JP2007148251A

JP2007148251A - カメラ

Info

Publication number: JP2007148251A
Application number: JP2005345721A
Authority: JP
Inventors: Takao Goto; 孝夫後藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】光学性能を保ちながら自動焦点調節駆動時間を短くできる小型のカメラを提供する。
【解決手段】リードの小さい第１の送りねじ２１ａと、リードの大きい第２の送りねじ２２ａそれぞれにより駆動される第１のナット３１，第２のナット３２を設ける。第１の移動レンズ室１１及び第２の移動レンズ室１２は、第１の付勢ばね１６，第２の付勢ばね１７により付勢されており、第１のナット３１又は第２のナット３２に当てつくようになっている。第１のナット３１，第２のナット３２を移動させることにより、第１の移動レンズ室１１及び第２の移動レンズ室１２のいずれを第１のナット３１又は第２のナット３２により駆動するのかを選択的に切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動焦点調節機構を備えたカメラに関するものである。

小型なカメラとするために、特許文献１では、ズームレンズ群及びフォーカスレンズ群のそれぞれを送りねじ機構を有した独立した２つのステッピングモータにより駆動する例が開示されている。
ここで、ズーム機構を搭載したカメラでは、焦点距離の短い側（広角側）のフォーカスレンズ群の移動量は小さいが、光学性能を満足させるために細かい駆動ステップ（高精度の制御）が要求される。一方、焦点距離の長い側（望遠側）においては比較的粗い駆動ステップ（広角側よりも粗い制御）でも光学性能上の問題はないがフォーカスレンズ群の移動量は大きくなる傾向にある。

その結果、特許文献１に記載の技術では、フォーカスレンズ群を駆動するステッピングモータの送りねじのリード（送りねじを１回転させたときに軸方向に動く距離）は、要求される光学精度の厳しい広角側に合わせて小さなリードに設定する必要がある。そうすると、望遠側では、小さなリードの送りねじによって、フォーカスレンズ群が必要とする大きな移動量を移動させるので、その移動量を確保するために必要な送りねじの回転量が多くなり、自動焦点調節（ＡＦ）駆動時間が長くなるという問題があった。
また、ステッピングモータの制御パルスレートを上げれば、駆動速度は速くなるが駆動力が低下してしまい、制御脱調の問題が生じてしまう。
さらに、高トルクモータを用いることも考えられるが、その場合には、モータ自体が大型化するという問題がある。
このように、特許文献１に開示の技術では、フォーカスレンズ群の駆動速度の向上と駆動精度（送り精度）の向上とを両立することが困難であった。
特開平５−２３２３６９号公報

本発明の課題は、光学性能を保ちながら自動焦点調節駆動時間を短くできる小型のカメラを提供することである。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、直進移動可能な第１の移動体と、前記第１の移動体に対して駆動力を与える第１の駆動部と、前記第１の移動体に追従して移動可能な状態と前記第１の移動体に追従しない状態とを有した第１の移動レンズ群と、前記第１の移動体に追従して移動可能な状態と前記第１の移動体に追従しない状態とを有し、前記第１の移動レンズ群とは独立した第２の移動レンズ群と、を備えるカメラである。
請求項２の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、前記第１の駆動部は、出力軸に送りねじを有したステッピングモータであり、前記第１の移動体は、前記第１の駆動部の送りねじの回転により直進移動するナットであること、を特徴とするカメラである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のカメラにおいて、前記第１の移動体の移動方向と平行な方向に直進移動可能な第２の移動体と、前記第２の移動体に対して駆動力を与える第２の駆動部と、を有し、前記第１の移動レンズ群が前記第１の移動体に追従する状態では、前記第２の移動レンズ群は、前記第２の移動体に追従して移動可能であり、前記第２の移動レンズ群が前記第１の移動体に追従する状態では、前記第１の移動レンズ群は、前記第２の移動体に追従して移動可能であること、を特徴とするカメラである。
請求項４の発明は、請求項３に記載のカメラにおいて、前記第２の駆動部は、出力軸に送りねじを有したステッピングモータであり、前記第２の移動体は、前記第２の駆動部の送りねじの回転により直進移動するナットであること、を特徴とするカメラである。
請求項５の発明は、請求項４に記載のカメラにおいて、前記第１の駆動部の送りねじのリードは、前記第２の送りねじのリードよりも小さいこと、を特徴とするカメラである。
請求項６の発明は、請求項５に記載のカメラにおいて、前記第１の移動レンズ群及び前記第２の移動レンズ群を含む撮影光学系は、焦点距離を変更可能なズーム光学系であって、前記第１の移動レンズ群は、焦点調節を行うフォーカスレンズであり、前記第１の移動レンズ群は、前記撮影光学系が広角側の場合には前記第１の移動体に追従し、前記撮影光学系が望遠側の場合には前記第２の移動体に追従すること、を特徴とするカメラである。
請求項７の発明は、請求項６に記載のカメラにおいて、合焦精度を重視した焦点調節動作を行う高精度合焦モードと、合焦速度を重視した焦点調節動作を行う高速合焦モードとを撮影者が選択する合焦モード選択部を備え、前記合焦モード選択部により前記高精度合焦モードが選択された場合には、全てのズーム領域で前記第１の移動レンズ群は前記第１の移動体に追従し、前記高速合焦モードが選択された場合には、全てのズーム領域で前記第１の移動レンズ群は前記第２の移動体に追従すること、を特徴とするカメラである。
請求項８の発明は、請求項５に記載のカメラにおいて、至近側の焦点調節動作領域を制限した通常焦点調節モードと、至近側の焦点調節動作領域を制限しない近接撮影モードとを撮影者が選択する焦点調節モード選択部を備え、前記焦点調節モード選択部により前記通常焦点調節モードが選択された場合には、前記第１の移動レンズ群は前記第１の移動体に追従し、前記近接撮影モードが選択された場合には、前記第１の移動レンズ群は前記第２の移動体に追従すること、を特徴とするカメラである。
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のカメラにおいて、前記第１の移動体の直進移動方向に平行な第１の方向に前記第１の移動レンズ群を付勢する第１の付勢部材と、前記第１の方向と反対の第２の方向に前記第２の移動レンズ群を付勢する第２の付勢部材と、を備え、前記第１の移動体は、前記第１の移動レンズ群が追従する状態では、前記第１の付勢部材の付勢力による前記第１の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制し、前記第２の移動レンズ群が追従する状態では、前記第２の付勢部材の付勢力による前記第２の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制すること、を特徴とするカメラである。
請求項１０の発明は、請求項９に記載のカメラにおいて、前記第２の移動体は、前記第１の移動レンズ群が追従する状態では、前記第１の付勢部材の付勢力による前記第１の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制し、前記第２の移動レンズ群が追従する状態では、前記第２の付勢部材の付勢力による前記第２の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制すること、を特徴とするカメラである。

本発明によれば、リードの小さな送りねじを有したステッピングモータとリードの大きな送りねじを有したステッピングモータとを切り替えてＡＦ駆動に用いることができるので、光学性能を保ちながらＡＦ駆動の高速化を達成でき、シャッタータイムラグを少なくできる。
また、ズーム光学系を備えたカメラにおいては、広角側ではリードの小さな送りねじを有したステッピングモータで駆動し、望遠側ではリードの大きな送りねじを有したステッピングモータで駆動することにより、画質性能とレスポンス性能との最適化が図れる。
さらに、送りねじのリードを変えた複数種のフォーカス駆動方式を撮影者が選択できるモードを備えることにより、撮影条件・撮影者の意図に合わせた撮影を行える。

光学性能を保ちながら自動焦点調節駆動時間を短くできる小型のカメラとするという目的を、リードの異なる送りねじを有した２種類のステッピングモータを設け、ズーム領域の変化に応じて自動焦点調節駆動に使用するステッピングモータを切り替えることにより実現した。

図１は、本発明によるカメラの実施例を示す縦断面図である。
図２は、本実施例のカメラを図１中に示したＡ−Ａ断面で切断した横断面図である。
図３は、本実施例のカメラを図１中に示したＢ−Ｂ位置で切断した正面断面図である。
図４は、第１のモータユニットを示す図である。
本実施例のカメラ１は、対物レンズ群Ｌ０，第２の移動レンズ群Ｌ２，第１の移動レンズ群Ｌ１，ローパスフィルタ３を通過して撮像素子４上に結像した被写体像を撮像するいわゆるデジタルカメラである。
ローパスフィルタ３は、レンズ筐体２に固定されている。撮像素子４は、撮像素子基板５に固定されており、レンズ筐体２及び撮像素子基板５が不図示のカメラ本体部材に固定されている。

本実施例のカメラの撮影光学系は、被写体側から対物レンズ群Ｌ０，第２の移動レンズ群Ｌ２，第１の移動レンズ群Ｌ１の順番に並んだレンズ群からなり、焦点距離を変更可能なズーム光学系である。第１の移動レンズ群Ｌ１は、焦点調節を行うフォーカスレンズであり、自動焦点調節（ＡＦ）駆動時には、第１の移動レンズ群Ｌ１が移動する。また、焦点距離を変更するズーム動作時には、第２の移動レンズ群Ｌ２が移動する。
対物レンズ群Ｌ０は、対物レンズ室１０に固定され、第２の移動レンズ群Ｌ２は、第２の移動レンズ室１２に保持され、第１の移動レンズ群Ｌ１は、第１の移動レンズ室１１に保持されている。
対物レンズ室１０は、レンズ筐体２に固定され、第２の移動レンズ室１２，第１の移動レンズ室１１は、レンズガイド軸１４とレンズ振れ止め軸１５とに保持されていて光軸方向に移動可能となっている。レンズガイド軸１４とレンズ振れ止め軸１５は、レンズ筐体２と対物レンズ室１０とに固定されている。

第１のステッピングモータ２１は、モータ支持台２５にビス２７を用いて固定されている第１の駆動部である。第１のステッピングモータ２１は、その出力軸に第１の送りねじ２１ａを有している。
第１のナット３１は、第１の送りねじ２１ａとねじ嵌合した第１の移動体である。第１のナット３１は、第１のナット振れ止め軸２３に回転規制されているので、第１のステッピングモータ２１の駆動により第１の送りねじ２１ａが回転すると、第１のナット３１は、そのリードに従い直進移動する。第１のナット３１は、第１の移動レンズ室１１と第２の移動レンズ室１２とに挟まれる位置に配置されている。
ここで、リードとは、送りねじ２１ａが１回転するときに第１のナット３１が直進移動する距離である。１条ねじの場合には、リードは、ねじのピッチと等しくなるが、多条（例えば、２条）ねじでは、リードは、ピッチに条数をかけた値（２条ねじでは、リード＝２×ピッチ）となる。

これら第１のステッピングモータ２１，第１の送りねじ２１ａ，第１のナット振れ止め軸２３，モータ支持台２５，第１のナット３１により第１のモータユニットが形成され、レンズ筐体２に固定されている。
また、レンズガイド軸１４を中心として第１のモータユニットと対称な位置に、第１のモータユニットと略同様な第２のモータユニットが、第２のステッピングモータ２２，第２の送りねじ２２ａ，第２のナット振れ止め軸２４（図３参照），モータ支持台２６，第２のナット３２により形成され、レンズ筐体２に固定されている。
第１のモータユニットと第２のモータユニットは、略同様な形態をしているが、第１の送りねじ２１ａは、第２の送りねじ２２ａよりもリードが小さくなっている。したがって、第１のステッピングモータ２１による第１のナット３１の駆動は、駆動制御の精度は高いが第１のナット３１の移動速度が遅く、第２のステッピングモータ２２による第２のナット３２の駆動は、駆動制御の精度は低いが第２のナット３２の移動速度が速い。

第１の付勢ばね１６は、レンズガイド軸１４の撮像素子４に近い側に嵌められ、第１の移動レンズ室１１を被写体方向（第１の方向）に付勢する第１の付勢部材である。
第２の付勢ばね１７は、レンズガイド軸１４の被写体側に嵌められ、第２の移動レンズ室１２を撮像素子方向（第２の方向）に付勢する第２の付勢部材である。
第１の移動レンズ室１１及び第２の移動レンズ室１２は、それぞれ、第１の付勢ばね１６及び第２の付勢ばね１７のばね付勢力により第１のナット３１，第２のナット３２のいずれかに当接しており、これら第１のナット３１，第２のナット３２のいずれかに追従して直進移動する。

すなわち、第１のナット３１は、第１の移動レンズ群Ｌ１が追従する状態では、第１の付勢ばね１６の付勢力による第１の移動レンズ群Ｌ１の移動を、第１の移動レンズ室１１を介して間接的に規制する。また、第１のナット３１は、第２の移動レンズ群Ｌ２が追従する状態では、第２の付勢ばね１７の付勢力による第２の移動レンズ群Ｌ２の移動を第２の移動レンズ室１２を介して間接的に規制する。
同様に、第２のナット３２は、第１の移動レンズ群Ｌ１が追従する状態では、第１の付勢ばね１６の付勢力による第１の移動レンズ群Ｌ１の移動を第１の移動レンズ室１１を介して間接的に規制する。また、第２のナット３２は、第２の移動レンズ群Ｌ２が追従する状態では、第２の付勢ばね１７の付勢力による第２の移動レンズ群Ｌ２の移動を第２の移動レンズ室１２を介して間接的に規制する。

図５は、第１の移動レンズ室１１及び第２の移動レンズ室１２の原点出し状態を示す横断面図である。
カメラの電源を投入すると第１の移動レンズ室１１及び第２の移動レンズ室１２は、その検出片１１ａ，１２ａそれぞれが第１のフォトインタラプタ１８，第２のフォトインタラプタ１９と重なる位置（図５に示す状態）まで第１のナット３１，第２のナット３２に追従して移動して、原点出しが行なわれる。

次に、第２のナット３２に追従して第２の移動レンズ室１２が移動し、第１のナット３１に追従して第１の移動レンズ室１１が移動することにより広角状態（図１、図２参照）にズーム駆動される。広角状態では、ＡＦ駆動時に第１の移動レンズ群Ｌ１の位置駆動制御の精度を高くする必要があるため、リードの小さな第１のナット３１に第１の移動レンズ室１１が追従するようにして、ＡＦ駆動を行う。
図６は、望遠状態へ変化する途中の状態を示す横断面図である。
図７は、望遠状態へ変化する途中の状態を示す横断面図であり、図６の状態からさらに動作が進んだ状態を示している。
広角状態からズームアップ信号が入力されると、第２のナット３２が被写体側に移動し、これに追従して第２の移動レンズ室１２が望遠位置（図６参照）に移動する。

ここで、ズーム停止位置が予め設定されている閾位置よりも望遠側にある場合には、第２のステッピングモータ２２が停止した直後に第１のステッピングモータ２１を駆動して、第１のナット３１を被写体側に移動させて第２の移動レンズ室１２に当接させる（図７参照）。なお、焦点距離の変化に対応して、第１の移動レンズ群Ｌ１の駆動制御の精度も変化するので、上述の閾位置は、第１の移動レンズ群Ｌ１を第２のナット３２により駆動しても必要な光学性能を確保できるようになる位置に設定される。

図７に示した状態となった直後に第２のステッピングモータ２２を駆動して第２のナット３２を撮像素子側へ移動することにより、第２のナット３２を第１の移動レンズ室１１に当接させて、望遠状態（図８，図９参照）となる。
図８は、望遠状態を示す横断面図である。
図９は、望遠状態を示す縦断面図である。
望遠状態では、ＡＦ駆動時に必要な第１の移動レンズ群Ｌ１の駆動制御の精度は、広角状態に比べて低くても広角状態と同等な光学性能を確保できるので、リードの大きな第２のナット３２により第１の移動レンズ室１１（第１の移動レンズ群Ｌ１）を駆動しても問題ない。そして、望遠状態では、フォーカス移動範囲が大きいが、リードの大きな第２のナット３２により第１の移動レンズ室１１（第１の移動レンズ群Ｌ１）を移動させるので、ＡＦ時間を短縮できる。

また、本実施例のカメラは、至近側の焦点調節動作領域を制限した通常焦点調節モードと、至近側の焦点調節動作領域を制限しない近接撮影モード（マクロモード）とを撮影者が選択する不図示の焦点調節モード選択部を備えている。そして、焦点調節モード選択部により通常焦点調節モードが選択された場合には、第１の移動レンズ群Ｌ１は、第１のナット３１に追従して移動して高精度のＡＦ駆動を行う。一方、近接撮影モードが選択された場合には、第１の移動レンズ群Ｌ１は、第２のナット３２に追従して移動して駆動範囲が広がっても高速にＡＦ駆動を行えるようにする。

さらに、本実施例のカメラは、合焦精度を重視した焦点調節動作を行う高精度合焦モードと、合焦速度を重視した焦点調節動作を行う高速合焦モードとを撮影者が選択する不図示の合焦モード選択部を備えている。そして、合焦モード選択部により高精度合焦モードが選択された場合には、全てのズーム領域で第１の移動レンズ群Ｌ１は、第１のナット３１に追従して移動して高精度のＡＦ駆動を行う。一方、高速合焦モードが選択された場合には、全てのズーム領域で第１の移動レンズ群Ｌ１は、第２のナット３２に追従して移動して高速なＡＦ駆動を行う。

本実施例によれば、第１の移動レンズ群Ｌ１は、第１のナット３１に追従して移動する状態と、第２のナット３２に追従して移動する状態とを選択的に切り替えられるので、高精度のＡＦ駆動が必要な場合と、高速なＡＦ駆動が必要な場合とのそれぞれに対して、最適な状態で動作できる。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施例において、第１の駆動部及び第２の駆動部は、ステッピングモータと送りねじにより駆動力を出力する例を示したが、これに限らず、例えば、直進型の振動波モータであってもよい。

また、本実施例において、２系統の駆動部を切り替え可能な例を示したが、これに限らず、さらに第３の駆動部を追加して、３系統の駆動部を切り替えて使用してもよい。

さらに、本実施例において、第１の移動レンズ群Ｌ１及び第２の移動レンズ群Ｌ２は、いずれも複数枚のレンズが組み合わせられている例を示したが、これに限らず、例えば、第１の移動レンズ群Ｌ１及び第２の移動レンズ群Ｌ２は、それぞれが一枚のレンズにより形成されていてもよいし、一方のみが一枚のレンズにより形成されていてもよい。

本発明によるカメラの実施例を示す縦断面図である。本実施例のカメラを図１中に示したＡ−Ａ断面で切断した横断面図である。本実施例のカメラを図１中に示したＢ−Ｂ位置で切断した正面断面図である。第１のモータユニットを示す図である。第１の移動レンズ室１１及び第２の移動レンズ室１２の原点出し状態を示す横断面図である。望遠状態へ変化する途中の状態を示す横断面図である。望遠状態へ変化する途中の状態を示す横断面図であり、図６の状態からさらに動作が進んだ状態を示している。望遠状態を示す横断面図である。望遠状態を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｌ０：対物レンズ群、Ｌ１：第１の移動レンズ群、Ｌ２：第２の移動レンズ群、１１：第１の移動レンズ室、１２：第２の移動レンズ室、２１：第１のステッピングモータ、２１ａ：第１の送りねじ、２２：第２のステッピングモータ、２２ａ：第２の送りねじ、３１：第１のナット、３２：第２のナット

Claims

直進移動可能な第１の移動体と、
前記第１の移動体に対して駆動力を与える第１の駆動部と、
前記第１の移動体に追従して移動可能な状態と前記第１の移動体に追従しない状態とを有した第１の移動レンズ群と、
前記第１の移動体に追従して移動可能な状態と前記第１の移動体に追従しない状態とを有し、前記第１の移動レンズ群とは独立した第２の移動レンズ群と、
を備えるカメラ。
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記第１の駆動部は、出力軸に送りねじを有したステッピングモータであり、
前記第１の移動体は、前記第１の駆動部の送りねじの回転により直進移動するナットであること、
を特徴とするカメラ。
請求項１又は請求項２に記載のカメラにおいて、
前記第１の移動体の移動方向と平行な方向に直進移動可能な第２の移動体と、
前記第２の移動体に対して駆動力を与える第２の駆動部と、
を有し、
前記第１の移動レンズ群が前記第１の移動体に追従する状態では、前記第２の移動レンズ群は、前記第２の移動体に追従して移動可能であり、
前記第２の移動レンズ群が前記第１の移動体に追従する状態では、前記第１の移動レンズ群は、前記第２の移動体に追従して移動可能であること、
を特徴とするカメラ。
請求項３に記載のカメラにおいて、
前記第２の駆動部は、出力軸に送りねじを有したステッピングモータであり、
前記第２の移動体は、前記第２の駆動部の送りねじの回転により直進移動するナットであること、
を特徴とするカメラ。
請求項４に記載のカメラにおいて、
前記第１の駆動部の送りねじのリードは、前記第２の送りねじのリードよりも小さいこと、
を特徴とするカメラ。
請求項５に記載のカメラにおいて、
前記第１の移動レンズ群及び前記第２の移動レンズ群を含む撮影光学系は、焦点距離を変更可能なズーム光学系であって、
前記第１の移動レンズ群は、焦点調節を行うフォーカスレンズであり、
前記第１の移動レンズ群は、前記撮影光学系が広角側の場合には前記第１の移動体に追従し、前記撮影光学系が望遠側の場合には前記第２の移動体に追従すること、
を特徴とするカメラ。
請求項６に記載のカメラにおいて、
合焦精度を重視した焦点調節動作を行う高精度合焦モードと、合焦速度を重視した焦点調節動作を行う高速合焦モードとを撮影者が選択する合焦モード選択部を備え、
前記合焦モード選択部により前記高精度合焦モードが選択された場合には、全てのズーム領域で前記第１の移動レンズ群は前記第１の移動体に追従し、前記高速合焦モードが選択された場合には、全てのズーム領域で前記第１の移動レンズ群は前記第２の移動体に追従すること、
を特徴とするカメラ。
請求項５に記載のカメラにおいて、
至近側の焦点調節動作領域を制限した通常焦点調節モードと、至近側の焦点調節動作領域を制限しない近接撮影モードとを撮影者が選択する焦点調節モード選択部を備え、
前記焦点調節モード選択部により前記通常焦点調節モードが選択された場合には、前記第１の移動レンズ群は前記第１の移動体に追従し、前記近接撮影モードが選択された場合には、前記第１の移動レンズ群は前記第２の移動体に追従すること、
を特徴とするカメラ。
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のカメラにおいて、
前記第１の移動体の直進移動方向に平行な第１の方向に前記第１の移動レンズ群を付勢する第１の付勢部材と、
前記第１の方向と反対の第２の方向に前記第２の移動レンズ群を付勢する第２の付勢部材と、
を備え、
前記第１の移動体は、前記第１の移動レンズ群が追従する状態では、前記第１の付勢部材の付勢力による前記第１の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制し、前記第２の移動レンズ群が追従する状態では、前記第２の付勢部材の付勢力による前記第２の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制すること、
を特徴とするカメラ。
請求項９に記載のカメラにおいて、
前記第２の移動体は、前記第１の移動レンズ群が追従する状態では、前記第１の付勢部材の付勢力による前記第１の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制し、前記第２の移動レンズ群が追従する状態では、前記第２の付勢部材の付勢力による前記第２の移動レンズ群の移動を直接又は間接的に規制すること、
を特徴とするカメラ。