(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈胴機構を備えた光学系による光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号を処理する処理手段とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子を前記光学系の光軸方向に移動することにより合焦動作が行われ、そして、
前記撮像素子を無限遠に合焦する位置に配置させた場合には、前記撮像素子は装置本体に対してフラットな状態となり、有限距離に合焦する位置に配置させた場合には、前記撮像素子は前記装置本体に対して背面側に繰り出した状態となるように前記撮像素子を支持するものである沈胴機構を介して、前記撮像素子を前記装置本体に取り付けている
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記沈胴機構が、電源オフ時において前記撮像素子を前記装置本体に対してフラットな状態となる無限遠に合焦する位置に配置させること
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記沈胴機構がヘリコイドネジを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記沈胴機構が円筒カムと該円筒カムにガイドされるピンとを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系が可変焦点光学系であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学系が単焦点光学系であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系から入射した光を電気信号に変換する撮像素子と光を収束させるための光学系とを有したデジタルカメラ等の撮像装置に関し、特に撮像装置本体の薄型化を可能とした薄型撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄型化した撮像装置として、特開平１１−２８２０７３号のカード型カメラが知られている。
このカード型カメラは、レンズの沈胴機構を備えることにより、非撮影時にはレンズをカメラ本体前面と同一もしくはカメラ本体内に没入させ、撮影時はレンズをカメラ本体前面から突出して撮像素子に対する焦点距離を確保している。
【０００３】
しかし、このカード型カメラはレンズのみを沈胴させているので、固定焦点レンズの場合には薄型化が可能になるが、ズームレンズ等の撮影時のレンズ全長が長い光学系やフランジバックフォーカスが長い光学系の場合には薄型化することが困難であった。
【０００４】
また、図１０及び図１１に示すように、ズームレンズを備え薄型化したデジタルカメラが従来知られている。このデジタルカメラでは、ズームレンズである撮影レンズ１を沈胴させるとともに、撮像素子であるＣＣＤ２３を移動させて撮影時の必要なフランジバックフォーカスを確保することができる。
即ち、撮影レンズ１の第１群の移動量は鏡胴２を沈胴構造にすることにより、図１２に示すように、カメラ前側の撮影レンズの沈胴部分は本体の厚さＴ（図１０参照）には含まれない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のデジタルカメラの背面側は、図１１及び図１２に示すように、撮像素子２３の最大移動量とその時のクリアランスを確保した量により本体の必要な厚さＴが決定されるので、本体の厚さＴに撮像素子２３の最大移動量も含まれ、本体の厚さＴを薄くすることに限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は、撮像素子の最大移動量の影響を受けることがなく非撮影時の本体の厚さを従来より薄型化することができる撮像装置を提供することをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために請求項１の発明は、沈胴機構を備えた光学系による光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号を処理する処理手段とを備えた撮像装置において、前記撮像素子を前記光学系の光軸方向に移動することにより合焦動作が行われ、そして、前記撮像素子を無限遠に合焦する位置に配置させた場合には、前記撮像素子は装置本体に対してフラットな状態となり、有限距離に合焦する位置に配置させた場合には、前記撮像素子は前記装置本体に対して背面側に繰り出した状態となるように前記撮像素子を支持するものである沈胴機構を介して、前記撮像素子を前記装置本体に取り付けていることを特徴とする撮像装置である。
【０００８】
また、請求項２の発明は、前記沈胴機構が、電源オフ時において前記撮像素子を前記装置本体に対してフラットな状態となる無限遠に合焦する位置に配置させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置である。
【０００９】
また、請求項３の発明は、前記沈胴機構がヘリコイドネジを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置である。
【００１０】
また、請求項４の発明は、前記沈胴機構が円筒カムと該円筒カムにガイドされるピンとを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置である。
【００１１】
また、請求項５の発明は、前記光学系が可変焦点光学系であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置である。
【００１２】
また、請求項６の発明は、前記光学系が単焦点光学系であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は一実施形態に係るデジタルカメラの収納状態を示す、レンズ鏡胴及びＣＣＤ沈胴部の断面図であり、図２は同デジタルカメラのズーム位置が長焦点端の状態を示す、レンズ鏡胴及びＣＣＤ沈胴部の断面図であり、図３は同デジタルカメラのズーム位置が短焦点端の状態を示す、レンズ鏡胴及びＣＣＤ沈胴部の断面図である。
【００１４】
図１〜図３に示すように、撮影レンズ１は第１群レンズ１０、第２群レンズ１１、第３群レンズ１２の３つの群から構成され、これらのレンズ群は鏡胴２により保持されている。第１群レンズ１０は第１群枠１３に取り付けられ、第２群レンズ１１は第２群枠１４に取り付けられ、第３群レンズ１２は第３群枠１５に取り付けられている。
【００１５】
第１群枠１３と第２群枠１４の外径は固定枠１６の内径と同軸を保つように印籠構造となっている。固定枠１６の外径には回転カム１７が配置される。固定枠１６には第１群枠１３の直進溝１６ａと第２群枠１４の直進溝１６ｂがそれぞれ周方向に３箇所設けてある。又、回転カム１７には第１群枠１３用の第１群カム１７ａと第２群枠１４用の第２群カム１７ｂがそれぞれ周方向に３箇所設けてある。
【００１６】
第１群枠１３は固定枠１６の直進溝１６ａと回転カム１７の第１群カム１７ａを通った第１群ピン１８を第１群ネジ１９で固定することにより保持されている。同様に第２群枠１４は固定枠１６の直進溝１６ｂと回転カム１７の第２群カム１７ｂを通った第２群ピン２０を２群ネジ２１で固定することにより保持されている。
【００１７】
これにより、回転カム１７を回転させれば、第１群枠１３、第２群枠１４は固定枠１６の直進溝１６ａの規制と回転カム１７の第１群カム１７ａの規制により、回転することなく、それぞれが光軸方向に所定量の移動をすることとなる。回転カム１７にはギヤ１７ｃが設けられ、後述する図９のズームモータ５６から連なるギヤ列と連動している。これにより、ズームモータ５６を回転させれば第１群枠１３、第２群枠１４はそれぞれ所定量の移動をすることとなる。
【００１８】
第１群枠１３、第２群枠１４、回転カム１７が取り付けられた固定枠１６はシャッタ地板２２に取り付けられる。本実施形態では第３群レンズ１２はズーム位置に関わらず固定であり、第３群枠１５もシャッタ地板２２に取り付けられる。又、第１群枠１３には図示しないバリア機構を包括するバリアカバー４４が取り付けられる。バリアカバー４４は前面カバー４５と同一面で収納される。
【００１９】
次にフォーカス駆動の構成を説明する。本実施形態ではＣＣＤ２３を移動させ焦点を合わせる構成である。ＣＣＤ２３は光学ローパスフィルタとＩＲカットフィルタを貼り合わせたフィルタ２４と圧着ゴム２５と共にＣＣＤ枠２６に入れられ、押さえ板２７をＣＣＤ枠２６に固定することによりユニット構造としている。光軸方向の移動はフォーカスカム２８により行う。フォーカスカム２８はシャッタ地板２２に回転可能な状態で保持され、フォーカスカム２８のヘリコイド面２８ａとＣＣＤ枠２６のヘリコイド面２６ａが嵌合する。又、フォーカスカム２８にはギヤ２８ｂが設けられ、図９のフォーカスモータ５８から連なるギヤ列と連動している。又、ＣＣＤ枠２６は図示しない回転止めにより回転不可能となっている。これにより、フォーカスモータ５８を回転させればＣＣＤ枠２６は所定量の移動をすることとなる。ＣＣＤ枠２６には外観となるＣＣＤ枠蓋３０が取り付けられている。ＣＣＤ枠蓋３０は収納状態で後面カバー３１と同一面になっている。このようにしてＣＣＤ沈胴部Ｃが構成されている。
【００２０】
図４はＣＣＤ沈胴部の変形例を示す断面図であり、収納状態を示している。
図４に示すように、このＣＣＤ沈胴部Ｃでは、ＣＣＤ２３の移動をフォーカスカム２８のヘリコイド面２８ａとＣＣＤ枠２６のヘリコイド面２６ａとの嵌合により行う代わりに、円筒カムであるフォーカスカム２８にＣＣＤ枠２６に固定したピン２６ｂを係合させている。これにより、フォーカスカム２８を図１の実施形態と同様に回転させることにより、フォーカスカム２８のカム溝とシャッタ地板２２の直進溝２２ａとによりピン２６ｂが規制され、図１の一実施形態と同様にＣＣＤ枠２６が光軸方向に所定量の移動をすることとなる。
【００２１】
図５は本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの光学系の各群及びＣＣＤに関する、光軸方向位置とズーム位置との関係を示す図である。
図５に示すように、第１群（撮影レンズ１の第１群レンズ１０）、第２群（撮影レンズ１の第２群レンズ１１）及びＣＣＤ（撮像素子２３）がカメラ本体に対して可動であり、第３群のみがズーム位置に関わらずカメラ本体に対して固定である。
【００２２】
図１の収納状態を基準に考えると、図３の短焦点端（ＷＩＤＥ）状態にする為には第１群、第２群を前面に繰出す必要がある。又、有限距離に合焦するためにはＣＣＤを後側に繰出す必要がある。
次に、長焦点端（ＴＥＬＥ）状態にする為には１群をさらに前側に繰出し、２群は後側に移動させ、ＣＣＤも後側に移動させる必要がある。
【００２３】
図１２は従来のデジタルカメラの本体必要厚さを示す図、図１０は従来のデジタルカメラの収納状態のレンズ鏡筒及びＣＣＤ沈胴部を示す断面図、図１１は従来のデジタルカメラの短焦点端状態のレンズ鏡筒及びＣＣＤ沈胴部を示す断面図である。
【００２４】
図１２を参照して、本発明の一実施形態と同様の光学系を使用した場合の従来のデジタルカメラの本体必要厚さについて説明する。
図１２に示すように、従来のデジタルカメラに備える撮影レンズの第１群の移動量は鏡胴を沈胴構造にすることにより、図１０にも示すように沈胴部分は本体必要厚さには含まれないが、後側は図１１にも示すように、ＣＣＤの最大移動量とその時のクリアランスを確保した量により本体の必要厚さＴが決定される。
【００２５】
次に図６にこの光学系を使用した場合の本発明の一実施形態に係るデジタルカメラを説明する。
図６に示すように、第１群の移動量は従来と同様に沈胴部分は本体の厚さには含まれない。しかしながら、後側は上述したようにＣＣＤを沈胴構造にすることにより、本体必要厚さが減っているのが解る。
【００２６】
図７は上述した鏡胴２及びＣＣＤ沈胴部Ｃを備えた本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの一例を示す正面図である。
図７に示すように、このデジタルカメラは、撮影を行うための撮影レンズ１と、撮影レンズ１を保持し、所定位置に移動させるための鏡胴２とを備えている。さらにこのデジタルカメラは、構図を決めるための光学ファインダの対物レンズ３と、低輝度時に使用するストロボ４とを備えている。
【００２７】
図８は、図７のデジタルカメラの背面図である。
このデジタルカメラの背面側には、デジタルカメラを起動、休止させる電源スイッチ５と、ズーム操作を行うズーム釦６と、光学ファインダの接眼レンズ７と、構図決定や画像再生表示、モード等のメッセージを表示する液晶ディスプレイ８とが設けられている。また、このデジタルカメラの背面側には、各モードを切り換えるためのモード選択釦９と、モード選択釦９で選択できないモード等の操作を行うための操作釦Ｂとが設けられている。
このようなデジタルカメラの背面側には、上述した撮像素子２３を沈胴させるためのＣＣＤ沈胴部Ｃを備えている。
【００２８】
図９に上記デジタルカメラの回路構成を示すブロック図を示す。モード選択釦９に連動しているモード選択スイッチ５１や操作釦Ｂに連動している操作選択スイッチ５２により撮影モード、再生モード、消去モードさらにはマクロ撮影モード、白黒撮影モード、分割再生モード、ズーム再生モード、一括消去モード、１駒消去モード等の選択された内容が信号として制御部５４に送られ、各モード状態のセット状態となる。
【００２９】
撮影モードが選択された場合について記す。撮影モードの場合はズーム動作が可能となり、ズーム釦６により選択されたズーム位置がズーム釦６に連動しているズーム選択スイッチ５３よりズーム位置信号として制御部５４に送られる。選択されたズーム位置にレンズを移動させる為に所定量の信号を制御部５４からモータドライバ５５に送ることにより、フォーカス駆動用のフォーカスモータ５８、ズーム駆動用のズームモータ５６を回転することが可能となる。フォーカスモータ５８、ズームモータ５６はそれぞれフォーカス駆動部５９、ズーム駆動部５７と連動しており、撮影光学系６０の撮影レンズと撮像素子２３とをそれぞれ移動し、選択されたズーム位置にセットする。
【００３０】
撮影光学系６０を通過した光は赤外カットフィルタ、ＯＬＰＦ（光学ローパスフィルタ）６１にて赤外光をカットし、擬色、モアレの発生源となる高周波成分をカットされ、撮像素子２３に到達する。撮像素子２３に到達した光は撮像素子２３により電気信号に変換される。変換された電気信号はＣＤＳ、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ６３に送られる。ＣＤＳでは低周波ノイズを除去され、ＡＧＣでは映像信号のみ規定レベルまで増幅され、その後、Ａ／ＤにてＡ／Ｄ変換されデジタル信号として出力される。出力されたデジタル信号は画像処理部６４に送られ、色情報の補間処理、ホワイトバランスのゲイン処理、輪郭強調処理、γ処理、輝度信号と２つの色差信号に分離する変換処理等を行い、メモリ６９に送られる。記録媒体６８に記録するためには、メモリ６９に格納された信号データを再度、画像処理部６４に送り、圧縮処理を施した後、記録媒体６８に書き込む。また、構図を決定する為のスルー画像を表示する場合は撮像素子２３からの信号を間引きした信号のみ出力し、ＣＤＳ、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ６３通過後、画像処理部６４にて同様の処理を行い、さらに間引き処理を施す。その後、メモリ６９に一旦格納した後、画像処理部６４に送りビデオ変換処理を施し、ビデオアンプ６５に出力する。ＴＶ（テレビモニター）６６をつなげれば、ＴＶ（テレビモニター）６６にスルー画像を出力可能な状態となる。同様にＬＣＤ（液晶モニター）２７に表示させるには、画像処理部６４でのビデオ変換処理を液晶モニター表示用の変換処理を施し、ＬＣＤ（液晶モニター）６７に出力表示させる。
【００３１】
上記実施形態のデジタルカメラによれば、光学系から入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、電気信号を処理する処理手段を備えたデジタルカメラ等の撮像装置において、撮影時にはボディー前面及び背面の一部が自動的に繰り出して、変倍及び合焦の機能を損なうことなく撮影状態とすることができ、電源オフ又は収納時にはフラットなボディー形状とすることができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では薄型撮像装置の一例としてデジタルカメラの場合について説明したが、撮像装置を備えた携帯情報端末等に応用することができる。また、上記実施形態では可変焦点光学系としてのズームレンズを用いた場合について説明したが、可変焦点光学系の代わりに単焦点光学系を用いることもできる。また上記実施形態では撮像素子としてＣＣＤを用いた場合について説明したが、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳセンサ等を用いてもよい。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く請求項１〜６の発明によれば、撮影時には変倍、合焦の機能を損なうことなく、電源オフ又は収納時等の携帯時には薄型でフラットなボディー形状にすることができる。
【００３４】
さらに、ヘリコイドネジを使用することにより強度を確保し、且つピン等の部材を増やすことのない撮像素子の沈胴機構を備えた撮像装置を実現することができる。
【００３５】
また、さらに、円筒カムとピンを使用することにより強度を確保し、且つ安価な撮像素子の沈胴機構を備えた撮像装置を実現することができる。
【００３６】
また、さらに、撮影光学系を可変焦点にすることにより、多機能な撮像装置を得ることができる。
【００３７】
また、さらに、撮影光学系を単焦点にすることにより光学系が小型になり、より薄型でフラットなボディー形状にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラのレンズ鏡筒及びＣＣＤ沈胴部の断面図であり、収納状態を示す。
【図２】同デジタルカメラのレンズ鏡筒及びＣＣＤ沈胴部の断面図であり、ズーム位置が長焦点端の状態を示す。
【図３】同デジタルカメラのレンズ鏡筒及びＣＣＤ沈胴部の断面図であり、ズーム位置が短焦点端の状態を示す。
【図４】同デジタルカメラのＣＣＤ沈胴部の変形例を示す断面図であり、収納状態を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの光学系の各群及びＣＣＤに関する、光軸方向位置とズーム位置との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの本体必要厚さを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの正面図である。
【図８】同デジタルカメラの背面図である。
【図９】同デジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のデジタルカメラの収納状態のレンズ鏡筒及びＣＣＤ沈胴部を示す断面図である。
【図１１】従来のデジタルカメラの短焦点端状態のレンズ鏡筒及びＣＣＤ沈胴部を示す断面図である。
【図１２】従来のデジタルカメラの本体必要厚さを示す図である。
【符号の説明】
１  撮影レンズ
２３  ＣＣＤ（撮像素子）
２６ａ  ヘリコイド面
２８ａ  ヘリコイド面
６４  画像処理部
Ｃ  ＣＣＤ沈胴部
【図１】
0003860736.tif 000002
【図２】
0003860736.tif 000003
【図３】
0003860736.tif 000004
【図４】
0003860736.tif 000005
【図５】
0003860736.tif 000006
【図６】
0003860736.tif 000007
【図７】
0003860736.tif 000008
【図８】
0003860736.tif 000009
【図９】
0003860736.tif 000010
【図１０】
0003860736.tif 000011
【図１１】
0003860736.tif 000012
【図１２】
0003860736.tif 000013