JPWO2019240076A1 - レンズ鏡筒およびこれを備えた撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、レンズ鏡筒において、可動枠を軸方向に相対移動させるアクチュエータとして、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転軸に一体的に設けられたリードスクリュー部とを備え、リードスクリュー部に、ズームレンズ移動枠(可動枠の一例)に係合されたネジ部材が螺号される構成(ラック機構)により、ズームレンズ移動枠(可動枠の一例)をガイドポール(シャフトの一例)に沿って光軸方向に駆動するアクチュエータが知られている(例えば、特許文献2)。
撮像素子の高画素化、あるいは画像を視聴するモニタの高精細化が進むと、従来は確認することができなかったレベルのピントずれが目視できる様になるため、ピント合わせを行うレンズの位置決めは、従来よりも微細なピッチで、かつ高精度に行われる必要がある。
本開示は、レンズ枠とガイドポールの間の摩擦の影響を軽減し、レンズ枠を従来よりも微細なピッチで、かつ高精度に位置決めすることが可能なレンズ鏡筒およびこれを備えた撮像装置を提供する。
(発明の効果)
本開示に係るレンズ鏡筒によれば、微細ピッチでの高精度な位置決めを実施することができる。
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
なお、各図は、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
次に、実施の形態1に係るレンズ鏡筒10およびこれを備えた撮像装置1の構成について、図1〜図9を用いて説明する。
図1は、実施の形態1に係る撮像装置1を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る撮像装置1におけるレンズ鏡筒10の分解斜視図である。図3は、図1のA−A線における実施の形態に係るレンズ鏡筒10の断面図である。図4は、実施の形態に係るレンズ鏡筒10のフォーカスユニット50を示す斜視図である。図5は、フォーカスユニット50の分解斜視図である。図6は、フォーカスレンズユニット(可動枠)52とガイドポール(シャフト)53の構成を示す説明図である。図7A〜図7Cは、各種板ばねの形状を示す斜視図である。図8は、本実施の形態1に係る対策例のフォーカスレンズユニット52とガイドポール53の構成を示す断面図である。図9は、本実施の形態1に係る別の対策案のフォーカスレンズユニット52とガイドポール53の構成を示す断面図である。
撮像装置本体2は、画像処理部、システム制御部、メモリ部、カメラ表示部、カメラ操作部等を有する。
図1および図3に示すように、画像処理部は、後述する撮像素子14からの信号を画像信号に変換する。システム制御部は、撮像装置1全体の撮影動作や記録等の制御を行う。メモリ部には、撮像装置本体2のメインメモリと外部から装着される記憶媒体を含む。カメラ表示部は、撮影時における被写体のエイミングや、設定変更の確認、撮影画像のプレビュー確認を行う。カメラ操作部は、撮影動作や設定変更を行う。
図1および図3に示すように、固定部11は、一端側(X軸マイナス方向側)が撮像装置本体2に固定される。固定部11には、外装枠20内に、カム筒30と、直進枠40と、フォーカスユニット50とが収容されている。外装枠20では、その底部に形成された保持ベース13が、撮像素子14を保持する。撮像素子14は、第1〜第5のレンズ群L1〜L5を介して撮像する素子であり、例えば、CMOSイメージセンサ等である。撮像素子14は、被写体からの光を光電変換して画像処理部に信号を出力する。撮像装置本体2の保持ベース13は、撮像素子14を保持する。保持ベース13は、略円板状に形成され、光軸Jに対して撮像素子14の撮像面14aが直交する状態で撮像素子14を保持する。
カム筒30の内面側および外周側には、複数のカム溝が形成されている。また、カム枠、外周面のX軸マイナス方向側の端部には、前記アクチュエータのギア部と噛み合う被駆動ギア部が周方向に沿って設けられている。
1群ユニット17、2群ユニット80、シャッタユニット70、3群ユニット60には、前記カム筒に設けられた前記複数のカム溝と係合するカムピンがそれぞれ設けられている。カム筒30のカム溝は、回転に応じて直進枠40を直進させるためのカム機構が構成されている。
図4および図5に示すように、フォーカスユニット50は、保持枠(支持枠)51と、レンズ群L5と、フォーカスレンズユニット52と、ガイドポール53と、副ガイドポール54と、ガイドカバー150とを有する。
すなわち、本実施形態のレンズ鏡筒10では、ヨーク21と、コイル22と、駆動用マグネット23とを有する磁気回路から構成された駆動機構によって、フォーカスレンズユニット52をガイドポール53に沿って前後に移動させるアクチュエータを構成する。
コイル22は、フォーカスレンズ枠52aに設けられ、ヨーク21の収容空間21a内に配置されている。コイル22には電源部からの電力が供給される。電力の供給は、フレキシブル配線を介して伝達してもよい。
図4および図5に示すように、フォーカスレンズユニット52は、X軸方向に沿って移動可能である。フォーカスレンズユニット52は、フォーカスレンズ枠52aと、レンズ群L2と、マグネット58(位置検出部材の一例)とを有する。また、保持枠51は、MR(Magneto Resistive)素子59(位置検出センサの一例)を有する。フォーカスレンズ枠52aは、略円筒状に形成され、保持枠51よりもX軸プラス方向側でフォーカスレンズ群L4を内部に保持する。フォーカスレンズ群L4は、フォーカスレンズ群L4の光軸が撮像素子の光軸Jと略一致するように、第5のレンズ群L5よりもX軸プラス方向側で、第5のレンズ群L5と対面するように設けられる。フォーカスレンズ枠52aには、ガイドポール53を挿通するポール挿通孔52cが形成されている。また、保持枠51には、フォーカスレンズユニット52がX軸方向に直動するように、副ガイドポール54が固定されている。なお、本実施の形態では、位置検出センサの一例としてMR素子59を用いているが、MR素子59の代わりに位置検出センサの一例としてホール素子を用いてもよい。
MR素子59は、フォーカスレンズユニット52の位置を検出するためのセンサであって、保持枠51に設けられている。MR素子59は、例えば、撮影時に、フォーカスレンズユニット52を移動させると、MR素子59に対するMRマグネット58の位置が変化する。このとき、MR素子59の位置における磁束が変化し、MR素子59の出力が変化する。こうして、MR素子59の出力を検出すれば、フォーカスレンズユニット52のシフト位置を検出することができる。なお、位置検出センサの一例として、磁気式であるMR素子59またはホール素子を用いてもよく、反射式のフォトインタラプタを用いてもよい。電力の供給は、フレキシブル配線を介して伝達してもよい。
図6は、図4のうち本実施形態の主要な特徴部分に関わる部分を取り出した説明図である。
板ばね55は、図7Aに示すとおり、ステンレス製の板材で形成されている。2つの板ばね55,55は、同一の板ばねであって、ガイドポール53の両端に互いに略平行に固定される。
ここで、小振幅とは、フォーカスレンズユニット(可動枠)52が可動される際のストロークよりも小さい振幅(具体的には、1mm以下程度の振幅(つまり、2mm以下程度の可動範囲))を意味している。
上記構成で、フォーカスレンズユニット52を駆動した場合、小振幅の応答に対しては、ガイドポール53とフォーカスレンズユニット52が一体となって移動して応答し、大振幅の応答に関しては、ガイドポール53とフォーカスレンズユニット52のポール挿通孔52cがすべり応答する。
下記は、上記構成をベースとして、更に改善する条件を示す。
まず、第1点は、板ばねの形状について説明する。
図7Aに示した平行板ばね機構(板ばね55a,55a)は、小振幅においては極めて優れた応答特性を持っているが、移動量が大きい場合は、ガイドポール53の軌道のX方向とのずれが無視できなくなり、Y方向およびZ方向にずれると言う課題がある。
図7Bにおいて、板ばね55b,55bは、ガイドポール53が固定された接続部分を中心として点対称な形状をしている。そして、板ばね55b,55bは、ガイドポール53が固定された部分から円弧状の屈曲部を介し屈曲部の先端が固定される。
図7Cにおいて、板ばね55c,55cは、ガイドポール固定部を中心とした円形の外形を有している。そして、板ばね55c,55cは、同心円弧状のスリットが複数設けられ、外周側が固定される。
第2点は、ばね質量系の共振について説明する。
このため、共振周波数付近の周波数でフォーカスレンズユニット52を駆動すると、振動的になり、最悪の場合、発振して制御不能に陥る場合がある。
図8の構成は、図6とほぼ同一であるが、板ばね55に制振部材56が貼り付けられている点だけが図6の構成とは異なっている。制振部材56は、ゴム、エラストマ等の材質で作成されている、制振部材56は、板ばね55の振動を吸収し熱エネルギーに変換する。このため、制振部材56には、板ばね55の振動を減衰する作用があり、発振を抑制する効果がある。
図9の構成も、図6とほぼ同一であるが、図9の構成においてはガイドポール53とクリアランスを空けてガイド部57が設けられている点において、図6の構成とは異なっている。
ガイドポール53とガイド部57との間に形成されるクリアランスには、グリス(流体)64が注入されている。
ガイドポール53が動くとグリス64の粘性による摩擦が加わるため、振動が熱エネルギーに変換される。このため、図9に示す構成は、ガイドポール53のX軸方向における振動を減衰する振動減衰部としての作用があり、発振を抑制する効果がある。
なお、ここでは、クリアランスの部分にグリス64が注入された構成について説明したが、オイル、磁性流体等、他の流体を注入しても同様の作用がある。
(実施の形態2)
なお、上記実施の形態1では板ばねを用いて、ガイドポールを小振幅で移動可能に支持したが、他の方法で支持することも可能である。
図10において、ガイドポール53は、4個のセラミックボール(支持部、球体)61によって転がり支持されている。
セラミックボール61は、保持枠51に固定されたガイドプレート62上で転がり、ガイドプレート62とは反対側においてガイドポール53と接触した状態で支持している。
この様に構成すると、転がり摩擦はすべり摩擦等と比較して非常に小さくなるため、上記実施の形態1で説明した板ばねによる支持と同様の効果が得られる。
なお、上記実施の形態1および本実施の形態2では、ガイドポール53を軸方向に小振幅で移動可能に支持する機構を設けた例を挙げて説明した。
図示しないが、ガイドポール53は固定として、フォーカスレンズ枠52aをレンズ固定部と、ポール挿通孔52c部に分けて構成し、レンズ固定部と、ポール挿通孔52c部との間に、軸方向に小振幅で移動可能に支持する機構を設けた場合も同様の効果が得られる。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
(他の実施の形態)
上記実施形態1および2では、アクチュエータの一例として、駆動用マグネット23とコイル22を用いて、コイル22に発生するローレンツ力によって可動枠(フォーカスレンズユニット52)を駆動するアクチュエータを説明した。アクチュエータは、可動枠を軸方向に相対移動させるものであればどのように構成されていてもよい。また、リードスクリュー付ステッピングモータとラック機構とを用いて、可動枠を軸方向に駆動するアクチュエータであってもよい。
2 撮像装置本体(本体部)
10 レンズ鏡筒
11 固定部
12 移動部
13 保持ベース
14 撮像素子
14a 撮像面
15 アクチュエータ
17 1群ユニット
20 外装枠
21 ヨーク
21a 収容空間
22 コイル
23 駆動用マグネット
30 カム筒
40 直進枠
50 フォーカスユニット
51 保持枠(支持枠)
51b 収容空間
52 フォーカスレンズユニット(可動枠)
52a フォーカスレンズ枠
52c ポール挿通孔
53 ガイドポール(シャフト)
53a 溝
54 副ガイドポール
55 板ばね(支持部)
56 制振部材(振動減衰部)
57 ガイド部
58 MRマグネット(位置検出部材)
59 MR素子(位置検出センサ)
60 3群ユニット
61 セラミックボール(支持部、球体)
62 ガイドプレート
63 引っ張りばね
64 グリス(流体、振動減衰部)
70 シャッタユユニット
80 2群ユニット
150 ガイドカバー
L1〜L3,L5 レンズ群
L4 フォーカスレンズ群
Claims (9)
- 支持枠と、
シャフトと、
前記シャフトに摺動案内され、軸方向に移動する可動枠と、
前記支持枠に対して、前記可動枠を軸方向に相対移動させるアクチュエータと、
前記支持枠に対して、前記シャフトを軸方向に、前記可動枠が軸方向に相対移動される最大の振幅よりも小さい振幅で移動可能に支持する支持部と、
を備えているレンズ鏡筒。 - 前記支持部は、板ばねである、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 - 前記板ばねは、前記シャフトの両端に、互いに平行になるように固定されている、
請求項2に記載のレンズ鏡筒。 - 前記板ばねは、前記シャフトとの接続部分を中心として点対称な形状を有している、
請求項3に記載のレンズ鏡筒。 - 前記板ばねに固定された制振部材を、さらに備えている、
請求項2から4のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。 - 前記支持部は、前記シャフトを転がり支持する球体を含む、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 - 前記シャフトの軸方向における振動を減衰させる振動減衰部を、さらに備えている、
請求項1から6のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。 - 前記シャフトは、前記支持枠に対しクリアランスを持って貫通された部分を有し、前記クリアランスに流体が注入されている、
請求項1から7のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒が装着される本体部と、
を備えた撮像装置。
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