JP2021096382A - Optical device, lens device, and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ装置や撮像装置において光学素子を駆動する光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device that drives an optical element in a lens device or an imaging device.
レンズ装置や撮像装置には、ユーザの手振れ等による像振れを低減(補正)するために可動レンズを光軸に直交する方向等に移動させる防振機構(光学装置)を有するものがある。特許文献1には、光軸に直交する方向や光軸に平行な方向に移動可能な可動レンズを有する光学装置が開示されている。 Some lens devices and imaging devices have an anti-vibration mechanism (optical device) that moves a movable lens in a direction orthogonal to the optical axis or the like in order to reduce (correct) image shake caused by user's camera shake or the like. Patent Document 1 discloses an optical device having a movable lens that can move in a direction orthogonal to the optical axis or a direction parallel to the optical axis.
しかしながら、レンズ装置や撮像装置に外部から大きな振動や衝撃が加わった際に可動レンズが大きく移動してメカニカルな可動端に衝突することで、異音が発生したり可動レンズが破損したりするおそれがある。一方、可動レンズの移動を制限するロック機構を設けることで上記のような衝突の発生を防止することはできるが、ロック機構を設けることによる防振機構の大型化を回避する必要がある。 However, when a large vibration or shock is applied to the lens device or imaging device from the outside, the movable lens moves greatly and collides with the mechanical movable end, which may cause abnormal noise or damage to the movable lens. There is. On the other hand, although it is possible to prevent the occurrence of the above-mentioned collision by providing a lock mechanism that restricts the movement of the movable lens, it is necessary to avoid an increase in the size of the vibration isolation mechanism due to the provision of the lock mechanism.
本発明は、小型で衝撃に強い光学装置を提供する。 The present invention provides a compact, shock-resistant optical device.
本発明の一側面としての光学装置は、光学素子を保持し、固定部に対して光軸に沿った第1の方向および該第1の方向に直交する成分を含む第2の方向のそれぞれに移動可能な可動部と、該可動部が第1の方向における特定位置に位置するときに該可動部の第1および第2の方向での移動を制限するロック部材とを有する。可動部の第2の方向での移動量は、該可動部が特定位置とは異なる位置に位置するときよりも特定位置に位置するときの方が小さくなるように変化することを特徴とする。なお、上記光学装置を有するレンズ装置や撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。 The optical device as one aspect of the present invention holds an optical element in each of a first direction along the optical axis with respect to the fixed portion and a second direction including a component orthogonal to the first direction. It has a movable movable portion and a lock member that restricts the movement of the movable portion in the first and second directions when the movable portion is located at a specific position in the first direction. The amount of movement of the movable portion in the second direction is characterized in that the amount of movement of the movable portion changes so as to be smaller when the movable portion is located at a specific position than when the movable portion is located at a position different from the specific position. A lens device or an imaging device having the above optical device also constitutes another aspect of the present invention.
本発明によれば、小型で衝撃に強い光学装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a compact and shock-resistant optical device.
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は、本発明の実施例であるレンズ装置としての交換レンズ101と該交換レンズ101が着脱可能なカメラ201からなるカメラシステムの構成を示している。なお、本実施例ではレンズ交換型カメラシステムについて説明するが、レンズが一体に設けられたカメラ(撮像装置)でもよく、さらにカメラは携帯電話やタブレット端末等の電子機器に設けられていてもよい。
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a camera system including an
交換レンズ101は、変倍レンズ102、フォーカス/シフトレンズ(光学素子)103および絞りユニット104を含む撮像光学系を有する。変倍レンズ102は、交換レンズ101に設けられた不図示のズーム操作リング等の操作部材がユーザにより操作されることに応じて光軸に沿った方向(x軸方向:以下、光軸方向という)に移動して撮像光学系の焦点距離を変化させる(すなわち、変倍を行う)。
The
フォーカス/シフトレンズ103は、光学装置としてのフォーカス/防振機構120において光軸方向および光軸に直交する方向(y軸方向およびz軸方向)に移動可能に保持されている。フォーカス/防振機構120は、フォーカスアクチュエータ(第1のアクチュエータ)108の駆動によってフォーカス/シフトレンズ103を光軸方向に移動させることでフォーカシングを行い、また防振(IS)アクチュエータ(第2のアクチュエータ)107の駆動によってフォーカス/シフトレンズ103を光軸に直交する方向に移動(シフト)させてカメラ振れによる像振れを低減(補正)する防振動作を行う。
The focus /
絞りユニット104は、絞りアクチュエータ110の駆動によって複数の絞り羽根を開閉方向に移動させることにより、該複数の絞り羽根により形成される絞り開口の径を変化させて光量を調節する。
The
交換レンズ101には、振れ検出手段としてのジャイロセンサ105と、交換レンズ101に関する各種制御や処理を行うレンズCPU106とが設けられている。ジャイロセンサ105は、カメラ振れの角速度を検出して角速度信号を出力する。レンズCPU106は、角速度信号に応じてISアクチュエータ107の駆動を制御する。またレンズCPU106は、フォーカス/防振機構120に設けられた後述するロックアクチュエータ109の駆動も制御する。
The
さらにレンズCPU106は、後述するカメラCPU203からのフォーカス駆動指令および絞り駆動指令に応じて、フォーカスアクチュエータ108および絞りアクチュエータ110の駆動を制御する。またレンズCPU106は、変倍レンズ102の移動(ズーミング)に応じてフォーカスアクチュエータ108を駆動してフォーカス/シフトレンズ103を光軸方向に移動させることで、ズーミングにかかわらず被写体に合焦した状態を維持する。
Further, the
このように構成される交換レンズ101は、マウント300を介してカメラ201に装着される。撮像光学系は、不図示の被写体からの光を結像させ、カメラ201内の撮像素子202上に被写体像を形成する。
The
カメラ201は、上記撮像素子202と、カメラCPU203、レリーズボタン204、主電源205、画像記録メディア206、液晶表示部207、操作ダイヤル208、操作スイッチ209およびファインダ210とを有する。撮像素子202は、CCDセンサやCMOSセンサにより構成され、被写体像を撮像(光電変換)して電気信号を出力する。
The
レリーズボタン204は、ユーザによって第1ストローク(半押し)操作されることでオンになるスイッチSW1と、第2ストローク(全押し)操作されることでオンになるスイッチSW2とを有する。スイッチSW1がオンになると、カメラCPU203は、防振動作、オートフォーカスおよび自動露出等の撮像準備動作を開始させる。またスイッチSW2がオンになると、カメラCPU203は、撮像素子202に記録用の撮像動作を行わせ、撮像素子202からの出力信号を用いて画像データを生成してこれを画像記録メディア206に記録させる。
The
主電源205は、カメラ201内の各部に電源を供給する。マウント300には不図示の接点ブロックが設けられており、該接点ブロックを介して、カメラ201の主電源205から交換レンズ101に電源を供給したり、カメラCPU203とレンズCPU106とが通信を行ったりする。
The
操作ダイヤル208および操作スイッチ209は、カメラ201における各種設定を行ったり各種指示を入力したりするためにユーザにより操作される。液晶表示部207およびファインダ210は、記録用の撮像動作の前における撮像素子202からの出力信号を用いてカメラCPU203により生成された画像データをライブビュー画像またはファインダ画像として表示したり、撮像に関する各種情報を表示したりする。
The
図2(a),(b)は、光軸方向から見たフォーカス/防振機構120を示している。フォーカス/シフトレンズ103は可動保持枠103aにより保持され、可動保持枠103aは固定部111に対して光軸方向(x軸方向)および光軸方向に直交する方向(y軸およびz軸方向)に移動可能に保持されている。フォーカス/シフトレンズ103と可動保持枠103aにより可動部が構成される。
2 (a) and 2 (b) show the focus /
固定部111は、交換レンズ101の不図示のベース鏡筒に固定されている。前述したISアクチュエータ107は、可動部をy軸方向に駆動するISアクチュエータとz軸方向に駆動するISアクチュエータとを含む。各ISアクチュエータは、可動保持枠103aに固定されたコイル107aと、該コイル107aに対向するように固定部111に固定されたマグネット107bとにより構成されている。マグネット107bからの磁束(磁界)内でコイル107aに通電することで電磁力が発生し、該電磁力によって可動部が固定部111に対して光軸方向に直交する方向(以下、シフト方向という)に駆動される。
The
また前述したフォーカスアクチュエータ108は、光軸方向から見たときに固定部111におけるISアクチュエータ107とは異なる位相に2つ設けられている。各フォーカスアクチュエータは、可動保持枠103aに固定されたコイル108aと、該コイル108aに対向するように固定部111に固定されたマグネット108bとにより構成されている。マグネット108bからの磁束(磁界)内でコイル108aに通電することで電磁力が発生し、該電磁力によって可動部が固定部111に対して光軸方向に駆動される。
Further, the above-mentioned
可動保持枠103aには不図示の3次元位置センサが設けられており、該位置センサによって可動部の光軸方向およびシフト方向での位置が検出される。レンズCPU106は、不図示のフレキシブル基板を介して、位置センサによって検出された可動部の位置が目標位置に近づくように各コイルへの通電を制御する。
The
ロックアクチュエータ109はステッピングモータにより構成されている。ロックアクチュエータ109が発生した駆動力は、固定部111により回転可能に保持されたギア部109aおよびこれと噛み合うギア部112aを介してロック部材112に伝達される。
The
ロック部材112は、上記ギア部112aと一体のロック部112bを有し、固定部111によりz軸方向に移動可能に保持されている。
The
図2(a)に示すロック解除状態からロックアクチュエータ109が回転すると、ギア部109a,112aを介して伝達された駆動力によってロック部材112がz軸方向における光軸に近づく方向に移動する。図2(b)に示すように、移動したロック部材112のロック部112bが可動保持枠103aに設けられた凹形状の係合部103bに係合する(嵌まり込む)ことで、可動部の光軸方向およびシフト方向への移動が制限(阻止)されたロック状態となる。ロック部材112と係合部103bとによりロック機構が構成される。
When the
可動部をロック状態とすることで、交換レンズ101に外部から大きな振動や衝撃が加わっても可動部のシフト方向での移動が阻止されるため、可動部がそのメカニカルな可動端(固定部111等)に衝突することで、異音の発生や可動部の破損を回避することができる。
By locking the movable part, even if a large vibration or impact is applied to the
図3は、フォーカス/防振機構120における光軸方向でのロック部材112と可動部(103,103a)との位置関係を示すxz断面である。可動部は、前述したようにフォーカスアクチュエータ108によって光軸方向(x軸方向)に移動してフォーカシングを行い、ISアクチュエータ107によってシフト方向(z軸およびy軸方向)に移動して防振動作を行う。
FIG. 3 is an xz cross section showing the positional relationship between the
ここで本実施例では、防振動作のための可動部のシフト方向での必要移動量は、撮像光学系の焦点距離(ズーム状態)と可動部の光軸方向での位置によって、図中に点線Aで示すように変化する。ズーム状態に関しては、望遠(TELE)端のときの可動部のシフト方向での必要移動量が最も大きく、広角(WIDE)端のときが最も小さい。これは、防振動作のための可動部の必要移動量は目標とする防振角度に応じて決まり、WIDE側からTELE側にズーミングすることでフォーカス/シフトレンズ103の偏芯敏感度が下がる場合に全ズーム域で同じ防振角度を達成するためには、TELE側での必要移動量がWIDE側での必要移動量より必然的に大きくなるためである。またフォーカス/シフトレンズ103の偏芯敏感度は光軸方向での位置によっても変化し、偏芯敏感度が低い被写体側の位置ではより大きな必要移動量が求められるためである。
Here, in this embodiment, the required movement amount of the movable part for the vibration isolation operation in the shift direction is shown in the figure depending on the focal length (zoom state) of the imaging optical system and the position of the movable part in the optical axis direction. It changes as shown by the dotted line A. Regarding the zoom state, the required amount of movement of the movable part in the shift direction at the telephoto (TELE) end is the largest, and the required movement amount at the wide-angle (WIDE) end is the smallest. This is because the required amount of movement of the movable part for vibration isolation operation is determined according to the target vibration isolation angle, and zooming from the WIDE side to the TELE side reduces the eccentric sensitivity of the focus /
このことから、図3に示すように、防振動作のための可動部の必要移動量はWIDE端で最も小さくなっており、この結果、WIDE端に位置する可動部と固定部111との間のシフト方向でのスペースA1が可動部がWIDE端よりもTELE側に位置するときのスペースA2よりも大きくなる。このため、本実施例では、ロック部材112を、特定位置としてのWIDE端に位置する可動部(係合部103b)にのみ係合するように、大きいスペースA1に配置して固定部111に保持させている。
From this, as shown in FIG. 3, the required movement amount of the movable portion for the vibration isolation operation is the smallest at the WIDE end, and as a result, between the movable portion located at the WIDE end and the fixed
この構成を採ることで、ロック部材を可動部の光軸方向における移動可能領域全体で可動部に係合可能なように配置する場合に比べて、フォーカス/防振機構120のシフト方向(交換レンズ101の径方向)での小型化が可能である。しかも、ロック部材112をスペースA1内に配置することで、フォーカス/防振機構120の光軸方向での小型化も可能である。
By adopting this configuration, the shift direction (interchangeable lens) of the focus /
ユーザ操作によりカメラ201の電源がオフされた場合やカメラ201に対する無操作時間が所定時間に達することでスリープ状態になるような場合、すなわちカメラ201が使用状態(通電状態)から非使用状態(非通電状態)に移行する場合において、可動部が光軸方向において特定位置とは異なる位置に位置するときには、レンズCPU106はコンピュータプログラムに従って、図4のフローチャートに示すような制御を行う。
When the power of the
まずレンズCPU106は、ステップ(図ではSと略記する)101において、カメラ201が使用状態から非使用状態になるか否かを判定し、非使用状態になる場合はステップ2に進む。以下の処理は、カメラ201から交換レンズ101への電力供給が完全に停止する前(非通電状態になる前)にレンズCPU106が行う。
First, the
ステップ102では、レンズCPU106は、可動部が特定位置であるWIDE端に位置するか否かを判定し、WIDE端に位置しない場合はステップ103に進み、WIDE端に位置する場合はステップ104に進む。
In
ステップ103では、レンズCPU106は、フォーカスアクチュエータ108を制御して可動部をWIDE端に駆動する。
In
ステップ104では、レンズCPU106は、ロックアクチュエータ109を制御してロック部材112を駆動し、可動部をロック状態とする。
In
このような制御を行うことで、カメラ201の非使用状態において可動部が固定部111等の周囲の部品に衝突することを回避でき、耐衝撃性を向上させることができる。
By performing such control, it is possible to prevent the movable portion from colliding with surrounding parts such as the fixed
なお、本実施例ではズーミングおよびフォーカシングが可能であるレンズについて説明したが、フォーカシングのみを行う単焦点レンズも本発明の実施例に含まれる。また、ISアクチュエータは、可動部に固定されたマグネットと固定部に固定されたコイルとにより構成されてもよく、さらに他の方式のアクチュエータを用いてもよい。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
In this embodiment, a lens capable of zooming and focusing has been described, but a single focus lens capable of focusing only is also included in the embodiment of the present invention. Further, the IS actuator may be composed of a magnet fixed to the movable portion and a coil fixed to the fixed portion, and an actuator of another type may be used.
(Other Examples)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 Each of the above-described examples is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each of the examples in carrying out the present invention.
101 交換レンズ
103 フォーカス/シフトレンズ
103a 可動保持枠
103b 係合部
107 防振アクチュエータ
108 フォーカスアクチュエータ
111 固定部
112 ロック部材
101
Claims (7)
前記可動部が前記第1の方向における特定位置に位置するときに、該可動部の前記第1および第2の方向での移動を制限するロック部材とを有し、
前記可動部の前記第2の方向での移動量は、該可動部が前記特定位置とは異なる位置に位置するときよりも前記特定位置に位置するときの方が小さくなるように変化することを特徴とする光学装置。 A movable portion that holds the optical element and can move in each of a first direction along the optical axis with respect to the fixed portion and a second direction including a component orthogonal to the first direction.
It has a locking member that restricts the movement of the movable portion in the first and second directions when the movable portion is located at a specific position in the first direction.
The amount of movement of the movable portion in the second direction changes so as to be smaller when the movable portion is located at the specific position than when the movable portion is located at a position different from the specific position. A featured optical device.
前記ロック部材は、前記第1のスペースに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光学装置。 The first space in the second direction between the movable portion and the fixed portion located at the specific position is between the movable portion and the fixed portion located at a position different from the specific position. Larger than the second space in the second direction of
The optical device according to claim 1, wherein the lock member is arranged in the first space.
前記ロック部材を駆動するロックアクチュエータと、
前記可動部を前記第1の方向における前記特定位置とは異なる位置から前記特定位置に移動させるように前記第1のアクチュエータを制御し、その後、前記ロック部材が前記可動部に係合するように前記ロック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請求項1から3のいずれか一項に記載の光学装置。 A first actuator that drives the movable portion in the first direction,
A lock actuator that drives the lock member and
The first actuator is controlled so as to move the movable portion from a position different from the specific position in the first direction to the specific position, and then the lock member is engaged with the movable portion. The optical device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control means for controlling the lock actuator.
An image pickup apparatus comprising the optical apparatus according to any one of claims 1 to 5 and an image pickup element that receives light from the optical apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019228278A JP2021096382A (en) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Optical device, lens device, and imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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