JP5484141B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に撮像素子を光軸方向に移動させることが可能な撮像装置に関する。
撮像装置では、複数のレンズユニットで構成される撮影光学系を鏡筒内に収容して保持し、該撮影光学系によって形成された被写体像を撮像素子によって光電変換することで撮影画像データ(出力画像)を得る。
このような撮像装置において、撮影光学系を構成するレンズユニットや鏡筒を構成する部品の製造誤差および組立て誤差によって、いずれかのレンズユニットが撮影光学系の光軸に対して倒れる可能性がある。この場合、撮像素子の撮像面において、左右又は上下にて逆方向へのピントずれが生じることがある。
このような不具合を解消するため、撮影光学系と撮像素子のそれぞれについて光軸(又は光軸に直交する面)に対する傾き調整を行い、撮像面の全域でピントが合うようにする必要がある(特許文献1参照)。また、撮影光学系においては、傾き調整とともに、偏芯調整等の他の光学調整も必要となる。このような傾き調整や偏芯調整等の撮影光学系の光学調整を行う際には、光軸に対して傾きや偏芯がない調整用の基準撮像素子を鏡筒に取り付け、該基準撮像素子からの出力画像を見ながら撮影光学系の光学調整を行う。その後、調整用の基準撮像素子から撮影用の撮像素子に付け替え、該撮影用の撮像素子の出力画像を見ながら撮像素子の傾き調整を行う。
一方、撮像装置には、撮像素子を光軸方向に移動させて変倍や焦点調節を行うことが可能なものがある。
特開2004−325555号公報
しかしながら、撮像素子が光軸方向に移動可能な撮像装置においては、従来、撮影光学系と光軸方向に移動可能な撮影用の撮像素子とを、該撮像素子を光軸方向にガイドするガイドバーとともに鏡筒に組み込んだ状態で光学調整を行うしかなかった。このため、撮像素子が光軸方向に移動しない通常の撮像装置のように基準撮像素子を固定して撮影光学系単独で光学調整を行うことができず、調整精度を高めることが難しかった。
本発明は、撮像素子が光軸方向に移動可能であるにもかかわらず、撮影光学系単独での光学調整と撮像素子の傾き調整を精度良く行うことができるようにした撮像装置を提供する。
本発明の一側面としての撮像装置は、撮影光学系を収容する鏡筒と、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子を保持し、鏡筒に対して光軸方向に移動可能な撮像素子保持部材と、該撮像素子保持部材の光軸方向への移動をガイドするガイドバーと、撮像素子保持部材により保持された撮像素子の傾き調整を行うための調整機構とを有する。ガイドバーにおける被写体側の端部は鏡筒によって保持され、ガイドバーにおける被写体側とは反対側の端部は、調整機構を被写体側とは反対側の外部から操作するための開口部を有して鏡筒に結合されたカバー部材によって保持されていることを特徴とする。
本発明によれば、撮像素子保持部材を光軸方向にガイドするガイドバーにおける被写体側とは反対側の端部を、撮影光学系を収容する鏡筒ではなく、該鏡筒に別部材として結合される(つまりは当初は結合していない)カバー部材によって保持する構成としている。これにより、鏡筒に撮影光学系を収容し、かつ撮像素子保持部材を組み付けていない状態で、鏡筒に調整用の基準撮像素子を固定して、撮影光学系単独での光学調整を行うことができる。そして、撮影光学系の光学調整後に、撮像素子保持部材、ガイドバーおよびカバー部材を鏡筒に対して組み付け、カバー部材に設けられた開口部を通して撮像素子の傾き調整を行うことで、撮像素子の傾き調整を容易に行うことができる。これにより、撮影光学系および撮像素子の双方の調整精度を高めることができる。
本発明の実施例1である撮像装置におけるレンズ鏡筒部の一部を示す分解斜視図。 図1に示したレンズ鏡筒部の一部を後方から見たときの分解斜視図。 実施例1におけるレンズ鏡筒部全体の分解斜視図。 実施例1におけるレンズ鏡筒部を後側から見た図。 図4中のA−A線での断面を示す断面図。 本発明の実施例2である撮像装置におけるレンズ鏡筒部の一部を示す分解斜視図。
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3には、本発明の実施例1である撮像装置としてのビデオカメラにおけるレンズ鏡筒部の全体構成を分解して示している。また、図1および図2には、レンズ鏡筒部のうち、撮像素子の保持に関連する部分を分解して示している。さらに、図4には、レンズ鏡筒部を後側から見て示しており、図5は図4中のA−A線での断面を示している。
これらの図において、レンズ鏡筒部内には、被写体側から順に凸凹凸凹凸の5つのレンズユニットにより構成された撮影光学系が収容されている。なお、以下の説明において、被写体側を前側、撮像素子側を後側という場合がある。
図3の左側である被写体側から順に、L1は固定された第1レンズユニット、L2およびL3は光軸方向に移動して変倍を行う第2レンズユニットおよび第3レンズユニットである。L4は光軸に直交する方向にシフトして像振れ補正を行う第4レンズユニットである。L5は光軸方向に移動してフォーカシングを行う第5レンズユニットである。
1は第1レンズユニットL1を保持する第1保持枠である。該第1保持枠1の外周面1bに周方向120°間隔で取り付けられたカムフォロア1aは、固定鏡筒12に周方向120°間隔で形成された長穴部12aに係合している。第1保持枠1は、その外周面1bと固定鏡筒12の内周面12bとの嵌合およびカムフォロア1aと長穴部12aとの係合によって、固定鏡筒12により保持されている。
2は第2レンズユニットL2を保持する第2移動枠であり、3は第3レンズユニットL3を保持する第3移動枠である。4は第4レンズユニットL4を光軸に直交する方向にシフト可能に保持する防振ユニットである。防振ユニット4は、固定鏡筒12に固定されている。
28はカム環抑え板であり、付図示のカム環を回転させるアクチュエータで、電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とにより構成される振動子を120°等分に保持している。
23,24はそれぞれ、外部から手動操作される操作部材であるズームリングおよびフォーカスリングである。ズームリング23は、ズームリング固定鏡筒25に径嵌合し、ズームリング固定鏡筒25と中間鏡筒26に光軸方向に最小のクリアランスを保ちつつ、光軸回りで回転可能に挟持されている。フォーカスリング24は、フォーカスリング固定鏡筒27の外径と径嵌合し、フォーカスリング固定鏡筒27と中間鏡筒26に光軸方向に最小のクリアランスを保ちつつ、光軸回りで回転可能に挟持されている。
ズームリング23およびフォーカスリング24の内径側には各々のリングの回転量を検出するための回転位置検出センサ(不図示)が設けられている。これらの回転位置検出センサは、ズームリング23およびフォーカスリング24の回転量に応じた信号を発生し、該信号の演算処理を行うことで回転量を検出する。
5は第5レンズユニットL5を保持する第5移動枠である。8はCCDセンサやCMOSセンサ等により構成される撮像素子であり、撮影光学系に入射した光により形成された被写体像(光学像)を光電変換して電気信号を出力する。6は撮影光学系から撮像素子8に到達する光量を調節する絞りである。7は4段階の露出切替えを手動操作で行うNDユニットであり、NDベース7aと該NDベース7aに対して回転可能で減光作用のない透明フィルタと互いに異なる濃度を有する3つのNDフィルタを保持したターレットとにより構成されている。NDユニット7(NDベース7a)は、後部鏡筒13に固定されている。
後部鏡筒13は、その前端部が固定鏡筒12の後面に結合される。互いに結合(固定)された固定鏡筒12、後部鏡筒13によってレンズ鏡筒部の本体をなす「鏡筒」が構成される。
30は撮像素子8を含む撮像素子ユニットであり、後部鏡筒13の後部に組み付けられる。撮像素子ユニット30では、第2および第3レンズユニットL2,L3の光軸方向への移動に連動して撮像素子8が光軸方向に移動することで変倍が行われる。撮像素子ユニット30の詳細な構成については後述する。なお、撮像素子8を第5レンズユニットL5の光軸方向への移動に連動して又は単独でフォーカシングのために光軸方向に移動させてもよい。
19,20はガイドバーであり、それらの前端部はNDユニット7(NDベース7a)により保持され、後端部は後部鏡筒13により保持されている。ガイドバー19には、第5移動枠5に形成されたスリーブ部5aが光軸方向に移動可能に係合しており、これにより第5移動枠5の光軸方向への移動がガイドされる。また、ガイドバー20には、第5移動枠5に形成されたU溝部5bが光軸方向に移動可能に係合しており、これにより第5移動枠5のガイドバー20回りでの回転が阻止される。
22は磁石と摩擦材とを接合して構成され、後部鏡筒13に固定されたスライダ(接触部材)である。第5移動枠5におけるスライ22に対向する位置には、電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とにより構成された振動子(不図示)が固定されている。
振動子の弾性部材は強磁性体であり、該強磁性体がスライダ22の磁石と引き合うことにより、スライダ22のうち摩擦材の圧接面と、振動子の弾性部材における光軸方向2箇所に形成された圧接面とが互いに圧接される。
これらスライダ22および振動子によって構成される振動型リニアアクチュエータでは、フレキシブル配線板(不図示)を介して2つの位相が異なる周波信号(パルス信号又は交番信号)が電気−機械エネルギー変換素子に入力される。これにより、振動子の圧接面に楕円運動が発生し、スライダ22の圧接面に、第5移動枠5を光軸方向に駆動するための駆動力が発生する。
このように構成されるレンズ鏡筒部において、撮影光学系を後部鏡筒13および固定鏡筒12に対して組み込む際には、まず後部鏡筒13に対して、第5移動枠5を後側から挿入し、ガイドバー19,20およびNDユニット7を被写体側から挿入する。そして、ガイドバー19,20の後端部を後部鏡筒13に保持させ、前端部を後部鏡筒13に固定されたNDベース7aに保持させる。第1保持枠1、第2移動枠2および第3移動枠3を保持した固定鏡筒12が後部鏡筒13に結合される。
ここまでの組み込みにより、撮像素子ユニット30が組み付けられていない撮影光学系のみが組み込まれたレンズ鏡筒部が構成される。
次に、撮像素子ユニット30について、図1、図2、図4および図5を用いて説明する。撮像素子ユニット30は、撮像素子8と、該撮像素子8を保持する撮像素子保持枠(撮像素子保持部材)10と、ガイドバー15,16と、カバー部材14とにより構成される。撮像素子保持枠10には、3つの圧縮ばね9aと3つのビス9bを介して撮像素子8が取り付けられている。3つの圧縮ばね9aと3つのビス9bにより、撮像素子8の撮像素子保持枠10に対する傾き調整を行うための調整機構の一部が構成される。
撮像素子8は、被写体像を光電変換するセンサ部(撮像部)8aと、該センサ部が固定されたベース部8bとを有する。
14はカバー部材であり、ガイドバー保持部14a,14bと、開口部14cと、FPCガイド部14dとを有する。カバー部材14は、後部鏡筒13の後端部に結合(固定)される。
ガイドバー15,16の前端部(被写体側の端部)はそれぞれ、後部鏡筒13の2箇所に形成されたガイドバー保持部によって保持される。また、ガイドバー15,16の後端部(被写体側とは反対側の端部)はそれぞれ、カバー部材14に設けられたガイドバー保持部14a,14bによって保持される。ガイドバー15には、撮像素子保持枠10に形成されたスリーブ部が光軸方向に移動可能に係合している。これにより、撮像素子保持枠10の光軸方向への移動がガイドされる。また、ガイドバー16には、撮像素子保持枠10に形成されたU溝部が光軸方向に移動可能に係合している。これにより、撮像素子保持枠10のガイドバー15回りでの回転が阻止される。
このように、本実施例では、第5移動枠5をガイドするためのガイドバー19,20をNDベース7aと後部鏡筒13とによって保持し、撮像素子保持枠10をガイドするガイドバー15,16を後部鏡筒13とカバー部材14とによって保持している。これにより、前述したように、撮像素子8(撮像素子保持枠10)を組み付けることなく、レンズ鏡筒部に撮影光学系を組み込むことができる。したがって、後部鏡筒13に調整用の基準撮像素子を固定することで、撮影光学系単独での光学調整を行うことができる。
そして、該光学調整を行った後に、ガイドバー15,16、撮像素子8を保持した撮像素子保持枠10およびカバー部材14により構成される撮像素子ユニット30を組み付ける。そして、カバー部材14の後面に形成された開口部14cを通して、該カバー部材14の後方の外部からビス9bを回転操作させることで、撮像素子8の光軸又は光軸に直交する面に対する傾きを調整することができる。
図4および図5に調整機構を示す。撮像素子8は、撮像素子保持枠10の位置決めピン10a,10bによって光軸に直交する方向での位置決めがなされている。3つのビス9bは、撮像素子8のベース部8bの3箇所に該ベース部8bを貫通するように締め込まれており、ベース部8bから前方に突出した部分が、撮像素子保持枠10の3箇所に形成された円筒部10cの穴に前後方向に移動可能に挿入されている。
3つの圧縮ばね9aは、3つの円筒部10cの外周に、撮像素子8(ベース部8b)と撮像素子保持枠10との間に位置するように配置されており、撮像素子8を撮像素子保持枠10から後方に押し離すように付勢している。
後部鏡筒13に結合されたカバー部材14の開口部14cから工具(図示せず)を挿入して3つのビス9bのうちいずれかを緩む方向に回すことで、撮像素子8のうち、その回されたビス9bに近い部分が圧縮ばね9aの付勢力によって前後方向に変位する。つまり、撮像素子8の光軸又は光軸に直交する面に対する傾きが変化する。撮像素子8からの出力信号を用いて生成される撮影画像データを見ながら画面全体でピントずれがなくなるように3つのビス9b又はその一部を回すことで、撮像素子8の傾き調整が行われる。
カバー部材14に開口部14cを形成されたことで、撮像素子ユニット30をレンズ鏡筒部に組み付けた後に、撮像素子8の傾き調整を容易に行うことができる。
なお、撮像素子8の傾き調整が完了した後は、開口部14cからレンズ鏡筒部内に外光が入らないように、開口部14cを塞ぐ遮光蓋21をカバー部材14にビスにより固定する。
11は撮像素子8に対する電気配線を行う撮像素子フレキシブル基板(以下、撮像素子FPCという)である。撮像素子FPC11を介して、撮像素子8への電気信号の入出力が行われる。
撮像素子FPC11は、後部鏡筒13の内周面と撮像素子保持枠10の外周面との間に配置され、撮像素子保持枠10の光軸方向への移動を許容するための曲げ部を有する。撮像素子FPC11は、カバー部材14に光軸方向に延びるように形成されたFPCガイド部14dによって、レンズ鏡筒部の外側に延びるようにガイドされている。
17は磁石と摩擦材とを接合して構成され、後部鏡筒13に固定されたスライダ(接触部材)である。撮像素子保持枠10における該スライダ17に対向する位置には、電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とにより構成される振動子(図示せず)が固定されている。
振動子の弾性部材は強磁性体であり、該強磁性体がスライダ17の磁石と引き合うことにより、スライダ17の摩擦材の圧接面と振動子の弾性部材において光軸方向2箇所に形成された圧接面とが圧接される。
これらスライダ17および振動子18によって構成される振動型リニアアクチュエータでは、フレキシブル配線板(不図示)を介して2つの位相が異なる周波信号(パルス信号又は交番信号)が電気−機械エネルギー変換素子に入力される。これにより、振動子の圧接面に楕円運動が発生し、スライダ17の圧接面に、撮像素子保持枠10を光軸方向に移動させるための駆動力が発生する。
以上説明したように、本実施例では、撮像素子保持枠10をガイドするガイドバー15,16を後部鏡筒13とこれに別部材として結合される(つまりは当初は結合していない)カバー部材14とによって保持する。これにより、撮像素子ユニット30を撮影光学系とは別ユニット化することができ、レンズ鏡筒部に撮影光学系を収容し、かつ撮像素子ユニット30を組み付けていない状態で、調整用の基準撮像素子を固定して、撮影光学系単独での光学調整を行うことができる。
そして、撮影光学系の光学調整後に、撮像素子ユニット30を組み付け、カバー部材14に設けられた開口部14cを通して撮像素子8の傾き調整を行うことで、撮像素子8の傾き調整を容易に行うことができる。これにより、撮影光学系および撮像素子8の双方の調整精度を高めることができる。
しかも、調整用の基準撮像素子の取り外しと撮影用の撮像素子の取り付けとをレンズ鏡筒部を分解することなく容易に行うことができる。
図6には、本発明の実施例2であるビデオカメラのレンズ鏡筒部の一部を分解して示している。なお、本実施例において、実施例1と共通する構成要素には、実施例1と同符号を付す。
本実施例では、後部鏡筒13に対して、前側(被写体側)から、第5移動枠5、ガイドバー19,20およびNDユニット7の順に組み込む。ガイドバー19,20の後端部は後部鏡筒13により保持され、前端部は後部鏡筒13に固定されたNDユニット7により保持されている。一方、撮像素子ユニット30(撮像素子8、撮像素子保持枠10、ガイドバー15,16およびカバー部材14)は、後部鏡筒13に対して、後側(被写体側とは反対側)から組み付けられる。
本実施例でも、実施例1と同様に、レンズ鏡筒部に対して撮像素子ユニット30を組み付けることなく、撮影光学系を組み込むことができる。したがって、後部鏡筒13に調整用の基準撮像素子を固定することで、撮影光学系単独での光学調整を容易に行うことができる。
そして、該光学調整を行った後に、ガイドバー15,16、撮像素子8を保持した撮像素子保持枠10およびカバー部材14により構成される撮像素子ユニット30を後部鏡筒13に組み付ける。これにより、カバー部材14の後面に形成された開口部を通して実施例1と同様の調整機構を操作して、撮像素子8の光軸又は光軸に直交する面に対する傾きを調整することができる。
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。
撮像素子が光軸方向に移動可能であり、かつ撮影光学系単独での光学調整と撮像素子の傾き調整を精度良く行うことができるビデオカメラ等の撮像装置を提供できる。
8 撮像素子
9a 圧縮ばね
9b ビス
13 後部鏡筒
14 カバー部材
15,16 ガイドバー
30 撮像素子ユニット

Claims (2)

  1. 撮影光学系を収容する鏡筒と、
    前記撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
    該撮像素子を保持し、前記鏡筒に対して光軸方向に移動可能な撮像素子保持部材と、
    該撮像素子保持部材の前記光軸方向への移動をガイドするガイドバーと、
    前記撮像素子保持部材により保持された前記撮像素子の傾き調整を行うための調整機構とを有し、
    前記ガイドバーにおける被写体側の端部は前記鏡筒によって保持され、
    該ガイドバーにおける被写体側とは反対側の端部は、前記調整機構を被写体側とは反対側の外部から操作するための開口部を有して前記鏡筒に結合されたカバー部材によって保持されていることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記撮影光学系は、被写体側から前記鏡筒に組み込まれ、
    前記ガイドバーおよび前記撮像素子保持部材は、被写体側とは反対側から前記鏡筒に組み付けられることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
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