(57)【要約】【課題】  ズーム倍率の選択操作を極力容易化し、合焦を含む撮影操作を簡易化かつ迅速化し、構成を簡素化しかつ小型化することを可能にしたカメラユニットを提供すること。【解決手段】  変倍レンズとフォーカスレンズを含む撮影レンズと、所定の複数個の撮影倍率を選択し、選択した撮影倍率に対応した光軸上の位置に前記変倍レンズを移動させる変倍レンズ移動手段と、撮影時に前記フォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦手段を備え、前記変倍レンズ移動手段と前記合焦手段は単一の手動操作部材によって制御されると共に、前記合焦手段は、前記手動操作部材が前記撮影倍率の１つを選択した後に起動されること。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍レンズとフォーカスレンズを含む撮影レンズと、所定の複数個の撮影倍率を選択し、選択した撮影倍率に対応した光軸上の位置に前記変倍レンズを移動させる変倍レンズ移動手段と、撮影時に前記フォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦手段を備え、前記変倍レンズ移動手段と前記合焦手段は単一の手動操作部材によって制御されると共に、前記合焦手段は、前記手動操作部材が前記撮影倍率の１つを選択した後に起動されることを特徴とするカメラユニット。
【請求項２】
前記手動操作部材はその変位に応じた倍率指示手段を伴う回転ダイヤル、回転レバー、またはスライド部材であることを特徴とする請求項１に記載のカメラユニット。
【請求項３】
前記合焦手段は、前記フォーカスレンズと係合するカムを駆動するアクチュエータを制御するオートフォーカス回路を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラユニット。
【請求項４】
前記手動操作部材によって選択された倍率に応じて、異なる電気的信号である倍率信号を発生する倍率信号発生手段を更に有し、前記制御回路は前記倍率信号が入力されたとき、前記アクチュエータを駆動して、前記フォーカスレンズを前記選択された倍率に対応する光軸上の合焦範囲内の位置に早送りで到達させる制御動作を行う機能を有することを特徴とする請求項３に記載のカメラユニット。
【請求項５】
前記手動操作部材は押しボタンスイッチであり、前記倍率選択手段は、前記押しボタンスイッチの所定の短時間内における押し回数に応じて選択された倍率を判定し、前記制御回路は前記オートフォーカス手段が備えるアクチュエータを共用して前記変倍レンズを選択した倍率に対応した光軸上の位置に移動させる機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載のカメラユニット。
【請求項６】
前記合焦手段は、前記フォーカスレンズと係合するカムを駆動する機構が、前記選択された１つの撮影倍率を維持する変位の範囲内における、前記手動操作部材の変位を微細調節する手動操作によって制御されることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラユニット。
【請求項７】
前記手動操作部材の変位を微細調節する手動操作の過程で、前記フォーカスレンズが合焦位置に達したとき、音又は光による告知を行う合焦告知手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のカメラユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変倍機能とフォーカス機能を有し、例えば携帯用の電子機器に内蔵するのに適したカメラユニットに関する。更に詳細には、そのうちの変倍機能が段階的であるカメラユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来のカメラユニットのレンズ系の動作を示す模式図である。１は撮影レンズ系を構成する固定レンズ、２は光軸（図示せず）上の固定レンズ１との関係位置によってズーム比（画像の倍率）が可変される変倍レンズ、４は焦点面、３は焦点位置に画像を結像させるフォーカスレンズである。変倍レンズ２とフォーカスレンズ３とはそれぞれ別個のアクチュエータ（図示せず）によって光軸方向に所定の範囲の移動が可能である。
【０００３】
図６の下部は各レンズの動作範囲６内における各レンズの動作軌跡を示す一種の展開図であって、固定レンズ位置１１０は固定レンズ１が不動であることを示す。変倍レンズ位置２１０は変倍レンズ２が可動範囲２１００内で滑らかに位置を変え、従ってレンズ系のズーム比が連続的に変化することを示す。
【０００４】
フォーカスレンズ３はその可動範囲３１００内で連続的に移動する。その中で、曲線３１０ａは被写体画像の合焦範囲（無限遠から撮影可能な所定の短距離まで）の前端位置（無限遠での合焦位置）の軌跡を、曲線３１０ｂは同じく合焦範囲の後端位置（近距離側、例えば１０ｃｍでの合焦位置）の軌跡を表す。フォーカスレンズ３の前端位置、後端位置は変倍レンズ２の位置（従ってズーム倍率）により異なることがわかる。３１０１は任意の倍率におけるフォーカスレンズ３が合焦を行うための移動範囲である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなレンズ制御を行う従来例を含むカメラ機構には以下のような問題点がある。即ち、まず手動でズーム比を選択し、次いで合焦動作（フォーカシング、又はピント合わせ）という２段階操作を必要とする。また２個のアクチュエータ（回転角が制御可能なモータ）を用いることが必要で、小型化が難しく、製造コストが高くなり、組立が面倒である。
【０００６】
本発明の目的は、ズーム倍率の選択操作を極力容易化し、それによって合焦動作を含めた撮影操作を簡易化かつ迅速化すると共に、構成を簡素化しかつ小型化することを可能にしたカメラユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のカメラユニットは、以下（１）〜（７）のいずれかの特徴を有する。
（１）変倍レンズとフォーカスレンズを含む撮影レンズと、所定の複数個の撮影倍率を選択し、選択した撮影倍率に対応した光軸上の位置に前記変倍レンズを移動させる変倍レンズ移動手段と、撮影時に前記フォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦手段を備え、前記変倍レンズ移動手段と前記合焦手段は単一の手動操作部材によって制御されると共に、前記合焦手段は、前記手動操作部材が前記撮影倍率の１つを選択した後に起動されること。
【０００８】
（２）（１）において、前記手動操作部材はその変位に応じた倍率指示手段を伴う回転ダイヤル、回転レバー、またはスライド部材であること。
【０００９】
（３）（１）又は（２）において、前記合焦手段は、前記フォーカスレンズと係合するカムを駆動するアクチュエータを制御するオートフォーカス回路を備えたこと。
（４）（３）において、前記手動操作部材によって選択された倍率に応じて、異なる電気的信号である倍率信号を発生する倍率信号発生手段を更に有し、前記制御回路は前記倍率信号が入力されたとき、前記アクチュエータを駆動して、前記フォーカスレンズを前記選択された倍率に対応する光軸上の合焦範囲内の位置に早送りで到達させる制御動作を行う機能を有すること。
（５）（１）において、前記手動操作部材は押しボタンスイッチであり、前記倍率選択手段は、前記押しボタンスイッチの所定の短時間内における押し回数に応じて選択された倍率を判定し、前記制御回路は前記オートフォーカス手段が備えるアクチュエータを共用して前記変倍レンズを選択した倍率に対応した光軸上の位置に移動させる機能を備えたこと。
【００１０】
（６）（１）又は（２）において、前記合焦手段は、前記フォーカスレンズと係合するカムを駆動する機構が、前記選択された１つの撮影倍率を維持する変位の範囲内における、前記手動操作部材の変位を微細調節する手動操作によって制御されること。
（７）（６）において、前記手動操作部材の変位を微細調節する手動操作の過程で、前記フォーカスレンズが合焦位置に達したとき、音又は光による告知を行う合焦告知手段を備えたこと。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のカメラユニットにおいて必要とするアクチュエータは１個のみか、あるいは全く必要としない。また固定倍率を手動操作で選択可能にしたので、構成が簡素化されると共に、操作の簡易化、迅速化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態であるカメラユニットについて図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図３、及び図４（ａ）を用いて本発明のカメラユニットの実施例１を説明する。
図１は本発明のカメラユニットのレンズ系の動作を示す模式図で、後述する本発明の他の実施例についても共通する概念を示す。図１の下半は従来例図６と同様なレンズ動作の展開図である。１、２、３及び４はそれぞれ固定レンズ、変倍レンズ、フォーカスレンズ及び焦点面、５は光軸、６はレンズ動作範囲を示す。各レンズは単体とは限らず、レンズ群から成っていてもよい。
【００１４】
本発明においては以下の点が従来例と異なる。まず変倍レンズ２は連続的に位置（光軸５上の）を変えるのではなく、あらかじめ設定された複数の段階的な固定倍率（第１倍率、第２倍率、第３倍率の３種を図示したが、段階数は任意である）に対応する位置に停留した状態で使用（撮影）される。従って変倍レンズ位置２１０を表す線（軌跡）は所定倍率位置で停留する階段状をなしており、各倍率位置の中間は連続する線（軌跡）で結ばれる遷移域である。
【００１５】
次の相違点はフォーカスレンズ３の使用位置である。フォーカスレンズ３は光軸５に沿って動作範囲内を連続的に移動できるが、撮影時にあるべき位置の範囲は、第１倍率合焦範囲３２１、第２倍率合焦範囲３２２、第３倍率合焦範囲３２３で示すように、その動作範囲である、フォーカスレンズ位置（軌跡）３１０の中の、各固定倍率に応じて所定の距離範囲にある被写体に合焦可能な、限定された部分を使用する。
【００１６】
図２は本発明の実施例１におけるレンズ駆動部を示す断面図である。７は画像の焦点面に設置された電子カメラ用の多数の画素（商店検出用の画素を含む）を備えた受光ＩＣ、８はフォーカスレンズ８を駆動するためのアクチュエータ（正逆転可能で回転角を制御可能なモーター）であり、その回転出力軸にピニオン８１を持っている。断面図で表した９は変倍レンズ駆動リング、同じく１０はフォーカスレンズ駆動リングである。両駆動リングはレンズ系を保持している鏡筒の外側に回転摺動可能に嵌着している。なお鏡筒は固定レンズ１は固定的に、変倍レンズ２とフォーカスレンズ３を軸方向に摺動可能に保持する部材であるが、図示を省略した。
【００１７】
２１は変倍レンズピンで、変倍レンズ２のレンズ枠（図示省略）の外周部から突出し、鏡筒（図示せず）の軸方向に設けた長穴を貫通し、先端部は変倍レンズ駆動リング９の内面に刻まれたスパイラル溝９１に係合している。従って変倍レンズ駆動リング９をどちらかの方向に回転すると、変倍レンズ２は鏡筒内を光軸方向に平行移動する。
【００１８】
変倍レンズ駆動リング９の先端（被写体側）に設けたフランジ部９２はダイヤル状の部材で、その外周にはローレットを切ってある。フランジ部９２はカメラモジュールを内蔵している携帯電話機等の機器の筐体１１に設けた円孔を軸部が貫通して外部に出ており、使用者が指でフランジ部９２を回すことにより変倍レンズの位置を変えることができる。また変倍レンズ駆動リング９は図示しないがクリックストップ機構を備えており、あらかじめ図１のように設定された第１〜第３倍率（ズーム比）に対応する位置の一つを選んで容易にそこに留めることができる。
【００１９】
１２１は変倍駆動リング９に設けられ、共に回動する移動接点、１２２は筐体１１（即ち機器）側に設けた複数個の固定接点である。所定の固定倍率の一つが選択されると、対応する固定接点１２２が移動接点１２１と接触するようになっている。
【００２０】
３１はフォーカスレンズピンで、フォーカスレンズ３のレンズ枠（図示省略）の外周から突出し、鏡筒（図示せず）の軸方向に設けた長穴を貫通し、先端部はフォーカスレンズ駆動リング１０の内面に刻まれたスパイラル溝１０１に係合している。従ってフォーカスレンズ駆動リング１０を回転すると、フォーカスレンズ３は鏡筒内を光軸方向に平行移動する。
【００２１】
フォーカスレンズ駆動リング１０の後端部（画像側）には、アクチュエータ８のピニオン８１と噛み合う歯車部１０２を備えている。従ってアクチュエータ８を制御駆動することによって合焦動作（ピント合わせ）を行うことができる。
【００２２】
図３は実施例１のカメラユニットを内蔵する電子機器の部分の正面図である。携帯電話機の筐体１１の前面に突出したフランジ部９２の表面には倍率表示９３が記されている。これは倍率そのものの数値ではなく、画像の倍率を想起させる絵や他の記号等であってもよい。フランジ部９２を回転させて倍率表示９３を筐体１１上の指標１１１に合わせると（クリックストップを効かせてもよい）、所定の固定倍率の一つが選択される。
【００２３】
図４（ａ）は実施例１の制御機構のブロック図である。制御回路１３は、手動選択された倍率を倍率検知スイッチ１２で検出し（移動接点１２１が接触する固定接点１２２がどれであるかを各固定接点１２２からの入力信号によって検出する）、その倍率に対応する合焦範囲（例えば第２倍率が手動選択されたとき、図１の合焦範囲３２２内の位置）にフォーカスレンズ３が速やかに到達するように、アクチュエータ８に対して早送り駆動信号を出力する。その後制御回路１３は受光ＩＣ７に含まれる合焦用の画素からの信号を用いてフォーカスレンズ３を細かく進退させ、合焦動作を達成する。それ以後カメラユニットは撮影態勢に入り、シャッターボタンを押すことができる。
【実施例２】
【００２４】
図５は本発明のカメラユニットの実施例２のレンズ駆動部を示す模式図である。１４は変倍レンズ２とフォーカスレンズ３の双方を駆動するための円筒カムで、その端部にウオームホイール１４１を有し、制御回路１３（図４（ｂ）に図示）に受光ＩＣ７と共に接続されたアクチュエータ８の出力軸に設けたウオーム８２によって、実施例１におけるフォーカスレンズ駆動リング１０と同様に（但し直接の手動ではないが）駆動される。
【００２５】
円筒カム１４の外周には、変倍レンズピン２１が係合する階段状溝１４２（変倍レンズ２を移動させないように軸に直角に切った複数の階段溝部を好ましくは短いスパイラル溝部でつないだ溝カム）と、フォーカスレンズピン３１が係合する連続したスパイラル状溝１４３が備えられている。従って、この円筒カム１４を回転駆動すれば、変倍レンズ２とフォーカスレンズ３は、図１の下半に示した変倍レンズ位置２１０とフォーカスレンズ位置３１０の軌跡を辿って運動することになる。
【００２６】
画像倍率の選択と合焦動作は、最も単純には次のように行われる。図５に示さない制御回路により、アクチュエータ８を円筒カム１４の動作範囲の一端から他端まで駆動すると、その過程で変倍レンズ２は段階的に各倍率位置に停留する。フォーカスレンズ３はその停留位置ごとに合焦範囲内を移動するようにカム曲線が設定されており、変倍レンズ２がいずれかの停留位置において、フォーカスレンズ３が合焦位置に達すると受光ＩＣ７は合焦信号を発するので、その段階でアクチュエータの駆動を停止させ、その後撮影動作に移れるようにすればよい。
【実施例３】
【００２７】
実施例３のカメラユニットのレンズ駆動部は、図５の模式図に示したものを用いる。図４（ｂ）は実施例３の制御機構のブロック図である。その機能は同図（ａ）実施例１の制御機構とほぼ共通するが、倍率検出機構が異なり、１個の押しボタンスイッチ１６のみを用いている。即ち、図４（ｂ）の制御回路１３にあらかじめ設定されている短時間（例えば１〜２秒間）内における押ボタンスイッチ１６の操作回数（本実施例の場合は１乃至３回）によって、制御回路１３は変倍レンズ２が占めるべき位置を記憶し、その位置まで円筒カム１４をアクチュエータ８に早送りさせる機能を有する。そのときフォーカスレンズ３も合焦範囲に到達する。以降の撮影動作は実施例２に準ずる。倍率選択操作とシャッターボタン操作は通常は数秒以上の時間差があるので両操作は弁別可能であるから、両ボタンスイッチは兼用されていてもよい。本実施例の構成により、スイッチ（または接点）数、押しボタンの数を減らすことができる。
【実施例４】
【００２８】
図７にレンズ駆動系を示した本発明のカメラユニットの実施例４においては、レンズ系をすべて手動で駆動する。レンズ駆動には図５のごとき円筒カム１４を用いるが、アクチュエータは用いない。即ち、円筒カム１４の軸の前方には小歯車８３を設け、大歯車８４と係合させる。大歯車８４は、機器の筐体１１を貫通するダイヤル９４のダイヤル軸９５と一体化されている。小歯車８３と大歯車８４（操作性の関係で大小関係が逆の場合もあり得る）の歯数比は、ダイヤル９４による、レンズ移動の全範囲にわたる操作がし易いように、適当に選ばれる。
【００２９】
実施例４のカメラユニットの手動操作方法について、図７に、操作部を示す機器の部分正面図である図８を加えて説明する。１は筐体１１の円孔から覗く固定レンズである。ダイヤル９４（外周部にローレット付き）の表面には、操作の目安として、撮影倍率の表示９３の他、一定倍率である角度範囲を表す太い３つの円弧と、その円弧に添えた被写体距離の遠近による回転方向を示す文字も表示されている。ＬＥＤ１８は筐体１１の外部から視認でき、ダイヤル９４の回転角度を示す指標（図３の１１１に相当する）も兼ねている。ＬＥＤ１８はダイヤル９４を回転する過程で、受光ＩＣ７から情報を受ける制御回路１３により、合焦したとき点灯する。撮影者はそれを知り、ダイヤル９４の手動回転を止め、シャッターボタン（図示せず）を押して撮影すればよい。ダイヤル９４の回転操作は、希望する撮影倍率をまず選び、おおまかな撮影距離を含む範囲を探る操作をすればよい。なお、光を用いる代りに、音声やブザー音などで合焦を告知してもよい。
【００３０】
また撮影者が、被写体側から見てカメラユニットの向こう側（機器の背後側）にある場合が通例であるが、その場合の構成は、図７において小歯車８３と大歯車８４を円筒カム１４の右端側に配置し、図８におけるダイヤル９４とＬＥＤ１８を機器筐体１１の背面側（固定レンズ１と反対の側）に配置すればよく、この変形に困難性はない。
【実施例５】
【００３１】
図９に、他の形式の操作部材を用いた実施例５として、直線的に移動するスライダー１５を用いた場合の、カメラユニットを内蔵する電子機器の外観を示す。（カメラ以外の用途の操作部材類は図示を省略した。）撮影倍率と合焦距離との双方がスライダーの一つの位置で設定される。それらは図１に沿った配列になっている。倍率と距離を示す文字が指標１１１である。本実施例５は、撮影倍率のみならず撮影距離まで撮影前に一挙動で設定してしまうので、レンズ操作が早い特徴がある。
【実施例６】
【００３２】
図１０は本発明の実施例６のカメラユニットを内蔵する電子機器の部分正面図である。
倍率の操作部材はレバー１７であって、実施例１のフランジ部９２を代替している。選択された倍率と、合焦した被写体距離（合焦に至るまでのアクチュエータの駆動量から制御回路が検知できる）は、筐体１１面上に近接して配置した複数個のＬＥＤ１８を指標として表示される。ＬＥＤ１８を用いると、指標部における、機器の防水性を得やすい長所がある。
【００３３】
また実施例６の変形例として、図１０と同じ概観を有するが実施例２に相当するレンズ駆動機構を内蔵させ、レバー１７はアクチュエータの回転方向を選択するスイッチと連動する操作部材として使用し、制御回路は円筒カム１４の駆動量から倍率と距離を検出して、それらをＬＥＤ１８で表示させるようにしてもよい。
【００３４】
以上実施例や変形例について説明したが、各実施例等の特徴を組合わせたり、また他の要素を加えることによって、更に他の実施例や変形例を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によって、構成が簡素化されると共に、操作の簡易化、迅速化したカメラユニットを提供することができるので、産業上の利用可能性は大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のカメラユニットのレンズ系の動作を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例１のレンズ駆動部を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１のカメラユニットを内蔵する電子機器の部分正面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施例１の制御機構のブロック図、（ｂ）は実施例３の制御機構のブロック図である。
【図５】本発明の実施例２および３におけるレンズ駆動部を示す模式的断面図である。
【図６】従来のカメラユニットのレンズ系の動作を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例４のレンズ駆動部を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の実施例４のカメラユニットを内蔵する電子機器の部分正面図である。
【図９】本発明の実施例５のカメラユニットを内蔵する電子機器の部分正面図である。
【図１０】本発明の実施例６のカメラユニットを内蔵する電子機器の部分正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  固定レンズ
２  変倍レンズ
２１  変倍レンズピン
３  フォーカスレンズ
３１  フォーカスレンズピン
４  焦点面
５  光軸
６  アクチュエータ動作範囲
７  受光ＩＣ
８  アクチュエータ
８１  ピニオン
８２  ウオーム
８３  小歯車
８４  大歯車
９  変倍レンズ駆動リング
９１  スパイラル溝
９２  フランジ部
９３  倍率表示
９４  ダイヤル
９５  ダイヤル軸
１０  フォーカスレンズ駆動リング
１０１  スパイラル溝
１０２  ギヤ部
１１  筐体
１１１  指標
１２  倍率検出スイッチ
１２１  移動接点
１２２  固定接点
１３  制御回路
１４  共通カム
１４１  ウオームホイール
１４２  階段的溝
１４３  螺旋溝
１５  スライダー
１６  押しボタンスイッチ
１７  レバー
１８  ＬＥＤ
２１  変倍レンズピン
３１  フォーカスレンズピン
１１０  固定レンズ位置
２１０  変倍レンズ位置
３１０  フォーカスレンズ位置
３２１  第１倍率合焦範囲
３２２  第２倍率合焦範囲
３２３  第３倍率合焦範囲
２１００  変倍レンズの可動範囲
３１００  フォーカスレンズの可動範囲
３１０ａ  合焦範囲の前端
３１０ｂ  合焦範囲の後端
３１０１  固定倍率でのフォーカスレンズの移動範囲
【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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