JP2010061014A - レンズ鏡筒、撮像装置及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体である回動部材を回動させる構成を簡単にすると共に回転体の回動時に発生する雑音を低減することができるようにする。
【解決手段】印加された電圧によって伸縮する圧電素子２８と、この圧電素子２８に連結されると共に圧電素子２８の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸２９とを有するアクチュエータ１８を備えた。この駆動軸２９と摩擦係合して圧電素子２８が伸縮することにより駆動軸２９上を摺動する係合部２１と、係合部２１に固定され、駆動軸２９の軸方向に回動する回動部材１７とを備えた。そして、回動部材１７の回動を直線運動に変換して、レンズ３を保持するレンズ保持枠をレンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と備えた。これにより、回動部材を回動させる駆動機構の構成を極めて簡単にすることができ、部品点数を削減することができる。更に、レンズ鏡筒の静音化を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズを光軸方向に移動させるカム溝やヘリコイドねじ等からなるレンズ移動機構を有するレンズ鏡筒、このレンズ鏡筒を有する撮像装置、及び偏光フィルタ等からなる光学部品を有する光学装置に関するものである。

従来の、この種のレンズ鏡筒としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。この特許文献１に記載されたレンズ鏡筒は、ズームレンズ等を有するレンズ鏡筒に関するものである。

この特許文献１に開示されている従来のレンズ鏡筒は、駆動源である回転するモータと、このモータの回転出力を鏡筒に伝達させる複数のギアを有している。更に、鏡筒には、レンズを保持する環体を光軸方向に移動させるレンズ移動機構が設けられている。これにより、特許文献１に開示されたレンズ鏡筒は、鏡筒が回動することで、鏡筒に設けられたレンズ移動機構がレンズを保持する環体を光軸方向に移動させている。

特開２００５−１０４３９号公報

しかしながら、従来のレンズ鏡筒では、回転するモータにより複数のギアを介して鏡筒等の回転体を回動させていた。そのため、モータ及び複数のギアを配置するスペースが必要となるだけでなく、回転体を回動させる構造が複雑になっていた。その結果、装置が大型化すると共に組み立て作業が大変煩雑なものになる、という問題があった。また、従来の複数のギアとモータを用いたレンズ鏡筒では、複数のギアの噛み合いにより雑音が生じてしまう。

本発明の目的は、上述の問題点を考慮し、回転体を回動させる構成を簡単にすると共に回転体の回動時に発生する雑音を低減することができるレンズ鏡筒、撮像装置及び光学装置を提供することにある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のレンズ鏡筒は、印加された電圧によって伸縮する圧電素子と、圧電素子に連結されると共に圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータを備えた。この駆動軸と摩擦係合して圧電素子が伸縮することにより駆動軸上を摺動する係合部と、係合部に固定され、駆動軸の軸方向に回動する回動部材とを備えた。そして、回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠をレンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と備えた。

本発明の撮像装置は、撮像素子を有する撮像装置本体と、この撮像装置本体に取り付けられると共に被写体からの像光を撮像素子に入射するレンズ鏡筒と、から構成されている。
レンズ鏡筒は、上述したとおりのものであり、印加された電圧によって伸縮する圧電素子と、圧電素子に連結されると共に圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータを備えた。この駆動軸と摩擦係合して圧電素子が伸縮することにより駆動軸上を摺動する係合部と、係合部に固定され、駆動軸の軸方向に回動する回動部材とを備えた。そして、回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠をレンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と備えた。

また、本発明の光学装置は、印加された電圧によって伸縮する圧電素子と、圧電素子に連結されると共に圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータを備えた。この駆動軸と摩擦係合して圧電素子が伸縮することにより駆動軸上を摺動する係合部とを備えた。そして、被写体からの像光が入射されると共に係合部に固定され、駆動軸の軸方向に回動する光学部品とを備えた。

本発明のレンズ鏡筒、撮像装置及び光学装置によれば、圧電素子の伸縮によって駆動軸が振動する。そして、駆動軸が振動することで係合部が駆動軸上を摺動し、回動部材及び光学部品等の回転体が回動する。その結果、部品点数を削減することができ、回転体を回動させるための構成を簡略化することができる。更に、ギア及びモータを用いることなく、係合部が駆動軸上を摺動することで回転体を回動させている。これにより、従来のレンズ鏡筒のようにギアの噛み合いによる雑音が生じることはなく、レンズ鏡筒、撮像装置及び光学装置の静音化を図ることが可能である。

以下、本発明の実施の形態例について、図１〜図１４を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。

［撮像装置］
まず、本発明が適用される撮像装置の実施の形態例を図１に従って説明する。図１は本発明の撮像装置の実施の形態例（以下、「本例」という。）を示す分解斜視図である。

図１に示す、本例の撮像装置は、電子スチルカメラ１０であり、いわゆるデジタル一眼レフカメラとして構成されている。この電子スチルカメラ１０は、内部に撮像素子を有するカメラ本体１と、交換式の撮影レンズユニットであるレンズ鏡筒２とから構成されている。そして、レンズ鏡筒２は、カメラ本体１に着脱可能に装着される。

カメラ本体１は、内部に空間が設けられた横長の筐体からなり、その内部空間には、各種の電子部品が実装された配線基板、バッテリー電源、記憶装置、その他各種の装置、部品が収納されている（図７参照）。

このカメラ本体１は、その正面右上部にモード選択ダイヤル４を備えている。モード選択ダイヤル４を操作することにより、カメラの各種モードの設定動作（切替動作）等を行うことが可能である。各種モードとしては、例えば、各種撮影モード（人物撮影モード、風景撮影モード、及びフルオート撮影モード等）、撮影した画像を再生する再生モード、及び外部機器との間でデータ交信を行う通信モード等が挙げられる。

更に、カメラ本体１の正面左端部には、撮影者が把持するためのグリップ部５が設けられている。グリップ部５の内部には、電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として、例えばリチウムイオン電池などの電池が収納されている。また、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するためのメモリーカード等の外部記憶装置が着脱可能に収納されるようになっている。

そして、カメラ本体１の正面右端部には、接続端子カバー６が開閉可能に取り付けられている。接続端子カバー６の内部には、本体側接続端子が設けられている。そして、この本体側接続端子に、パーソナルコンピュータ等の外部装置の外部装置側接続端子が送受信可能に接続される。これにより、電子スチルカメラ１０で撮影した画像信号を外部装置に供給することができる。

カメラ本体１のグリップ部５の上面には、露光開始を指示するためのシャッタボタン７が設けられている。シャッタボタン７は、半押し状態（ＳＡ状態）と全押し状態（ＳＢ状態）の２つの状態を検出可能な２段階検出ボタンである。シャッタボタン７が半押しされＳＡ状態になると、被写体に関する記録用静止画像（本撮影画像）を取得するための準備動作（例えば、ＡＦ制御動作等）が行われる。また、シャッタボタン７がさらに押し込まれてＳＢ状態になると、本撮影画像の撮影動作が行われる。この撮影動作とは、撮像素子を用いて被写体像（被写体の光像）に関する露光動作を行い、その露光動作によって得られた画像信号に所定の画像処理を施す一連の動作である。

カメラ本体１の背面上部には、ビューファインダ８が設けられている。撮影者は、ビューファインダ８を覗くことにより、レンズ鏡筒２から導かれた被写体の像光を視認して構図決定を行うことができる。即ち、光学ファインダを用いて構図決めを行うことが可能である。

なお、この実施形態に係る電子スチルカメラ１０においては、図示しないが、カメラ本体１の背面側に表示部が設けられている。そして、撮影者は、表示部に表示される画像を用いて構図決めを行うことも可能である。また、ビューファインダ８による構図決め動作と表示部による構図決め動作との切換操作は、撮影者が切換ダイヤルを操作することによっても実現される。

表示部は、例えばカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬパネルとして構成される。表示部は、撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示すること、及び再生モードにおいてメモリーカードに記録された撮影画像を再生表示すること等が可能である。また、操作者が光学ファインダによる構図決めではなくライブビュー表示による構図決めを選択した場合には、表示部には、撮像素子によって取得された時系列の複数の画像（すなわち動画像）がライブビュー画像として表示される。

カメラ本体１の正面上部には、フラッシュ格納部９が設けられている。フラッシュ格納部９には、フラッシュ装置が昇降動作可能に収納されている。

また、カメラ本体１は、正面略中央に円環状のマウント部１１を正面略中央に備えている。このマウント部１１には、カメラマウント１１ａが設けられている。カメラマウント１１ａには、レンズ鏡筒２のレンズマウントが着脱自在に装着されるバヨネット受部（図示せず）が設けられている。

更に、マウント部１１には、レンズ鏡筒２を取り外すための取り外しボタン１２が設けられている。また、マウント部１１内には、ハーフミラー１３と本体側信号接点１４が設けられている。そして、マウント部１１の開口と反対側であるハーフミラー１３の背面側には、撮像素子が配置されている（図７参照）。

［レンズ鏡筒］
次に、図１〜図３を参照して本発明のレンズ鏡筒の構成について説明する。図２は、レンズ鏡筒に係る回動部材を示す斜視図、図３Ａは、回動部材の正面図、図３Ｂは、回動部材を軸方向に断面した状態を示す説明図である。

この実施の形態例に係るレンズ鏡筒２は、デジタル一眼レフカメラ等に使用される交換レンズとして構成されている。レンズ鏡筒２は、撮影光学系と、メカニック系とから構成されている。撮影光学系は、複数のレンズやフィルタその他の光学部品によって構成されている。メカニック系は、撮影光学系の各構成要素を固定又は移動可能に支持する環体や枠体その他の部材から構成されている。このレンズ鏡筒２のメカニック系は、後述するアクチュエータ１８等の動力系によって自動操作で動作される。なお、レンズ鏡筒２のメカニック系は、自動操作だけでなく手動操作によって動作させることができる。

図２に示すように、レンズ鏡筒２は、レンズマウント１６と、複数のレンズからなるレンズ群３と、このレンズ群を保持する複数のレンズ保持枠と、回動部材１７と、アクチュエータ１８と、位置検出部１９（図４参照）等を有している。なお、撮影光学系であるレンズ群３としては、ズームレンズ群、フォーカスレンズ群等が挙げられる。

レンズマウント１６は、レンズ鏡筒２におけるレンズ群３の光軸方向の一端に配設されている。レンズマウント１６には、カメラマウント１１ａに設けたバヨネット受部と係合する図示しないバヨネット部が設けられている。これにより、レンズマウント１６は、カメラ本体１のカメラマウント１１ａに着脱自在に装着される。また、このレンズマウント１６には、カメラ本体１のマウント部１１に設けた本体側信号接点１４と接続される図示しないレンズ側信号接点が設けられている。これにより、カメラ本体１は、接続された本体側信号接点１４を介して、レンズ鏡筒２を動作させる電力及びレンズ鏡筒２を制御する制御信号をレンズ鏡筒２に供給する。

図２及び図３Ａに示すように、メカニック系の一部を構成する回動部材１７は、略円筒形状に形成されている。回動部材１７は、アクチュエータ１８により回動可能に支持されている。そして、この回動部材１７には、その軸方向の一側に、図示しないレンズ移動機構の一部が設けられている。レンズ移動機構は、回動部材の回動を直線運動に変換して、フォーカスレンズやズームレンズ等を保持するレンズ保持枠を光軸Ｌの方向に移動させるものである。このレンズ移動機構としては、例えば、カム溝とカムピンや、ヘリコイドねじ等が挙げられる。これにより、回動部材１７が回動すると、レンズ移動機構が回動部材１７の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠が光軸Ｌの方向に移動する。

また、回動部材１７の側面には、その軸方向の他側に係合部２１が固定されている。係合部２１は、第１の部材２２と、この第１の部材２２と重なり合う第２の部材２３とから構成されている。また、この係合部２１は、貫通孔２４と、固定部２６を有している。第１の部材２２は、略平板状に形成されており、略中央に溝部を有している。この第１の部材２２は、固定ねじ２７によって第２の部材２３に固定されている。

第２の部材２３において第１の部材２２と重なり合う面と反対側には、固定部２６が設けられている。固定部２６は、固定ねじ２７により回動部材１７の側面に固定されている。また、第２の部材２３における第１の部材２２と重なり合う面には、溝部が設けられている。そして、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、この第１の部材２２の溝部と第２の部材２３の溝部によって、貫通孔２４を形成している。この貫通孔２４には、後述するアクチュエータ１８の駆動軸２９が挿通している。

なお、第１の部材２２と第２の部材２３の固定方法は、固定ねじ２７による固定方法に限定されるものではない。例えば、第１の部材２２と第２の部材２３を溶接等のその他各種の固定方法によって固定してもよい。また、係合部２１を第１の部材２２と第２の部材２３の２つの部材で形成し例を説明したが、係合部２１を１つの部材で形成してもよいことは、言うまでもない。更に、係合部２１の回動部材１７に対する固定方法は、固定ねじ２８だけでなく、溶接等のその他各種の固定方法を用いてもよく、或いは係合部２１と回動部材を一体に形成してもよい。

［アクチュエータの構成］
レンズ鏡筒２におけるメカニック系の一部を構成するアクチュエータ１８は、圧電素子２８と、駆動軸２９と、重り部材３１とから構成されている。圧電素子２８は、複数の圧電体を重ねて棒状に形成されている。そして、圧電素子２８は、電圧が印加されることで、軸方向に伸縮動作（変位）する。更に、圧電素子２８の軸方向の一端には、駆動軸２９が連結されている。具体的には、圧電素子２８の軸方向の一端に駆動軸２９が接着剤等の固定方法によって取り付けられている。

駆動軸２９は、略円柱状の棒部材からなり、略円弧状に形成されている。即ち、図３Ａに示すように、駆動軸２９は、回動部材１７の周方向に沿って湾曲している。この駆動軸２９は、圧電素子２８が伸縮動作することで、軸方向に沿って振動する。また、駆動軸２９は、係合部２１に設けた貫通孔２４に挿通している。この駆動軸２９は、係合部２１を構成する第１の部材２２と第２の部材２３に挟持されることで、貫通孔２４と適当な圧接力で摩擦係合している。そして、駆動軸２９は、係合部２１をその軸方向に沿って摺動可能に支持している。これにより、係合部２１が駆動軸２９の軸方向に沿って摺動することで、回動部材１７が回動する。

また、駆動軸２９の長さによって、回動部材１７の回動角度の範囲が決定される。そのため、駆動軸２９の長さを変更することで、回動部材１７の回動角度の範囲を極めて容易に変更することができる。

なお、駆動軸２９を略円柱状に形成した例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、駆動軸２９を四角柱や六角柱等の角柱状に形成してもよい。そして、駆動軸２９と摩擦係合する貫通孔２４の形状は、駆動軸２９の形状に対応させて形成されるものである。

また、圧電素子２８における駆動軸２９が連結された一端と反対側の他端には、重り部材３１が取り付けられている。重り部材３１は、圧電素子２８に接着剤等の固定方法によって固定されている。この重り部材３１としては、駆動軸２９よりも重いものが用いられる。これにより、圧電素子２８が伸縮動作することで生じる振動を効率良く駆動軸２９側に伝達することが可能である。また、重り部材３１は、図示しないレンズ鏡筒２の固定環に固定されている。

［位置検出部］
次に、図４を参照して位置検出部について説明する。図４Ａは、位置検出部の第１の実施の形態例を示す模式図である。

図４Ａに示すように、位置検出部１９は、筋状の複数のパターン３３と、位置検出センサ３４とから構成されている。複数のパターン３３は、駆動軸２９に設けられている。このパターン３３は、磁化パターンであり、駆動軸２９の軸方向に沿って異なる極性（Ｎ極とＳ極）を交互に駆動軸２９に設けることで形成されている。また、パターン３３は、駆動軸２９の軸方向に沿って所定の間隔を開けて駆動軸２９を磁化することで形成してもよい。

また、位置検出センサ３４は、回動部材１７に設けられている。位置検出センサ３４は、磁気抵抗素子からなるＭＲセンサである。ＭＲセンサは、検知面に磁性体が接近すると、磁気抵抗体に働く磁束密度が変わり、抵抗値が変化するものである。そのため、位置検出センサ３４が駆動軸２９に設けられた複数のパターン３３の磁力の変化を検出することで、位置検出部１９は、回動部材１７の駆動軸２９に対する回転角度を検出することができる。

なお、回動部材１７の回転角度を検出する位置検出部としては、上述した構成に限定されるものではない。例えば、図４Ｂに示すような位置検出部を用いてもよい。図４Ｂは、位置検出部の第２の実施の形態例を示す模式図である。

図４Ｂに示すように、第２の実施の形態例に係る位置検出部１９Ａは、第１の実施の形態例に係る位置検出部１９と同様に、駆動軸２９に設けられた複数のパターン３３Ａと、位置検出センサ３４Ａとから構成されている。複数のパターン３３Ａは、駆動軸２９の軸方向に沿って明暗の違いが分かるような印刷を施すことで形成されている。例えば、駆動軸２９の軸方向に沿って白と黒を交互に駆動軸２９に印刷することで形成される。

また、この第２の実施の形態例に係る位置検出センサ３４Ａは、フォトセンサである。フォトセンサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）３４ａＡとフォトダイオード３４ｂＡがセットになった光センサであり、主に赤外線が使用されている。そして、位置検出部１９Ａは、位置検出センサ３４ＡのＬＥＤ３４ａＡから光をパターン３３Ａに照射し、駆動軸２９からの反射光等をフォトダイオード３４ｂＡで検出している。このようにして、位置検出部１９Ａは、回動部材１７の駆動軸２９に対する回転角度を検出している。なお、パターン３３Ａとして、駆動軸２９の軸方向に沿って所定の間隔を開けて溝を設けてもよい。

［アクチュエータの動作］
次に、本発明のアクチュエータ１８による係合部２１及び回動部材１７の回動動作について、図２、図５及び図６を用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本発明のアクチュエータによる係合部の動作を説明する模式図である。図６Ａは、アクチュエータの圧電素子に印加される電圧を示すグラフ、図６Ｂは、アクチュエータの圧電素子の変位を示すグラフである。

本発明のアクチュエータ１８による移動の原理は、圧電素子２８の伸縮運動によって係合部２１を所定位置まで搬送するものである。
まず、圧電素子２８に、矩形波パルスの電圧を印加する（図６Ａ参照）。この矩形波パルスは、例えば、デューティ比を０．３〜０．５又は０．５〜０．７とする。すると、図６Ｂに示すように、圧電素子２８、その伝達特性により、軸方向に緩やかに伸び、その後、急激に軸方向に縮む。

圧電素子２８が緩やかにその軸方向に伸びると、駆動軸２９は、図５Ｂに示す矢印ａの方向（駆動軸２９の軸方向）に変位する。このため、駆動軸２９と摩擦係合している係合部２１も、駆動軸２９と共に矢印ａの方向に移動する。このとき、係合部２１は、回動部材１７に固定されている。これにより、回動部材１７も、係合部２１と共に矢印ａの方向に回動する。また、圧電素子２８が急激にその軸方向に沿って縮むと、駆動軸２９も、急激に矢印ａと反対方向へ変位する。このとき、係合部２１は、慣性の作用により、実質的に移動した位置に留まる。そのため、係合部２１が固定された回動部材１７も回動した位置に留まる。

そして、上述した動作を連続して行うことにより、図５Ｂに示すように、係合部２１が駆動軸２９上をその軸方向に沿って移動（摺動）する。即ち、係合部２１は、圧電素子２８の伸びと縮みの速度差により動作摩擦状態で駆動軸２９上を移動する。これにより、係合部２１が固定された回動部材１７が矢印ａの方向に回動する。

ここで、図２に示すように、駆動軸２９の円弧の中心Ｏは、レンズの光軸Ｌと略一致するように設定されている。そして、回動部材１７は、その軸心が駆動軸２９の円弧の中心Ｏと一致している。これにより、アクチュエータ１８は、回動部材１７をレンズの光軸Ｌ回りに回動させることができる。

また、回動部材１７を矢印ａの反対方向である矢印ｂの方向に回動させるときは、圧電素子２８を急激に軸方向に伸ばすと共にその後、緩やかに軸方向に縮むように制御することで達成できる。

このように、本発明のレンズ鏡筒によれば、従来のレンズ鏡筒のように複数のギアやモータを用いることなく回動部材を回動させることができる。そのため、ギアを用いていないため、ギアの噛み合いによって生じる雑音を防止することができ、レンズ鏡筒の静音化を図ることができる。また、極めて簡単な構成で回動部材１７を回動させることができ、部品点数の削減を図ることができると共に装置全体を小型化することが可能である。

［撮像装置の回路構成］
次に、図７を参照して本発明の撮像装置の回路構成を説明する。図７は、撮像装置の回路構成を示すブロック図である。
図７に示すように、カメラ本体１は、映像記録／再生回路部１２０と、内蔵メモリ１２１と、映像信号処理部１２２と、表示部１２３と、モニタ駆動部１２４と、本体側制御部１２６等を備えている。また、レンズ鏡筒２は、レンズ側制御部１３４と、レンズ駆動部１３５と、位置検出部１９等を備えている。

映像記録／再生回路部１２０は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有する演算回路等を備えている。この映像記録／再生回路部１２０には、内蔵メモリ１２１と、映像信号処理部１２２と、モニタ駆動部１２４と、本体側制御部１２６と、増幅器１２７とが接続されている。更に、映像記録／再生回路部１２０には、第１のインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２８と、第２のインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２９とが接続されている。

第１のインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２８には、コネクタ１３１が接続されている。このコネクタ１３１には、外部メモリ１２５が着脱自在に接続される。第２のインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２９には、カメラ本体１に設けられた接続端子１３２が接続されている。

映像記録／再生回路部１２０は、映像信号処理部１２２から供給された映像信号に基づいて画像データを生成し、モニタ駆動部１２４に出力する。また、映像記録／再生回路部１２０は、生成した画像データを、第１のインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２８を介して外部メモリ１２５に記録したり、外部メモリ１２５に記録された画像データを読み出したりする。

内蔵メモリ１２１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。ＲＯＭには、映像記録／再生回路部１２０において実行されるプログラムや、その処理に必要なデータ等が記憶されている。ＲＡＭは、映像記録／再生回路部１２０がプログラムを実行する際に一時的にデータを記憶するために使用される。

映像信号処理部１２２は、マウント部１１に配置された撮像素子１３９に増幅器１２７を介して接続されている。なお、撮像素子１３９は、マウント部１１に配置されたサブミラー１３７の後方に配置されている。この撮像素子１３９から出力された電気信号は、増幅器１２７によって増幅され、映像信号処理部１２２に入力される。映像信号処理部１２２は、供給された電気信号を処理して映像信号を生成し、映像記録／再生回路部１２０に出力する。

モニタ駆動部１２４は、映像記録／再生回路部１２０から供給された画像データに基づいて画像表示信号を生成し、表示部１２３に出力する。表示部１２３は、供給された画像表示信号に基づいた画像を表示する。

本体側制御部１２６には、操作部１３０と、ＡＦモジュール１３８が接続されている。更に、本体側制御部１２６は、本体側信号接点１４を介してレンズ鏡筒２のレンズ側制御部１３４に接続されている。本体側制御部１２６は、ＡＦモジュール１３８及びレンズ側制御部１３４等と協動して、フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御動作を行う。ＡＦモジュール１３８は、サブミラー１３７で反射された被写体からの像光が入射される。このＡＦモジュール１３８は、サブミラー１３７を介して進入してきた光を用いて、位相差方式等の合焦状態検出手法により被写体の合焦状態を検出することが可能である。また、操作部１３０は、カメラ本体１に設けられたモード選択ダイヤル４やシャッタボタン７等である（図１参照）。

レンズ側制御部１３４には、レンズ駆動部１３５と、位置検出部１９が接続されている。レンズ駆動部１３５としては、回動部材１７を回動させてレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータ１８等を挙げることができる。位置検出部１９は、上述したように、回動部材１７の位置を検出するものである。

また、レンズ側制御部１３４は、本体側信号接点１４を介して本体側制御部１２６からの処理信号やレンズ駆動部１３５を動作させる電源が供給される。このレンズ側制御部１３４は、入力された処理信号に応じてレンズ駆動部１３５を用い、例えばＡＦ動作を実現する。

被写体からの光がレンズ群３に入射されると、その光は、レンズ鏡筒２のレンズ系に導かれてカメラ本体１の撮像素子１３９の結像面に結像される。撮像素子１３９は、結像面に結像された光を電気信号に変換する。撮像素子１３９から出力された電気信号は、増幅器１２７を介して映像信号処理部１２２に入力される。

映像信号処理部１２２は、供給された電気信号を処理して映像信号を生成し、映像記録／再生回路部１２０に出力する。映像記録／再生回路部１２０は、映像信号に基づいて画像データを生成し、モニタ駆動部１２４や外部メモリ１２５に出力する。その結果、被写体からの光に対応した画像が、表示部１２３に表示されたり、外部メモリ１２５に記録されたりする。

２．光学装置
［光学装置の構成］
次に、図８〜図１４を参照して本発明の光学装置の実施の形態例について説明する。図８は、本発明の光学装置を撮像装置に装着した状態を示す斜視図、図９は、本発明の光学装置を示す斜視図である。
図８及び図９に示す光学装置は、上述した電子スチルカメラ１０に着脱可能に取り付けられる偏光フィルタである。偏光フィルタ４０は、電子スチルカメラ１０に着脱可能に装着されたレンズ鏡筒と一体に構成されている。

図９に示すように、偏光フィルタ４０は、フィルタ部４１と、このフィルタ部４１を保持するフィルタ枠４２と、フィルタ枠４２を回動させるアクチュエータ４３等から構成されている。フィルタ枠４２は、略円筒形状に形成されており、その筒内にフィルタ部４１を保持している。このフィルタ枠４２とフィルタ部４１が本発明の光学部品の一具体例を示している。そして、このフィルタ枠４２の側面には、係合部４４が固定されている。係合部４４は、貫通孔４６を有している。そして、この係合部４４の貫通孔４６に、アクチュエータ４３の駆動軸４８が挿通されている。

アクチュエータ４３は、圧電素子４７と、駆動軸４８と、重り部材４９とから構成されている。駆動軸４８は、略円弧状に形成されており、フィルタ枠４２の周方向に沿って湾曲している。この駆動軸４８の円弧の中心は、フィルタ枠４２の軸心と略一致している。なお、アクチュエータ４３の構成及び動作は、上述したレンズ鏡筒２に備えたアクチュエータ１８と同様であるため、それらの説明は、省略する。

［偏光フィルタの機能］
次に、図１０〜図１２を参照して偏光フィルタの機能について説明する。図１０は、偏光フィルタの機能を説明するための説明図、図１１は、位相と透過率との関係を示すグラフ、図１２は、偏光フィルタを回動させた状態におけるその機能を説明するための説明図である。

図１０に示すように、偏光フィルタ４０は、レンズ鏡筒２のレンズ群３を介して被写体からの像光を撮像素子１３９に透過している。そして、この偏光フィルタ４０は、フィルタ部４１によって光の表面反射を除去又は低減するためのものである。即ち、偏光フィルタ４０のフィルタ部４１は、自然光Ｎを透過し、ショーウィンドウや水面、ガラス張りの額等の反射光Ｒを除去又は透過する。具体的に、図１１に示すように、偏光フィルタ４０は、反射光の振動方向に対して偏光フィルタを１８０°回動する間に、透過率の極小値と極大値、即ち、輝度信号の最大値と最小値をとる。

図１２Ａに示すように、偏光フィルタ４０のフィルタ部４１は、その偏光方向と反射光の振動の向きとが一致するとき、反射光をそのままレンズ鏡筒のレンズ群３やカメラ本体１の撮像素子１３９に透過する。また、図１２Ｂに示すように、フィルタ部４１は、その偏光方向と反射光の振動の向きとが直交するとき、反射光を遮断する。これにより、カメラ本体１に内蔵された撮像素子１３９は、偏光フィルタ４０のフィルタ部４１により反射光Ｒが遮断されたとき、反射光Ｒの影響を受けない被写体からの像光を取り込むことができる。アクチュエータ４３は、反射光を除去又は低減できるように、フィルタ枠４２を回動させ、反射光の透過の度合いを調整する。

［回路構成］
次に、図１３を参照して偏光フィルタを取り付けた撮像装置の回路構成を説明する。図１３は、偏光フィルタを取り付けた撮像装置の回路構成を示すブロック図である。
なお、上述した電子スチルカメラ１０と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１３に示すように、レンズ鏡筒２は、上述したレンズ側制御部１３４と、レンズ駆動部１３５と、位置検出部１９だけでなく、フィルタ制御部１４１と、フィルタ駆動部であるアクチュエータ４３と、フィルタ位置検出部１４３等を有している。

フィルタ制御部１４１は、本体側信号接点１４を介して本体側制御部１２６及び映像信号処理部１２２と、アクチュエータ４３と、フィルタ位置検出部１４３に接続されている。フィルタ制御部１４１は、映像信号処理部１２２で生成された輝度信号が入力される。そして、フィルタ制御部１４１は、入力された輝度信号を用いて反射光の光量を検出し、偏光フィルタ４０の回転量を調整する。なお、このフィルタ制御部１４１もレンズ側制御部１３４と同様に、本体制御部１２６からアクチュエータ４３を駆動させる電源が供給される。

フィルタ位置検出部１４３は、フィルタ枠４２の位置を検出するものである。このフィルタ位置検出部１４３の構成は、回動部材１７の位置を検出する位置検出部１９と同様のものであるため、その説明は、省略する。

［偏光フィルタを用いた撮影］
次に、図１４を参照して上述した偏光フィルタ４０を用いて被写体を撮影する一連の手順について説明する。図１４は、偏光フィルタを用いた撮影フローを示すフローチャートである。

図１４に示すように、まず、本体側制御部１２６は、操作部１３０を構成するシャッタボタン７が半押しされたかを判断する（ステップＳ１）。シャッタボタン７が半押しされると、本体側制御部１２６からの処理信号に応じて、フィルタ制御部１４１は、アクチュエータ４３を駆動させる。そして、アクチュエータ４３が駆動することで、フィルタ枠４２が回動する。このとき、フィルタ制御部１４１は、フィルタ枠４２の回転角（回動角度）に対応させて、映像信号処理部１２２で生成された輝度信号を検出する（ステップＳ２）。例えば、フィルタ制御部１４１は、所定の角度ずつフィルタ枠４２を回動し、それぞれの回転角のときの輝度信号を検出する。

なお、フィルタ枠４２の回動時においては、電子スチルカメラ１０の絞りを固定するようにしても良い。また、フィルタ枠４２の回動方向は、一方向だけであってもよいが、両方向に回動してもよい。これにより、輝度信号の極小値を最短で検出することができ、フィルタ枠４２を素早く所望の角度位置に設定させることができる。

次に、フィルタ制御部１４１は、偏光フィルタ４０のフィルタ枠４２が所定量回動したかを判断する（ステップＳ３）。具体的に、偏光フィルタ４０のフィルタ枠４２は、初期状態から少なくとも１８０°回動する。これは、図１１に示したように、フィルタ枠４２を少なくとも初期状態から１８０°回動させれば、透過率、即ち輝度信号の最大値と最小値を検出することができるからである。

また、フィルタ枠４２を両方向に回動させると、図１１に示したように、透過率が最小となる角度が１８０°の範囲で一点となる。そのため、透過率が減少とする方向にフィルタ枠４２を回動さえることで、フィルタ枠４２を１８０°回動させることなく輝度信号が最小となる回転角を求めることができる。

フィルタ枠４２が所定量回動すると、フィルタ制御部１４１は、ステップＳ２、ステップＳ３で検出した中で最も輝度信号が小さいときのフィルタ枠４２の回転角をメモリに格納する。そして、フィルタ制御部１４１は、メモリに格納した回転角でフィルタ枠４２の回動を停止させる（ステップＳ４）。即ち、撮像素子１３９に入射される像光が最も暗くなるときの回転角でフィルタ枠４２の回動を停止させる。

また、ステップ２において、最も輝度信号が小さいときの輝度信号値とフィルタ枠４２の回転角をメモリに格納する。そして、ステップ４において、フィルタ枠４２をメモリに格納した回転角に停止させてもよい。

フィルタ枠４２の回動調整が完了すると、本体側制御部１２６は、レンズ側制御部１３４を介してフォーカスレンズ群を駆動変位して、フォーカス制御を行う（ステップＳ５）。即ち、レンズ側制御部１３４は、レンズ側のアクチュエータ１８を駆動して回動部材１７を回動させる。これにより、回動部材１７に設けたレンズ移動機構によるレンズ群を保持する環体を光軸方向に所定距離移動させる。

そして、フォーカス制御が完了して、シャッタボタン７が最後まで押されると、電子スチルカメラ１０は、撮影動作を行う（ステップＳ６）。即ち、撮像素子１３９は、シャッタボタン７が最後まで押された際に、結像面に結像された光を電気信号に変換する。撮像素子１３９から出力された電気信号は、増幅器１２７を介して映像信号処理部１２２に入力される。映像信号処理部１２２は、供給された電気信号を処理して映像信号を生成し、映像記録／再生回路部１２０に出力する。映像記録／再生回路部１２０は、映像信号に基づいて画像データを生成し、内蔵メモリ１２１や外部メモリ１２５に出力する。

なお、フォーカス制御（ステップＳ５）を行った後に、偏光フィルタ４０のフィルタ制御を行ってもよい。そして、このフィルタ制御を行った後に、再度フォーカス制御を行うようにしてもよい。また、偏光フィルタ４０のフィルタ枠４２を所定時間回動させ、所定時間内において輝度信号の最小値を検出し、その最小値の回転角でフィルタ枠４２の回動を停止するようにしてもよい。これにより、所定時間内における反射成分を考慮して偏光フィルタ４０のフィルタ枠４２を最適な回転角にすることができる。

更に、上述した実施の形態例では、偏光フィルタ４０を、レンズ鏡筒２におけるレンズマウント１６の反対側の一端に取り付けた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、偏光フィルタ４０をレンズ鏡筒２の中途部に挿入するようにしてもよい。

以上のように、本発明の偏光フィルタ４０においても上述したレンズ鏡筒２と同様に、複数のギアやモータを用いることなくフィルタ枠４２を回動させることができる。そのため、ギアを用いていないため、ギアの噛み合いによって生じる雑音を防止することができ、偏光フィルタ４０の静音化を図ることができる。また、極めて簡単な構成でフィルタ枠４２を回動させることができ、部品点数の削減を図ることができると共に装置全体を小型化することが可能である。

なお、本発明は前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能であることはいうまでもない。

上述した実施の形態例では、本発明のアクチュエータを、レンズ鏡筒や偏光フィルタに用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明のアクチュエータを電子機器のダイヤルや撮像装置を水平に回動させるパン機構等の様々な電子機器や駆動機構に適用できるものであると言うことは、勿論である。更に、係合部側を固定して、圧電素子及び駆動軸側が回動するように構成してもよい。

本発明の撮像装置の実施の形態例を示す斜視図である。 本発明のレンズ鏡筒の要部を示す斜視図である。 本発明のレンズ鏡筒の要部を示すもので、図３Ａは正面図、図３Ｂは断面図である。 本発明のレンズ鏡筒に係る位置検出部を示すもので、図４Ａは位置検出部の第１の実施の形態例を模式的に示す説明図、図４Ｂは位置検出部の第２の実施の形態例を模式的に示す説明図である。 本発明のレンズ鏡筒に係るアクチュエータの動作を示すもので、図５Ａは係合部が移動する前の状態を示す説明図、図５Ｂは係合部が移動した後の状態を示す説明図である。 本発明のレンズ鏡筒に係るアクチュエータの圧電素子に印加される電圧と圧電素子の変位を示すもので、図６Ａはアクチュエータの圧電素子に印加される電圧を示すグラフ、図６Ｂはアクチュエータの圧電素子の変位を示すグラフである。 本発明の撮像装置の実施の形態の制御回路例を示すブロック図である。 本発明の光学装置を撮像装置に取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明の光学装置の実施の形態例を示す斜視図である。 本発明の光学装置の実施の形態例を示す偏光フィルタの機構を説明するための説明図である。 本発明の光学装置の実施の形態例を示す偏光フィルタにおける位相と透過率との関係を示すグラフである。 本発明の光学装置の実施の形態例を示す偏光フィルタの機能を説明するもので、図１２Ａは偏光フィルタを回動させる前の状態を示す説明図、図１２Ｂは偏光フィルタを回動さえた後の状態を示す説明図である。 本発明の光学装置を撮像装置に取り付けた状態における制御回路例を示すブロック図である。 本発明の光学装置を用いた撮影フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１…カメラ本体（撮像装置本体）、 ２…レンズ鏡筒、 ３…レンズ群、 １０…電子スチルカメラ（撮像装置）、 １７…回動部材、 １８，４３…アクチュエータ、 １９，１９Ａ…位置検出部、 ２１，４４…係合部、 ２４，４６…貫通孔、 ２８，４７…圧電素子、 ２９，４８…駆動軸、 ３１，４９…重り部材、 ３３，３３Ａ…パターン、 ３４，３４Ａ…位置検出センサ、 ４０…偏光フィルタ（光学装置）、 ４１…フィルタ部（光学部品）、 ４２…フィルタ枠（光学部品）、 １２６…本体側制御部、 １３４…レンズ側制御部、 １３８…ＡＦモジュール、 １３９…撮像素子、 １４１…フィルタ制御部、 １４３…フィルタ位置検出部、 Ｌ…光軸

Claims (7)

1. 印加された電圧により伸縮する圧電素子と、前記圧電素子に連結されると共に前記圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータと、
   前記駆動軸と摩擦係合して前記圧電素子が伸縮することにより前記駆動軸上を摺動する係合部と、
   前記係合部に固定され、前記駆動軸の軸方向に回動する回動部材と、
   前記回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠を前記レンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、
   を備えたレンズ鏡筒。
2. 前記駆動軸の円弧の中心は、前記レンズの光軸と略一致する
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記回動部材は、略円筒形に形成され、その軸心が前記駆動軸の円弧の中心と一致する
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記回動部材及び／又は前記駆動軸に、前記回動部材の回転角度を検出する位置検出部を設けた
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記圧電素子における前記駆動軸が連結された面と対向する面には、前記駆動軸よりも重く設定された重り部材を設けた
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
6. 撮像素子を有する撮像装置本体と、
   前記撮像装置本体に取り付けられると共に被写体からの像光を前記撮像素子に入射するレンズ鏡筒と、から構成され、
   前記レンズ鏡筒は、
   印加された電圧により伸縮する圧電素子と、前記圧電素子に連結されると共に前記圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータと、
   前記駆動軸と摩擦係合して前記圧電素子が伸縮することにより前記駆動軸上を摺動する係合部と、
   前記係合部に固定され、前記駆動軸の軸方向に回動する回動部材と、
   前記回動部材の回動を直線運動に変換して、レンズを保持するレンズ保持枠を前記レンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、
   を備えた撮像装置。
7. 印加された電圧によって伸縮する圧電素子、及び前記圧電素子に連結されると共に前記圧電素子の伸縮動作により振動し、且つ、略円弧状に形成された駆動軸とを有するアクチュエータと、
   前記駆動軸と摩擦係合して前記圧電素子が伸縮することにより前記駆動軸上を摺動する係合部と、
   被写体からの像光が入射されると共に前記係合部に固定され、前記駆動軸の軸方向に回動する光学部品と、
   を備えた光学装置。

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