JP4574633B2

JP4574633B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4574633B2
Application number: JP2007033556A
Authority: JP
Inventors: 智幸工藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: JP2008197462A

Description

本発明は、例えば、フィルムカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に関する。

銀塩フィルムを用いるフィルムカメラや画像をメモリに取り込むことができるデジタルカメラ等の多くのカメラは、複数の光学レンズを光軸方向に移動させ、撮影倍率を変更するズーム機構を備えるものが主流になっている。この光学レンズの鏡筒は、カメラの電源がＯＦＦの場合は収納状態になり、カメラ筐体内に収まる構造になっている。

ズーム機構を用いて被写体に対してレンズのピント合わせを行う時には、被写体から最後端のレンズ群を光軸の前後方向に移動させて行うが、該移動時の駆動音が大きい場合には撮影時に耳障りになる。また、動画撮影時にズーム機構を動作させる場合では撮影した画像に前記駆動音が録音されてしまう。

このため、レンズユニット外周部にマグネットを配置し、そのマグネットの外周にコイルとヨークを配置してボイスコイルモータを形成し、このボイスコイルモータでレンズユニットを光軸方向に駆動する機構が提案されている（特許文献１参照）。

しかし、この提案では、非通電状態においては安定的に停止する位置（例えば、ステッピングモータのような磁気的安定位置）を持たないので、カメラの電源ＯＦＦ時にレンズ鏡筒が非使用時になってボイスコイルモータへの通電は遮断される。このため、ボイスコイルモータによって駆動されるレンズユニットの光軸方向の位置は保持されず、非使用中はある一定の範囲内で動いてしまい、異音の発生原因となる。

そこで、駆動されるレンズユニットの位置を、他のレンズユニットによって保持する技術が提案されている（特許文献２参照）。

一方、カメラの小型化とともにカメラのホールド性能が悪化した結果、手振れによる撮影画像振れが問題となっている。この問題を解決すべく、手振れを振動ジャイロ等の振れ検知センサで検知し、その結果に基づいて補正光学系を駆動して結像面上での像振れを抑制する防振機構が提案されている（特許文献３参照）。

しかし、この提案では、通常使用時では防振レンズは位置を制御されて保持されているが、電源ＯＦＦ時では防振レンズの位置は制御されずフリーになり、異音発生の原因となる。

そこで、防振レンズユニットを他のレンズユニットで固定する技術が提案されている（特許文献４）。
特開平５−１５０１５号公報特開２００５−２７４６３１号公報特開平８−２４８４６４号公報特開２００１−４８９７号公報

しかし、上記特許文献２では、他のレンズユニットに保持部材を新たに設ける必要があるため、部品点数が増えるとともに、構造が複雑となる。

一方、上記特許文献４では、レンズユニット同士の間隔に制限を加えてしまうことになるため、レンズ設計段階でのレンズユニットの配置の検討が面倒であり、設計自由度が低下する。

そこで、本発明は、非使用状態のレンズ群保持手段を部品点数を増やすことなく簡単な構造で保持することができる撮像装置を提供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、レンズ群を保持する、光軸方向に移動可能なレンズ群保持手段と、該レンズ群保持手段を駆動するレンズ群駆動手段と、光学系を保護するバリア手段と、回転動作することにより前記バリア手段を光軸に対して開閉動作させるバリア駆動手段と、該バリア駆動手段及び前記バリア手段を開き方向に付勢するバリア開手段と、を備え、前記レンズ群保持手段は、光軸方向に突出したバリア作動部を有し、前記バリア駆動手段は、光軸方向に突出したバリア移動部を有し、前記バリア移動部と前記バリア作動部とを当接させながら前記バリア駆動手段を回転動作させることで、前記レンズ群駆動手段が非使用状態であるとき、前記バリア手段が閉じられるとともに前記レンズ群保持手段の動作を規制するように該レンズ群保持手段が保持されることを特徴とする。

本発明によれば、非使用状態のレンズ群保持手段を部品点数を増やすことなく簡単な構造で保持することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。

図５〜図１０は、本発明の実施の形態の一例であるズーム機構を有するデジタルカメラ（撮像装置）３４を説明するための図である。図５はデジタルカメラ３４の電源をＯＦＦにした状態を示す外観斜視図、図６はデジタルカメラ３４の電源をＯＮにした状態を示す外観斜視図である。図７はデジタルカメラ３４の上面図、図８はデジタルカメラ３４の背面図、図９はデジタルカメラ３４の底面図、図１０はデジタルカメラ３４の制御ブロック図である。

図５および図６に示すように、デジタルカメラ３４の正面には、被写体の構図を決めるファインダー３９、測光測距を行う場合に光源を補助する補助光源３８、ストロボ４０、撮影レンズ鏡筒手段１１が配置されている。デジタルカメラ３４の上面には、図７に示すように、レリーズボタン３５、電源切換えボタン３７、ズーム切換えスイッチ３６が配置され、デジタルカメラ３４の底面には、図９に示すように、三脚取付部４９、及びカードバッテリーカバー５０が配置されている。

また、デジタルカメラ３４の背面には、図８に示すように、操作ボタン４３，４４，４５，４６，４７，４８、液晶表示器等からなる画像表示手段としてのディスプレイ４２、ファインダー接眼部４１が配置されている。

操作ボタン４３，４４，４５，４６，４７，４８によりデジタルカメラ３４の動作モード、例えば、撮影モード、再生モード、動画撮影モード等の選択を行う。

ディスプレイ４２は、メモリ６１に保存された画像データやメモリーカードから読み込んだ画像データを画面上に表示する。また、ディスプレイ４２には、モードの選択により複数の撮影データを縮小した画面を表示したりすることもできる。

デジタルカメラ３４の制御系は、図１０に示すように、ＣＰＵ６７、ＲＯＭ６６、およびＲＡＭ６８を備える。ＲＯＭ６６には、制御プログラムが格納され、ＲＡＭ６８には、制御プログラムに必要なデータが格納されている。

ＣＰＵ６７、ＲＯＭ６６、およびＲＡＭ６８には、バス６５を介してレリーズボタン３５、操作ボタン４３〜４８、ディスプレイ４２、メモリ６１、メモリーカードドライブ６３、駆動回路６４等が接続されている。

駆動回路６４には、ズームモーター駆動手段５１、フォーカスモーター駆動手段５２、シャッタ駆動手段５４、絞り駆動手段５６、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子５７、ストロボ４０、防振駆動手段６９が接続されている。

そして、電源切り替えボタン３７を操作して電源をＯＮにすると、ＣＰＵ６７はＲＯＭ６６から必要な制御プログラムを読み出して初期動作を開始する。つまり、レンズ鏡筒を所定の撮影可能領域に移動させ、撮影機能を立ち上げて、撮影スタンバイ状態になる。

撮影を行うためにレリーズボタン３５を押すと、撮像素子５７により被写体の明るさを検知し、その測光値に基づき絞り値やシャッタスピード、またストロボ４０を発光するかどうかを判断する。なお、操作ボタン４３によってストロボ４０を強制的に発光させるか、発光させないかを選択することもできる。

次に、測距を行い、被写体との距離を測定してフォーカスモーター駆動手段５２を駆動することにより所定のフォーカス位置へフォーカスレンズ群保持手段２を移動させる。次に、シャッタ手段５３の開閉を行い、所望の画像を撮像素子５７に取り込む。

撮像素子５７には、露光制御値に基づいて入射した光の光量に応じた電荷が蓄積され、その電荷が画像信号となり、アナログ信号処理手段５８へと出力される。

アナログ信号処理手段５８では、取り込まれた画像データにアナログ処理を施し、Ａ／Ｄ変換部５９に出力する。Ａ／Ｄ変換部５９では、取り込まれたアナログデータをデジタルデータに変換する。このデジタルデータをデジタル信号処理手段６０に出力し、ここでデジタルデータの処理を行い、処理されたデジタルデータはメモリ６１に記憶される。

メモリ６１に記憶されたデジタルデータは操作ボタン４４の操作によって圧縮伸張手段６２によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮加工等が施された後、メモリーカードドライブ６３に出力され、該ドライブ６３に装着されたメモリーカードに記憶される。なお、メモリ６１を持たないデジタルカメラの場合は、デジタル信号処理手段６０で処理されたデジタルデータを圧縮伸張手段６２に出力し、メモリーカードドライブ６３に装着されたメモリーカードに記憶させることになる。

メモリ６１に記憶された画像データやメモリーカードに記憶された画像データは圧縮伸張手段６２によって伸張処理が施され、その画像データがバス６５を介してディスプレイ４２に表示される。このディスプレイ４２上の画像が不必要である場合には、操作ボタン４５の操作によって消去することができる。

デジタルカメラ３４の上面に配置されたズーム切り換えスイッチ３６を操作すると、駆動回路６４を介してズームモーター駆動手段５１が制御され、撮影レンズ鏡筒１１がレンズの光軸方向に移動する。また、ディスプレイ４２上に表示されている画像をズーム切り換えスイッチ３６の操作により拡大及び縮小等のデジタルズームを行うことができる。

次に、図２を参照して、撮影レンズ鏡筒１１について説明する。図２は、撮影レンズ鏡筒１１を説明するための断面図である。

図２に示すように、第一撮影レンズ１０は、撮影レンズ鏡筒１１により保持され、第二撮影レンズ１４は、第二撮影レンズ保持手段１５に保持されている。撮影レンズ鏡筒１１および第二撮影レンズ保持手段１５は、直進規制環１３により光軸方向に直進が規制されている。直進規制環１３の外周には移動カム環１２が設けられており、移動カム環１２の内周に第一カム溝１２ａおよび第二カム溝１２ｂが設けられている。

撮影レンズ鏡筒１１は第一カム溝１２ａに追従し、第二撮影レンズ保持手段１５は第二カム溝１２ｂに追従し、移動カム環１２は固定筒１６内周のカム溝に追従する。移動カム環１２および直進規制環１３は、略一体で光軸方向に移動する。ズームモーター駆動手段５１により移動カム環１２が回転して固定筒１６のカム溝に沿って繰出し、それに連動して撮影レンズ鏡筒１１及び第二レンズ群保持手段１５が繰出すことにより、撮影レンズ鏡筒１１の繰出し動作、ズーム動作、収納動作が行なわれる。

撮影光学系を収納時に保護するため、撮影レンズ鏡筒１１の前方をバリア手段であるバリア羽根１８ａ，１８ｂにより塞いでいる。

図３はバリア機構（光学保護手段）の分解斜視図であり、図３に示すように、撮影レンズ鏡筒１１には、バリア駆動手段１７が設置される。バリア駆動手段１７には、バリア移動テーパー部１７ａが設けられている。バリア駆動手段１７と撮影レンズ鏡筒１１との間には、引っ張りスプリング等からなるバリア開手段１９が組み込まれている。バリア駆動手段１７の前方には、バリア開手段１９によって開き方向に付勢された状態でバリア羽根１８ａ，１８ｂが配置されている。つまり、バリア開手段１９の付勢力によってバリア羽根１８ａ，１８ｂは開く。

また、バリア羽根１８ａ，１８ｂとバリア駆動手段１７との間にはバリア閉じ手段２２がそれぞれかけられており、バリア駆動手段１７が閉位置にいるときはバリア閉じ手段２２の力によりバリア羽根１８ａ，１８ｂは閉じる。つまり、バリア移動テーパー部１７ａに荷重をかけ、バリア駆動手段１７を時計回りに回転させるとバリア羽根１８ａ，１８ｂは閉じ、バリア駆動手段１７をフリーにするとバリア羽根１８ａ，１８ｂは開く。バリア羽根１８ａ，１８ｂの前方からバリアカバー２０、バリアキャップ２１を取り付けてバリア全体を保持する。

次に、図１を参照して、フォーカス機構について説明する。図１はフォーカス機構を説明するための分解斜視図である。

図１に示すように、フォーカスレンズであるレンズ群１を保持しているフォーカスレンズ群保持手段２はフォーカス地板３上に垂直に立てられたガイドバー９に嵌合することで直進規制され、また、不図示のサブガイドバーによって回転規制されている。フォーカスモーター駆動手段５２は、ボイスコイルモータにより構成されており、コイル４、ヨーク５、および永久磁石６を備えている。

コイル４は光軸方向にヨーク５を取り巻くようにフォーカスレンズ群保持手段２に巻きつけられており、永久磁石６は光軸方向に着磁されている。永久磁石６からの磁束はヨーク５の外側から内側の方向へ光軸に対して放射状に発生し、コイル４の巻回方向に対して直交している。このため、コイル４に電流を流すことにより，フォーカスレンズ群保持手段２は光軸方向に駆動力を受け、ガイドバー９に沿って移動する。また、コイル４に流す電流の向きを切換えることにより、フォーカスレンズ群保持手段２の移動方向を切換えることができる。

フォーカスレンズ群保持手段２の移動量は、磁気センサ８により検出される。磁気センサ８の直近横には、マグネットスケール７が取り付けられている。このマグネットスケール７には、所定のピッチでＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。

磁気センサ８からは、フォーカスレンズ群保持手段２の移動に伴うマグネットスケール７の移動に応じて正弦波状の信号が出力される。この信号を駆動回路６４でパルス波に整形してそのパルス数をカウントすることにより、フォーカスレンズ群保持手段２の移動量を検出する。この移動量検出は、撮像装置の電源がＯＮされた後、常に行われる。

ボイスコイルモータは非接触で駆動することができるので、フォーカス時の音を格段に減少させる効果があるが、非接触であるため通電を切るとレンズホルダー自体が不安定な状態になり、他の部品に衝突したり、その衝突により異音が発生したりする。

そこで、本実施形態では、バリア駆動手段１７に設けられているバリア移動テーパー部１７ａを、図１に示すように、フォーカスレンズ群保持手段２と一体のバリア作動角部２ａに当接させ、このバリア作動角部２ａによってバリア駆動手段１７を動作させる。これにより、バリア羽根１８ａ，１８ｂが閉じられると共に、フォーカスレンズ群保持手段２が固定される。この結果、他部品に衝突して精度が悪くなったり、衝突により異音が発生したりする等の問題は解消される。また、バリア駆動手段１７はバリア開手段１９によりばね付勢されているので、軸ずれなどが防止される。

また、同様の効果を防振機構でも得ることができる。図４は防振機構を説明するための分解斜視図である。図４に示す防振機構は図２に示す第二レンズ群保持手段１５に組み込まれている。

図４において、防振レンズ群保持手段２８の外周には、周方向に略等間隔で配置された３本のガイドピン２７ａ，２７ｂ，２７ｃが圧入あるいは接着等により一体に突設されている。３本のガイドピン２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、それぞれ防振地板２３に光軸と平行に突設したガイド部２３ａに形成した周方向の長穴２３ｂに嵌合している。

また、防振地板２３と防振レンズ群保持手段２８との間には案内板２６が配設され、案内板２６には中心線が互いに直交する２組の長穴２６ａ，２６ｂが、それぞれ防振地板２３及び防振レンズ群保持手段２８より突出する不図示のピンと嵌合している。これにより、防振地板２３に対して防振レンズ群保持手段２８が光軸方向と光軸中心に対する回転方向（ロール方向）に位置決めされることになり、ピッチとヨー方向のみに回転可能にガイドされる。

防振地板２３には、互いに直交配置されたマグネット２５ａ，２５ｂとマグネット２５ａ，２５ｂに接触するバックヨーク２４ａ，２４ｂが固定されている。また、上ヨーク３１も防振地板２３にマグネット２５ａ，２５ｂに対して一定間隔を有するように固定されている。これらは接着によるものやマグネット２５ａ，２５ｂと上ヨーク３１との磁気力によるものでもよい。これらの間にはコイル２９ａ，２９ｂが互いに直交して配置されて、防振レンズ群保持手段２８と一体に保持されている。そして、コイル２９ａ，２９ｂに通電することで電磁力が発生し、第二撮影レンズ群１４を光軸に垂直な方向に移動させるための力が発生する。

次に、第二撮影レンズ群（防振レンズ群）１４の位置検出器について説明する。互いに直交配置されたマグネット３０ａ，３０ｂは防振レンズ群１４の駆動方向に磁気勾配を持つように着磁されており、位置検出のためにヨークが接触する。ホール素子３２ａ，３２ｂは、マグネット３０ａ，３０ｂと対向した位置で所定の間隔をあけて互いに直交配置されている。センサホルダー３３は、ホール素子３２ａ，３２ｂを保持した状態で、防振地板２３に保持されている。

カメラに搭載されたジャイロ等の振れ検出装置でカメラの振れを検出すると、検出信号がＣＰＵ６７に入力され、その振れを打ち消す方向に位置信号が駆動回路６４から出力され、防振駆動手段６９に通電される。このとき、ホール素子３２ａ，３２ｂで第二撮影レンズ群（防振レンズ群）１４の位置を検出しながらフィードバック制御を行う。

以上の一般的な防振機構で、非使用時のときは、防振駆動手段６９は非制御状態になるため、防振レンズ群１４及び防振レンズ群保持手段２８は周囲に対してフリーに動作できる状態になる。従って、前述のボイスコイルモータを使用するフォーカスレンズと同様、他部品に衝突し精度が悪くなったり、衝突により異音が発生したりする。

ここでも同様に、カメラの電源ＯＦＦ時で非使用中には、撮影レンズ鏡筒１１が収納されることで、バリア駆動手段１７に設けられているバリア移動テーパー部１７ａが防振レンズ群保持手段２８を保持する。これにより、他部品に衝突して精度が悪くなったり、衝突により異音が発生したりする等の問題は解消される。

このように、本実施形態では、バリア移動テーパー部１７ａが防振レンズ群保持手段２８を保持しながら、フォーカスレンズ群保持手段２も保持することで、それぞれのレンズホルダーが衝突することにより発生する種々の問題を解消することができる。この場合、レンズホルダーは形状的に繊細なものなので、バリア移動テーパー部１７ａ近傍を下面から保持すると安定する。なお、ボイスコイルモータ使用のフォーカスレンズおよび防振機構をそれぞれ単独で具備するカメラに対して本発明を適用してもよいのは勿論である。

次に、図１１を参照して、デジタルカメラ３４の電源ＯＮから撮影終了までの動作例を説明する。

まず、ステップＳ１で、デジタルカメラの電源をＯＮすると、ステップＳ２に進み、ＣＰＵ６７よりズームモーター駆動手段５１に指令を送り、鏡筒駆動モータを回転させる。

次に、ステップＳ３では、撮影レンズ鏡筒手段１１が撮影位置に移動させ、該撮影位置に停止させる。このとき、図５の状態から図６の状態へ撮影レンズ鏡筒１１の状態は変化する。

次に、ステップＳ４で、レリーズボタン３５がＯＮされると、ステップＳ５で、測光を行い、被写体の輝度情報を得る。次に、ステップＳ６では、得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度であるかを判断する。高輝度の場合、ステップＳ７に進み、絞り手段５５を光軸内に挿入し、入射光量を変化させる。ステップＳ６で、得られた輝度情報が既定の輝度より低輝度の場合、ステップＳ７の絞り手段５５の挿入は行わず、光軸より退避した状態にしておく。

次に、ステップＳ８では、ジャイロからの振れ信号の検出結果を基に、防振機構を動作させ、フォーカスレンズ群保持手段２を作動させて、被写体のピントが合う位置へ移動させ、ステップＳ９で、画像の取り込みを開始する。

ステップＳ１０では、シャッタ手段５３を開状態から閉状態へ移動させ、入射光量を遮り、ステップＳ１１で、画像取り込みは終了となる。次に、ステップＳ１２で、絞り手段５５を光軸から退避させ、ステップＳ１３で、フォーカスレンズ群保持手段２を初期位置に移動させて動作終了となる。

以上説明したように、本実施形態では、非使用状態の防振レンズ群保持手段２８およびフォーカスレンズ群保持手段２を部品点数を増やすことなく簡単な構造で保持することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の実施の形態の一例であるデジタルカメラのフォーカス機構を説明するための分解斜視図である。撮影レンズ鏡筒を説明するための断面図である。バリア機構を説明するための分解斜視図である。防振機構を説明するための分解斜視図である。デジタルカメラの電源をＯＦＦにした状態を示す外観斜視図である。デジタルカメラの電源をＯＮにした状態を示す外観斜視図である。デジタルカメラの上面図である。デジタルカメラの背面図である。デジタルカメラの底面図である。デジタルカメラの制御ブロック図である。デジタルカメラの電源ＯＮから撮影終了までの動作例を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１レンズ群
２フォーカスレンズ群保持手段
２ａバリア作動角部
３フォーカス地板
４コイル
５ヨーク
６永久磁石
７マグネットスケール
８磁気センサ
９ガイドバー
１０第一撮影レンズ
１１撮影レンズ鏡筒
１２移動カム環
１２ａ第一カム溝
１２ｂ第二カム溝
１３直進規制環
１４第二撮影レンズ
１５第二撮影レンズ保持手段
１６固定筒
１７バリア駆動手段
１７ａバリア移動テーパー部
１８ａ，１８ｂバリア羽根（バリア手段、光学保護手段）
１９バリア開手段
２０バリアカバー
２１バリアキャップ
２２バリア閉じ手段
２３防振地板
２４ａ，２４ｂバックヨーク
２５ａ，２５ｂマグネット
２６案内板
２７ａ，２７ｂ，２７ｃガイドピン
２８防振レンズ群保持手段
２９ａ，２９ｂコイル
３０ａ，３０ｂマグネット
３１上ヨーク
３２ａ，３２ｂホール素子
３３センサホルダー
３４デジタルカメラ（撮影装置）
３５レリーズボタン
３６ズームスイッチ
３７電源切変えボタン
３８補助光源
３９ファインダー
４０ストロボ
４１ファインダー接眼部
４２ディスプレイ
４３〜４８操作ボタン
４９三脚取付部
５０カードバッテリーカバー
５１ズームモーター駆動手段
５２フォーカスモーター駆動手段
５３シャッタ手段
５４シャッタ駆動手段
５５絞り手段
５６絞り駆動手段
５７撮像素子
５８アナログ信号処理手段
５９Ａ／Ｄ変換部
６０デジタル信号処理手段
６１メモリ
６２圧縮伸張手段
６３メモリーカードドライブ
６４駆動回路
６５バス
６６ＲＯＭ
６７ＣＰＵ
６８ＲＡＭ

Claims

レンズ群を保持する、光軸方向に移動可能なレンズ群保持手段と、
該レンズ群保持手段を駆動するレンズ群駆動手段と、
光学系を保護するバリア手段と、
回転動作することにより前記バリア手段を光軸に対して開閉動作させるバリア駆動手段と、
該バリア駆動手段及び前記バリア手段を開き方向に付勢するバリア開手段と、を備え、前記レンズ群保持手段は、光軸方向に突出したバリア作動部を有し、
前記バリア駆動手段は、光軸方向に突出したバリア移動部を有し、
前記バリア移動部と前記バリア作動部とを当接させながら前記バリア駆動手段を回転動作させることで、前記レンズ群駆動手段が非使用状態であるとき、前記バリア手段が閉じられるとともに前記レンズ群保持手段の動作を規制するように該レンズ群保持手段が保持されることを特徴とする撮像装置。
前記レンズ群駆動手段が、非使用状態で安定位置に停止しないアクチュエーターであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記レンズ群駆動手段が、ボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記レンズ群が、被写体の焦点を合わせるフォーカスレンズ群であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記レンズ群は、防振レンズ群とボイスコイルモータで動作するフォーカスレンズ群とによって構成され、前記非使用状態で、前記バリア作動部は、前記防振レンズ群を保持しながら、前記フォーカスレンズ群も保持することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の撮像装置。