(57)【要約】【課題】  高画素数の撮像素子が配備されたとしても、短時間のうちに精度良くＴＴＬ測距が行われる撮影装置を提案する。【解決手段】  レンズ保持枠１０３に設けたナット１０４が螺合するリードスクリュー１０５をステッピングモータ１０６により回転させ、合焦点近傍にフォーカスレンズ１０１を移動させる。さらに撮像素子１０２を支えている圧電素子１１０に駆動回路１１１から駆動信号として電圧を印加することにより、圧電素子１１０を伸縮させ、撮像素子１０２をジャスピン位置まで移動させる。  【選択図】  図３
2006078734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と撮像素子とを備え該撮影光学系を経由して該撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成する撮影装置において、
前記撮影光学系の少なくとも一部の光学部品を光軸方向に移動させてピントの粗調整を行う第１のピント調整手段と、
前記撮像素子を光軸方向に移動させてピントの微調整を行う第２のピント調整手段とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記第１のピント調整手段が、前記撮影光学系を構成するピント調整用レンズを光軸方向に移動させるものであり、
前記第２のピント調整手段が、前記撮像素子を支える圧電素子を有し該圧電素子により該撮像素子を光軸方向に移動させるものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記撮像素子を支える圧電素子が複数個からなり、これら複数個の圧電素子を用いて該撮像素子の光軸に対する傾きを調整する傾き調整手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の撮影装置。
【請求項４】
撮影光学系と撮像素子とを備え該撮影光学系を経由して該撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成する撮影装置において、
前記撮像素子を支える複数個の圧電素子を有し、これら複数個の圧電素子を用いて該撮像素子の光軸に対する傾きを調整する傾き調整手段を備えたことを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系と撮像素子とを備え撮影光学系を経由して撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影装置などにおいては、測距装置を別途設けずに、撮影レンズを通して導かれた被写体光を撮像素子に結像させ、その撮像素子を用いて測距を行うものがある。このような測距（以降ＴＴＬ測距という）を行う場合には、例えばステッピングモータを用いてピント調整用レンズを移動させて、そのステッピングモータの単位ステップごとに撮像素子にレンズで結像させた被写体を表す画像信号を生成するようなことが行われる。
【０００３】
ところで、撮像素子の高画素化が進んできて画素が微細化されてくると、上記単位ステップをさらに細かくして正確なピント調整を行わないと画像のボケが強調されてしまうことが予想される。
【０００４】
現在、撮影装置などにおいては、小型化の要請に基づき、回転径が６ｍｍ程度まで小型化されたステッピングモータが用いられるようになっており、この６ｍｍ程度のステッピングモータでは、極数として２０極のものが発表されている。上記単位ステップはこの極数に応じたものであって単位ステップをさらに細かくするには２０極以上の極数が必要になるが、上記径（６ｍｍ）で２０極以上の極数を実現するのは容易なことではない。
【０００５】
また、ステッピングモータにより回転駆動されるリードスクリューのネジピッチを細かくしてレンズ保持枠側のナットと螺合させることが考えられるが、リードスクリューのネジピッチも０．２ｍｍまで微細化されてきており、これ以上の微細化は望めない。
【０００６】
たとえネジピッチを０．２ｍｍ以下にしたとしても、今度はネジピッチが細かすぎてレンズ保持枠側のナットとリードスクリューの噛合が外れ易くなってしまったり、ネジピッチを細かくしたことにより測距に時間が掛かりすぎてしまって撮影に支障が生じてしまったりする恐れもある。
【０００７】
このようにリードスクリューのネジピッチも、ステッピングモータの極数もほぼ限界値に近い値になっているため、これ以上、極数を増やす、あるいはネジピッチを細かくすることができないという状況に陥っている。
【０００８】
このようなことに対処するため、ステッピングモータとリードスクリューとラック部材とからなる移動手段に加えて、微調用にリードスクリューを移動させるための圧電素子を設けてリードスクリュー自体を移動させることにより細かなピント調整を行おうとするものもある（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
しかし特許文献１のようにリードスクリュー自体を移動させるとなると、リードスクリューにがたつきが生じてレンズ保持枠が傾いてしまっていわゆるアオリが発生してしまう恐れがある。
【特許文献１】特開２００２−３５４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、高画素数の撮像素子が配備されたとしても、短時間のうちに精度良く、またアオリを発生させることなくＴＴＬ測距が行われる撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の第１の撮影装置は、撮影光学系と撮像素子とを備えその撮影光学系を経由してその撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成する撮影装置において、
上記撮影光学系の少なくとも一部の光学部品を光軸方向に移動させてピントの粗調整を行う第１のピント調整手段と、
上記撮像素子を光軸方向に移動させてピントの微調整を行う第２のピント調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の第１の撮影装置によれば、上記第１のピント調整手段により粗調整が行なわれた後、新たに追加された上記第２の第２のピント調整手段により微調整が行われる。
【００１３】
そうすると上記第１のピント調整手段で合焦位置近傍にピント調整用レンズをいち早く移動させ、しかる後に上記第２のピント調整手段により上記撮像素子を移動させ上記ピント調整用レンズに対する上記撮像素子の位置を調整することにより正確なピント調整を短時間のうちに行うことができるようになる。
【００１４】
このように合焦点近傍のみを上記第２のピント調整手段で細かくピント調整することができるようにすると、最至近点から最遠点までの間を第２のピント調整手段により細かく調整する訳ではないので、どのような高画素数の撮像素子が配備されたとしても、短時間のうちに精度良くＴＴＬ測距が行われる撮影装置が実現される。
【００１５】
ここで、上記第１のピント調整手段が、上記撮影光学系を構成するピント調整用レンズを光軸方向に移動させるものであり、
上記第２のピント調整手段が、上記撮像素子を支える圧電素子を有しその圧電素子により該撮像素子を光軸方向に移動させるものであることが好ましい。
【００１６】
このようにいままでのリードスクリューとナットからなるピント調整手段を上記第１のピント調整手段として用い、撮像素子を支える圧電素子を上記第２のピント調整手段として用いると、いままでの構成に上記撮像素子を支える、伸縮自在な圧電素子を追加するという若干の変更を加えるだけで簡単にこの撮影装置が実現される。また、いままでのピント調整手段で合焦位置近傍までレンズを移動させた後、圧電素子が持つ分解能で細かくレンズを移動させてピント位置にレンズを配置することができるため、測距に要する時間が短縮され、かつ高精度でピント調整が行われるようになる。
【００１７】
また、圧電素子で撮像素子を支えるにあたって、一つの圧電素子で撮像素子を支える構成にすると、圧電素子自体の伸縮のばらつきにより、撮像素子に傾き／アオリが生じてしまうこともある。
【００１８】
このようなアオリが生じそうな場合には、
上記撮像素子を支える圧電素子が複数個からなり、これら複数個の圧電素子を用いてその撮像素子の光軸に対する傾きを調整する傾き調整手段を備えた態様であることが好ましい。
【００１９】
このように複数個の圧電素子を設けてそれら複数の圧電素子それぞれに異なる駆動信号を与えて伸び量であるとか縮み量であるとかを個別に調節するようにすると、傾きに応じて撮像素子の傾き／アオリを調節することができるようになる。
【００２０】
また、上記目的を達成する上記本発明の第２の撮影装置は、撮影光学系と撮像素子とを備えその撮影光学系を経由してその撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成する撮影装置において、
上記撮像素子を支える複数個の圧電素子を有し、これら複数個の圧電素子を用いてその撮像素子の光軸に対する傾きを調整する傾き調整手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の第２の撮影装置によれば、上記傾き調整手段により撮像素子の傾きが調節されアオリの発生が防止される。
【００２２】
上記傾き調整手段を上記本発明の第１の撮影装置の上記第２のピント調整手段としても作用させると、高画素数の撮像素子が配備されたとしても、短時間のうちに精度良く、またアオリを発生させることなくＴＴＬ測距が行われる撮影装置が実現される。
【発明の効果】
【００２３】
以上、説明したように、高画素数の撮像素子が配備されたとしても、短時間のうちに精度良く、またアオリを発生させることなくＴＴＬ測距が行われる撮影装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の撮影装置の一実施形態であるカメラの外観を示す外観斜視図である。
【００２６】
このカメラ１は、撮影光学系と撮像素子とを備えその撮影光学系を経由してその撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成するものである。
【００２７】
図１に示すカメラボディ１ａの中央にはレンズ鏡胴１０が配備されており、そのレンズ鏡胴１０の上方にはファインダ１１が配備されている。そのファインダ１１を覗きながら、あるいはレンズ鏡胴１０内の撮影光学系で捉えている被写体を背面側の表示画面（図示せず）で視認しながら、シャッタチャンスにカメラボディ１ａ上面に在るレリーズ釦１３が操作され撮影が行なわれる。このレリーズ釦１３は半押しと全押しの二つの操作態様を備えたものであって、半押し操作されると撮影装置１内でＴＴＬ測距が行われ、全押し操作されたらその半押し時にＴＴＬ測距により得られた被写体距離に応じたピントで撮影が行なわれる。この撮影が行われるときに被写界の輝度が足りないことがカメラ内部の測光部で検出されたら、ファインダ１１隣に設けられている閃光発光窓１２から閃光が発光されて撮影に必要な光量が被写体に与えられて撮影が行なわれるようになっている。
【００２８】
図２は図１のカメラ１内部の構成を示す構成ブロック図である。
【００２９】
この撮影装置１はズームレンズ１００ａやフォーカスレンズ１０１からなる撮影レンズを通して得た被写体光を用いて被写体距離を測定するＴＴＬ測距部を備えたものであって、この実施例ではフォーカスレンズ１０１と撮像素子（ここではＣＣＤ固体撮像素子が用いられているので以下ＣＣＤという）１０２とＡ／Ｄ部１２ａと信号処理ブロック１３ａとでそのＴＴＬ測距部が構成されている。このＴＴＬ測距部の構成要素であるフォーカスレンズが本発明にいうピント調整用レンズにあたる。
【００３０】
その信号処理ブロック１３ａでは、他にホワイトバランス調整やＹＣ分離などの信号処理なども行われる。
【００３１】
この例においては信号処理ブロック１３ａとＪＰＥＧ符号化器１６やカードＩ／Ｆ１７はＤＳＰで構成されており、そのＤＳＰはＣＰＵ１００に制御されている。ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１００ａ内に記録されているプログラムの手順にしたがってこの撮影装置の動作を制御するものであり、そのＣＰＵ１００に例えばキーブロック１３０の中にあるレリーズ釦１３の操作信号が入力されたら、そのレリーズ操作信号に応じた処理をＤＳＰに通知してそのＤＳＰ内の信号処理ブロック１３ａやカードＩ／Ｆ１７に必要な処理を行なわせている。
【００３２】
まずキーブロック１３０の中にある電源スイッチが投入されたときの撮影装置１の動作を説明する。
【００３３】
電源スイッチが投入されると、図２に示すＣＣＤ１０２，Ａ／Ｄ１２などの各部に電池から電力が供給されて動作状態になる。ＣＣＤ１０２に電力が供給されると、ズームレンズ１００ａとフォーカスレンズ１０１を備える撮影レンズが向けられている方向の被写体がそのＣＣＤ１０２に結像される。このときＣＰＵ１０はＴＧ１１ａを介してそのＣＣＤ１０２に結像されている被写体を表す画像データを所定の時刻ごとに出力させるべく指示を与えて、ＣＣＤ１０２に、画像データの出力を行なわせ、さらにＡ／Ｄ１２ａを介して信号処理ブロック１３ａへ画像データを所定の時刻ごとに供給させる。このときには同時にＣＰＵ１００からドライバ１０６１に指示が出されてステッピングモータ１０６がそのドライバ１０６１により駆動されフォーカスレンズ１０１が光軸に沿って移動している。
【００３４】
信号処理ブロック１３ａではフォーカスレンズ１０１が移動している最中の途中の各位置ごとに、ＣＣＤ１０２から供給されてきた画像信号に基づいてコントラストを検出し、さらにそのコントラストからＡＦ評価値を算出して、そのＡＦ評価値のピークを合焦位置とする処理が行なわれている。
【００３５】
この実施形態の撮影装置１ではこの信号処理部の合焦位置の検出精度を上げることを目的としてＣＣＤ１０２を圧電素子１１０に支持させて、ＣＣＤ１０２を光軸方向に移動させて微調整を行うことができるようにもしている。
【００３６】
そうすると、フォーカスレンズ１０１を精度良く合焦位置に移動させることができ、ピントのあった被写体がＣＣＤ１０２に結像されるようになる。そのＣＣＤ１０２に結像された被写体を表す画像データがＡ／Ｄ１２ａを介して信号処理ブロック１３ａへ出力され、信号処理ブロック１３ａによってＣＣＤ１０２から供給された画像データにＹＣ分離などの画像処理が施され、その画像処理した画像データが所定の時刻ごとにＤＲＡＭ１４へ出力され次々とＤＲＡＭ１４に所定の時刻ごとの画像データが記憶されていく。そのＤＲＡＭ１４に記憶された画像データが画像表示部１５へ所定の時刻ごとに供給され、画像表示部１５ではその所定の時刻ごとに供給された画像データに基づく被写体を切り替えて順次表示画面上に表示する。このようにすると画像表示部の表示画面上に撮影レンズが捉えた被写体が表示される。
【００３７】
この表示画面上に表示された被写体を見ながらシャッタチャンスにレリーズ釦１３が押されたら、そのレリーズ釦１３が押されたタイミングを起点として所定の時間、露光を行なわせる信号がＴＧ１１ａからＣＣＤ１０２に供給される。その所定の時間を経過して露光が終了した後ＣＣＤ１０２から画像データが出力される。この出力された画像データがＡ／Ｄ１２ａを介して信号処理ブロック１３ａへ供給され、その信号処理ブロック１３ａで画像処理された画像データがさらにＪＰＥＧ符号化器１６に供給される。このＪＰＥＧ符号化器１６によって画像データが圧縮され、その圧縮された画像データと圧縮に係る情報とで構成された画像ファイルがカードＩ／Ｆ１７の制御の基にメモリカード１８に記録される。
【００３８】
このようなカメラ１が備えるＴＴＬ測距部の構成を詳細に説明する。
【００３９】
図３は、図２で説明したＴＴＬ測距部の構成を示す図である。
【００４０】
本実施形態においてはＴＴＬ測距部が、本発明にいう第１のピント調整手段と本発明にいう第１のピント調整手段の２つの調整手段を具備している。
【００４１】
まず、撮影光学系の少なくとも一部の光学部品であるフォーカスレンズ１０１を光軸方向に移動させてピントの粗調整を行う、本発明にいう第１のピント調整手段の構成を説明する。
【００４２】
図３に示すフォーカスレンズレンズ１０１を保持するレンズ保持枠１０３の外縁部にはナット１０４が延設されている。このナット１０４がリードスクリュー１０５に螺合していてリードスクリュー１０５の回転に応じて光軸方向にレンズ保持枠１０３とともにフォーカスレンズ１０１が移動するようになっている。このリードスクリュー１０５の端部側にはステッピングモータ１０６が設けられており、そのステッピングモータ１０６が、ＣＰＵ１００からの指示に応じてドライバ１０６１（図２参照）により駆動されて回転すると、レンズ保持枠１０３とともにフォーカスレンズ１０１が光軸方向に移動する。これらでピントの粗調整を行う第１のピント調整手段が構成される。
【００４３】
なお、図３に示すレンズ保持枠１０３が安定して移動することができるように、レンズ保持枠１０３の一部がガイド軸１０７に係合している。
【００４４】
前述したように、リードスクリュー１０５のネジピッチが０．２ｍｍ、ステッピングモータ１０６の極数が２０であったとすると、ステッピングモータ１０６の１ステップあたりのフォーカスレンズ１０１の単位移動量は１０μ程度となり、その単位移動量１０μよりも細かくフォーカスレンズ１０１を移動させることはできない。
【００４５】
そこで、本実施形態では、リードスクリュー１０５によりフォーカスレンズ１０１をレンズ保持枠１０３とともに移動させてそのフォーカスレンズ１０１とＣＣＤ１０２との間の距離を粗調整した後、ＣＣＤ１０２を支持している圧電素子１１０を伸縮させＣＣＤ１０２を移動させることで微調整を行うことができるように改善している。
【００４６】
このようにすると、第１のピント調整手段によりフォーカスレンズ１０１を１０μよりも細かく移動させたのと同じ効果がＣＣＤ１０２を移動させることにより得られる。
【００４７】
ここで、ＣＣＤ１０２を光軸方向に移動させてピントの微調整を行う、本発明にいう第２のピント調整手段の構成を説明する。
【００４８】
図２に示すようにＣＣＤ１０２の背面には支持用基板１０２０があり、その支持用基板１０２０ごとＣＣＤ１０２を光軸方向に移動させることができるようにその基板１０２０ともどもＣＣＤ１０２を支えるようにして圧電素子１１０が配設されている。この圧電素子１１０に外部の駆動回路１１１から駆動信号（印加電圧）が印加され厚みが増す方向に圧電素子１１０が伸張するとＣＣＤ１０２がフォーカスレンズ１０１側に移動し、収縮するとＣＣＤ１０２がフォーカスレンズ１０１から離れる側へ移動する。
【００４９】
現状、この圧電素子１１０の分解能として５μ／Ｖ程度を得ることは容易であるので、ここでは圧電素子１１０を駆動するための最小駆動電圧仕様を０．１Ｖとする駆動回路１１１を製作して、１０μよりも細かくフォーカスレンズ１０１を移動させたのと同じ効果が得られるようにＣＣＤ１０２を移動させることができるようにしている。
【００５０】
このような構成にすると、レリーズ釦１３の半押し操作に応じて上記リードスクリュー１０５によりレンズ保持枠１０３とともにフォーカスレンズ１０１をいち早く合焦位置近傍に配置し、しかる後に圧電素子１１０に駆動回路から駆動信号として電圧を印加してその合焦位置近傍にあるフォーカスレンズ１０１とＣＣＤ１０２との間隔を調整することで精度良くピント調整を行うことができる。
【００５１】
このように粗調整用の第１のピント調整手段と、微調整用の第２のピント調整手段とを撮影装置内に配備しておくと、どのような高画素数のＣＣＤが配備されたとしても、そのＣＣＤの画素数にあわせて圧電素子の駆動電圧仕様を適宜定めることによって簡単にジャスピン位置にフォーカスレンズを駆動することができるようになる。
【００５２】
なお、本実施形態では、撮影光学系の少なくとも一部の光学部品としてフォーカスレンズを移動させたが、絞りを移動させて被写体深度を変えて粗調整を行うようにしても良い。
【００５３】
以上説明したように、高画素数のＣＣＤが配備されたとしても、短時間のうちに精度良くＴＴＬ測距が行われる撮影装置が実現される。
【００５４】
また、図２に示すようにＣＣＤが実装されている基板の片面に圧電素子の片面を接触させるようにして支持すると、接触面積があまりにも大きくなり過ぎて接触面の部分々に、伸縮のばらつきが生じてしまい、ＣＣＤが傾き、アオリが生じてしまう恐れがある。
【００５５】
図４は、そのアオリを防止するための傾き調整手段を圧電素子で構成した場合の例を示す図である。図４（ａ）には、その傾き調整手段と図２に示した第１のピント調整手段が示されており、図４（ｂ）には、第２のピント調整手段にもなる傾き調整手段を構成する圧電素子１１０とＣＣＤ１０２との位置関係が示されている。
【００５６】
図４に示す傾き調整手段は、ＣＣＤ１０２を支える圧電素子１１０が複数個からなり、これら複数個の圧電素子を用いてそのＣＣＤ１０２の光軸に対する傾きを調整するものである。
【００５７】
例えば、３個の圧電素子１１０Ａ〜１１０Ｃ各々を伸縮させることによりＣＣＤ１０２の傾きを調整することができるように図３に示すように各圧電素子１１０Ａ〜１１０Ｃをバランス良く配置すると、ＣＣＤ１０２が光軸に対してどのような方向に傾いてもその傾きを補正することができるようになる。
【００５８】
さらにこの傾き調整手段を図２に示す第２のピント調整手段としても作用させれば、高画素数の撮像素子が配備されたとしても、短時間のうちに精度良く、またアオリを発生させることなくＴＴＬ測距が行われる撮影装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態である撮影装置を示す図である。
【図２】図１の撮影装置１内部の構成を示す構成ブロック図である。
【図３】ＴＴＬ測距部の構成を示す図である。
【図４】アオリを防止するための傾き調整手段を圧電素子で構成した場合の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  撮影装置
１０    レンズ鏡胴
１１ａ    タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１２ａ    Ａ／Ｄ
１３ａ    信号処理部ブロック
１４    ＤＲＡＭ
１５    画像表示部
１６  ＪＰＥＧ符号化器
１７    カードＩＦ
１８    メモリカード
１００    ＣＰＵ
１００ａ    ＲＯＭ
１００ｂ    ＥＥＰＲＯＭ
１０１    フォーカスレンズ（ピント調整用レンズ）
１０２    撮像素子（ＣＣＤ）
１０２０    支持用基板
１０３    レンズ保持枠
１０４    ナット部
１０５    リードシャフト
１０６    ステッピングモータ
１０６１    ドライバ
１０７    ガイド軸
１１０  １１０Ａ  １１０Ｂ  圧電素子
１１１    駆動回路
【図１】
2006078734.tif 000003
【図２】
2006078734.tif 000004
【図３】
2006078734.tif 000005
【図４】
2006078734.tif 000006