JP2005241982A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、撮影光学系と撮像素子とを備え、撮影光学系を経由してきた被写体光を撮像素子で捉えることにより画像信号を生成する撮影装置に関し、小型化、軽量化に適した簡単な構造で手ぶれ等の振動の影響を防止する。
【解決手段】
撮影光学系と撮像素子との双方を保持する鏡胴１５０を、支持部材１８０に移動不能に固定するとともに撮影に同期して鏡胴１５０を支持部材１８０に対しスライド自在な状態に解放するストッパ１９０および電磁石２００を備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮影光学系と撮像素子とを備え、撮影光学系を経由してきた被写体光を撮像素子で捉えることにより画像信号を生成する撮影装置に関する。

近年、撮影レンズを経由して入射してきた被写体光をＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ撮像素子等の撮像素子で捉えて画像信号を生成する、いわゆるデジタルカメラが急速に普及してきている。このデジタルカメラは、従来の写真フイルムを装填してその写真フイルム上に写真撮影を行なうタイプのカメラと比べ一層の小型化、軽量化が可能であり、カメラ機能のみのデジタルカメラだけでなく、携帯電話等にもカメラ機能が搭載されてきている。

デジタルカメラが小型化、軽量化され、さらに携帯電話等に搭載されてきてクローズアップされてきた大きな問題の１つは、手ぶれの問題である。デジタルカメラが小型化、軽量化されてくると撮影時にどうしてもカメラが動きがちとなり、携帯電話等に搭載されたものでは、携帯電話が小型、軽量な機器であることに加え、さらに、片手だけで保持して撮影操作を行なうなど、撮影時のカメラ（携帯電話）の姿勢が安定せず、手ぶれが一層発生しやすい状況となっている。

この手ぶれの問題を解決する試みが種々提案されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１には、鏡胴に対して相対的に駆動可能な補正光学系を備え、その補正光学系と鏡胴との相対的な位置を検出してその補正光学系により振動があっても画像上にぶれが生じないように補正する技術が開示されている。

また、特許文献２には、２つのぶれ防止用レンズを備え、振動を検出してそれらのレンズを光軸とは直角の方向に移動することにより画像上のぶれを防止する技術が開示されている。
特開平６−２８１９９０号公報 特開平１０−７３８５９号公報

上述のように、手ぶれの防止は近年の重要な課題の１つとなっているが、特許文献１、２に開示された技術の場合、振動を検出してその振動による画像上のぶれを打ち消すように光学系を補正するというものであり、振動を検出するセンサや光学系を補正する機構等が必要な、大がかりなぶれ防止機構である。上述のように、近年では、デジタルカメラも小型化、軽量化の途を辿っており、携帯電話等にも小型、高性能のカメラ機能が搭載されてきており、特許文献１、２に開示された技術では、小型化、軽量化の大きな妨げとなり、特に携帯電話に搭載されるカメラ機能には全く不向きであり、コストも高く、採用が難しいという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、小型化、軽量化に適した手ぶれ防止構造を備えた撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影装置は、撮影光学系と撮像素子とを備え、撮影光学系を経由してきた被写体光を撮像素子で捉えることにより画像信号を生成する撮影装置において、撮影光学系と撮像素子との双方を保持する鏡胴と、鏡胴を囲う支持部材と、鏡胴と支持部材との間に介在し鏡胴を支持部材に対し移動自在に支持することにより支持部材の振動の鏡胴への伝達を阻止する支持機構と、鏡胴を支持部材に移動不能に固定するとともに撮影に同期して鏡胴を支持部材に対し移動自在な状態に解放する固定機構とを備えたことを特徴とする。

本発明の撮影装置は、上記固定機構によって普段は鏡胴を固定しておき、撮影時にはその鏡胴を移動自在な状態に解放するものであり、振動時に手ぶれ等の振動があっても鏡胴は慣性により元の位置に停まろうとする。したがって本発明の撮影装置によれば、手ぶれ等の振動を検出するセンサや補正用の光学系やその補正用の光学系を精度良く動かす機構は不要であり、駆動源としては鏡胴を解放自在に固定しておくための電磁石等があればよく、簡単な機構でぶれのない画像を得ることができる。

ここで、上記支持機構は、鏡胴を、支持部材との間に、転動部材、例えばボールベアリングを介して、移動自在に支持するものであることが好ましい。

ボールベアリング等の転動部材を介在させることにより、簡単な機構で鏡胴を支持部材に対し相対的に軽い力でスムーズに移動させる構造を実現することができ、細かな手ぶれにも追随してその手ぶれの影響を防止することができる。

また、上記本発明の撮影装置において、上記支持機構は、鏡胴を、被写体に接離する方向に移動自在に支持するものであってもよく、あるいは、上記支持機構は、鏡胴を、被写体に接離する方向に対し直角の方向に移動自在に支持するものであってもよく、あるいは、上記支持機構は、鏡胴を、二次元的に移動自在に支持するものであってもよい。

また、上記固定機構は、電磁石により、鏡胴を支持部材に解放自在に固定するものであってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、小型化、軽量化に適した簡単な構造で手ぶれ等の振動の影響を防止した撮影が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。

この図１に示すデジタルカメラ１には、撮影開口１００の奥に、撮影レンズとシャッタユニットとＣＣＤ撮像素子とが一体的に配備された鏡胴が備えられている。

またこのデジタルカメラ１の正面上部には、補助光発光窓１２およびファインダ対物窓１３が配置されており、このデジタルカメラの上面には、シャッタボタン１４が配備されている。さらに、このデジタルカメラ１の背面には、画像を表示する画像モニタ（図示せず）が配備されており、光学ファインダを覗く代わりにその画像モニタを見ながらフレーミングすることもできるようになっている。

図２は、図１に外観を示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１には、前述した、撮影レンズ１１０、シャッタユニット１２０およびＣＣＤ撮像素子１３０が備えられている。撮影レンズ１１０およびシャッタユニット１２０を経由してＣＣＤ撮像素子１３０上に結像された被写体像は、ＣＣＤ撮像素子１３０により、アナログの画像信号に変換される。ここで、シャッタユニット１２０は、ＣＣＤ撮像素子１３０からアナログ信号を読み出すにあたり、光によるスミアの発生を抑えるためのものである。

また、ここには補助光発光部１４０が備えられており、この補助光発光部１４０は、低照度時に補助光を発光する。また、この補助光発光部１４０は、低照度時以外の必要時にも発光させることができる。

また、このデジタルカメラ１には、アナログ信号処理部５０１と、Ａ／Ｄ部５０２と、デジタル信号処理部５０３と、テンポラリメモリ５０４と、圧縮伸長部５０５と、内蔵メモリ（またはメモリカード）５０６と、画像モニタ５０７と、駆動回路５０８とが備えられている。ＣＣＤ撮像素子１３０は、駆動回路５０８内のタイミング発生回路（図示せず）によって発生したタイミングで駆動され、アナログの画像信号を出力する。また、駆動回路５０８には、撮影レンズ１１０、シャッタユニット１２０、補助光発光部１４０等を駆動する駆動回路も含まれている。ＣＣＤ撮像素子１３０から出力されれたアナログの画像信号は、アナログ信号処理部５０１でアナログ信号処理され、Ａ／Ｄ部５０２でＡ／Ｄ変換されてデジタル信号処理部５０３でデジタル信号処理される。デジタル信号処理された信号を表わすデータはテンポラリメモリ５０４に一時的に格納される。テンポラリメモリ５０４に格納されたデータは、圧縮伸長部５０５で圧縮されて内蔵メモリ（またはメモリカード）５０６に記録される。尚、撮影モードによっては、圧縮の過程を省いて内蔵メモリ５０６に直接記録してもよい。テンポラリメモリ５０４に格納されたデータは画像モニタ５０７に読み出され、これにより画像モニタ５０７に被写体の画像が表示される。

さらに、このデジタルカメラ１には、このデジタルカメラ１全体の制御を行なうＣＰＵ５０９と、操作スイッチ群５１０と、シャッタボタン１４とが備えられており、操作スイッチ群５１０を操作し所望の撮影状態に設定してシャッタボタン１４を押下することにより写真撮影が行なわれる。

図３、図４は、図１、図２を参照して説明したデジタルカメラ１の鏡胴とその囲りを、撮影レンズ光軸方向に見た拡大図である。図３は、フレーミング時の状態、図４は撮影時の状態を示す。

図３、図４には、鏡胴１５０が示されており、その鏡胴１５０には、撮影レンズ１１０や、図３、図４には図示されていないシャッタユニット１２０やＣＣＤ撮像素子１３０（図２参照）が保持されている。

この鏡胴１５０は、その鏡胴１５０の上下に配備されたレール１６０で挟まれており、そのレール１６０は、ボールベアリング１７０を介してデジタルカメラの筐体自体からなる、あるいはその筐体に固定された、支持部材１８０に支持されている。筐体１８０と鏡胴１５０との間は、本実施形態では単に空間として存在している（そこに空気が入り込んでいる）が、その空間に伸縮自在な弾性体を詰めてもよい。この鏡胴１５０は、フレーミングを行なっているときは、図３に示すように、ストッパ１９０により、支持部材１８０に対し移動不能に固定されており、図１に示すシャッタボタン１４が押されると、その撮影の間だけ電磁石２００に通電され、図４に示すようにストッパ１９０が電磁石２００に引き寄せられて、レール１６０およびそのレール１６０に支持された鏡胴が、支持部材１８０に対し、すなわちデジタルカメラ１の筐体に対し、光軸方向（図４の紙面に垂直な方向）に自在に移動可能な状態となる。したがって撮影中にデジタルカメラ１が光軸方向に振動しても鏡胴１５０はその慣性によりもとの位置に停まり、手ぶれ等のない撮影が行なわれる。撮影が終了するとその直後に電磁石２００への通電が断たれ、図３に示すように鏡胴１００はストッパ１９０により支持部材１８０に対し移動不能に固定される。したがって持ち運び時等において鏡胴１５０にガタつきは生じない。

図５は、本発明の別の実施形態のデジタルカメラの鏡胴およびその周囲の部分の断面図である。ここでは、外観や回路構成は、多少の相違はあるものの基本的には前述の実施形態と同様であり、また外観や回路構成は本発明の特徴ではないため、ここでの図示および説明は省略する。また図５では、多少の形状の相違等を越えて、前述の実施形態の構成要素に対応する構成要素には、前述の実施形態の図面に付した符号と同一の符号を付して示す。

図５に示す実施形態には、撮影レンズの前面に透明な防塵窓２１０が配備されており、撮影レンズ１８０への汚れの付着防止が図られている。

また、撮影レンズ１１０の背面には、ＭＯＳ撮像素子２３０が備えられている。

前述の実施形態には、図２に示すようにシャッタユニット１２０が備えられていたが、図５に示す実施形態ではシャッタユニットは備えられていない。

この図５に示す実施形態においても、撮影レンズ１１０およびＭＯＳ撮像素子２３０を保持した鏡胴１５０は、上下からレール１６０に挟まれており、そのレールはボールベアリング１７０を介して、カメラ筐体自体からなる、あるいはそのカメラ筐体に固定された支持部材１８０に支持されている。

図５の断面図上にはあらわれていないが、この図５の実施形態においては図３、図４に示すストッパ１９０および電磁石２００と同様のストッパおよび電磁石２００が備えられており、その電磁石には撮影時のみ通電されてストッパを引き寄せることにより、鏡胴１５０が、支持部材１８０に対し、ボールベアリング１７０を介して、この図５の紙面に垂直な方向、すなわち、この図５に示す実施形態の場合は撮影レンズ１１０の光軸に垂直な方向にスライド自在となる。したがってこの図５に示す実施形態の場合、光軸に対し垂直な左右方向に手ぶれ等の振動があっても、その手ぶれ等の振動の影響が画像にあらわれることが防止され、手ぶれのない高画質の写真（画像信号）を得ることができる。

尚、ここでは光軸方向（図１〜図４の実施形態）、および左右方向（図５の実施形態）の手ぶれを防止する構造について説明したが、それらを２段に組み合わせ左レールを設けることにより、あるいは、１段であっても、支持部材１８０に対しボールベアリング１７０を介して二次元的に移動可能なレールを設けることにより、光軸方向と左右方向との双方について手ぶれを補正する構造を備えてもよい。

またここでは、本発明の撮影装置の一例としてデジタルカメラについて説明したが、本発明の撮影装置は、カメラ機能単体の機器に限られるものではなく、カメラ機能が搭載された携帯電話等であってもよい。

本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。 図１に外観を示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。 図１、図２を参照して説明したデジタルカメラの鏡胴とその囲りを、撮影レンズ光軸方向に見た拡大図である。 図１、図２を参照して説明したデジタルカメラの鏡胴とその囲りを、撮影レンズ光軸方向に見た拡大図である。 本発明の別の実施形態のデジタルカメラの鏡胴およびその周囲の部分の断面図である。

符号の説明

１１０ 撮影レンズ
１２０ シャッタユニット
１３０ ＣＣＤ撮像素子
１４０ 補助光発光部
１５０ 鏡胴
１６０ レール
１７０ ボールベアリング
１８０ 支持部材
１９０ ストッパ
２００ 電磁石
２１０ 防塵窓
２３０ ＭＯＳ撮像素子

Claims (5)

1. 撮影光学系と撮像素子とを備え、撮影光学系を経由してきた被写体光を撮像素子で捉えることにより画像信号を生成する撮影装置において、
   前記撮影光学系と前記撮像素子との双方を保持する鏡胴と、
   前記鏡胴を囲う支持部材と、
   前記鏡胴と前記支持部材との間に介在し前記鏡胴を前記筐体に対し移動自在に支持することにより前記支持部材の振動の前記鏡胴への伝達を阻止する支持機構と、
   前記鏡胴を前記筐体に移動不能に固定するとともに撮影に同期して前記鏡胴を前記筐体に対し移動自在な状態に解放する固定機構とを備えたことを特徴とする撮影装置。
2. 前記支持機構は、前記鏡胴を、前記支持部材との間に転動部材を介して、移動自在に支持するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
3. 前記支持機構は、前記鏡胴を、被写体に接離する方向に移動自在に支持するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
4. 前記支持機構は、前記鏡胴を、被写体に接離する方向に対し直角の方向に移動自在に支持するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
5. 前記固定機構は、電磁石により、前記鏡胴を前記支持部材に解放自在に固定するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。

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