(57)【要約】      （修正有）【課題】撮影レンズ群の移動を装置を大型化することなく、停止精度を維持しながら高速化する。【解決手段】撮影レンズ群の移動に使用する雄ねじ手段４と雌ねじ手段５のねじをピッチｘｍｍ、条数ｙ、リードｘｙｍｍ、ナット厚さをｘｙ＋αｍｍ、α＜ｘｙとし、条数ｙを２条以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群保持手段と、前記撮影レンズ群保持手段と略一体で動作する雌ねじ手段と、雄ねじ手段と、前記雄ねじ手段を駆動しかつ細かい分解能で停止できるステッピングモーターである雄ねじ駆動手段とを具備し、雄ねじ手段及び雌ねじ手段のピッチｘｍｍ、条数ｙ、リードｘｙｍｍ、ナット厚さをｘｙ＋αｍｍとし、α＜ｘｙであり、停止位置を２−２相位置または１−２相位置、またはその両方であり、条数ｙは２条以上であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群保持手段と、前記撮影レンズ群保持手段と略一体で動作する雌ねじ手段と、雄ねじ手段と、前記雄ねじ手段を駆動しかつ細かい分解能で停止できるステッピングモーターである雄ねじ駆動手段とを具備し、雄ねじ手段及び雌ねじ手段のピッチｘｍｍ、条数ｙ、リードｘｙｍｍ、ナット厚さをｘ＋αｍｍとし、α＜ｘであり、停止位置を２−２相位置または１−２相位置、または停止位置を２−２相位置および１−２相位置であり、条数ｙは２条以上であることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１及び２において停止位置はマイクロステップ位置であることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３において、ｘ＝０．２ｍｍ、ｙ＝２、リード＝０．４ｍｍであることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４において、前記撮影レンズ群は被写体の焦点を合わせるフォーカスレンズであることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルムカメラやデジタルカメラ等に備えられた鏡筒を有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から銀塩フィルムを用いるフィルムカメラは広く普及しているが、近年、フィルムを使用せずに画像をメモリに取り込むことができるデジタルカメラが急速に普及している。このデジタルカメラの中には、複数の光学レンズを光軸方向に移動させ撮影倍率を変更するズーム機構を備えるものがある。ズームを行って被写体に対してレンズのピント合わせを行う時、いわゆるフォーカスの時には被写体から最後端のレンズ群を光軸前後方向に移動させて行う。フォーカスの構成の一例を特許文献１に示す。
【０００３】
ステッピングモーターによりスクリューを回転させ、レンズホルダーと一体で動作するナットを駆動させて、レンズの位置を決定する。通常停止する分解能はステッピングモーターの制御が比較的簡単な２−２相励磁の停止位置にするのが望ましい。そうすれば、ステッピングモーターのローターが無励磁状態で安定的な位置に停止するのでレンズの停止精度を狙いどうりに停止させやすく、モーターへの通電も必要ないので省電力にもなる。
【０００４】
しかし、近年カメラ全体の高速化の要望が高まっており、また、小型化やノイズレスの要望が高まっている。
【０００５】
このような課題を解決するための方法として様々な案が提案されている。一般に高速化をするためにはステッピングモーター自体を高速回転で動作させる方法がある。
【０００６】
また、特許文献２はより細かい停止位置にローターを停止させるマイクロステップ駆動と２−２相駆動を切り替えることによりフォーカス駆動の高速化と高精度化を両立しようとしている。
【特許文献１】特開平１０−２８２３９５号公報
【特許文献２】特開２００３−２２４９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来例のように高速化するためにステッピングモーター自体を高速回転で動作させるためには、トルクも十分確保する必要があるため、ステッピングモーターが大型化してしまうという問題がある。一般的に高速回転になるとトルクは減少する傾向があるため、モーター内部のマグネットやコイルを大型化してトルクを確保するのが一般的である。また、高速駆動すると作動音が大きくなるという問題がある。
【０００８】
次に上記特許文献２は、ステッピングモーターの駆動方法をしめした例であるが、ある領域では２−２相駆動を行うことにより、高速で作動させ、ある領域になったらマイクロステップ駆動を行う。このような使用方法を使うと結局ステッピングモーターの回転速度に依存することになり、精度を両立しようとすると高速回転可能でトルクも十分でるようにする必要があり、ステッピングモーターを大型化しなければならず、作動音も大きくなる。
【０００９】
以上のことから、フォーカスの駆動速度を高速化させ、なおかつ停止精度を安定的に確保し、作動音を低減する構成を備える必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明の第１の撮像装置は、撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群保持手段と、前記撮影レンズ群保持手段と略一体で動作する雌ねじ手段と、雄ねじ手段と、前記雄ねじ手段を駆動しかつ細かい分解能で停止できるステッピングモーターである雄ねじ駆動手段とを具備し、雄ねじ手段及び雌ねじ手段のピッチｘｍｍ、条数ｙ、リードｘｙｍｍ、ナット厚さをｘｙ＋αｍｍとし、α＜ｘｙであり、停止位置を２−２相位置または１−２相位置、またはその両方であり、条数ｙは２以上であることである。
【００１１】
上記の目的を達成するために本発明の第２の撮像装置は、撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群保持手段と、前記撮影レンズ群保持手段と略一体で動作する雌ねじ手段と、雄ねじ手段と、前記雄ねじ手段を駆動しかつ細かい分解能で停止できるステッピングモーターである雄ねじ駆動手段とを具備し、雄ねじ手段及び雌ねじ手段のピッチｘｍｍ、条数ｙ、リードｘｙｍｍ、ナット厚さをｘ＋αｍｍとし、α＜ｘであり、停止位置を２−２相位置または１−２相位置、またはその両方であり条数ｙは２以上であることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記構成としたので、ステッピングモーターを大型化することなくフォーカスの移動速度を速くでき、停止精度を従来並に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施例）
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図５から図９には、本形態に係る撮像装置を備える機器としてデジタルカメラが示されている。本実施例で示すデジタルカメラ９は撮影倍率を変更できるズーム機構を有するカメラである。
【００１５】
図５は当該デジタルカメラ９の電源をＯＦＦにした状態を示した外観斜視図である。図６は当該デジタルカメラ９の電源をＯＮにした状態を示した外観斜視図である。
【００１６】
図７は上面図を示しており、図８は背面図を示しており、図９は底面図を示している。
【００１７】
図１０には当該デジタルカメラ９の腰部構成を示している。
【００１８】
本形態のデジタルカメラの正面には被写体の構図を決めるファインダ１４、測光測距を行う場合の光源の補助を行う補助光１３、ストロボ１５、撮影レンズ鏡筒手段１６が構成されている。
【００１９】
上面にはレリーズボタン１０、電源切換えボタン１２、ズーム切換えスイッチ１１、底面には三脚取付部２４、メモリーカードドライブ３７及びバッテリー挿入部（不図示）が内部に具備されているカードバッテリーカバー２５が配置されている。
【００２０】
背面には操作ボタン１８，１９，２０，２１，２２，２３が配置され様々な機能切換えを行うことができる。ＬＣＤより成るディスプレイ１７、ファインダ接眼部１６が配置されている。
【００２１】
操作ボタン１８，１９，２０，２１，２２，２３によりデジタルカメラの動作モード、例えば撮影モード、再生モード、動画撮影モード等の選択を行う。
【００２２】
ディスプレイ１７は、画像表示手段であり、メモリ３５に保存された画像データやメモリーカードから読み込んだ画像データを画面上に表示する。また、モードを選択すると複数の撮影データを縮小して画面表示したりすることもできる。
【００２３】
制御部はＣＰＵ４１、ＲＯＭ４０、ＲＡＭ４２で構成され、バス３９を介してレリーズボタン１０、操作ボタン１８〜２３、ディスプレイ１７、メモリ３５、メモリーカードドライブ３７等の各種構成要素が接続されている。
【００２４】
バス３９を介して制御系と接続する駆動回路３８には、ズームモーター駆動手段２６、フォーカスモーター駆動手段８が接続されている。また、シャッタ駆動手段２７、絞り駆動手段３０、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子３１、ストロボ１５が接続されており、制御系からの信号により各々の駆動を制御することになる。
【００２５】
ＲＯＭ４０には上述の各機能構成要素を制御するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ４２には各制御プログラムに必要なデータが記憶されている。
【００２６】
以上のように本発明の第一の実施例は構成されているが、使用者が電源切り替えボタン１２を操作することで電源をＯＦＦからＯＮにすると、ＣＰＵ４１はＲＯＭ４０から必要な制御プログラムを読み出して初期動作を開始する。つまり撮影レンズ鏡筒を所定の撮影可能領域に移動させ、撮影機能を立ち上げて、撮影スタンバイ状態になる。
【００２７】
撮影を行うためにレリーズボタン１０を押すと、撮像素子３１により被写体の明るさを検知し、その測光値に基づき絞り値やシャッタスピード、またストロボ１５を発光するかどうかを判断する。また、あらかじめ操作ボタン１８によって使用者がストロボ１５を強制的に発光させるか、発光させないかを選択することもできる。次に測距を行い、被写体との距離を測定してフォーカスモーター駆動手段８を駆動することにより所定のフォーカス位置へフォーカス手段２を移動させる。次にシャッタ手段２７の開閉を行い、所望の画像を撮像素子３１に取り込む。
【００２８】
撮像素子３１には、露光制御値に基づいて入射した光の光量に応じた電荷が蓄積され、その電荷が画像信号となり、アナログ信号処理手段３２へと出力される。
【００２９】
アナログ信号処理手段３２では、取り込まれた画像データにアナログ処理を施し、Ａ／Ｄ変換部３３に出力する。Ａ／Ｄ変換部３３では取り込まれたアナログデータをデジタルデータに変換する。このデジタルデータをデジタル信号処理手段３４に出力し、ここでデジタルデータの処理を行う。最終的にデジタルデータはメモリ３５に記憶されることになる。
【００３０】
メモリ３５に記憶されたデータは操作ボタン１９の操作によって圧縮伸張手段３６によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮加工等を施しメモリーカードに出力され記憶される。
【００３１】
またメモリ３５を持たないデジタルカメラの場合デジタル信号処理手段３４で処理されたデジタルデータを圧縮伸張手段３６に出力し、メモリーカードドライブ３７へ記憶させることになる。
【００３２】
メモリ３５に記憶された画像データやメモリーカードドライブ３７に記憶されている画像データを圧縮伸張手段３６によって伸張処理を行い、その画像データをバス３９を介してディスプレイ１７に表示させることができる。このディスプレイ１７上のデータを使用者が見ることで、その画像が不必要であると判断すると使用者は操作ボタン２０の操作によって消去することができる。
【００３３】
上面にはズームスイッチ１１が配置されており、ズームスイッチ１１を操作することにより駆動回路３８を介してズームモーター駆動手段２６を制御することにより撮影レンズ鏡筒１６をレンズの光軸方向に移動させる。また、ディスプレイ１７上に表示されている記憶画像をズームスイッチ１１の操作で拡大及び縮小、いわゆるデジタルズームを行うことができる。
【００３４】
次に、本形態に係るデジタルカメラ９に備えられた撮影レンズ鏡筒１６に具備されているフォーカス機構の構成について説明する。図２が撮影レンズ群１及び撮影レンズ群保持手段２（以後フォーカスレンズと呼ぶ。）が収納位置に存在する時の斜視図である。図３がフォーカスレンズ１が繰出して使用状態の時の斜視図である。図４がフォーカスレンズ１が繰出して使用状態の時の側面図である。
【００３５】
撮影レンズ群１を保持する撮影レンズ群保持手段２には、いわゆるナット形状の雌ねじ手段５が略一体で組み込まれている。雌ねじ手段５に対してスクリュー形状の雄ねじ手段４が噛み合っている。雄ねじ手段４はフォーカス地板３に保持されている。撮影レンズ群保持手段２はフォーカス地板３に垂直に立てられているガイドバー６に嵌合して組み込まれており、同様にフォーカス地板３に垂直に立てられているサブガイドバー３ａによって回転方向の規制をされており位置が決まる。撮影レンズ群保持手段２とフォーカス地板３の間にはコイルスプリングである片寄せ手段７が設けられている。撮影レンズ群保持手段２をフォーカス地板３に引き込むようにして、雌ねじ手段５と撮影レンズ群保持手段２及び雌ねじ手段５と雄ねじ手段４のガタを防止できるようになっている。雄ねじ手段４とステッピングモーターである雄ねじ手段駆動手段８はギア連結されており、ステッピングモーターである雄ねじ駆動手段８の回転によりスクリュー（雄ねじ手段４）が回転しフォーカスレンズ１が光軸方向に前後移動できる。ステッピングモーターを回転することにより図２のフォーカス収納状態から図３のフォーカス合焦状態へと移動する。
【００３６】
従来であればスクリュー及びナットの条数は１条であり、例えばピッチが０．２ｍｍであるとすると、リードは０．２ｍｍとなる。フォーカスレンズ１が繰出すスピードを速くするためには、雄ねじ駆動手段８の回転速度を速くする必要がある。また、停止位置に対しても、雄ねじ駆動手段８の停止分解能が通常無通電で安定的に保持できる２−２相励磁停止状態で２０ポイントであるとする。それにともなって雄ねじ手段４の１回転で０．０１ｍｍ／ｒｏｕｎｄのフォーカスレンズ１の繰出し量となる。
【００３７】
雄ねじ駆動手段８の回転スピードを速くするという手段のほかに、ねじのリードを長くするという方法によりフォーカスレンズ１の移動スピードを速くすることができる。ねじのリードを例えば０．４ｍｍにするために、ピッチを０．４ｍｍにすれば良い。このようにするとねじのピッチの分だけナットとスクリューの噛合せの量も大きくする必要があり、噛合せを１回転分の歯厚は必要だとすると、図１中のナット５（雌ねじ手段）の厚みは最低０．４ｍｍ必要になる。このナットの厚みをカメラに収めなければならず、その分カメラが大型化してしまう。
【００３８】
そこで本提案では、条数を上げることで、ピッチは変更せずにリードを上げてフォーカスレンズ１の移動スピードを速くする方法を採用する。つまり、ピッチは０．２ｍｍ、条数は２条、とすることでリードは０．４ｍｍとなる。このときナット５の厚さを０．５ｍｍとすれば、一応１リード分でかつ２ピッチ分のねじの噛み合いは確保できるので単純にピッチと大きくした場合より安定的に噛み合いが確保できる。これを式にまとめると、ピッチｘｍｍ、条数ｙ、リードｘｙｍｍ、ナット厚さをｘｙ＋αｍｍとし、α＜ｘｙとなる。
【００３９】
また、もっとねじの噛み合いを削減してナット５の厚さを薄くするためにピッチは０．２ｍｍ、条数は２条、とすることでリードは０．４ｍｍとし、ナット５の厚さを０．３ｍｍとすればねじのピッチ分の噛み合いを確保できるので動作に支障は無い。このようにしてナットを薄く保ちながら撮影レンズ鏡筒の厚みを薄くできるので大きなメリットを得られる。
【００４０】
これを式にまとめると、ピッチｘｍｍ、条数ｙ、リードｘｙｍｍ、ナット厚さをｘ＋αｍｍとし、α＜ｘとなる。
【００４１】
ここで、前述の１条の場合の半分の停止ポイントで良いのであれば、２−２相励磁位置（２−２相位置）で停止すれば良いが、同じ数の停止ポイントを必要だとすると２−２相励磁位置（２−２相位置）の半分の１−２相励磁位置（１−２相位置）で停止させる必要がある。近年ではステッピングモーター８の性能は格段に向上しており、１−２相励磁位置（１−２相位置）での停止は特に問題なく使用している。また、ステッピングモーター８に対して保持通電を行うことにより、より性能を安定させることができる。
【００４２】
近年ではステッピングモーターの制御方法は様々開発されており、さらに細かい停止位置であるマイクロステップ位置でも停止させることによって、よりバリエーションにとんだ駆動制御を達成することができる。
【００４３】
以上の方法をとると、速度や精度を向上するためにステッピングモーターを大型化する必要もなくなる。また、ステッピングモーターの高速回転によるノイズも低減できる。
【００４４】
図１１に本発明の鏡筒機構を具備する撮影装置であるデジタルカメラの電源ＯＮから撮影終了までのフローチャートを示す。使用者が撮影装置の電源をＯＮすると、ＣＰＵ４１よりズームモーター駆動手段２６に指令を送り、鏡筒駆動モーターをＣＷ回転させる。その後所定の動作を行い、撮影レンズ鏡筒手段１６が撮影位置に移動したことが確認できたら停止させる。このとき図５の状態から図６の状態へレンズ鏡筒の状態は変化する。
【００４５】
次に使用者がレリーズボタン１０をＯＮすると、測光を行い、被写体の輝度情報を得る。得られた輝度情報が既定の輝度より高輝度の場合、絞り手段２９を光軸内に侵入させ、入射光量を変化させる。得られた輝度情報が既定の輝度より低輝度の場合、絞り手段２９の動作は行わず光軸より退避した状態にしておく。
【００４６】
その後フォーカス手段２を作動させて、被写体のピントが合う位置へ移動させ、そこで画像の取り込みを開始する。次にシャッタ手段２８を開状態から閉状態へ移動させ、入射光量を遮り、画像取り込みは終了となる。その後絞り手段２９を光軸から退避させ、フォーカス手段２を初期位置に移動させて動作終了となる。
【００４７】
上記の構成にすると薄型で、フォーカスレンズのスピードを速くし、かつ停止精度を維持できる撮影レンズ鏡筒を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例における撮像装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例における撮像装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例における撮像装置の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例における撮像装置の構成を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施例における撮像装置を有する撮影装置の電源ＯＦＦ状態の斜視図である。
【図６】本発明の一実施例における撮像装置を有する撮影装置の電源ＯＮ状態の斜視図である。
【図７】本発明の一実施例における撮像装置を有する撮影装置の上面図である。
【図８】本発明の一実施例における撮像装置を有する撮影装置の背面図である。
【図９】本発明の一実施例における撮像装置を有する撮影装置の底面図である。
【図１０】本発明の一実施例における撮像装置を有する撮影装置であるデジタルカメラの構成の要部を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施例における撮像装置を有する撮影装置であるデジタルカメラの電源ＯＮから撮影時のシーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１  撮影レンズ群
２  撮影レンズ群保持手段
３  フォーカス地板
３ａ  サブガイドバー
４  雄ねじ手段
５  雌ねじ手段（ナット）
６  ガイドバー
７  片寄せ手段
８  雄ねじ駆動手段
９  撮影装置（デジタルカメラ）
１０  レリーズボタン
１１  ズームスイッチ
１２  電源切変えボタン
１３  補助光
１４  ファインダ
１５  ストロボ
１６  ファインダー接眼部
１７  ディスプレイ
１８〜２３  操作ボタン
２４  三脚取付部
２５  カードバッテリーカバー
２６  ズームモーター駆動手段
２７  シャッタ駆動手段
２８  シャッタ手段
２９  絞り手段
３０  絞り駆動手段
３１  撮像素子
３２  アナログ信号処理手段
３３  Ａ／Ｄ変換部
３４  デジタル信号処理手段
３５  メモリ
３６  圧縮伸張手段
３７  メモリーカードドライブ
３８  駆動回路
３９  バス
４０  ＲＯＭ
４１  ＣＰＵ
４２  ＲＡＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008197253.tif 000011
【図１０】
2008197253.tif 000012
【図１１】
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