JP2008197462A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】非使用状態のレンズ群保持手段を部品点数を増やすことなく簡単な構造で保持することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】この撮像装置は、レンズ群1を保持するレンズ群保持手段2と、該レンズ群保持手段2を駆動するレンズ群駆動手段52と、光学系を保護するバリア機構と、を備え、レンズ群駆動手段52が非使用状態であるとき、レンズ群保持手段2の動作を規制するようにバリア機構により該レンズ群保持手段2が保持される。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、フィルムカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に関する。
銀塩フィルムを用いるフィルムカメラや画像をメモリに取り込むことができるデジタルカメラ等の多くのカメラは、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主流になっている。この光学レンズの鏡筒は、カメラの電源がOFFの場合は収納状態になり、カメラ筐体内に収まる構造になっている。
ズーム機構を用いて被写体に対してレンズのピント合わせを行う時には、被写体から最後端のレンズ群を光軸の前後方向に移動させて行うが、該移動時の駆動音が大きい場合には撮影時に耳障りになる。また、動画撮影時にズーム機構を動作させる場合では撮影した画像に前記駆動音が録音されてしまう。
このため、レンズユニット外周部にマグネットを配置し、そのマグネットの外周にコイルとヨークを配置してボイスコイルモータを形成し、このボイスコイルモータでレンズユニットを光軸方向に駆動する機構が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、この提案では、非通電状態においては安定的に停止する位置(例えば、ステッピングモータのような磁気的安定位置)を持たないので、カメラの電源OFF時にレンズ鏡筒が非使用時になってボイスコイルモータへの通電は遮断される。このため、ボイスコイルモータによって駆動されるレンズユニットの光軸方向の位置は保持されず、非使用中はある一定の範囲内で動いてしまい、異音の発生原因となる。
そこで、駆動されるレンズユニットの位置を、他のレンズユニットによって保持する技術が提案されている(特許文献2参照)。
一方、カメラの小型化とともにカメラのホールド性能が悪化した結果、手振れによる撮影画像振れが問題となっている。この問題を解決すべく、手振れを振動ジャイロ等の振れ検知センサで検知し、その結果に基づいて補正光学系を駆動して結像面上での像振れを抑制する防振機構が提案されている(特許文献3参照)。
しかし、この提案では、通常使用時では防振レンズは位置を制御されて保持されているが、電源OFF時では防振レンズの位置は制御されずフリーになり、異音発生の原因となる。
そこで、防振レンズユニットを他のレンズユニットで固定する技術が提案されている(特許文献4)。
特開平5−15015号公報 特開2005−274631号公報 特開平8−248464号公報 特開2001−4897号公報
しかし、上記特許文献2では、他のレンズユニットに保持部材を新たに設ける必要があるため、部品点数が増えるとともに、構造が複雑となる。
一方、上記特許文献4では、レンズユニット同士の間隔に制限を加えてしまうことになるため、レンズ設計段階でのレンズユニットの配置の検討が面倒であり、設計自由度が低下する。
そこで、本発明は、非使用状態のレンズ群保持手段を部品点数を増やすことなく簡単な構造で保持することができる撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、レンズ群を保持するレンズ群保持手段と、該レンズ群保持手段を駆動するレンズ群駆動手段と、光学系を保護する光学保護手段と、を備え、前記レンズ群駆動手段が非使用状態であるとき、前記レンズ群保持手段の動作を規制するように前記光学保護手段により該レンズ群保持手段が保持されることを特徴とする。
本発明の撮像装置は、レンズ群を保持するレンズ群保持手段と、該レンズ群保持手段を駆動するレンズ群駆動手段と、光学系を保護するバリア手段と、該バリア手段を光軸に対して開閉動作させるバリア駆動手段と、該バリア駆動手段及び前記バリア手段を開き方向に付勢するバリア開手段と、を備え、前記レンズ群駆動手段が非使用状態であるとき、前記レンズ群保持手段の動作を規制するように前記バリア駆動手段により該レンズ群保持手段が保持されることを特徴とする。
本発明によれば、非使用状態のレンズ群保持手段を部品点数を増やすことなく簡単な構造で保持することができる。
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。
図5〜図10は、本発明の実施の形態の一例であるズーム機構を有するデジタルカメラ(撮像装置)34を説明するための図である。図5はデジタルカメラ34の電源をOFFにした状態を示す外観斜視図、図6はデジタルカメラ34の電源をONにした状態を示す外観斜視図である。図7はデジタルカメラ34の上面図、図8はデジタルカメラ34の背面図、図9はデジタルカメラ34の底面図、図10はデジタルカメラ34の制御ブロック図である。
図5および図6に示すように、デジタルカメラ34の正面には、被写体の構図を決めるファインダー39、測光測距を行う場合に光源を補助する補助光源38、ストロボ40、撮影レンズ鏡筒手段11が配置されている。デジタルカメラ34の上面には、図7に示すように、レリーズボタン35、電源切換えボタン37、ズーム切換えスイッチ36が配置され、デジタルカメラ34の底面には、図9に示すように、三脚取付部49、及びカードバッテリーカバー50が配置されている。
また、デジタルカメラ34の背面には、図8に示すように、操作ボタン43,44,45,46,47,48、液晶表示器等からなる画像表示手段としてのディスプレイ42、ファインダー接眼部41が配置されている。
操作ボタン43,44,45,46,47,48によりデジタルカメラ34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。
ディスプレイ42は、メモリ61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、ディスプレイ42には、モードの選択により複数の撮影データを縮小した画面を表示したりすることもできる。
デジタルカメラ34の制御系は、図10に示すように、CPU67、ROM66、およびRAM68を備える。ROM66には、制御プログラムが格納され、RAM68には、制御プログラムに必要なデータが格納されている。
CPU67、ROM66、およびRAM68には、バス65を介してレリーズボタン35、操作ボタン43〜48、ディスプレイ42、メモリ61、メモリーカードドライブ63、駆動回路64等が接続されている。
駆動回路64には、ズームモーター駆動手段51、フォーカスモーター駆動手段52、シャッタ駆動手段54、絞り駆動手段56、CCDやCMOS等の撮像素子57、ストロボ40、防振駆動手段69が接続されている。
そして、電源切り替えボタン37を操作して電源をONにすると、CPU67はROM66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、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。
撮影を行うためにレリーズボタン35を押すと、撮像素子57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40を発光するかどうかを判断する。なお、操作ボタン43によってストロボ40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52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53の開閉を行い、所望の画像を撮像素子57に取り込む。
撮像素子57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58へと出力される。
アナログ信号処理手段58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59に出力する。A/D変換部59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60に出力し、ここでデジタルデータの処理を行い、処理されたデジタルデータはメモリ61に記憶される。
メモリ61に記憶されたデジタルデータは操作ボタン44の操作によって圧縮伸張手段62によりJPEGやTIFF等の圧縮加工等が施された後、メモリーカードドライブ63に出力され、該ドライブ63に装着されたメモリーカードに記憶される。なお、メモリ61を持たないデジタルカメラの場合は、デジタル信号処理手段60で処理されたデジタルデータを圧縮伸張手段62に出力し、メモリーカードドライブ63に装着されたメモリーカードに記憶させることになる。
メモリ61に記憶された画像データやメモリーカードに記憶された画像データは圧縮伸張手段62によって伸張処理が施され、その画像データがバス65を介してディスプレイ42に表示される。このディスプレイ42上の画像が不必要である場合には、操作ボタン45の操作によって消去することができる。
デジタルカメラ34の上面に配置されたズーム切り換えスイッチ36を操作すると、駆動回路64を介してズームモーター駆動手段51が制御され、撮影レンズ鏡筒11がレンズの光軸方向に移動する。また、ディスプレイ42上に表示されている画像をズーム切り換えスイッチ36の操作により拡大及び縮小等のデジタルズームを行うことができる。
次に、図2を参照して、撮影レンズ鏡筒11について説明する。図2は、撮影レンズ鏡筒11を説明するための断面図である。
図2に示すように、第一撮影レンズ10は、撮影レンズ鏡筒11により保持され、第二撮影レンズ14は、第二撮影レンズ保持手段15に保持されている。撮影レンズ鏡筒11および第二撮影レンズ保持手段15は、直進規制環13により光軸方向に直進が規制されている。直進規制環13の外周には移動カム環12が設けられており、移動カム環12の内周に第一カム溝12aおよび第二カム溝12bが設けられている。
撮影レンズ鏡筒11は第一カム溝12aに追従し、第二撮影レンズ保持手段15は第二カム溝12bに追従し、移動カム環12は固定筒16内周のカム溝に追従する。移動カム環12および直進規制環13は、略一体で光軸方向に移動する。ズームモーター駆動手段51により移動カム環12が回転して固定筒16のカム溝に沿って繰出し、それに連動して撮影レンズ鏡筒11及び第二レンズ群保持手段15が繰出すことにより、撮影レンズ鏡筒11の繰出し動作、ズーム動作、収納動作が行なわれる。
撮影光学系を収納時に保護するため、撮影レンズ鏡筒11の前方をバリア手段であるバリア羽根18a,18bにより塞いでいる。
図3はバリア機構(光学保護手段)の分解斜視図であり、図3に示すように、撮影レンズ鏡筒11には、バリア駆動手段17が設置される。バリア駆動手段17には、バリア移動テーパー部17aが設けられている。バリア駆動手段17と撮影レンズ鏡筒11との間には、引っ張りスプリング等からなるバリア開手段19が組み込まれている。バリア駆動手段17の前方には、バリア開手段19によって開き方向に付勢された状態でバリア羽根18a,18bが配置されている。つまり、バリア開手段19の付勢力によってバリア羽根18a,18bは開く。
また、バリア羽根18a,18bとバリア駆動手段17との間にはバリア閉じ手段22がそれぞれかけられており、バリア駆動手段17が閉位置にいるときはバリア閉じ手段22の力によりバリア羽根18a,18bは閉じる。つまり、バリア移動テーパー部17aに荷重をかけ、バリア駆動手段17を時計回りに回転させるとバリア羽根18a,18bは閉じ、バリア駆動手段17をフリーにするとバリア羽根18a,18bは開く。バリア羽根18a,18bの前方からバリアカバー20、バリアキャップ21を取り付けてバリア全体を保持する。
次に、図1を参照して、フォーカス機構について説明する。図1はフォーカス機構を説明するための分解斜視図である。
図1に示すように、フォーカスレンズであるレンズ群1を保持しているフォーカスレンズ群保持手段2はフォーカス地板3上に垂直に立てられたガイドバー9に嵌合することで直進規制され、また、不図示のサブガイドバーによって回転規制されている。フォーカスモーター駆動手段52は、ボイスコイルモータにより構成されており、コイル4、ヨーク5、および永久磁石6を備えている。
コイル4は光軸方向にヨーク5を取り巻くようにフォーカスレンズ群保持手段2に巻きつけられており、永久磁石6は光軸方向に着磁されている。永久磁石6からの磁束はヨーク5の外側から内側の方向へ光軸に対して放射状に発生し、コイル4の巻回方向に対して直交している。このため、コイル4に電流を流すことにより,フォーカスレンズ群保持手段2は光軸方向に駆動力を受け、ガイドバー9に沿って移動する。また、コイル4に流す電流の向きを切換えることにより、フォーカスレンズ群保持手段2の移動方向を切換えることができる。
フォーカスレンズ群保持手段2の移動量は、磁気センサ8により検出される。磁気センサ8の直近横には、マグネットスケール7が取り付けられている。このマグネットスケール7には、所定のピッチでN極とS極とが交互に着磁されている。
磁気センサ8からは、フォーカスレンズ群保持手段2の移動に伴うマグネットスケール7の移動に応じて正弦波状の信号が出力される。この信号を駆動回路64でパルス波に整形してそのパルス数をカウントすることにより、フォーカスレンズ群保持手段2の移動量を検出する。この移動量検出は、撮像装置の電源がONされた後、常に行われる。
ボイスコイルモータは非接触で駆動することができるので、フォーカス時の音を格段に減少させる効果があるが、非接触であるため通電を切るとレンズホルダー自体が不安定な状態になり、他の部品に衝突したり、その衝突により異音が発生したりする。
そこで、本実施形態では、バリア駆動手段17に設けられているバリア移動テーパー部17aを、図1に示すように、フォーカスレンズ群保持手段2と一体のバリア作動角部2aに当接させ、このバリア作動角部2aによってバリア駆動手段17を動作させる。これにより、バリア羽根18a,18bが閉じられると共に、フォーカスレンズ群保持手段2が固定される。この結果、他部品に衝突して精度が悪くなったり、衝突により異音が発生したりする等の問題は解消される。また、バリア駆動手段17はバリア開手段19によりばね付勢されているので、軸ずれなどが防止される。
また、同様の効果を防振機構でも得ることができる。図4は防振機構を説明するための分解斜視図である。図4に示す防振機構は図2に示す第二レンズ群保持手段15に組み込まれている。
図4において、防振レンズ群保持手段28の外周には、周方向に略等間隔で配置された3本のガイドピン27a,27b,27cが圧入あるいは接着等により一体に突設されている。3本のガイドピン27a,27b,27cは、それぞれ防振地板23に光軸と平行に突設したガイド部23aに形成した周方向の長穴23bに嵌合している。
また、防振地板23と防振レンズ群保持手段28との間には案内板26が配設され、案内板26には中心線が互いに直交する2組の長穴26a,26bが、それぞれ防振地板23及び防振レンズ群保持手段28より突出する不図示のピンと嵌合している。これにより、防振地板23に対して防振レンズ群保持手段28が光軸方向と光軸中心に対する回転方向(ロール方向)に位置決めされることになり、ピッチとヨー方向のみに回転可能にガイドされる。
防振地板23には、互いに直交配置されたマグネット25a,25bとマグネット25a,25bに接触するバックヨーク24a,24bが固定されている。また、上ヨーク31も防振地板23にマグネット25a,25bに対して一定間隔を有するように固定されている。これらは接着によるものやマグネット25a,25bと上ヨーク31との磁気力によるものでもよい。これらの間にはコイル29a,29bが互いに直交して配置されて、防振レンズ群保持手段28と一体に保持されている。そして、コイル29a,29bに通電することで電磁力が発生し、第二撮影レンズ群14を光軸に垂直な方向に移動させるための力が発生する。
次に、第二撮影レンズ群(防振レンズ群)14の位置検出器について説明する。互いに直交配置されたマグネット30a,30bは防振レンズ群14の駆動方向に磁気勾配を持つように着磁されており、位置検出のためにヨークが接触する。ホール素子32a,32bは、マグネット30a,30bと対向した位置で所定の間隔をあけて互いに直交配置されている。センサホルダー33は、ホール素子32a,32bを保持した状態で、防振地板23に保持されている。
カメラに搭載されたジャイロ等の振れ検出装置でカメラの振れを検出すると、検出信号がCPU67に入力され、その振れを打ち消す方向に位置信号が駆動回路64から出力され、防振駆動手段69に通電される。このとき、ホール素子32a,32bで第二撮影レンズ群(防振レンズ群)14の位置を検出しながらフィードバック制御を行う。
以上の一般的な防振機構で、非使用時のときは、防振駆動手段69は非制御状態になるため、防振レンズ群14及び防振レンズ群保持手段28は周囲に対してフリーに動作できる状態になる。従って、前述のボイスコイルモータを使用するフォーカスレンズと同様、他部品に衝突し精度が悪くなったり、衝突により異音が発生したりする。
ここでも同様に、カメラの電源OFF時で非使用中には、撮影レンズ鏡筒11が収納されることで、バリア駆動手段17に設けられているバリア移動テーパー部17aが防振レンズ群保持手段28を保持する。これにより、他部品に衝突して精度が悪くなったり、衝突により異音が発生したりする等の問題は解消される。
このように、本実施形態では、バリア移動テーパー部17aが防振レンズ群保持手段28を保持しながら、フォーカスレンズ群保持手段2も保持することで、それぞれのレンズホルダーが衝突することにより発生する種々の問題を解消することができる。この場合、レンズホルダーは形状的に繊細なものなので、バリア移動テーパー部17a近傍を下面から保持すると安定する。なお、ボイスコイルモータ使用のフォーカスレンズおよび防振機構をそれぞれ単独で具備するカメラに対して本発明を適用してもよいのは勿論である。
次に、図11を参照して、デジタルカメラ34の電源ONから撮影終了までの動作例を説明する。
まず、ステップS1で、デジタルカメラの電源をONすると、ステップS2に進み、CPU67よりズームモーター駆動手段51に指令を送り、鏡筒駆動モータを回転させる。
次に、ステップS3では、撮影レンズ鏡筒手段11が撮影位置に移動させ、該撮影位置に停止させる。このとき、図5の状態から図6の状態へ撮影レンズ鏡筒11の状態は変化する。
次に、ステップS4で、レリーズボタン35がONされると、ステップS5で、測光を行い、被写体の輝度情報を得る。次に、ステップS6では、得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度であるかを判断する。高輝度の場合、ステップS7に進み、絞り手段55を光軸内に挿入し、入射光量を変化させる。ステップS6で、得られた輝度情報が既定の輝度より低輝度の場合、ステップS7の絞り手段55の挿入は行わず、光軸より退避した状態にしておく。
次に、ステップS8では、ジャイロからの振れ信号の検出結果を基に、防振機構を動作させ、フォーカスレンズ群保持手段2を作動させて、被写体のピントが合う位置へ移動させ、ステップS9で、画像の取り込みを開始する。
ステップS10では、シャッタ手段53を開状態から閉状態へ移動させ、入射光量を遮り、ステップS11で、画像取り込みは終了となる。次に、ステップS12で、絞り手段55を光軸から退避させ、ステップS13で、フォーカスレンズ群保持手段2を初期位置に移動させて動作終了となる。
以上説明したように、本実施形態では、非使用状態の防振レンズ群保持手段28およびフォーカスレンズ群保持手段2を部品点数を増やすことなく簡単な構造で保持することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
本発明の実施の形態の一例であるデジタルカメラのフォーカス機構を説明するための分解斜視図である。 撮影レンズ鏡筒を説明するための断面図である。 バリア機構を説明するための分解斜視図である。 防振機構を説明するための分解斜視図である。 デジタルカメラの電源をOFFにした状態を示す外観斜視図である。 デジタルカメラの電源をONにした状態を示す外観斜視図である。 デジタルカメラの上面図である。 デジタルカメラの背面図である。 デジタルカメラの底面図である。 デジタルカメラの制御ブロック図である。 デジタルカメラの電源ONから撮影終了までの動作例を説明するためのフローチャート図である。
符号の説明
1 レンズ群
2 フォーカスレンズ群保持手段
2a バリア作動角部
3 フォーカス地板
4 コイル
5 ヨーク
6 永久磁石
7 マグネットスケール
8 磁気センサ
9 ガイドバー
10 第一撮影レンズ
11 撮影レンズ鏡筒
12 移動カム環
12a 第一カム溝
12b 第二カム溝
13 直進規制環
14 第二撮影レンズ
15 第二撮影レンズ保持手段
16 固定筒
17 バリア駆動手段
17a バリア移動テーパー部
18a,18b バリア羽根(バリア手段、光学保護手段)
19 バリア開手段
20 バリアカバー
21 バリアキャップ
22 バリア閉じ手段
23 防振地板
24a,24b バックヨーク
25a,25b マグネット
26 案内板
27a,27b,27c ガイドピン
28 防振レンズ群保持手段
29a,29b コイル
30a,30b マグネット
31 上ヨーク
32a,32b ホール素子
33 センサホルダー
34 デジタルカメラ(撮影装置)
35 レリーズボタン
36 ズームスイッチ
37 電源切変えボタン
38 補助光源
39 ファインダー
40 ストロボ
41 ファインダー接眼部
42 ディスプレイ
43〜48 操作ボタン
49 三脚取付部
50 カードバッテリーカバー
51 ズームモーター駆動手段
52 フォーカスモーター駆動手段
53 シャッタ手段
54 シャッタ駆動手段
55 絞り手段
56 絞り駆動手段
57 撮像素子
58 アナログ信号処理手段
59 A/D変換部
60 デジタル信号処理手段
61 メモリ
62 圧縮伸張手段
63 メモリーカードドライブ
64 駆動回路
65 バス
66 ROM
67 CPU
68 RAM

Claims (8)

  1. レンズ群を保持するレンズ群保持手段と、該レンズ群保持手段を駆動するレンズ群駆動手段と、光学系を保護する光学保護手段と、を備え、前記レンズ群駆動手段が非使用状態であるとき、前記レンズ群保持手段の動作を規制するように前記光学保護手段により該レンズ群保持手段が保持されることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記光学保護手段は、収納可能に配置されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. レンズ群を保持するレンズ群保持手段と、該レンズ群保持手段を駆動するレンズ群駆動手段と、光学系を保護するバリア手段と、該バリア手段を光軸に対して開閉動作させるバリア駆動手段と、該バリア駆動手段及び前記バリア手段を開き方向に付勢するバリア開手段と、を備え、前記レンズ群駆動手段が非使用状態であるとき、前記レンズ群保持手段の動作を規制するように前記バリア駆動手段により該レンズ群保持手段が保持されることを特徴とする撮像装置。
  4. 前記レンズ群駆動手段が、非使用状態で安定位置に停止しないアクチュエーターであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置。
  5. 前記レンズ群駆動手段が、ボイスコイルモータであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。
  6. 前記レンズ群が、被写体の焦点を合わせるフォーカスレンズ群であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の撮像装置。
  7. 前記レンズ群が像振れを防止する防振レンズ群であり、前記レンズ群駆動手段が前記防振レンズ群を駆動する防振駆動手段であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。
  8. 前記レンズ群は、防振レンズ群とボイスコイルモータで動作するフォーカスレンズ群とによって構成され、非使用状態で前記防振レンズ群および前記フォーカスレンズ群が同時に動作を規制された状態で保持されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。
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