JP2790812B2

JP2790812B2 - レンズ位置制御方法及び光学機器

Info

Publication number: JP2790812B2
Application number: JP63155933A
Authority: JP
Inventors: 直也金田; 宏之和田; 方秀平沢; 浩史須田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JPH01321416A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、レンズ位置制御方法及び光学機器に関する
ものである。

［従来の技術］従来、ビデオカメラに搭載されているズームレンズは
第６図に示されるように４群のレンズ群から構成されて
いるものが一般的であった。

第６図において、１はレンズ鏡胴の先端に配置された
焦点合わせの為の１群レンズＦ、２は変倍を行うための
バリエータレンズである２群レンズＶ、３は変倍動作後
に焦点を正しく結ばせるためのコンペンセータレンズで
ある３群レンズＣ、４は結像させるためのリレーレンズ
である４群レンズＲ、である。なお、第６図は該ズーム
レンズの焦点距離がワイド端（最短）状態であり、且つ
∞距離の被写体に合焦している図であり、以下、各レン
ズ群の動き方の説明の為に、ここではこの状態の１群レ
ンズＦ、２群レンズＶ及び３群レンズＣの位置をそれぞ
れ零（０）位置と考えることとする。

第７図乃至第９図は該ズームレンズにおいて、各レン
ズ群Ｆ〜Ｒの位置変化と該ズームレンズの焦点距離もし
くは被写体距離との関係を示したものである。以下に
は、これらの図を参照して該ズームレンズの特性を説明
する。

第７図（Ａ）は２群レンズＶを光軸に沿って移動させ
た位置を横軸にとり、該ズームレンズの焦点距離ｆを縦
軸にとって２群レンズＶを移動させた時に焦点距離ｆが
どのように変化するかを示したグラフである。なお、Ｗ
は該ズームレンズの焦点距離が最も短くなったワイド状
態を表わし、Ｔは該ズームレンズの焦点距離が最も長く
なったテレ状態を表わす。

第７図（Ｂ）は３群レンズＣの光軸方向の位置を横軸
にとり、縦軸に該ズームレンズの焦点距離ｆをとって３
群レンズＣの位置の変化に対する焦点距離ｆの変化を表
わしたグラフである。

第８図は被写体までの距離（メートル）の逆数を横軸
にとり、縦軸には１群レンズＦを光軸方向に沿って前方
移動させた時の位置をとって１群レンズＦの位置の変化
に対する被写体距離の変化を示した図である。

第９図は１群レンズＦを光軸方向に沿って前方移動さ
せた時の位置を縦軸にとり、横軸に該ズームレンズの焦
点距離ｆをとって１群レンズＦの位置と焦点距離ｆとの
関係を示すとともに被写体までの距離が1m、2m、3m、∞
の各場合について１群レンズＦの位置を例示したグラフ
である。

以上の各図から、公知のズームレンズには次のような
特性のあることがわかる。すなわち、第８図及び第９図
から明らかであるように、被写体距離が変らない場合に
はズーミングを行って焦点距離を変化させた時にも１群
レンズＦを移動させる必要がないため２群レンズＶと３
群レンズＣとを第７図の特性に従って連動させればよい
ので各レンズの位置制御が比較的簡単であり、その位置
制御をカム等の機械的制御機構で行うことができるとい
う長所がある。

第10図は公知のズームレンズの２群レンズ２（バリエ
ータレンズ）と３群レンズ３（コンペンセータレンズ）
との連動機構を示した図である。同図において、５は２
群レンズ２を保持している２群レンズ保持枠、６は３群
レンズ３を保持している３群レンズ保持枠、７及び８は
該レンズ保持枠５及び６を光軸に沿って案内するガイド
バー、９は該レンズ保持枠５及び６に突設されたピン5a
及び6aを挿入するカム溝9a及び9bが周面に穿設されてい
るカム筒、10はカム筒の外周に嵌装されるとともにレン
ズ鏡胴などの静止部材に固定された固定筒、11はカム筒
９に連結部11aで固定されるとともに固定筒10の外周面
に対して相対回転のみ可能に乾燥されたズーム操作環で
ある。ズーミング時にズーム操作環11が回転されるとカ
ム筒９も回転され、その結果、カム溝9a内でのピン5aの
相対位置とカム溝9b内でのピン6aの相対位置とが変化す
るため２群レンズ保持枠５と３群レンズ保持枠６がそれ
ぞれ光軸方向に沿って相対移動されることになる。

しかしながらカム筒を用いる従来公知の制御機構は該
カム筒の嵌合精度やカム溝の加工精度等を極めて高精度
にしなければならないので製造コストが高価であるとい
う短所もあった。

しかも、第８図及び第９図から明らかなように、従来
のズームレンズでは至近距離（たとえば1m以下の）の被
写体にピントを合せるためには１群レンズ１の繰り出し
量を距離の逆数に比例して大きくしなければならず、レ
ンズ直前にピントを合わせるには無限に近い量だけ繰り
出さなけばならないので至近距離での撮影が不可能であ
るという重大な欠点があった。

それ故、最近では、１群レンズ１を移動させないでピ
ント合せを行うことができる所謂インナーフォーカスタ
イプのズームレンズが提案されている。

このズームレンズの一例は第11図に示すように、１群
レンズ１と２群レンズ２を有しているが、従来のコンペ
ンセータに相当する３群レンズがない。このズームレン
ズでは、１群レンズ１と４群レンズの前方レンズ4A
（Ｒ）とが非移動レンズとして構成される一方、２群レ
ンズ２のバリエータは第６図の公知のズームレンズと同
様に焦点距離変更の際に移動されるように構成されてい
る。また、リレーレンズ群４の後方レンズ4B（RR）は従
来のズームレンズのコンペンセータレンズと同様に焦点
調節と補正とを行う機能を有しており、該レンズ4Bが従
来のコンペンセータレンズと同様に光軸に沿って移動さ
れることによって焦点調節と補正とが行われる。

また、インナーフォーカスタイプのズームレンズの別
の構成例としては第14図の様な例が挙げられる。この場
合には４群構成で２群レンズ２が変倍機能を有すること
は第６図の従来の４群ズームと同様である。しかしなが
ら第６図と比べて異なっているのは１群レンズが固定の
鏡胴101に取付き固定されていることである。この為、
従来補正の働きのみをしていた３群レンズ３が焦点合せ
の機能をも兼用することとなる。

この様なレンズ構成を有するズームレンズでは１群レ
ンズ１を移動させない構造であるため、極めて至近距離
の被写体にもピントを合わせることができるが、移動レ
ンズである２群レンズ２と第11図のリレー後方レンズ4B
又は第14図の場合の３群レンズ３との相対位置関係が極
めて複雑であるため、第10図の如きカム機構等の簡単な
制御機構では２群レンズ２と第11図のリレー後方レンズ
4B又は第14図の３群レンズ３とを制御することができ
ず、従って、第11図又は第14図に示したレンズ構成のズ
ームレンズを実用化することは機械的機構のみではきわ
めて困難であった。

第12図は第11図のズームレンズにおける２群レンズ
（Ｖ）の位置を横軸にとり、縦軸にリレー後方レンズ4B
（RR）の位置をとって被写体距離毎に両レンズの相対位
置関係を表したグラフであり、第12図から明らかなよう
に、両レンズの相対的位置関係は被写体の距離が∞、3
m、1m、0.5m、0.2m、0.01mのように変化するにつれて変
化するため、両レンズをカム等の簡単な制御機構によっ
て制御することは不可能であることがわかる。

しかるに最近では焦点面に正しく像が結ばれているか
否かの検出結果に応じてリレー後方レンズ4Bのみを２群
レンズ２に対して制御するという制御方法を採用するこ
とにより第11図のズームレンズを実用化しようとする提
案が行われ、また、この提案に基いて開発された商品も
発表されている。

第13図（Ａ）は該提案乃至商品において採用されてい
るレンズ位置制御方法及びレンズ構成を図示した概略図
であり、１は１群レンズ、２は２群レンズ、4Aはリレー
レンズの前方レンズ、4Bはリレーレンズの後方レンズ、
12は焦点面における結像検出手段、13は合焦検出及び合
焦制御のための合焦制御（AF）回路、14はAF回路13によ
り制御されてリレー後方レンズ4Bの位置決め及び駆動を
行う駆動手段である。

第13図（Ｂ）〜第13図（Ｄ）は自動焦点調節装置の一
例を示すものである。第13図（Ｂ）において、17はビデ
オカメラの全画面領域を示し、18はその中で測距の為に
信号を取り出す範囲を示し、又は19は実際に被写体が有
するコントラストであるとする。第13図（Ｃ）におい
て、（ａ）がこのコントラスト部分であるとすると、
（ｂ）はＹ信号出力であり、（ｃ）はＹ信号の微分値を
示し、（ｄ）はその絶対値、（ｅ）はビームホールドを
行なった信号であり、ここで、高さＡがピントの合って
いる度合（以下ボケ評価値と称す）を示している。第13
図（Ｄ）は縦軸に第11図のレンズ4Bのレンズ位置をとり
縦軸にボケ評価値Ａをとったもので、ピークの位置Ｂで
合焦が実現する。

なお、別の改善した方式として、特開昭62−296110
号、特開昭62−284316号等が提案されている。これは、
バリエータレンズと、コンペンセータ及びフォーカス機
能を兼用するレンズの位置情報もしくは、バリエータレ
ンズと距離操作部材（距離環）の位置情報に応じて、バ
リエータレンズの所定移動量に対応するコンペンセータ
及びフォーカス機能を兼用するレンズ（以下、兼用レン
ズと称す）の単位移動量をメモリーしておき、バリエー
タレンズの所定量移動の度にメモリーされた該単位移動
量に基づき兼用レンズの移動を制御するようにしたもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ところで、第13図（Ａ）に示した公知のズームレンズ
及びレンズ位置制御方式では、結像検出手段12からAF回
路13への入力信号の精度及び速度が高ければ結像面に生
じる映像にボケや歪みが生じることはないが、実際には
測距サイクル等の応答遅れ等によってリレー後方レンズ
4Bの制御精度が低くなる可能性が非常に高いので、大き
なボケを生じやすいという重大な欠点があった。

また、上述の改善した方式においては、バリエータレ
ンズの所定量の移動を検出することが前提となる為、高
精度な上記兼用レンズの移動を得るためにはバリエータ
レンズの移動量を極めて細くしていく必要があり、更に
はこの兼用レンズの移動速度を高速にしなければならな
いこと、発生したボケを補正するにかなりの時間を要す
ることが懸念される。

従って、本発明の目的は、測距サイクル等の応答遅れ
があっても、大きなボケを発生させないと共に、バリエ
ータの位置の検出をさほど細かくしなくても大きなボケ
を発生することがないズームレンズを構成することので
きるレンズ位置制御方法及び光学機器を提供することで
ある。

［課題を解決するための手段及び作用］前記目的を達成するため、本発明によるレンズ位置制
御方法の第１の構成は、第１レンズを移動させることに
より変倍を行い、第２レンズの位置を制御して前記第１
レンズの移動による結像位置の変化を補正して合焦を維
持するレンズ位置制御方法において、複数個の被写体距
離に関して前記第１レンズの間隔をあけた複数位置の各
位置に対応する前記第２レンズの補正のための各位置に
ついての情報を記録しておき、前記第１及び第２レンズ
の位置を検出し、前記第１及び第２レンズの検出位置が
前記記録された各位置についての情報と一致しないとき
には、検出された位置に近接した記憶位置情報と、前記
第１レンズの設定移動速度及び移動方向の情報も用い
て、前記第２レンズを前記記憶された位置とは異なる補
正のための位置に到達するように前記第２レンズの移動
方向及び移動速度を演算により求め、前記第１レンズと
前記第２レンズとをほぼ同時に移動させることを特徴と
するものである。

また、本発明によるレンズ位置制御方法の第２の構成
は、前記第１及び第２レンズの検出位置を挟んで前後す
る記憶位置情報に対する前記検出位置の位置関係が、前
記第１及び第２レンズを移動させた後も続くように、前
記第２レンズの移動速度が演算されることを特徴とする
ものである。

さらに、本発明によるレンズ位置制御方法の第３の構
成は、前記第１及び第２レンズの検出位置を挟んで前後
する記憶位置情報に対する前記検出位置のずれの比率
が、前記第１及び第２レンズを移動させた後も続き、前
後する記憶位置情報に基づく移動軌跡の間の移動軌跡と
なるように、前記第２レンズの移動速度が演算されるこ
とを特徴とするものである。

同じく、前記目的を達成するため、本発明による光学
機器の第１の構成は、第１レンズを移動させることによ
り変倍を行い、第２レンズの位置を制御して前記第１レ
ンズの移動による結像位置の変化を補正して合焦を維持
する光学機器において、複数個の被写体距離に関して前
記第１レンズの間隔をあけた複数位置の各位置に対応す
る前記第２レンズの補正のための各位置についての情報
を記憶する記憶手段と、前記第１及び第２レンズの位置
を検出する検出手段と、前記第１及び第２レンズを移動
させる駆動力発生手段と、前記検出手段により検出され
た前記第１及び第２レンズの検出位置が前記記憶手段に
記憶された各位置についての情報と一致しないときに
は、検出された位置に近接した記憶位置情報と、前記第
１レンズの設定移動速度及び移動方向の情報も用いて、
前記第２レンズを前記記憶された位置とは異なる補正の
ための位置に到達するように前記第２レンズの移動方向
及び移動速度を演算により求め、前記第１レンズと前記
第２レンズとをほぼ同時に移動させる制御手段を有する
ことを特徴とするものである。

また、本発明による光学機器の第２の構成は、前記制
御手段は、前記第１及び第２レンズの検出位置を挟んで
前後する記憶位置情報に対する前記検出位置の位置関係
が、前記第１及び第２レンズを移動させた後も続くよう
に、前記第２レンズの移動速度を演算することを特徴と
するものである。

さらに、本発明による光学機器の第３の構成は、前記
制御手段は、前記第１及び第２レンズの検出位置を挟ん
で前後する記憶位置情報に対する前記検出位置のずれの
比率が、前記第１及び第２レンズを移動させた後も続
き、前後する記憶位置情報に基づく移動軌跡の間の移動
軌跡となるように、前記第２レンズの移動速度を演算す
ることを特徴とするものである。

［実施例］以下本発明装置を図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

参考例第１図（Ａ）は本発明によるレンズ位置制御装置の参
考例を適用したズームレンズ鏡筒の断面図を示してい
る。

図中、1,2,4A,4Bは既に第11図において説明したレン
ズ群である。１群レンズ１は、鏡枠103に固定され、固
定鏡筒102との間でレンズ位置を最適位置をとるようネ
ジ嵌合し、調整後ビス104にて固定される。バリエータ
２はバリエータ移動環105に固定され、バー108を案内に
スラスト方向（光軸方向）に移動する。ここでバー108
は図の様に外周にあるリードを持ったＶ溝が加工してあ
り、不図示のボールを、バリエータ移動環に固定された
不図示の板バネによってこのＶ溝に圧接することにより
位置が決まると共に、第１図（Ｂ）に示すズームモータ
140によりバー108を回転させることで、その位置を変え
ることが出来る。

また、この移動環にはブラシ107が取付けてあり、エ
ンコーダー基板106との間で摺動することによりバリエ
ータの位置を検出するバリエータ・エンコーダーを構成
している。なお、本発明はバリエータの位置を検出する
検出手段としてこのバリエータ・エンコーダーに限定さ
れることはなく、例えば公知の回転型アブソリュートエ
ンコーダーを用いても良い。

109はiGメーターであり羽根111を駆動することにより
絞り口径を制御している。レンズ群4Aは鏡胴118に固定
されている。

一方、レンズ（RR）4Bは移動環117に取付けてあり、
移動環117は内側にメネジ加工を施した光軸方向に延び
るスリーブ115が一体に設けられており、このスリーブ1
15は光軸方向への移動が不能で且つ光軸回りの回転が可
能な外周にオネジ加工を施した駆動軸114に螺合してい
る。この駆動軸114は一端部に駆動軸プーリー113aを有
し、ステップモーター112のプーリー113bとの間に掛け
回されるＶベルト120を介して回転駆動力が伝達され
る。すなわち、ステップモーター112を回転させること
により、駆動軸114が回転し、スリーブ115が螺出、螺入
してレンズ群4Bの光軸方向の位置を変えることができる
ことになる。

ここで、例えばスリーブ115のネジのピッチを0.35mm,
駆動軸プーリー113aとプーリー113bとの比を2,ステップ
モーター112の１パルス入力当たりの回転角を18度とし
た場合、ステップモーター112に１パルス入力すると、
レンズ群4Bは8.75μｍ光軸方向に移動することとなる
が、レンズ群4Bの移動による焦点面であるところの撮像
素子129への効き量を1.0程度に設定しておけば、合焦時
から１パルス分レンズ群4Bがずれても発生する錯乱円は
10μｍ程度であり、この程度の精度であれば充分な合焦
精度が得られる。

本参考例は、コンペンセータとフォーカスの機能を兼
用するレンズ群4Bの位置検出の為に、ステップモーター
112の入力パルス数を用いるものであるが、カメラの電
源オン又はオフに際して、レンズ群4Bをある所定の０番
地に移動させておく必要があり、本参考例では移動環11
7の後端部分122が０番地調整カム121と当たる位置を０
番地とする様構成してある。

そして、このように構成されたズームレンズ系におけ
る、２群レンズ２（以下にはＶと記載する）の位置とリ
レー後方レンズ4B（以下にはRRと記載する）の位置との
相対関係は、被写体距離に応じて第２図の図表に示す如
く表わされる。

すなわち、被写体距離に応じた理想的軌跡上をＶとRR
とがトレースするように移動すれば、自動焦点装置から
の合焦、非合焦判定のフィードバックがなくても大きな
ボケを生じることなくズーム動作が行なえる。

しかし、第２図に示す理想的軌跡は代表的なもので、
実際には無数存在することになり、それを演算する演算
式もかなり複雑化し、またその中でどれだけの理想的軌
跡の本数を記憶するかは使用するメモリーの記憶容量の
問題となる。

本発明では、この理想的軌跡を必要精度に応じた本数
で記憶しておき、自動焦点装置からの合焦、非合焦判定
のフィードバックがなくても大きなボケを生じることな
くズーム動作が行なえるようにしたもので、例えば、今
必要な精度として記憶している隣り合った２本の理想的
軌跡間での最大に発生してもよい錯乱円をδとし、絞り
値をＦ、RRの焦点面への効き方を仮に1.0とすると、隣
り合った２本の理想的軌跡間のRRレンズ移動方向におけ
る間隔ｄは、ｄ＝2.8Fと設定すればよいことになり、例
えば図中Ｉ〜IIIで示す理想的軌跡を記憶すればよいこ
とになる。

理想的軌跡Ｉ〜IIIの記憶精度は、ＶとRRの位置を検
出するエンコーダーの分解能により決り、例えばバリエ
ーターＶのＷ端〜Ｔ端間における位置検出をｎ分割（座
標０〜V_n、分割域をゾーンと称す）で行なうとし、RRの
位置検出の分解能が充分に高いとすると、理想的軌跡Ｉ
〜IIIにおけるバリエーターＶのV_n-3〜V_n座標に対し、P
₁〜P₁₂の12点について夫々RR座標を覚えれば良いことに
なり、このようにして理想的軌跡を必要本数だけメモリ
ーする。

このようにしてメモリーした複数の理想的軌跡に対し
て行なう本参考例のRRの駆動制御を、第２図のＡ部分を
拡大した第３図をにより説明する。

今、ズーム操作が開始された当初のＶとRRの座標をＰ
点（★）とすると、バリエーターエンコーダの分解能は
V_n-1、V_nといったピッチなのでＰ点におけるバリエータ
ーの座標V_Pは実際に検出できず、V_n-1＜V_P＜V_nという関
係しか判別できない。そしてズーム操作に伴い、例えば
Ｔ→Ｗ方向へのズーミングが行なわれたとすると、バリ
エーターの座標Ｖが、Ｖ＝V_n-1に達するまでの間、RRを
理想的軌跡Ｉ又は理想的軌跡IIのどちらを選ぶべきかは
判明しない。

一方、各P_n点におけるRRレンズの座標をrr_nとする
と、理想的軌跡Ｉに対しては、rr₁＜rr_P＜rr₄、理想的
軌跡IIに対しては、rr₂＜rr_P＜rr₅の関係が判明するこ
とから、理想的軌跡Ｉ又は理想的軌跡IIのどちらかに乗
って動けば最大で発生する錯乱円は２δとすることがで
きる。

しかし、このようなRRの駆動制御ではズーミング中に
ボケの発生が生じる虞れを含み、好ましい制御とはいえ
ない。そこで、理想的軌跡Ｉと理想的軌跡IIの軌跡はど
ちらもその傾きが略近似する傾向にあり、メモリーはさ
れていないが座標Ｐ点を通る理想的軌跡は略理想的軌跡
Ｉ又は理想的軌跡IIの傾きに近似しているといえること
から、rr₄−rr₁/V_n−V_n-1の傾きとなるような速度（以
下第１速度と称す）、例えばV_v−V_n-1の間を１秒でバリ
エーターＶが移動するとし、rr₄−rr₁が1mmであったと
すると、リレー後方レンズRRを1mm/secの速度で移動さ
せればよいことになり、発生する錯乱円δ′はδ′＜δ
に抑えることが可能となることを発明者の実験により確
認できた。

第１図（Ｂ）は、第１図（Ａ）と組合せるべき制御回
路の回路図を示している。

この制御回路は、カメラのメインスイッチ（SW）142
をオンすると、パワーオンリセット回路143からのリセ
ット信号がCPU130に入力され、ステップモーター駆動パ
ルス出力部137にRRを実使用範囲外の初期リセット位置
から０番地にリセットのために所定数のパルスの出力を
指示し、ステップモータードライバ138を介してステッ
プモーター112を駆動し、０番地のリセットが行なわれ
る。

141はズーム操作検出部であり、ズームスイッチ（T,
W）141の操作が行なわれると、Ｔ操作信号又はＷ操作信
号がCPU130に伝達され、ズームモータードライバー139
を介しズームモーター140が駆動され、同時にステップ
モータードライバー138を介してステップモーター112が
駆動される。CPU130ではズームスイッチ（T,W）141の操
作が行なわれたことがトリガーとなり、バリエータレン
ズ２の位置を前述のブラシ107及び基板106を用いて検出
し、ズームエンコーダー読み取り回路134を介してバリ
エータレンズ位置情報をCPU130へ伝達する。また、ステ
ップモーター112が０番地のリセット位置から何パルス
の位置にあるのかをステップモーター駆動パルスカウン
ト回路136によりカウントし、RRの絶対位置情報をCPU13
0に伝達する。CPU130はこの２つのレンズ位置情報と、
例えば第２図に示す理想的軌跡I,II,III・・・・におけ
る各点P₁〜P_nのデータをメモリーした領域データメモリ
133との数値の比較からRRの駆動を制御する。

141はズーム操作検出部であるズームスイッチ（T,W）
で、ズーム操作がワイドからテレ方向か、テレからワイ
ド方向かに応じて方向データメモリ132からステップモ
ーター112の回転方向がCPU130に読み込まれる。CPU130
では、これらのデータメモリーから読み出した内容と、
AF装置135より読み込んだボケ情報とからレンズ群4B駆
動の為のステップモーター112の移動方向と速度を決定
すると共に、ズームスイッチ（T,W）の操作結果に応じ
てバリエータレンズ駆動用のモーター140の駆動方向を
決定する。この後、２つのモーターが、ほぼ同時に動く
ように、ステップモーター駆動パルス出力回路137への
出力と、ズームモータードライバー139への出力を行な
うものである。

第４図は上記したCPU130の動作手順を説明する為のフ
ローチャートで、ステップ45〜ステップ62は第３図の説
明において第１速度、第２速度・・・第ｎ速度を決める
フロー、ステップ63以降はズーミング中にAF装置135が
非合焦を検知した場合に合焦させるためにRRの移動速度
を補正するフローを示し、非合焦と判定する錯乱円の径
δ′は、δ′＞δ、またδ′に相当する第13図（Ｃ）に
おけるボケ評価値Ａの値をTh₁とし、またδ″＜δとな
るボケ評価値Ａの値をTh₂としており、本フローは例え
ば1/60secで１周するように構成される。

ステップ45で、ビデオカメラ等の電源がONされると本
フローがスタートし、ステップ46においてAF装置135が
オンされているか否かを判定する。ステップ46において
AF装置135がオンしていなければステップ49においてズ
ーム動作及び測距動作を禁止し、オンしていればステッ
プ47に進む。ステップ47では合焦、非合焦の判定を行な
い、非合焦であればステップ50で通常の測距ルーチンを
行ない、合焦していればステップ48でズーム動作を行な
ったか否かを判定する。なお、ステップ47で非合焦の場
合はステップ51以下のルーチンに入らないようにしても
よい。

ステップ48では、ズーム操作をしていなければ上記し
たステップ50に進み、ズーム操作をしていると、Ｖ及び
RRを合焦させながら駆動させるための動作をステップ51
以降で行なうが、ここではＴ→Ｗへのズーミング操作を
行なっていると仮定する。

ステップ51で先ずズームエンコーダー読み取り回路13
4を介して、バリエータＶがｎゾーンに分割されている
ゾーンの中でどの領域に位置しているかを検出する。

すなわち、V_m-1＜Ｖ＜V_mとなる_ｍを検出する。これ
は、第３図の説明において、ＶがV_n-1とV_nとの間に位置
しているのを検出するのに相当する。

ステップ52では、RRの座標（rr）検出のために、ステ
ップモーター駆動パルスカウント回路136からRRの絶対
位置を読み取り、その結果に基づきステップ53におい
て、領域データメモリー133からＶ＝V_m上で、rr_a＜rrな
るポイントａを全て検出する。この検出結果をa₁〜a_cと
する。これは、第３図の説明において、P₁とP₂の２点に
相当する。

そして、ステップ54において、ステップ53で検出した
全てのポイントa_n（Pa_n）を通る領域データメモリー133
にメモリーされている理想的軌跡について、Ｖ＝V
_m-1で、１＜ｎ＜ｃの範囲内のRRの座標（rr_bn）を検出
する。これは第３図の説明において、P₁及びP₂を通る各
理想的軌跡Ｉ、IIにおける、V_n-1上のRRの座標はrr₄,rr
₅に相当する。

ステップ55では、ステップ54の検出結果rr_bnの中で、
RRの座標（rr）を上回っているすべてのポイントｂ（rr
_bn＞rrなるｂ）を検出する。このポイントｂに対応する
各ポイントａは、１＜ｄ＜ｅ＜ｃの関係にある理想的軌
跡a_d〜a_eとする。すなわち、本ステップにおいて、RRの
座標（rr）を挟むメモリーされた理想的軌跡a_d、a_eが検
出されたことになる。これは第３図の説明において、理
想的軌跡Ｉ、IIに相当する。

次に、ステップ56において、ステップ55で検出した理
想的軌跡a_d、a_eのいづれかの軌跡を選び（本参考例では
理想的軌跡a_dを選択している）、その理想的軌跡a_dに沿
ってRRをV_m-1まで駆動する速度を決定する。

すなわち、理想的軌跡a_dを選択し、バリエーターＶ
を、|V_m−V_m-1|の間をt/secで走行させると、RRの移動
速度は、|rr_bd−rr_ad|/tmm/secとなる。これは第３図の
説明において、第１速度に相当する。

そして、バリエーターＶがV_m-1に達すると（ステップ
57）、ステップ58でV_m-1におけるRRの座標（rr_f）を検
出する。これは第３図の説明において、P_A点に相当し、
座標はrr_Aである。

この段階でバリエーターＶの位置が正確に検出できた
ので、以後各ゾーン毎に理想的軌跡a_d、a_eに対応するRR
の移動速度がシステマッチクに求められるが、どちらの
理想的軌跡a_d又はa_eを選択するかの判断をステップ59に
おいて行なう。

ステップ59では、V_m-1上における理想的軌跡a_dのrr座
標（rr_bd）と理想的軌跡a_eのrr座標（rr_bd+1）のどちら
かがRRの座標（rr_f）に近いかを調べ、|rr_bd−rr_f|＜|r
r_bd+1−rr_f|であれば、rr座標（rr_bd）を通る理想的軌
跡a_dを選択し（ステップ60）、そうでなければrr座標
（rr_bd+1）を通る理想的軌跡a_eを選択する（ステップ6
1）。

そして、ステップ62において、理想的軌跡a_d、a_eに対
し夫々次のゾーンまで設定されたv_d又はv_d+1の速度でRR
を次のゾーンまで駆動する。

このようにして、ＶとRRを移動させながらCPU130は一
方でAF装置135からの信号に基づきボケが発生していな
いかどうかのチェックを行なっており、ステップ63でボ
ケが検出（Ａ＞Th₁）された場合には、ステップ64でそ
のときのボケ評価値ＡをA₁とした後、ステップ65におい
て、RRの移動速度に補正係数ｋ（ｋ≠１）を乗じ（ｖ＝
kv_d、又はｖ＝kv_d+1）、RRの移動速度を補正する。な
お、本実施例ではこのステップ65における補正係数ｋ
を、ｋ＝0.5としている。

そして、ステップ66において、この補正速度でのボケ
評価値ＡをA₂とし、ステップ67で前回のボケ評価値A₁と
今回のボケ評価値A₂との大小を比較し、A₂＞A₁である
と、ボケが小さくなったので、そのままの速度でRRを駆
動し、ステップ68で合焦、非合焦の判定を行なう。

ステップ68において、合焦（A₂＞Th₂）であると、前
述したステップ51と同様の処理をステップ69で行ない、
ステップ52に戻って再びRRの移動速度を設定する。ま
た、非合焦（A₂＜Th₂）であると、ステップ65で補正し
た補正速度にさらに補正係数ｋを乗じ（ステップ75）、
A₁＝A₂（ステップ76）としてステップ66に戻り、このル
ーチンを合焦するまで行なう。

一方、A₂＜A₁であると、ボケが大きくなっているの
で、ステップ65での速度補正の増減の方向が間違ってい
たと判断して、ステップ70でステップ65の場合とは速度
の増減を逆にする速度補正を行なう。なお、このステッ
プ70における補正係数ｋは、本参考例ではｋ＝1.5とし
ている。そして、A₁＝A₂（ステップ71）、A₂＝Ａ（ステ
ップ72）とし、ステップ73でボケが少なくなっている場
合には（A₂＞A₁）、ステップ74において、合焦、非合焦
を判定し、合焦していると（A₂＞Th₂）ステップ69に進
み、非合焦であると（A₂＜Th₂）、ステップ70に戻り、
合焦するまでこのルーチンを繰り返す。また、ステップ
73において、ボケが大きくなっている場合には、ステッ
プ64に戻り、速度の補正を最初からやり直す。

以上の動作により、少なくとも被写体距離が変わらな
い場合には発生する錯乱円の大きさを最大でもδに抑え
ることができ、しかもRRの通常の速度設定に際しては、
AF装置からの情報を用いていないので、AF装置の応答遅
れ等に起因するボケ発生を大幅に改善することができ
る。

なお、本参考例におけるRRの移動速度は、mm/secのデ
ィメンジョンで説明しているが、この他に入力パルス間
隔としてメモリーされていてもよい。

実施例第５図は実施例の速度制御を説明する図である。

上記した参考例では、点Ｐから点P_Aまで理想的軌跡Ｉ
又はIIの速度でRRを移動させ、点P_Aで理想的軌跡Ｉ又は
IIのどちらの速度を使用するかの判別を行ない、その後
選択した理想的軌跡に基づいて各ゾーン毎に決められる
速度でRRを駆動させるようにしているが、本実施例は、
点P_A以降において、RRを理想的軌跡ＩとIIの間を移動さ
せるもので、P_A点,P₄点,P₅点の夫々のRR座標rr_A,rr₄,rr
₅から次のゾーンの境界位置である、Ｖ＝V_n-2におけるR
R座標rr_bを、rr_B＝rr₇＋（rr₈−rr₇）×（rr_A−rr₄）／
（rr₅−rr₄）の内挿の式により求め、V_n-1とV_n-2とのゾ
ーン間を（rr_B−rr_A）／（V_n-1−V_n-2）の傾きとなるよ
うな速度で駆動させ、次のゾーン間も同様に内挿の式よ
り求めたRR座標に基づきRRの速度を決める。

従って、実際にはメモリーされていない被写体距離に
応じた理想的軌跡に略近似してRRを移動させることが可
能になり、レンズ位置の制御を一層高精度にすることが
できる。

また、第２図に示すマップにおいて、∞〜0mの各理想
的軌跡はＴ→Ｗに向かうにつれて、RRの差が減少減少
し、収束していくので、メモリーしている理想的軌跡の
う隣接する何本かの理想的軌跡を広角寄りで１本にまと
めてもかまわない。

［発明の効果］本発明によれば、第１レンズを移動させることにより
変倍を行い、第２レンズの位置を制御して前記第１レン
ズの移動による結像位置の変化を補正して合焦を維持す
るレンズ位置制御において、結像位置の変化を補正する
ための各レンズ位置に対応する情報の記憶量を多くしな
くても、現実的な記憶量にて正確に第２レンズの補正位
置を得ることができる。また、変倍のための第１のレン
ズの移動と補正のための第２のレンズの移動をほぼ同時
に行えるようにしたので、常に合焦を維持しながらでの
変倍を行うことができる。

また、第２レンズの変倍時での補正のための移動速度
を、前後する記憶位置情報に対する検出位置の位置関係
を移動後も続くように演算したので、正確な合焦維持の
ための補正が行える。

また、第２レンズの変倍時での補正のための移動速度
を、前後する記憶位置情報に対する検出位置のずれの比
率が、移動後も続くように演算し、前後する記憶位置情
報に基づく移動軌跡の間の移動軌跡となるようにしたの
で、正確な合焦維持のための補正が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の参考例のズームレンズの断面
図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のズームレンズを駆動
制御する制御装置の回路図、第２図は光学機器としての
ズームレンズにおいて２つの可動レンズの相対的位置関
係を被写体距離毎に表示するとともに本発明の原理を説
明するために用いられるマップ、第３図は第２図の一部
を拡大して参考例の制御方式の原理を説明した図、第４
図は参考例の動作手順を示すフローチャート、第５図は
実施例制御方式の原理を説明した図、第６図は本発明を
適用し得ない従来の慣用的なズームレンズのレンズ構成
を示した図、第７図（Ａ）及び（Ｂ）は前記の慣用的ズ
ームレンズにおけるバリエータレンズの移動特性とコン
ペンセータレンズの移動特性とを示した図、第８図及び
第９図は第６図の慣用的なズームレンズにおける第１群
レンズの位置と被写体距離との関係を示した図、第10図
は第６図のズームレンズにおいてバリエータレンズとコ
ンペンセータレンズとの連動を行なわせるために採用さ
れている機械的制御機構を示した図、第11図は本発明の
適用対象となるズームレンズのレンズ構成を示した図、
第12図は第11図に示したズームレンズにおいてバリエー
タレンズ（Ｖ）とリレー後方レンズ（RR）との相対的位
置関係を被写体距離毎に表示した図、第13図（Ａ）は第
11図に示したズームレンズを制御するための公知の制御
方式を示した概略図、第13図（Ｂ）〜（Ｄ）はAF原理の
説明図、第14図は他のズームレンズのレンズ構成を示し
た図である。１……第１群レンズ、２……第２群レンズ、３……第３群レンズ、４……第４群レンズ、 4A……リレー前方レンズ、 4B……リレー後方レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平沢方秀神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者須田浩史神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開昭60−143309（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−284316（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−264307（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１レンズを移動させることにより変倍を
行い、第２レンズの位置を制御して前記第１レンズの移
動による結像位置の変化を補正して合焦を維持するレン
ズ位置制御方法において、複数個の被写体距離に関して前記第１レンズの間隔をあ
けた複数位置の各位置に対応する前記第２レンズの補正
のための各位置についての情報を記録しておき、前記第
１及び第２レンズの位置を検出し、前記第１及び第２レ
ンズの検出位置が前記記録された各位置についての情報
と一致しないときには、検出された位置に近接した記憶
位置情報と、前記第１レンズの設定移動速度及び移動方
向の情報も用いて、前記第２レンズを前記記憶された位
置とは異なる補正のための位置に到達するように前記第
２レンズの移動方向及び移動速度を演算により求め、前
記第１レンズと前記第２レンズとをほぼ同時に移動させ
ることを特徴とするレンズ位置制御方法。
【請求項２】前記第１及び第２レンズの検出位置を挟ん
で前後する記憶位置情報に対する前記検出位置の位置関
係が、前記第１及び第２レンズを移動させた後も続くよ
うに、前記第２レンズの移動速度が演算されることを特
徴とする請求項１に記載のレンズ位置制御方法。
【請求項３】前記第１及び第２レンズの検出位置を挟ん
で前後する記憶位置情報に対する前記検出位置のずれの
比率が、前記第１及び第２レンズを移動させた後も続
き、前後する記憶位置情報に基づく移動軌跡の間の移動
軌跡となるように、前記第２レンズの移動速度が演算さ
れることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ
位置制御方法。
【請求項４】第１レンズを移動させることにより変倍を
行い、第２レンズの位置を制御して前記第１レンズの移
動による結像位置の変化を補正して合焦を維持する光学
機器において、複数個の被写体距離に関して前記第１レンズの間隔をあ
けた複数位置の各位置に対応する前記第２レンズの補正
のための各位置についての情報を記憶する記憶手段と、
前記第１及び第２レンズの位置を検出する検出手段と、
前記第１及び第２レンズを移動させる駆動力発生手段
と、前記検出手段により検出された前記第１及び第２レ
ンズの検出位置が前記記憶手段に記憶された各位置につ
いての情報と一致しないときには、検出された位置に近
接した記憶位置情報と、前記第１レンズの設定移動速度
及び移動方向の情報も用いて、前記第２レンズを前記記
憶された位置とは異なる補正のための位置に到達するよ
うに前記第２レンズの移動方向及び移動速度を演算によ
り求め、前記第１レンズと前記第２レンズとをほぼ同時
に移動させる制御手段を有することを特徴とする光学機
器。
【請求項５】前記制御手段は、前記第１及び第２レンズ
の検出位置を挟んで前後する記憶位置情報に対する前記
検出位置の位置関係が、前記第１及び第２レンズを移動
させた後も続くように、前記第２レンズの移動速度を演
算することを特徴とする請求項１記載の光学機器。
【請求項６】前記制御手段は、前記第１及び第２レンズ
の検出位置を挟んで前後する記憶位置情報に対する前記
検出位置のずれの比率が、前記第１及び第２レンズを移
動させた後も続き、前後する記憶位置情報に基づく移動
軌跡の間の移動軌跡となるように、前記第２レンズの移
動速度を演算することを特徴とする請求項４または５に
記載の光学機器。