CN100406945C - 摄像装置及透镜单元控制方法 - Google Patents

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Abstract

不会妨碍快门速度的高速化，不会使透镜镜筒大径化地进一步缩短收缩时的光轴方向尺寸。包括：在非摄影时被收纳在外壳内的收缩式透镜镜筒(22)；和快门单元(34)，其配置在构成该透镜镜筒(22)的多个光学透镜中、最后部的光学透镜的更后方，对具有开口的单元底座部件(34a)安装多枚快门叶片(34b、34b、…)，通过电磁驱动来开闭快门叶片(34b、34b、…)；选择性地切换：在透镜镜筒(22)的收缩时，将快门叶片(34b、34b、…)全部打开，使构成透镜镜筒(22)的多个光学透镜中的至少一部分位于所述开口内的第1状态；与在将透镜镜筒(22)伸出到装置主体外时，将快门叶片(34b、34b、…)比所述第1状态更闭合，以所需的快门速度进行开闭的第2状态。

Description

摄像装置及透镜单元控制方法
技术领域
本发明涉及具有收缩式透镜单元的摄像装置及透镜单元控制方法。
背景技术
一直以来，不管使用银盐的照相机(以下称为“银盐照相机”)和将图像结果作为电子数据取得的数码相机，在将便携性优先的袖珍型照相机中，多采用在非摄影时将透镜镜筒收纳到照相机主体内的收缩式部件。
图8A及图8B例示快门位于透镜系统后部的快门后置型的收缩式透镜单元的构成。图8A表示伸出透镜系统的摄影时的各光学透镜与快门单元及作为摄像元件的CCD的位置关系，图8B表示收缩时的各光学透镜与快门单元及作为摄像元件的CCD的位置关系。
即，在这里，在由靠近被拍摄物的第1组透镜11a、第2组透镜11b、第3组透镜11c共3组4枚构成的光学透镜系统11的后方设置快门单元12。
该快门单元12，对具有圆形开口的环状单元底座部件12a，例如安装半月状的多枚快门叶片12b、12b…，这些快门叶片12b、12b…由未图示的电磁机构进行开闭驱动控制，在沿该快门单元12的摄影光轴AX的后方侧、规定位置上安装CCD组件13。
该CCD组件13隔着快门单元12将作为摄像元件的CCD13a固定配置在光学透镜系统11的成像面位置上。
与图8A的摄影时相比，在图8B的收缩时，通过将光学透镜系统的各透镜组11a～11c沿摄影光轴AX以几乎没有间隙地相邻的方式缩短，从而将配置了光学透镜系统11的透镜镜筒整体的轴长缩短，在这里，能收纳在未图示的照相机主体内。
而且，图8B中所示的间隔d1表示由于相对CCD组件13固定安装有快门单元12而无法使其收缩的静区(dead space)的摄影光轴AX方向的距离。
此外，并不只是快门后置型，虽然为在多个透镜间配置快门单元的快门中置型(between shutter type)，但考虑在使透镜镜筒收缩时，作为使快门叶片打开得更大的构成，作为透镜的一部分进入其开口部的构成，缩短光轴方向的尺寸，以实现透镜镜筒收缩时的装置的薄型化(例如专利文献1)。
【专利文献1】
特开2003-121720号公报
在上述图8A及8B所示的透镜单元的构成中，如上所述，由于将快门单元12固定安装在CCD组件13中，在光轴上产生对收缩不起作用的静区，这一部分产生无法薄型化照相机装置主体的缺陷。
另外，在上述专利文献1中，必须构成为在快门后置型的透镜单元中具有透镜的一部分进入程度大小的开口，特别若考虑是快门中置型的情况，则虽然可以缩短收缩时的透镜镜筒的光轴方向的尺寸，但相反直径方向的尺寸进一步增大，结果，对装置整体的小型化无益。
此外，容易想到：通过增大快门单元的开口，从而快门叶片可动的范围增大，作为透镜快门机构的特征的快门速度的高速化困难这一点更显著地表现出来。
发明内容
本发明的优选形态之一是一种摄像装置，其特征在于，包括：在非摄影时被收纳在装置主体内的收缩式透镜镜筒；快门单元，其配置在构成该透镜镜筒的多个光学透镜中的最后部的光学透镜的更后方，对具有开口的单元底座安装多枚快门叶片，通过电磁驱动来开闭所述快门叶片；快门控制部，其形成在所述透镜镜筒的收缩时将所述快门叶片全部打开使构成所述透镜镜筒的多个光学透镜中的至少一部分位于所述开口内的第1状态，并在将所述透镜镜筒伸出到装置主体外时，将所述快门叶片从所述第1状态闭合成用于摄像的第2状态之后，根据摄像指示进行快门叶片的开闭动作。
再有，本发明的优选形态之一是一种摄像装置的透镜单元控制方法，其中摄像装置包括：在非摄影时被收纳在装置主体内的收缩式透镜镜筒；和快门单元，该快门单元配置在构成该透镜镜筒的多个光学透镜中的最后部的光学透镜的更后方，对具有开口的单元底座安装多枚快门叶片，通过电磁驱动来开闭所述快门叶片，其特征在于，形成在所述透镜镜筒的收缩时，将所述快门叶片全部打开使构成所述透镜镜筒的多个光学透镜中的至少一部分位于所述开口内的第1状态，在将所述透镜镜筒伸出到装置主体外时，将所述快门叶片从所述第1状态闭合成用于拍摄的第2状态之后，根据摄像指示进行快门叶片的开闭动作。
还有，本发明的优选形态之一是一种摄像装置，其特征在于，包括：在所述摄影装置的电源关闭时或者再生模式时被收纳在装置主体内的收缩式透镜镜筒，该透镜镜筒由多个光学透镜构成；快门单元，其开闭配置在光学透镜与摄像元件之间的多枚快门叶片；和快门控制部，其在摄影模式时，使设于所述快门单元的所述快门叶片在第1状态下待机，根据摄像指示从所述第1状态起开始闭合快门叶片的动作，在所述透镜镜筒的收缩时，使所述快门单元上设置的所述快门叶片成为比所述第1状态更打开的第2状态，形成使所述光学透镜的一部分进入其开口部的状态。
附图说明
图1是表示本发明的一种实施方式涉及的数码相机的外观构成的立体图。
图2是表示该实施方式涉及的电子电路的功能构成的框图。
图3是表示该实施方式涉及的包含摄影模式时的透镜镜筒及快门单元的移动控制的处理内容的流程图。
图4A及4B是例示该实施方式涉及的透镜镜筒、快门单元及CCD组件的配置结构的剖面图。
图5是仅将本实施方式涉及的第1状态的快门单元抽出并表示的图。
图6A及6B是表示本实施方式涉及的快门单元的其他结构例的图。
图7A及7B是例示本实施方式涉及的透镜镜筒、快门单元及CCD组件的其他配置结构的剖面图。
图8A及8B是例示一般的快门后置型的收缩式透镜单元的构成的剖面图。
具体实施方式
以下参照附图，对将本发明适用于数码相机时的一种实施方式进行说明。
图1是表示其外观构成的图，在这里主要表示其前面及上面的构成。
该数码相机20在大致呈矩形的金属外壳21的前面配设透镜镜筒22、自拍装置灯23、光学取景窗24、麦克风部25及闪光灯(strobo)发光部26，在上面的(对使用者来说)右端侧配设变焦杆27及快门键28和电源键29。
透镜镜筒22具有能无级改变焦点距离的光学变焦功能及AF功能，在电源关闭时及再生模式时收缩到外壳21中。
变焦杆27是在以快门键28为中心的环的前方侧一体地突出形成的杆状部件，是在摄影模式时转动指示上述变焦功能的放大(望远(T)侧)/缩小(广角(W)侧)的杆，快门键28在摄影模式时指示摄影定时。
电源键29指示电源的接通/切断。
另外，虽然在这里未图示，但在数码相机20的外壳21背面，配设有模式开关、扬声器部、菜单键、十字键、光学取景器、闪光充电指示灯及显示部等。
再有，在数码相机20的底面，虽然也未图示，但作为拆装作为记录介质使用的存储卡用的存储卡槽或用来与外部的个人计算机等连接的串行接口连接器，例如设置USB(Universal Seriual Bus)连接器等。
接着，根据图2说明上述数码相机20的电子电路的功能构成。
在该图中，在静止图像的摄影模式中，通过电动机(M)31的驱动，构成上述透镜镜筒22内的摄影透镜的透镜光学系统32移动，变焦位置、对焦位置及光圈位置(光圈未图示)可变。
在该透镜光学系统32的摄影光轴后方，隔着通过电动机(M)31的驱动而被开闭驱动的快门单元34，配置作为摄像元件的CCD35，在透镜光学系统32形成的光像被成像。
该CCD35由定时发生器(TG)36、垂直驱动器37扫描驱动，在不依据上述快门键28的操作的监视器显示状态中，输出1画面份按照每个恒定的帧速率、例如30(帧/秒)的周期成像的光像相对应的光电转换输出。
该光电转换输出以模拟值信号的状态按RGB的各原色成分适当进行增益调整后，用采样保持(S/H)电路38进行采样保持，用A/D转换器39转换为数字数据，用彩色处理电路40进行包含像素插补处理及γ修正处理的三原色处理，生成数字值的亮度信号Y及色差信号Cb、Cr，并输出到DMA(Direct Memory Access)控制器41。
DMA控制器41将彩色处理电路40输出的亮度信号Y及色差信号Cb、Cr采用同样来自彩色处理电路40的复合同步信号、存储器写入使能信号及时钟信号，一次写入DMA控制器41内部的缓冲器中，经DRAM接口(I/F)42，向作为缓冲存储器使用的DRAM43进行DM传输。
控制部44由CPU441、进行对应于后述的上述透镜镜筒22的收缩状态的快门单元34的开闭处理的快门控制部444、固定地存储用该CPU执行的动作程序的ROM442及作为工作存储器使用的RAM443等构成，掌管该数码相机20整体的控制。
而且，控制部44在上述亮度及色差信号向DRAM43的DMA传输结束后，经DRAM接口42，由DRAM43读出该亮度及色差信号，经VRAM控制器45写入VRAM46中。
数字视频编码器47经VRAM控制器45而由VRAM46定期读出上述亮度及色差信号，以这些数据为基础，产生视频信号并输出到显示部48。
该显示部48如上所述设置在数码相机20的背面侧，在摄影模式时作为监视器显示部(电子取景器)发挥作用，通过进行基于来自数字视频编码器47的视频信号的显示，而将基于在该时刻从VRAM控制器取入的图像信息的图像实时地显示。
这样，在该时刻的图像作为监视图像而实时显示在显示部48上的、所谓的直通图像的显示状态下，在不想进行静止图像摄影的定时中，若操作上述快门键28，则产生触发信号。
控制部44根据该触发信号，制止该时刻从CCD35取入的1画面份亮度及色差信号向DRAM43的DMA传输，重新以依据适当的曝光条件的光圈值及快门速度驱动CCD35，得到1画面份的启动及色差信号，向DRAM43传输，之后停止该路径，转移至记录保存的状态。
在该记录保存的状态下，控制部44经DRAM接口42，将写入DRAM43中的1帧份亮度及色差信号按照Y、Cb、Cr各成分，以称为纵8像素×横8像素的基本块为单位读出，并写入JPEG(Joint Photograph codingExperts Group)电路49，在该JPEG电路49中，通过ADCT(AdaptiveDiscrete Cosine Transform：自适应离散余弦变换)、作为熵编码方式的霍夫曼编码(Huffman coding)等处理来进行数据压缩。
而且，将得到的代码数据作为1个图像的数据文件从该JPEG电路49读出，写入作为该数码相机20的存储介质而拆装自由地安装的存储卡50中。
并且，伴随1帧份的亮度及色差信号的压缩处理以及全部压缩数据向存储卡50的写入结束，控制部44再次启动从CCD35向DRAM43的路径。
另外，控制部44连接键输入部51、声音处理部52及闪光驱动部53。
键输入部51由上述的变焦杆27或快门键28、电源键29、模式开关、菜单键、十字键及设置键等构成，伴随这些的键操作的信号被直接送往控制部44。
声音处理部52具备PCM音源等音源电路，在声音的录音时，将由上述麦克风部(MIC)25输入的声音信号数字化，根据规定的数据文件形式、例如MP3(MPEG-1 audio layer 3)规格压缩数据，做成声音数据文件而送往存储卡50，而在声音的再生时，解除从存储卡50送来的声音数据文件的压缩并进行模拟化，驱动上述设置在数码相机20背面侧的扬声器部(SP)54，使其扩声放音。
闪光驱动部53，在静止图像摄影时将未图示的闪光用大容量电容器充电，且根据来自控制部44的控制，闪光驱动上述闪光发光部26。
然而，在不选择静止图像而模式选择运动图像的摄影的情况下，在第1次操作快门键28的时刻，开始以适当的帧速率例如30(帧/秒)连续执行：取得上述静止图像数据、用JPEG电路49进行数据压缩、记录到存储卡50、的一系列的动作，第2次操作该快门键28或在经过了规定的限制时间例如30秒的时刻，汇总这些一系列的静止图像数据文件，作为运动JPEG的数据文件(AVI文件)重新设定。
此外，在再生模式时，控制部44有选择地读出记录于存储卡50的图像数据，以与在JPEG电路49中摄影模式时进行数据压缩的顺序完全相反的顺序，将被压缩的图像数据伸长，将伸长过的图像数据经DRAM接口42而保存到DRAM43中，并且使该DRAM43的保存内容经VRAM控制器45而存储到VRAM46中，由该VRAM46定期地读出图像数据，以产生视频信号，在上述显示部48中进行再生输出。
在选择完的图像数据不是静止图像而是运动图像的情况下，将构成选择完的运动图像文件的每个静止图像数据的再生时间性地连续执行，在结束了最终的静止图像数据的再生的时刻，仅使用位于前端的静止图像数据进行再生显示，直到接着进行再生指示为止。
接下来，对上述实施方式的动作进行说明。
而且，以下所示的各处理，主要是控制部44根据预先固定存储的程序而在静止图像的摄影模式时执行的处理。
另外，在本实施方式中，上述快门键28以2阶段的行程操作来进行动作，作为基本动作，第1阶段的行程操作，在一般被称为“半押”的状态下，执行AF动作与AE动作，锁定对焦状态与露出状态，之后的第2阶段的行程操作，在一般被称为“全押”的状态下执行上述锁定的对焦状态与露出状态的摄影。
图3是将从电源切断状态根据电源键29的操作而接通电源、移至静止图像的摄影模式时的处理内容抽出一部分进行表示的图。最初，等待电源键29被操作(步骤S01)，在判断为被操作的时刻，从到此为止的收缩状态根据电动机31的驱动而将透镜镜筒22伸出，使其移动到摄影位置(步骤S02)，同时通过透镜光学系统32的驱动，将到此为止处于全开状态的快门单元34的各快门叶片关闭到摄影所需的规定打开位置(步骤S03)。
图4A是例示该摄影时(第2状态)的构成透镜镜筒22的透镜光学系统32与快门单元34以及配设安装了上述CCD35的CCD组件60的配置构成的图。
如该图A所示，透镜光学系统32由靠近被拍摄物的第1组透镜32a、第2组透镜32b、第3组透镜32c、共计3组4枚构成，在其后方设置快门单元34。
该快门单元34相对具有圆形开口的环状单元底座部件34a安装例如半月状的多枚快门叶片34b、34b、…，这些快门叶片34b、34b、…由未图示的电磁机构例如步进电动机进行开闭驱动控制，设置：在沿该快门单元34的摄影光轴AX的后方侧、规定位置上安装了上述CCD35的CCD组件60。
在该摄影位置上，驱动快门单元34为了以所需的快门速度开闭驱动，成为比透镜光学系统32最后方的第3组透镜32c的框体更窄一些的打开位置，当然，比快门叶片34b、34b、…打开而形成的开口部，第3组透镜32c的最后端位置在摄影光轴AX上更位于前面一些。
因此，即使通过快门动作，快门叶片34b、34b、…成为全开状态，第3组透镜32c也不会物理性干涉。
在这种摄影状态中，上述控制部44通过再次的电源键29的操作来判断电源是否已切断(步骤S04)，若没有被操作，则以该时刻选择的透镜光学系统32的变焦位置相对应的焦点距离执行AF处理与AE处理，得到对焦位置，设定适当的聚焦状态，同时得到适当的露出值，设定光圈值及快门速度(步骤S05、S06)。
此外，通过重复执行：若该快门速度是对应于该监视器状态的帧速率的值、例如帧速率为30(帧/秒)，则以成为充分超过1/30(秒)的高速度的方式进行调整，从CCD35得到图像，根据得到的图像，一边在显示部48上显示直通图像(步骤S07)，一边判断键输入部51的快门键28是否为半押状态(步骤S08)、的处理，从而待机电源键29被操作或快门键28成为半押状态。
于是，若快门键28成为半押状态，则在步骤S08中判断其，根据在之前的上述步骤S05的AF处理中得到的对焦位置，锁定对焦位置(步骤S09)，同时锁定之前的上述步骤S06的AE处理中得到的能得到适当露出的光圈值及快门速度(步骤S10)。
从锁定了该摄影条件的状态开始，进一步通过反复判断是否全押操作快门键28(步骤S11)，仍半押操作快门键28(步骤S12)，一边确认快门键28被半押操作，一边待机全押操作。
在这里，在解除了快门键28的半押操作的情况下，在步骤S12中判断其并解除上述摄影条件的锁定，再次返回从上述步骤S04开始的处理。
另外，从锁定了上述摄影条件的状态开始，若全押快门键28，则在步骤S11中判断其，以锁定上述摄影条件的状态直接执行摄影，以得到图像数据(步骤S13)。
此时，配合曝光结束的定时，以快门单元34的各快门叶片34b、34b、…成为全闭状态的方式进行驱动控制，确实防止在被拍摄物侧存在强光源时的CCD35中的拖尾产生。
之后，迅速对取得的图像数据进行文件化，记录保存在存储卡50中(步骤S14)，结束以上一系列的摄影相关的处理，为了给接着的摄影做准备，再次返回上述步骤S04开始的处理。
进而，在上述步骤S04中判断为通过电源键29的操作指示了电源的切断的情况下，在该时刻使快门单元34的快门叶片34b、34b、…为全开状态即透镜镜筒22的收缩所备的第1状态后(步骤S15)，使透镜镜筒22收缩(步骤S16)，根据指示切断电源，返回上述步骤S01，接着待机电源键29被操作。
图4B是例示该收缩时(第1状态)的构成透镜镜筒22的透镜光学系统32与快门单元34及CCD组件60的配置构成的图。
在该第1状态中，快门单元34并不进行摄影用的开闭动作，快门叶片34b、34b、…成为最开放的状态，透镜光学系统32最后方的第3组透镜32c至少也包含其框体，成为完全进行其开口部内的状态。
图5是将此时的快门单元34的单元底座部件34a和处于全开状态的快门叶片34b、34b、…抽出进行例示的图，示出快门叶片34b、34b、…在图中虚线所示的第2状态中的打开位置打开到更大宽度的情况。
这样，在将透镜镜筒22相对外壳21收缩的第1状态中，通过使位于透镜镜筒22的光轴后方的后置型快门单元34的快门叶片34b、34b、…为全开状态，使构成透镜镜筒22的透镜光学系统32的至少一部分位于其开口内，从而即使快门单元34相对CCD组件60固定安装，也完全不会存在无法使透镜镜筒22收缩的静区，不会使透镜镜筒22大直径化，可以进一步缩短光轴方向的尺寸。
再有，在伸出透镜镜筒22而进行摄影的第2状态中，通过关闭快门单元34的快门叶片34b、34b、…，并以必要的快门速度使其开闭，从而也可以对应快门速度的高速化。
而且，在上述实施方式中，作为快门单元34的单元底座部件34a是固定的，只有快门叶片34b、34b、…被开闭控制的形态进行了说明，但也可以采取作为安装快门叶片34b、34b、…的框体的单元底座部件34a本身根据需要进行分割的结构。
以下，将这种结构作为本实施方式的快门单元34的其他结构例进行说明。
图6A是例示在伸出透镜镜筒22而进行摄影的第2状态下，快门单元34的快门叶片34b、34b、…最开放的情况的图，图6B是例示在使透镜镜筒22收缩的第1状态下，同样快门单元34的快门叶片34b、34b、…最开放的情况的图。
如从这些图明白的，单元底座部件34a由铰链机构34c二分为单元底座部件34a1与34a2，安装在这些单元底座部件34a1、34a2上的各快门叶片34b、34b、…的打开位置不变。
图7A是例示摄影时(第2状态)的构成透镜镜筒22的透镜光学系统32与快门单元34及配设安装了上述CCD35的CCD组件60的配置构成的图。
该情况下，快门单元34的单元底座部件34a1、34a2成为上述图6A中所示出的环形状，快门叶片34b、34b、…位于构成透镜光学系统32的最高峰的第3组透镜32c的更后方。
另一方面，在图7B所示的收缩时(第1状态)，单元底座部件34a二分为上述图6B所示的2个部件34a1、34a2，成为比铰链机构34c更开放的状态。在该状态下，当然使摄影用的快门叶片34b、34b、…开闭动作是不可能的，透镜光学系统32最后方的第3组透镜32c至少包括其框体，成为完全进入其开口部的状态。
这样，通过使安装了快门叶片34b、34b、…的单元底座部件34a自身成为能分割的结构，从而作为结果，不改变快门叶片34b、34b、…的安装角度就可以进一步扩大开口部，无需使快门叶片34b、34b、…的开闭结构为2阶段化，能进一步简化结构。
而且，上述实施方式对用数码相机进行静止图像摄影的情况进行了说明，但本发明并未限于此，不管摄影的图像是静止图像还是运动图像，是数码相机还是银盐相机，都能适用于具有收缩式透镜镜筒与后置型的透镜快门的全部照相机装置及其控制方法。
此外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能进行各种变形并实施。
再有，在上述实施方式中包括各种阶段的发明，根据所公开的多个构成要件中的适当组合能提取各种发明。例如，即使从实施方式所公开的全部构成要件中删除几个构成要件，也可以解决发明所要解决的课题栏中阐述的课题的至少一个，在得到发明的效果栏中阐述的效果的至少一个的情况下，删除了该构成要件的构成作为发明也可以提取出来。

Claims (6)

1.一种摄像装置，其特征在于，包括：
在非摄影时被收纳在装置主体内的收缩式透镜镜筒；
快门单元，其配置在构成该透镜镜筒的多个光学透镜中的最后部的光学透镜的更后方，对具有开口的单元底座安装多枚快门叶片，通过电磁驱动来开闭所述快门叶片；
快门控制部，其形成在所述透镜镜筒的收缩时将所述快门叶片全部打开使构成所述透镜镜筒的多个光学透镜中的至少一部分位于所述开口内的第1状态，并在将所述透镜镜筒伸出到装置主体外时，将所述快门叶片从所述第1状态闭合成用于摄像的第2状态之后，根据摄像指示进行快门叶片的开闭动作。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述快门单元在所述第1状态下分割单元底座部件以扩大开口部，在所述第2状态下以结合单元底座部件的状态使快门叶片开闭。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，在所述第1状态下，由设置在所述单元底座部件上的铰链机构将单元底座部件二分割。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述多个光学透镜由靠近被拍摄物的第1组透镜、第2组透镜、第3组透镜共计3组构成。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述快门单元在具有圆形开口的环状单元底座部件上备有半月状的多枚快门叶片。
6.一种摄像装置的透镜单元控制方法，其中摄像装置包括：在非摄影时被收纳在装置主体内的收缩式透镜镜筒；和快门单元，其配置在构成该透镜镜筒的多个光学透镜中的最后部的光学透镜的更后方，对具有开口的单元底座安装多枚快门叶片，通过电磁驱动来开闭所述快门叶片，其特征在于，
形成在所述透镜镜筒的收缩时，将所述快门叶片全部打开使构成所述透镜镜筒的多个光学透镜中的至少一部分位于所述开口内的第1状态，
在将所述透镜镜筒伸出到装置主体外时，将所述快门叶片从所述第1状态闭合成用于拍摄的第2状态之后，根据摄像指示进行快门叶片的开闭动作。
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