JP5838317B2 - レンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置に関するものである。
近年、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary metal−oxide Semiconductor)センサ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやビデオムービーの普及が著しい。一般に、これらのデジタルスチルカメラやビデオムービーには、被写体の光学像を撮像装置に結像させるためのレンズ鏡筒が取り付けられている。特に、デジタルスチルカメラでは、撮影をしない場合、レンズ鏡筒をカメラ本体に収納する沈胴式タイプが普及している。沈胴式のレンズ鏡筒は、例えば、特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載されたように、沈胴式のレンズ鏡筒は、固定鏡筒と、この固定鏡筒の内側に保持された第1の移動鏡筒と第2の移動鏡筒とを備えている。固定鏡筒は、カメラ本体に配置され、固定鏡筒の内側に第2の移動鏡筒が保持され、第2の移動鏡筒の内側に第1の移動鏡筒が保持されている。固定鏡筒に対して第2の移動鏡筒が繰り出され、第2の移動鏡筒に対して第1の移動鏡筒が繰り出される。また、固定鏡筒に第2の移動鏡筒が収納され、第2の移動鏡筒に第1の移動鏡筒が収納される。このように、固定鏡筒に対して第1、第2の移動鏡筒が前方に繰り出されたり、固定鏡筒に第1、第2の移動鏡筒が収納されたりする。第1、第2の移動鏡筒が前方に繰り出された際は、第1の移動鏡筒が最前面に繰り出される。
このレンズ鏡筒は、被写体の光学像のフォーカス調整やズーム調整をするための機構を備えている。例えば、光学像を取り込むためのレンズ群やズーム用のレンズ群やフォーカス用のレンズ群をレンズ鏡筒の内部に配置している。撮影をする場合、各々のレンズ群の間隔を変化させることによって、光学像のズームやフォーカスを調整している。
具体的には、光学像を取り込むためのレンズ群を第1のレンズ枠に取り付けて第1の移動鏡筒に保持させ、ズーム用のレンズ群を第2のレンズ枠に取り付けて第2の移動鏡筒に保持させ、フォーカス用のレンズ群を第3のレンズ枠に取り付けて固定鏡筒に保持させている。固定鏡筒に対して第1、第2の移動鏡筒を繰り出したり、第2の移動鏡筒に対してズーム用のレンズ群を光軸上に移動させたり、第3の移動鏡筒に対してフォーカス用のレンズ群を光軸上に移動させたりして、各々のレンズ群の間隔を変化させている。撮影をしない場合は、第1の移動鏡筒が第2の移動鏡筒に収納され、第2の移動鏡筒が固定鏡筒に収納され、カメラ本体にレンズ鏡筒が収納される。
また、このレンズ鏡筒は、撮影時における光学像の像ブレを補正する補正機構を備えている。ズーム用のレンズ群を第2のレンズ枠に取り付ける際、像ブレ補正用のレンズ保持部を介して取り付けている。このレンズ保持部は、レンズ群の周囲に配置した支持軸を介して第2のレンズ枠に保持されている。さらに、支持軸を基点にして、レンズ保持部を回動または並進させる2つのアクチュエータが配置されている。一方のアクチュエータは、レンズ群の中心から同心円上に外側に向かって、支持軸よりもさらに外側に配置され、他方のアクチュエータは、レンズ群を中心にして反対側の位置に配置されている。これら2つのアクチュエータは、レンズ群の周囲に同一面上かつ直線的に配置されている。
これらのアクチュエータは、永久磁石をレンズ保持部に配置し、ソレノイドコイルを第2のレンズ枠に配置し、ソレノイドコイルと永久磁石を対向させ、磁力によって駆動させるものである。像ブレに応じて、一方のアクチュエータが水平方向に推力を発生し、他方のアクチュエータが重力方向に推力を発生し、レンズ保持部を回動または並進させて像ブレを補正する。このような像ブレを補正する補正機構については特許文献2に記載されている。
特開2008−185786号公報 特開2007−241254号公報
上記従来のレンズ鏡筒では、被写体の光学像の像ブレを補正する際、像ブレに応じて、一方のアクチュエータが水平方向に推力を発生し、他方のアクチュエータが重力方向に推力を発生する。この一方のアクチュエータは、レンズ群の中心から同心円上に外側に向かって、支持軸よりもさらに外側に配置していたので、アクチュエータが水平方向に推力を発生した際、支持軸を中心にして、レンズ保持部が回動しやすい。これは、レンズ保持部の重心とアクチュエータの推力発生中心とが水平方向に向かって同一直線上に位置していないことに起因する。
すなわち、水平方向のみの像ブレが発生した場合、像ブレを補正する際は、一方のアクチュエータによって水平方向に推力を発生させるが、このとき上述したようにレンズ保持部が回動しやすく、他方のアクチュエータによって重力方向にも推力を発生させて補正する必要がある。
このように上記従来のレンズ鏡筒では、像ブレを補正する際に、水平方向のみの像ブレが発生した場合でも、水平方向や重力方向に推力を組み合わせて補正する必要があり、高精度に補正することが難しいという課題を有していた。
本発明は上記課題を解決し、被写体の光学像の像ブレを高精度に補正することができるレンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために本発明のレンズ鏡筒は、レンズを保持するレンズ保持部と、持軸が設けられたレンズ枠と、前記レンズ保持部を移動させる2つのアクチュエータと、を備え、前記レンズ保持部は、光軸と垂直な面内で、前記支持軸を基点にして、回動自在、かつ、並進自在に保持され、一方の前記アクチュエータは、前記レンズ保持部の重心と前記支持軸の間に配置され、かつ、前記レンズ保持部に対し並進する方向に推力を発生し、他方の前記アクチュエータは、前記レンズに対して一方の前記アクチュエータと略直交方向に配置され、かつ、前記レンズ保持部に対して回動する方向に推力を発生する、構成である。
また、上記目的を達成するために本発明の撮像装置は、レンズを保持するレンズ保持部と、持軸が設けられたレンズ枠と、前記レンズ保持部を移動させる2つのアクチュエータと、を備え、前記レンズ保持部は、光軸と垂直な面内で、前記支持軸を基点にして、回動自在、かつ、並進自在に保持され、一方の前記アクチュエータは、前記レンズ保持部の重心と前記支持軸の間に配置され、かつ、前記レンズ保持部に対し並進する方向に推力を発生し、他方の前記アクチュエータは、前記レンズに対して一方の前記アクチュエータと略直交方向に配置され、かつ、前記レンズ保持部に対して回動する方向に推力を発生する、レンズ鏡筒を用いた構成である。
本発明のレンズ鏡筒および撮像装置によれば、支持軸を基点にレンズ保持部を回動または並進させる2つのアクチュエータの内、一方のアクチュエータをレンズ保持部の重心と支持軸との間に配置しているので、アクチュエータが水平方向に推力を発生しても、支持軸には回転方向への力よりも引っ張り力が作用するので、支持軸を中心にしてレンズ保持部が回動するのを抑制できる。すなわち、水平方向のみの像ブレを補正する際、一方のアクチュエータによって水平方向に推力を発生させても、レンズ保持部が回動しにくく、他方のアクチュエータによって重力方向に推力を発生させて補正することも抑制できる。したがって、被写体の光学像の像ブレを高精度に補正することができる。
本発明の一実施の形態におけるレンズ鏡筒のWide時の断面図 同レンズ鏡筒のTele時の断面図 同レンズ鏡筒の沈胴時の断面図 同レンズ鏡筒の第2のレンズ枠と第2の移動鏡筒の分解斜視図 同レンズ鏡筒に用いるフレキシブル配線の展開図 同レンズ鏡筒の第2のレンズ枠とレンズ保持部との分解斜視図 同レンズ鏡筒に用いるレンズ保持部の平面図
以下、本発明の一実施の形態におけるレンズ鏡筒およびそれを用いた撮像装置について図面を参照しながら説明する。図1はズーム倍率(望遠倍率)を1倍とした通常撮影時(Wide時)のレンズ鏡筒の状態を示しており、図2はズーム倍率を最大倍率とした最大望遠時(Tele時)のレンズ鏡筒の状態を示しており、図3は非撮影時(沈胴時)のレンズ鏡筒の状態を示している。図4は同レンズ鏡筒の第2のレンズ枠と第2の移動鏡筒の分解斜視図、図5は同レンズ鏡筒に用いるフレキシブル配線の展開図、図6は同レンズ鏡筒の第2のレンズ枠とレンズ保持部との分解斜視図、図7は同レンズ鏡筒に用いるレンズ保持部の平面図である。
<レンズ鏡筒の全体構成と動作について>
レンズ鏡筒の全体構成と動作について説明する。図1〜図3において、レンズ鏡筒100は、固定鏡筒110と、この固定鏡筒110の内側に保持された移動鏡筒120とを備えている。この移動鏡筒120は固定鏡筒110に対して前方に繰り出されたり、固定鏡筒110の内部に収納されたりするように移動する。
この移動鏡筒120は、第1の移動鏡筒120aと、第2の移動鏡筒120bと、第3の移動鏡筒120cとを備えている。第3の移動鏡筒120cの内側に第2の移動鏡筒120bが保持され、第2の移動鏡筒120bの内側に第1の移動鏡筒120aが保持されている。第3の移動鏡筒120cに対して第2の移動鏡筒120bが繰り出され、第2の移動鏡筒120bに対して第1の移動鏡筒120aが繰り出される。また、第3の移動鏡筒120cに第2の移動鏡筒120bが収納され、第2の移動鏡筒120bに第1の移動鏡筒120aが収納される。このように、固定鏡筒110に対して第1〜第3の移動鏡筒120a〜120cが前方に繰り出されたり、固定鏡筒110に第1〜第3の移動鏡筒120a〜120cが収納されたりする。第1〜第3の移動鏡筒120a〜120cが前方に繰り出された際は、第1の移動鏡筒120aが最前面に繰り出される。
第1の移動鏡筒120aには、第1のレンズ枠130aを介して第1のレンズ群140aが保持され、第2の移動鏡筒120bには、第2のレンズ枠130bを介して第2のレンズ群140bが保持され、固定鏡筒110には、第3のレンズ枠130cを介して第3のレンズ群140cが保持されている。第1のレンズ枠130aは第1の移動鏡筒120aに固定され、第2のレンズ枠130bは第2の移動鏡筒120bに光軸上に移動自在に保持され、第3のレンズ枠130cは固定鏡筒110に光軸上に移動自在に保持されている。
第1〜第3のレンズ群140a〜140cは、それぞれ複数枚のレンズを組み合わせて構成されており、第1のレンズ群140aは被写体の光学像を取り込むためのレンズ群であり、第2のレンズ群140bはズーム用のレンズ群であり、第3のレンズ群140cはフォーカス用のレンズ群である。撮影をする場合、第1〜第3のレンズ群140a〜140cの間隔を変化させることによって、光学像のズームやフォーカスを調整している。
<レンズ鏡筒の詳細説明について>
次に、レンズ鏡筒について詳細に説明する。図1〜図3において、第1の移動鏡筒120aは、前面に第1のレンズ群140aを保護するためのバリアユニット150を備えている。このバリアユニット150には開閉羽150aが保持されており、撮影時には開閉羽150aが開き、非撮影時には開閉羽150aが閉じて、第1のレンズ群140aを保護している。
第2の移動鏡筒120bは、円筒状のカメラカム枠160と、このカメラカム枠160の内側に保持された円筒状の直進枠170とを備えている。この直進枠170の内側に第1の移動鏡筒120aが光軸上に移動自在に保持されるとともに、この直進枠170に第2のレンズ枠130bが光軸上に移動自在に保持されている。カメラカム枠160の内面にはカム溝が形成されており、このカム溝によって、第1のレンズ群140a、第2のレンズ群140bを光軸方向に移動させる。直進枠170には直進溝が形成されており、この直進枠170によって、第1のレンズ群140a、第2のレンズ群140bを直進させる。
この第2のレンズ枠130bはシャッターユニット180や手ブレ補正機構185や絞り機構等を備えている。シャッターユニット180によってズーム用の第2のレンズ群140bのシャッター180aを開閉し、手ブレ補正機構185によって手ブレ補正を行い、絞り機構によって絞りの調整をしている。このシャッターユニット180や手ブレ補正機構185や絞り機構等を制御する電気信号は信号伝達用のフレキシブル配線190を介して伝達している。このフレキシブル配線190は、移動鏡筒120または固定鏡筒110の内側等、レンズ鏡筒100の内側に配置されており、このフレキシブル配線190の一端190aは、第2のレンズ枠130bに配置した制御端子部に接続され、フレキシブル配線190の他端190bは固定鏡筒110に向かって引き出されている。シャッターユニット180や手ブレ補正機構185や絞り機構等は第2のレンズ枠130bに配置した制御端子部を通じて電気的に制御される。
第3の移動鏡筒120cは、円筒状の駆動枠210と、この駆動枠210の内側に保持された貫通カム枠220とを備えている。この貫通カム枠220の内側に第2の移動鏡筒120bが光軸上に移動自在に保持されている。
固定鏡筒110は、円筒状の固定枠230と、この固定枠230に固定された円筒状のマスターフランジ240とを備えている。この固定枠230の内側に第3の移動鏡筒120cが光軸上に移動自在に保持されるとともに、この固定枠230に第3のレンズ枠130cが光軸上に移動自在に保持されている。また、この固定鏡筒110の中心部には、赤外線遮断用のIRカットガラス250を介してCCDユニット260が光軸上に配置されている。
<フレキシブル配線の詳細説明について>
次に、フレキシブル配線について詳細に説明する。図2に示すように、フレキシブル配線190の一端190aと他端190bとの間の一部190cは中継端とし、この中継端は第2の移動鏡筒120bの直進枠170に保持されている。直進枠170と、フレキシブル配線190の一端190aが接続された第2のレンズ枠130bとの関係は、図4に示すとおりであり、フレキシブル配線190を展開した状態は、図5に示すとおりである。このフレキシブル配線190の一端190aから他端までの長さは、第2のレンズ枠130bが固定鏡筒110から最も離れたときの距離以上になるようにしている。
このフレキシブル配線190の一部190cは第2の移動鏡筒120bの直進枠170に着脱自在に嵌合させて保持させている。図4に示すように、フレキシブル配線190の一端190aから他端190bに向かって、U字状に折り返し部270を設け、この折り返し部270を第2の移動鏡筒120bの直進枠170に嵌合させて保持させている。
第2のレンズ枠130bが固定鏡筒110から最も離れたとき、フレキシブル配線190が張った状態となり、第2のレンズ枠130bが固定鏡筒110に近づいたとき、フレキシブル配線190が緩んだ状態となる。
<第2のレンズ群を保持する機構の詳細説明について>
次に、第2のレンズ群を保持する機構について詳細に説明する。図6、図7に示すように、レンズ鏡筒100には、ズーム用の第2のレンズ群140bを保持するレンズ保持部290と、このレンズ保持部290を保持する第2のレンズ枠130bとが配置されている。第2のレンズ枠130bは、第2のレンズ群140bの周囲に配置した支持軸300を介してレンズ保持部290を保持している。
また、レンズ鏡筒100には、この支持軸300を基点にして、レンズ保持部290を矢印Aの方向に並進または矢印Bの方向に回動させる2つのアクチュエータ310a、310bと、被写体の光学像の像ブレを補正する補正手段とが配置されている。
2つのアクチュエータ310a、310bは、図6、図7に示すように、第2のレンズ群140bの周囲に同一面上(XZ平面上)に直交配置されている。一方のアクチュエータ310aは、XZ平面におけるレンズ保持部290の重心(G)と支持軸300との間に配置され、レンズ保持部290の重心(G)から水平方向(X方向)に向かって配置されている。他方のアクチュエータ310bは、XZ平面におけるレンズ保持部290の重心(G)から重力方向(Z方向)に向かって配置されている。
さらに、アクチュエータ310a、310bは、互いに対向させた2つの磁力発生部を有し、一方の磁力発生部をレンズ保持部290に配置し、他方の磁力発生部をレンズ枠に配置している。この磁力発生部としては、永久磁石320aとソレノイドコイル320bの組み合わせでもよい。例えば、図6、図7に示すように、永久磁石320aをレンズ保持部290に配置し、ソレノイドコイル320bを第2のレンズ枠130bに配置し、ソレノイドコイル320bと永久磁石320aを対向させ、電磁力によって駆動させればよい。
なお、上述したレンズ保持部290の重心(G)とは、レンズ保持部290が回動または並進される際に、レンズ保持部290と一体なって回動または並進する部品(第2のレンズ群140bや永久磁石320a等)を含んだ重心のことをいう。
<補正手段の詳細説明について>
次に、補正手段について詳細に説明する。この補正手段は、上述した手ブレ補正機構185に相当する。図6、図7において、2つのアクチュエータ310a、310bは、各々の推力発生点(O)を中心にして互いに直交方向に推力を発生させている。このアクチュエータ310a、310bの推力によって、レンズ保持部290は支持軸300を基点にして矢印Aの方向に並進するとともに矢印Bの方向に回動する。
例えば、レンズ鏡筒100の光軸方向を重力(Z方向)と直交するY方向にしたとき、被写体の光学像の像ブレがX方向のみに発生すると、一方のアクチュエータ310aによって推力を発生させ、支持軸300を基点にしてレンズ保持部290を矢印Aの(+)方向に並進させる。このとき、レンズ保持部290の重心と、一方のアクチュエータ310aの推力発生点(O)と、支持軸300とが水平方向(X方向)に同一直線上に配置されていないので、支持軸300を基点としてレンズ保持部290は矢印Bの(−)方向に回動する。そのために、他方のアクチュエータ310bによって推力を発生させ、支持軸300を基点にしてレンズ保持部290を矢印Bの(+)方向に回動させる。このレンズ保持部290の並進と回動によって、X方向への光学像の像ブレを補正する。
<レンズ鏡筒を用いた撮像装置について>
次に、撮像装置について説明する。撮像装置としては、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやビデオムービー等が挙げられる。これらのデジタルスチルカメラやビデオムービーには、被写体の光学像を撮像装置に結像させるために、上述したレンズ鏡筒100を取り付ければよい。
上記構成のレンズ鏡筒100およびそれを用いた撮像装置によれば、支持軸300を基点にしてレンズ保持部290を回動または並進させる2つのアクチュエータ310a、310bの内、一方のアクチュエータ310aをレンズ保持部290の重心と支持軸300との間に配置しているので、アクチュエータ310a、310bが水平方向に推力を発生しても、支持軸300には回転方向への力よりも引っ張り力が作用するので、支持軸300を中心にしてレンズ保持部290が回動するのを抑制できる。すなわち、水平方向のみの像ブレを補正する際、一方のアクチュエータ310aによって水平方向に推力を発生させても、レンズ保持部290が回動しにくく、他方のアクチュエータ310bによって重力方向に推力を発生させて補正することも抑制できる。したがって、被写体の光学像の像ブレを高精度に補正することができる。
なお、一方のアクチュエータ310aをレンズ保持部290の重心から水平方向に向かって配置すれば、水平方向のみの像ブレを補正する際、一方のアクチュエータ310aの水平方向の推力はレンズ保持部290の重心に向かって働くので、レンズ保持部290の周方向への回動に作用する影響がほとんどなくなる。よって、像ブレをより高精度に補正することができる。他方のアクチュエータ310bをレンズ保持部290の重心から重力方向に向かって配置すれば、重力方向への推力が重心に向かって働くので、レンズ保持部290の周方向への回動に作用する影響を制御し易い。
また、2つのアクチュエータ310a、310bは、互いに対向させた2つの磁力発生部を有し、一方の磁力発生部をレンズ保持部290に配置し、他方の磁力発生部をレンズ枠に配置しているので、簡単で確実に駆動させることができる。
また、一方のアクチュエータ310aと他方のアクチュエータ310bを第2のレンズ群140bの周囲に同一面上に直交配置しているので、回動側と並進側のアクチュエータ(一方のアクチュエータ310aと他方のアクチュエータ310b)を共通化できるとともに、回動側と並進側の位置検出ゲインがほぼ等しくなり、位置制御がし易くなる。
さらに、第2のレンズ群140bの中心から径方向に対して、配置に必要な面積を低減できる。すなわち、所定の配置面積に対して、一方のアクチュエータ310aも他方のアクチュエータ310bも大きくできるので、消費電力を減少できる。特に、一方のアクチュエータ310aと他方のアクチュエータ310bの形状が短手方向と長手方向を有する形状の場合、図6に示すように、径方向と短手方向を同方向にして径方向の寸法が小さくなるように配置すればよい。
以上のように本発明によれば、水平方向のみの像ブレを補正する際、一方のアクチュエータ310aによって水平方向に推力を発生させても、レンズ保持部290が回動しにくく、他方のアクチュエータ310bによって重力方向に推力を発生させて補正することも抑制できる。したがって、被写体の光学像の像ブレを高精度に補正することができる。
本発明は、デジタルスチルカメラやビデオムービー等のレンズ鏡筒を用いた撮像装置等に適用可能である。
100 レンズ鏡筒
110 固定鏡筒
120 移動鏡筒
120a 第1の移動鏡筒
120b 第2の移動鏡筒
120c 第3の移動鏡筒
130a 第1のレンズ枠
130b 第2のレンズ枠
130c 第3のレンズ枠
140a 第1のレンズ群
140b 第2のレンズ群
140c 第3のレンズ群
150 バリアユニット
150a 開閉羽
160 カメラカム枠
170 直進枠
180 シャッターユニット
185 手ブレ補正機構
180a シャッター
190 フレキシブル配線
190a 一端
190b 他端
190c 一部
210 駆動枠
220 貫通カム枠
230 固定枠
240 マスターフランジ
250 IRカットガラス
260 CCDユニット
270 折り返し部
290 レンズ保持部
300 支持軸
310a 一方のアクチュエータ
310b 他方のアクチュエータ
320a 永久磁石
320b ソレノイドコイル

Claims (4)

  1. レンズを保持するレンズ保持部と、
    持軸が設けられたレンズ枠と、
    前記レンズ保持部を移動させる2つのアクチュエータと、を備え、
    前記レンズ保持部は、光軸と垂直な面内で、前記支持軸を基点にして、回動自在、かつ、並進自在に保持され、
    一方の前記アクチュエータは、前記レンズ保持部の重心と前記支持軸の間に配置され、かつ、前記レンズ保持部に対し並進する方向に推力を発生し、
    他方の前記アクチュエータは、前記レンズに対して一方の前記アクチュエータと略直交方向に配置され、かつ、前記レンズ保持部に対して回動する方向に推力を発生する、
    レンズ鏡筒。
  2. 一方の前記アクチュエータは、前記レンズ保持部の重心から見て前記レンズ保持部が並進する方向の直線上に配置される、
    請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  3. 他方の前記アクチュエータは、重力方向に推力が発生するよう配置された、
    請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  4. 請求項1〜請求項3に記載のレンズ鏡筒を用いた撮像装置。
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