JP3862356B2 - レンズ駆動制御装置及びそれを有した撮影装置 - Google Patents
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Description
【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】
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】
【0038】
【外3】
【0039】
【外4】
【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
Claims (2)
- 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。 - 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。
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