特許第6444029号(P6444029)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6444029
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】検出装置およびそれを備えた撮像装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 7/34 20060101AFI20181217BHJP
   G03B 13/36 20060101ALI20181217BHJP
   H04N 5/232 20060101ALI20181217BHJP
【FI】
   G02B7/34
   G03B13/36
   H04N5/232 120
【請求項の数】9
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2013-268461(P2013-268461)
(22)【出願日】2013年12月26日
(65)【公開番号】特開2015-125215(P2015-125215A)
(43)【公開日】2015年7月6日
【審査請求日】2016年12月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110412
【弁理士】
【氏名又は名称】藤元 亮輔
(74)【代理人】
【識別番号】100104628
【弁理士】
【氏名又は名称】水本 敦也
(74)【代理人】
【識別番号】100121614
【弁理士】
【氏名又は名称】平山 倫也
(72)【発明者】
【氏名】工藤 宏史
【審査官】 高橋 雅明
(56)【参考文献】
【文献】 特開平05−210046(JP,A)
【文献】 実開昭62−047289(JP,U)
【文献】 特開2008−028838(JP,A)
【文献】 特開2001−033677(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 7/34
G03B 13/36
H04N 5/232
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体像を検出する受光素子を保持する第1保持部材と、
前記受光素子に被写体像を形成する光学系を保持する第2保持部材と、
前記第1保持部材と前記第2保持部材とを離間した状態で、前記第1保持部材と前記第2保持部材とを固定する第1固定部材および第2固定部材と、を有し、
前記光学系の光軸が延びる第1方向と直交する第2方向と平行な方向において、前記第1保持部材の前記第2保持部材と対向する第1面と、前記第2保持部材の前記第1保持部材と対向する第2面の少なくとも一方の面は、前記第1方向に対し傾斜した面を有し、
前記第1固定部材および前記第2固定部材は、前記傾斜した面に設けられ、かつ、前記第1面と前記第2面の間に配置され、
前記第1固定部材は、前記受光素子に対し前記第2固定部材とは反対側に設けられ、
前記第1固定部材および前記第2固定部材は、前記第2方向における長さが最大となることを特徴とする検出装置。
【請求項2】
前記第1固定部材は、前記第1方向と直交しかつ前記第2方向に直交する第3方向において、前記第2固定部材と同じ位置に配置され、
前記第1固定部材の前記第2方向と平行な方向の長さは、前記第2固定部材の前記第2方向と平行な方向の長さと同じであることを特徴とする請求項1に記載の検出装置。
【請求項3】
前記第1面と前記第2面の少なくとも一方の面は、該第1面と該第2面との間隔が被写体側から像面側にかけて広がるように、前記第1方向に対し傾斜した面を有することを特徴とする請求項1または2に記載の検出装置。
【請求項4】
前記第1面は、前記第1方向に対し傾斜した面を有し、
前記第2面は、前記第1方向に対し平行な面を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項5】
前記第1面は、前記第1方向に対し平行な面を有し、
前記第2面は、前記第1方向に対し傾斜した面を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項6】
前記傾斜した面は、平面または曲面であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項7】
前記固定部材は、接着剤であり、
前記第1固定部材と前記第2固定部材は、前記接着剤を供給する供給部材の所定の幅を備えた先端部が、前記第1面および前記第2面に当接することで前記第1方向の位置決めがされることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項8】
前記光学系は、焦点検出光学系であり、
前記受光素子は、一対の被写体像を検出することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項9】
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の検出装置と、
前記検出装置からの出力に基づいて焦点調節を行う焦点調節装置と、を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被写体の検出装置に関し、特に受光素子と光学系の位置調整機構に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、カメラなどの光学機器に備えられた焦点検出装置などの被写体検出装置は、被写体像を検出する受光素子と、該受光素子に被写体像を形成するレンズ等の光学系により構成されている。そのような構成において、受光素子は、被写体像を適切に検出するために、光学系に対して位置を調整されて固定される。
【0003】
特許文献1では、光学系を保持する光学系保持部材と、受光素子を保持する受光素子保持部材の間に、支持部材を設け、受光素子の調整を多軸に行う構造が開示されている。
【0004】
しかしながら、上述の特許文献1に開示された構造では、光学系保持部材と支持部材、及び、支持部材と受光素子保持部材は、それぞれ当接状態であり、受光素子の調整時には摩擦力が生じる。したがって、この摩擦力により、調整時に指示した駆動量と実際の駆動量に差異が生じることから、受光素子の調整を迅速かつ高精度に行うことが困難となる。
【0005】
この課題を解決する策として、光学系保持部材と受光素子保持部材を非接触にする構造が知られている。該構造では、光学系保持部材と受光素子保持部材が非接触であるため、摩擦力が生じず、迅速かつ高精度な調整が可能となる。
【0006】
特許文献2では、光学系保持部材と受光素子保持部材とを非接触とし、光学系保持部材と受光素子保持部材との隙間に接着剤を充填して固定する充填接着構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特登録4250235号
【特許文献2】特開平5−210046号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献2に開示された充填接着構造では、受光素子の調整の結果、各接着箇所における光学系保持部材及び受光素子保持部材の間隔、すなわち各接着剤の隙間方向の長さが不均一となり得る。そして、該充填接着構造では、周囲の温湿度環境の変化により、充填された接着剤は膨張または収縮してしまう。各接着剤の隙間方向の長さは不均一であるため、接着剤の膨張または収縮により、光学系保持部材と受光素子保持部材には各接着剤から異なる大きさの応力が作用する。その結果、受光素子は光学系に対して接着固定時とは異なる位置に移動してしまい、受光素子は適切な被写体像が得られなくなる。つまり、特許文献2に開示された充填接着構造では、周囲の温湿度環境の変化により、被写体検出の精度が低下するという問題がある。
【0009】
そこで、本発明は、周囲の温湿度環境が変化した場合であっても、被写体検出の精度が高い検出装置およびそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一側面としての検出装置は、被写体像を検出する受光素子を保持する第1保持部材と、前記受光素子に被写体像を形成する光学系を保持する第2保持部材と、前記第1保持部材と前記第2保持部材とを離間した状態で、前記第1保持部材と前記第2保持部材とを固定する第1固定部材および第2固定部材と、を有し、前記光学系の光軸が延びる第1方向と直交する第2方向と平行な方向において、前記第1保持部材の前記第2保持部材と対向する第1面と、前記第2保持部材の前記第1保持部材と対向する第2面の少なくとも一方の面は、前記第1方向に対し傾斜した面を有し、前記第1固定部材および前記第2固定部材は、前記傾斜した面に設けられ、かつ、前記第1面と前記第2面の間に配置され、前記第1固定部材は、前記受光素子に対し前記第2固定部材とは反対側に設けられ、前記第1固定部材および前記第2固定部材は、前記第2方向における長さが最大となることを特徴とする。
【0011】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、周囲の温湿度環境が変化した場合であっても、被写体検出の精度が高い検出装置およびそれを備えた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の実施例である光学機器(撮像装置)の概略構成図である。
図2】焦点検出センサ120の位置調整時における焦点検出装置100の位置調整機構の概略構成図である。図2(a)は斜視図であり、図2(b)はz−x平面の断面図である。
図3】焦点検出センサ120の位置調整後の焦点検出装置100の概略構成図である。図3(a)は斜視図、図3(b)は上面図、図3(c)はA−A断面図である。
図4】接着剤161〜164の塗布位置を決定するための工程の説明図であり、焦点検出装置100のA−A断面図である。図4(a)は接着剤161の塗布位置の決定前の状態、図4(b)は接着剤161の塗布直後の状態、図4(c)は接着剤162の塗布直後の状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、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。
【0015】
図1は、本発明の実施形態に係る被写体検出装置を含む光学機器(撮像装置)の概略構成図である。
【0016】
図1において、200は本発明のカメラ筐体である。300はカメラ筐体200に固定されたマウント(図示せず)に対して着脱可能な交換レンズである。交換レンズ300は、撮影レンズ1を収容している。
【0017】
2はメインミラーであり、3はサブミラーである。100は本発明の被写体検出装置としての焦点検出装置である。
【0018】
メインミラー2によって反射された光は、撮像素子14と光学的に共役な位置に配置されたピント板10上に結像する。ピント板10にて拡散されてこれを透過した光(被写体像)は、ペンタダハプリズム11によって正立像に変換される。正立像は、接眼レンズ12によって拡大され、ユーザにより観察される。
【0019】
13は光学的ローパスフィルタであり、14は撮像素子である。光学的ローパスフィルタ13は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子14は撮影レンズ1により形成された被写体像を光電変換して画像を生成し、電気信号を出力するCCDセンサやCMOSセンサ等の光電変換素子により構成される。21はカメラにおける各種演算や各種動作の制御を行うコントローラとしてのカメラCPUである。
【0020】
交換レンズ300において、22は交換レンズ300に関する各種情報を記憶しているメモリである。23は撮影レンズ1に含まれるフォーカスレンズ(図示せず)を光軸方向に移動させて撮影レンズ1の焦点調節を行わせるフォーカスモータである。フォーカスモータ23は、カメラCPU21によってその動作が制御される。
【0021】
次に、焦点検出装置100を用いた撮影レンズ1の焦点状態の検出(焦点検出)について説明する。被写体からの光は、撮影レンズ1を通過した後、ハーフミラーより構成されたメインミラー2に入射する。メインミラー2に入射した光の一部は該メインミラー2を透過し、サブミラー3で反射されて焦点検出装置100のフィールドレンズ101に入射する。フィールドレンズ101は、入射した光(光束)を集光させる。
【0022】
フィールドレンズ101を透過した光束は、赤外カットフィルタ等の光学フィルタ102を通過し、絞り103によってその通過範囲が制限されて二次結像レンズ104に入射する。絞り103による光通過範囲の分割および制限機能により、二次結像レンズ104には、撮影レンズ1の射出瞳内の2つの領域を通過した光束が入射する。なお、フィールドレンズ101および二次結像レンズ104により焦点検出光学系110(すなわち、受光素子に被写体像を形成する光学系)が構成される。
【0023】
二次結像レンズ104は、入射した2つの光束を焦点検出用の撮像素子である焦点検出センサ120(すなわち、被写体像を検出する受光素子)上に再結像させる。これにより、焦点検出センサ120上には、上記2つの瞳分割領域からの光束により一対の光学像である被写体像が形成される。焦点検出センサ120は、該一対の被写体像を光電変換して一対の像信号を出力する。
【0024】
カメラCPU21は、該一対の像信号に対して相関演算を行うことで、それらの相対的な位置ずれを示す位相差を算出し、該位相差に基づいて撮影レンズ1の焦点状態(デフォーカス量)を算出する。そして、カメラCPU21は、デフォーカス量に基づいて、合焦状態を得るためにフォーカスレンズを移動させるべき量を算出する。その後、カメラCPU21は、その算出結果に応じてフォーカスモータ23を駆動してフォーカスレンズを移動させることにより焦点調節を行わせて合焦状態を得る。換言すれば、本発明の撮像装置は、焦点検出装置100からの出力に基づいて焦点調節を行う焦点調節装置(フォーカスモータ23など)を有している。
【0025】
カメラCPU21は、上述した焦点検出および焦点調節が行われた後、メインミラー2およびサブミラー3を撮影レンズ1からの光路外に退避させる。これにより、撮影レンズ1からの光が光学フィルタ13を介して撮像素子14に到達し、該撮像素子14上に被写体像を形成する。撮像素子14は該被写体像を光電変換し、カメラCPU21は撮像素子14からの電気信号に基づいて画像を生成し、これを記録媒体に記録する。
【0026】
次に、図2図4を用いて本発明の実施形態に係る焦点検出装置100の位置調整機構について説明する。図2図4は、いずれも本発明の実施形態に係る焦点検出装置100のうち、本発明に係る位置調整機構に着目した概略構成図である。
【0027】
図2は、焦点検出センサ120の位置調整時における焦点検出装置100の概略構成図である。図2(a)は斜視図であり、図2(b)は後述する座標系Cのz−x平面の断面図である。
【0028】
130は焦点検出光学系110を保持し、外部の光を遮光する保持部材であるところの本体ブロック(第2保持部材)である。140は焦点検出センサ120を保持するためのセンサホルダ(第1保持部材)である。
【0029】
図2(a)中、Cは焦点検出光学系110の座標系であり、Cは焦点検出センサ120の座標系である。焦点検出光学系110の光軸、焦点検出センサ120の光軸を、それぞれ座標系Cのz軸、座標系Cのz軸(光学系の光軸が延びる第1方向)と定義する。また、焦点検出センサ120の座標系Cにおいて、z軸に垂直でかつ、焦点検出センサ120の長手方向に沿って並ぶ受光素子の列(いわゆる相関方向)に平行な直線をx軸(第1方向と直交する第2方向と平行な方向)とする。焦点検出光学系110の座標系Cにおいて、z軸に垂直でかつ、二次結像レンズ104で像を分離する方向(すなわち、位置調整後において相関方向に平行な方向)をx軸とする。座標系Cにおいて、z軸に垂直でかつx軸に垂直な方向をy軸とし、座標系Cにおいて、z軸に垂直でかつx軸に垂直な方向をy軸(第1方向と直交し、かつ、第2方向に直交する第3方向)とする。
【0030】
焦点検出センサ120は、センサホルダ140に対して焦点検出センサ120の外形を突き当てることにより位置決めされ、接着固定されている。150は焦点検出センサ120及びセンサホルダ140が一体化したセンサユニットであり、焦点検出センサ120はセンサユニット150として焦点検出光学系110に対する位置調整が行われる。
【0031】
焦点検出光学系110に対する焦点検出センサ120のz方向の位置は、電気調整により対応可能であるため、機構上の微調整は必須ではない。よって、焦点検出光学系110に対する焦点検出センサ120の位置や姿勢は、z方向の位置を除く5軸が一致するように調整される。
【0032】
本体ブロック130とセンサホルダ140は紫外線硬化型接着剤(固定部材)により固定される。より具体的には、紫外線硬化型接着剤は、本体ブロック130とセンサホルダ140とを離間した状態(非接触状態)で、本体ブロック130とセンサホルダ140とを固定する。図3(c)に示すように、接着剤により固定された状態において、センサホルダ140は、x軸方向で本体ブロック130と対向する第1面を有する。また、本体ブロック130は、x軸方向でセンサホルダ140と対向する第2面を有する。また、センサホルダ140は、第1面において、接着剤塗布領域141a及び141bを有し、本体ブロック130は、第2面において、接着剤塗布領域131a及び131bを有する。接着剤は、第1面と第2面との間に配置され、接着剤塗布領域131aと141a、及び131bと141bに挟まれた空間の一部において塗布される。本体ブロック130の接着剤塗布領域131a及び131bの形状は、y−z平面に略平行な平面である。ここで、略平行とは、完全に平行な場合と、許容誤差の範囲内で完全に平行な場合からずれている場合とを含む意味である。以下で述べる略垂直も同様の意味である。センサホルダ140の接着剤塗布領域141a及び141bの形状は、y軸に略平行な面であり、かつz方向に沿った勾配を有する平面である。ここでは、第2面が略平行な面を有し、第1面が勾配を有する平面である例を示すが、後述するように、第1面が略平行な面を有し、第2面が勾配を有する平面を有してもよい。また、第1面および第2面がともに、勾配を有する平面であってもよい。換言すれば、第1面と第2面の少なくとも一方の面は、z方向に対し傾斜した面を有する。もう少し言えば、該第1面と該第2面との間隔が被写体側から像面側にかけて広がるように、z方向に対し傾斜した面を有する。なお、接着剤は、該傾斜した面に設けられ、かつ、第1面と第2面の間に配置される。
【0033】
図3は、焦点検出センサ120の位置調整後の焦点検出装置100の概略構成図である。図3(a)は斜視図、図3(b)は上面図、図3(c)はA−A断面図である。焦点検出センサ120の位置調整後において、CとCはz方向の位置を除く5軸が一致しているため、説明はCを用いて行う。
【0034】
161〜164は、本体ブロック130とセンサホルダ140とを固定するための接着剤である。d161〜d164は、各接着箇所における接着剤塗布領域131a及び141a、並びに131b及び141bの間隔であり、接着剤塗布後における各接着剤161〜164のx方向の長さに等しい。ここでは、各接着剤161〜164のx方向の長さd161〜d164とは、該x方向における長さが最大となる長さを指す。f161〜f164は、周囲の温湿度環境が変化し、接着剤161〜164が膨張または収縮することによりセンサユニット150が受ける応力である。
【0035】
図3(a)に示すように、接着剤161及び163は接着剤塗布領域131a及び141aに挟まれた空間に、接着剤162及び164は接着剤塗布領域131b及び141bに挟まれた空間に、ディスペンサ(図示せず)により一定量塗布される。その後、接着剤161〜164は紫外線照射により硬化し、本体ブロック130とセンサホルダ140は接着固定される。
【0036】
図3(b)で示すように、本発明において接着剤161〜164の塗布位置のx座標及びy座標は不変である。接着剤161及び162の塗布位置のy座標は互いに略等しく、また、接着剤163及び164の塗布位置のy座標も互いに略等しい。ここで、略等しいとは、完全に等しい場合と、許容誤差の範囲内で完全に等しい場合からずれている場合とを含む意味である。換言すれば、第1固定部材(161、163)は、y方向において、第2固定部材(162、164)と同じ(略等しい)位置に配置される。また、第1固定部材(161、163)のx方向の長さは、第2固定部材(162、164)のx方向の長さと同じである(略等しい)。一方、図3(c)で示すように、接着剤161〜164の塗布位置のz座標は、センサホルダ140及び本体ブロック130の位置や姿勢によって異なる(図中h)。換言すれば、第1固定部材(たとえば、接着剤161)は、z方向において、第2固定部材(たとえば、接着剤162)と異なる位置に配置される。具体的には、間隔d161〜d164が略等しくなる位置に、接着剤161〜164のz座標を決定する。なお、図示されるように、第1固定部材(161、163)は、焦点検出センサ120に対し第2固定部材(162、164)とは反対側に設けられる。
【0037】
各接着剤161〜164のx方向の長さは互いに略等しいため、周囲の温湿度環境が変化により発生する応力f161〜f164の大きさも互いに略等しい。また、応力f161及びf162の作用点のy座標は互いに略等しく、応力f163及びf164作用点のy座標も互いに略等しい。応力f161〜f164の向きはy軸に略垂直であるため、応力f161とf162、及びf163とf164によりセンサユニット150に生じるz軸回りの力のモーメントはそれぞれ相殺される。よって、力のモーメントの合計は0となる。そのため、焦点検出センサ120を有するセンサユニット150はz軸回りの方向に回転移動しない。
【0038】
図4は、図3で示した焦点検出装置100において、接着剤161〜164の塗布位置のz座標を決定するための工程を示した図であり、A−A断面図である。図4(a)は焦点検出センサ120の位置調整後かつ接着剤161の塗布位置の決定前の状態、図4(b)は接着剤161の塗布直後の状態、図4(c)は接着剤162の塗布直後の状態を示している。
【0039】
接着剤161〜164を順に塗布する場合について説明する。
【0040】
170は接着剤161〜164の塗布するためのディスペンサ(すなわち、接着剤を供給する供給部材)の針である。
【0041】
図4(a)で示すように、ディスペンサの針170は、センサホルダ140の接着剤塗布領域141aに接触するまで図中矢印で示すz方向に下降する。接触の検出は例えばディスペンサに取り付けられた力センサを用いて行う。接触が検出されるとディスペンサの針170は停止し、図4(b)で示すように接着剤161を塗布する。その後、ディスペンサの針170は上昇し、次の接着剤162の塗布位置に移動する。接着剤162の塗布位置においても同様に塗布位置のz座標が決定され、図4(c)で示すように、接着剤162が塗布される。その後も同様に、接着剤163及び164の塗布位置のz座標が決定され、接着剤163及び164が塗布される。換言すれば、接着剤161〜164は、ディスペンサの所定の幅(第1幅)を備えた針(先端部)が、第1面および第2面に当接することでz方向の位置決めがなされる。
【0042】
以上の工程により、接着剤161〜164の塗布位置のz座標を決定することで、各接着剤161〜164のx方向の長さを互いに略等しくすることができる。そのため、焦点検出センサ120を有するセンサユニット150はz軸回りの方向に回転移動しない。
【0043】
以上により、周囲の温湿度環境が変化した場合であっても、焦点検出センサ120により適切な被写体像を得られるため、高精度な焦点検出装置100を提供することが可能である。
【0044】
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。なお、上記の実施例では、受光素子の光軸方向の位置とともに変化するような形状として、接着剤塗布領域141a及び141bを勾配を有する平面とした。しかし、本発明はこれに限定されず、接着剤塗布領域131a及び131bが勾配を有する形状としてもよい。また、平面に限らず曲面であってもよい。さらに、被写体検出装置として焦点検出装置100を例に説明したが、被写界の輝度などの情報を取得する測光装置や、撮影装置などの被写体検出装置に適用されてもよい。また、被写体検出装置を用いている光学機器として一眼レフカメラを例に説明したが、ビデオカメラ、コンパクトデジタルカメラなどの光学装置に適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明の検出装置は、ビデオカメラやコンパクトデジタルカメラなどの光学装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【0046】
100 焦点検出装置
130 本体ブロック
131a、131b 本体ブロックの接着剤塗布領域
140 センサホルダ
141a、141b センサホルダの接着剤塗布領域
161〜164 接着剤
図1
図2
図3
図4