JP2006030328A - Ａｆ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 変倍レンズ群及び焦点調節レンズ群として機能する複数の移動レンズ群によって、像倍率の変化を最小限に抑えつつフォーカススキャンを行なえるＡＦ制御装置を提供する。
【解決手段】 共に変倍レンズ群及び焦点調節レンズ群として機能する副移動レンズ群及び主移動レンズ群と、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群を光軸方向に移動させる駆動手段と、上記副移動レンズ群が光軸方向への移動を停止した状態で上記主移動レンズ群がフォーカススキャンを行うと、コントラスト検出方式により上記主移動レンズ群及び上記副移動レンズ群の仮合焦位置を求めるＡＦ位置検出手段と、を備え、フォーカススキャン終了後に、上記仮合焦位置に基づいて、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群を正規の合焦位置にそれぞれ移動させる制御手段と、を備えることを特徴とするＡＦ制御装置。
【選択図】 図９

Description

本発明は、複数の移動レンズ群を制御するためのＡＦ制御装置に関する。

複数のレンズ群からなるズームレンズ系に関する特許文献１では、最も像面側に位置する最終レンズ群のみをフォーカスレンズ群としているが、最終レンズ群のピント感度がズームレンズ系の焦点距離に関わらずほぼ一定のため、最終レンズ群のフォーカシング時の移動量は、ワイド端側よりテレ端側で大きくなる。従ってこのＡＦ機構では、テレ端側でのＡＦ動作に時間が掛かってしまう。さらに、最短撮影距離を出来る限り短くしようとすれば、最終レンズ群の移動量を大きくする必要があるが、直前のレンズ群との干渉を避ける必要があるため、最終レンズ群の移動量をあまり大きくすることは出来ず、最短撮影距離の大幅な短縮化は困難であった。

そこで、複数のレンズ群からなるズームレンズ系の２つのズーミングレンズ群をフォーカスレンズとして光軸上を同時に移動させることにより、ＡＦ動作時における２つのフォーカスレンズ群の移動量を抑え、ＡＦ動作時間及び最短撮影距離の短縮化（特にテレ端側での）を図ったＡＦ制御装置が開発されている（例えば、特許文献２）。
特許第２５４８３０７号公報 特開平７−１２０６７８号公報

ＡＦ位置の検出方法の一つとしてＣＣＤ（撮像素子）が撮像した画像のコントラストを利用する公知のコントラスト検出方式がある。コントラスト検出方式は図１６に示すように、フォーカスレンズ群のフォーカススキャン範囲の予め定められた多数のサンプリング位置においてＣＣＤが撮像したフォーカスフレームとして定めた範囲内の画像のコントラスト値をＣＰＵ（演算手段）が比較し、さらにＣＰＵがサンプリング位置を補間してピーク値（ピント位置）を算出するものである。
しかし、このようにズーミング機能を併有する２つのフォーカスレンズ群を同時に移動させてフォーカススキャンを行う場合、図１４と図１５に示すように、フォーカススキャンに伴って像倍率が大きく変化してしまう（図１４は２つのフォーカスレンズ群が最短撮影距離位置側に移動した場合を示し、図１５は無限遠距離位置側に移動した場合を示している）。そして、ＡＦ制御装置がコントラスト検出方式によりＡＦ位置を求める場合、像倍率が大きく変化すると、図１５に示すように主要な被写体（人物）ＡがフォーカスフレームＦから外れてしまうため、ＡＦ制御装置がピーク値を検出できず、ＡＦを行えなくなってしまう。

本発明の目的は、変倍レンズ群及び焦点調節レンズ群として機能する複数の移動レンズ群によって、像倍率の変化を最小限に抑えつつフォーカススキャンを行なえるＡＦ制御装置を提供することにある。

本発明のＡＦ制御装置は、共に変倍レンズ群及び焦点調節レンズ群として機能する副移動レンズ群及び主移動レンズ群と、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群を光軸方向に移動させる駆動手段と、上記副移動レンズ群が光軸方向への移動を停止した状態で上記主移動レンズ群がフォーカススキャンを行うと、コントラスト検出方式により上記主移動レンズ群及び上記副移動レンズ群の仮合焦位置を求めるＡＦ位置検出手段と、を備え、フォーカススキャン終了後に、上記仮合焦位置に基づいて、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群を正規の合焦位置にそれぞれ移動させる制御手段と、を備えることを特徴としている。

上記駆動手段が、フォーカススキャンテーブルに基づいて上記主移動レンズ群をフォーカススキャンさせ、上記制御手段が、上記ＡＦ位置検出手段が上記仮合焦位置を求めた後に、フォーカステーブルに規定された上記正規の合焦位置に、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群をそれぞれ移動させるのが実際的である。

上記駆動手段が、待機位置移動用テーブルに基づいて上記副移動レンズ群をその最短焦点距離位置と無限遠距離位置とに一度ずつ移動させ、該副移動レンズ群がこれらの位置で所定時間停止中に上記主移動レンズ群にフォーカススキャンさせるのが実際的である。

さらに、上記副移動レンズ群を、上記待機位置移動用テーブルに基づいて上記最短焦点距離位置と無限遠距離位置の間の中間距離位置に移動可能とし、該副移動レンズ群が該中間距離位置に所定時間停止中に上記主移動レンズ群がフォーカススキャンを行うようにしてもよい。

上記副移動レンズ群を、上記のように複数の位置に移動及び固定する場合は、いずれかの位置で停止中に、上記ＡＦ位置検出手段が上記仮合焦位置を求めたら、該副移動レンズ群をその他の位置へは移動せず、上記主移動レンズ群が直ちにフォーカススキャンを終了するのが好ましい。このようにすれば、不必要なフォーカススキャンを省略できるので、フォーカススキャン時間を短縮できる。

上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群をステップズーミング機能を有するレンズ群としたり、上記副移動レンズ群や上記主移動レンズ群を１つとし、上記副移動レンズ群と主移動レンズ群を、４群からなるレンズ系のそれぞれ第２群と第４群として実施してもよい。

さらに、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群に複数段のズームステップを有するズームステップ軌跡を与えるステップズーム機構を備え、上記主移動レンズ群のフォーカススキャン後における上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群のフォーカス動作時の移動軌跡を、上記各ズームステップにおける上記各レンズ群の移動量比が、上記各ズームステップ個別の所定値（例えば、整数比）となるように設定するのが好ましい。

上記駆動手段が、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群のそれぞれに駆動力を付与する、ステップ角が互いに等しい、上記主移動レンズ群と副移動レンズ群の合計数と同数のパルスモータであり、上記各パルスモータの駆動力を上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群に伝達する、移動ピッチが互いに等しい、上記パルスモータと同数の回転力伝達機構と、上記各パルスモータにそれぞれ個別のパルスレートのパルス信号を送信する制御手段と、を備え、上記フォーカス動作時に上記各パルスモータに送信されるパルス信号のパルスレートの比を、対応する上記レンズ群の移動量比と同一となるように上記フォーカステーブルによって規定すれば、制御系をより簡単に構成できる。

本発明によると、像倍率の変化を最小限に抑えつつフォーカススキャンを行なえるので、変倍レンズ群及び焦点調節レンズ群として機能する複数の移動レンズ群を備えていても、コントラスト検出方式を利用したＡＦが不能になるおそれを低減できる。

以下、図示実施形態に基づき本発明を説明する。まず、本発明を適用したデジタルカメラ１０の全体構成について、図１〜図５を参照しながら簡単に説明する。
デジタルカメラ１０は、撮影光学系Ｌ１〜Ｌ４を内蔵したカメラ本体部１０ａを有しており、このカメラ本体部１０ａは撮影光学系Ｌ１〜Ｌ４の光軸Ｏに沿う方向に長い箱型（四角筒）形状をなしている。カメラ本体部１０ａの上面には、電源ボタンＢ１等の各種ボタンが設けられており、後面には図示を省略したモニタが設けられている。

カメラ本体部１０ａの一方の側面に突設された回転軸１０ａ１には、細長の箱型（四角筒）形状の把持用のグリップ１０ｂが枢着されており、図２に示すように、グリップ１０ｂはカメラ本体部１０ａに対して回転軸１０ａ１を中心に前後方向に回動可能である。グリップ１０ｂにはシャッターボタンＢ２が設けられ、該シャッターボタンＢ２の周囲には、環状のズーム操作レバーＺＬが、シャッターボタンＢ２の軸心を中心に回動可能として設けられている。このズーム操作レバーＺＬは、図示を省略したバネにより常に初期位置に向けて付勢されている。

図３〜図５に示すように、カメラ本体部１０ａ内には、光軸Ｏと平行で前後両端が開口する鏡胴１１が固定されており、この鏡胴１１に上記撮影光学系を構成する４つのレンズ群Ｌ１〜Ｌ４が設けられている。
鏡胴１１の後端開口にはＣＣＤ取付板１２が複数のねじをもって固定されている。このＣＣＤ取付板１２の方形の取付孔１２ａには、遮光板１３、ローパスフィルタ１４、パッキン１５、及びＣＣＤ（撮像素子）１６が光軸Ｏ方向に重ねた状態で固定されている。

ＣＣＤ取付板１２に形成された上下一対の支持孔１２ｂには、光軸Ｏと平行な上下一対の案内棒１７の後端部がそれぞれ嵌合固定されており、両案内棒１７の前端部は、鏡胴１１内面の前端部に設けられた支持部材（図示略）によって支持されている。鏡胴１１内に位置する４群枠１８の上部に形成された前後一対の突部１８ａ１には互いに同心をなす案内孔１８ａが穿設されており、前後の突部１８ａ１の間にはラック体１９の内側端部が嵌合している。そして、前後の案内孔１８ａ及びラック体１９の内側端部に穿設された、前後の案内孔１８ａと同心をなす案内孔１９ａに上側の案内棒１７が摺動自在に嵌合し、４群枠１８の下部に形成された案内溝１８ｂに下側の案内棒１７が摺動自在に係合している。４群枠１８の支持孔１８ｃには３枚のレンズからなる第４レンズ群（主移動レンズ群）Ｌ４が嵌合固定されている。このように第４レンズ群Ｌ４は、上下の案内棒１７に沿って光軸Ｏ方向に直進移動可能かつ光軸Ｏ回りに回転不能であり、ズームレンズ群（変倍レンズ群）及びフォーカスレンズ群（焦点調節レンズ群）として機能する。

鏡胴１１の周面部の後端部近傍には開口部１１ａが形成されており、鏡胴１１の外周面の開口部１１ａと対応する位置には、パルスモータユニットＭＵ４が固定されている。このパルスモータユニットＭＵ４は、複数のねじによって鏡胴１１の外周面に固定されたモータ取付板２０と、モータ取付板２０にその軸心回りに回転自在に支持された光軸Ｏと平行な送りねじ２１と、モータ取付板２０の前端に固定され、その駆動軸が送りねじ２１の前端部に同心的に固定されている（一体となっている）パルスモータ（駆動手段）Ｍ４とを具備している。上記ラック体１９の外側端部は、開口部１１ａを通して鏡胴１１の外側に突出しており、ラック体１９の外側端部に形成されたラック溝１９ｂが送りねじ２１と螺合している。上側の案内棒１７、送りねじ２１、及びラック体１９（ラック溝１９ｂ）は回転力伝達機構の構成要素である。

図３〜図５に示すように、鏡胴１１内には第４レンズ群Ｌ４の前方に位置する３群枠２２が配設されており、この３群枠２２は、複数のねじによって鏡胴１１の内周面の中間部に形成された環状取付面１１ｂに固定されている。３群枠２２の支持孔２２ａには第３レンズ群Ｌ３が嵌合固定されており、３群枠２２の前面にはシャッターブロック２３が固定されている。

鏡胴１１内の３群枠２２の前方には２群枠２４が配設されている。２群枠２４の上部に形成された案内溝２４ａには上側の案内棒１７が摺動自在に係合しており、２群枠２４の下部に形成された案内孔２４ｂには下側の案内棒１７が摺動自在に嵌合している。さらに２群枠２４の支持孔２４ｃには、4枚のレンズからなる第２レンズ群Ｌ２（副移動レンズ群）が嵌合固定されている。このように第２レンズ群Ｌ２は、上下の案内棒１７に沿って光軸Ｏ方向に直進移動可能かつ光軸Ｏ回りに回転不能であり、ズームレンズ群及びフォーカスレンズ群として機能する。
さらに、２群枠２４に固定されたラック体２５には光軸Ｏと平行な案内孔２５ａが穿設されており、この案内孔２５ａには上側の案内棒１７が摺動自在に嵌合している。さらに、図示は省略してあるが、このラック体２５の外側端部は、鏡胴１１の開口部１１ａと反対側面に形成された開口部１１ｃ（図４及び図５参照）を通して鏡胴１１の外側に突出している。鏡胴１１の外周面の該開口部１１ｃと対応する位置には、パルスモータユニットＭＵ４と同一構成のパルスモータユニットＭＵ２（モータ取付板２６、送りねじ２７、及びパルスモータ（駆動手段）Ｍ２を具備する）が複数のねじによって固定されており、送りねじ２７には、ラック体２５の外端部に形成された、上記ラック溝１９ｂと同一ピッチのラック溝２５ｂが螺合している。上側の案内棒１７、送りねじ２７、及びラック体２５（ラック溝２５ｂ）は回転力伝達機構の構成要素である。
なお、上下の案内棒１７、４群枠１８、パルスモータユニットＭＵ２、パルスモータユニットＭＵ４、ラック体１９、２群枠２４、ラック体２５、ＣＰＵ３０、及び記憶装置４０はステップズーム機構の構成要素である。

鏡胴１１の前端面には１群枠２８が複数のねじによって固定されており、１群枠２８の内部に３枚のレンズからなる第１レンズ群Ｌ１が嵌合固定されている。図１に示すように、この第１レンズ群Ｌ１は、カメラ本体部１０ａの前端面において露出しており、鏡胴１１の前面には、１群枠２８の外周側に位置する、フィルタなどのアクセサリを取り付けることが可能な環状部材であるフィルタねじ２９が設けられている。

上述のズーム操作レバーＺＬ、ＣＣＤ（ＡＦ位置検出手段）１６、上記モニタ及びパルスモータＭ２、Ｍ４は、カメラボディ内に設けられたＣＰＵ（ＡＦ位置検出手段）（制御手段）３０に接続されており、ＣＰＵ３０には記憶装置４０が接続されている。記憶装置４０には、ズーミングとフォーカシングのための制御プログラムがインストールされており、さらに第２レンズ群Ｌ２用のズームステーブルと第４レンズ群Ｌ４用のズームテーブル、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の一方の各ズームステップごとのフォーカステーブル、第２レンズ群Ｌ２用の待機位置移動用テーブル、及び、第４レンズ群Ｌ４用のフォーカススキャンテーブルが記憶されている。パルスモータＭ２、Ｍ４はＣＰＵ３０からの指令を受けると回転して、対応する送りねじ２１、２７をその軸心回りに回転させる。送りねじ２１、２７が回転すると、前後のラック体１９、２５が案内棒１７に沿って光軸Ｏ方向に移動し、その結果、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が光軸Ｏに沿って直進移動する。
上述のように第１レンズ群Ｌ１及び第３レンズ群Ｌ３は鏡胴１１に固定されているので、ズーミング時においてもフォーカシング時においても移動せず、第１レンズ群Ｌ１が図示位置より前方に移動することはない。即ち、本デジタルカメラ１０は、ズーミング時及びフォーカシング時に鏡筒を繰り出さないインナーズーム、インナーフォーカスタイプである。また、電源ボタンＢ１をＯＮにすると、撮影光学系Ｌ１〜Ｌ４を透過した像がＣＣＤ１６によって随時自動的に撮像され、撮像された全ての画像が上記モニタに静止画として表示される。

本デジタルカメラ１０によるズーミングはステップズーム方式であり、図８に示すように、ズーム領域全域に１９のズームステップが設定されており、ズームレンズ系の焦点距離は、ズームステップ１（ワイド端位置）からズームステップ１９（テレ端位置）側に向かうにつれて徐々に長くなりながら１９段階に変化する。電源ボタンＢ１をＯＮ操作した場合もＯＦＦ操作した場合も、ＣＰＵ３０が両パルスモータＭ２、Ｍ４にパルス信号を送り、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４を、図４に示すワイド端位置に自動的に移動させる。

次に、このような構成からなるズームレンズ系の第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４を移動させるための操作要領、及び第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の動作について、主に図６〜図１３を参照しながら説明する。まず、ワイド端からテレ端側にズーミングを行う際の操作要領及び第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の動作について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

ズーム操作レバーＺＬをテレ側（図１の矢印Ｔ側）に回転させると（ステップ：Ｓ１１）、電源ボタンＢ１がＯＮで、かつシャッターボタンＢ２が押されていないか否かをＣＰＵ３０が判断し（ステップ：Ｓ１２）、電源ボタンＢ１がＯＦＦまたはシャッターボタンＢ２が押されていると判断すると、先のステップへは進まない。一方、ステップ：Ｓ１２において、ＣＰＵ３０が、電源ボタンＢ１がＯＮで、かつシャッターボタンＢ２が押されていないと判断すると、ＣＰＵ３０が、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の現在のズームステップＮ（Ｎは１〜１９のいずれかの整数。この場合はＮ＝１）がテレ端位置（ズームステップ１９）であるか否かを判断する（ステップ：Ｓ１３）。なお、電源スイッチＯＮ時から現在までにＣＰＵ３０がパルスモータＭ２とパルスモータＭ４に送信したパルス信号のパルス数と各パルス信号の位相を記憶装置４０が全て記憶しており、この累積パルス数と各パルス信号の位相をＣＰＵ３０が管理することによって、ＣＰＵ３０は常に、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の現在の光軸Ｏ方向位置を認識できる。
その結果、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４がテレ端位置（ステップ１９）にあると判断すれば、ＣＰＵ３０はパルスモータＭ２用のズームテーブルとパルスモータＭ４用のズームテーブルからデータを読み込まず、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４にはパルス信号を送らない（第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の光軸Ｏ方向位置を変えず、撮影スタンバイ状態となる）。一方、この場合のように第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４がワイド端位置（ズームステップ１）にあると、ＣＰＵ３０は第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４がテレ端位置にないと判断し、ＣＰＵ３０は、パルスモータＭ２用のズームテーブルとパルスモータＭ４用のズームテーブルから、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４をズームステップＮ（＝１）からズームステップＮ＋１（この場合は２）へ移動させるためのデータを読み込んで（ステップ：Ｓ１４）、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４に該データに基づくパルス信号を送る。すると、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４が正転し、ラック体２５が案内棒１７に沿って後方に移動し、ラック体１９が案内棒１７に沿って前方に移動するので、第２レンズ群Ｌ２は後方に第４レンズ群Ｌ４は前方にそれぞれ移動し、やがて、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が、現在のズームステップＮ（＝１）より一つテレ側のズームステップＮ＋１（＝２）における現在の撮影距離Ｌ（例えばＬ＝２ｍとする。本デジタルカメラ１０は公知の測距手段（図示略）を備えている。）に対応した位置に移動する。

このように第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４がズームステップＮ＋１（＝２）に進んだ後に、ＣＰＵ３０は、撮影者がズーム操作レバーＺＬの操作を中止したか否かを判断する（ステップ：Ｓ１５）。そして操作を中止したと判断すると、ＣＰＵ３０は上記両ズームテーブルからのデータの読み込みを中断し、上記フォーカステーブルからデータを読み込んで、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４に所定のパルス信号を送信する（ステップ：Ｓ１６）。すると、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４が回転し、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が、フォーカステーブルに規定されたズームステップＮ＋１（＝２）における現在の撮影距離Ｌ（＝２ｍ）の位置に移動し（図１３参照。図１３はズームステップ１４及び１５における第２レンズ群のズームテーブルに従ったズーム軌跡と、フォーカステーブルに基づいてズーム軌跡を設定したと仮定した場合のズーム軌跡を概念的に示している）、撮影スタンバイ状態となる。
一方、ＣＰＵ３０がズーム操作レバーＺＬの操作を中止していないと判断すると、ＣＰＵ３０は、これまでにパルスモータＭ２とパルスモータＭ４に送信した累積パルス数と各パルス信号の位相に基づいて、ズームステップＮ＋１がテレ端位置（ズームステップ１９）であるか否かを再び判断する（ステップ：Ｓ１３）。そして、ズームステップ１９であると判断すれば、両ズームテーブルからデータを読み込まず、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４をそれ以上移動させず、上記フォーカステーブルからデータを読み込んで、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４に所定のパルス信号を送信し、上記と同様に第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４を、フォーカステーブルに規定されたズームステップＮ＋１（＝２）における位置に移動させ（ステップ：Ｓ１６）、撮影スタンバイ状態とする。一方、この場合のように第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４がズームステップ２にある場合は、ＣＰＵ３０はズームステップＮ＋１（＝２）がテレ端位置（ズームステップ１９）でないと判断し、上記両ズームテーブルから第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４をズームステップＮ＋１（＝２）からズームステップＮ＋２（＝３）における現在の撮影距離Ｌ（＝２ｍ）に対応した位置に移動させるためのデータを読み込み（ステップ：Ｓ１４）、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４をズームステップＮ＋２（＝３）に移動させる。

ズーム操作レバーＺＬをワイド側（図１の矢印Ｗ側）に回して、ズームレンズ系の焦点距離をテレ側からワイド側に段階的に変化させる場合も、基本的には図７のフローチャートと同様の要領で行われるが、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４に送信されるパルス信号の位相がワイド側からテレ側の場合と異なり、その結果、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４の回転方向がテレ側に移動する場合と逆になる点、フローチャートのステップ：Ｓ１３が「Ｎ＝１（ワイド端）か否かを判断する」ステップとなる点、ステップ：Ｓ１４が、「第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４を、現在のズームステップＮから一つワイド側のズームステップＮ−１へ移動させるためのデータを両ズームテーブルから読み込む」ステップとなる点、が異なる。
本ズーミング動作によって、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４をワイド端とテレ端の間で移動させた場合の移動軌跡は、図８に示した通りとなる。図８は、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の各ズームステップ（１〜１９）におけるズームテーブルに基づく光軸方向位置を各撮影距離Ｌ（０．３ｍ、０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、４ｍ、８ｍ、１６ｍ、３２ｍ、∞）ごとに示しており、各ズームステップにおける第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の光軸方向位置を各撮影距離Ｌごとに結んだものが、ズームテーブルに基づいた各撮影距離Ｌの移動軌跡である（撮影距離２ｍの場合は、２ｍの場合の移動軌跡となる）。
なお、ズーム操作レバーＺＬをワイド側とテレ側のいずれに回転させた場合も、ズーム操作レバーＺＬから手を離すと、ズーム操作レバーＺＬは初期位置に自動的に復帰する。

次に、図９〜図１２のフローチャートを参照しながら、ＡＦの操作要領及びＡＦ時の第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の動作について説明する。
上記ズーミングによって第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４がズームステップＮ（Ｎは１〜１９のいずれかの整数）に移動した後に、シャッターボタンＢ２を半押しすると（ステップ：Ｓ２１）、ＣＰＵ３０が、電源スイッチＯＮで、かつズーム操作レバーＺＬが非操作状態にあるか否かを判断する（ステップ：Ｓ２２）。その結果、ＣＰＵ３０が、電源スイッチがＯＦＦ、またはズーム操作レバーＺＬが操作状態にあると判断すると、ＣＰＵ３０はパルスモータＭ２とパルスモータＭ４にパルス信号を送信せず、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４を移動させない。

一方、ステップ：Ｓ２２において、ＣＰＵ３０が、電源スイッチＯＮで、かつズーム操作レバーＺＬが非操作状態であると判断すると、１回目のフォーカススキャンを行う（ステップ：Ｓ２３）。この１回目のフォーカススキャンは図１０のフローチャートに示す手順により行われる。まず、ＣＰＵ３０が上記待機位置移動用テーブル及びフォーカススキャンテーブルからズームステップＮのデータを読み込み（ステップ：Ｓ２３１）、ＣＰＵ３０がパルスモータＭ２とパルスモータＭ４にパルス信号を、その位相を変化させながら送信する。すると、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４が回転し、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４が共にズームステップＮにおける最短撮影距離位置（本実施形態ではズームスキャンにおける最短撮影距離を０．３ｍと定めている）まで移動し（ステップ：Ｓ２３２）、移動後にパルスモータＭ２の回転が停止し、第２レンズ群Ｌ２はその位置で停止する。一方、第４レンズ群Ｌ４はズームステップＮにおける無限遠距離位置まで移動して（ステップ：Ｓ２３３）、フォーカススキャンを行う。

このように第４レンズ群Ｌ４がフォーカススキャンを行うと、フォーカススキャン範囲の予め定められた多数のサンプリング位置においてＣＣＤ１６が撮像した全画像のコントラスト値をＣＰＵ３０が比較し（ステップ：Ｓ２３４）、さらにＣＰＵ３０がサンプリング位置を補間してピーク値を算出する（以下、このピーク値に対応する第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の光軸方向位置を仮合焦位置と呼ぶ。）（ステップ：Ｓ２３５）。そして、ステップ：Ｓ２４において、ピーク値があるとＣＰＵ３０が判断すると、ＣＰＵ３０が上記フォーカステーブルを読み込み（ステップ：Ｓ２５）、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４にパルス信号を送る。すると、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４が、上記フォーカステーブルによって規定されたズームステップＮにおける最短撮影距離位置（本実施形態の最短撮影距離は０．３ｍである。図１３参照。）に一旦移動した後、該フォーカステーブルによって規定された、上記仮合焦位置に対応するそれぞれの合焦位置に移動する（ステップ：Ｓ２６）。このように、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４がそれぞれの合焦位置に移動すると、撮影光学系Ｌ１〜Ｌ４全系の焦点距離とピント位置は、第２レンズ群Ｌ２がその最短撮影距離位置にあり、かつ、第４レンズ群Ｌ４が上記仮合焦位置にあるときと同じになる。そして、このように第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４がそれぞれの合焦位置に移動すると、カメラ本体部１０ａの後面に設けた上記モニタに合焦サインを表示し（ステップ：Ｓ２７）、シャッターボタンＢ２を全押しすればピントの合った画像が得られる撮影スタンバイ状態となる。

図１３は、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の各ズームステップ（１〜１９）におけるフォーカステーブルに基づく光軸方向位置を各撮影距離Ｌ（０．３ｍ、０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、４ｍ、８ｍ、１６ｍ、３２ｍ、∞）ごとに示し、それぞれの位置を各撮影距離Ｌごとに結んで示している。そして、フォーカステーブルに基づく第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４のフォーカス比（各撮影距離における光軸方向位置同士の距離）は、各ズームステップごとに個別の値であり、図１３に示すように、ズームステップ１〜１４においては０：１であり（第２レンズ群Ｌ２は移動しない）、ズームステップ１５及び１６においては１：１であり（第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動量及び移動速度の比が１：１）、ズームステップ１７及び１８においては１：２であり（第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動量及び移動速度の比が１：２）、ズームステップ１９においては１：３（第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動量及び移動速度の比が１：３）と定められている。
そして、ステップ：Ｓ２５においてＣＰＵ３０が読み込むフォーカステーブルのデータは、いずれのズームステップの場合にも（Ｎが１〜１９のいずれの値の場合にも）、ＣＰＵ３０がパルスモータＭ２に送信するパルス信号のパルスレートとパルスモータＭ４に送信するパルス信号のパルスレートの比が、各ズームステップ個別の上記値となるように規定しているので、上述したステップ：Ｓ２６において第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が、上記フォーカステーブルによって規定されたズームステップＮにおける最短撮影距離位置から上記合焦位置へ移動するとき、第４レンズ群Ｌ４と第２レンズ群Ｌ２の移動量比（フォーカス比）及び移動速度比は、そのズームステップにおける上記値となる。

一方、ステップ２４において、ＣＰＵ３０がピーク値がないと判断すると、２回目のフォーカススキャンを行う（ステップ：Ｓ２８）。具体的には図１１のフローチャートに示すように、まず、ＣＰＵ３０が上記待機位置移動用テーブル及び上記フォーカススキャンテーブルからズームステップＮのデータを再び読み込み（ステップ：Ｓ２８１）、ＣＰＵ３０からパルスモータＭ２とパルスモータＭ４にパルス信号を送信し、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４を回転させる。すると、第２レンズ群Ｌ２がズームステップＮにおける中間距離位置（最短撮影距離位置と無限遠距離位置の中間位置）に移動し、第４レンズ群Ｌ４はズームステップＮにおける最短撮影距離位置に移動する（ステップ：Ｓ２８２）。第２レンズ群Ｌ２が中間距離位置に移動するとパルスモータＭ２が停止し、第２レンズ群Ｌ２はその位置で停止する。一方、第４レンズ群Ｌ４はズームステップＮにおける無限遠距離位置まで移動して（ステップ：Ｓ２８３）、フォーカススキャンを行う。このように第４レンズ群Ｌ４がフォーカススキャンを行うと、１回目のフォーカススキャンと同様に、ＣＣＤ１６が撮像した全画像のコントラスト値をＣＰＵ３０が比較し（ステップ：Ｓ２８４）、さらにＣＰＵ３０がサンプリング位置を補間してピーク値を算出する（ステップ：Ｓ２８５）。そして、ステップ：Ｓ２９において、ピーク値があるとＣＰＵ３０が判断すると、ＣＰＵ３０がフォーカステーブルからデータを読み込んで（Ｓ２５）、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４のパルス信号を送信し、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４を、それぞれの仮合焦位置から一旦上記フォーカステーブルによって規定されたズームステップＮにおける最短撮影距離位置に移動させた後、フォーカステーブルに定められた、仮合焦位置に対応するそれぞれの合焦位置に移動させる（ステップ：Ｓ２６）。このときのパルスモータＭ２側のパルスレートとパルスモータＭ４側のパルスレートの比も、図１３に記載したズームステップＮ固有のフォーカス時の移動量比（フォーカス比）と同じ値である（第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動速度の比も各ズームステップ個別の移動量比と同じである）。そして、ステップ：Ｓ２７において、上記モニタに合焦サインを表示する（ステップ：Ｓ２７）。

一方、ステップ２９において、ＣＰＵ３０がピーク値がないと判断すると、３回目のフォーカススキャンを行う（ステップ：Ｓ３０）。具体的には図１２のフローチャートに示すように、まず、ＣＰＵ３０が上記待機位置移動用テーブル及び上記フォーカススキャンテーブルからズームステップＮのデータを再び読み込み（ステップ：Ｓ３０１）、ＣＰＵ３０からパルスモータＭ２とパルスモータＭ４にパルス信号を送信し、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４を回転させる。すると、第２レンズ群Ｌ２がズームステップＮにおける無限遠距離位置に移動し、第４レンズ群Ｌ４はズームステップＮにおける最短撮影距離位置に移動する（ステップ：Ｓ３０２）。第２レンズ群Ｌ２が無限遠距離位置に移動するとパルスモータＭ２が停止し、第２レンズ群Ｌ２はその位置で停止する。一方、第４レンズ群Ｌ４はズームステップＮにおける無限遠距離位置まで移動して（ステップ：Ｓ３０３）、フォーカススキャンを行う。このように第４レンズ群Ｌ４がフォーカススキャンを行うと、１回目のフォーカススキャンと同様に、ＣＣＤ１６が撮像した全画像のコントラスト値をＣＰＵ３０が比較し（ステップ：Ｓ３０４）、さらにＣＰＵ３０がサンプリング位置を補間してピーク値を算出する（ステップ：Ｓ３０５）。そして、ステップ：Ｓ３１において、ピーク値があるとＣＰＵ３０が判断すると、ＣＰＵ３０がフォーカステーブルからデータを読み込んで（Ｓ２５）、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４のパルス信号を送信し、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４を、それぞれの仮合焦位置から一旦上記フォーカステーブルによって規定されたズームステップＮにおける最短撮影距離位置に移動させた後、フォーカステーブルに定められた、仮合焦位置に対応するそれぞれの合焦位置に移動させる（ステップ：Ｓ２６）。このときのパルスモータＭ２側のパルスレートとパルスモータＭ４側のパルスレートの比も、図１３に記載したズームステップＮ固有のフォーカス時の移動量比（フォーカス比）と同じ値である（第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動速度の比も各ズームステップ個別の移動量比と同じである）。そして、ステップ：Ｓ２７において、上記モニタに合焦サインを表示する（ステップ：Ｓ２７）。

一方、ステップ：Ｓ３１において、ＣＰＵ３０がピーク値がないと判断すると、ＣＰＵ３０がフォーカステーブルからピーク値がない場合のデータを読み込んで（ステップ：Ｓ３２）、該データに従って第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４を所定の規定位置（例えば、ズームレンズ系の焦点距離がズームステップＮ、かつ、撮影距離Ｌが所定距離（例えば２ｍ）の場合に合焦する位置、または過焦点位置）まで移動させて（ステップ：Ｓ３３）、上記モニタに合焦不能サインを表示する（ステップ：Ｓ３４）。

このように本実施形態では、第２レンズ群Ｌ２を固定した状態で第４レンズ群Ｌ４によってフォーカススキャンを行ない、第２レンズ群Ｌ２の光軸方向位置を３カ所（最短撮影距離位置、中間距離位置、無限遠距離位置）に順次移動させることにより、全スキャン範囲についてフォーカススキャンを行うので、各回のフォーカススキャン時に像倍率が極端に大きく変化することがない。従って、主要な被写体がフォーカスフレームから外れ、コントラスト検出方式によるＡＦが不可能になるおそれは小さい。しかも、２回目のフォーカススキャンまでにピーク値を検出できれば、１回のフォーカススキャンで全範囲についてスキャンを行う場合に比べて、第４レンズ群Ｌ４の移動量が小さくなるので、フォーカススキャンに要する時間を短縮できる。

また、各ズームステップにおけるフォーカシング時の第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動量比が、各ズームステップ個別の所定値となるように、フォーカシング時における第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４の移動軌跡を設定しているので、ＡＦ動作時の制御が従来に比べて簡単であり、そのため、制御系の構成を簡単にできる。
さらに本実施形態のように、両パルスモータＭ２、Ｍ４のパルス角を同一とし、かつ、パルスモータＭ２と第２レンズ群Ｌ２の間の回転力伝達機構（上側の案内棒１７、ラック体１９、送りねじ２１）と、パルスモータＭ４と第４レンズ群Ｌ４の間の回転力伝達機構（上側の案内棒１７、ラック体２５、送りねじ２７）を同一構成とし（同一移動ピッチとし。即ち、両パルスモータＭ２、Ｍ４が同じ角度だけ回転すると、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が光軸Ｏ方向に同じ距離だけ移動する。）、さらに、各ズームステップにおいてパルスモータＭ２側とパルスモータＭ４側のパルスレート比を、各ズームステップにおける第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４のフォーカス動作（フォーカススキャン終了後にそれぞれの最短撮影距離位置に移動してから合焦位置に移動するまでの動作）時の移動量比と同一に設定し、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４を規定の移動軌跡に従ってフォーカシングさせると、制御系をより簡単にすることが可能になる。即ち、このように各ズームステップにおけるフォーカステーブルに基づくパルスモータＭ２側とパルスモータＭ４側のパルスレート比を上記移動量比と同一とし、各ズームステップにおいて変化させないことにより（一定とすることにより）、各ズームステップごとに第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の一方のフォーカステーブルのみを用意すれば足りる（他方のレンズ群に対応するパルスモータには、そのパルスレートが、一方のレンズ群と対応するパルスモータ側のパルス信号に対して移動量比（移動速度比）倍のパルス信号がＣＰＵ３０から送られる）ので、各ズームステップごとに内容の全く異なる２つのフォーカステーブルを用意する必要がなくなる。
フォーカシング時におけるパルスモータＭ２側とパルスモータＭ４側のパルスレート比を上記のように設定したが、他の比率であってもよい。なお、パルスモータＭ２とパルスモータＭ４の制御し易さを考慮すれば、本実施形態のように整数比とするのが好ましい。

本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、様々な態様での実施が可能である。例えば、マクロモードのように被写体距離が限定された撮影モードの場合には、第２レンズ群Ｌ２を特定の１カ所または２カ所の位置に移動及び固定して、固定中に第４レンズ群Ｌ４でフォーカススキャンを行うようにしてもよい。さらに、第２レンズ群Ｌ２を特定の４カ所以上の位置に移動及び固定して、固定中に第４レンズ群Ｌ４でフォーカススキャンを行うようにしてもよい。

また本発明は、フォーカスレンズ及びズームレンズとして機能する移動レンズ群を３つ以上備える（副移動レンズ群または主移動レンズ群を２つ以上備える）ズームレンズ系や、４群以外の構成のズームレンズ系、あるいは２群レンズと４群レンズ以外の組み合わせの複数の移動レンズ群がフォーカスレンズ及びズームレンズとして機能するズームレンズ系にも適用可能である。
さらに、本発明はデジタルカメラ１０だけでなく、銀塩カメラ、内視鏡、測距儀等にも適用可能である。

本発明の一実施形態のデジタルカメラの全体構成を示す斜視図である。 デジタルカメラの側面図である。 デジタルカメラの内部構成部品の分解斜視図である。 ズームレンズ系がワイド端位置に達したときの、ズームレンズ系とその周辺部材を断面視して示す側面図である。 ズームレンズ系がテレ端位置に達したときの、ズームレンズ系とその周辺部材を断面視して示す側面図である。 各レンズ群とその駆動機構と制御機構の関係を示す概念図である。 本実施形態のステップズーミング時のフローチャートである。 各レンズ群のステップズーミング時の移動軌跡を示す図である。 本実施形態のフォーカシング時のフローチャートである。 １回目のフォーカススキャンのフローチャートである。 ２回目のフォーカススキャンのフローチャートである。 ３回目のフォーカススキャンのフローチャートである。 フォーカステーブルに規定された各ズームステップにおける第２レンズ群と第４レンズ群の光軸方向位置を、各撮影距離ごとに結んだ図である。 従来技術の課題を説明するための、フォーカススキャン時にズーミング兼フォーカスレンズ群が最短撮影距離位置に達したときの主要な被写体とフォーカスフレームを示す図である。 同じく、フォーカススキャン時にフォーカスレンズ群が無限遠距離位置に達したときの主要な被写体とフォーカスフレームを示す図である。 コントラスト検出方式によるＡＦ位置検出を説明するための、フォーカスレンズ群の光軸方向位置と画像のコントラストの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１０ａ カメラ本体部
１０ａ１ 回転軸
１０ｂ グリップ
１１ 鏡胴
１１ａ 開口部
１１ｂ 環状取付面
１１ｃ 開口部
１２ ＣＣＤ取付板
１２ａ 取付孔
１３ 遮光板
１４ ローパスフィルタ
１５ パッキン
１６ ＣＣＤ（撮像素子）（ＡＦ位置検出手段）
１７ 案内棒（回転力伝達機構）
１８ ４群枠
１８ａ 案内孔
１８ａ１ 突部
１９ ラック体（回転力伝達機構）
１９ａ 案内孔
１９ｂ ラック溝（回転力伝達機構）
２０ モータ取付板
２１ 送りねじ（回転力伝達機構）
２２ ３群枠
２２ａ 支持孔
２３ シャッターブロック
２４ ２群枠
２４ａ 案内溝
２４ｂ 案内孔
２４ｃ 支持孔
２５ ラック体（回転力伝達機構）
２５ａ 案内孔
２５ｂ ラック溝（回転力伝達機構）
２６ モータ取付板
２７ 送りねじ（回転力伝達機構）
２８ １群枠
２９ フィルタねじ
３０ ＣＰＵ（制御手段）（ＡＦ位置検出手段）
４０ 記憶装置
Ｂ１ 電源ボタン
Ｂ２ シャッターボタン
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群（副移動レンズ群）
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群（主移動レンズ群）
Ｍ２ Ｍ４ パルスモータ（駆動手段）
ＺＬ ズーム操作レバー

Claims (12)

1. 共に変倍レンズ群及び焦点調節レンズ群として機能する副移動レンズ群及び主移動レンズ群と、
   上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群を光軸方向に移動させる駆動手段と、
   上記副移動レンズ群が光軸方向への移動を停止した状態で上記主移動レンズ群がフォーカススキャンを行うと、コントラスト検出方式により上記主移動レンズ群及び上記副移動レンズ群の仮合焦位置を求めるＡＦ位置検出手段と、を備え、
   フォーカススキャン終了後に、上記仮合焦位置に基づいて、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群を正規の合焦位置にそれぞれ移動させる制御手段と、を備えることを特徴とするＡＦ制御装置。
2. 請求項１記載のＡＦ制御装置において、
   上記駆動手段は、フォーカススキャンテーブルに基づいて上記主移動レンズ群をフォーカススキャンさせ、
   上記制御手段は、上記ＡＦ位置検出手段が上記仮合焦位置を求めた後に、フォーカステーブルに規定された上記正規の合焦位置に、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群をそれぞれ移動させるＡＦ制御装置。
3. 請求項１または２記載のＡＦ制御装置において、
   上記駆動手段は、待機位置移動用テーブルに基づいて上記副移動レンズ群をその最短焦点距離位置と無限遠距離位置とに一度ずつ移動させ、該副移動レンズ群がこれらの位置で所定時間停止中に上記主移動レンズ群にフォーカススキャンさせるＡＦ制御装置。
4. 請求項３記載のＡＦ制御装置において、
   上記副移動レンズ群は、さらに、上記待機位置移動用テーブルに基づいて上記最短焦点距離位置と無限遠距離位置の間の中間距離位置に移動可能であり、該副移動レンズ群が該中間距離位置に所定時間停止中に上記主移動レンズ群がフォーカススキャンを行うＡＦ制御装置。
5. 請求項３または４記載のＡＦ制御装置において、
   上記副移動レンズ群が、上記最短焦点距離位置、上記中間距離位置、及び上記無限遠距離位置のいずれかの位置で停止中に、上記ＡＦ位置検出手段が上記仮合焦位置を求めると、該副移動レンズ群はその他の位置へは移動せず、上記主移動レンズ群はフォーカススキャンを終了するＡＦ制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載のＡＦ制御装置において、
   上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群はステップズーミング機能を有しているＡＦ制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載のＡＦ制御装置において、
   上記主移動レンズ群が１つであるＡＦ制御装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載のＡＦ制御装置において、
   上記副移動レンズ群が１つであるＡＦ制御装置。
9. 請求項７記載のＡＦ制御装置において、
   上記副移動レンズ群が１つであり、かつ、
   上記副移動レンズ群と主移動レンズ群が、４群からなるレンズ系のそれぞれ第２群と第４群であるＡＦ制御装置。
10. 請求項９記載のＡＦ制御装置において、
    上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群に複数段のズームステップを有するズームステップ軌跡を与えるステップズーム機構を備え、
    上記主移動レンズ群のフォーカススキャン後における上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群のフォーカス動作時の移動軌跡を、上記各ズームステップにおける上記各レンズ群の移動量比が、上記各ズームステップ個別の所定値となるように設定したＡＦ制御装置。
11. 請求項１０記載のＡＦ制御装置において、
    上記駆動手段が、上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群のそれぞれに駆動力を付与する、ステップ角が互いに等しい、上記主移動レンズ群と副移動レンズ群の合計数と同数のパルスモータであり、
    上記各パルスモータの駆動力を上記主移動レンズ群及び副移動レンズ群に伝達する、移動ピッチが互いに等しい、上記パルスモータと同数の回転力伝達機構と、
    上記各パルスモータにそれぞれ個別のパルスレートのパルス信号を送信する制御手段と、を備え、
    上記フォーカス動作時に上記各パルスモータに送信されるパルス信号のパルスレートの比が、対応する上記レンズ群の移動量比と同一となるように上記フォーカステーブルによって規定したＡＦ制御装置。
12. 請求項１０または１１記載のＡＦ制御装置において、
    少なくとも一つのズームステップの上記移動量比が整数比であるＡＦ制御装置。
    
    

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