JP2008197253A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフィルムカメラやデジタルカメラ等に備えられた鏡筒を有する撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus having a lens barrel provided in a film camera, a digital camera, or the like.
従来から銀塩フィルムを用いるフィルムカメラは広く普及しているが、近年、フィルムを使用せずに画像をメモリに取り込むことができるデジタルカメラが急速に普及している。このデジタルカメラの中には、複数の光学レンズを光軸方向に移動させ撮影倍率を変更するズーム機構を備えるものがある。ズームを行って被写体に対してレンズのピント合わせを行う時、いわゆるフォーカスの時には被写体から最後端のレンズ群を光軸前後方向に移動させて行う。フォーカスの構成の一例を特許文献1に示す。
Conventionally, a film camera using a silver salt film has been widely used, but in recent years, a digital camera capable of capturing an image in a memory without using a film has been rapidly spread. Some digital cameras include a zoom mechanism that moves a plurality of optical lenses in the optical axis direction to change a photographing magnification. When performing zooming to focus the lens on the subject, the so-called focusing is performed by moving the last lens group from the subject in the longitudinal direction of the optical axis. An example of the focus configuration is shown in
ステッピングモーターによりスクリューを回転させ、レンズホルダーと一体で動作するナットを駆動させて、レンズの位置を決定する。通常停止する分解能はステッピングモーターの制御が比較的簡単な2−2相励磁の停止位置にするのが望ましい。そうすれば、ステッピングモーターのローターが無励磁状態で安定的な位置に停止するのでレンズの停止精度を狙いどうりに停止させやすく、モーターへの通電も必要ないので省電力にもなる。 The screw is rotated by the stepping motor, and the nut that operates integrally with the lens holder is driven to determine the position of the lens. It is desirable to set the resolution for the normal stop to the stop position of the 2-2 phase excitation where the control of the stepping motor is relatively easy. In this case, the rotor of the stepping motor stops at a stable position in a non-excited state, so that it is easy to stop the lens accurately without aiming for the lens stop accuracy.
しかし、近年カメラ全体の高速化の要望が高まっており、また、小型化やノイズレスの要望が高まっている。 However, in recent years, there has been an increasing demand for speeding up the entire camera, and there has been an increasing demand for miniaturization and noiselessness.
このような課題を解決するための方法として様々な案が提案されている。一般に高速化をするためにはステッピングモーター自体を高速回転で動作させる方法がある。 Various proposals have been proposed as methods for solving such problems. In general, in order to increase the speed, there is a method of operating the stepping motor itself at a high speed.
また、特許文献2はより細かい停止位置にローターを停止させるマイクロステップ駆動と2−2相駆動を切り替えることによりフォーカス駆動の高速化と高精度化を両立しようとしている。
従来例のように高速化するためにステッピングモーター自体を高速回転で動作させるためには、トルクも十分確保する必要があるため、ステッピングモーターが大型化してしまうという問題がある。一般的に高速回転になるとトルクは減少する傾向があるため、モーター内部のマグネットやコイルを大型化してトルクを確保するのが一般的である。また、高速駆動すると作動音が大きくなるという問題がある。 In order to operate the stepping motor itself at a high speed rotation in order to increase the speed as in the conventional example, it is necessary to secure a sufficient torque, and there is a problem that the stepping motor becomes large. In general, torque tends to decrease at high speed rotation, so it is common to secure the torque by increasing the size of magnets and coils inside the motor. In addition, there is a problem that operating noise increases when driven at high speed.
次に上記特許文献2は、ステッピングモーターの駆動方法をしめした例であるが、ある領域では2−2相駆動を行うことにより、高速で作動させ、ある領域になったらマイクロステップ駆動を行う。このような使用方法を使うと結局ステッピングモーターの回転速度に依存することになり、精度を両立しようとすると高速回転可能でトルクも十分でるようにする必要があり、ステッピングモーターを大型化しなければならず、作動音も大きくなる。
Next,
以上のことから、フォーカスの駆動速度を高速化させ、なおかつ停止精度を安定的に確保し、作動音を低減する構成を備える必要がある。 From the above, it is necessary to provide a configuration that increases the driving speed of the focus, stably secures the stopping accuracy, and reduces the operating noise.
上記の目的を達成するために本発明の第1の撮像装置は、撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群保持手段と、前記撮影レンズ群保持手段と略一体で動作する雌ねじ手段と、雄ねじ手段と、前記雄ねじ手段を駆動しかつ細かい分解能で停止できるステッピングモーターである雄ねじ駆動手段とを具備し、雄ねじ手段及び雌ねじ手段のピッチxmm、条数y、リードxymm、ナット厚さをxy+αmmとし、α<xyであり、停止位置を2−2相位置または1−2相位置、またはその両方であり、条数yは2以上であることである。 In order to achieve the above object, a first imaging device of the present invention includes a photographing lens group, the photographing lens group holding means, a female screw means that operates substantially integrally with the photographing lens group holding means, and a male screw means. And a male screw driving means which is a stepping motor that drives the male screw means and can be stopped with a fine resolution, wherein the male screw means and the female screw means have a pitch xmm, a thread number y, a lead xymm, and a nut thickness xy + αmm, α < xy, the stop position is the 2-2 phase position, the 1-2 phase position, or both, and the number y is 2 or more.
上記の目的を達成するために本発明の第2の撮像装置は、撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群保持手段と、前記撮影レンズ群保持手段と略一体で動作する雌ねじ手段と、雄ねじ手段と、前記雄ねじ手段を駆動しかつ細かい分解能で停止できるステッピングモーターである雄ねじ駆動手段とを具備し、雄ねじ手段及び雌ねじ手段のピッチxmm、条数y、リードxymm、ナット厚さをx+αmmとし、α<xであり、停止位置を2−2相位置または1−2相位置、またはその両方であり条数yは2以上であることである。 In order to achieve the above object, a second imaging apparatus of the present invention includes a photographing lens group, the photographing lens group holding means, a female screw means that operates substantially integrally with the photographing lens group holding means, and a male screw means. And a male screw drive means which is a stepping motor capable of driving the male screw means and stopping at a fine resolution, and the pitch xmm, the number of threads y, the lead xymm, the nut thickness of the male screw means and the female screw means x + αmm, and α < x, the stop position is the 2-2 phase position, the 1-2 phase position, or both, and the number y is 2 or more.
本発明は、上記構成としたので、ステッピングモーターを大型化することなくフォーカスの移動速度を速くでき、停止精度を従来並に維持できる。 Since the present invention has the above-described configuration, the moving speed of the focus can be increased without increasing the size of the stepping motor, and the stopping accuracy can be maintained at the same level as the conventional one.
(実施例)
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
(Example)
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.
図5から図9には、本形態に係る撮像装置を備える機器としてデジタルカメラが示されている。本実施例で示すデジタルカメラ9は撮影倍率を変更できるズーム機構を有するカメラである。
5 to 9 show a digital camera as a device including the imaging device according to the present embodiment. The
図5は当該デジタルカメラ9の電源をOFFにした状態を示した外観斜視図である。図6は当該デジタルカメラ9の電源をONにした状態を示した外観斜視図である。
FIG. 5 is an external perspective view showing a state in which the power source of the
図7は上面図を示しており、図8は背面図を示しており、図9は底面図を示している。 7 shows a top view, FIG. 8 shows a rear view, and FIG. 9 shows a bottom view.
図10には当該デジタルカメラ9の腰部構成を示している。
FIG. 10 shows the waist configuration of the
本形態のデジタルカメラの正面には被写体の構図を決めるファインダ14、測光測距を行う場合の光源の補助を行う補助光13、ストロボ15、撮影レンズ鏡筒手段16が構成されている。
A
上面にはレリーズボタン10、電源切換えボタン12、ズーム切換えスイッチ11、底面には三脚取付部24、メモリーカードドライブ37及びバッテリー挿入部(不図示)が内部に具備されているカードバッテリーカバー25が配置されている。
A
背面には操作ボタン18,19,20,21,22,23が配置され様々な機能切換えを行うことができる。LCDより成るディスプレイ17、ファインダ接眼部16が配置されている。
操作ボタン18,19,20,21,22,23によりデジタルカメラの動作モード、例えば撮影モード、再生モード、動画撮影モード等の選択を行う。
The
ディスプレイ17は、画像表示手段であり、メモリ35に保存された画像データやメモリーカードから読み込んだ画像データを画面上に表示する。また、モードを選択すると複数の撮影データを縮小して画面表示したりすることもできる。
The
制御部はCPU41、ROM40、RAM42で構成され、バス39を介してレリーズボタン10、操作ボタン18〜23、ディスプレイ17、メモリ35、メモリーカードドライブ37等の各種構成要素が接続されている。
The control unit includes a CPU 41, a ROM 40, and a RAM 42, and various components such as a
バス39を介して制御系と接続する駆動回路38には、ズームモーター駆動手段26、フォーカスモーター駆動手段8が接続されている。また、シャッタ駆動手段27、絞り駆動手段30、CCDやCMOS等の撮像素子31、ストロボ15が接続されており、制御系からの信号により各々の駆動を制御することになる。
The zoom motor driving means 26 and the focus motor driving means 8 are connected to the drive circuit 38 connected to the control system via the bus 39. Further, a
ROM40には上述の各機能構成要素を制御するプログラムが記憶されている。RAM42には各制御プログラムに必要なデータが記憶されている。 The ROM 40 stores a program for controlling each functional component described above. The RAM 42 stores data necessary for each control program.
以上のように本発明の第一の実施例は構成されているが、使用者が電源切り替えボタン12を操作することで電源をOFFからONにすると、CPU41はROM40から必要な制御プログラムを読み出して初期動作を開始する。つまり撮影レンズ鏡筒を所定の撮影可能領域に移動させ、撮影機能を立ち上げて、撮影スタンバイ状態になる。
As described above, the first embodiment of the present invention is configured. However, when the user turns the power source from OFF to ON by operating the
撮影を行うためにレリーズボタン10を押すと、撮像素子31により被写体の明るさを検知し、その測光値に基づき絞り値やシャッタスピード、またストロボ15を発光するかどうかを判断する。また、あらかじめ操作ボタン18によって使用者がストロボ15を強制的に発光させるか、発光させないかを選択することもできる。次に測距を行い、被写体との距離を測定してフォーカスモーター駆動手段8を駆動することにより所定のフォーカス位置へフォーカス手段2を移動させる。次にシャッタ手段27の開閉を行い、所望の画像を撮像素子31に取り込む。
When the
撮像素子31には、露光制御値に基づいて入射した光の光量に応じた電荷が蓄積され、その電荷が画像信号となり、アナログ信号処理手段32へと出力される。 Charges corresponding to the amount of incident light are accumulated in the image pickup device 31 based on the exposure control value, and the charges become image signals and output to the analog signal processing means 32.
アナログ信号処理手段32では、取り込まれた画像データにアナログ処理を施し、A/D変換部33に出力する。A/D変換部33では取り込まれたアナログデータをデジタルデータに変換する。このデジタルデータをデジタル信号処理手段34に出力し、ここでデジタルデータの処理を行う。最終的にデジタルデータはメモリ35に記憶されることになる。
The analog signal processing unit 32 performs analog processing on the captured image data and outputs the processed image data to the A /
メモリ35に記憶されたデータは操作ボタン19の操作によって圧縮伸張手段36によりJPEGやTIFF等の圧縮加工等を施しメモリーカードに出力され記憶される。
The data stored in the memory 35 is subjected to compression processing such as JPEG or TIFF by the compression / expansion means 36 by the operation of the
またメモリ35を持たないデジタルカメラの場合デジタル信号処理手段34で処理されたデジタルデータを圧縮伸張手段36に出力し、メモリーカードドライブ37へ記憶させることになる。 In the case of a digital camera not having the memory 35, the digital data processed by the digital signal processing means 34 is output to the compression / expansion means 36 and stored in the memory card drive 37.
メモリ35に記憶された画像データやメモリーカードドライブ37に記憶されている画像データを圧縮伸張手段36によって伸張処理を行い、その画像データをバス39を介してディスプレイ17に表示させることができる。このディスプレイ17上のデータを使用者が見ることで、その画像が不必要であると判断すると使用者は操作ボタン20の操作によって消去することができる。
The image data stored in the memory 35 and the image data stored in the memory card drive 37 can be expanded by the compression / expansion means 36, and the image data can be displayed on the
上面にはズームスイッチ11が配置されており、ズームスイッチ11を操作することにより駆動回路38を介してズームモーター駆動手段26を制御することにより撮影レンズ鏡筒16をレンズの光軸方向に移動させる。また、ディスプレイ17上に表示されている記憶画像をズームスイッチ11の操作で拡大及び縮小、いわゆるデジタルズームを行うことができる。
The zoom switch 11 is disposed on the upper surface, and the zoom lens 11 is operated to control the zoom motor drive means 26 via the drive circuit 38 to move the photographing
次に、本形態に係るデジタルカメラ9に備えられた撮影レンズ鏡筒16に具備されているフォーカス機構の構成について説明する。図2が撮影レンズ群1及び撮影レンズ群保持手段2(以後フォーカスレンズと呼ぶ。)が収納位置に存在する時の斜視図である。図3がフォーカスレンズ1が繰出して使用状態の時の斜視図である。図4がフォーカスレンズ1が繰出して使用状態の時の側面図である。
Next, the configuration of the focus mechanism provided in the photographing
撮影レンズ群1を保持する撮影レンズ群保持手段2には、いわゆるナット形状の雌ねじ手段5が略一体で組み込まれている。雌ねじ手段5に対してスクリュー形状の雄ねじ手段4が噛み合っている。雄ねじ手段4はフォーカス地板3に保持されている。撮影レンズ群保持手段2はフォーカス地板3に垂直に立てられているガイドバー6に嵌合して組み込まれており、同様にフォーカス地板3に垂直に立てられているサブガイドバー3aによって回転方向の規制をされており位置が決まる。撮影レンズ群保持手段2とフォーカス地板3の間にはコイルスプリングである片寄せ手段7が設けられている。撮影レンズ群保持手段2をフォーカス地板3に引き込むようにして、雌ねじ手段5と撮影レンズ群保持手段2及び雌ねじ手段5と雄ねじ手段4のガタを防止できるようになっている。雄ねじ手段4とステッピングモーターである雄ねじ手段駆動手段8はギア連結されており、ステッピングモーターである雄ねじ駆動手段8の回転によりスクリュー(雄ねじ手段4)が回転しフォーカスレンズ1が光軸方向に前後移動できる。ステッピングモーターを回転することにより図2のフォーカス収納状態から図3のフォーカス合焦状態へと移動する。
A so-called nut-shaped female screw means 5 is incorporated in the photographing lens group holding means 2 that holds the photographing
従来であればスクリュー及びナットの条数は1条であり、例えばピッチが0.2mmであるとすると、リードは0.2mmとなる。フォーカスレンズ1が繰出すスピードを速くするためには、雄ねじ駆動手段8の回転速度を速くする必要がある。また、停止位置に対しても、雄ねじ駆動手段8の停止分解能が通常無通電で安定的に保持できる2−2相励磁停止状態で20ポイントであるとする。それにともなって雄ねじ手段4の1回転で0.01mm/roundのフォーカスレンズ1の繰出し量となる。
Conventionally, the number of screws and nuts is one. For example, if the pitch is 0.2 mm, the lead is 0.2 mm. In order to increase the speed that the
雄ねじ駆動手段8の回転スピードを速くするという手段のほかに、ねじのリードを長くするという方法によりフォーカスレンズ1の移動スピードを速くすることができる。ねじのリードを例えば0.4mmにするために、ピッチを0.4mmにすれば良い。このようにするとねじのピッチの分だけナットとスクリューの噛合せの量も大きくする必要があり、噛合せを1回転分の歯厚は必要だとすると、図1中のナット5(雌ねじ手段)の厚みは最低0.4mm必要になる。このナットの厚みをカメラに収めなければならず、その分カメラが大型化してしまう。
In addition to means for increasing the rotational speed of the male screw driving means 8, the moving speed of the
そこで本提案では、条数を上げることで、ピッチは変更せずにリードを上げてフォーカスレンズ1の移動スピードを速くする方法を採用する。つまり、ピッチは0.2mm、条数は2条、とすることでリードは0.4mmとなる。このときナット5の厚さを0.5mmとすれば、一応1リード分でかつ2ピッチ分のねじの噛み合いは確保できるので単純にピッチと大きくした場合より安定的に噛み合いが確保できる。これを式にまとめると、ピッチxmm、条数y、リードxymm、ナット厚さをxy+αmmとし、α<xyとなる。
Therefore, in this proposal, a method is adopted in which the lead lens is raised without changing the pitch to increase the moving speed of the
また、もっとねじの噛み合いを削減してナット5の厚さを薄くするためにピッチは0.2mm、条数は2条、とすることでリードは0.4mmとし、ナット5の厚さを0.3mmとすればねじのピッチ分の噛み合いを確保できるので動作に支障は無い。このようにしてナットを薄く保ちながら撮影レンズ鏡筒の厚みを薄くできるので大きなメリットを得られる。
Further, in order to further reduce the meshing of the screw and reduce the thickness of the
これを式にまとめると、ピッチxmm、条数y、リードxymm、ナット厚さをx+αmmとし、α<xとなる。 In summary, the pitch xmm, the number of stripes y, the lead xymm, and the nut thickness are x + αmm, and α <x.
ここで、前述の1条の場合の半分の停止ポイントで良いのであれば、2−2相励磁位置(2−2相位置)で停止すれば良いが、同じ数の停止ポイントを必要だとすると2−2相励磁位置(2−2相位置)の半分の1−2相励磁位置(1−2相位置)で停止させる必要がある。近年ではステッピングモーター8の性能は格段に向上しており、1−2相励磁位置(1−2相位置)での停止は特に問題なく使用している。また、ステッピングモーター8に対して保持通電を行うことにより、より性能を安定させることができる。
Here, if the half stop point in the above-mentioned
近年ではステッピングモーターの制御方法は様々開発されており、さらに細かい停止位置であるマイクロステップ位置でも停止させることによって、よりバリエーションにとんだ駆動制御を達成することができる。 In recent years, various control methods for stepping motors have been developed, and drive control that is more varied can be achieved by stopping the microstep position, which is a finer stop position.
以上の方法をとると、速度や精度を向上するためにステッピングモーターを大型化する必要もなくなる。また、ステッピングモーターの高速回転によるノイズも低減できる。 If the above method is adopted, it is not necessary to increase the size of the stepping motor in order to improve speed and accuracy. In addition, noise due to high-speed rotation of the stepping motor can be reduced.
図11に本発明の鏡筒機構を具備する撮影装置であるデジタルカメラの電源ONから撮影終了までのフローチャートを示す。使用者が撮影装置の電源をONすると、CPU41よりズームモーター駆動手段26に指令を送り、鏡筒駆動モーターをCW回転させる。その後所定の動作を行い、撮影レンズ鏡筒手段16が撮影位置に移動したことが確認できたら停止させる。このとき図5の状態から図6の状態へレンズ鏡筒の状態は変化する。 FIG. 11 shows a flowchart from the power-on to the end of photographing of a digital camera which is a photographing apparatus having the lens barrel mechanism of the present invention. When the user turns on the power of the photographing apparatus, the CPU 41 sends a command to the zoom motor driving means 26 to rotate the lens barrel driving motor CW. Thereafter, a predetermined operation is performed, and when it is confirmed that the photographing lens barrel means 16 has moved to the photographing position, it is stopped. At this time, the state of the lens barrel changes from the state of FIG. 5 to the state of FIG.
次に使用者がレリーズボタン10をONすると、測光を行い、被写体の輝度情報を得る。得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度の場合、絞り手段29を光軸内に侵入させ、入射光量を変化させる。得られた輝度情報が既定の輝度より低輝度の場合、絞り手段29の動作は行わず光軸より退避した状態にしておく。
Next, when the user turns on the
その後フォーカス手段2を作動させて、被写体のピントが合う位置へ移動させ、そこで画像の取り込みを開始する。次にシャッタ手段28を開状態から閉状態へ移動させ、入射光量を遮り、画像取り込みは終了となる。その後絞り手段29を光軸から退避させ、フォーカス手段2を初期位置に移動させて動作終了となる。
Thereafter, the focusing
上記の構成にすると薄型で、フォーカスレンズのスピードを速くし、かつ停止精度を維持できる撮影レンズ鏡筒を構成することができる。 With the above configuration, it is possible to configure a photographing lens barrel that is thin, can increase the speed of the focus lens, and can maintain stop accuracy.
1 撮影レンズ群
2 撮影レンズ群保持手段
3 フォーカス地板
3a サブガイドバー
4 雄ねじ手段
5 雌ねじ手段(ナット)
6 ガイドバー
7 片寄せ手段
8 雄ねじ駆動手段
9 撮影装置(デジタルカメラ)
10 レリーズボタン
11 ズームスイッチ
12 電源切変えボタン
13 補助光
14 ファインダ
15 ストロボ
16 ファインダー接眼部
17 ディスプレイ
18〜23 操作ボタン
24 三脚取付部
25 カードバッテリーカバー
26 ズームモーター駆動手段
27 シャッタ駆動手段
28 シャッタ手段
29 絞り手段
30 絞り駆動手段
31 撮像素子
32 アナログ信号処理手段
33 A/D変換部
34 デジタル信号処理手段
35 メモリ
36 圧縮伸張手段
37 メモリーカードドライブ
38 駆動回路
39 バス
40 ROM
41 CPU
42 RAM
DESCRIPTION OF
6
DESCRIPTION OF
41 CPU
42 RAM
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