JP2862215B2 - ズームレンズのフォーカス方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はズームレンズのフォーカ
ス方式に関し、詳しくはバリエータレンズの移動に伴う
ピント面の移動を補正するコンペンセータレンズにフォ
ーカシング機能をもたせたズームレンズのフォーカス方
式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、レンズシャッタ式のコンパク
トカメラにもズームレンズが多用されている。このた
め、ズームレンズにもコンパクト化が要求され、例え
ば、特開昭６３−２２０２０８号公報等で知られるよう
に、バリエータレンズ移動時のピント面の移動を補正す
るためのコンペンセータレンズをフォーカシングに兼用
したものも実用化されている。前記公報記載のズームレ
ンズでは、ピント面の移動を良好に補正し得るコンぺン
セータレンズの位置データを、バリエータレンズの移動
位置に対応してメモリに書き込んでおき、ズーミング操
作によるバリエータレンズの移動位置を電気的に検出
し、前記メモリを参照してフォーカシング用のコンペン
セータレンズの移動量を演算により求め、これらの移動
量を加算して最終的なコンペンセータレンズの移動位置
を決定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公報
に記載されたズームレンズの場合、バリエータレンズの
移動位置はズーミング操作により連続的に変化するた
め、これらの全てに対応し得るようにコンペンセータレ
ンズの移動位置をデータとして用意しておくには大容量
のメモリを必要とし、現実的でない。これに対処するに
は、ピント面移動の許容範囲を考慮してバリエータレン
ズの全移動範囲を何個かに分割し、分割された範囲ごと
にコンペンセータレンズの位置データを対応させればよ
いが、この場合コンペンセータレンズがピント面の移動
補正に関して許容範囲内にあったとしても、さらにこれ
をフォーカシングのために移動させた際にはピントの劣
化が助長されることも多く、ズームレンズのピント精度
が悪くなるという欠点がある。

【０００４】本発明は上記のような問題点を解決し、記
憶手段のメモリ容量を増大することなく、ピント精度を
向上させたズームレンズのフォーカス方式を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような欠
点を解決するためになされたもので、２群レンズのそれ
ぞれを間隔が異なるように撮影光軸方向に移動させて変
倍を行い、何れか一方のレンズ群を撮影光軸方向に移動
させることでフォーカシングを行うズームレンズであ
り、第１レンズ群の移動量を検出する検出手段と、被写
体距離を検出する測距装置と、第１レンズ群の特定移動
量と特定被写体距離との両方に対応する第２レンズ群の
最適位置を予め記憶した記憶手段と、前記検出手段と測
距装置との両方の検出値が前記第１レンズ群の特定移動
量と特定被写体距離とに対応した場合には、前記記憶手
段から第２レンズ群の最適位置を読み出して第２レンズ
群を最適位置まで移動させるとともに、少なくとも前記
両方の検出値の一方が前記第１レンズ群の特定移動量又
は特定被写体距離に対応しない場合には、前記検出値に
より演算して第２レンズ群の最適位置を算出し、第２レ
ンズ群を最適位置まで移動させる制御手段とを備えたも
のである。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係るズームレンズ
の鏡筒を示したものである。この実施例に係るズームレ
ンズは、バリエータレンズ群以降にフォーカシングの機
能をもたせたリヤーフォーカス方式である。ズームレン
ズの構成は、５枚レンズから構成された前群レンズ２０
と、３枚レンズから構成された後群レンズ２１とからな
る２群構成となっている。バリエータレンズである前群
レンズ２０は、可動筒２５に周知のバヨネット結合等で
固定されている。フォーカシング機能をもったコンペン
セータレンズである後群レンズ２１は、前群レンズ２０
の後方で可動筒２５に固定された後群レンズ枠台２８を
介して後群レンズ枠２９に組み込まれている。

【０００７】このズームレンズ鏡筒の構成は、カメラボ
ディと一体成形された固定筒２３と、この固定筒２３の
内側にヘリコイド結合された中間筒２４と、この中間筒
２４の内側にヘリコイド結合された可動筒２５とから構
成されている。なお、固定筒２３と一体成形されたカメ
ラボデーには、フイルムパトローネ室を形成する壁面２
３ｃやフイルム給送用ギヤ等が一体に設けられているた
め、従来、カメラボディと固定筒とを別部材とした構造
のカメラに比べて、本実施例ではカメラ形状の小型化を
向上させている。さらに符号２２は、カメラボディの前
面を覆う前カバーであり、なお、符号２６は、可動筒２
５に組み込まれているシャッタ装置である。

【０００８】前記後群レンズ２９枠の進退は、後群レン
ズ枠台２８に対し、これとヘリコイド結合によって行わ
れる。後群レンズ枠台２８の内周面には、雌ヘリコイド
２８ａが形成されている。この雌ヘリコイド２８ａには
後群レンズ枠２９の外周面に形成された雄ヘリコイド２
９ａが螺合している。この雄ヘリコイド２９ａの谷部に
は、ギヤ部２９ｄが形成されており、このギヤ部２９ｄ
は、雄ヘリコイド２９ａの山部よりも突出させて形成し
ている。このギヤ２９ｄには、前記シャッタ装置２６に
内蔵された後群レンズ駆動用モータ２６ａの駆動がギヤ
２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅを介して伝達される。
したがって、後群レンズ枠２９は、後群レンズ駆動用モ
ータ２６ａの駆動により回動し、雄ヘリコイド２９ａの
リードに従って光軸Ｐに方向に進退する。なお、符号２
６ｆは、後群レンズ駆動用モータ２６ａの回転子と同心
に配置されたロータリーエンコーダ等のモータ回転量検
出器であり、符号２６ｇは、固定筒２５に固定された反
射型フォトインタラプタ等で、この反射型フォトインタ
ラプタ２６ｇにより後群レンズ枠２９の原点位置を検出
している。

【０００９】前記可動筒２５の外周面には、雄ヘリコイ
ド２５ａが設けられており、この雄ヘリコイド２５ａに
は中間筒２４に設けられた雌ヘリコイド２４ａが螺合し
ている。可動筒２５は、雄ヘリコイド２５ａのリードに
従って、これの内周面に設けられた溝２５ｂに嵌入され
ている直進ガイド部材３５に沿って直線的に進退する。
なお、符号２５ｅは可動筒２５の前端側に装着されたカ
バー枠であり、符号２５ｄはカバー枠２５ｅに設けられ
たレンズ窓である。

【００１０】中間筒２４は外周の後端側に、固定筒２３
の内周に形成された雌ヘリコイド２３ａに螺合している
雄ヘリコイド２４ｂが設けられており、中間筒２４自身
の回動により雄ヘリコイド２４ｂのリードに従って進退
する。さらに、前記雄ヘリコイド２４ｂの後端側にはギ
ヤ部２４ｃが光軸Ｐ方向に対して一定の幅で形成されて
いる。このギヤ部２４ｃには、中間筒回動手段による駆
動が伝達される。この中間筒回動手段の構造は、固定筒
２３の外側に光軸Ｐと平行に配置されたリードスクリュ
５１、二段ギヤ５０、及び前群レンズ駆動用モータ３４
とから構成されている。リードスクリュ５１には、これ
のリードに従って進退するブッシュ５２が螺合し、これ
の前端側にギヤ５１ａが一体に形成されている。ブッシ
ュ５２には、固定筒２５の開口２３ｂを介して前記ギヤ
部２４ｃと前記二段ギヤ５０のギヤ部５０ｂとに歯合し
ている中間筒回動ギヤ５４が回動自在に設けられてい
る。二段ギヤ５０のギヤ部５０ａには前群レンズ駆動用
モータ３４の駆動が伝達され、またこれのギヤ５０ｂは
光軸方向の長さが中間筒回動ギヤ５４の移動を許容する
長さとなっている。なお、リードスクリュ５１のリード
は、ブッシュ５２の移動を中間筒２４の進退と同位相と
なるように形成されている。

【００１１】前群レンズ駆動用モータ３４が駆動すると
これの駆動がギヤ部５０ａ，５０ｂを介して中間筒回動
ギヤ５４に伝達されて中間筒２４を回動させる。また、
前記前群レンズ駆動用モータ３４の駆動は、ギヤ部５０
ａを介してギヤ５１ａに伝達される。これにより、リー
ドスクリュ５１が回動し、これのリードに従ってブッシ
ュ５２が移動する。このブッシュ５２の移動と同じに中
間筒回動ギヤ５４が回動しながら移動し、中間筒回動ギ
ヤ５４とギヤ部２４ｃとの噛み合い部分も中間筒２４の
進退と同位相に移動する。さらに、前記中間筒回動ギヤ
５４の後端側には直進ガイド部材３５の一端がブッシュ
５２に固定されているため、直進ガイド部材３５も中間
筒２４の進退と同位相に移動する。なお、符号３３は、
ポテンショメータ等の位置検出器であり、前記ブッシュ
５２に設けた摺動子がブッシュ５２の移動に応動して前
群レンズ２０の移動量を検出する。

【００１２】前記直進ガイド部材３５と可動筒２５との
間には、フレキシブル基板３６が挿入されている。この
フレキシブル基板３６は、前記シャッタ装置２６等とカ
メラボディ内の制御回路等とを電気的に接続している。
このフレキシブル基板３６は、前記直進ガイド部材３５
の移動に応動して容易に屈曲する可撓性に富んだものと
なっている。

【００１３】このようなズームレンズ鏡筒は、図２に示
すカメラに組み込まれている。なお、符号１０はシャッ
タボタン、符号１１はメインスイッチ、符号１２はズー
ム操作部材、及び符号１３ａは測光用窓である。測光用
窓１３ａの奥には、測光装置１３が内蔵されている。符
号１４ａ、及び１４ｂは可視光をカットして赤外光だけ
を透過するＩＲフィルタを組み込んだ測距用窓であり、
これらの奥に周知の赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）と
位置検出ダイオード（ＰＳＤ）とを備えた測距装置１４
が内蔵されている。さらに、符号１５は液晶表示部、符
号１６は風景ボタンである。この風景ボタン１６をＯＮ
した場合には、測距装置１４の検出に無関係にズームレ
ンズの焦点距離を無限遠位置にセットするように制御さ
れる。

【００１４】図３は、図２に示すカメラにおける電気的
構成の概略図を示すものである。符号１０ａはシャッタ
ボタンを半押しした時に投入されるスイッチである。符
号１１は前述したメインスイッチであり、図２に示すメ
インスイッチ１１をＯＮ側に操作すると、図３に示すメ
インスイッチ１１がＯＮして、前述したズームレンズ鏡
筒が沈胴位置からワイド位置に繰り出される。符号１２
は前述したズーム操作部材であり、カメラ使用者が図２
に示すズーム操作部材１２をＷ側、すなわちワイド側に
操作した時には図３に示すズーム操作部材１２が接点ａ
に接続され、また、カメラ使用者がズーム操作部材１２
をＴ側、すなわちテレ側に操作した時には接点ｂに接続
される。なお、カメラ使用者がズーム操作部材１２の操
作を終了した時にはズーム操作部材１２が自動的に中立
位置となる。符号１６は前述した風景ボタンである。符
号１３ｂは測光装置１３に内蔵された測光回路、符号１
４ｃは測距装置１４に内蔵された測距回路であり、これ
らの回路と前述した反射型フォトインタラプタ２６ｇ、
ロータリーエコーダ２６ｆ、及びポテンショメータ３３
とから出力されるアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器を含む
インターフェース６２を介してＣＰＵ６３に取り込まれ
る。

【００１５】ＣＰＵ６３は、取り込んだ信号をもとに予
めＲＯＭ６３に記憶されたシーケンスプログラムに従っ
て処理し、得られた結果をＲＡＭ６４に格納しておく。
そして、これらの格納したデータを必要に応じて読み出
し、これに応じた制御信号をインターフェース６２を介
して後群レンズ駆動用モータ２６ａを制御するドライバ
ーＩＣ６６や前群レンズ駆動用モータ３４を制御するド
ライバーＩＣ６７、周知の昇圧回路を含むストロボ回路
６０、シャッタ装置２６に内蔵されたシャッタ制御回路
２６ｈ、及びフイルム給送を制御するフイルム給送制御
回路６１等に送出してカメラを制御する。

【００１６】前記ＲＯＭ６３に記憶されているシーケン
スプログラムの中で、前群レンズ２０の移動量に対応し
た後群レンズ枠２９の最適位置を決定するシーケンスプ
ログラムは、フローチャートで表すと図４に示すように
なっており、風景ボタン１６がＯＮされたときには前群
レンズ２０の移動量により後群レンズ枠２９の最適位置
を算出し、また、風景ボタン１６がＯＦＦのときには前
記測距装置１４とポテンショメータ３３とから得られる
検出値が予め記憶している前群レンズ２０の特定移動量
と特定被写体距離との両方に対応すると詳しくは後述す
るテーブルから後群レンズ枠２９の最適位置を決定す
る。さらに、前記測距装置１４とポテンショメータ３３
とから得られる検出値が前記前群レンズ２０の特定移動
量と特定被写体距離とに対応しない場合には、前記検出
値を用いて後群レンズ枠２９の最適位置を演算するよう
になっている。

【００１７】前記ＲＯＭ６５には、前述したシーケンス
プログラムの他に、風景ボタン１６がＯＮされたときに
前群レンズ２０の移動量に対応した後群レンズ枠２９の
最適位置を演算するための式と、前群レンズ２０の移動
量を予め定めた特定焦点距離と予め定めた特定被写体距
離との両方に対応する後群レンズ枠２９の最適位置を決
定したテーブルと、前記測距装置１４とポテンショメー
タ３３とから得られる検出値が前記特定移動量と特定被
写体距離とに対応しない場合に、前記検出値を用いて後
群レンズ枠２９の最適位置を演算するための式とが記憶
されている。

【００１８】次に上記構成の作用について簡単に説明す
る。ズームレンズ鏡筒の沈胴位置の状態を示す図１にお
いて、メインスイッチ１１をＯＮするとズームレンズ鏡
筒はワイド位置に繰り出す。その後、ズーム操作部材１
２を操作すると、これに応じて前群レンズ２０が移動
し、この前群レンズ２０の移動に応じて後群レンズ枠２
９も進退する。この後群レンズ枠２９は、これの進退に
より前群レンズ２０の移動に伴いズームレンズのピント
の移動を防ぐとともに、絶えずピント調節範囲内の中間
となる位置で待機するようになっている。

【００１９】その後、図４に示すようにレリーズボタン
１０を半押しするとスイッチ１０ａがＯＮする。これに
より、ＣＰＵ６３はポテンショメータ３３から前群レン
ズ２０の移動量を検出し、また測光を開始して測光回路
１３ｂより被写体輝度を読み取る。これらの検出データ
は一時ＲＡＭ６４に格納しておく。

【００２０】次に、ＣＰＵ６３は、風景ボタン１６のＯ
Ｎ、又はＯＦＦの判断を行う。風景ボタン１６がＯＮし
ていた場合ＣＰＵ６３は、ＲＯＭ６５に記憶しておいた
前群レンズ２０の移動量から後群レンズ枠２９の最適位
置を算出する。この時に用いる式をグラフに表すと、図
５に示ようになる。図５に示すようにＣＰＵ６３は、テ
レ側とワイド側との間で移動する前群レンズの移動量か
ら後群レンズ枠２９の最適位置を算出する。なお、図５
に示す後群レンズ枠２９の最適位置は、前群レンズの後
側主点と後群レンズ２１の前側主点との間隔となってい
る。

【００２１】後群レンズ枠２９の最適位置を決定すると
ＣＰＵ６３は、このデータを一端ＲＡＭ６４に格納し、
スイッチ１０ｂのＯＮ信号を取り込んだ後にドライバＩ
Ｃ６６に駆動信号を送出する。この駆動信号によりドラ
イバＩＣ６６は、後群レンズ駆動用モータ２６ａを駆動
する。そして、ＣＰＵ６３は、前記ＲＡＭ６４に格納し
た後群レンズ枠２９の最適位置のデータを読み出し、こ
のデータとロータリーエンコーダ２６ｆから検出される
値とを比較し、合致したときにドライバＩＣ６６に停止
信号を送出する。これによりドライバＩＣ６６は、後群
レンズ駆動用モータ２６ａを停止させ、後に前記ＲＡＭ
６４に格納した被写体輝度に対応した開閉信号をシャッ
タ制御回路２６ｈに送出する。これによりシャッタ制御
回路２６ｈはシャッタ装置２６を制御して被写体輝度に
対応したシャッタの開閉を行う。シャッタの開閉完了
後、ＣＰＵ６３は前述したように後群レンズ枠２９を待
機位置まで移動させる。

【００２２】次に、風景ボタン１６がＯＦＦとなってい
る場合について説明する。先ず、ＣＰＵ６３は、測距を
開始して測距回路１４ｃから被写体距離を検出する。こ
の被写体距離データを一時ＲＡＭ６４に格納しておく。
その後、前記ＲＡＭ６４に格納しておいた前群レンズ２
０の移動量と予めＲＯＭ６５に記憶しておいたテーブル
の特定焦点距離とを比較し、さらに、前記ＲＡＭ６４に
格納しておいた被写体距離データと予めＲＯＭ６５に記
憶しておいたテーブルの特定被写体距離とを比較する。
この二回の判断において、どちらも対応する場合には、
ＲＯＭ６５に記憶しておいたテーブルから後群レンズ枠
２９の最適位置を読み出す。このテーブルを表１に示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１に示すように、特定焦点距離は、例え
ば、前群レンズ２０の移動量に対応したズームレンズの
焦点距離を６８ｍｍ、５０ｍｍ、及び３６ｍｍとに予め
定め、また、特定被写体距離は、例えば、測距回路１４
ｃから検出される被写体距離を８ｍ、３ｍ、及び０．８
ｍとに予め定めている。この二つ要素の組み合わせから
決定される後群レンズ枠２９の最適位置は、前群レンズ
２０の後側主点と後群レンズ２１の前側主点との間隔寸
法を示すものである。

【００２５】次に、特定焦点距離と特定被写体距離とに
対応しない場合について説明する。ＣＰＵ６３は、ＲＡ
Ｍ６４に格納しておいた前群レンズ２０の移動量と被写
体距離とのデータをもとに後群レンズ枠２９の最適位置
を算出する。この時に用いる式を図６に示す記号を用い
て下記に記載する。なお、この式は、周知のレンズ結像
式である数１から導く。

【００２６】

【数１】

【００２７】なお、数１の式中の（３）の式は、Ｌが無
限遠のときに成立する。さらに、数１に記載した式を解
いた結果の式を数２に示す。

【００２８】

【数２】

【００２９】このような式を用いて前群レンズ２０の移
動量に対応する後群レンズ枠２９の最適位置を算出す
る。なお、数２式中の（２）の式は、Ｌが無限遠のとき
に成立する後群レンズ２１の後側主点とフイルム面との
距離を示す。なお、図６に示す記号を説明すると、 ｆ₁ ：前群レンズ２０の焦点距離 ｆ₂ ：後群レンズ２１の焦点距離 ｆ₃ ：ズームレンズの焦点距離 Ｌ：被写体距離 ａ：前群レンズ２０の前側主点と物体との距離 Ａ：前群レンズ２０の後側主点と前群レンズ２０の結像
点との距離 ｂ：後群レンズ２１の前側主点と前群レンズ２０の結像
点との距離 Ｂ：後群レンズ２１の後側主点とフイルム面との距離
（バックフォーカス） Ｈ₁ ：前群レンズ２０の前側主点と後側主点との間隔 Ｈ₂ ：後群レンズ２１の前側主点と後側主点との間隔 Ｄ：前群レンズ２０の後側主点と後群レンズ２１の前側
主点との間隔 Ｄ₃ ：撮影距離が無限遠のときの前群レンズ２０の後側
主点と後群レンズ２１ の前側主点との間隔ここで、ｆ₁ 、ｆ₂ 、Ｈ₁ 、Ｈ₂ は
定数であり、ｆ₃ 、Ｌは入力変数である。

【００３０】このように数２によって図６に示すＤ、す
なわち、前群レンズ２０の後側主点と後群レンズ２１の
前側主点との間隔が算出され、後群レンズ枠２９の最適
位置が決定する。これにより、ＣＰＵ６３は後群レンズ
２０の最適位置のデータをＲＡＭ６４に格納し、スイッ
チ１０ｂがＯＮされた後に後群レンズ枠２９を移動さ
せ、シャッタの開閉を行う。

【００３１】なお、本発明に係るズームレンズのフォー
カス方式では、表１に示すように予め定めた特定焦点距
離と特定被写体距離とに限定されるものではなく、ま
た、特定焦点距離と特定被写体距離との両方に対応しな
い場合に後群レンズ枠２９の最適位置を算出する式もこ
れに限定されるものではない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のズームレン
ズのフォーカス方式では、検出手段と測距装置との両方
の検出値が記憶手段に記憶した第１レンズ群の特定移動
量と特定被写体距離とに対応した場合には、記憶手段か
ら第２レンズ群の最適位置を読み出して第２レンズ群を
最適位置まで移動させるとともに、少なくとも検出手段
と測距装置との検出値の一方が記憶手段に記憶した第１
レンズ群の特定移動量又は特定被写体距離に対応しない
場合には、検出値により演算して第２レンズ群の最適位
置を算出し、第２レンズ群を最適位置まで移動させる制
御手段を備えているため、記憶手段のメモリ容量を増大
することなく、ズームレンズのピント精度を向上させる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るズームレンズの構造の要部を示す
断面図である。

【図２】ズームレンズを用いたカメラを示す斜視図であ
る。

【図３】カメラの電気的概略を示すブロック図である。

【図４】ズームレンズのフォーカス方式を示すフローチ
ャートである。

【図５】風景ボタンが操作されたときに後群レンズの最
適位置を算出するための特性図である。

【図６】ズームレンズの概略を示す光路図である。

【符号の説明】

１４ 測距装置 ２０ 前群レンズ ２１ 後群レンズ ２５ 可動筒 ２６ａ 後群レンズ駆動用モータ ２６ｆ ロータリーエンコーダ ２８ 後群レンズ枠台 ２９ 後群レンズ枠 ３３ ポテンショメータ ３４ 前群レンズ駆動用モータ ６３ ＣＰＵ ６４ ＲＡＭ ６５ ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 那珂 洋二 東京都港区西麻布２ー26ー30 富士写真 フイルム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−220208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300207（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍機構をもった第１レンズ群と、フォ
   ーカシング機能をもった第２レンズ群とからなる２群レ
   ンズを前記第１及び第２レンズ群との間隔が変更される
   ようにそれぞれ撮影光軸に沿って移動させることで変倍
   を行い、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させてフォ
   ーカシングを行うズームレンズのフォーカス方式におい
   て、 前記第１レンズ群の移動量を検出する検出手段と、被写
   体距離を検出する測距装置と、第１レンズ群の特定移動
   量と特定被写体距離との両方に対応する第２レンズ群の
   最適位置を予め記憶した記憶手段と、前記検出手段と測
   距装置との両方の検出値が前記第１レンズ群の特定移動
   量と特定被写体距離とに対応した場合には、前記記憶手
   段から第２レンズ群の最適位置を読み出して第２レンズ
   群を最適位置まで移動させるとともに、少なくとも前記
   両方の検出値の一方が前記第１レンズ群の特定移動量又
   は特定被写体距離に対応しない場合には、前記検出値に
   より演算して第２レンズ群の最適位置を算出し、第２レ
   ンズ群を最適位置まで移動させる制御手段とを備えてい
   ることを特徴とするズームレンズのフォーカス方式。