JP5461119B2 - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents
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Description
このレンズ鏡筒では、光軸方向から見た場合に、電気接点部がレンズ素子に対してアクチュエータと反対側に配置されているため、アクチュエータを電気接点部から離れた位置に配置することができる。これにより、アクチュエータの検出部が電気接点部で発生するノイズの影響を受けにくくなり、検出部での検出精度の低下を抑制できる。
<デジタルカメラの概要>
図1〜図12を用いて、デジタルカメラ1について説明する。図1はデジタルカメラ1の概略構成図である。図1に示すように、デジタルカメラ1(撮像装置の一例)は、交換レンズ式のデジタルカメラであり、主に、カメラ本体3と、カメラ本体3に取り外し可能に装着された交換レンズユニット2(レンズ鏡筒の一例)と、を備えている。交換レンズユニット2は、レンズマウント95を介して、カメラ本体3の前面に設けられたボディーマウント4に装着されている。
図1に示すように、交換レンズユニット2は、光学系Lと、光学系Lを支持するレンズ支持機構71と、フォーカス調節ユニット72と、絞り調節ユニット73と、振れ補正ユニット74と、レンズマイコン40(駆動制御部の一例)と、を有している。
光学系Lは、被写体の光学像を形成するためのズームレンズ系であり、主に4つのレンズ群から構成されている。具体的には図5〜図8に示すように、光学系Lは、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4(第1レンズ素子の一例)と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5(フォーカスレンズの一例)と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6(第2レンズ素子の一例、レンズ素子の一例)と、を有している。第1レンズ群G1〜第6レンズ群G6は、それぞれ単一のレンズから構成されている。
レンズ支持機構71は、光学系Lを移動可能に支持するための機構であり、レンズマウント95と、固定枠50と、カム筒51と、第1ホルダー52と、第1レンズ群支持枠53と、第2レンズ群支持枠54と、第3レンズ群支持枠56と、第4レンズ群支持枠57(第1レンズ支持枠の一例)と、第5レンズ群支持枠58(フォーカスレンズ支持枠の一例)と、第6レンズ群支持枠59(第2レンズ支持枠の一例、レンズ支持枠の一例)と、ズームリングユニット83(ズーム機構の一例)と、フォーカスリングユニット88と、を有している。
フォーカス調節ユニット72は、フォーカスモータ64(フォーカスアクチュエータの一例、アクチュエータの一例)と、フォーカス駆動制御部41と、フォトセンサ67(原点検出部の一例)と、を有している。フォーカスモータ64は、第6レンズ群ユニット77(より詳細には、第6レンズ群支持枠59)に固定されており、第6レンズ群ユニット77に対してフォーカスレンズユニット75をZ軸方向に駆動する。第6レンズ群ユニット77に対するフォーカスレンズユニット75の駆動は、フォーカスモータ64のみにより行われる。言い換えると、フォーカスモータ64がフォーカスレンズユニット75を駆動していない状態(例えば、フォーカスモータ64に電力が供給されていない状態)では、第6レンズ群ユニット77に対してフォーカスレンズユニット75を移動させることはできない。この場合、フォーカスレンズユニット75は第6レンズ群ユニット77と一体でZ軸方向に移動する。
絞り調節ユニット73は、第3レンズ群支持枠56に固定された絞りユニット62と、絞りユニット62を駆動する絞り駆動モータ(図示せず)と、絞り駆動モータを制御する絞り駆動制御部42と、を有している。絞り駆動モータは、例えばステッピングモータである。絞り駆動モータは、絞り駆動制御部42から入力される駆動信号に基づいて駆動される。絞り駆動モータで発生した駆動力により、絞り羽根62aが開方向および閉方向に駆動される。絞り羽根62aを駆動することで光学系Lの絞り値を変更することができる。
振れ補正ユニット74は、交換レンズユニット2およびカメラ本体3の動きに起因する光学像の振れを抑制するためのユニットであり、電磁アクチュエータ46と、位置検出センサ47と、振れ補正用マイコン48と、を有している。
レンズマイコン40は、CPU(図示せず)、ROM(図示せず)およびメモリ40aを有しており、ROMに格納されているプログラムがCPUに読み込まれることで、様々な機能を実現し得る。例えば、レンズマイコン40は、フォトセンサ67の検出信号によりフォーカスレンズユニット75が原点位置にあることを認識することができる。
図1〜図4(B)を用いてカメラ本体3の概略構成について説明する。図1〜図4(B)に示すように、カメラ本体3は、筐体3aと、ボディーマウント4と、操作ユニット39と、画像取得部35と、画像表示部36と、ファインダ部38と、ボディーマイコン10と、バッテリー22と、を有している。
筐体3aは、カメラ本体3の外装部を構成している。図4(A)および図4(B)に示すように、筐体3aの前面には、ボディーマウント4が設けられており、筐体3aの背面および上面には、操作ユニット39が設けられている。具体的には、筐体3aの背面には、表示部20と、電源スイッチ25と、モード切り換えダイヤル26と、十字操作キー27と、メニュー設定ボタン28と、設定ボタン29と、撮影モード切り換えボタン34と、動画撮影操作ボタン24が設けられている。筐体3aの上面には、シャッターボタン30が設けられている。
ボディーマウント4は、交換レンズユニット2のレンズマウント95が装着される部分であり、レンズマウント接点91と電気的に接続可能なボディー側接点(図示せず)を有している。ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して、カメラ本体3は交換レンズユニット2とデータの送受信が可能である。例えば、ボディーマイコン10(後述)は、ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して露光同期信号などの制御信号をレンズマイコン40に送信する。
図4(A)および図4(B)に示すように、操作ユニット39は、ユーザーが操作情報を入力するための各種操作部材を有している。例えば、電源スイッチ25は、デジタルカメラ1あるいはカメラ本体3の電源の入切を行うためのスイッチである。電源スイッチ25により電源がオン状態になると、カメラ本体3および交換レンズユニット2の各部に電源が供給される。
画像取得部35は主に、光電変換を行うCCD(Charge Coupled Device)などの撮像センサ11(撮像素子の一例)と、撮像センサ11の露光状態を調節するシャッターユニット33と、ボディーマイコン10からの制御信号に基づいてシャッターユニット33の駆動を制御するシャッター制御部31と、撮像センサ11の動作を制御する撮像センサ駆動制御部12と、を有している。
ボディーマイコン10は、カメラ本体3の中枢を司る制御装置であり、操作ユニット39に入力された操作情報に応じて、デジタルカメラ1の各部を制御する。具体的には、ボディーマイコン10にはCPU、ROM、RAMが搭載されており、ROMに格納されたプログラムがCPUに読み込まれることで、ボディーマイコン10は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーマイコン10は、交換レンズユニット2がカメラ本体3に装着されたことを検知する機能、あるいは交換レンズユニット2から焦点距離情報などのデジタルカメラ1を制御する上で必要な情報を取得する機能を有している。
画像表示部36は、表示部20と、画像表示制御部21と、を有している。表示部20は例えば液晶モニタである。表示部20は、画像表示制御部21からの命令に基づいて、画像記録部18あるいはバッファメモリ16に記録された画像信号を可視画像として表示する。表示部20での表示形態としては、画像信号のみを可視画像として表示する表示形態や、画像信号と撮影時の情報とを可視画像として表示する表示形態が考えられる。
ファインダ部38は、撮像センサ11により取得された画像を表示する液晶ファインダ8と、筐体3aの背面に設けられたファインダ接眼窓9と、を有している。ユーザーは、ファインダ接眼窓9を覗くことで液晶ファインダ8に表示された画像を視認することができる。
バッテリー22は、カメラ本体3の各部に電力を供給し、さらにレンズマウント95を介して交換レンズユニット2に電力を供給する。本実施形態ではバッテリー22は充電池である。なお、バッテリー22は、乾電池でもよいし、電源コードにより外部から電力供給が行われる外部電源であってもよい。
デジタルカメラ1では、被写体距離を実質的に一定に保ちつつ焦点距離が変更できるようにするために、フォーカス調節ユニット72により電子トラッキングが行われる。具体的には図12に示すように、電子トラッキングを行うために、トラッキングテーブル100を含むトラッキング情報がメモリ40aに格納されている。このトラッキングテーブル100は、ズームリング84の回転位置とフォーカスレンズユニット75の第6レンズ群ユニット77に対するZ軸方向の位置との関係を示している。例えば、被写体距離が0.3m、1.0mおよび無限遠(∞)に対応する3つのトラッキングテーブル100がメモリ40aに格納されている。
図13および図14を用いて、レンズマウント95の詳細について説明する。図13は撮像センサ11側から見た場合のレンズマウント接点91および電気基板94周辺の概略斜視図である。図14は撮像センサ11側から見た場合のレンズマウント接点91および電気基板94周辺の概略平面図である。図13は、広角端の状態を示しており、例えば図5および図6に示す状態に対応している。
デジタルカメラ1の動作について説明する。
このデジタルカメラ1は、2つの撮影モードを有している。具体的には、デジタルカメラ1は、ユーザーがファインダ接眼窓9で被写体を観察するファインダ撮影モードと、ユーザーが表示部20で被写体を観察するモニタ撮影モードと、を有している。
次に、ユーザーがズーム操作を行う際の交換レンズユニット2の動作を説明する。
次に、デジタルカメラ1のフォーカス動作について説明する。デジタルカメラ1は、オートフォーカス撮影モードおよびマニュアルフォーカス撮影モードの2つのフォーカスモードを有している。デジタルカメラ1の操作を行うユーザーは、カメラ本体3に設けられたフォーカス撮影モード設定ボタン(図示せず)により、フォーカスモードを選択することができる。
ユーザーによりシャッターボタン30が全押しされると、撮像センサ11の測光出力に基づいて計算された絞り値に光学系Lの絞り値が設定されるように、ボディーマイコン10からレンズマイコン40へ命令が送信される。そして、レンズマイコン40により絞り駆動制御部42が制御され、指示された絞り値まで絞りユニット62を絞り込む。絞り値の指示と同時に、撮像センサ駆動制御部12から撮像センサ11へ駆動命令が送信され、シャッターユニット33の駆動命令が送信される。撮像センサ11の測光出力に基づいて計算されたシャッタースピードの時間だけ、シャッターユニット33により撮像センサ11が露光される。
デジタルカメラ1は、動画を撮影する機能も有している。動画撮影モードでは、一定の周期で撮像センサ11により画像データが生成され、生成される画像データを利用してコントラスト検出方式によるオートフォーカスが継続的に行われる。動画撮影モードにおいて、シャッターボタン30が押される、あるいは動画撮影操作ボタン24が押されると、画像記録部18に動画が記録され、シャッターボタン30、あるいは動画撮影操作ボタン24が再度押されると、画像記録部18での動画の記録が停止する。
以上に説明したデジタルカメラ1の光学系の配置に関する特徴は以下の通りである。
このデジタルカメラ1では、フォーカスレンズユニット75が第6レンズ群ユニット77とともにZ軸方向(光軸AZに平行な方向)に移動するため、撮像センサ11に対する第6レンズ群ユニット77の移動量の分だけ、フォーカスレンズユニット75を撮像センサ11に対して移動させることができる。これにより、フォーカスレンズユニット75の前後に大きなスペースを確保しなくても、フォーカスレンズユニット75の駆動量を大きく確保できる。つまり、交換レンズユニット2の小型化が可能となる。
第6レンズ群ユニット77が光学系の中で最も像面側に配置されているため、フォーカスレンズユニット75は第6レンズ群ユニット77の物体側に配置されることになる。このため、例えばレンズ鏡筒が取り外されている状態で、ユーザーがフォーカスレンズユニット75に触れることができなくなる。これにより、ユーザーがフォーカスレンズユニット75に触れて、フォーカスレンズユニット75の取付精度が狂うのを防止できる。
図7および図8に示すように、第4レンズ群ユニット78は、撮像センサ11を基準とする第1移動範囲F4で光軸方向に移動可能であり、フォーカスレンズユニット75は、撮像センサ11を基準とする第2移動範囲F5で光軸方向に移動可能である。第2移動範囲F5が第1移動範囲F4と重なり合っているため、光学系LのZ軸方向の寸法を短縮することができ、交換レンズユニット2の小型化が可能となる。
図5および図7に示すように、駆動シャフト64aがモータ本体64sから被写体側(Z軸方向正側)に突出しているため、駆動シャフト64aよりも大きいステッピングモータ64dが第4レンズ群ユニット78に干渉するのを防止できる。これにより、フォーカスモータ64と第4レンズ群ユニット78とを近づけて配置することができ、交換レンズユニット2をさらに小型化することができる。
第6レンズ群G6の半径方向外側にステッピングモータ64dが配置されているため、ステッピングモータ64dが第6レンズ群ユニット77からZ軸方向に大きく突出するのを抑制できる。これにより、交換レンズユニット2をさらに小型化することができる。
デジタルカメラ1のレンズマウント95に関する特徴は以下の通りである。
このデジタルカメラ1では、Z軸方向から見た場合に、レンズマウント接点91が第6レンズ群G6に対してフォーカスモータ64と反対側に配置されている。具体的には図13および図14に示すように、レンズマウント接点91の中心を通り第6レンズ群G6の光軸AZに直交する線を第1仮想線Pとした場合、フォーカスモータ64は、第1仮想線Pと光軸AZとに直交する第2仮想線M1に対してレンズマウント接点91と反対側に(範囲M内に)配置されている。これにより、フォーカスモータ64をレンズマウント接点91から離れた位置に配置することができ、フォーカスモータ64のエンコーダ64eがレンズマウント接点91で発生するノイズの影響を受けにくくなり、エンコーダ64eでの検出精度の低下を抑制できる。
第6レンズ群G6の光軸AZを基準にレンズマウント接点91と点対称な位置にフォーカスモータ64が配置されている。具体的には図13および図14に示すように、Z軸方向から見た場合に、フォーカスモータ64が第3仮想線N1および第4仮想線N2の間の範囲N内に配置されている。このため、フォーカスモータ64をレンズマウント接点91から確実に離れた位置に配置することができ、フォーカスモータ64のエンコーダ64eがレンズマウント接点91で発生するノイズの影響を受けにくくなる。
Z軸方向から見た場合に、フォーカスモータ64が第1仮想線と重なり合っているため、フォーカスモータ64をレンズマウント接点91から離れた位置に確実に配置することができ、フォーカスモータ64のエンコーダ64eがレンズマウント接点91で発生するノイズの影響を受けにくくなる。
電気基板94はフォーカスモータ64に対応する部分が切り欠かれているため、フォーカスモータ64の移動範囲内に電気基板94を配置しても、フォーカスモータ64が電気基板94と接触しない。このため、交換レンズユニット2の小型化を図ることができる。この効果は、フォーカスモータ64を他のアクチュエータに置き換えても得られる。例えば、フォーカスモータ64は、エンコーダ64eを有していなくてもよい。
レンズマウント接点91に対してフォーカスモータ64の反対側にコネクタ96aが配置されているため、コネクタ96aから離れた位置にフォーカスモータ64を配置することができる。コネクタ96aはレンズマウント接点91と同様にノイズの発生源となり得る。このため、フォーカスモータ64がコネクタ96aで発生するノイズの影響を受けにくくなり、エンコーダ64eでの検出精度の低下を防止できる。
デジタルカメラ1の電子トラッキングに関する特徴は以下の通りである。
図12に示すように、このデジタルカメラ1では、トラッキングテーブル100が広角端および望遠端の間に変曲点を有していない。つまり、ズームリングユニット83により第4レンズ群ユニット78に対して第6レンズ群ユニット77が一方向に駆動されている場合には、フォーカスレンズユニット75が第6レンズ群ユニット77に対して一方向に駆動される。このため、ズームリングユニット83により第6レンズ群ユニット77が一方向に駆動されている間は、第6レンズ群ユニット77に対するフォーカスレンズユニット75の移動方向が途中で変わらない。これにより、フォーカスレンズユニット75の駆動速度が途中で低下せず、フォーカスレンズユニット75の駆動速度を高めることができる。つまり、ズームリングユニット83の素早い操作にフォーカスモータ64の制御を追従させることができる。
無限遠のトラッキングテーブル100において、広角端に対応するフォーカスレンズユニット75の第1位置E1と望遠端に対応するフォーカスレンズユニット75の第2位置E2との中央に原点位置Dが配置されているため、原点位置Dを基準にフォーカスレンズユニット75を駆動する際に、各位置に比較的素早くフォーカスレンズユニット75を移動させることができる。これにより、デジタルカメラ1の状態を撮影可能状態に円滑に移行させることができる。
本発明の実施形態は、前述の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の修正および変更が可能である。また、前述の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
前述の実施形態では、デジタルカメラは静止画および動画の撮影が可能であるが、静止画撮影のみ、あるいは、動画撮影のみ可能であってもよい。
デジタルカメラ1は、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話およびカメラ付きPDAであってもよい。
前述のデジタルカメラ1はクイックリターンミラーを有していないが、従来の一眼レフカメラのようにクイックリターンミラーが搭載されていてもよい。
光学系Lの構成は前述の実施形態に限定されない。例えば、第1レンズ群G1〜第6レンズ群G6がそれぞれ複数のレンズから構成されていてもよい。
前述の実施形態では、シャッターユニット33を動作させることにより撮像センサ11への露光時間を制御しているが、電子シャッターにより撮像センサ11の露光時間を制御してもよい。
前述の実施形態では、レンズマイコン40により電子トラッキングが行われるが、ボディーマイコン10からレンズマイコン40に命令が送信され、その命令に基づいて電子トラッキングの制御が行われてもよい。
トラッキングテーブル100において、広角端に対応するフォーカスレンズユニット75の第1位置E1と望遠端に対応するフォーカスレンズユニット75の第2位置E2との中央に原点位置Dが配置されている。しかし、デジタルカメラ1の状態を撮影可能状態に円滑に移行することができれば、原点位置Dの位置が第1位置E1と第2位置E2との間の中央から若干ずれていてもよい。つまり、原点位置Dは第1位置E1および第2位置E2の間の概ね中央であればよい。
フォーカスモータ64は、アクチュエータの一例である。アクチュエータは、ステッピングモータ、電磁モータ、圧電素子を有する振動型アクチュエータ等を含む概念である。
2 交換レンズユニット(レンズ鏡筒の一例)
3 カメラ本体
3a 筐体
4 ボディーマウント
10 ボディーマイコン
11 撮像センサ(撮像素子の一例)
12 撮像センサ駆動制御部
40 レンズマイコン(駆動制御部の一例)
50 固定枠
51 カム筒
57 第4レンズ群支持枠(第1レンズ支持枠の一例)
58 第5レンズ群支持枠(フォーカスレンズ支持枠の一例)
59 第6レンズ群支持枠(第2レンズ支持枠の一例、レンズ支持枠の一例)
64 フォーカスモータ(フォーカスアクチュエータの一例、アクチュエータの一例)
64a 駆動シャフト
64b リードスクリュ
64d ステッピングモータ
64e エンコーダ(検出部の一例)
64s モータ本体(アクチュエータ本体の一例)
67 フォトセンサ(原点検出部の一例)
75 フォーカスレンズユニット
77 第6レンズ群ユニット(第2レンズユニットの一例)
78 第4レンズ群ユニット(第1レンズユニットの一例)
83 ズームリングユニット(ズーム機構の一例)
84 ズームリング(ズーム操作部の一例)
87 リニアポジションセンサ
88 フォーカスリングユニット
89 フォーカスリング
90 フォーカスリング角度検出部
95 レンズマウント
95a レンズマウント本体
91 レンズマウント接点(電気接点部の一例)
91a 電気接点
96 フレキシブルプリントケーブル
96a コネクタ
L 光学系
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群(第1レンズ素子の一例)
G5 第5レンズ群(フォーカスレンズの一例)
G6 第6レンズ群(第2レンズ素子の一例、レンズ素子の一例)
P 第1仮想線
M1 第2仮想線
N1 第3仮想線
N2 第4仮想線
C レンズマウント接点の中心
Claims (10)
- カメラ本体に装着可能なレンズ鏡筒であって、
レンズ素子と、
前記レンズ素子を支持するレンズ支持枠と、
前記レンズ支持枠に固定されたユニットであって、駆動シャフトと、前記駆動シャフトの回転を検出するための検出部と、を有するアクチュエータと、
前記レンズ素子の光軸に平行な光軸方向から見た場合に前記レンズ素子に対して前記アクチュエータと反対側に配置され、前記カメラ本体と電気的に接続可能な電気接点部と、
前記レンズ素子を取り囲むように前記レンズ素子の外周側に配置され、前記光軸方向から見た場合に前記アクチュエータに対応する部分が切り欠かれている電気基板と、
を備え、
前記アクチュエータは、前記電気基板に対して前記光軸方向に移動可能に配置されており、
前記電気基板は、前記アクチュエータの前記光軸方向の移動範囲内に配置されている、
レンズ鏡筒。 - 前記電気接点部は、前記レンズ素子の光軸に平行な光軸方向から見た場合に、前記アクチュエータの前記検出部と反対側に配置されている、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 - 前記検出部は、磁気センサを有し、前記駆動シャフトの回転を前記磁気センサにより検出する、
請求項1又は2に記載のレンズ鏡筒。 - 前記電気接点部の中心を通り前記レンズ素子の光軸中心線に直交する線を第1仮想線とした場合、前記アクチュエータは、前記第1仮想線と前記光軸中心線とに直交する第2仮想線に対して前記電気接点部と反対側に配置されている、
請求項1から3のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記アクチュエータは、前記レンズ素子の光軸中心線を基準に前記電気接点部のうちいずれかの部分と点対称な位置に配置されている、
請求項4に記載のレンズ鏡筒。 - 前記光軸方向から見た場合に、前記アクチュエータは、前記第1仮想線と重なり合っている、
請求項4または5に記載のレンズ鏡筒。 - 前記電気接点部に対して前記アクチュエータの反対側に配置され前記電気接点部を前記電気基板に接続するコネクタをさらに備えた、
請求項1から6のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。 - 請求項1から7のいずれかに記載のレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒が装着可能なカメラ本体と、
を備えた撮像装置。 - カメラ本体に装着可能なレンズ鏡筒であって、
レンズ素子と、
前記レンズ素子を支持するレンズ支持枠と、
前記レンズ支持枠に固定されたアクチュエータと、
前記カメラ本体と電気的に接続可能な電気接点部と、
前記電気接点部に接続され、前記レンズ素子を取り囲むように前記レンズ素子の外周側に配置され、前記レンズ素子の光軸の平行な光軸方向から見た場合に前記アクチュエータに対応する部分、且つ前記電気接点部と重ならない部分において切り欠かれている環状の電気基板と、
を備え、
前記アクチュエータは、前記電気基板に対して前記光軸方向に移動可能に配置されており、
前記電気基板は、前記アクチュエータの前記光軸方向の移動範囲内に配置されている、
レンズ鏡筒。 - 請求項9に記載のレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒が装着可能なカメラ本体と、
を備えた撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009205975A JP5461119B2 (ja) | 2008-09-10 | 2009-09-07 | レンズ鏡筒および撮像装置 |
Applications Claiming Priority (3)
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