JP2019128502A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】鏡筒を沈胴させる際にレンズ群の一部を光軸に対して直行する方向に退避を行うレンズで、ズームレンズ、フォーカスレンズの基準位置検出のPIを共通化させるレンズを提供する。【解決手段】第1撮像光学系ユニットの現在位置を検出する手段と、第2撮像光学系ユニットが基準位置を通過したことを検出する手段と、基準位置検出手段を搭載する第2撮像光学系ユニットに第1撮像光学系ユニットが当接しながら駆動することにより、第1撮像光学系ユニットが基準位置を通過したことも検出する手段と、第3撮像光学系ユニットが第2光学系ユニットへの干渉を回避する手段とを有し、第1撮像光学系ユニットと第2撮像光学系ユニットの位置に応じて、起動時の第3撮像光学系ユニットの干渉回避動作を実施するタイミングを変更する。【選択図】図3

Description

本発明は、撮像装置が備えるレンズ鏡筒に関する。
近年のカメラ、ビデオ等の撮像装置は複数のレンズ群の間隔を変化させることで、撮影倍率を変化させるズーム機能を有している。
前記ズーム機能の高倍率化と撮像装置の小型化を両立させるため、レンズ群の間隔は広くとりながらも、レンズ鏡筒を収納状態(以後沈胴状態と呼ぶ)にしたときに可能な限り小型になる構成が要望されている。
この要望を満たすために、鏡筒を沈胴させる際に鏡筒内部のレンズ群の一部を光軸に対して直行する方向にシフトさせて退避を行う手法がある(特許文献1)。このとき、他方のレンズ群が退避したもう一方のレンズ群と干渉することを防振するため、沈胴時には退避した方向とは逆方向に回避することが必要となる場合がある(図2(b))。
一方、撮影倍率を変化させるズームレンズ、ピントを合わせるフォーカスレンズ、それぞれの撮像光学系ユニットの制御においては、高精度の位置決めが要求されるためモータへの励磁がなされた後に基準位置を検出する必要がある。
そのため撮像装置の起動毎に、それぞれ遮光旗を取り付けた撮像光学系ユニットがフォトインタラプタ(以後PIと呼ぶ)の光線を遮光した位置を検出することで基準位置を定める方法がある。
ここで、レンズ鏡筒沈胴時の小型化とコスト削減のため、それぞれの撮像光学系ユニットのPIを共通化させる先行技術がある(特許文献2)。
PIの共通化は、一方の撮像光学系ユニットの移動が、他方の撮像光学系ユニットに当接して移動することにより実現する。
但し、PIを共通化することにより、撮像装置の電源を切断したときのズームレンズとフォーカスレンズの位置によっては、再度電源を入れたときのPIの状態からではそれぞれの撮像光学系ユニットの位置が一意に確定されない問題が発生する。そのため、前回終了時の状態に応じて起動シーケンスを変更する手法がある(特許文献3)。
特開2008−46504号公報 特開2006−58818号公報 特開2013−160946号公報
前回撮像装置終了時のズームレンズとフォーカスレンズの状態によっては、撮像光学系ユニットの位置が一意に確定されないため、回避すべきレンズ(ここでは防振レンズ)の回避タイミングが不明となる課題がある。
この課題を解決するために、回避タイミングを、全撮像光学系が駆動する前にしただけでは起動シーケンスが冗長になる別の課題が発生する。
上記の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
複数の光軸方向に移動可能な撮像光学系ユニットに対して、第1撮像光学系ユニットはカム筒に刻まれた溝に追従することで光軸方向の起動位置と沈胴位置の間を移動する手段と、
前記第1撮像光学系ユニットの現在位置を検出する手段と、
第2撮像光学系ユニットは前記収納位置で光軸に垂直な方向に退避させる手段と、
前記第2撮像光学系ユニットは前記起動位置で光軸方向に移動可能な手段と、
前記第2撮像光学系ユニットが基準位置を通過したことを検出する基準位置検出手段と、
前記基準位置検出手段を搭載する第2撮像光学系ユニットに第1撮像光学系ユニットが当接しながら駆動することにより、第1撮像光学系ユニットが基準位置を通過したことも検出する手段と、
第3撮像光学系ユニットは光軸に垂直な方向に移動可能な手段と、
前記第3撮像光学系ユニットは沈胴位置を判断して退避している第2光学系ユニットへの干渉を回避する手段と、
を有し、前回終了時の第1撮像光学系ユニットと第2撮像光学系ユニットの位置に応じて、今回起動時の第3撮像光学系ユニットの干渉回避動作を実施するタイミングを変更することを特徴とする。
本発明に係る撮像装置によれば、前回撮像装置終了時のズームレンズとフォーカスレンズの状態によらず、起動シーケンスを冗長に延ばすことなく沈胴時に回避すべき防振レンズを回避することができる。
デジタルカメラのブロック図 沈胴動作を説明したメカ構成図 沈胴時のシーケンス図 フローチャート
以下に、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。
図1は本発明の実施例に係る撮像装置の一例としての、デジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
レンズ鏡筒101はその内部にレンズ群を保持してレンズ駆動を行う。
ズームレンズユニット102は焦点距離を調節することで光学的に画角を変更する。
防振レンズユニット103は手ブレを含む揺れのキャンセルを行う。
フォーカスレンズユニット104はピント位置を調節する。
光量を調節する絞り及びシャッタユニット105は露出制御時に使用する。
レンズ鏡筒101を通過した光は、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)等を用いた撮像素子106にて受光され、光信号から電気信号へと変換される。電気信号は画像処理回路107に入力されて、画素補間処理や色変換処理等が施された後、画像データとして内部メモリ108に送られる。
表示部109は撮影した画像データとともに、撮影情報などを表示する。
内部メモリ108に保存されているデータは、画像フォーマットに応じて圧縮伸長処理部110にて圧縮伸長され、カメラに装着して使用するメモリカード等の外部記録媒体や、デジタルカメラに内蔵されている記憶メモリ111に記録される。
システム制御部112はCPU(中央演算処理装置)等の演算装置を用いて構成され、ユーザの操作に応じて各部に制御命令を送り、例えば自動露出制御、オートフォーカス制御、ズーム制御、防振制御等を行うためのプログラムを実行することでカメラ全体を制御する。
操作部113は各種のメニュー操作、モード切り換え操作を含む。
揺れ検出部114は撮像装置に加わる手ブレなどの揺れを検出する。
続いてレンズ鏡筒101の駆動部について説明する。
絞りシャッタ駆動部115は画像処理回路107での画像処理によって得られた輝度情報に基づいて露出制御値(絞り値及びシャッタ速度)を演算し、この演算結果に基づき絞り及びシャッタユニット105を駆動する。これによって自動露出制御が行われる。
フォーカスレンズ駆動部116はフォーカスレンズユニット104を駆動する。
基準位置検出部117はフォーカスレンズユニットのリセットを行うためにPIの出力信号を検知している。この基準位置検出部はズームレンズユニットのリセットを行うときにも使用される。
防振レンズ駆動部118は揺れ検出部114の情報を元に揺れをキャンセルする方向に防振レンズ103を駆動する。
ズームレンズ駆動部119はズーム操作指示に従ってズームレンズユニットを駆動する。
現在位置検出部120はズームレンズユニットの現在位置を取得する。
フォーカスレンズ制御部121はフォーカスレンズユニットの目標位置を指令する。ピントの合う位置を指令すると共に、リセット動作の指令、ナットを所定量繰り込むときも含まれる。
フォーカス速度変更部125はフォーカスレンズユニットの駆動速度を変更する。
レンズ鏡筒101の繰り出し、繰り込み動作では各制御部が動作指令を出すが、動作時間の短縮のため動作を重ねる場合があり、その分消費電力が多くなる。そのため、フォーカス駆動と動作が重なっている部分において、全体の動作時間が大幅に遅れない範囲で、フォーカスの速度を低下させると消費電力の軽減が図れる。
基準位置判定部122はPIの明暗を検出してフォーカスレンズユニット、及びズームレンズユニットのリセット動作を行う。
防振制御部123は揺れ検出部114で検出した撮像装置に加わる揺れをキャンセルする方向に防振レンズユニットを制御する動作、及びレンズ鏡筒101が沈胴する際に防振レンズユニットの回避動作を行う。
ズーム制御部124はズームレンズユニットの目標位置を指令する。
エラー判定部126は起動時にズームを所定量繰り出したPIの明暗結果から、前回のズームとフォーカスの停止状態を判断して、ズームの速度エラー検出の有無、及びフォーカスナットの喰い付き防止動作を指令する。
回避タイミング変更部127はエラー判定部126の結果を受けて防振レンズユニットを回避するタイミング、及びそれに付随する防振レンズユニットのリセット動作を行うタイミングを変更する。
図2と図3を使ってメカ動作の説明を行う。
図2は、本発明の実施形態にかかわる鏡筒の断面図である。
201はPIのイメージである。202は遮光旗である。
PI201は受光部と投光部で構成されている。受光部と投光部の間に遮光旗202があるときは、受光部は投光部からの光を検知できないため、暗状態となる。対して受光部と投光部の間に遮光旗202がないときは、受光部は投光部からの光を検知できるため、明状態となる。
図2(a)ではイメージとして下部を暗状態、上部を明状態として明記してある。
104はフォーカスレンズユニットである。
203は付勢バネである。
フォーカスレンズユニット104は、付勢バネ203により上方へ引き上げられている。
204はフォーカスモータである。
205はナットである。
フォーカスモータ204が回転することにより、ナット205は上下する。
フォーカスレンズユニットは付勢バネ203の効果により、ナット205の上下運動に連動して駆動する。
フォーカスレンズユニットの基準位置検出を行うときは、最初にナット205を下方に繰り込むことよりPI201を暗状態にする。次にナット205を上方へ繰り出すことにより、やがて明状態に切り換わる。その暗状態から明状態に切り換わった位置がフォーカスレンズユニットの基準位置となる。
102はズームレンズである。
206は直進筒である。
ズームレンズユニット102はズームレンズと直進筒206で構成されている。ズームレンズユニットはズームモータの回転運動を、ギアを通して直進運動に変換することにより上限に駆動させる(ここでズームモータとギアは図の背面にあるため明示していない)。
ズームレンズユニットの基準位置検出を行うときは、最初にナット205を所定量だけ上方に繰り出しておく必要がある。
次にズームレンズユニットを下方に繰り込む。下方に繰り込んでいる途中でやがて直進筒206はフォーカスレンズユニットに当接する。そしてそのままズームレンズユニットとフォーカスレンズユニットは一体となり押し下げられ、PI201は暗状態となる。
次にズームレンズユニットを上方に繰り出すと、やはりフォーカスレンズユニットも一体となり引き上げられることにより、やがて明状態に切り換わる。その暗状態から明状態に切り換わった位置がズームレンズユニットの基準位置となる。
103は防振レンズである。
防振レンズ103と光軸に対して垂直方向に駆動させるマグネットとコイルで防振レンズユニットは構成されている(図では便宜上防振レンズのみ記載してある)。
図2(b)は沈胴状態である。
ズームレンズユニットを沈胴する際に、フォーカスレンズユニットを光軸中心から横方向に退避させてレンズ鏡筒を薄くしている。
図2(b)では、フォーカスレンズが横方向に退避している状態を手前にスライドさせた状態で表現している。
ズームレンズユニットの沈胴に合わせて防振レンズユニットも沈胴し、フォーカスレンズユニットがあった場所に防振レンズが収納される状態となる。
しかしながら鏡筒の構成上の制約により、防振レンズが光軸中心の位置にいたままだと、退避したフォーカスレンズユニットに干渉するため、ズームレンズユニットが所定の位置まで沈胴したときに防振レンズを所定方向に回避させる必要がある。
図3(a)は沈胴時のズームレンズユニットとフォーカスレンズユニットと防振レンズユニットを時系列に並べたシーケンスである。
最初にフォーカスレンズユニットのナットを上方に所定量繰り出す。この動作は、次回起動時にズームレンズユニットのリセットを可能にするために必要な処理である。
次にズームレンズユニットの繰り込みを行う。ズームレンズユニットが所定位置まで繰り込むと防振レンズの回避、即ちフォーカスレンズユニットが回避する方向とは逆方向に駆動を行う。
防振レンズユニットの回避動作をしている間もズームレンズユニットは繰り込み動作を継続しており、所定位置に到達するとフォーカスレンズの退避が始まる。この退避動作はメカ機構により実現させているため、ズームレンズユニットがさらに所定位置まで繰り込むことにより自動的に完了する。
撮像装置の起動時における初期化動作では、前回正常に終了していることが理想である。ここで前回正常に終了している状態とは、ズームレンズユニットが下方に繰り込んでいて(沈胴状態であり)、ナット205が上方に所定量繰り出している状態である。このとき、次回起動時はズームレンズユニットの基準位置検出を行い、その後フォーカスレンズユニットの基準位置検出を行えばよい。
しかし、場合によっては前回正常に終了しない場合がある。その一つのケースとして、PI201が暗状態であるときがある。このときは、ズームレンズユニットを所定量上方へ繰り出すことにより、ズームが繰り込んでいる状態なのか、ナットが繰り込んでいる状態なのか、を判断する必要がある。
所定量繰り出した後にPI201が明状態に切り換わった場合、ナット205は繰り込んでいないことを意味する。そのときは、ナット205が所定量繰り出した状態、即ち正常終了した状態であったためズームレンズユニットの基準位置検出をそのまま続行すればよい。
所定量繰り出した後に、まだPI201が暗状態であった場合、それはナット205が繰り込んでいる状態であったことを意味する。そのときは、まずナット205を所定量繰り出す動作を行ってから、ズームレンズユニットの基準位置検出後、改めてフォーカスレンズユニットの基準位置検出と続けて行う。
ここで問題となる幾つかのケースがある。
図2(c)はナット205が下方に繰り込んでいながら、ズームレンズユニットが上方に繰り出している場合である。
前回の撮像装置の使用時に、前記の状態で電池を抜いた場合などに発生する状況である。通常、ズームレンズユニットを抑え付ける等により、その駆動が阻害された場合は、ズームのギアが摩耗して破損することを防止するため、ズームレンズユニットの駆動を停止するエラー処理が施されている。
このズームレンズユニットのエラー処理の判定は、ズームレンズの位置を監視して、所定時間その位置に変化があるかないかで行っている。そのため、図2(c)のケースにおいてズームレンズユニットを所定量上方へ繰り出すと、やがてズームレンズユニットは上端に突き当たりエラーと判定されてしまう。
これを防止するため、撮像装置起動時の初期化動作において最初のズームレンズユニットを所定量上方向へ繰り出す動作を行っているときは、エラー判定を行わないようにする。ズームレンズユニットを所定量繰り出した後は、エラー判定処理を有効にする。
図2(d)はナット205が上方に繰り出していながら、ズームレンズユニットを手で抑え付けている場合である。この場合は、ズームレンズユニットを所定量上方へ繰り出しているが、エラー判定を無効にしているため、ナット205が下方に繰りこんでいる図3(c)との区別が付かない。そのため、ナット205を所定量繰り出すことになる。すると、フォーカスモータ204の根元にナット205が喰い付く可能性がある。前記の理由により、ナット205所定量繰り出す動作をする前には、同じ所定量だけ繰り込んでおく必要がある。
図3(b)は前回正常に終了しなかった場合の次回起動シーケンスである。
最初にズームレンズユニットを所定量繰り出す。明が見つかった場合は、そのままズームのリセット処理に移行すれば良いが、暗のままの場合は、ナット205、即ちフォーカスレンズユニットを処理量繰り込んでから、所定量繰り出す。その後、ズームレンズユニットは繰り出した状態であるため、所定量繰り込む動作を行う。
通常であれば、ズームレンズユニットを繰り込む場合は、所定位置に到達したら防振レンズの回避動作を行う必要がある。しかし、この場合はズームリセットをする前であるため、現在の位置が不定である(ケース(1)に相当する)。
そのためフォーカスレンズユニットと防振レンズユニットの干渉が発生する恐れがある。前回正常に終了しなかった場合は、防振レンズの回避動作を繰り込み動作の前に終了しておく必要がある。
一つの候補としては最初のズーム繰り出しのときに防振レンズの回避動作をしておけば良い(ケース(2)が相当する)が、PI201が明になった場合はそのまま起動シーケンスに移行できるため、このタイミングでの防振レンズの回避動作は無駄になる場合がある。
そのため、PI201が暗のままである場合に、ナット205の喰い付きを防止するためのフォーカスレンズユニットの駆動と防振レンズの回避を重ねる(ケース(3)が相当する)と冗長な時間が掛からずに回避動作を実現できる。
以下、図1、図2、図3と図4を参照して本発明の実施形態について説明する。
図4は、前回終了時それぞれの撮像光学系ユニットの位置関係に依らず、次回起動時に正常に初期化動作を行うことができることを説明したフローチャートである。
ステップS401は、撮像装置の初期化駆動開始を宣言している。
ステップS402は、防振レンズの初期化完了フラグの初期化、即ちOFF設定を行う。
ステップS403は、PI201の明暗状態の検出を行う。ステップS403で検出した結果が暗状態であったときはステップS404を実行する。
ステップS404は、ズームエラー判定を無効にする。
ズームエラー判定を無効にする理由は、図2(c)のケースにおいてズームレンズユニットを所定量上方へ繰り出すと、やがてズームレンズユニットは上端に突き当たりエラーと判定されてしまうためである。
ステップS405は、ズームレンズユニットを所定量上方へ繰り出すことにより、図2(b)の状態であったか、図2(c)の状態、もしくは図2(d)の状態であったかを判断する。
ステップS406は、次の動作からはズームレンズユニットが上端に突き当たった場合はエラーとして動作を停止させるために、ズームエラー判定を有効にする。
ステップS407は、PI201の明暗状態の検出を行う。
ステップS405でズームレンズユニットを所定量繰り出した後に、明状態に切り換わった場合、それは図2(b)の状態であったことを意味する。そのときはナット205が所定量繰り出した状態、即ち撮像装置が前回正常終了した状態である。
ステップS405でズームレンズユニットを所定量繰り出した後に、まだ暗状態であった場合、それは図2(c)の状態、もしくは図2(d)の状態であったことを意味する。図2(c)ときはナット205がフォーカスレンズユニットを抑え付けているため暗状態となる。図2(d)ときは外部からズームレンズユニットが抑え付けられているため暗状態となる。
図2(b)の状態であった場合は、ズームレンズユニットに対しては、PI201が暗から明に切り換わるとズーム基準位置検出が終了したことになる。ズームレンズユニットが所定繰り出したにもかかわらず、PI201が暗である場合は、ナット205がフォーカスレンズユニットを抑えつけているためである。
ステップS408は、フォーカス速度変更部125によりフォーカスレンズユニットの駆動速度を設定する。
次に行うフォーカスレンズユニットの制御を行う際に起動時間の短縮のため、フォーカスレンズユニットの駆動と防振レンズの回避動作、及びリセット動作を重ねる。しかしながら、時間短縮を図った結果、消費電力が増えることになる。そのため請求項4にあるように、消費電力を軽減するためにフォーカスレンズユニットの速度を処理時間に大幅に影響を与えない範囲で変更する。
ステップS409は、図3(b)にあるようにナット205の喰い付き防止のためフォーカスレンズユニットを所定量繰り込む。もしもナット205が既にモータ下方向にある場合は、ナット205はそれ以上下方向には行かないでモータは空転することになる。しかし、フォーカスレンズユニットの基準位置検出がこの後行われるため空転による脱調の影響はない。
ステップS410は、防振レンズの回避動作を行う前にリセット動作を行う。
ステップS411は、防振レンズ初期化完了フラグをONにしている。
ステップS412は、次にズームレンズがリセット動作で繰り込む動作を行うため、防振レンズがフォーカスレンズユニットと干渉することを防ぐため回避動作を行う。
ステップS413は、次にズームレンズがリセット動作を行うためにフォーカスレンズユニットを所定量繰り出しておく。これでナット205を逃がすことができたため、ズームレンズユニットの基準位置検出を行うことができる。
ステップS414は、ズームレンズユニットのリセット動作を行う前の繰り込み動作である。
ステップS415は、PI201の明暗状態の検出を行う。現在PI201は明状態であるため、暗状態に切り換わるまで繰り込む動作を行う。
ステップS416は、ズームレンズユニットを繰り出す。
ステップS417は、PI201の明暗状態の検出を行う。PI201が暗から明に切り換わるとズーム基準位置検出が終了したことになる。その後はフォーカス基準位置検出と続く。最初に戻り、ステップS403で検出した結果が明状態であったときは、既にナット205は上方向に繰り出している。そのためステップS418、ステップS419、ステップS420、そしてステップS421によりズーム基準位置検出を行うことができる。その後はフォーカス基準位置検出と続く。
ステップS422は、フォーカスレンズユニットのリセット動作を行う前の繰り込み動作である。
ステップS423は、PI201の明暗状態の検出を行う。現在PI201は明状態であるため、暗状態に切り換わるまで繰り込む動作を行う。
ステップS424は、フォーカスレンズユニットを繰り出す。
ステップS425は、PI201の明暗状態の検出を行う。PI201が暗から明に切り換わるとズーム基準位置検出が終了したことになる。
ステップS426は、防振レンズ初期化完了フラグを判定している。
請求項5にあるように、防振レンズ初期化完了フラグがOFFのとき、ステップS427で防振レンズのリセットを行う。防振レンズ初期化完了フラグがONのときは既にリセット動作が完了しているため実施しない。
ステップS428は、ズームレンズ、フォーカスレンズ、防振レンズそれぞれの初期化動作が終了したため、初期化駆動終了を宣言している。
以上、撮像装置を例にして説明してきたが、撮像装置のみに限定されるものではなく、本発明は撮像装置を有する携帯機器にも展開できる。
101 レンズ鏡筒、102 ズームレンズユニット、
103 防振レンズユニット、104 フォーカスレンズユニット

Claims (5)

  1. 複数の光軸方向に移動可能な撮像光学系ユニットに対して、第1撮像光学系ユニットはカム筒に刻まれた溝に追従することで光軸方向の起動位置と沈胴位置の間を移動する手段と、
    前記第1撮像光学系ユニットの現在位置を検出する手段と、
    第2撮像光学系ユニットは前記収納位置で光軸に垂直な方向に退避させる手段と、
    前記第2撮像光学系ユニットは前記起動位置で光軸方向に移動可能な手段と、
    前記第2撮像光学系ユニットが基準位置を通過したことを検出する基準位置検出手段と、
    前記基準位置検出手段を搭載する第2撮像光学系ユニットに第1撮像光学系ユニットが当接しながら駆動することにより、第1撮像光学系ユニットが基準位置を通過したことも検出する手段と、
    第3撮像光学系ユニットは光軸に垂直な方向に移動可能な手段と、
    前記第3撮像光学系ユニットは沈胴位置を判断して退避している第3撮像光学系ユニット以外のユニットへの干渉を回避する手段と、
    を有し、前回終了時の第1撮像光学系ユニットと第2撮像光学系ユニットの位置に応じて、今回起動時の第3撮像光学系ユニットの干渉回避動作を実施するタイミングを変更することを特徴とする撮像装置。
  2. 第1撮像光学系ユニットとして撮影倍率を変化させるズーム機構、
    第2撮像光学系ユニットとしてピント位置を変化させるフォーカス機構、
    第3撮像光学系ユニットとして手ブレを補正する防振機構であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. ズームユニットとフォーカスユニットが所定の起動位置で終了した場合においては、次起動の最初の沈胴動作時に防振ユニットの干渉回避動作をするのではなく、フォーカスユニットの基準位置検出前に干渉回避動作をするように起動シーケンスを変更することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  4. ズームユニットとフォーカスユニットが所定の起動位置で終了した場合においては、フォーカスユニットの速度を低速に変更することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  5. ズームユニットとフォーカスユニットが所定の起動位置で終了した場合においては、防振ユニットの回避動作の前に防振ユニットの初期化動作を実施して、従来の初期化動作のタイミングでは実施しないことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
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