JPH0771210B2 - コンパクトな合焦機構付きカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は合焦機構付きカメラに関し、特にコンパクトな
ケーシングに収容可能な合焦機構付きカメラに関する。

背景技術 被写界からレンズを通して入射された入射光を固体撮像
素子により撮像し、得られた映像信号を磁気ディスク等
に記憶する電子スチルカメラが知られている。このよう
な電子スチルカメラにおいて、焦点距離の調節は、測距
情報に基づき、レンズまたは固体撮像素子のいずれかを
移動させることにより行っている。すなわち、固体撮像
素子をカメラのケーシングに固定し、レンズの位置を変
えるか、または、レンズをカメラのケーシングに固定
し、固体撮像素子の位置を変えるかのいずれかによっ
て、レンズと固体撮像素子との距離を変化させ、固体撮
像素子に結像される被写界の画像の焦点距離を合わせて
いる。

前者のレンズの位置を変えるものは、ステップモータ等
によりレンズを光軸方向に移動している。しかし、この
方法によると、光学レンズおよびその支持部材を移動さ
せるため、移動させる部分の容積が大きく、これにより
移動のためのスペースを多く必要とするから、カメラを
小型化できないという欠点がある。また光学系を構成す
るレンズ自体を移動させるため、これにより光学系の設
計が制限されるという問題があった。

後者の固体撮像素子の位置を変えるものは、例えば特開
昭61−214869号に示されるように、バイモル圧電素子に
より固体撮像素子を支持し、測距情報に応じた電圧をバ
イモル圧電素子に加えて固体撮像素子の位置を変えてい
る。しかし、この方法の場合には固体撮像素子が移動す
るため、固体撮像素子の強度の維持や、固体撮像素子と
映像処理機構等との接続の確保に問題があった。また、
固体撮像素子の裏面に圧電素子を配置したものの場合に
は、これによって光軸方向の厚みが増すため、カメラを
小型化しにくい欠点があった。

目的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、カメラを
小型化することのできる合焦機構を有するコンパクトな
合焦機構付きカメラを提供することを目的とする。

発明の開示 本発明によれば、被写界からの入射光が通過する撮像光
学系と、撮像光学系を通過した入射光を受光し、被写界
の画像を結像させる結像手段とを有し、結像手段に結像
される被写界の画像の焦点を合わせる合焦手段とを有す
る合焦機構付きカメラは、撮像光学系を通過した入射光
を反射させ、結像手段に受光させる反射手段を有し、撮
像光学系および結像手段が、カメラのケーシングに固設
され、合焦手段は、反射手段と撮像光学系および結像手
段との距離を変化させるように、反射手段をカメラのケ
ーシングに対して移動させる駆動手段を有し、駆動手段
により反射手段をカメラのケーシングに対して移動させ
ることによって、結像手段に結像される被写界の画像の
焦点を合せるものである。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明によるコンパクトな合焦
機構付きカメラの実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明によるカメラの合焦機構の一実施例が
示されている。同図に示されるように、本実施例のカメ
ラは撮像光学系たるレンズ12を有する。レンズ12はカメ
ラのケーシングに固定され、被写界からの入射光102が
入射される。レンズ12を通過した入射光104の光軸上に
は半透過鏡14および反射鏡16が配設されている。半透過
鏡14はその面が光軸に対して45°の傾斜を有するよう
に、反射鏡16はその反射面が光軸に垂直となるように、
それぞれ配設されている。

入射光104は半透過鏡14を通過し、入射光104と同一の光
軸上を進む入射光106となって、反射鏡16により反射さ
れる。反射鏡16は例えば通常の鏡でよく、その裏面には
反射鏡16を光軸方向に移動させるための圧電素子20が配
設されている。圧電素子20は信号線120により光学系駆
動回路22に接続され、光学系駆動回路22から送られる信
号に応じた電圧120が印加される。圧電素子20は印加さ
れた電圧120に応じて変位し、反射鏡16を図に矢印Ａで
示す光軸方向に移動させる。

反射鏡16により反射された入射光108は半透過鏡14によ
り直角の方向に反射され、その反射された入射光110の
光軸上に設けられたイメージセンサ18に入射される。イ
メージセンサ18はカメラのケーシングに固定され、入射
光110を撮像し、映像信号を図示しない処理回路に出力
する。出力された撮像信号は処理回路で変調等の処理を
行われた後、磁気ディスク等の記録媒体に記録される。

イメージセンサ18の出力112はハイパスフィルタ26に入
力される。ハイパスフィルタ26はイメージセンサ18から
の出力112の高域成分を通過させ、その出力114を絶対値
化回路28に出力する。絶対値化回路28はハイパスフィル
タ26からの高周波成分の出力114の信号の変化の絶対値
を得て、その出力116を制御回路24に出力する。制御回
路24は絶対値化回路28からの出力116に応じて光学系駆
動回路22に制御信号を出力する。

動作を説明する。

被写界からの入射光102はレンズ12を通過し、レンズ12
を通過した入射光104は半透過鏡14を通過する。半透過
鏡14を通過した入射光106は反射鏡16により反射され、
反射された入射光108は半透過鏡14により直角方向に反
射され、反射された入射光110はイメージセンサ18に入
射される。

イメージセンサ18からの出力112はハイパスフィルタ26
に入力される。イメージセンサ18によって撮像される被
写界の像の焦点が合っている場合、すなわちレンズ12か
ら半透過鏡14、反射鏡16、半透過鏡14を介してイメージ
センサ18までの光路長が適切である場合には、イメージ
センサ18から出力される映像信号はコントラストの大き
いものとなるから、高周波数成分が含まれる。したがっ
て、この場合にはハイパスフィルタ26はこの高周波成分
をその出力114に出力する。

一方、イメージセンサ18によって撮像される被写界の像
の焦点が合っていない場合、すなわちレンズ12から半透
過鏡14、反射鏡16、半透過鏡14を介したイメージセンサ
18までの光路長が適切でない場合には、イメージセンサ
18から出力される映像信号はコントラストの小さいもの
となるから、高周波成分が含まれない。したがって、こ
の場合にはハイパスフィルタ26からの出力114には信号
が出力されない。

ハイパスフィルタ26からの出力114は絶対値化回路28に
入力され、高周波数成分の出力114があった場合にはそ
の信号の変化の絶対値が、絶対値化回路28から出力116
として制御回路24に出力される。制御回路24は絶対値化
回路28からの出力116に応じて制御信号118を光学系駆動
回路22に出力し、光学系駆動回路22はこの制御信号118
に応じた電圧120を圧電素子20に印加する。圧電素子20
は電圧120に応じて変位し、反射鏡16の位置を光軸上で
移動する。これにより、レンズ12から半透過鏡14、反射
鏡16、半透過鏡14を介したイメージセンサ18までの光路
長が適切な長さに設定される。

本実施例によれば、以上のように光軸上に半透過加鏡14
および反射鏡16を設け、レンズ12からの入射光を反射鏡
16および半透過鏡14で反射させてイメージセンサ18に入
射させている。イメージセンサ18およびレンズ12はカメ
ラのケーシングに固定され、互いの距離が一定とされ、
反射鏡16を移動することにより光路長を変化させて焦点
距離を合わせている。したがって、焦点距離を合わせる
ために移動されるのは反射鏡16のみであり、イメージセ
ンサ18およびレンズ12のいずれも移動されないから、イ
メージセンサ18またはレンズ12を移動させた場合の問題
点を解消することができる。すなわち、イメージセンサ
18の強度の維持や、イメージセンサ18と映像処理機構等
との接続の確保の問題が解消される。また、光学系の設
計が制限されるという問題も解消される。

さらに、従来のレンズを移動させるものの場合には、レ
ンズおよびその支持部材を移動させるため、移動させる
部分の容積が大きく、これにより移動のためのスペース
を多く必要とするから、カメラを小型化できず、イメー
ジセンサの裏面に圧電素子を配置し、これによりイメー
ジセンサを移動させるものの場合にも、光軸方向の厚み
が増すため、カメラを小型化できなかった。

これに対して本実施例によれば、反射鏡16の移動によっ
て光路長を変化させているから、レンズ12またはイメー
ジセンサ18のいずれかを移動させて光路長を変化させる
ものに比較して、半分の移動量ですませることができ
る。したがって、変位量の小さい圧電素子を使用するこ
とができ、カメラを小型でき、特に薄型のカメラとする
ことができる。

また、レンズ12またはイメージセンサ18のいずれかを移
動させて光路長を変化させるものと異なり、移動される
反射鏡16としての軽量のものを用いることができるか
ら、連写時の追従性を向上することができる。

第２図には本発明の他の実施例が示されている。この実
施例は、イメージセンサ18の出力112をデジタル信号に
変換して処理し、圧電素子20を駆動する信号を生成する
ものである。同図において第１図と同一の構成要素は同
一の符号により表されておい、説明を省略する。

この実施例のカメラにおいては、イメージセンサ18の出
力112はAD変換器30に入力される。AD変換器30はイメー
ジセンサ18からの出力112をデジタル信号に変換する。A
D変換器30からの出力122はバッファメモリ32に入力さ
れ、バッファメモリ32に一時蓄積される。バッファメモ
リ32の出力124は局部照度演算部34に入力され、局部照
度演算部34は、デジタルの映像信号の入力124の表す画
像の分割された特定の部分ごとの照度を演算し、出力を
累積演算部36に出力する。累積演算部36は局部照度演算
部34からの出力126を受け、局部照度演算部34において
求められた分割された各部分ごとの照度を累積して演算
し、画像全体の照度を求め、局部照度演算部34からの分
割された各部分ごとの照度を表す信号とともに出力128
を制御回路に出力する。

制御回路24は累積演算部36からの出力128により映像信
号の表す画像の各部分の照度を画像全体の照度とそれぞ
れ比較し、画像のコントラストを求め、これによってイ
メージセンサ18に結像される画像の焦点距離が合ってい
るか否かを判断する。制御回路24は焦点距離が合ってい
るか否かに応じて制御信号118を光学系駆動回路22に出
力する。光学系駆動回路22は制御回路24からの出力118
に応じた電圧120を圧電素子20に出力し、圧電素子20を
変位させる。

この実施例においても、イメージセンサ18およびレンズ
12はカメラのケーシングに固定され、反射鏡16を移動す
ることにより光路長を変化させて焦点距離を合わせてい
る。したがって、焦点距離を合せるために移動されるの
は反射鏡16のみであるから、イメージセンサ18またはレ
ンズ12を移動させた場合の問題点を解消することがで
き、カメラを小型化することができる。

第３図には本発明のさらに他の実施例が示されている。

この実施例においては、レンズ12を通過した入射光104
の光軸に対して45°の傾斜で反射鏡40が配設され、反射
鏡40により反射された入射光130の光軸に対して45°の
傾斜で反射鏡42が配設されている。点線で概念的に示す
ように、これらの反射鏡40および42は圧電素子44に固設
され、光学系駆動回路22から出力される電圧120に応じ
た圧電素子44の変位によって矢印Ｂ方向に同時に移動す
る。反射鏡42により反射された入射光132の光軸にはイ
メージセンサ18が配設されている。レンズ12およびイメ
ージセンサ18はカメラのケーシングに固設されている。

このカメラにおいては、入射光102はレンズ12を通過
し、レンズ12を通過した入射光104は反射鏡40により直
角の方向に反射され、反射された入射光130は反射鏡42
によりさらに直角の方向、すなわちレンズ12に入射する
入射光102と反対の方向に反射され、反射された入射光1
32がイメージセンサ18に入射される。反射鏡40および42
は圧電素子44の変位によって矢印Ｂ方向に同じ距離だけ
移動する。したがって、同図において入射光104および1
32の光路長が変化し、これにより焦点距離を合わせるこ
とができる。

この実施例のカメラにおいても、レンズ12およびイメー
ジセンサ18を固定し、反射鏡40および42を移動させるこ
とによって焦点距離を合せているから、イメージセンサ
18またはレンズ12を移動させた場合の問題点を解消する
ことができる。また、レンズ12またはイメージセンサ18
のいずれかを移動させて光路長を変化させるものに比較
して、半分の移動量ですませることができるのでカメラ
を小型化することができる。

上記の実施例は電子スチルカメラについて説明したが、
本発明は鏡塩フィルムに被写界の画像を形成する銀塩カ
メラにも適用できる。また、動画を撮影するビデオカメ
ラにも適用できる。

効果 以上のように本発明によれば、反射鏡の移動によって光
路長を変化させているから、光学レンズまたはイメージ
センサを移動させて光路長を変化させるものに比較し
て、半分の移動量ですませることができる。したがっ
て、コンパクトな薄型のカメラとすることができる。

また、移動される反射鏡として軽量のものを用いること
ができるから、連写時の追従性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカメラの一実施例を示す概略構成
図、 第２図は本発明によるカメラの他の実施例を示す概略構
成図、 第３図は本発明によるカメラのさらに他の実施例を示す
概略構成図である。 主要部分の符号の説明 12……レンズ 14……半透過鏡 16……反射鏡 18……イメージセンサ 20,44……圧電素子 22……光学系駆動回路 24……制御回路 40,42……反射鏡

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写界からの入射光が通過する撮像光学系
   と、 該撮像光学系を通過した入射光を受光し、前記被写界の
   画像が結像される結像手段とを有し、 前記結像手段に結像される前記被写界の画像の焦点を合
   わせる合焦手段とを有する合焦機構付きカメラにおい
   て、該カメラは、 前記撮像光学系を通過した入射光を反射させ、前記結像
   手段に受光させる反射手段を有し、 前記撮像光学系および結像手段が、前記カメラのケーシ
   ングに固設され、 前記入射光の光路において前記ケーシングに固設され、
   前記撮像光学系を通過し、前記反射手段により反射され
   た前記入射光を反射させて前記結像手段に受光させる半
   透明鏡を有し、 前記合焦手段は、前記反射手段と前記撮像光学系および
   結像手段との距離を変化させるように、前記反射手段を
   前記カメラのケーシングに対して移動させる駆動手段を
   有し、 該駆動手段により前記反射手段を前記カメラのケーシン
   グに対して移動させることによって、前記結像手段に結
   像される前記被写界の画像の焦点を合わせることを特徴
   とするコンパクトな合焦機構付きカメラ。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のカメラにおい
   て、該カメラは撮像手段によりスチル画像を撮影する電
   子スチルカメラであり、前記結像手段は固体撮像素子で
   あることを特徴とするコンパクトな合焦機構付きカメ
   ラ。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載のカメラにおい
   て、前記合焦手段は、前記固体撮像素子から出力される
   映像信号の変化量に応じて前記駆動手段を動作させるこ
   とを特徴とするコンパクトな合焦機構付きカメラ。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載のカメラにおいて、前記駆動手段は圧電素子
   であることを特徴とするコンパクトな合焦機構付きカメ
   ラ。
5. 【請求項５】被写界からの入射光が通過する撮像光学系
   と、 該撮像光学系を通過した入射光を受光し、前記被写界の
   画像が結像される結像手段とを有し、 前記結像手段に結像される前記被写界の画像の焦点を合
   わせる合焦手段とを有する合焦機構付きカメラにおい
   て、該カメラは、 ２つの反射鏡を有し、前記撮像光学系を通過した入射光
   を該反射鏡の一方により反射させた後、該反射鏡の他方
   により反射させて前記結像手段に受光させる反射手段を
   有し、 前記撮像光学系および結像手段が、前記カメラのケーシ
   ングに固設され、 前記カメラは撮像手段によりスチル画像を撮影する電子
   スチルカメラであり、 前記結像手段は固体撮像素子であり、 前記合焦手段は、前記反射手段と前記撮像光学系および
   結像手段との距離を変化させるように、前記反射手段を
   前記カメラのケーシングに対して移動させる駆動手段と
   を有し、 前記合焦手段は、前記固体撮像素子から出力される映像
   信号の変化量に応じて該駆動手段により前記反射手段を
   前記カメラのケーシングに対して移動させることによっ
   て、前記結像手段に結像される前記被写界の画像の焦点
   を合わせることを特徴とするコンパクトな合焦機構付き
   カメラ。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載のカメラにお
   いて、前記駆動手段は圧電素子であることを特徴とする
   コンパクトな合焦機構付きカメラ。