JP7581271B2 - 光学装置、及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置、及びそれを有する撮像装置に関する。

手持ち撮影時の像ブレを抑制する機能と電動でズーミングやフォーカシングをする機能の両方を備える光学機器では、ひとつの製品内において、光軸直交平面内でシフトするレンズ群や、光軸方向へ直線的にシフトするレンズ群が混在する。特許文献１では、フォーカス駆動ユニットの一部が、像ぶれ補正装置と干渉しないように像ぶれ補正装置を貫通する構成を有する撮像装置が開示されている。

特開２０１２－１０３５５５号公報

しかしながら、光軸直交平面内でシフトするレンズ群と光軸方向へ直線的にシフトするレンズ群を同一鏡筒内に配置する場合、お互いの動きを妨げないように配置する必要がある。また、それぞれのレンズ群に対応したアクチュエータも必要となり、アクチュエータ同士の干渉、レンズ群の動きの妨げとならないようにそれらを配置する必要がある。これらの事項がレンズ装置の小型化を阻害する原因となっている。

本発明は、補正ユニットと直動ユニットの両方を備えた小型の光学装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の光学系を保持する第１の部材と、前記第１の部材を光軸に沿って移動可能に保持する２本の軸部材と、前記第１の部材を前記光軸に沿って駆動する駆動ユニットと、補正光学系を前記光軸と直交する平面内で移動させる補正ユニットと、前記駆動ユニットと前記補正ユニットとを保持するベース部材と、を備えた光学装置において、光軸方向からみて、前記２本の軸部材のうちのどちらか一方が、前記補正ユニットよりも外径側かつ前記駆動ユニットよりも内径側に配置されており、前記光軸方向において、前記補正ユニットと前記２本の軸部材とは重なるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、補正ユニットと直動ユニットの両方を備えた小型の光学装置を提供することができる。

本発明のレンズ装置１００とカメラ装置２００の接続構成図である。 レンズ装置１００の構成図である。 レンズ装置１００の分解斜視図である。 像面側から見た振れ補正ユニット８とレンズ駆動手段７の配置図である。 像面側から見た第３レンズ保持枠３とレンズ駆動手段７の配置図である。 駆動レンズ群と固定レンズ群の突き当て面を示す断面図である。 図６の部分拡大図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施例）
まず、図１を参照して、本発明の実施例における撮像装置の概略について説明する。図１は、本発明のレンズ装置１００（光学装置）とカメラ装置２００（撮像装置）の接続構成図である。

レンズ装置１００は、レンズ装置１００を後述するカメラ装置２００のカメラマウント２０１に機械的に接続するためのレンズマウント１０１を備える。

レンズ装置１００には、レンズＣＰＵ１０２が備えられ、レンズＣＰＵ１０２は、レンズ装置１００全体の制御や通信、カメラ装置２００との通信、カメラ装置２００に実装された機能の制御を行う。

レンズの操作部材１０３は、レンズ装置１００の各種機能の操作や各種機能選択、決定、制御を行うと共に、レンズＣＰＵ１０２に接続されている。

操作検出手段１０４は、不図示のファンクションリングの操作方向及び操作量を検出する。操作検出手段１０４は、例えば不図示のフォトインタラプタであって、ファンクションリングの内径に備えられた不図示の矩形波形状に応じて受光、遮光を検知することでファンクションリングの操作方向及び操作量を検出する。

駆動手段１０５は、例えば、フォーカス駆動手段１０６、ズーム駆動手段１０７、振れ補正駆動手段１０８、絞り駆動手段１０９を備え、各種機能を駆動させる。

フォーカス駆動手段１０６は、不図示のフォーカスレンズ群と接続される。そして、フォーカス駆動手段１０６は、不図示のフォーカスリングの操作時の操作方向及び操作量に応じてフォーカスレンズ群を後述する光軸ＯＡに沿った方向に動かすことでレンズ装置１００の焦点位置を移動させる。

ズーム駆動手段１０７は、不図示のズームレンズ群と接続されると共に、不図示のズームリングの操作時の操作方向及び操作量に応じてズームレンズ群を光軸ＯＡに沿った方向に動かすことでレンズ装置１００の焦点距離を変え、画角を変更させる。

振れ補正駆動手段１０８は、不図示の振れ補正レンズ群と接続される。更に、絞り駆動手段１０９は、不図示の光量調節羽根と接続されると共に、カメラ装置２００の操作に応じて光量調節羽根を動かし、カメラ装置２００の不図示の撮像素子へ入射する光量を調節する。

機能割り当て手段１１０は、ファンクションリングに上述の様々な機能を割り当てることが可能である。更に、カメラ装置２００から機能割り当て手段１１０にアクセスして、機能を割り当てることが可能となっている。

レンズの記憶装置１１１は、ファンクションリングに機能を自動的に割り当てるために予め機能割り当ての優先順位を決めた情報を記憶する。機能変更手段１１２はファンクションリングに割り当てた機能を別の機能に変更する。

次に、カメラ装置２００について説明する。カメラ装置２００は、カメラマウント２０１を備え、カメラマウント２０１はレンズマウント１０１と機械的に接続する。

カメラＣＰＵ２０２は、カメラ装置２００全体の制御や通信、レンズ装置１００の制御や通信を行う。

主電源２０３は、カメラ装置２００を通電させるための電源のＯＮとＯＦＦを操作する。カメラの操作部材２０４は、カメラ装置２００の各種機能の操作や各種機能選択、決定、取消、レリーズ等の操作を行う。表示手段２０５は、カメラ装置２００の各種設定や撮影画像を表示する。カメラの記憶装置２０６は、カメラ装置２００の各種設定や撮影画像を記憶する。

次に、図２乃至図４を参照して、本実施例におけるレンズ装置１００の概略構成について説明する。撮影光学系として、レンズ装置１００は、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２（第１の光学系）、第３レンズ群Ｌ３（第２の光学系）、振れ補正レンズ群Ｌ４（補正光学系）、第５レンズ群Ｌ５の順に並んだレンズ群を有する。

第１レンズ群Ｌ１は、被写体側に第１ａレンズＬ１ａ、その隣の像面側に第１ｂレンズＬ１ｂが配置されて構成される。第１レンズ保持枠１は、第１ａレンズＬ１ａを保持する第１ａレンズ保持枠１ａと第１ｂレンズＬ１ｂを保持する第１ｂレンズ保持枠１ｂにより構成され、第１レンズ群Ｌ１を保持する。

第２レンズ保持枠２（第１の部材）は第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ保持枠３（第２の部材）は第３レンズ群Ｌ３、振れ補正レンズ保持枠４は振れ補正レンズ群Ｌ４をそれぞれ保持する。

第５レンズ群Ｌ５は、被写体側に第５ａレンズＬ５ａ、その隣の像面側に第５ｂレンズＬ５ｂが配置されて構成される。第５レンズ保持枠５は、第５ａレンズＬ５ａを保持する第５ａレンズ保持枠５ａと第５ｂレンズＬ５ｂを保持する第５ｂレンズ保持枠５ｂにより構成され、第５レンズ群Ｌ５を保持する。

第１レンズ保持枠１、第３レンズ保持枠３、振れ補正レンズ保持枠４、第５レンズ保持枠５、レンズ駆動手段７（駆動ユニット）、振れ補正ユニット８（補正ユニット）はメインベース１０（ベース部材）により保持される。また、第３レンズ保持枠３は、第２レンズ保持枠２と振れ補正ユニット８を有する振れ補正レンズ保持枠４との間においてメインベース１０に固定される。

また、レンズ装置１００は、第２レンズ保持枠２を光軸ＯＡに沿って移動可能に保持する２本の軸部材であるメインバー９ａとサブバー９ｂを有する。メインバー９ａとサブバー９ｂのそれぞれの像面側の端部は、メインベース１０により保持され、それぞれのもう一方の端部はメインベース１０に固定されたバーホルダー６により保持される。バーホルダー６は第２レンズ保持枠２よりも被写体側に設けられ、メインバー９ａとサブバー９ｂは、第３レンズ保持枠３と振れ補正レンズ保持枠４を超えてメインベース１０の像面側に設けられた受け形状をしている受け部により保持される。

第２レンズ保持枠２は、メインバー９ａとサブバー９ｂにガイドされ、光軸方向へ直線的にシフトする直動ユニットであるレンズ駆動手段７により発生する駆動力を受け、光軸ＯＡに沿った方向へ進退駆動される。レンズ駆動手段７は高周波電圧が印加されることで超音波領域の周波数の振動を起こす圧電素子の振動を直進方向の駆動力に変換することで進退駆動をおこなうアクチュエータである。

次に、図４を参照して、振れ補正レンズ群Ｌ４を光軸ＯＡに直交する面内でシフトさせる振れ補正ユニット８とレンズ駆動手段７の位置関係に関して説明する。図４は、振れ補正レンズ保持枠４に備えられた振れ補正ユニット８とレンズ駆動手段７を像面側から見た際の配置図である。

振れ補正ユニット８は、振れ補正レンズ群Ｌ４を保持する振れ補正レンズ保持枠４を光軸ＯＡに直交する面内でシフトさせるための２つのアクチュエータを有する。１つのアクチュエータは、不図示の磁石と第１の駆動コイル８ａから構成され、もう１つのアクチュエータも同様に、不図示の磁石と第２の駆動コイル８ｂから構成されている。第１の駆動コイル８ａは、第２レンズ保持枠２を進退させるレンズ駆動手段７の略中心Ｂと光軸ＯＡを結ぶ直線ＯＡＢに対して、光軸ＯＡを中心とした時計回りに略１３５度の位置に配置される。同様に、第２の駆動コイル８ｂは、直線ＯＡＢに対して、光軸ＯＡを中心とした反時計回りに略１３５度の位置に配置される。すなわち、第１、第２の駆動コイル８ａ、８ｂは、レンズ駆動手段７と光軸ＯＡとを結ぶ直線ＯＡＢから光軸ＯＡを中心とした円周方向に略１３５度の角度でそれぞれ離間して配置される。

振れ補正ユニット８を備える振れ補正レンズ保持枠４は、３つのコロ４ａを介してメインベース１０に固定される。光軸ＯＡを中心としたレンズ駆動手段７の対角位置にコロ４ａが１つ配置され、その位置を基準として、２つのコロ４ａが１２０度の角度等分でそれぞれ配置される。このように、レンズ駆動手段７に対して、振れ補正レンズ保持枠４内で大きな専有面積が必要な第１、第２の駆動コイル８ａ、８ｂやコロ４ａの配置を限定することにより、レンズ駆動手段７をより内径側に配置することができるので製品の小型化が可能となる。

そして、光軸方向からみて、２本の軸部材のうちのどちらか一方が、振れ補正ユニット８を備える振れ補正レンズ保持枠４の外径側かつレンズ駆動手段７の内径側に配置される。実施例では、メインバー９ａが、振れ補正レンズ保持枠４よりも外径側かつレンズ駆動手段７よりも内径側に配置され、光軸ＯＡを中心とした円周方向（位相）においては、レンズ駆動手段７の近くに配置される。更に、図２または図６に示すように、振れ補正ユニット８を備える振れ補正レンズ保持枠４と２本の軸部材は光軸方向において常に重なるように配置される。すなわち、光軸方向において２本の軸部材が存在する範囲内に、振れ補正ユニット８が配置される。このような構成とすることで、小型のレンズ装置１００を提供することができる。

図４に示すように、サブバー９ｂは、光軸方向からみて、振れ補正ユニット８よりも外径側かつ光軸ＯＡを中心としたメインバー９ａの略対向側に配置される。また、振れ補正レンズ保持枠４内で稼働するアクチュエータを構成する一部の部材は、振れ補正レンズ群Ｌ４と一体的に移動する。メインバー９ａとの配置関係により、サブバー９ｂは２つあるアクチュエータのどちらか一方に近い位置へ配置されるが、アクチュエータの駆動範囲を避けて配置する必要があり、製品外径の大型化につながるおそれがある。そこで、２本の軸部材の内のどちらか一方が、光軸方向から見て、光軸ＯＡと第１、第２の駆動コイル８ａ、８ｂのどちらか一方を結んだ直線の略延長線上に配置される。実施例では、光軸ＯＡと第２の駆動コイル８ｂの中心を結んだ直線の略延長線ＯＡＣになるべく近い位置にサブバー９ｂを配置することで、外径方向への逃げ量を小さくしている。

また、メインバー９ａとサブバー９ｂを結んだ直線ＤＥと光軸ＯＡとの距離がなるべく小さくなるように両軸部材を配置することが望ましい。このように配置することで、落下等の衝撃を受けた際のメインバー９ａを中心軸とした第２レンズ保持枠２に発生する回転モーメントを小さく抑えることが可能となる。

次に、図５を参照して、第３レンズ保持枠３とレンズ駆動手段７の位置関係に関して説明する。図５は第３レンズ保持枠３とレンズ駆動手段７を像面側から見た際の配置図である。

第３レンズ保持枠３には、第３レンズ保持枠３とメインベース１０との相対位置を固定するための３つのメインコロ３ａ（固定部）が設けられ、第３レンズ保持枠３はメインコロ３ａを介してメインベース１０に固定される。３つのメインコロ３ａの１つは、光軸ＯＡを中心としたレンズ駆動手段７の対角位置に配置され、その対角位置を基準として、残りの２つのメインコロ３ａは、その対角位置から光軸ＯＡを中心とした円周方向に略１２０度の角度でそれぞれ離間して配置される。

第３レンズ保持枠３には、衝撃を受けた際に、第３レンズ保持枠３の光軸方向における動きを規制する２つのサブコロ３ｂ（規制部）が設けられる。２つのサブコロ３ｂは、光軸ＯＡを中心とした円周方向におけるレンズ駆動手段７が配置される位置（位相）を除き、レンズ駆動手段７の対角位置とメインコロ３ａの中間の位置（位相）にそれぞれ配置される。

第３レンズ保持枠３は、可動群である第２レンズ保持枠２に隣接しているため、落下等で第２レンズ保持枠２に突き当り、光軸ＯＡに沿った方向の強い衝撃を受ける場合がある。第３レンズ保持枠３が光軸ＯＡに沿った方向へある一定以上の変位した際に、サブコロ３ｂは、メインベース１０と突き当り、それ以上の変位を規制するので、第３レンズ保持枠３の変位を最小限に抑えることができ、衝撃受けのサブコロ３ｂは有効である。そして、サブコロ３ｂをメインコロ３ａの中間に配置することにより、後述する第２レンズ保持枠２と第３レンズ保持枠３の突き当て面をメインコロ３ａとサブコロ３ｂで挟み込むような配置となる。この構成により、衝撃による第３レンズ保持枠３の変形を効果的に抑制することができる。

前述のとおり、光軸方向から見た際の各構成部材の配置により、メインバー９ａ、サブバー９ｂは、共にバーホルダー６から第３レンズ保持枠３と振れ補正レンズ保持枠４の外径側を最小の逃げ量で避けつつ、メインベース１０の受け部へ到達することができる。この構成により、メインバー９ａとサブバー９ｂの長さ及び直径を同一に設定することが可能となり、部材の共通化も可能となる。

次に、図３乃至図６を参照して、第２レンズ保持枠２の形状と第３レンズ保持枠３、振れ補正レンズ保持枠４の光軸ＯＡに沿った方向における位置関係を説明する。図６は図５の切断線ＶＩ－ＶＩにおいて矢印の方向へ見た、第２レンズ保持枠２が第３レンズ保持枠３に突き当たった状態の断面図である。

第２レンズ保持枠２は、レンズ駆動手段７から光軸ＯＡに直交する方向における付勢力を受けるフランジ２ａと、メインバー９ａと係合するスリーブ２ｂを有する。フランジ２ａは、第２レンズ群Ｌ２を抱える円筒部とスリーブ２ｂを繋ぐような形状となっており、第２レンズ群Ｌ２に対するスリーブ２ｂの倒れが発生しないように剛性を確保する役割を担う。フランジ２ａは、光軸方向から見て光軸ＯＡを中心としたレンズ駆動手段７の同一位相の位置に、振れ補正レンズ保持枠４よりも外径側かつメインベース１０の内径側に設けられる。スリーブ２ｂは、光軸方向における両端部でメインバー９ａと係合する構造であり、その係合部の間隔が広いほど、第２レンズ保持枠２の光軸ＯＡに対する倒れを小さく抑えることが可能となる。

その一方、フランジ２ａ及びスリーブ２ｂを光軸ＯＡに沿った方向へ延ばすことにより、第２レンズ保持枠２が進退駆動した際に周辺の部材群と重なってしまう。本発明における構成においても、フランジ２ａとスリーブ２ｂの一部分が、常に第３レンズ保持枠３及び振れ補正レンズ保持枠４と光軸方向において重なっている。光軸ＯＡに沿った方向に進退駆動する部材群と、光軸ＯＡに直交する面内で駆動する振れ補正レンズ保持枠４が重なる構成の場合、スペースの取り合いで光軸ＯＡに沿った方向に進退駆動する部材群が外径側に追いやられ、製品外径が大きくなってしまう。

しかしながら、本発明の構成では、レンズ駆動手段７とメインバー９ａ、及び振れ補正レンズ保持枠４内で特に専有スペースが大きい第１、第２の駆動コイル８ａ、８ｂの相対位置関係を最適化することにより、製品外径が大型化するのを防ぐことが可能となる。

本発明によれば、補正ユニットと直動ユニットの両方を備えた小型のレンズ装置１００を提供することができる。

次に、図６、図7を参照して、第２レンズ保持枠２と第３レンズ保持枠３の突き当てに関して説明する。図７は図６におけるＦ部の拡大図である。

第２レンズ保持枠２がサブバー９ｂに近接する付近に、第３レンズ保持枠３側へ突起した突起面２ｃ（第１の当接部）が設けられる。その突起面２ｃに対応するように、第３レンズ保持枠３には、第２レンズ保持枠２が進退駆動した際に駆動方向において突起面２ｃが突き当たる、第３レンズ保持枠３から第２レンズ保持枠２側へ突起した受け面３ｃ（第２の当接部）が設けられる。突起面２ｃと受け面３ｃは、第２レンズ保持枠２が第３レンズ保持枠３側へ、電気的な駆動制御で想定している駆動範囲を超えて移動した際に突き当たるよう、光軸ＯＡに沿った方向の位置が設定されている。

突起面２ｃを受ける面をメインベース１０に設ける構成も考えられるが、そのような場合、メインベース１０から内径側へ突出した衝撃受けの形状が必要となり、その形状よりも像面側の形状は、被写体側よりも衝撃受けの形状分だけ小径化せざるを得ない。それにより、衝撃受け形状よりも像面側に配置された群のレンズの径を小さくするか、または、メインベース１０の径を大きくする必要があり、光学性能の低下や製品の大型化の懸念となる。また、メインベース１０が樹脂により射出成形される部材である場合、部材中間に衝撃受け形状を設けることにより、金型の構成が複雑化しコストアップの要因となる懸念がある。これらの懸念は、第３レンズ保持枠３に受け面３ｃを設け、サブコロ３ｂで衝撃に対する耐力を向上させることで対策が可能である。それに加え、図５に示すように、サブコロ３ｂとサブバー９ｂは隣り合うように配置されるため、サブバー９ｂ近辺に設けられた突き当てもサブコロ３ｂと近い位置関係となる。それにより、第３レンズ保持枠３の衝撃に対する耐力が向上する。

本発明が適用されるレンズ装置１００は、レンズ装置１００により形成された像を撮る撮像素子を備えるカメラ装置２００や、撮像素子を備えレンズ装置１００が着脱可能な撮像装置本体を備える撮像システムに用いられる。更に、本発明はレンズ一体型の撮像装置にも適用可能である。

なお、本発明は、レンズ駆動手段７がステッピングモータ及びボイスコイルモータ等を適用する場合においても、製品小型化の効果を発揮することが可能である。以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２ 第２レンズ保持枠（第１の部材）
２ｃ 突起面（第１の当接部）
３ 第３レンズ保持枠（第２の部材）
３ａ メインコロ（固定部）
３ｂ サブコロ（規制部）
３ｃ 受け面（第２の当接部）
７ レンズ駆動手段（駆動ユニット）
８ 振れ補正ユニット（補正ユニット）
８ａ 駆動コイル（第１の駆動コイル）
８ｂ 駆動コイル（第２の駆動コイル）
９ａ メインバー（軸部材）
９ｂ サブバー（軸部材）
１０ メインベース（ベース部材）
１００ レンズ装置（光学装置）
２００ カメラ装置（撮像装置）
Ｌ２ 第２レンズ群（第１の光学系）
Ｌ３ 第３レンズ群（第２の光学系）
Ｌ４ 振れ補正レンズ群（補正光学系）
ＯＡ 光軸

Claims (8)

1. 第１の光学系を保持する第１の部材と、
   前記第１の部材を光軸に沿って移動可能に保持する２本の軸部材と、
   前記第１の部材を前記光軸に沿って駆動する駆動ユニットと、
   補正光学系を前記光軸と直交する平面内で移動させる補正ユニットと、
   前記駆動ユニットと前記補正ユニットとを保持するベース部材と、を備えた光学装置において、
   光軸方向からみて、前記２本の軸部材のうちのどちらか一方が、前記補正ユニットよりも外径側かつ前記駆動ユニットよりも内径側に配置されており、
   前記光軸方向において、前記補正ユニットと前記２本の軸部材とは重なるように配置されていることを特徴とする光学装置。
2. 前記補正ユニットは、第１の駆動コイルと第２の駆動コイルとを備え、
   前記２本の軸部材の内のどちらか一方が、前記光軸方向から見て、前記光軸と前記第１、第２の駆動コイルのどちらか一方を結んだ直線の略延長線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第１、第２の駆動コイルは、前記駆動ユニットと前記光軸とを結ぶ直線から前記光軸を中心とした円周方向に略１３５度の角度でそれぞれ離間して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
4. 第２の光学系を保持する第２の部材と、を更に備え、
   前記第２の部材は、前記第２の部材と前記ベース部材との相対位置を固定する３つの固定部と、衝撃を受けた際に前記第２の部材の前記光軸方向における動きを規制する２つの規制部とを有し、
   前記第２の部材は、前記第１の部材と前記補正ユニットとの間において前記ベース部材に固定されており、
   前記固定部の１つは、前記駆動ユニットの対角位置に配置され、前記固定部の残りの２つは、前記対角位置から前記光軸を中心とした円周方向に略１２０度の角度でそれぞれ離間して配置され、
   ２つの前記規制部は、前記対角位置と前記固定部との間にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学装置。
5. 前記第１の部材には、第１の当接部が設けられ、
   前記第２の部材には、前記第１の部材が進退駆動した際に駆動方向において前記第１の当接部が突き当たる第２の当接部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
6. 前記２本の軸部材は、長さ及び直径が同一であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学装置と、該光学装置により形成された像を撮る撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
8. 前記光学装置は、前記撮像装置に対して着脱可能であることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。

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