JP4963410B2 - 光学機器 - Google Patents
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Description
前記制御手段は、前記第1の位置の複数位置にて撮像された複数の画像を合成して1つの出力信号を生成していることを特徴とする。
(本実施例の基本構成の説明)
本実施例1は、本発明に基いて合焦動作(オートフォーカス動作)を行いながら連続的に画像を取り込むビデオカメラに関する。図1〜図7を用いて説明をする。
2は変倍時に光軸方向に移動する第2レンズ群である。
3は変倍時に固定の第3レンズ群である。
4は変倍時と焦点調節(フォーカス)時に撮影光学系の光軸方向に移動する第4レンズ群である。
5は不図示のカメラ本体に固定される後部枠である。
6は第1レンズ群1を保持する第1レンズ鏡筒である。
7は第1レンズ鏡筒6をネジ8,9,10で固定される前部枠である。
11は前部枠7と後部枠5に挟まれて保持されるシフトベースである。
12は後部枠5に前部枠7を固定している結合板金である。
13は結合板金12を後部枠5に取り付けるネジである。
14は結合板金である。
結合板金14により前部枠7を後部枠5に固定する。
15は結合板金14を後部枠5に取り付けるネジである。
16、17は両端を後部枠5と第1レンズ鏡筒6に挟まれて光軸に平行に固定されたバーである。
18は第2レンズ群2を保持する第2レンズ鏡筒である。
25は、フォトインタラプタ24を取り付けた基板である。
26は、基板25を前部枠7に固定するネジである。
65は、第3レンズ群3を保持する第3レンズ鏡筒である。
66は、第3レンズ鏡筒65を保持する第3レンズ枠である。シフトベース11にビス67、68で固定される。
74は、第4レンズ鏡筒73に固定されるコイルである。第4レンズ群4を光軸方向に駆動するフォーカスレンズ群を駆動するためのモータ(ボイスコイルモータ)を構成する。
81は赤外カットフィルタとローパスフィルタが接着されたフィルターである。
82はCMOSセンサである。このCMOSセンサは、高速読み出しが可能な撮像素子である。
次に、瞳位置の光束断面の中心を移動させる遮光枠31について説明する。
61は、撮影光学系に入射した光量を変化させる開口絞りユニットである。
2枚の絞り羽根62,63を光軸直交方向に移動させて開口径を変化させることにより撮像素子に入射する被写体光の光量を調整する。
31は被写体光を遮光して、瞳位置の光束断面の中心を光軸に垂直な面内において移動させる遮光枠31を有する光量調整ユニットを構成する遮光枠である。
32はロール防止バーである。遮光枠31が、シフトベース11に対して撮影光学系の光軸回りに回転不可で、光軸に垂直な面内で横方向に可動可能なように取り付けられている。
マグネットベース33は、遮光枠31に対してビス36で固定される。
このため、遮光枠31の位置検出機能も兼ねるマグネット34、35の位置は、遮光枠31に対して固定された位置になる。
金属プレート37の材質としては、例えばステンレス鋼が適する。
次に、マグネットベース33および遮光枠31を光軸と垂直な面内にて駆動するアクチュエータについて説明する。
前側ヨーク44、45は、マグネット34、35に吸着固定されている。
46、47はシフトベース11に接着固定されたコイルである。
48、49は、光軸方向においてマグネット34、35の磁束を閉じるための後側ヨークである。
3つのボール38、39、40の直径は同じである。
これは、マグネット34、35とコイル46、47に発生する磁力の相互作用による。
これは、いわゆるムービングマグネット型のアクチュエータである。
次に、マグネットベース33および遮光枠31の位置検出について説明する。
51、52は磁束密度を電気信号に変換するホール素子である。ホール素子は、フレキシブルプリントケーブル(以下、FPCという)53に半田付けされる。
FPC53はシフトベース11に対して位置決めされて固定されている。
次に、遮光枠31の中心位置出し方法について説明する。
撮影光学系は、シフトベース11に形成された開口部11aの内周に設けられた壁部11bを基準として光軸合わせされる。
光軸の中心から壁部11bまでの距離は等しく設定される。
そして、読み取ったホール素子の出力の中心に相当する位置(以下、中心位置という)が、遮光枠31の光軸が撮影光学系の光軸に一致する位置(第一の位置)となる。
図7は、本実施例のカメラの電気的構成を示す。
図1〜図6にて説明したレンズ鏡筒の構成要素については、図1〜図6と同符号を付す。
図8に従い本実施例の制御の説明を行う。
101は第2レンズ群の駆動源である。第2レンズ鏡筒18の駆動源であるステッピングモータ19を含む。
102は第4レンズ群の駆動源である。第4レンズ鏡筒73の駆動源であるボイスコイルモータのコイル74を含む。
105は開口絞りユニットの駆動源である。アイリスモータが用いられる。
106は、ズームリセットスイッチでの役目をするフォトインタラプタである。
第2レンズ鏡筒18が基準位置に位置したことが検出された後、第2レンズ群の駆動源101に入力するパルス信号数を連続してカウントすることにより、第2レンズ鏡筒18の光軸方向の移動量(基準位置に対する位置)の検出を行う。
開口絞りユニット駆動源105内にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものが用いられている。
108はカメラの制御を司るCPUからなるコントロール回路である。
109はCMOSセンサからなる撮像素子である。110はカメラ信号処理回路である。撮像素子109からの出力信号に対して特定の増幅やガンマ補正などの信号処理を施す。
ゲートの大きさは可変にしても良いし、複数設けても良い。
114はズームスイッチである。
115はズームトラッキングメモリである。
そうすると、コントロール回路108は、ズームトラッキングメモリ115の情報を基に算出した第2レンズ群2と第4レンズ群4の特定の位置関係が保つような制御を行う。
116はコイル46からなる駆動源である。
遮光枠31を光軸と垂直な面内において縦方向にシフトする。
117はコイル47からなる駆動源である。
遮光枠31の遮光枠31を光軸と垂直な面内において横方向にシフトする。
118はホール素子51からなるエンコーダである。
遮光枠31を光軸と垂直な面内において縦方向にシフトする移動量を検出する。
119はホール素子52からなるエンコーダである。
遮光枠31を光軸と垂直な面内において横方向にシフトする移動量を検出する。
121はAFスイッチである。
次に、時分割を使用した遮光枠31の移動によるオートフォーカス制御について説明する。
STEP01にてAFスイッチがONかOFFか確認する。
ONの場合はSTEP02へ、OFFの場合は操作を終了する。
しかし、本発明では、開口絞りユニット61を光軸と垂直な面内にて移動させてオートフォーカス制御を行っても良い。
本発明の実施例2の構造を図9及び図10を用いて説明する。
本実施例2は、光束を遮光し瞳位置の光束の中心を光軸に垂直な面内にて移動させる遮光枠31、遮光枠を保持する部材、遮光枠31を駆動する駆動部材及び遮光枠31の位置を検出位置検出部材を備えた光量調整ユニットが実施例1と異なる。
図9(B)は光量調整ユニットの組立て状態の斜視図である。
図9において401はベース板、401aは開口部、401bはガイドピン、402は遮光枠、402aは開口部、402bは第1のガイド溝、402cは第2のガイド溝、402dは遮光部である。
403は遮光枠402を光軸と垂直な面内にて移動させる駆動モータである。403aはリンク部、403bはエンジン部である。
なお、ベース板401の開口部401aは、遮光枠402の開口部402aよりも大きい。
その結果、ベース板401の開口部401aを通る光束を遮光する図10(B)の状態となる。
更に、図10(B)状態から遮光枠駆動モータ403のリンク部403aが矢印方向に回転すると、遮光枠402の開口部402aは光軸と垂直な面内にて右方向に移動する。
つまり、遮光枠402は図10(C)状態となる。
更に、駆動モータ403のリンク部403aが矢印方向に回転すると、ベース板401の開口部401aと遮光枠402の開口部402aの中心が光軸と垂直な面内において一致し、図10(A)状態となる。開口部401aを通る光束を遮光していない状態である。
また、本実施例2におけるフローチャートを、図11に示す。
STEP01にてAFスイッチがONかOFFか確認する。
ONの場合はSTEP02へ、OFFの場合は操作を終了する。
STEP02にて1/60秒の1/6以内に開口部402aを光軸と垂直な面内において光軸から一定の距離だけずれた特定の位置へ左方向にシフトさせる(図10(B)の第2の位置)。
そして、撮像素子109にて撮影画像光束を検出する。
STEP02〜STEP09の一連の操作が終了か決定する。
図12には、実施例1、実施例2とは異なるフローチャートを示す。
光量調整ユニットの構成は、実施例2の図9、図10と同一構成である。
図13のフローチャートは1/60秒を4分割しているため、1分割時間あたりの間隔が1/60秒の1/4となっている。
このように、60分の1秒の間に4回画像が取り込めるとし、図13を用いて撮像素子109による画像の取り込み方法について説明する。
ONの場合はSTEP02’’へ、OFFの場合は操作を終了する。
STEP02’’にて1/60秒の1/4以内に遮光枠402の開口部402aを光軸と垂直な面内において光軸から一定の距離だけずれた特定の位置へ左方向にシフトさせる(図10(B)の第二の位置)。
STEP04’’にて開口部402aの中心を光軸に垂直な面内において光軸と一致する位置に移動させ(図10(A)の第一の位置)、撮像素子109にて撮影画像光束を検出する。
2 第2レンズ群
3 第3レンズ群
4 第4レンズ群
5 後部枠
6 第1レンズ鏡筒
7 前部枠
11 シフトベース
12 結合板金
7a 突起
12a 斜面
5a 突起
12b 端面
13 ネジ
14 結合板金
15 ネジ
16、17 バー
18 第2レンズ鏡筒
18a スリーブ部
18b U溝部
19 ステッピングモータ
19a 駆動部
19b 送りネジ部
19c 保持板金
20,21 ネジ
22 ラック
23 ラックバネ
22a ラック歯部
24 フォトインタラプタ
24a スリット部
25 基板
26 ネジ
31 遮光枠
31a 遮光枠
32 ロール防止バー
33 マグネットベース
34、35 マグネット
36 ビス
37 金属プレート
38,39,40 ボール
41,42,43 ボールホルダ
44,45 前側ヨーク
46、47 コイル
48,49 後側ヨーク
51、52 ホール素子
53 フレキシブルプリントケーブル(FPC)
54 FPC押え金具
11b 壁部
61 開口絞りユニット
62,63 絞り羽根
64 ビス
65 第3レンズ鏡筒
66 第3レンズ枠
71、72 ガイドバー
73 第4レンズ鏡筒
73a スリーブ部
74 コイル
75 ドライブマグネット
76、77 ヨーク部材
78 MRセンサ
81 フィルター
82 センサ
101 第2レンズ群の駆動源
102 第4レンズ群の駆動源
105 光量調節装置の駆動源
106 フォトインタラプタ
107 光量調節装置のエンコーダ
120 第4レンズ群のエンコーダ
108 コントロール回路
109 撮像素子
110 カメラ信号処理回路
111 AEゲート
112 AFゲート
113 AF信号処理回路
114 ズームスイッチ
115 ズームトラッキングメモリ
116 縦方向駆動源
117 横方向駆動源
118 縦方向エンコーダ
119 横方向エンコーダ
121 AFスイッチ
Claims (4)
- 撮像素子と、前記撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるフォーカスレンズと、開口部を有する光量調整ユニットと、撮影光学系の光軸に垂直な面内において前記開口部の中心が前記光軸上にある第1の位置、前記開口部の中心が前記光軸からずれた第2の位置、前記開口部の中心が前記第2の位置と前記光軸に対して反対方向にずれた第3の位置に前記開口部を移動させるアクチュエータと、前記第2の位置、前記第1の位置、前記第3の位置の順または前記第3の位置、前記第1の位置、前記第2の位置の順に移動し、各位置にて被写体像を撮像し、前記第2の位置、前記第3の位置にて撮像された画像を用いて被写体の距離を演算する制御手段と、を有する光学機器であって、
前記制御手段は、前記第1の位置の複数位置にて撮像された複数の画像を合成して1つの出力信号を生成していることを特徴とする光学機器。 - 更に、前記第1の位置の複数位置にて撮像された複数の画像に加えて前記第2の位置、前記第3の位置にて撮像された画像を合成して1つの出力信号を生成している請求項1に記載の光学機器。
- 更に、前記撮像素子は、前記撮像素子は1回の出力信号の出力の間に前記画像が複数回取り込めるCMOSセンサであることを特徴とする請求項1又は2記載の光学機器。
- 前記制御手段は、前記演算された被写体の距離に応じて前記フォーカスレンズの移動を制御することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の光学機器。
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