JP3887081B2

JP3887081B2 - デジタルスチルカメラ

Info

Publication number: JP3887081B2
Application number: JP26879397A
Authority: JP
Inventors: 鉄司庄野
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: US6031998A; JPH11109203A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、デジタルスチルカメラに関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
近年、被写体像を電気的なデジタル信号に変換して保存するデジタルスチルカメラが開発されている。デジタルスチルカメラは、撮影レンズで形成された被写体像を撮像素子、たとえばＣＣＤ撮像素子によって電気的な信号に変換し、さらにデジタル信号に変換して所定のフォーマットでメモリーカードなどの記憶媒体に記憶している。
【０００３】
ＣＣＤ撮像素子の撮像画面（受光面）は、対角が１／４〜１／３インチ程度であり、ライカ判（３５mm）の銀塩フィルムの画面に比べて小さい。そしてこの受光面に、一辺が数μm の画素が数十万個以上集積されている。そのため、ＣＣＤ撮像素子の前方に微細なごみが存在しても、その影は拡大投影されるので、受光面上に形成される影が多数の画素にかかってしまい、大きな影として写り込んでしまう。そのため、ＣＣＤ撮像素子の前方光路は、できる限りごみなどが付着しない構造にしなけらばならない。
【０００４】
一方、ＣＣＤ撮像素子の前方の光路を密封すると、ＣＣＤ撮像素子および密封構造が厚くなるので、撮影レンズを非使用時にカメラボディ内に収納しようとしても、撮影レンズを後退させ得る奥行きが短くなり、カメラボディの薄型化は困難であった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来のデジタルスチルカメラの問題に鑑みてなされたもので、ごみなどの付着物の写し込みを簡単な構造で効果的に防止し、さらに収納時のレンズの全長を短くできるデジタルスチルカメラを提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
この目的を達成する請求項１記載の発明は、少なくとも２群レンズを備え、最後端レンズ群は光軸に沿って移動しない撮影レンズおよびこの撮影レンズによって形成された像を撮像する撮像素子を備えたデジタルスチルカメラであって、前記最後端レンズ群と前記撮像素子との間の光路を密封部材によって密封して一体化された撮像ユニットと、前記撮像ユニットを、撮影光路内と撮影光路外との間で移動自在に支持する撮像ユニット移動手段と、前記撮像ユニットを撮影光路外に移動させた後の光路内まで前記撮影レンズの他のレンズ群を後退させるレンズ駆動手段とを備えたこと、に特徴を有する。密封部材は、前記最後端レンズ群および前記撮像素子を一体化して撮像ユニットを構成する筒状部材で形成する。この撮像ユニットを、レンズ収納時には撮影光路外に移動させて、他のレンズ群を空いた撮影光路内まで後退させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明を説明する。図１は、本発明を適用したズームレンズを備えたデジタルスチルカメラの光学系および撮像系の一実施例を示す断面図である。
【０００８】
このズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群（最後端レンズ群）Ｌ３を備えている。第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２は、光軸Ｏに沿って相対的に移動してズーミングおよびフォーカシングを行うが、第３レンズ群Ｌ３は前後動しない構成である。このズームレンズで形成された被写体像は、ＣＣＤ撮像素子（撮像手段）１７の受光面上に形成される。
【０００９】
ＣＣＤ撮像素子１７の前方には、被写体側から順に、フィルター（ローパスフィルターおよび赤外カットフィルター）１３、カバーガラス１５が配置されていて、フィルター１３、カバーガラス１５およびＣＣＤ撮像素子１７は、フレーム１９に一体的に固定されている。フレーム１９およびＣＣＤ撮像素子１７は、基板２５に固定されている。
【００１０】
フレーム１９には、筒状密封部材２１が被せられ、筒状密封部材２１の先端部に、第３レンズ群Ｌ３が固定されている。筒状密封部材２１は、第３レンズ群Ｌ３とＣＣＤ撮像素子１７等とを一体化するとともに、これらの間の光路を密封している。したがって、ごみ、塵埃などは、筒状密封部材２１内に進入できないので、フィルター１３の表面に付着することがないので、ごみなどが写り込むことがない。ごみなどがたとえ第３レンズ群Ｌ３の前面２３に付着したとしても、この密封構造によって、第３レンズ群の前面とＣＣＤ撮像素子１７の受光面が離間しているため、ごみ、塵埃などの影がＣＣＤ撮像素子１７の受光面に縮小投影され、ごみ、塵埃などの写り込みが防止される。
【００１１】
なお、筒状密封部材２１も基板２５に固定されていて、第３レンズ群Ｌ３およびＣＣＤ撮像素子１７等をユニット化したＣＣＤ撮像ユニット１１を構成している。ＣＣＤ撮像ユニット１１によって撮像された電気的な画像信号は、不図示のケーブルを介して画像処理回路に送られ、画像処理回路によって所定フォーマットのデジタルデータに変換され、メモリカードなどの記録媒体に記録され、あるいは外部に出力される。
【００１２】
以上は、本発明の、デジタルスチルカメラにおいて、ごみ、塵埃などの写り込みを防止する実施例であった。次に、デジタルスチルカメラをコンパクト化できる本発明の他の実施例について、図２〜図４を参照して説明する。この実施例のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２および固定の第３レンズ群（後端レンズ群）Ｌ３を備えた３群ズームレンズである。つまり、ズーミングおよびフォーカシングは第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２を相対的に接離移動しておこなうが、第３レンズ群Ｌ３はズーミング、フォーカシングに際して不動の構成である。ＣＣＤ撮像素子１７の受光面には、レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３によって被写体像が形成される。そして基板２５は、光軸Ｏと直交する方向に移動可能に支持されている。
【００１３】
図２において、（Ａ）は望遠状態を、（Ｂ）は広角状態を、（Ｃ）は収納状態をそれぞれ示している。望遠状態、広角状態、およびこれらの間のレンズ位置においてズーミングおよび撮像可能である。
【００１４】
図２（Ａ）の望遠状態では、第１レンズ群Ｌ１が前進し、第２レンズ群Ｌ２は第３レンズ群Ｌ３に近接する位置まで後退している。この望遠位置から広角側にズーミングさせると、第１レンズ群Ｌ１は後退し、第２レンズ群Ｌ２は前進して、これらのレンズ群Ｌ１、Ｌ２は接近して、広角になる（図２（Ｂ）参照）。レンズ群Ｌ１、Ｌ２は、広角状態と望遠状態との間で可逆的なことはいうまでもない。そしてこのズーミングに際して、第３レンズ群Ｌ３は移動しない。
なお、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２は、図示しないが、像面がＣＣＤ撮像ユニット１１の受光面と一致するように、焦点調節機構によって調節される。
【００１５】
撮像可能状態からズームレンズを収納するときは、ＣＣＤ撮像ユニット１１が光軸Ｏと直交する方向に移動して撮影光路外に退避する。そして、ＣＣＤ撮像ユニット１１が退避して空いた撮影光路内に第２レンズ群Ｌ２が後退し、第１レンズ群Ｌ１は、第２レンズ群Ｌ２に最も接近可能な位置まで後退する（図２（Ｃ）参照）。この状態がレンズ収納状態である。
【００１６】
このように、レンズ収納時には、第３レンズ群Ｌ３を含むＣＣＤ撮像ユニット１１が撮影光路外に退避し、空いた撮影光路内に第２レンズ群Ｌ２が後退するので、固定の第３レンズ群Ｌ３が撮影光路内に位置している場合に比して、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２をより後退させることが可能になる。したがって、レンズ収納時のズームレンズの全長を短くし、カメラボディの厚さをより薄くすることができる。
【００１７】
図３および図４には、レンズの移動に連動して、ＣＣＤ撮像ユニット１１を撮影光路内に保持すると共に、撮影光路内と撮影光路外との間を移動させるリンク機構を備えた移動機構の異なる実施例を示している。
図３（Ａ）、（Ｂ）に示した第１の実施例は、直進移動する可動レンズ鏡筒３１の移動に連動して、ＣＣＤ撮像ユニット１１を撮像位置と退避位置との間を移動させる構成である。ＣＣＤ撮像ユニット１１が装着された支持板４１は脚部４２を備え、この脚部４２によって、撮影レンズ光軸Ｏと平行な軸４３に回動自在に枢支されている。軸４３は、図示しないが、カメラボディに固定されている。
【００１８】
支持板４１は、カメラボディに固定されたピン４５との間に張り渡された引張りばね４６によって常時一方向に付勢され、この付勢力によって支持板４１は、カメラボディに固定された位置決めピン４７に当接している。この状態が撮像位置であり、ＣＣＤ撮像ユニット１１の受光面に、ズームレンズによって被写体の像が形成される。そして支持板４１は、ばね４６の付勢力に抗して回動することで、ＣＣＤ撮像ユニット１１を撮影光路外に退避させることができる。
【００１９】
移動鏡筒３１の外側には、移動鏡筒３１に沿って延びる連係アーム５１が配置されている。連係アームは、光軸Ｏと直交方向に延びる軸５２によって揺動自在に軸支され、先端部に固定されたカムピン５３が、移動鏡筒３１に形成されたカム溝３３に嵌っている。一方、連係アーム５１の後端部には、支持板４１と平行な方向に曲折された連係突片５４が形成されていて、この連係突片５４が、支持板４１をばね４６の付勢力に抗して退避位置方向に駆動可能な方向から、支持板４１の前面に突設された連係ピン４８に当接している。
【００２０】
可動レンズ鏡筒３１に形成されたカム溝３３の輪郭は、可動レンズ鏡筒３１が撮像可能状態において進退移動するズーミング区間Ｗ〜Ｔの範囲では、連係アーム５１を撮影光路進出位置に保持して揺動させないように形成されている。そして、カム溝３３の輪郭は、可動レンズ鏡筒３１がワイド端位置Ｗから収納位置Ｓに後退するときに、収納区間Ｗ〜Ｓ間で連係アーム５１を退避方向に回動させるように形成されている。
【００２１】
図４（Ａ）、（Ｂ）には、移動機構の第２の実施例の概要を、分解斜視図およびカム板の平面図によって示してある。このズームレンズカメラは、ズームレンズの鏡筒ブロック１０１、ファインダおよびストロボブロック１１２、測距装置（ＡＦ装置）の発光部と受光部１１４、ズーミングおよびレンズ収納駆動用のズームモータ１１６を備えている。これらの部材は、不図示のカメラボディの固定部に装着されている。
【００２２】
鏡筒ブロック１０１は、詳細は図示しないが、カムリング１０２と、このカムリング１０２内に収納され、カムリング１０２の回転によって進退動される前群レンズ鏡筒１０３および後群レンズ鏡筒１０４を備えている。第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２は、この前群レンズ鏡筒１０３および後群レンズ鏡筒１０４に支持され、ズームモータ１１６によるカムリング１０２の回転に連動して、収納位置、撮像可能位置に移動され、さらにズーム領域内において移動される。
【００２３】
ファインダブロックおよびストロボブロック１１２には、ファインダ装置１１８およびストロボ装置１１９が含まれる。このファインダ装置１１８およびストロボ装置１１９はともに、ズームレンズの焦点距離の変化に連動させて、ファインダ視野を変化させ、かつストロボ照射角を変化させるものである。そのための動力源として、ズームモータ１１６が兼用される。
【００２４】
カムリング１０２の外周面に形成されたセクタギヤ１０５には、ズームモータ１１６のピニオン１０７と、従動ピニオン１２０が噛み合っている。従動ピニオン１２０の軸１２１は後方に延長され、その後端に減速ギヤ列１２２が設けられている。減速ギヤ列１２２の最終ギヤは、カム板１２３のラック１２３ａに噛み合っている。カム板１２３はズームレンズの光軸と直交する左右方向に摺動可能で、その後端の下方折曲部１２３ｂの先端（下端）にラック１２３ａが一体に形成されている。減速ギヤ列１２２は、ギヤ１０５の回転を減速し、カムリング１０２の動きを縮小してカム板１２３に伝達するものである。カム板１２３には、ファインダ装置１１８用の変倍カム溝１２５、およびストロボ装置１１９用のストロボカム溝１２７が設けられている。なお、図において、符号１３０、１３１はカムリング１０２の回転位置を検出するためのコード板および導電ブラシである。
【００２５】
ファインダ装置１１８のレンズ系は、基本的には、固定された被写体側レンズ群Ｌ４と接眼レンズ群Ｌ６、および可動の変倍レンズ群Ｌ５からなる。変倍レンズ群Ｌ５は鏡筒ブロック１０１の変倍操作による撮像画面と、ファインダ装置１１８による視野を一致させるものである。
【００２６】
またストロボ装置１１９は、撮影レンズの焦点距離が長焦点のとき程、つまり前群レンズを繰出す程照射角を絞る一方、近接撮像時には、照射角を逆に広げて被写体に対する光量を落すものである。このためこの実施例ではフレネルレンズＬ７を固定し、キセノンランプを保持した反射笠を光軸方向に動かすようにしている。
【００２７】
カム板１２３は、カムリング１０２の回転に連動して左右に移動する。このカム板１２３は、レンズ収納時には、図４（Ａ）において最もレンズ鏡筒１０１側に移動し、撮像可能位置、すなわちズーム領域ではレンズ鏡筒１０１から離反している。本実施例では、このカム板１２３の収納位置と撮像可能位置との間の移動を利用して、ＣＣＤ撮像ユニット１１を撮像位置と退避位置とに移動させることに特徴を有する。
【００２８】
カム板１２３の変倍カム溝１２５およびストロボカム溝１２７はそれぞれ、カムリング１０２の回転位置、すなわちテレ端位置Ａ、ワイド端位置Ｂ、収納位置Ｃおよびテレ端位置Ａからワイド端位置Ｂ間の回転角θ１、ワイド端位置Ｂから収納位置Ｃ間の回転θ２に対応させて形成されている。つまり、カム溝１２５、１２７は、テレ端位置がＴ、ワイド端位置がＷ、収納位置がＳになるように形成されていて、区間Ｔ〜Ｗにおいて、ファインダ装置１１３の倍率、ストロボ装置１１９の照射角を変更し、収納区間Ｗ〜ＳでＣＣＤ撮像ユニット１１を撮像位置と退避位置との間を移動させる（図３（Ｂ）参照）。テレ端位置Ｔおよびワイド端位置Ｗの間は、ズームレンズ１１の焦点距離に応じてファインダ装置１１８およびストロボ装置１１９が変倍、照射角変更するように傾斜して形成されているが、ワイド端位置Ｗおよび収納位置Ｓの間は、カム板１２３の移動方向と平行な直線状に形成されている。つまり、収納区間Ｗ〜Ｓでは、ファインダおよびストロボはいずれも変倍、変更、照射角変更はしないのである。
【００２９】
ＣＣＤ撮像ユニット１１は、支持板６１に装着されている。支持板６１には、Ｌ字形状に延びる脚部６２が一体に形成されていて、この脚部６２は、屈曲部よりも先端部において後方に折れ曲がり、さらに光軸と直交方向に再度折れ曲がったクランク部において、撮影レンズの光軸Ｏと平行な軸６３により回動自在に枢支されている。軸６３は、図示しないが、カメラボディに固定されている。
【００３０】
支持板６１は、カメラボディに固定されたピン６５との間に張り渡された引張りばね６６によって常時一方向に付勢され、この付勢力によって支持板６１は、カメラボディに固定された位置決めピン６７に当接している。この状態が撮像位置であり、ＣＣＤ撮像ユニット１１の受光面に、ズームレンズによって被写体の像が形成される。そして支持板６１は、ばね６６の付勢力に抗して回動することで、ＣＣＤ撮像ユニット１１を撮影光路外に退避させることができる。
【００３１】
脚部６２の先端部６４は、ラック１２３ａの延長部である突板１２３ｃ上に位置している。ズームモータ１１６が収納方向に回転し、カム板１２３が収納位置まで移動する過程で、突板１２３ｃの端部が先端部６４に当接し、脚部６２を退避方向に、したがって支持板６１をばね６６の付勢力に抗して退避方向に回転させる。そして、カム板１２３が収納位置に至る前に、ＣＣＤ撮像ユニット１１を撮影光路外に退避させる（図４の二点鎖線参照）。このときＣＣＤ撮像ユニット１１の一つの角部は、カム板１２３に形成された逃げ溝１２３ｄ内に進入して、カム板１２３との干渉を回避される。
【００３２】
また、ズームモータ１１６がカムリング１０２を収納方向に回動すると、後群レンズ枠１０４および第２レンズ群Ｌ２が後退し、第２レンズ群Ｌ２は、ＣＣＤ撮像ユニット１１が占位していたが現在は空いている撮影光路内まで後退する（図２（Ｃ）参照）。
【００３３】
逆に、ズームモータ１１６が繰り出し方向に回転すると、後群レンズ鏡筒および後群レンズが前進するとともに、カム板１２３がワイド端、望遠端方向に移動する。このカム板１２３の移動過程において、突板１２３ｃが先端部６４から離反する方向に移動するので、支持板６１はばね６６の付勢力によって撮像位置方向に回転する。そして、第２レンズ群Ｌ２、後群レンズ鏡筒１０４が不在になった撮影光路内にＣＣＤ撮像ユニット１１が進出する。さらにワイド端位置まで移動したときには、突板１２３ｃが先端部６４から離反するので、ばね６５の付勢力によって支持板６１が位置決めピン６７に当接するまで回転する。カム板１２３は、ズーミングのときには、突板１２３ｃが先端部６４から離反した範囲内で移動するので、ＣＣＤ撮像ユニット１１は、ばね６５の付勢力によって支持板６１が位置決めピン６７に当接した撮像可能状態を維持される。
【００３４】
図４に示した実施例では、例えば不図示の電源スイッチをＯＦＦすると、ズームモータ１０６がレンズ収納方向に回動し、前群レンズ鏡筒１０３および後群レンズ鏡筒１０４が後退するが、同時にカム板１２３がレンズ収納方向にスライド移動して、まず、支持板６１が退避方向に回動してＣＣＤ撮像ユニット１１が撮影光路から退避し、退避した後に、後群レンズ鏡筒１０４が入り込む。したがって後群レンズ鏡筒１０４または第２レンズ群Ｌ２の最後端部を、カメラボディの内壁に近接する位置まで後退させることができる。
【００３５】
このように本実施例によれば、第３レンズ群Ｌ３とＣＣＤ撮像素子１７との間の撮影光路を筒状密封部材２１で密閉するとともにこれらを一体化してあるので、ごみなどがＣＣＤ撮像素子１７のカバーガラス１５やフィルター１３に付着することがなく、たとえ第３レンズ群Ｌ３に付着したとしても、その付着位置はＣＣＤ撮像素子１７の受光面から離れているので、ごみなどの影は広く拡散されて、影響が非常に小さくなる。さらに本実施例では、撮影レンズを後退させるときには第３レンズ群も含めたＣＣＤ撮像ユニットを撮影光路から退避させて撮影レンズの後方に空間を作り、この空間内まで撮影レンズを後退させるので、多群レンズ構成であっても、少なくとも一つのレンズ群および撮像素子が光路から退避されて、カメラボディの厚さを薄くすることが可能になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り請求項１に記載の発明は、デジタルスチルカメラにおいて、固定の最後端レンズ群と撮像素子との間の光路を密封部材によって密封したので、撮像素子の近傍にごみなどが付着することがなくなり、付着物の写し込みによる画像の劣化がなくなると共にレンズ収納時には撮影光路外に移動させて、空いた撮影光路内に他のレンズを後退させるので、レンズ収納時のレンズ全長がより短くなり、カメラボディをより薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルスチルカメラに、付着物の写し込み防止構造を適用した実施の形態の要部を示す断面図である。
【図２】同実施の形態の撮像可能状態および収納状態を示す図であって、（Ａ）はテレ端状態、（Ｂ）はワイド端状態、（Ｃ）は収納状態をそれぞれ示す図である。
【図３】図１の付着物の写し込み防止構造を適用したデジタルスチルカメラの第１の実施例を示す図であって、（Ａ）はその要部を示す斜視図、（Ｂ）はそのカム環のカム溝を展開して示す図である。
【図４】図１の付着物の写し込み防止構造を適用したデジタルスチルカメラの第２の実施例を示す図であり、（Ａ）はその要部を示す斜視図、（Ｂ）はそのカム板のカム溝を示す図である。
【符号の説明】
１１ＣＣＤ撮像ユニット
１３フィルター
１５カバーガラス
１７ＣＣＤ撮像素子
１９ＣＣＤホルダー
２１筒状密封部材
３１可動レンズ鏡筒
３３カム溝
４１支持板
４２脚部
４３軸
４６ばね
４８連係ピン
５１連係アーム
６１支持板
６２脚部
６３軸
６６ばね
１０１鏡筒ブロック
１０２カムリング
１１６ズームモータ
１２３カム板

Claims

少なくとも２群レンズを備え、最後端レンズ群は光軸に沿って移動しない撮影レンズおよびこの撮影レンズによって形成された像を撮像する撮像素子を備えたデジタルスチルカメラであって、
前記最後端レンズ群と前記撮像素子との間の光路を密封部材によって密封して一体化された撮像ユニットと、
前記撮像ユニットを、撮影光路内と撮影光路外との間で移動自在に支持する撮像ユニット移動手段と、
前記撮像ユニットを撮影光路外に移動させた後の光路内まで前記撮影レンズの他のレンズ群を後退させるレンズ駆動手段とを備えたこと、を特徴とするデジタルスチルカメラ。
前記密封部材は、前記最後端レンズ群および前記撮像素子を一体化して前記撮像ユニットを形成する筒状部材である請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
前記撮影レンズは、前記最後端レンズ群と、光軸に沿って相対的に移動する第１および第２レンズ群を備え、撮像時には、前記第１、第２レンズ群が前進するともに前記撮像ユニットが撮影光路内に進出し、収納時には、前記撮像ユニットが撮影光路外に退避した後に、前記撮像ユニットが占位していた撮影光路内まで、前記第２レンズ群が後退する請求項１または２に記載のデジタルスチルカメラ。
前記撮像ユニット移動手段は、前記ズームレンズの光軸と平行な軸を中心に回動自在にカメラボディに軸支された支持板を備え、前記撮像ユニットはこの支持板に固定されてこの支持板の回動によって前記撮影光路内および撮影光路外に移動される請求項３に記載のデジタルスチルカメラ。
前記ズームレンズのレンズ鏡筒が撮像可能位置と収納位置との間を移動するときに前記支持板を介して前記撮像ユニットを撮影光路内と撮影光路外とに移動させるリンク機構を備えた請求項４に記載のデジタルスチルカメラ。
前記ズームレンズはパワーズームレンズであって、このパワーズームレンズのズーミングに連動してパワーズームレンズの光軸と直交する方向に移動するカム板を備え、前記パワーズームレンズが撮像可能位置と収納位置との間を移動するときの前記カム板の移動に連動して前記支持板を駆動し、前記撮像ユニットを前記撮影光路内と撮影光路外とに移動させるリンク機構を備えた請求項４に記載のデジタルスチルカメラ。