JP3601905B2

JP3601905B2 - 固定焦点超小型カメラ

Info

Publication number: JP3601905B2
Application number: JP15600196A
Authority: JP
Inventors: 繁雄水川
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1996-05-27
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2016-05-27
Also published as: JPH09318987A; US5771408A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固定焦点超小型カメラ、特に絞り開口量でフォーカス調整を行うようにしたカメラの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、小指カメラ等と呼ばれる超小型カメラ（テレビカメラ）は、小型化の必要性から、一つの焦点距離（固定焦点）を持つレンズ構成とされるが、可動絞りを備えている場合には、この絞りの開口量を小さくすることにより、フォーカス距離を近距離側へ移動させることが可能になっている。
【０００３】
図５には、超小型カメラの構成の一例が示されており、図のカメラの先端部１に、対物レンズ系２が配置され、この対物レンズ系２の後側に開口量が可変となる絞り部材３が設けられる。この絞り部材３には、絞り操作リング４が連結され、この絞りリング４の回動によって絞り部材３に配置されている複数の羽根が動かされ、これにより絞り開口１００を変化させるようになっている。
【０００４】
また、上記対物レンズ系２の後側に撮像素子である例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）５が配置されており、このＣＣＤ５の撮像面（前面）は対物レンズ系２の遠距離（∞）の焦点距離に配置される。このような構成では、対物レンズ系２における最小錯乱円が図示のように直径δであるとすると、絞り部材３の絞り開口（量）１００が最大のとき焦点深度は範囲ＤＯ１となり、この焦点深度ＤＯ１の中で焦点を結ぶ被写体を良好に捉えることができる。また、絞り開口１００が最小のときの焦点深度は、絞れば深度が深くなる原則から範囲ＤＣ１となり、この焦点深度ＤＣ１の中で焦点を結ぶ被写体がＣＣＤ５で撮像可能となる。
【０００５】
従って、絞り開口１００を小さくすることにより、撮影距離を近距離側へシフトさせることができ、この場合は、上記焦点深度ＤＣ１により、即ち図示のＮＯの位置により撮影の最小距離（ＭＯＤ−ＭｉｎｉｍｕｍＯｂｊｅｃｔＤｉｓｔａｎｃｅ）が決定されることになる。なお、露出調整が必要となる場合は、ＣＣＤ５で得られたビデオ信号の輝度制御や、照明光の変換等を行うことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の超小型カメラでは、近距離（近接）撮影の必要性が高く、撮影の最小距離ＭＯＤを更に短くすることが求められている。特に、この種のカメラの対物レンズ系２に、フォーカスレンズを組み込むことは困難であるため、固定焦点のレンズ系を前提とした、最小距離のさらなる短縮化が要請される。また、レンズ付きカメラ等の固定焦点のカメラにおいても、現状の最小距離よりも短い距離の撮影ができれば便利である。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固定焦点のレンズ系を有するものにおいて、撮影の最小距離を短くすることができる固定焦点超小型カメラを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、固定焦点となるように形成されたレンズ部と、このレンズ部からの光を絞るための絞り羽根及びこの絞り羽根を開閉するための回動部材を設けた絞り部材と、上記レンズ部と絞り部材とを同一の筒体に配置し、この筒体をヘリコイドネジにより本体側に接続し、この筒体の回動により上記回動部材を介して上記絞り羽根を開閉すると共に上記レンズ部を前後移動するように構成し、絞り開口が小さくなるのに応じて上記レンズ部を前側へ繰り出すことにより、被写界深度の後方の深度が無限遠に設定される過焦点距離で被写体を捉えるための駆動手段と、を含んでなることを特徴とする。なお、上記過焦点距離とは、被写界深度の最遠点が無限遠まで広がるように焦点合せをした時の被写体距離のことである。
【０００９】
上記の構成によれば、絞り開口（量）が大きくなるとき、対物レンズ系は後方位置に存在し、例えばレンズ系の焦点距離での撮影位置にＣＣＤの撮像面が配置される。そして、絞り開口が小さくなるとき、同時に対物レンズ系は前方に繰り出されることになり、このとき対物レンズ系は過焦点距離、即ち被写界深度の後方の深度が無限遠に設定される位置に配置される。この過焦点距離に対物レンズ系が移動するということは、絞り開口量に関係なく焦点深度（被写界深度）が拡張されることを意味し、撮影できる範囲が近距離側へシフトすることになる。この結果、撮影の最小距離が短くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４には、実施形態に係る固定焦点超小型カメラの先端部の構成が示されており、まず図１〜図３により構成部材について説明する。図において、カメラ本体１０には撮像素子であるＣＣＤ１１が設けられ、このＣＣＤ１１は不図示の信号線によって信号処理部に接続される。このカメラ本体１０に対し、別体とされた先端部（筒体）１２がヘリコイドネジ部１３によって螺合接続される。即ち、本体１０の前側端部には雄ネジ１３Ａが形成され、この雄ネジ１３Ａに螺合する雌ネジ１３Ｂが先端部１２の後側端部に形成されており、これら雄ネジ１３Ａと雌ネジ１３Ｂの結合により先端部１２が回動する。また、この回動の際には、ヘリコイドネジ部１３のネジピッチにより、先端部１２が図１（Ｂ）に示されるように、所定の長さＬだけ前側に移動するようになっている。
【００１１】
この先端部１２には、固定焦点（焦点距離ｆ）の対物レンズ系（複数枚で構成することができる）１５が設けられ、この対物レンズ系１５の後側に絞り部材１６が設けられる。
図２には、上記の絞り部材１６の構成が示されており、当該例では、図２（Ａ）のように、絞り開口１００の開き量を調整する複数（図では４枚とする）の羽根１７が軸１８で支持され、それぞれの羽根１７には駆動ピン１９が設けられる。
【００１２】
この羽根１７の手前に、図２（Ｂ）に示されるように、開口２１Ａを有する回動板２１が平行に配置され、この回動板２１では円中心に向かう案内溝２２が設けられており、この案内溝２２に上記羽根１７側の駆動ピン１９が係合する。従って、この回動板２１を右回転（又は羽根支持体側を左回転）させると、４枚の羽根１７は中心へ向けて移動し、絞り開口１００が小さく設定され、回動板２１を逆回転させると、４枚の羽根１７は外周へ向けて移動し、絞り開口１００が大きく設定される。
【００１３】
また、上記の回動板２１には、連結ロッド２３が取り付けられており、この連結ロッド２３は、図１のようにカメラ本体１０の円筒壁に形成された孔２４内へ前後移動が可能な状態で挿入配置される。従って、この回動板２１は先端部１２の回動時の回転が規制され、当該例の絞り部材１６では、上記羽根１７を支持する支持体側の回動により絞り開口１００の大きさが可変制御されることになる。
【００１４】
そして、上記のようなＣＣＤ１１、対物レンズ系１５及び絞り部材１６は、図４に示される配置関係とされる。即ち、図４は図（Ａ），（Ｂ）の両者共に、絞り開口１００が所定値まで絞られた状態で示しているが、当該例では羽根１７により絞り開口１００を最大としたときに、図（Ａ）の場合と同様に、対物レンズ系１５の焦点距離（固定焦点）ｆで撮像面に結像するようにＣＣＤ１１が配置される。当該例の上記焦点距離ｆは、遠距離側に設定されている。
【００１５】
このとき、被写体Ｈ側での被写界深度は、図のようになるが、絞り開口１００を絞ったときには、この被写界深度の後方の深度が無限大（∞）になるように、対物レンズ系１５が前側に繰り出すことになる。従って、被写体Ｈは過焦点距離に位置することになり、過焦点距離で被写体Ｈを撮影することにより、図４のように焦点深度Ｄを深くすることができる。
【００１６】
即ち、図４において、図（Ａ）を従来の図５の構成で絞り開口１００を絞った状態、図（Ｂ）を本発明で絞り開口１００を同量だけ絞った状態として考えると、通常の焦点距離での撮影で得られた図（Ａ）の焦点深度ＤＣ１（直径δの最小錯乱円内に入る領域）が、後方の深度を無限大に設定することにより、図（Ｂ）の焦点深度ＤＣ２のように深くなる。一般に、被写体Ｈを過焦点距離に設定した場合は、前方の深度は過焦点距離の１／２となり、過焦点距離の半分の距離から∞までが被写界深度内に入るとされている。これは、絞り開口１００の量に関係がなく、従って絞り開口１００を小さく絞った場合には、焦点深度が更に深くなることになる。
【００１７】
なお、図３に示されるように、先端部１２の外周には、絞り開口１００を最大にする回動方向に∞（遠距離）の記号、絞り開口１００を最小にする回動方向にＮ（近距離）の記号が付される。
【００１８】
実施形態例は以上の構成からなり、以下にその作用を簡単に説明する。まず、先端部１２を図３で示した遠距離（∞）位置にストップするまで回動させると、図１（Ａ）に示されるように、羽根１７による絞り開口１００は最大となると共に、対物レンズ系１５は後退してＣＣＤ１１に一番近い位置に配置される。このとき、ＣＣＤ１１の撮像面と対物レンズ系１５との関係は、従来の図５と同様となり、この遠距離位置では、焦点深度範囲ＤＯ１内に結像する距離の被写体を良好に撮像できることになる。このとき撮影可能な最短距離は、Ｎ１の位置となる。
【００１９】
そして、この遠距離位置から先端部１２を近距離（Ｎ）側へ回動させると、羽根１７により絞り開口１００が小さくなると共に、対物レンズ系１５が前側に繰り出され、この先端部１２をストップするまで回動させると、図１（Ｂ）に示されるように、絞り開口１００が最小となり、対物レンズ系１５はＣＣＤ１１に一番遠い位置に配置される（長さＬだけ移動する）。
【００２０】
このとき、図４（Ｂ）で説明したように、後方の深度が∞に設定され、前方の深度は過焦点距離の１／２となり、過焦点距離の半分の距離から∞までが被写界深度内に入る。そして、この近距離位置では、焦点深度範囲ＤＣ２内に結像する距離の被写体Ｈを撮像でき、撮影可能な最短距離は、上記Ｎ１の位置よりも近距離であるＮ２の位置［図１（Ｂ）］となる。即ち、上記の範囲ＤＣ２は、従来の範囲ＤＣ１よりも深くなるので、その分、近距離の撮影が可能となり、実施形態例の撮影の最小距離（ＭＯＤ）は従来よりも短くなることになる。
【００２１】
上記実施形態例では、上記の対物レンズ系１５と絞り部材１６を一体に組み付けたが、これらの部材を別体に構成して同様の動作をさせることもできる。また、上記対物レンズ系１５は複数枚のレンズで構成することができるが、このレンズ群の中に絞り部材１６を配置する構成としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固定焦点の対物レンズ系と絞り部材を有する超小型カメラにおいて、上記対物レンズ系及び絞り部材を配置した筒体を本体に対して回動させ、絞り開口量が小さくなるのに応じて対物レンズ系を前側へ繰り出すようにしたので、過焦点距離での撮影が可能となり、絞りによるフォーカス制御によって、撮影の最小距離を従来よりも短くすることが可能となる。
【００２３】
また、一つの筒体の動作により、絞りの開閉とレンズ系の移動の両動作が行われ、構成を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る固定焦点超小型カメラの構成を示し、図（Ａ）は遠距離撮影の動作状態、図（Ｂ）は近距離撮影の動作状態の断面図である。
【図２】実施形態例の絞り部材の構成を示し、図（Ａ）は本体側羽根部の構成図、図（Ｂ）は回動体の構成図である。
【図３】実施形態例の固定焦点超小型カメラの構成を示す一部断面斜視図である。
【図４】実施形態例の焦点深度を示し、図（Ａ）は従来において絞りを絞ったときの深度、図（Ｂ）は本発明において絞りを絞ったときで、過焦点距離に対物レンズ系を配置したときの深度を示す説明図である。
【図５】従来の固定焦点カメラの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１２ … 先端部、
２，１５ … 対物レンズ系、
３，１６ … 絞り部材、
５，１１ … ＣＣＤ、
１０ … カメラ本体、
１３ … ヘリコイドネジ部、
１７ … 羽根、
２１ … 回動板、
１００ … 開口。

Claims

固定焦点となるように形成されたレンズ部と、
このレンズ部からの光を絞るための絞り羽根及びこの絞り羽根を開閉するための回動部材を設けた絞り部材と、
上記レンズ部と絞り部材とを同一の筒体に配置し、この筒体をヘリコイドネジにより本体側に接続し、この筒体の回動により上記回動部材を介して上記絞り羽根を開閉すると共に上記レンズ部を前後移動するように構成し、絞り開口が小さくなるのに応じて上記レンズ部を前側へ繰り出すことにより、被写界深度の後方の深度が無限遠に設定される過焦点距離で被写体を捉えるための駆動手段と、を含んでなる固定焦点超小型カメラ。