(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より負のパワーの第１群と、正のパワーの第２群を有する沈胴式のズームレンズと、
前記負のパワーの第１群を駆動する第１の駆動手段と、
前記正のパワーの第２群を駆動する第２の駆動手段と、
前記ズームレンズを撮影可能状態と沈胴状態とに切り替える電源スイッチと、を有する撮影装置であって
前記電源スイッチの操作により前記ズームレンズが沈胴状態から撮影可能状態に移動する際、前記第１群を、望遠端を経由することなく、前記第１群の移動範囲内で沈胴位置から最も移動量の少なく且つ広角端でない位置に直接駆動制御すると共に、前記第２群を前記第１群の位置に対応した位置に直接移動するように前記第１、第２の駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記ズームレンズは、物体側から順に、前記第１群、第２群に加え、正のパワーの第３群とを有することを特徴とする請求項１の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ駆動制御装置及びそれを用いた撮影装置に関し、特にＣＣＤ等の撮像素子を備えた小型の電子スチルカメラに好適に用いられるレンズ駆動制御装置及び撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ等の撮像素子を備えた画像取り込み装置として、ビデオカメラや電子スチルカメラ等が広く普及している。これらの撮影装置は、簡易に映像を撮り込むことができ、撮り込んだ映像は、ＣＲＴ等のディスプレイやプリント出力により鑑賞することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のビデオカメラや電子スチルカメラのシステムは、銀塩カメラのシステムをそのまま継承しているため、電子スチルカメラにそのシステムを採用しようとした場合、不都合な点もあった。
【０００４】
例えば、従来のレンズシャッタ方式の銀塩カメラに用いられていたレンズ駆動システムは、非撮影状態である沈胴時から撮影状態への切り替えの際、電源オンでズームレンズを広角端へ駆動していた。ところが、小型電子スチルカメラにとっては、このようなシステムが好ましくない場合がある。
【０００５】
小型電子スチルカメラに適した光学系である前群が負、後群が正のネガティブリード型のズームレンズでは、広角端の光学全長が望遠端の光学全長より長くなってしまうことがある。このようなレンズ構成のズームレンズにおいて、電源オンで広角端へズームレンズを駆動した場合、望遠端を一旦通過して広角端にレンズを駆動することになる。ところが、電子スチルカメラにおいては、広角端よりもむしろ望遠端の使用頻度が高いという側面がある。これは、書類を撮影してパソコンに取り込んだり、名刺を撮影して書画カメラ的な使い方する際、歪曲の少ない望遠端を使用するからである。
【０００６】
こうした使用方法を考えると、電源オンで広角端にズーム位置をとることは必ずしも必要でなかった。また、上述したレンズ構成では、むしろ使用頻度の高い望遠端を通過することになるため、無駄にレンズを駆動することになり、バッテリを消耗する原因となっていた。
【０００７】
本発明は、電源オン時の無駄なレンズ駆動を防ぐレンズ駆動制御装置並びにそれを用いた撮影装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明の撮影装置は、物体側より負のパワーの第１群と、正のパワーの第２群を有する沈胴式のズームレンズと、前記負のパワーの第１群を駆動する第１の駆動手段と、前記正のパワーの第２群を駆動する第２の駆動手段と、前記ズームレンズを撮影可能状態と沈胴状態とに切り替える電源スイッチと、を有する撮影装置であって前記電源スイッチの操作により前記ズームレンズが沈胴状態から撮影可能状態に移動する際、前記第１群を、望遠端を経由することなく、前記第１群の移動範囲内で沈胴位置から最も移動量の少なく且つ広角端でない位置に直接駆動制御すると共に、前記第２群を前記第１群の位置に対応した位置に直接移動するように前記第１、第２の駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のレンズ駆動制御装置を備えた撮影装置の一例を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、１は負のパワーを有する第１レンズ群、２は正のパワーを有する第２レンズ群であり、第１レンズ群１はコンペンセータとして動作し、第２レンズ群２はバリエータとして動作する。この第１レンズ群１と第２レンズ群２により、本発明のズームレンズを構成している。なお、ズームレンズの構成は、この他にも種々考えられ、図１の構成に限ったものではない。
【００１４】
ＳＰは絞り、３はローパスフィルタ、４はインターライン型ＣＣＤ等の撮像素子であり、第１レンズ群１に入射した光は、絞りＳＰにより光量調節がなされ、第２レンズ群２、ローパスフィルタ３を介して撮像素子４上に結像する。５はアンプであり、撮像素子４から取り込んだ信号を増幅して出力する。６はカメラ処理部であり、アンプ５から送られてきた信号を画像として信号処理する。７は記録部であり、カメラ処理部６から送られてきたビデオ信号を記録媒体に記録する。記録媒体は、磁気ディスクや磁気テープ、ＰＣカード、光磁気ディスク等が考えられる。
【００１５】
８は絞りＳＰを駆動するモータであり、ＣＰＵ１４によって制御される。９はＡＦ（オートフォーカス）回路で、カメラ処理回路６からのビデオ信号に基づいて現在の合焦状態を判断し、ＣＰＵ１４に対して合焦状態に関する情報を出力する。本実施形態の撮影装置では、ＡＦ方式として、ビデオ信号の輝度信号が持つ周波数成分が最も高くなるところを合焦位置と判断する、いわゆるＴＶ信号ＡＦを想定しているが、ＴＣＬ方式や赤外ＡＦでもよい。ＡＦ回路９より送られてきた合焦状態に関する情報に基づいて、フォーカスレンズ群は光軸方向に微小振動するように駆動される。本実施形態の場合、フォーカスレンズ群は第１レンズ群１であっても、第２レンズ群２であってもよい。あるいは両方のレンズ群が共にフォーカスレンズ群として動作してもよい。フォーカスレンズ群が微小振動するように駆動されると、撮像素子４によって得られるビデオ信号の輝度信号も、それと同期して振動する。この際、撮像素子４からカメラ処理回路６、ＡＦ回路９を介して、ＣＰＵ１４に輝度信号を伝達し、輝度信号がある一定値を越えると、ＣＰＵ１４は合焦と判断し、フォーカスレンズ群の駆動を止める。
【００１６】
１０は第１レンズ群１のリセットスイッチであり、第１レンズ群１の駆動量をＣＰＵ１４内のカウンタでカウントする際の基準位置のセンサである。１１は第２レンズ群２のリセットスイッチであり、第２レンズ群２の駆動量をＣＰＵ１４内のカウンタでカウントする際の基準位置のセンサである。
【００１７】
１２，１３は各レンズ群を駆動するステップモータである。変倍時、フォーカス時、沈胴時等の各レンズ群を駆動する際、このステップモータ１２，１３はドライバ２０，２１を介して駆動される。
【００１８】
１４はＣＰＵであり、各種入力信号に基づいて、絞りモータ８、ステップモータ１２，１３、電子シャッタ等を駆動制御する。１５はトリガスイッチであり、ＣＰＵ１４を介して電子シャッタを駆動し、撮像素子４上に形成された画像を取り込み、記録媒体７への記録等を行う為のスイッチとして動作する。１６はメモリであり、電源オフ時のズーム位置等の一時的な記録を行う。
【００１９】
１７は電源スイッチで、電源との接続をつかさどる機構である。１８はズームスイッチである。ズームスイッチ１８が、ワイド側に押されている間は広角端方向へズーミングを行い、テレ側に押されている間は望遠端方向へズーミングを行い、スイッチが押されていない時はズーミングを行なわないよう、ＣＰＵ１４はドライバ２０，２１に対して指令する。
【００２０】
１９はリカバスイッチである。リカバスイッチ１９のオン／オフによって、電源スイッチ１７をオンにした際、どのズーム位置にズームレンズを駆動するか判断する。本実施形態においては、リカバスイッチ１９がオンの際には、メモリ１６に記憶された前回電源オフ時のズーム位置にズームレンズを駆動し、リカバスイッチ１９がオフの際には、ズームレンズのレンズ全長（最も物体側のレンズ面から最も像面側のレンズ面までの長さ）が最も短くなるズーム位置にズームレンズを駆動する。
【００２１】
次に、図２，３に示したフローチャートに基づき、本実施形態の撮影装置の動作について説明する。
【００２２】
Ｆ１０でスタートした後、まずＦ１１において電源スイッチ１７のオン／オフが判断される。電源スイッチ１７がオンの時は、Ｆ１２においてリカバスイッチ１９のオン／オフが判断される。
【００２３】
リカバスイッチ１９がオフの時は、レンズ沈胴（収納）状態から、Ｆ１３において最もレンズ全長が短くなるズーム位置に各レンズ群を駆動する。一方、リカバスイッチ１９がオンの時は、Ｆ１４においてメモリ１６へアクセスし、記録してあるズーム位置を読み出す。そして、Ｆ１５において読み出したズーム位置へ各レンズ群を駆動する。
【００２４】
Ｆ１６において、ズームスイッチ１８がオン（ワイド側かテレ側かいずれかがオン）の時は、Ｆ１７において各レンズ群をズームの軌跡に沿って、スイッチングされた広角端方向、あるいは望遠端方向へ駆動する。ズームスイッチ１８がオフの時は、そのままＦ１８に進む。
【００２５】
Ｆ１８において、トリガスイッチ１５がオンの時は、Ｆ１９において、ＡＦ回路９を駆動しＡＦを行う。Ｆ２０において合焦状態と判断されれば、Ｆ２１において画像を取り込み、Ｆ２２において記録部７は記録媒体に対して画像の記録を行う。トリガスイッチ１５がオフの時は、Ｆ１６に戻る。
【００２６】
Ｆ２３において、電源スイッチ１７のオン／オフの判定を行なう。電源スイッチ１７がオンの時は、Ｆ１６に戻り、電源スイッチ１７がオフの時は、Ｆ２４において現在のズーム位置をメモリ１６に記録した後、Ｆ２５においてレンズ全長最短の状態へ各レンズ群を駆動し、Ｆ２７においてズームレンズを収納（沈胴）する。そして、Ｆ２７において電源をオフにする。
【００２７】
次に図４，５を用いて、本実施形態の撮影装置のレンズ部の機構を説明する。図４はレンズ部の側面断面図であり、図５は正面図である。
【００２８】
図４及び図５において、１０１は光軸方向に進退する第１レンズ群、１０２は光軸方向に進退する絞り装置、１０３は光軸方向に進退する第２レンズ群であり、図１における第１レンズ群１、第２レンズ群２、絞りＳＰにそれぞれ対応する。１０４は第１レンズ群１０１を保持する保持枠、１０５は保持枠１０４を光軸方向に進退するようガイドし、非撮影状態の全長が撮影状態の全長より短くするためのストロークを持つガイドバーである。１０６は絞り装置１０２を光軸方向に進退するようガイドし、非撮影状態の全長が撮影状態の全長より短くするためのストロークを持つガイドバーである。１０７は第２レンズ群１０３を保持する保持枠、１０８は保持枠１０７を光軸方向に進退するようガイドし、非撮影状態の全長が撮影状態の全長より短くするためのストロークを持つガイドバーである。１０９は、保持枠１０４と絞り装置１０２と保持枠１０７とが、それぞれのガイドバー１０５，１０６，１０８を中心に光軸と直交方向に回転することを抑止し、非撮影状態の全長が撮影状態の全長より短くするためのストロークを持つバーである。
【００２９】
１１０は保持枠１０４を光軸方向に駆動するためのステップモータ、１１１はステップモータ１１０からの駆動力を保持枠１０４に伝達するためのラック、１１２は第１レンズ群１０１の初期位置検出用のセンサである。１１３は第２レンズ群１０３を光軸方向に駆動するためのステップモータ、１１４はステップモータ１１３からの駆動力を保持枠１０７に伝達するためのラック、１１５は第２レンズ群１０３の初期位置検出用のセンサである。ステップモータ１１０，１１３は、図１におけるステップモータ１２，１３にそれぞれ対応し、センサ１１２，１１５は、図１におけるリセットスイッチ１０，１１に対応する。
【００３０】
１１６は絞り装置１０２を物体側に常に付勢するためのバネである。１１７はガイドバー１０５，１０６，１０８とＵバー１０９とステップモータ１１０，１１３とセンサー１１２，１１５を保持する主鏡筒である。
【００３１】
１１８は、ローパスフィルタ部１１８ａと基板１１８ｃとにより一体的に形成されたＣＣＤユニットであり、１１８ｂが撮像面である。ＣＣＤユニット１１８は、図１におけるローパスフィルタ３と撮像素子４に相当する。
【００３２】
１１９はガイドバー１０５，１０６，１０８とＵバー１０９とＣＣＤユニット１１８を保持する後部鏡筒であり、１２０はステップモータ１１０，１１３を保持するモータ保持板である。
【００３３】
図４の上半分は第１レンズ群１０１が最大に繰り出された状態を表しており、下半分は沈胴時の状態を表している。第１レンズ群１０１を繰り出す際は、ステップモータ１１０を駆動し、ラック１１１に駆動力を伝達する。ラック１１１に伝達された駆動力は、保持枠１０４を物体方向に繰り出し、保持枠１０４の繰り出しに伴いバネ１１６により対物方向に付勢されている絞り装置１０２も繰り出す。繰り出された絞り装置１０２は、主鏡筒１１７に設けられているストッパ部１１７ａに当接して繰り出しを停止し、図４における上半分の状態にいたる。一方、第１レンズ群１０１を繰り込む際は、ステップモータ１１０を逆方向に駆動し、ラック１１１に逆向きの駆動力を伝達する。ラック１１１に伝達された駆動力は、保持枠１０４を像面方向に繰り込む。繰り込まれた保持枠１０４の凸部１０４ａが絞り装置１０２当接した後より、絞り装置１０２も保持枠１０４と共に繰り込まれ、図４における下半分の状態にいたる。
【００３４】
ステップモータ１１３により発生した駆動力は、ラック１１４により保持枠１０７に伝達され、保持枠１０７を光軸方向に進退する。センサ１１２は保持枠１０４の初期位置を検出し、センサ１１５は保持枠１１２の初期位置を検出している。センサ１１２，１１５は、図４、５においては不図示のＣＰＵ（図１におけるＣＰＵ１４に相当）に信号を送り、ＣＰＵは送られた信号をもとに、ステップモータ１１０とステップモータ１１３を駆動制御する。
【００３５】
次に、本発明のレンズ駆動制御装置に適した光学系の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｒｉは曲率、ｄｉはレンズ肉厚（または空気間隔）、ｎｉは屈折率、νｉはアッベ数を表している。また、＊で記したレンズ面は、非球面形状であり、数値実施例中には以下の多項式で表される非球面形状の近軸の曲率半径及び非球面係数を表している。
【００３６】
【外１】
0003862356.tif 000002
ここで、ｘは光軸方向の座標、ｈは光軸と垂直方向の座標であり、光の進行方向を正とする。Ｒは近軸曲率半径、Ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄは各々非球面係数である。
【００３７】
【外２】
0003862356.tif 000003
【００３８】
【外３】
0003862356.tif 000004
【００３９】
【外４】
0003862356.tif 000005
【００４０】
図６は、数値実施例１の近軸での広角端から望遠端への各レンズ群の移動の状態を示したものであり、本発明の参考例である。本数値実施例の光学系は、負正の２群構成であり、負の１群をコンペンセータとして、正の２群をバリエーターとして駆動し変倍を行う。
【００４１】
図５からも明らかなように、本数値実施例では、望遠端において最もレンズ全長（最も物体側のレンズ面から最も像面側のレンズ面までの長さ）が短い。したがって、数値実施例１の光学系に対して本発明を適応する際は、望遠端で収納し、電源オンでまず望遠端に駆動するのが望ましい。
【００４２】
図７は、数値実施例１の光学系の断面を示す参考図である。レンズ全長は、図６に示したとおり、望遠端で最も短くなっている。図８から図１０は、図７に示した各ズーム位置における収差を示す参考図である。図８は広角端、図９はミドル、図１０は望遠端を示している。
【００４３】
図１１は、数値実施例２の広角端から望遠端への各レンズ群の移動の状態を示したものである。本数値実施例の光学系は、負正正の３群構成であり、負の１群と正の２群を駆動して変倍を行う。
【００４４】
図１１からも明らかなように、本数値実施例では、図１１中Ａで記したズーム位置において、最もレンズ全長が短い。したがって、数値実施例２の光学系に対して本発明を適応する際は、Ａのズーム位置で収納し、電源オンでまずＡのズーム位置に駆動するのが望ましい。
【００４５】
図１２は、数値実施例２の光学系の断面図である。レンズ全長は、図１１に示したとおり、望遠端でも広角端でもないミドルの所定ズーム位置で最も短くなっている。図１３から図１５は、図１２に示した各ズーム位置における収差図である。図１３は広角端、図１４はミドル、図１５は望遠端を示している。
【００４６】
図１６は、数値実施例３の広角端から望遠端への各レンズ群の移動の状態を示したものである。本数値実施例の光学系は、負正正の３群構成であり、負の１群と正の２群を駆動して変倍を行う。
【００４７】
図１６からも明らかなように、本数値実施例では、図１６中Ｂで記したズーム位置において、最もレンズ全長が短い。したがって、数値実施例３の光学系に対して本発明を適応する際は、Ｂのズーム位置で収納し、電源オンでまずＢのズーム位置に駆動するのが望ましい。
【００４８】
図１７は、数値実施例３の光学系の断面図である。レンズ全長は、図１６に示したとおり、望遠端でも広角端でもないミドルの所定ズーム位置で最も短くなっている。図１８から図２０は、図１７に示した各ズーム位置における収差図である。図１８は広角端、図１９はミドル、図２０は望遠端を示している。
【００４９】
本実施形態の撮影装置は、撮影装置の電源オンに伴って、沈胴状態からのレンズの移動量が少なく、且つ使用頻度の高いズーム位置へレンズの駆動を行なうため、すばやく撮影状態を作ることができる。また、前回電源オフ時のズーム位置をメモリに記録するため、電源オン時に必要に応じて記録してあるズーム位置へレンズの駆動行える。したがって、無駄なレンズ駆動を減らすことができるので、撮影装置に内蔵されたバッテリの消耗を減らすことができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレンズ駆動制御装置及び撮影装置によれば、電源オン時の無駄なレンズ駆動を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  撮影装置のブロック図である。
【図２】  撮影装置の動作について説明するためのフローチャートである。
【図３】  撮影装置の動作について説明するためのフローチャートである。
【図４】  撮影装置のレンズ部の側面断面図である。
【図５】  撮影装置のレンズ部の正面図である。
【図６】  数値実施例１の光学系の各レンズ群の移動の状態を示す参考図である。
【図７】  数値実施例１の光学系の断面を示す参考図である。
【図８】  数値実施例１の光学系の広角端における収差を示す参考図である。
【図９】  数値実施例１の光学系のミドルにおける収差を示す参考図である。
【図１０】  数値実施例１の光学系の望遠端における収差を示す参考図である。
【図１１】  数値実施例２の光学系の各レンズ群の移動の状態を示した図である。
【図１２】  数値実施例２の光学系の断面図である。
【図１３】  数値実施例２の光学系の広角端における収差図である。
【図１４】  数値実施例２の光学系のミドルにおける収差図である。
【図１５】  数値実施例２の光学系の望遠端における収差図である。
【図１６】  数値実施例３の光学系の各レンズ群の移動の状態を示した図である。
【図１７】  数値実施例３の光学系の断面図である。
【図１８】  数値実施例３の光学系の広角端における収差図である。
【図１９】  数値実施例３の光学系のミドルにおける収差図である。
【図２０】  数値実施例３の光学系の望遠端における収差図である。
【符号の説明】
１  第１レンズ群
２  第２レンズ群
３  ローパスフィルタ
４  撮像素子
５  アンプ
６  カメラ処理部
７  記録部
８  モータ
９  ＡＦ回路
１０  リセットスイッチ
１１  リセットスイッチ
１２  ステップモータ
１３  ステップモータ
１４  ＣＰＵ
１５  トリガスイッチ
１６  メモリ
１７  電源スイッチ
１８  ズームスイッチ
１９  リカバスイッチ
２０  ドライバ
２１  ドライバ
【図１】
0003862356.tif 000006
【図２】
0003862356.tif 000007
【図３】
0003862356.tif 000008
【図４】
0003862356.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003862356.tif 000012
【図８】
0003862356.tif 000013
【図９】
0003862356.tif 000014
【図１０】
0003862356.tif 000015
【図１１】
0003862356.tif 000016
【図１２】
0003862356.tif 000017
【図１３】
0003862356.tif 000018
【図１４】
0003862356.tif 000019
【図１５】
0003862356.tif 000020
【図１６】
0003862356.tif 000021
【図１７】
0003862356.tif 000022
【図１８】
0003862356.tif 000023
【図１９】
0003862356.tif 000024
【図２０】
0003862356.tif 000025