(57)【要約】【課題】本発明は、鏡枠内にフォーカシング動作およびズーミング動作のためのアクチュエータを実装しつつユニットの外形を小型化することのできる光学装置を提供する。【解決手段】光学装置１０は、第１の移動枠１１に保持された第１のレンズ群１０１と、第２の移動枠１２に保持された第２のレンズ群１０２と、第１の移動枠１１および第２の移動枠１２に外挿する中間枠１３と、この中間枠に外挿する固定枠１４と、制御部１６とを備える。第１の移動枠は、光軸λを中心に第１のレンズ群１０１の外周に捲回された第１の移動ソレノイド１１０を内蔵する。第２の移動枠１２は、光軸λを中心に第２のレンズ群１０２の外周に捲回された第２の移動ソレノイド１２０を内蔵する。中間枠１３は、光軸λを中心とする周方向に同位相で半径方向に磁化された磁性体で形成する。固定枠１４は、光軸λを中心に捲回された固定ソレノイド１４０を内蔵する。【選択図】      図１
2007065376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から光束が入射される側に配置される少なくとも１つの光学素子で構成される第１のレンズ群と、
前記第１のレンズ群の光軸と同じ光軸上で前記第１のレンズ群から前記光束が射出される側に配置される少なくとも１つの光学素子で構成される第２のレンズ群と、
前記第１のレンズ群を支持し前記光軸を中心に前記第１のレンズ群の外周に捲回された第１の移動ソレノイドを内蔵する第１の移動枠と、
前記第２のレンズ群を支持し前記光軸を中心に前記第２のレンズ群の外周に捲回された第２の移動ソレノイドを内蔵する第２の移動枠と、
前記第１の移動枠および前記第２の移動枠に対して外挿して前記第１の移動枠及び前記第２の移動枠を前記光軸に沿ってそれぞれ移動可能に支持する十分な長さを有し、前記光軸を中心とする周方向に同位相で半径方向に磁化された磁性体で形成される中間枠と、
前記中間枠に対して外挿して前記中間枠を前記光軸に沿って移動可能に支持し前記光軸を中心に捲回された固定ソレノイドを内蔵する固定枠と、
前記第１の移動ソレノイドへ電流を流すことで前記第１の移動枠を前記光軸に沿って前記中間枠に対して相対的に駆動し、前記第２の移動ソレノイドへ電流を流すことで前記第２の移動枠を前記光軸に沿って前記中間枠に対して相対的に駆動し、前記固定ソレノイドへ電流を流すことで前記中間枠を前記光軸に沿って前記固定枠に対して相対的に駆動する制御部と
を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記固定枠は、前記第１のレンズ群及び前記第２のレンズ群を含む撮像レンズによって形成される被写体像を捕えるための撮像手段を保持し、
前記制御部は、前記撮像手段によって被写体像を取得する撮像状態で、前記中間枠を前記固定枠から前記被写体側に繰出し、前記撮像レンズの焦点位置を設定するべく前記第１の移動枠を前記中間枠に対して前記被写体側へ繰出し、前記撮像レンズの焦点距離を設定するべく前記第２の移動枠を前記中間枠に対して前記撮像手段側へ繰出す
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記固定枠に取り付けられ、前記中間枠を前記固定枠の前記撮像手段側に引き込んだ収納位置と、前記中間枠を前記固定枠から前記被写体側に繰出した撮像位置とに、前記中間枠を保持する固定機構を有することを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１のレンズ群及び前記第２のレンズ群を含む撮像レンズによって形成される被写体象を捕えるべく前記固定枠に保持される撮像手段に向けて、前記中間枠を付勢する収納スプリングを前記固定枠と前記中間枠との間に設けることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記中間枠に対して前記第１の移動枠を前記第２の移動枠に向かって付勢する第１枠用弾性部材を前記中間枠と前記第１の移動枠との間に設けることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記中間枠に対して前記第２の移動枠を前記第１の移動枠に向かって付勢する第２枠用弾性部材を前記中間枠と前記第２の移動枠との間に設けることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、前記第１のレンズ群及び前記第２のレンズ群を含む撮像レンズによって形成される被写体像を電気信号へ変換する撮像素子であって、
前記撮像素子は、前記被写体像に基づく電気信号を画像データに変換する回路基板に実装された状態で、前記固定枠に保持される
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
前記光軸に沿って前記中間枠側に平行に設けられる一対の抵抗体と、前記第１の移動枠側に設けられて前記一対の抵抗体と導通状態で摺動する可動子とで構成される可変抵抗器によって、前記中間枠に対する前記第１の移動枠の相対位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光軸に沿って前記中間枠側に平行に設けられる一対の抵抗体と、前記第２の移動枠側に設けられて前記一対の抵抗体と導通状態で摺動する可動子とで構成される可変抵抗器によって、前記中間枠に対する前記第２の移動枠の相対位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記中間枠に外挿される前記固定枠の円筒部の内壁に少なくとも１つ設けられ前記光軸に沿う方向に延びて前記被写体側で止まる嵌合溝と、
前記中間枠の外周部に前記嵌合溝に対応させて凸設されるストッパと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記第１の移動ソレノイド、前記第２の移動ソレノイド、前記固定ソレノイドの少なくともいずれかの温度を計測する温度センサを設け、前記固定ソレノイド、前記第１の移動ソレノイド、前記第２の移動ソレノイドに流す電流を補正することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラなどに適用される光学装置であって、複数の光学素子を光軸に沿って移動させる駆動部を有する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカメラ付携帯電話は、小型化、薄型化が要求されている。撮像素子の画素数が増えるにつれて、より高画質の画像データを取得することができるようになってきた。そのため、撮像素子の画素数を有効に活用するには、パンフォーカスの撮影レンズで対応することが難しく、レンズを駆動させることのできる光学装置が適用されることがある。
【０００３】
特許文献１に示す電動ズームカメラは、焦点位置を自動調整するオートフォーカス機能と、焦点距離が変更可能なズーミング機能を有する。この電動ズームカメラは、撮影レンズのうち第１のレンズ群を保持する第１レンズ枠および第２のレンズ群を保持する第２レンズ枠と、これらのレンズ枠に外挿する固定枠と、第１レンズ枠及び第２レンズ枠と固定枠との間に挿入される回転枠とを有している。
【０００４】
固定枠には、光軸に沿う方向へ延びる直進溝が形成され、第１レンズ枠、第２レンズ枠に植設されたカムピンが通される。回転枠には、周方向及び光軸に沿う方向に変化し、カムピンが通されるカムが穿設されている。また、回転枠の外周に沿ってギヤが形成されている。回転枠のギヤと噛合するギヤ列を介してモータが固定枠の外側に配置されている。モータによって回転枠を回動させると、第１レンズ枠及び第２レンズ枠が光軸に沿って固定枠内を移動する。
【特許文献１】特開２００２−３１８３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転枠を駆動するモータは、制御しやすい直流モータやステッピングモータが適用される。固定枠や回転枠で構成される鏡枠の寸法がある程度大きい場合は、この鏡枠内部に駆動用のモータを内蔵することも可能である。しかしながら、カメラが小型化されることにともない撮影レンズも小型化されるため、鏡枠内部にレンズ駆動用のモータを配置することが困難になりつつある。
【０００６】
特許文献１のようにモータを鏡枠の外に配置する場合でも、操作に応じて俊敏にレンズを動かす十分な駆動力と速さとを兼ね備えつつモータそのものを小さくするには、限界がある。そのため、モータを鏡枠の外へ配置することは、カメラなどの光学装置の大型化を招くために好まれない。
【０００７】
そこで、本発明は、鏡枠内にフォーカシング動作およびズーミング動作のためのアクチュエータを実装しつつ、ユニットの外形を小型化することのできる光学装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光学装置は、第１のレンズ群と第２のレンズ群と第１の移動枠と第２の移動枠と中間枠と固定枠と制御部とを備える。第１のレンズ群は、被写体から光束が入射される側に配置される少なくとも１つの光学素子で構成される。第２のレンズ群は、第１のレンズ群の光軸と同じ光軸上でこの第１のレンズ群から光束が射出される側に配置される少なくとも１つの光学素子で構成される。第１の移動枠は、第１のレンズ群を支持し、光軸を中心に第１のレンズ群の外周に捲回された第１の移動ソレノイドを内蔵する。第２の移動枠は、第２のレンズ群を支持し、光軸を中心に第２のレンズ群の外周に捲回された第２の移動ソレノイドを内蔵する。中間枠は、第１の移動枠および第２の移動枠に対して外挿する。この中間枠は、第１の移動枠及び第２の移動枠を光軸に沿ってそれぞれ移動可能に支持する十分な長さを有し、光軸を中心とする周方向に同位相で半径方向に磁化された磁性体で形成する。固定枠は、中間枠に対して外挿し、中間枠を光軸に沿って移動可能に支持し、光軸を中心に捲回された固定ソレノイドを内蔵する。制御部は、第１の移動ソレノイドへ電流を流すことで第１の移動枠を光軸に沿って中間枠に対して相対的に駆動し、第２の移動ソレノイドへ電流を流すことで第２の移動枠を光軸に沿って中間枠に対して相対的に駆動し、固定ソレノイドへ電流を流すことで中間枠を光軸に沿って固定枠に対して相対的に駆動する。
【０００９】
この場合、固定枠は、第１のレンズ群及び第２のレンズ群を含む撮像レンズによって形成される被写体像を捕えるための撮像手段を保持する。制御部は、撮像手段によって被写体像を取得する撮像状態で、中間枠を固定枠から被写体側に繰出し、撮像レンズの焦点位置を設定するべく第１の移動枠を中間枠に対して被写体側へ繰出し、撮像レンズの焦点距離を設定するべく第２の移動枠を中間枠に対して撮像手段側へ繰出す。
【００１０】
また、固定枠に取り付けられて、中間枠を収納位置と撮像位置とに保持する固定機構を設けることも好ましい。収納位置は、中間枠を固定枠の撮像手段側に引き込んだ位置である。撮像位置は、中間枠を固定枠から被写体側に繰出した位置である。
【００１１】
また、第１のレンズ群及び第２のレンズ群を含む撮像レンズによって形成される被写体象を捕えるべく固定枠に保持される撮像手段に向けて、中間枠を付勢する収納スプリングを固定枠と中間枠との間に設けることも好ましい。また、中間枠に対して第１の移動枠を第２の移動枠に向かって付勢する第１枠用弾性部材を、中間枠と第１の移動枠との間に設けることも好ましい。また、中間枠に対して第２の移動枠を第１の移動枠に向かって付勢する第２枠用弾性部材を、中間枠と第２の移動枠との間に設けることも好ましい。
【００１２】
撮像手段が、第１のレンズ群及び第２のレンズ群を含む撮像レンズによって形成される被写体像を電気信号へ変換する撮像素子である場合、撮像素子は、被写体像に基づく電気信号を画像データに変換する電子回路基板に実装された状態で、固定枠に保持する。
【００１３】
また、中間枠に対する第１の移動枠の相対位置を検出するために、光軸に沿って中間枠側に平行に設けられる一対の抵抗体と、第１の移動枠側に設けられて一対の抵抗体と導通状態で摺動する可動子とで構成される可変抵抗器を設けても良い。
【００１４】
また、中間枠に対する第２の移動枠の相対位置を検出するために、光軸に沿って中間枠側に平行に設けられる一対の抵抗体と、第２の移動枠側に設けられて一対の抵抗体と導通状態で摺動する可動子とで構成される可変抵抗器を設けても良い。
【００１５】
固定枠に対する中間枠の位置決を容易にするために、中間枠に外挿される固定枠の円筒部の内壁に凹設される少なくとも１つの嵌合溝と、嵌合溝に対応させて中間枠の外周部に凸設されるストッパとを設ける。この嵌合溝は、光軸に沿う方向に延びて被写体側で止まる。
【００１６】
固定ソレノイド、第１の移動ソレノイド、第２の移動ソレノイドに流す電流を温度依存特性に応じて補正するために、固定ソレノイド、第１の移動ソレノイド、第２の移動ソレノイドの少なくともいずれかの温度を計測する温度センサを設けることも好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光学装置によれば、第１のレンズ群を保持する第１の移動枠に第１の移動ソレノイドを内蔵し、第２のレンズ群を保持する第２の移動枠に第２の移動ソレノイドを内蔵している。また、光軸を中心とする半径方向に磁化したラジアル等方性の磁性体で第１の移動枠と第２の移動枠に外挿する中間枠を形成し、中間枠に外挿される固定枠に固定ソレノイドを内蔵している。そして、第１の移動ソレノイド、第２の移動ソレノイド、固定ソレノイドは、第１のレンズ群および第２のレンズ群を含む撮像レンズの光軸を中心に捲回されている。
【００１８】
この光学装置において、各ソレノイドが通電されると、いわゆる「フレミングの左手の法則」により、中間枠は、固定枠に対して光軸に沿う方向へ相対的に駆動され、第１の移動枠および第２の移動枠は、中間枠に対して光軸に沿う方向へ相対的に駆動される。
【００１９】
このように、光学装置は、レンズを保持する鏡枠自体が駆動部として機能する構造を有し、フォーカシング（焦点位置調整）とズーミング（焦点距離調整）とを行うことができる。そのため、撮像レンズを保持する鏡枠の内側および外側のいずれにも、駆動部を別体として配置することがない。したがって、カメラなどを小型化することにともなって、光学装置を容易に小型化し、カメラの他の部品とともに本体に内蔵することが容易である。
【００２０】
また、この光学装置は、レンズを保持する鏡枠自体が駆動されるため、小型化された場合にも十分な駆動力を発揮することができる。また、第１の移動枠および第２の移動枠の移動量およびその方向を決定するのは、第１の移動ソレノイドおよび第２の移動ソレノイドであるので、ギヤやカムなどを用いる機械式の駆動方法に比べて、小型化した場合の位置決およびその補正が容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る一実施形態の光学装置１０は、デジタルカメラ１００に適用した場合を例に、図１から図１２を参照して説明する。デジタルカメラ１００は、図２のブロック図に示すように、光学装置１０とシステムコントローラ３と操作スイッチ４と電源スイッチ５と液晶モニタ６と記録部７とを備える。
【００２２】
光学装置１０とシステムコントローラ３と記録部７とは、ハウジング２に内蔵されている。操作スイッチ４と電源スイッチ５と液晶モニタ６とは、ハウジング２の外部に露出している。撮影者に操作されて撮像状態になると、光学装置１０に内蔵されるレンズ群が、図１に示すように全体的に被写体側へ押し出される。
【００２３】
システムコントローラ３は、光学装置１０の駆動、液晶モニタ６への表示など、デジタルカメラ１００全体の動作制御を行うほか、光学装置１０によって得られる被写体像の電気信号を電気的処理を施すことによって、画像データを得る機能を担っている。記録部７は、システムコントローラ３によって変換された画像データを一時的に保管したり、適用された記録媒体８に記録したりする記録手段として機能する。適用された記録媒体８とは、画像データを記録、読出しできる画像記憶用のメモリであり、ハウジング２に設けられる蓋９を開けて取り出すことが可能である。
【００２４】
光学装置１０は、図３に示すように、撮像レンズ１と第１の移動枠１１と第２の移動枠１２と中間枠１３と固定枠１４と撮像素子１５と制御部１６とを備える。撮像レンズ１は、被写体から撮像素子１５まで一直線上に光軸λが設定されて、この光軸λに沿って並ぶ第１のレンズ群１０１と第２のレンズ群１０２とを含む。第１のレンズ群１０１および第２のレンズ群１０２は、光学面が光軸λを中心とする回転対象に形成された少なくとも１つの光学素子Ｃでそれぞれ構成されている。
【００２５】
第１のレンズ群１０１は、被写体から光束が入射される側（被写体側）に配置されている。第１のレンズ群１０１を構成する光学素子Ｃは、図１から図５に示すように円筒形の第１の移動枠１１で外周が保持されている。第２のレンズ群１０２は、第１のレンズ群１０１と同じ光軸λ上で第１のレンズ群１０１から光束が射出される側に配置されている。第２のレンズ群１０２を構成する光学素子Ｃは、円筒形状の第２の移動枠１２で外周が保持されている。
【００２６】
図２、図４および図５に示すように、第１の移動枠１１は、光軸λを中心に第１のレンズ群１０１の外周に捲回された第１の移動ソレノイド１１０を内蔵する。第２の移動枠１２は、光軸λを中心に第２のレンズ群１０２の外周に捲回された第２の移動ソレノイド１２０を内蔵する。中間枠１３は、第１の移動枠１１および第２の移動枠１２に対して外挿する円筒形に形成されている。
【００２７】
図１および図４に示すように、中間枠１３は、第１の移動枠１１および第２の移動枠１２を光軸λに沿ってそれぞれ移動させる十分な長さを有している。図６、図７に示すように中間枠１３は、光軸λを中心とする周方向に同位相で半径方向に磁化された磁性体で形成する。光軸λに沿って中間枠１３の中央部付近にストッパリング１３０が取り付けられている。
【００２８】
ストッパリング１３０と第１の移動枠１１との間に第１のスプリング１３１が装着され、ストッパリング１３０と第２の移動枠１２との間に第２のスプリング１３２が装着される。第１のスプリング１３１は、第１枠用弾性部材であり、第１の移動枠１１を光軸λに沿って第２の移動枠１２に向かって付勢する。第２のスプリング１３２は、第２枠用弾性部材であり、第２の移動枠１２を光軸λに沿って第１の移動枠１１に向かって付勢する。
【００２９】
固定枠１４は、図４、図５に示すように中間枠１３に対して外挿し、中間枠１３を光軸λに沿って移動可能に支持する。固定枠１４は、光軸λを中心に中間枠１３の外側に捲回される固定ソレノイド１４０を内蔵し、被写体に向けられる側と反対側に基板保持部１４ａが形成されている。固定枠１４は、被写体側の端部に固定機構１７を有している。固定機構１７は、中間枠１３を撮像位置Ｐ１と収納位置Ｐ２とに保持する。撮像位置Ｐ１は、中間枠１３を光軸λに沿って被写体側に固定枠１４から繰り出した位置であり、収納位置Ｐ２は、光軸λに沿って固定枠１４と重なる位置まで中間枠１３を撮像素子１５側に引き込んだ位置である。
【００３０】
固定機構１７は、図４および図５に示すように解除ソレノイド１７０と、作動子１７１と、ロックスプリング１７２と、ロックピース１７３と、ロックカム１７４とを備える。解除ソレノイド１７０は、通電されることで光軸λに沿って被写体側と反対側に作動子１７１を移動させる。作動子１７１は、ロックスプリング１７２によって、被写体側へ付勢されている。
【００３１】
ロックピース１７３は、被写体側の作動子１７１の端に取り付けられたロックカム１７４に連結されており、中間枠１３の外周に設けられた収納凹部１８ａまたは撮像凹部１８ｂに嵌る係合部１７３ａを有している。撮像凹部１８ｂは、撮像位置Ｐ１でロックピース１７３が嵌るように設けられ、収納凹部１８ａは、収納位置Ｐ２でロックピース１７３が嵌るように設けられている。
【００３２】
ロックカム１７４は、解除ソレノイド１７０が通電されて作動子１７１が撮像素子１５側に移動すると、ロックピース１７３を光軸λから離れる方向へ移動させる。解除ソレノイド１７０への通電が停止すると、ロックスプリング１７２によって作動子１７１が被写体側に押し戻されるので、ロックカム１７４は、ロックピース１７３を光軸λに向かって移動させる。ロックピース１７３およびロックカム１７４は、固定枠１４の外面に沿って移動するように、ガイド１７５で保持されている。
【００３３】
撮像素子１５は、被写体象を捕えるための撮像手段であり、入射された光を電気信号に変換する。撮像素子１５は、被写体像に基づく電子信号を画像データに変換する画像処理回路などとともに回路基板３０に実装される。撮像レンズが被写体象を形成する位置に撮像素子１５を保持するように、回路基板３０は、基板保持部１４ａに取り付けられる。
【００３４】
回路基板３０は、図２に示す撮像素子インターフェイス回路３１および制御部１６を構成している。撮像素子インターフェイス回路３１は、撮像素子１５とシステムコントローラ３との間に設けられている。制御部１６は、第１のソレノイド駆動回路１６１と第２のソレノイド駆動回路１６２と固定ソレノイド駆動回路１６４と固定機構駆動回路１６７とを含む。制御部１６は、システムコントローラ３と接続され、第１の移動ソレノイド１１０と第２の移動ソレノイド１２０と固定ソレノイド１４０とをそれぞれ独立して駆動制御する。
【００３５】
制御部１６は、第１のレンズ群１０１を移動させる指令をシステムコントローラ３から受けると、第１の移動ソレノイド１１０へ電流を流し、第１の移動枠１１を光軸λに沿う方向へ、中間枠１３に対して相対的に駆動させる。このとき、撮像レンズの入射側から見て反時計回りに、第１の移動ソレノイド１１０に図６に示す矢印Ａ１方向の電流を通電すると、中間枠１３が作り出す磁場Ｂによりローレンツ力を受け、いわゆる「フレミングの左手の法則」にしたがって、第１の移動枠１１が矢印Ｖ１方向へ移動する。また、撮像レンズの入射側から見て時計回りに、矢印Ａ２方向の電流を第１の移動ソレノイド１１０に通電すると、第１の移動ソレノイド１１０は、中間枠１３が作り出す磁場Ｂによりローレンツ力を受ける。この結果、いわゆる「フレミングの左手の法則」にしたがって、第１の移動枠１１が矢印Ｖ２方向へ移動する。
【００３６】
同様に、制御部１６は、第２のレンズ群１０２を移動させる指令をシステムコントローラ３から受けると、第２の移動ソレノイド１２０へ電流を流し、第２の移動枠１２を光軸λに沿う方向へ、中間枠１３に対して相対的に駆動させる。中間枠１３に対する第２の移動枠１２の動きは、第１の移動枠１１と同じであるので図６を参照してその説明を省略する。
【００３７】
また、制御部１６は、中間枠１３を移動させる指令をシステムコントローラ３から受けると、固定ソレノイド１４０へ電流を流し、中間枠１３を光軸λに沿う方向へ、固定枠１４に対して相対的に移動させる。撮像レンズの入射側から見て時計回りに、固定ソレノイド１４０へ図７に示す矢印Ａ３方向の電流を通電すると、固定ソレノイド１４０は中間枠１３が作り出す磁場Ｂによりローレンツ力を受ける。いわゆる「フレミングの左手の法則」にしたがい、固定ソレノイド１４０を内蔵する固定枠１４が矢印Ｖ３方向へ移動する代わりに、中間枠１３が反作用を受けて図７に示す矢印Ｗ３方向へ移動する。また、撮像レンズの入射側から見て反時計回りに、矢印Ａ４方向の電流が固定ソレノイド１４０に通電されると、固定ソレノイド１４０は、中間枠１３が作り出す磁場Ｂによりローレンツ力を受ける。その結果、いわゆる「フレミングの左手の法則」にしたがい、固定ソレノイド１４０を内蔵する固定枠１４が矢印Ｖ４方向へ移動する代わりに、中間枠１３が反作用を受けて図７に示す矢印Ｗ４方向へ移動する。
【００３８】
中間枠１３は、撮像素子１５によって被写体像を取得する撮像状態において、固定ソレノイド１４０に矢印Ａ３方向の電流が流されることによって、図１および図４に示すように、固定枠１４から被写体側へと繰出される。また、固定枠１４と中間枠１３との間には、収納スプリング１３３が装着されている。収納スプリング１３３は、中間枠１３を撮像素子１５側に付勢しており、固定ソレノイド１４０の電流が遮断された場合に、中間枠１３を収納位置Ｐ２まで移動させる。
【００３９】
また、図４に示す撮像状態において、第１の移動枠１１は、撮像レンズの焦点位置を設定するべく、第１の移動ソレノイド１１０に矢印Ａ１方向の電流が流され、中間枠１３に対して被写体側へと繰出されている。第１の移動ソレノイド１１０の電流が遮断されると、第１の移動枠１１は、図５に示すように第１のスプリング１３１によって中間枠１３に入りきる位置まで引き込まれる。
【００４０】
第２の移動枠１２は、撮像レンズの焦点距離を設定するべく、第２の移動ソレノイド１２０に矢印Ａ２方向の電流が流され、中間枠１３に対して撮像素子１５側に繰出されている。第２の移動ソレノイド１２０の電流が遮断されると、第２の移動枠１２は、図５に示すように第２のスプリング１３２によって中間枠１３に引き込まれる。
【００４１】
図１および図３から図５に示すように、第１の移動枠１１は、撮像素子１５側の外周縁にガイド凸部１１ａを有している。第２の移動枠１２は、第１の移動枠１１側（被写体側）の外周縁にガイド凸部１２ａを有している。中間枠１３は、これらのガイド凸部１１ａ，１２ａを案内するガイド溝１３ａを内壁に有している。ガイド凸部１１ａ，１２ａとガイド溝１３ａとが嵌合しているので、中間枠１３に対して、第１の移動枠１１および第２の移動枠１２は、光軸λを中心とする回動が保持される。
【００４２】
また、中間枠１３は、撮像素子１５側の外周縁にストッパ１３ｂが凸設されている。固定枠１４は、中間枠１３のストッパ１３ｂを案内する嵌合溝１４ｂが円筒部の内壁に形成されている。この嵌合溝１４ｂは、光軸λに沿う方向に延びており、被写体側の縁で止まっている。したがって、中間枠１３は、図３に示すように固定枠１４に撮像素子１５側から挿入され、被写体側へ脱落することが無い。ストッパ１３ｂと嵌合溝１４ｂが設けられていることによって、中間枠１３は、固定枠１４に対して光軸λを中心とする回動が保持される。
【００４３】
第１の移動ソレノイド１１０および第２の移動ソレノイド１２０に対する電流は、図８に示すようにガイド凸部１１ａ，１２ａとガイド溝１３ａとの間に設けられる第１のスライド接続部２１および第２のスライド接続部２２を介して供給される。第１のスライド接続部２１は、第１のレール端子２１ａと第１の移動端子２１ｂとで構成される。第２のスライド接続部２２は、第２のレール端子２２ａと第２の移動端子２２ｂとで構成される。
【００４４】
第１のレール端子２１ａおよび第２のレール端子２２ａは、ガイド溝１３ａに沿って平行に設けられ、内面に露出している。第１の移動端子２１ｂおよび第２の移動端子２２ｂは、可撓性の部材で形成され、対応する第１のレール端子２１ａおよび第２のレール端子２２ａと向き合う位置のガイド凸部１１ａ，１２ａの外部に露出して設けられている。
【００４５】
第１の移動端子２１ｂおよび第２の移動端子２２ｂは、組立時の挿入性を考慮して、ガイド凸部１１ａ，１２ａの被写体側の端部で折り返されている。第１のレール端子２１ａおよび第２のレール端子２２ａに対面する折り返された部分は、移動方向の中腹が第１のレール端子２１ａおよび第２のレール端子２２ａと摺接するようになだらかに湾曲している。第１の移動端子２１ｂおよび第２の移動端子２２ｂは、それぞれはんだ付け、もしくは、圧着などの接続方法により第１の移動ソレノイド１１０、および第２の移動ソレノイド１２０の端部に取り付けられている。
【００４６】
第１のレール端子２１ａおよび第２のレール端子２２ａは、撮像素子１５側の端部において、図４、図５に示すように半径方向に中間枠１３を貫通して、または端面を回り込んで、中間枠１３の外面に設けられる中継端子１３ｃに接続されている。中継端子１３ｃは、第１の移動枠１１のガイド凸部１１ａに設けられた第１の移動端子２１ｂと同じ形状である。また、この中継端子１３ｃが接続される相手側の連係部１４ｃは、中間枠１３が撮像位置Ｐ１にある場合に中継端子１３ｃと接続されれば良いので、固定枠１４に設けられた嵌合溝１４ｂの被写体側の端部に部分的に設けられていても良い。
【００４７】
撮像レンズの焦点位置および焦点距離を精度よく調整設定するためには、第１のレンズ群１０１を保持する第１の移動枠１１および第２のレンズ群１０２を保持する第２の移動枠１２の正確な位置をそれぞれ計測できることが望ましい。本実施形態の光学装置１０は、図９に示す可変抵抗器９０を第１の移動枠１１と中間枠１３との間、および第２の移動枠１２と中間枠１３との間にそれぞれ備える。この可変抵抗器９０は、抵抗体９１と可動子９２とで構成される。
【００４８】
可変抵抗器９０は、第１のスライド接続部２１と第２のスライド接続部２２とが設けられているガイド凸部１１ａ，１２ａおよびガイド溝１３ａ以外のガイド凸部１１ａ，１２ａおよびガイド溝１３ａを利用して組み込まれている。ガイド凸部１１ａ，１２ａおよびガイド溝１３ａが、周方向に十分な幅を有していれば、第１のスライド接続部２１および第２のスライド接続部２２と可変抵抗器９０とを同じガイド凸部１１ａ，１２ａおよびガイド溝１３ａに設けても良い。
【００４９】
抵抗体９１は、光軸λに沿う方向へ中間枠１３のガイド溝１３ａに沿って一対が平行に設けられている。各抵抗体９１は、撮像素子１５側の端に端子部９１ａを有している。この端子部９１ａは、リード線９３でシステムコントローラ３もしくは第１のソレノイド駆動回路１６１および第２のソレノイド駆動回路１６２に接続される。なお、中継端子１３ｃと連係部１４ｃの関係のように構成されていても良い。
【００５０】
可動子９２は、第１の移動枠１１および第２の移動枠１２のガイド凸部１１ａ，１２ａに凹設された装着部１１ｂ，１２ｂにビス９４で固定されている。可動子９２は、導電性かつ可撓性を有した部材、例えば板バネで形成されており、一対の抵抗体のそれぞれと常時導通状態で摺動する。抵抗体９１との接続状態を良好に維持するために、可動子９２を取り付ける基部にコイルスプリングを挟んでビス９４で止めても良い。
【００５１】
可動子９２で導通されている２つの抵抗体９１の端子部９１ａの間の抵抗値を検出することで、その可動子９２が取り付けられた第１の移動枠１１および第２の移動枠１２が中間枠１３に対してどの位置にあるか定量的に求めることができる。特に、この可変抵抗器９０は、抵抗体９１を２つ使用しており、移動量に対して抵抗値の変化量が２倍になるため、微小な変位量も検出することができる。
【００５２】
また、第１の移動ソレノイド１１０、第２の移動ソレノイド１２０、固定ソレノイド１４０に流すべき電流量は、そのときの温度に応じて、わずかながら変動する。そこで、この温度依存特性に応じて電流量を補正するために、図２に示すように、第１の移動ソレノイド１１０、第２の移動ソレノイド１２０、固定ソレノイド１４０のそれぞれに隣接させて温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３を配置している。システムコントローラ３は、計測された温度の値を取り込んで第１のソレノイド駆動回路１６１、第２のソレノイド駆動回路１６２、固定ソレノイド駆動回路１６４に出力する指令を微調整する。
【００５３】
以上のように構成されたデジタルカメラ１００の撮影動作について、図２に示すブロック図および図１０から図１２に示すフローチャートを参照して説明する。このデジタルカメラ１００は、撮影者によって電源スイッチ５がオンにされると、図１０に示すように撮影動作を開始（Ｓ１０）し、電源回路を起動する（Ｓ２０）。システムコントローラ３は、電圧値が安定すると、レンズ初期設定動作（Ｓ３０）を開始する。
【００５４】
レンズ初期設定動作（Ｓ３０）は、図１１に示すように行われる。まず、システムコントローラ３は、制御部１６に信号を出力し、固定機構駆動回路１６７によって固定機構１７の解除ソレノイド１７０に通電を開始（Ｓ３１）する。解除ソレノイド１７０が作動子１７１を撮像素子１５側に手繰り寄せるので、収納凹部１８ａからロックピース１７３が抜き出される。中間枠１３は、光軸λに沿って移動できる状態となる。
【００５５】
システムコントローラ３は、ロックピース１７３が収納凹部１８ａから抜け出る十分な時間が経過した後、固定ソレノイド１４０に通電するための信号を制御部１６に出力する。この信号を受けて、制御部１６は、固定ソレノイド駆動回路１６４から固定ソレノイド１４０に通電を開始（Ｓ３２）する。電流が増加するにつれて、中間枠１３は、収納スプリング１３３に抗って撮像素子１５から離れる方向へ移動する。システムコントローラ３は、中間枠１３が撮像位置Ｐ１に移動完了するまで待機する（Ｓ３３）。
【００５６】
中間枠１３が撮像位置Ｐ１に移動完了したことは、第１の移動ソレノイド１１０および第２の移動ソレノイド１２０の導通、第１の移動枠１１および第２の移動枠１２の位置を検出するための可変抵抗器９０の導通が検出されたことによって、確認することができる。中間枠１３が撮像位置Ｐ１に到達したことが確認されると、解除ソレノイド１７０の電流を停止する（Ｓ３４）。作動子１７１は、解除ソレノイド１７０から開放され、ロックスプリング１７２によって被写体側へ押し出される。ロックピース１７３が撮像凹部１８ｂに挿し込まれるので、中間枠１３は、撮像位置Ｐ１に保持される。
【００５７】
システムコントローラ３は、制御部１６に固定ソレノイド１４０の電流を停止させるための信号を出力する。この信号を受けて、制御部１６は、固定ソレノイド駆動回路１６４から固定ソレノイド１４０に供給されている電流を遮断する（Ｓ３５）。これにより、一連のレンズ初期設定動作（Ｓ３０）が完了し、図１０に示す撮影動作のフローチャートに戻る。
【００５８】
中間枠１３が撮像位置Ｐ１に繰出されると、液晶モニタ６に光学装置１０の撮像素子１５で取得された映像が映し出される（Ｓ４０）。システムコントローラ３は、各ソレノイド１１０，１２０，１４０の近傍に設けた温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３により温度を計測し、これを基に第１の移動枠１１および第２の移動枠１２を所望する寸法で移動させるために必要となる駆動電流を算出し、データテーブルを作成する（Ｓ５０）。
【００５９】
次に、システムコントローラ３は、操作スイッチ４の状態を検出する（Ｓ６０）。デジタルカメラ１００の操作スイッチ４として、図１に示すように、ズームレバー４１とレリーズスイッチ４２が設けられている。撮影を行う場合、画角をズームレバー４１で調整してからレリーズスイッチ４２が操作されることが多い。
【００６０】
したがって、システムコントローラ３は、まずズームレバー４１が望遠側に操作されているか判定する（Ｓ７０）。望遠側に操作されている場合、システムコントローラ３は、焦点距離が望遠側へ移動するように第２のレンズ群１０２を移動するための信号を制御部１６に出力する。これに基づいて、制御部１６は、データテーブルにしたがう電流を第２のソレノイド駆動回路１６２から第２の移動ソレノイド１２０に流す（Ｓ７１）。望遠側に操作されていない場合、次のステップに進む。
【００６１】
次に、システムコントローラ３は、ズームレバー４１が広角側に操作されているか判定する（Ｓ８０）。広角側に操作されている場合、システムコントローラ３は、焦点距離が広角側に移動するように第２のレンズ群１０２を移動させるための信号を制御部１６に出力する。これに基づいて、制御部１６は、データテーブルにしたがう電流を第２のソレノイド駆動回路１６２から第２の移動ソレノイド１２０へ流す（Ｓ８１）。広角側に操作されていない場合、次のステップに進む。
【００６２】
ズームレバー４１がいずれにも操作されていない場合、システムコントローラ３は、レリーズスイッチ４２が操作されているか判定する（Ｓ９０）。レリーズスイッチ４２が半分操作された焦点調整状態（いわゆる、半押し）以上に操作されている場合、システムコントローラ３は、第１のレンズ群１０１を移動させるための信号を制御部１６へ出力する。制御部１６は、この信号に基づいて、第１のソレノイド駆動回路１６１から第１の移動ソレノイド１１０へ予め決められた電流を流し、一定の距離だけ第１の移動枠１１を駆動（Ｓ１００）する。
【００６３】
ここで、システムコントローラ３は、撮像素子１５によって検出された画像データを読み出し、コントラスト演算を実行する（Ｓ１１０）。システムコントローラ３は、コントラスト値を一つ前の画像データのコントラスト値と比較する（Ｓ１２０）。コントラスト値が増加している場合、システムコントローラ３は、さらに第１の移動ソレノイド１１０へ供給する電流量をこの度と同じように変化させる信号を出力（Ｓ１２１）する。また、コントラスト値が低下している場合、この度の電流量の変化と逆向きの変化を与える。
【００６４】
例えば、電流量を増加させた結果コントラスト値が低下したのであれば電流量を減少させ、電流量を減少させた結果コントラスト値が低下したのであれば電流量を増加させる。この操作を繰り返し、一つ前の画像データのコントラスト値と今の画像データのコントラスト値を比較し続けることで、コントラスト値がピークとなる合焦位置における第１の移動ソレノイド１１０の電流値が求まる。これは、いわゆる「山登り制御」と呼ばれる一般的な手法であるので、これ以上の記載を省略する。
【００６５】
コントラスト値のピークが求まったら、再度、レリーズスイッチ４２の操作状態を検出する。レリーズスイッチ４２が底まで押し込まれた画像取得状態（全押し）に操作されていれば、そのときの画像データを読み出し、画像ファイルを作成する（Ｓ１３０）。システムコントローラ３は、作成した画像ファイルを記録部７へ格納する（Ｓ１４０）。このデジタルカメラ１００の第１の移動枠１１は、ストッパリング１３０に向けて付勢されているため、合焦位置で第１の移動枠１１を保持し続けるには、第１の移動ソレノイド１１０に電流を流しつづける必要がある。
【００６６】
撮影者は、取得される画像の状態をファインダーとなる液晶モニタ６で毎回確認するので、常に合焦位置に第１の移動枠１１が保持されていなければならないわけではない。そこで、このデジタルカメラ１００において、システムコントローラ３は、画像ファイルが記録部７に格納された後、第１の移動ソレノイド１１０の電流を遮断するための信号を制御部１６に出力し、電力消費を軽減する。これにより、制御部１６は、第１の移動ソレノイド１１０に流れていた電流を遮断する（Ｓ１５０）。
【００６７】
また、レリーズスイッチ４２が操作されているか判定（Ｓ９０）した場合に、操作されていないと判定されると、システムコントローラ３は、電源スイッチ５が操作されたか判定する（Ｓ１６０）。電源スイッチ５が操作されていない場合は、Ｓ５０の手前に戻り、被写体の画像データを取得するための上述の一連の動作を繰り返す。
【００６８】
電源スイッチ５が操作された場合は、第２の移動ソレノイド１２０の電流を遮断する信号を制御部１６に出力（Ｓ１７０）した後、レンズ収納動作（Ｓ１８０）を行う。レンズ収納動作（Ｓ１８０）において、図１２に示されるように、システムコントローラ３は、固定機構１７の解除ソレノイド１７０に電流を流すための信号を制御部１６へ出力する。この信号を基に、制御部１６は、解除ソレノイド１７０に電流を流し、作動子１７１を撮像素子１５側に引き込むことによって、撮像凹部１８ｂからロックピース１７３を抜き取る（Ｓ１８１）。
【００６９】
中間枠１３は、収納スプリング１３３によって撮像素子１５側に付勢されているので、ロックピース１７３が抜かれると固定枠１４へ引き込まれる。急激に戻りすぎないように、摩擦や粘性樹脂などで抵抗をつけておくことも好ましい。中間枠１３が収納位置Ｐ２に収まりきるための十分な時間が経過した後、システムコントローラ３は、解除ソレノイド１７０に流れる電流を遮断するための信号を制御部１６に出力する。
【００７０】
制御部１６は、この信号を受けて固定機構駆動回路１６７により解除ソレノイド１７０の電流を遮断する（Ｓ１８３）。作動子１７１は、解除ソレノイド１７０の電流が遮断されると、ロックスプリング１７２によって被写体側へ付勢され、ロックピース１７３が中間枠１３の被写体側の外周縁に設けられた収納凹部１８ａへ挿し込まれる。この結果、中間枠１３は、ハウジング２および固定枠１４から飛び出さないように保持される。なお、収納凹部１８ａは、内周面まで貫通させ、さらに第１の移動枠１１の外面に対応する位置に嵌合凹部を設け、ロックピース１７３がこの嵌合凹部まで達するように設けても良い。このようにすることで、第１の移動枠１１が、収納状態において固定枠１４およびハウジング２から突出することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る一実施形態の光学装置を備えるデジタルカメラを示す斜視図。
【図２】図１に示したデジタルカメラのブロック図。
【図３】図１に示した光学装置の分解斜視図。
【図４】図１に示した光学装置の撮影状態の光軸に沿う断面図。
【図５】図１に示した光学装置の収納状態の光軸に沿う断面図。
【図６】図１に示した光学装置の第１の移動枠と中間枠との重なり部の斜視図。
【図７】図１に示した光学装置の中間枠と固定枠との重なり部の斜視図。
【図８】図１に示した光学装置の第１のスライド接続部および第２のスライド接続部の斜視図。
【図９】図１に示した第１の移動枠および第２の移動枠の位置を検出する可変抵抗器を示す斜視図。
【図１０】図１に示した光学装置の撮影動作のフローチャート。
【図１１】図１０に示したフローチャート中のレンズ初期設定動作のサブルーチン。
【図１２】図１０に示したフローチャート中のレンズ収納動作のサブルーチン。
【符号の説明】
【００７２】
１…撮像レンズ、１０…光学装置、１１…第１の移動枠、１２…第２の移動枠、１３…中間枠、１３ａ…ストッパ、１４…固定枠、１４ｂ…嵌合溝、１５…撮像素子（撮像手段）、１６…制御部、１７…固定機構、３０…回路基板、９０…可変抵抗器、９１…抵抗体、９２…可動子、１０１…第１のレンズ群、１０２…第２のレンズ群、１１０…第１の移動ソレノイド、１２０…第２の移動ソレノイド、１３１…第１のスプリング、１３２…第２のスプリング、１３３…収納スプリング、１４０…固定ソレノイド、λ…光軸、Ｃ…光学素子、Ｐ１…撮像位置、Ｐ２…収納位置、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…温度センサ。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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