32からの制御信号により5群駆動回路36から駆動信号を受け、ズームスイッチ50の操作に対応した方向および量だけ移動保持枠5を駆動する。この時、マイコン32は、移動保持枠5の位置を測定するセンサー21の値を基に、フィードバック制御を行う。
同様に、超音波振動子13とスライダー14により構成された超音波モータは、マイコン32からの制御信号により撮像素子動回路37から駆動信号を受け、ズームスイッチ50の操作に対応した方向および量だけ撮像素子枠30を駆動する。この時、マイコン32は、撮像素子枠30の位置を測定するセンサー22の値を基に、フィードバック制御を行う。
カメラの電源スイッチ52が切られると、マイコン32は、撮像素子枠30をズーム範囲外まで駆動し、超音波振動子による振動装置120の振動により、ローパスフィルター(+赤外カットフィルター)108の表面に付着したゴミを清掃する
図2は本発明の実施形態にかかわる撮像装置の斜視図である。図3は図2に示す撮像装置の光軸Zを通る断面図(撮影時)である。図4は図2に示す撮像装置の光軸Zを通る断面図(退避時)である。図5は本発明の実施形態にかかわる撮像装置の分解図である。
図2は本発明の実施形態にかかわる撮像装置の斜視図である。図3は図2に示す撮像装置の光軸Zを通る断面図(撮影時)である。図4は図2に示す撮像装置の光軸Zを通る断面図(退避時)である。図5は本発明の実施形態にかかわる撮像装置の分解図である。
図2〜5において、101は後方の固定鏡筒であり、ガイドバー103および104が固定保持されている。
撮像素子保持部材30は、スリーブ穴部30cおよび不図示の回転防止穴30dが、ガイドバー103および104に光軸Z方向に移動自在に保持されている。
固定鏡筒101は、冷却ファン106を取付ける構造となっており、外気を取り込む開口部101aと、鏡筒内部の空気を冷却ファン106に送る送風口101bを有している。
開口部101aから取り込まれた外気は、撮像素子保持部材30の開口部30aを通る。
開口部101aは、撮像素子保持部材30が光軸方向に移動しても、開口部30aを塞がない構造となっており、冷却フィン105を通過する為の外気取り込み口の開口面積を一定に保つ。
撮像素子107の熱を伝達、放熱させる冷却フィン105を通った外気は、撮像素子保持部材30の開口部30b、固定鏡筒送風口101bを通り、冷却ファン106により、矢印A方向に排気される。
図3において、撮像光を取り込む開口部とローパスフィルター(+赤外カットフィルター)108を内包固定する為の開口枠部材112と、撮像素子保持部材30は、ゴミ侵入防止用の弾性部材110により隙間無く連結されており、撮像素子保持部材30には、撮像素子107を固定保持する為の保持部材109が取り付けられる不図示のボス部30eが設けられている。
撮像素子107は、保持部材109を取付けた力で、ゴミ侵入防止用の弾性部材110にチャージされ、撮影時に映り込む様な撮像素子保護ガラス面へのゴミの侵入を防いでいる。
撮像素子107が実装された基板111には、カメラ信号を送信する為の配線102が接続されている。
配線102は、フレキシブルプリント基板または細線動軸等の屈曲性が良い配線が用いられるが、変倍動作により撮像素子保持部材30の光軸Z方向の移動を円滑に行える様、図2および図3、4に示す通り、鏡筒外部に適切な長さで接続されている。
また、撮像素子107は、16:9等の横長画像となる為、配線102は鏡筒の上下に配置し、合焦動作を行う第5レンズ群を保持する移動保持部材5の駆動部11,12、位置センサー21、ガイドバー101,102、および撮像素子保持部材30の駆動部13,14、位置センサー22、ガイドバー103,104は、鏡筒の左右に配置する事が、小型化の面で望ましい。
図4はゴミ清掃動作状態を示す断面図である。図4はカメラの電源スイッチ52が切られ、マイコン32が撮像素子保持部材30をズーム領域外に移動し、開口枠部材112の連結部112aと、固定鏡筒101の内部に設けられた超音波振動子による振動装置120の連動部120aが付勢接触する位置で停止させた状態を示す。
図4の状態に撮像素子保持部材30がズーム領域外に移動されると、その後、超音波振動子に通電が行われ、振動装置120を駆動し、連動部120aを高速で振動させる。
連動部120aに付勢接触された連結部112aに振動が伝達され、開口枠部材112が振動することで、撮影部保持部材30に保持されたローパスフィルター(+赤外カットフィルター)108の表面に付着したゴミを清掃する。
以上、本発明は、前玉を含む1群光学系を固定し、撮像素子を光軸方向に動かす事で、1群移動の沈胴レンズと同様、変倍光学系として、前玉の小径化および光学全長の小型化が可能となり、FNo.を明るくしても、移動群は比較的小型と出来る。
また、発熱源である光軸方向に移動する撮像素子107および放熱部材105を、撮像素子の光軸後方に配置した送風経路および冷却ファン106により冷却する構造とする事で、効率良く小型なレンズ駆動装置、およびそれを有する光学機器を提供することが出来る。
更に、撮影時以外の状態において、撮像素子保持部材30をズーム領域外に移動し、開口枠部材112の連結部112aと振動装置120の連動部120aが付勢接触することで、振動装置120により撮影部保持部材30に保持されたローパスフィルター(+赤外カットフィルター)108の表面に付着したゴミを清掃し、撮影時のゴミの映り込みを防止出来る。
なお、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、本実施例では、カム環7、移動保持部材(レンズ保持枠)5、撮像素子保持部材30の、それぞれの位置センサーには、絶対位置を測定する検出手段を搭載しているが、リセット位置からの相対位置を測定するセンサーでも構わない。
更に、各移動群を駆動する駆動機構には、リセット位置からのパルス数で駆動制御を行うステッピングモータ等を使用しても可能であり、上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
L5 第5レンズ群、5 第5レンズ群の保持部材、11 フォーカス用超音波振動子、
12 フォーカス用スライダー、13 ズーム用超音波振動子、
14 ズーム用スライダー、30 撮像素子保持部材、
30a,30b 撮像素子保持部材の開口部、101 固定鏡筒、
101a,101b固定鏡筒の開口部、102 配線、105 放熱フィン、
106 冷却ファン、107 撮像素子、
108 ローパスフィルター(+赤外カットフィルター)、110 弾性部材、
112 開口枠部材、120 振動装置
12 フォーカス用スライダー、13 ズーム用超音波振動子、
14 ズーム用スライダー、30 撮像素子保持部材、
30a,30b 撮像素子保持部材の開口部、101 固定鏡筒、
101a,101b固定鏡筒の開口部、102 配線、105 放熱フィン、
106 冷却ファン、107 撮像素子、
108 ローパスフィルター(+赤外カットフィルター)、110 弾性部材、
112 開口枠部材、120 振動装置
Claims (4)
- 光学第1群を固定群とし、光軸方向に撮像面を移動させた変倍光学系と、
光軸方向に撮像素子を移動、保持する撮影部保持部材を有し、
上記撮像素子の発熱を伝達させ、外気に放熱する放熱部を設け、
上記撮影部保持部材の周辺および光軸後方の固定鏡筒内部に、送風経路を設け、
上記撮影部保持部材が上記固定鏡筒内部の、上記送風経路内を光軸方向に移動し、
上記送風経路は、鏡筒外部に送る排気口を有し、
上記送風経路の排気口または吸気口に、冷却の為の送風機を設け、
上記送風機は、冷却する為の空気の流れを作り出し、
上記送風経路は、放熱部に熱せられた空気を、鏡筒外部に送る排気口を有することを特徴とする光学機器。 - フィルターガラスと撮像素子の間の空間は、フィルター保持枠に取付けられた弾性部材により密封され、上記フィルター保持枠と上記フィルターガラスは、上記弾性部材により上記撮影部保持部材に取り付けられ、カメラ電源OFF時またはON時に、ズーム移動範囲外に上記撮影部保持部材を移動させ、上記フィルター保持枠は、上記固定鏡筒内部に配置された振動装置との連動により、表面に付着したゴミを清掃することを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
- カメラ電源OFF時またはON時に、上記撮影部保持部材を移動させるズーム移動範囲外とは、上記変倍光学系の絞り側であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のレンズ装置を用いたレンズ鏡筒を搭載したことを特徴とする光学機器。
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