JP5484141B2 - 撮像装置 - Google Patents

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におけるスライダ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。