JP2013061438A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電源遮断中にマニュアルズーム操作で変更された焦点距離に合わせて、フォーカスレンズ群を、電源投入時に意図した位置に移動可能な光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器は、ズーム操作の際に被写体距離に応じた軌跡で移動するフォーカスレンズ群を有する光学系と、フォーカスレンズ群を制御する制御手段と、電源遮断時のフォーカスレンズ群の第１の位置および光学系の第１の焦点距離を記憶する記憶手段と、光学系の焦点距離を手動で機械的に変更する操作手段とを有し、制御手段は、電源投入時の光学系の第２の焦点距離が第１の焦点距離と同じであると判定した場合、フォーカスレンズ群を第１の位置に移動させるように制御し、第２の焦点距離が第１の焦点距離と異なると判定した場合、フォーカスレンズ群を第２の位置に移動させるように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、フォーカスレンズ群の位置制御を行う光学機器に関する。

従来から、カメラなどの光学機器において、ズーム時のフォーカスレンズ群の移動軌跡が、被写体距離に応じて変化する光学系が一般的に用いられている。このように複雑な動作を行う光学系を制御するため、被写体距離ごとのズームに応じた移動軌跡を予め記憶させ、ズーム位置およびフォーカスレンズ群の位置（または被写体距離）の情報からレンズ群の挙動を決定する方法がある。

この場合、ズーム位置およびフォーカスレンズ群の位置の正確な位置情報を得るため、高分解能な位置検出装置であるエンコーダが用いられる。このようなエンコーダとしては、コストの観点で、基準位置からの移動量に比例したパルス数を出力するインクリメントエンコーダが用いられることが多いが、再撮影の際に迅速に撮影を開始できない場合がある。

特許文献１には、電源スイッチが切られたことに応じてレンズ位置に関する情報を記憶し、電源スイッチが再びオンになった場合、レンズ群を基準位置に駆動した後に記憶位置まで駆動する方法が開示されている。特許文献２には、電源スイッチが切られたことに応じてレンズ群を基準位置まで移動させておき、電源スイッチが再びオンになった場合に迅速に撮影を開始する方法が開示されている。

特公平７−１１９８６９号公報 特開平９−１８９８４３号公報

しかしながら、カメラなどの光学機器においては、瞬時に画角を変更するため、手動で機械的なズーム操作を行うマニュアルズームが一般的に用いられる。マニュアルズームの場合、電源スイッチが切られている場合でもズーム操作は可能である。このため、特許文献１、２に開示された従来技術のようにレンズ群を駆動すると、意図した位置に合焦しない場合がある。

そこで本発明は、電源遮断中にマニュアルズーム操作で変更された焦点距離に合わせて、フォーカスレンズ群を、電源投入時に意図した位置に移動可能な光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、ズーム操作の際に被写体距離に応じた軌跡で移動するフォーカスレンズ群を有する光学系と、前記フォーカスレンズ群を制御する制御手段と、電源遮断時の前記フォーカスレンズ群の第１の位置および前記光学系の第１の焦点距離を記憶する記憶手段と、前記光学系の前記焦点距離を手動で機械的に変更する操作手段とを有し、前記制御手段は、電源投入時の前記光学系の第２の焦点距離が前記第１の焦点距離と同じであると判定した場合、前記フォーカスレンズ群を前記第１の位置に移動させるように制御し、前記第２の焦点距離が前記第１の焦点距離と異なると判定した場合、前記フォーカスレンズ群を第２の位置に移動させるように制御する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、電源遮断中にマニュアルズーム操作で変更された焦点距離に合わせて、フォーカスレンズ群を、電源投入時に意図した位置に移動可能な光学機器を提供することができる。

実施例１における光学機器の概略図である。 実施例１における光学機器の動作を示すフローチャートである。 実施例２における光学機器の概略図である。 実施例２における光学機器の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例１における光学機器の構成について説明する。図１は、本実施例における光学機器（カメラシステム）の概略図である。

図１において、１は交換レンズ（レンズ鏡筒）、２はカメラボディである。交換レンズ１は、カメラボディ２に交換可能に装着される。また交換レンズ１は、以下の各要素から構成されている。３は第１レンズ群であり、外装を兼ねた固定筒４に固定されている。５は第２レンズ群であり、第２レンズ保持枠６に固定されている。第２レンズ保持枠６の外周には、カムフォロワ６ａが設けられている。７は第３レンズ群であり、第３レンズ保持枠８に固定されている。第３レンズ保持枠８の外周には、カムフォロワ８ａが設けられている。

９は第４レンズ群（フォーカスレンズ群）であり、第４レンズ保持枠１０に固定されている。第４レンズ群９は、ズーム操作の際に被写体距離に応じた軌跡で移動するように構成されている。第４レンズ保持枠１０には、ステッピングモータ１１のリードスクリュー１１ａと係合するラック部１０ａを有し、直進バー（不図示）により直進ガイドされている。ステッピングモータ１１は、第３レンズ保持枠８に固定されている。第１レンズ群３、第２レンズ群５、第３レンズ群７、および、第４レンズ群９により光学系（ズーム光学系）が構成される。

１２は固定部としての案内筒である。案内筒１２には、カムフォロワ６ａおよびカムフォロワ８ａが係合する光軸ＯＡの方向（光軸方向）に延びる縦溝が設けられている。１３はカム筒である。カム筒１３は、案内筒１２に対して、光軸方向の移動が規制され、かつ光軸ＯＡを中心として回転可能に保持されている。カム筒１３には、カムフォロワ６ａおよびカムフォロワ８ａが係合するカム溝が設けられている。

１４はズーム操作環（操作手段）である。ズーム操作環１４は、光学系の焦点距離を手動で機械的に変更可能に構成されている。ズーム操作環１４は、固定筒４に対して、光軸方向の移動が規制され、かつ光軸ＯＡを中心として回転可能に保持されている。またズーム操作環１４は、カム筒１３と連結している。１５はポジショニングセンサである。ポジショニングセンサ１５は、固定筒４に固定され、ズーム操作環１４の回転に応じて、固有の値を出力するアブソリュートエンコーダである。１６はマイクロコンピュータ（制御手段）である。マイクロコンピュータ１６は、カメラボディ２との通信を司るとともに、交換レンズ１の各種制御を行う。またマイクロコンピュータ１６はメモリ（記憶手段）を備え、例えば、後述のように電源遮断時の第４レンズ群９の位置（第１の位置）および光学系の焦点距離（第１の焦点距離）を記憶する。

続いて、交換レンズ１における各レンズ群の動作について説明する。ズーム操作環１４が回転させられると、案内筒１２の縦溝とカム筒１３のカム溝の相互作用により、それぞれに係合するカムフォロワ６ａおよびカムフォロワ８ａが移動する。この結果、第２レンズ群５および第３レンズ群７が光軸方向に回転せずに進退し、焦点距離が変更される。

このとき、ステッピングモータ１１は第３レンズ保持枠８に固定されている。このため、第４レンズ群９は、ズーム操作環１４の回転に応じて進退するとともに、ステッピングモータ１１により駆動される。本実施例では、第４レンズ群９は、ポジショニングセンサ１５の出力およびステッピングモータ１１の基準位置（不図示）からのパルス数に応じて、マイクロコンピュータ１６に予め記憶された被写体距離ごとのズーム移動軌跡に基づいて移動する。本実施例の光学機器は、このような動作により、焦点距離が変更しても被写体距離が変化しない、所謂ズームレンズとしての機能を有する。

本実施例の光学機器（カメラシステム）において、交換レンズ１がカメラボディ２から電源供給を受けるように構成されている場合、第４レンズ群９はその電源で動作するステッピングモータ１１により駆動される。このため、電源遮断時には、第４レンズ群９の駆動に基づくフォーカス動作を行うことはできない。一方、焦点距離は、ユーザによるズーム操作環１４の回転操作により（交換レンズ１を手動で動作させることにより）、機械的に変更可能である。したがって電源遮断時には、本実施例の光学機器は、被写体距離ごとのズーム移動軌跡に基づいた動作を行うことはできず、焦点距離を変更すると被写体距離が変化する、所謂バリフォーカルレンズの状態にある。

次に、図２を参照して、本実施例における光学機器の動作について説明する。図２は、光学機器の動作を示すフローチャートである。図２のフローチャートは、マイクロコンピュータ１６の指令に基づいて実行される。

電源遮断時には、まずステップＳ１００において、交換レンズ１はカメラボディ２から電源遮断信号を受ける。続いてステップＳ１０１において、マイクロコンピュータ１６（記憶手段）は、光学系の焦点距離（第１の焦点距離）および第４レンズ群９の位置（第１の位置）を記憶する。本実施例では、ポジショニングセンサ１５の出力値が光学系の焦点距離として記憶される。また、ステッピングモータ１１の所定の基準位置からのパルス数が第４レンズ群の位置として記憶される。そしてステップＳ１０２において、電源が遮断される。

その後、ステップＳ１０３において電源スイッチがオンになり電源が再度供給されると（電源投入時）、ステップＳ１０４において、カメラボディ２は交換レンズ１に電源供給開始信号を送信する。続いてステップＳ１０５において、マイクロコンピュータ１６は、第４レンズ群９を所定の基準位置まで駆動する。

次にステップＳ１０６において、マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１０１で記憶されたポジショニングセンサ１５の出力値（光学系の第１の焦点距離）と、ステップＳ１０６でのポジショニングセンサ１５の出力値（光学系の第２の焦点距離）とを比較する。マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１０６において、光学系の第２の焦点距離が第１の焦点距離と同じである、すなわち焦点距離が変更されていないと判定した場合、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、マイクロコンピュータ１６は、第４レンズ群９をステップＳ１０１にて記憶したパルス数だけ駆動し、第４レンズ群９を電源遮断直前の位置（第１の位置）に移動させる。

一方マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１０６において、第２の焦点距離が第１の焦点距離と異なる、すなわち焦点距離が変更されたと判定した場合、ステップＳ１０８に進む。このとき、マイクロコンピュータ１６は第４レンズ群９を第２の位置に移動させるように制御するが、本実施例では以下のように設定状態に応じて第２の位置が異なるように構成されている。

ステップＳ１０８において、マイクロコンピュータ１６は、第４レンズ群９の位置設定状態を確認する。本実施例の光学機器は、第４レンズ群９の第２の位置として、２つの異なる位置を選択する選択手段（不図示）を備えている。このため、ユーザが交換レンズ１またはカメラボディ２に設けられた選択手段を操作することにより、第４レンズ群９の位置が電源遮断の前後で同じ被写体距離になるように予め設定可能である。

第４レンズ群９がステップＳ１０１で記憶されたパルス数と同じ被写体距離に駆動されるように設定されている場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、マイクロコンピュータ１６は、予め記憶された被写体距離ごとのズーム移動軌跡、および、ステップＳ１０１で記憶されたパルス数に基づいて被写体距離を求める。そしてマイクロコンピュータ１６は、ポジショニングセンサ１５の出力値に応じて第４レンズ群９を駆動する。このとき、第４レンズ群９の第２の位置は、第４レンズ群９が第１の位置（記憶位置）にある場合に得られる被写体距離と同じ被写体距離が得られる位置である。

一方ステップＳ１０８において、第４レンズ群９の位置が電源遮断の前後で同じ被写体距離になるように設定されていない場合、ステップＳ１１０に進む。マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１１０において、所定の設定位置へ第４レンズ群９を駆動する。ここで、所定の設定位置とは、例えば、第４レンズ群９を移動させずにそのままの位置に止める場合（基準位置）、無限遠にフォーカスを合わせる場合（無限遠位置）、所定の被写体距離にフォーカスを合わせる場合（所定の被写体距離位置）等である。このように、電源を再度オンにした場合にユーザの嗜好に合わせて第４レンズ群９の位置を設定可能にすることで、ユーザにストレスを感じさせることなく撮影を再開することができる。

次に、図３を参照して、本発明の実施例２における光学機器の構成について説明する。図３は、本実施例における光学機器（カメラシステム）の概略図である。図３において、図１と同様の箇所については同様の符号で示し、それらの説明を省略する。

図３において、１７はポジショニングセンサである。ポジショニングセンサ１７は、第３レンズ保持枠８に固定され、第４レンズ保持枠１０の位置に応じて固有の値を出力するアブソリュートエンコーダである。本実施例では、アブソリュートエンコーダであるポジショニングセンサ１７を用いて、第４レンズ保持枠１０の位置を検出する。このため、実施例１のようにステッピングモータ１１のパルス数（カウント値）を記憶させる必要はない。また、電源スイッチを再度オンにする際（電源再投入時）に、第４レンズ保持枠１０を所定の基準位置へ駆動することも不要となり、より迅速な撮影の再開が可能となる。

１８は、光学機器の状態を判定する状態判定手段であり、カメラボディ２に設けられている。状態判定手段１８は、例えば、グローバルポジショニングシステム受信機（ＧＰＳ受信機）、温度センサ、画像認識手段、時刻記憶手段等であるが、これらに限定されるものではない。

次に、図４を参照して、本実施例における光学機器の動作について説明する。図４は、光学機器の動作を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、マイクロコンピュータ１６（制御手段）の指令に基づいて実行される。図４において、図２と同様の箇所については同様の符号で示し、それらの説明を省略する。

電源遮断時に、まずステップＳ１００において、交換レンズ１はカメラボディ２から電源遮断信号を受ける。続いてステップＳ１１１において、マイクロコンピュータ１６（記憶手段）は、焦点距離（第１の焦点距離）、第４レンズ群９の位置（第１の位置）、および、状態判定手段１８の出力値（第１の出力値）を記憶する。本実施例では、焦点距離としてポジショニングセンサ１５の出力値、および、第４レンズ群９の位置としてポジショニングセンサ１７の出力値を記憶する。また状態判定手段１８の出力値は、例えば、ＧＰＳ受信機の場合には緯度経度情報、温度センサの場合には環境温度、画像認識手段の場合には画像、時刻記憶手段の場合には時刻である。そしてステップＳ１０２において、電源が遮断される。

その後、ステップＳ１０３において電源スイッチがオンになり電源が再度供給されると、ステップＳ１０４において、カメラボディ２は交換レンズ１に電源供給開始信号を送信する。続いてステップＳ１０６にて、マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１１１で記憶されたポジショニングセンサ１５の出力値（光学系の第１の焦点距離）と、ステップＳ１０６でのポジショニングセンサ１５の出力値（光学系の第２の焦点距離）とを比較する。マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１０６において、光学系の第２の焦点距離が第１の焦点距離と同じである、すなわち焦点距離が変更されていないと判定した場合、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２において、マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１１１で記憶された状態判定手段１８の出力値（第１の出力値）と、ステップＳ１１２での状態判定手段１８の出力値（第２の出力値）とを比較する。

マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１１２において、第１の出力値と第２の出力値とが同じであると判定した場合には周辺環境が変化していないとみなし、ステップＳ１１３に進む。マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１１３でのポジショニングセンサ１７の出力値がステップＳ１１１で記憶されたポジショニングセンサ１７の出力値（第１の位置）に等しくなる（近づく）ように第４レンズ群９を駆動制御する。

一方マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１１２において、第１の出力値と第２の出力値とが異なると判定した場合、周辺環境が変化したものとみなし、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、マイクロコンピュータ１６は、第４レンズ群９の位置設定状態を確認する。本実施例の光学機器は、ユーザが交換レンズ１またはカメラボディ２を操作することにより、第４レンズ群９の位置が電源遮断の前後で同じ被写体距離になるように予め設定可能に構成されている。

第４レンズ群９がステップＳ１１１で記憶された第４レンズ群９と同じ被写体距離に駆動されるように設定されている場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、マイクロコンピュータ１６は、予め記憶された被写体距離ごとのズーム移動軌跡、および、ステップＳ１１１で記憶されたポジショニングセンサ１７の出力値に基づいて被写体距離を求める。続いてマイクロコンピュータ１６は、ポジショニングセンサ１５の出力値に応じて第４レンズ群９を駆動する。このとき、第４レンズ群９の第２の位置は、第４レンズ群９が第１の位置（記憶位置）にある場合に得られる被写体距離と同じ被写体距離が得られる位置である。

一方ステップＳ１０８において、第４レンズ群９の位置が電源遮断の前後で同じ被写体距離になるように設定されていない場合、ステップＳ１１０に進む。マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１１０において、所定の設定位置（第２の位置）へ第４レンズ群９を駆動する。ここで、所定の設定位置とは、実施例１で説明したとおりである。このように、電源を再度オンにした場合にユーザの嗜好に合わせて第４レンズ群９の位置を設定可能にすることで、ユーザにストレスを感じさせることなく撮影を再開することができる。

上記各実施例によれば、マニュアルズーム操作で移動した第４レンズ群（フォーカスレンズ群）を、電源投入時に意図した位置に駆動可能な光学機器を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記各実施例の光学機器は、交換レンズがカメラボディに着脱可能に構成されているが、レンズがカメラボディに一体化して構成された光学機器（撮像装置）にも適用可能である。

１ 交換レンズ
２ カメラボディ
９ 第４レンズ群
１４ ズーム操作環
１６ マイクロコンピュータ

Claims (4)

1. ズーム操作の際に被写体距離に応じた軌跡で移動するフォーカスレンズ群を有する光学系と、
   前記フォーカスレンズ群を制御する制御手段と、
   電源遮断時の前記フォーカスレンズ群の第１の位置および前記光学系の第１の焦点距離を記憶する記憶手段と、
   前記光学系の前記焦点距離を手動で機械的に変更する操作手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   電源投入時の前記光学系の第２の焦点距離が前記第１の焦点距離と同じであると判定した場合、前記フォーカスレンズ群を前記第１の位置に移動させるように制御し、
   前記第２の焦点距離が前記第１の焦点距離と異なると判定した場合、前記フォーカスレンズ群を第２の位置に移動させるように制御する、ことを特徴とする光学機器。
2. 前記光学機器の状態を判定する状態判定手段を更に有し、
   前記記憶手段は、前記電源遮断時の前記状態判定手段の第１の出力値を記憶し、
   前記制御手段は、
   前記電源投入時の前記第２の焦点距離が前記第１の焦点距離と同じであり、かつ、該電源投入時の前記状態判定手段の第２の出力値が前記第１の出力値と同じであると判定した場合、前記フォーカスレンズ群を前記第１の位置に移動させるように制御し、
   前記第２の焦点距離が前記第１の焦点距離と異なるか、または、前記第２の出力値が前記第１の出力値と異なると判定した場合、前記フォーカスレンズ群を前記第２の位置に移動させるように制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記フォーカスレンズ群の前記第２の位置は、該フォーカスレンズ群が前記第１の位置にある場合に得られる被写体距離と同じ被写体距離が得られる位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記フォーカスレンズ群の前記第２の位置として、前記フォーカスレンズ群が前記第１の位置にある場合に得られる前記被写体距離と同じ被写体距離が得られる位置、または、所定の設定位置のいずれかを選択する選択手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の光学機器。