撮像装置
【課題】本発明は、駆動機構の部品点数を削減することによって占有体積が小さくなる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置１００は、共軸光学系のレンズ２と、これを保持するホルダ１２と、ホルダ１２を光軸λに沿って移動可能に保持するスライド機構と、シャッタ羽根６１と、磁石７１と、第１のコイル７４と、第２のコイル７５，７６とを備える。磁石７１は、ホルダ１２に移動可能に支持され、シャッタ羽根６１と連結される。ホルダ１２を駆動するレンズ駆動機構７ａは、磁石７１と第１のコイル７４とで構成する。シャッタ羽根６１を駆動するシャッタ駆動機構７ｂは、磁石７１と第２のコイル７５，７６とで構成する。
【解決手段】撮像装置１００は、共軸光学系のレンズ２と、これを保持するホルダ１２と、ホルダ１２を光軸λに沿って移動可能に保持するスライド機構と、シャッタ羽根６１と、磁石７１と、第１のコイル７４と、第２のコイル７５，７６とを備える。磁石７１は、ホルダ１２に移動可能に支持され、シャッタ羽根６１と連結される。ホルダ１２を駆動するレンズ駆動機構７ａは、磁石７１と第１のコイル７４とで構成する。シャッタ羽根６１を駆動するシャッタ駆動機構７ｂは、磁石７１と第２のコイル７５，７６とで構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を通過する光束の光量を調整する減光部材を駆動する機構と、光束に沿う方向へ光学系を駆動する機構とを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されたレンズ鏡筒は、１群レンズと２群レンズと回転筒と直進筒とシャッタ羽根とシャッタ駆動機構と鏡筒駆動機構とを備える。１群レンズは、１群ホルダに保持され、２群レンズは、２群ホルダに保持されている。１群ホルダおよび２群ホルダは、直進筒とともに光軸方向に移動する。シャッタ羽根は、１群レンズと２群レンズとの間に配置され、シャッタ駆動機構によって開閉される。
【０００３】
鏡筒駆動機構は、回転筒を回転させることによって直進筒を光軸に沿って移動させ、ズームおよび焦点調整を行うようになっている。特許文献１ではレンズの傾き調整機構を工夫し、鏡筒駆動機構やシャッタ駆動部との干渉をなくし、小型化を図っている。
【特許文献１】特開平１１−２１２１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載のレンズ鏡筒は、シャッタ羽根を動かす駆動部とレンズを光軸方向に動かす鏡筒駆動機構とが独立して設けられている。したがって、これらを個別に納めるための場所が必要であり、小型化を図る上で限界があった。
【０００５】
そこで、本発明は、部品点数を削減し、占有体積が小さい小型の撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る撮像装置は、レンズとホルダとスライド機構と減光部材と磁石と第１のコイルと第２のコイルとを備える。レンズは、光学系を構成する少なくとも１つ設けられる。ホルダは、レンズを保持する。スライド機構は、レンズの光軸に沿ってホルダを移動可能に支持する。減光部材は、光学系を光軸に沿って通過する光束の光量を調整する。磁石は、ホルダに移動可能に支持され、減光部材と連結される。第１のコイルは、磁石をホルダとともに光軸に沿って移動させる方向の磁界を発生する。第２のコイルは、磁石をホルダに対して動かす方向の磁界を発生する。レンズの光軸に沿ってホルダを駆動する第１のアクチュエータは、磁石と第１のコイルとで構成する。減光部材を光束から外れた待機位置と光束を横切る挿入位置とに移動させる第２のアクチュエータは、磁石と第２のコイルとで構成する。
【０００７】
減光部材として、光束を遮断するシャッタ羽根、光束の断面積を変化させる開口を有した絞羽根、光束を横切る位置に振込まれるＮＤ（Natural Density）フィルタのいずれかを適用する。また、異なる役割を果たす２種類の減光部材を設けることも好ましい。この場合、第２のアクチュエータは、これら２種類の減光部材を独立して駆動するために各々に対応して２組設け、第１のアクチュエータは、２組の第２のアクチュエータにそれぞれ設けられる磁石に対し、発生する磁界を作用させてホルダを光軸に沿って変化させる第１のコイルを少なくとも１つ有すればよい。
【０００８】
２種類の減光部材の組合せとして、シャッタ羽根と絞羽根、シャッタ羽根とＮＤフィルタ、互に異なる口径の絞孔が設けられた２種類の絞羽根の組合せのいずれかが効果的である。
【０００９】
第１のアクチュエータの駆動力を大きくするために、ホルダに移動可能に支持される第１の磁石とは別にホルダに固定される第２の磁石を設ける。そして、第１のコイルは、第１の磁石と前記第２の磁石との両方に作用してホルダを第１の磁石と第２の磁石とともに光軸に沿って変位させる磁界を発生させる。
【００１０】
撮像装置の消費電力を抑えるために、ホルダは、第１のコイルが通電されていない状態で、光学系の焦点を無限遠に設定するパンフォーカス位置に保持する。減光部材は、第２のコイルが通電されていない状態で、光束から外れた待機位置に保持する。
【００１１】
撮像装置のさらに好ましい形態は、磁石とともに磁気回路を構成するヨークをさらに備える。第１のコイルの一部は、ホルダとともに磁石を光軸に沿って移動させる方向に磁気回路を横切って配置する。第２のコイルの一部は、磁気回路を横切る第１のコイルの一部と直交させ、ホルダに対して磁石を動かす方向に配置する。
【００１２】
この撮像装置において、ホルダを光軸に沿って動かすことによって焦点を補正する。または、ホルダを光軸に沿って動かすことによって焦点距離を変化させる。
【００１３】
本発明に係る他の形態の撮像装置は、光学系を構成する少なくとも１つのレンズと、このレンズを保持するホルダと、スライド機構と、原稿部材と、磁石と、ヨークと、第１のコイルと、第２のコイルとを備える。スライド機構は、レンズの光軸に沿ってホルダを移動可能に支持する。減光部材は、光学系を光軸に沿って通過する光束の光量を調整する。磁石は、ホルダに移動可能に支持されて減光部材と連結される。ヨークは、磁石と磁気回路を構成する。第１のコイルは、磁気回路を第１の方向に横切る部分を有し、通電されることで磁石をホルダとともに光軸に沿って移動させる。第２のコイルは、第１の方向と直交する第２の方向に磁気回路を横切る部分を有し、通電されることで磁石をホルダに対して動かす。レンズの光軸に沿ってホルダを駆動する第１のアクチュエータは、磁石と第１のコイルとで構成する。光束を横切る挿入位置と光束から外れた待機位置とに減光部材を移動させる第２のアクチュエータは、磁石と前記第２のコイルとで構成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る撮像装置は、焦点位置の調整やズーム動作などのために光学系を動かす駆動機構と、シャッタ羽根やフィルタおよび絞りなどの減光部材の駆動機構とで部品を一部共有するので、全体の嵩を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る第１の実施形態の撮像装置１００は、図１から図１４を参照して説明する。図１に示す撮像装置１００は、電子式カメラやカメラ付携帯電話の撮像部として適用され、第１のレンズ１、第２のレンズ２、第３のレンズ３、第１のホルダ１１、第２のホルダ１２、第３のホルダ１３、シャフト４ａ，４ｂ、コイルバネ５ａ，５ｂ、シャッタ機構６、駆動機構７、撮像素子２０を備える。
【００１６】
第１のレンズ１と第２のレンズ２と第３のレンズ３とは、それぞれの光軸が同一線上に揃う共軸光学系を構成している。以降、各レンズの光軸は、共軸光学系の光軸λで表す。第１のホルダ１１と第２のホルダ１２と第３のホルダ１３とは、光軸λに沿って光束を通過させる開口部１１ａ，１２ａ，１３ａが、図２に示すように設けられている。レンズマウント１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが、開口部１１ａ，１２ａ，１３ａの外周に形成されている。第１のレンズ１は、レンズマウント１１ｂに、第２のレンズ２は、レンズマウント１２ｂに、第３のレンズ３は、レンズマウント１３ｂに、各々接着固定される。
【００１７】
シャフト４ａ，４ｂは、光軸λと平行にかつ光軸λを中心とするほぼ対称な位置に配置される。第３のホルダ１３は、シャフト４ａ，４ｂの基端４１ａ，４１ｂが差し込まれる台座１３ｃ，１３ｄを有している。第２のホルダ１２は、シャフト４ａ，４ｂに外挿する軸受１２ｃ，１２ｄを有している。第１のホルダ１１は、シャフト４ａ，４ｂの先端４１ｃ，４１ｄが差し込まれて固定される嵌合孔１１ｃ，１１ｄを有している。第１のホルダ１１は、シャフト４ａ，４ｂによって、第３のホルダ１３対して一定の距離で平行に保持される。
【００１８】
また、一方の軸受１２ｃは、主軸受として第２のホルダ１２がシャフト４ａに沿って平行移動するように支持し、他方の軸受１２ｄは、従動軸受としてシャフト４ａを中心に光軸λを横切る方向（第２のレンズ２の面内方向）に第２のホルダ１２が回動することを防止するように支持する。
【００１９】
具体的には、一方の軸受１２ｃは、光軸λに沿う方向に長く形成され、第２のホルダ１２が光軸λに沿って移動する間、光軸λに対して第２のレンズ２が傾くことを防止する程度にシャフト４ａに対する十分な嵌め合い精度を有している。具体的には、シャフト４ａの外径がφ０．９９６〜０．９９８ｍｍであることに対して、軸受１２ｃの内径は、φ１．００５〜１．０１３ｍｍである。また、移動方向に４ｍｍの長さを有している。
【００２０】
他方の軸受１２ｄは、第２のホルダ１２が光軸λに沿って移動することを妨げないようにシャフト４ｂの半径方向に一部が切欠かれたＣ型に形成されている。切り欠く代わりに、シャフト４ａ，４ｂの中心どうしを結ぶ線分に沿う方向に長い長円形に軸受１２ｄを形成しても良い。軸受１２ｄは、シャフト４ａ，４ｂの中心どうしを結ぶ線分と平行に設けられる平坦部でシャフト４ｂを挟むように支持している。平坦部どうしの距離は、軸受１２ｃの内径と同じく、１．００５〜１．０１３ｍｍに設ける。また、光軸に沿って移動する方向の長さは、０．８ｍｍ程度でよい。
【００２１】
シャフト４ａ，４ｂが十分な真直度および円筒度を有していても、第１のホルダ１１に設けられる嵌合孔１１ｃ，１１ｄおよび第３のホルダ１３に設けられる台座１３ｃ，１３ｄの位置精度や、これらに対するシャフト４ａ，４ｂの組立精度によっては、これらのシャフト４ａ，４ｂを決められた寸法精度で平行に組み立てることは難しい。寸法精度を追求することで、シャフト４ａ，４ｂの平行度を向上させようとすると、製造コストが増加してしまう。
【００２２】
これに対し、以上の構成を有することにより、シャフト４ａ，４ｂの平行度が多少悪くても、これを軸受１２ｃ，１２ｄで吸収することができる。したがって、第２のホルダ１２は、第１のホルダ１１と第３のホルダ１３との間でこれらと平行に支持され、光軸λに沿って移動する。シャフト４ａ，４ｂおよび軸受１２ｃ，１２ｄは、第２のホルダ１２を光軸λに沿って移動させるスライド機構を構成する。
【００２３】
各部の具体的な材質を１つずつ挙げると、第１のホルダ１１および第３のホルダ１３は、ポリカーボネイト樹脂製、第２のホルダ１２は、ポリフェニリンサルファイト樹脂製、シャフト４ａ，４ｂは、マルテンサイト系ステンレス鋼、具体的には日本工業規格で表記されるＳＵＳ４２０Ｊ２製である。これらに対して、製造コストや機械的特性の点で仕様を十分に満たすものであれば、これらの材料に置き換えて利用することは可能である。
【００２４】
コイルバネ５ａ，５ｂは、シャフト４ａに装着される。コイルバネ５ａは、第１のホルダ１１と第２のホルダ１２の間に装着される。コイルバネ５ｂは、第２のホルダ１２と第３のホルダ１３との間に装着される。コイルバネ５ａ，５ｂは、光学系がパンフォーカス状態になる中立位置に第２のホルダ１２を位置決めし、保持する。パンフォーカス状態とは、無限延の被写体に対して光学系の焦点が合う状態である。
【００２５】
シャッタ機構６は、図３に示すように、第３のホルダ１３に面した側の第２のホルダ１２に取り付けられている。シャッタ機構６は、ベースプレート６０とシャッタ羽根６１と線細工バネ６２とで構成される。ベースプレート６０は、スペーサ６０ａと、貫通孔６０ｂと、支持軸６０ｃと、スライドパッド６０ｄと、逃部６４ａ，６４ｂとが形成されている。
【００２６】
スペーサ６０ａは、第２のホルダ１２の外周縁に沿うベースプレート６０の対辺に設けられ、第２のホルダ１２に接着固定される。スペーサ６０ａは、第２のホルダ１２との間に一定の隙間を造る。貫通孔６０ｂは、第２のレンズ２から射出される光束が通過する十分な大きさを有している。支持軸６０ｃは、シャッタ羽根６１の回動中心となる。スライドパッド６０ｄは、貫通孔６０ｂを挟んで支持軸６０ｃと反対側に、支持軸６０ｃを中心とする円弧状に形成されている。第２のホルダ１２に対してベースプレート６０を微調整することのできる位置決代を設けるために、逃部６４ａは、軸受１２ｃと接しない大きさに、逃部６４ｂは、軸受１２ｄと接しない大きさにそれぞれ形成されている。
【００２７】
シャッタ羽根６１は、光軸λに沿って光学系を通過する光束を遮断する減光部材の一形態である。シャッタ羽根６１は、光束から外れた待機位置Ｐ１と光束を横切る挿入位置Ｐ２との間で、支持軸６０ｃを中心に回動する。支持軸６０ｃから離れた回動先端部６１ａは、スライドパッド６０ｄに接している。
【００２８】
線細工バネ６２は、支持軸６０ｃを介してベースプレート６０とシャッタ羽根６１との間に掛けられ、シャッタ羽根６１を待機位置に保持する方向に付勢する。
【００２９】
駆動機構７は、ベースプレート６０と第３のホルダ１３との間に設けられる。駆動機構７は、磁石７１と磁石ホルダ７２とヨーク７３と第１のコイル７４と第２のコイル７５，７６とを備える。この内、磁石７１と第１のコイル７４とヨーク７３によって、第２のホルダ１２を光軸λに沿う方向へ移動させる第１のアクチュエータとしてのレンズ駆動機構７ａを構成する。また、磁石７１と磁石ホルダ７２と第２のコイル７５，７６とヨーク７３とによって、第２のアクチュエータとしてのシャッタ駆動機構７ｂを構成する。
【００３０】
磁石７１は、磁石ホルダ７２に固定される。磁石ホルダ７２は、磁界に影響を及ぼさない合成樹脂で形成されており、第２のホルダ１２が移動する方向に延びる旋回軸７２ａと、この旋回軸７２ａから半径方向に延びるアーム７２ｂとを有している。旋回軸７２ａは、ベースプレート６０に設けられた取付孔６０ｅに通されて第１のホルダ１１に面した側で、抜け止めリング７２ｃが取り付けられる。抜け止めリング７２ｃは、取付孔６０ｅに設けられたザグリ部６０ｆに一部が潜り込んだ状態になる。
【００３１】
旋回軸７２ａは、取付孔６０ｅに対して、抜け止めリング７２ｃは、ザグリ部６０ｆに対してそれぞれ隙間嵌めの状態である。磁石ホルダ７２は、旋回軸７２ａに沿う方向についてもベースプレート６０と隙間を有して組み付けられており、旋回軸７２ａを中心に回動する。磁石７１は、Ｎ極とＳ極とが並ぶ方向を旋回軸７２ａに対して直交させて磁石ホルダ７２に取り付けられている。
【００３２】
アーム７２ｂの先端７２ｄは、ベースプレート６０に設けられた挿通孔６０ｇに通されて、シャッタ羽根６１の係合孔６１ｂに連結される。挿通孔６０ｇは、旋回軸７２ａを中心とする円弧状の長孔である。シャッタ羽根６１の係合孔６１ｂは、支持軸６０ｃから半径方向に長く形成されているので、磁石ホルダ７２が回動してもシャッタ羽根６１の動作に支障をきたすことは無い。
【００３３】
ヨーク７３は、基部７３ａと立ち上がり部７３ｂ，７３ｃとで構成される。ヨーク７３は、磁性体の鋼板の両端をプレス加工で曲げることで造られている。基部７３ａは、第３のホルダ１３に設けられた据付凹部１３ｅに接着固定されている。立ち上がり部７３ｂ，７３ｃは、磁石７１のＮ極とＳ極とにそれぞれ向き合う位置まで第３のホルダ１３から第２のホルダ１２に向かって延びており、磁石ホルダ７２のアーム７２ｂと干渉しない第３のホルダ１３の縁から延びる立ち上がり部７３ｃの方が長く延びている。立ち上がり部７３ｂ，７３ｃは、Ｎ極およびＳ極に対して、十分に広い面積を有している。ヨーク７３は、磁石７１とともに磁気回路を形成する。
【００３４】
第１のコイル７４は、Ｎ極と対峙する立ち上がり部７３ｂに捲きつけられている。したがって、ヨーク７３の立ち上がり部７３ｂと磁石７１との間を第１の方向に横切る第１のコイル７４の第１の部分７４ａは、光軸λを横切る方向に磁気回路を横切る。
【００３５】
第２のコイル７５，７６は、第１のコイル７４とＮ極との間に配置される。第２のコイル７５，７６の捲回中心軸は、磁石７１が形成する磁力線に沿う方向に向いている。第２のコイル７５，７６の一部である辺７５ａ，７６ａは、第１の方向と直交する第２の方向に、光軸λに沿う方向へ磁気回路を横切る。第２のコイル７５，７６は、辺７５ａ，７６ａに流れる電流の向きが揃うように通電される。つまり、コイル全体では、互に逆向きに電流が流される。
【００３６】
図７に示すように、磁石７１は、第１のコイル７４にＮ極を向けて磁石ホルダ７２に取り付けられている。したがって、磁気回路の磁力線の流れは、矢印Ａ７１で示される向きに形成される。
【００３７】
図８および図９において、第１のコイル７４に時計回りの矢印Ａ１に示される方向の電流を流すと、電磁気学におけるいわゆる「フレミングの左手の法則」に基づき、第１のコイル７４の第１の部分７４ａは、磁界の向きと電流の向きに垂直な、光軸λに沿って第２のホルダ１２から離れる方向の力ｆ１を受ける。第１のコイル７４は、第３のホルダ１３に対してヨーク７３で固定されているので、力ｆ１の反力ｆ１１が磁石７１に作用する。
【００３８】
磁石７１は、第２のホルダ１２に対して光軸λに沿う方向に移動しないように支持されており、第２のホルダ１２は、シャフト４ａ，４ｂに沿って光軸λに沿う方向に移動する。したがって、第２のホルダ１２は、第１のホルダ１１に接近する矢印Ａ２方向へ移動する。第１のコイル７４に流れる電流の向きを矢印Ａ３方向に反転させると、第１のコイル７４の第１の部分７４ａに力ｆ２が作用し、磁石７１に力ｆ２１が作用する。その結果、第２のホルダ１２は、第３のホルダ１３に接近する矢印Ａ４方向へ移動する。なお、第１のコイル７４の第１の部分７４ａ以外の部分は、磁気回路の外にあり、磁石７１が作り出す磁界の影響をほとんど受けない。
【００３９】
このように、第１のコイル７４に電流を流すことにより、第２のホルダ１２および第２のレンズ２は、磁石７１とともに光軸λに沿う方向に移動される。つまり第１のコイル７４は、光学系の焦点またはズームを調整するフォーカスコイルとして機能する。第１のコイル７４に流す電流の大きさおよび向きを制御することで、光学系の結像面上に作られる像の焦点を正確に合わせる調整ができる。
【００４０】
図４において、第２のコイル７５，７６に矢印Ａ５，Ａ６に示される方向の電流を流すと、第２のコイル７５，７６の辺７５ａ，７６ａは、図８に示すように光軸と交差する方向の力ｆ３を受ける。このとき、第２のコイル７５，７６の残りの部分は、磁気回路の外にあるため磁界の影響をほとんど受けない。第２のコイル７５，７６は、第３のホルダ１３に対してヨーク７３および第１のコイル７４を介して固定されているため、力ｆ３の反力ｆ３１が磁石７１に作用する。
【００４１】
磁石７１は、第２のホルダ１２に対して回動するように、磁石ホルダ７２によって保持されている。したがって、磁石７１は、図８において反時計回りに回動した状態となる。磁石ホルダ７２のアーム７２ｂの先端７２ｄがシャッタ羽根６１に連結されているので、シャッタ羽根６１は、支持軸６０ｃを中心に回動し、図８中に二点鎖線で示す待機位置に保持される。また、線細工バネ６２によって、通電されていない状態でも、シャッタ羽根６１は、待機位置に保持される。
【００４２】
第２のコイル７５，７６に矢印Ａ７，Ａ８の方向の電流をそれぞれ流すと、第２のコイル７５，７６の辺７５ａ，７６ａに力ｆ４が作用し、磁石７１に反力ｆ４１が作用する。この結果、図９に示すように、磁石ホルダ７２が時計回りに回動するので、シャッタ羽根６１は、図９中に二点鎖線で示す挿入位置に保持される。挿入位置において、シャッタ羽根６１は、光軸λに沿って光学系を通過する光束を遮断する。
【００４３】
第２のコイル７５，７６に電流を流すことによって磁石７１が第２のホルダ１２に対して回動される。磁石ホルダ７２で磁石７１と連結されるシャッタ羽根６１は、図８に示す待機位置と図９に示す挿入位置との間を回動する。つまり、第２のコイル７５，７６は、シャッタ羽根６１を駆動するシャッタコイルとして機能する。第２のコイル７５，７６に流す電流の大きさおよび向きを制御することで、光学系の結像面に入射される光の量を適度に絞るためにシャッタ羽根６１を動かすことができる。
【００４４】
なお、図８において、シャッタ羽根６１に点線で示す領域６１ｃは、ベースプレート６０の貫通孔６０ｂを塞ぐ範囲である。この領域６１ｃにＮＤフィルタを取り付けたり、光軸λを中心とする光束の断面積を小さくする開口となる絞孔を設けた絞羽根としたりしても良い。ＮＤフィルタまたは絞羽根は、待機位置と挿入位置とに移動することで、光軸λに沿って通過する光量を変化させる減光部材となる。
【００４５】
第３のホルダ１３は、第２のホルダ１２に面する側の反対側から凹んだ基板取付部１３ｆを有している。撮像素子２０は、基板２１に実装され、図２および図５に示されるように基板取付部１３ｆに小ネジ２１ａで固定される。基板取付部１３ｆは、撮像素子２０の受光面が光学系の結像面に位置決めされるように形成されている。予め微調整ができるように、基板２１との間にスペーサを入れることを前提に作られていても良い。
【００４６】
次に、以上のように構成された撮像装置１００の動作について説明する。図１０に示すように、撮像装置１００を搭載するカメラは、システムコントローラ２２、撮像素子ＩＦ（インターフェイス）回路２３、レンズ駆動回路２４、シャッタ駆動回路２５、操作スイッチ２６、メディアＩＦ回路２７、メモリーカード２８、画像表示部を備える。メモリーカード２８は、記録媒体の一例であり、この他に磁気記録装置を備えても良い。
【００４７】
システムコントローラ２２は、制御手段の一例であり、撮像素子ＩＦ回路２３、レンズ駆動回路２４、シャッタ駆動回路２５、操作スイッチ２６、メディアＩＦ回路２７が接続されている。撮像素子ＩＦ回路２３は、撮像素子２０とシステムコントローラ２２との間に設けられている。レンズ駆動回路２４は、フォーカスコイルである第１のコイル７４に接続され、第１のコイル７４の電流を制御する。シャッタ駆動回路２５は、シャッタコイルである第２のコイル７５，７６に接続され、第２のコイル７５，７６の電流を制御する。
【００４８】
操作スイッチ２６は、各種設定ボタンなどを含む操作部の一つとしてカメラの外部に露出する。操作スイッチ２６は、マニュアル操作されることによって、撮像動作を開始するための制御信号を出力する。メディアＩＦ回路２７は、システムコントローラ２２とメモリーカード２８との間に設けられ、システムコントローラ２２から出力される画像データをメモリーカード２８に記録する。また、メディアＩＦ回路２７は、画像表示部と接続されており、システムコントローラ２２から出力される画像データ、または、メモリーカード２８に記録されていた画像データを表示させる。
【００４９】
図１１に示すフォーカス調整の原理を示す図、図１２、図１３に示すフローチャートおよび図１４に示すタイムチャートを参照して、撮像装置１００の動作について説明する。図１２に示すように、カメラ電源が入れられて撮像モードが選択されると、システムを起動するための初期設定（ＳＴ１００）が実行され、システムコントローラ２２は、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へホールド電流Ｉｓｈを出力する（ＳＴ１０１）。このホールド電流Ｉｓｈは、線細工バネ６２に抗ってシャッタ羽根６１の動作応答をよくするために、シャッタ羽根６１が挿入位置に移動する方向に付勢する電流をわずかに与えておくものである。
【００５０】
シャッタ羽根６１が開状態で保持されたことが確認されると、操作スイッチ２６の状態をモニターする（ＳＴ１０２）。操作スイッチ２６が１／２以上、いわゆる半押状態に押されたか否か判定を行い（ＳＴ１０３）、操作スイッチ２６が操作された場合、レンズ駆動回路２４を介して第１のコイル７４に電流Ｉｆの通電が開始される（ＳＴ１０４）。
【００５１】
第１のコイル７４への通電が開始されると、フォーカス調整のサブルーチン（ＳＴ２００）が実行される。サブルーチン(ＳＴ２００)は、図１１、図１３を参照して後に詳述する。フォーカス調整のサブルーチン（ＳＴ２００）が完了すると、元の手順フローに戻り画像データを基に露光時間Ｔｓを決定する（ＳＴ１０５）。次に、図１４に示すように、操作スイッチ２６が底まで押された（ＳＴ１０６）信号がシステムコントローラ２２に入力されると、静止画像を取り込むための露光が開始され（ＳＴ１０７）撮像素子２０が蓄積動作を開始する。
【００５２】
システムコントローラ２２に内蔵されるタイマがカウントを始める（ＳＴ１０８）。カウント値が露光時間Ｔｓに達すると、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へ、図１４に示すように逆向きのクローズ電流Ｉｓｃが出力される（ＳＴ１０９）。消費電力を抑えるため、シャッタ羽根６１が閉じられるタイミングに合わせて第１のコイル７４への通電が遮断される（ＳＴ１１０）。第２のホルダ１２は、第２のレンズ２をパンフォーカス位置にするニュートラルポジションへ戻る。
【００５３】
シャッタ羽根６１が閉じられるタイミングよりも後に撮像素子２０から画像でデータの読出しを行う（ＳＴ１１１）。データの読出しが完了すると、システムコントローラ２２は、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へオープン電流Ｉｓｏを出力する（ＳＴ１１２）。これにより、シャッタ羽根６１は、挿入位置から待機位置へ移動する。
【００５４】
シャッタ羽根６１が待機位置へ移動すると、次の動作のために、システムコントローラ２２は、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へホールド電流Ｉｓｈを出力する（ＳＴ１１３）。読み出した画像データは、システムコントローラ２２によって所望のデータ形式に圧縮され、メディアＩＦ回路２７を介してメモリーカード２８に記録される（ＳＴ１１４）。そして、操作スイッチ２６の状態を読み込むモニタリング（ＳＴ１０２）が、次の撮像動作が開始されるまで続けられる。
【００５５】
また、撮像動作が開始されない間、操作スイッチ２６が操作されないか判断し（ＳＴ１０３）、操作されていない場合、電源スイッチが操作されたか判断する（ＳＴ１１５）。電源スイッチが操作されていない場合は、再び操作スイッチ２６のモニタリング（ＳＴ１０２）に戻る。電源スイッチが操作され、撮影モードが解除されると、第２のコイル７５，７６へ供給していたホールド電流Ｉｓｈを遮断する（ＳＴ１１６）。そして、システムの動作を停止する（ＳＴ１１７）。
【００５６】
次に、フォーカス調整のサブルーチン（ＳＴ２００）の動作について図１１、図１３を参照して説明する。図１１に示すように、フォーカス位置の決定は、レンズの位置を段階的に変化させ、各位置で得られる画像のコントラストが最も強くなる位置を求めることによって、行われる。
【００５７】
したがって、図１３に示すように、フォーカスの調整が開始されると、システムコントローラ２２は、コントラストＣｎを得るために画像データを読出し、ｎ＝１回目のコントラストＣ１を演算する（ＳＴ２０１）。次に、システムコントローラ２２は、１回目のコントラストＣ１を演算した時の第１のコイル７４の電流値Ｉｆｎ（ｎ＝１）に微小電流量ΔＩＦを加えた電流値Ｉｆ２をレンズ駆動回路２４から第１のコイル７４へ供給する（ＳＴ２０２）。
【００５８】
第２のレンズ２がΔＩｆに応じた量だけ光軸λに沿って移動するので、２（＝ｎ＋１）回目として移動した位置のコントラストＣ２を演算する（ＳＴ２０３）。２回目のコントラストＣ２と１回目のコントラストＣ１とを比較し（ＳＴ２０４）、Ｃ２≧Ｃ１の場合、図１１に示すように同じ方向へ第２のレンズ２が動くように、ｎ＝２回目のコントラストＣ２を演算した時の電流値Ｉｆ２にさらに微小電流量ΔＩｆを加え、電流値Ｉｆ３を第１のコイル７４に供給する（ＳＴ２０２）。
【００５９】
そして、前回と同様にこの位置で得られるコントラストＣ（ｎ＋１）を演算し（ＳＴ２０３）、コントラストＣ（ｎ＋１）と前回のコントラストＣｎとを比較する（ＳＴ２０４）。このＳＴ２０２〜ＳＴ２０４の動作を繰り返し、Ｃ（ｎ＋１）＜Ｃｎとなった場合、一つ前のコントラストＣｎの時の電流値Ｉｆｎとなるように微小電流量ΔＩｆを減らした電流値Ｉｆ（ｎ＋１）−ΔＩｆを第１のコイル７４に供給し（ＳＴ２０５）、再びコントラストＣ（ｎ＋１）を演算する（ＳＴ２０６）。コントラストＣ（ｎ＋１）と前回のコントラストＣｎとを比較し（ＳＴ２０７）、再びＣ（ｎ＋１）≧Ｃｎとなったところを合焦点とする。
【００６０】
図１１に示すように、コントラストが大きくなるように第２のレンズ２を合焦点に向けて、漸近させて行き最大値を求める、いわゆる「山登り制御」によって、焦点を求める。図１１、図１４においては、ＳＴ２０２〜ＳＴ２０４の動作を７回繰り返し、ＳＴ２０５〜ＳＴ２０９を行って、通り過ぎた合焦点に戻った過程を示している。
【００６１】
また、１回目のコントラストＣ１に対して２回目のコントラストＣ２が、Ｃ２＜Ｃ１となった場合、合焦点から離れる方向に第２のレンズ２が動いている可能性がある。この場合、ＳＴ２０５によって電流値を基に戻すとコントラストＣ（ｎ＋１）が少なくとも前回のコントラストＣｎと一致し、したがって、合焦点が求まったかのようになってしまう。この誤った認定を防止するため、計測回数ｎがｎ＞１であるか判定する（ＳＴ２０８）。
【００６２】
ｎ＞１の場合、少なくとも一度は、合焦点に向かって第２のレンズ２が移動したことであるので、これを持って合焦点を決定し（ＳＴ２０９）、第１のコイル７４の電流値Ｉｆを固定し、ＳＴ１０５へ移行する。また、ｎ＞１ではない、つまり、合焦点に向かって第２のレンズ２を一度も動かしていない場合、さらに第１のコイル７４の電流Ｉｆを微小電流量ΔＩｆ減少させたＩｆ（ｎ＋１）を第１のコイル７４に供給する。この結果、第２のレンズ２が先ほどとは反対方向へ合焦点に向かって移動する。
【００６３】
移動した位置のコントラストＣ（ｎ＋１）を演算し（ＳＴ２１１）、前回のコントラストＣｎとなる初回に図ったコントラストＣ１と比較する（ＳＴ２１２）。Ｃ（ｎ＋１）≧Ｃｎである場合、ＳＴ２０２〜ＳＴ２０４を繰り返したのと同様に、ＳＴ２１０〜ＳＴ２１２を繰り返しす。途中で、Ｃ（ｎ＋１）＜Ｃｎとなった場合、電流値Ｉｆ（ｎ＋１）に微小電流量ΔＩｆを加えた値を第１のコイル７４に供給し（ＳＴ２１３）、その位置におけるコントラストＣ（ｎ＋１）を再度演算する（ＳＴ２１４）。
【００６４】
Ｃ（ｎ＋１）とＣｎとを比較し（ＳＴ２１５）、再びＣ（ｎ＋１）≧Ｃｎに戻った所を合焦点として、第１のコイル７４の電流値Ｉｆを固定する（ＳＴ２０９）。そして、元の手順フローに戻り、ＳＴ１０５へ移行する。
【００６５】
以上のように、本実施形態の撮像装置１００は、焦点を合わせるべく第２のレンズ２を移動させるための駆動力、および光量を調整するべくシャッタ羽根６１を回動させるための駆動力は、同じ磁石７１に対する第１のコイル７４と第２のコイル７５，７６の電流量の変化によって発生させている。したがって、部品点数がここに磁石を有する場合よりも少なく、装置としての全体の嵩が小さくなる。また、磁石７１とともに磁気回路を構成するヨーク７３も１つであることも装置の小型化に寄与している。
【００６６】
本実施形態において、第１のコイル７４に流れる電流の大きさを変化させて第２のレンズ２を光軸λに沿って変位させ、焦点を合わせるフォーカス動作を例に撮像装置１００の動作を説明した。同じ機構を利用して、焦点距離を変更するズーム動作を行うことも可能である。この場合、ズーム調整のためのズームボタンの操作に基づき、システムコントローラ２２は、第１のコイル７４の電流量を変化させる。また、シャッタ羽根６１を待機位置と挿入位置とに移動させるシャッタ動作は、シャッタ羽根６１を２枚設け、第２のコイル７５，７６の電流量を段階的に変化させ、光束の断面積を段階的に変化させる絞りとしてもよい。
【００６７】
シャッタ羽根６１を待機位置に維持するために、線細工バネ６２を用いた。同じ機能を果たすものとして、図８の状態に磁石７１を引き付けるように、ヨーク７３と離しかつ第２のホルダ１２から光軸λに沿って磁石７１と同じ範囲７７に別の磁石または磁性体を配置する。この磁石または磁性体は、シャッタ羽根６１を待機位置に保持しかつ第２のコイル７５，７６の動作に支障をきたさないよう設けられる。
【００６８】
本発明に係る第２の実施形態の撮像装置１００ａは、図１５から図１６を参照して説明される。なお、第１の実施形態に記載の撮像装置１００と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。また、撮像動作に係る主な流れは、第１の実施形態と同じであるので、図１０から図１４およびその説明を参照するものとして、ここでの説明を省略する。
【００６９】
本実施形態の撮像装置１００ａは、光学系を構成する第１のレンズ１、第２のレンズ２、第３のレンズ３と、これらを個別に保持する第１のホルダ１１、第２のホルダ１２、第３のホルダ１３と、シャフト４ａ，４ｂと、コイルバネ５ａ，５ｂと、シャッタ機構６と、駆動機構７と、撮像素子２０とを備える。駆動機構７は、第１の磁石７１と磁石ホルダ７２と第１のヨーク７３と第１のコイル７４と第２のコイル７５，７６と第２の磁石８１と磁石ホルダ８２と第２のヨーク８３と第３のコイル８４とを備える。
【００７０】
この内、第１の磁石７１と磁石ホルダ７２と第１のヨーク７３と第２の磁石８１と磁石ホルダ８２と第２のヨーク８３と第３のコイル８４によって、第１のアクチュエータとしてのレンズ駆動機構７ａを構成する。第１の磁石７１と磁石ホルダ７２と第２のコイル７５，７６と第１のヨーク７３とによって、第２のアクチュエータとしてのシャッタ駆動機構７ｂを構成する。
【００７１】
撮像装置１００ａは、２つの磁気回路を有していることが第１の実施形態と異なる。第１の磁気回路は、第１の磁石７１と第１のヨーク７３とで構成される。第２の磁気回路は、第２の磁石８１と第２のヨーク８３とで構成される。第２の磁石８１は、磁極を第１の磁石７１の磁極と反対に向き合うように配置され、磁石ホルダ８２に固定される。磁石ホルダ８２は、非磁性体である合成樹脂で形成されており、図１６に示すように、第３のホルダ１３に面したベースプレート６０に基端が固定されている。ベースプレート６０から一体に設けられていても良い。
【００７２】
第２のヨーク８３は、第１のヨーク７３が固定されたのと同様に、基部８３ａと立ち上がり部８３ｂ，８３ｃとを備える。第２のヨーク８３は、磁性体の鋼板の両端をプレス加工で折曲げることで造られている。第２のヨーク８３の基部８３ａは、第３のホルダ１３に設けられた据付凹部１３ｇに接着固定されている。立ち上がり部８３ｂ，８３ｃは、第２の磁石８１のＮ極およびＳ極にそれぞれ向き合う位置まで第３のホルダ１３から第２のホルダ１２に向かって延びている。この結果、第２の磁気回路の磁力線の流れは、矢印Ａ８１に示される向きに形成される。
【００７３】
第３のコイル８４は、第２の磁石８１のＮ極が対峙する第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ｂに捲きつけられている。したがって、第２の磁石８１と第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ｂとの間を横切る第３のコイル８４の第１の部分８４ａは、光軸λを横切る方向に第２の磁気回路を横切る。
【００７４】
図１５に示すように第３のコイル８４に矢印Ａ１１に示される方向の電流を流すと、磁界の向きと電流の向きに垂直な、光軸λに沿って第２のホルダ１２から離れる方向の力ｆ７を第３のコイル８４の第１の部分８４ａが受ける。第３のコイル８４は、第２のヨーク８３を介して第３のホルダ１３に固定されているので、第２の磁石８１が反力ｆ７１を受ける。したがって、第２のホルダ１２は、第１のホルダ１１に接近する方向に移動する。第３のコイル８４に流す電流の向きを矢印Ａ１２方向にすると、第３のコイル８４の第１の部分８４ａに力ｆ８が作用し、第２の磁石８１に力ｆ８１が作用する。その結果、第２のホルダ１２は、第３のホルダ１３に接近する方向に移動する。
【００７５】
このように、第３のコイル８４は、通電されることにより、第２のホルダ１２を光軸λに沿って移動させる力が生じる。つまり、第３のコイル８４は、第１のコイル７４と同様に、光学系の焦点またはズームを調整するフォーカスコイルとして機能するものであり、２つ目の第１のコイルとして機能する。つまり、撮像装置１００ａは、第１のコイル７４を複数備えていることと同じことである。
【００７６】
また、第２のコイル７５，７６を第２の磁石８１と第３のコイル８４との間に介在させないとともに、第２の磁石８１が揺動しないので、第１のヨーク７３の立ち上がり部７３ｂ，７３ｃどうしの距離よりも狭く設けることができる。第２の磁石８１と第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ｂ，８３ｃとの距離が狭くなることによって、その間の磁界の強度が増す。
【００７７】
磁石やコイルを複数設ける場合、各ユニットで発生する力のバランスが悪いと第２のホルダ１２が傾く原因となる。そこで、磁界の強度が同じ大きさになるように、第２の磁石８１の大きさを第１の磁石７１よりも小さくしたり、磁化率の小さいものを用いたり、第１のヨーク７３よりも透磁率の小さい材料を第２のヨーク８３に適用したりする。あるいは、第３のコイル８４の巻数を第１のコイル７４の巻数よりも少なくする。このようにすることで、第１の磁気回路と第２の磁気回路とがそれぞれ発生する光軸λに沿う方向の力のバランスを取る。
【００７８】
また、第２のホルダ１２の動きを滑らかにするため、第１の磁石７１と第２の磁石８１とが受ける力の合力が光軸λを通るように、光軸λを挟んで第１の磁気回路と第２の磁気回路とを対称の位置に配置することが好ましい。
【００７９】
以上のように構成された撮像装置１００ａの動作について説明する。撮像装置１００ａにおいて、光学系によって形成される像の焦点が撮像素子２０の受光面上に正確に合うように調整する場合、システムコントローラ２２は、第１のコイル７４と第３のコイル８４との電流の大きさをレンズ駆動回路２４を介して制御する。
【００８０】
第２のホルダ１２を光軸λに沿う方向に動かすための駆動力が増加するので、光学系の焦点を合わせるための動作の応答性が向上する。また、駆動力が作用する箇所が２か所有り、それぞれ独立したコイルであるため、第２のホルダ１２の姿勢を安定させやすい。磁石を複数備えている場合であっても、一部の磁石をレンズ駆動機構７ａとシャッタ駆動機構７ｂとで共有しているので、部品点数が削減される。したがって、撮像装置１００ａは、小型化することができる。
【００８１】
本発明に係る第３の実施形態の撮像装置１００ｂは、図１７を参照して説明する。なお、第１および第２の実施形態に示した撮像装置１００，１００ａと同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。特に、本実施形態の撮像装置１００ｂは、第２の実施形態に示した撮像装置１００ａと駆動機構７が異なり、その他の部分は、第１の実施形態の撮像装置１００および第２の実施形態の撮像装置１００ａと同じであるので、重複する説明を省略する。
【００８２】
第２の実施形態の撮像装置１００ａにおいて、第１の磁気回路を横切る第１のコイル７４の第１の部分７４ａと第１のヨーク７３を挟んで反対側の第２の部分７４ｂと、第２の磁気回路を横切る第３のコイル８４の第１の部分８４ａと第２のヨークを挟んで反対側の背側に位置する第２の部分８４ｂとは、図１６に示すように磁気回路の外にあり、駆動力の発生に寄与しない。
【００８３】
これに対し、第１のヨーク７３と第２のヨーク８３とを一体に形成したヨーク７８を図１７に示すように設けている。このヨーク７８は、基部７８ａから第２のホルダ１２に向かって延びる３つの立ち上がり部７８ｂ，７８ｃ，７８ｄを備えている。第１のコイル７４は、中央の立ち上がり部７８ｃに取り付ける。磁石８１は、磁石ホルダ８２ａを貫通して両側に突出している。
【００８４】
このように構成することにより、立ち上がり部７８ｃと第１の磁石７１との間にある第１のコイル７４の第１の部分７４ａは、ヨーク７８と第１の磁石７１とで構成される第１の磁気回路を横切り、立ち上がり部７８ｃと第２の磁石８１との間にある第１のコイル７４の第２の部分７４ｂは、ヨーク７８と第２の磁石８１とで構成される第２の磁気回路を横切る。そして、第１のコイル７４に電流を供給することにより、第１の磁石７１と第２の磁石８１との両方に作用して第２のホルダ１２を光軸λに沿う方向へ駆動させる力を発生させることができる。第２の磁石８１が、磁石ホルダ８２ａを貫通しているため、磁極を立ち上がり部７８ｃ，７８ｄに接近させて配置できる。磁界強度が増すので、駆動機構７を小型化できる。
【００８５】
このように、光軸λに沿って第２のホルダ１２を移動させるために２つの磁石と作用するコイルを１つにすることができる。したがって、撮像装置１００ｂの駆動機構７は、図１５，図１６に示したものよりもさらに小さくすることができる。
【００８６】
なお、磁石ホルダ８２ａは、立ち上がり部８７ｃ，８７ｄの間に第２の磁石８１を保持できれば良いので、図１６に示した形状でも良い。また、磁石ホルダ８２を第２の実施形態の撮像装置１００ａに適用し、第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ａ、８３ｂの間に第２の磁石８１を保持するように設けてもよい。
【００８７】
本発明に係る第４の実施形態の撮像装置１００ｃは、図１８および図１９を参照して説明される。なお、図１８、図１９において、第１から第３の実施形態に示した撮像装置１００，１００ａ，１００ｂと同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１８に示す撮像装置１００ｃは、第１の実施形態の撮像装置１００の構成に加えて、駆動機構７と鏡像に配置および形成された同じ構成の駆動機構９をさらに備える。また、撮像装置１００ｃは、支持軸６０ｃを中心とするシャッタ羽根６１と鏡像の形状を有した絞羽根６３を備える。
【００８９】
絞羽根６３は、支持軸６０ｃにシャッタ羽根６１と重ねて装着される。絞羽根６３は、光学系の光軸λに沿って通過する光束を横切る挿入位置と、この光束から外れた待機位置との間を、シャッタ羽根６１と平行に移動する。絞羽根６３には、光束の断面積を絞るため開口である絞孔６３ｓが開いている。
【００９０】
絞羽根６３は、シャッタ羽根６１に重なって配置されていることを除いて、光軸λに直交する平面において、シャッタ羽根６１と対称な形状をしている。シャッタ羽根６１および絞羽根６３がそれぞれ待機位置にある状態であっても、絞羽根６３の先端６３ａは、シャッタ羽根６１の回動先端部６１ａと重なり合った状態を維持している。
【００９１】
シャッタ羽根６１と絞羽根６３とは、第２のホルダ１２とベースプレート６０との間に形成された空間に収まるように配置される。シャッタ羽根６１と絞羽根６３とをそれぞれ待機位置に保持する方向へ付勢する線細工バネ等の付勢手段が、第１の実施形態のように、シャッタ羽根６１と絞羽根６３とにそれぞれ設けられるとよい。
【００９２】
駆動機構９は、磁石９１、磁石ホルダ９２、ヨーク９３、第１のコイル９４、第２のコイル９５，９６を備える。駆動機構９の各構成要素は、駆動機構７の磁石７１、磁石ホルダ７２、ヨーク７３、第１のコイル７４、第２のコイル７５，７６と全て鏡像に構成される。駆動機構７の磁石７１とヨーク７３とが第１の磁気回路を矢印Ａ７１に示す向きに構成することに対し、駆動機構９の磁石９１とヨーク９３とが第２の磁気回路を矢印Ａ９１に示す向きに構成する。
【００９３】
磁石ホルダ９２は、旋回軸９２ａとアーム９２ｂとを有している。旋回軸９２ａは、ベースプレート６０の取付孔６０ｋに通され、抜け止めリング９２ｃが取り付けられる。抜け止めリング９２ｃは、取付孔６０ｋに設けられたザグリ部６０ｌに一部が潜り込んだ状態になる。アーム９２ｂの先端９２ｄは、ベースプレート６０に設けられ得た挿通穴６０ｍを通して、絞羽根６３の係合孔６３ｂと連結される。
【００９４】
ヨーク９３は、基部９３ａと、第２のホルダ１２に向かって延びる立ち上がり部９３ｂ，９３ｃとが磁性体の材料で一体に成形されている。磁石９１は、図１９に示す向きに磁極を向けて配置される。駆動機構９に設けられる第１のコイル９４は、駆動機構７に設けられる第１のコイル７４と同期させて通電される。
【００９５】
駆動機構９の磁石９１とヨーク９３と第１のコイル９４とは、駆動機構７の磁石７１とヨーク７３と第１のコイル７４とともに、第１のアクチュエータとしてのレンズ駆動機構９ａを構成する。磁石９１とヨーク９３と第２のコイル９５，９６とは、減光部材の一例である絞羽根６３を動かす第２のアクチュエータとしての絞駆動機構９ｂを構成する。したがって、第１のコイル９４は、第２のホルダ１２を駆動するために通電されるフォーカスコイルとして機能し、第２のコイル９５，９６は、絞羽根６３を駆動するために通電される絞コイルとして機能する。また、第２のコイル９５，９６の動きを制御する。
【００９６】
第１のコイル９４は、ヨーク９３の立ち上がり部９３ｂに捲きつけられている。磁石９１と立ち上がり部９３ｂとに挟まれて磁気回路を横切る第１の部分９４ａに電流が流れることによって、第２のホルダを光軸λに沿う方向に移動させる駆動力が発生する。第２のコイル９５，９６は、磁石９１のＮ極と第１のコイル９４との間に配置される。第２のコイル９５，９６の捲回中心軸は、磁石９１が形成する磁力線に沿う方向へ向いている。第２のコイル９５，９６の一部である辺９５ａ，９６ａは、第１のコイル９４の捲回方向と直交する方向に磁気回路を横切る。辺９５ａ，９６ａに流れる電流の向きが揃うように、第２のコイル９５，９６は、通電される。
【００９７】
以上のように構成された撮像装置１００ｃは、撮像素子２０の受光面に光学系が形成する像の焦点を正確に調整する場合、第２のレンズ２を保持する第２のホルダ１２を駆動するために、駆動機構７のレンズ駆動機構７ａと駆動機構９のレンズ駆動機構９ａとを連動させる。また、システムコントローラ２２で検出された画像データの輝度が大きい場合、システムコントローラ２２は、別途設けられる絞駆動回路を介して第２のコイル９５，９６に電流を流し絞羽根６３を挿入位置に移動させる。
【００９８】
駆動機構９の第１のコイル９４に供給する電流の制御は、第１の実施形態に記載した駆動機構７の第１のコイル７４に供給する電流の制御と同様であるので、ここでの説明を省略する。また、駆動機構９の第２のコイル９５，９６に供給する電流の制御は、第１の実施形態に記載した駆動機構７の第２のコイル７５，７６に供給する電流の制御と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００９９】
ただし、絞羽根６３は、操作スイッチが撮像動作を開始する信号を出力（ＳＴ１０６）したことに基づいて静止画像取込のための露光を開始（ＳＴ１０７）するまでに挿入位置に移動される。そして、絞羽根６３は、シャッタコイルである第２のコイル７５，７６にクローズ電流Ｉｓｃが供給され（ＳＴ１０９）たことによって、シャッタ羽根６１が挿入位置に移動しきるまで、少なくとも挿入位置に保持される。
【０１００】
撮像装置１００ｃは、２組の駆動機構７，９にレンズ駆動機構７ａ，９ａを備えており、これらを連動させて第２のホルダ１２を駆動させるので、焦点を補正する動作の応答性が良い。また、駆動機構７の磁石７１は、レンズ駆動機構７ａとシャッタ駆動機構７ｂとで兼用され、駆動機構９の磁石９１は、レンズ駆動機構９ａと絞駆動機構９ｂとで兼用される。したがって、シャッタ羽根６１、絞羽根６３、第２のホルダ１２をそれぞれ駆動させるために独立して駆動機構を設けることよりも、少ない部品点数で構成されるので、撮像装置１００ｃが小型化される。
【０１０１】
なお、本実施形態の撮像装置１００ｃは、減光部材としてシャッタ羽根６１と絞羽根６３との２種類を備えている。減光部材として、シャッタ羽根６１と絞羽根６３との組合せの他に、シャッタ羽根６１とＮＤフィルタの組合せ、異なる口径の開口である絞孔を有した２種類の絞羽根の組合せであっても良い。また、シャッタ羽根６１を複数枚で構成し、多段階に位置を制御することによって、絞りとシャッタとの両方の機能を兼ね備えさせても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の撮像装置を一部切欠いて示す斜視図。
【図２】図１に示した撮像装置の分解斜視図。
【図３】図１に示した撮像装置のシャッタ機構と駆動機構との分解斜視図。
【図４】図１に示した撮像装置の第２のホルダ、第３のホルダおよびシャッタ機構を並べた分解斜視図。
【図５】図４に示した撮像装置を撮像素子側から見た図。
【図６】図１に示した撮像装置を駆動機構側から見た斜視図。
【図７】図１に示した撮像装置の駆動機構側から見た側面図。
【図８】図７中のＡ−Ａ線に沿って示す撮像装置のシャッタ羽根が待機位置にある状態の断面図。
【図９】図７中のＡ−Ａ線に沿って示す撮像装置のシャッタ羽根が挿入位置にある状態の断面図。
【図１０】図１に示した撮像装置のブロック図。
【図１１】図１０に示した撮像装置のシステムコントローラによって行われる焦点調整制御における第２レンズの移動量とこのとき撮像素子で得られる画像のコントラストとの関係を示す図。
【図１２】図１０に示した撮像装置の撮像動作のフローチャート。
【図１３】図１２に示したフローチャート中のフォーカス調整のフローチャート。
【図１４】図１０に示した撮像装置の撮像動作のタイムチャート。
【図１５】本発明に係る第２の実施形態の撮像装置を示す分解斜視図。
【図１６】図１５に示した撮像装置を駆動機構側から見た側面図。
【図１７】本発明に係る第３の実施形態の撮像装置を駆動機構側から見た側面図。
【図１８】本発明に係る第４の実施形態の撮像装置を示す分解斜視図。
【図１９】図１８に示した撮像装置を駆動機構側から見た側面図。
【符号の説明】
【０１０３】
１…第1のレンズ、２…第２のレンズ、３…第３のレンズ、４ａ，４ｂ…シャフト（スライド機構）、５ａ，５ｂ…コイルバネ、６…シャッタ機構、７，９…駆動機構、７ａ，９ａ…レンズ駆動機構（第１のアクチュエータ）、７ｂ…シャッタ駆動機構（第２のアクチュエータ）、９ｂ…絞駆動機構（第２のアクチュエータ）、１１…第１のホルダ、１２…第２のホルダ、１３…第３のホルダ、６１…シャッタ羽根（減光部材）、６２…線細工バネ、６３…絞羽根（減光部材）、６３ｓ…絞孔（開口）、７１…第１の磁石、７２…磁石ホルダ、７３…ヨーク、７４…第１のコイル、７４ａ…第１の部分（磁気回路を第１の方向に横切る部分）、７５，７６…第２のコイル、７５ａ，７６ａ…辺（磁気回路を第２の方向へ横切る部分）、７８…ヨーク、８１…第２の磁石、８２…磁石ホルダ、８３…第２のヨーク、８４…第３のコイル（第１のコイル）、８４ａ…一部（磁気回路を第１の方向へ横切る部分）、９１…磁石、９２…磁石ホルダ、９３…ヨーク、９４…第１のコイル、９４ａ…第１の部分（磁気回路を第１の方向へ横切る部分）、９５，９６…第２のコイル、９５ａ，９６ａ…辺（磁気回路を第２の方向へ横切る部分）、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…撮像装置、λ…光軸、Ｐ１…待機位置、Ｐ２…挿入位置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を通過する光束の光量を調整する減光部材を駆動する機構と、光束に沿う方向へ光学系を駆動する機構とを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されたレンズ鏡筒は、１群レンズと２群レンズと回転筒と直進筒とシャッタ羽根とシャッタ駆動機構と鏡筒駆動機構とを備える。１群レンズは、１群ホルダに保持され、２群レンズは、２群ホルダに保持されている。１群ホルダおよび２群ホルダは、直進筒とともに光軸方向に移動する。シャッタ羽根は、１群レンズと２群レンズとの間に配置され、シャッタ駆動機構によって開閉される。
【０００３】
鏡筒駆動機構は、回転筒を回転させることによって直進筒を光軸に沿って移動させ、ズームおよび焦点調整を行うようになっている。特許文献１ではレンズの傾き調整機構を工夫し、鏡筒駆動機構やシャッタ駆動部との干渉をなくし、小型化を図っている。
【特許文献１】特開平１１−２１２１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載のレンズ鏡筒は、シャッタ羽根を動かす駆動部とレンズを光軸方向に動かす鏡筒駆動機構とが独立して設けられている。したがって、これらを個別に納めるための場所が必要であり、小型化を図る上で限界があった。
【０００５】
そこで、本発明は、部品点数を削減し、占有体積が小さい小型の撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る撮像装置は、レンズとホルダとスライド機構と減光部材と磁石と第１のコイルと第２のコイルとを備える。レンズは、光学系を構成する少なくとも１つ設けられる。ホルダは、レンズを保持する。スライド機構は、レンズの光軸に沿ってホルダを移動可能に支持する。減光部材は、光学系を光軸に沿って通過する光束の光量を調整する。磁石は、ホルダに移動可能に支持され、減光部材と連結される。第１のコイルは、磁石をホルダとともに光軸に沿って移動させる方向の磁界を発生する。第２のコイルは、磁石をホルダに対して動かす方向の磁界を発生する。レンズの光軸に沿ってホルダを駆動する第１のアクチュエータは、磁石と第１のコイルとで構成する。減光部材を光束から外れた待機位置と光束を横切る挿入位置とに移動させる第２のアクチュエータは、磁石と第２のコイルとで構成する。
【０００７】
減光部材として、光束を遮断するシャッタ羽根、光束の断面積を変化させる開口を有した絞羽根、光束を横切る位置に振込まれるＮＤ（Natural Density）フィルタのいずれかを適用する。また、異なる役割を果たす２種類の減光部材を設けることも好ましい。この場合、第２のアクチュエータは、これら２種類の減光部材を独立して駆動するために各々に対応して２組設け、第１のアクチュエータは、２組の第２のアクチュエータにそれぞれ設けられる磁石に対し、発生する磁界を作用させてホルダを光軸に沿って変化させる第１のコイルを少なくとも１つ有すればよい。
【０００８】
２種類の減光部材の組合せとして、シャッタ羽根と絞羽根、シャッタ羽根とＮＤフィルタ、互に異なる口径の絞孔が設けられた２種類の絞羽根の組合せのいずれかが効果的である。
【０００９】
第１のアクチュエータの駆動力を大きくするために、ホルダに移動可能に支持される第１の磁石とは別にホルダに固定される第２の磁石を設ける。そして、第１のコイルは、第１の磁石と前記第２の磁石との両方に作用してホルダを第１の磁石と第２の磁石とともに光軸に沿って変位させる磁界を発生させる。
【００１０】
撮像装置の消費電力を抑えるために、ホルダは、第１のコイルが通電されていない状態で、光学系の焦点を無限遠に設定するパンフォーカス位置に保持する。減光部材は、第２のコイルが通電されていない状態で、光束から外れた待機位置に保持する。
【００１１】
撮像装置のさらに好ましい形態は、磁石とともに磁気回路を構成するヨークをさらに備える。第１のコイルの一部は、ホルダとともに磁石を光軸に沿って移動させる方向に磁気回路を横切って配置する。第２のコイルの一部は、磁気回路を横切る第１のコイルの一部と直交させ、ホルダに対して磁石を動かす方向に配置する。
【００１２】
この撮像装置において、ホルダを光軸に沿って動かすことによって焦点を補正する。または、ホルダを光軸に沿って動かすことによって焦点距離を変化させる。
【００１３】
本発明に係る他の形態の撮像装置は、光学系を構成する少なくとも１つのレンズと、このレンズを保持するホルダと、スライド機構と、原稿部材と、磁石と、ヨークと、第１のコイルと、第２のコイルとを備える。スライド機構は、レンズの光軸に沿ってホルダを移動可能に支持する。減光部材は、光学系を光軸に沿って通過する光束の光量を調整する。磁石は、ホルダに移動可能に支持されて減光部材と連結される。ヨークは、磁石と磁気回路を構成する。第１のコイルは、磁気回路を第１の方向に横切る部分を有し、通電されることで磁石をホルダとともに光軸に沿って移動させる。第２のコイルは、第１の方向と直交する第２の方向に磁気回路を横切る部分を有し、通電されることで磁石をホルダに対して動かす。レンズの光軸に沿ってホルダを駆動する第１のアクチュエータは、磁石と第１のコイルとで構成する。光束を横切る挿入位置と光束から外れた待機位置とに減光部材を移動させる第２のアクチュエータは、磁石と前記第２のコイルとで構成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る撮像装置は、焦点位置の調整やズーム動作などのために光学系を動かす駆動機構と、シャッタ羽根やフィルタおよび絞りなどの減光部材の駆動機構とで部品を一部共有するので、全体の嵩を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る第１の実施形態の撮像装置１００は、図１から図１４を参照して説明する。図１に示す撮像装置１００は、電子式カメラやカメラ付携帯電話の撮像部として適用され、第１のレンズ１、第２のレンズ２、第３のレンズ３、第１のホルダ１１、第２のホルダ１２、第３のホルダ１３、シャフト４ａ，４ｂ、コイルバネ５ａ，５ｂ、シャッタ機構６、駆動機構７、撮像素子２０を備える。
【００１６】
第１のレンズ１と第２のレンズ２と第３のレンズ３とは、それぞれの光軸が同一線上に揃う共軸光学系を構成している。以降、各レンズの光軸は、共軸光学系の光軸λで表す。第１のホルダ１１と第２のホルダ１２と第３のホルダ１３とは、光軸λに沿って光束を通過させる開口部１１ａ，１２ａ，１３ａが、図２に示すように設けられている。レンズマウント１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが、開口部１１ａ，１２ａ，１３ａの外周に形成されている。第１のレンズ１は、レンズマウント１１ｂに、第２のレンズ２は、レンズマウント１２ｂに、第３のレンズ３は、レンズマウント１３ｂに、各々接着固定される。
【００１７】
シャフト４ａ，４ｂは、光軸λと平行にかつ光軸λを中心とするほぼ対称な位置に配置される。第３のホルダ１３は、シャフト４ａ，４ｂの基端４１ａ，４１ｂが差し込まれる台座１３ｃ，１３ｄを有している。第２のホルダ１２は、シャフト４ａ，４ｂに外挿する軸受１２ｃ，１２ｄを有している。第１のホルダ１１は、シャフト４ａ，４ｂの先端４１ｃ，４１ｄが差し込まれて固定される嵌合孔１１ｃ，１１ｄを有している。第１のホルダ１１は、シャフト４ａ，４ｂによって、第３のホルダ１３対して一定の距離で平行に保持される。
【００１８】
また、一方の軸受１２ｃは、主軸受として第２のホルダ１２がシャフト４ａに沿って平行移動するように支持し、他方の軸受１２ｄは、従動軸受としてシャフト４ａを中心に光軸λを横切る方向（第２のレンズ２の面内方向）に第２のホルダ１２が回動することを防止するように支持する。
【００１９】
具体的には、一方の軸受１２ｃは、光軸λに沿う方向に長く形成され、第２のホルダ１２が光軸λに沿って移動する間、光軸λに対して第２のレンズ２が傾くことを防止する程度にシャフト４ａに対する十分な嵌め合い精度を有している。具体的には、シャフト４ａの外径がφ０．９９６〜０．９９８ｍｍであることに対して、軸受１２ｃの内径は、φ１．００５〜１．０１３ｍｍである。また、移動方向に４ｍｍの長さを有している。
【００２０】
他方の軸受１２ｄは、第２のホルダ１２が光軸λに沿って移動することを妨げないようにシャフト４ｂの半径方向に一部が切欠かれたＣ型に形成されている。切り欠く代わりに、シャフト４ａ，４ｂの中心どうしを結ぶ線分に沿う方向に長い長円形に軸受１２ｄを形成しても良い。軸受１２ｄは、シャフト４ａ，４ｂの中心どうしを結ぶ線分と平行に設けられる平坦部でシャフト４ｂを挟むように支持している。平坦部どうしの距離は、軸受１２ｃの内径と同じく、１．００５〜１．０１３ｍｍに設ける。また、光軸に沿って移動する方向の長さは、０．８ｍｍ程度でよい。
【００２１】
シャフト４ａ，４ｂが十分な真直度および円筒度を有していても、第１のホルダ１１に設けられる嵌合孔１１ｃ，１１ｄおよび第３のホルダ１３に設けられる台座１３ｃ，１３ｄの位置精度や、これらに対するシャフト４ａ，４ｂの組立精度によっては、これらのシャフト４ａ，４ｂを決められた寸法精度で平行に組み立てることは難しい。寸法精度を追求することで、シャフト４ａ，４ｂの平行度を向上させようとすると、製造コストが増加してしまう。
【００２２】
これに対し、以上の構成を有することにより、シャフト４ａ，４ｂの平行度が多少悪くても、これを軸受１２ｃ，１２ｄで吸収することができる。したがって、第２のホルダ１２は、第１のホルダ１１と第３のホルダ１３との間でこれらと平行に支持され、光軸λに沿って移動する。シャフト４ａ，４ｂおよび軸受１２ｃ，１２ｄは、第２のホルダ１２を光軸λに沿って移動させるスライド機構を構成する。
【００２３】
各部の具体的な材質を１つずつ挙げると、第１のホルダ１１および第３のホルダ１３は、ポリカーボネイト樹脂製、第２のホルダ１２は、ポリフェニリンサルファイト樹脂製、シャフト４ａ，４ｂは、マルテンサイト系ステンレス鋼、具体的には日本工業規格で表記されるＳＵＳ４２０Ｊ２製である。これらに対して、製造コストや機械的特性の点で仕様を十分に満たすものであれば、これらの材料に置き換えて利用することは可能である。
【００２４】
コイルバネ５ａ，５ｂは、シャフト４ａに装着される。コイルバネ５ａは、第１のホルダ１１と第２のホルダ１２の間に装着される。コイルバネ５ｂは、第２のホルダ１２と第３のホルダ１３との間に装着される。コイルバネ５ａ，５ｂは、光学系がパンフォーカス状態になる中立位置に第２のホルダ１２を位置決めし、保持する。パンフォーカス状態とは、無限延の被写体に対して光学系の焦点が合う状態である。
【００２５】
シャッタ機構６は、図３に示すように、第３のホルダ１３に面した側の第２のホルダ１２に取り付けられている。シャッタ機構６は、ベースプレート６０とシャッタ羽根６１と線細工バネ６２とで構成される。ベースプレート６０は、スペーサ６０ａと、貫通孔６０ｂと、支持軸６０ｃと、スライドパッド６０ｄと、逃部６４ａ，６４ｂとが形成されている。
【００２６】
スペーサ６０ａは、第２のホルダ１２の外周縁に沿うベースプレート６０の対辺に設けられ、第２のホルダ１２に接着固定される。スペーサ６０ａは、第２のホルダ１２との間に一定の隙間を造る。貫通孔６０ｂは、第２のレンズ２から射出される光束が通過する十分な大きさを有している。支持軸６０ｃは、シャッタ羽根６１の回動中心となる。スライドパッド６０ｄは、貫通孔６０ｂを挟んで支持軸６０ｃと反対側に、支持軸６０ｃを中心とする円弧状に形成されている。第２のホルダ１２に対してベースプレート６０を微調整することのできる位置決代を設けるために、逃部６４ａは、軸受１２ｃと接しない大きさに、逃部６４ｂは、軸受１２ｄと接しない大きさにそれぞれ形成されている。
【００２７】
シャッタ羽根６１は、光軸λに沿って光学系を通過する光束を遮断する減光部材の一形態である。シャッタ羽根６１は、光束から外れた待機位置Ｐ１と光束を横切る挿入位置Ｐ２との間で、支持軸６０ｃを中心に回動する。支持軸６０ｃから離れた回動先端部６１ａは、スライドパッド６０ｄに接している。
【００２８】
線細工バネ６２は、支持軸６０ｃを介してベースプレート６０とシャッタ羽根６１との間に掛けられ、シャッタ羽根６１を待機位置に保持する方向に付勢する。
【００２９】
駆動機構７は、ベースプレート６０と第３のホルダ１３との間に設けられる。駆動機構７は、磁石７１と磁石ホルダ７２とヨーク７３と第１のコイル７４と第２のコイル７５，７６とを備える。この内、磁石７１と第１のコイル７４とヨーク７３によって、第２のホルダ１２を光軸λに沿う方向へ移動させる第１のアクチュエータとしてのレンズ駆動機構７ａを構成する。また、磁石７１と磁石ホルダ７２と第２のコイル７５，７６とヨーク７３とによって、第２のアクチュエータとしてのシャッタ駆動機構７ｂを構成する。
【００３０】
磁石７１は、磁石ホルダ７２に固定される。磁石ホルダ７２は、磁界に影響を及ぼさない合成樹脂で形成されており、第２のホルダ１２が移動する方向に延びる旋回軸７２ａと、この旋回軸７２ａから半径方向に延びるアーム７２ｂとを有している。旋回軸７２ａは、ベースプレート６０に設けられた取付孔６０ｅに通されて第１のホルダ１１に面した側で、抜け止めリング７２ｃが取り付けられる。抜け止めリング７２ｃは、取付孔６０ｅに設けられたザグリ部６０ｆに一部が潜り込んだ状態になる。
【００３１】
旋回軸７２ａは、取付孔６０ｅに対して、抜け止めリング７２ｃは、ザグリ部６０ｆに対してそれぞれ隙間嵌めの状態である。磁石ホルダ７２は、旋回軸７２ａに沿う方向についてもベースプレート６０と隙間を有して組み付けられており、旋回軸７２ａを中心に回動する。磁石７１は、Ｎ極とＳ極とが並ぶ方向を旋回軸７２ａに対して直交させて磁石ホルダ７２に取り付けられている。
【００３２】
アーム７２ｂの先端７２ｄは、ベースプレート６０に設けられた挿通孔６０ｇに通されて、シャッタ羽根６１の係合孔６１ｂに連結される。挿通孔６０ｇは、旋回軸７２ａを中心とする円弧状の長孔である。シャッタ羽根６１の係合孔６１ｂは、支持軸６０ｃから半径方向に長く形成されているので、磁石ホルダ７２が回動してもシャッタ羽根６１の動作に支障をきたすことは無い。
【００３３】
ヨーク７３は、基部７３ａと立ち上がり部７３ｂ，７３ｃとで構成される。ヨーク７３は、磁性体の鋼板の両端をプレス加工で曲げることで造られている。基部７３ａは、第３のホルダ１３に設けられた据付凹部１３ｅに接着固定されている。立ち上がり部７３ｂ，７３ｃは、磁石７１のＮ極とＳ極とにそれぞれ向き合う位置まで第３のホルダ１３から第２のホルダ１２に向かって延びており、磁石ホルダ７２のアーム７２ｂと干渉しない第３のホルダ１３の縁から延びる立ち上がり部７３ｃの方が長く延びている。立ち上がり部７３ｂ，７３ｃは、Ｎ極およびＳ極に対して、十分に広い面積を有している。ヨーク７３は、磁石７１とともに磁気回路を形成する。
【００３４】
第１のコイル７４は、Ｎ極と対峙する立ち上がり部７３ｂに捲きつけられている。したがって、ヨーク７３の立ち上がり部７３ｂと磁石７１との間を第１の方向に横切る第１のコイル７４の第１の部分７４ａは、光軸λを横切る方向に磁気回路を横切る。
【００３５】
第２のコイル７５，７６は、第１のコイル７４とＮ極との間に配置される。第２のコイル７５，７６の捲回中心軸は、磁石７１が形成する磁力線に沿う方向に向いている。第２のコイル７５，７６の一部である辺７５ａ，７６ａは、第１の方向と直交する第２の方向に、光軸λに沿う方向へ磁気回路を横切る。第２のコイル７５，７６は、辺７５ａ，７６ａに流れる電流の向きが揃うように通電される。つまり、コイル全体では、互に逆向きに電流が流される。
【００３６】
図７に示すように、磁石７１は、第１のコイル７４にＮ極を向けて磁石ホルダ７２に取り付けられている。したがって、磁気回路の磁力線の流れは、矢印Ａ７１で示される向きに形成される。
【００３７】
図８および図９において、第１のコイル７４に時計回りの矢印Ａ１に示される方向の電流を流すと、電磁気学におけるいわゆる「フレミングの左手の法則」に基づき、第１のコイル７４の第１の部分７４ａは、磁界の向きと電流の向きに垂直な、光軸λに沿って第２のホルダ１２から離れる方向の力ｆ１を受ける。第１のコイル７４は、第３のホルダ１３に対してヨーク７３で固定されているので、力ｆ１の反力ｆ１１が磁石７１に作用する。
【００３８】
磁石７１は、第２のホルダ１２に対して光軸λに沿う方向に移動しないように支持されており、第２のホルダ１２は、シャフト４ａ，４ｂに沿って光軸λに沿う方向に移動する。したがって、第２のホルダ１２は、第１のホルダ１１に接近する矢印Ａ２方向へ移動する。第１のコイル７４に流れる電流の向きを矢印Ａ３方向に反転させると、第１のコイル７４の第１の部分７４ａに力ｆ２が作用し、磁石７１に力ｆ２１が作用する。その結果、第２のホルダ１２は、第３のホルダ１３に接近する矢印Ａ４方向へ移動する。なお、第１のコイル７４の第１の部分７４ａ以外の部分は、磁気回路の外にあり、磁石７１が作り出す磁界の影響をほとんど受けない。
【００３９】
このように、第１のコイル７４に電流を流すことにより、第２のホルダ１２および第２のレンズ２は、磁石７１とともに光軸λに沿う方向に移動される。つまり第１のコイル７４は、光学系の焦点またはズームを調整するフォーカスコイルとして機能する。第１のコイル７４に流す電流の大きさおよび向きを制御することで、光学系の結像面上に作られる像の焦点を正確に合わせる調整ができる。
【００４０】
図４において、第２のコイル７５，７６に矢印Ａ５，Ａ６に示される方向の電流を流すと、第２のコイル７５，７６の辺７５ａ，７６ａは、図８に示すように光軸と交差する方向の力ｆ３を受ける。このとき、第２のコイル７５，７６の残りの部分は、磁気回路の外にあるため磁界の影響をほとんど受けない。第２のコイル７５，７６は、第３のホルダ１３に対してヨーク７３および第１のコイル７４を介して固定されているため、力ｆ３の反力ｆ３１が磁石７１に作用する。
【００４１】
磁石７１は、第２のホルダ１２に対して回動するように、磁石ホルダ７２によって保持されている。したがって、磁石７１は、図８において反時計回りに回動した状態となる。磁石ホルダ７２のアーム７２ｂの先端７２ｄがシャッタ羽根６１に連結されているので、シャッタ羽根６１は、支持軸６０ｃを中心に回動し、図８中に二点鎖線で示す待機位置に保持される。また、線細工バネ６２によって、通電されていない状態でも、シャッタ羽根６１は、待機位置に保持される。
【００４２】
第２のコイル７５，７６に矢印Ａ７，Ａ８の方向の電流をそれぞれ流すと、第２のコイル７５，７６の辺７５ａ，７６ａに力ｆ４が作用し、磁石７１に反力ｆ４１が作用する。この結果、図９に示すように、磁石ホルダ７２が時計回りに回動するので、シャッタ羽根６１は、図９中に二点鎖線で示す挿入位置に保持される。挿入位置において、シャッタ羽根６１は、光軸λに沿って光学系を通過する光束を遮断する。
【００４３】
第２のコイル７５，７６に電流を流すことによって磁石７１が第２のホルダ１２に対して回動される。磁石ホルダ７２で磁石７１と連結されるシャッタ羽根６１は、図８に示す待機位置と図９に示す挿入位置との間を回動する。つまり、第２のコイル７５，７６は、シャッタ羽根６１を駆動するシャッタコイルとして機能する。第２のコイル７５，７６に流す電流の大きさおよび向きを制御することで、光学系の結像面に入射される光の量を適度に絞るためにシャッタ羽根６１を動かすことができる。
【００４４】
なお、図８において、シャッタ羽根６１に点線で示す領域６１ｃは、ベースプレート６０の貫通孔６０ｂを塞ぐ範囲である。この領域６１ｃにＮＤフィルタを取り付けたり、光軸λを中心とする光束の断面積を小さくする開口となる絞孔を設けた絞羽根としたりしても良い。ＮＤフィルタまたは絞羽根は、待機位置と挿入位置とに移動することで、光軸λに沿って通過する光量を変化させる減光部材となる。
【００４５】
第３のホルダ１３は、第２のホルダ１２に面する側の反対側から凹んだ基板取付部１３ｆを有している。撮像素子２０は、基板２１に実装され、図２および図５に示されるように基板取付部１３ｆに小ネジ２１ａで固定される。基板取付部１３ｆは、撮像素子２０の受光面が光学系の結像面に位置決めされるように形成されている。予め微調整ができるように、基板２１との間にスペーサを入れることを前提に作られていても良い。
【００４６】
次に、以上のように構成された撮像装置１００の動作について説明する。図１０に示すように、撮像装置１００を搭載するカメラは、システムコントローラ２２、撮像素子ＩＦ（インターフェイス）回路２３、レンズ駆動回路２４、シャッタ駆動回路２５、操作スイッチ２６、メディアＩＦ回路２７、メモリーカード２８、画像表示部を備える。メモリーカード２８は、記録媒体の一例であり、この他に磁気記録装置を備えても良い。
【００４７】
システムコントローラ２２は、制御手段の一例であり、撮像素子ＩＦ回路２３、レンズ駆動回路２４、シャッタ駆動回路２５、操作スイッチ２６、メディアＩＦ回路２７が接続されている。撮像素子ＩＦ回路２３は、撮像素子２０とシステムコントローラ２２との間に設けられている。レンズ駆動回路２４は、フォーカスコイルである第１のコイル７４に接続され、第１のコイル７４の電流を制御する。シャッタ駆動回路２５は、シャッタコイルである第２のコイル７５，７６に接続され、第２のコイル７５，７６の電流を制御する。
【００４８】
操作スイッチ２６は、各種設定ボタンなどを含む操作部の一つとしてカメラの外部に露出する。操作スイッチ２６は、マニュアル操作されることによって、撮像動作を開始するための制御信号を出力する。メディアＩＦ回路２７は、システムコントローラ２２とメモリーカード２８との間に設けられ、システムコントローラ２２から出力される画像データをメモリーカード２８に記録する。また、メディアＩＦ回路２７は、画像表示部と接続されており、システムコントローラ２２から出力される画像データ、または、メモリーカード２８に記録されていた画像データを表示させる。
【００４９】
図１１に示すフォーカス調整の原理を示す図、図１２、図１３に示すフローチャートおよび図１４に示すタイムチャートを参照して、撮像装置１００の動作について説明する。図１２に示すように、カメラ電源が入れられて撮像モードが選択されると、システムを起動するための初期設定（ＳＴ１００）が実行され、システムコントローラ２２は、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へホールド電流Ｉｓｈを出力する（ＳＴ１０１）。このホールド電流Ｉｓｈは、線細工バネ６２に抗ってシャッタ羽根６１の動作応答をよくするために、シャッタ羽根６１が挿入位置に移動する方向に付勢する電流をわずかに与えておくものである。
【００５０】
シャッタ羽根６１が開状態で保持されたことが確認されると、操作スイッチ２６の状態をモニターする（ＳＴ１０２）。操作スイッチ２６が１／２以上、いわゆる半押状態に押されたか否か判定を行い（ＳＴ１０３）、操作スイッチ２６が操作された場合、レンズ駆動回路２４を介して第１のコイル７４に電流Ｉｆの通電が開始される（ＳＴ１０４）。
【００５１】
第１のコイル７４への通電が開始されると、フォーカス調整のサブルーチン（ＳＴ２００）が実行される。サブルーチン(ＳＴ２００)は、図１１、図１３を参照して後に詳述する。フォーカス調整のサブルーチン（ＳＴ２００）が完了すると、元の手順フローに戻り画像データを基に露光時間Ｔｓを決定する（ＳＴ１０５）。次に、図１４に示すように、操作スイッチ２６が底まで押された（ＳＴ１０６）信号がシステムコントローラ２２に入力されると、静止画像を取り込むための露光が開始され（ＳＴ１０７）撮像素子２０が蓄積動作を開始する。
【００５２】
システムコントローラ２２に内蔵されるタイマがカウントを始める（ＳＴ１０８）。カウント値が露光時間Ｔｓに達すると、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へ、図１４に示すように逆向きのクローズ電流Ｉｓｃが出力される（ＳＴ１０９）。消費電力を抑えるため、シャッタ羽根６１が閉じられるタイミングに合わせて第１のコイル７４への通電が遮断される（ＳＴ１１０）。第２のホルダ１２は、第２のレンズ２をパンフォーカス位置にするニュートラルポジションへ戻る。
【００５３】
シャッタ羽根６１が閉じられるタイミングよりも後に撮像素子２０から画像でデータの読出しを行う（ＳＴ１１１）。データの読出しが完了すると、システムコントローラ２２は、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へオープン電流Ｉｓｏを出力する（ＳＴ１１２）。これにより、シャッタ羽根６１は、挿入位置から待機位置へ移動する。
【００５４】
シャッタ羽根６１が待機位置へ移動すると、次の動作のために、システムコントローラ２２は、シャッタ駆動回路２５から第２のコイル７５，７６へホールド電流Ｉｓｈを出力する（ＳＴ１１３）。読み出した画像データは、システムコントローラ２２によって所望のデータ形式に圧縮され、メディアＩＦ回路２７を介してメモリーカード２８に記録される（ＳＴ１１４）。そして、操作スイッチ２６の状態を読み込むモニタリング（ＳＴ１０２）が、次の撮像動作が開始されるまで続けられる。
【００５５】
また、撮像動作が開始されない間、操作スイッチ２６が操作されないか判断し（ＳＴ１０３）、操作されていない場合、電源スイッチが操作されたか判断する（ＳＴ１１５）。電源スイッチが操作されていない場合は、再び操作スイッチ２６のモニタリング（ＳＴ１０２）に戻る。電源スイッチが操作され、撮影モードが解除されると、第２のコイル７５，７６へ供給していたホールド電流Ｉｓｈを遮断する（ＳＴ１１６）。そして、システムの動作を停止する（ＳＴ１１７）。
【００５６】
次に、フォーカス調整のサブルーチン（ＳＴ２００）の動作について図１１、図１３を参照して説明する。図１１に示すように、フォーカス位置の決定は、レンズの位置を段階的に変化させ、各位置で得られる画像のコントラストが最も強くなる位置を求めることによって、行われる。
【００５７】
したがって、図１３に示すように、フォーカスの調整が開始されると、システムコントローラ２２は、コントラストＣｎを得るために画像データを読出し、ｎ＝１回目のコントラストＣ１を演算する（ＳＴ２０１）。次に、システムコントローラ２２は、１回目のコントラストＣ１を演算した時の第１のコイル７４の電流値Ｉｆｎ（ｎ＝１）に微小電流量ΔＩＦを加えた電流値Ｉｆ２をレンズ駆動回路２４から第１のコイル７４へ供給する（ＳＴ２０２）。
【００５８】
第２のレンズ２がΔＩｆに応じた量だけ光軸λに沿って移動するので、２（＝ｎ＋１）回目として移動した位置のコントラストＣ２を演算する（ＳＴ２０３）。２回目のコントラストＣ２と１回目のコントラストＣ１とを比較し（ＳＴ２０４）、Ｃ２≧Ｃ１の場合、図１１に示すように同じ方向へ第２のレンズ２が動くように、ｎ＝２回目のコントラストＣ２を演算した時の電流値Ｉｆ２にさらに微小電流量ΔＩｆを加え、電流値Ｉｆ３を第１のコイル７４に供給する（ＳＴ２０２）。
【００５９】
そして、前回と同様にこの位置で得られるコントラストＣ（ｎ＋１）を演算し（ＳＴ２０３）、コントラストＣ（ｎ＋１）と前回のコントラストＣｎとを比較する（ＳＴ２０４）。このＳＴ２０２〜ＳＴ２０４の動作を繰り返し、Ｃ（ｎ＋１）＜Ｃｎとなった場合、一つ前のコントラストＣｎの時の電流値Ｉｆｎとなるように微小電流量ΔＩｆを減らした電流値Ｉｆ（ｎ＋１）−ΔＩｆを第１のコイル７４に供給し（ＳＴ２０５）、再びコントラストＣ（ｎ＋１）を演算する（ＳＴ２０６）。コントラストＣ（ｎ＋１）と前回のコントラストＣｎとを比較し（ＳＴ２０７）、再びＣ（ｎ＋１）≧Ｃｎとなったところを合焦点とする。
【００６０】
図１１に示すように、コントラストが大きくなるように第２のレンズ２を合焦点に向けて、漸近させて行き最大値を求める、いわゆる「山登り制御」によって、焦点を求める。図１１、図１４においては、ＳＴ２０２〜ＳＴ２０４の動作を７回繰り返し、ＳＴ２０５〜ＳＴ２０９を行って、通り過ぎた合焦点に戻った過程を示している。
【００６１】
また、１回目のコントラストＣ１に対して２回目のコントラストＣ２が、Ｃ２＜Ｃ１となった場合、合焦点から離れる方向に第２のレンズ２が動いている可能性がある。この場合、ＳＴ２０５によって電流値を基に戻すとコントラストＣ（ｎ＋１）が少なくとも前回のコントラストＣｎと一致し、したがって、合焦点が求まったかのようになってしまう。この誤った認定を防止するため、計測回数ｎがｎ＞１であるか判定する（ＳＴ２０８）。
【００６２】
ｎ＞１の場合、少なくとも一度は、合焦点に向かって第２のレンズ２が移動したことであるので、これを持って合焦点を決定し（ＳＴ２０９）、第１のコイル７４の電流値Ｉｆを固定し、ＳＴ１０５へ移行する。また、ｎ＞１ではない、つまり、合焦点に向かって第２のレンズ２を一度も動かしていない場合、さらに第１のコイル７４の電流Ｉｆを微小電流量ΔＩｆ減少させたＩｆ（ｎ＋１）を第１のコイル７４に供給する。この結果、第２のレンズ２が先ほどとは反対方向へ合焦点に向かって移動する。
【００６３】
移動した位置のコントラストＣ（ｎ＋１）を演算し（ＳＴ２１１）、前回のコントラストＣｎとなる初回に図ったコントラストＣ１と比較する（ＳＴ２１２）。Ｃ（ｎ＋１）≧Ｃｎである場合、ＳＴ２０２〜ＳＴ２０４を繰り返したのと同様に、ＳＴ２１０〜ＳＴ２１２を繰り返しす。途中で、Ｃ（ｎ＋１）＜Ｃｎとなった場合、電流値Ｉｆ（ｎ＋１）に微小電流量ΔＩｆを加えた値を第１のコイル７４に供給し（ＳＴ２１３）、その位置におけるコントラストＣ（ｎ＋１）を再度演算する（ＳＴ２１４）。
【００６４】
Ｃ（ｎ＋１）とＣｎとを比較し（ＳＴ２１５）、再びＣ（ｎ＋１）≧Ｃｎに戻った所を合焦点として、第１のコイル７４の電流値Ｉｆを固定する（ＳＴ２０９）。そして、元の手順フローに戻り、ＳＴ１０５へ移行する。
【００６５】
以上のように、本実施形態の撮像装置１００は、焦点を合わせるべく第２のレンズ２を移動させるための駆動力、および光量を調整するべくシャッタ羽根６１を回動させるための駆動力は、同じ磁石７１に対する第１のコイル７４と第２のコイル７５，７６の電流量の変化によって発生させている。したがって、部品点数がここに磁石を有する場合よりも少なく、装置としての全体の嵩が小さくなる。また、磁石７１とともに磁気回路を構成するヨーク７３も１つであることも装置の小型化に寄与している。
【００６６】
本実施形態において、第１のコイル７４に流れる電流の大きさを変化させて第２のレンズ２を光軸λに沿って変位させ、焦点を合わせるフォーカス動作を例に撮像装置１００の動作を説明した。同じ機構を利用して、焦点距離を変更するズーム動作を行うことも可能である。この場合、ズーム調整のためのズームボタンの操作に基づき、システムコントローラ２２は、第１のコイル７４の電流量を変化させる。また、シャッタ羽根６１を待機位置と挿入位置とに移動させるシャッタ動作は、シャッタ羽根６１を２枚設け、第２のコイル７５，７６の電流量を段階的に変化させ、光束の断面積を段階的に変化させる絞りとしてもよい。
【００６７】
シャッタ羽根６１を待機位置に維持するために、線細工バネ６２を用いた。同じ機能を果たすものとして、図８の状態に磁石７１を引き付けるように、ヨーク７３と離しかつ第２のホルダ１２から光軸λに沿って磁石７１と同じ範囲７７に別の磁石または磁性体を配置する。この磁石または磁性体は、シャッタ羽根６１を待機位置に保持しかつ第２のコイル７５，７６の動作に支障をきたさないよう設けられる。
【００６８】
本発明に係る第２の実施形態の撮像装置１００ａは、図１５から図１６を参照して説明される。なお、第１の実施形態に記載の撮像装置１００と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。また、撮像動作に係る主な流れは、第１の実施形態と同じであるので、図１０から図１４およびその説明を参照するものとして、ここでの説明を省略する。
【００６９】
本実施形態の撮像装置１００ａは、光学系を構成する第１のレンズ１、第２のレンズ２、第３のレンズ３と、これらを個別に保持する第１のホルダ１１、第２のホルダ１２、第３のホルダ１３と、シャフト４ａ，４ｂと、コイルバネ５ａ，５ｂと、シャッタ機構６と、駆動機構７と、撮像素子２０とを備える。駆動機構７は、第１の磁石７１と磁石ホルダ７２と第１のヨーク７３と第１のコイル７４と第２のコイル７５，７６と第２の磁石８１と磁石ホルダ８２と第２のヨーク８３と第３のコイル８４とを備える。
【００７０】
この内、第１の磁石７１と磁石ホルダ７２と第１のヨーク７３と第２の磁石８１と磁石ホルダ８２と第２のヨーク８３と第３のコイル８４によって、第１のアクチュエータとしてのレンズ駆動機構７ａを構成する。第１の磁石７１と磁石ホルダ７２と第２のコイル７５，７６と第１のヨーク７３とによって、第２のアクチュエータとしてのシャッタ駆動機構７ｂを構成する。
【００７１】
撮像装置１００ａは、２つの磁気回路を有していることが第１の実施形態と異なる。第１の磁気回路は、第１の磁石７１と第１のヨーク７３とで構成される。第２の磁気回路は、第２の磁石８１と第２のヨーク８３とで構成される。第２の磁石８１は、磁極を第１の磁石７１の磁極と反対に向き合うように配置され、磁石ホルダ８２に固定される。磁石ホルダ８２は、非磁性体である合成樹脂で形成されており、図１６に示すように、第３のホルダ１３に面したベースプレート６０に基端が固定されている。ベースプレート６０から一体に設けられていても良い。
【００７２】
第２のヨーク８３は、第１のヨーク７３が固定されたのと同様に、基部８３ａと立ち上がり部８３ｂ，８３ｃとを備える。第２のヨーク８３は、磁性体の鋼板の両端をプレス加工で折曲げることで造られている。第２のヨーク８３の基部８３ａは、第３のホルダ１３に設けられた据付凹部１３ｇに接着固定されている。立ち上がり部８３ｂ，８３ｃは、第２の磁石８１のＮ極およびＳ極にそれぞれ向き合う位置まで第３のホルダ１３から第２のホルダ１２に向かって延びている。この結果、第２の磁気回路の磁力線の流れは、矢印Ａ８１に示される向きに形成される。
【００７３】
第３のコイル８４は、第２の磁石８１のＮ極が対峙する第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ｂに捲きつけられている。したがって、第２の磁石８１と第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ｂとの間を横切る第３のコイル８４の第１の部分８４ａは、光軸λを横切る方向に第２の磁気回路を横切る。
【００７４】
図１５に示すように第３のコイル８４に矢印Ａ１１に示される方向の電流を流すと、磁界の向きと電流の向きに垂直な、光軸λに沿って第２のホルダ１２から離れる方向の力ｆ７を第３のコイル８４の第１の部分８４ａが受ける。第３のコイル８４は、第２のヨーク８３を介して第３のホルダ１３に固定されているので、第２の磁石８１が反力ｆ７１を受ける。したがって、第２のホルダ１２は、第１のホルダ１１に接近する方向に移動する。第３のコイル８４に流す電流の向きを矢印Ａ１２方向にすると、第３のコイル８４の第１の部分８４ａに力ｆ８が作用し、第２の磁石８１に力ｆ８１が作用する。その結果、第２のホルダ１２は、第３のホルダ１３に接近する方向に移動する。
【００７５】
このように、第３のコイル８４は、通電されることにより、第２のホルダ１２を光軸λに沿って移動させる力が生じる。つまり、第３のコイル８４は、第１のコイル７４と同様に、光学系の焦点またはズームを調整するフォーカスコイルとして機能するものであり、２つ目の第１のコイルとして機能する。つまり、撮像装置１００ａは、第１のコイル７４を複数備えていることと同じことである。
【００７６】
また、第２のコイル７５，７６を第２の磁石８１と第３のコイル８４との間に介在させないとともに、第２の磁石８１が揺動しないので、第１のヨーク７３の立ち上がり部７３ｂ，７３ｃどうしの距離よりも狭く設けることができる。第２の磁石８１と第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ｂ，８３ｃとの距離が狭くなることによって、その間の磁界の強度が増す。
【００７７】
磁石やコイルを複数設ける場合、各ユニットで発生する力のバランスが悪いと第２のホルダ１２が傾く原因となる。そこで、磁界の強度が同じ大きさになるように、第２の磁石８１の大きさを第１の磁石７１よりも小さくしたり、磁化率の小さいものを用いたり、第１のヨーク７３よりも透磁率の小さい材料を第２のヨーク８３に適用したりする。あるいは、第３のコイル８４の巻数を第１のコイル７４の巻数よりも少なくする。このようにすることで、第１の磁気回路と第２の磁気回路とがそれぞれ発生する光軸λに沿う方向の力のバランスを取る。
【００７８】
また、第２のホルダ１２の動きを滑らかにするため、第１の磁石７１と第２の磁石８１とが受ける力の合力が光軸λを通るように、光軸λを挟んで第１の磁気回路と第２の磁気回路とを対称の位置に配置することが好ましい。
【００７９】
以上のように構成された撮像装置１００ａの動作について説明する。撮像装置１００ａにおいて、光学系によって形成される像の焦点が撮像素子２０の受光面上に正確に合うように調整する場合、システムコントローラ２２は、第１のコイル７４と第３のコイル８４との電流の大きさをレンズ駆動回路２４を介して制御する。
【００８０】
第２のホルダ１２を光軸λに沿う方向に動かすための駆動力が増加するので、光学系の焦点を合わせるための動作の応答性が向上する。また、駆動力が作用する箇所が２か所有り、それぞれ独立したコイルであるため、第２のホルダ１２の姿勢を安定させやすい。磁石を複数備えている場合であっても、一部の磁石をレンズ駆動機構７ａとシャッタ駆動機構７ｂとで共有しているので、部品点数が削減される。したがって、撮像装置１００ａは、小型化することができる。
【００８１】
本発明に係る第３の実施形態の撮像装置１００ｂは、図１７を参照して説明する。なお、第１および第２の実施形態に示した撮像装置１００，１００ａと同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。特に、本実施形態の撮像装置１００ｂは、第２の実施形態に示した撮像装置１００ａと駆動機構７が異なり、その他の部分は、第１の実施形態の撮像装置１００および第２の実施形態の撮像装置１００ａと同じであるので、重複する説明を省略する。
【００８２】
第２の実施形態の撮像装置１００ａにおいて、第１の磁気回路を横切る第１のコイル７４の第１の部分７４ａと第１のヨーク７３を挟んで反対側の第２の部分７４ｂと、第２の磁気回路を横切る第３のコイル８４の第１の部分８４ａと第２のヨークを挟んで反対側の背側に位置する第２の部分８４ｂとは、図１６に示すように磁気回路の外にあり、駆動力の発生に寄与しない。
【００８３】
これに対し、第１のヨーク７３と第２のヨーク８３とを一体に形成したヨーク７８を図１７に示すように設けている。このヨーク７８は、基部７８ａから第２のホルダ１２に向かって延びる３つの立ち上がり部７８ｂ，７８ｃ，７８ｄを備えている。第１のコイル７４は、中央の立ち上がり部７８ｃに取り付ける。磁石８１は、磁石ホルダ８２ａを貫通して両側に突出している。
【００８４】
このように構成することにより、立ち上がり部７８ｃと第１の磁石７１との間にある第１のコイル７４の第１の部分７４ａは、ヨーク７８と第１の磁石７１とで構成される第１の磁気回路を横切り、立ち上がり部７８ｃと第２の磁石８１との間にある第１のコイル７４の第２の部分７４ｂは、ヨーク７８と第２の磁石８１とで構成される第２の磁気回路を横切る。そして、第１のコイル７４に電流を供給することにより、第１の磁石７１と第２の磁石８１との両方に作用して第２のホルダ１２を光軸λに沿う方向へ駆動させる力を発生させることができる。第２の磁石８１が、磁石ホルダ８２ａを貫通しているため、磁極を立ち上がり部７８ｃ，７８ｄに接近させて配置できる。磁界強度が増すので、駆動機構７を小型化できる。
【００８５】
このように、光軸λに沿って第２のホルダ１２を移動させるために２つの磁石と作用するコイルを１つにすることができる。したがって、撮像装置１００ｂの駆動機構７は、図１５，図１６に示したものよりもさらに小さくすることができる。
【００８６】
なお、磁石ホルダ８２ａは、立ち上がり部８７ｃ，８７ｄの間に第２の磁石８１を保持できれば良いので、図１６に示した形状でも良い。また、磁石ホルダ８２を第２の実施形態の撮像装置１００ａに適用し、第２のヨーク８３の立ち上がり部８３ａ、８３ｂの間に第２の磁石８１を保持するように設けてもよい。
【００８７】
本発明に係る第４の実施形態の撮像装置１００ｃは、図１８および図１９を参照して説明される。なお、図１８、図１９において、第１から第３の実施形態に示した撮像装置１００，１００ａ，１００ｂと同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１８に示す撮像装置１００ｃは、第１の実施形態の撮像装置１００の構成に加えて、駆動機構７と鏡像に配置および形成された同じ構成の駆動機構９をさらに備える。また、撮像装置１００ｃは、支持軸６０ｃを中心とするシャッタ羽根６１と鏡像の形状を有した絞羽根６３を備える。
【００８９】
絞羽根６３は、支持軸６０ｃにシャッタ羽根６１と重ねて装着される。絞羽根６３は、光学系の光軸λに沿って通過する光束を横切る挿入位置と、この光束から外れた待機位置との間を、シャッタ羽根６１と平行に移動する。絞羽根６３には、光束の断面積を絞るため開口である絞孔６３ｓが開いている。
【００９０】
絞羽根６３は、シャッタ羽根６１に重なって配置されていることを除いて、光軸λに直交する平面において、シャッタ羽根６１と対称な形状をしている。シャッタ羽根６１および絞羽根６３がそれぞれ待機位置にある状態であっても、絞羽根６３の先端６３ａは、シャッタ羽根６１の回動先端部６１ａと重なり合った状態を維持している。
【００９１】
シャッタ羽根６１と絞羽根６３とは、第２のホルダ１２とベースプレート６０との間に形成された空間に収まるように配置される。シャッタ羽根６１と絞羽根６３とをそれぞれ待機位置に保持する方向へ付勢する線細工バネ等の付勢手段が、第１の実施形態のように、シャッタ羽根６１と絞羽根６３とにそれぞれ設けられるとよい。
【００９２】
駆動機構９は、磁石９１、磁石ホルダ９２、ヨーク９３、第１のコイル９４、第２のコイル９５，９６を備える。駆動機構９の各構成要素は、駆動機構７の磁石７１、磁石ホルダ７２、ヨーク７３、第１のコイル７４、第２のコイル７５，７６と全て鏡像に構成される。駆動機構７の磁石７１とヨーク７３とが第１の磁気回路を矢印Ａ７１に示す向きに構成することに対し、駆動機構９の磁石９１とヨーク９３とが第２の磁気回路を矢印Ａ９１に示す向きに構成する。
【００９３】
磁石ホルダ９２は、旋回軸９２ａとアーム９２ｂとを有している。旋回軸９２ａは、ベースプレート６０の取付孔６０ｋに通され、抜け止めリング９２ｃが取り付けられる。抜け止めリング９２ｃは、取付孔６０ｋに設けられたザグリ部６０ｌに一部が潜り込んだ状態になる。アーム９２ｂの先端９２ｄは、ベースプレート６０に設けられ得た挿通穴６０ｍを通して、絞羽根６３の係合孔６３ｂと連結される。
【００９４】
ヨーク９３は、基部９３ａと、第２のホルダ１２に向かって延びる立ち上がり部９３ｂ，９３ｃとが磁性体の材料で一体に成形されている。磁石９１は、図１９に示す向きに磁極を向けて配置される。駆動機構９に設けられる第１のコイル９４は、駆動機構７に設けられる第１のコイル７４と同期させて通電される。
【００９５】
駆動機構９の磁石９１とヨーク９３と第１のコイル９４とは、駆動機構７の磁石７１とヨーク７３と第１のコイル７４とともに、第１のアクチュエータとしてのレンズ駆動機構９ａを構成する。磁石９１とヨーク９３と第２のコイル９５，９６とは、減光部材の一例である絞羽根６３を動かす第２のアクチュエータとしての絞駆動機構９ｂを構成する。したがって、第１のコイル９４は、第２のホルダ１２を駆動するために通電されるフォーカスコイルとして機能し、第２のコイル９５，９６は、絞羽根６３を駆動するために通電される絞コイルとして機能する。また、第２のコイル９５，９６の動きを制御する。
【００９６】
第１のコイル９４は、ヨーク９３の立ち上がり部９３ｂに捲きつけられている。磁石９１と立ち上がり部９３ｂとに挟まれて磁気回路を横切る第１の部分９４ａに電流が流れることによって、第２のホルダを光軸λに沿う方向に移動させる駆動力が発生する。第２のコイル９５，９６は、磁石９１のＮ極と第１のコイル９４との間に配置される。第２のコイル９５，９６の捲回中心軸は、磁石９１が形成する磁力線に沿う方向へ向いている。第２のコイル９５，９６の一部である辺９５ａ，９６ａは、第１のコイル９４の捲回方向と直交する方向に磁気回路を横切る。辺９５ａ，９６ａに流れる電流の向きが揃うように、第２のコイル９５，９６は、通電される。
【００９７】
以上のように構成された撮像装置１００ｃは、撮像素子２０の受光面に光学系が形成する像の焦点を正確に調整する場合、第２のレンズ２を保持する第２のホルダ１２を駆動するために、駆動機構７のレンズ駆動機構７ａと駆動機構９のレンズ駆動機構９ａとを連動させる。また、システムコントローラ２２で検出された画像データの輝度が大きい場合、システムコントローラ２２は、別途設けられる絞駆動回路を介して第２のコイル９５，９６に電流を流し絞羽根６３を挿入位置に移動させる。
【００９８】
駆動機構９の第１のコイル９４に供給する電流の制御は、第１の実施形態に記載した駆動機構７の第１のコイル７４に供給する電流の制御と同様であるので、ここでの説明を省略する。また、駆動機構９の第２のコイル９５，９６に供給する電流の制御は、第１の実施形態に記載した駆動機構７の第２のコイル７５，７６に供給する電流の制御と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００９９】
ただし、絞羽根６３は、操作スイッチが撮像動作を開始する信号を出力（ＳＴ１０６）したことに基づいて静止画像取込のための露光を開始（ＳＴ１０７）するまでに挿入位置に移動される。そして、絞羽根６３は、シャッタコイルである第２のコイル７５，７６にクローズ電流Ｉｓｃが供給され（ＳＴ１０９）たことによって、シャッタ羽根６１が挿入位置に移動しきるまで、少なくとも挿入位置に保持される。
【０１００】
撮像装置１００ｃは、２組の駆動機構７，９にレンズ駆動機構７ａ，９ａを備えており、これらを連動させて第２のホルダ１２を駆動させるので、焦点を補正する動作の応答性が良い。また、駆動機構７の磁石７１は、レンズ駆動機構７ａとシャッタ駆動機構７ｂとで兼用され、駆動機構９の磁石９１は、レンズ駆動機構９ａと絞駆動機構９ｂとで兼用される。したがって、シャッタ羽根６１、絞羽根６３、第２のホルダ１２をそれぞれ駆動させるために独立して駆動機構を設けることよりも、少ない部品点数で構成されるので、撮像装置１００ｃが小型化される。
【０１０１】
なお、本実施形態の撮像装置１００ｃは、減光部材としてシャッタ羽根６１と絞羽根６３との２種類を備えている。減光部材として、シャッタ羽根６１と絞羽根６３との組合せの他に、シャッタ羽根６１とＮＤフィルタの組合せ、異なる口径の開口である絞孔を有した２種類の絞羽根の組合せであっても良い。また、シャッタ羽根６１を複数枚で構成し、多段階に位置を制御することによって、絞りとシャッタとの両方の機能を兼ね備えさせても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の撮像装置を一部切欠いて示す斜視図。
【図２】図１に示した撮像装置の分解斜視図。
【図３】図１に示した撮像装置のシャッタ機構と駆動機構との分解斜視図。
【図４】図１に示した撮像装置の第２のホルダ、第３のホルダおよびシャッタ機構を並べた分解斜視図。
【図５】図４に示した撮像装置を撮像素子側から見た図。
【図６】図１に示した撮像装置を駆動機構側から見た斜視図。
【図７】図１に示した撮像装置の駆動機構側から見た側面図。
【図８】図７中のＡ−Ａ線に沿って示す撮像装置のシャッタ羽根が待機位置にある状態の断面図。
【図９】図７中のＡ−Ａ線に沿って示す撮像装置のシャッタ羽根が挿入位置にある状態の断面図。
【図１０】図１に示した撮像装置のブロック図。
【図１１】図１０に示した撮像装置のシステムコントローラによって行われる焦点調整制御における第２レンズの移動量とこのとき撮像素子で得られる画像のコントラストとの関係を示す図。
【図１２】図１０に示した撮像装置の撮像動作のフローチャート。
【図１３】図１２に示したフローチャート中のフォーカス調整のフローチャート。
【図１４】図１０に示した撮像装置の撮像動作のタイムチャート。
【図１５】本発明に係る第２の実施形態の撮像装置を示す分解斜視図。
【図１６】図１５に示した撮像装置を駆動機構側から見た側面図。
【図１７】本発明に係る第３の実施形態の撮像装置を駆動機構側から見た側面図。
【図１８】本発明に係る第４の実施形態の撮像装置を示す分解斜視図。
【図１９】図１８に示した撮像装置を駆動機構側から見た側面図。
【符号の説明】
【０１０３】
１…第1のレンズ、２…第２のレンズ、３…第３のレンズ、４ａ，４ｂ…シャフト（スライド機構）、５ａ，５ｂ…コイルバネ、６…シャッタ機構、７，９…駆動機構、７ａ，９ａ…レンズ駆動機構（第１のアクチュエータ）、７ｂ…シャッタ駆動機構（第２のアクチュエータ）、９ｂ…絞駆動機構（第２のアクチュエータ）、１１…第１のホルダ、１２…第２のホルダ、１３…第３のホルダ、６１…シャッタ羽根（減光部材）、６２…線細工バネ、６３…絞羽根（減光部材）、６３ｓ…絞孔（開口）、７１…第１の磁石、７２…磁石ホルダ、７３…ヨーク、７４…第１のコイル、７４ａ…第１の部分（磁気回路を第１の方向に横切る部分）、７５，７６…第２のコイル、７５ａ，７６ａ…辺（磁気回路を第２の方向へ横切る部分）、７８…ヨーク、８１…第２の磁石、８２…磁石ホルダ、８３…第２のヨーク、８４…第３のコイル（第１のコイル）、８４ａ…一部（磁気回路を第１の方向へ横切る部分）、９１…磁石、９２…磁石ホルダ、９３…ヨーク、９４…第１のコイル、９４ａ…第１の部分（磁気回路を第１の方向へ横切る部分）、９５，９６…第２のコイル、９５ａ，９６ａ…辺（磁気回路を第２の方向へ横切る部分）、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…撮像装置、λ…光軸、Ｐ１…待機位置、Ｐ２…挿入位置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を構成する少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを保持するホルダと、
前記レンズの光軸に沿って前記ホルダを移動可能に支持するスライド機構と、
前記光学系を前記光軸に沿って通過する光束の光量を調整する減光部材と、
前記ホルダに移動可能に支持されて前記減光部材と連結される磁石と、
前記磁石を前記ホルダとともに前記光軸に沿って移動させる方向に磁界を発生する第１のコイルと、
前記磁石を前記ホルダに対して動かす方向に磁界を発生する第２のコイルと、
を備え、
前記光軸に沿って前記ホルダを駆動する第１のアクチュエータは、前記磁石と前記第１のコイルとで構成し、
前記光束を横切る挿入位置と前記光束から外れた待機位置とに前記減光部材を移動させる第２のアクチュエータは、前記磁石と前記第２のコイルとで構成し、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記減光部材は、前記光束を遮断するシャッタ羽根であ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】
前記減光部材は、前記光束の断面積を変化させる開口を有した絞羽根であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記減光部材は、前記光束を横切る位置に振込まれるＮＤフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記減光部材は、異なる役割を果たす２種類設けられ、
前記第２のアクチュエータは、２種類の前記減光部材を独立して駆動するために各々の前記減光部材に対応して２組設けられ、
前記第１のアクチュエータは、２組の前記第２のアクチュエータにそれぞれ設けられる前記磁石に対し、発生する磁界を作用させて前記ホルダを前記光軸に沿って変位させる前記第１のコイルを少なくとも１つ有する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
２種類の前記減光部材は、シャッタ羽根と絞羽根であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
２種類の前記減光部材は、シャッタ羽根とＮＤフィルタであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
２種類の前記減光部材は、互に異なる口径の絞孔が設けられた２種類の絞羽根であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記ホルダに移動可能に支持される第１の磁石とは別に前記ホルダに固定される第２の磁石を設け、
前記第１のコイルは、前記第１の磁石と前記第２の磁石との両方に作用して前記ホルダを前記第１の磁石と前記第２の磁石とともに前記光軸に沿って変位させる磁界を発生することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記ホルダは、前記第１のコイルが通電されていない状態で、前記光学系の焦点を無限遠に設定するパンフォーカス位置に保持されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記減光部材は、前記第２のコイルが通電されていない状態で、前記光束から外れた待機位置に保持されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記磁石と磁気回路を構成するヨークをさらに備え、
前記光軸に沿って前記ホルダとともに前記磁石を移動させる方向に前記第１のコイルの一部が前記磁気回路を横切って配置され、
前記ホルダに対して前記磁石を移動させる方向に前記第２のコイルの一部が前記磁気回路を横切りかつ前記第１のコイルの前記一部と直交する方向へ配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記ホルダを前記光軸に沿って動かすことによって焦点を補正することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記ホルダを前記光軸に沿って動かすことによって焦点距離を変化させることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
光学系を構成する少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを保持するホルダと、
前記レンズの光軸に沿って前記ホルダを移動可能に支持するスライド機構と、
前記光学系を前記光軸に沿って通過する光束の光量を調整する減光部材と、
前記ホルダに移動可能に支持されて前記減光部材と連結される磁石と、
前記磁石と磁気回路を構成するヨークと、
前記磁気回路を第１の方向に横切る部分を有し通電されることで前記磁石を前記ホルダとともに前記光軸に沿って移動させる第１のコイルと、
前記第１の方向と直交する第２の方向に前記磁気回路を横切る部分を有し通電されることで前記磁石を前記ホルダに対して移動させる第２のコイルと、
を備え、
前記レンズの光軸に沿って前記ホルダを駆動する第１のアクチュエータは、前記磁石と前記第１のコイルとで構成し、
前記光束を横切る挿入位置と前記光束から外れた待機位置とに前記減光部材を移動させる第２のアクチュエータは、前記磁石と前記第２のコイルとで構成する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
光学系を構成する少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを保持するホルダと、
前記レンズの光軸に沿って前記ホルダを移動可能に支持するスライド機構と、
前記光学系を前記光軸に沿って通過する光束の光量を調整する減光部材と、
前記ホルダに移動可能に支持されて前記減光部材と連結される磁石と、
前記磁石を前記ホルダとともに前記光軸に沿って移動させる方向に磁界を発生する第１のコイルと、
前記磁石を前記ホルダに対して動かす方向に磁界を発生する第２のコイルと、
を備え、
前記光軸に沿って前記ホルダを駆動する第１のアクチュエータは、前記磁石と前記第１のコイルとで構成し、
前記光束を横切る挿入位置と前記光束から外れた待機位置とに前記減光部材を移動させる第２のアクチュエータは、前記磁石と前記第２のコイルとで構成し、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記減光部材は、前記光束を遮断するシャッタ羽根であ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】
前記減光部材は、前記光束の断面積を変化させる開口を有した絞羽根であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記減光部材は、前記光束を横切る位置に振込まれるＮＤフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記減光部材は、異なる役割を果たす２種類設けられ、
前記第２のアクチュエータは、２種類の前記減光部材を独立して駆動するために各々の前記減光部材に対応して２組設けられ、
前記第１のアクチュエータは、２組の前記第２のアクチュエータにそれぞれ設けられる前記磁石に対し、発生する磁界を作用させて前記ホルダを前記光軸に沿って変位させる前記第１のコイルを少なくとも１つ有する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
２種類の前記減光部材は、シャッタ羽根と絞羽根であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
２種類の前記減光部材は、シャッタ羽根とＮＤフィルタであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
２種類の前記減光部材は、互に異なる口径の絞孔が設けられた２種類の絞羽根であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記ホルダに移動可能に支持される第１の磁石とは別に前記ホルダに固定される第２の磁石を設け、
前記第１のコイルは、前記第１の磁石と前記第２の磁石との両方に作用して前記ホルダを前記第１の磁石と前記第２の磁石とともに前記光軸に沿って変位させる磁界を発生することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記ホルダは、前記第１のコイルが通電されていない状態で、前記光学系の焦点を無限遠に設定するパンフォーカス位置に保持されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記減光部材は、前記第２のコイルが通電されていない状態で、前記光束から外れた待機位置に保持されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記磁石と磁気回路を構成するヨークをさらに備え、
前記光軸に沿って前記ホルダとともに前記磁石を移動させる方向に前記第１のコイルの一部が前記磁気回路を横切って配置され、
前記ホルダに対して前記磁石を移動させる方向に前記第２のコイルの一部が前記磁気回路を横切りかつ前記第１のコイルの前記一部と直交する方向へ配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記ホルダを前記光軸に沿って動かすことによって焦点を補正することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記ホルダを前記光軸に沿って動かすことによって焦点距離を変化させることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
光学系を構成する少なくとも１つのレンズと、
前記レンズを保持するホルダと、
前記レンズの光軸に沿って前記ホルダを移動可能に支持するスライド機構と、
前記光学系を前記光軸に沿って通過する光束の光量を調整する減光部材と、
前記ホルダに移動可能に支持されて前記減光部材と連結される磁石と、
前記磁石と磁気回路を構成するヨークと、
前記磁気回路を第１の方向に横切る部分を有し通電されることで前記磁石を前記ホルダとともに前記光軸に沿って移動させる第１のコイルと、
前記第１の方向と直交する第２の方向に前記磁気回路を横切る部分を有し通電されることで前記磁石を前記ホルダに対して移動させる第２のコイルと、
を備え、
前記レンズの光軸に沿って前記ホルダを駆動する第１のアクチュエータは、前記磁石と前記第１のコイルとで構成し、
前記光束を横切る挿入位置と前記光束から外れた待機位置とに前記減光部材を移動させる第２のアクチュエータは、前記磁石と前記第２のコイルとで構成する
ことを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−３２２９６７（Ｐ２００６−３２２９６７Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４３６６６（Ｐ２００５−１４３６６６）
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
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