JP4587147B2

JP4587147B2 - 光学装置

Info

Publication number: JP4587147B2
Application number: JP2000035497A
Authority: JP
Inventors: 太郎村上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-02-14
Also published as: JP2001228500A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラその他の可動光学素子を有する光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラにおける撮影光学系や光学ファインダーは、ズームやフォーカス等のために、いくつかのレンズを光軸方向に駆動するように構成されている。そして、レンズを駆動する駆動機構として、ステッピングモータの駆動軸にネジをきってスクリューネジ軸とし、ガイドバーにより光軸方向にガイドされる移動レンズ枠に取り付けたラックと噛み合わせ、ステッピングモータを回転させることよりスクリューネジ軸とラックとの噛合作用によってレンズを駆動するものが用いられる場合がある。
【０００３】
この場合、コンピュータなどのメモリに、ズームレンズやフォーカスレンズ（コンペンセイターレンズ）をカム筒によって駆動する場合と同様のカム軌跡を記憶しておき、ズーム動作のときにズームレンズやフォーカスレンズを、そのカム軌跡に沿うようにコンピュータ制御により動かしてズームする。
【０００４】
また、上記のような駆動機構を用いる場合、落下等による衝撃的振動を受けた際にスクリューネジ軸とラックの噛み合いが外れて移動レンズ群の上記振動によるスクリューネジ軸に対する移動を許容するように構成することで、衝撃時にラックとスクリューネジ軸との食いつき等による故障が生じないようにすることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように、スクリューネジ軸とラックとの噛み合いによりズーム動作を行い、かつ衝撃的振動によりスクリューネジ軸とラックとの噛み合いが外れる構成の駆動機構を用いる場合において、衝撃によりズームレンズやフォーカスレンズ側のラックとスクリューネジ軸との噛み合い位置がずれてしまったときに、ズームレンズやフォーカスレンズの位置がカム軌跡上から外れてしまい、ピントがずれてしまうおそれがある。
【０００６】
また、光学ファインダーと撮影光学系を独立にズーム動作させる場合、衝撃によってズームレンズがずれてしまった時に、ファインダーと撮影光学系の関係がずれてしまい、ファインダーで撮影光学系の画角と一致した画角が得られないおそれもある。
【０００７】
また、同様に、撮影光学系のズーム状態とズームストロボの照射角との関係がずれてしまい、被写体に対して適正なストロボ照射が行われなくなるおそれもある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明では、初期位置を基準として移動可能な光学素子を有する光学装置において、装置本体に加わった振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段により検出された振動が閾値（所定レベル）を超えたときに、光学素子を初期位置に復帰させた後、前記振動が前記閾値を超えた時点で記憶している光学素子の位置に移動させる制御手段とを設けている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず図２には、本発明の実施形態であるデジタルカメラ（光学装置）における電気回路構成を示している。
【００１３】
この図において、１は撮影光学系のズームレンズ（撮影レンズ）を駆動するズームレンズ駆動モータ、１２はズームレンズがズームリセット位置を通過したときの切り換わりを検出するズームレンズリセット用フォトインタラプタである。
【００１４】
２は撮影光学系のフォーカスレンズ（撮影レンズ）を駆動するフォーカスレンズ駆動モータ、１３はフォーカスレンズがフォーカスリセット位置を通過したときの切り換わりを検出するフォーカスレンズリセット用フォトインタラプタである。
【００１５】
３はＣＣＤ等の撮像素子、４は撮像素子３からの信号を処理する信号処理回路、６は信号処理回路４にて処理された信号を記録する記録回路である。また、５は本カメラの動作全体を司るマイコンである。
【００１６】
７は光学式のズームファインダーを駆動するファインダー駆動モータ、１４はズームファインダーがファインダーリセット位置を通過したときの切り換わりを検出するファインダーリセット用フォトインタラプタである。
【００１７】
８はズームストロボの照射角変更駆動を行うストロボ駆動モータ、１５はズームストロボがストロボリセット位置を通過したときの切り換わりを検出するストロボリセット用フォトインタラプタである。なお、マイコン５およびフォトインタラプタ１２〜１５により請求の範囲にいう制御手段が構成される。
【００１８】
９はＬＣＤ等を含む表示・再生回路である。１０は本カメラに加わった落下等による振動（衝撃的振動）を検出するための加速度センサー（振動検出手段）である。１１は本カメラにおいて各種操作入力を行うための操作部材である。
【００１９】
このように構成されるカメラにおいて、操作部材１１により電源が投入されると、マイコン５は、ズームレンズ、フォーカスレンズ、ズームファインダー、ズームストロボをそれぞれの駆動モータ１，２，７，８とリセット用フォトインタラプタ１２，１３，１４，１５とを用いて、各リセット位置が検出される所定の初期位置まで駆動する。
【００２０】
その後、操作部材１１を通じてテレ側またはワイド側にズーム倍率を可変させる操作が行われると、ズームレンズ、フォーカスレンズ、ズームファインダーおよびズームストロボをそれぞれの駆動モータ１，２，７，８を駆動して移動させる。
【００２１】
そして、操作部材１１にてレリーズ操作が行われると、撮影動作を行う。この撮影動作により、撮像素子３に結像された光学像が光電変換される。光電変換された信号は、信号処理回路４による電気的な処理が加えられ、記録回路６に記録されるとともに表示・再生回路９にて画像として表示される。
【００２２】
図１には、本カメラにおける撮影光学系およびファインダー光学系の構成を示している。また、図１０には、撮影光学系のズームレンズとフォーカスレンズのテレ端からワイド端までの間の移動軌跡を示している。
【００２３】
２２は第１群レンズとしてのフォーカスレンズを保持するフォーカス移動筒である。このフォーカスレンズはズームレンズに対するコンペンセータを兼ねており、第２および第４群のズームレンズが図１０に示す移動軌跡に沿って直線的に移動するのに伴い同図の曲線に沿って移動する。
【００２４】
図３には、フォーカス移動筒２２とフォーカス駆動モータ２との関係を示している。フォーカス移動筒２２は、ガイドバー３２，３３によって光軸方向にのみ移動可能に支持されている。また、フォーカス移動筒２２にはラック２３が取り付けられている。ラック２３は不図示のバネによってステッピングモータであるフォーカス駆動モータ２と一体になったスクリューネジ軸３１を挟む形でこのスクリューネジ軸３１に噛み合っており、モータ２が回転してスクリューネジ軸３１が回転すると、ラック２３がフォーカス移動筒２２およびフォーカスレンズと一体となって光軸方向に移動する。
【００２５】
図６には、フォーカスレンズの部分の正面図を示している。フォーカス移動筒２２に形成された遮光板部２２ａが、フォーカス移動筒２２の移動によってフォーカスリセット用フォトインタラプタ１３の投光部と受光部との間に出入りして投・受光部間を遮光した状態と遮光しない状態とになることにより、フォトインタラプタ１３の出力が変化する。そしてその出力をマイコン５が検知して、遮光した状態から遮光されない状態に切り換わった位置をフォーカスリセット位置とする。
【００２６】
図４には、ラック部材２３とスクリューネジ軸３１の詳細を示している。図４（Ａ）の状態では、ラック２３は図中左側の４つの歯２３ａと、不図示のばねにより押されて弾圧変形した可動な右側の１つの歯２３ｂとによってスクリューネジ軸３１に噛み合っている。
【００２７】
この状態でカメラに強い衝撃等の振動が加わった場合、フォーカス移動筒２２に大きな力が加わり、ラック２３の歯２３ａがスクリューネジ軸３１の歯を乗り越えようとするため、歯２３ａと歯２３ｂとの間の間隔が開き、図４（Ｂ）に示すように、ラック２３が噛み合いが緩む方向に移動する。
【００２８】
２３ｃはラック２３が歯を乗り越えるのを抑える対抗歯であるが、衝撃が強い場合には対抗歯２３ｃの存在にもかかわらずいくつかのスクリューネジ軸３１の歯を乗り越え（以下、これを歯飛びという）、図４（Ｃ）に示すように、移動したラック２３の歯２３ａがスクリューネジ軸３１と噛み合って静止する。
【００２９】
図１において、２１はズームレンズを保持するズーム移動筒である。図７には、このズーム移動筒７１とズーム駆動モータ１との関係を示している。ズーム移動筒２１は、ガイドバー７４，７５によって光軸方向にのみ移動可能に支持されている。また、ズーム移動筒２１にはラック７３が取り付けられている。ラック７３は不図示のバネによってステッピングモータであるズーム駆動モータ１と一体になったスクリューネジ軸７２を挟む形でこのスクリューネジ軸７２に噛み合っており、モータ１が回転してスクリューネジ軸７２が回転すると、ラック７３がズーム移動筒２１およびズームレンズと一体となって光軸方向に移動する。
【００３０】
ズーム移動筒２１には遮光板部２１ａが形成されており、この遮光板部２１ａが、ズーム移動筒２１の移動によってズームリセット用フォトインタラプタ１２の投光部と受光部との間に出入りして投・受光部間を遮光した状態と遮光しない状態とになることにより、フォトインタラプタ１２の出力が変化する。そしてその出力をマイコン５が検知して、遮光した状態から遮光されない状態に切り換わった位置をズームリセット位置とする。
【００３１】
カメラに強い衝撃等の振動が加わった場合におけるズーム移動筒２１に取り付けられたラック７３とスクリューネジ軸７２との関係は、フォーカス移動筒２２に取り付けられたラック２３とスクリューネジ軸３１との関係と同様である。
【００３２】
図８には、ズームファインダーの構成を示している。ファインダ駆動モータ７の回転により、図の紙面奥側に配置された不図示のファインダーカム板が駆動され、ファインダーのズームレンズ８１が光軸方向に移動する。
【００３３】
撮影光学系と同様に、ファインダーズームレンズ８１を保持する移動筒には遮光板部８１ａが形成されており、この遮光板部８１ａが、移動筒の移動によってファインダーリセット用フォトインタラプタ１４の投光部と受光部との間に出入りして投・受光部間を遮光した状態と遮光しない状態とになることにより、フォトインタラプタ１４の出力が変化する。そしてその出力をマイコン５が検知して、遮光した状態から遮光されない状態に切り換わった位置をファインダーリセット位置とする。
【００３４】
このズームファインダーには、カメラに強い衝撃等の振動が加わった場合、ファインダーカム板とファインダ駆動モータ７との間の係合関係にずれが生じる可能性がある点で、フォーカス移動筒２２に取り付けられたラック２３とスクリューネジ軸３１との関係と同様の問題がある。
【００３５】
図９には、ズームストロボの構成を示している。このズームストロボは、キセノン管９１と反射笠９２とから構成される光源部と、この光源部を保持するホルダー９４と、このホルダー９４を光軸方向にガイドするガイド軸９６と、ストロボ駆動用モータ８に一体的に設けられたスクリューネジ軸８ａと、ホルダー９４に取り付けられてスクリューネジ軸８ａに噛み合うラック９５とから構成されている。ストロボ駆動用モータ８の駆動によりスクリューネジ軸８ａが回転すると、このスクリューネジ軸８ａとラック９５との噛合作用によってホルダー９４が光軸方向前後に移動する。
【００３６】
ズームストロボの前端には拡散板９７が保持されており、この拡散板９７とホルダー９４（つまりは光源部）との間隔を変えることによりストロボ照射角が変化する。
【００３７】
ホルダー９４には撮影光学系の移動筒と同様に遮光板部９３が形成されており、この遮光板部９３が、ホルダー９４の移動によってストロボリセット用フォトインタラプタ１５の投光部と受光部との間に出入りして投・受光部間を遮光した状態と遮光しない状態とになることにより、フォトインタラプタ１５の出力が変化する。そしてその出力をマイコン５が検知して、遮光した状態から遮光されない状態に切り換わった位置をストロボリセット位置とする。
【００３８】
カメラに強い衝撃等の振動が加わった場合におけるホルダー９４に取り付けられたラック９５とスクリューネジ軸８ａとの関係は、フォーカス移動筒２２に取り付けられたラック２３とスクリューネジ軸３１との関係と同様である。
【００３９】
図５には、本カメラの動作フローチャートを示している。ステップ５１にて電源スイッチが投入されると、ステップ５２にてカメラの初期化が行われ、撮影光学系のズームレンズ、フォーカスレンズ、ズームファインダーおよびズームストロボが前述した各リセット位置に駆動される。このとき、ズームファインダーとズームストロボは撮影光学系と同じ画角となるように予め調整しておく。
【００４０】
この後、ステップ５３にて操作部材１１におけるズームスイッチの状態を検知して、ズームスイッチがオンになっている時には、ステップ５４に進み、ズーミング動作状態になる。具体的には、ズームスイッチで指示されたテレまたはワイドの方向に、撮影光学系のズームレンズおよびフォーカスレンズを駆動するとともに、ズームファインダーおよびズームストロボを駆動する。
【００４１】
ここで、コンペンセーターを兼ねるフォーカスレンズについて、ズームレンズの位置に対して、図１０に示すフォーカス移動軌跡がマイコン５のメモリに記憶されている。このため、ズームレンズ移動に伴い、フォーカスレンズは常にズームレンズの位置に応じて無限から至近までの位置の間から出ないように駆動される。
【００４２】
また、ズームファインダーとズームストロボについて、撮影光学系のズームレンズの移動に伴う画角変化と同様の画角変化を生じさせるための移動軌跡がマイコン５のメモリに記憶されている。このため、撮影光学系のズームレンズの移動に伴い、ズームファインダーとズームストロボは常にズームレンズの画角に合うようにマイコン５のメモリに記憶された移動軌跡に沿って駆動される。
【００４３】
こうしてズーム動作が終了した場合又はステップ５３にてズームスイッチの操作が検知されなかった場合は、ステップ５５にてその時のズームレンズの位置をメモリに記憶する。
【００４４】
この後、ステップ５６で、加速度センサー１０によりカメラに作用する振動の強さ（加速度）を検知する。この加速度センサー１０は振動の大きさ・強さを測定できるものならばなにを用いてもよく、例えば振動ジャイロを用いてもよい。また、カメラに搭載された像振れ防止用の防振装置に使われる振動センサーと兼用してもよい。これにより、カメラの部品点数を増加させることなく、後述するリセット機能を持たせることができる。
【００４５】
ここで加速度センサー１０の出力がある閾値（所定レベル）を超えたときは、カメラに大きな衝撃が加わって、前述した歯飛びによりズームレンズ、フォーカスレンズおよびズームストロボ中のホルダー９４が各スクリューネジ軸に対して移動したおそれがあるとして、またズームファインダー中のファインダーカム板とファインダー駆動モータとの係合関係がずれたおそれがあるとして、カメラ初期化時と同様に、撮影光学系のズームレンズ、フォーカスレンズ、ズームファインダーおよびズームストロボを各リセット位置に復帰駆動する。
【００４６】
撮影光学系のズームレンズとフォーカスレンズとが各リセット位置に復帰駆動されることにより、それぞれ衝撃によりずれたおそれのあるズームレンズとフォーカスレンズとの位置関係を適正状態である初期化状態に確実に戻すことができる。
【００４７】
また、ズームファインダーおよびズームストロボが各リセット位置に復帰駆動されることにより、それぞれ衝撃によりずれたおそれのある撮影光学系の画角とファインダーの画角およびストロボの照射角との関係を適正状態である初期化状態に確実に戻すことができる。
【００４８】
こうしてステップ５７にて各リセット位置への復帰駆動を行った後、ステップ５８にて、ただちにズームレンズ、フォーカスレンズ、ズームファインダーおよびズームストロボを各リセット位置からステップ５５にて記憶した各位置に駆動する。これにより、ズームレンズ、フォーカスレンズ、ズームファインダーおよびズームストロボを衝撃が加わる前の状態に自動的に復帰させることができる。
【００４９】
続いて、ステップ５９にてレリーズスイッチがＯＮされたか否かを判定し、レリーズスイッチがＯＮされたときには、ステップ６０に進んで、ＡＥ・ＡＦといった撮影準備動作を行い、続いてステップ６１にて撮影動作を行う。レリーズスイッチがＯＮされていないときは、ステップ５３に戻る。
【００５０】
なお、本実施形態では、衝撃が加わったときに、撮影光学系のズームレンズ、フォーカスレンズだけでなく、ズームファインダーおよびズームストロボをもリセット動作させる場合について説明したが、例えばズームファインダーやズームストロボは機構上衝撃に強い場合には、撮影光学系側のレンズだけをリセット動作させ衝撃を受ける前の位置に復帰するようにしてもよい。この場合、リセット動作にかかる時間と消費電力を節約することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、デジタルカメラについて説明したが、本発明は、光学式ファインダーを有する銀塩カメラ、ビデオカメラにも適用することができる。また、本発明は、可動光学素子を備えた各種光学装置に適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置本体に閾値（所定レベル）を超える振動（衝撃的振動等）が加わった場合、検出振動が閾値（所定レベル）を超える前の光学素子（ズームレンズ、フォーカスレンズ、光学ファインダー、ズームストロボ）の位置を記憶し、光学素子を初期位置に戻した後に、この光学素子を記憶した位置に駆動するので、光学素子の位置ずれによる影響を防止し、かつ振動が加わる前と同じ状態で撮影を続行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるデジタルカメラにおける撮影レンズと光学式ファインダーの断面図。
【図２】上記デジタルカメラの電気回路ブロック図。
【図３】上記撮影レンズにおけるフォーカス移動筒とフォーカス駆動モータとの関係を示す図。
【図４】上記フォーカス移動筒のラックとフォーカス駆動モータのスクリューネジ軸との関係を示す拡大図。
【図５】上記デジタルカメラの動作フローチャート。
【図６】上記フォーカス移動筒周辺の正面図。
【図７】上記撮影レンズにおけるズーム移動筒とズーム駆動モータとの関係を示す図。
【図８】上記デジタルカメラにおける光学式ズームファインダーの構成図。
【図９】上記デジタルカメラにおけるズームストロボの構成図。
【図１０】上記撮影レンズの移動軌跡を示す図。
【符号の説明】
２１ズーム移動筒
２２フォーカス移動筒
１２，１３，１４，１５フォトインタラプタ
２３，７３ラック
３１，７２，８ａスクリューネジ軸
９１キセノン管
９２反射笠

Claims

変倍動作時に初期位置を基準として光軸方向に移動可能なズームレンズと、変倍時に駆動されるズームレンズの光軸方向駆動に伴って焦点調節時に駆動され、合焦動作時に初期位置を基準として光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含む撮影光学系と、
装置本体に加わった振動を検出する振動検出手段と、
前記ズームレンズ及び前記フォーカスレンズの位置を記憶し、前記振動検出手段により検出された振動が閾値を超えたときに、前記ズームレンズ及び前記フォーカスレンズを、前記初期位置にそれぞれ復帰させた後に、前記振動が前記閾値を超えた時点で記憶している前記ズームレンズ及び前記フォーカスレンズの位置に移動させる制御手段とを有することを特徴とする光学装置。
初期位置を基準として光軸方向に移動可能な撮影光学系と、
初期位置を基準として前記撮影光学系のズーム動作に伴ってズーム動作を行う光学ファインダーと、
装置本体に加わった振動を検出する振動検出手段と、
前記撮影光学系及び前記光学ファインダーの位置を記憶し、前記振動検出手段により検出された振動が閾値を超えたときに、前記撮影光学系及び前記光学ファインダーを、前記初期位置にそれぞれ復帰させた後に、前記振動が前記閾値を超えた時点で記憶している前記撮影光学系及び前記光学ファインダーの位置に移動させる制御手段とを有することを特徴とする光学装置。
初期位置を基準として光軸方向に移動可能な撮影光学系と、
初期位置を基準として前記撮影光学系のズーム動作に伴って照明光の照射角を変更可能なズームストロボと、
装置本体に加わった振動を検出する振動検出手段と、
前記撮影光学系及び前記ズームストロボの位置を記憶し、前記振動検出手段により検出された振動が閾値を超えたときに、前記撮影光学系及び前記ズームストロボを、前記初期位置にそれぞれ復帰させた後に、前記振動が前記閾値を超えた時点で記憶している前記撮影光学系及び前記ズームストロボの位置に移動させる制御手段とを有することを特徴とする光学装置。
前記撮影光学系と前記撮影光学系を駆動するための駆動部材が、前記装置本体に前記閾値に相当する振動が作用した際に前記駆動部材に対する移動を許容する構造を有した連結手段により連結されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学装置。
前記駆動部材が、回転駆動されるスクリューネジ軸であり、
前記連結手段が、前記撮影光学系内に取り付けられたラックであることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
装置本体の振れを検出して像振れを防止するために撮影光学系内の振れ補正装置を変位させる像振れ防止制御を行うことが可能であり、
前記振動検出手段を、前記像振れ防止制御を行うために振れを検出する手段と兼用したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学装置。