JP2010102252A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型のイメージャを採用する場合に、レンズ光学系や駆動部材等が大型化し、レンズ鏡筒外形やデジタルスチルカメラ全体が大型化してしまうことを防止する。
【解決手段】大型のイメージャのイメージャ感光部長辺側とレンズ鏡筒内径との間に合焦調節用のレンズ群Ｌ１〜Ｌ３を駆動するステッピングモータ、このステッピングモータに連動するリードスクリュー３０２及びガイド軸３０４を配置し、収納時においてレンズ鏡筒が沈胴する際にはリードスクリュー３０２及びガイド軸３０４それぞれの先端部が挿入する挿入孔４０１ａ，４０１ｂをイメージャ感光部長辺側とレンズ鏡筒内径との間のイメージャベースに設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、大型の撮像素子（イメージャ）を搭載する撮像装置に関するものであり、特に大型のイメージャを搭載するコンパクトデジタルスチルカメラあるいはデジタルビデオカメラに関する。

近年、化学的な感光性をもったフイルムへ像を結像させて写真を撮影する銀塩カメラに代わって、電気的な感光性をもったＣＣＤ等のイメージャへ像を結像させて写真を撮影するデジタルスチルカメラが広く普及している。

銀塩カメラは消耗品であるフイルムへ像を露光し、デジタルスチルカメラはＣＣＤ等の半導体素子へ像を露光して写真を撮影する。

銀塩カメラに用いられるフイルムは、消耗品であり、規格が同じならばどんなカメラにも装填可能でなければならない。そのため、フイルムのサイズには統一の所定の規格が存在し、各メーカはカメラの設計時にこれを考慮しなければならない。

これに対してＣＣＤ等のイメージャはカメラ自体の寿命が続く限り交換不要であり、消耗品ではない。そのため、例えば１３５判のような所定の規格に沿ったフイルムを考慮しなければならない銀塩カメラの設計と違い、デジタルスチルカメラは搭載されるカメラの筐体や趣向に合わせた独自のサイズのイメージャを採用することができる。

特にレンズ交換不要なコンパクトデジタルスチルカメラにおいては、レンズ光学系をその機種独自に設計することで、機種ごとに独自のサイズ、画素数等の特性を有するイメージャを採用することができる。

すなわち、デジタルスチルカメラは、イメージャ自体を小型化し、そのイメージャの特性に最適なレンズ光学系、カメラ筐体及び電子基板等をバランス良く設計するで、デジタルスチルカメラ全体を自由に小型化することができる。

一方で、小型化を進めたイメージャを採用したデジタルスチルカメラにおいては、３５ｍｍフイルムサイズと同等の画角を得るために、非常に焦点距離の短いレンズ光学系を使用せざるを得なかった。特に一般的なコンパクトデジタルスチルカメラにおいては３５ｍｍフイルムサイズと比較して極めて小さい１／１．８インチ型や１／２．５インチ型のイメージャが採用されてきた。

そのため、コンパクトデジタルスチルカメラでは浅い被写界深度が得にくく、十分なボケ味を表現した写真を撮影しにくい問題があった。また、上述したような極めて小さいサイズのイメージャをさらに高画素化させると、ダイナミックレンジが小さくなってしまう問題も生じていた。

こうした問題があるのに反して、コンパクトデジタルスチルカメラであっても、大型のイメージャを搭載するデジタル一眼レフカメラ等と同等に、十分なボケ味や階調を表現した写真を撮影したいという要望があった。

しかしながら、コンパクトデジタルスチルカメラへ大型のイメージャを搭載し、さらに筐体自体をコンパクトに維持するには当然ながら困難をともなう。

その問題のひとつとしてレンズ鏡筒外形の大型化がある。従来の小型のイメージャを搭載するコンパクトデジタルスチルカメラのように、例えば合焦調節用モータ、合焦調節用リードスクリュー、合焦調節用ガイド軸等を、大型のイメージャを搭載したデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒内に設置すると、イメージャが大型である分レンズ鏡筒外形が大型化してしまうおそれがある。

また、大型のイメージャを搭載し、小型のイメージャを搭載したデジタルスチルカメラと同等の画角を得るためには、焦点距離が長く、合焦調節時の合焦調節用レンズ群の移動量が大きい、大型のレンズ光学系を搭載しなければならない。したがって、合焦調整時に光軸方向に移動させる合焦調節用レンズ群が大型化し、この大型化した合焦調節用レンズ群を駆動させる駆動部品も大型することで、ますますレンズ鏡筒全体が大型化してしまうおそれがある。

また一方で、大型のイメージャの搭載により大型化したレンズ光学系を、収納時において従来のコンパクトデジタルスチルカメラのボディの厚さまで完全に沈胴させることは難しいため、沈胴させてもレンズ鏡筒の一部がボディから突出してしまうことが考えられる。そこで、レンズ鏡筒の大きさについては、収納時に光軸方向にどれだけ短く沈胴できるかという課題に加え、やむなくボディから突出してしまうレンズ鏡筒外径をどれだけコンパクトにできるかという課題を解決する必要がある。

大型のイメージャを搭載する目的ではないが、デジタルスチルカメラをよりコンパクト化するために従来さまざまな工夫がなされてきた。

特許文献１では、フォーカスレンズを駆動させるステップモータを固定筒の外側に配置することで固定筒及び円筒カムを小径化、小型化し、また沈胴状態のデジタルスチルカメラ全体を薄型化している。

特許文献２では、シャッタユニットの外周を切り欠いて弓形空間を確保し、そこにリードスクリューとガイドを配置することでレンズ鏡筒を小型化している。

特許文献３では、レンズ鏡筒が沈胴する際にリードスクリューの端部をデジタルスチルカメラのベースに入り込むように形成し、デジタルカメラ全体を薄型化している。

特開２００３−１３１１１１号公報 特開２００５−５５６６４号公報 特開２００８−１６４７４１号公報

特許文献１に記載されたデジタルスチルカメラでは、合焦調節用のレンズ群を駆動させるステップモータを固定筒の外側に配置することでレンズ鏡筒の薄型化に貢献してはいるが、駆動源となるステップモータが被駆動部材であるフォーカスレンズ群と離れることにより、伝達部品が増加しコスト高となる問題が生じる。

特許文献２に記載されたデジタルスチルカメラでは、イメージャ外形の外側にリードスクリューとガイドとを配置する構成であり、ある程度小型なイメージャにおいてはレンズ鏡筒の大型化にはつながらず効果はある。しかし、大型のイメージャを搭載するデジタルスチルカメラにおいては、イメージャが大型化するほどリードスクリューとガイドの配置がレンズ光学系の光軸から離れなければならずレンズ鏡筒の大型化につながってしまう。

特許文献３に記載されたデジタルスチルカメラにおいても、イメージャの外形の外側からさらに離れた場所でリードスクリューがデジタルスチルカメラボディのベースに入り込むように形成するため、イメージャ自体が大型である場合にはリードスクリューの配置もレンズ光学系から離れてしまいレンズ鏡筒が大型化してしまうおそれがある。

以上の特許文献では、いずれもコンパクトデジタルスチルカメラにおいてイメージャの大型化を想定しておらず、収納時にレンズ鏡筒が沈胴するデジタルカメラにおいて大型のイメージャを採用しつつ、できるだけ小型化、薄型化するにはさらなる機構上の工夫が必要である。

本発明は、特に収納時にレンズ鏡筒が沈胴するコンパクトデジタルスチルカメラに大型のイメージャを採用することで、従来の小型なイメージャを採用したコンパクトデジタルスチルカメラには生じなかったレンズ鏡筒が大型化してしまう問題を解決することを課題とする。課題を解決するための手段

本発明は、特に収納時にレンズ鏡筒が沈胴するデジタルスチルカメラにおいて、全体を小型化、薄型化と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、レンズ光学系と、レンズ鏡筒と、該レンズ光学系からの像を結像する像面に位置するイメージャと、該レンズ光学系を構成するレンズ群を保持するレンズ鏡枠と、該レンズ群を移動させるための駆動源と、該駆動源に連動して該レンズ群を移動させるリードスクリューと、該レンズ群を光軸方向へガイドする第１のガイド軸と、該レンズ群を光軸方向へガイドする第２のガイド軸と、を有する撮像装置において、前記イメージャのイメージャ感光部長辺側と前記レンズ鏡筒内径との間の空間に前記リードスクリューを配置し、該リードスクリューの近傍に前記第１のガイド軸を配置し、該第１のガイド軸と前記レンズ光学系の光軸を中心として略点対称に対向する位置に前記第２のガイド軸を配置することを特徴とする。

さらに本発明の撮像装置は、前記イメージャの前記イメージャ感光部長辺側と前記レンズ鏡筒内径との間の空間に対応する該イメージャの部分に、前記レンズ鏡筒が沈胴する際に前記リードスクリューと前記第１のガイド軸と前記第２のガイド軸のそれぞれの先端部が挿入される挿入孔をそれぞれ設けたことを特徴とする。

さらに本発明の撮像装置は、前記駆動源はステッピングモータであることを特徴とする。

さらに本発明の撮像装置は、前記レンズ群は合焦調節用レンズ群であることを特徴とする。

さらに本発明の撮像装置は、前記リードスクリューは前記イメージャの前記イメージャ感光部長辺側の中点の近傍に配置することを特徴とする。

上記の構成をなす本発明の撮像装置により、レンズ光学系や駆動部品等が大型化してしまう大型のイメージャを採用したデジタルスチルカメラであっても、収納時にレンズ鏡筒が沈胴された際にデジタルスチルカメラ全体を薄型化することが可能で、かつ、レンズ鏡筒を小型化することが可能である。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。各図面において同一部材は同一記号で示す。

図１は本発明のデジタルスチルカメラの断面図であってレンズ鏡筒が繰り出した撮影時の状態を示す図である。図２は本発明のデジタルスチルカメラの断面図であってレンズ鏡筒が沈胴した収納時の状態を示す図である。図３は本発明のデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒を光軸方向において像面側に向かって見た様子を示す図である。

図１を用いて本発明の各構成要素について説明する。

１００は本発明の実施例に係るデジタルスチルカメラである。Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３は第３レンズ群、２００はレンズ鏡筒、２０１は固定筒、２０２は回転筒、２０３は直進筒、２０４は第１レンズ鏡枠、２０５は第２レンズ鏡枠、２０６は第３レンズ鏡枠、２０７はカムフォロアである。３０１は絞りシャッタ、３０２はリードスクリュー、３０３はステッピングモータ、３０４はガイド軸である。４００はイメージャ、４０１はイメージャベース、４０２はダストフィルタ、４０３はセラミックパッケージ、４０４はウィンドウガラス、４０５はイメージャ感光部である。

デジタルスチルカメラ１００のレンズ光学系は第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３から構成され、第３レンズ群Ｌ３を合焦調節用のフォーカスレンズ群とする。

回転筒２０１は、不図示の沈胴用モータにより回転されると、回転筒２０２に設けられたカムフォロア２０７が固定筒２０１内側に設けられた不図示のカム溝に沿って移動することによりレンズ鏡筒２００全体を光軸方向において物体側に繰り出す。

第１レンズ群L１を保持する第１レンズ鏡枠２０４及び第２レンズ群を保持する第２レンズ鏡枠２０５にはそれぞれカムフォロア２０７が設けられている。回転筒２０２が回転すると、それぞれのカムフォロア２０７が回転筒２０２の内側と直進筒２０３に設けられた不図示のカム溝に沿って移動することにより、第１レンズ鏡枠２０４及び第２レンズ鏡枠２０５は光軸方向において物体側に繰り出される。

第２レンズ鏡枠２０５には、絞りシャッタ３０１、リードスクリュー３０２が連結されたステッピングモータ３０３、ガイド軸３０４、第３レンズ群Ｌ３を保持する第３レンズ鏡枠２０６が設置されており、これらは第２レンズ鏡枠２０５の移動とともに一体的に移動する。

絞りシャッタ３０１は設定若しくは制御された絞り値及びシャッタ時間に従ってイメージャに露光する装置である。

合焦調節用の第３レンズ群Ｌ３を保持する第３レンズ鏡枠２０６には、リードスクリュー３０２が貫通する１つの貫通孔２０６ａ、ガイド軸３０４が貫通する２つの貫通孔２０６ｂが設けられている。２０６ａにはリードスクリュー３０２が螺合され、２０６ｂには２つのガイド軸３０４がそれぞれ挿入されている。

リードスクリュー３０２がステッピングモータ３０３により所定パルス数駆動されると、リードスクリュー３０２が螺合した第３レンズ鏡枠２０６が光軸方向へ移動される。その際に、ガイド軸３０４は、光軸方向へ第３レンズ鏡枠２０６をガイドするとともに第３レンズ鏡枠２０６の回転や倒れを防止する。第３レンズ鏡枠２０６が光軸方向に移動されることで、第３レンズ群Ｌ３を光軸方向へ移動させ、合焦調節を行う。

イメージャ４００は、イメージャベース４０１、ダストフィルタ４０２、セラミックパッケージ４０３、ウィンドウガラス４０４、イメージャ感光部４０５により構成される。

次に図２を用いて本発明のデジタルスチルカメラ１００のレンズ鏡筒２００が収納時に沈胴したときの各構成要素の配置について説明する。

第３レンズ群Ｌ３は、沈胴時には第２レンズ群Ｌ２の最も像面側のレンズ面に接触しない程度で光軸方向において最も物体側に位置するようにステッピングモータ３０３とリードスクリュー３０２により移動される。また、第１レンズ群Ｌ１は絞りシャッタ３０１に接触しない程度で光軸方向において最も像面側に位置するように不図示の沈胴用モータが回転筒２０２を回転させることによって移動される。これらは当然、収納時には光学的性能は一切無視して第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間、第１レンズ群Ｌ１と絞りシャッタ３０１との間のデッドスペースを減らし、レンズ鏡筒２００を効率よく収納するためである。

同じく、第２レンズ群Ｌ２を保持する第２レンズ鏡枠２０５は、絞りシャッタ３０１、リードスクリュー３０２、ステッピングモータ３０３、ガイド軸３０４と一体となって不図示の沈胴用モータが回転筒２０２を回転することによって最も像面側に位置するように移動される。完全にレンズ鏡筒２００が沈胴すると、ステッピングモータ３０３と連動するリードスクリュー３０２とガイド軸３０４の先端部はそれぞれイメージャベース４０１に設けられた挿入孔４０１ａ、挿入孔４０１ｂにそれぞれ挿入される。

第２レンズ群Ｌ２から光軸方向において像面側へ向かって最も突出している部分はリードスクリュー３０２とガイド軸３０４の先端部であるが、リードスクリュー３０２とガイド軸３０４は合焦調節用の第２レンズ群Ｌ２を合焦調節範囲全体で駆動するためにある程度の長さが必要である。本発明では、デジタルスチルカメラ１００の光軸方向の薄型化を図るため、すなわち収納時のレンズ鏡筒２００を効率よく沈胴させるために、イメージャベース４０１にリードスクリュー３０２とガイド軸３０４のそれぞれの先端部が挿入するための挿入孔４０１ａ及び挿入孔４０１ｂを設け、沈胴時はリードスクリュー３０２とガイド軸３０４のそれぞれの先端部がこれらの挿入孔に挿入することで収納時のデジタルスチルカメラ１００の薄型化を可能にした。

なお、リードスクリュー３０２とガイド軸３０４の先端部を本発明とは逆にレンズ鏡筒２００の光軸方向において物体側に向かって設置する方法も考えられる。しかし、レンズ光学系を構成する各レンズ群は、一般的に物体側に位置するほどレンズ径が大きいので、この場合レンズ自体に挿入孔を設けなければならなくなる。本発明においてイメージャベース４０１にリードスクリュー３０２とガイド軸３０４のそれぞれの先端部を挿入するための挿入孔設けたように、レンズ群自体に挿入孔を設けることは極めて困難である。したがって、リードスクリュー３０２とガイド軸３０４は、光軸方向において像面側に向かって突出している構成にすることが望ましい。

次に図３を用いて本発明のデジタルスチルカメラ１００のレンズ鏡筒２００を光軸方向において像面側に向かって見た各構成要素の配置について説明する。

レンズ鏡筒２００とイメージャ感光部４０５とはレンズ光学系の光軸を同一中心にして配置されている。図１に示すようにステッピングモータ３０３とガイド軸３０４は第２レンズ群Ｌ２の第２レンズ鏡枠２０５に設置されているのでいずれもレンズ鏡筒２００内に設置される。

イメージャ感光部４０５は長方形であるため、円径のレンズ鏡筒２００内径と光軸を同一中心にして配置すると、図３に示すようにイメージャ感光部４０５の短辺側に比べて長辺側とレンズ鏡筒２００内径とに囲まれた空間を大きく確保することができる。したがって、本発明ではイメージャ感光部４０５長辺側にステッピングモータ３０３及びガイド軸３０４を配置する。特に配置空間を最も必要とするステッピングモータ３０３をイメージャ感光部４０５長辺側の中点近傍に配置する。

ステッピングモータ３０３に連動するリードスクリュー３０２の先端部は、図１に示すように収納時にレンズ鏡筒２００が沈胴するとイメージャ感光部４０５長辺側とレンズ鏡筒２００内径との間のイメージャベース４０１に設けられた挿入孔４０１ａに挿入される。また、２つのガイド軸３０４の一方（第１のガイド軸）はイメージャ感光部４０５長辺側のリードスクリュー３０２近傍に配置される。他方（第２のガイド軸）は光軸を中心として略点対称に対向する位置で、イメージャ感光部４０５長辺側とレンズ鏡筒２００内径との間に配置され、それぞれのガイド軸３０４の先端部は収納時にレンズ鏡筒２００が沈胴するとイメージャ感光部４０５長辺側とレンズ鏡筒２００内径との間のイメージャベース４０１に設けられたそれぞれの挿入孔４０１ｂに挿入される。

上記説明した通り、イメージャ感光部４０５長辺側とレンズ鏡筒２００内径との間にリードスクリュー３０２及びガイド軸３０４を配置することで、レンズ鏡筒２００内にステッピングモータ３０３、リードスクリュー３０２及びガイド軸３０４を収めることができ、イメージャ感光部４０５が大型のイメージャを採用したコンパクトデジタルスチルカメラであってもレンズ鏡筒を小型化することができる。

なお、本実施例では光軸方向において物体側に向かってレンズ鏡筒２００を見るとイメージャ感光部４０５とステッピングモータ３０３の外形とが重なる配置になっているが、撮影時にレンズ鏡筒２００が繰り出しているときにはステッピングモータ３０３の外形は図１に示すように第２レンズ群Ｌ２を通過するすべての光線の外側であるので問題なく、収納時にレンズ鏡筒２００が沈胴しているときには当然にレンズ鏡筒２００を通過する光学的性能を考慮する必要はないため問題ない。

本発明により、レンズ光学系や駆動部品等が大型化してしまう大型のイメージャを採用したデジタルスチルカメラであっても、収納時にレンズ鏡筒が沈胴された際にデジタルスチルカメラ全体を薄型化することが可能で、かつ、レンズ鏡筒を小型化することが可能である。

本発明のデジタルスチルカメラの断面図を示す図である。 本発明のデジタルスチルカメラの断面図を示す図である。 本発明のデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒を光軸方向において像面側に向かって見た図である。

符号の説明

１００ デジタルスチルカメラ
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
２００ レンズ鏡筒
２０１ 固定筒
２０２ 回転筒
２０３ 直進筒
２０４ 第１レンズ鏡枠
２０５ 第２レンズ鏡枠
２０６ 第３レンズ鏡枠
２０７ カムフォロア
３０１ 絞りシャッタ
３０２ リードスクリュー
３０３ ステッピングモータ
３０４ ガイド軸
４００ イメージャ
４０１ イメージャベース
４０２ ダストフィルタ
４０３ セラミックパッケージ
４０４ ウィンドウガラス
４０５ イメージャ感光部

Claims (5)

1. レンズ光学系と、レンズ鏡筒と、該レンズ光学系からの像を結像する像面に位置するイメージャと、該レンズ光学系を構成するレンズ群を保持するレンズ鏡枠と、
   該レンズ群を移動させるための駆動源と、該駆動源に連動して該レンズ群を移動させるリードスクリューと、該レンズ群を光軸方向へガイドする第１のガイド軸と、該レンズ群を光軸方向へガイドする第２のガイド軸と、
   を有する撮像装置において、
   前記イメージャのイメージャ感光部長辺側と前記レンズ鏡筒内径との間の空間に前記リードスクリューを配置し、該リードスクリューの近傍に前記第１のガイド軸を配置し、該第１のガイド軸と前記レンズ光学系の光軸を中心として略点対称に対向する位置に前記第２のガイド軸を配置することを特徴とする撮像装置。
2. 前記イメージャの前記イメージャ感光部長辺側と前記レンズ鏡筒内径との間の空間に対応する該イメージャの部分に、前記レンズ鏡筒が沈胴する際に前記リードスクリューと前記第１のガイド軸と前記第２のガイド軸のそれぞれの先端部が挿入される挿入孔をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１の撮像装置。
3. 前記駆動源はステッピングモータであることを特徴とする請求項１又は請求項２の撮像装置。
4. 前記レンズ群は合焦調節用レンズ群であることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３の撮像装置。
5. 前記リードスクリューは前記イメージャの前記イメージャ感光部長辺側の中点の近傍に配置することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４の撮像装置。