JP2653058B2

JP2653058B2 - ズームカメラ

Info

Publication number: JP2653058B2
Application number: JP62202561A
Authority: JP
Inventors: ▲祥▼ 得丸; 久幸升本; 隆信太巻; 武宏加藤; 幸男前川
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPS6444428A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、撮影倍率を被写体距離によって異ならせた
ズームカメラに関する。

（従来技術）従来から、定倍率撮影の可能なズームレンズ系を有す
るカメラが知られている。

すなわち、例えば特開昭53−113527号公報に示される
装置では、被写体距離と撮影倍率より変倍レンズ群の適
正位置を演算し設定している。この適正位置は、被写体
距離が変化しても定倍率の像が得られる位置とされてい
る。特開昭55−64204号公報のものでは、定倍率が得ら
れるようにフォーカスリングとズームリングの各回転角
と目盛に工夫を施し、両リングを一体で回転させるよう
にいている。同公報には、完全に定倍率でなく少し倍率
に差が生じる方が好ましい場合にはそのようの設計も可
能であると記載されているが、その具体的な構成につい
ては示されていない。

なお、上記２つの公報には、定倍率撮影の範囲の開示
はない。

また、特開昭54−39144号公報のものでは、ズーミン
グ操作だけで定倍率撮影が行なえるように、コンペンセ
ータレンズがズーミングと異なる所定の移動をするよう
にしている。同公報には撮影距離Ｄが1.5〜8.8mの範囲
で定倍率との記載はあるが、その前後の撮影距離におい
て如何に対応するかについて開示していない。

また、特開昭51−27577号公報のものでは、フォーカ
ス操作だけで定倍率撮影が行なえるように、フォーカス
リングとズームリングとの間にＭ＝f/x（但し、Ｍは倍
率、ｘは被写体までの距離、ｆはズームレンズの焦点距
離）の関係を満足させるズームカムを設けて両者を連動
させている。同公報には、撮影距離Ｄが２〜10mの範囲
で定倍率との記載はあるが、その前後の撮影距離におい
て如何に対応するかについて開示していない。

さらに、特開昭61−38917号公報には、f/Dが一定とな
るように、ｆを制御する自動焦点（AF）制御であって、
ズームの連動範囲を越えると、一番近いズーム位置に制
御し、連動外の表示を行なうようにしたものが示されて
いる。

ところで、ズーミングは撮影画像の構図に関わってお
り、その良否はプリント、ネガで評価される。しかしな
がら、カメラのファインダーでピントが合っている被写
体をどの焦点距離で止めるかの判断は、一般にユーザー
にとって困難である。そこで、全撮影距離に対して、距
離との関係で所定のプログラムによる変化要素をもった
焦点距離を設定することによって、ユーザーに構図の基
本を提示すれば、ズーミングの自動化の上で、容易な操
作でより一層の適切な写真を得ることができるようにな
り、結果的に、ズーミングが本当に使い易くなるものと
考えられる。

（発明の目的）本発明は、上記背景に基づきなされたもので、ズーミ
ングに際して、シャッターチャンスに専念でき、容易か
つ、確実に近距離での人物撮影に最適な写真を得ること
が可能なズームカメラを提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明は、焦点距離を可変にするレンズ群を駆動する
駆動系を有したズームカメラにおいて、被写体までの距
離を検出する被写体距離検出手段と、上記検出された被
写体までの距離に基づいて撮影倍率を自動的に決定する
撮影倍率決定手段と、上記決定した撮影倍率で制御する
ために上記駆動系を自動的に駆動する駆動手段とを備
え、上記撮影倍率決定手段で決定した撮影倍率は、検出
される被写体の距離が遠距離の場合よりも近距離の場合
の方が相対的に大きな撮影倍率の決定が行われるもので
ある。

（実施例）第１図は本発明の一実施例構成を示す。同図におい
て、L_Fはフォーカスレンズ群で、光軸上を移動すること
により∞から最近接撮影距離まで合焦する。Lz₁,Lz₂は
ズームレンズ群で、光軸上を各々所定の移動をすること
によって短焦点距離から長焦点距離まで変化する。L_Mは
マスタレンズ群で固定されており、フィルム面Ｆに被写
体を結像させる。焦点検出部２は上記レンズ群L_F〜L_Mで
なる撮影レンズの瞳位置の光束を２分割して受光・積分
し、アナログデータをデジタル変換しマイクロプロセッ
サ１に出力する。

フォーカスモータ駆動回路３はマイクロプロセッサ１
より出力される駆動回転量信号に基きモータ４を駆動制
御し、フォーカスレンズ群L_Fを光軸方向に移動させる。
その際、エンコーダ５はモータ４の回転をモニタし、そ
の回転量に応じたパルスをモータ駆動回路３に出力す
る。このフォーカスモータ駆動回路３はエンコーダ５か
らのパルスをカウントし、これがマイクロプロセッサ１
から出力される駆動回転量に対応したカウント値に達す
るとモータ４の駆動を停止する。カウンタ６はモータ４
の回転量に応じたエンコーダ５からのパルスを撮影レン
ズ繰入れ位置（∞）からカウントし、そのカウント値を
マイクロプロセッサ１に出力する。

ズームモータ駆動回路７はマイクロプロセッサ１から
の信号を受けてモータ８を駆動制御し、ズーム操作部９
を制御する。ズーム操作部９は、ズームレンズ群Lz₁,Lz
₂の保持部とともに構成されるカム、ギヤ等の移動部材
によりズームレンズ群Lz₁,Lz₂を所定の位置に移動させ
る。さらにズーム操作部９はコード板CDに対応するブラ
シBRを有する。ブラシBRとコード板CDでエンコーダを構
成し、このエンコーダはズーム操作部９の位置、つまり
設定されている撮影レンズの焦点距離に応じたデジタル
コードを発生し、そのコードを記憶部10に出力する。記
憶部10はROMで構成され、デジタルコードに対応したア
ドレスに焦点距離データを有し、そのデータをマイクロ
プロセッサ１に出力する。この記憶部10は他に撮影レン
ズ固有のデータ、例えば、繰出し量変換データ（Δd/Δ
Ｌ）、テレ（Tele）端焦点距離データ（f_F）、ワイド
（Wide）端焦点距離データ（f_N）を有する。

設定部11は、モータ駆動による通常ズーム操作とオー
トズームプログラム操作のどちらかをユーザーが選択す
ることにより、そのモード信号をマイクロプロセッサ１
に出力するものである。通常ズーム操作モード時には、
不図示の手動操作部のテレまたはワイド方向の操作指示
によって、その旨の信号がマイクロプロセッサ１を介し
てズームモータ駆動回路７に出力され、モータ８を駆動
する。一方、オートズームプログラム操作モード時には
後述する所定の演算をマイクロプロセッサ１内で行な
い、ズームモータ駆動回路７に信号を出力し、モータ８
を駆動制御する。

次にマイクロプロセッサ１の入出力データについて説
明する。まず、設定部11の操作モードが入力端子i₁にて
検出される。すなわち、オートズームプログラム操作モ
ード時には、設定部11のスイッチがONし、i₁＝０、通常
ズーム操作モード時には、i₁＝１の信号が入力端子i₁よ
り入力される。また、記憶部10から出力される撮影レン
ズ固有のデータ、および設定焦点距離データ等のズーミ
ングに応じて刻々変わるデータが入力端子i₂より逐次入
力され、マイクロプロセッサ１のメモリに逐次記憶され
る。そして、メモリM₂₁でΔd/ΔＬ、メモリM₂₂でfN、メ
モリM₂₃でfF、メモリM₂₄で設定焦点距離データｆを記憶
している。さらに、焦点検出部２のデジタルデータが入
力端子i₃より入力される。そのデータをもとにマイクロ
プロセッサ１では、ディフォーカス量とその方向を算出
し、さらに入力端子i₂より入力され、メモリM₂₁に記憶
していたΔd/ΔＬとともにフォーカス駆動回転量を算出
する。また、カウンタ６のカウント値ｎが入力端子i₄よ
り入力される。

マイクロプロセッサ１は上記カウント値ｎより撮影距
離Ｄを算出する。つまり、レンズの繰出量χ′、撮影距
離Ｄ、焦点距離ｆの関係は近似的に f²/D≒χ′ と表わされる。ここで、撮影レンズ繰入れ位置から繰出
し位置までのエンコーダ５のパルスをカウントしている
カウンタ６のカウント値ｎと繰出量Ｘ′は一般に比例関
係にありｎ＝ａχ′（ａは定数）これより 1/D＝（1/f²a）・ｎが成立する。

撮影レンズそれぞれにおいて決まる係数をｋとする
と、k/f²aは撮影レンズ固有のデータであるため、記憶
部10に保持され、マイクロプロセッサ１に入力端子i₂か
ら入力されたメモリM₂₇に記録されている。すなわち、
マイクロプロセッサ１内で、メモリM₂₇のデータと入力
端子i₄のカウント値ｎで上式より撮影距離Ｄを算出す
る。その撮影距離ＤをメモリM₄₀に記憶しておく。

出力データについて説明すると、メモリM₄₀に記憶さ
れている撮影距離Ｄをもとにプログラム線図fp＝ｆ
（Ｄ）［第２図を用いて後述］に対応する焦点距離fpを
算出し、メモリM₁₀に記憶しておく。メモリM₁₀に記憶さ
れているfpとメモリM₂₄の設定されている焦点距離ｆと
の差分を算出しズームモータ駆動回転量信号として出力
端子P₁から出力される。また、出力端子P₂からフォーカ
スモータ駆動回転量信号が駆動回路３に出力される。

次に、オートズームプログラムについて説明する。第
２図は撮影倍率（β）をパラメータとする撮影距離
（Ｄ）と焦点距離（ｆ）の関係を示すグラフである。一
つの破線上にて、Ｄとｆが変化していくと、その撮影倍
率β＝f/Dは一定となる。ここで、第１図の光学系にお
いて、β＝f/Dが成立することを第３図で説明する。

Ｄ＝χ＋2f_F＋HH′＋χ′＋χ″ χ＝f_F/β_F,χ′＝−f_Fβ_ＦよりＤ＝f_F/β_Ｆ＋2f_F＋HH′−f_Fβ_Ｆ＋χ″ ＝f_F（２＋1/β_Ｆ−β_Ｆ）＋HH′＋χ″ β＜1/10においては、２＋1/β_Ｆ−β_Ｆ ≒1/β_F,HH′≪D,χ″≪ＤよりＤ＝f_F/β_Ｆとなる。

ｆ＝f_F/β_z,β＝f_Fβ_ｚよりＤ＝f/βであり、ズームレンズの場合、撮影倍率が極端
に大きくないとき、つまり人物、スナップ撮影等の通常
撮影のとき、 β＝f/Dの関係が成立する。

なお、第３図において、 L_F:フォーカスレンズ f_F:フォーカスレンズの焦点距離 HH′：フォーカスレンズの主点間隔 β_F:フォーカスレンズの倍率 L_Z:ズームレンズ L_M:マスタレンズ β_z:ズームレンズとマスタレンズの倍率 F,F′：フォーカスレンズの焦点位置 A:物点位置 B:フォーカスレンズによる結像位置 D:物点からフィルム面までの距離（撮影距離） χ″：フォーカスレンズの像点からのフィルム面までの
距離 f:全系の焦点距離 β：全系の倍率である。

第２図に戻って説明すると、実線は本実施例のプログ
ラム線図である。ズームレンズの焦点距離レンジをテレ
側でf_Fmm、ワイド側でf_Nmmとする。撮影距離D_Nmより近
側の被写体では、焦点距離f_Nmmと一定である線上（第２
図の線Ａ）にあって、撮影倍率が大きく変化する。撮影
距離D_N−D_F間の被写体では撮影距離に応じて焦点距離が
特定の撮影倍率の関係をもって変化する。すなわち、近
側の撮影距離D_Nではワイド端f_Nにして、撮影倍率β_Ｎ＝
f_N/D_Nに、遠側の撮影距離D_Fではテレ端f_Fにして撮影倍
率β_Ｆ＝f_F/D_Fに設定してある。β_Ｎとβ_Ｆの関係はβ
_Ｎ≠β_Ｆでβ_Ｎ＞β_Ｆである。つまり近側の被写体に対
しては画面上で大きく撮影でき、遠側の被写体に対して
は画面上で小さく撮影できる。しかし、倍率は焦点距離
が一定の状態で撮影距離が変化する程に変わらず、一定
倍率の近辺で変わる。これはたとえば人物撮影でみると
近側で人物の上半身が画面上に写し込め、遠側で全身が
写し込める程度の倍率変化である。β_Ｎ＞β_Ｆの点を結
んだ線が第２図のＢである。撮影距離D_Fより遠側の被写
体では焦点距離がf_Fと一定である線Ｃ上で撮影倍率が大
きく変化する。

第２図のプログラム線図f_P＝ｆ（Ｄ）を算出する。線
Ｂをf_P＝mD＋ｎとするとｍとｎはｍ＝（f_F−f_N）／（D_F−D_N）ｎ＝（f_ND_F−f_FD_N）／（D_F−D_N） βn,β_F,D_N,D_Fで表わすと、ｆ＝βＤよりｍ＝（β_FD_F−β_ND_N）／（D_F−D_N）ｎ＝｛D_ND_F（β_Ｎ−β_Ｆ）｝／（D_F−D_N）線Ａはf_P＝f_N、線Ｃはf_P＝f_Fで、それぞれf_P＝β_ND_N,f_P
＝β_FD_F となる。

前記オートズームプログラムを行うマイクロプロセッ
サ１の内部の動作例を第４図に示すフローチャートで説
明する。

＃10 焦点検出部２からのデータをもとに合焦演算を行
う。フォーカスレンズ群L_Fが合焦位置に至るとモータ４
の回転が停止する。そのときのカウンタ６からのカウン
ト値ｎが入力端子i₄から入力される。

＃15 ズーム操作モードを判定する。通常ズーム操作モ
ードならi₁＝１であるので手動操作部のテレ方向スイッ
チまたはワイド方向スイッチのONに応じた手動信号をP₂
からモータ駆動回路３に出力しモータ８をその方向に駆
動する（＃20,＃25）。i₁＝０ならオートズームプログ
ラム操作モードに入る。

＃30 入力端子i₄から入力されるカウンタ値ｎと入力端
子i₂から入力されメモリM₂₇に記憶されている撮影レン
ズの1/f²aより合焦状態にある撮影距離Ｄを演算する。
その演算結果のＤをメモリM₄₀に記憶しておく（＃3
5）。

＃40 メモリM₄₀のＤが、第２図のプログラム線図の線
Ｂのいくらの焦点距離に対応するかをf_P＝mD＋ｎより算
出し、その結果のf_PをメモリM₁₀に記憶しておく（＃4
5）。

＃50 メモリM₁₀のf_Pが入力端子i₂から入力されメモリM
₂₂に記憶されている撮影レンズのワイド端焦点距離f_Nよ
り大きいかどうかを判定する。

＃55 f_Pがf_Nより小さいならf_Pをf_Nとし、メモリM₁₀に
はmD＋ｎの代わりにf_Nを記憶しておく（＃60）。

＃65 f_Pがf_Nより大きいなら、次に同様にM₂₃に記憶さ
れているテレ端焦点距離f_Fと比較する。f_Pがf_Fより小さ
いか等しいなら＃40で算出したmD＋ｎをf_Pとしてメモリ
M₁₀に記憶しておく。

＃70 f_Pがf_Nより大きいなら、f_Pをf_FとしてメモリM₁₀
に4mD＋ｎの代わりにf_Fを記憶しておく（＃75）。

＃80 ＃40〜＃75のメモリM₁₀のf_Pと、入力端子i₂から
入力されメモリM₂₄に記憶されている現状態の設定焦点
距離ｆとの差の信号を出力端子P₁よりモータ駆動回路７
に出力する。その際、（M₁₀−M₂₄）の信号が正ならモー
タ８を正転つまりテレ方向に駆動し、負ならモータ８を
反転、つまりワイド方向に駆動する。

＃85 モータ８の回転駆動により刻々変化するエンコー
ダ（BRとCD）のデジタルコードをもとに、入力端子i₂か
ら入力され、メモリM₂₄に記憶されている焦点距離ｆと
の差を常時判定する。差が０になっていないなら＃80で
P₁より（M₁₀−M₂₄）の信号を出力し続ける。差が０にな
ると、設定焦点距離ｆが所定のf_Pになったので、モータ
駆動回路７にモータ８のストップ信号をP₁から出力しモ
ータ８をストップする（＃90）。

＃95 ＃10〜＃90で一連の動作が終了し、次にi₁＝０か
１かを確認する。i₁＝１なら通常ズーム操作モードであ
るので＃20に進み、i₁＝０ならオートズームプログラム
操作モードである＃10に進み、焦点検出・合焦動作を行
う。

次に本発明の他の実施例を説明する。上記実施例では
モータ８の駆動によりエンコーダ（BRとCD）から発生す
るデジタルコードをもとにマイクロプロセッサ１の入力
端子i₂に設定焦点距離ｆを逐次入力したものを示した
が、次のように構成することも可能である。エンコーダ
（BRとCD）の出力をモータ駆動回路７にモニターとして
入力する。そして、マイクロプロセッサ１の出力端子P₁
から出力されモータ駆動回路７に入力される設定焦点距
離ｆとプログラム線図のf_Pとの差に応じた駆動回転量
が、上記モニターとして入力されるエンコーダ（BRとC
D）に応じた回転量になったなら、モータ駆動回路７は
モータ８の回転駆動をストップさせる。すなわち、第４
図のフローチャートの＃80をモータ駆動回路７で行う。

また、第２図のプログラム線図の線Ｂにおいて、上述
ではβ_Ｎとβ_Ｆを直線結んだ曲線で結ぶこともできる。
円の場合は（Ｄ−ａ）^２＋（ｆ−ｂ）^２＝r²で、他に放
物線、双曲線の曲線が考えられる。

さらに第５図を用いて別のプログラム線図を説明す
る。この例では、近側の撮影距離で撮影倍率を大きく、
遠側で撮影倍率を小さく設定することは第２図のプログ
ラム線図と同じであるが、第２図の線Ｂを線分B1〜B5に
区分けして結んでいる点が異なる。線分B1は撮影距離D_N
−D₁間で、倍率β_１と一定であり、その焦点距離がf_Nか
らf_A間で変化する。

線分B2は撮影距離D₂−D₃,倍率β₂,焦点距離f_A−f_B 線分B3は撮影距離D₄−D_F,倍率β₃,焦点距離f_B−f_C であり、各倍率の関係はβ_１＞β_２＞β_３である。線分
B4は撮影距離D₁−D₂間で焦点距離f_Aと一定であり倍率が
β_１−β_２の間で変化する。線分B5も同様に撮影距離D₃
−D₄間で焦点距離f_Bと一定であり倍率がβ_２−β_３の間
で変化する。以上のようにプログラム線図を設定してい
る。

上記プログラムを動作させる構成は第１図と同じであ
るが、プログラム線図が切換わるf_A,f_Bのデータが、記
憶部10から端子i₂に入力され、各々メモリM₂₅,M₂₆に記
憶されている。マイクロプロセッサ１内のアルゴリズム
は第６図のフローチャートで動作する。ここに、＃10〜
＃35および＃80〜＃95は第４図のフローチャートと同じ
であり、以下に＃40〜＃72を説明する。

＃40 メモリM₄₀のＤが第５図の線Ａ〜Ｃのどのプログ
ラム線図上にあるかを判定するために、線分B2の式f_P＝
β₂Dより算出し、そのf_PメモリM₁₀に記憶しておく（＃4
1）。

＃45 メモリM₁₀のf_Pが線分B2の上限の焦点距離f_Bを越
えているかどうかを判定し、f_Bを越えておらず、さらに
＃60で下限のf_Aも越えていないならf_P＝β₂Dのf_Pをメモ
リM₁₀に記憶しておき、＃80に進む。

＃46〜＃50 ＃45で上限のf_Bを越えているなら＃46に進
む。線分B3のf_P＝β₃Dを用いてf_Pを算出し、交換レンズ
のテレ端f_Fを越えているかどうか判定する。越えている
なら線Ｃ上にあるので＃51,＃52でテレ端のf_Fをf_Pとし
てメモリM₁₀に記憶しておいて＃80に進む。

＃55 ＃50において、f_Pがf_Fを越えていないなら、次に
f_Bとの大きな比較を行ない、f_Pがf_Bより大きいならＤに
対応する倍率が線分B3上に乗っているということなので
f_P＝β₃Dのf_PをメモリM₁₀として＃80に進む。f_Pがf_Bよ
り大きくないなら＃56に進む。

＃56,＃57 ＃55においてf_Pがf_Bより大きくないなら、
ここでは＃45のf_P＝β₂Dのf_Pがf_Bを越えているか等しい
場合のフローであるため、線分B5上にあるとしてf_P＝f_B
としてf_PをメモリM₁₀に記憶しておき＃80に進む。

＃61〜＃65 ＃60でf_P＝β₂Dのf_Pがf_Aより小さいなら、
f_P＝β₁Dでf_Pを算出し（＃61）、このf_PをメモリM₁₀に
記憶して（＃62）、次いで交換レンズのワイド端f_Nを越
えているかどうかを判定する（＃65）。この判定でf_Pが
f_Nより小さいなら線Ａ上にあるので、＃66,＃67でワイ
ド端のf_Nをf_PとしてメモリM₁₀に記憶しておいて＃80に
進む。

＃70 ＃65においてf_Pがf_Nより大きいか等しいなら、次
にf_Aとの大きさ比較を行ない、f_Pがf_Aより大きくないな
らＤに対応する倍率が線分B1上に乗っているということ
で＃80に進む。

＃71,＃72 ＃70においてf_Pがf_Aより大きいなら、ここ
では＃60のf_P＝β₂Dのf_Pがf_Aより小さい場合のフローで
あるため、線分B4上にあるとして、f_P＝f_Aとしてf_Pをメ
モリM₁₀に記憶しておき＃80に進む。＃80以降は第４図
と同じである。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、ズーム系を有するカメ
ラにあって、近距離被写体の撮影倍率が遠距離被写体の
撮影倍率よりも大きくなるような撮影倍率を設定する撮
影倍率設定手段を用い、該設定手段と検知した被写体距
離とからな焦点距離を演算しレンズを駆動するようにし
たので、ズーミングに際して、シャッターチャンスに専
念でき、容易かつ、確実に近距離での人物撮影に最適な
写真を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるズームカメラの構成
図、第２図は本発明の一実施例での撮影距離と焦点距離
による撮影倍率のプログラム線図、第３図は自動ズーム
プログラムの原理を説明するための光学系部分の図、第
４図は自動ズームプログラムを実行するためのフローチ
ャート、第５図は他の実施例によるプログラム線図、第
６図は第５図のプログラムを実行するためのフローチャ
ートである。 L_F……フォーカスレンズ群、Lz₁,Lz₂……ズームレンズ
群、１……マイクロプロセッサ、２……焦点検出部、３
……フォーカスモータ駆動回路、４……モータ、５……
エンコーダ、６……カウンタ、９……ズーム操作部、B
R,CD……エンコーダ、10……記憶部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太巻隆信大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者加藤武宏大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者前川幸男大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (56)参考文献特開昭54−39144（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−38917（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−44429（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】焦点距離を可変にするレンズ群を駆動する
駆動系を有したカメラにおいて、被写体までの距離を検出する被写体距離検出手段と、上記検出された被写体までの距離に基づいて撮影倍率を
自動的に決定する撮影倍率決定手段と、上記決定した撮影倍率で制御するために上記駆動系を自
動的に駆動する駆動手段とを備え、上記撮影倍率決定手段で決定した撮影倍率は、検出され
る被写体の距離が遠距離の場合よりも近距離の場合の方
が相対的に大きな撮影倍率の決定が行われることを特徴
とするズームカメラ。