JP2005182089A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鏡筒に衝撃などの外力が作用しても、ズーム機能が損なわれないようにする。
【解決手段】 固定筒の内径に形成されたカム溝に嵌合する移動カム環には、つば部を設け、固定筒には、移動カム環のつば部と当接可能な受け部を設け、鏡筒に衝撃などの外力が作用しても、その外力を受け部で受けることにより、移動カム環が固定筒のカム環から脱落しないようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラ等の撮像装置に関し、特に、ズーム（変倍）機能を備えた鏡筒の支持機構に関する。

従釆、撮像装置本体に固定された固定筒と、この固定筒の内径に形成されたカム溝に嵌合する移動カム環とを含む鏡筒を有し、移動カム環を直接駆動することにより鏡筒を移動する方式のズーム機構を備えた撮像装置が知られている。

この種の撮像装置では、移動カム環は、テーパが形成された３つのフォロアのみで固定筒に支持されている。

このため、鏡筒が繰出している状態で衝撃など外力が作用した場合には、移動カム環が固定筒のカム溝から脱落してしまう虞があった。

この問題を解決する方法として、テーパの付いていないフォロアを用いることが考えられる。しかし、この方法では、移動カム環の脱落を防ぐことはできても、鏡筒を破壊してしまう虞があり、また、移動カム環の調芯ができなくなるという新たな問題が予想される。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、その課題は、鏡筒に衝撃などの外力が作用しても、ズーム機能が損なわれないようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、撮像装置本体に固定された固定筒と、前記固定筒の内径に形成されたカム溝に嵌合する移動カム環とを含む鏡筒を備えた撮像装置において、前記移動カム環に第１の突起部を設け、前記第１の突起部と当接可能な第２の突起部を前記固定筒に設けている。

また、本発明は、撮影時には、前記第１の突起部は、前記第２の突起部よりも対物側に位置するように構成されている。

また、本発明は、前記第１の突起部と前記第２の突起部は、長辺同士が平行となるように配設されている。

また、本発明は、非撮影時には、前記第１の突起部は、前記第２の突起部よりも接眼側に位置するように構成されている。

以上説明したように、本発明によれば、撮像装置本体に固定された固定筒と、前記固定筒の内径に形成されたカム溝に嵌合する移動カム環とを含む鏡筒を備えた撮像装置において、前記移動カム環に第１の突起部を設け、前記第１の突起部と当接可能な第２の突起部を前記固定筒に設けたので、鏡筒に衝撃などの外力が作用しても、前記移動カム環が前記固定筒のカム溝から脱落することはなく、ズーム機能が損なわれるのを防止することが可能となる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明を適用したカメラの鏡筒部分の分解斜視図である。また、図２〜図４は、鏡筒部分の中央断面図であり、図２は沈胴位置、図３はワイド位置、図４はテレ位置を示している。

１は鏡筒ユニットの基部（ベース）であり、その前端部にネジ止めにより固定される固定筒２と共に、鏡筒ユニットの構造体を形成している。３は１群鏡筒であり、レンズ４、５を保持している。また、1群鏡筒３の外周側面には先端にテーパ部を持つ３本のフォロアピン６が圧入されており、前面にはキャップ７が接着により固定されている。

８はシャッタユニットであり、レンズ９、１０、１１、１２を保持している。図５は、シャッタユニット８の分解斜視図であり、絞り地板１３の外周部には、先端にテーパ部を持つ２個のフォロア部１３ａが一体的に形成されると共に、軸方向に移動可動に設けられた１個の可動フォロア８１が設けられている。なお、これら３個のフォロアは、絞り地板１３の外周部に等間隔で配置されている。可動フォロア８１は、圧縮ばね８０で付勢されており、これによって機械的な隙間を片寄せて精度を維持するようになっている。

８２、８３はボビンに巻き廻したコイルであり、このコイル８２、８３に通電することによって発生する磁束は、それぞれヨーク８４、８５を経由してアーム８６、８８と一体的に形成されたマグネット８７、８９に、それぞれ磁気的回転力を発生させる。アーム８６とアーム８８の回転角度は、それそれ地板１３に形成された開口部１３ｂ、１３ｃで制限されており、その両端でアーム８６、８８のそれそれの腕部８６ａ、８８ａが当接し、回転停止する。

その際、マグネット８７、８９の極性がヨーク８４、８５に対して磁石の吸引力が働く地点で止まっている。そのため、コイル８２、８３の通電を停止した後にも、その状態を保持する。また、回転を反転させた場合においても、回転角度が図６で示された範囲であるため、同様に吸引力が働いており、コイルに電流を流さないでも、停止状態が保持される。

９０は絞り羽根であり、アーム８６の腕部に設けられた軸部８８ａが、羽根９０の長穴部９０ａに挿入されている。また、羽根９０の穴部９０ｂは、地板１３の軸部１３ｄに回転自在に嵌められている。絞り羽根９０の絞り形状は円形であり、更にＮＤフィルタ９１を貼付することで、光量を制限している。それは、最近のデジタルカメラの高密度撮像素子においては、絞り径が小さくなると回折の影響を無視できなくなり、結像画像の画質が劣化する虞があり、画質を落とさずに光量を制限するためである。

９２、９３はシャッタ羽根であり、それぞれの穴部９２ｂ、９３ｂは、地板１３に設けられた軸部１３ｅ、１３ｆにそれぞれ回転自在に嵌められている。アーム８８の腕部に設けられた軸部８８ａは、シャッタ羽根９２、９３の長穴部９２ａ、９３ａに挿入されている。

９４はキャップであり、地板１３との間に前記コイル８２、８３、ヨーク８４、８５を挟持して固定し、アーム８６（およびマグネット８７）、アーム８８（およびマグネット８９）を回転可能に保持している。９６は羽根９０の脱落を防ぐケースであり、９５は羽根８９と羽根９２、９３との干渉を防ぐシートである。また、中央部には、開放絞り９５ａが設けられており、絞り羽根９０が待避している場合は、開放絞りを形成している。

１４はレンズ１５を保持する３群鏡筒であり、ガイドバー１６、べース１に設けられた案内軸１ａに案内されると共に、軸方向の位置は、その腕部に挟持した雌ネジを有するナット１７に規制され、引っ張りばね１８で繰込み方向に片寄せされている。ナット１７に設けられたスリット部１７ａには、３群鏡筒１４の突起１４ａが嵌合されて、３群鏡筒１４の回転が規制されている（図７参照）。

１９はマグネット２０と一体的に設けられたスクリューであり、前記ナット１７の雌ネジ部と螺合する従ネジ部を有する。

２１は前記３群鏡筒１４を駆動するためのステップモータであり、一対のヨーク２２、２３とボビンに巻き廻したコイル２４を、前記マグネット２０を挟むように２組を直線状に対向するように配置し、ヨークプレート２５をネジ止めすることによりベース１上に固定されている（図８参照）。

２６はベース１に固定されたフォトインタラプタであり、３群鏡筒１４に一体的に固定されたスリット板１４ｂが、前記フォトインタラプタ２６のスリット部に進退可能な位置に配置されている。２８はベース１に固定されるキャップであり、ガイドバー１６の先端側を固定し、スクリュー１９を回転可能に保持している。

２９は撮像素子であり、ベース１にネジ止め固定される保持板３０に接着等により固定保持されている。３１はフレキシブル基盤であり、撮像素子２９がはんだ付けされ、この撮像素子２９にて光電変換された画象信号を後述の信号処理回路に供給する。３２は防塵用のゴム、３３はＬＰＦ（ローパスフィルタ）であり、共にベース１に接着等により固定されている。

固定筒２の内径部には、図１０に示したカム溝２ａが形成され、固定筒２の内径部のカム溝２ａに、移動カム環３４に圧入されている金属製のフォロアピン２７が孫合し、移動カム環３４がカム溝２ａに沿って回動することで、移動カム環３４は、光軸方向に繰出される。

移動カム環３４の外周部には、ギア歯３４ａが形成されており、ズームモータ３５の回転が、ギア３６〜４１を介して減速されたギア歯３４に伝達されることにより、移動カム環３４は回転駆動され、光軸方向に移動制御される（図１１参照）。ギア３６には、ズームモータ３５の回転を検知するための羽根３６ａが３枚設けられており、その羽根がスリット部を遮断するように、フォトインタラプタ５４、５５が１５０度の角度で配置されている（図１２参照）。また、ギア４１とその軸４３の材質は金属である。

本体の外装部４４とその裏面には、ニッケルメッキを施したガスケット４５を貼付けて弾性を持たせているため、鏡筒を本体に組み付けたときに、鏡筒は本体と密着することになる（図１３参照）。また、１群鏡筒３および移動カム環３４の材料としては、強度を上げ、さらに電気伝導性を持たせるために、成形樹脂に炭素繊維を混入した材料を用いている。

４６はファインダカムプレートであり、表面にはファインダレンズをズーム駆動するためのテーパカム溝４６ｂ、４６ｃが形成されている。ファインダカムプレート４６の裏面には、固定筒２に設けられた溝部２ｄに嵌合されるキー部４６ａが形成され、ファインダカムプレート４６は、固定筒２の外周部に沿って回転可能となっている。４７は引っ張りバネであり、片方がファインダカムプレート４６、他方が固定筒２に固定されており、ファインダカムプレート４６を常にワイド方向に片寄せしている。

移動カム環３４の内部には、直進ガイド筒４２が回転自由に嵌合されており、直進ガイド筒４２に設けられた突起４２ｅは、固定筒２に設けられた溝２ｃに嵌められて直進ガイド４２が固定筒２に対して回転しないようになっている。また、直進ガイド筒４２の前面部に設けられた３つの突起４２ｆは、移動カム環３４の内面に設けられた溝３４ｅ（図９参照）に嵌合されている。

このため、直進ガイド筒４２と移動カム環３４は、回転自由でありながら、光軸方向には一体となって移動する。１群鏡筒３に設けられた金属製のフォロアピン６は、移動カム環３４のカム溝３４ｂに係合し、直進ガイド筒４２の直動溝４２ａは、１群鏡筒３に設けられた直動ピン３ａと係合している。この直動溝４２ａにより、回転方向に１群鏡筒３が移動することが制限されており、移動カム環３４が回動すると、１群鏡筒３は光軸方向に繰出される。また、シャッタユニット８も同様に、移動カム環３４のカム溝３４ｃと直進ガイド筒４２の直動溝４２ｂに係合し、直動溝４２ｂで規制されている。従って、移動カム環３４が回動すると、シャッタユニット８は、カム溝３４ｃに沿って光軸方向に繰出される（図９参照）。

移動カム環３４の外周部には、つば部３４ｄが設けられている。移動カム環３４が回転し、沈胴位置からワイド位置に移動する間は、つば部３４ｄは固定筒２に設けられた受け部２ｂよりも対物側に位置している（図１０参照）。そして、撮影可能範囲であるワイド〜テレ間では、常に、つぱ部３４ｄが受け部２ｂより対物側に位置しており、つぱ部３４ｄと受け部２ｂが当接可能になる。

従って、撮影可能状態において衝撃的な外力が１群鏡筒３および移動カム環３４に働いた場合、固定筒の内周に設けられた受け部２ｂで外力を受けて吸収することになり、移動カム環３４のフォロアピン２７が固定筒２のカム溝２ａから脱落するのを防止でき、鏡筒が破損されることはない。

また、図１３に示したように、１群鏡筒３、移動カム環３４、ズームギア４１、軸４３、ガスケット４５は、外装部４４に電気的に接続された状態になっており、この外装部４４は、電気回賂のグランドと接続されているため、カメラ本体に静竜気が発生したとしても、電気回路に影響が及ばないようになっている。

図１７は、本カメラの制御系の概略構成を示すブロック図である。撮俊素子２９で光電変換された画像信号は、画像処理回路６１により、色変換、ガンマ処理等の所定の処理が行われた後、カード媒体等のメモリ６２に記録される。

制御部６０は、カメラ全体の制御を行なっており、鏡筒内部のフォトインタラプタ５４、５５、フォトインタラプタ２６、ズームリセット検出用のフォトインタラプタ４８などの出力を監視しながら、ステップモータ２１、絞りユニット８、ズームモータ３５を駆動制御することにより、測距制御、露光制御、ズーム制御を行っている。また、制御部６０は、上記信号処理、およびメモリ６２の制御をも行なっている。

６４は電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲ０Ｍ等が用いられている。６３は電気的に消去・記録可能な揮発性メモリであり、本カメラ上で用いる各種の変数等が記憶され、例えばＳＲＡＭ等が用いられている。

次に、電源投入時、及び電源切断時の動作を説明する。

電源が投入されると（図１８のステップＳ１）、鏡筒が沈胴しているか否かを判定する（ステップＳ２）。その結果、沈胴していれば、ズームモータ３５を回転駆動させることにより、鏡筒を所定量だけ繰り出す（ステップＳ３）。

この際、上記のように、ズームモータ３５の回転は、ギヤ３６〜４１を介して移動カム環３４に形成されたギア歯３４ａに伝えられ（図１１参照）、移動カム環３４は、図１１において時計回りに回動し、１群鏡筒３内に組み込まれたレンズバリア４８（図３参照）が開き始める。

そして、移動カム環３４が更に回動すると、通常は、鏡筒は初期位置まで駆動される。この初期位置は、直進ガイド筒４２の底部に設けられた遮光板４２ｃが、ベース１に接着されたフォトインタラプタ４９を遮断することで検出している。そこで、所定時間内にフォトインタラプタ４９の信号が検出されたか否かを判定する（ステップＳ４）。その結果、フォトインタラプタ４９の信号が検出されなければ、第１のエラー処理を行う（ステップＳ９）。

なお、ギア３８には３枚の羽根が設けられており、この羽根の通過をフォトインタラプタ５４、５５により検知し、ズームモータ３５の回転をパルス波形に変換し，そのパルス波形をカウントすることでズームモータ３５の回転数を検出している。この回転数は、先に述べた鏡筒の初期位置が基準となっており、鏡筒のズーム位置であるワイド、ミドル、テレの各位置に対応する回転数が、不揮発メモリ６４に保存されている。

所望するズーム位置へ鏡筒を正確に移動するためには、記憶している回転数の分だけズームモータ３５の回転数を確実にカウントする必要がある。ところが、ズームモータ３５の回転を停止する場合、通電を停止しただけでは、ズームモータ３５のロータやギアの慣性により、直ぐには回転停止させるできない。そこで、ズームモータ３５の回転を停止する場合は、逆回転方向に電流を流して即座に回転停止させるように制御しているが、余分に回転してしまうこともある。そのため、ズームモータ３５の回転方向を考慮に入れないと、その回転数を正確にカウントすることができない。

その回転方向を検知する手段として、本実施形態では、２つのフォトインタラプタ５４，５５を用いている。図１２は、そのズームモータ３５とフォトインタラプタ５４，５５の出力波形、初期位置を判定するフォトインタラプタ４９の出力信号を模式的に示した図である。ズームモータ３５が図１１において時計回りに回転している場合には、図１２（ａ）に示したように、フォトインタラプタ５５の波形がフォトインタラプタ５４の波形よりも１／４周期進んで出力される。また、反時計回りに回転している場合には、図１２（ｂ）に示したように、フォトインタラプタ５５の波形がフォトインタラプタ５４の波形よりも１／４周期遅れて出力される。

このように、回転方向によってフォトインタラプタ５４，５５の出力に違いが生じるので、この違いを検出することでズームモータ３５の回転方向を検出し、回転数を正確にカウントしている。

このようにして、鏡筒を初期位置に駆動した後、更に、ワイド方向の撮影可能な端部の位置まで、鏡筒を移動する（ステップＳ５）。この移動中には、図１４に示したように、ファインダカムプレート４６は、固定筒２の溝端部２ｆとファインダプレートガイド端部４６ｄで接触して、停止している。

そして、図１５に示したように、ワイド位置に移動する直前に、ファインダカムプレート４６と移動カム環３４に設けてある突起３４ｅが当接を開始し、その後、図１６に示したように、ワイド位置からテレ位置にかけて片寄せばね４７にワイド側に片寄せされながら移動カム環３４と共に移動し、不図示のファインダのバリエータレンズとコンペンセータレンズを駆動し、撮影光学系の焦点距離に応じた光学ファインダの変倍を行っている。

鏡筒がワイド端位置に移動した後は、待避位置で待避していた３群鏡筒１４を、ステップモータ２１により初期位置へ繰り出す（ステップＳ６）。すなわち、ステップモータ２１を駆動すると、マグネット２０を介してスクリュー１９が回転する。すると、ナット１７は、前述の如く３群鏡筒１４の突起１４ａに規制されているため光軸方向に移動し、３群鏡筒１４もナット１７に追従して光軸方向に移動し、焦点調節が行われる。この際、通常は、３群鏡筒１４の動作ストロークの範囲内で、スリット板１４ａがフォトインタラプタ２６のスリット部に侵入または待避して、フォトインタラプタ２６の出力を切り替え、ステップモータ２１のステップ数を検出するカウンタのカウント値がリセットされて、３群鏡筒１４の初期位置への繰り出しが完了する。

そこで、所定時間内にフォトインタラプタ２６の出力信号が切り替わったか否かを判定し（ステップＳ７）、切り替わらなかった場合には、何らかのトラブルが発生したものとして、第２のエラー処理を行う（ステップＳ１０）。

一方、所定時間内にフォトインタラプタ２６の出力信号が切り替わった場合は、ステップモータ２１を更に駆動し、３群鏡筒１４をワイド側の待機位置に移動し、更に被写体の明るさ等により絞り、ホワイトバランス等の制御を行い、撮影準備が完了する（ステップＳ８）。

このようにして撮影準備が完了した後は、操作者は、ズームレバーをテレ側に操作し、所望のズーム位置でズームレバーを開放することにより、所望の変倍率を設定することができる。

操作者が電源スイッチをＯＦＦにした場合には（ステップＳ１１）、ステップモータ２１により、３群鏡筒１４を沈胴側の待機位置に移動させる（ステップＳ１２）。この際、３群鏡筒１４が沈胴側の待機位置に正常に移動した場合は、ズームリセット用のフォトインタラプタ４８の出力信号が切り替わるので、その切り替わり信号を検出したか否かを判定する（ステップＳ１３）。その結果、フォトインタラプタ４８の出力信号の切り替わりが検出されなかった場合は、第１のエラー処理を行う（ステップＳ１６）。

一方、フォトインタラプタ４８の出力信号の切り替わりが検出され場合は、鏡筒を沈胴位置まで駆動した後に（ステップＳ１４）、電気的な終了処理を行い、電源を切断する（ステップＳ１５）。

本発明を適用したカメラの鏡筒部分の分解斜視図である。 上記鏡筒部分の沈胴状態を示す断面図である。 上記鏡筒部分のワイド状態を示す断面図である。 上記鏡筒部分のテレ状態を示す断面図である。 シャッタユニットの分解斜視図である。 シャッタ、絞りの各ロータの回転角度を示す図である。 ３群鏡筒、ステッピングモータの斜視図である。 ステッピングモータの分解斜視図である。 移動カム環に形成された各種の溝を示す図である。 移動カム環に設けられたつば部と固定筒にも設けられた受け部との相対的な位置関係の変化状態を示す図である。 ズームモータのギアトレインを示す図である。 ズームモータの回転検出を説明するためのタイミングチャートである。 鏡筒と本体との接続状態を示す図である。 変倍動作の初期におけるファインダカムプレートの動作を説明するための図である。 変倍動作の中期におけるファインダカムプレートの動作を説明するための図である。 変倍動作の終期におけるファインダカムプレートの動作を説明するための図である。 本発明を適用したカメラの制御系の構成を示すブロック図である。 上記カメラの電源投入時における制御動作を示すフローチャートである。 上記カメラの電源切断時における制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…べ−ス
２…固定筒
２ａ…カム溝
２ｂ…受け部
３…１群鏡筒
８…シャッタユニット
１４…３群鏡筒
２１…ステツピングモータユニット
２７…フォロアピン
２９…撮像素子
３４…移動カム環
３４ｄ…つば部
３５…ズームモータ
４２…直進ガイド筒
４６…ファインダカムプレート

Claims (4)

1. 撮像装置本体に固定された固定筒と、前記固定筒の内径に形成されたカム溝に嵌合する移動カム環とを含む鏡筒を備えた撮像装置において、
   前記移動カム環に第１の突起部を設け、前記第１の突起部と当接可能な第２の突起部を前記固定筒に設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 撮影時には、前記第１の突起部は、前記第２の突起部よりも対物側に位置することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第１の突起部と前記第２の突起部は、長辺同士が平行となるように配設されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 非撮影時には、前記第１の突起部は、前記第２の突起部よりも接眼側に位置することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

Images