JP4194145B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は沈胴式ズームカメラに適した光量調節装置およびレンズ鏡筒駆動装置を有する撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、複数の光量調節部材をスライドさせて開口径を変化させる光量調節装置として、例えば図18に示すようなものが提案されている。
【0003】
201はボビンに巻きまわしたコイルで、202、203はヨーク、204はマグネット205を一体的に設けたアームで、このアームが回転する事により光量調節部材206、207がスライド駆動されて開口径を変化させる。
【0004】
また、ビデオカメラや電子スチルカメラのように固体撮像素子を有する撮像装置では、その小型化のためにリアフォーカスレンズを持つものが近年一般的になっており、そのレンズ駆動手段としては、通常円形のステップモータが用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記光量調節装置の従来例においては、前記コイル、ヨーク、マグネットからなる磁気回路が光軸に対して偏った位置に集中させて配置されているために、鏡筒のレイアウトに制約があった。特に、近年一般的になっている沈胴式のズーム鏡筒のように、筒状の部材を組み合わせてレンズ群の駆動を行なっているようなものに対してはその小型化を阻害するものであった。
【0006】
また、リアフォーカスタイプのレンズ系で、特に沈胴式ズーム鏡筒に適した小型のレンズ駆動手段等はこれまでに提案されていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、像面に入射する光量を調節する光量調節装置と、光量調節装置を収容する鏡筒とを有する撮像装置において、光量調節装置が、光軸と直交する方向にスライド可能な複数の光量調節部材と、コイル、ヨークおよび、マグネットからなる磁気回路と、前記マグネットとともに回転して複数の光量調節部材を駆動するアームと、を有する。コイルおよびマグネットが、複数の光量調節部材のスライド方向において光軸を挟んで対向配置されているとともに、磁気回路が、上記スライド方向に沿って延びている。
【0008】
この構成では、光量調節装置を、鏡筒の内部に配置し、光軸方向に移動するよう構成した場合であっても、撮像装置を大きくすることなく配置することができる。
【0010】
本願発明の構成において、レンズを保持し、光軸方向に移動可能なレンズ保持部材と、レンズ保持部材を移動させるネジ部を有する送りネジと、送りネジを回転駆動する駆動手段と、撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、を設け、駆動手段として、送りネジに一体的に設けられたマグネットと、このマグネットを挟んで直線状に対向して配置された複数のコイルおよびヨークとからなる磁気回路で構成することができる。そして、駆動手段の磁気回路を撮像素子保持部材の一辺に沿って配置することで、撮像装置の小型化が図れるとともに、部品の集積密度を高くすることができる。
【0015】
ここで、光量調節装置における磁気回路の長手方向と、駆動手段における磁気回路の長手方向を一致させることで、沈胴時の全長を短くし、撮像装置を小型化することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図19は本発明の実施の形態の光学配置を示す断面図である。本実施の形態では、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群そして正の屈折力の第3レンズ群の3つのレンズ群を有しており、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群が像側に凸の往復移動、第2レンズ群が物体側に移動し、第3レンズ群はズーミング中移動となっている。
【0019】
本実施の形態は、基本的には負の第1レンズ群と正の第2レンズ群とで所謂広角ショートズーム系を構成しており、正の第2レンズ群の移動により変倍を行い、負の第1レンズ群を往復移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。正の第3レンズ群は撮像素子の小型化に伴う撮影レンズの屈折力の増大を分担し、第1、第2レンズ群で構成されるショートズーム系の屈折力を減らすことで特に第1レンズ群を構成するレンズでの収差の発生を抑え良好な光学性能を達成している。また、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な像側のテレセントリックな結像を正の第3レンズ群をフィールドレンズの役割を持たせることで達成している。
【0020】
また、絞りを第2レンズ群のもっとも物体側に置き、広角側での入射瞳と第1レンズ群との距離を縮めることで第1レンズ群を構成するレンズの外径の増大をおさえるとともに、正の第2レンズ群の物体側に配置した絞りを挟んで第1レンズ群と第3レンズ群とで軸外の諸収差を打ち消すことで構成枚数を増やさずに良好な光学性能が得られる。
【0021】
さらに、本実施の形態においては、負の第1レンズ群を物体側から順に2枚の像側に凹面を向けた凹レンズ4、5、そして物体側に凸面を向けた凸レンズ6で構成し、正の第2レンズ群を物体側から順に、凸レンズ10、凹レンズ11、凸レンズ12の3枚で構成し、正の第3レンズ群を凸レンズで構成している。
【0022】
このように各レンズ群を所望の屈折力配置と収差補正とを両立する構成とすることにより、良好な性能を保ちつつ、レンズ系のコンパクト化を達成している。負の第1レンズ群は、軸外主光線を絞り中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、とくに非点収差と歪曲収差が発生し易い。そこで、通常の広角レンズ同様もっとも物体側のレンズ径の増大が抑えられる凹−凸の構成とした上で、主に負の屈折力を分担している負レンズを4, 5の2枚として屈折力の分担を図っている。
【0023】
第1レンズ群を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために絞り中心を中心とする同心球面に近い形状をとっている。正の第2レンズ群は、所謂トリプレットの構成となっている。これは、大きく移動するレンズ群である事から、製造誤差によるレンズ群相互の偏心等による製造劣化を未然に防ぐため、レンズ群単体で球面収差、コマ収差をある程度取り除いたものとするためである。第2レンズ群中のもっとも物体側の凸レンズ10は第1レンズ群を射出した軸外主光線が大きく屈折して軸外諸収差が発生しないよう物体側に凸の形状にしている。さらに、凹レンズ11には像側に凹面をもたせ、それに続く像側の凸レンズ12の凸面とともに負の空気レンズを形成し、大口径比化に伴って発生する球面収差の補正を行っている。正の第3レンズ群は、像側テレセントリックにするためのフィールドレンズとしての役割をも有している。
【0024】
また、各レンズ群を少ない枚数で構成しつつ、更なる光学性能の向上を達成するため、本実施の形態では非球面を効果的に導入している。図1に示す実施の形態においては、第1レンズ群を構成する凹レンズ4の物体側面に周辺で正屈折力が強くなる非球面を有し、特に広角側での非点収差と歪曲収差の補正を行っている。第3レンズ群を構成する凸レンズの物体側面には周辺で正屈折力が弱くなる非球面を有しており、ズーム全域での軸外諸収差の補正に寄与している。歪曲収差は、通常広角端での樽型歪曲が問題になるが、本実施の形態においては第1レンズ群に導入した非球面とともに広角端のみならずズーム全域にわたる補正をおこなっている。
【0025】
本実施の形態のズームレンズを用いて近距離物体を撮影する場合には、第3レンズ群を物体側へ移動することで良好な性能を得られる。
【0026】
以下に、本実施の形態の数値を示す。
【0027】
数値実施例において、iは物体側からの面の順序を示し、Ri はレンズ面の曲率半径、Di は第i 面と第i+1 面との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ni 、νi はそれぞれd線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、もっとも像側の2面はフェースプレート等のガラス材である。また、B,C,D,E,F は非球面係数である。非球面形状は光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてxとするとき
x=R{1−(1−h2/R2)1/2}+Bh4 +Ch6 +Dh8 +Eh10+Fh12
で表される。但しRは曲率半径である。
【0028】
[数値実施例1]
本数値実施の形態は変倍比2.5 倍、開口比2.8 〜4.0 程度のズームレンズである。図19に断面図、図20〜図22に収差図、図23に数値例を示す。
【0029】
(一実施の形態)
図1は本発明を実施したカメラの実施の形態を示す鏡筒部分の分解斜視図、また図2〜4は中央断面図で、図2は沈胴位置、図3はワイド位置、図4はテレ位置を示している。
【0030】
1は鏡筒ユニットの基部であるベースで、その前端部にネジ止めにより固定される固定筒2とともに鏡筒ユニットの構造体を形成する。3は1群鏡筒で、図19に示すレンズ4、5、6を保持している。また外周側面には先端にテーパ部を持つフォロアピン7が3本圧入されており、前面にはキャップ8が接着により固定されている。
【0031】
9は2群鏡筒で、レンズ10、11、12を保持しており、絞りユニット13の絞り地板14に接着等の手段により一体的に保持されている。
【0032】
図5は絞りユニット13の分解斜視図で、絞り地板14の外周部には、先端にテーパ部を持つ2個のフォロア部14aが一体的に形成されるとともに軸方向に可動に設けられた1個の可動フォロア81が設けられ、合計3個のフォロアが等分に配置されている。可動フォロア81はその後端部を板ばね82で押圧付勢されており、これによって機械的な隙間を片寄せて精度を維持する。ここで、可動フォロア81は3個のフォロアのうち、カメラを正位置においた時にもっとも上方になる位置に設けられ、それによって片寄せ方向と重力方向が略一致する事になり、小さい付勢力で十分な片寄せ効果を得る事が出来る。省スペースの効果が得られるとともに駆動負荷を軽減する事が出来る。
【0033】
83はボビンに巻きまわしたコイルで、これに通電する事によって発生する磁束はヨーク84、85を経由してアーム86と一体的に形成されたマグネット87に磁気的回転力を発生させる。
【0034】
88、89は光量調節部材で、それぞれに設けられた直線状の長穴部88b〜d、89b〜dが地板14の軸14b〜14eに案内されてスライド可能に設けられている。また、アーム86の腕部に設けられた2個の軸部86a、86bが光量調節部材88、89の穴部88a、89aに挿入されている。
【0035】
90はキャップで、地板14との間に前記コイル83、ヨーク84、85を挟持して固定し、アーム86(およびマグネット87)を回転可能に保持する。91は光量調節部材88、89の脱落を防ぐケースである。
【0036】
この絞りユニット13は、後述の直進ガイド筒49の内周に配置される。そのためにユニットの中で一定のスペースを必要とするコイル83と、マグネット87を光軸の両側に分離して配置し、特にその長手方向を前記光量調節部材88、89のスライド方向と一致させることで、前記直進ガイド筒のような筒状の部品の内部に適した配置とし、装置の小型化に寄与している。
【0037】
15はレンズ16を保持した3群鏡筒で、光軸方向に延びるガイドバー17、18に案内されるとともに、軸方向の位置はその腕部に挟持した雌ネジを有するナット19に規制され、引っ張りばね20で繰込み方向に片寄せされている。また、図7に示すように、ナット19に設けられたスリット部19aには3群鏡筒15の突起15aが嵌合しており、回転が規制されている。
【0038】
21はマグネット22と一体的に設けられたスクリューで、前記ナット19の雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有する。23はベース1に圧入された軸受けメタルで、前記スクリュー21の一端部が回転可能に嵌合している。
【0039】
24は前記3群鏡筒15を駆動するためのステップモータで、図6に示すように、一対のヨーク25、26とボビンに巻きまわしたコイル27を、前記マグネット22を挟むように2組を直線状に対向するように配置し、ベース1上にヨークプレート28をネジ止めすることにより固定されている。
【0040】
29はベース1に固定されたフォトインタラプタで、3群鏡筒15に一体的に固定されたスリット板30が、前記フォトインタラプタのスリット部に進退可能な位置に配置されている。
【0041】
31はベース1に固定されるキャップで、ガイドバー17、18の先端側を固定し、スクリュー21を回転可能に保持している。
【0042】
32は撮像素子で、ベース1にネジ止め固定される保持板33に接着等により固定保持されている。34はフレキで、光電変換された画像信号を後述の信号処理回路に供給する。35は防塵用のゴム、36はローパスフィルター(LPF)で、共にベース1に接着等により固定されている。撮像素子32をベース1に固定した状態で、撮像素子1、ゴム35及びローパスフィルター36は、その周囲に設けられたベース1の保持部1’に保持され、この保持部1’の一辺に沿ってコイル25及びヨーク、マグネットで構成されるモータ24の磁気回路が配置されている。
【0043】
前記固定筒2の外周部には駆動環37が回転可能に嵌合している。図8に示すように、駆動環37の外周部には一部にギア部37aを有する。38はDCモータで、出力軸にはピニオンギア39が圧入等により一体的に設けられている。モータ38の駆動力は前記ギア39から順にギア40、41、42、43、44、45を経て前記駆動環37のギア部37aに伝達される。これらのギア40〜45はギアボックス46、47に収納され、ベース1に固定されている。また、前記モータ38も前記ギアボックス46に固定されている。
【0044】
固定筒2の内周部には移動カム環48が嵌合し、その内周に直進ガイド筒49が嵌合している。移動カム環48の外周部には駆動ピン50とテーパ部を有するフォロアピン51が3個等分に植立されており、駆動ピン50は固定筒2の穴部2aを貫通して駆動環37の内周側に設けられた溝部37bに嵌合している。
【0045】
また、フォロアピン51は、図9に示すように、その先端テーパ部が固定筒2の内周に設けられたテーパカム溝2bに摺接している。なお、図9は上記を説明する内面展開図である。
【0046】
また、図10に示す移動カム環48の内面展開図において、その内周にはテーパカム溝48a、48bが設けられ、それぞれ前記フォロア7および14a(または81)が摺接している。同時に各フォロアの側面部は、前記直進ガイド筒49の直線溝49a、49bに嵌合しており、その回転方向の位置が規制されている。
【0047】
また、直進ガイド筒49の外周部の前方側突起部49cは移動カム環内周の溝部48cに当接していると共に、後端部のフランジ部49dが移動カム環の端部に当接しており、これによって直進ガイド筒は移動カム環に対して光軸方向への相対的な移動が規制されている。同時に後方側突起部49eは固定筒2の内周の直線溝部2cに直進可能に嵌合しており、回転方向の移動が規制されている。
【0048】
図1〜6に示されるように、前記ステップモータ24は、前記撮像素子32およびLPF36とほぼ同じ高さに、しかもその1辺に沿って直線状に展開され、また、その1辺の中央付近にスクリュー21およびマグネット22が配置されている。これによって前記3群鏡筒15を平板状に薄く構成することができ、また前記移動カム環48や直進ガイド筒49といった筒状の部品を近接して配置でき、装置の小型化が図れる。
【0049】
また、前述の絞りユニット13の長手方向と前記ステップモータ24の長手方向を一致させることで、ガイドバー17、18およびスクリュー21を、前記絞りユニットの周囲で且つ前記移動カム環48の内側の空いたスペースに配置でき、これによって図2に示すように沈胴時の装置の全長を短くする事が出来る。
【0050】
図1〜4において、52はキャップで、固定筒2との間に防塵用のシート53を保持するとともに、その前面には後述のバリア54をガイドするレール部52a、52bを持つ。また、移動カム環の溝部48cにも防塵用のシート55が挿入されている。
【0051】
図12において、56はリニアセンサで、ベース1にネジ止め等により固定される。その回路構成は図11(a)に示すように、可変抵抗器で構成され、摺動子56aをスライドすると、出力は図11(b)で示すようにリニアに変化する。57はその腕部57aに前記摺動子56aを挟持するレバーで、ガイドバー58に案内される。
【0052】
また、レバー57は先端にテーパ部を有するフォロア部57bを持ち、その側面はベース1の溝部1aに嵌合している。59は前記レバーを片寄せするバネである。なお、図12はこの部分を正面から見た図である。
【0053】
図13は前記駆動環37の外面展開図で、直線カム溝37cには前記レバーのフォロア部57bが摺接している。また、37d、37eは不図示のファインダレンズをズーム駆動させるためのテーパカム溝で、60はコンペンセータレンズ(不図示)に一体的に設けられたフォロア部、61はバリエータレンズ(不図示)に一体的に設けられたフォロア部で、それぞれ前記カム溝37d、37eに摺接している。
【0054】
図1および図14において、バリア54はバリアベース62に植立された軸63を中心に回転可能に支持され、バリア54のフック部54aに掛けられた閉じばね64により、装置前方から見て時計方向に付勢されている。
【0055】
65はバリア駆動レバーで、バリアベース62に植立された軸66を中心に回転可能に支持されており、フック部65aには開きばね67が掛けられ時計方向に付勢されている。ここで、上記2つのばねのばね力は「閉じばね64<<開きばね67」のように設定されている。
【0056】
また、バリア駆動レバー65の一端にはバリア54の一側面に対応する位置に軸68が植立されている。69は一体成形で設けられたリーフスイッチで、バリアベース62にネジ止め固定されている。バリアベース62はベース1にネジ止め固定されている。
【0057】
図14(a)はバリアが閉じた状態を示す図で、駆動環37の段部37fがバリア駆動レバー65の折り曲げ部65bと当接することにより前記バリア駆動レバー65を開きばね67の付勢力に抗して半時計方向に回動させた状態で係止している。バリア54は、閉じばね64の付勢力によって閉じ方向に回動し、その折り曲げ部54bが固定筒2のストッパ部2dに当接して閉じ状態となっている。
【0058】
図15は本発明を実施したカメラの電気的な結合を示すブロック図である。レンズ鏡筒71は上記で説明してきたものであって、図中内部に含まれる構成要素には上記と同じ符号を付している。
【0059】
撮像素子32で光電変換された画像信号は信号処理回路72で色変換、ガンマ処理等所定の処理が行われた後、カード式記録媒体等のメモリ73に記録される。制御部74はカメラ全体の制御を行なっており、鏡筒内部のリニアセンサ56、フォトインタラプタ29、リーフSW69などの出力を監視しながらステップモータ24、DCモータ38、絞りユニット13を制御し、また上記信号処理およびメモリの制御をも行なっている。
【0060】
75は電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリで、例えばEEPROM等が用いられる。76はモードダイアルスイッチで、電源オフ、撮影モード、再生モード、PC接続モード等の各機能モードを切り替え設定することができる。
【0061】
以上のような構成で、その動作を以下に説明する。
【0062】
DCモータ38を駆動すると、先に述べたようにギア39〜45を介して駆動環37が回転し(図8)、駆動ピン50を介して移動カム環48が回転するが、フォロアピン51を介して固定筒2のカム2bに沿って移動するため光軸方向にも移動する(図9)。移動カム環48が光軸方向に移動すると、直進ガイド筒49も光軸方向に移動するが、外周の突起部49eが固定筒溝部2cに規制されているために回転することなく光軸方向にのみ移動する。
【0063】
移動カム環48が回転すると、1群鏡筒3および絞りユニット13に固定された2群鏡筒はそれぞれ直進ガイド筒の溝49a、49bに沿って移動カム環48のカム48aおよび48bのリフトに応じて光軸方向に相対的に移動する(図10)。
【0064】
図16はカム部の軌跡のみを抜き出した図で、(a)は固定筒2のカム、(b)は移動カム環48の1群鏡筒カム、(c)は移動カム環48の2群カムである。(d)は1群鏡筒の移動軌跡で(a)と(b)の和であり、(e)は2群鏡筒の移動軌跡で(a)と(c)の和となる。
【0065】
横軸のWはワイド位置、Tはテレ位置、Sは沈胴位置で、それぞれのカムには沈胴位置SからBで示す位置までフラットな領域が設けられている。こうして、DCモータ38の駆動により、沈胴位置と撮影可能位置の切り替えと、撮影範囲でのズーム動作を行なう。
【0066】
また、駆動環37が回転すると、前述の如く不図示のファインダレンズがフォロア60、61を介してカム37d、37eに沿って光軸方向に移動し、上記鏡筒のズーム動作に連動する。
【0067】
同時に、レバー57はカム37cに沿って光軸方向に移動してリニアセンサ56の摺動子56aを変位させ、図11(b)のようにその出力を変化させる。この出力を検出することでズーム位置を逐次検知することが出来る。
【0068】
図16(d)のように、1群鏡筒はワイド〜テレ間で像側に凸の往復移動をする軌跡を描いている。そこで上記3つのカムいずれもワイド〜テレ間を非線型のカムとすることで、それぞれのカムの勾配を低く抑えることができ、駆動負荷の軽減が図れる。また、固定筒のカム(a)と移動カム環の1群カム(b)の双方を沈胴〜ワイドの間に極大値を持つよう設けることで、1群鏡筒3の繰出し量を前記二つのカム(aとb)に分散させることができ、固定筒2および移動カム環48の全長を短くすることができ、装置の小型化を実現している。
【0069】
また、前述のように駆動環37は沈胴時にその段部37fがバリア駆動レバー65bを係止している(図14(a))が、駆動環37が回転すると、それにともなって上記係止が解除され、バリア駆動レバー65は開きばね67の付勢力により時計方向に回動し、軸68を介してバリア54の側面を押圧する。前述の如く閉じばね64の付勢力は開きばね67の付勢力より弱いためバリア54は半時計方向に回動されて図14(b)に示す開き状態となる。このとき、バリア54の曲げ部54bがリーフスイッチ69の切片69aを押圧し、スイッチはオン状態となる。こうしたバリア54の開閉動作は、上記図16のS〜Bに示す各カムのフラットな領域で完遂するよう設定されている。
【0070】
ステップモータ14を駆動すると、マグネット22を介してスクリュー21が回転する。ナット19は前述の如く3群鏡筒15の突起15aに規制されているため光軸方向に移動し、3群鏡筒もこれに追従して光軸方向に移動し、焦点調節をおこなう。3群鏡筒の動作ストロークの範囲内で、スリット板30はフォトインタラプタ29のスリット部に侵入または待避してその出力を切り替え、この時カウンタがリセットされる。
【0071】
図17はカメラの動作を示すフローチャートで、(a)は起動時を示す。モードダイアル76で撮影モードが選択されると(s101)、s102において制御部はリニアセンサの出力から、鏡筒ユニットのズームポジションが沈胴位置であるか、ワイド〜テレの撮影可能位置であるかを判別する。
【0072】
ポジションがワイド〜テレの場合はs107に進む。沈胴位置にある場合は、s103でDCモータ38を繰出し方向に所定量駆動する。この所定量とは前述の図16におけるS〜Bに対応する量で、ここで一旦ズーム駆動を停止しリーフスイッチ69がオン状態かどうかを検出する(s104)。
【0073】
s104において、スイッチがオフの時はエラーが発生したとみなして警告の表示をするなどの処理を行ない(s105)、オンであればさらにズーム駆動を行ないワイド位置まで鏡筒を繰出す(s106)。
【0074】
ズーム駆動が完了してから次はフォトインタラプタ29の切り替え位置方向にステップモータ24を駆動する(s107)。切り替わりが検出できるとその位置で停止しカウントをリセットする(s108)が、何らかの理由で検出できない時は、エラーが発生したとして警告の表示をする等し、同時にズームの駆動を禁止する(s109)。リセット動作が完了すれば、さらにフォーカス動作を始動する待機位置まで駆動し撮影可能な待機状態となる(s110)。
【0075】
図17(b)は撮影モード終了時を示す。モードダイアル76で、電源オフや再生モード等撮影モード以外が選択されると(s111)、最初にステップモータ24を駆動し、3群鏡筒を沈胴待機位置に移動させる(s112)。この位置は予めカメラ個別に製造工程において調整し、不揮発性メモリ75に格納されている。次にDCモータ38を駆動して鏡筒を沈胴位置に移動し(s113)、撮影モードを終了する(s114)。
【0076】
この時の状態が前述のごとく図2に示すとおりである。図2〜4から明らかなように、撮影可能位置での3群鏡筒15の駆動ストロークは2群鏡筒9の沈胴位置と重なっている。
【0077】
したがって、上記のように撮影開始時は先にズーム駆動を行なうように制御し、沈胴時は必ず3群鏡筒を先に沈胴待機位置に移動するよう制御するので、鏡筒どうしの衝突を避けられ沈胴時の鏡筒間の間隔をきわめて小さくすることが出来る。同時に、3群鏡筒のリセット動作に不具合が発生した場合には、ズーム動作を禁止する事によって機器の損傷を回避する事が出来る。
【0078】
また、通常フォトインタラプタの切り替わる位置は個々のバラツキが多いが、上記のように沈胴待機位置をメモリに記憶する事で、ベース1への衝突を避けながら極めて小さい間隔で収納することが出来る。
【0079】
【発明の効果】
本発明によれば、鏡筒内に光量調節装置を効率良く配置することができ、撮像装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施したカメラの鏡筒部分の分解斜視図。
【図2】図1の鏡筒の中央断面図(沈胴位置)。
【図3】図1の鏡筒の中央断面図(ワイド位置)
【図4】図1の鏡筒の中央断面図(テレ位置)。
【図5】図1の絞りユニットの分解斜視図。
【図6】図1のステップモータユニットの分解斜視図。
【図7】図1の3群鏡筒駆動部の正面図。
【図8】図1のズーム駆動ギア列を示す図。
【図9】図1の固定筒の内面展開図。
【図10】図1の移動カム環の内面展開図。
【図11】図1のリニアセンサの特性図。
【図12】図11のリニアセンサ周辺の正面図。
【図13】図1の駆動環の外面展開図。
【図14】図1のバリア開閉機構説明図。
【図15】図1のレンズ鏡筒を装着したカメラの電気的構成を示すブロック図。
【図16】(a)〜(e)は図1のレンズ鏡筒のカム及び鏡筒の軌跡を説明する図。
【図17】図15の鏡筒の駆動シーケンスを示すフローチャート。
【図18】従来の光量調節装置を示す図。
【図19】光学配置を示す断面図。
【図20】収差図。
【図21】収差図。
【図22】収差図
【図23】数値例を示す図。
【符号の説明】
1…ベース
2…固定筒
3…1群鏡筒
9…2群鏡筒
13…絞りユニット
15…3群鏡筒
24…ステップモータユニット
32…撮像素子
37…駆動環
38…DCモータ
48…移動カム環
49…直進ガイド筒
54…バリア
56…リニアセンサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image pickup apparatus having a light amount adjusting device and a lens barrel driving device suitable for a retractable zoom camera.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a device as shown in FIG. 18 has been proposed as a light amount adjusting device that changes the aperture diameter by sliding a plurality of light amount adjusting members.
[0003]
201 is a coil wound around a bobbin, 202 and 203 are yokes, and 204 is an arm integrally provided with a
[0004]
Further, in recent years, an imaging apparatus having a solid-state imaging device such as a video camera or an electronic still camera has a rear focus lens for its miniaturization, and the lens driving means is usually circular. The step motor is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example of the light amount adjusting device, the magnetic circuit including the coil, the yoke, and the magnet is concentrated on the position deviated with respect to the optical axis, so that the layout of the lens barrel is limited. In particular, it is a hindrance to downsizing a lens group that is driven by a combination of cylindrical members, such as a collapsible zoom lens barrel that has become popular in recent years. It was.
[0006]
Further, there has not been proposed a small lens driving means or the like which is a rear focus type lens system and particularly suitable for a retractable zoom lens barrel.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
This applicationThe inventionIn an imaging device having a light amount adjusting device that adjusts the amount of light incident on the image plane and a lens barrel that houses the light amount adjusting device, the light amount adjusting device includes:Can slide in a direction perpendicular to the optical axisNaMultiple light quantity adjustment members and coils,yokeand,magnetOrMagnetic circuit and the magnetWithrotationMultipleAnd an arm for driving the light amount adjusting member..Coils and magnetsHowever, in the sliding direction of multiple light quantity adjustment membersOpposed to the optical axisHaveAnd,Magnetic circuitBut,Above slideExtending along the directionRu.
[0008]
In this configuration,The light amount adjustment deviceEven if it is arranged inside and is configured to move in the optical axis direction, ImagingThe device can be arranged without increasing the size.
[0010]
Invention of the present applicationConfigurationIn,A lens holding member that holds the lens and is movable in the optical axis direction, a feed screw having a screw portion that moves the lens holding member, a drive unit that rotationally drives the feed screw, and an image sensor holding member that holds the image sensor And as a driving means, a magnetic circuit comprising a magnet integrally provided on the feed screw, and a plurality of coils and yokes arranged linearly opposed across the magnet. it can. AndDriving meansMagnetic circuitImage sensorHolding memberBy arranging along one side,ImagingThe apparatus can be miniaturized and the integration density of components can be increased.
[0015]
here, Light control deviceInLongitudinal direction of magnetic circuit and driving meansMagnetic circuit inBy matching the longitudinal direction, the total length when retracted is shortened,ImagingThe apparatus can be miniaturized.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 19 is a sectional view showing an optical arrangement according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, in order from the object side, there are three lens groups, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end,lensReciprocating movement with the group convex toward the image side, secondlensThe group moves to the object side and the thirdlensThe group is moving during zooming.
[0019]
This embodiment is basically a negative firstlensGroup and positive secondlensThe group constitutes a so-called wide-angle short zoom system.lensScaling by moving the group, negative firstlensThe movement of the image point accompanying zooming is corrected by reciprocating the group. Positive thirdlensThe group shares the increase in the refractive power of the photographing lens accompanying the downsizing of the image sensor.lensThe first is to reduce the refractive power of the short zoom system composed of groups.lensSuppressing the occurrence of aberrations in the lenses constituting the group and achieving good optical performance. In addition, the telecentric image formation on the image side necessary for a photographing apparatus using a solid-state image pickup device or the like is particularly positive third.lensThis is achieved by giving the group the role of a field lens.
[0020]
Further, by placing the stop closest to the object side of the second lens group and reducing the distance between the entrance pupil on the wide angle side and the first lens group, the outer diameter of the lenses constituting the first lens group can be increased, and PositiveFirst2lensThe first across the aperture arranged on the object side of the grouplensGroup and thirdlensBy canceling off-axis aberrations with the group, good optical performance can be obtained without increasing the number of components.
[0021]
Further, in the present embodiment, the negative firstlensThe group is composed of, in order from the object side, two
[0022]
Thus eachlensThe lens system is made compact while maintaining good performance by adopting a configuration in which the desired refractive power arrangement and aberration correction are compatible. Negative firstlensThe group has the role of focusing the off-axis chief ray on the center of the aperture, and on the wide-angle side, the off-axis chief ray has a large amount of refraction, so there are various off-axis aberrations, especially astigmatism and distortion. It is easy to generate. Therefore, a concave-convex configuration that can suppress the increase of the lens diameter closest to the object side as in the case of a normal wide-angle lens is used, and the negative lenses that mainly share negative refractive power are refracted as two lenses of 4 and 5. We are trying to share power.
[0023]
FirstlensEach lens constituting the group has a shape close to a concentric spherical surface centered on the stop center in order to suppress the occurrence of off-axis aberration caused by refraction of the off-axis principal ray. Positive secondlensThe group has a so-called triplet configuration. This moves a lotlensBecause of the group, due to manufacturing errorslensIn order to prevent manufacturing degradation due to eccentricity between groups,lensThis is because spherical aberration and coma aberration are removed to some extent by the group alone.First2lensThe most object side convex
[0024]
Also, eachlensIn this embodiment, an aspherical surface is effectively introduced in order to achieve further improvement in optical performance while forming a group with a small number of sheets. In the embodiment shown in FIG.lensThe object side surface of the
[0025]
When photographing a short-distance object using the zoom lens of the present embodiment, good performance can be obtained by moving the third lens group to the object side.
[0026]
Below, the numerical value of this Embodiment is shown.
[0027]
In the numerical example, i indicates the order of the surfaces from the object side, Ri is the radius of curvature of the lens surface, Di is the lens thickness and air spacing between the i-th surface and the i + 1-th surface, Ni, .nu.i. Indicates the refractive index and Abbe number for the d-line, respectively. The two surfaces closest to the image side are glass materials such as a face plate. B, C, D, E, and F are aspheric coefficients. An aspherical shape is when the displacement in the optical axis direction at the position of height h from the optical axis is x with respect to the surface vertex.
x = R {1- (1-h2 / R2) 1/2} + Bh4 + Ch6 + Dh8 + Eh10 + Fh12
It is represented by Where R is the radius of curvature.
[0028]
[Numerical Example 1]
This numerical embodiment is a zoom lens having a zoom ratio of 2.5 times and an aperture ratio of about 2.8 to 4.0. 19 is a cross-sectional view, FIGS. 20 to 22 are aberration diagrams, and FIG. 23 shows numerical examples.
[0029]
(One embodiment)
1 is an exploded perspective view of a lens barrel portion showing an embodiment of a camera embodying the present invention, FIGS. 2 to 4 are central sectional views, FIG. 2 is a retracted position, FIG. 3 is a wide position, and FIG. Indicates the position.
[0030]
[0031]
[0032]
FIG. 5 is an exploded perspective view of the
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
The
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
A driving
[0044]
A
[0045]
Further, as shown in FIG. 9, the
[0046]
Also, in the inner surface development view of the
[0047]
Further, the
[0048]
As shown in FIGS. 1 to 6, the
[0049]
Further, by aligning the longitudinal direction of the
[0050]
1-4, 52 is a cap, which holds a
[0051]
[0052]
The
[0053]
FIG. 13 is a developed view of the outer surface of the
[0054]
1 and 14, the
[0055]
[0056]
A
[0057]
FIG. 14A shows a state in which the barrier is closed. When the stepped
[0058]
FIG. 15 is a block diagram showing the electrical coupling of the camera embodying the present invention. The
[0059]
The image signal photoelectrically converted by the
[0060]
[0061]
The operation of the above configuration will be described below.
[0062]
When the
[0063]
When the
[0064]
16A and 16B are diagrams in which only the locus of the cam portion is extracted. FIG. 16A shows the cam of the fixed
[0065]
W on the horizontal axis is a wide position, T is a tele position, S is a retracted position, and each cam is provided with a flat region from the retracted position S to a position indicated by B. Thus, the
[0066]
When the
[0067]
At the same time, the
[0068]
As shown in FIG. 16D, the first group barrel depicts a locus that reciprocates convexly toward the image side between wide and telephoto. Therefore, by using non-linear cams between the three cams as described above, the gradient of each cam can be kept low, and the driving load can be reduced. Further, by providing both the cam (a) of the fixed barrel and the first group cam (b) of the movable cam ring so as to have a maximum value between the collapsed position and the wide position, the feeding amount of the
[0069]
Further, as described above, when the
[0070]
When the
[0071]
FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the camera, and FIG. When the shooting mode is selected with the mode dial 76 (s101), in s102, the control unit determines from the output of the linear sensor whether the zoom position of the lens barrel unit is the retracted position or the wide to tele shooting possible position. Determine.
[0072]
If the position is wide to tele, proceed to s107. If it is in the retracted position, the
[0073]
In s104, when the switch is off, it is considered that an error has occurred and a warning is displayed (s105). If it is on, the zoom is further driven to extend the lens barrel to the wide position (s106). .
[0074]
After the zoom drive is completed, the next step motor in the direction of the switching position of the photo interrupter 2924Is driven (s107). When switching is detected, the position is stopped and the count is reset (s108). However, if it cannot be detected for some reason, a warning is displayed to indicate that an error has occurred, and zoom driving is simultaneously prohibited (s109). . When the reset operation is completed, the camera is further driven to a standby position where the focus operation is started to enter a standby state where photographing can be performed (s110).
[0075]
FIG. 17B shows the end of the shooting mode. When the
[0076]
The state at this time is as shown in FIG. 2 as described above. As is apparent from FIGS. 2 to 4, the driving stroke of the
[0077]
Therefore, as described above, the zoom driving is controlled first when shooting is started, and the third group lens barrel is always moved first to the retractable standby position when retracted, so that collision between the lens barrels is avoided. The distance between the lens barrels when retracted can be made extremely small. At the same time, if a malfunction occurs in the reset operation of the third group lens barrel, it is possible to avoid damage to the device by prohibiting the zoom operation.
[0078]
In general, the position where the photo interrupter is switched varies greatly, but by storing the retracted standby position in the memory as described above, the photo interrupter can be stored at an extremely small interval while avoiding a collision with the
[0079]
【The invention's effect】
According to the present invention, the light amount adjusting device can be efficiently arranged in the lens barrel, and the imaging device can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a lens barrel portion of a camera embodying the present invention.
2 is a central cross-sectional view (collapsed position) of the lens barrel of FIG. 1;
3 is a central sectional view of the lens barrel of FIG. 1 (wide position).
4 is a central sectional view (tele position) of the lens barrel of FIG. 1;
5 is an exploded perspective view of the aperture unit in FIG. 1. FIG.
6 is an exploded perspective view of the step motor unit of FIG. 1. FIG.
7 is a front view of the third group lens barrel drive unit of FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the zoom drive gear train of FIG. 1;
9 is a developed view of the inner surface of the fixed cylinder of FIG. 1. FIG.
10 is a developed view of the inner surface of the moving cam ring of FIG. 1. FIG.
FIG. 11 is a characteristic diagram of the linear sensor of FIG.
12 is a front view of the periphery of the linear sensor of FIG.
13 is a developed view of the outer surface of the drive ring of FIG. 1. FIG.
FIG. 14 is an explanatory diagram of the barrier opening / closing mechanism of FIG. 1;
15 is a block diagram showing an electrical configuration of a camera equipped with the lens barrel of FIG.
16A to 16E are views for explaining the cam of the lens barrel and the locus of the barrel in FIG. 1;
FIG. 17 is a flowchart showing a driving sequence of the lens barrel in FIG. 15;
FIG. 18 is a diagram showing a conventional light amount adjusting device.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing an optical arrangement.
FIG. 20 is an aberration diagram.
FIG. 21 is an aberration diagram.
FIG. 22 shows aberration diagrams.
FIG. 23 is a diagram showing a numerical example.
[Explanation of symbols]
1 ... Base
2 ... Fixed cylinder
3 ... 1 group barrel
9 ... 2 group barrel
13 ... Aperture unit
15 ... 3 group lens barrel
24 ... Step motor unit
32 ... Image sensor
37 ... Drive ring
38 ... DC motor
48 ... Moving cam ring
49. Straight guide tube
54 ... Barrier
56: Linear sensor.
Claims (5)
前記光量調節装置は、
光軸と直交する方向にスライド可能な複数の光量調節部材と、
コイル、ヨークおよび、マグネットからなる磁気回路と、
前記マグネットとともに回転して前記複数の光量調節部材を駆動するアームと、
を有し、
前記コイルおよび前記マグネットが、前記複数の光量調節部材のスライド方向において光軸を挟んで対向配置されているとともに、前記磁気回路が、前記スライド方向に沿って延びていることを特徴とする撮像装置。 In an imaging device having a light amount adjusting device that adjusts a light amount incident on an image plane and a lens barrel that houses the light amount adjusting device,
The light amount adjusting device is:
A plurality of light amount adjusting members slidable in a direction perpendicular to the optical axis;
Coil, a yoke and a magnet or Ranaru magnetic circuit,
An arm for driving the plurality of light amount adjusting member is rotated together with the magnet,
I have a,
Imaging apparatus said coil and said magnet, said plurality of oppositely disposed across the optical axis in the sliding direction of the light amount adjustment member Tei Rutotomoni, the magnetic circuit, characterized in that it extends along the sliding direction .
前記レンズ保持部材を移動させるネジ部を有する送りネジと、
前記送りネジを回転駆動する駆動手段と、
撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、
を有し、
前記駆動手段は、前記送りネジに一体的に設けられたマグネットと、このマグネットを挟んで直線状に対向して配置された複数のコイルおよびヨークとからなる磁気回路を有しており、この磁気回路は前記撮像素子保持部材の一辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 A lens holding member that holds the lens and is movable in the optical axis direction ;
A feed screw having a screw part for moving the lens holding member ;
Drive means for rotationally driving the feed screw ;
And an image pickup element holding member for holding the IMAGING element,
Have
Said drive means includes a magnetic circuit consisting of a magnet integrally provided with a plurality of coils and a yoke disposed to face in a straight line across the magnet to said feed screw, the magnetic circuit imaging apparatus according to claim 1, characterized in that it is arranged along one side of the image pickup element holding member.
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