JP2654776B2

JP2654776B2 - バリフォーカルレンズ制御装置

Info

Publication number: JP2654776B2
Application number: JP62133402A
Authority: JP
Inventors: 大介畑
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1987-05-30
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPS63300207A

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）技術分野本発明は、バリフォーカルレンズ制御装置に関し、よ
り詳細には、同一光軸上に配設された変倍レンズ群およ
び合焦レンズ群からなる変倍光学系の該合焦レンズ群の
光軸方向の繰出量と被写体距離との関係が変倍域内の倍
率位置で異なるバリフォーカルレンズであって、変倍域
内の任意の第１の焦点距離から任意の第２の焦点距離に
更新する変倍動作によって生じる結像位置ずれを上記合
焦レンズ群の移動により補正するバリフォーカルレンズ
の制御装置に関するものである。

（ｂ）従来技術ズームレンズは、ズーミングの操作をしても結像位置
ずれ（いわゆるピント移動あるいはピントずれ）がない
ため、ズーミング操作毎にピント調整をする煩わしさが
なく操作性がよい反面、単焦点レンズに比べて開放絞り
Ｆナンバーが暗いため、例えば一眼レフレックス式ファ
インダによるピント調整（合焦操作）にある程度の熟練
が必要とされる。近年、カメラのAF化が進み、この問題
を解決したことによってズームレンズ本来の機動力が発
揮できるようになり、操作者（ユーザ）は作画意図に沿
って構図の決定のみに注意を集中することができるよう
になり、頗る操作性が向上した。

一般にズームレンズのフォーカシング（合焦操作）
は、変倍光学系の一部に配設されたフォーカシングレン
ズ群の移動によって行われている。そして、ズームレン
ズは、全ズーム域において同一被写体距離に対してこの
フォーカシングレンズ群の移動量がほぼ同一である（以
下、このことを等量移動」と呼ぶ）という利点を有し、
従って被写体距離目盛をフォーカシングレンズ群の移動
部材（距離リング）に付設し、一方これを隣接して配設
される固定リングに指標を付設するだけでよく、ズーミ
ングに応じて被写体距離目盛を変化させる必要がないと
いう利点がある。しかしながら、上記変倍光学系のレン
ズ構成によっても異なるが、インナーフォーカシング方
式およびリアーフォーカシング方式のズームレンズでは
上述の等量移動が実現するという条件の下で光学設計を
行う場合、レンズ構成が複雑化するという問題があっ
た。さらに広角側におけるフォーカシングレンズ群の移
動量（繰出量）が不必要に大きくなるという問題があっ
た。また、このことに起因してレンズの外径が大きくな
り、レンズおよび鏡筒が高重量化するという問題があっ
た。

そこで、これらの問題を解決するために、上記等量移
動の条件を外したバリフォーカルレンズが既に提案され
ているが、このバリフォーカルレンズには、上述のズー
ムレンズのズーミング操作に対応する変倍操作を行うと
結像位置ずれが発生するという問題がある。この問題を
解決するためには、バリフォーカルレンズを構成する変
倍光学系の一部を合焦レンズ群として上記変倍動作と独
立的な合焦駆動ができるように構成し、上記変倍操作に
伴う結像位置ずれ（以下「シフト」ということがある）
を演算により求めその演算結果に基づいて上記合焦レン
ズ群位置を補正すれば、実質的にズームレンズと同様の
操作性を得ることができると考えられる。

さて、このように自動的にシフト補正を行う場合、上
記バリフォーカルレンズは、同一被写体に対する合焦レ
ンズ群の合焦位置が焦点距離によって変化し、この変化
の軌跡は、焦点距離（焦点距離検出器の出力）を変数と
する双曲線となるので、例えば、合焦レンズ群が合焦位
置にあり、この状態から変倍操作をすると、上記バリフ
ォーカルレンズの制御系は、上記双曲線に沿って合焦レ
ンズ群を移動させて合焦状態を保持しようとするが、例
えばファインダにおける画角の変化を自然なものにする
ためには、シフト補正のための合焦動作（以下「シフト
補正動作」という）と焦点距離を変更する変倍動作とを
交互に繰返しながら設定すべき焦点距離に到着させれば
よい。このようにして交互に繰返すシフト補正動作を行
うたびごとに合焦位置までの合焦レンズ群の次回の繰出
し量を算出する必要がある。ところが、例えば、現在設
定されている焦点距離を変倍レンズ群の光軸上の位置と
して検出する例えばポテンショメータ等の焦点距離検出
器の出力をA/D変換器でA/D変換し、これを焦点距離情報
として用いる場合、仮に上記変倍レンズ群が光軸上に静
止していても、該A/D変換器の出力は、微小ではある
が、常に変動している。また、この出力に基づく上記シ
フト補正のための繰出し量の演算においても丸め誤差等
の演算誤差が生じさらに出力が変動する。従って、この
演算結果をもって直接上記合焦レンズ群を駆動すると、
つまりアナログ制御のように連続的な制御をすると、上
記変動によって合焦レンズ群が振動するという問題があ
った。

また、焦点距離の変化に対して無限遠における合焦位
置が不変となるようなバリフォーカルレンズにおいて
は、上記双曲線の傾斜が至近において最大となる。従っ
て、最短焦点距離から最長焦点距離までの上記シフト補
正動作を含めた変倍動作を行う場合、被写体距離によっ
て、上記最短焦点距離から最長焦点距離に切換る所要時
間が著しく異なるという問題があった。

（ｃ）目的本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、安価にして簡略な構成で、バリフ
ォーカルレンズ特有の変倍動作によって生じる結像位置
ずれを高速で、振動を起こすことなくしかも見映えよく
安定に補正し得るバリフォーカルレンズ制御装置を提供
することにある。

（ｄ）構成本発明は、上述の目的を達成させるために、同一光軸
上に配設された変倍レンズ群および合焦レンズ群からな
る変倍光学系で、該合焦レンズ群の光軸方向の繰出量と
被写体距離との関係が、変倍域内の倍率位置で異なるバ
リフォーカルレンズであって、変倍域内の任意の第１の
焦点距離から任意の第２の焦点距離に更新する変倍動作
によって生じる結像位置ずれを上記合焦レンズ群の移動
により補正するバリフォーカルレンズの制御装置におい
て、上記変倍レンズ群を駆動する変倍駆動手段と、上記
合焦レンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上記変倍駆動
手段を制御する変倍制御手段と、上記変倍レンズ群およ
び上記合焦レンズ群および上記合焦レンズ群の上記光軸
上のそれぞれのレンズ群位置を検出するレンズ群位置検
出手段と、このレンズ群位置検出手段から出力される焦
点距離情報および合焦レンズ群位置情報を受けて、上記
結像位置ずれの補正がなされる補正合焦位置までの上記
合焦レンズ群の移動量を補正量として算出する合焦補正
演算手段と、上記レンズ群位置検出手段、上記合焦補正
演算手段等の各部の検出・演算・制御誤差等による出力
の変動分よりも十分に大きな値であって、ファインダ観
察像の見映えが適当となるような値に設定されたしきい
値としての基準値と上記補正量を比較して上記補正量が
該基準値を越えたとき、上記合焦レンズ群を駆動すべく
上記合焦駆動手段を制御する合焦制御手段とを具備し、
上記変倍動作によって生じる結像位置ずれを振動を生じ
ることなく安定してかつ迅速に補正するように構成した
ことを特徴とするものである。

以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は、本発明に係るバリフォーカルレンズ制御装
置の一実施例の構成を示すブロック図である。第１図に
おいて、１は変倍光学系の光軸、２はこの光軸１に沿っ
て移動可能に該光軸１上に配設されて上記変倍光学系を
構成する変倍レンズ群で、2a,2b,2c,2dおよび2eは、そ
れぞれ単独または複数のレンズからなる第１群レンズ、
第２群レンズ、第３群レンズ、第４群レンズおよび第５
群レンズである。そして第５群レンズ2eをもって合焦レ
ンズ群としてのフォーカスレンズ群３を構成している。
この第５群レンズ2eを含み、第１群レンズ2a〜第５群レ
ンズ2eをもって変倍レンズ群２を構成している。尚、変
倍レンズ群２から成る上記変倍光学系の全系焦点距離は
ｆであり、Fmはフィルム面である。４は該全系焦点距離
ｆが最長距離としての望遠側焦点距離（以下単に「テレ
側」と略記する）から最短焦点距離としての広角側焦点
距離（以下単に「ワイド側）と略記する）までの間の任
意の焦点距離に設定するために変倍レンズ群２を駆動す
る変倍駆動手段としての変倍モータM_Zおよび図示しない
機構部から成る変倍駆動部、５は無限遠から至近に至る
被写体距離に対応する光軸１上の無限遠位置（∞位置）
から至近位置までの間の合焦位置に第５群レンズ2e、つ
まりフォーカスレンズ群３を駆動する合焦駆動手段とし
てのフォーカスレンズモータM_Fおよび図示しない機構部
から成るフォーカス駆動部、６および７はそれぞれ上記
フォーカスレンズ群３と共に該フォーカス駆動部５によ
り駆動され、このうち、６はスリット円板6aが回転駆動
されることによってフォトインタラプタ6bからその回転
数に比例したパルスを発生しフォーカスレンズ群３の光
軸１上の相対移動量を検出するフォーカスカウンタ、ま
た７は合焦レンズ群３の光軸上の位置に比例した電圧
を、合焦レンズ群位置情報としてのフォーカス位置情報
Sxとして出力するレンズ群位置検出手段の一部を成す合
焦レンズ群位置検出器（以下「FPM」と略記する）、８
は変倍レンズ群２と共に変倍駆動部４に駆動されて変倍
レンズ群２の光軸上の位置または上記全系焦点距離ｆに
比例した電圧を、焦点距離情報Zpとして出力する、上記
FPM7と共にレンズ群位置検出手段を構成する焦点距離検
出器（以下「ZPM」と略記する）、９は上記焦点距離情
報Zpを受けてA/D変換した上で、このZpにおける∞位置
から至近位置までのフォーカスレンズ群３の移動量（す
なわち繰出量）Fpmを演算する最大繰出量演算部、10は
この最大繰出量演算部９の出力FpmとFPM7のフォーカス
位置情報（合焦レンズ群位置情報）としての出力Sxとを
受けて該出力SxをA/D変換した上でこれらの比を演算
し、後述する比例定数Cfpを出力する比例定数演算部、1
1は上記３つの出力Fpm,Cfp,Sxを受けて合焦させるため
の補正量Dfpを演算する合焦補正演算部である。尚、上
記最大繰出量演算部９、上記比例定数演算部10および上
記合焦補正演算部11をもって合焦補正演算手段としての
総合補正演算部12を構成している。従ってこの総合補正
演算部12が算出する移動量としての補正合焦位置は、上
記補正量と同一内容である。13はこの補正量Dfpとあら
かじめ定められたしきい値としての基準値Dst（例えばD
st＝20）とを比較して該補正量Dfpが基準値を超えたと
き実行信号（GO）を補正量（Dfp）と共に出力する比較
判定手段としての比較判定部である。尚、基準値Dst＝2
0は、上述したようにA/D変換による交換誤差および総合
補正演算部12各部の演算誤差等による出力（補正量Df
p）の変動成分よりも十分に大きな値に設定されてい
る。

14は被写体までの距離を計測し、予定合焦位置までの
フォーカスモータM_Fの回転数に対応するデフォーカス量
Dfxを出力する測距部、15はフォーカスカウンタ６の出
力Dfcおよび上記補正量Dfpまたは上記デフォーカス量Df
xをそれぞれ受けて、上記実行信号（GO）を受けた時点
で該補正量Dfpに対応する補正合焦位置に、または該デ
フォーカス量Dfxを受けた時点でこのDfxに対応する予定
合焦位置にフォーカスレンズ群３を駆動するように上記
フォーカス駆動部５を制御する合焦制御手段としてのフ
ォーカス制御部、16および17はいずれも変倍動作を起動
する外部操作可能な押ボタンスイッチからなる起動手段
としての変倍スイッチで、16は倍率アップスイッチ（以
下単に「アップスイッチ」という）、17は倍率ダウンス
イッチ（以下単に「ダウンスイッチ」という）、18はこ
れらのアップ、ダウンスイッチ16,17の出力を受けて変
倍モータMzの回転方向を決定した上で起動信号（STR）
を出力する駆動方向判定部、19は該起動信号STRおよび
出力Fpmを受けて変倍駆動部４を制御する変倍制御手段
としての変倍制御部である。尚、＋Ｖは電源を示し、各
部の入出力関係は主要信号のみを示す。

また、最大繰出量演算部９は、当該焦点距離情報Zpに
おける∞位置から至近位置までのフォーカスレンズ群３
の最大繰出量をFpmとし、変倍レンズ群２のレンズ固有
の定数をそれぞれC₁,C₂,C₃としたとき、 Fpm＝｛C₂/（Zp＋C₁）｝＋C₃ （１）なる演算を実行するように構成されている。

尚、上記定数C₂,C₃は被写体距離Ｄがパラメータとな
っている。従って（１）式の定数C₂,C₃は至近の被写体
距離D₀を含んでいる。

また、比例定数演算部10は、その出力をCfpとし、変
倍動作を行う直前のフォーカス位置情報Sxおよび上記最
大繰出量FpmをそれぞれＳ（ｉ）およびFp（ｉ）とする
と、 Cfp＝Ｓ（ｉ）/Fp（ｉ）（２）なる演算を実行するように構成されている。

また、合焦補正演算部11は、その出力をDfpとし、補
正すべき時点での焦点距離情報Zpに対応する最大繰出量
FpmをFp（ｅ）とすると、 Dfp＝｛Cfp・Fp（ｅ）/256｝−Ｓ（ｉ）（３）なる演算を実行するように構成されている。

また、ZPM8の出力Zpは、テレ側において、Zp＝255、
ワイド側において、Zp＝０となり一方、FPM7の出力Sx
は、∞位置においてSx＝０、テレ側の至近位置において
はSx＝255となるように構成されている。

第２図は、変倍モード、マクロモードおよび収納モー
ドを有する第１図の変倍レンズ群２の各モードにおける
それぞれの動きを示すカム線図である。

第２図において、20〜24は、それぞれ第１レンズ群2a
〜第５レンズ群2eが変倍操作、マクロ操作および収納操
作によって移動するときの軌跡を示すカム線、特にカム
線24はフォーカスレンズ群３が∞位置にあるときの軌跡
を示し、24aは同じくフォーカスレンズ群３が至近位置
にあるときの軌跡を示す第５群レンズ2eのカム線、25は
テレ側の位置を示すテレ位置、26はワイド側の位置を示
すワイド位置である。また25aおよび26aはそれぞれマク
ロ位置および収納位置である。

第３図は、第２図のカム線図に対応するカム溝の具体
的形状を拡大して示す展開図である。

第３図において、27〜31は、第２図のカム線20〜24に
それぞれ対応するカム溝で、カム枠に形成されており、
32〜35は、固定枠に形成され、それぞれ第１群レンズ2
a、第２群レンズ2b、第３群レンズ2c,2e、第４群レンズ
2dをそれぞれ光軸方向へ案内する直線カム溝である。
尚、25および26は、上述したようにテレ位置およびワイ
ド位置であるが、実際には第２図示のカム線図のように
一直線上にあるのではなく、相互に干渉を起さないよう
に各カム溝27〜31によって円周方向に適宜にずらせてあ
る。つまり第２図のテレ位置25およびワイド位置26は、
等価的に示したものである。

第４図は、第１図に示した実施例のうち総合補正演算
部の演算等の原理を説明するための線図である。

第４図において、設定すべき全系焦点距離ｆとフォー
カスレンズ群３の被写体距離Ｄに対応した繰出量（移動
量）を代表的な各被写体距離Ｄごとに示し、縦軸に全系
焦点距離ｆの変化を、横軸には無限遠に対する合焦位置
を基準としてフォーカスレンズ群３の繰出量を示してい
る。この例においては、テレ位置とはｆ＝135mmであ
り、ワイド位置とはｆ＝35mmである。36〜38は、それぞ
れ被写体距離Ｄが∞,3.0m,至近（1.2m）であるときの合
焦曲線で、上述のように（１）式の定数C₂,C₃のパラメ
ータである被写体距離Ｄを∞,3.0m,1.2mとすることによ
って求まり、焦点距離情報Zpの変化に対するフォーカス
レンズ群３の無限遠位置から合焦位置までの繰出量の変
化を示す双曲線となる。従って、合焦曲線38は最大の繰
出量となる至近の合焦曲線で、特に∞の合焦曲線36から
この至近の合焦曲線38までの移動量が上述した最大繰出
量Fpmである。Zp（ｉ）,S（ｉ）およびFp（ｉ）は、そ
れぞれ変倍操作をする直前の焦点距離情報（第１の焦点
距離情報）Zp、フォーカス位置情報Sxおよび上記Zp
（ｉ）における∞の合焦曲線36から至近の合焦曲線38ま
での移動量Fpm（最大繰出量）であり、そしてZp（ｉ）,
Fp（ｅ）およびDfpは、それぞれ変倍駆動部４が動作を
開始してから補正すべき時点での焦点距離情報（第２の
焦点距離情報）、上記Zp（ｅ）における合焦曲線36から
合焦曲線38までの移動量およびピント移動を補正すべき
補正量である。

つまり、変倍動作の直前のZp、つまりZp＝Zp（ｉ）上
の最大繰出量Fp（ｉ）とフォーカスレンズ群３の現在位
置までの繰出量Ｓ（ｉ）との比を上記（２）式によって
求め、次に変倍動作終了後のZp、すなわちZp＝Zp（ｅ）
上においては、フォーカスレンズ群３が変倍動作によっ
て不動であるならば（変倍動作中に合焦動作をしない場
合）、Ｓ（ｉ）は上記Ｓ（ｉ）と同一であり、Fp（ｅ）
は（１）式にZp（ｅ）を代入して求めることができる。
つまりZp＝Zp（ｅ）上においてはDfpが未知数となるの
で、（２）式で求めた比例定数Cfpを用いると（３）式
によって上記未知数Dfpが求まるのである。このDfpが上
述の補正量である。

第５図は、第１図に示す実施例の動作を説明するため
のグラフで、第４図と同一部分には同一符号を付してあ
る。

第５図において、38aおよび39はZp＝Zp₁上のそれぞれ
合焦曲線37および38と交差する点、40,42,44は倍率アッ
プの動作において焦点距離情報Zpの変化量とその方向を
示す矢印、S₁は点39のフォーカス位置情報Sxの値、41お
よび41aはZp＝Zp′上のそれぞれSx＝S₁なる仮想直線お
よび合焦曲線37と交差する点、43,45は倍率アップの動
作において、フォーカス位置情報Sxの変化量とその方向
を示す矢印、46,46aはZp＝Zp₃上のそれぞれ合焦曲線37
および38と交差する点、47,49は倍率ダウンの動作にお
いてZpの変化量とその方向を示す矢印、48,50は同じく
倍率ダウンの動作においてフォーカス位置情報Sxの変化
量とその方向を示す破線の矢印である。尚、矢印43,48
は共にZp＝Zp₂上に平行している。

第６図および第７図は共に第１図に示した実施例の動
作順序を示すフローチャートである。尚、このフローチ
ャートの構成は、以下の動作説明で併せて述べるので、
ここでは省略する。ただし、第７図の「基準値設定」の
動作は、とりあえずは無視するものとする。

さて、このように構成された本実施例の動作を説明す
る。まず、要部である変倍動作およびこの変倍動作に伴
うピント移動を補正するシフト補正動作の説明に先立っ
て、一般的な自動合焦装置における自動合焦の動作につ
いて述べる。今、初期位置としてフォーカスレンズ群３
は、例えば至近位置にあるとする。また被写体距離Ｄ
は、Ｄ＝3.0mとする。ここで、測距動作を起動する測距
スイッチあるいは撮影動作を起動するレリーズスイッチ
（いずれも図示せず）が操作されたとすると、測距部14
が動作を開始し、被写体（図示せず）までの距離を計測
する。そして、この計測結果をフォーカスモータM_Fの回
転数に換算したデフォーカス量Dfxとして出力し、これ
を受けたフォーカス制御部15が、フォーカスモータM_Fを
回転させると共にフォーカスカウンタ６の出力Dfcを監
視し、Dfc＝Dfxになった位置をもって合焦位置と判定し
てフォーカスモータM_Fを停止させる。第５図に対応させ
ると3.0mの合焦曲線37上に合焦レンズ群３が設定された
ことになる。つまり、フォーカスレンズ群３は、第５図
における点38aから点39へと移動したことになる。

さて、次に変倍動作およびシフト補正動作について、
第６図および第７図のフローチャートに沿って説明す
る。今、フォーカスレンズ群３は、上述のように3.0mに
ある被写体に合焦している位置にあるとする。従って第
５図の合焦曲線37上にある。

まず、ワイド側からテレ側に移る倍率アップ動作を説
明すると、第１図のアップスイッチ16が押されることに
よって駆動方向判定部18から変倍方向の情報を含む起動
信号（STR）が出力され、第６図においてフローチャー
トはSTARTから始まる。すなわち、まず「倍率アップ
？」の条件分岐においてアップスイッチ16の状態を駆動
方向判定部18がチェックする。今の場合はYESに分岐す
るが、もしもNOに分岐した場合は次の条件分岐「倍率ダ
ウン？」でダウンスイッチ17の状態をチェックし、この
ダウンスイッチ17も操作されていなければNOに分岐して
再度上記「倍率アップ？」の条件分岐にもどり、倍率ス
イッチ16,17のいずれかが操作されるまで同じ動作を繰
返している。尚、ここで、この動作ループを「スイッチ
チェックループ」と呼ぶこととする。さて、次の「ZDR
＝１」で駆動方向判定部18は、駆動方向が倍率アップの
方向なので、起動信号（STR）にこれを示すZDR＝１を含
めて変倍制御部19に出力する。次に「Zp読込み」および
「Sx読込み」において、最大繰出量演算部９がZPM8の焦
点距離情報としての出力（Zp）を受けてA/D変換し、比
例定数演算部10がFPM7の合焦レンズ群位置情報としての
出力（Sx）を受けてA/D変換し、この変換出力がそれぞ
れ第５図に示す例えばZp₁およびS₁であったとする。つ
まり点39に変倍レンズ群２が位置しているとする。次の
「最大繰出量算出」で最大繰出量演算部９は、上記Zp₁
を上記（１）式に代入して最大繰出量Fpmを算出する。

次の「比例定数算出」で比例定数演算部10は該最大繰
出量Fpmをも受けて（２）式によって比例定数Cfpを算出
する。すなわち、上記S₁をS₁＝Ｓ（ｉ）とし、上記Zp₁
に対するFpmをFpm＝Fp（ｉ）としてこれらを（２）式に
代入してCfpを求める。つまり第５図に対応させると∞
の合焦曲線36からZp＝Zp₁上の点39までの長さと該∞の
合焦曲線36から点38aまでの長さとの比が求まるのであ
る。第６図のフローチャートは、に至って第７図の
に移る。尚、上記「スイッチチェックルーム」以後ま
での動作を「初期設定動作」と呼ぶこととする。

第７図のフローチャートの条件分岐「変倍続行？」に
おいて、駆動方向判定部18は、アップ／ダウンスイッチ
16/17が押されている（ON状態）か否かをチェックす
る。今、アップスイッチ16が押され続けているとする
（以下、特に明記するまでこの状態が持続しているもの
とする）。従って上記条件分岐においてYESに分岐し、
次の「変倍レンズ群駆動」において変倍制御部19は、上
記変倍方向ZDR＝１を参照して倍率アップの方向へ変倍
モータM_Zを回転させる。つまり変倍動作を開始する。そ
して変倍レンズ群２が移動し、ZPM8の出力（Zp）も矢印
40に示すように変化する。なだし、FPM7は、フォーカス
モータM_Fが動作していないので、第５群レンズ2eは、第
２図のカム線24または第３図のカム溝31に従って変化
（移動）するが、フォーカスレンズ群３としては、一定
位置に保持されており、変倍操作によっては変化しな
い。次の「Zp読込み」では、第５図の矢印40をもって示
す方向へ変化しはじめた焦点距離情報Zpの最近の値Zp′
（点41の位置）を最大繰出量演算部９が読込み、次の
「最大繰出量算出」において上述したように該Zp′を
（１）式に代入して最新のFpmを算出する。次の「Sx読
込み」において、変化してないはずであるが、A/D変換
器の丸め誤差、機械的ガタ等を考慮して念のため再度Sx
を合焦補正演算部11が読込む。そして、次の「補正量算
出」において、上記第６図の「比例定数算出」で求めた
比例定数Cfpを用い、Zp′に対応するFpmをFp（ｅ）と
し、再度読込んだSxをSx＝S₁＝Ｓ（ｉ）としてこれらを
（３）式に代入して補正量Dfpを算出する。次の条件分
岐「至近側？」において、合焦補正演算部11は、合焦方
向が至近側か∞側かを判定する。つまり今の場合、変倍
方向は倍率アップの方向で第５図の矢印40の方向である
から、合焦させるためには合焦曲線37に近づく矢印43の
方向にフォーカスレンズ群３を駆動すればよいと判定し
YESに分岐する。そして次の「MDR＝１」において、補正
量Dfpと共に至近側への駆動を意味するMDR＝１の合焦方
向情報を出力する。本発明の要部の１つである次の条件
分岐「基準値を超過？」において、比較判定部13は、あ
らかじめその内部に設定されている基準値Dst＝20と上
記Zp＝Zp′における補正量Dfpとを比較し、基準値Dstが
補正量Dfpを超過したか否か、より詳細にはDfp≧20を満
すか否かをチェックし、変倍動作によるピント移動（シ
フト量）が所定量より大きくなったか否かを監視してい
る。そして今の場合、未だ変倍レンズ群２が駆動されて
間もないのでシフト量（第５図上では点１と点41aとの
間の長さに対応）も小さく、NOに分岐する。従って比較
判定部13から実行信号（GO）は出力されない。そして再
び「変倍続行？」に戻り、以下、上述の動作を繰返す。
尚、ここで、この動作ループを「シフト量監視ループ」
と呼ぶこととする。変倍モータM_Zはさらに回転を続け、
変倍レンズ群２は第５図における矢印40から点41を通過
し矢印42の方向へと駆動される。そしてZp＝Zp₂になっ
た時、Dfp＝20に至ったとすると、上記シフト量監視ル
ープは、「基準値を超過？」からYESに分岐し、この
時、比較判定部13が実行信号（GO）、補正量Dfpおよび
上記MDR＝１を出力する。そして次の「変倍駆動停止」
で、変倍制御部19は変倍モータM_Zを停止させ、上記補正
量Dfpおよび合焦方向情報MDR＝１を受けたフォーカス制
御部15は、次の「フォーカス駆動」でフォーカスモータ
M_Fを回転させ、フォーカスレンズ群３を至近側、すなわ
ち第５図中の矢印43の方向へ駆動する。第２図において
はカム線24からカム線24a側に向かう方向に相当する。
次の条件分岐「補正合焦位置？」において、フォーカス
制御部15は、フォーカスカウンタ16の出力Dfcと補正量
のDfpを逐時比較し、これらが一致するまでNOに分岐し
て上記「フォーカス駆動」に戻り、フォーカスレンズ群
３の駆動を続行する。しかる後、フォーカスレンズ群３
が第５図に示す矢印43の方向に移動して3.0mの合焦曲線
37上に到達すると、Dfc＝Dfpとなるので上記条件分岐を
YESに分岐して、次の「フォーカス駆動停止」でフォー
カスモータM_Fを停止させる。ここまでの動作が変倍動作
およびシフト補正動作の第１サイクルで、さらに第７図
のフローチャートは、上記「変倍続行？」に戻り、第２
サイクルの制御に移る。尚、上記「シフト量監視ルー
プ」以後の上記「変倍駆動停止」から上記「フォーカス
駆動停止」までの動作をここでは「補正合焦動作」と呼
ぶこととする。

さて、第２サイクルの動作は、上記「シフト量監視ル
ープ」の動作によって矢印44の方向に変倍レンズ群２が
駆動されZp＝Zp₃においてシフト量が所定値に達すると
上記補正合焦動作に移る。そしてこの補正合焦動作の動
作中に上記アップスイッチ16がOFF状態になったとする
と、該補正合焦動作は続行され、矢印45の方向に合焦レ
ンズ群３が駆動される。しかる後、合焦レンズ群３が合
焦曲線37上に到達し（点46の位置）各部が上記補正合焦
動作を終えて再び条件分岐「変倍続行？」に戻り、ここ
でアップスイッチ16がOFFになっていることを駆動方向
判定部18が検出し、フローチャートはNOに分岐して次の
サブルーチン「補正合焦動作」に進む。このサブルーチ
ンの動作内容は、上述した補正合焦動作と同一である。
ただし、今の場合すでに「変倍駆動停止」が実行されて
変倍モータM_Zが停止しており、シフト量もDfp＝０とな
っているので該サブルーチン「補正合焦動作」において
は実質上、何もなされない。つまり、このサブルーチン
は、アップ／ダウンスイッチ16/17が上記シフト量監視
ループの動作中にOFFした場合のために用意されたもの
である。第７図のフローチャートはに至り、ここから
第６図のに移って上記「スイッチチェックループ」に
入る。今のアップ／ダウンスイッチ16/17はいずれも押
されていないので、以後該「スイッチチェックループ」
の動作を繰返すことになる。以上で倍率アップ動作のす
べてが終了したのである。

さて、今、変倍レンズ群２およびフォーカスレンズ群
３は、第５図の点46にある。倍率ダウンの動作について
述べるが、上記倍率アップの動作と同様なので要点のみ
を簡略に説明する。

今、ダウンスイッチ17が押されたとして、第６図のフ
ローチャートの「スイッチチェックループ」内において
「倍率ダウン？」をYESに分岐し、「ZDR＝−１」で変倍
方向が倍率ダウンの方向であることを意味するZDR＝−
１の信号を出力し、上記初期設定動作を実行してに至
り、第７図に移って、変倍動作を開始し、上記シフト量
監視ループ内において、「至近側？」をNOに分岐し、合
焦方向を「MDR＝−１」で∞側と決定する。第５図にお
いては変倍レンズ群２が点46から矢印47の方向に移動
し、シフト量が基準値Dstを超えると上記補正合焦動作
に移り、矢印48の方向に合焦レンズ群３を駆動して第１
サイクルを終り、以下同様に矢印49、矢印50と移動し、
ダウンスイッチ17がOFFになったところでこの動作は停
止する。上述したように本実施例によれば、変倍操作に
伴って生ずる結像ずれを補正するに際し、補正量Dfpが
基準値Dstを超えたときのみシフト補正動作を実行する
ように構成し、基準値Dst＝20は、上述の変動成分より
も十分に大きい値に設定したから、該変動成分を含んだ
補正量Dfpで直接に制御する場合のように、フォーカス
レンズ群３が上記変動成分によって振動を起こすことが
除去でき、極めて安定な制御が実現できる利点がある。

また、Dfp≧20を満たすまでの期間は、フォーカス制
御部15の作動を休止することができ、従ってフォーカス
モータM_Fも休止するので、フォーカスレンズ群３の振動
除去のみならず、無駄な電力消費が防止できるという利
点がある。

尚、本発明は、上述の実施例に限定されることなく、
その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形実施
が可能である。

例えば、第７図に示すフローチャートの「基準値を超
過？」の判定は、Dfp≧20に限ることなく、制御速度お
よび制御の安定性、ファインダ観察像の見映え、等が最
適になるように選ぶならば、その数値を増減してもよ
く、また、一定の変倍量毎に、シフト補正を行うように
してもよい。

また、基準値Dstは上述のように単一の所定値に固定
することなく、可変としてもよい。すなわちフローチャ
ートにおいては、第７図に示す「基準値設定」の動作を
付加し、第１図のブロック図においては、第８図に示す
基準値設定部51を新たに設け、上述の実施例において、
基準値Dst＝20は比較判定部13内にあらかじめ設定され
ていたが、第８図の変形例においては、複数の領域に分
割された至近位置から∞位置までの間の各領域毎にあら
かじめ設定されたそれぞれに異なる基準値を用意してお
き、フォーカス位置情報Sxを受けた基準値設定部51が被
写体距離に対応した当該領域を選択し、その基準値を比
較判定部13に出力し、比較判定部13は該基準値設定部51
の出力を基準値として補正量Dfpとの比較を行うように
構成してもよい。

また、第２図〜第５図によってもわかるように、合焦
曲線36〜38はフォーカス位置情報Sx（被写体距離Ｄ）に
よって傾斜が異なり、また同一被写体に対しても焦点距
離によって変化率が変るので、基準値設定部51が焦点距
離情報Zpをも受けるように構成し、合焦曲線36〜38のカ
ーブに沿って基準値Dstが可変となるようにしてもよ
い。尚、上述の二つの変形例の場合、被写体距離の至近
側と∞とにおけるテレ側からワイド側までのシフト補正
動作を含めた変倍動作に要する切換時間の差を最小にで
きる利点がある。つまり、至近側における上記切換時間
が最小になり、迅速な焦点距離の切換が可能となる。

また、補正合焦動作中に、変倍駆動を停止することな
く、両モータM_F,M_Zの電源に悪影響がなければ、変倍駆
動を併行してもよい。

また、上記実施例においては、カメラに内蔵された自
動合焦装置における測距部14からのデフォーカス量信号
を受けて自動合焦し得るように構成してあるが、自動合
焦装置を備えないカメラにも本発明を適用できること
は、勿論である。

（ｅ）効果以上詳述したように本発明によれば、全系焦点距離の
更新に伴って生ずるバリフォーカルレンズ特有の結像位
置ずれを補正するに際し、補正量が、レンズ群位置検出
手段、合焦補正演算手段等の検出・演算・制御誤差等に
よる出力の変動分よりも十分に大きな値であって、ファ
インダ観察像の見映えが適当となるような値に設定され
たしきい値としての基準値を超えたときとみこの補正量
に基づいて合焦制御手段が補正合焦位置まで合焦レンズ
群を駆動すべく合焦駆動手段を駆動制御するように構成
したから、安価で且つ簡素な構成であり乍ら、合焦レン
ズ群の位置制御を高速で且つ振動を起こすことなく、フ
ァインダ観察像も見映えのよい状態で安定に行うことが
でき、しかも上記補正量が上記基準値を超えるまでの期
間、上記合焦駆動手段および上記合焦制御手段が休止で
きるので、特に合焦駆動手段の無駄な消耗を防止し得る
バリフォーカルレンズ制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るバリフォーカルレンズ制御装置
の一実施例の全体構成を示すブロック図、第２図は、第
１図に示した変倍光学系のそれぞれの動きを示すカム線
図、第３図は、このカム線図に対応するカム溝の具体的
形状を拡大して示す展開図、第４図は、第１図に示した
本発明装置の特性を示し、特に各演算部の動作を説明す
るためのもので、設定すべき全系焦点距離ｆと被写体距
離Ｄに対応したフォーカスレンズ群の繰出量Sxとの関係
を各被写体距離毎に示したグラフ、第５図は、第１図に
示す実施例の動作を説明するためのグラフ、第６図およ
び第７図は、共に第１図に示す実施例の動作順序を示す
フローチャートで、第８図は、変形例を示し、新たに設
けた部分の周辺を第１図と対応させて示したブロック図
である。１……光軸、２……変倍レンズ群、 2a〜2e……第１群レンズ〜第５群レンズ、３……フォーカスレンズ群、 Fm……フィルム面、４……変倍駆動部、５……フォーカス駆動部、６……フォーカスカウンタ、７……合焦レンズ群位置検出器（FPM）、８……焦点距離検出器（ZPM）、９……最大繰出量演算部、 10……比例定数演算部、 11……合焦補正演算部、 12……総合補正演算部、 13……比較判定部、 14……測距部、 15……フォーカス制御部、 16……倍率アップスイッチ（アップスイッチ）、 17……倍率ダウンスイッチ（ダウンスイッチ）、 18……駆動方向判定部、 19……変倍制御部、 M_Z……変倍モータ、 M_F……フォーカスモータ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一光軸上に配設された変倍レンズ群およ
び合焦レンズ群からなる変倍光学系で、該合焦レンズ群
の光軸方向の繰出量と被写体距離との関係が、変倍域内
の倍率位置で異なるバリフォーカルレンズであって、変
倍域内の任意の第１の焦点距離から任意の第２の焦点距
離に更新する変倍動作によって生じる結像位置ずれを上
記合焦レンズ群の移動により補正するバリフォーカルレ
ンズの制御装置において、上記変倍レンズ群を駆動する
変倍駆動手段と、上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動
手段と、上記変倍駆動手段を制御する変倍制御手段と、
上記変倍レンズ群および上記合焦レンズ群の上記光軸上
のそれぞれのレンズ群位置を検出するレンズ群位置検出
手段と、このレンズ群位置検出手段から出力される焦点
距離情報および合焦レンズ群位置情報を受けて、上記結
像位置ずれの補正がなされる補正合焦位置までの上記合
焦レンズ群の移動量を補正量として算出する合焦補正演
算手段と、上記レンズ群位置検出手段、上記合焦補正演
算手段等の各部の検出・演算・制御誤差等による出力の
変動分よりも十分に大きな値であって、ファインダ観察
像の見映えが適当となるような値に設定されたしきい値
としての基準値と上記補正量を比較して上記補正量が該
基準値を越えたとき、上記合焦レンズ群を駆動すべく上
記合焦駆動手段を制御する合焦制御手段とを具備し、上
記変倍動作によって生じる結像位置ずれを振動を生じる
ことなく安定してかつ迅速に補正するように構成したこ
とを特徴とするバリフォーカルレンズ制御装置。
【請求項２】基準値は、特定の値に固定されてなる特許
請求の範囲第１項記載のバリフォーカルレンズ装置。
【請求項３】基準値は、至近距離から無限遠位置までを
所定数の領域に分割したとき、それぞれ領域に対応した
異なる量に定められてなる特許請求の範囲第１項記載の
バリフォーカルレンズ制御装置。
【請求項４】基準値は、同一被写体に対する第１の焦点
距離における補正量と第２の焦点距離における補正量と
の変化率が被写体距離によって変化するのに対応して変
化する量としてなる特許請求の範囲第１項記載のバリフ
ォーカルレンズ制御装置。
【請求項５】合焦補正駆動中に、変倍駆動を併行して行
うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバリフ
ォーカルレンズ制御装置。