JP4449071B2

JP4449071B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4449071B2
Application number: JP2004046566A
Authority: JP
Inventors: 一記喜多
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP2005234470A

Description

本発明は、撮像装置に関する。

近年、デジタルカメラは、中級機やコンパクトカメラでも数百万画素以上の高精細化が進む一方で、手軽にポケットに入れて持ち歩けるようなＰＣカード型デジタルカメラや、携帯性の高い薄型のもの、例えば、図２０（ａ）、（ｂ）に示す外観を有する薄型のデジタルカメラが実用化されている。該デジタルカメラでは、図２１に示すように、レンズ光軸とＣＣＤ中心の法線軸が固定的に一致している構成を有する。フィルタ１を通った光は、レンズ２によって集光され、ＣＣＤ３上に結像される。この場合、レンズ光軸とＣＣＤ中心法線軸が同一直線上にあるので、レンズの焦点距離は、カメラ本体の厚さに制約される。したがって、光路上にズームレンズや変倍レンズなどを配置することができないため、一般に、光学ズーム機能を有しない単焦点カメラとなる。単焦点カメラは、レンズ部分が小型化できるので、カメラ本体を薄型化しやすく、ユーザにとっても、フォーカシングが不要のため、撮影時のタイムラグがない、ピンボケになりにくいなど利点が多い。一方、レンズの焦点距離が本体厚により制限されるので、レンズ径、ＣＣＤのサイズを小さくせざるを得なくなる。ゆえに、レンズ加工精度が高くなり、光学的な限界も生じる。また、ＣＣＤのサイズが小さくなると、製作上の困難さが生じるだけでなく、ノイズが大きくなり、画質低下につながり、高解像度化が困難になる。

そこで、携帯性の高い薄型のデジタルカメラにおいても、できるだけレンズ口径を大きくし、また、焦点距離を大きくし、３倍〜数倍程度の光学ズーム機能を具備させるための技術が開発されている。一般に、カメラに光学ズーム機能を具備する場合、１つで広角から望遠まで撮影できるズームレンズを内蔵する。ズームレンズでは、複数組のレンズ群を組み合わせ、マスターレンズと対物レンズとの間に変倍系レンズを置いて、光軸上を前後に移動させるものが多い。しかしながら、ズームレンズを内蔵するデジタルカメラでは、光学系や鏡筒が長くなり、ズームやオートフォーカスの駆動部分も大きくなるため、かさばって重くなってしまうという問題がある。

そこで、薄型、ズーム内蔵を図ったデジタルカメラとして、使用時だけ鏡筒が出てくる「沈胴式」が一般的である。しかしながら、「沈胴式」の場合であっても、光軸上に配設した複数組のレンズ群の長さにより、デジタルカメラの筐体厚が決まってくる。そこで、沈胴の代りに、図２２に示すように、プリズム５で光軸を折り曲げ、カメラの厚さとは直角方向にズームレンズ群６を並べて、焦点距離を確保しながら、本体厚をあまり厚くしない構造を有するデジタルカメラがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−６６３０９号公報

しかしながら、特許文献のように、プリズム５で光軸を折り曲げ、カメラの厚さとは直角方向にズームレンズ群６を並べるデジタルカメラでは、レンズロ径を大きくできない、製品厚がレンズの口径で決まってしまう難点があった。また、非特許文献２のように、収納時に変倍系レンズ群８をスライドさせるデジタルカメラでは、複雑な構造の割には、焦点距離を確保するのが難しいという問題があった。また、特許文献３，４のように、レンズ周囲部１０を折り畳み可能な構造を、繰り返し利用するデジタルカメラに適用した場合には、材質や耐久性等から採用しにくいという問題がある。

そこで本発明は、カード型や薄型であっても、非撮影時においては本体の厚みを増すことなく、撮影時においては光軸方向の距離を十分にもち、レンズ口径を大きくすることができる撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、請求項１記載の発明は、撮像部と、この撮像部に対し被写体像を結像させるため、撮影時に同一光軸上に平行に配置される複数のレンズと、この複数のレンズを対向する２つの回転支軸を介して連結する２つの連結部と、前記撮影時に前記連結部の一方を他方から離すように引き起こすことで前記複数のレンズを前記光軸に垂直なるように回転させるとともに、非撮影時に前記２つの連結部を近づけるように移動させることで前記複数のレンズを折り畳む折畳機構と、を備える撮像装置において、前記複数のレンズは、ズーム動作で移動するズームレンズ群と、ズーム動作で移動しない固定レンズ群とを含むとともに、前記連結部は、夫々前記ズームレンズ群のレンズ同士を連結する第１の連結部と前記固定レンズ群のレンズ同士を連結する第２の連結部とを含み、前記折畳機構は、上面ケースと下面ケースとを有し、前記第１の連結部は、前記上面ケース側に配置された第１の上側連結板と、前記下面ケース側に配置された第１の下側連結板とからなり、前記第１の上側連結板と前記第１の下側連結版とは、前記ズームレンズ群を間に介しており、前記第１の上側連結板と、前記第１の下側連結版と、前記ズームレンズ群とで平行四辺形状の可変構造を形成し、前記第２の連結部は、前記上面ケース側に配置された第２の上側連結板と、前記下面ケース側に配置された第２の下側連結板とからなり、前記第２の上側連結板と前記第２の下側連結版とは、前記固定レンズ群を間に介しており、前記第２の上側連結板と、前記第２の下側連結版と、前記固定レンズ群とで平行四辺形状の可変構造を形成し、前記ズームレンズ群は、少なくとも前記固定レンズ群の１つを挟んで配置されており、前記第１の連結部を前後移動させて前記ズームレンズ群を光軸方向に前後移動させてズーム動作させるズーム駆動手段を備えることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、前記複数のレンズの途中に配設され、前記撮像素子への入射光量を調節する絞り手段と、前記撮像部の前面に配設され、前記撮像部への露光時間を調節するシャッター手段とをさらに備え、前記折畳み機構は、前記非撮影時での前記連結部の移動に連動させて、前記絞り手段、及び、前記シャッター手段の何れかを折り畳むようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、カード型や薄型であっても、光学ズームを備えることができ、非撮影時においては本体の厚みを増すことなく、撮影時においては光軸方向の距離を十分にもち、レンズ口径を大きくすることができるという利点が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

Ａ．第１実施形態
Ａ−１．第１実施形態の構成
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態による折畳み式レンズ・ユニットを搭載したズーム付デジタルカメラの外観構成を示す斜視図である。図において、デジタルカメラ１１は、ＬＣＤ（液晶）モニタ１２が設けられた本体部１３と、レンズ群１４が内蔵された撮像レンズ部１５とからなる。本体部１３には、上記ＬＣＤモニタ１２以外に、各種スイッチ（電源スイッチ２０、モードスイッチ２１、シャッターボタン２２、ズーム操作スイッチ２３など）やメモリ・カードを装着するためのスロット３０などが設けられている。

また、撮像レンズ部１５は、下面ケース３０と上面ケース３１とからなり、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、非撮影時（携帯時）には、上面ケース３１を折り畳むことにより、本体部１３と同じ厚さに折り畳まれ、撮影時には、上面ケース３１を矢印Ａの方向に引き起こした状態で使用される。撮像レンズ部１５には、ズームレンズを含むレンズ群１４が長手方向に並んで配設されており、一端から入射する被写体像を他端に配置されたＣＣＤ上に結像するようになっている。また、撮像レンズ部１５には、レンズ群１４の一部を光軸方向に移動させることで、光学ズームを行うズーム駆動モータ３２が内蔵されている。

ＬＣＤモニタ１２は、ファインダとして用いられるが、撮像レンズ部１５がカメラ本体の上方（厚さとは直角の方向）を向いているので、表示を見ながら撮影すると目線が低くなり、画角や構図が制約されるので、撮像レンズ部１５を、同図（ｂ）に示すように、ＬＣＤモニタ１２が設けられた本体部１３に対して、回転軸４０を中心に回動できる構成としている。非撮影時（携帯時）は、撮像レンズ部１５を折り畳むと、薄型のカード形状となり、引き起こした状態では望遠ズーム付きカメラとして利用できる。

次に、図２（ａ）、（ｂ）は、折り畳み式の撮像レンズ部の内部構造を示す斜視図である。撮像レンズ部１５の内部には、移動レンズ５０（対物側）、固定レンズ５１、移動レンズ５２、固定レンズ５３（結像側）および撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）６０が配設されている。固定レンズ５１と固定レンズ５３と撮像素子６０とは、連結板７０,７０により回転可能に連結されており、連結板７０,７０の前後移動により、収納時には斜めに倒れた状態で収納され、撮影時には垂直状態となる。

また、移動レンズ５０と移動レンズ５２とは、連結板７１，７１により連結されている。連結板７１，７１の側面には、メスねじ７２が固定されており、該メスねじ７２には、ボルト状の軸にねじを切ったオスねじ７３が、ボルト＆ナットやラック＆ピニオン歯車の様に噛みあっている。該オスねじ７３は、ズーム駆動モータ３２と調速用の輸列３３につながっており、ズーム駆動モータ３２の回転により調速用の輸列３３を介して回転する。これにより、レンズ群１４を引き起こした状態では、メスねじ７２がオスねじ７３上を軸方向に直線移動することにより、メスねじ７２が固定されている移動用の連結板７１，７１が前後に移動し、該連結板７１，７１に連結したフォーカシング用の移動レンズ５０と移動レンズ５２も連動して光軸上を前後に移動するようになっている。

なお、ラック＆ピニオン歯車等の代りに、ベルトやワイヤーで前後移動させる、あるいは、スプリングで引っ張った連結板をワイヤーで反対側から引いて移動する等、他の駆動方式でもよい。また、移動用の連結板７１，７１につながり連動する移動レンズ５０，５１を固定している枠のうち、移動レンズ５０の枠（外枠）の中に、さらに入れ子でレンズ枠（内枠）を設けて、外枠の中をレンズ枠（内枠）が微調移動できる構成とし、まず、レンズ枠（内枠）の微調移動により合焦駆動してから、ズーム駆動するようにしてもよい。

次に、図３は、本第１実施形態による折り畳み式の撮像レンズ部の構造を示す側面図である。本実施形態では、簡単な光学補正式の３群ズームレンズを例に説明している。図３（ａ）には、レンズ群１４を平行四辺形状に折り畳んで収納した状態、図３（ｂ）には、引き起こした初期状態を示している。各レンズ５０〜５３は、矩形のレンズ枠内に取り付けられ、各レンズ枠は端部に設けたジョイント（ビスやリベットなど）で該当する連結板７０，７１に回転可能に連結され、上面ケース３１を引き起こすと、一緒にレンズ枠も起き上がり、上面ケース３１を上から抑えながらスライドさせると、連動して折り畳まれる。レンズ枠同士は、常に平行に保たれるので、レンズ５０〜５３同士はぶつからない機構である。なお、上面ケース３１は、開閉用のモータを設け、スイッチ操作で電動で起き上がる構成としてもよい。

本第１実施形態では、３群ズームレンズ・ユニットでは、同じ光軸上に対物側から順に、焦点系（フォーカシング）の移動レンズ５０（凸）、変倍系（バリエータ）固定レンズ５１（凹）、移動レンズ５０と連結し連動して動くレンズ５２（凸）、絞りと結像系（リレー／マスター）レンズ５３（凸）を並べ、さらに、レンズ枠と同様の外形でシャッタ機構付きの撮像素子６０を設けている。また、固定レンズ５１，５３と撮像素子６０とは、前述したように、上下に設けた連結板７０に連結され、ズーム時に連動して移動する移動レンズ５０，５２は、上下左右に設けたズーム移動用の連結板７１に連結されている。

固定用の連結板７０において、上面側は上面ケース３１の結像側の端に、下面側は下面ケース３０の少し対物側に、折り畳み時の寸法位置に合せて、ずれた位置にビス等で結合されており、上面ケース３１を持ち上げると連動して一緒に持ち上がり、閉めると自動的に折り畳まれるようになっている。なお、レンズ枠が精度良く垂直に起きるように、バネや位置決め部材を付加してもよい。移動レンズ５０，５２の枠は、固定レンズ５１，５３の枠と連動して起き上がる一方、上面に押されて折り畳まれるが、同様にバネや位置決め部材を付加してもよい。

図４（ａ）、（ｂ）は、撮像レンズ部において、広角と望遠時のレンズ位置を示す側面図である。移動用の連結板７１に連結した移動レンズ５０，５２は、ズーム時には、固定レンズ５１（凹）を挟んで、前後に移動させると、焦点距離を変えて、ズームレンズとして機能する。移動レンズ５０，５２をレンズ５３に近づけた位置（図４（ａ））では、最も短焦点距離の低倍率（Ｗｉｄｅ、広角）状態となり、反対に、レンズ５３から遠ざけた位置（図４（ｂ））では、最も長焦点距離の高倍率（Ｔｅｌｅ、望遠）状態となる。

次に、図５は、上述した本第１実施形態による折り畳み式の撮像レンズ部における遮蔽板の構造を示す側面図である。下面ケース３０と上面ケース３１の両側面には、遮蔽板８０，８１が設けられている。該遮蔽板８０，８１は、横方向からの外部光の進入を防止するためのものである。遮蔽板８０は、下面ケース３０の両側面に設けられており、それぞれ側面に形成されている長孔にピンを移動可能に嵌合させている。また、遮蔽板８１は、上面ケース３１の両側面に設けられており、それぞれ側面に形成されている長孔にピンを移動可能に嵌合させている。また、遮蔽板８０と遮蔽板８１とは、回転可能に設けられた連結板８５，８５により連結されており、上下から摺り合うように配設されている。これにより、遮蔽板８０，８１は、図５（ａ）に示すように、上面ケース３１を畳んだ状態では、撮像レンズ部１５の内部に収納され、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、上面ケース３１を立ち上げた状態では、上面ケース３１のスライドに連動して立ち上がり、一部が重なり合った状態で保持されるようになっている。

次に、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上述した撮像レンズ部１５のズーミング動作例を説明するための模式図である。本実施形態におけるレンズ構成は、図６（ａ）に示すように、簡単な直線的な移動でもフォーカスがずれない、光学補正式の３群レンズを採用（一例）している。図６（ａ）に示す折り畳み状態から、レンズ群を立ち上げ、ズーム駆動モータ３２により、固定レンズ５１を挟んで、前後の移動レンズ５０，５２を連結して前後に移動させることで、図６（ｂ）に示すように、Ｗｉｄｅ（広角）としたり、図６（ｃ）に示すように、Ｔｅｌｅ（望遠）とする。

次に、図７は、本第１実施形態によるズーム付きデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図において、デジタルカメラは、ズーム＆撮像部１４０と本体部１４１とからなる。ズーム＆撮像部１４０は、上述した撮像レンズ部１５や、開閉制御部１５０、開閉用モータ１５１、折り畳み／開閉機構１５２、タイミング制御部１５３、Ａ／Ｄ変換部１４９、シャッター制御部１５６、絞り制御部１５７、ズーム＆レンズ制御部１５８、焦点検出部１５９、ＡＦ制御部１６０、受光センサ１６１、測光／露出計測部１６２などからなる。また、本体部１４１は、画像信号処理部１５４、画像データメモリ１５５、システム制御部１６３、フラッシュ制御部１６４、ストロボ１６５、電源制御部１６６、電池１６７、操作部１６８、表示用画像データメモリ１６９、表示部１７０、プログラムメモリ１７１、その他のデータメモリ１７２、Ｉ／Ｏインターフェース１７３、通信部／送受信部１７４、Ｉ／Ｏインターフェース１７５、着脱式外部メモリ１７６などからなる。

開閉制御部１５０は、ユーザの操作により開閉用モータ１５１を駆動する。開閉用モータ１５１は、上述した撮像レンズ部１５の上面ケース３１、下面ケース３０、連結板７０，７１等に相当する折り畳み／開閉機構１５２を作動させて、撮像レンズ部１５を開閉する。また、折り畳み／開閉機構１５２は、上述したようにユーザ自身による手動でも開閉可能になっている。

タイミング制御部１５３は、撮像素子（ＣＣＤ）６０を所定のタイミングで駆動する。撮像素子６０は、レンズ群を通って結像した映像を電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部１４９に供給する。Ａ／Ｄ変換部１４９は、撮像素子６０からの電気信号をデジタル信号に変換し、画像信号として画像信号処理部１５４へ供給する。画像信号処理部は１５４、画像信号に対する画像処理（画像補正や圧縮など）を施し、システム制御部１６３へ供給する。画像データメモリ１５５は、上記撮影された画像データを記憶する。

シャッター制御部１５６は、撮像素子６０の直前に配設されたシャッター（電気式または機械式）の開閉（露光時間）を制御する。また、絞り制御部１５７は、レンズ５３の直前に配設された絞り機構を制御し、撮像素子６０に到達する光量（露出）を制御する。ズーム＆レンズ制御部１５８は、ズーム駆動モータ３２を駆動し、移動レンズ５０，５２を光軸に沿って前後に移動させ、Ｗｉｄｅ（広角）からＴｅｌｅ（望遠）まで変化させる一方、ＡＦ（オートフォーカス）制御部１６０からの制御に従って、ズーム駆動モータ３２を駆動し、移動レンズ５０，５２の前後位置を微少調節することでフォーカシングを行う。焦点検出部１５９は、レンズ群を通して撮像素子６０上に結像される映像をハーフミラーにより取り込み、コントラスト方式あるいは位相差方式などにより合焦を検出する。ＡＦ制御部１６０は、焦点検出部１５９により合焦が検出されるようにズーム＆レンズ制御部１５８を制御する。

受光センサ１６１は、外部光を検出し、測光／露出計測部１６２に供給する。測光／露出計測部１６２は、受光センサ１６１により検出された外部光を測光し、露出を計測し、システム制御部１６３へ供給する。システム制御部１６３は、上記計測された露出に従って、絞り制御部１５７に対する絞りを制御する。フラッシュ制御部１６４は、システム制御部１６３による制御に従って、必要に応じて（露出不足）、ストロボ１６５の発光、発光量を制御する。電源制御部１６６は、電池１６７からの電力をフラッシュ制御部１６４へ供給したり、電池１６７の残量をシステム制御部１６３へ通知する。電池１６７は、二次電池や乾電池などからなる。

操作部１６８は、各種スイッチ（電源スイッチ２０、モードスイッチ２１、シャッターボタン２２、ズーム操作スイッチ２３など）からなる。表示用画像データメモリ１６９は、表示用の画像データを一時格納する。表示部１７０は、液晶表示器などから構成され、撮影時のスルー画像や、各種設定メニュー、再生画像などを表示する。プログラムメモリ１７１は、撮影用プログラムや、画像処理用プログラム、再生用プログラムなど、当該デジタルカメラを動作させるための各種プログラムを記憶している。その他のデータメモリ１７２は、ユーザ情報や日付情報、各種設定内容などを記憶する。Ｉ／Ｏインターフェース１７３は、システム制御部１６３と通信部／送受信部１７４との間でデータ授受を行う。通信部／送受信部１７４は、Ｉ／Ｏインターフェース１７３を介して、当該デジタルカメラと外部機器との間で画像データの送受信を行う。Ｉ／Ｏインターフェース１７５は、システム制御部１６３と着脱式外部メモリ１７６との間でデータ授受を行う。着脱式外部メモリ１７６は、着脱式の記憶媒体であり、圧縮された画像データを記憶する。

特に、本第１実施形態によるデジタルカメラでは、撮像レンズ部１５の開閉用モータ１５１を設け、手動でも、制御回路による電動でも、開閉できるようにしたほか、焦点検出により移動レンズ５０,５２を自動駆動してオートフォーカスし、フォーカス（ピント）を保持したまま、ボタン１つでＴ／Ｗ双方向にズーム操作可能とし、また測光による露出等の白動制御ができる全自動式としている。

Ａ−２．第１実施形態の動作
次に、上述した第１実施形態の動作について説明する。ここで、図８ないし図９は、本実施形態によるデジタルカメラにおける電源オン時の動作（ズーム駆動制御とカメラの撮影／再生制御）の概略を説明するためのフローチャートである。

電源がオンになると、まず、撮影モードであるか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、撮影モードである場合には、手動または電動で折り畳み式レンズ部１５を引き起こす（Ｓ１２）。次に、ズームレンズを初期位置にセットし（Ｓ１４）、ズームレンズを駆動し、通常位置（標準倍率１倍）に設定し（Ｓ１６）、測光／露出計部などを起動し、フラッシュを充電する（Ｓ１８）。次に、設定撮影モードに従い、シャッタースピード／絞り／プログラムを設定し（Ｓ２０）、焦点検出およびレンズ駆動により、合焦処理（フォーカシング）し、入力画像を表示部にスルー表示する（Ｓ２２）。

次に、ズーム操作が行われたか否かを判断する（Ｓ２４）。そして、ズーム操作が行われた場合には、Ｗ／Ｔズーム操作に従って、ズーム駆動モータ３２を制御してズーム駆動し、撮像素子６０に結像した入力画像を表示部１７０にスルー表示する（Ｓ２６）。一方、ズーム操作が行われた場合には、ズーム駆動することなく、そのまま次のステップへ進む。

次に、シャッターボタン２２が押下されて撮影操作が行われたか否かを判断する（Ｓ２８）。そして、シャッターボタン２２が押下されると、設定撮影モードと測光部／露出計測部１６２のデータとに従って、露出／シャッター速度／フラッシュ発光等を自動制御して撮影する（Ｓ３０）。次に、撮影した画像を画像データメモリ１５５に記録し、表示用画像データメモリ１６９を介して、表示部１７０に表示する（Ｓ３２）。次に、撮影画像を記録するか否かを判断する（Ｓ３４）。そして、撮影画像を記録する場合には、撮影画像データを符号化／変換／圧縮処理を行い（Ｓ３６）、該画像処理した画像データを画像データメモリ１５５に記録する（Ｓ１５５）。その後、所定の処理へ戻る。

シャッターボタン２２が押下されなかった場合には、その他の操作があったか否かを判断し（Ｓ４０）、他の操作が合った場合には、操作に応じた処理を行う（Ｓ４２）。その後、所定の処理へ戻る。

また、電源オンになったものの、撮影モードでない場合には、再生モードであるか否かを判断する（図１０のＳ５０）。そして、再生モードである場合には、ズームレンズを初期位置に戻す（Ｓ５２）。次に、手動または電動で折り畳み式の撮像レンズ部１５を折り畳み格納する（Ｓ５４）。次に、最後に再生された画像、または最後に撮影された画像データを画像データメモリ１５５から読み出し、表示部１７０に表示する（Ｓ５６）。次に、画像選択操作があったか否かを判断し（Ｓ５８）、画像選択操作があった場合には、該当画像データを画像データメモリ１５５から読み出し、表示部１７０に再生表示する（Ｓ６０）。その後、所定の処理へ戻る。

一方、再生モードでない場合、あるいは再生モードにおいて画像が選択されない場合には、その他の操作があったか否かを判断し（Ｓ６２）、他の操作が合った場合には、操作に応じた処理を行う（Ｓ６４）。その後、所定の処理へ戻る。

次に、図１１は、デジタルカメラにおける電源オフ時の動作の概略を説明するためのフローチャートである。電源オフ操作があると、まず、ズームレンズを初期位置に戻す（Ｓ７０）。次に、手動または電動で折り畳み式の撮像レンズ部１５を折り畳み格納する（Ｓ７２）。そして、測光／露出計測部１６２、焦点検出部１５９、ズーム＆レンズ制御部１５８などの撮像部１４０や、表示部１７０等への電源を所定の順序で切断し（Ｓ７４）、所定のデータをバックアップした後、システム制御部１６３への電源を切断する（Ｓ７６）。

上述した第１実施形態によれば、複数のレンズ群を連結して、非使用時には、平行四辺形状に斜めにレンズ群が重なって収納され、撮影時には引き起こして使用できるようにしたので、
するため、従来の屈曲光軸方式の薄型ズームカメラのように、本体の厚さ以上にレンズロ径を大きく出来ないという制約もなく、より口径の大きな明るいレンズを用いても、薄型のカメラを構成できる。

１）オートフォーカスや光学ズームなど、複数レンズやレンズ駆動部が必要な多機能のカメラでも、薄型小型の携帯サイズで実現できる。
２）平行四辺形状の可変リンクにより、上面ケースを開閉するだけで、レンズ群が自然に立ち上がる／畳み込まれる構造なので、機構が簡単で、折り畳みの操作性もよい。
３）折畳み時の斜め状態でも、レンズ枠はいつも互いに平行になるので、レンズ同士がぶつかって傷つけ合う恐れがない。
４）連結板を別にして構成すれば、望遠ズームなど、連動して動くレンズ群と、固定して動かないレンズ群など、グループ別の移動操作も容易に付加できる。
５）レンズ枠と同様の形状で、撮像素子など回路基板や、絞りやシャッター部等を構成できるので、連動して折り畳むモジュールや光学系を容易に付加できる。

Ｂ．第１実施形態の変形例
次に、上述した第１実施形態の変形例について説明する。上述した第１実施形態では、矩形のレンズ枠を梯子状に上下左右で連結して、平行四辺形状のリンク構造としたが、円形や異形の枠でも、側面や下面の中央部等で連結しても、その他のリンク構造で構成してもよい。また、上述した第１実施形態では、移動レンズ群をモータで回転するボルト＆ナットで前後駆動する構成としたが、ラック＆ピニオンや、ベルトやワイヤ、スプリング、カム機構など、他の手段を用いてもよい。また、複数の駆動系を設け、数群を独立に移動してもよい。また、レンズ枠の中に入れ子でレンズ枠を設け、微調移動してもよい。

また、上述した第１実施形態では、光学補正式の３群ズームの例で示したが、より少数／多数のレンズ群や、他のレンズ構成、機械補正式など他のズーム機構としてもよい。また、上述した第１実施形態では、望遠ズームとして構成したが、広角ズームや、オートフォーカス用レンズ、測距用や測光用のレンズ、他の光学系・ユニットとして構成してもよい。

Ｃ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態によるデジタルカメラの外観（非撮影時）を示す斜視図である。また、図１３は、本第２実施形態によるデジタルカメラの外観（撮影時）を示す斜視図である。

本第２実施形態では、非使用時には、図１２に示すように、上面ケース２００を押さえ込むことによりズームレンズ群を水平に折り畳み（本体内では垂直方向）、使用時には、図１３に示すように、上面ケース２００を引き出すことで、ズームレンズ群２０１を垂直方向（本体内で水平方向）に立ち上げる構造としている。また、本第２実施形態では、レンズ群を本体２０２の厚さとは直角方向に実装するが、入射した光軸をミラー２０３で直角に折り曲げた後、ズームレンズ群２０１を通って撮像素子（ＣＣＤ）２０４に導くようにしている。したがって、通常のカメラのように、本体前面を被写体に向ける普通の姿勢で撮影できる。

次に、図１４（ａ）〜（ｃ）は、本第２実施形態によるズームレンズ群の構成を示す斜視図である。図１４（ａ）には、フォーカシングレンズ２０１１とバリエータ（変倍）レンズ２０１２とからなるズームレンズ群２０１、ミラー２０３および撮像素子２０４を収納した状態を示しており、ズームレンズ群２０１やミラー２０３は、重ならないように折り畳まれて収納される。また、図１４（ｂ）には、ズームレンズ群２０１を立ち上げた状態を示しており、上述したように、上面ケース２００を引き出すことで、支持部２０５で回転可能に支持された、ズームレンズ群２０１、ミラー２０３および撮像素子２０４が光軸に対して垂直に立ち上がる。また、図１４（ｃ）には、ズーム動作を示しており、ズームレンズ群２０１を各々起こした状態で、モータ２１０，２１１により、独立に前後移動してズームするような構造としている。

このように、本第２実施形態では、従来の屈曲光軸方式の薄型ズームカメラのように、本体の厚さ以上にレンズロ径を大きくできないという制約もなく、より口径の大きな明るいレンズを用いても、薄型のカメラを構成することができる。また、上述した第１実施形態のように、レンズ同士が折り重なったり、斜め位置で収納されることはない。ゆえに、収納時におけるカメラ本体の厚さをさらに薄型にすることができる。

なお、上述した第２実施形態では、２群ズームレンズを元に構成したが、その他のレンズ群で構成してもよい。

Ｄ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。ここで、図１５（ａ）は、本発明の第３実施形態によるデジタルカメラの前面から見た外観を示す斜視図であり、同図（ｂ）は、裏面から見た外観を示す斜視図である。

デジタルカメラの正面には、レンズ部２２０、ファインダ２２１、フラッシュ２２２が設けられている。また、上面には、シャッターボタン２２３、電源ボタン２２４が配設されている。一方、デジタルカメラの裏面には、表示部（ＬＣＤ）２２５、メニューボタン２２６、十字キー２２７、折り畳み式ミラー２２８、レバースイッチ２２９が適宜配設されている。折り畳み式ミラー２２８は、撮影モードにすべくレバースイッチ２２９の下方向にスライドさせることで、立ち上がり、再生モードもしくは非撮影にすべくレバースイッチ２２９を上方向へスライドさせることで、本体面に平らに収納されるようになっている。

また、図１６（ａ）〜（ｄ）は、本第３実施形態によるデジタルカメラを４方向から見た外観を示す図である。折り畳みミラー２２８は、第１のミラー２５０と、第２のミラー２５１と、その両側面に配設された、光学系への外部光の進入を防止するための遮光ヘローズ２５２とからなる。第１のミラー２５０と第２のミラー２５１とは、折り畳みミラー２２８を立ち上げた状態で、４５°で対向するようになっている。また、レンズ部２２０は、フィルタ２５３とレンズ２５４とからなる。これにより、フィルタ２５３を通った光は、レンズ２２４によって集光され、４５°に配置された第１のミラー２５０、第２のミラー２５１とで反射され、撮像素子（ＣＣＤ）２５５に結像される。

次に、図１７は、本第３実施形態によるデジタルカメラの光学系の撮影時における状態と、非撮影時における状態とを示す側面透視図である。また、図１８は、本第３実施形態によるデジタルカメラの光学系を収納した状態における裏面側から見た斜視図である。第１のミラー２５０と第２のミラー２５１とは、基板３００上に取り付けられたミラーヒンジ３０１とミラーガイドピン３０２、ミラーガイドレール３０３によって支持されている。ミラーガイドピン３０２をミラーガイドレール３０３の溝上をスライドし、移動させることにより、第１のミラー２５０と第２のミラー２５１とをほぼ同一面上に収納させることができる。図１８は、折り畳みミラー２２８を折り畳んだ状態の背面から見た斜視図である。折り畳みミラー２２８は、本体の裏面に同一面上に畳み込まれることが分かる。

上述した第３実施形態によれば、非撮影時には、折り畳んで本体内に収納することが可能で、撮影時には、光軸上に４５°傾斜させて入射光の光路、光路長を変える２つのミラーを設けるようにしたので、デジタルカメラを小型化、薄型化を図りつつ、焦点距離を長くすることができ、レンズ口径を大きくすることができる。また、レンズ面と撮像素子面とを略同一平面上に配設することができ、回路設計や部品組み立て工程での負荷軽減、さらなる薄型化、小型化を図ることができる。

Ｅ．第３実施形態の変形例
次に、上述した第３実施形態の変形例について説明する。ここで、図１９は、上述した第３実施形態の変形例を示す側面透視図である。第３実施形態では、第１のミラー２５０と第２のミラー２５１を、片ヒンジ固定の片スライド方式としたが、図１９に示すように、第１のミラー２５０と第２のミラー２５１の双方の端部にヒンジ３０５，３０６を設ける両ヒンジ固定の方式とし、ヒンジ３０５，３０６を回転軸に筐体内部へ折り畳むように収納するようにしてもよい。また、第２実施形態では、ミラーガイドレール３０３を直線構造としたが、より適切な曲線であってもよい。

本発明の第１実施形態による折畳み式レンズ・ユニットを搭載したズーム付デジタルカメラの外観構成を示す斜視図である。折り畳み式の撮像レンズ部の内部構造を示す斜視図である。本第１実施形態による折り畳み式の撮像レンズ部の構造を示す側面図である。撮像レンズ部において、広角と望遠時のレンズ位置を示す側面図である。本第１実施形態による折り畳み式の撮像レンズ部における遮蔽板の構造を示す側面図である。撮像レンズ部１５のズーミング動作例を説明するための模式図である。本第１実施形態によるズーム付きデジタルカメラの構成を示すブロック図である。本実施形態によるデジタルカメラにおける電源オン時の動作（ズーム駆動制御とカメラの撮影／再生制御）の概略を説明するためのフローチャートである。本実施形態によるデジタルカメラにおける電源オン時の動作（ズーム駆動制御とカメラの撮影／再生制御）の概略を説明するためのフローチャートである。本実施形態によるデジタルカメラにおける電源オン時の動作（ズーム駆動制御とカメラの撮影／再生制御）の概略を説明するためのフローチャートである。デジタルカメラにおける電源オフ時の動作の概略を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態によるデジタルカメラの外観（非撮影時）を示す斜視図である。本第２実施形態によるデジタルカメラの外観（撮影時）を示す斜視図である。本第２実施形態によるズームレンズ群の構成を示す斜視図である。本発明の第３実施形態によるデジタルカメラの外観を示す斜視図である。本第３実施形態によるデジタルカメラを４方向から見た外観を示す図である。本第３実施形態によるデジタルカメラの光学系の撮影時における状態と、非撮影時における状態とを示す側面透視図である。折り畳みミラー２２８を折り畳んだ状態の背面から見た斜視図である。第３実施形態の変形例を示す側面透視図である。従来の薄型のデジタルカメラの外観を示す斜視図である。従来の薄型のデジタルカメラの光学系の構造を示す透視図である。従来の薄型のデジタルカメラの光学系の構造を示す透視図である。

符号の説明

１１デジタルカメラ（撮像装置、光学装置）
１２モニタ
１３本体部
１４レンズ（複数のレンズ）
１５撮像レンズ部
２０電源スイッチ
２１モードスイッチ
２２シャッターボタン
２３ズーム操作スイッチ
３０スロット
３０下面ケース
３１上面ケース
３２ズーム駆動モータ（ズーム駆動手段）
３３輸列（ズーム駆動手段）
４０回転軸
５０移動レンズ（ズームレンズ）
５２移動レンズ（ズームレンズ）
５３固定レンズ（絞り手段）
６０撮像部
７０，７０連結板（連結部、第２の連結部）
７１，７１連結板（連結部、第１の連結部）
８０，８１遮蔽板
８５，８５連結板（連結部）
１４０撮像部
１４１本体部
１５０開閉制御部
１５１開閉用モータ
１５２折り畳み／開閉機構
１５３タイミング制御部
１４９Ａ／Ｄ変換部
１５４画像信号処理部
１５５画像データメモリ
１５６シャッター制御部
１５７制御部
１５８レンズ制御部
１５９焦点検出部
１６０制御部
１６１受光センサ
１６２測光／露出計測部
１６３システム制御部
１６４フラッシュ制御部
１６５ストロボ
１６６電源制御部
１６７電池
１６８操作部
１６９表示用画像データメモリ
１７０表示部
１７１プログラムメモリ
１７２データメモリ
１７３インターフェース
１７４送受信部
１７５インターフェース
１７６着脱式外部メモリ
２００上面ケース
２０１ズームレンズ群（複数のレンズ）
２０１１フォーカシングレンズ（レンズ、焦点調節用レンズ）
２０１２バリエータレンズ（レンズ）
２０２本体
２０３ミラー（光屈曲部）
２０４撮像素子（撮像部）
２０５支持部（支持部）
２１０，２１１モータ（ズーム駆動手段）
２２０レンズ部（レンズ）
２２１ファインダ
２２２フラッシュ
２２３シャッターボタン
２２４レンズ
２２４電源ボタン
２２６メニューボタン
２２７十字キー
２２８折り畳み式ミラー
２２９レバースイッチ
２５０第１のミラー（第１の光路屈曲部）
２５１第２のミラー（第２の光路屈曲部）
２５２遮光ヘローズ
２５３フィルタ
２５４レンズ
３００基板
３０１ミラーヒンジ（連結部）
３０２ミラーガイドピン（スライド部）
３０３ミラーガイドレール
３０５，３０６ヒンジ

Claims

撮像部と、この撮像部に対し被写体像を結像させるため、撮影時に同一光軸上に平行に配置される複数のレンズと、この複数のレンズを対向する２つの回転支軸を介して連結する２つの連結部と、前記撮影時に前記連結部の一方を他方から離すように引き起こすことで前記複数のレンズを前記光軸に垂直なるように回転させるとともに、非撮影時に前記２つの連結部を近づけるように移動させることで前記複数のレンズを折り畳む折畳機構と、を備える撮像装置において、
前記複数のレンズは、ズーム動作で移動するズームレンズ群と、ズーム動作で移動しない固定レンズ群とを含むとともに、前記連結部は、夫々前記ズームレンズ群のレンズ同士を連結する第１の連結部と前記固定レンズ群のレンズ同士を連結する第２の連結部とを含み、
前記折畳機構は、上面ケースと下面ケースとを有し、
前記第１の連結部は、前記上面ケース側に配置された第１の上側連結板と、前記下面ケース側に配置された第１の下側連結板とからなり、前記第１の上側連結板と前記第１の下側連結版とは、前記ズームレンズ群を間に介しており、前記第１の上側連結板と、前記第１の下側連結版と、前記ズームレンズ群とで平行四辺形状の可変構造を形成し、
前記第２の連結部は、前記上面ケース側に配置された第２の上側連結板と、前記下面ケース側に配置された第２の下側連結板とからなり、前記第２の上側連結板と前記第２の下側連結版とは、前記固定レンズ群を間に介しており、前記第２の上側連結板と、前記第２の下側連結版と、前記固定レンズ群とで平行四辺形状の可変構造を形成し、
前記ズームレンズ群は、少なくとも前記固定レンズ群の１つを挟んで配置されており、
前記第１の連結部を前後移動させて前記ズームレンズ群を光軸方向に前後移動させてズーム動作させるズーム駆動手段を備えることを特徴とする撮像装置。
前記複数のレンズの途中に配設され、前記撮像素子への入射光量を調節する絞り手段と、
前記撮像部の前面に配設され、前記撮像部への露光時間を調節するシャッター手段とをさらに備え、
前記折畳み機構は、前記非撮影時での前記連結部の移動に連動させて、前記絞り手段、及び、前記シャッター手段の何れかを折り畳むようにしたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。