JP2591149C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラおよびスチルカメラ等に用いられるズームレンズシステ
ムに関するものである。 従来の技術 カメラにおけるフォーカシング方式についてはこれまで種々提案され、被写体
側に一番近い最前方群以外のレンズ群によるフォーカシング、いわゆるリアフォ ーカス方式のレンズ系においても数多くの提案がなされている。このリアフォー
カス方式はレンズ系の増大を招く事なく至近距離までの合焦を可能にする、ある
いは動かすレンズ群が軽いため駆動系にかかる負担は軽くなるといった利点を有
してはいるものの一定の被写体距離に対して焦点距離を変えるとフォーカシング
系を移動させなければ結像位置が変わるといった欠点を有している。この欠点の
解決手段は、従来、例えば、特開昭５２−６６４４５号公報、特開昭５２−１１
４３２１号公報および特開昭５５−４０４４７号公報等に示されている。 特開昭５２−６６４４５号公報においては被写体距離とズーミング系の位置よ
り認識される焦点距離及びフォーカシング系の位置の関係式を用い、上記関係式
をカム形状として機械的方式により結像位置の補正を実現したものと、演算手段
を用い電気的方法による結像位置の補正を実現したものが示され、特開昭５２−
１１４３２１号公報においては上記フォーカシング系位置の情報をＲＯＭに表と
して蓄え所望のフォーカシング系位置をＲＯＭから読み出すことによって結像位
置の補正をすることが示され、特開昭５５−４０４４７号公報においてはオート
フォーカス装置を用いて結像位置の変化の補正をすることが示されている。 発明が解決しようとする課題 特開昭５２−６６４４５号公報における機械的制御法は高精度で複雑なカム機
構を必要とし高価で大型なシステムとなってしまう。電気的な方法は上記公報で
述べられている複雑な計算式を使う場合、高速な演算が難しくフォーカシング系
の追随可能なズーミングのスピードが遅くなり現実的でない。特開昭５２−１１
４３２１号公報の手段は高精度なフォーカシング系の制御をする場合メモリーが
莫大なものとなり、ＲＯＭも高価で実装面積の大きなものとなる。また機構部の
製造誤差を考えるとフォーカシング系位置情報の全ＲＯＭ化は融通性に欠ける点
で不利である。特開昭５５−４０４４７号公報に示されている手段は、オートフ
ォーカス装置による合焦状態の判断・処理に時間がかかるため高速のフォーカシ
ング系の追随が難しい。 また、ある演算式を用いてフォーカシング系の移動量を算出する場合、フォー
カシング系の移動量をΔ、被写体距離をｕ、フォーカシング系の焦点距離をｆと
するとき Δ＝ｆ²／ｕ なる関数式で近似できることは公知である。この関数は単純な形であるためマイ
コンなどで高速の演算を行わせやすい。しかしながら求まる移動量の精度は、被
写体距離が近距離になるほど悪くなり像ボケを生じてしまう問題点を有している
。 本発明は上記したような問題点を解決するもので、ズーミングおよび被写体距
離の変化にともなう結像位置の変化を補正するフォーカシング系の移動を適切な
演算によって高精度で高速な演算を可能にした小型・軽量のズームレンズシステ
ムを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段 本発明によるズームレンズシステムは、ズームレンズシステムを構成する複数
のレンズ群中、最も被写体側に置かれたレンズ群以外のレンズ群あるいはその一
部を、フォーカシングの手段とするズームレンズシステムにおいて、手動または
自動で実現されるズーミング機能を有し、ズーミングに用いるレンズ群であるズ
ーム系の位置を検出するズームエンコーダと、フォーカシングに用いるレンズ群
または撮像素子であるフォーカシング系の位置を検出するフォーカスエンコーダ
と、前記ズームエンコーダと前記フォーカスエンコーダの出力より、ズーミング
時に合焦状態を保持するよう前記フォーカシング系の位置を算出するフォーカス
位置演算手段を具備し、前記フォーカシング系位置演算手段は、少なくとも２つ
以上の被写体距離におけるフォーカシング系位置情報を有し、 ズーミング開始前に、まずズームエンコーダで検出したズーム位置における前
記少なくとも２つ以上の被写体距離におけるフォーカシング系の位置を算出し、
前記フォーカスエンコーダで検出したフォーカス位置と比較して、前記フォーカ
ス位置を挟む２つの被写体距離のフォーカシング系位置情報を選択し、さらに前
記ズーム開始前のズーム位置において選択された前記２つの被写体距離のフォー
カシング系の位置と、どちらか一方の被写体距離のフォーカシング系の位置と前
記フォーカスエンコーダで検出したフォーカス位置との較差の比を演算し、ズー
ム開始後はズーム位置の変化に対して前記比が一定となるよう逐次フォーカス位
置を算出し駆動することを特徴とする。 作用 本発明は、上記した構成により高速・高精度な演算が行えるため任意の被写体
距離に対して合焦状態を保ちながらズーミングが行えるズームレンズシステムが
提供できる。 実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。 第１図は本発明のズームレンズの一実施例のレンズ配置図を示すものである。
本実施例のズームレンズは被写体側より正のパワーを持つ固定のレンズ群１、負
のパワーを持ち変倍作用を持つバリエータとしての移動レンズ群２、正のパワー
を持つ固定のレンズ群３、続いて正のパワーを持ち合焦作用を持つフォーカシン
グレンズ群としての移動レンズ群４から構成される。バリエータは短焦点側から
長焦点側への移動に際し、第１図中、矢印の方向へ移動する。フォーカシングレ
ンズ群はバリエータの移動にもとない第１図中矢印のように移動する。第２図は
被写体距離とバリエータの移動によるフォーカシング系の移動の関係を表したグ
ラフである。図中縦軸はフォーカシング系の位置であり横軸はバリエータの位置
である。Ｌ１は被写体距離無限遠におけるズーミングにともなうフォーカシング
系の移動の軌跡（トラッキングカーブ）である。さらにＬ２，Ｌ３……となるに
従ってより近距離のトラッキングカーブを示している。これらのトラッキングカ
ーブはレンズ系固有のものであり、第２図の場合はズーム比６倍、Ｆナンバー約
１．４倍のズームレンズのものである。第２図からわかるようにズーミングに対
してフォーカシング系の移動量が一定ではなく、被写体距離の変化に対してもト
ラッキングカーブはリニアな変化はしない。このようなトラッキングカーブの軌
跡の追随を可能にする本発明の原理説明図を第３図に示す。Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは
演算用のマイコンの中にＲＯＭ化される被写体距離のトラッキングカーブである
。各トラッキングカーブに囲まれた領域を各々Ａｒｅａ１，Ａｒｅａ２とし、２
群の位置がＸのときの各トラッキングカーブにおけるフォーカシング系の位置は
ＲＯＭの内容から算出できＸａ，Ｘｂ，Ｘｃとする。いまフォーカシング系がＰ
点にあり合焦状態にある場合、ＰとＸａ，Ｘｂ，Ｘｃを大小比較して領域のＡｒ
ｅａ２にＰ点があることがわかる。さらにＰとＸｂの距離、ＸｂとＸｃの距離の
比をＲとすると Ｒ＝（Ｐ−Ｘｂ）／（Ｘｃ−Ｘｂ） ２群の位置がＸからＸ’に変化したときＸ’に対応したＸｂ’，Ｘｃ’が求ま
り合焦状態を保持するよう移動させるフォーカシング系の位置Ｐ’は Ｐ’＝Ｒ×（Ｘc’−Ｘb’）＋Ｘｂ’ で求まる。この操作を被写体距離の変化、ズーム位置の変化に応じて行うことに
より、合焦状態を保持した状態でズーム操作を行うことができる。 第４図に本発明のシステムブロック図を示す。ズームレンズ５はすでに第１図
で示したようにバリエータ６、フォーカシング系７およびその他のレンズで構成
される。 ズーミングを開始する前、被写体にマニュアルフォーカスあるいはオートフォ
ーカスでピントを合わせた時バリエータ６の位置をズームエンコーダ８で検知し
、フォーカシング系７の位置をフォーカスエンコーダ９で検知し、各々の位置情
報をフォーカス位置演算手段１０へ出力する。このときフォーカス位置演算手段
１０では入力した２つの信号より前述の比のＲを求める。ズーミングを開始する
とバリエータ６の位置が変化してズームエンコーダ８の出力が変わりフォーカス
位置演算手段１０に入る。前述の演算より変化したズーム位置でピントの合うフ
ォーカシング系７の位置が算出される。算出されたフォーカシング系の位置はフ
ォーカス駆動部１１へ伝えられ、モータ１２によってフォーカシング系７が駆動
する。 なお、本発明のズームレンズシステムは第１図にある様な構成以外にもいわゆ
るインナーフォーカスタイプのズームレンズであれば適応できる。またＲＯＭ化
する被写体距離におけるフォーカシングの位置情報は無限距離と至近距離の最低
２種類あればよいが高精度が要求される場合は３種類以上が望ましい。 発明の効果 以上説明したように本発明のズームレンズシステムは上記の演算を実行するこ
とにより、高速・高精度なフォーカシング系の制御が可能なため任意の被写体距
離に対して合焦状態を保ちながら高速なズーミングが行える小型・軽量のズーム
レンズシステムを提供できるためきわめて実用価値の高い効果を有している。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例のズームレンズシステム配置図、第２図は被写体距離と
バリエータの移動によるフォーカシング系の移動の関係を表したグラフ、第３図
は本発明の原理説明図、第４図は本発明のシステムブロック図である。 １……固定レンズ群、２……バリエータ、３……固定レンズ群、４……フォーカ
シング系、５……ズームレンズ、６……バリエータ、７……フォーカシング系、
８……ズームエンコーダ、９……フォーカスエンコーダ、１０……被写体距離演
算手段、１１……フォーカス位置演算手段、１２……フォーカス駆動部、１３…
…モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ズームレンズシステムを構成する複数のレンズ群中、最も被写体
   側に置かれたレンズ群以外のレンズ群あるいはその一部を、フォーカシングの手
   段とするズームレンズシステムにおいて、手動または自動で実行されるズーミン
   グ機能を有し、ズーミングに用いるレンズ群であるズーム系の位置を検出するズ
   ームエンコーダと、フォーカシングに用いるレンズ群または撮像素子であるフォ
   ーカシング系の位置を検出するフォーカスエンコーダと、前記ズームエンコーダ
   と前記フォーカスエンコーダの出力より、ズーミング時に合焦状態を保持するよ
   う前記フォーカシング系の位置を算出するフォーカス位置演算手段を具備し、前
   記フォーカシング系位置演算手段は、少なくとも２つ以上の被写体距離における
   フォーカシング系位置情報を有し、 ズーミング開始前に、まずズームエンコーダで検出したズーム位置における前
   記少なくとも２つ以上の被写体距離におけるフォーカシング系の位置を算出し、
   前記フォーカスエンコーダで検出したフォーカス位置と比較して、前記フォーカ
   ス位置を挟む２つの被写体距離のフォーカシング系位置情報を選択し、さらに前
   記ズーム開始前のズーム位置において選択された前記２つの被写体距離のフォー
   カシング系の位置の較差と、どちらか一方の被写体距離のフォーカシング系の位
   置と前記フォーカスエンコーダで検出したフォーカス位置との較差の比を演算し
   、ズーム開始後はズーム位置の変化に対して前記比が一定となるよう逐次フォー
   カス位置を算出し駆動することを特徴とするズームレンズシステム。