JP2776482B2 - レンズ制御装置 - Google Patents

レンズ制御装置

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JP2776482B2
JP2776482B2 JP1183061A JP18306189A JP2776482B2 JP 2776482 B2 JP2776482 B2 JP 2776482B2 JP 1183061 A JP1183061 A JP 1183061A JP 18306189 A JP18306189 A JP 18306189A JP 2776482 B2 JP2776482 B2 JP 2776482B2
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    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
    • G02B7/102Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens controlled by a microcomputer

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レンズ制御装置に関し、より詳細には、そ
れぞれ同一光軸上に配設された合焦レンズ群および変倍
レンズ群より成る変倍光学系を撮影レンズとし上記合焦
レンズ群を駆動してピント調整を行う合焦動作および変
倍レンズ群を駆動して焦点距離を変更する変倍動作がそ
れぞれ可能なレンズ制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
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、この問題が解決された
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(ユーザー)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、一方これと隣接して
配設される固定リングに指標を付設するだけの簡単な構
成で被写体距離表示を実現させることができ、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共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は大きくなり、
レンズおよび鏡筒が高重量化するという問題もあった。
このようにズームレンズは、AF機能との組合せによっ
て操作性は向上したが、あくまでもズームレンズが持つ
上記等量移動の条件から逃れることができないため、コ
ンパクト化、低コスト化の実現が困難であるという問題
が相変らず残されていた。
そこで、本出願人は、上述の諸問題を解決し得るバリ
フォーカルレンズ制御装置に係る発明(以下「先願発
明」という)につき、先に特願昭62−013345号として提
案した。
すなわち、上記先願発明は、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
該合焦レンズ群を至近距離から無限遠距離に至る被写体
距離に対応する上記光軸上の至近位置から無限遠位置ま
での間の合焦位置に設定した後、上記変倍レンズ群によ
り上記変倍光学系の全系焦点距離を最短焦点距離と最長
焦点距離との間の任意の第1の焦点距離から第2の焦点
距離へ更新させることに伴い同一被写体に対し結像位置
ずれを生ずるバリフォーカルレンズにおいて、上記全系
焦点距離を検出する焦点距離行検出手段と、上記合焦レ
ンズ群の上記光軸上の位置を検出する合焦レンズ群位置
検出手段と、上記焦点距離検出手段の出力を受け当該焦
点距離における上記合焦レンズ群の上記無限遠位置から
上記至近位置までの繰出し量を算出する最大繰出量演算
手段と、この最大繰出量演算手段と上記合焦レンズ群位
置検出手段の出力をそれぞれ受けてこれらの出力の比を
算出する比例定数演算手段と、この比例定数演算手段お
よび上記最大繰出量演算手段ならびに上記合焦レンズ群
位置検出手段の出力をそれぞれ受け上記全系焦点距離の
更新に伴って生じる上記合焦位置からの結像位置ずれ量
を補正値として算出する合焦補正演算手段と、上記合焦
レンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上記合焦レンズ群
の移動量に対応する信号を発生する移動量監視手段と、
この移動量監視手段および上記合焦補正演算手段の出力
をそれぞれ受けて上記合焦レンズ群を上記合焦位置に駆
動するように制御する合焦制御手段と、上記変倍レンズ
群を駆動する変倍駆動手段と、別途設けられる起動手段
からの起動信号を受けて上記変倍駆動手段を制御する変
倍制御手段とからなり、上記変倍光学系の全系焦点距離
の更新に伴う結像位置ずれを自動的に補正するように構
成されている。
一方、近年、カメラの電動・電子化が進み、いわゆる
ワンタッチ操作で種々の自動動作が起動できる、自動化
されたカメラが広く実用に供されている。このような状
況下にあって、カメラ本体は小型化する傾向にあり、操
作スイッチはカメラの機能が多様化すると共に、必然的
に、増加する傾向にある。一方、操作スイッチそのもの
の操作性は、人間の指の大きさを基準に考えるのが自然
であり、合理的である。つまり、例えば押ボタンスイッ
チの場合、指で押圧する操作面の面積が広いほど押しや
すいのは当然のことである。ところが上述のようにカメ
ラ本体の表面は限られた面積しかない。そこで、この問
題を解決するために、1つの操作スイッチに複数の動作
を対応させる技術がすでに知られている。
例えば、ズームレンズの焦点距離を長焦点(テレ)側
または短焦点(ワイド)側へそれぞれ変更するときのズ
ーミング方向を選択するUP/DNスイッチ、手動の合焦動
作(フォーカシング)とズーミングとを選択するF/Zス
イッチ、フォーカシング動作を自動で行うかまたは手動
で行うかを選択するA/Mスイッチ、ズームレンズをマク
ロ撮影用にセットするかズーム領域に戻すかを選択する
ZG/MGスイッチがあったとして、上記F/Zスイッチでフォ
ーカシングを選択したとする。ところが、フォーカシン
グの方向を指示するスイッチが足りない。そこで、この
ような場合、上記UP/DNスイッチに2つの動作を対応さ
せ、F/ZスイッチがズーミングZを選んでいるときは、
本来のズーミング方向を指示するスイッチであり、逆に
F/ZスイッチがフォーカシングFを選んでいるときはフ
ォーカシングの方向を指示するように構成することが知
られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように構成された先願発明によれば、レンズ光
学系自体非常に簡素な構成で、小型、軽量且つ安価であ
ると共に、レンズ制御装置全体も同様に小型軽量で且つ
安価でありながら、変倍レンズ群を任意の第1の焦点距
離から第2の焦点距離へ移動させて全系の焦点距離を更
新させてもバリフォーカルレンズ特有の結像位置ずれを
瞬時に補正し合焦状態を保持することでき、従って、使
い勝手において実質上ズームレンズと同等のものを得る
ことができる。
ところが、上記先願発明のバリフォーカルレンズは、
上記等量移動の条件を積極的に外したものであるから、
同一被写体距離の被写体に対しても、焦点距離が変ると
合焦するために繰出す合焦レンズ群の繰出量が変化する
ような特性、換言すれば、被写体距離と合焦レンズ群の
光軸方向の繰出量との関係が、変倍域内の倍率位置で異
なるような特性を有している。従って、変倍レンズ群を
駆動して焦点距離を更新する変倍動作を行うとき、この
動作に伴って発生する結像位置ずれを上記合焦動作によ
って補正しつつ行わなければならない。そして、この補
正を行うための補正量は、上述のように焦点距離によっ
て変化するが、この変化の度合い(変化率)は被写体距
離によってさらに変化する。例えば、上記最長焦点距離
から上記最短焦点距離までの変倍動作に要する変倍時間
を比較すると、上記変化率の少ない被写体距離では短時
間に、変化率の大きい被写体距離では長時間になり、被
写体距離によって焦点距離の同一の変化量に対して上記
変倍時間が一様でなくなるという問題があった。
また、上記バリフォーカルレンズは、上記最短焦点距
離から最長焦点距離への上記全系焦点距離の変化に対
し、無限遠位置(∞位置)における合焦位置は変化せ
ず、至近位置における該合焦位置は無限遠位置から遠ざ
かるように変化するように構成した場合、例えば、変倍
レンズ群を長焦点側から短焦点側へ変倍動作をしながら
合焦レンズ群を制御しようとする際、また逆に長焦点側
へ変倍動作する際はその合焦レンズ群が無限遠位置およ
び至近位置でストッパ等の位置決め部材と衝接して動け
なくなり制御不能となったり、駆動モータに負荷がかか
りすぎるといった新たな問題が生ずることが判明した。
また、上述したように、上記UP/DNスイッチに2つの
動作を対応させ、F/ZスイッチがズーミングZを選んで
いるときは、本来のズーミング方向を指示するスイッチ
であり、逆にF/ZスイッチがフォーカシングFを選んで
いるときはフォーカシングの方向を指示するように構成
した場合、次のような問題が生じる。
つまり、今、構図(画角)の決定が終了したとして、
F/ZスイッチをフォーカシングFに切換え、上記構図で
ピント合せ(フォーカシング)をすべく上記UP/DNスイ
ッチの操作途中に、誤って上記F/Zスイッチをズーミン
グZに切換えてしまったとする。すると、UP/DNスイッ
チは本来のズーミング方向を指示するスイッチとなって
ズーミングが起動され、すでに決定した構図が変化して
しまうという不都合が生じる。
また、ZG/MGスイッチで、ズームレンズをマクロ領域
内の所定の焦点距離(倍率)に固定する通常マクロモー
ドでは、この固定の後、上記倍率を変えてはならないの
でズーミング動作は禁止され、フォーカシング動作のみ
許されるのが一般的な構成である。しかし、このような
構成では、上記F/ZスイッチがズーミングZに設定され
ていると、UP/DNスイッチによるフォーカシングができ
ないのは勿論のこと、上述のようにズーミングは禁止さ
れているから、これもできないという事態に至り、カメ
ラに不慣れな初心者等には混乱を与え、慣れている者で
も適時になされるべき操作が遅れ、時として貴重なシャ
ッターチャンスを逸するという問題があった。
また、A/Mスイッチが自動(オートフォーカス)Aに
設定されているときは、勿論、手動(マニュアルフォー
カス)Mのフォーカシングは禁止され、ズーミングのみ
許可されるように構成されているが、一般的である。と
ころが、このような構成ではF/Zスイッチが手動のフォ
ーカシングFに設定されていると、UP/DNスイッチによ
ってズーミングができないのは当然ながら、上述のよう
に手動のフォーカシングは禁止されているからこれもで
きず、カメラの操作者(使用者)に混乱を与えたり、適
時の操作を遅らせてしまうという問題があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
第1の目的とするところは、安価にして小型でしかも簡
略な光学系であるバリフォーカルレンズを用いながら、
合焦レンズ群を一旦合焦操作した後、全系焦点距離を最
短焦点距離から最長焦点距離の間の任意の第1の焦点距
離から第2の焦点距離へ更新した場合におけるバリフォ
ーカルレンズ特有の結像位置ずれを自動的に補正し、特
にいかなる被写体距離であっても、確実に結像位置ずれ
を補正し一様な動作速度で変倍動作をなし得る操作性に
優れたレンズ制御装置を提供することにあり、 また、第2の目的とするところは、上記自動補正動作
が行われる場合に生じ易い、無限遠位置および至近位置
における合焦駆動手段の過負荷の発生を防止し得ると共
に駆動手段の駆動制御が不能に陥るのを防止して確実で
迅速な変倍駆動動作をなし得るレンズ制御装置を提供す
ることにあり、 また、第3の目的とするところは、安価な構成で、合
焦動作または変倍動作を起動するための起動入力手段自
体の操作性を向上せしめると共に動作選択手段の誤操作
による誤動作を防止し得るレンズ制御装置を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の第1の目的を達成するために、請求項1の発明
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であって被写体距離と該合焦
レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍域内の変
倍位置で異なるバリフォーカルレンズにおいて、上記バ
リフォーカルレンズと、上記合焦レンズ群を駆動する合
焦駆動手段と、上記変倍レンズ群を駆動する変倍駆動手
段と、至近位置から無限遠位置の間にある上記合焦レン
ズ群の位置を検出する合焦レンズ群位置検出手段と、全
系焦点距離に対応する上記光軸上の上記変倍レンズ群の
位置を検出する変倍レンズ群位置検出手段と、上記変倍
駆動手段によって上記全系焦点距離を更新する変倍動作
が行われる時に当該焦点距離に対する結像位置ずれを補
正すべき補正量を算出しこの補正量に応じて上記合焦レ
ンズ群を上記合焦位置へ駆動するように上記合焦駆動手
段を制御する合焦補正制御手段と、上記合焦レンズ群位
置検出手段からの出力を受けこの出力の変化に伴って所
定の関係で上記変倍動作の速度を変化させる変倍速度制
御手段とを具備し、上記合焦位置が上記合焦領域のいず
れにあっても上記変倍領域内での上記変倍動作の速度が
略一定になるように制御して上記全系焦点距離の更新に
伴う結像位置ずれを自動的に補正するように構成したこ
とを特徴としており、 さらに請求項2の発明は、バリフォーカルレンズと、
上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上記変倍
レンズ群を駆動する変倍駆動手段と、至近位置から無限
遠位置の間にある上記合焦レンズ群の位置を検出する合
焦レンズ群位置検出手段と、全系焦点距離に対応する上
記光軸上の上記変倍レンズ群の位置を検出する変倍レン
ズ群位置検出手段と、上記変倍駆動手段によって上記全
系焦点距離を更新する変倍動作が行われる時に当該焦点
距離に対する上記結像位置ずれを補正すべき補正量が基
準量を上回った場合この補正量に応じて上記合焦レンズ
群を上記合焦位置へ駆動するように上記合焦駆動手段を
制御する合焦補正制御手段と、上記合焦レンズ群位置検
出手段からの出力を受けこの出力の変化に伴って所定の
関係で上記基準量を変化させる基準量制御手段とを具備
し、上記補正量に応じて上記合焦レンズ群を上記合焦位
置へ駆動する合焦補正動作の実行回数を制限すること
で、上記変倍動作が行われる前の上記合焦位置にかかわ
りなく上記変倍領域での該変倍動作の速度が略一定にな
るように制御して上記全系焦点距離の更新に伴う結像位
置ずれを自動的に補正するように構成したことを特徴と
しており、 また、請求項3の発明は、バリフォーカルレンズと、
上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上記変倍
レンズ群を駆動する変倍駆動手段と、上記至近位置から
上記無限遠位置の間にある上記合焦レンズ群の位置を検
出する合焦レンズ群位置検出手段と、全系焦点距離に対
応する上記光軸上の上記変倍レンズ群の位置を検出する
変倍レンズ群位置検出手段と、上記変倍駆動手段によっ
て上記全系焦点距離を更新する変倍動作が行われる時に
当該焦点距離に対する上記結像位置ずれを補正すべき補
正量を算出しこの補正量に応じて上記合焦レンズ群を上
記合焦位置へ駆動するように上記合焦駆動手段を制御す
る合焦補正制御手段と、上記変倍駆動手段に動作の停止
を指示した後に該動作がわずかの間続行する残留動作の
量を認識または定量化する残留動作認識手段と、この残
留動作確認手段の出力を受け上記残留動作の量が次に予
定されている動作に影響を与えるか否かを判定する影響
判定手段とを具備し、上記予定されている動作に影響を
与えないと判定した場合は、上記残留動作の量に対応す
る残留時間の分だけ待つことなく予定されている動作を
実行するように制御して上記全系焦点距離の更新に伴う
結像位置ずれを自動的に補正するように構成したことを
特徴としている。
上記第2の目的を達成するために、請求項4の発明
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であって被写体距離と該合焦
レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍域内の倍
率位置で異なるバリフォーカルレンズにおいて、上記最
短焦点距離から上記最長焦点距離への上記全系焦点距離
の変化に対し上記無限遠位置における上記合焦位置が不
変で上記至近位置における上記合焦位置が上記無限遠位
置から遠ざかるように変化する上記バリフォーカルレン
ズと、上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上
記変倍レンズ群を駆動する変倍駆動手段と、上記変倍合
焦レンズ群の上記光軸上の位置を検出する合焦レンズ群
位置検出手段と、上記変倍レンズ群の当該焦点距離に対
応する上記光軸上の位置を検出する変倍レンズ群位置検
出手段と、上記変倍レンズ群が上記変倍駆動手段によっ
て駆動された後に上記変倍レンズ群位置検出手段および
上記合焦レンズ群位置検出手段の出力をそれぞれ受けて
結像位置ずれに対する補正量を算出する合焦補正演算手
段と、上記補正量を受け当該焦点距離における上記合焦
位置に上記合焦レンズ群を駆動するように上記合焦駆動
手段を制御する合焦補正制御手段と、上記全系焦点距離
が更新される場合、上記合焦レンズ群が上記無限遠位置
から至近位置方向の所定距離内に形成される無限側禁止
領域に位置しているときおよび至近位置から無限位置方
向の所定距離内に形成される至近側禁止領域に位置して
いるときはそれぞれ上記合焦レンズ群の無限位置方向お
よび至近位置方向への駆動を禁止する合焦駆動禁止手段
とを具備し、それぞれ合焦レンズ群が上記至近側および
上記無限側の禁止領域にないときおよび該禁止領域にあ
っても合焦駆動方向が上記禁止された方向と逆であると
きは、上記変倍光学系の全系焦点距離の更新に伴なう結
像位置ずれを自動的に補正するように構成したことを特
徴とするものであり、 請求項5の発明は、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であって被
写体距離と該合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係
が、変倍域内の倍率位置で異なるバリフォーカルレンズ
において、上記最短焦点距離から上記最長焦点距離への
上記全系焦点距離の変化に対し上記無限遠位置における
上記合焦位置が不変で上記至近位置における上記合焦位
置が上記無限遠位置から遠ざかるように変化する上記バ
リフォーカルレンズと、上記合焦レンズ群を駆動する合
焦駆動手段と、上記変倍レンズ群を駆動する変倍駆動手
段と、上記変倍合焦レンズ群の上記光軸上の位置を検出
する合焦レンズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群の
当該焦点距離に対応する上記光軸上の位置を検出する変
倍レンズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群が上記変
倍駆動手段によって駆動された後に上記変倍レンズ群位
置検出手段および上記合焦レンズ群位置検出手段の出力
をそれぞれ受けて上記結像位置ずれに対する補正量を算
出し、この補正量が予め定められた最大補正量よりも大
きい場合は該補正量に代えて該最大補正量を出力する合
焦補正演算手段と、上記補正量または上記最大補正量を
受けて当該焦点距離における上記合焦位置に上記合焦レ
ンズ群を駆動するように上記合焦駆動手段を制御する合
焦補正制御手段とを具備し、上記変倍光学系の全系焦点
距離の更新に伴なう結像位置ずれを自動的に補正するよ
うに構成したことを特徴とするものであり、 請求項6の発明は、請求項4のレンズ制御装置におい
て、合焦補正制御手段は、変倍駆動手段により所望の焦
点距離に至るまで変倍レンズ群が駆動されその駆動を停
止したときは合焦レンズ群が無限側禁止領域または至近
側禁止領域に位置していると否とにかかわらず合焦補正
演算手段により算出された補正量に基づき当該焦点距離
における合焦位置に合焦レンズ群を駆動するよう合焦駆
動手段を制御するように構成したことを特徴とするもの
である。
上述の第3の目的を達成するために、請求項7の発明
は、それぞれ同一光軸上に配設された合焦レンズおよび
変倍レンズより成る変倍光学系を撮影レンズとし上記合
焦レンズを駆動してピント調整を行う合焦動作および変
倍レンズを駆動して焦点距離を変更する変倍動作がそれ
ぞれ可能なレンズ制御装置において、操作されている期
間中は動作実行信号を出力する外部操作可能な起動入力
手段と、上記合焦動作および上記変倍動作をそれぞれ指
示する合焦指示信号および変倍指示信号のいずれか一方
が出力される外部操作可能な動作選択手段と、上記起動
入力手段への操作が継続されているか否かを検出し継続
中は禁止信号を出力する操作状態検出手段と、上記禁止
信号を受けている期間中は上記動作選択手段からの出力
を無効にしそれ以外の期間は有効とする出力決定手段
と、この出力決定手段を介して上記動作選択手段の出力
を受け且つ上記動作実行信号を受けている期間中はそれ
ぞれ上記合焦指示信号または上記変倍指示信号に対応し
た合焦実行信号または変倍実行信号を出力する実行選択
手段と、上記合焦実行信号を受けて上記合焦レンズを駆
動する合焦駆動手段と、上記変倍実行信号を受けて上記
変倍レンズを駆動する変倍駆動手段とを具備し、上記起
動入力手段を上記合焦動作または上記変倍動作の起動の
ために兼用し、該起動入力手段の操作中は上記動作選択
手段の操作を無効とするように構成したことを特徴とし
たものであり、 請求項8の発明はそれぞれ同一光軸上に配設された合
焦レンズおよび変倍レンズより成る変倍光学系を撮影レ
ンズとし上記合焦レンズを駆動してピント調整を行う合
焦動作および変倍レンズを駆動して焦点距離を変更する
変倍動作がそれぞれ可能なレンズ制御装置において、マ
クロ撮影可能なマクロ状態下で上記合焦動作が可能な通
常マクロモードまたは上記変倍動作によって上記ピント
調整が可能なズームマクロモードに設定できる上記変倍
光学系と、上記変倍光学系が上記マクロ状態下にあるこ
とを検出しマクロ状態信号を出力するマクロ状態検出手
段と、操作されている期間中は動作実行信号を出力する
外部操作可能な起動入力手段と、それぞれ上記合焦動作
および上記変倍動作を指示する合焦指示信号および変倍
指示信号のいずれか一方が出力される外部操作可能な動
作選択手段と、上記マクロ状態信号を受けている期間中
は上記動作選択手段からの出力を無効とする出力決定手
段と、それぞれ上記動作実行信号を受けている期間に対
応して上記変倍光学系が上記通常マクロモードに設定さ
れているときは合焦実行信号を出力し上記ズームマクロ
モードに設定されているときは変倍実行信号を出力する
実行選択手段と、上記合焦実行信号を受けて上記合焦レ
ンズを駆動する合焦駆動手段と、上記変倍実行信号を受
けて上記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段とを具備
し、上記変倍光学系が上記マクロ状態下では上記動作選
択手段の出力内容にかかわりなく、通常マクロモードま
たはズームマクロモードの種別によって上記起動入力手
段に対応する動作が一義的に決まるように構成したこと
を特徴としたものであり、 請求項9の発明は、それぞれ同一光軸上に配設された
合焦レンズおよび変倍レンズより成る変倍光学系を撮影
レンズとし上記合焦レンズを駆動してピント調整を行う
合焦動作および変倍レンズを駆動して焦点距離を変更す
る変倍動作がそれぞれ可能なレンズ制御装置において、
上記ピント調整を自動的に行う自動合焦モードと手動で
行う手動合焦モードとを選択する外部操作可能な合焦モ
ード選択手段と、被写体距離を測定してこれに対応する
分だけ上記合焦レンズを駆動すべき合焦駆動信号を出力
する自動合焦制御手段と、操作されている期間中は動作
実行信号を出力する外部操作可能な起動入力手段と、上
記合焦動作および上記変倍動作をそれぞれ指示する合焦
指示信号および変倍指示信号のいずれか一方が出力され
る外部操作可能な動作選択手段と、上記合焦モード選択
手段が上記自動合焦モードに設定されている期間中は上
記動作選択手段からの出力を無効とする出力決定手段
と、上記動作実行信号を受けている期間中は変倍実行信
号を出力する実行選択手段と、上記合焦実行信号を受け
て上記合焦レンズを駆動する合焦駆動手段と、上記変倍
実行信号を受けて上記変倍レンズを駆動する変倍駆動手
段とを具備し、上記合焦モード選択手段が上記合焦モー
ドに設定されているときは上記動作選択手段の出力内容
にかかわりなく、上記起動入力手段への操作が一義的に
上記変倍動作を起動するように構成したことを特徴とし
たものである。
〔作 用〕
上記のように構成された請求項1の発明に係るレンズ
制御装置は、結像位置ずれの量が合焦位置によって変化
する特性を持ったバリフォーカルレンズを変倍駆動手段
によって変倍動作を行うとき、合焦補正制御手段が焦点
距離に対する上記結像位置ずれを補正すべき補正量を算
出し、この補正量に応じて合焦レンズ群を合焦位置へ駆
動するように合焦駆動手段を制御し、 一方、変倍速度制御手段が、合焦レンズ群位置検出手
段からの合焦レンズ群位置に対応する出力を受け、この
出力の変化に伴って所定の関係で上記変倍動作の速度を
変化させるように働く。
この結果、合焦位置が合焦領域のいずれにあっても変
倍領域内での変倍動作が略一定になるように制御され、
全系焦点距離の更新に伴う結像位置ずれが自動的に補正
される。
また、請求項2の発明に係る合焦補正制御手段が、変
倍駆動手段によって全系焦点距離を更新する変倍動作が
行われる時に当該焦点距離に対する結像位置ずれを補正
すべき補正量が基準量を上回った場合この補正量に応じ
て合焦レンズ群を上記合焦位置へ駆動するように合焦駆
動手段を制御するように働き、基準量制御手段が、合焦
レンズ群位置検出手段からの出力を受け、この出力の変
化に伴って所定の関係、例えば、無限遠側に対し近距離
側の方が大きくなるように上記基準量を変化させるよう
に働く。これにより、合焦補正動作の実行回数が上記補
正量に応じて制限され、変倍動作が行われる前の合焦位
置にかかわりなく、変倍領域での変倍動作速度が略一定
に制御され、全系焦点距離の更新に伴う結像ずれが自動
的に補正される。
さらにまた、請求項3の発明に残る残留動作認識手段
は、変倍駆動手段に動作の停止を指示した後に該動作が
わずかの間続行する残留動作の量を認識または定量化
し、この残留動作認識手段の出力を受ける影響判定手段
は、上記残留動作の量が次に予定されている動作に影響
を与えるか否かを判定するが、その判定結果が上記予定
されている動作に影響を与えないという結果である場合
には、残留動作に対応する残留時間の分待たずに予定さ
れている動作を実行させるように働く。
また、請求項4の発明に係るレンズ制御装置は、無限
側禁止領域および至近側禁止領域を設け、合焦レンズ群
がそれぞれの禁止領域に位置するときは、合焦駆動禁止
手段がそれぞれ合焦レンズ群の無限位置方向および至近
位置方向への駆動を禁止するから、上記無限位置および
上記至近位置に機械的なストッパを設けた場合、このス
トッパと衝接することを防止することができ、換言すれ
ば無駄な動作を回避することができるので迅速なレンズ
駆動ができると共に駆動力の節約にもなり、操作性も向
上する。
また、請求項5の発明においては、最大補正量よりも
合焦補正演算手段によって算出した補正量が大きい場合
は該補正量による補正に代えて該最大補正量を合焦補正
演算手段が出力するように動作するので、変倍レンズ群
位置検出手段および/または合焦レンズ群位置検出手段
の出力情報が正しくないような場合でも大きな誤動作に
至らない。
また、請求項6の発明においては、変倍駆動手段によ
り所望の焦点距離に至るまで変倍レンズ群が駆動されそ
の駆動を停止したときには、合焦レンズ群が無限側禁止
領域または至近側禁止領域に位置していると否とにかか
わらず、合焦補正制御手段は、合焦駆動手段を制御して
合焦補正動作を実行させるように動作する。そのためピ
ンボケの発生を阻止することができる。
請求項7のように構成されたレンズ制御装置は、合焦
動作と変倍動作の起動操作が兼用して行える起動入力手
段の操作中は、操作状態検出手段と出力決定手段と実行
選択手段が、合焦動作および変倍動作を指示する動作選
択手段の選択操作を無効とするように働くため、合焦動
作または変倍動作の実行中に誤って動作選択手段を操作
し、その状態が変化しても当該動作は影響を受けること
なく、上記起動入力手段の操作が解除されるまで、その
動作が継続され、従って、操作性が頗る向上する。
また、請求項8のように構成されたレンズ制御装置
は、変倍光学系がマクロ撮影可能なマクロ状態下では、
外部操作が可能で合焦動作または変倍動作を指示する動
作選択手段の動作指示内容にかかわりなく、マクロ状態
検出手段と出力決定手段と、実行選択手段が上記起動入
力手段への操作が一義的に上記合焦動作を起動するよう
に働くため、動作選択手段の誤操作による誤動作を確実
に防止し、適時になすべき動作が迅速になし得る。
また、請求項9のように構成されたレンズ制御装置
は、合焦モード選択手段が自動合焦モードに設定されて
いるときは、動作選択手段の出力内容にかかわりなく、
出力決定手段と、実行選択手段が、起動入力手段への操
作が一義的に変倍動作を起動するように働くため、動作
選択手段の誤操作による誤動作を確実に防止し得ると共
に適時になすべき操作が迅速に行える。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明する。
先ず、本発明の実施例を説明するに先立って、本発明
の根拠となる理論について述べる。
ズームレンズとは、一般に変倍操作(全系焦点距離f
の更新)によってピント移動しないものと定義されてい
るが、本発明は、まず上記ピント移動を許すことを理論
の出発点としている(最終的にはこのピント移動を補正
して合焦状態にする)。なお、本理論について、取敢え
ず、フロントフォーカシング方式を前提として説明を進
める。
ズーミング操作による画角の変化を視覚的にとらえる
場合、特にズーミング操作をモータ等によって駆動す
る、いわゆるパワーズームを用いた場合、上記モータの
回転と画角の変化とが線形であるのが自然である。この
画角の変化は、上記全系焦点距離fの逆数すなわち1/f
に略比例するので、モータの回転と上記全系焦点距離f
とが比例すれば画角の変化が自然に見える。さらにこの
全系焦点距離fを検出する手段を想定し、この検出手段
から出力される焦点距離情報Zpが上記モータの回転と比
例するように構成されているとすれば、Cp0およびCp1
設計時に定められる設定定数として、画角の変化が自然
に見えるための全系焦点距離fと焦点距離情報Zpとの関
係は(1)式のように表わすことができる。
さて、本理論においては、合焦レンズ群としてのフォ
ーカスレンズ群Fの焦点距離fHの変化は許容したので、
従来のズームレンズが持っていた等量移動によって生じ
る広角側でのフォーカスレンズ群の不必要な移動量を減
少せしめ、また、このことをもってレンズ外径を減少せ
しめ得る全系焦点距離fとフォーカスレンズ群の焦点距
離fHとの関係を求める。そこで(2)式に示す関係を考
える。
ただし、ここで は、上記同様の設定定数である。
(2)式の両辺に1/f2を乗じた上でその右辺に(1)
式を代入すると(3)式が得られる。
ここで、AFの演算結果であるフィルム面デフォーカス
量をδとし、新たな設定定数C10およびC11を導入すれ
ば、フォーカスレンズ群の合焦位置までの移動量Δは、 Δ=(C10・Zp+C11)・δ (4) なる演算式より算出できる。
さて、次に被写体距離の求め方を考える。
フォーカスレンズ群の光軸方向の位置(移動量)に比
例してフォーカス位置情報Sxが出力されると仮定し、設
定定数をC30とすると、(5)式が得られる。
Sx=C30・Δ (5) よって、C40、C41、C42を新たな設定定数とすると、 d1=(C40・Zp+C41)・Sx+C42 (6) なる演算式により被写体距離d1を求めることができ
る。
ここで、符号を煩雑にしないために(6)式を(7)
式のように書き変える。
D=(C0・Zp+C1)・Sx+C2 (7) ここで、Dは被写体距離で、D=d1,C0,C1,C2は設計
時に定められる設定定数で、それぞれC0=C40、C1
C41、C2=C42である。つまり、(7)式において、被写
体距離Dが変化しないようにZp,Sxを制御する手段を実
現すれば、変倍操作によるピント移動をなくす(補正)
ことが可能になる。ただし、フォーカスレンズ群の移動
量は上記等量移動とはならない。換言すれば、本理論
は、積極的に等量移動という条件を外した論理であると
言える。
さて、次の請求項1〜3の発明に係るレンズ制御装置
の実施例の説明に移る。
第1図は、全体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,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1群レンズ2aおよび第2群レン
ズ2bをもって、理論の説明で述べた合焦レンズ群として
のフォーカスレンズ群3を構成し、従って第1群レンズ
2aおよび第2群レンズ2bから形成される焦点距離はfH
あり、この第1群、第2群レンズ2a,2bを含み、第3群
レンズ2c〜第5群レンズ2eをもって同じく論理の説明で
述べた変倍レンズ群2を構成し、従ってその焦点距離fZ
である。また当然ながら変倍レンズ群2から成る上記変
倍光学系の全系焦点距離はfである。Fはフィルム面、
4は該全系焦点距離fが最長焦点距離としての望遠側焦
点距離(以下単に「テレ位置」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「ワイド位
置」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MZおよび図示しない機構部から成る変倍駆動
部である。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1群レンズ2aおよび第2群レンズ2b
を駆動する(詳細には、第1群レンズ2aと第2群レンズ
2bの間隔を一定に保持した状態で光軸方向に移動せしめ
る)合焦駆動手段としてのフォーカスモーターMFおよび
図示しない機構部から成るフォーカス駆動部である。6
および7はそれぞれ上記第1群レンズ2aおよび第2群レ
ンズ2bと共に該フォーカス駆動部5に駆動され、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カウン
トパルス(DfC)を発生し第1群レンズ2aおよび第2群
レンズ2bの光軸1上の移動量を検出するフォーカスカウ
ンタ、また7は第1群レンズ2aおよび第2群レンズ2bの
光軸上の位置に比例した電圧を、理論の説明で述べたフ
ォーカス位置情報Sxとして出力する合焦レンズ群位置検
出手段としての合焦レンズ群値検出器(以下「FPM」と
略記する)である。8は変倍レンズ群2と共に変倍駆動
部4に駆動されて上記全系焦点距離fに比例した電圧
を、理論の説明で述べた焦点距離情報Zpとして出力する
変倍レンズ群位置検出手段としての変倍レンズ群位置検
出器(以下「ZPM」と略記する)である。
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第1群レンズ
2aおよび第2群レンズ2bの移動量(すなわち繰出量)Fp
x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FpxとFMP7のフォーカス位置情報としての
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、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Fpx,Cfp,Sxを受けて合焦させるため
の補正量Dfpおよび合焦方向FDRを演算する合焦補正制御
手段の一部を成す合焦補正演算部、11bは上記フォーカ
ス位置情報(Sx)を受けて、後述する演算式に基き、基
準量(DF0)を出力する基準量制御手段としての基準量
制御部、12はフォーカスカウンタ6の出力Dfc、上記合
焦補正演算部11からの補正量Dfp、上記基準量(DF0)お
よび実行信号(GO)を受けてフォーカス駆動部5を制御
する合焦補正制御手段の一部を成すフォーカス制御部で
ある。
12aはフォーカスモータMFおよび変倍モータMZに停止
指示を出した後(ブレーキ動作後)の残留動作としてオ
ーバーランの量を認識する残留動作認識手段としての動
作認識部、12bはこの動作認識部12aからの認識信号
(K)を受け、上記オーバーランの量が次に予定されて
いる動作に影響を与えるか否かを判定し、与えないと判
断した場合は続行信号(GO)を出力する影響判定手段と
しての続行判定部である。
13〜15は起動手段を構成し、13および14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
なる変倍スイッチで、このうち、13は倍率アップスイッ
チ(以下単に「アップスイッチ」という)、14は倍率ダ
ウンスイッチ(以下単に「ダウンスイッチ」という)、
15はこれらのスイッチ13,14の出力を受けて変倍モータM
Zの回転方向を決定した上で起動信号(STR)を出力する
駆動方向判定部である。
16は上記起動信号(STR)、上記続行信号(GO)およ
び逆起電圧(Vr)、オフセット信号(OFS)を受けてパ
ルス電圧(PP)を出力し、変倍駆動部4を制御する変倍
速度制御手段としての変倍制御部、16aは上記パルス電
圧(PP)で駆動される変倍モータMZの回転数に略比例す
る逆起電圧(Vr)を検出するための速度検出抵抗、16b
は、上記フォーカス位置情報(Sx)を受けて、後述する
演算式に基き、オフセット信号(OFS)を出力するオフ
セット検出部である。尚、図示しないが、フォーカス制
御部12および変倍制御部16はブレーキタイマーを有し、
さらに変倍制御部16は割込みタイマーおよび変倍ロック
フラグを有している。
また、+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。
第2図は、第1図に示した実施例の特性を示すグラフ
で、設定すべき全系焦点距離fとフォーカスレンズ群
(第1群レンズ2aおよび第2群レンズ2b)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。
第2図において、17〜22は合焦曲線で、(7)式にお
いて左辺の被写体距離Dをそれぞれ∞,6.0m,3.0m,2.0m,
1.5m,1.2mと置いたときの焦点距離情報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している。従って、合焦曲線22は最
大の繰出量となる至近の合焦曲線で、特にこの至近の合
焦曲線22をFpxとする。すなわち、至近の被写体距離D
をD0とし、Sx=Fpxとおくと(7)式は、 となり、定数を分離することによって、次式が得られ
る。
さらに、(9)式においてC11=C1,C22(D0)=C2,C
33(D0)=C3とおけば次式、すなわち、 が得られる。
第3図は、第1図の動作、特に各演算部の動作を説明
するための第2図の一部を省略したグラフである。
第3図において、Zp(i),S(i)およびFp(i)
は、それぞれ変倍操作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17から至近の合焦曲線22ま
での移動量(最大繰出量)であり、そしてZp(e),Fp
(e)およびDfpは、それぞれ変倍駆動部4が動作を開
始してから所定時間経過したときの焦点距離情報(第2
の焦点距離情報)、上記Zp(e)における合焦曲線17か
ら合焦曲線22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、変倍動作直前の比例定数Cfp
を(11)式とすると、このときの至近の合焦曲線は、
(12)式となる。
上記(13)式においてCfp′は、所定時間経過後の比
例定数とする。
そしてCfp=Cfp′が成立するならばピント移動が発生
しない。そのためには(13)式が成立しなければならな
い。この時の合焦曲線22は、(14)式となる。従って、
(13)式の左辺をCfpと置き変えて右辺の分母に(14)
式を代入して整理すると(15)式が得られる。尚、(1
5)式は、(14)式を上述のように(8)式→(9)式
→(10)式という変形をすることによって次式のように
なる。
Sx()は焦点距離情報Zpがテレ側の位置にあるとき
のフォーカス位置情報Sx、S0)は上記Sx()が至
近の合焦曲線22上にあるときのフォーカス位置情報Sx
(つまりSx()とFpxの交点)である。尚、23は上述
のようにして描かれる任意の被写体距離における合焦曲
線である。
また、第1図におけるオフセット検出部16bが行う演
算式(17)式、基準量制御部11bが行う演算式は(18)
式で示され、いずれもフォーカス位置情報Sxの関数にな
る。
ただし、C4,C5,C6,C7は、上述と同様に設定定数であ
る。
第4図は、変倍モータMZの速度制御を行う割込み動作
を説明するタイミングチャートで、縦軸は変倍モータMZ
の回転速度VZ、横軸は時間tである。
第4図において、Tiは、割込みが発生する割込み周
期、t1〜t9は、割込みが発生する時点、 Tw1およびTw2は、それぞれ変倍モータMZおよびフォー
カスモータMFのオーバーラン時間、Tmfは、フォーカス
モーターMFの作動期間である。
第5図および第6図は、共に要部の動作を説明するた
めの、第2図の一部を省略したグラフである。尚、第5
図では、比較をし易くするために従来の動作も併せて示
してある。
第5図において、24および26は変倍動作の方向と量を
示す幅広の矢印、25および27は合焦(シフト)動作の方
向と量を示す幅広の矢印、28および29は共に合焦曲線22
上の点で、28はZp=Zp4と交わる点、29はZp=Zp0と交わ
る点、Smaxはフォーカス位置情報Sxの最大値、逆に∞位
置は0または最小値、S(1),S(2),S(3)はいず
れもワイド位置上の、すなわちZp=Zp0上フォーカス位
置情報Sxで、S(1)は合焦曲線18に交わり、S(2)
は合焦曲線22に交わると共に点29と同一位置であり、S
(3)は点28に対応している。
以下、従来の動作を示し、縦軸のZp1〜Zp9は焦点距離
情報Zpを所定の間隔Lz毎に合焦動作を行いなら、変倍動
作が行われる状態を示し、Z1〜Z9は変倍動作の方向と量
を示す矢印、F1〜F9は合焦動作の方向と量を示す矢印で
ある。尚、Zp=Zp0はワイド位置、Zp=Zp9はテレ位置に
対応している。
第6図において、30は合焦曲線17から至近側へ微小間
隔ΔSxの幅で設定された∞位置側の危険帯、31は合焦曲
線22を長焦点距離側(図中上方)へ微小間隔ΔZpだけ平
行移動した曲線と合焦曲線22とによって形成される至近
位置側の危険帯、32はこれら危険帯30,31以外の安全領
域、33〜35は変倍の方向と速度を示す矢印で、この矢印
の大きさで速度を示している。S(a),S(b),S
(c)は、上記矢印33〜35のフォーカス位置情報Sxであ
る。
第7図〜第11図は、いずれも第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、第7図はメインルー
チンとなる変倍動作、第8図および第9図は、上記メイ
ンルーチンで使われる変倍・シフト動作、第10図は、フ
ォーカス駆動動作、第11図は変倍速度制御動作をそれぞ
れ示している。尚、詳しくは後述するが、第11図の変倍
速度制御動作は、所定の割込み周期毎に発生する割込み
動作である。
このように構成された本実施例(第1図示)の動作を
上記フローチャートに沿って説明する。まず、ワイド側
からテレ側へ変倍する倍率アップ動作について述べる。
アップスイッチ13を操作すると、駆動方向判定部15が
アップ方向を示す起動信号(STR)を出力する。この時
点で、第7図のフローチャートがSTRTから始まる。最初
の「安全領域に脱出」で最大繰出量演算部9および比例
定数演算部10がそれぞれフォーカス位置情報(Sx)、焦
点距離情報(Zp)を読込み、A/D変換した上で、上述し
た(16)式の演算を行い、第6図に示した危険帯31内に
フォーカスレンズ群3があるか否かの判定を行い、危険
帯31内にある場合は、後術する「フォーカス駆動」によ
って∞位置側へ駆動して危険帯31から安全領域32へと脱
出する。
次の条件分岐「変倍ロックか?」で変倍ロックフラグ
をチェックし、今の場合、リセット状態であるとして、
NOに分岐し、次の「速度制御受付」にて変倍制御部16は
割込みタイマーからの割込み信号(いずれも図示せず)
を受け付けるようになる。次の「ロック解除か?」で上
記変倍ロックフラグをチェックして、上記同様にリセッ
ト状態であるからYESに分岐し、次の「変倍・シフト動
作」を行う。フローチャートは第8図に移り、STARTよ
り始まる。
尚、この時点で動作認識部12aは、変倍・シフト動作
が開始されたことを認識信号(K)をもって知らせ、こ
れを受けた続行判定部12bは、繰返しの動作が行われる
ようにしているので続行信号(GO)を出力する。
最初の「データ読込み」でフォーカス位置情報(Sx)
および焦点距離情報(Zp)をそれぞれ、オフセット検出
部16b、比例定数演算部10および最大繰出量演算部9が
受け且つそれぞれA/D変換し、次の「オフセット算出」
でオフセット検出部16bが上記(17)式に基づいてオフ
セット値Vosを算出し、これをオフセット信号(OFS)と
して出力する。
次の条件分岐「危険帯内か?」で、合焦補正演算部11
は、フォーカス位置情報Sxが第6図のΔSx内にあるか否
かを判定し、フォースレンズ群3が∞位置側の危険帯30
内にあるときフローチャートは、YESに分岐し、安全領
域32にあるときはNOに分岐する。今の場合NOに分岐した
として、次の「最大繰出量算出」にて最大繰出量演算部
9が最大繰出量(FPx)を(10)式に基づいて算出し、
次の「補正量算出」で比例定数演算部9が算出した比例
定数(Cfp)を受けて合焦補正演算部11が(16)式に基
づいて補正量(Dfp)を出力する。
次の「基準量算出」で基準量制御部11bは(18)式に
基づいて基準量(DF0)を出力する。次の条件分岐「補
正実行か?」にてフォーカス制御部12は、上記補正量
(Dfp)と上記基準(DF0)を比較し、フローチャートは
DF0≧Dfpを満すときNOに分岐し、DF0<DfpなるときYES
に分岐する。つまり、補正量(Dfp)が基準量(DF0)を
上回ったときシフト動作を実行する。さらに、次の条件
分岐「駆動方向一致か?」にて、変倍レンズ群2とフォ
ーカスレンズ群3のそれぞれの駆動方向をチェックす
る。つまり、変倍方向がワイド側からテレ側へ変倍する
ときに合焦方向が∞位置から至近位置へ向う場合および
逆にテレ側からワイド側へ変倍するとき合焦方向が至近
位置から∞位置へ向う場合を駆動方向一致とみなしてYE
Sに分岐し、それ以外は不一致としてNOに分岐する。今
の場合、YESに分岐したとする。さて、フローチャート
はに至り、第9図のに移る(第8図のも同様に第
9図のに移る)。
次の「DFC算出」でフォーカス制御部12は、補正量(D
fp)を受け、C8を設定定数として、Dfp×C8=CFCなる演
算を行い、補正量Dfpをカウントパルス(Dfc)と同一次
元に(相対量に)変換する。次の「速度制御禁止」にて
変倍制御部16は、割込みタイマーからの割込み禁止し、
次の「変倍モータ停止」にて変倍モータMZへのパルス電
圧(PP)を断つと共に変倍モータMZに電磁ブレーキをか
け、次の条件分岐「待ち時間必要か?」にて続行信号
(GO)の有無をチェックし、今の場合、上述のように続
行信号(GO)が出力されているからNOに分岐し、次の
「フォーカス駆動」を実行する。
フローチャートは、第10図に移りSTARTより始まる。
最初の「フォーカスカウンタ読込み」でフォーカス制御
部12は、フォーカスカウンタ6からのカウントパルス
(Dfc)を読込み、次の条件分岐「Dfc=DFC?」で、補正
量(Dfp)の分だけフォーカスレンズ群3を駆動したか
否かをチェックして否であればNOに分岐し続け、フォー
カスレンズ群3が合焦位置に達したときDfc=DFCとなる
のでYESに分岐する。そして、次の「モータブレーキ」
で変倍モータMFへの通電を断つと共に電磁ブレーキをか
け、次の条件分岐「続行か?」にてフォーカス制御部12
は続行信号(GO)の有無をチェックし、続行信号(GO)
が出力されているのでYESに分岐し、次のRTSで第9図に
復帰する。
第9図の「フォーカス駆動」を終了したので、次の条
件分岐「フォーカスロックか?」をNOに分岐し、次の
「速度制御受付」で再び変倍制御部16は割込みタイマー
からの割込みを受付けるようになる。そして、次のRTS
で、第7図に復帰する。
第7図の「変倍・シフト動作」は終ったので、次の条
件分岐「変倍続行中か?」にて、変倍制御部16は起動信
号(STR)をチェックし、今の場合、アップスイッチ13
の操作が継続しているものとして、フローチャートはYE
Sに分岐し、再び上記「ロック解除か?」に戻る。尚、
上記「ロック解除か?」をYESに分岐し、「変倍続行中
か?」をYESに分岐して再び上記「ロック解除か?」に
戻る繰返しループを「変倍・シフトループ」という。
また、第9図の「フォーカスロックか?」をYESに分
岐し、次の「安全領域に脱出」を実行して次の「フォー
カスロックか?」をYESに分岐し、次の「変倍ロックフ
ラグ=1」で上記変倍ロックフラグをセットするまでの
動作およびこのことから第7図の「変倍ロックか?」を
YESに分岐あるいは「ロック解除か?」をNOに分岐する
動作は、いずれも実際の設計上、予期しない誤動作に備
えて設けたもので、本発明の要旨とは直接関係がないの
で、以下の説明では、2つの「フォーカスロックか?」
は常にNOに分岐し、従って、「変倍ロックか?」はNO
に、「ロック解除か?」はYESに常に分岐するものとす
る。
また、第8図の「危険帯か?」をYESに、「補正実行
か?」および「駆動方向一致か?」をそれぞれNOに分岐
した後は、いずれもを介して第9図のRTSに至り、こ
のRTSより第7図に復帰(リターン)するが、上記「危
険帯内か?」および「駆動方向一致か?」の2つの動作
は本発明の要旨と直接関係がないので、以下、常に「危
険帯内か?」はNOに「駆動方向一致か?」はYESに分岐
するものとする。
さて、アップスイッチ13の操作が継続している間、動
作は上記変倍・シフトループを繰返しているが、次に説
明する変倍速度制御動作は割込みにより起動するので、
上記変倍・シフトループは、第7図の「速度制御受付」
から割込みが許可され、第8図に移って、このSTARTか
ら第9図の「速度制御禁止」までが許可期間で、この後
より同じく第9図の「速度制御受付」までが禁止期間と
なり、これが繰返される交互許可ループと、第7図の
「速度制御受付」から割込みが許可され、第8図に移っ
てこのSTARTより「補正実行か?」をNOに分岐して第9
図のRTSに至り、割込み許可が継続する許可継続ループ
とより成る。そして上記交互許可ループの場合は、上述
したように上記禁止期間中に上記「フォーカス駆動」が
実行される。
さて、アップスイッチ13が操作される直前の変倍レン
ズ群2およびフォーカスレンズ群3が、第5図に示すよ
うに点29で合焦状態にあるとする。この時のフォーカス
位置情報SxはS(2)であるから、このSx=S(2)に
おける基準量DF0がDF0=Aであるとする。従って、この
時の補正量Dfp=0であり、Dfp<Aとなるから、上記変
倍・シフトループは、上記許可継続ループとなる。
第4図に示すように、時点t1にて割込みが許可された
とすると、また、説明の都合上、同時に第1回目の割込
みが発生したとすると(実際には、割込み発生の時点と
許可または禁止となる時点は全く独立している)、この
時点で第11図はSTARTより始まり、変倍制御部16は、ま
ず「オフセット値読込み」によってオフセット信号(OF
S)からオフセット値Vosを読取って、次の「デューティ
比決定」でパルス電圧(PP)のデューティ比を決定し、
次の「パルス電圧出力」でこのデューティ比に従ったパ
ルス電圧(PP)を出力して変倍モータMZを駆動する。次
の「逆起電圧読込み」で速度検出抵抗16aからの逆起電
圧Vrを読込み、次の条件分岐「追従しているか?」にて
上記デューティ比に対して予定された回転数になってい
るか否かをチェックし、なっている場合はYESに分岐
し、RTIで第1回目の割込み動作を終了するが、予定回
転数になっていない場合は、NOに分岐し「補正処理」に
てデューティ比を補正して再出力し、上記RTIに至る。
そして、割込みは許可された状態が継続しているの
で、割込み同期Ti毎に逐次t2〜t5の各時点で第11図の動
作が起動される。変倍モータMZの回転速度は、静止して
いた時点t1から立上り、第2回目の割込みの時点t2で、
ほぼ、オフセット値Vosに対応する速度V1となり、時点t
0までこの速度を保持している。第5図では変倍レンズ
群2が点29から矢印24で示すようにテレ側に向って駆動
される。
変倍レンズ群2がZp=Zp4に達したとき、補正量Dfpが
基準量DF0=Aを起えるので、上記許可継続ループ内の
上記「補正実行か?」をYESに分岐して上記変倍・シフ
トループは、上記交互許可ループに切換る。この時点が
t0だったとすると、第9図の「DFC算出」を実行し、次
の「速度制御禁止」で割込みを禁止し、次の「変倍モー
タ停止」で変倍モータMZへのパルス電圧(PP)を断つと
共に電磁ブレーキをかける。次の「待ち時間必要か?」
をNOに分岐し、次の「フォーカス駆動」を実行する。す
なわち、第4図に示すように、時点t0で変倍モータMZ
ブレーキをかけると共にフォーカスモータMFを駆動し始
め、変倍モータMZがオーバーランして実際に停止する時
点taまでのオーバーラン時間Tw1を待たないので、その
分だけ動作が速くなるのである。また、上記「フォーカ
ス駆動」においても上述したように「続行か?」をYES
に分岐するので、フォーカスモータMFが「モータブレー
キ」によってブレーキがかけられる時点t6から第9図の
「速度制御受付」によって割込みが許可される。従って
フォーカスモータMFのオーバーラン時間Tw2を待つこと
なく、時点t6から再度変倍モータMZを駆動するので、そ
の分だけ動作速度が速くなる。
上記「フォーカス動作」によって、第5図に示すよう
にフォーカスレンズ群3は、矢印25のように駆動され、
合焦曲線22上の点28に位置している。従って、フォーカ
ス位置情報SxはS(2)からS(3)へと増加する。つ
まり、この増加に伴って、第4図に示すように、時点t7
では上記速度V1よりも速い速度V2に設定され、基準量DF
0もAからB(B>A)に増加する。従って、次の変倍
・シフト動作では、矢印26,27と駆動され、以下、同じ
ように交互の動作が繰返される。
しかる後、アップスイッチ13の操作が解除されると、
変倍制御部16がこれを検知して、上記変倍・シフトルー
プ(詳しくは、交互許可ループ)の「変倍続行中か?」
をNOに分岐する。尚、上記アップスイッチ13の解除と共
に動作認識部12aが認識信号(K)をもってその旨を知
らせ、これを受けた続行判定部12bが続行信号(GO)の
出力を停止する。
次の「速度制御禁止」で割込みを禁止し、「変倍モー
タストップ」で上述のようにブレーキをかけ、続行信号
(GO)が出力されていないので、次の「ブレーキタイマ
セット」でブレーキタイマを所定の時間にセットして、
計時を開始させ、次の条件分岐「タイムアップか?」で
設定した時間の分だけ待ち、「終了時補正」を実行し、
ENDで変倍動作を終る。尚、上記「終了時補正」は、変
倍・シフトループの許可継続ループにおいて、変倍レン
ズ群2のみ駆動され、補正量Dfpが基準量DF0=Aに達し
ないうちにアップスイッチ13の操作が解除された場合、
実行されない補正量Dfpが残ってピンボケの状態にな
り、この状態で上記変倍動作が終るのを防止するための
動作である。つまり、(16)式によって残された補正量
Dfpを算出した上で、第10図のフォーカス駆動動作が実
行されるのである。そしてこの場合は、「続行か?」を
NOに分岐し、設定した待ち時間の分だけ待つのである。
このように、第1図示の実施例によれば、オフセット
検出部16bからのオフセット値Vosおよび基準量制御部11
bからの基準量DF0によって、変倍モータMZの回転速度お
よび合焦補正を行う基準を可変するように構成したか
ら、例えば合焦曲線22上にフォーカスレンズ3がある場
合、第5図に示すように従来のシフト量F1〜F3が小さい
ところでは合焦動作と変倍動作が頻繁に繰返されること
なく、つまり、合焦動作の実行回数を制限することで、
変倍動作と合焦動作との合計の総合動作時間を短かくす
ることができ、さらに、変倍・シフト動作中はフォーカ
スモータMFおよび変倍モータMZのブレーキ後の待ち時間
を除去することで上記総合動作時間を短縮化できるとい
う利点がある。
また、上記オフセット値Vosおよび基準量DF0は、フォ
ーカス位置情報Sxの関数で、(17)式および(18)式に
示すように上記Sxが増加するといずれも増加するから、
第6図に示すように繰出量が大きく必要となるような至
近位置側では上記SxもS(a)→S(b)→S(c)と
大きくなるので、動作速度が矢印33,34,35で示すように
高速になり、上記総合動作時間が短縮でき、また逆に、
Sxが小さくなると、つまり第5図に示すようにS(
→S()→∞の順で∞位置側に近づくほどオフセット
値Vosおよび基準量DF0も小さくなり、動作速度も遅くな
るので、フォーカス位置情報Sx(被写体距離)にかかわ
りなく上記総合動作時間が略一様になり、操作性が向上
するという利点がある。
尚、上記請求項1〜3に係る発明は、上述の実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内
で種々の変形実施ができるものである。
例えば、第9図の条件分岐「待ち時間必要か?」およ
び「T.W」は、説明をわかりやすくするために設けたも
ので、この条件分岐は常にNOに分岐するので、省略して
もよい。
また、第9図の「フォーカス駆動」を行った回数を計
数し、そして、所定の回数を超えたとき、変倍ロックフ
ラグをセットするように構成してもよい。この場合、実
際上の、予期しない誤動作を防止できるという利点があ
る。
次に、請求項4〜6に係る発明の実施例を第12図〜第
21図を参照して具体的に説明する。
第12図は、全体構成を示すブロック図であるが、原理
的構成は、第1図に示した実施例と同様である。
即ち、この第12図示の実施例は、第1図示の実施例に
設けられていた、「基準量制御部11b」、「動作認識部1
2a」、「続行判定部12b」、「オフセット検出部16b」が
なく、第1図示の実施例には設けられていなかった「禁
止部12c」が設けられ、「合焦補正演算部11」に最大補
正量を与えるように構成されている点が主な相違点であ
る。
従って、以下には、第1図示の実施例と相違する構成
部分について主として説明することとする。
第12図において、11は上記3つの出力Fpx,Cfp,Sxを受
けて合焦させるための補正量Dfpを演算し、予め定めら
れた最大補正量Dmaxと比較してDfp≧Dmaxのときには該D
maxを出力する合焦補正演算手段としての合焦補正演算
部、12はフォーカスカウンタ6の出力Dfc、禁止信号
(H)および上記合焦補正演算部11の補正量に対応する
出力Dfpを受けてフォーカス駆動部5を制御する合焦補
正制御手段としてのフォーカス制御部である。
12cは後述する起動信号(STR)を受けその駆動方向に
よって禁止信号(H)を出力する合焦駆動禁止手段とし
ての禁止部である。
16は該起動信号STR、モータ速度信号Vzおよび出力Fpx
を受けて変倍駆動部4を制御する変倍制御部、16cは変
倍モータMZを変倍制御部16が駆動したとき、変倍モータ
MZに発生する逆起電圧を検出し、これをモータ速度信号
(Vz)として出力する逆起電圧検出部である。尚、最大
補正量Dmaxは、テレ側からワイド側までの変倍に伴ない
全補正量の数%に設定してある。
第13図および第14図は、共に本実施例の原理および動
作を説明するために第2図の合焦曲線22の近傍を拡大し
た図で、このうち、第13図は倍率ダウン動作、第14図は
倍率アップ動作をそれぞれ示している。
第13図において、Fp()は(7)式から求められる
危険限界曲線(以下単に「限界曲線」という)で、
(7)式の設定定数C1を例えばC1−16とすれば最至近の
合焦曲線22を図中上方へ16ステップ平行移動したものが
限界曲線Fp()となる。以下この限界曲線Fp()の
図中左側(∞位置側)を「外側」、図中右側(至近位置
側)を「内側」とそれぞれ呼び、また、この限界曲線Fp
)と合焦曲線22との間を至近側禁止領域としての至
近側の「危険帯」と呼ぶこととする。従って、ワイド側
における危険帯の幅はΔSxとなる。36は上記危険帯内に
ある任意の合焦曲線Fp()は限界曲線に沿って僅かに
∞位置側に平行移動した仮の合焦曲線、P1およびP2はそ
れぞれZp=Zp()と合焦曲線36および仮の合焦曲線、
Fp()とが交わる点、Sx(s)は点P1におけるフォー
カス位置情報Sx、P3およびP4はそれぞれZp=Zp()と
仮の合焦曲線Fp()および合焦曲線36とが交わる点、
P5は合焦曲線22とZp=Zppとが交わる点、Zp()、Zpm
およびZp()は、それぞれ8ステップの間隔にあるZp
の値、ZppはZp()から8ステップより小さい位置のZ
pの値、37a,37b,F1,39はフォーカス駆動の方向を示す矢
印、H1,H2は変倍駆動の方向を示す矢印、38は仮の変倍
駆動の方向を示す矢印である。尚、図示していないが変
倍駆動部4およびフォーカス駆動部5を構成する機構部
のカムの壁あるいはストッパーが、合焦曲線22の図中右
側に対応している。
第14図において、P6は危険帯内の任意の合焦曲線36と
Zp=Zp()の交わる点、H4,H5は変倍駆動の方向を示
す矢印、F2,F3はフォーカス駆動の方向を示す矢印であ
る。尚、上記第13図との同一部位は同一符号で示しその
説明は省略する。
第15図は、本発明の原理を説明するため第2図の∞位
置近傍を拡大して示す線図、第16図および第17図は、第
12図の動作を説明する図で、それぞれ倍率ダウン動作お
よび倍率アップ動作を示す。
第15図において、∞位置の合焦曲線(ただし直線であ
る)17から至近側の微小区間ΔSx内の合焦曲線群L0のい
くつかの合焦曲線L1〜L5を示してある。理論上、合焦曲
線群L0はいずれも合焦曲線17に接することはない。つま
りワイド側に近づくにつれて限りなく合焦曲線17に接近
するだけであるが、“限りなく接近する”ことは、機構
部材の加工精度および組立精度等の制約から実際上は
“接触する”ことに等しい。そのような意味において合
焦曲線群L0は、すべてZp()〜Zp()のいずれかの
位置で合焦曲線17と接する。
尚、図示しないが合焦曲線17の図中左側にはストッパ
が設けられているものとする。Lsは上記∞位置の合焦曲
線17(以下「∞線」と略記する)のワイド側において図
示しない機構部の機械的誤差(ガタ)等を考慮した微小
な安全距離ΔSsを確保できる合焦曲線で、以下「安全曲
線」と呼ぶ。P0およびP0′はそれぞれZp=Zp()上の
安全曲線Lsおよび既述の合焦曲線L0とが交わる点、Lgは
∞点17と平行で且つ上記点P0を通り∞線17から微小な距
離ΔSxだけ離れた平行な限界線、P1〜P3はそれぞれ合焦
曲線L4,L3,L1が∞線17と実質上接する衝接点、Zp(
〜Zp()はそれぞれ点P1〜P3に対応するZpの値、Zp(
)およびZp()はそれぞれワイド側およびテレ側に
おけるZpの値でZp()=0、Zp()=255である。
以下∞線17と安全曲線Lsとに挟まれる帯状部を無限側禁
止領域としての∞側の危険帯と呼ぶこととする。尚、以
下の第16図および第17図において、第15図と同一部位に
は同一符号を付して重複した説明は省略する。
第16図において、40は衡接点P3を有する合焦曲線L1
の倍率ダウンの変倍動作が開始される直前の位置を示す
始点、Zp()は点40に対応するZpの値、41はZp=Zp(
)上の点40から所定ステップ至近位置側に平行移動し
て上記「外側」に至った仮の始点、41aはこの仮の始点4
1上を通る仮の合焦曲線、ΔSgはこの合焦曲線41aのワイ
ド側での∞線17からの距離、42および43はそれぞれ上記
変倍動作が終了したときのZp=Zp()上の仮の合焦曲
線41aと交わる仮の終点および合焦曲線L1とが交わる終
点、44〜51はそれぞれ各駆動方向を示す矢印で、矢印45
〜47は変倍駆動の方向を示しそれぞれ矢印の長さは8ス
テップとする。また矢印48〜51は合焦駆動の方向を示し
ている。尚、同図からも分かるように ΔSs<ΔSg<ΔSx≪225 の関係にある。
第17図において、52は倍率アップ動作が開始される直
前の位置を示す∞線17上の始点で、例えば第15図の点P2
に対応するものとする。Zp()は始点52のZpの値で上
記同様にZp()=Zp()とする。ただし、この場合
の合焦曲線L3は図面を分り易くするために、第4図より
も大きな傾斜をもって示してある。53は上記倍率アップ
動作が終了したときの位置を示す終点、54〜55はそれぞ
れ変倍駆動の方向を示す矢印で、その長さは8ステップ
とする。56,57はそれぞれ合焦駆動の方向を示す矢印で
ある。
第18図〜第21図は、いずれも第12図に示した本実施例
の動作順序を示すフローチャートで、このうち、第18図
および第19図は変倍合焦動作を示すメインルーチン、第
20図および第21図は上記メインルーチンの中で使用され
るサブルーチンで第20図は禁止判定動作、第21図は補正
判定動作である。
このように構成された請求項4〜6に係る発明の本実
施例の動作について第18図のフローチャートに沿って説
明する。とりあえず、変倍レンズ群2およびフォーカス
レンズ群3は第13図の点P1の位置にあるとする。
今、第12図のダウンスイッチ14が押されたとする(以
下、特に指定するまで押され続けているものとする)。
すると、駆動方向判定部15から変倍方向の情報を含む起
動信号(STR)が出力され、第18図のフローチャートは
「START」から始まる。まず最初の条件分岐「至近の危
険帯内か?」において、最大繰出量演算部9がZPM8の出
力(Zp)を受けてA/D変換し、比例定数演算部10がFPM7
の出力(Sx)を受けてA/D変換し、それぞれ一時的に記
憶しておく。すなわち、第13図の点P1の位置、Zp=Zp(
)、Sx=Sx()を読込む。そして、Zp()および
Sx()から限界曲線Fp()を算出する。つまり、Sx
≧Fp()なる演算で点1が危険帯の中にあるか否かを
判定し、今の場合第13図より明らかなように危険帯の中
にあるので、YESに分岐し、次の「∞方向へ退避」で所
定量(例えば4ステップ分)だけ幅広の矢印37aで示す
方向へフォーカスレンズ群3を駆動するようにフォーカ
ス制御部12が制御する。さらに、矢印37bの方向へ進
み、すなわちフォーカスレンズ群3がZp=Zp()上の
Fp()を僅かに無限位置側に越えた点P2に達する(つ
まりSx<Fp()となる)ところまで駆動する。
次の条件分岐「∞側の危険帯内か?」においては、フ
ォーカスレンズ群3および変倍レンズ群2が現在点P2に
あるからNOに分岐する。次の「合焦補正ライン決定」で
は仮の合焦曲線Fp()を算出する。そして、次の「変
倍駆動」にて、変倍制御部16は点P2を新たな出発点とし
て限界曲線Fp()の外側近傍を仮の合焦曲線Fp(
としてシフト制御を開始する。つまり矢印H1の方向に変
倍レンズ群2を駆動しはじめる。
尚、変倍制御部16は、変倍駆動中、逆起電圧検出部16
cからのモータ速度信号(Vz)によって、例えば定速制
御等を行っている。
次のサブルーチン「禁止判定」でフローチャートは第
20図に移り、第20図はSTARTより始まり、最初の条件分
岐「変倍方向はテレ側か?」にて禁止部12cの起動信号
(STR)に含まれる駆動方向の情報をチェックして、今
の場合倍率ダウンの方向(ワイド方向)であるから、つ
まり第13図に対応させると矢印H1が下向きであることか
らフローチャートはNOに分岐する。次の条件分岐「∞側
の危険帯内か?」にて禁止部12cは矢印H1が途中から危
険帯に入るが、これは上述のように至近側の危険帯であ
り、しかも次の予想される合焦補正方向は矢印F1で示す
ように危険帯から出る方向なのでNOに分岐し、次の「∞
方向許可」にて、次の合焦駆動の方向矢印F1を許可し禁
止信号(H)は出力しない。そして次のRTSでフローチ
ャートは上記第18図に戻り、次の条件分岐「駆動禁止か
?」にてフォーカス制御部12は、上述のように禁止信号
(H)を受けていないのでNOに分岐し、次の「合焦補正
演算」にて合焦補正演算部11が補正量Dfp(矢印F1の長
さに対応する)を算出する。次のサブルーチン「補正判
定」にて第21図に移る。
第21図はSTARTより始まり、最初の条件分岐「Dmaxを
超えたか?」にて合焦補正演算部11は最大補正量Dmaxと
算出した上記補正量Dfpとを比較し、Dmax>Dfpであれば
NOに分岐して、次の「算出値出力」にて上記補正量Dfp
を出力し、Dmax≦DfpであればYESに分岐して次の「最大
補正量出力」にて、上記Dfpの代りに最大補正量Dmaxを
出力する。そしてフローチャートは次のRTSにて再び上
記第18図に戻る。
次の「合焦補正実行」にて上記矢印F1に対応する合焦
駆動をフォーカス制御部12が実行する。そして、次の条
件分岐「変倍スイッチOFFか?」にて変倍制御部16は起
動信号(STR)をチェックし、動作続行であればNOに分
岐し、停止であればYESに分岐する。今の場合、まだ動
作続行であるとしてNOに分岐し、再び上記サブルーチン
「禁止判定」に戻る。そして、同じ動作を繰返す(以
下、この動作ループを「変倍シフトチェックループ」と
いう)。つまり、再び矢印H2に示す方向に変倍駆動し、
矢印としては図示していないが、Zp=Zp()上に至っ
たH2の矢印からZp=Zp()上のFp()をわずかに越
えた点P3に達するまで合焦駆動を実行する。この時点で
上記ダウンスイッチ14がOFFになったとすると、上記
「変倍スイッチOFFか?」をYESに分岐することで上記変
倍シフトチェックループを離脱する。フローチャートは
に至り、第19図に移る。
第19図のより始まり、次の「変倍ブレーキ」にて変
倍制御部16は変倍モータMZに電磁ブレーキをかける。次
の条件分岐「変倍モータ停止か?」にて変倍制御部16
は、モータ速度信号(Vz)によって変倍モータMZが停止
したか否かをチェックし、停止するまでNOに分岐し続
け、停止を確認するとYESに分岐する。
次の「終了補正演算」では、点P3から点P4までの補正
量Dfpを算出し、次の「終了補正実行」では、矢印39の
方向へフォーカス制御部12がフォーカスレンズ群3を駆
動し、上記仮の合焦曲線Fp()から本来の合焦曲線36
上の点P4に移動して倍率ダウンに関するすべての動作を
終了する。
このように予め幅広の矢印37a,37bで示すように一旦
危険帯から外へ出した上で倍率ダウンの動作を開始する
ので、例えば破線の矢印38で示すように、いきなり倍率
ダウンの動作開始した場合、最至近の合焦曲線22上の点
P5の位置で至近側のカムの壁あるいはストッパーに衝接
して点P4への変倍駆動の制御が不能となる不都合を除去
できる。しかも最後に幅広の矢印39で示すように補正を
行うので、実際には限界曲線Fp()の外側近傍に沿っ
て制御されているが、見かけ上任意の合焦曲線36上に沿
って制御されたのと同じ結果になる。
次に、倍率アップ動作を説明するが、この場合は第14
図からも明らかなように少なくとも変倍レンズ群2に関
しては、その駆動方向が至近側のカムの壁あるいはスト
ッパー(図示せず)から遠ざかる方向なので任意の合焦
曲線36が危険帯内にあっても動作内容としては、この危
険帯を何ら考慮する必要はない。
しかし、フォーカスレンズ群3に関しては矢印F2,F3
で示すように上記ストッパに接近する方向なので、危険
である。特にFPM7およびZPM8がフォーカス駆動部5およ
び変倍駆動部4に駆動を受けているときは、その摺動部
(図示せず)からノイズが発生することがあり、フォー
カス位置情報Sxおよび焦点距離情報Zpが正しく検出でき
ないことがある。
例えば、今、変倍レンズ群2およびフォーカスレンズ
群3が第14図の点P6にあったとして、倍率アップ動作が
開始されると、メインルーチンの「∞方向へ退避」にて
矢印F4の方向にフォーカスレンズ群3を駆動するのであ
るが、何らかの理由により、フォーカスレンズ群3は点
P6に止っていたとする。そして、「変倍駆動」で矢印H4
の方向に変倍レンズ群2を駆動するが、サブルーチン
「禁止判定」では第20図に移り、「変倍方向はテレ側か
?」をYESに分岐し、「至近の危険帯内か?」をYESに分
岐し、次の「合焦補正禁止」によって矢印F2に対応する
駆動を禁止する。第18図に戻って「駆動禁止か?」をYE
Sに分岐するので、合焦駆動が実行されない(このYESに
分岐するループを「シフト禁止変倍ループ」という)。
しかし変倍駆動は続行しているので、矢印H5の方向に変
倍レンズ群2は駆動される。
そして、Zp=Zp()に達したところでは、結果的に
危険帯から退避したことになるので、上記禁止が解除さ
れ、点P7で算出した補正量に基づいて矢印F3に示す方向
に合焦駆動が実行される。以下の動作は上述の説明から
類推できるので説明は省略する。
次に、∞位置側での本実施例の動作について第18図お
よび第19図のフローチャートに従って説明を進める。
既述したように第15図の合焦曲線群L0は、いずれもテ
レ側からワイド側に至る途中で実質上∞線17に接する。
勿論、同図から分るように、合焦曲線L5は∞線17に接す
る点が丁度ワイド側Zp=Zp()であるから理論上は支
障がない。しかし実際上は、機構部材の加工誤差(ガ
タ)等を見込んでワイド側において∞線17より安全距離
ΔSs離れた安全曲線Lsを設定する。つまり、テレ側Zp=
Zp()上の点P0′ではなく、これよりさらに至近側に
あって∞線17よりΔSx離れた点P0を通る合焦曲線である
安全曲線Lsと、これよりも至近側にある合焦曲線(図示
なし)は、∞線17と実質上接する虞れがない。
次に、動作説明に移る。まず倍率ダウン動作から説明
する。尚、変倍レンズ群2およびフォーカスレンズ群3
は第16図の始点40にあるものとする。
今、第12図のダウンスイッチ14が押されたとする(以
下、特に指定するまで押され続けているとする)。この
ことによって駆動方向判定部15から変倍方向の情報を含
む起動信号(STR)が出力され、第18図のフローチャー
トは、STARTから始まる。最初の条件分岐「至近の危険
帯内か?」はNOに分岐し、次の条件分岐「∞側の危険帯
内か?」では、最大繰出量演算部9がZPM8の出力(Zp)
を受けてA/D変換し、比例定数演算部10がFPM7の出力(S
x)を受けてA/D変換し、それぞれ一時的に記憶してお
く。つまり、第16図の始点40のZpおよびSxの値を読込
む。そして、始点40が危険帯内にあるか否かを判定し、
今の場合危険帯内にあるのでYESに分岐する。「至近方
向へ退避」では幅広な矢印44で示す方向にフォーカスレ
ンズ群3を所定のステップ数だけ共に至近側へ駆動し仮
の始点41まで駆動する。尚、上記所定ステップ数は、例
えばΔSx=8ステップとすると、12ステップ程度であ
る。次の「合焦補正ライン決定」で仮の合焦曲線41aを
算出し、次の「変倍駆動」にて変倍制御部16は、仮の始
点41を新たな出発点とし、この仮の始点41を含む仮の合
焦曲線41aに基づいて制御動作を開始する。つまり矢印4
5の方向に変倍レンズ群2を8ステップに達するまで駆
動する。
次に「禁止判定」でフローチャートは、第20図に移
り、条件分岐「変倍方向はテレ側か?」をNOに分岐し、
次の条件分岐「∞線の危険帯内か?」をNOに分岐し、次
の「∞方向許可」にて次に予定される矢印48の合焦駆動
に対して許可を与える。RTSで第18図に戻り、「駆動禁
止か?」をNOに分岐し、「合焦補正演算」にて矢印48の
長さに対応する補正量を算出し、次の「補正判定」で第
21図に移り、該補正量が最大補正量Dmaxを超えていなけ
れば該補正量をDfpとして出力し、フローチャートは再
び第18図に戻る。次の「合焦補正実行」にて矢印48の方
向にフォーカスレンズ群3を駆動する。そして、ダウン
スイッチ14がOFFになっていなければ、上記変倍シフト
チェックループの動作となり、以下上述の動作を繰り返
して矢印46→矢印49→矢印47→矢印50と駆動し、仮の終
点42に至った時、ダウンスイッチ14がOFFになったとす
ると、上記変倍シフトチェックループを離脱し、第19図
に移って、幅広な矢印51で示す方向にフォーカスレンズ
群3を駆動し、∞線17上の終点43に至ってZp()から
Z0()への変倍動作、すなわち倍率ダウン動作を終了
する。このように本来の制御の基になる合焦曲線L1に従
うと衝接点P3で∞位置側のストッパに衝接して終点43ま
で駆動できないという不都合を回避することができる。
しかも最終的に矢印51で示す補正を行うので、見かけ上
本来の合焦曲線L1上に沿って制御されたのと同じ結果に
なる。
次に、倍率アップ動作を説明するが、この場合の合焦
動作は、第17図からも明らかなようにフォーカスレンズ
群3の駆動方向が∞位置側のストッパ(図示せず)から
遠ざかる方向なので合焦曲線L3が危険帯内にあっても動
作内容としては、この危険帯を何ら考慮する必要はな
く、第20図で説明すると、「変倍方向はテレ側か?」を
YESに分岐し、「至近の危険帯内か?」をNOに分岐す
る。
上述のように本実施例では、倍率ダウンの変倍駆動を
するとき、既に設定されている合焦位置が上記危険帯内
にある場合は、一旦上記合焦位置を危険帯外に出し、仮
の合焦曲線41aに沿って制御するので、∞位置側のスト
ッパに衝接する等の不都合を除去でき、無限位置側の近
傍でも確実で迅速な制御ができる利点があり、しかも矢
印51(第16図)で示す最終補正を実行するので、ピント
ボケが発生しない利点がある。
また、第16図および第17図は、拡大して描いてあるの
で危険帯の幅も大きく示してあるが、実際に幅ΔSxは微
小な量であり、従って、上記両図に示した動作は、実質
的に∞線17、つまり被写体距離∞に合焦した状態での変
倍駆動の動作を示している。すなわち、より実際的な変
倍レンズ群2の動きとしては、∞位置側のストッパに接
することなく、しかしその機構部の精度内において限り
なく接近した状態で該ストッパに沿って移動するので、
例えばモータの過負荷状態によってレンズ群の停止位置
を検出する方法に対して上記ストッパに衝接したのか、
あるいは手で押さえる等の外力によるものかの判定が容
易にでき、正確な制御ができる利点がある。
また、一旦危険帯から退避した後、変倍シフトチェッ
クループ内の「禁止判定」および「補正判定」におい
て、さらにチェックを行うので、駆動したにもかかわら
ず、フォーカスレンズ群3が移動しなかったり、フォー
カス位置情報Sxおよび焦点距離情報Zpが誤情報であった
としても至近あるいは∞側のストッパに衝接するといっ
た不具合が生じないという利点がある。
また、上記「補正判定」の動作を行うので仮に制御動
作が乱れても大きな誤動作に至らないという利点があ
る。
また、第19図の「終了補正演算」および「終了補正実
行」によって矢印39(第13図)に示す最終補正を行うの
でピンボケが発生しないという利点がある。
尚、上記請求項4〜6に係る発明は、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、上記終了補正において、動作の原理を分り易
くするため、第13図の矢印H2の矢先から点P3へ駆動して
から改めて点P4へ補正すると説明したが、矢印H2の矢先
から点P4までの距離を算出し、その分を減じる演算を実
行するように構成すれば、H2の矢先から直接点P4へ駆動
させることができる。
また、ΔSxは、8ステップに限ることなく、5ステッ
プあるいは10ステップ等設計上適切な量であれば任意で
よい。
また、第18図の「至近方向へ退避」は、4ステップに
限ることなく、2ステップあるいは6ステップ等制御精
度と制御速度の利害得失によって設定するならば任意で
よい。
また、第19図の条件分岐「変倍モータ停止か?」の動
作は、モータ速度信号(Vz)に基づくと述べたが、タイ
マーを設けて所定時間を計時するように構成してもよ
い。
次に、請求項7〜9の発明に係る実施例を第22図〜第
25図を参照して具体的に説明する。
第22図は、請求項7〜9の発明に係るレンズ制御装置
の実施例の全体構成を示すブロック図である。
第22図において、61および62はいずれもモーメンタリ
ースイッチ等より成り、操作中はそれぞれ動作実行信号
としてのアップ信号(UP)およびダウン信号(DN)を出
力するアップスイッチおよびダウンスイッチで、起動入
力手段としてのモータスイッチ63を構成している。64お
よび65はいずれもトグルスイッチ等より成り、64は開放
時にオート信号(AT)を出力し、閉成時にマニュアル信
号(MU)を出力して、自動合焦(オートフォーカス)モ
ードまたは手動合焦(マニュアルフォーカス)モードを
切換える合焦モード選択手段としてのA/Mスイッチ、65
は開放時に合焦指示信号としてのフォーカス信号(F)
を出力し、閉成時に変倍指示信号としてのズーム信号
(Z)を出力して合焦動作または変倍動作としてのズー
ム動作を切換える動作選択手段としてのF/Zスイッチ、6
6および67はいずれもモーメンタリースイッチ等より成
り、このうち、66は操作中にズーム設定信号(ZG)を出
力するズーム設定スイッチ、67は操作中にマクロ設定信
号(MG)を出力するマクロ設定スイッチで、このマクロ
設定スイッチ68および上記ズーム設定スイッチ66をもっ
てZ/M設定スイッチ68を構成している。
69は至近の被写体距離に対応する至近位置Nから無限
遠(∞)の被写体距離に対応する∞位置Iまで移動可能
な合焦レンズ、70は最長焦点距離に対応するT位置から
最短焦点距離に対応するW位置までの間のズーム領域内
で移動可能で、さらにW位置を超えたマクロ状態下のマ
クロ位置Mに固定する通常マクロモードに設定可能な変
倍レンズとしてのズームレンズ、71は上記合焦レンズ69
およびズームレンズ70よりなる変倍光学系である。
72は被写体距離を測定しこの被写体に合焦させ得る合
焦実行信号としての合焦信号(Na)または(Ia)を出力
する自動合焦制御手段としてのAF部、73は駆動信号(N
2)、(I2)を受けて上記合焦レンズ69を駆動するフォ
ーカスモータ、74はフォーカスモータ信号(N1)および
(I1)を受けてそれぞれ上記駆動信号(N2)および(I
2)を出力するモータドライバである。
75〜77はいずれも状態スイッチで、このうち、75およ
び76はそれぞれズームレンズ70が上記T位置および上記
W位置に至った時、T位置信号(TP)およびW位置信号
(WP)を出力するT位置スイッチおよびW位置スイッ
チ、77はズームレンズ70が上記マクロ位置Mに移動され
たとき、マクロ位置信号(MP)を出力するマクロ状態検
出手段としてのマクロ位置スイッチ、78は駆動信号(T
2)または(W2)を受けて上記ズームレンズ70を駆動す
るズームモータ、79はズームモータ信号(T1)または
(W1)を受けて、それぞれ上記駆動信号(T2)または
(W2)を出力するモータドライバである。尚、このモー
タドライバ79および上記ズームモータ78をもって変倍駆
動手段を構成し、上記フォーカスモータ73および上記モ
ータドライバ74をもって合焦駆動手段を構成している。
80は上記合焦信号(Na),(Ia)、上記T位置信号
(TP)、W位置信号(WP)、マクロ位置信号(MP)アッ
プ信号(UP)またはダウン信号(DN)、オート信号(A
T)またはマニュアル信号(MU)、フォーカス信号
(F)またはズーム信号(Z)、ズーム設定信号(ZG)
またはマクロ設定信号(MG)を受け、上記フォーカスモ
ータ信号(N1),(I1)およびズームモータ信号(T
1),(W1)を出力する総合制御部(以下、「CPU」と略
記する)である。以下、このCPU80内部の要部をブロッ
ク化してその構成について説明する。
81は上記アップ信号(UP)およびダウン信号(DN)の
いずれかの信号でも受けているときは禁止信号としての
ホールド信号(H)を出力し、モータスイッチ63の操作
状態を検出する操作状態検出手段としての状態検出部、
82は上記F/Zスイッチ65からのフォーカス信号(F)ま
たはズーム信号(Z)を受けているときは、これらに対
応したインヒビット信号(IZ)または(IF)を出力し
て、ホールド信号(H)を受けた時点で該出力の状態を
保持して上記F/Zスイッチ65からの出力を無効とし、さ
らにマクロ位置信号(MP)を受けているときは強制的に
インヒビット信号(IZ)を出力し、上記オート信号(A
T)を受けているときは強制的にインヒビット信号(I
F)を出力することでF/Zスイッチ65からの出力を無効と
する出力決定手段としての禁止制御部、83は上記アップ
信号(UP)およびダウン信号(DN)を受けてそれぞれ至
近位置N側への方向を示すフォーカスモータ信号(N0)
および∞位置I側への方向を示すフォーカスモータ信号
(I0)を出力し、上記インヒビット信号(IF)を受けた
時点で該両出力のいずれも停止(遮断)するフォーカス
ゲート、84は上記アップ信号(UP)およびダウン信号
(DN)を受けて、それぞれT位置側への方向を示すズー
ムモータ信号(T0)およびW位置側への方向を示すズー
ムモータ信号(W0)を出力し、上記インヒビット信号
(IZ)を受けた時点で該両出力を遮断するズームゲート
で、このズームゲート84および上記フォーカスゲート83
をもって実行選択手段を構成し、上記フォーカスモータ
信号(N0),(I0)およびズームモータ信号(T0),
(W0)は、それぞれは合焦実行信号および変倍実行信号
に対応している。
85は上記ズーム設定信号(ZG)および上記マクロ設定
信号(MG)を受け、これらのいずれか一方でも受けてい
る期間中はイネーブル信号(EN)を出力するゲート制御
部、86は上記オート信号(AT)を受けているときは合焦
信号(Na),(Ia)をフォーカスモータ信号(N1),
(I1)として出力し、マニュアル信号(MU)を受けてい
るときはフォーカスモータ信号(N0),(I0)をフォー
カスモータ信号(N1),(I1)として出力するA/Mゲー
ト、87は上記イネーブル信号(EN)を受けていないとき
は上記ズームモータ信号(T0),(W0)をズームモータ
信号(T1),(W1)として出力し、イネーブル信号(E
N)を受けているときは上記ズーム設定信号(ZG)およ
びマクロ設定信号(MG)をズームモータ信号(T1),
(W1)として出力し、上記T位置信号(TP)およびW位
置信号(WP)を受けたときはそれぞれズームモータ信号
(T1)および(W1)を遮断する切換ゲートである。
第23図〜第25図は、第22図に示す実施例の動作順序を
示すフローチャートで、このうち、第23図は合焦/ズー
ム動作、第24図はマクロ設定動作、第25図は自動合焦設
定動作を示している。
このように構成された請求項7〜9の発明に係る実施
例の動作を説明する。
まず、第23図のフローチャートに沿って、合焦/ズー
ム動作について述べる。尚、各部の動作前の状態は、A/
Mスイッチ64はマニュアル信号(MU)を出力する閉成さ
れた状態、モータスイッチ63およびZ/M設定スイッチ68
は非操作状態、合焦レンズ69は至近位置Nと∞位置Iの
間にあり、ズームレンズ70はT位置とW位置との間、つ
まりズーム領域にあるとする。
ここで、操作者は、ズーム動作で構図を決定するため
にF/Zスイッチ65をズーム信号(Z)が出力される閉成
状態にする。このズーム信号(Z)を受けた禁止制御部
82はインヒビット信号(IF)を出力する。さて、モータ
スイッチ63のうち所望の、例えばアップスイッチ61を操
作すると、アップ信号(UP)が出力され、この時点で、
第23図のフローチャートはSTARTより始まる。最初の条
件分岐「F/Zスイッチはズームか?」をYESに分岐し、上
記アップ信号(UP)を受けた状態検出部81は次の「F/Z
入力無効」でホールド信号(H)を出力し、これを受け
て禁止制御部82がインヒビット信号(IF)を保持するこ
とでF/Zスイッチ65のそれ以後の出力を無効とする。そ
して、フォーカスゲート83はインヒビット信号(IF)を
受けてOFF状態になっている。
次の「ズームモータON」では、上記アップ信号(UP)
がズームゲート84を通過してズームモータ信号(T0)と
なり、さらに切換ゲート87を通過してズームモータ信号
(T1)となり、これを受けたモータドライバ79が駆動信
号(T2)を出力し、ズームモータ78はズームレンズ70を
T位置側へ駆動し始める。次の条件分岐「モータスイッ
チOFFか?」でアップスイッチ61の操作が継続している
ならばNOに分岐し、さらに次の条件分岐「ズーム端か
?」でズームレンズ70がまだT位置に達していないとす
ればNOに分岐し、再び上記「モータスイッチOFFか?」
に戻る。そして以下同じ動作を繰返す。この繰返しのル
ープを「終了チェックループ」という。
さて、このような状態で、つまりアップスイッチ61の
操作中に、F/Zスイッチ65を開放したすると、F/Zスイッ
チ65からはズーム信号(Z)に代ってフォーカス信号
(F)が出力されるが、ホールド信号(H)によって禁
止制御部82の出力状態は保持されているので、相変ら
ず、フォーカスゲート83はOFF、ズームゲート84はONと
いう状態が保持され、ズームレンズ70の駆動が継続され
る。
しかる後、アップスイッチ61の操作が解除されると、
上記「モータスイッチOFFか?」をYESに分岐して、上記
終了チェックループを離脱し、次の「ズームモータOF
F」では、上記アップ信号(UP)が出力されなくなるの
で、モータドライバ79は駆動信号(T2)の出力を停止
し、ズームモータ78が停止する。そして次の「F/Z入力
有効」で状態検出部81はアップ信号(UP)が入力されな
くなったのでホールド信号の出力を停止、これに伴って
禁止制御部82が自由になり、次のF/Zスイッチ65の操作
に備える。最後にENDですべての動作を終了する。
尚、ズームレンズ70がT位置に達した場合は、T位置
信号(TP)によって切換ゲート87がズームモータ信号
(T1)の出力を停止するので、上記「ズームモータOF
F」が実行され、操作者がアップスイッチ61の操作を解
除した時点で上記「F/Z入力有効」が実行される。
また、ダウンスイッチ62の操作による動作は、ズーム
レンズ70の駆動方向が逆になるだけなので、その動作説
明は省略する。
次に、合焦動作を簡略に述べる。F/Zスイッチ65を開
放にするとフォーカス信号(F)が出力され、インヒビ
ット信号(IZ)によってズームゲート84がOFFになる。
アップスイッチ61を操作すると、アップ信号(UP)がフ
ォーカスモータ信号(N0)→(N1)→駆動信号(N2)と
なってフォーカスモータ73が駆動され、合焦レンズ69が
至近位置N側に駆動される。そして状態検出部81がホー
ルド信号(H)を出力するので、合焦動作中にF/Zスイ
ッチ65が閉成されても無効となり、合焦動作が妨害され
ることはない。
次に、第24図のフローチャートに沿ってマクロ設定動
作を説明する。マクロ設定スイッチ67を操作した時点で
フローチャートはSTARTより始まる。最初の「ゲート切
換」にて、マクロ設定信号(MG)を受けたゲート制御部
85がイネーブル信号(EN)を出力し、これを受けた切換
ゲート87がマクロ設定信号(MG)をズームモータ信号
(W1)として出力し、次の「ズームレンズ駆動」で、該
ズームモータ信号(W1)がモータドライバ79により駆動
信号(W2)となり、これを受けたズームモータ78がズー
ムレンズ70をW位置まで駆動し、さらにマクロ位置M方
向へ駆動を続け、達したところで次の条件分岐「マクロ
位置か?」をYESに分岐し、次の「駆動停止」でマクロ
位置信号(MP)を受けた切換ゲート部87がズームモータ
信号(W1)の出力を停止してズームレンズ70の駆動を停
止する。マクロ位置信号(MP)を受けた禁止制御部82は
次の「F/Z入力無効」でインヒビット信号(IZ)を強制
的に出力してズームゲート84をOFFにする。従って、こ
の状態では、モータスイッチ63の操作結果は、フォーカ
スゲート83を介して合焦レンズ69を駆動することによ
り、F/Zスイッチ65の状態にかかわりなく、モータスイ
ッチ63を操作すれば通常マクロモードでの合焦動作が実
行できる。
次に、自動合焦設定動作を第25図のフローチャートに
沿って説明する。A/Mスイッチ64を開放にすると、この
時点でフローチャートはSTARTから始まる。最初の「A/M
ゲート切換」でオート信号(AT)を受けたA/Mゲート86
は合焦信号(Na)または(Ia)をフォーカスモータ信号
(N1)または(I1)として出力するように内部接続を切
換える。そして次の「F/Z入力無効」ではオート信号(A
T)を受けた禁止制御部82がインヒビット(IF)を強制
的に出力し、フォーカスゲート83をOFFにする。従っ
て、この状態ではF/Zスイッチ65の状態にかかわりな
く、モータスイッチ63の操作結果は、ズームゲート84を
介してズームレンズ70を駆動することになる。
このように本実施例によれば、合焦/ズーム動作にお
いて、モータスイッチ63の操作中は状態検出部81がホー
ルド信号(H)を出力することによってF/Zスイッチ65
の出力を無効にするように構成したから、ズーム動作ま
たは合焦動作の実行中に誤ってF/Zスイッチ65を操作
し、その状態が変化しても当該動作が影響を受けること
なく、モータスイッチ63の操作が解除されるまでその動
作が継続され、操作性が向上するという利点がある。
また、通常マクロモードにズームレンズ70が設定され
ているとき、禁止制御部82が強制的にズームゲート84を
OFFにするので、F/Zスイッチ65がどのような状態にあっ
ても、モータスイッチ63の操作結果が一義的に合焦動作
を起動し、操作性が向上するという利点がある。
また、自動合焦モードに設定されているときは、禁止
制御部82が強制的にフォーカスゲート83をOFFにするか
ら、モータスイッチ63の操作結果は、一義的にズーム動
作を起動し、操作性が向上するという利点がある。
従って、合焦/ズーム動作においては、すでに決定し
た構図またはピント状態がF/Zスイッチ65の誤操作によ
って、変化するといった不都合がなく、通常マクロモー
ドおよび自動合焦モードにおいては、操作者を混乱させ
たり、適時になすべき操作が遅れるといった不都合を排
除できるという利点がある。
また、モータスイッチ63に合焦動作およびズーム動作
という2つの動作を対応させることで、操作スイッチの
数量が減り、その分だけモータスイッチ63の操作面を広
くできるので、モータスイッチ63そのものの操作性が向
上すると共にコストの低減化を図り得るという利点があ
る。
尚、上記請求項7〜9に係る発明は、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で、
種々の変形実施が可能なものである。
例えば、ズームレンズ70のマクロ状態は、上述の通常
マクロモードに限ることなく、マクロ位置Mに固定せ
ず、W位置からマクロ位置Mまでのマクロ領域内で、ズ
ーム動作を行うことによってピント調整ができるズーム
マクロモードであってもよく、この場合は、上記マクロ
位置スイッチ77の代りに、ズームレンズ70が上記マクロ
領域にあることを検出する手段を設け、この手段の出力
を受けて禁止制御部82が強制的にフォーカスゲート83を
OFFにするように構成してもよい。
また、A/Mスイッチ64およびF/Zスイッチ65はトグルス
イッチに限ることなく、それぞれ2つの押ボタンスイッ
チで構成してもよく、さらに、F/Zスイッチ65を2つの
押ボタンスイッチで構成した場合、一方の押ボタンスイ
ッチの操作面を小さくし、カメラ本体の凹部に配設して
操作しにくく、他方の操作しやすい押ボタンスイッチの
出力のみを上記禁止制御部82への入力信号として、この
信号のみを無効にできるように構成してもよい。
〔発明の効果〕
以上、詳述したように、請求項1の発明は、合焦レン
ズ群の合焦位置が合焦領域内のいずれにあっても、変倍
領域内での変倍動作の速度を略一定になるように制御
し、請求項2の発明は、補正量に応じて上記合焦レンズ
群を上記合焦位置へ駆動する合焦補正動作の実行回数を
制限することで、上記変倍動作が行われる前の上記合焦
位置にかかわりなく上記変倍領域での該変倍動作の速度
を略一定になるように制御し、請求項3の発明は、予定
されている動作に影響を与えないと判定したときは、変
倍駆動手段の残留動作の量に対応する残留時間の分だけ
待つことなく次に予定されている動作を実行するように
制御すると共に、いずれの発明においても上記全系焦点
距離の更新に伴う結像位置ずれを自動的に補正するよう
に構成したから、レンズ光学系自体非常に簡素な構成
で、小型、軽量かつ安価であると共に、レンズ制御装置
全体も同様に小型軽量でかつ安価でありながら、変倍レ
ンズ群を任意の第1の焦点距離から第2の焦点距離へ移
動させて全体の焦点距離を更新させてもバリフォーカル
レンズ特有の結像位置ずれを自動的且つ迅速に補正し、
合焦位置が上記合焦領域内のいかなる位置にあっても確
実に結像位置ずれを補正し、しかも上記変倍領域内での
変倍動作の速度が略一様になり、極めて操作性のすぐれ
たレンズ制御装置を提供することができる。
また、請求項4〜6の発明によれば、やはりレンズ光
学系自体非常に簡素な構成で、小型、軽量かつ安価であ
ると共に、レンズ制御装置全体も同様に小型軽量でかつ
安価でありながら、変倍レンズ群を任意の第1の焦点距
離から第2の焦点距離へ移動させて全体の焦点を更新さ
せてもバリフォーカルレンズ特有の結像位置ずれを瞬時
に補正し合焦様態を実質上保持することができ、特に請
求項4の発明によれば、合焦レンズ群が無限側禁止領域
および至近側禁止領域に位置しているときはそれぞれ合
焦レンズ群の無限位置方向および至近位置方向への駆動
を禁止する合焦駆動禁止手段を設け、合焦レンズ群が至
近側および無限側の禁止領域にないときおよび該禁止領
域にあっても合焦駆動方向が、上記禁止された方向と逆
であるときだけ、変倍光学系の全系焦点距離の更新に伴
う結像位置ずれを自動的に補正するように構成したか
ら、両禁止領域で合焦駆動手段に過負荷がかかったり、
駆動制御が不能になったりする事態を未然に回避するこ
とができ、 また、請求項5の発明によれば、補正量が予め定めら
れた最大補正量よりも大きい場合は、該補正量に代えて
該最大補正量を補正演算手段が出力するように構成した
から、合焦レンズ群位置検出手段や変倍レンズ群位置検
出手段が誤検出して合焦レンズ群が至近位置または無限
位置に衝接して、過負荷状態を持続させることを回避す
ることができ、 また、特に請求項6の発明によれば、合焦補正制御手
段として、変倍駆動手段により所望の焦点距離に至るま
で変倍レンズ群が駆動されその駆動を停止したときは合
焦レンズ群が無限側禁止領域または至近側禁止領域に位
置していると否とにかかわらず合焦補正演算手段により
算出された補正量に基づき当該焦点距離における合焦位
置に合焦レンズ群を駆動するよう合焦駆動手段を制御す
るように構成したから、変倍動作終了後厳密な補正合焦
動作が行われ、ピンボケが発生することがなく、従っ
て、請求項4〜6の発明によれば、駆動が円滑で、無駄
な動作がなく、無駄な駆動力を消費せず、応答が速く、
操作性の優れたレンズ制御装置を提供することができ
る。
また、請求項7〜9の発明によれば、起動入力手段を
合焦動作と変倍動作の起動のために兼用したから、起動
入力手段の個数が減り、その分だけ起動入力手段の操作
面を広くできるので、その操作性が向上すると共に、コ
ストの低減化を図ることができる。
また、特に請求項7の発明によれば、起動入力手段の
操作中は、動作選択手段の操作が無効となるように構成
したから、合焦動作または変倍動作の実行中に誤って動
作選択手段を操作し、その状態が変化しても該動作は影
響を受けることなく上記起動入力手段の操作が解除され
るまで、その動作が継続され、従って操作性が飛躍的に
向上する。
また、請求項8の発明によれば、変倍光学系がマクロ
状態下では、動作選択手段の動作指示内容にかかわりな
く、上記起動入力手段への操作が一義的に上記合焦動作
を起動するように構成したから、動作選択手段の誤操作
による誤動作を確実に防止し得、適時になすべき合焦動
作が迅速に行われる。
さらにまた、請求項9の発明によれば、合焦モード選
択手段が自動合焦モードに設定されているときは、動作
選択手段の出力内容にかかわりなく起動入力手段への操
作が一義的に変倍動作を起動するように構成したから、
動作選択手段の誤操作による誤動作を確実に防止でき、
従ってなすべき変倍動作を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第11図は、請求項1〜3の発明に係る実施例を
示すもので、このうち、第1図は、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、該発明
に係る装置の特性を示すグラフで、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線図、第3
図は、本発明の要部である合焦補正演算部の演算の原理
を説明するための第2図の一部を省略して示す線図、第
4図は、割込みによる変倍速度制御動作を示すグラフ、
第5図および第6図は、共に第1図に示す実施例の動作
を説明するためのグラフ、第7図〜第11図は、いずれも
本実施例の動作順序を示すフローチャートで、このう
ち、第7図はメインルーチンである変倍動作を示し、第
8図および第9図はメインルーチンで用いられる変倍・
シフト動作をそれぞれ示し、第10図はフォーカス駆動動
作を示し、第11図は割込みによる変倍速度制御動作を示
している。 第12図〜第21図は、請求項4〜6の発明に係る実施例を
示すもので、このうち、第12図は、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13図、第14図
は、本実施例の至近側での動作を説明するための図で、
このうち第13図は、倍率ダウン動作の説明をするための
線図、第14図は、倍率アップ動作を説明するための線
図、第15図〜第17図は、いずれも本実施例の∞位置側で
の動作を説明する図で、このうち、第15図は、∞位置側
での動作を説明するための線図、第16図は、倍率ダウン
動作の説明をするための線図、第17図は、倍率アップ動
作を説明するための線図、第18図〜第21図は、いずれも
第12図の実施例の動作順序を示すフローチャートで、こ
のうち、第18図および第19図はメインルーチン、第20図
および第21図は該メインルーチンで使われるサブルーチ
ン「禁止判定」および「補正判定」である。 第22図〜第25図は、請求項7〜9の発明に係る実施例を
示すもので、このうち第22図は、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23図〜第25図は、
いずれも第22図に示す実施例の動作順序を示すフローチ
ャートで、このうち、第23図は合焦/ズーム動作を、第
24図はマクロ設定動作を、第25図は自動合焦設定動作
を、それぞれ示している。 1……光軸、 2……変倍レンズ群、 2a〜2e……第1レンズ群〜第5レンズ群、 3……フォーカスレンズ群、 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……変倍レンズ群位置検出器(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、 11b……基準量制御部、 12……フォーカス制御部、 12a……動作認識部、 12b……続行判定部、 12c……禁止部、 13……倍率アップスイッチ(アップスイッチ)、 14……倍率ダウンスイッチ(ダウンスイッチ)、 15……駆動方向判定部、 16……変倍制御部、 16a……速度検出抵抗、 16b……オフセット検出部、 16c……逆起電圧検出部、 MZ……変倍モータ、 MF……フォーカスモータ、 17……合焦曲線(∞線)、 22……最至近の合焦曲線、 Fp()……危険限界曲線(限界曲線)、 ΔSx……至近側の危険帯の幅、 Ls……安全曲線、 Lg……限界線、 ΔSs……安全距離(∞側の危険帯の幅)、 63……モータスイッチ、 64……A/Mスイッチ、 65……F/Zスイッチ、 68……Z/M設定スイッチ、 69……合焦レンズ、 70……ズームレンズ、 71……変倍光学系、 72……AF部、 73……フォーカスモータ、 74,79……モータドライバ、 77……マクロ位置スイッチ、 78……ズームモータ、 80……総合制御部(CPU)、 81……状態検出部、 82……禁止制御部、 83……フォーカスゲート、 84……ズームゲート、 85……ゲート制御部、 86……A/Mゲート、 87……切換ゲート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/08 G02B 7/105 G02B 7/28 G02B 3/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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あって被写体距離
    と該合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍
    域内の変倍位置で異なるバリフォーカルレンズにおい
    て、上記バリフォーカルレンズと、上記合焦レンズ群を
    駆動する合焦駆動手段と、上記変倍レンズ群を駆動する
    変倍駆動手段と、至近位置から無限遠位置の間にある上
    記合焦レンズ群の位置を検出する合焦レンズ群位置検出
    手段と、全系焦点距離に対応する上記光軸上の上記変倍
    レンズ群の位置を検出する変倍レンズ群位置検出手段
    と、上記変倍駆動手段によって上記全系焦点距離を更新
    する変倍動作が行われる時に当該焦点距離に対する結像
    位置ずれを補正すべき補正量を算出しこの補正量に応じ
    て上記合焦レンズ群を上記合焦位置へ駆動するように上
    記合焦駆動手段を制御する合焦補正制御手段と、上記合
    焦レンズ群位置検出手段からの出力を受けこの出力を変
    化に伴って所定の関係で上記変倍動作の速度を変化させ
    る変倍速度制御手段とを具備し、上記合焦位置が上記合
    焦領域のいずれにあっても上記変倍領域内での上記変倍
    動作の速度が略一定になるように制御して上記全系焦点
    距離の更新に伴う結像位置ずれを自動的に補正するよう
    に構成したことを特徴とするレンズ制御装置。
  2. 【請求項2】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あって被写体距離
    と該合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍
    域内の変倍位置で異なるバリフォーカルレンズにおい
    て、上記バリフォーカルレンズと、上記合焦レンズ群を
    駆動する合焦駆動手段と、上記変倍レンズ群を駆動する
    変倍駆動手段と、至近位置から無限遠位置の間にある上
    記合焦レンズ群の位置を検出する合焦レンズ群位置検出
    手段と、全系焦点距離に対応する上記光軸上の上記変倍
    レンズ群の位置を検出する変倍レンズ群位置検出手段
    と、上記変倍駆動手段によって上記全系焦点距離を更新
    する変倍動作が行われる時に当該焦点距離に対する上記
    結像位置ずれを補正すべき補正量が基準量を上回った場
    合この補正量に応じて上記合焦レンズ群を上記合焦位置
    へ駆動するように上記合焦駆動手段を制御する合焦補正
    制御手段と、上記合焦レンズ群位置検出手段からの出力
    を受けこの出力の変化に伴って所定の関係で上記基準量
    を変化させる基準量制御手段とを具備し、上記補正量に
    応じて上記合焦レンズ群を上記合焦位置へ駆動する合焦
    補正動作の実行回数を制限することで、上記変倍動作が
    行われる前の上記合焦位置にかかわりなく上記変倍領域
    での該変倍動作の速度が略一定になるように制御して上
    記全系焦点距離の更新に伴う結像位置ずれを自動的に補
    正するように構成したことを特徴とするレンズ制御装
    置。
  3. 【請求項3】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あって被写体距離
    と該合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍
    域内の変倍位置で異なるバリフォーカルレンズにおい
    て、上記バリフォーカルレンズと、上記合焦レンズ群を
    駆動する合焦駆動手段と、上記変倍レンズ群を駆動する
    変倍駆動手段と、上記至近位置から上記無限遠位置の間
    にある上記合焦レンズ群の位置を検出する合焦レンズ群
    位置検出手段と、全系焦点距離に対応する上記光軸上の
    上記変倍レンズ群の位置を検出する変倍レンズ群位置検
    出手段と、上記変倍駆動手段によって上記全系焦点距離
    を更新する変倍動作が行われる時に当該焦点距離に対す
    る上記結像位置ずれを補正すべき補正量を算出しこの補
    正量に応じて上記合焦レンズ群を上記合焦位置へ駆動す
    るように上記合焦駆動手段を制御する合焦補正制御手段
    と、上記変倍駆動手段に動作の停止を指示した後に該動
    作がわずかの間続行する残留動作の量を認識または定量
    化する残留動作認識手段と、この残留動作認識手段の出
    力を受け上記残留動作の量が次に予定されている動作に
    影響を与えるか否かを判定する影響判定手段とを具備
    し、上記予定されている動作に影響を与えないと判定し
    た場合は、上記残留動作の量に対応する残留時間の分だ
    け待つことなく予定されている動作を実行するように制
    御して上記全系焦点距離の更新に伴う結像位置ずれを自
    動的に補正するように構成したことを特徴とするレンズ
    制御装置。
  4. 【請求項4】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あって被写体距離
    と該合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍
    域内の倍率位置で異なるバリフォーカルレンズにおい
    て、上記最短焦点距離から上記最長焦点距離への上記全
    系焦点距離の変化に対し上記無限遠位置における上記合
    焦位置が不変で上記至近位置における上記合焦位置が上
    記無限遠位置から遠ざかるように変化する上記バリフォ
    ーカルレンズと、上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動
    手段と、上記変倍レンズ群を駆動する変倍駆動手段と、
    上記変倍合焦レンズ群の上記光軸上の位置を検出する合
    焦レンズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群の当該焦
    点距離に対応する上記光軸上の位置を検出する変倍レン
    ズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群が上記変倍駆動
    手段によって駆動された後に上記変倍レンズ群位置検出
    手段および上記合焦レンズ群位置検出手段の出力をそれ
    ぞれ受けて結像位置ずれに対する補正量を算出する合焦
    補正演算手段と、上記補正量を受け当該焦点距離におけ
    る上記合焦位置に上記合焦レンズ群を駆動するように上
    記合焦駆動手段を制御する合焦補正制御手段と、上記全
    系焦点距離が更新される場合、上記合焦レンズ群が上記
    無限遠位置から至近位置方向の所定距離内に形成される
    無限側禁止領域に位置しているときおよび至近位置から
    無限位置方向の所定距離内に形成される至近側禁止領域
    に位置しているときはそれぞれ上記合焦レンズ群の無限
    位置方向および至近位置方向への駆動を禁止する合焦駆
    動禁止手段とを具備し、それぞれ合焦レンズ群が上記至
    近側および上記無限側の禁止領域にないときおよび該禁
    止領域にあっても合焦駆動方向が上記禁止された方向と
    逆であるときは、上記変倍光学系の全系焦点距離の更新
    に伴なう結像位置ずれを自動的に補正するように構成し
    たことを特徴とするレンズ制御装置。
  5. 【請求項5】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あって被写体距離
    と該合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍
    域内の倍率位置で異なるバリフォーカルレンズにおい
    て、上記最短焦点距離から上記最長焦点距離への上記全
    系焦点距離の変化に対し上記無限遠位置における上記合
    焦位置が不変で上記至近位置における上記合焦位置が上
    記無限遠位置から遠ざかるように変化する上記バリフォ
    ーカルレンズと、上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動
    手段と、上記変倍レンズ群を駆動する変倍駆動手段と、
    上記変倍合焦レンズ群の上記光軸上の位置を検出する合
    焦レンズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群の当該焦
    点距離に対応する上記光軸上の位置を検出する変倍レン
    ズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群が上記変倍駆動
    手段によって駆動された後に上記変倍レンズ群位置検出
    手段および上記合焦レンズ群位置検出手段の出力をそれ
    ぞれ受けて上記結像位置ずれに対する補正量を算出し、
    この補正量が予め定められた最大補正量よりも大きい場
    合は該補正量に代えて該最大補正量を出力する合焦補正
    演算手段と、上記補正量または上記最大補正量を受けて
    当該焦点距離における上記合焦位置に上記合焦レンズ群
    を駆動するように上記合焦駆動手段を制御する合焦補正
    制御手段とを具備し、上記変倍光学系の全系焦点距離の
    更新に伴なう結像位置ずれを自動的に補正するように構
    成したことを特徴とするレンズ制御装置。
  6. 【請求項6】合焦補正制御手段は、変倍駆動手段により
    所望の焦点距離に至るまで変倍レンズ群が駆動されその
    駆動を停止したときは合焦レンズ群が無限側禁止領域ま
    たは至近側禁止領域に位置していると否とにかかわらず
    合焦補正演算手段により算出された補正量に基づき当該
    焦点距離における合焦位置に合焦レンズ群を駆動するよ
    う合焦駆動手段を制御するように構成したことを特徴と
    する請求項4記載のレンズ制御装置。
  7. 【請求項7】それぞれ同一光軸上に配設された合焦レン
    ズおよび変倍レンズより成る変倍光学系を撮影レンズと
    し上記合焦レンズを駆動してピント調整を行う合焦動作
    および変倍レンズを駆動して焦点距離を変更する変倍動
    作がそれぞれ可能なレンズ制御装置において、操作され
    ている期間中は動作実行信号を出力する外部操作可能な
    起動入力手段と、上記合焦動作および上記変倍動作をそ
    れぞれ指示する合焦指示信号および変倍指示信号のいず
    れか一方が出力される外部操作可能な動作選択手段と、
    上記起動入力手段への操作が継続されているか否かを検
    出し継続中は禁止信号を出力する操作状態検出手段と、
    上記禁止信号を受けている期間中は上記動作選択手段か
    らの出力を無効にしそれ以外の期間は有効とする出力決
    定手段と、この出力決定手段を介して上記動作選択手段
    の出力を受け且つ上記動作実行信号を受けている期間中
    はそれぞれ上記合焦指示信号または上記変倍指示信号に
    対応した合焦実行信号または変倍実行信号を出力する実
    行選択手段と、上記合焦実行信号を受けて上記合焦レン
    ズを駆動する合焦駆動手段と、上記変倍実行信号を受け
    て上記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段とを具備し、
    上記起動入力手段を上記合焦動作または上記変倍動作の
    起動のために兼用し、該起動入力手段の操作中は上記動
    作選択手段の操作を無効とするように構成したことを特
    徴とするレンズ制御装置。
  8. 【請求項8】それぞれ同一光軸上に配設された合焦レン
    ズおよび変倍レンズより成る変倍光学系を撮影レンズと
    し上記合焦レンズを駆動してピント調整を行う合焦動作
    および変倍レンズを駆動して焦点距離を変更する変倍動
    作がそれぞれ可能なレンズ制御装置において、マクロ撮
    影可能なマクロ状態下で上記合焦動作が可能な通常マク
    ロモードまたは上記変倍動作によって上記ピント調整が
    可能なズームマクロモードに設定できる上記変倍光学系
    と、上記変倍光学系が上記マクロ状態下にあることを検
    出しマクロ状態信号を出力するマクロ状態検出手段と、
    操作されている期間中は動作実行信号を出力する外部操
    作可能な起動入力手段と、それぞれ上記合焦動作および
    上記変倍動作を指示する合焦指示信号および変倍指示信
    号のいずれか一方が出力される外部操作可能な動作選択
    手段と、上記マクロ状態信号を受けている期間中は上記
    動作選択手段からの出力を無効とする出力決定手段と、
    それぞれ上記動作実行信号を受けている期間に対応して
    上記変倍光学系が上記通常マクロモードに設定されてい
    るときは合焦実行信号を出力し上記ズームマクロモード
    に設定されているときは変倍実行信号を出力する実行選
    択手段と、上記合焦実行信号を受けて上記合焦レンズを
    駆動する合焦駆動手段と、上記変倍実行信号を受けて上
    記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段とを具備し、上記
    変倍光学系が上記マクロ状態下では上記動作選択手段の
    出力内容にかかわりなく、通常マクロモードまたはズー
    ムマクロモードの種別によって上記起動入力手段に対応
    する動作が一義的に決まるように構成したことを特徴と
    するレンズ制御装置。
  9. 【請求項9】それぞれ同一光軸上に配設された合焦レン
    ズおよび変倍レンズより成る変倍光学系を撮影レンズと
    し上記合焦レンズを駆動してピント調整を行う合焦動作
    および変倍レンズを駆動して焦点距離を変更する変倍動
    作がそれぞれ可能なレンズ制御装置において、上記ピン
    ト調整を自動的に行う自動合焦モードと手動で行う手動
    合焦モードとを選択する外部操作可能な合焦モード選択
    手段と、被写体距離を測定してこれに対応する分だけ上
    記合焦レンズを駆動すべき合焦駆動信号を出力する自動
    合焦制御手段と、操作されている期間中は動作実行信号
    を出力する外部操作可能な起動入力手段と、上記合焦動
    作および上記変倍動作をそれぞれ指示する合焦指示信号
    および変倍指示信号のいずれか一方が出力される外部操
    作可能な動作選択手段と、上記合焦モード選択手段が上
    記自動合焦モードに設定されている期間中は上記動作選
    択手段からの出力を無効とする出力決定手段と、上記動
    作実行信号を受けている期間中は変倍実行信号を出力す
    る実行選択手段と、上記合焦実行信号を受けて上記合焦
    レンズを駆動する合焦駆動手段と、上記変倍実行信号を
    受けて上記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段とを具備
    し、上記合焦モード選択手段が上記自動合焦モードに設
    定されているときは上記動作選択手段の出力内容にかか
    わりなく、上記起動入力手段への操作が一義的に上記変
    倍動作を起動するように構成したことを特徴とするレン
    ズ制御装置。
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