(57)【要約】【課題】撮影光学系とファインダ系の連動機構、およびファインダズーム機構の動作不良を抑える。【解決手段】カメラは、被写体光を撮像素子１１に導く撮影レンズＬ１およびＬ２と、撮影レンズＬ１およびＬ２の倍率を変更するズーム手段２２２と、光学系に液体レンズ６１および６２を有する光学ファインダ６と、ズーム手段２２２による撮影レンズＬ１およびＬ２の倍率の変更に連動して液体レンズ６１および６２の屈折率を変更し、光学ファインダ６の倍率を変更するファインダズーム手段９を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を撮像素子に導く撮影レンズと、
前記撮影レンズの倍率を変更するズーム手段と、
光学系に液体レンズを有する光学ファインダと、
前記ズーム手段による前記撮影レンズの倍率の変更に連動して前記液体レンズの屈折率を変更し、前記光学ファインダの倍率を変更するファインダズーム手段とを備えることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記液体レンズは前記光学ファインダ内の所定の位置に固定されていることを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカメラにおいて、
前記ファインダズーム手段は、前記ズーム手段で前記撮影レンズを移動する際に生じる運動エネルギーを用いて前記液体レンズの屈折率を変更することを特徴とするカメラ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
前記光学ファインダは２群の前記液体レンズを有し、
前記ファインダズーム手段は、前記液体レンズのそれぞれの内圧を相反して増減することを特徴とするカメラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
前記ファインダズーム手段は、ピストンおよびシリンダを備え、
前記シリンダは、前記撮影レンズの移動に連動して、前記シリンダ内部を駆動することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体レンズを備える光学ファインダを有するカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮影光学系の倍率の変更と連動してファインダ光学系の倍率を変更するカメラが知られている（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２２２９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、撮影光学系とファインダ系の連動機構、およびファインダズーム機構が複雑であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明によるカメラは、被写体光を撮像素子に導く撮影レンズと、撮影レンズの倍率を変更するズーム手段と、光学系に液体レンズを有する光学ファインダと、ズーム手段による撮影レンズの倍率の変更に連動して液体レンズの屈折率を変更し、光学ファインダの倍率を変更するファインダズーム手段とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、液体レンズは光学ファインダ内の所定の位置に固定されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のカメラにおいて、ファインダズーム手段は、ズーム手段で撮影レンズを移動する際に生じる運動エネルギーを用いて液体レンズの屈折率を変更することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、光学ファインダは２群の液体レンズを有し、ファインダズーム手段は、液体レンズのそれぞれの内圧を相反して増減することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカメラにおいて、ファインダズーム手段は、ピストンおよびシリンダを備え、シリンダは、撮影レンズの移動に連動して、シリンダ内部を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、液体レンズの屈折率を変更して光学ファインダの倍率を変更できるので、機構が簡素化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１〜図５を参照しながら、実施の形態によるデジタルカメラについて説明する。
図１は、実施の形態のデジタルカメラの正面斜視図である。カメラ本体１には、レンズ鏡筒２、電源スイッチ３、レリーズボタン４、ファインダ６、および撮影光学系の倍率を変更するズームアップボタン７およびズームダウンボタン８が設けられている。レンズ鏡筒２は、電源スイッチ３のオン操作に応じて光軸方向へカメラ本体１から繰り出され、電源スイッチ３のオフ操作に応じてカメラ本体１内に格納される沈胴式レンズ鏡筒である。
【０００７】
図２に実施の形態におけるデジタルカメラの回路構成を説明するブロック図を示す。
電源スイッチ３がオン操作されると、レンズ鏡筒２が広角端の撮影位置まで繰出される。そして、レンズ鏡筒２の撮影光学系を通過して入射した被写体光が撮像素子１１へ導かれ、その撮像面上に被写体像が結像する。撮像素子１１は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサによって構成される。撮像素子１１は、撮像面上に結像されている被写体像を撮像し、被写体像の明るさに応じたカラー光電変換信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路１２は、不図示のＡＦＥ回路などで行なったアナログ処理後の撮像信号をデジタル信号に変換する。
【０００８】
画像処理部１３は、たとえばＡＳＩＣとして構成され、撮像素子１１からの画像信号に対して画像処理を施す。ＣＰＵ１４は、各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行ない、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。ＣＰＵ１４は、画像処理部１３から入力した画像データをＪＰＥＧなどの所定の方式により圧縮処理を行ない、ＥＸＩＦなどの形式でメモリカード１５へ記録する。
【０００９】
ズームアップボタン７は、撮影光学系の倍率の拡大を指示するための操作ボタンである。ズームアップボタン７が操作されると、その操作量に応じたズームアップ信号がＣＰＵ１４へ出力される。ズームダウンボタン８は撮影光学系の倍率の縮小を指示するための操作ボタンであり、操作量に応じたズームダウン信号がＣＰＵ１４へ出力される。ＣＰＵ１４は、入力したズームアップ信号またはズームダウン信号に基づいて、レンズ鏡筒２の駆動量を算出して、ズームモータドライバ１６へ出力する。
【００１０】
ズームモータドライバ１６は、ＣＰＵ１４で算出された駆動量に基づいて、ズームモータ１７の駆動制御を行なう。ズームモータ１７は、ズームモータドライバ１６からの信号に応じて駆動して、後述するカム筒２２を回転させることによりレンズ鏡筒２内の図示しないズームレンズを光軸方向へ駆動させる。なお、ＣＰＵ１４は電源スイッチ３からオン信号を入力すると、所定の駆動量を出力して、ズームモータ１７の駆動によりレンズ鏡筒２を撮影位置まで繰出す。また、電源スイッチ３からオフ信号を入力した場合も同様にして、レンズ鏡筒２を沈胴させて格納する。
【００１１】
フォーカスモータ２５は、図示しない焦点検出装置で検出された焦点調節状態に基づいて、図示しないＡＦレンズを合焦位置まで駆動する。
【００１２】
図３は、レンズ鏡筒２が撮影位置まで繰出されたある状態におけるカメラの部分断面図である。レンズの非撮影位置（沈胴位置）から撮影位置までの繰り出し、撮影位置における倍率の変更（ズーミング）、および撮影位置から非撮影位置への沈胴は、上述したように１個のズームモータ１７を駆動源として行なわれる。以下、各部の詳細を説明する。
図３において、ファインダズーム機構９は、レンズ鏡筒２のズームレンズＬ１およびＬ２のズーミング動作に連動して、ファインダ６の液体レンズ６１および６２をズーミング動作する。ズームレンズＬ１およびＬ２はレンズ駆動機構により駆動される。
【００１３】
−レンズ駆動機構−
図３を参照してレンズ駆動機構について説明する。
レンズ鏡筒２の固定筒２１は、ビスなどによりカメラ本体１に固定されている。固定筒２１の内側には、３本で１組の直進溝が２組、すなわち６本の直進溝が設けられている。なお、図３には、図示の都合上、直進溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄの４本を示す。固定筒２１の内周側にカム筒２２が設けられている。カム筒２２は、そのギア部２２１にズームモータ１７（図２参照）の駆動力が伝達されることで、光軸回りに回転する。カム筒２２には、直進溝と対になる６本のカム溝が設けられている。なお、カム溝に関しても、図示の都合上、カム溝２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄの４本を示す。
【００１４】
カム筒２２の内周側には１群筒２３が設けられ、その外周には３本のフォロアーピンが設けられている。なお、図３には、図示の都合上フォロアーピン２３ａおよび２３ｂを示す。図３に示すように、フォロアーピン２３ａおよび２３ｂは、カム筒２２のカム溝２２ａおよび２２ｂを貫通して、固定筒２１の直進溝２１ａおよび２１ｂにそれぞれ係合している。すなわち、３本のフォロアーピンは対になるカム筒２２のカム溝を貫通して固定筒２１の直進溝とそれぞれ係合している。このカム機構により、１群筒２３はカム筒２２および固定筒２１に対して光軸方向へ進退する。
【００１５】
１群筒２３の内側には、負の屈折率を有する１群レンズＬ１が固定され、１群レンズＬ１は１群筒２３とともにカム筒２２および固定筒２１に対して、光軸方向に進退する。一方、カム筒２２の内側には、２群レンズ枠２４に保持された２群レンズＬ２（凸レンズ）が設けられている。２群レンズ枠２４には３本のフォロアーピンが設けられている。なお、図３には、図示の都合上フォロアーピン２４ａおよび２４ｂを示す。図３に示すように、２群レンズ枠２４のフォロアーピン２４ａおよび２４ｂは、カム筒２２のカム溝２２ｃおよび２２ｄを貫通して固定筒２１の直進溝２１ｃおよび２１ｄにそれぞれ係合している。すなわち、３本のフォロアーピンは対になるカム筒２２のカム溝を貫通して固定筒２１の直進溝とそれぞれ係合している。これにより２群レンズＬ２がカム筒２２および固定筒２１に対して光軸方向に進退する。カム筒２２の回転に伴う１群レンズＬ１および２群レンズＬ２の固定筒２１に対する進退によって、ズーミングがなされる。
【００１６】
ズームアップボタン７の操作によりズームアップが指示されると、ズームモータ１７の駆動により、カム筒２１が被写体側から見て時計回りに回転して１群レンズＬ１および２群レンズＬ２が被写体側へ前進するとともに、１群レンズＬ１と２群レンズＬ２との光軸方向の間隔が狭くなる。一方、ズームダウンボタン８の操作によりズームダウンが指示されると、ズームモータ１７の逆方向への駆動により、カム筒２１が被写体側から見て反時計回りに回転して、１群レンズＬ１および２群レンズＬ２は使用者側へ後退する。
【００１７】
１群レンズＬ１および２群レンズＬ２の後方には、フォーカスモータ２５で駆動されるフォーカスレンズＬ３が設けられている。フォーカスモータ２５からの駆動力は送りネジ２５１によりフォーカスレンズＬ３に伝達され、フォーカスレンズＬ３はカメラ本体１から光軸方向に突出して設けられた軸２５２に案内されて光軸方向に進退する。１群レンズＬ１および２群レンズＬ２を通過した被写体光は、フォーカスレンズＬ３を通過して撮像素子１１に導かれ、フォーカスレンズＬ３がフォーカスモータ２５からの駆動力により光軸方向に進退駆動することで、焦点調節が行なわれる。
【００１８】
−ファインダ−
次に、図３、図４を参照してファインダ６について詳細に説明する。図４に示すように、ファインダ６は、屈折率可変の第１および第２液体レンズ６１，６２、ポロプリズム６３、および接眼レンズ６４を備えて構成され、図３に示すように、ファインダ保持枠６０により保持されている。第１液体レンズ６１、第２液体レンズ６２、およびポロプリズム６３により対物系を構成し、接眼レンズ６４により接眼系を構成する。ファインダ６は、実像式ズームファインダであり、その倍率はファインダズーム機構９により可変とされる。第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２を通過した被写体光は、ポロプリズム６３で４回反射されてポロプリズム６３の面Ａに結像する。面Ａに結像した被写体像は、接眼レンズ６４を介して使用者に観察される。
【００１９】
図５を参照して第１の液体レンズ６１について説明する。第２の液体レンズ６２も同様に構成される。第１液体レンズ６１の拡大図を示す図５において、第１液体レンズ６１は、第１透明部材６１０、第２透明部材６１１、および円筒状の筒部材６１２を有する。筒部材６１２の一方の端部６１３には、第１透明部材６１０が接合され、筒部材６１２の他方の端部６１４には、第２透明部材６１１が接合される。筒部材６１２と第１透明部材６１０、および筒部材６１２と第２透明部材６１１は、たとえばシール材などを用いて接合され、筒部材６１２の内部にレンズ室ＬＣ１が形成される。第１透明部材６１０および第２透明部材６１１は、弾性変形可能な透明な薄膜材であり、これら第１透明部材６１０と第２透明部材６１１とが第１液体レンズ６１の光学面を形成する。
【００２０】
筒部材６１２の周面には、注入口６１６が設けられ、この注入口６１６には可撓性の管路１０１の一端が接続されている。管路１０１の他端は、図３に示す後述する第１ズーム機構９１のシリンダ９１１の一端に接続されている。
【００２１】
レンズ室ＬＣ１には、所望の屈折率を有する所定量の液体６１５、たとえば水、油、アルコールなどが充填される。このとき、レンズ室ＬＣ１内に充填された液体６１５の圧力に応じて、第１透明部材６１０および第２透明部材６１１が変形する。すなわち、レンズ室内ＬＣ１に液体６１５が注入して加圧されると、第１透明部材６１０は、被写体側（矢印ａ１）に向かって凸に変形し、第２透明部材６１１は、使用者側（矢印ａ２）に向かって凸に変形する。この結果、第１液体レンズ６１は凹レンズから変形して、凸の光学レンズとして機能する。レンズ室ＬＣ１内が減圧されると、第１透明部材６１０は使用者側（矢印ｂ１）に向かって変形し、第２透明部材６１１は被写体側（矢印ｂ２）に向かって変形する。この結果、第１液体レンズ６１の屈折率は、正から負へと変更される。
【００２２】
第２液体レンズ６２についても、第１液体レンズ６１と同様の構成を備える。すなわち、第１透明部材６２０、第２透明部材６２１、および円筒状の筒部材６２２で構成されるレンズ室ＬＣ２に注入される液体６２５が加圧されると正の屈折率が増加し、減圧されると正の屈折率が減少する。そして、筒部材６２２の周面に設けられた注入口６２６には、可撓性の管路１０２の一端が接続され、管路１０２の他端は後述する第２ズーム機構９２のシリンダ９２１の一端に接続されている。
【００２３】
−ファインダズーム機構−
図３において、ファインダズーム機構９は、第１ズーム機構９１および第２ズーム機構９２を備える。第１ズーム機構９１は、シリンダ９１１、ピストン９１２、ピストンロッドである送りネジ９１３および第１ギア９１４を備え、第１液体レンズ６１のレンズ室ＬＣ１の圧力を調整する圧力調整装置として機能する。ピストン９１２は、シリンダ９１１の内部に、図３における左右方向（矢印１および２の方向）に往復可能に設けられる。送りネジ９１３はピストン９１２に設けられた左ネジであり、先端に第１ギア９１４が取付けられている。第１ギア９１４は前述したギア部２２１と噛み合い、カム筒２２の回転により駆動してピストン９１２を矢印１または２の方向へ駆動する。第２ズーム機構９２は、第１ズーム機構９１と同様の構成を備え、第２液体レンズ６２のレンズ室ＬＣ２の圧力を調整する圧力調整装置として機能する。なお、送りネジ９２３はピストン９２２に設けられた右ネジであり、先端に第２ギア９２４が取付けられている。また、図３においては第２ギア９２４とギア部２２１が噛み合っていないが、これは図示の都合によるものであり、第１ズーム機構９１の場合と同様に第２ギア９２４とギア部２２１とは噛み合っている。
【００２４】
図３を用いて、レンズ鏡筒２のズームレンズＬ１およびＬ２のズーミングに伴うファインダ６およびファインダズーム機構９の動作について説明する。
ズームアップボタン７の操作によりズームアップが指示されると、ＣＰＵ１４はズームモータドライバ１６を介してズームモータ１７を駆動する。ズームモータ１７の駆動力は、ギア部２２１から第１ギア９１４および第２ギア９２４を反時計回りに回転する。送りネジ９１３は左ネジなので、第１ギア９１４の被写体側から見て反時計回りの回転にともない、ピストン９１２は矢印１の方向へ駆動する。その結果、ピストン９１２の駆動量に応じてシリンダ９１１内の液体６１５が管路１０１を通ってレンズ室ＬＣ１に注入され、レンズ室ＬＣ１が加圧される。
【００２５】
第２ギア９２４と一体の送りネジ９２３は右ネジなので、第２ギア９２４の反時計回りの回転により、ピストン９２２は矢印２の方向へ駆動する。その結果、ピストン９２２の駆動量に応じてレンズ室ＬＣ２内の液体６２５が管路１０２を通ってシリンダ９２に吸引され、レンズ室ＬＣ２が減圧される。すなわち、カム筒２２の時計回りの回転運動に伴い、ピストン９１２および９２２が相反する方向へ移動するので、第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２の内圧が相反して増減する。
【００２６】
上述のようにレンズ鏡筒２のズームレンズＬ１、Ｌ２のズームアップ動作に伴い、第１液体レンズ６１が加圧され、第２液体レンズ６２が減圧されると、第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２の光学面の曲率が変化して、図３に破線で示す形状になる。この結果、第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２のそれぞれの屈折率が変化して変倍比が変わるので、ファインダ６の光学系がズームアップされる。
【００２７】
ズームダウンボタン８の操作によりテレ側からワイド側へズームダウンが指示されると、ズームモータ１７の駆動力がギア部２２１に伝達され、カム筒２２が被写体側からみて反時計回りに回転する。そして、上述した動作と逆の動作により、レンズ室ＬＣ１は減圧され、レンズ室ＬＣ２は加圧されて第１の液体レンズ６１および第２液体レンズ６２は実線で示す形状となる。その結果、第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２のそれぞれの屈折率が変化して変倍比が変わるので、ファインダ６の光学系がズームダウンされる。
【００２８】
電源スイッチ３により電源オフが指示されると、ズームモータ１７の駆動力によりレンズ鏡筒２はワイド端を経由して非撮影位置まで沈胴する。レンズ鏡筒２がワイド端から沈胴位置まで駆動する場合に、ギア部２２１の駆動がファインダズーム機構９に伝達されないように、不図示のクラッチを設け、ギア部２２１と第１ギア９１４およびギア部２２１と第２ギア９２４とを切り離す。そのため、第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２の曲率は、ワイド端の状態における曲率から変化しない。
【００２９】
以上で説明した実施の形態によるデジタルカメラによれば、以下の作用効果が得られる。
（１）ズームアップボタン７またはズームダウンボタン８により撮影倍率の変更が指示されると、レンズ鏡筒２のズームレンズＬ１、Ｌ２の駆動に連動して、ファインダズーム機構９により第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２の双方の位置を固定したまま、それらの屈折率を変化させてファインダ光学系の倍率を変更するようにした。その結果、ズームレンズＬ１、Ｌ２のズーミングをファインダ６の光学系に機械的に伝達する複雑な連動機構や、ファインダ６のレンズを機械的に駆動するズーミング機構が不要になるので、簡単な構成でズームレンズＬ１、Ｌ２のズーミングとファインダ６のズーミングを連動できる。
【００３０】
（２）ズームレンズＬ１、Ｌ２を駆動するカム筒２２に設けたギア部２２１を第１ギア９１４および第２ギア９２４に噛合させて、ズーミングによるギア部２２１の駆動による運動エネルギーをファインダズーム機構９に伝達するようにした。したがって、簡単な構成でズームレンズＬ１、Ｌ２のズーミングとファインダ６のズーミングとを連動させるので、小型化に寄与することができる。
【００３１】
（３）ズームレンズＬ１、Ｌ２のズームアップ動作に連動して、第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２のそれぞれの内圧が相反して増減することにより屈折率が変化し、ファインダ６の変倍比を変更するようにした。したがって、ファインダ６のレンズを機械的に駆動する機構を用いずにスムーズなズーミングをすることができるので、機械的な動作不良の発生を無くし、像ゆれ、像とびが無くなりズームレンズＬ１、Ｌ２とファインダ６のズーミングを確実に連動させることができる。
【００３２】
（４）ファインダズーム機構９をシリンダ９１１、９２１およびピストン９１２、９２２で構成した。したがって、簡単な構成でレンズ鏡筒２とファインダ６のズーミングを連動させるので、ファインダズーム機構９の小型化が可能になる。
【００３３】
（５）第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２とファインダズーム機構９とを可撓性の管路１０１、１０２で接続した。したがって、レンズ鏡筒２およびファインダズーム機構９の配置に対してファインダ６を配置する位置の自由度が上がるので、カメラ本体１のデザインの自由度を向上させることができる。
【００３４】
以上で説明した実施の形態によるデジタルカメラを以下のように変形できる。
（１）内圧の変化により屈折率が変化する第１液体レンズ６１および第２液体レンズ６２に代えて、印加電圧に応じて屈折率が変化する電気式液体レンズを用いてもよい。これらの電気式液体レンズでは、それぞれの内部に封入された性質の異なる２種類の液体で形成される境界面が、電源から印加される電圧値に応じて変化して屈折率が変化する。この場合、ズームアップボタン７またはズームダウンボタン８の操作により出力されるズームアップ信号またはズームダウン信号に応じて、ＣＰＵ１４は電気式液体レンズのそれぞれに印加する電圧値を制御すればよい。
【００３５】
（２）送りネジ９２３を右ネジにするものに代えて、ギア部２２１と第２ギア９２４との間にアイドルギアを設け、送りネジ９２３を左ネジにして、カム筒２２の回転に伴いピストン９１２とピストン９２２とが相反する方向へ駆動するようにしてもよい。
【００３６】
また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態によるデジタルカメラの外観図である。
【図２】実施の形態によるデジタルカメラの回路構成を説明するブロック図である。
【図３】実施の形態のデジタルカメラの撮影位置における断面図である。
【図４】ファインダの光学系を説明する図である。
【図５】液体レンズ周辺の構造を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
２      レンズ鏡筒                      ６      ファインダ
９      ファインダズーム機構            ６１    第１液体レンズ
６２    第２液体レンズ                  ９１    第１ズーム機構
９２    第２ズーム機構                  ２２２  ギア部
９１１、９２１  シリンダ                ９１２、９２２  ピストン
９１４  第１ギア                        ９２４  第２ギア
Ｌ１    １群レンズ                      Ｌ２    ２群レンズ
【図１】
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【図２】
2008197134.tif 000004
【図３】
2008197134.tif 000005
【図４】
2008197134.tif 000006
【図５】
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