JP3222174B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置、詳しくは、
撮像素子を内蔵するレンズ交換が可能な撮像装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置であって撮像素子を用い
るレンズ交換式のカメラの一つとして、図１１に示すよ
うなフォーカシング可能な撮影レンズを内蔵する着脱自
在の交換レンズ部１０１と、撮像部となるカメラ本体１
０２とからなるカメラがある。このカメラにおいて、交
換レンズ部１０１側には、撮影レンズ５１と、撮影レン
ズ５１の合焦駆動を行うフォーカスモータ５２が内蔵さ
れている。また、カメラ本体１０２側には、撮影レンズ
５１を介して取り込まれる被写体像を電気信号に変換す
る撮像素子５３と、上記電気信号を映像信号に変換し、
更に、自動合焦（以下、ＡＦと称する）情報を得る映像
処理回路５４と、前記フォーカスモータ５２の制御、お
よび、撮像素子５３，映像処理回路５４等の制御を行う
システムコントローラ５５とが内蔵されている。そし
て、交換レンズ部１０１とカメラ本体１０２間には、フ
ォーカスモータ５２を駆動のためのレンズ位置情報等の
電気信号授受や駆動電力伝達のための電気的接続部５６
ａ，５６ｂが設けられている。上記従来のカメラにより
撮影を行う場合は、まず、交換レンズ部１０１をカメラ
本体１０２に装着し、システムコントローラ５５とフォ
ーカスモータ５２とを上記電気的接続部５６ａ，５６ｂ
により電気的接続を行う。撮像時に撮像素子５３を介し
て得られる撮像信号によりＡＦ情報を求め、そのＡＦ情
報に基づいてシステムコントローラ５５を介してフォー
カスモータ５２を合焦駆動する。そして、合焦状態の撮
像信号を撮像素子５３により取り込み、被写体像の映像
信号の記録を図示しない記録部で行う。

【０００３】このカメラは、従来の銀塩フィルム式一眼
レフカメラと同様に、１台のカメラ本体１０２に対して
複数の交換レンズが利用可能であり、有用なカメラであ
る。しかし、必ず上述の電気信号授受用の電気的接続部
５６ａ，５６ｂを本体側と交換レンズ部側とに設ける必
要があって、防水や防塵上好ましくないものであった。
更に、交換される方の交換レンズ部１０１の１つ、１つ
にフォーカスモータ５２を設け、また、撮影レンズ５１
を進退可能な構造にする必要があった。

【０００４】それらの不具合を解決するため、上記撮像
素子を用いるレンズ交換式のカメラの他の一つとして、
カメラ本体側の撮像素子を進退駆動可能な構造とし、交
換レンズ側には、フォーカスモータを設けないものが考
えられる。このようなカメラによると、交換レンズ部が
撮影レンズのみで構成されるのみならず、カメラ本体側
内にＡＦ駆動回路をはじめＡＦ関係の制御要素をまとめ
て配設することができ、コスト的には勿論、ＡＦの制御
性においても有利となる。また、交換レンズ部とカメラ
本体間の電気的接続部も不要となることから、防水や防
塵性も改善される等の特徴をもつものとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の進退可能な撮像
素子を内蔵するレンズ交換式カメラは、その撮像素子の
移動範囲が、交換されるべき全ての交換レンズに対応す
るべく、常に、最大の移動範囲に設定される。しかし、
各種交換レンズに対応する撮像素子の移動範囲は、一般
的にレンズの焦点距離によって異なるものである。とこ
ろが、上述のように該カメラの撮像素子の移動範囲が、
常に、最大の移動範囲に設定されているとすると、も
し、比較的短い移動範囲で済む交換レンズが装着された
場合でも合焦動作の度に、撮像素子が長い距離を往復す
ることになる。そして、合焦動作そのものに長い時間を
要することになるという不具合が生じる。

【０００６】本発明は、上述の不具合を解決するために
なされたものであり、移動可能な撮像素子を内蔵するカ
メラにおいて、撮影に用いる撮影レンズの焦点距離に応
じて撮像素子の移動範囲を必要な範囲内に制限するよう
にして、撮像素子の無駄な移動による時間遅れを無くす
ようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の撮像装置
は、レンズ交換が可能な撮像装置において、装着される
レンズの焦点距離に応じて撮像素子の移動範囲を制限す
るようにし、前記撮像素子の移動をガイドするガイド部
材の有効ガイド長は、装着されるレンズの全てに対応し
得る長さであることを特徴とする。本発明の第２の撮像
装置は、移動可能になされた撮像素子を有する撮像装置
において、撮影に用いる撮影レンズに対応し得る長さの
有効ガイド長を有し、前記撮像素子を支持するとともに
該撮像素子を前記撮影レンズの光軸に沿って摺動自在に
案内するようになされたガイド部材と、前記撮像素子と
接続され、該撮像素子の移動に応じて伸縮可能になされ
た折曲部を有するフレキシブルプリント基板と、前記撮
影レンズの焦点距離に応じて、前記撮像素子の移動範囲
を制限する手段と、を具備したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】撮影に用いる撮影レンズに対し、撮像装置内の
撮像素子の移動範囲を、前記撮影レンズの焦点距離に基
づいて求め、必要とする範囲に制限した状態で、前記撮
像素子を支持するとともに前記撮影レンズの光軸に沿っ
て摺動するようになされたガイド部材により前記撮像素
子の移動を行う。また、前記撮像素子の移動に応じて伸
縮可能になされた折曲部を有したフレキシブルプリント
基板を用いることで、所定の移動範囲内で前記撮像素子
を容易に移動する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す撮像装置であるレ
ンズ交換式カメラの横断面図である。なお、図１におい
て、２点鎖線で示す経路は、各制御要素の電気信号の経
路を示している。本レンズ交換式カメラは、着脱自在の
交換用レンズ鏡筒１とカメラ本体１０とで構成される
が、図２は、そのカメラ本体１０側に内蔵される撮像部
２０の内部構造を示す斜視図である。交換用レンズ鏡筒
１は、図１に示すようにカメラ本体１０側レンズマウン
ト１２に嵌入可能なマウント部２ａをもつ鏡枠２と、該
鏡枠２に保持され、撮影レンズとなる交換レンズ３と、
鏡枠２の被写体側開口部およびカメラ側開口部に保持さ
れる防水，防塵用であってフィルタを兼ねることもでき
る保護ガラス４，５と、該カメラ側保護ガラス５の内部
であって撮影光路外の場所に配設される交換レンズ３の
焦点距離情報を示す標識６とで構成されている。なお、
該標識６は、その表面の反射率の差により各情報を表す
ものとする。

【００１０】一方、カメラ本体１０は、各構成要素を制
御し、更に、後述する装着された交換レンズ３の焦点距
離情報に基づいて撮像素子３３（図４参照）の移動範囲
を制限すると同時に合焦駆動制御を行うシステムコント
ローラ１４と、映像処理およびＡＦ情報検出処理等を行
う回路が配設される映像回路基板１５と、光軸Ｏ方向に
移動可能な撮像素子３３を有する撮像部２０、および、
レンズマウント１２とマウント開口部を覆う保護ガラス
１３とを有し、更に、上記撮像部２０等を内蔵した密閉
構造の外装体１１により構成されている。なお、このカ
メラ本体１０には交換レンズ鏡筒１との電気的接続部は
設けないものとする。

【００１１】上記撮像部２０は、外装体１１に固定され
る撮像部本体２１にその撮像部２０の各構成要素を保持
しており、該撮像部本体２１には、カメラ外装体１１の
マウント開口部に対向した位置に開口部２１ａが設けら
れる。その開口部２１ａの外周部であって、交換用レン
ズ鏡筒１の標識６に対向する位置には、焦点距離情報を
読み取るフォトリフレクタ３８（図２参照）が配設され
ている。更に、撮像部本体２１の内部には、図２に示す
ように後述する撮像素子３３を保持する撮像素子ホルダ
２２が、その両左右端部をガイド部材である送り軸２３
とガイド軸２４に摺動自在に支持された状態で、光軸Ｏ
に沿って移動可能に支持されている。

【００１２】上記撮像素子ホルダ２２の駆動機構につい
て詳しく説明すると、まず、送り軸２３には、ステッピ
ングモータである駆動モータ２８の出力ギヤ−のピニオ
ン２９が噛合する駆動ギヤ−３０が送り軸２３に固着さ
れている。従って、駆動モータ２８により送り軸２３は
回転駆動されることになる。また、送り軸２３の軸部外
周に送りネジ部２３ａが切られており、図２，３に示す
ように、撮像素子ホルダ２２の一端部に設けられたガイ
ド孔２２ａが該送り軸２３の軸部に回転，摺動自在に嵌
入している。更に、該ホルダ２２のガイド孔２２ａの外
側上面には、その先端部に駆動ピン２５が植設されてい
る板バネ２６がビス４１で固着されている。該駆動ピン
２５は、該ホルダ２２のボス部を貫通して、その先端部
が板バネ２６により付勢された状態で上記送りネジ部２
３ａに摺動自在に嵌入している。上記板バネ２６の付勢
力により駆動ピン２５とネジ部２３ａのガタは除去され
る。また、撮像部本体２１には、ガタ取り用の板バネ３
１がビス４２で固定されており、該板バネ３１は、駆動
ギヤ−３０の端面を被写体側の方向に付勢する。従っ
て、送り軸２３は、常時、被写体側に押圧され、光軸Ｏ
方向のガタ取りがなされる。一方、撮像素子ホルダ２２
の他端部には、図２に示すようにＵ字溝２２ｂが設けら
れている。そのＵ字溝２２ｂに撮像部本体２１に支持さ
れたガイド軸２４が摺動自在に嵌入し、上記撮像素子ホ
ルダ２２を支持している。このように支持された撮像素
子ホルダ２２は、駆動モータ２８によって送り軸２３が
回転すると光軸Ｏに沿ってガタなく進退移動を行うこと
になる。なお、上記送り軸２３とガイド軸２４の撮像素
子ホルダ２２の移動に対する有効ガイド長さは、装着さ
れるべき交換用レンズ鏡筒１の交換レンズ３の全てに対
応が取れるだけの長さを有している。

【００１３】また、撮像部本体２１の底面側には、撮像
素子３３の移動基準となる初期位置の位置出し用のフォ
トインタラプタ３９が固定されている。この固定位置
は、撮像素子ホルダ２２が最も被写体側寄りに移動した
位置であって、無限遠被写体の合焦位置とする。そし
て、その位置は、レンズマウント１２から所定距離離間
した位置とする。そして、上記初期位置の位置出し動作
は、電源オン時、あるいは、リセット動作時におこなわ
れる。まず、撮像素子ホルダ２２を被写体側の方向に移
動させ、該ホルダ２２の下部に設けられた遮蔽板２２ｄ
がフォトインタラプタ３９を遮蔽したときの撮像素子３
３の上記初期位置を移動基準位置としてシステムコント
ローラ１４に取り込む。以後の合焦動作においては、該
初期位置をリセット位置とし、その位置からの駆動モー
タ２８の駆動パルス数をカウントすることにより、撮像
素子３３のレンズマウント１２からの相対移動量は管理
されることになる。

【００１４】次に、撮像素子ホルダ２２の構造について
説明すると、図４の縦断面図に示されるように該撮像素
子３３は、撮像素子基板３４に放熱板３５を介して実装
された状態とする。そして、ローパスフィルタ等の光学
フィルタ３２と撮像素子３３の間に弾性部材であるフィ
ルタ・素子押え３６を介在させた状態で光学フィルタ３
２、および、撮像素子３３を撮像素子ホルダ２２の開口
部２２ｃの後方に挿入し固定する。なお、撮像素子３３
は、光軸Ｏに直交する面上の位置決めがなされ、また、
光学フィルタ３２は、フィルタ・素子押え３６で光軸方
向に押圧されて固定される。上記撮像素子基板３４には
撮像信号の授受のためのフレキシブルプリント基板３７
（以下、ＦＰＣと称する）が固着されている。そして、
ＦＰＣ３７は、撮像部本体２１の挿通孔２１ｂを通して
撮像部本体２１の外部に導出され、外装体１１に固定さ
れる映像回路基板１５に接続される。また、該ＦＰＣ３
７は、撮像素子ホルダ２２の移動に伴い伸縮する必要が
あるが、その伸縮は、所定箇所を折曲することによって
行う。その折曲部に図５に示すように長孔３７ａを設け
ることによって、安定した伸縮を行わせる。

【００１５】交換用レンズ鏡筒１の保護ガラス５の内側
に設けられる標識６とその情報を検出する撮像部本体２
１側のフォトリフレクタ３８は、レンズの装着状態で互
いに対向して位置するものであるが、その分解斜視図を
図６に示す。この実施例のものでは標識６とフォトリフ
レクタ３８とは、各３組設けられる。従って、交換レン
ズの識別可能な種類は、８種類となる。この識別可能な
種類数は、標識６とフォトリフレクタ３８との組数によ
り定まり、適宜選択可能である。

【００１６】図７は、一つの交換レンズ３に対する無限
遠の被写体の結像位置Ｐ∞と至近距離の被写体の結像位
置Ｐ０とを示した図である。本実施例のものでは上記各
結像位置に撮像素子３３を移動させ撮像を行うことにな
る。また、図８は、焦点距離ｆａ〜ｆｂ間の交換レンズ
に対する無限遠被写体と至近距離被写体の結像位置の変
化特性線Ｍ１，Ｍ２を示した図である。なお、同図は、
横軸は交換レンズの焦点距離であって、縦軸は被写体像
の結像位置、即ち、合焦時の撮像素子３３の移動位置と
する。上記無限遠被写体の結像位置は、各交換レンズ３
においてフランジバック調整を無限遠位置で行うので、
その位置の変化特性線Ｍ１は一定位置に調整される。従
って、図８に示されるように各焦点距離に対して変化の
ない特性で示される。一方、一定の至近距離の被写体結
像位置は、各焦点距離に対応した特性線Ｍ２となる。

【００１７】さて、本実施例のレンズ交換式カメラにお
いては、装着された交換レンズ３の焦点距離情報によ
り、撮像素子３３の移動範囲を制限する。図８のライン
Ｌ１とＬ２がその制限範囲の下限と上限を示し、該ライ
ンＬ１とＬ２とは実際の被写体像の結像位置を示す特性
線Ｍ１，Ｍ２よりも僅か余裕をみて、広く設定される。
例えば、交換レンズ３の焦点距離がｆｎであった場合、
図８に示すようにシステムコントローラ１４で設定され
る撮像素子３３の移動制限範囲は、位置Ｐ１〜位置Ｐ２
間となる。前記従来のレンズ交換式カメラにおいては、
常に、全範囲の位置Ｐ１〜位置Ｐ３間が撮像素子の移動
範囲であって、本実施例のものでは、上記交換レンズに
対して必要のない位置Ｐ２〜Ｐ３間の動きが制限される
ことから無駄な撮像素子３３の移動がなくなることにな
る。上記各焦点距離に対する移動制限範囲を示すライン
Ｌ１，Ｌ２のデータは、システムコントローラ１４内の
メモリに書き込まれており、交換レンズ３の交換毎に該
データが読み出され撮像素子３３の移動が制限される。
例えば、上記焦点距離ｆｎの交換レンズが装着されたと
き、撮像素子３３が位置Ｐ２〜Ｐ３間に位置していた場
合、上記制限範囲である位置Ｐ１〜Ｐ２間に撮像素子３
３を移動させる。その後、その範囲内で合焦駆動処理が
行われる。なお、実際上は、各交換レンズは、撮影至近
距離が必ずしも一定ではないので上記特性線Ｍ２のみに
沿ったものとはならない。従って、上記ラインＬ２も実
用上は、図８のものとは異なってくる可能性がある。

【００１８】上記本実施例のレンズ交換式カメラにおけ
る撮像素子３３の移動範囲設定処理およびその後の合焦
処理動作について、図９のフローチャートを用いて説明
する。まず、電源スイッチをオンとすると、ステップＳ
１において、撮像素子３３を、フォトインタラプタ３９
の出力を監視しながら初期位置まで駆動する。そして、
ステップＳ２で交換レンズ鏡筒１が装着されたかどうか
のチェックを行う。続いて、ステップＳ３において、フ
ォトインタラプタ３８の出力により装着された交換レン
ズ３の焦点距離情報を検出する。そして、ステップＳ４
で該焦点距離に対応した撮像素子移動制限範囲をシステ
ムコントローラ１４のメモリのテーブルを参照して設定
する。この処理は、撮像待機中、レンズ交換が行われた
ときにも割り込みを可能とする処理である。

【００１９】そして、移動制限範囲設定後は、撮影処理
が割り込み処理として実行可能となる。即ち、装着され
た交換レンズ３が長焦点距離のものであった場合、上述
の処理で設定された、より広い制限範囲内で撮像素子３
３は合焦駆動される。この合焦駆動の初期では比較的速
い速度で撮像素子３３は駆動され、目標とする位置近傍
に達した後は、より遅い速度で精度の高い合焦駆動が行
われる。一方、装着された交換レンズ３が短焦点距離の
ものであった場合、上述の処理で設定された、より狭い
制限範囲内で撮像素子３３は合焦駆動される。この場
合、合焦駆動の初期から比較的遅い速度で撮像素子３３
は駆動され、精度の高い合焦駆動が行われる。

【００２０】以上述べたように本実施例のレンズ交換式
カメラは、着脱される交換レンズ３の焦点距離に応じて
撮像素子３３の合焦駆動される移動範囲を必要な範囲内
に制限するようにして、撮像素子３３の無駄な移動によ
る時間遅れを無くすようにし、素早い合焦および撮像を
可能とするものである。更に、交換レンズの焦点距離情
報の伝達を光学的に行うようにし、また、撮像素子駆動
による合焦駆動を行うので合焦駆動のための交換レンズ
鏡筒１とカメラ本体１０間の電気信号，電力の伝達も不
要となり、電気的な接続を行わないことから、完全な防
水・防塵構造とすることができる。更に、各交換レンズ
に合焦駆動用の構成部材を必要としないことからコスト
的にも有利なものとなる。

【００２１】なお、上記実施例のレンズ交換式カメラに
おいては、焦点距離情報の伝達が図６に示すように標識
６の反射率によって行われる。しかし、これに限らず図
１０に示すように交換用レンズ鏡筒１のマウント部前面
にバーコードを標識として印刷し、撮像部本体２１上に
バーコードリーダ４５を配設するようにして交換レンズ
の焦点距離情報を伝達するようにしてもよい。この変形
例の場合は、より多くの交換レンズの種類を判別するこ
とができる。更に、上記焦点距離情報の伝達を、撮像部
本体２１上に設けるメンブレンスイッチのオンオフ信号
により行うことも可能である。この変形例の構造は、交
換用レンズ鏡筒１側に上記メンブレンスイッチに対応す
る部分に焦点距離に応じた突起を配設し、その突起によ
り操作される上記メンブレンスイッチのオンオフにより
該焦点距離情報をシステムコントローラ１４に取り込む
ような構造とする。このようにメンブレンスイッチを使
用する場合、該スイッチは、その表面にシート状のもの
で保護されていることから、カメラ本体の防水性，防塵
性は、十分に保証される。また、情報の伝達も確実とな
る。

【００２２】また、上述の実施例のものでは、撮像素子
ホルダ２２に光学フィルタ３２を配設したが、この光学
フィルタ３２の赤外カットフィルタ部をカメラ本体１１
のマウント開口部の保護ガラス１３として配設すること
も可能である。このように赤外カットフィルタ部を撮像
素子ホルダ２２以外に設けることにより、可動部である
撮像素子ホルダ２２部を軽量化し、駆動モータ２８の慣
性負荷を小さくすることができる。そして、精度の高
い、高速の合焦駆動が可能となる。更にまた、上述の実
施例のカメラは、顕微鏡、あるいは、内視鏡等の撮像用
としても利用することができる。即ち、顕微鏡、あるい
は、内視鏡等の接眼部に上述のカメラを取付け、撮像素
子ホルダ２２を合焦駆動させることによって上記顕微
鏡、あるいは、内視鏡等で取り込まれた被写体像を撮像
信号として記録することができる。

【００２３】

【発明の効果】上述のように本発明の撮像装置は、撮影
に用いる撮影レンズに対する撮像素子の相対位置の移動
範囲を、前記撮影レンズの焦点距離に対応して、必要と
する移動範囲内に制限して、前記撮像素子の支持を行う
とともに、前記撮像素子を前記撮影レンズの光軸に沿っ
て移動するようにガイド部材により摺動自在に案内する
ようにしたので、本発明の撮像装置においては、撮像素
子の無駄な移動による時間遅れ無く円滑に移動を行うこ
とができ、例えば、素早い合焦および撮像が可能となる
など顕著な効果を奏する。また、折曲部を有したフレキ
シブルプリント基板を用いたことで、撮像素子の移動を
俊敏に行えるようになるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す撮像装置のレンズ交換
式カメラの横断面図。

【図２】上記図１のレンズ交換式カメラの撮像部の斜視
図。

【図３】上記図１のレンズ交換式カメラの撮像素子ホル
ダの駆動機構部を示す縦断面図。

【図４】上記図１のレンズ交換式カメラの撮像素子ホル
ダの縦断面図。

【図５】上記図１のレンズ交換式カメラの撮像素子ホル
ダに接続されるＦＰＣの斜視図。

【図６】上記図１のレンズ交換式カメラの交換レンズの
焦点距離情報検出部の分解斜視図。

【図７】上記図１のレンズ交換式カメラの交換レンズに
対する合焦範囲を示す図。

【図８】上記図１のレンズ交換式カメラの各焦点距離を
持つ交換レンズに対する結像範囲、即ち、撮像素子の合
焦移動範囲と、移動制限範囲を示す図。

【図９】上記図１のレンズ交換式カメラの撮像素子の移
動制限範囲設定処理のフローチャート。

【図１０】上記図１のレンズ交換式カメラの交換レンズ
の焦点距離情報検出部の変形例を示す分解斜視図。

【図１１】従来のレンズ交換式カメラの主要ブロック構
成図。

【符号の説明】

１ …………………交換用レンズ鏡筒（交換レンズ） ３ …………………交換レンズ ２３…………………送り軸（ガイド部材） ２４…………………ガイド軸（ガイド部材） ３３…………………撮像素子 ラインＬ１〜Ｌ２間…………………制限される撮像素子
の移動範囲

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ交換が可能な撮像装置において、 装着されるレンズの焦点距離に応じて撮像素子の移動範
   囲を制限するようにし、前記撮像素子の移動をガイドす
   るガイド部材の有効ガイド長は、装着されるレンズの全
   てに対応し得る長さであることを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 移動可能になされた撮像素子を有する撮
   像装置において、 撮影に用いる撮影レンズに対応し得る長さの有効ガイド
   長を有し、前記撮像素子を支持するとともに該撮像素子
   を前記撮影レンズの光軸に沿って摺動自在に案内するよ
   うになされたガイド部材と、 前記撮像素子と接続され、該撮像素子の移動に応じて伸
   縮可能になされた折曲部を有するフレキシブルプリント
   基板と、 前記撮影レンズの焦点距離に応じて、前記撮像素子の移
   動範囲を制限する手段と、 を具備したことを 特徴とする撮像装置。