JP4068716B2 - ズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ、詳しくは、ズーム動作が可能なズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般にズーム機能を備える一眼レフレックスカメラや電子ビュウファインダ（以下、ＥＶＦと略記する）内蔵のビデオカメラにあっては、ズーム動作に応じてフォーカスレンズを移動しないと、観察像のピントずれや撮影画像のピントずれの問題や、ズームレンズがフォーカスレンズに衝突してしまう等の問題が発生していた。
【０００３】
このような不具合を解消する技術手段として、特開平６−１２１２１２号公報には、ズーム動作中において、ズームレンズが所定範囲を移動するときの被写体距離に対応したフォーカスレンズの適正位置の軌跡である特性カーブ、いわゆるトラッキングカーブに対応してフォーカスレンズ位置を細かく制御する技術手段が開示されている。
【０００４】
また、特開昭６２−１０９０３１号公報には、沈胴式ズームカメラにおいて、電源オフ時のズームレンズとフォーカスレンズの干渉を防止するために、ズームレンズもしくはフォーカスレンズのいずれか一方を先に後方に移動させてから他方を移動する制御手段が開示されている。なお、該公報においては、ズーム動作中のズームレンズ、フォーカスレンズの干渉の防止については何等開示はされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電子カメラに対しては益々小型軽量化が嘱望されるに至っている。この小型化の要求はズーム機能を有する電子カメラにとっても例外ではなく、ズームレンズとフォーカスレンズとの位置関係にも影響を及ぼしている。すなわち、筐体の小型化によりズームレンズとフォーカスレンズとを充分に離間させて配置することが難しくなっており、被写体距離とズーム位置の関係によっては、ズーム動作中にこれらズームレンズとフォーカスレンズとが干渉してしまうという不具合も生じてしまう。
【０００６】
すなわち、フォーカスレンズと、このフォーカスレンズの直前に配置されたズームレンズとが充分離間していないと、特にワイド側において互いのレンズが衝突してしまう虞がある。
【０００７】
ところが、上述したビデオカメラ等の如くズーム動作中に常に被写体に合焦させるようフォーカスレンズを移動制御すると、合焦が得られる効果の副次的な効果としてズームレンズとフォーカスレンズとの干渉の問題は解消される。すなわち、電子カメラにおいても上記トラッキングカーブを必要に応じて多種用意し、ズームレンズとフォーカスレンズとを当該トラッキングカーブに沿わせて同時に駆動制御することで上記不具合は解決する。
【０００８】
しかしながら、上述したトラッキングカーブは、被写体距離に対応したズームレンズとフォーカスレンズの適正位置の軌跡である特性カーブであるので、被写体距離が異なると最適なトラッキングカーブもまた異なることになる。したがって、あらゆる被写体距離に対してより正確なレンズ駆動を実現するには、より細分化した被写体距離に応じたトラッキングカーブのデータを用意する必要がある。
【０００９】
したがって、この手法によるとズーム、フォーカスレンズ駆動のためのデータ量・データ処理量が膨大になり、広大なメモリ容量が必要になると共に制御が複雑になるためコストが増大するという問題が生じてしまう。
【００１０】
一方、カメラ筐体の小型化の要望により搭載される電池も小型化しているため、消費電力の観点からもより効率の良い制御方法が望まれている。
【００１１】
このような状況において、上記制御の如くズームレンズ駆動中にフォーカスレンズを駆動するような割り込み動作を行うと、ズーム動作時間が長くなるだけでなくフォーカスモータを頻繁に動作させることによって電池寿命を早める原因になる。これは電子カメラのような携帯機器にとっては電池寿命の確保の点からも大きな問題である。
【００１２】
このように、電子カメラにおいては小型化を実現する上で種々の制約があり、上述の如くズームレンズ、フォーカスレンズ間の干渉や、ビデオカメラの如く多様な被写体距離に対して合焦させながらズーム動作を行うことを要求すると、消費電力、動作スピードの点で問題があるとともに制御が複雑化してしまうという不具合があった。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、小型でありながらレンズ間の衝突を回避でき、ズーム動作時間が早く、ズーム制御が容易でかつ消費電力の少ないズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の第１のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置は、ズーム動作の開始操作または終了操作を行うと共にズーム倍率を決定するズーム操作手段と、カム枠内に形成された第１カム溝に係合して移動するズームレンズと、上記カム枠内に形成された第１の被写体距離に対応するトラッキングカーブ相当の第２のカム溝に係合して移動するフォーカスレンズ補助枠と、上記ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動手段と、上記フォーカスレンズ補助枠にレンズ保持枠を介して保持され上記フォーカスレンズ補助枠と連動して移動するとともに被写体に合焦せしめるフォーカスレンズと、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、上記ズーム操作手段によりズーム動作の開始操作がなされた際に、上記ズーム動作の開始操作に連動して上記フォーカスレンズ駆動手段を駆動することにより上記フォーカスレンズを上記第１の被写体距離に対応する位置に移動させた後に上記ズームレンズ駆動手段により上記カム枠を駆動させ上記ズームレンズと上記フォーカスレンズ補助枠を連動して移動させ、上記フォーカスレンズが第１の被写体距離に対応した位置に移動した後上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされるまで上記フォーカスレンズ駆動手段の駆動を禁止して、上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされた後に上記フォーカスレンズ駆動モータを駆動して上記フォーカスレンズを合焦位置に移動させるズーム動作制御手段と、を具備する。
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明の第２のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置は、上記第１のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置において、上記第１の被写体距離は無限遠であることを特徴とする。
【００１９】
上記の目的を達成するために本発明のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動方法は、ズーム動作の開始操作または終了操作を行うと共にズーム倍率を決定するズーム操作手段と、カム枠内に形成された第１カム溝に係合して移動するズームレンズと、上記カム枠内に形成された第１の被写体距離に対応するトラッキングカーブ相当の第２のカム溝に係合して移動するフォーカスレンズ補助枠と、上記ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動手段と、上記フォーカスレンズ補助枠にレンズ保持枠を介して保持され上記フォーカスレンズ補助枠と連動して移動するとともに被写体に合焦せしめるフォーカスレンズと、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、を備えたカメラにおけるレンズ駆動方法であって、上記ズーム操作手段によりズーム動作の開始操作がなされた際に、上記ズーム動作の開始操作に連動して上記フォーカスレンズ駆動手段を駆動することにより上記フォーカスレンズを上記第１の被写体距離に対応する位置に移動させた後に上記ズームレンズ駆動手段により上記カム枠を駆動させ上記ズームレンズと上記フォーカスレンズ補助枠を連動して移動させ、上記フォーカスレンズが第１の被写体距離に対応した位置に移動した後上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされるまで上記フォーカスレンズ駆動手段の駆動を禁止して、上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされた後に上記フォーカスレンズ駆動モータを駆動して上記フォーカスレンズを合焦位置に移動させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態である電子カメラのレンズ駆動装置の主要な構成を示したブロック図である。
【００２２】
図に示すように、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、まず当該電子カメラ全体の制御、たとえば後述するズームレンズ２、フォーカスレンズ３の制御を司るシステムコントローラ２１を備える。なお、図１において特段に明示はしないが、該システムコントローラ２１は当該カメラ内の諸回路の制御を行うものとする。さらに本電子カメラは電池２４を内蔵しており、上記システムコントローラ２１等、図示した回路のほか、図示しない諸回路への電源を供給するようになっている。
【００２３】
また、当該電子カメラは、図示しない被写体像を入光してズームおよび合焦を行う撮影レンズ系１と、シャッター機能を備え上記撮影レンズ系１からの被写体像を受光しシャッタ制御するとともに電気信号に変更して出力する撮像素子１１と、この撮像素子１１からの被写体像信号にゲイン制御、サンプルホールド制御等の前処理を施す撮像回路１２と、該撮像回路１２おいて適宜処理された被写体像信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換回路１３と、該Ａ／Ｄ変換回路１３でＡ／Ｄ変換された被写体像信号を入力しオートフォーカス演算を行いシステムコントローラ２１に対して送出するＡＦ回路１６と、を備えている。
【００２４】
上記撮影レンズ系１は、第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３からなるズームレンズ２と、これら３群からなるズームレンズ２の後方に配置された第４群レンズたるフォーカスレンズ３と、を備えている。また、ズームレンズ２はズームカム４を介してズームモータ５により、また、フォーカスレンズ３はフォーカスモータ６により駆動される。なお、フォーカスレンズ３は上記ズームカム４、補助枠７を介しても移動されるが、これらズームレンズ２、フォーカスレンズ３の移動については後に詳述する。
【００２５】
また、上記ズームモータ５、フォーカスモータ６は、システムコントローラ２１の制御下にそれぞれズームモータ制御回路１４、フォーカスモータ制御回路１５によりその回動が制御される。図１において、符号４で示すズームカムは、図示しないカム枠に形成されたカム溝により構成され、ズームレンズ２の各レンズ群およびフォーカスレンズ３の移動に係わる。
【００２６】
一方、システムコントローラ２１には、種々の操作スイッチ２３が接続されているが、ここでは、本実施形態に深く係わるスイッチのみを説明する。
【００２７】
この操作スイッチ２３には、テレ側へのズーム操作を行うテレズームスイッチ２３ａと、同ワイド側へのズーム動作を行うワイドズームスイッチ２３ｂと、レリーズスイッチ２３ｃと、マクロ撮影を選択するマクロ撮影選択スイッチ２３ｄと、を備えている。
【００２８】
また、システムコントローラ２１は、当該電子カメラの所定情報を記憶するメモリ２２を内蔵している。すなわち、このメモリ２２には後述するトラッキングカーブに係るデータが記憶されている。
【００２９】
システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３を駆動するフォーカスモータ６（フォーカスモータ制御回路１５）およびズームレンズ２を駆動するズームモータ５（ズームモータ制御回路１４）を制御し、さらに、ズームレンズ２１は、ズーム動作直前の、ズームレンズ２が任意のズーム位置にあるときのフォーカスレンズ３の位置を記憶するようになっている。
【００３０】
さらにシステムコントローラ２１は、ズーム動作中、フォーカスレンズ３の実際の位置と本来上記トラッキングカーブ上で推移すべき理想位置との間に生じる差を逐次検出し、これを補正する役目も果たす。なお、詳細は後述する。
【００３１】
次に、上記ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３の配置関係について図２を参照して説明する。
【００３２】
図２は、当該電子カメラ内の撮影レンズ系１における上記ズームレンズ２、フォーカスレンズ３および撮像素子１１の配置関係を示した要部断面図であり、図中上段の（ａ）がワイド端にある状態を、また、下段（ｂ）がテレ端にある状態をそれぞれ示している。なお、図中、符号７は、フォーカスレンズ３を実質的に移動せしめるフォーカスレンズ補助枠である。
【００３３】
上記第１群乃至第３群レンズからなるズームレンズ２およびフォーカスレンズ３は、いずれも図示しないカム枠内に配設され、これら、第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３および第４群レンズたるフォーカスレンズ３は、少なくとも前後方向において互いに独立して移動自在となっている。
【００３４】
これらレンズ群のうち上記第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３は、それぞれレンズ保持枠３１ａ、３２ａ、３３ａに保持されており、これら保持枠には設けられたピンを介していずれも上記カム枠内に形成されたカム溝（ズームカム４、図１参照）に係合する。
【００３５】
一方、第４群レンズたるフォーカスレンズ３は、レンズ保持枠３ａに保持されて上記第３群レンズ３３の後方に配置される。本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、その筐体を極めて小型に形成するため、第３群レンズ３３とフォーカスレンズ３との間の距離を極力短く設定している。これにより、カメラ本体の小型化に大きく貢献している。
【００３６】
なお、上記レンズ保持枠３ａは上記カム枠には直接係合せず、補助枠７を介して上記カム溝に係合する。すなわち、第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３はレンズ保持枠３１ａ、３２ａ、３３ａにより、また、フォーカスレンズ３は補助枠７を介してカム溝（ズームカム４）に係合し、カム枠の回動により前後方向に移動される。補助枠７用のカム溝は、後述する無限遠トラッキングカーブ相当が形成されている。
【００３７】
次に、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置におけるズーム動作を伴う撮影について説明する。
【００３８】
本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、機器の小型化および消費電力の節電を実現すべく、ズーム動作を伴う撮影の際、合焦動作に工夫を施していることを特徴とする。ここで、このズーム動作、合焦動作の説明に先立って、この工夫の基となる点について述べる。
【００３９】
先に、ビデオカメラ等の分野において、ズーム動作中にズームレンズが所定範囲を移動するときの被写体距離に対応したフォーカスレンズの適正位置の軌跡である特性カーブ、いわゆるトラッキングカーブに対応してフォーカスレンズ位置を細かく制御する技術手段が提案されている点については、上述したとおりである。また、
先に、電子カメラを小型化するうえで、ズームレンズ、特にフォーカスレンズの直前に配置されたズームレンズとフォーカスレンズとは、極力接近させて配置することが望ましいことを述べたが、このように接近させて配置したズームレンズとフォーカスレンズとを、フォーカスレンズを移動せずにズームレンズを移動させるとフォーカスレンズとその直前のズームレンズとが衝突してしまう虞がある。
【００４０】
ここで、この両レンズの衝突について、図２を参照にして説明する。
図２中、符号Ｗ１はズームレンズ２がワイド端にあるときのフォーカスレンズ３の無限遠位置、Ｔ１はズームレンズ２がテレ端にあるときのフォーカスレンズ３の無限遠位置、Ｗ２はズームレンズ２がワイド端にあるときのフォーカスレンズ３の最至近位置、Ｔ２はズームレンズ２がテレ端にあるときのフォーカスレンズ３の最至近位置をそれぞれ示している。また、符号Ｗ１−Ｗ２およびＴ１−Ｔ２は、ともにフォーカスレンズ３の移動範囲を示すものであり、それぞれズームレンズ２がワイド端にあるときの移動範囲（Ｗ１−Ｗ２）、テレ端にあるときの移動範囲（Ｔ１−Ｔ２）を示している。
【００４１】
いま、ズームレンズ２における第３群レンズ３３が図２中、下段に示すテレ端にあるとする。このとき、フォーカスレンズ３は移動範囲（Ｔ１−Ｔ２）の間で移動して合焦が行われる。被写体距離が短い場合、特にマクロ撮影の場合、フォーカスレンズ３は繰出して位置Ｔ２に近い位置にある。この状態で仮にフォーカスレンズ３を移動させずにズームレンズ２（第３群レンズ３３）をワイド側にズーム動作されると、第３群レンズ３３は図２中、上段に示す位置Ｗ２直前までは移動することになる。したがって、この位置Ｔ２とＷ２の間にフォーカスレンズ３が配置していると第３群レンズ３３と衝突を起こすことになる。
【００４２】
本実施形態の如く、撮影レンズ系の長さを極力短くすることを要求される小型電子カメラの場合、レンズ長を充分確保することが困難であり、上述の如く不具合が生じ易い。
【００４３】
この不具合を解消するために、先に述べたようにビデオカメラ等において公知であるトラッキングカーブに沿ってズームレンズとフォーカスレンズとを共に移動制御する技術手段を用いることも考えられる。しかしながら、多様な被写体距離に対応したトラッキングカーブを多種用意することはメモリ容量の点からも、望ましくなく、また、ズームレンズの移動中に常にフォーカスレンズを移動することは、消費電力やズーム動作のスピードの観点からも望ましくはない。
【００４４】
一方で、電子カメラにおいては、ビデオカメラと違いズーム動作中に撮影を行うことはないので、ファインダでの確認に支障のない程度のピントのずれは許容される。特にＬＣＤを使用した電子ビュウファインダ（ＥＶＦ）は、一般に画素数が撮影用の撮像素子に比べてかなり少ないため、ズーム動作に多少ピントがずれたとしても撮影者には認識することはできず、いずれにせよ撮影者に支障を来たすことはない、という事情もある。
【００４５】
本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置はこれらの事情に考慮してなされており、ズーム動作中における合焦動作に工夫を施し、カメラの小型化、消費電力の低減化等を実現させたものである。
【００４６】
以下、図３に示すフローチャートおよび図５に示す線図を参照して本実施形態の撮影動作について説明する。
【００４７】
図３は、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置における通常の撮影動作の流れを示したフローチャートであり、図４は、同電子カメラのレンズ駆動装置に関連する参照例におけるマクロ撮影動作の流れを示したフローチャートである。また、図５は、同電子カメラのレンズ駆動装置において、通常撮影時とマクロ撮影時におけるズームレンズとフォーカスレンズの位置関係を示した線図である。
【００４８】
本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、被写体距離が通常の撮影領域にあるとき（８０ｃｍ〜無限遠∞）のときとマクロ撮影領域にあるときとで、ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３の駆動制御を違えている。また、システムコントローラ２１内のメモリ２２には予めそれ自体は公知のトラッキングカーブのデータを記憶している。このトラッキングカーブのデータとしては、被写体距離が（１）無限遠、（２）通常撮影領域における最至近、（３）マクロ撮影領域における最至近、にあるときのデータが記憶されている。
【００４９】
ここで、本実施形態におけるシステムコントローラ２１の、撮影動作時における特徴たる作用について簡単に述べる。
【００５０】
システムコントローラ２１は、上述したようにフォーカスレンズ３を駆動するフォーカスモータ６（フォーカスモータ制御回路１５）およびズームレンズ２を駆動するズームモータ５（ズームモータ制御回路１４）を制御する。すなわち、これらズームレンズ２、フォーカスレンズ３の位置を検出する役目を果たす。さらに、システムコントローラ２１は、ズーム動作直前の、ズームレンズ２が任意のズーム位置にあるときのフォーカスレンズ３の位置を記憶するようになっている。
【００５１】
ところで、本実施形態においてはズームレンズ２をトラッキングカーブに沿って駆動する際、フォーカスモータ６によるフォーカスレンズ３の直接的な駆動は行わないが、該フォーカスレンズ３はズームレンズ２の移動に応じて移動されるようになっている。すなわち、ズームモータ５によるズームレンズ２の駆動の際、補助枠７を介してフォーカスレンズ３も移動される。そして、本発明を実現させる上でこのフォーカスレンズ３の移動はトラッキングカーブ上に沿うことを理想とするが、本来トラッキングカーブ上で推移すべき位置と実際の位置との間に若干の乖離が生じる場合もある。
【００５２】
本実施形態はかかる事情に鑑み、システムコントローラ２１は、移動に伴い変位するフォーカスレンズ３の位置とトラッキングカーブ上での位置とを逐次比較し、この差、すなわち乖離度が所定値より大きくなるとこれを補正するようになっている。この乖離現象はマクロ撮影時においてより顕著となるが、詳しくは後述する。
【００５３】
まず、図３に示すフローチャートを参照して被写体が通常撮影領域にあるときの撮影動作について説明する。
【００５４】
システムコントローラ２１は、まずマクロ撮影選択スイッチ２３ｄ（図１参照）がオンしているか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、該スイッチ２３ｄがオンしているときは、撮影者はマクロ撮影を所望しているとしてマクロモードでの撮影を行うルーチンに移行する（ステップＳ２）。
【００５５】
上記ステップＳ１において、マクロ撮影選択スイッチ２３ｄがオフしている場合は、通常撮影を行う。システムコントローラ２１は、ズーム操作手段たるテレズームスイッチ２３ａあるいはワイドズームスイッチ２３ｂがオンしたか否かを検出する（ステップＳ３）。なお、図３中、ズームＳＷとあるのは、このテレズームスイッチ２３ａまたはワイドズームスイッチ２３ｂのことを示す。
【００５６】
ここで、これらズームＳＷ（テレズームスイッチ２３ａまたはワイドズームスイッチ２３ｂ）がオフのときはステップＳ１５に移行してレリーズスイッチ２３ｃの検出を行う。
【００５７】
一方、ステップＳ３で上記何れかのズームスイッチがオンすると、ズーム操作手段としての作動を開始する（ステップＳ４）。
【００５８】
まず、システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が無限遠のトラッキングカーブ上にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、フォーカスレンズ３の位置が該無限遠カーブ上にないときは、システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置を記憶した（ステップＳ６）後にフォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ７）、フォーカスレンズ３の位置が該無限遠カーブ上になるように該フォーカスレンズ３を移動する（ステップＳ８）。
【００５９】
たとえば、フォーカスレンズ３の位置がＡの位置にあるとすると、システムコントローラ２１はフォーカスレンズ３の位置が無限遠にないとして該位置を記憶すると共にフォーカスモータ６を駆動し（ステップＳ６，７）、フォーカスレンズ３を移動せしめる。
【００６０】
システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が無限遠カーブ上の位置（図５中、Ｂで示す位置）に達するまでフォーカスモータ６のみを駆動して該フォーカスレンズ３を撮像素子１１方向に移動する。
【００６１】
この後フォーカスレンズ３が無限遠カーブ上に達するとステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、システムコントローラ２１は、フォーカスモータ６をオフしズームモータ５をオンする。これにより、ズームレンズ２がたとえば図５中Ｃの位置までワイド方向に移動する（ステップＳ１０）。
【００６２】
ここで、ズームレンズ２の移動はズームカム４を介してなされるが、このズームカム４はまた補助枠７を介してフォーカスレンズ３にも係合している。すなわち、ズームレンズ２が図５中、トラッキングカーブ上のＢからＣに移動する際にこの補助枠７を介してフォーカスレンズ３も撮像素子１１方向に移動させられる（ステップＳ１１）。補助枠７は、ズームカム４に形成された無限遠トラッキングカーブ相当のカム溝に沿って移動する。したがって、フォーカスレンズ３の移動は無限遠のトラッキングカーブに沿って移動されるため、システムコントローラ２１よるフォーカスレンズ３の位置補正は行わずとも済む。
【００６３】
この後、ズームレンズ２は上記ワイドズームスイッチ２３ｂがオンしている間移動し続け、撮影者の所望する位置Ｃまで移動してワイドズームスイッチ２３ｂがオフされると（ステップＳ１２）、システムコントローラ２１はズームレンズ２をオフし（ステップＳ１３）、次に、自動合焦ルーチンを行う（ステップＳ１４）。
【００６４】
この自動合焦ルーチンにおいては、システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６で合焦位置Ｄ（図５参照）を演算し、該合焦位置までフォーカスレンズ３を移動し、一旦停止する。ここで、ＬＣＤモニタ１６に被写体像を表示している場合は、ピントの合った画像が表示される。
【００６５】
ここで、システムコントローラ２１がレリーズスイッチ２３ｃを検出すると（ステップＳ１５）、撮影動作に入る。
【００６６】
ところで、本実施形態においては、このようにズームレンズ２のズーム移動の前後のみにフォーカスレンズ３を移動させ、最終的にフォーカスレンズ３を自動的に合焦させる。しかし、このレリーズ操作の際に、再度の合焦が必要になる。システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６等を制御し、フォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ１７）、フォーカスレンズ３を合焦位置まで移動せしめる（ステップＳ１８）。ここで合焦が完了すると（ステップＳ１９）、システムコントローラ２１はフォーカスモータ６をオフして（ステップＳ２０）、通常の撮影動作を行う（ステップＳ２１）。
【００６７】
次に、図４に示すフローチャートを参照してマクロ撮影の際の撮影動作について説明する。
【００６８】
システムコントローラ２１は、上記ステップＳ１（図３参照）においてマクロ撮影選択スイッチ２３ｄがオンしていると判断すると、マクロモードでの撮影を行うルーチンに移行し、図４に示すステップＳ２１に移行する。
【００６９】
システムコントローラ２１は、ズーム操作手段たるテレズームスイッチ２３ａあるいはワイドズームスイッチ２３ｂがオンしたか否かを検出し（ステップＳ２１）、これらズームスイッチが何れもオフのときは上記同様ステップＳ３７に移行してレリーズスイッチ２３ｃの検出を行う。
【００７０】
一方、ステップＳ２１で上記何れかのズームスイッチがオンすると、ズーム操作手段としての作動を開始する（ステップＳ２２）。
【００７１】
そしてシステムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が通常撮影領域の最至近（マクロ撮影領域の最遠でもある）のトラッキングカーブ上にあるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、フォーカスレンズ３の位置が該通常撮影領域の最至近カーブ上にないときは、システムコントローラ２１はフォーカスレンズ３の位置を記憶した（ステップＳ２４）後にフォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ２５）、フォーカスレンズ３の位置が該通常撮影領域の最至近カーブ上になるように該フォーカスレンズ３を移動する（ステップＳ２６）。
【００７２】
たとえば、上記ステップＳ２３の段階でフォーカスレンズ３の位置がＥの位置にあるとすると、システムコントローラ２１はフォーカスレンズ３の位置が通常撮影領域の最至近にないとして、まず、フォーカスレンズ３の位置を記憶して（ステップＳ２４）、フォーカスモータ６を駆動して該フォーカスレンズ３を移動せしめる。
【００７３】
システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が通常撮影領域の最至近カーブ上の位置（図５中、Ｆで示す位置）に達するまでフォーカスモータ６のみを駆動して該フォーカスレンズ３を撮像素子１１に移動する。
【００７４】
この後フォーカスレンズ３が通常撮影領域の最至近カーブ上に達するとステップＳ２７において、システムコントローラ２１は、フォーカスモータ６をオフしズームモータ５をオンする。これに伴いズームレンズ２はワイド方向に移動するよう駆動される（ステップＳ２８）。また、このズームレンズ２の移動に伴い、フォーカスレンズ３もまた、上記機構により撮像素子１１方向に移動する（ステップＳ２９）。
【００７５】
ところで、このときフォーカスレンズ３は通常撮影領域の最至近カーブに沿っては移動することができない。これは、本実施形態の場合、ズームカム４において無限遠トラッキングカーブ上をトレースする場合に対応するカムのみが形成されていることによる。したがって、ズームレンズ２が無限遠カーブに沿って移動するよう駆動される場合はフォーカスレンズ３も該カーブに沿って移動されるが、同ズームレンズ２が通常撮影領域の最至近カーブに沿って移動するときは、フォーカスレンズ３は該カーブより微分係数の小さいカーブに沿って移動されることになる。
【００７６】
すなわち、ズームレンズ２の移動に伴い、フォーカスレンズ３の移動カーブは通常撮影領域の最至近カーブより徐々に乖離することになる。
【００７７】
本実施形態はかかる状況をも鑑みており、フォーカスレンズ３の移動に伴う実際位置をシステムコントローラ２１で検出し、通常撮影領域の最至近カーブのトラッキングカーブデータと比較するようにしている。そして、フォーカスレンズ３が規定の位置の範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ３０）、この規定値以内である場合は、ズームスイッチがオンしている限り（ステップＳ３４）、ズームレンズ２のズーム駆動を続ける。
【００７８】
一方、ステップＳ３０において、フォーカスレンズ３の乖離度が規定値を上回ったときは（図５中、符号Ｇ）、ズームレンズ２を一旦停止させると共にフォーカスレンズ３をオンし（ステップＳ３１）、フォーカスレンズ３を通常撮影領域の最至近カーブ（図５中、符号Ｈ）まで移動せしめる（ステップＳ３２）。この移動は、フォーカスレンズ３が通常撮影領域の最至近カーブに到達するまで行われ（ステップＳ３３）、到達すると、ズームスイッチがオンされている限り（ステップＳ３４）、上記ステップＳ２７に戻って、ズームレンズ２の移動を再開する。
【００７９】
この後、ズームレンズ２が撮影者の所望する位置（図５中、符号Ｉ）まで移動すると、システムコントローラ２１はズームモータ５をオフして（ステップＳ３５）、自動合焦ルーチンを実行する（ステップＳ３６）。
【００８０】
この自動合焦ルーチンにおいては、システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６で新たな合焦位置を演算し、新たな合焦位置（図５中、符号Ｊ）までフォーカスレンズ３を移動し、一旦停止する。ここで、ＬＣＤモニタ１６に被写体像を表示している場合は、ピントの合った画像が表示される。
【００８１】
ここで、システムコントローラ２１がレリーズスイッチ２３ｃを検出すると（ステップＳ３７）、上記通常撮影時と同様に撮影動作に入る。
【００８２】
なお、マクロ撮影においても、上記通常撮影と同様に、ズーム動作中に被写体が動く等により再度合焦の必要が生じる。このレリーズ操作の際に、システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６等を制御し、フォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ３９）、フォーカスレンズ３を合焦位置まで移動せしめる（ステップＳ４０）。ここで再度の合焦が完了すると（ステップＳ４１）、システムコントローラ２１はフォーカスモータ６をオフして（ステップＳ４２）、マクロ撮影動作を行う（ステップＳ４３）。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置によると、通常撮影においてはズーム動作の際に一旦フォーカスレンズ３をズームレンズ２と離反するである無限遠位置まで移動させ、また、マクロ撮影においては、マクロ撮影領域の最遠位置まで移動させ、所望のズーム位置に達した後に合焦するので、ズーム動作中のズームレンズ２とフォーカスレンズ３との衝突を防止できる。
【００８４】
また、ズーム動作の最初のみフォーカスモータを駆動させズーム動作中は基本的にフォーカスモータを駆動しないので、ズーム動作のスピードが速くなるとともに、消費電力の低減を図ることができる。
【００８５】
また、特にマクロ撮影時等において、ズーム動作中にフォーカスレンズ３の位置が所定のトラッキングカーブより大きくずれないよう制御するので、たとえば、ズームカム４に複雑なカムを形成せずとも、トラッキングカーブを利用したフォーカスレンズ３位置制御を行うことができる。
【００８６】
さらに、ズームレンズを移動した後にフォーカスレンズを合焦位置に移動するので、ＬＣＤモニタ１６等の電子ビュウファインダを用いて撮影する場合でも、ピントのずれが気にならない。
【００８７】
また、本実施形態においては、ズーム操作手段としてテレズームスイッチ２３ａまたはワイドズームスイッチ２３ｂを想定し、これら何れかのズームスイッチがオンすると上述の如くフォーカスレンズ３を無限遠あるいはマクロ撮影領域の最遠に移動する制御を行う。しかし、ズームレンズ２とフォーカスレンズ３との衝突の虞は、ズーム動作がテレからワイド方向への移動のときにより大きくなるため、上記制御はズーム動作がテレからワイド方向への移動のときにのみ行い、ワイドからテレ方向へのズーム動作の場合は、ズーム動作の開始直後にはフォーカスレンズ３に何等能動的な駆動制御を施さず、合焦時にのみ駆動するという制御方法を行っても良い。
【００８８】
この場合、ワイドからテレ方向へのズーム動作のときは、フォーカスモータ６の駆動がより少なくなり、消費電力の低減効果がより大きくなる。
【００８９】
また、本実施形態においては、撮影領域をマクロ撮影領域と通常撮影領域とに分割し、それぞれの領域において設定される特性カーブを利用しているので、特にマクロ撮影時においてフォーカスレンズ３は、無限遠カーブまでフォーカスレンズ３を移動させずに、通常撮影領域の最至近（本実施形態においては８０ｃｍ）カーブまで移動することとしたので、フォーカスレンズ３の移動量を少なくすることができ、ズーム動作時間を短くすることができると共に消費電力の低減効果も大きい。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、小型でありながらレンズ間の衝突を回避でき、ズーム動作時間が早く、ズーム制御が容易でかつ消費電力の少ないズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である電子カメラのレンズ駆動装置の主要な構成を示したブロック図である。
【図２】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置内の撮影レンズ系におけるズームレンズ、フォーカスレンズおよび撮像素子の配置関係を示した要部断面図であり、図中上段の（ａ）がワイド端にある状態を、また、下段（ｂ）がテレ端にある状態をそれぞれ示す。
【図３】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置における通常の撮影動作の流れを示したフローチャートである。
【図４】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置に関連する参照例におけるマクロ撮影動作の流れを示したフローチャートである。
【図５】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置において、通常撮影時とマクロ撮影時におけるズームレンズとフォーカスレンズの位置関係を示した線図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ、詳しくは、ズーム動作が可能なズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般にズーム機能を備える一眼レフレックスカメラや電子ビュウファインダ（以下、ＥＶＦと略記する）内蔵のビデオカメラにあっては、ズーム動作に応じてフォーカスレンズを移動しないと、観察像のピントずれや撮影画像のピントずれの問題や、ズームレンズがフォーカスレンズに衝突してしまう等の問題が発生していた。
【０００３】
このような不具合を解消する技術手段として、特開平６−１２１２１２号公報には、ズーム動作中において、ズームレンズが所定範囲を移動するときの被写体距離に対応したフォーカスレンズの適正位置の軌跡である特性カーブ、いわゆるトラッキングカーブに対応してフォーカスレンズ位置を細かく制御する技術手段が開示されている。
【０００４】
また、特開昭６２−１０９０３１号公報には、沈胴式ズームカメラにおいて、電源オフ時のズームレンズとフォーカスレンズの干渉を防止するために、ズームレンズもしくはフォーカスレンズのいずれか一方を先に後方に移動させてから他方を移動する制御手段が開示されている。なお、該公報においては、ズーム動作中のズームレンズ、フォーカスレンズの干渉の防止については何等開示はされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電子カメラに対しては益々小型軽量化が嘱望されるに至っている。この小型化の要求はズーム機能を有する電子カメラにとっても例外ではなく、ズームレンズとフォーカスレンズとの位置関係にも影響を及ぼしている。すなわち、筐体の小型化によりズームレンズとフォーカスレンズとを充分に離間させて配置することが難しくなっており、被写体距離とズーム位置の関係によっては、ズーム動作中にこれらズームレンズとフォーカスレンズとが干渉してしまうという不具合も生じてしまう。
【０００６】
すなわち、フォーカスレンズと、このフォーカスレンズの直前に配置されたズームレンズとが充分離間していないと、特にワイド側において互いのレンズが衝突してしまう虞がある。
【０００７】
ところが、上述したビデオカメラ等の如くズーム動作中に常に被写体に合焦させるようフォーカスレンズを移動制御すると、合焦が得られる効果の副次的な効果としてズームレンズとフォーカスレンズとの干渉の問題は解消される。すなわち、電子カメラにおいても上記トラッキングカーブを必要に応じて多種用意し、ズームレンズとフォーカスレンズとを当該トラッキングカーブに沿わせて同時に駆動制御することで上記不具合は解決する。
【０００８】
しかしながら、上述したトラッキングカーブは、被写体距離に対応したズームレンズとフォーカスレンズの適正位置の軌跡である特性カーブであるので、被写体距離が異なると最適なトラッキングカーブもまた異なることになる。したがって、あらゆる被写体距離に対してより正確なレンズ駆動を実現するには、より細分化した被写体距離に応じたトラッキングカーブのデータを用意する必要がある。
【０００９】
したがって、この手法によるとズーム、フォーカスレンズ駆動のためのデータ量・データ処理量が膨大になり、広大なメモリ容量が必要になると共に制御が複雑になるためコストが増大するという問題が生じてしまう。
【００１０】
一方、カメラ筐体の小型化の要望により搭載される電池も小型化しているため、消費電力の観点からもより効率の良い制御方法が望まれている。
【００１１】
このような状況において、上記制御の如くズームレンズ駆動中にフォーカスレンズを駆動するような割り込み動作を行うと、ズーム動作時間が長くなるだけでなくフォーカスモータを頻繁に動作させることによって電池寿命を早める原因になる。これは電子カメラのような携帯機器にとっては電池寿命の確保の点からも大きな問題である。
【００１２】
このように、電子カメラにおいては小型化を実現する上で種々の制約があり、上述の如くズームレンズ、フォーカスレンズ間の干渉や、ビデオカメラの如く多様な被写体距離に対して合焦させながらズーム動作を行うことを要求すると、消費電力、動作スピードの点で問題があるとともに制御が複雑化してしまうという不具合があった。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、小型でありながらレンズ間の衝突を回避でき、ズーム動作時間が早く、ズーム制御が容易でかつ消費電力の少ないズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の第１のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置は、ズーム動作の開始操作または終了操作を行うと共にズーム倍率を決定するズーム操作手段と、カム枠内に形成された第１カム溝に係合して移動するズームレンズと、上記カム枠内に形成された第１の被写体距離に対応するトラッキングカーブ相当の第２のカム溝に係合して移動するフォーカスレンズ補助枠と、上記ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動手段と、上記フォーカスレンズ補助枠にレンズ保持枠を介して保持され上記フォーカスレンズ補助枠と連動して移動するとともに被写体に合焦せしめるフォーカスレンズと、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、上記ズーム操作手段によりズーム動作の開始操作がなされた際に、上記ズーム動作の開始操作に連動して上記フォーカスレンズ駆動手段を駆動することにより上記フォーカスレンズを上記第１の被写体距離に対応する位置に移動させた後に上記ズームレンズ駆動手段により上記カム枠を駆動させ上記ズームレンズと上記フォーカスレンズ補助枠を連動して移動させ、上記フォーカスレンズが第１の被写体距離に対応した位置に移動した後上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされるまで上記フォーカスレンズ駆動手段の駆動を禁止して、上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされた後に上記フォーカスレンズ駆動モータを駆動して上記フォーカスレンズを合焦位置に移動させるズーム動作制御手段と、を具備する。
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明の第２のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置は、上記第１のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置において、上記第１の被写体距離は無限遠であることを特徴とする。
【００１９】
上記の目的を達成するために本発明のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動方法は、ズーム動作の開始操作または終了操作を行うと共にズーム倍率を決定するズーム操作手段と、カム枠内に形成された第１カム溝に係合して移動するズームレンズと、上記カム枠内に形成された第１の被写体距離に対応するトラッキングカーブ相当の第２のカム溝に係合して移動するフォーカスレンズ補助枠と、上記ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動手段と、上記フォーカスレンズ補助枠にレンズ保持枠を介して保持され上記フォーカスレンズ補助枠と連動して移動するとともに被写体に合焦せしめるフォーカスレンズと、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、を備えたカメラにおけるレンズ駆動方法であって、上記ズーム操作手段によりズーム動作の開始操作がなされた際に、上記ズーム動作の開始操作に連動して上記フォーカスレンズ駆動手段を駆動することにより上記フォーカスレンズを上記第１の被写体距離に対応する位置に移動させた後に上記ズームレンズ駆動手段により上記カム枠を駆動させ上記ズームレンズと上記フォーカスレンズ補助枠を連動して移動させ、上記フォーカスレンズが第１の被写体距離に対応した位置に移動した後上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされるまで上記フォーカスレンズ駆動手段の駆動を禁止して、上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされた後に上記フォーカスレンズ駆動モータを駆動して上記フォーカスレンズを合焦位置に移動させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態である電子カメラのレンズ駆動装置の主要な構成を示したブロック図である。
【００２２】
図に示すように、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、まず当該電子カメラ全体の制御、たとえば後述するズームレンズ２、フォーカスレンズ３の制御を司るシステムコントローラ２１を備える。なお、図１において特段に明示はしないが、該システムコントローラ２１は当該カメラ内の諸回路の制御を行うものとする。さらに本電子カメラは電池２４を内蔵しており、上記システムコントローラ２１等、図示した回路のほか、図示しない諸回路への電源を供給するようになっている。
【００２３】
また、当該電子カメラは、図示しない被写体像を入光してズームおよび合焦を行う撮影レンズ系１と、シャッター機能を備え上記撮影レンズ系１からの被写体像を受光しシャッタ制御するとともに電気信号に変更して出力する撮像素子１１と、この撮像素子１１からの被写体像信号にゲイン制御、サンプルホールド制御等の前処理を施す撮像回路１２と、該撮像回路１２おいて適宜処理された被写体像信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換回路１３と、該Ａ／Ｄ変換回路１３でＡ／Ｄ変換された被写体像信号を入力しオートフォーカス演算を行いシステムコントローラ２１に対して送出するＡＦ回路１６と、を備えている。
【００２４】
上記撮影レンズ系１は、第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３からなるズームレンズ２と、これら３群からなるズームレンズ２の後方に配置された第４群レンズたるフォーカスレンズ３と、を備えている。また、ズームレンズ２はズームカム４を介してズームモータ５により、また、フォーカスレンズ３はフォーカスモータ６により駆動される。なお、フォーカスレンズ３は上記ズームカム４、補助枠７を介しても移動されるが、これらズームレンズ２、フォーカスレンズ３の移動については後に詳述する。
【００２５】
また、上記ズームモータ５、フォーカスモータ６は、システムコントローラ２１の制御下にそれぞれズームモータ制御回路１４、フォーカスモータ制御回路１５によりその回動が制御される。図１において、符号４で示すズームカムは、図示しないカム枠に形成されたカム溝により構成され、ズームレンズ２の各レンズ群およびフォーカスレンズ３の移動に係わる。
【００２６】
一方、システムコントローラ２１には、種々の操作スイッチ２３が接続されているが、ここでは、本実施形態に深く係わるスイッチのみを説明する。
【００２７】
この操作スイッチ２３には、テレ側へのズーム操作を行うテレズームスイッチ２３ａと、同ワイド側へのズーム動作を行うワイドズームスイッチ２３ｂと、レリーズスイッチ２３ｃと、マクロ撮影を選択するマクロ撮影選択スイッチ２３ｄと、を備えている。
【００２８】
また、システムコントローラ２１は、当該電子カメラの所定情報を記憶するメモリ２２を内蔵している。すなわち、このメモリ２２には後述するトラッキングカーブに係るデータが記憶されている。
【００２９】
システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３を駆動するフォーカスモータ６（フォーカスモータ制御回路１５）およびズームレンズ２を駆動するズームモータ５（ズームモータ制御回路１４）を制御し、さらに、ズームレンズ２１は、ズーム動作直前の、ズームレンズ２が任意のズーム位置にあるときのフォーカスレンズ３の位置を記憶するようになっている。
【００３０】
さらにシステムコントローラ２１は、ズーム動作中、フォーカスレンズ３の実際の位置と本来上記トラッキングカーブ上で推移すべき理想位置との間に生じる差を逐次検出し、これを補正する役目も果たす。なお、詳細は後述する。
【００３１】
次に、上記ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３の配置関係について図２を参照して説明する。
【００３２】
図２は、当該電子カメラ内の撮影レンズ系１における上記ズームレンズ２、フォーカスレンズ３および撮像素子１１の配置関係を示した要部断面図であり、図中上段の（ａ）がワイド端にある状態を、また、下段（ｂ）がテレ端にある状態をそれぞれ示している。なお、図中、符号７は、フォーカスレンズ３を実質的に移動せしめるフォーカスレンズ補助枠である。
【００３３】
上記第１群乃至第３群レンズからなるズームレンズ２およびフォーカスレンズ３は、いずれも図示しないカム枠内に配設され、これら、第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３および第４群レンズたるフォーカスレンズ３は、少なくとも前後方向において互いに独立して移動自在となっている。
【００３４】
これらレンズ群のうち上記第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３は、それぞれレンズ保持枠３１ａ、３２ａ、３３ａに保持されており、これら保持枠には設けられたピンを介していずれも上記カム枠内に形成されたカム溝（ズームカム４、図１参照）に係合する。
【００３５】
一方、第４群レンズたるフォーカスレンズ３は、レンズ保持枠３ａに保持されて上記第３群レンズ３３の後方に配置される。本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、その筐体を極めて小型に形成するため、第３群レンズ３３とフォーカスレンズ３との間の距離を極力短く設定している。これにより、カメラ本体の小型化に大きく貢献している。
【００３６】
なお、上記レンズ保持枠３ａは上記カム枠には直接係合せず、補助枠７を介して上記カム溝に係合する。すなわち、第１群レンズ３１、第２群レンズ３２、第３群レンズ３３はレンズ保持枠３１ａ、３２ａ、３３ａにより、また、フォーカスレンズ３は補助枠７を介してカム溝（ズームカム４）に係合し、カム枠の回動により前後方向に移動される。補助枠７用のカム溝は、後述する無限遠トラッキングカーブ相当が形成されている。
【００３７】
次に、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置におけるズーム動作を伴う撮影について説明する。
【００３８】
本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、機器の小型化および消費電力の節電を実現すべく、ズーム動作を伴う撮影の際、合焦動作に工夫を施していることを特徴とする。ここで、このズーム動作、合焦動作の説明に先立って、この工夫の基となる点について述べる。
【００３９】
先に、ビデオカメラ等の分野において、ズーム動作中にズームレンズが所定範囲を移動するときの被写体距離に対応したフォーカスレンズの適正位置の軌跡である特性カーブ、いわゆるトラッキングカーブに対応してフォーカスレンズ位置を細かく制御する技術手段が提案されている点については、上述したとおりである。また、
先に、電子カメラを小型化するうえで、ズームレンズ、特にフォーカスレンズの直前に配置されたズームレンズとフォーカスレンズとは、極力接近させて配置することが望ましいことを述べたが、このように接近させて配置したズームレンズとフォーカスレンズとを、フォーカスレンズを移動せずにズームレンズを移動させるとフォーカスレンズとその直前のズームレンズとが衝突してしまう虞がある。
【００４０】
ここで、この両レンズの衝突について、図２を参照にして説明する。
図２中、符号Ｗ１はズームレンズ２がワイド端にあるときのフォーカスレンズ３の無限遠位置、Ｔ１はズームレンズ２がテレ端にあるときのフォーカスレンズ３の無限遠位置、Ｗ２はズームレンズ２がワイド端にあるときのフォーカスレンズ３の最至近位置、Ｔ２はズームレンズ２がテレ端にあるときのフォーカスレンズ３の最至近位置をそれぞれ示している。また、符号Ｗ１−Ｗ２およびＴ１−Ｔ２は、ともにフォーカスレンズ３の移動範囲を示すものであり、それぞれズームレンズ２がワイド端にあるときの移動範囲（Ｗ１−Ｗ２）、テレ端にあるときの移動範囲（Ｔ１−Ｔ２）を示している。
【００４１】
いま、ズームレンズ２における第３群レンズ３３が図２中、下段に示すテレ端にあるとする。このとき、フォーカスレンズ３は移動範囲（Ｔ１−Ｔ２）の間で移動して合焦が行われる。被写体距離が短い場合、特にマクロ撮影の場合、フォーカスレンズ３は繰出して位置Ｔ２に近い位置にある。この状態で仮にフォーカスレンズ３を移動させずにズームレンズ２（第３群レンズ３３）をワイド側にズーム動作されると、第３群レンズ３３は図２中、上段に示す位置Ｗ２直前までは移動することになる。したがって、この位置Ｔ２とＷ２の間にフォーカスレンズ３が配置していると第３群レンズ３３と衝突を起こすことになる。
【００４２】
本実施形態の如く、撮影レンズ系の長さを極力短くすることを要求される小型電子カメラの場合、レンズ長を充分確保することが困難であり、上述の如く不具合が生じ易い。
【００４３】
この不具合を解消するために、先に述べたようにビデオカメラ等において公知であるトラッキングカーブに沿ってズームレンズとフォーカスレンズとを共に移動制御する技術手段を用いることも考えられる。しかしながら、多様な被写体距離に対応したトラッキングカーブを多種用意することはメモリ容量の点からも、望ましくなく、また、ズームレンズの移動中に常にフォーカスレンズを移動することは、消費電力やズーム動作のスピードの観点からも望ましくはない。
【００４４】
一方で、電子カメラにおいては、ビデオカメラと違いズーム動作中に撮影を行うことはないので、ファインダでの確認に支障のない程度のピントのずれは許容される。特にＬＣＤを使用した電子ビュウファインダ（ＥＶＦ）は、一般に画素数が撮影用の撮像素子に比べてかなり少ないため、ズーム動作に多少ピントがずれたとしても撮影者には認識することはできず、いずれにせよ撮影者に支障を来たすことはない、という事情もある。
【００４５】
本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置はこれらの事情に考慮してなされており、ズーム動作中における合焦動作に工夫を施し、カメラの小型化、消費電力の低減化等を実現させたものである。
【００４６】
以下、図３に示すフローチャートおよび図５に示す線図を参照して本実施形態の撮影動作について説明する。
【００４７】
図３は、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置における通常の撮影動作の流れを示したフローチャートであり、図４は、同電子カメラのレンズ駆動装置に関連する参照例におけるマクロ撮影動作の流れを示したフローチャートである。また、図５は、同電子カメラのレンズ駆動装置において、通常撮影時とマクロ撮影時におけるズームレンズとフォーカスレンズの位置関係を示した線図である。
【００４８】
本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置は、被写体距離が通常の撮影領域にあるとき（８０ｃｍ〜無限遠∞）のときとマクロ撮影領域にあるときとで、ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３の駆動制御を違えている。また、システムコントローラ２１内のメモリ２２には予めそれ自体は公知のトラッキングカーブのデータを記憶している。このトラッキングカーブのデータとしては、被写体距離が（１）無限遠、（２）通常撮影領域における最至近、（３）マクロ撮影領域における最至近、にあるときのデータが記憶されている。
【００４９】
ここで、本実施形態におけるシステムコントローラ２１の、撮影動作時における特徴たる作用について簡単に述べる。
【００５０】
システムコントローラ２１は、上述したようにフォーカスレンズ３を駆動するフォーカスモータ６（フォーカスモータ制御回路１５）およびズームレンズ２を駆動するズームモータ５（ズームモータ制御回路１４）を制御する。すなわち、これらズームレンズ２、フォーカスレンズ３の位置を検出する役目を果たす。さらに、システムコントローラ２１は、ズーム動作直前の、ズームレンズ２が任意のズーム位置にあるときのフォーカスレンズ３の位置を記憶するようになっている。
【００５１】
ところで、本実施形態においてはズームレンズ２をトラッキングカーブに沿って駆動する際、フォーカスモータ６によるフォーカスレンズ３の直接的な駆動は行わないが、該フォーカスレンズ３はズームレンズ２の移動に応じて移動されるようになっている。すなわち、ズームモータ５によるズームレンズ２の駆動の際、補助枠７を介してフォーカスレンズ３も移動される。そして、本発明を実現させる上でこのフォーカスレンズ３の移動はトラッキングカーブ上に沿うことを理想とするが、本来トラッキングカーブ上で推移すべき位置と実際の位置との間に若干の乖離が生じる場合もある。
【００５２】
本実施形態はかかる事情に鑑み、システムコントローラ２１は、移動に伴い変位するフォーカスレンズ３の位置とトラッキングカーブ上での位置とを逐次比較し、この差、すなわち乖離度が所定値より大きくなるとこれを補正するようになっている。この乖離現象はマクロ撮影時においてより顕著となるが、詳しくは後述する。
【００５３】
まず、図３に示すフローチャートを参照して被写体が通常撮影領域にあるときの撮影動作について説明する。
【００５４】
システムコントローラ２１は、まずマクロ撮影選択スイッチ２３ｄ（図１参照）がオンしているか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、該スイッチ２３ｄがオンしているときは、撮影者はマクロ撮影を所望しているとしてマクロモードでの撮影を行うルーチンに移行する（ステップＳ２）。
【００５５】
上記ステップＳ１において、マクロ撮影選択スイッチ２３ｄがオフしている場合は、通常撮影を行う。システムコントローラ２１は、ズーム操作手段たるテレズームスイッチ２３ａあるいはワイドズームスイッチ２３ｂがオンしたか否かを検出する（ステップＳ３）。なお、図３中、ズームＳＷとあるのは、このテレズームスイッチ２３ａまたはワイドズームスイッチ２３ｂのことを示す。
【００５６】
ここで、これらズームＳＷ（テレズームスイッチ２３ａまたはワイドズームスイッチ２３ｂ）がオフのときはステップＳ１５に移行してレリーズスイッチ２３ｃの検出を行う。
【００５７】
一方、ステップＳ３で上記何れかのズームスイッチがオンすると、ズーム操作手段としての作動を開始する（ステップＳ４）。
【００５８】
まず、システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が無限遠のトラッキングカーブ上にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、フォーカスレンズ３の位置が該無限遠カーブ上にないときは、システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置を記憶した（ステップＳ６）後にフォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ７）、フォーカスレンズ３の位置が該無限遠カーブ上になるように該フォーカスレンズ３を移動する（ステップＳ８）。
【００５９】
たとえば、フォーカスレンズ３の位置がＡの位置にあるとすると、システムコントローラ２１はフォーカスレンズ３の位置が無限遠にないとして該位置を記憶すると共にフォーカスモータ６を駆動し（ステップＳ６，７）、フォーカスレンズ３を移動せしめる。
【００６０】
システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が無限遠カーブ上の位置（図５中、Ｂで示す位置）に達するまでフォーカスモータ６のみを駆動して該フォーカスレンズ３を撮像素子１１方向に移動する。
【００６１】
この後フォーカスレンズ３が無限遠カーブ上に達するとステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、システムコントローラ２１は、フォーカスモータ６をオフしズームモータ５をオンする。これにより、ズームレンズ２がたとえば図５中Ｃの位置までワイド方向に移動する（ステップＳ１０）。
【００６２】
ここで、ズームレンズ２の移動はズームカム４を介してなされるが、このズームカム４はまた補助枠７を介してフォーカスレンズ３にも係合している。すなわち、ズームレンズ２が図５中、トラッキングカーブ上のＢからＣに移動する際にこの補助枠７を介してフォーカスレンズ３も撮像素子１１方向に移動させられる（ステップＳ１１）。補助枠７は、ズームカム４に形成された無限遠トラッキングカーブ相当のカム溝に沿って移動する。したがって、フォーカスレンズ３の移動は無限遠のトラッキングカーブに沿って移動されるため、システムコントローラ２１よるフォーカスレンズ３の位置補正は行わずとも済む。
【００６３】
この後、ズームレンズ２は上記ワイドズームスイッチ２３ｂがオンしている間移動し続け、撮影者の所望する位置Ｃまで移動してワイドズームスイッチ２３ｂがオフされると（ステップＳ１２）、システムコントローラ２１はズームレンズ２をオフし（ステップＳ１３）、次に、自動合焦ルーチンを行う（ステップＳ１４）。
【００６４】
この自動合焦ルーチンにおいては、システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６で合焦位置Ｄ（図５参照）を演算し、該合焦位置までフォーカスレンズ３を移動し、一旦停止する。ここで、ＬＣＤモニタ１６に被写体像を表示している場合は、ピントの合った画像が表示される。
【００６５】
ここで、システムコントローラ２１がレリーズスイッチ２３ｃを検出すると（ステップＳ１５）、撮影動作に入る。
【００６６】
ところで、本実施形態においては、このようにズームレンズ２のズーム移動の前後のみにフォーカスレンズ３を移動させ、最終的にフォーカスレンズ３を自動的に合焦させる。しかし、このレリーズ操作の際に、再度の合焦が必要になる。システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６等を制御し、フォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ１７）、フォーカスレンズ３を合焦位置まで移動せしめる（ステップＳ１８）。ここで合焦が完了すると（ステップＳ１９）、システムコントローラ２１はフォーカスモータ６をオフして（ステップＳ２０）、通常の撮影動作を行う（ステップＳ２１）。
【００６７】
次に、図４に示すフローチャートを参照してマクロ撮影の際の撮影動作について説明する。
【００６８】
システムコントローラ２１は、上記ステップＳ１（図３参照）においてマクロ撮影選択スイッチ２３ｄがオンしていると判断すると、マクロモードでの撮影を行うルーチンに移行し、図４に示すステップＳ２１に移行する。
【００６９】
システムコントローラ２１は、ズーム操作手段たるテレズームスイッチ２３ａあるいはワイドズームスイッチ２３ｂがオンしたか否かを検出し（ステップＳ２１）、これらズームスイッチが何れもオフのときは上記同様ステップＳ３７に移行してレリーズスイッチ２３ｃの検出を行う。
【００７０】
一方、ステップＳ２１で上記何れかのズームスイッチがオンすると、ズーム操作手段としての作動を開始する（ステップＳ２２）。
【００７１】
そしてシステムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が通常撮影領域の最至近（マクロ撮影領域の最遠でもある）のトラッキングカーブ上にあるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、フォーカスレンズ３の位置が該通常撮影領域の最至近カーブ上にないときは、システムコントローラ２１はフォーカスレンズ３の位置を記憶した（ステップＳ２４）後にフォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ２５）、フォーカスレンズ３の位置が該通常撮影領域の最至近カーブ上になるように該フォーカスレンズ３を移動する（ステップＳ２６）。
【００７２】
たとえば、上記ステップＳ２３の段階でフォーカスレンズ３の位置がＥの位置にあるとすると、システムコントローラ２１はフォーカスレンズ３の位置が通常撮影領域の最至近にないとして、まず、フォーカスレンズ３の位置を記憶して（ステップＳ２４）、フォーカスモータ６を駆動して該フォーカスレンズ３を移動せしめる。
【００７３】
システムコントローラ２１は、フォーカスレンズ３の位置が通常撮影領域の最至近カーブ上の位置（図５中、Ｆで示す位置）に達するまでフォーカスモータ６のみを駆動して該フォーカスレンズ３を撮像素子１１に移動する。
【００７４】
この後フォーカスレンズ３が通常撮影領域の最至近カーブ上に達するとステップＳ２７において、システムコントローラ２１は、フォーカスモータ６をオフしズームモータ５をオンする。これに伴いズームレンズ２はワイド方向に移動するよう駆動される（ステップＳ２８）。また、このズームレンズ２の移動に伴い、フォーカスレンズ３もまた、上記機構により撮像素子１１方向に移動する（ステップＳ２９）。
【００７５】
ところで、このときフォーカスレンズ３は通常撮影領域の最至近カーブに沿っては移動することができない。これは、本実施形態の場合、ズームカム４において無限遠トラッキングカーブ上をトレースする場合に対応するカムのみが形成されていることによる。したがって、ズームレンズ２が無限遠カーブに沿って移動するよう駆動される場合はフォーカスレンズ３も該カーブに沿って移動されるが、同ズームレンズ２が通常撮影領域の最至近カーブに沿って移動するときは、フォーカスレンズ３は該カーブより微分係数の小さいカーブに沿って移動されることになる。
【００７６】
すなわち、ズームレンズ２の移動に伴い、フォーカスレンズ３の移動カーブは通常撮影領域の最至近カーブより徐々に乖離することになる。
【００７７】
本実施形態はかかる状況をも鑑みており、フォーカスレンズ３の移動に伴う実際位置をシステムコントローラ２１で検出し、通常撮影領域の最至近カーブのトラッキングカーブデータと比較するようにしている。そして、フォーカスレンズ３が規定の位置の範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ３０）、この規定値以内である場合は、ズームスイッチがオンしている限り（ステップＳ３４）、ズームレンズ２のズーム駆動を続ける。
【００７８】
一方、ステップＳ３０において、フォーカスレンズ３の乖離度が規定値を上回ったときは（図５中、符号Ｇ）、ズームレンズ２を一旦停止させると共にフォーカスレンズ３をオンし（ステップＳ３１）、フォーカスレンズ３を通常撮影領域の最至近カーブ（図５中、符号Ｈ）まで移動せしめる（ステップＳ３２）。この移動は、フォーカスレンズ３が通常撮影領域の最至近カーブに到達するまで行われ（ステップＳ３３）、到達すると、ズームスイッチがオンされている限り（ステップＳ３４）、上記ステップＳ２７に戻って、ズームレンズ２の移動を再開する。
【００７９】
この後、ズームレンズ２が撮影者の所望する位置（図５中、符号Ｉ）まで移動すると、システムコントローラ２１はズームモータ５をオフして（ステップＳ３５）、自動合焦ルーチンを実行する（ステップＳ３６）。
【００８０】
この自動合焦ルーチンにおいては、システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６で新たな合焦位置を演算し、新たな合焦位置（図５中、符号Ｊ）までフォーカスレンズ３を移動し、一旦停止する。ここで、ＬＣＤモニタ１６に被写体像を表示している場合は、ピントの合った画像が表示される。
【００８１】
ここで、システムコントローラ２１がレリーズスイッチ２３ｃを検出すると（ステップＳ３７）、上記通常撮影時と同様に撮影動作に入る。
【００８２】
なお、マクロ撮影においても、上記通常撮影と同様に、ズーム動作中に被写体が動く等により再度合焦の必要が生じる。このレリーズ操作の際に、システムコントローラ２１は、ＡＦ回路１６等を制御し、フォーカスモータ６を駆動して（ステップＳ３９）、フォーカスレンズ３を合焦位置まで移動せしめる（ステップＳ４０）。ここで再度の合焦が完了すると（ステップＳ４１）、システムコントローラ２１はフォーカスモータ６をオフして（ステップＳ４２）、マクロ撮影動作を行う（ステップＳ４３）。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置によると、通常撮影においてはズーム動作の際に一旦フォーカスレンズ３をズームレンズ２と離反するである無限遠位置まで移動させ、また、マクロ撮影においては、マクロ撮影領域の最遠位置まで移動させ、所望のズーム位置に達した後に合焦するので、ズーム動作中のズームレンズ２とフォーカスレンズ３との衝突を防止できる。
【００８４】
また、ズーム動作の最初のみフォーカスモータを駆動させズーム動作中は基本的にフォーカスモータを駆動しないので、ズーム動作のスピードが速くなるとともに、消費電力の低減を図ることができる。
【００８５】
また、特にマクロ撮影時等において、ズーム動作中にフォーカスレンズ３の位置が所定のトラッキングカーブより大きくずれないよう制御するので、たとえば、ズームカム４に複雑なカムを形成せずとも、トラッキングカーブを利用したフォーカスレンズ３位置制御を行うことができる。
【００８６】
さらに、ズームレンズを移動した後にフォーカスレンズを合焦位置に移動するので、ＬＣＤモニタ１６等の電子ビュウファインダを用いて撮影する場合でも、ピントのずれが気にならない。
【００８７】
また、本実施形態においては、ズーム操作手段としてテレズームスイッチ２３ａまたはワイドズームスイッチ２３ｂを想定し、これら何れかのズームスイッチがオンすると上述の如くフォーカスレンズ３を無限遠あるいはマクロ撮影領域の最遠に移動する制御を行う。しかし、ズームレンズ２とフォーカスレンズ３との衝突の虞は、ズーム動作がテレからワイド方向への移動のときにより大きくなるため、上記制御はズーム動作がテレからワイド方向への移動のときにのみ行い、ワイドからテレ方向へのズーム動作の場合は、ズーム動作の開始直後にはフォーカスレンズ３に何等能動的な駆動制御を施さず、合焦時にのみ駆動するという制御方法を行っても良い。
【００８８】
この場合、ワイドからテレ方向へのズーム動作のときは、フォーカスモータ６の駆動がより少なくなり、消費電力の低減効果がより大きくなる。
【００８９】
また、本実施形態においては、撮影領域をマクロ撮影領域と通常撮影領域とに分割し、それぞれの領域において設定される特性カーブを利用しているので、特にマクロ撮影時においてフォーカスレンズ３は、無限遠カーブまでフォーカスレンズ３を移動させずに、通常撮影領域の最至近（本実施形態においては８０ｃｍ）カーブまで移動することとしたので、フォーカスレンズ３の移動量を少なくすることができ、ズーム動作時間を短くすることができると共に消費電力の低減効果も大きい。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、小型でありながらレンズ間の衝突を回避でき、ズーム動作時間が早く、ズーム制御が容易でかつ消費電力の少ないズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である電子カメラのレンズ駆動装置の主要な構成を示したブロック図である。
【図２】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置内の撮影レンズ系におけるズームレンズ、フォーカスレンズおよび撮像素子の配置関係を示した要部断面図であり、図中上段の（ａ）がワイド端にある状態を、また、下段（ｂ）がテレ端にある状態をそれぞれ示す。
【図３】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置における通常の撮影動作の流れを示したフローチャートである。
【図４】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置に関連する参照例におけるマクロ撮影動作の流れを示したフローチャートである。
【図５】 上記実施形態の電子カメラのレンズ駆動装置において、通常撮影時とマクロ撮影時におけるズームレンズとフォーカスレンズの位置関係を示した線図である。
Claims (3)
- ズーム動作の開始操作または終了操作を行うと共にズーム倍率を決定するズーム操作手段と、
カム枠内に形成された第１カム溝に係合して移動するズームレンズと、
上記カム枠内に形成された第１の被写体距離に対応するトラッキングカーブ相当の第２のカム溝に係合して移動するフォーカスレンズ補助枠と、
上記ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動手段と、
上記フォーカスレンズ補助枠にレンズ保持枠を介して保持され上記フォーカスレンズ補助枠と連動して移動するとともに被写体に合焦せしめるフォーカスレンズと、
上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
上記ズーム操作手段によりズーム動作の開始操作がなされた際に、上記ズーム動作の開始操作に連動して上記フォーカスレンズ駆動手段を駆動することにより上記フォーカスレンズを上記第１の被写体距離に対応する位置に移動させた後に上記ズームレンズ駆動手段により上記カム枠を駆動させ上記ズームレンズと上記フォーカスレンズ補助枠を連動して移動させ、上記フォーカスレンズが第１の被写体距離に対応した位置に移動した後上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされるまで上記フォーカスレンズ駆動手段の駆動を禁止して、上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされた後に上記フォーカスレンズ駆動モータを駆動して上記フォーカスレンズを合焦位置に移動させるズーム動作制御手段と、
を具備したことを特徴とするズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置。 - 上記第１の被写体距離は無限遠であることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動装置。
- ズーム動作の開始操作または終了操作を行うと共にズーム倍率を決定するズーム操作手段と、カム枠内に形成された第１カム溝に係合して移動するズームレンズと、上記カム枠内に形成された第１の被写体距離に対応するトラッキングカーブ相当の第２のカム溝に係合して移動するフォーカスレンズ補助枠と、上記ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動手段と、上記フォーカスレンズ補助枠にレンズ保持枠を介して保持され上記フォーカスレンズ補助枠と連動して移動するとともに被写体に合焦せしめるフォーカスレンズと、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、を備えたカメラにおけるレンズ駆動方法であって、
上記ズーム操作手段によりズーム動作の開始操作がなされた際に、上記ズーム動作の開始操作に連動して上記フォーカスレンズ駆動手段を駆動することにより上記フォーカスレンズを上記第１の被写体距離に対応する位置に移動させた後に上記ズームレンズ駆動手段により上記カム枠を駆動させ上記ズームレンズと上記フォーカスレンズ補助枠を連動して移動させ、上記フォーカスレンズが第１の被写体距離に対応した位置に移動した後上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされるまで上記フォーカスレンズ駆動手段の駆動を禁止して、上記ズーム操作手段によりズーム動作の終了操作がなされた後に上記フォーカスレンズ駆動モータを駆動して上記フォーカスレンズを合焦位置に移動させるズームレンズを備えたカメラのレンズ駆動方法。
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