JP6949574B2 - レンズ装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ティルト機能を有するレンズ装置および撮像装置に関する。

従来から、撮像面に対して直交するレンズ群の光軸を傾斜させることが可能なレンズ装置が知られている。特許文献１には、第一の部材と第二の部材がそれぞれに設けられた円筒形状の摺動面に沿って相対移動することにより、レンズ群の光軸を傾斜させることが可能な交換レンズが開示されている。特許文献１に開示された交換レンズでは、フォーカス位置を判別するための検知手段や絞り装置を駆動させるための駆動電源等を、フレキシブルプリント板を介してカメラと接続している。このため、ティルト動作によりフレキシブルプリント板が断線しないように、フレキシブルプリント板に弛みを作っている。

特許文献２には、フレキシブルプリント板がＵターンしている屈曲部を形成し、光軸方向の鏡筒の移動によるフレキシブルプリント板の弛みを吸収することが可能なレンズ鏡筒が開示されている。

特許第５３３５４６８号 特許第３３２８００８号

しかしながら、特許文献２の構成では、撮像面に対して光軸を傾斜させる場合に、フレキシブルプリント板の弛みを吸収することができない。また、レンズ鏡筒の内部に配置されている部品との干渉を回避しながらフレキシブルプリント板を設けようとすると、レンズ鏡筒が大型化してしまう。

そこで本発明は、ティルト動作によるフレキシブルプリント板の弛みを吸収することが可能な小型のレンズ装置および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ装置は、撮像光学系と、前記撮像光学系を保持する第一部材と、第二部材とを含み、前記第一部材と前記第二部材とを相対的に傾斜させるティルト部と、前記第一部材と前記第二部材との間に設けられたフレキシブルプリント基板とを有し、前記フレキシブルプリント基板は、前記第一部材の第一ガイド面に接触して保持される第一接触部と、前記第二部材の第二ガイド面に接触して保持される第二接触部と、屈曲部とを有し、前記屈曲部の曲率半径は、前記ティルト部の傾斜に応じて変化し、前記撮像光学系を構成するレンズが光軸方向に移動する際には変化しない。

本発明の他の側面としての撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子を保持するカメラ本体とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、ティルト動作によるフレキシブルプリント板の弛みを吸収することが可能な小型のレンズ装置および撮像装置を提供することができる。

本実施形態におけるティルト部を撮像素子側から見た投影図である。 図１の要部拡大図である。 本実施形態におけるティルト部の要部断面図である。 本実施形態におけるレンズ装置の側面図である。 本実施形態におけるレンズ装置の断面図である。 本実施形態におけるシフト部の斜視図である。 本実施形態における撮像装置の模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図７を参照して、本発明の実施形態における撮像装置について説明する。図７は、撮像装置１０の模式図である。図７において、１００は、カメラ本体（撮像装置本体）であり、例えば一眼レフ型デジタルカメラである。２００は、カメラ本体１００に着脱可能な交換レンズ（レンズ装置）である。本実施形態において、撮像装置（カメラシステム）１０は、カメラ本体１００と交換レンズ２００とにより構成される。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、レンズ装置（撮像光学系）と撮像装置本体とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。

２０１は第１レンズ群、２０２はフォーカスレンズ群、２０３は絞りであり、これらにより撮像光学系が構成される。２０４は、フォーカスレンズ群２０２の位置を検出するフォーカス位置検出手段である。２０５は絞り駆動手段であり、レンズＣＰＵ２０６からの信号に基づいて絞り２０３の開口径を制御する。

２０７は、全体回転部である。２０８は、カメラ本体１００と接続するためのマウントである。２０９は、マウント２０８に固定される固定部である。２１１はシフト部である。２１５はＴＳ回転部である。２２１はティルト部である。ティルト部２２１は、撮像光学系を保持するティルト部材２２１ａ（第一部材）、および、Ｒ部材２２１ｂ（第二部材）を有し、ティルト部材２２１ａとＲ部材２２１ｂとを相対的に（かつ連続的に）傾斜させる。これによりティルト部２２１は、撮像光学系の光軸ＯＡを傾斜させることができる。２１０は、全体回転部２０７の回転角度を検出する全体回転角度検出手段である。２１４は、シフト部２１１のシフト量を検出するシフト量検出手段である。２１９は、ＴＳ回転部２１５の回転角度を検出するＴＳ回転角度検出手段である。２２２は、ティルト部２２１のティルト量を検出するティルト量検出手段である。なお、全体回転部２０７〜ティルト量検出手段２２２は、ティルト方向およびシフト方向の移動、相対回転、レンズ全体の全体回転などの機構であり、これらの詳細については後述する。

２０６は、レンズＣＰＵ（制御手段）である。レンズＣＰＵ２０６は、レンズ通信手段２２３およびカメラ通信手段１０３を介して、カメラＣＰＵ（カメラ制御手段）１１１と情報の送信および受信を行うとともに、交換レンズ２００内の全般の制御を司る。フォーカス位置検出手段２０４は、主に外付けストロボ（カメラに最初から備え付けられていてもよい）の光量の制御に用いられる。２２４は、ＲＯＭなどを備えて構成される記憶手段である。記憶手段２２４は、交換レンズ２００の固有の識別番号（ＩＤ）、焦点距離情報、ティルト移動またはシフト移動の際の瞳位置移動量をマトリックスとして格納している。記憶手段２２４に格納された情報は、レンズＣＰＵ２０６により随時読み出される。

被写体３００からの入射光は、交換レンズ２００内のレンズ群２０１、フォーカスレンズ群２０２、および、絞り２０３を通過して、カメラ本体１００に入射する。カメラ本体１００は、クイックリターンミラー１０１が退避した状態において、撮像素子１０２に入射光を取り込み、撮影を行う。クイックリターンミラー１０１が通常位置にある場合、入射光は９０°だけその方向が曲げられ、ペンタプリズム１０８に入射する。ペンタプリズム１０８を通過した光束は、ファインダ光学系１１４を通過し、光学ファインダ像として撮影者に視認される。１０９はクイックリターンミラー制御手段である。クリックリターンミラー制御手段１０９は、カメラＣＰＵ１１１からの信号に応じて、クイックリターンミラー１０１のミラーアップおよびミラーダウンの各動作を制御する。１１０は測光手段である。測光手段１１０は、カメラ本体１００に装着された交換レンズ２００を通過した光量に基づいて測光処理を行い、測光情報をカメラＣＰＵ１１１へ伝達する。１１３は２段スイッチで構成されたレリーズスイッチ手段である。レリーズスイッチ１１３は、１段目のオンにより、測光、焦点検出を開始させる撮影準備命令（ＳＷ１）信号を出力する。またレリーズスイッチ１１３は、２段目のオンにより、撮像素子１０２による露光記録を開始させる露光開始命令（ＳＷ２）信号を出力する。ＳＷ１信号およびＳＷ２信号は、カメラＣＰＵ１１１に入力される。

撮像素子１０２は、交換レンズ２００を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換して画像信号を出力する。また撮像素子１０２は、光電変換により得られた画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換し、デジタル信号をカメラＣＰＵ１１１に出力する。本実施形態の撮像装置１０は、このデジタル信号を用いて、動画像または静止画像を形成する。１０４は焦点検出手段（ＡＦセンサ）である。焦点検出手段１０４は、クイックリターンミラー１０１のハーフミラー部を通過して折り曲げられた光束を利用して、位相差検出方式により焦点状態（合焦状態）を検出する。１０６は電源であり、カメラＣＰＵ１１１などのカメラ本体１００および交換レンズ２００の各部に電源を供給する。１０７は、撮影者の操作によりカメラ本体１００に関する各設定を行う設定手段である。

次に、図１乃至図６を参照して、本実施形態における交換レンズ２００の要部の構成および動作について説明する。図１は、本実施形態におけるティルト部２２１を撮像素子側から見た投影図である。図２は、図１のティルト部２２１の要部拡大図（図１の円ＩＩの拡大図）である。図３は、ティルト部２２１の要部断面図（図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図）であり、ティルトのアオリ量によるフレキシブルプリント板の弛み構造の違いを示している。図４は、交換レンズ２００の側面図である。図５は、交換レンズ２００の断面図である。図６は、シフト部２１１の斜視図である。

まず、主に図２および図４を参照して、ティルトおよびシフト可能なあおりレンズ鏡筒（交換レンズ２００）の機構について説明する。全体回転部２０７は、全体回転部２０７よりも被写体側にあるレンズ全体をレンズの光軸ＯＡを中心して回転させる機能を有し、カメラ本体１００との接続部であるマウント２０８に固定される固定部２０９に対して±９０°回転可能に連結されている。本実施形態において、全体回転部２０７は、３０°ごとの計７個のクリック機構と、０°、＋９０°、−９０°の位置で回転をロックすることが可能なロック機構を有する。全体回転角度検出手段２１０は、光軸ＯＡを中心した回転量（角度）が±９０°の範囲で検出する。

シフト部２１１は、シフト部２１１よりも被写体側にあるレンズ全体を光軸ＯＡに対して垂直な方向に平行移動させる機能を有し、全体回転部２０７にシフト可能に連結されている。また、シフト部２１１と全体回転部２０７とがアリ溝を用いてシフト可能に連結されており、シフト操作ノブと同軸に直結されたシフト駆動ギア２１２およびラック２１３は、ノブによる回転運動を直進運動に変換してシフト操作が可能である。またシフト部２１１は、シフト量±０の位置でのクリック機構と、任意の位置でシフト移動を止められるシフトロック機構を有する。シフト量検出手段２１４は、実際のシフト移動量を、移動方向である正負の判定を含めて検出する。

ＴＳ回転部２１５は、ティルト部２２１とシフト部２１１とを相対的に回転させ（ＴＳ回転を行い）、シフト部２１１に対して０°〜９０°の範囲でＴＳ回転可能に連結されている。本実施形態において、ＴＳ回転部２１５は、４５°ごとの計３個のクリック機構を有し、０°、９０°の位置で回転をロックすることが可能なロック機構を有する。ＴＳ回転部２１５は、シフト部２１１に対する径嵌合部を有する。また、押さえ板（付勢部材）２１６がシフト部２１１に対してＴＳ回転部２１５を、４本の軸ネジ２１７と弾性部材２１８とを介して付勢しており、倒れや光軸方向のガタ無しに光軸ＯＡを中心として回転摺動可能である。軸ネジ２１７は、円柱部と突き当て部にてシフト部２１１に位置決めされている。また、円柱部にて押さえ板２１６の光軸ＯＡを中心した回転方向の移動を規制しており、光軸方向に移動可能としている。

Ｒ部材２２１ｂは、ＴＳ回転部２１５と共にＴＳ回転を担っている。Ｒ部材２２１ｂは、ティルト部材２２１ａとの摺動面として凸面の円の一部を有する。本実施形態において、押さえ板２１６はシフト部２１１に固定され、ＴＳ回転部２１５はＲ部材２２１ｂと一体的にシフト部２１１に対して回転移動することによりＴＳ回転が可能である。なお、Ｒ部材２２１ｂとシフト部２１１との関係が逆であってもよい。

ＴＳ回転角度検出部（相対角度検出手段）２１９は、０°〜９０°の範囲で光軸ＯＡを中心したＴＳ回転量を検出する。本実施形態において、ＴＳ回転部２１５とシフト部２１１とが互いに引き合う方向に付勢する構造を有する。このため、倒れやガタの発生を防ぎ、光学性能の劣化を抑制しながらＴＳ回転を可能としている。

ティルト部２２１は、ティルト部２２１よりも被写体側にある構成全体を、レンズの光軸ＯＡに対して垂直な回転中心Ａを軸として、カメラ本体１００に対して傾斜させる機能を有する。ティルト部２２１の回転中心Ａは主点位置にあり、ティルト部２２１より像面側の部位を固定しながらティルト動作を行った場合、像移動を抑制することができる。

図１に示されるように、ティルト部２２１は、Ｒ部材２２１ｂとティルト部材２２１ａとを相対的に傾斜させることによりアオリ駆動を行う。軸ビス２２９と抑え部品２２８とを用いて、Ｒ部材２２１ｂとティルト部材２２１ａを互いに抑えることにより、二つの部品をティルト動作しつつ抑えることが可能である。また、ティルト部２２１を操作するためのティルト操作部２３０が設けられており、撮影の際にティルト操作部２３０を操作することで、アオリ撮影を行うことができる。ティルト操作部２３０は、ティルトギヤ２３２と一体化しており、Ｒ部材２２１ｂに取り付けられている。内歯車２３１は、ティルト部材２２１ａに固定されており、前述のティルトギヤ２３２と噛み合い、ティルト操作部２３０の操作によりティルトギヤ２３２が駆動しアオリ撮影をすることが可能である。また交換レンズ２００には、アオリの量を所定の位置にて固定することができるクランプ機構が設けられている。クランプ操作部２３３を操作すると、クランプ操作部２３３と連結したクランプ部材２３４と挟み部材２３５とにより抑え部品２２８を挟み込み、摩擦にてアオリ位置を固定する。このような構成により、撮影の際に所定のアオリ量を保持した状態で撮影を行うことができる。

図２は、図１の円ＩＩで示されるフレキシブルプリント基板２２７の屈曲部２２７ａの拡大図である。フレキシブルプリント基板２２７は、フォーカス位置検出手段２０４や絞り２０３などとカメラ本体１００とを電気的に接続するためにティルト部材２２１ａとＲ部材２２１ｂとの間に設けられている。図３に示されるように、フレキシブルプリント基板２２７の一端は第一保持板金（板金部品）２２５に固定され、他端は第二保持板金（板金部品）２２６に固定されている。第一保持板金２２５および第二保持板金２２６のそれぞれの先端はクリップ形状を有し、このクリップ形状部でフレキシブルプリント基板２２７の各端を挟むことで、フレキシブルプリント基板２２７を固定している。これに加えて、フレキシブルプリント基板２２７の各端と第一保持板金２２５および第二保持板金２２６とを両面テープを用いてもよい。またフレキシブルプリント基板２２７は、第一保持板金２２５に設けられた平面部（第一ガイド面２２５ａ）、および、第二保持板金２２６に設けられた平面部（第二ガイド面２２６ａ）のそれぞれに沿うように固定されている。このように、第一ガイド面２２５ａおよび第二ガイド面２２６ａはそれぞれ、板金部品の面である。

次に、図３を参照して、フレキシブルプリント基板２２７の屈曲部２２７ａの動きについて説明する。図３（ａ）は、ティルト部材２２１ａを一方へ傾斜させた状態を示す。図３（ｂ）は、ティルト部材２２１ａが傾斜していない状態を示す。図３（ｃ）は、ティルト部材２２１ａを他方へ傾斜させた状態を示す。第一保持板金２２５はティルト部材２２１ａに固定され、第二保持板金２２６はＲ部材２２１ｂに固定されている。フレキシブルプリント基板２２７は、ティルト部材２２１ａの位置に応じて、フレキシブルプリント基板２２７の屈曲部２２７ａの大きさが変化する。すなわち、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に移動するにつれて、屈曲部２２７ａのサイズ（曲率半径）は小さくなる。すなわち本実施形態において、フレキシブルプリント基板２２７は、屈曲部２２７ａ、第一ガイド面２２５ａに接触して保持される第一接触部２２７ｂ、および、第二ガイド面２２６ａに接触して保持される第二接触部２２７ｃを有する。フレキシブルプリント基板２２７の第一接触部２２７ｂおよび第二接触部２２７ｃのそれぞれの面積は、ティルト部２２１の傾斜に応じて変化する。すなわち、屈曲部２２７ａの曲率半径が大きくなると、第一接触部２２７ｂおよび第二接触部２２７ｃのそれぞれの接触面積は小さくなる。一方、屈曲部２２７ａの曲率半径が小さくなると、第一接触部２２７ｂおよび第二接触部２２７ｃのそれぞれの接触面積は大きくなる。

このように本実施形態において、第一ガイド面２２５ａの法線Ｎ１（第一法線）と第二ガイド面２２６ａの法線（第二法線）とがなす角度は、ティルト部２２１の傾斜に応じて変化する。また本実施形態において、第一ガイド面２２５ａの法線Ｎ１および第二ガイド面２２６ａの法線Ｎ２（第二法線）はそれぞれ、傾斜方向ＴＤを含む面（図３に示される断面）と略平行である。ここで、略平行とは、厳密に平行である場合に限定されるものではなく、法線Ｎ１、Ｎ２との間に３°程度のずれが含まれていてもよい。

このような構成により、光軸ＯＡに対して傾斜させるティルト動作の際にフレキシブルプリント基板２２７の断線を防ぐことができる。また屈曲部２２７ａは、フォーカス駆動による光軸方向の移動を伴う際に、第一保持板金２２５および第二保持板金２２６のそれぞれの延在方向にフレキシブルプリント基板２２７が移動することにより、光軸方向への駆動の動きも吸収することが可能である。その際には、屈曲部２２７ａのサイズ（曲率半径）は実質的に変化しない。すなわち、フレキシブルプリント基板２２７の屈曲部２２７ａのサイズは、撮像光学系を構成するレンズが光軸方向に移動する際には変化しない。

図１に示されるように、ティルト操作部２３０およびクランプ操作部２３３は、操作を容易にするため、ティルト部材２２１ａやＲ部材２２１ｂよりも外側へ突出しており、ティルト部２２１の最外形部位となっている。本実施形態において、製品の大きさにティルト操作部２３０とクランプ操作部２３３とを結ぶ線Ｌの上にフレキシブルプリント基板２２７の屈曲部２２７ａが存在しない。すなわち、フレキシブルプリント基板２２７の屈曲部２２７ａは、ティルト操作部２３０とクランプ操作部２３３とを結ぶ線Ｌの上とは異なる位置に配置されている。このため、交換レンズ２００を小型化することができる。本実施形態では、ティルト位置がいずれの位置にあっても、屈曲部２２７ａがティルト操作部２３０とクランプ操作部２３３とを結ぶ線Ｌの上に存在しないことが好ましい。

本実施形態によれば、ティルト動作によるフレキシブルプリント板の弛みを吸収することが可能な小型のレンズ装置および撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、本実施形態のレンズ装置は、撮像光学系を保持する第一部材（ティルト部材２２１ａ）が第二部材（Ｒ部材２２１ｂ）に対して傾斜する（第二部材を固定した状態で第一部材を傾斜させる）ように構成されているが、これに限定されるものではない。本実施形態は、撮像光学系を保持するＲ部材（第一部材）と、ティルト部材（第二部材）とを備え、第二部材が第一部材に対して傾斜する（第一部材を固定した状態で第二部材を傾斜させる）ように構成されたレンズ装置にも適用可能である。

２００ 交換レンズ（レンズ装置）
２２１ ティルト部
２２１ａ ティルト部材（第一部材）
２２１ｂ Ｒ部材（第二部材）
２２７ フレキシブルプリント基板
２２７ａ 屈曲部
２２７ｂ 第一接触部
２２７ｃ 第二接触部

Claims (11)

1. 撮像光学系と、
   前記撮像光学系を保持する第一部材と、第二部材とを含み、前記第一部材と前記第二部材とを相対的に傾斜させるティルト部と、
   前記第一部材と前記第二部材との間に設けられたフレキシブルプリント基板と、を有し、
   前記フレキシブルプリント基板は、前記第一部材の第一ガイド面に接触して保持される第一接触部と、前記第二部材の第二ガイド面に接触して保持される第二接触部と、屈曲部と、を有し、
   前記屈曲部の曲率半径は、前記ティルト部の傾斜に応じて変化し、前記撮像光学系を構成するレンズが光軸方向に移動する際には変化しない
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記第一接触部および前記第二接触部のそれぞれの面積は、前記ティルト部の傾斜に応じて変化する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記ティルト部は、前記撮像光学系の光軸を傾斜させることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
4. 前記ティルト部は、前記第二部材を固定した状態で前記第一部材を傾斜させる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記ティルト部は、前記第一部材を固定した状態で前記第二部材を傾斜させる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記第一ガイド面および前記第二ガイド面はそれぞれ、板金部品の面である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
7. 前記第一ガイド面の第一法線と前記第二ガイド面の第二法線とがなす角度は、前記ティルト部の傾斜に応じて変化する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
8. 前記第一ガイド面の前記第一法線および前記第二ガイド面の前記第二法線はそれぞれ、傾斜方向を含む面と平行である
   ことを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
9. 前記ティルト部を傾斜させるように操作するためのティルト操作部と、
   前記ティルト部を固定するクランプ操作部と、を更に有し、
   前記屈曲部は、前記ティルト操作部と前記クランプ操作部とを結ぶ線の上とは異なる位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレンズ装置と、
    前記レンズ装置を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子と、
    前記撮像素子を保持するカメラ本体と、を備える
    ことを特徴とする撮像装置。
11. 前記レンズ装置は、前記カメラ本体に対して着脱可能である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。

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