JP2773820B2 - ズームレンズの像面湾曲補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスームレンズの調節装置に関し、詳しくはフ
ォーカシング及びズーミングに応じて像面湾曲を良好に
補正するための可動の補正光学系を備えたズームレンズ
の像面湾曲補正装置に関するものである。 〔従来の技術〕 ズームレンズは連続的に焦点距離を変えることがで
き、像倍率の設定やフレーミングに自由度がでてくるこ
とから、最近の写真カメラやTVカメラに多用されてい
る。このようなズームレンズには、フォーカシングレン
ズ方式や変倍方式から種々のものが提供されているが、
特にTVカメラ用のものでは10倍以上の大きなズーム比が
要求されることが多く、その変倍域内で光学性能を良好
に維持しなくてははらない。 TVカメラ用のズームレンズでは一般に５群構成ものが
多く、物体側から順にフォーカシングレンズ，バリエー
ター（変倍レンズ），コンペンセーター（補正レン
ズ），エレクター（アフォーカルコンバーターレン
ズ），マスターレンズを配列してなる。そして、フォー
カシングレンズは焦点調節のために移動され、バリエー
ターは変倍のために移動される。コンペンセーターはバ
リエーターの移動に連動し、線型あるいは非線型に移動
して結像位置を一定に維持する作用を行うものである。
エレクターはコンペンセーターからの光束をアフォーカ
ル光束にするために用いられるものである。 ところで、ズームレンズでは変倍に伴って収差が発生
することが避けられないのが普通である。このため、従
来においてはフォーカシングレンズ，バリエーター，コ
ンペンセーターの各光学系のバランスをとって、各変倍
域での収差変動を抑制するようにしている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述したTVカメラ用ズームレンズのよ
うにズーム比が大きくなってくると、フォーカシングレ
ンズ，バリエーター，コンペンセーターの３者間のバラ
ンスをとるだけでは、充分な収差補正ができなくなって
くる。特に、画面の周辺部に向かう斜光束が引き起こす
像面湾曲については、前述のような手法だけでは補正す
ることができない。しかも、このような斜光束によって
生じる像面湾曲は、フォーカシングレンズ及びバリエー
ターのセット位置の組み合わせごとに異なるため、フォ
ーカシング操作あるいは変倍操作に連動して一義的に補
正することができない。 本発明はこのような従来技術に鑑みてなされたもの
で、これまでは補正しきれなかった像面湾曲を良好に補
正できるようにしたズームレンズの補正機構を提供する
ことを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するために、フォーカシング
レンズのセット位置及びバリエーターのセット位置の各
々を電気信号として検出する第1,第２検出器を設けると
ともに、フォーカシングレンズ及びバリエータのセット
位置の組み合わせに対応して像面湾曲のための移動量を
記憶させた像面湾曲補正データ記憶手段を設け、フォー
カシング操作や変倍操作に伴って前記第1,第２検出器か
ら得られるそれぞれのセット位置信号によって像面湾曲
補正データ記憶手段から移動量を読み出し、この移動量
にしたがってマスターレンズの一部を構成しているノン
パワーの補正光学系をアフォーカル光路中で移動調節す
るものである。 〔作用〕 上記の構成によれば、フォーカシングレンズ及びバリ
エーターのセット位置の組み合わせごとに、最適補正位
置にマスターレンズの一部を構成しているノンパワーの
光学系を移動させることができ、全変倍域で像面湾曲が
良好に補正された結像を得ることができるようになる。
しかも、アフォーカル光路中でパワーをもっていないレ
ンズ系を移動させるから、フォーカシングレンズ，バリ
エーター，コンペンセーターなどにより予め補正されて
いる球面収差や軸上色収差には悪影響を与えることがな
い。 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。 〔実施例〕 本発明をTVカメラ用のズームレンズに用いた一例を概
略的に示す第１図において、鏡筒本体１内にはフォーカ
シングレンズ2,バリエーター3,コンペンセーター4,エレ
クター5,マスターレンズ６の各レンズ系が収容されてい
る。フォーカシングレンズ2,バリエーター3,コンペンセ
ーター4,マスターレンズ６の前群6aは、各々鏡筒本体１
内で光軸Ｐ方向で移動自在となっているフォーカシング
鏡筒8,バリエーター鏡筒9,コンペンセーター鏡筒10,補
正鏡筒11に保持されている。 フォーカシング鏡筒８は、これに固着された雌ネジブ
ロック13に螺合している送りネジ14を回転させることに
よって移動される。この送りネジ14は、アイドラギヤを
介してモータ15によって駆動される。また、送りネジ14
の回転はアイドラを介してポテンショメータ16に減速し
て伝達され、送りネジ14の回転位置はこのポテンショメ
ータ16によって抵抗値として検出することができる。な
お、フォーカシング鏡筒８にはガイドピン18が取り付け
られ、これが鏡筒本体１内壁の溝1aに係合してフォーカ
シング鏡筒８の移動をガイドし、フォーカシング鏡筒８
は軸振れなく移動される。 バリエーター鏡筒９及びコンペンセーター鏡筒10のそ
れぞれには、ボス19,20が取り付けられている。鏡筒本
体１内には、軸受け22,22を介してカム筒23が光軸Ｐを
中心として回転自在に設けられている。そして、前記ボ
ス19,20は、カム筒23に形成されたカム溝24,25に係合し
ている。カム溝24は変倍時におけるバリエータ鏡筒９の
位置決めを行い、カム溝25は変倍時において結像位置が
一定位置となるようにコンペンセーター鏡筒10の位置決
めを行う。また、カム筒23の外周にはギヤ27が固定さ
れ、モータ28を駆動することによってアイドラギヤ29を
介してカム筒23が回転される。そして、アイドラギヤ29
の回転位置すなわちカム筒23の回転位置は、ポテンショ
メータ30により抵抗値として検出できるようになってい
る。 なお、カム筒23内にはキー溝31a,31bが形成された固
定筒32が設けられ、バリエーター鏡筒９に植設されたガ
イドピン33がキー溝31aに、コンペンセーター鏡筒10に
植設のガイドピン34がキー溝31bに係合している。ま
た、これらのキー溝31a,31bを貫通して前記ボス19,20は
カム溝24,25に係合している。そして、カム筒23の回転
によってバリエーター鏡筒９及びコンペンセーター鏡筒
10が進退するときには、各々のガイドピン33,34がキー
溝31a,31bに沿って移動されるから、鏡筒9,10の各々は
軸振れなく直進するようになる。 補正鏡筒11は、鏡筒本体１に形成されたスロット36に
沿って光軸Ｐ方向に移動される。この補正鏡筒11の移動
のために、スロット36を貫通したボス37が螺旋カム38の
カム溝40に係合している。螺旋カム38の外周にはギヤが
固着されており、モータ41を駆動することによって螺旋
カム38を回転させて補正鏡筒11を進退させることができ
る。この補正鏡筒11には、前述したようにマスターレン
ズ６の前群6aだけが保持され、マスターレンズ６の後群
6bは鏡筒本体１に対して固定されている。マスターレン
ズ６は、周知のように全体として正のパワーを有してお
り、エレクター５から射出されてきたアフォーカル光束
を結像光束として射出するが、前群6aだけではノンパワ
ーとなっている。 上述のように構成されたズームレンズをTVカメラ（図
示省略）に装着すると、鏡筒本体１から所定のフランジ
バックを隔てて三色分解プリズム45が位置する。三色分
解プリズム45の各々の射出面には、青（Ｂ），緑
（Ｇ），赤（Ｒ）の各色光を受光する撮像素子46,47,48
が配置されており、ズームレンズからの光束は色分解さ
れてから各々の撮像素子46,47,48上に結像される。 第１図中で破線で示したブロックＡは、回路ユニット
を含めたスームレンズ側の構成を表し、ブロックＢはTV
カメラ側の構成を示している。鏡筒本体１内に内蔵され
たモータ15,28は信号線を介してTVカメラと電気的に接
続される。これらのフォーカシングレンズ用のモータ15
とズーミング用のモータ28は、TVカメラの各操作部を操
作したときに、フォーカシング・ズーミングディマンド
部からの指令信号を受けて作動される。また、モータ41
及びポテンショメータ16,30は、鏡筒本体１内のマイク
ロコンピュータ51とで電気的に接続されている。そし
て、ポテンショメータ16,30からの信号はA/Dコンバータ
49,50を介してズームレンズ側に内蔵されたマイクロコ
ンピュータ52に入力され、螺施カム38を駆動するモータ
41は、マイクロコンピュータ51からの信号により、D/A
コンバータ52,アンプ53を介して駆動される。 マイクロコンピュータ51は、ROMとして用意されてい
る像面湾曲補正データメモリ55及びレジストレーション
データメモリ56にアクセスし、所定のデータを取り込む
ようになっている。これらの像面湾曲補正データメモリ
55及びレジストレーションデータメモリ56に格納されて
いるデータは、ズームレンズの光学系に対応して決めら
れている。像面湾曲補正データは、第２図に示したよう
に、フォーカシングレンズ２のセット位置と、ズーム比
すなわちバリエーター３のセット位置との２変数に対し
て、像面湾曲を補正するためのフローティング量ΔＺを
対応させたデータである。このフローティング量ΔＺ
は、マスターレンズ６の前群6aの光軸方向での移動量を
表している。 この実施例のように、フォーカシングレンズ２を全体
として正パワーにすると、一般に至近距離側では正の像
面湾曲が生じ、無限遠側では負の像面湾曲が生じる。そ
しして、こうした像面湾曲は、ズーム比を大きくしてゆ
くことによって助長されるようになる。このような像面
湾曲の傾向を考慮して、像面湾曲補正データメモリ55に
は、第２図に示したような補正データが格納されてい
る。 レジストレーションは、成分色光ごとの撮像素子46,4
7,48の光電面に、色ごとに結像位置が面内でずれる現象
であるが、その補正データはＧチャンネルを基準とした
データ、すなわち撮像素子47における結像位置を基準と
した補正データとしてレジストレーション補正データメ
モリ56に格納されている。そして、像面湾曲補正データ
と同様に、フォーカシング量とズーミング量との組み合
わせによって所定のデータが読み込まれ、D/Aコンバー
タ58,59を介してTVカメラ側に出力される。TVカメラ側
には、Ｂ−Ｇレジストレーション補正回路61,R−Ｇレジ
ストレーション補正回路62が内蔵され、Ｂチャンネル,R
チャンネルのレジストレーション補正データの入力を受
けて、Ｂチャンネルの撮像素子48,Rチャンネルの撮像素
子46の作動調整を行うようになっている。 以上のように、本発明を用いたズームレンズをTVカメ
ラに接続して使用すると、TVカメラ側からのフォーカス
指令信号，ズーム指令信号によって、モータ15,28が駆
動される。モータ15の駆動によって送りネジ14が回転す
ると、フォーカシング鏡筒８が光軸Ｐに沿って進退し、
フォーカシングが行われる。フォーカシング鏡筒８の移
動位置は送りネジ14の回転に対応しているから、ポテン
ションメータ16からの信号によってフォーカシング鏡筒
８の位置を検出することができ、このフォーカシングセ
ット信号はA/Dコンバータ49を介してマイクロコンピュ
ータ51に取り込まれる。 一方、ズーム指令信号によってモータ28が駆動される
と、アイドラギヤ29,ギヤ27を介してカム筒23が回転す
る。カム筒23の回転によって、バリエーター鏡筒9,コペ
ンセーター鏡筒10は、各々のカム溝24,25にしたがって
光軸Ｐ方向に移動される。周知のように、カム溝24,25
の軌跡は、ズーミングによって結像面が光軸Ｐ方向に移
動しないように光学設計によって決定される。バリエー
ター鏡筒９のセット位置は、カム筒23のセット位置と対
応しており、このセット位置はアイドラギヤ29の回転位
置を検出するポテンショメータ30を介して検出される。
ポテンショメータ30で検出されたズーミングセット信号
は、A/Dコンバータ50を介してマイクロコンピュータ51
に供給される。 こうしてフォーカシング信号は、ズーミングセット信
号の各々がマイクロコンピュータ51に入力されると、像
面湾曲補正データメモリ55,レジストレーション補正デ
ータメモリ56がアクセスされる。そして、フォーカシン
グセット位置とズーミングセット位置との組み合わせご
とに対応づけられた像面湾曲補正データとレジストレー
ション補正データとがマイクロコンピュータ51に読み込
まれる。 マイクロコンピュータ51に読み込まれた像面湾曲補正
データは、D/Aコンバータ52,アンプ53を介してモータ41
に供給され、これにより螺旋カム38が駆動される。螺旋
カム38が駆動されると、カム溝40及びボス37を介して補
正鏡筒11が光軸Ｐに沿って移動される。これにより、像
面湾曲補正用の補正レンズとして用いられているマスタ
ーレンズ６の前群6aが、エルクター５から射出している
アフォーカル光束中で移動されるようになる。マスター
レンズの前群6aはパワーをもっていないため、バリエー
ター３及びコンペンセーター４によって決められたズー
ム比や結像位置に対しては何らの影響を与えることがな
い。また、光軸Ｐに対してほぼ平行に入射してくる光束
に対してもほとんど影響を与えないので、フォーカシン
グレンズ２及びそれ以降の光学系の組み合わせによって
予め補正されている収差、例えば球面収差や軸上色収差
などは変動することはない。 ところが、光軸Ｐに対して傾いて入射してくる斜光
束、すなわち画面周辺に向かう光束については補正作用
を得ることができ、コマ収差や像面湾曲の補正が可能と
なるものである。このようにして像面湾曲が補正できる
ようになると、フォーカシングレンズ２として正パワー
のものを用いることができるようになる。また、フォー
カシングレンズ２の構成自体も、正パワーをもった全体
を移動させることができるようになるから、従来のよう
に球面収差，像面湾曲の補正のためにフォーカシングレ
ンズ２を凹レンズ群と凸レンズ群とに分け、この凹レン
ズ群でフォーカシングする構成をとるとともに、フォー
カシングのためのこの凹レンズ群のパワーを打ち消すた
めに凸レンズ群のパワーを強くするなどの複雑な構成を
とる必要がなくなり、フォーカシングレンズ自体を簡単
にコンパクト化することができる。 上記の像面湾曲補正データとともに、マイクロコンピ
ュータ51はレジストレーション補正データメモリ56から
レジストレーション補正データをも取り込む。このレジ
ストレーション補正データは、チャンネルごとにD/Aコ
ンバータ58,59を介してTVカメラ側のＢ−Ｇレジストレ
ーション補正回路61,R−Ｇレジストレーション補正回路
62に供給される。これにより、撮像素子48,46は、Ｇチ
ャンネルを基準としたレジストレーション補正のもとで
作動され、フォーカシング，ズーミングに付随して生じ
るレジストレーションが解消されるようになるものであ
る。 なお、TVカメラ側の色分解光学系としては、上記三色
分解光学系45だけでなく、リレー光学系を付加すること
によってダイクロイックミラーによる色分解光学系を用
いることもできる。また、ストライプフィルタを併用し
た２管式TVカメラ用のズームレンズや、モザイクフィル
タとCCD撮像面板とを組み合わせた撮像系をもったTVカ
メラ用ズームレンズにも本発明は適用可能である。 〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明によれば、フォーカシ
ングレンズ及びバリエータのセット位置を第1,第２検出
器で検出し、これらのセット位置信号の組み合わせに応
じて像面湾曲補正データ記憶手段から像面湾曲補正のた
めに必要な移動量を読み出し、読み出された移動量にし
たがってマスターレンズのノンパワー部分となっている
補正光学系を移動調節する構成にしてあるから、フォー
カシング，ズーミングの各操作に伴って生じる像面湾曲
を、球面収差などの他の収差にほとんど影響を与えるこ
となく簡便に補正することができるようになる。したが
って従来のように、球面収差及び像面湾曲の両者を同時
に補正するために複雑な構成をもったフォーカシングレ
ンズを用いる必要がなくなる。この結果、フォーカシン
グレンズの構成枚数を大幅に減らすことができるように
なり、球面収差はもとより像面湾曲も良好に補正された
コンパクトなズームレンズを得ることができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図である。 第２図は像面湾曲の補正量を模式的に表すグラフであ
る。 １……鏡筒本体 6a……マスターレンズの前群 ８……フォーカシング鏡筒 ９……バリエーター鏡筒 10……コンペンセーター鏡筒 11……補正鏡筒 15,28,41……モータ 16,30……ポテンショメータ 23……カム筒 38……螺旋カム。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．物体側から順に、フォーカシングレンズ，バリエー
   ター，コンペンセーター，マスターレンズを備えたズー
   ムレンズにおいて、 前記マスターレンズの一部を構成するとともに、アフォ
   ーカル光路中で移動自在に支持されたパワーをもたない
   補正光学系と、前記フォーカシングレンズのセット位置
   を検出する第１検出器と、前記バリエーターのセット位
   置を検出する第２検出器と、フォーカシングレンズのセ
   ット位置とバリエータのセット位置との組み合わせに対
   応して前記補正光学系の移動量を記憶させた像面湾曲補
   正データ記憶手段と、前記第1,第２検出器からそれぞれ
   検出されるセット位置信号の組み合わせによって前記像
   面湾曲補正データ記憶手段から移動量を読み出し、読み
   出した移動量に基づいて前記補正光学系を移動させる移
   動手段とから構成されたことを特徴とするズームレンズ
   の像面湾曲補正装置。 ２．前記フォーカシングレンズは正のパワーをもってい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のズーム
   レンズの像面湾曲補正装置。 ３．前記第1,第２検出器のそれぞれは、フォーカシング
   レンズ，バリエーターの移動時に駆動されるギヤの回転
   量を検出する第1,第２ポテンショメータであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のズームレンズの像
   面湾曲補正装置。