JP2018194751A - 光学機器及び撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化や設計制約なく光センサの発光に起因したゴーストやフレアを低減できる光学機器を提供すること。【解決手段】少なくとも１つ以上の光学素子を保持する光学素子保持枠と、光学素子保持枠を相対的に可動できるよう保持する固定部材を有し、前記固定部材に取り付けられた投光部と受光部を有する光センサと、前記光学素子保持枠と一体的に設けられた遮光板を有し、前記光学素子保持枠の移動とともに遮光板が光センサに挿脱され、前記固定部材と前記光学素子保持枠の相対的な位置が検出される光学機器において、前記遮光板には光学素子保持枠より低い光反射率をもつ領域が設けられていることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、レンズ鏡筒などの光学機器内に設けられた移動可能な部材の位置をフォトインタラプタ等の光センサを用いて検出する光学機器に関する。

ビデオカメラや交換レンズ等の光学機器では、ズーミングやフォーカシングやその他光学特性を任意に変化させるために一部の光学素子はレンズ鏡筒内を移動可能に設けられている。それらレンズ鏡筒では光学素子は光学素子保持部材に一体的に固定保持され光学素子保持部材がアクチュエータや操作環を通した外力によりレンズ鏡筒内で固定部材に対して相対的に移動する可動部材となる。

これら光学機器では光学素子の相対的な位置を検出する手段として固定部材に受光素子と発光素子を備えた光センサとしてのフォトインタラプタが設けられ可動部材に一体的に設けられた遮光壁がセンサ間を挿脱する機構が知られている。

可動部材と可動部材と一体的に設けられた遮光壁は黒色のモールドや金属であるのが一般的である。また、一般的なフォトインタラプタは可視光もしくは近赤外光を発光する発光素子とその発光素子から発光された光に対して感度がある受光素子が一体的に設けられているのが一般的である。

一方で、近年これら光学機器に設けられている撮像素子は暗所撮影などに適応するために高感度化や赤外対応がされておりフォトインタラプタの発光素子から照射され遮光壁に当った光が撮像素子に到達し撮像画像にゴーストを発生させてしまう課題を有している。特に可動部材、可動部材と一体的に設けられた遮光壁に強化材としてガラスフィラーなどを混ぜたモールドで有った場合はその傾向は顕著になる。

この課題の解決のために遮光壁を撮像素子から見えないようにするためフォトインタラプタの撮像素子に対する配置位置や検出光が撮像素子に入り込まないようにするための防光壁を設けるなどの工夫がされている。

特許文献１では、光センサをレンズ枠の移動空間から隔離して前記光センサを収容する収容部を画定する隔離壁を有し、前記隔離壁は、前記被検出片が前記収容部に対して挿脱し得る挿脱口を有することで課題の解決にあたっている。

特許第４６８９３９０号公報

しかしながら、このような隔離壁を設けることやフォトインタラプタを移動空間から隔離することは設計自由度を低下させ装置の大型化に繋がってしまう課題を有している。

上記の課題を解決するために、本発明に係る光学機器は、
少なくとも１つ以上の光学素子を保持する光学素子保持枠と、
光学素子保持枠を相対的に可動できるよう保持する固定部材を有し、
前記固定部材に取り付けられた投光部と受光部を有する光センサと、
前記光学素子保持枠と一体的に設けられた遮光板を有し、
前記光学素子保持枠の移動とともに遮光板が光センサに挿脱され、前記固定部材と前記光学素子保持枠の相対的な位置が検出される光学機器において、
前記遮光板には光学素子保持枠より低い光反射率をもつ領域が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る光学機器によれば、装置の大型化や設計制約なく光センサの発光に起因したゴーストやフレアを低減できる。

本発明の実施例１における光学機器のブロック図 本発明の実施例１における光学機器の部分分解斜視図 本発明の実施例１における光センサと遮光壁を示す図 本発明の実施例１における光センサと遮光壁の位置関係、及び光センサから得られる出力値の関係を示す図 本発明の実施例１における遮光壁の拡大詳細図 本発明の実施例１における遮光壁の部分分解図 本発明の実施例２における光学フィルタ挿脱機構の部分詳細図 本発明の実施例２における光学フィルタ挿脱機構のフィルタホルダと光センサ、及び撮像素子を示す図

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

［実施例１］
図１は、本実施形態１に係る光学機器としての撮像装置のブロック図である。撮像装置は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラなどを含む。また、図２は、図１に示す撮像装置のレンズ鏡筒の部分的な分解斜視図である。

図１、図２において、Ｌ１は変倍時に固定の正の屈折力の第１レンズ群である。

Ｌ２は矢印で示す光軸ＯＸＺ方向に移動することにより変倍動作を行う変倍レンズ群（ズームレンズ群）としての負の屈折力の第２レンズ群である。

Ｌ３は固定の正の屈折力の第３レンズ群である。

Ｌ４は矢印で示す光軸方向ＯＸＦに移動することにより焦点調節を行う正の屈折力のフォーカスレンズ群としての第４レンズ群である。第１レンズ群Ｌ１〜第４レンズ群Ｌ４は撮影光学系と光軸ＯＸＺと光軸ＯＸＦを含む光軸ＯＸを構成する。

１は第１レンズ群Ｌ１を保持する前玉鏡筒である。

２は光学素子として第２レンズ群Ｌ２を保持する光学素子保持枠であり、図２に示す固定部材としてのリアレンズ鏡筒枠１０１に備えられた、２本のガイドバー１０２、１０３により支持されている。ガイドバー１０２は光学素子保持枠２に設けられたガイド穴２０２を貫通して通し一端をフロントレンズ鏡筒枠３０１に固定される。同様にガイドバー１０３は光学素子保持枠２に設けられた溝２０３を通してフロントレンズ鏡筒枠３０１に固定される。この構成により光学素子保持枠２はフロントレンズ鏡筒枠、リアレンズ鏡筒枠１０１の間を光軸方向ＯＸＺへ相対的に移動することが可能な構成をとる。

８は、第２レンズ群Ｌ２を駆動する駆動手段（アクチュエータ）としてのズームモータで本実施例ではステッピングモータを採用している。８ａはリードスクリューであり、ステッピングモータ８を構成するロータと同軸かつ光軸と平行に配置されている。送りネジとしてのリードスクリュー８ａには、光軸方向ＯＸＺへの移動が自在に案内保持された光学素子保持枠２に設置されたラック部材７が噛み合っており、ロータの回転により光学素子保持枠２は光軸方向ＯＸに移動する。

９は、投光部と受光部を有するセンサとしてのフォトインタラプタであり、ズーム初期位置検出センサとして使用される。フォトインタラプタ９はリアレンズ鏡筒枠１０１に設けられたフォトインタラプタ固定溝１０４に挿入固定され、リアレンズ鏡筒枠１０１に一体保持されている。

２０４は光学素子保持枠２に一体的に設けられた遮光板ズーム初期位置検出センサとして使用される遮光板である。遮光板２０４は光学素子保持枠２の光軸方向の移動に伴ってフォトインタラプタ９の受光素子と投光素子の間を挿脱する。この遮光板２０４による挿脱によりフォトインタラプタ９は発光素子からの光の遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し、光学素子保持枠２とリアレンズ鏡筒枠１０１の光軸方向の相対的な基準位置を検出する。

３は第３レンズ群Ｌ３を保持する固定部材である。

４は第４レンズ群Ｌ４を保持するフォーカスレンズ保持枠としての第２の移動部材である。第２の移動部材４には、略角筒状の空芯のコイル１０とコイル１０に通電する為のフレキシブルプリント基板１０４が固定されている。

６は、光学系の開口径を変化させる絞り装置であり、駆動部６により２枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させるギロチン式の絞り装置である。

３４は、絞り装置駆動部６の駆動磁石の回転位置をホール素子で検出する絞りセンサである。

ＣＣＤまたはＣＭＯＳ、ローパスフィルター、赤外カットフィルタ等からなる撮像手段３０は、図２に示す後部鏡筒１０１により固定保持されている。撮像手段３０は撮影光学系が構成した光学像を光電変換して撮影信号を生成してこれをカメラ信号処理回路３１に出力する。

後部鏡筒１０１には、ヨーク１１、１２およびマグネット１３が固定されている。ヨーク１１は断面Ｕ字形状を有して光軸方向に延び、その内側にマグネット１３が保持されている。ヨーク１１にはコイル１０の空芯部分が挿通され、コイル１０とヨーク１１、マグネット１３とは離間している。マグネット１３は、光軸に直交する方向に磁化され、光軸方向に延びている。ヨーク１１の開放側の先端にはヨーク１２が保持されている。コイル１０、ヨーク１１，１２およびマグネット１３はボイスコイルモータ（ＶＣＭまたはリニアアクチュエータ）を構成している。ボイスコイルモータによって第２の移動部材は所定方向（光軸方向）に移動可能に構成されている。

カメラ信号処理回路３１は、撮像手段３０の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などの信号処理を施す。カメラ信号処理回路３１で処理された信号はマイクロコンピュータ（マイコン）３２に出力される。

マイコン３２は、多数の信号を取り入れ、その信号処理を行う。また、入力信号に応じて多数の信号を出力し、光学機器の制御等を施す。例えば、マイコン３２は、カメラ信号処理回路３１からの入力信号と絞りセンサ３４からの絞り駆動部の回転量などの入力信号に応じて、絞り駆動手段に絞り駆動の信号出力を出し、光量調整を行う。

３３はマイコン３２で信号処理された画像信号や、その他、記録条件などを記録する記録手段である。

５０は変倍動作を指示するズームスイッチ、５１は撮影者が意識的にマニュアルフォーカス動作（合焦動作）を指示するフォーカススイッチ、５２は電源スイッチである。

電源スイッチ５２が入れられるとズームモータ８は、マイコン３２からの信号によりズーム駆動回路３５から駆動信号を受ける。そして、フォトインタラプタ９にて初期位置を検出し、第１の移動部材２は、予め決められた任意の位置に移動し待機する。

ズームモータ８は、初期位置からのステップ数でズームスイッチ５０の操作に対応した位置制御が行なわれる。ズームスイッチ５０が操作されると、移動方向がどちらに操作されているかをマイコン３２が判断し、ズーム動作が行なわれる。

一方、フレキシブルプリント基板１０４からコイル１０にフォーカス駆動回路３６より通電するとヨーク１１、１２およびマグネット１３によって構成される磁気回路の作用により、第２の移動部材４が光軸方向に駆動される。第２の移動部材４は第２の移動部材４に接着剤で固定された検出面を有するスケール２０と後部鏡筒１０１に機械的に固定されたスケール２０の被検出面を検出して電気信号を生成するセンサ２１によって第２の移動部材４の位置が検出される。図３は本発明の実施に関わる後部鏡筒１０１に設けられたフォトインタラプタ９と光学素子保持部材２に一体的に設けられた遮光板２０４の位置関係を示した図であり本発明をより分かりやすくするため後部鏡筒１０１は不図時としている。

フォトインタラプタ９には発光部９１と受光部９２がそれぞれ設けられ、発光部９１からの光を受光部９２が検出している状態と遮光板２０４がフォトインタラプタ９の間に入り、発光部９１からの光を受光部９２が検出できない２つの状態の判別ができることが分かる。

図４は本発明の実施例における光学素子保持部材２と固定部材１０１の相対的な位置ｄに対して、フォトインタラプタ９から得られる出力電圧Ｖをグラフにした詳細図である。

図４をＷＩＤＥ端からＴＥＬＥ端に光学素子保持部材２が移動する場合を例に説明する。まず図４によると、ＷＩＤＥ端からＷＩＤＥ領域までは遮光板２０４はフォトインタラプタ９の間に入り、発光部９１からの光を受光部９２が検出できない状態、５０１のＬｏ状態であることが分かる。さらに図４によると光学素子保持部材２と固定部材１０１の相対的位置がＴＥＬＥ側へ変ると、遮光板２０４がフォトインタラプタ９から挿脱される状態となり、フォトインタラプタからの出力はＬｏからＨｉｇｈへ遷移する状態５０２となることが分かる。さらに図４によると光学素子保持部材２と固定部材１０１の相対的位置が基準位置よりＴＥＬＥ側へ進むと遮光板２０４は十分にフォトインタラプタ９から脱してフォトインタラプタからの出力はＨｉｇｈ５０３となることが分かる。本発明の実施では図４に示す５０２の位置で光学素子と固定部材１０１の相対的な位置関係を検出し、その位置を基準位置としている。

図５は図３中に示す矢印Ｄ方向、つまりフォトインタラプタを発光素子側から見た図である。

図５によると遮光板２０４に光学素子保持部材２より低い反射率をもつ領域として反射防止処理を施した２０５が設けられている。さらに図５では遮光板がフォトインタラプタ９の間に入っている状態を示している。この時フォトインタラプタ９の発光部９１から発光された光は遮光板２０４に施されたより低い反射率をもつ領域に当たりフォトインタラプタの受光部への光は遮断され先に説明した通りＬｏ出力をする。

図６は光学素子保持材２に一体的に設けられた遮光板２０４により低い光反射率をもつ領域として、反射防止処理を施している詳細図である。図６によると、遮光板２０４には反射防止処理を施すための領域として凹領域が設けられている。この凹領域に対して、遮光防止シート２０５ａを貼りつけることで反射防止処理を施すことが出来る。また、遮光板２０４に施されたより低い反射率をもつ領域に当たった光は吸収され、光学機器内に迷光として飛散する絶対量は少なくなる。

本発明の実施においてはより好ましい実施例として遮光板２０４に凹部を設けたが、これに限定されることなく遮光板に反射防止処理が施されていれば本発明の実施とその効果となる。また、本発明を実施するための反射防止シートは光学素子保持部材より低い反射率をもつものであればどれでも本発明の効果を得ることができるが、Ａｃｔａｒ社のＳｐｅｃｔｒａｍ Ｂｌａｃｋやソマール株式会社のソマブラックなどがより好ましい。

［実施例２］
図７は本実施形態２に係る光学機器に含まれる撮像手段としての赤外カットフィルタ挿脱機構の透過図である。

図７によると、光学素子としての赤外カットフィルタ１６２、赤外カットフィルタを保持する光学素子保持枠としてのフィルタフォルダ１６３、光学素子引き枠を相対的に可動出来るように保持する固定部材としてのＣＣＤフォルダ１６４で構成されている。さらに図７によるとＣＣＤフォルダには投光部と受光部を有する光センサとしてのフォトインタラプタ１６５、光学素子保持枠には遮光板１６６と光学素子保持枠を固定部材に対して相対的に可動させるための手段としてのアクチュエータ１６７が設けられていることが分かる。赤外カットフィルタ挿脱機構ではアクチュエータ１６７に生じる力によってフィルタフォルダ１６３が光学機器の光軸ＯＸに略直交する方向Ｘに可動し光学機器の光軸ＯＸに対して赤外カットフィルタ１６２を挿脱する。また、赤外カットフィルタ挿脱機構ではＣＣＤフォルダ１６４に設けられたフォトインタラプタ１６５に対してフィルタフォルダ１６３に設けられた遮光板１６６が挿脱し、フォトインタラプタの信号の変化と赤外カットフィルタの光軸に対する挿脱を連動させている。

図８はフィルタフォルダ１６３とフォトインタラプタ１６５さらに光学機器の撮像素子としてのＣＣＤ１６７の略式透過図であり、本発明をより理解しやすいためにＣＣＤフォルダは不図時とした。フィルタフォルダ１６３に設けられた遮光板１６６の一部は黒塗装が焼き付けられ光学素子保持枠としてのフィルタフォルダ１６３より低い反射率をもつ領域が設けられ、フォトインタラプタ１６５からの光を遮光板が遮った際の撮像素子１６７へ届く不要な乱反射光Ｐを防止している事が分かる。

１ 前玉鏡筒、２ 光学素子保持枠

Claims (3)

1. 少なくとも１つ以上の光学素子を保持する光学素子保持枠と、
   光学素子保持枠を相対的に可動できるよう保持する固定部材を有し、
   前記固定部材に取り付けられた投光部と受光部を有する光センサと、
   前記光学素子保持枠と一体的に設けられた遮光板を有し、
   前記光学素子保持枠の移動とともに遮光板が光センサに挿脱され、前記固定部材と前記光学素子保持枠の相対的な位置が検出される光学機器において、
   前記遮光板には光学素子保持枠より低い光反射率をもつ領域が設けられていることを特徴とする光学機器。
2. 前記光学機器において、前記遮光板に設けられた光学素子保持枠より低い光反射率をもつ領域は、前記光学素子保持枠より高い吸光特性ことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記光学機器において、前記遮光板に設けられた光学素子保持枠より低い光反射率をもつ領域は、少なくとも前記光センサの投光素子側に対して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。