(57)【要約】【課題】カメラに加わる衝撃によりズーム位置がずれてフォーカスが合わなくなるという問題に対して低コストかつ装置を大型化するとこなく、確実に効果がある対策が求められていた。【解決手段】衝撃が加わった後にＡＦスキャン範囲を拡大することによって確実にＡＦを行うことが出来るようになる。【選択図】図２
2007219060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点合わせを司るフォーカスレンズを含む撮像光学系と、
フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記撮像光学系による被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号から合焦度合いを判定するフォーカス処理手段と、
被写体距離に対応した前記フォーカスレンズの移動範囲を記憶するフォーカス軌跡記憶手段と、
前記撮像光学系を保持するカメラに加わった衝撃を検知する衝撃検知手段と、
を備え、
前記衝撃検知手段が衝撃を検知した場合は前記フォーカス軌跡記憶手段に記憶してあるフォーカス移動範囲を変更して前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動変更手段を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、
前記撮像光学系は焦点距離が可変であり、
前記撮像光学系を光軸方向に移動可能に保持するズーム鏡筒と、
前記ズーム鏡筒を定められた焦点距離に移動させるズーム駆動手段と、
前記ズーム鏡筒の焦点距離を記憶するズーム位置記憶手段と、
ズーム位置に対応した前記フォーカスレンズのフォーカス移動範囲を記憶する前記フォーカス軌跡記憶手段と、
を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置において、
フォーカス移動範囲の変更量はズーム位置によって異なることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２記載の撮像装置において、
ズーム停止時の片寄せ方向がフォーカス移動範囲が拡大する方向である場合にフォーカス範囲を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１記載の撮像装置を備え、
被写体を照射する発光部と、
前記発光部を前記カメラ本体から離れた位置に移動させる発光部移動手段を有し、
前記衝撃検知手段は前記発光部移動手段の動作の有無を検知することを含むことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ等の撮像装置において、衝撃や外力が加わった際の光学レンズの位置ずれを補償する方法として有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の光学装置において被写体像を入力するためのレンズ鏡筒の代表的な構造を図６に示す。本例は３群レンズ構成の沈胴式レンズ鏡筒であり、図において１，２，３はそれぞれ１群、２群、３群レンズを表しており、４，５，６は各群のレンズを保持するレンズ枠である。７はローパスフィルタ、８は撮像素子の一例としてのＣＣＤ、９はＣＣＤの信号を処理回路に伝達するフレキシブルプリント基板、１０は撮像素子を保持する保持プレートである。
【０００３】
本例の鏡筒は１群レンズ、２群レンズ間隔により焦点距離が変化し、３群レンズによってピント面位置調整と焦点合わせと行う構成となっている。１群レンズ、２群レンズは後述するインナーカムによって位置が制御され、３群レンズはレンズ枠６がガイド軸４０に移動可能に保持されて光軸方向に自在に移動する。レンズ枠６の一端はコの字形状６ｂを成し、その間隙にナット板４２が挿入されている。ナット板４２はモータ４３の回転軸と一体に構成された送りスクリュー４３ａと噛合っている。
【０００４】
ナット板４２は３群レンズ枠６との間に図示しない回転規制がある為、モータ４３が回転するとナット板４２は回転せずに光軸方向に移動することになる。４４はガイド軸４０及びスクリュー４３ａを保持するキャップであり、同時に３群レンズ枠６がガイド軸４０を中心に回転することを抑制するガイドも兼ねている。１１はモータ４３、ローパスフィルタ７、ＣＣＤ８、ガイド軸４０等を保持するＣＣＤホルダである。
【０００５】
３１は薄い板状の羽根から成る光学絞り板であり図示しない駆動源によって光軸上に任意に突入及び退避が可能になっている。３２は薄い２枚の羽根から成るシャッターであり、これもまた図示しない駆動源によって駆動され、図示しない開口部を遮光しまた開口部から退避するようになっている。上記絞り板３１およびその駆動部、シャッター３２およびその駆動部は２群レンズ枠５に保持されている。
【０００６】
１群レンズ枠４には光軸を中心とする円周上の１２０°均等な位置にカムフォロワ４ａが設けられており、移動カム環２２の内周に彫られたカム溝２２ｃと噛み合っている。２群レンズ枠５にも同様にカムフォロワ５ｂがあって移動カム環２２のカム溝２２ｄと噛合っている。移動カム環２２の外周には光軸を中心とする円周上の１２０°均等な位置にカムフォロワ２１ａが設けられており、固定筒２１の内周に彫られたカム溝２１ａと噛合っている。
【０００７】
固定筒２１はＣＣＤホルダ１１に固定されており、その外周には回転可能に駆動環２３があって図示しないモータからの回転が伝達されて自在に回転する。駆動環２３の内周には光軸方向に伸びたガイド溝２３ａがあり、移動カム環２２と一体的に設けられた駆動ピン２２ｂが摺動可能に嵌合している。移動カム環２２の内周には回転可能に直進ガイド環２４があり、移動カム環２２と光軸方向に一体的に進退するが、直進ガイド環２４の一端から延設された腕部２４ｃが固定筒２１の内周に彫られた光軸方向に伸びるガイド溝２１ｂと摺動可能に嵌合している。また直進ガイド環２４には円周上の１２０°均等な位置に光軸方向に伸びるガイド溝２４ａおよび２４ｂがあり、それぞれ１群レンズ枠および２群レンズ枠の一部と嵌合している。
【０００８】
この様な構成であるのでモータの回転は駆動環２３を回転させ、駆動環の回転によって移動カム環は回転しながら固定筒のカム溝に沿って光軸方向に進退し、１群レンズ枠および２群レンズ枠は移動カム環と一緒に回転しようとするが直進ガイド環によって回転規制されるためにカム溝に沿って光軸方向に進退するようになっている。
【０００９】
ズームの位置すなわち焦点距離は次のようにして制御される。図４は前述のズームモータ１０７を回転軸先端側から見た図である。図に示す様にモータの軸上には円周上に１２０°均等に３枚の羽根があり、モータ軸と一体的に回転する。羽根が横切る位置にフォトインタラプタ２個（Ｐｉ−１、Ｐｉ−２）が配設されているが、回転軸を中心として２個のフォトインタラプタの成す角度は１２０°から数十度ずれているため、２個のフォトインタラプタの出力は右図の様に位相がずれた波形を示すことになり、そのずれ方向によって回転方向を判別でき、パルス数により回転量が判別でき、周波数により回転速度を判別できるようになっている。
【００１０】
さらに直進ガイド環２４のＣＣＤ側端部には図示しない腕部があり、鏡筒沈胴時にＣＣＤホルダに設けられた図示しないフォトインタラプタを遮光する様になっており、カメラ起動時は腕部がフォトインタラプタから遠ざかって出力が暗から明に変化した時点を基準として前述の２個のフォトインタラプタ出力から算出したパルスカウント値を元に現在のズーム位置を算出することが出来る。
【００１１】
また３群レンズはフォーカスを司るが、その方式は光軸方向に移動しながらＣＣＤの画像を読み込み、読み込んだ画像の高周波成分を検出し、その結果に基づいてピント位置を探し出すいわゆるＴＶ−ＡＦ方式である。
【００１２】
このような鏡筒を備えたカメラを図５に示す。図において５０はカメラ本体、５１は低照度時に発光して被写体を照らすストロボであり、図示しない駆動源によって必要時に自動的にカメラ本体から離れた位置に移動（以降ポップアップ）するように構成されている。
【００１３】
ところでカメラの電源は限られており、鏡筒の消費電力を低くするためには鏡筒の駆動負荷を出来る限り小さくすることが重要であるが、鏡筒の負荷は前述のカムフォロワとカム溝の摺動抵抗が最も支配的であるためカムフォロワとカム溝の嵌合は光学性能が許せる範囲内で可能な限りガタを多くすることになる。
【００１４】
ところが一旦所定のズーム位置に鏡筒を駆動してピントを合わせた後に撮影を行うまでの間に露出補正を行い、被写体輝度が低いとカメラは自動的にストロボをポップアップするが、その衝撃でカムフォロワとカム溝のガタの範囲内でレンズ鏡枠が移動することがあり、その結果ズーム位置すなわち焦点距離が変化してしまうという問題があった。
【００１５】
低倍率の光学系やＦ値が大きい光学系では焦点深度が深いため、多少ズーム位置がずれても深度内に入ればピントずれとはならないが、高倍率光学系やＦ値が小さい光学系では深度外になってしまいピントが合わなくなる問題があった。
【００１６】
さらに被写体が無限遠あるいは至近距離の場合には前述のＴＶ−ＡＦ方式でフォーカスを行う際のスキャン範囲外にピントがずれてしまうことがあり、そうなると何度ＡＦスキャンし直してもピントが合わないという問題があった。
【００１７】
またポップアップに限らず、カメラ本体に強い衝撃が加わることによって同様の問題が起きていた。
【００１８】
カメラに加わる衝撃に対処する方法として特許文献１においては、衝撃が予想される場合はブレ補正光学系を一定時間通電保持することが提案されているが、あくまでブレ補正系のように常に位置制御が可能な場合に限り、ズーム鏡筒のような制御不可能なガタに起因する問題には効果がない。
【００１９】
また特許文献２においては、位置センサによりズームの絶対位置を検出してズーム制御する場合において、外力でズーム位置がずれた後の復帰方法についての提案がされているが、絶対位置センサを備えることは装置の大型化、コストアップ、制御回路の複雑化を招くという課題が生じる。
【００２０】
また特許文献３においては、衝撃を伴う動作の前に予めズーム駆動ギア系を微小逆転させてギア間が離れた状態としておき、カメラ本体に加わる衝撃が鏡筒に伝達されることを防ぐ提案がされているが、衝撃の程度によっては必ずしも確実ではなく、また個々のカメラにおける衝撃の伝わり方もばらつきがあり、より信頼性の高い方法が求められている。
【特許文献１】特開２００３−１７２９６１号公報
【特許文献２】特開平０９−２３０２１５号公報
【特許文献３】特開２００５−２２２００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
カメラに加わる衝撃によりズーム位置がずれてフォーカスが合わなくなるという問題に対して低コストかつ装置を大型化することなく、確実に効果がある対策が求められていた。
【００２２】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、カメラに対して衝撃が加わった際にズーム位置が変動しフォーカスずれが起こるが、これを簡便かつ効果的に補正する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】
【００２３】
上記課題を解決するために本発明では、
焦点合わせを司るフォーカスレンズを含む撮像光学系と、
フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記撮像光学系による被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号から合焦度合いを判定するフォーカス処理手段と、
被写体距離に対応した前記フォーカスレンズの移動範囲を記憶するフォーカス軌跡記憶手段と、
前記撮像光学系を保持するカメラに加わった衝撃を検知する衝撃検知手段と、
を備え、
前記衝撃検知手段が衝撃を検知した場合は前記フォーカス軌跡記憶手段に記憶してあるフォーカス移動範囲を変更して前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動変更手段を備えるようにした。
【００２４】
また前述の撮像装置において、
前記撮像光学系は焦点距離が可変であり、
前記撮像光学系を光軸方向に移動可能に保持するズーム鏡筒と、
前記ズーム鏡筒を定められた所定の焦点距離に移動させるズーム駆動手段と、
前記ズーム鏡筒の焦点距離を記憶するズーム位置記憶手段と、
ズーム位置に対応した前記フォーカスレンズのフォーカス移動範囲を記憶する前記フォーカス軌跡記憶手段と、
を備えているようにした。
【００２５】
また前述の撮像装置において、
フォーカス移動範囲の変更量はズーム位置によって異なるようにした。
【００２６】
また前述の撮像装置において、
ズーム停止時の片寄せ方向がフォーカス移動範囲が拡大する方向である場合にフォーカス範囲を変更するようにした。
【００２７】
さらにカメラは被写体を照射する発光部と、
前記発光部を前記カメラ本体から離れた位置に移動させる発光部移動手段を有し、
前記衝撃検知手段は前記発光部移動手段の動作の有無を検知することを含むようにした。
【発明の効果】
【００２８】
第１の発明によれば、衝撃が加わるとフォーカスのスキャン範囲を拡大するようにしたので確実にピントを合わせることが出来る。
【００２９】
第２の発明によれば、ズーム鏡筒においても衝撃の影響を受けずに確実にピントを合わせることができる。
【００３０】
第３の発明によれば、ズーム位置によってフォーカススキャンの拡大量を変更するようにしたので、ＡＦ時間の増加を抑制することができる。
【００３１】
第４の発明によれば、衝撃によりフォーカススキャンが拡大すべき方向にズーム位置がずれた場合に限ってフォーカススキャン範囲を拡大する様にしたのでＡＦに掛かる時間を抑制することが出来る。
【００３２】
第５の発明によれば、ストロボポップアップの衝撃の影響を受けずに確実にピントを合わせる事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１に本発明をもっともよく表すカメラのブロック図を示す。
【００３４】
図において、符号１００はレンズ鏡筒、１、２は光軸方向に移動してズーミングを司る１郡レンズ、２郡レンズ、３は光軸方向に移動してズーム変倍による焦点移動を補正すると共に焦点調節を司る３群レンズ、１０４は光学絞りおよびシャッター、８は前述の光学系により結像された被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子（以後ＣＣＤ）である。
【００３５】
１０６は１，２群レンズを駆動すると共に現在のズーム位置を記憶しているズーム回路、１０７はズーム回路により駆動制御されるズームモータ、１０８は後述する撮像信号輝度から適切なシャッター速度および絞り値を決定するＡＥ回路、１０９はＡＥ回路１０８の演算結果に基づきシャッターおよび絞りを駆動するＳＨ−ＩＲ回路、１１０はＳＨ−ＩＲ回路の駆動信号によって通電ＯＮ／ＯＦＦを制御されるコイルであり、シャッターおよび絞りは図示しないマグネットがコイル１１０の発生する磁界により動作を制御される。
【００３６】
１１１は３群レンズを駆動するＡＦ制御回路であり、フォーカスモータ４３を駆動して３群レンズ３を駆動する。１１３はＣＣＤ１０５のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、１１４はデジタル信号に対して所定の信号処理を施す画像処理回路であり、その出力信号はＡＦ評価回路１１７、画像表示装置（ＬＣＤ）１１６、画像記憶部１２８へ与えられる。
【００３７】
ＡＦ評価回路１１７では画面の所定範囲に対して高周波成分を抽出し、これに基づきＡＦ評価値を生成し、ＡＦ評価値のピークを持ってベストピントと判断するいわゆるＴＶ−ＡＦ（山どり方式）を行う。
【００３８】
またＡＦ制御回路１１１はカム記憶部１１５からフォーカスカムデータを読み出し、３群レンズ３のＴＶ−ＡＦ動作範囲を決定する。また１２２はＳＴ（ストロボ）回路であり、ＣＰＵが被写体輝度が不足していると判断したなら、ＳＴ回路はプランジャ１２５に通電して不図示のポップアップ機構のチャージを開放し、ストロボユニットをカメラ本体から離間した位置に移動させると同時にコンデンサ１２３を充電し、撮影指示が入力されるとＳＴ回路はコンデンサの電荷を開放して発光部１２４が発光する。
【００３９】
１２１はズーム動作を使用者が入力指示するズームスイッチ、１２７はカメラに加わる衝撃を検知するセンサの一つとしての加速度センサである。
【００４０】
図２に以上の構成のカメラにおけるレンズ鏡筒の各レンズ群のカム軌跡を示す。なお以降の説明におけるレンズ鏡筒の構成は従来技術において説明を行ったものと同じであるため、説明を省略する。
【００４１】
図２において横軸はズーム位置を表し、ＳＩＮＫは沈胴時、ＷＩＤＥはワイド端、ＴＥＬＥはテレ端を表している。縦軸は光軸方向のレンズ位置を表し、図面上方が被写体方向、下方がＣＣＤ方向を表している。
【００４２】
図２中のＡは衝撃が加わる前のズーム位置を表し、Ｂは衝撃後のズーム位置を表している。ＡおよびＢそれぞれにおいて３群無限カムと３群至近カムの間（Ａ１とＡ２、Ｂ１とＢ２）が通常のフォーカス範囲であり、その範囲で３群を移動すれば必ずピントが合う位置が存在する。
【００４３】
ところが、例えば３群レンズがＡ２の位置にある時に衝撃が加わってズーム位置がＢにずれたとすると、同じ至近距離の被写体にピントが合う為にはＢ２の位置に３群レンズが無くてはならず、結果衝撃前の至近距離被写体にはピントが合わなくなってしまう。さらにズーム位置がＢにずれた状態で再度スキャンを行っても、ズーム位置ずれを認識しなければＡ１とＡ２の範囲をスキャンするだけなのでＢ２までスキャンせず、至近距離の被写体にピントが合うことはない。
【００４４】
そこで本発明では衝撃が加わったと判断した場合には至近側と無限側にスキャン範囲を拡大し、ズーム位置ずれによるピント移動をカバーする範囲までスキャンするようにしている。つまり通常はＡ１からＡ２までをスキャンするところを、Ａ１からＡ２−ａまでスキャンするようにしている。
【００４５】
本実施例の光学系ではＷＩＤＥ端からＴＥＬＥ端に向かうに従って３群無限カムと３群至近カムの勾配が強くなっており、衝撃によるピント移動量もＴＥＬＥ側が大きくなるため、本実施例ではフォーカススキャンの拡大幅をＴＥＬＥ側で大きくなるように設定している。
【００４６】
また被写体距離が無限と至近とではカム勾配が異なるため、ここでもフォーカススキャンの拡大幅を異ならせて設定している。フォーカススキャンを拡大するとその分スキャン時間が余計に掛かるため、ズーム位置や距離に応じてスキャン拡大量を異ならせることでＡＦ時間の削減が可能である。
【００４７】
またズーム停止時の片寄せ方向は通常１群カムの勾配によって決定している。即ち、１群レンズ鏡枠を先端から押されたとしてもバックラッシュのガタ分移動してしまわないように、１群カムが被写体方向に持ち上がっている方向に片寄せして停止する。
【００４８】
つまりＷＩＤＥ端側から移動してＡで止める時は上記の方向つまりＷＩＤＥからＴＥＬＥ方向にズームを駆動して停止している。ＴＥＬＥ端付近からＡに移動したとしても一旦Ａを通過して更にＷＩＤＥ方向に行き過ぎ、反転してＴＥＬＥ方向に駆動後にＡに停止する。
【００４９】
ズーム位置がＡにあって、かつ無限遠の被写体に合焦している時に衝撃が加わると通常バックラッシュのある方向即ちＢの方向にズーム位置が移動してしまう。
【００５０】
そこでバックラッシュのある方向すなわちズーム片寄せ方向にズーム位置ずれしたときに無限距離または至近距離のフォーカスカムがスキャン範囲が広がる方向に変化する場合に限ってスキャン範囲を拡大するようにしている。
【００５１】
カム軌跡の形状によっては図２に示したように３群無限カムの外側に拡大する場合もあり得る。
【００５２】
以上の動作を図３のフローチャートおよび図２のブロック図に基づき説明する。
【００５３】
（ステップＳ１１）使用者がカメラのズーム操作スイッチ１２１を操作して任意のズーム位置に設定する。
【００５４】
（ステップＳ１２）ズーム回路は停止時のズーム位置および片寄せ方向を記録する。
【００５５】
（ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５）使用者がレリーズボタンを第１段階まで押下するとＡＥ回路は画面の輝度を演算し、所定の輝度より暗ければストロボ発光を決定し、ＣＰＵはＳＴ回路にストロボ動作指示を与える。
【００５６】
（ステップＳ１６）ＳＴ回路はプランジャに通電しポップアップ機構のチャージ力を開放してストロボ発光部をカメラから突出させ、同時にコンデンサに充電を行い発光準備を行う。
【００５７】
（ステップＳ１７）ズーム回路から現在のズーム位置を読み出す。
【００５８】
（ステップＳ１８）ズーム位置に対応したスキャン拡大範囲データをカム記憶部１１５から読み出す。
【００５９】
（ステップＳ１９）ＡＦ制御回路はフォーカスモータを駆動しながら拡大したスキャン範囲において前述のＴＶ−ＡＦを行いベストピントを求めたのち、ベストピント位置に３群レンズを停止させる。
【００６０】
（ステップＳ２０、２１、２２）その後レリーズボタンが第２段階まで押下されると、ＡＥ回路は再度ＡＥを行った後シャッター回路がシャッターを作動させ、ＣＣＤが被写体像を取り込んで撮影が完了する。
【００６１】
以上の様にストロボポップアップの衝撃でズーム位置がずれてしまってもフォーカススキャン範囲を拡大してスキャンする様にしたのでベストピントを見つけることができ使用者が不都合を生じることがない。
【００６２】
またカメラに加わる衝撃はストロボポップアップに限らず、衝撃検知センサが外部からの衝撃を検知したら上述の処理を行うことにより確実にＡＦを行うことが出来る。
【００６３】
また以上の実施例では衝撃検知方法としてストロボポップアップ予測や加速度センサを用いているが、補正光学系で手ぶれ補正を行う鏡筒においては制御用のジャイロセンサ出力を利用したり、フィードバック制御の電流値変化を利用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を良く表すカメラのブロック図
【図２】１，２，３群カム軌跡を示す図
【図３】再ズーム方法のフローチャート
【図４】ズームパルスカウント方式の説明図
【図５】カメラ本体およびストロボ説明図
【図６】鏡筒断面図
【符号の説明】
【００６５】
１  １群レンズ
２  ２群レンズ
３  ３群レンズ
８  ＣＣＤ
４３  フォーカスモータ
５１  ストロボ
１００  レンズ鏡筒
１０７  ズームモータ
１１５  カム記憶部
１１６  ＬＣＤ
１２６  ポップアップ機構
１２７  加速度センサ
【図１】
2007219060.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007219060.tif 000007
【図６】
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