JP2884042B2 - バリフォーカルレンズの被写体距離表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、バリフォーカルレンズ
の被写体距離表示装置に関し、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
る変倍光学系で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
フォーカルレンズの被写体距離表示装置に関するもので
ある。 【０００２】 【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
る煩わしさがなく操作性がよい。また、近年、カメラの
ＡＦ化が進み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。 【０００３】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
点がある。 【０００４】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がれることが
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。 【０００５】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簡略な光学系であるバリフォ
ーカルレンズが近年ズームレンズに代って用いられるよ
うになってきた。ところが上記等量移動の条件を外した
ために長焦点側と短焦点側とではフォーカシングレンズ
群の移動量が異なり、ズームレンズのように簡易に至近
側または無限遠側の終端が検出ができないという問題が
新たに発生した。 【０００６】つまり、シフトを伴う上記バリフォーカル
レンズにおいては、無限遠位置もしくは最短撮影距離位
置が可変となるため、終端検出を、例えば接点のＯＮ−
ＯＦＦによって行う場合、上記接点の配設位置も可変と
ならざるを得ず、焦点距離が変化する全変倍領域におけ
る上記終端検出は極めて困難であり、仮に実現したとし
ても上記接点の形状が大変大型化してしまうという問題
があった。 【０００７】また、例えばフォーカシングレンズ群を駆
動するモータ等にいわゆるロータリエンコーダ等を連結
し、上記モータの駆動中であるにもかかわらず、ロータ
リエンコーダの出力が所定時間内に変化しない状態をも
って終端と判断する方法も考えられるが、この方法で
は、環境条件により、電池特性、モータ特性、レンズ移
動に必要なトルク等が変化するため、上記所定時間は充
分な余裕をもって設定しなければならない。その結果、
例えば上記環境条件として気温を例にとると、常温にお
いては、フォーカシングレンズ群がすでに終端に達して
いても駆動しつづけるという不都合が生じ、電池の無駄
な消費、駆動力伝達部材への無理な力の印加、モータの
過負荷、スリップの摩耗等々の問題が生ずる。 【０００８】ところで、本出願人は、ズームレンズが持
つ上記等量移動の条件から逃がれることができないこと
による、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、特願昭
６２−０１３３４５号として先に特許出願を行った。 【０００９】すなわち、上記先願発明に係るバリフォー
カルレンズ制御装置は、全系焦点距離を検出する焦点距
離検出手段と、合焦レンズ群の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無
限遠位置から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。 【００１０】こ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
ずれを瞬時に補正し合焦状態を保持することができ、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。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記バリフ
ォーカルレンズは、上記等量移動の条件を外したために
長焦点側と短焦点側とでは（つまり全系焦点距離によっ
て）フォーカシングレンズ群の移動量が異なり、換言す
れば、フォーカシングレンズ群を移動させないにも拘ら
ず、結像位置がずれ、従ってそれまで表示されていた被
写体距離の表示もこれに伴って変えなければならなくな
る。このため、上述したように、ズームレンズの如き簡
易な被写体距離の表示ができなくなり、表示装置が著し
く複雑化し、またその表示の認識が著しくしにくくなる
という新たな問題が生じる。 【００１２】本発明は、上記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、簡略な構成で視認し易い被写体距離表示を行い得る
バリフォーカルレンズの被写体距離表示装置を提供する
ことができる。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、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、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を備えた
カメラにおいて、上記変倍レンズ群の上記光軸上の位置
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、上記変倍レンズ群位置検出手段の出力を受け
当該変倍時における上記合焦レンズ群の無限遠から最短
撮影距離に対応する繰出量に相当する値を算出する最大
繰出量演算手段と、上記合焦レンズ群位置検出手段と最
大繰出量演算手段の出力を受け被写体距離に対応する値
を算出する被写体距離演算手段と、この被写体距離演算
手段の出力を受け、上記被写体距離を表示する被写体距
離表示手段と、この被写体距離表示手段を制御する被写
体距離表示制御手段と、からなることを特徴とするもの
である。 【００１４】上記最大繰出量演算手段は、より具体的に
は、無限遠から最短撮影距離までの合焦レンズ群の繰出
量に対応する出力をＦｐｘ、変倍レンズ群位置検出手段
の出力をＺｐ、設計時に定められる変倍光学系のレンズ
固有の定数をそれぞれ、Ｃ ₁ 、Ｃ ₂ およびＣ ₃ としたと
き、 なる演算式による演算を実行することを特徴とするもの
である。 【００１５】また、上記被写体距離表示手段は、より具
体的には、被写体の距離を示す数字または符号が印刷さ
れた距離表示部と、点灯により指標の役目をする複数の
ドットからなる液晶で構成され、上記被写体距離演算手
段の出力ＤＳ１（ _T ）は上記液晶の点灯ドットアドレス
であることを特徴とするものである。 【００１６】また、上記被写体距離演算手段は、より具
体的には、合焦レンズ群位置検出手段の出力をＳｘ 、
最大繰出量演算手段の出力をＦｐｘ、上記液晶の点灯ア
ドレスを示す表示関数をＤＳ１（ _T ）、カメラ固有の定
数をＫ _１ としたとき、 ＤＳ１（ _T ）＝Ｋ _１ ＊Ｓｘ ／Ｆｐｘ なる演算式による演算を実行することを特徴とするもの
である。 【００１７】また、上記被写体距離表示制御手段は、変
倍レンズ群位置検出手段の出力を受け、複数のドットか
らなる液晶の相隣れるドットを同時に点灯するか否かを
判断する手段を有することを特徴とするものである。 【００１８】 【作用】最大繰出量演算手段は、変倍レンズ群位置検出
手段から変倍レンズ群の光軸上の位置に対応する出力を
受け、当該変倍時における合焦レンズ群の無限遠から最
短撮影距離に対応する繰出量に当相する値を算出する。 【００１９】被写体距離演算手段は、合焦レンズ群位置
検出手段から合焦レンズ群の光軸上の位置に対応する出
力および最大繰出量演算手段から上記繰出量に相当する
出力をそれぞれ受けて、被写体距離に対応する値を算出
し、これを被写体距離表示制御手段に出力するため、被
写体距離表示手段により合焦レンズ群による合焦時の被
写体距離を視認することができる。 【００２０】より具体的には、被写体距離演算手段は、
上記等量移動の条件を外したために発生する変倍操作に
よる被写体距離目盛の変化を、下記の演算式、即ち、合
焦レンズ群位置検出手段の出力をＳｘ 、最大繰出量演
算手段の出力をＦｐｘ、液晶の表示ドットアドレスを示
す表示関数を ＤＳ１（ _T ）、カメラ固有の定数をＫ_１
としたとき、 なる演算式の比例演算によって、補正するように構成さ
れているため、一度ピント調整した後は、変倍操作によ
って被写体距離表示は変化しない。 【００２１】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
具体的に説明するが、それに先立って本発明の根拠とな
る理論について述べる。 【００２２】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）。尚、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。 【００２３】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、Ｃ
ｐ₀およびＣｐ₁を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。 【００２４】 さて、本理論においては、合焦レンズ群としてのフォー
カシングレンズ群Ｆの焦点距離ｆ_F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シングレンズ群Ｆ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とフォーカシングレ
ンズ群Ｆの焦点距離ｆ_Fとの関係を求める。そこで
（２）式に示す関係を考える。 【００２５】 ｆ ² _F＝Ｃ_F0・ｆ （２） ただし、ここでＣ_F0は、上記同様の設定定数である。 【００２６】（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。 【００２７】 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、フォーカシングレンズ群Ｆ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。 【００２８】さて、次に被写体距離の求め方を考える。 【００２９】フォーカシングレンズ群Ｆ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。 【００３０】 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。 【００３１】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。 【００３２】 Ｄ＝（Ｃ₀・Ｚp ＋Ｃ₁）・Ｓx ＋Ｃ₂ （７） ここで、Ｄは被写体距離で、Ｄ＝ｄ₁ ，Ｃ₀ ，Ｃ₁ ，Ｃ
₂ は設計時に定められる設定定数で、それぞれＣ₀ ＝Ｃ
₄₀、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
カシングレンズ群Ｆ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
条件を外した理論であると言える。 【００３３】さて、次に本発明に係るバリフォーカルレ
ンズの被写体距離表示装置の実施例の説明に移る。 【００３４】図１は、全体の構成を示すブロック図であ
る。図１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シングレンズ群
Ｆ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ｆ_F であり、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 をもって同じく理論の説明で述べた
変倍レンズ群２を構成し、従ってその焦点距離は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。３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Ｍz および図示しない機構部から成る変倍駆動部、５
は無限遠から最短撮影距離（以下「至近」という）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）から最短撮影距離位置（以下「至近位置」という）
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
比例したパルスを発生し第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）、９は変倍レ
ンズ群位置検出手段としてのＺＰＭ８からの上記焦点距
離情報Ｚp を受けてＡ／Ｄ変換した上で、このＺp の変
倍時における∞位置から最短焦点距離位置までの第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）に相当する値Ｆpxを演算する最大繰出量演算手
段としての最大繰出量演算部である。１０はこの最大繰
出量演算部９の出力ＦpxとＦＰＭ７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
する比例定数演算手段としての比例定数演算部、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および表示出力Ｄs を演算する合焦補正
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
を制御する合焦制御手段としてのフォーカス制御部、１
３〜１５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、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Ｍz の回転方向を決定した上で起動信号（ＳＴ
Ｒ）を出力する駆動方向判定部、１５a は上記表示出力
（Ｄs ）を受けて被写体距離を後述する被写体距離表示
器に表示させる被写体距離表示手段としての被写体距離
表示部、１５b は例えば被写体距離を測距するＡＦ部お
よびこの測距動作を起動する外部操作可能なフォーカス
スイッチ等から成りフォーカシングレンズ群２a ，２b
の移動方向（ＭＤＲ＝１，ＭＤＲ＝−１）および移動量
（補正量Ｄaf）をフォーカス制御部１２に出力するフォ
ーカス指示部である。尚、上記比例定数演算部１０およ
び合焦補正演算部１１をもってレンズ位置比較手段を構
成している。また、フォーカス指示部１５b から出力さ
れる補正量Ｄａｆは合焦位置までの移動量を示し、移動
方向ＭＤＲ＝１は∞位置から至近位置への移動方向、Ｍ
ＤＲ＝−１は逆に至近位置から∞位置への移動を指示す
るものである。１６は上記起動信号ＳＴＲおよび出力Ｆ
px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、また各部
の入出力関係は主要信号のみを示す。 【００３５】図２は、図１に示した本発明装置の特性を
示すグラフで、設定すべき全系焦点距離ｆとフォーカシ
ングレンズ群（第１群レンズ２a および第２群レンズ２
b ）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
てフォーカシングレンズ群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。図２において、１７〜２
２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∞，６．０mm，３．０mm，２．０mm，１．５
mm，１．２mmと置いたときの焦点距離情報Ｚp の変化に
対するフォーカシングレンズ群２a ，２b 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。 【００３６】 さらに、（９）式においてＣ₁₁＝Ｃ₁ ，Ｃ₂₂（Ｄ₀）＝
Ｃ₂ ，Ｃ₃₃（Ｄ₀）＝Ｃ₃ とおけば次式、すなわち、 が得られる。 【００３７】図３は、図１の動作、特に各演算部の動作
を説明するための図２の一部を省略したグラフである。 【００３８】図３において、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。 【００３９】 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。 【００４０】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、（１
４）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、（１５）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。 【００４１】 Ｓx（_T）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（_T）は上記Ｓx（_T）
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（_T）とＦpxの交点）である。尚、２
３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。 【００４２】図４は、被写体距離の表示を行なう表示器
の構成を概念的に示す図で、２４は例えば、鏡胴（図示
せず）の外周に刻設または印刷された被写体の距離を示
す距離表示部としての数字および符号、２５は点灯した
ときに指標の役目をする例えば液晶等の表示ドット、２
６は各表示ドット２５に一対一に対応したドットアドレ
スである。これら数字および符号２４、表示ドット２
５、ドットアドレス２６等をもって、被写体距離表示手
段と称することとする。焦点距離情報Ｚｐ がＡ／Ｄ変
換される際の精度が８ビットであるとすると、テレ位置
に２５５、ワイド位置に０を対応させ、フォーカス位置
情報Ｓｘ も同様に８ビットであるとすると、∞位置に
０を、至近位置に２５５をそれぞれ対応させる。尚、表
示ドット２５は１６個ある。従って、上記（８）式よ
り、次の（１７）式、（１８）式、（１９）式が得られ
る。 【００４３】 （１８）式の右辺分母に（１７）式を変形して代入し、
（１８）式の右辺分子に（１９）式を変形して代入し、
さらに（８）式を使って整理すると（２０）式となる。 【００４４】 この式の意味するところは、図３の説明で述べたと同様
に任意のＺp におけるＳx とＦｐｘとの比がテレ位置上
に規格化されたＳｘ（_T）とＳ₀（_T）との比に等しいと
き、Ｓx（_T）は真の（実際の）被写体距離に対応すると
いうことであり、上述のようにＳ₀（_T）には２５５を対
応させたのであるから（２０）式にＳ₀（_T）＝２５５を
代入して（２１）式を得る。一方、ドットアドレス２６
を示す表示関数ＤＳ１（_T）は表示ドット２５が１６個
であるから下記の如く（２２）式となり、この（２２）
式に（２１）式を代入して（２３）式を得る。 【００４５】 図５は、図１に示す実施例の動作を説明するための図
で、図２および図３と同一部分には同一符号を付してあ
る。図５において、２７〜３０は、それぞれＺｐ＝Ｚｐ
（₁）上の各合焦曲線１７，１８，２１，２２との交点
で、それぞれＦＰＭ７の出力Ｓ∞（＝０），Ｓ₂ ，Ｓ₁
，Ｓ₀ に対応している。３０ａ は同じくＺｐ（₁）
上のＳｘ ＞Ｆｐｘなる点、３１は同様にＺp ＝Ｚｐ（
₂）上の合焦曲線２１との交点で、それぞれＦＰＭ７の
出力 Ｓ₀′ ，Ｓ₁′に対応している。Ｚｐ（_T）はすで
に述べたテレ側でのＺｐ の値でＺｐ（_T）＝２５５で
ある。３２〜３５および３６b はそれぞれ合焦駆動の方
向を示す矢印、３６ａ は変倍駆動の方向を示す矢印で
ある。 【００４６】図６は、図１に示す実施例の動作順序を示
すフローチャートで、マニュアルフォーカスの合焦動作
を示している。尚、上記フローチャートの構成は以下の
動作説明において併せて述べるので、ここでは省略す
る。 【００４７】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、図６のフローチャートに沿ってマ
ニュアルフォーカスの合焦動作を説明する。 【００４８】図１のフォーカス指示部１５b が持ってい
るフォーカススイッチ（図示せず）がカメラ使用者によ
ってＯＮ状態になると、フォーカス指示部１５b は被写
体までの距離を計測して補正量（移動量）Ｄafを算出
し、さらにフォーカシングレンズ群２a ，２b の駆動方
向を示すＭＤＲを決定して動作終了をフォーカス制御部
１２に知らせる。この時点が図６の「ＡＦ演算終了」で
ある。尚、今の場合、被写体距離は１．５m で、合焦曲
線２１に対応する距離にあるとする。また、現在のフォ
ーカシングレンズ群２a ，２b は、図５の交点２７の
位置にあるものとする。フォーカス制御部１２は「補正
量読込み」において、また次の「駆動方向読込み」にお
いて、フォーカス指示部１５b から図５より明らかなよ
うに駆動方向としてＭＤＲ＝１を、補正量Ｄafとして図
５のＳ₁ とＳ∞＝０との差に対応するデータを読込
む。次の「至近側へ？」では、ＭＤＲ＝１であるからＹ
ＥＳに分岐し、「Ｚp 読込み」で最大繰出量演算部９が
Ｚp ＝Ｚｐ（₁）を読込み、「最大繰出量算出」で最大
繰出量Ｆpxを（１０）式あるいは（８）式によって算出
する。図５によれば、この場合Ｆpx＝Ｓ₀ である。次の
「Ｄfcクリア」では前回の動作で用いたフォーカスカウ
ンタ６の出力Ｄfcをゼロ・クリアする。そして「Ｓｘ
読込み」で合焦補正演算部１１がＳx ＝Ｓ∞＝０を読込
み、今のフォーカシングレンズ群2a ，２b が∞位置に
あることを知る。そして「終端か？」では０＜ Ｓx ＜
Ｆpxを可動範囲とし、Ｓx ＜Ｆpxまたは Ｓx ＝０のチ
ェックを駆動方向ＭＤＲを条件として行う。すなわち、
今の場合Ｓx ＝０であるから可動範囲から外れているこ
とになるが、駆動方向が至近位置側への駆動を示すＭＤ
Ｒ＝１であるから、ＮＯに分岐する。次の「フォーカシ
ングレンズ群駆動」ではＭＤＲ＝１の方向に１ステップ
分だけフォーカシングレンズ群２a ，２b を駆動するよ
うにフォーカスモータＭ_F をフォーカス制御部１２が制
御する。次の「Ｄｆｃ読込み」ではフォーカスカウタ６
の出力を読込み「駆動終了？」ではＤfc＝Ｄafであるか
否かのチェックを行い、今の場合ＮＯに分岐して再び
「Ｓx 読込み」に戻る。図５においては交点２７から
わずか１ステップ分矢印３２の方向に移動したことにな
る。「Ｓx 読込み」以下、上述の動作をＤfc＝Ｄafとな
るまで繰返す（この繰返しのループを「レンズ駆動ルー
プ」と呼ぶ）。従って図５においては交点２７を始点と
して矢印３２，３３の順に移動し、途中交点２８を通過
して終点である交点２９に達する。つまりＤfc＝Ｄafと
なる。この時上記レンズ駆動ループ内のいずれの動作が
実行されているかは特定できないが、極めて短時間（数
１０μｓ）後に「駆動終了？」に至りＹＥＳに分岐して
合焦動作を終了する。 【００４９】次に「被写体距離表示」において、最大繰
出量演算部９が、Ｚp ＝Ｚｐ（₁）を読込み、（１０）
式または（８）式にこのＺｐ（₁）を代入して最大繰出
量Ｆpxを出力する。次に被写体距離演算手段としての合
焦補正演算部１１が Ｓx ＝Ｓ₁ を読込み、上記Ｆpx
を受けて（２３）式による表示関数ＤＳ１（_T）の値を
算出して表示出力（ＤＳ）として表示アドレス（ドット
アドレス２６）を出力する。被写体距離表示手段として
の被写体距離表示部１５ａ は、この表示出力（ＤＳ）
を受けて、上記表示関数ＤＳ１（_T）がドットアドレス
２６の範囲内にあるか否かをチェックする。今の場合上
記範囲内にあるのでＤＳ１（_T）＝１４によって表示ド
ット２５a を点灯し保持した状態でＥＮＤに至りマニュ
アルフォーカスの合焦動作をすべて終了する。 【００５０】次に、この状態からさらに被写体が移動し
て至近の被写体距離１．２m よりもカメラに近い位置、
つまり図５では点３０a に対応する場所に位置したとす
る。そして再び上述のマニュアルフォーカスの合焦動作
を起動すると、図６のＳＴＡＲＴから上記レンズ駆動ル
ープに至るまでの動作は上記同様であり、図５では交点
２９を始点とし終点を点３０ａ として矢印３４の方向
に駆動される。しかし、図５から明らかなようにＳ₀ ＜
Ｓ₀′ であるから、上記レンズ駆動ループは「駆動終
了？」でＹＥＳに分岐する前に交点３０に達してしまい
「終端か？」によってＹＥＳに分岐して合焦動作を終了
する。尚、この場合の表示は、表示範囲外に被写体があ
るため、図４の被写体距離表示器では表示できない。そ
こで、例えば表示ドット２５b を点滅する等の動作によ
って至近以内に被写体があることを使用者に知らせるこ
とができる。 【００５１】さて、被写体が変り再びその距離が１．５
m に変ったとする。そこで再度上述の合焦動作をフォー
カス指示部１５b のフォーカススイッチによって起動す
る。 【００５２】図６において、ＳＴＡＲＴから「至近側へ
？」までは上記同様で、この条件分岐ではＮＯに分岐
し、「Ｄfcクリア」を経て上記レンズ駆動ループを実行
する。フォーカシングレンズ群２a ，２b は、図５にお
いて、交点３０を始点とし、矢印３５の方向に１ステッ
プづつ駆動され、交点２９を終点として合焦動作を終了
する。従って、被写体距離表示としては表示ドット２５
b が旧表示として消え、新表示として表示ドット２５a
が点灯し、この状態が保持される。 【００５３】次にこの状態から変倍動作が起動された場
合を説明する。 【００５４】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、図１のアップスイッチ１３が押さ
れる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）が出力される。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、それぞれ図５に示す、例えばＺｐ（
₁）およびＳ₁ であったとする。変倍制御部１６は、倍
率アップの方向へ変倍モータＭz を回転させる。そして
変倍レンズ群２が移動し、ＺＰＭ８の出力（Ｚp ）も矢
印３６a に示すように変化する。ただし、ＦＰＭ７は、
フォーカスモータＭ_F が動作していないので第１群レン
ズ２a および第２群レンズ２b の間隔は、所定のカム動
作に従って変化するが、フォーカシングレンズ群として
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。 【００５５】変倍レンズ群２が所定量（例えば８ステッ
プ）移動するごとに矢印３６b の方向にフォーカシング
レンズ群２a ，２b がフォーカス制御部１２によって駆
動される。つまり、フォーカスモータＭ_F により補正動
作中も変倍モータＭz は回転を継続し、さらにフォーカ
ス制御部１２は、フォーカスカウンタ６の出力Ｄfcと上
記補正量Ｄfpとを逐時比較しＤfc＝Ｄfpとなったところ
で、すなわち、図５においては矢印３６b が合焦曲線２
１に達したところで、フォーカスモータＭ_F を停止させ
て倍率アップ動作の１サイクルを終了する。以下同様の
動作を繰返し、巨視的に見れば、矢印３６で示すように
合焦曲線２１に沿って移動する。Ｚp ＝Ｚｐ（₂）に至
った時点でアップスイッチ１３がＯＦＦ状態になったと
すれば、交点３１にて変倍動作が終了する。従って、こ
の変倍動作が終了した後の被写体距離表示は、Ｚp ＝Ｚ
ｐ（₂），Ｓｘ ＝Ｓ₁ ′ から表示関数ＤＳ１（_T）に
よってドットアドレス２６のアドレス［１４］を算出す
る。尚、以上の説明ですでにわかるように、動作説明上
は被写体距離表示が更新されるが、図５の Ｚｐ（_T）
は、勿論、Ｚp（₁），Ｚp（₂），…のいずれの焦点距離
に対応する位置にあっても、合焦レンズ群２a ，２b
（Ｓx の値）が１．５m の合焦曲線２１上にある限りは
上記表示ドット２５b が点灯され、焦点距離表示は変化
しない。 【００５６】このように本実施例によれば、終端検出に
際してオンオフする機械的スイッチまたは所定時間内に
おける出力変化を検出するロータリエンコーダ等を用い
ず（８）式または（１０）式による演算で終端検出をす
るように構成したので、可動部がなく、構成が簡略化で
きしかも信頼性が高いばかりでなく、所定時間待たずに
直ちに終端検出ができ、従って終端検出信号に基いて合
焦駆動手段の駆動を迅速に止めることができる。 【００５７】また、モータ特性、電池特性等々が環境条
件の影響を受けてもそれにかかわりなく終端検出が確実
にでき、さらにまた、駆動力伝達機構部に無理な力が印
加されたり、電池の無駄な消費が無くなり、フォーカス
モータに過負荷がかかる等々の不都合が生じない利点が
ある。 【００５８】また、従来のズームレンズにおける上記等
量移動の条件を外し、各被写体距離における合焦位置の
変化が（７）式となるように構成したから、すなわち、
図２に示す合焦曲線１７〜２２となるように構成したか
ら、ワイド側でのフォーカシングレンズ群２a ，２b の
移動量が不必要に大きくならない利点がある。従って、
レンズ外径を極力小さくできる利点がある。しかも見か
け上（使用上）は、従来のズームレンズと同様に一旦合
焦せしめた後、変倍操作を行なってもピント移動（ボ
ケ）が発生しない利点がある。 【００５９】また、上記等量移動の条件を外したために
発生する変倍操作による被写体距離目盛の変化を（２
３）式の比例演算によって補正するので、一度ピント調
整した後は変倍操作によって被写体距離表示が変化せ
ず、この点においても従来のズームレンズの使用感に比
べ何ら遜色がない。 【００６０】また、被写体距離表示と変倍動作中におけ
るフォーカシングの補正を行なう補正演算では、（１
０）式が共用でき、またそれぞれの比例定数を求める
（１１）式およびドットアドレス２６を求める（２３）
式も係数が異なるものの同様の演算式であり、つまり同
様の演算内容によってフォーカシングの補正と被写体距
離の表示の両方ができるので、回路構成の一部を兼用で
き、総合的な演算処理時間も短縮化されるという利点が
ある。 【００６１】尚、本発明は、上述の実施例に何ら限定さ
れることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、
種々の変形実施ができるものである。 【００６２】例えば、図６のフローチャートにおいて
（あるいは図１において）、フォーカスカウンタ６によ
ってフォーカシングレンズ２a ，２b の移動量を監視し
ているが精度上問題がなければＦＰＭ７の出力Ｓx によ
って「駆動終了？」の判定を行ってもよい。 【００６３】また、フォーカスカウンタ６の代りにＲＡ
Ｍ等によるメモリを用いたソフトウエアのカウンタで構
成してもよい。 【００６４】また、図６の合焦動作は、マニアルフォー
カスに限らず、ＡＦ撮影に適用してもよい。 【００６５】また、（１０）式をテーラー展開した形式
の演算式、すなわち、 Ｆｐｘ＝Ｃ₁＋Ｃ₂＊Ｚp ＋Ｃ₃＊Ｚｐ² …… なる上記（１０）式近似の演算式による演算を実行する
ようにしてもよく、これは、（９），（２１）式も同様
である。 【００６６】ここで、Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）として表わさ
れるＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃……は、設計時に定められる変倍光
学系のレンズ固有の設定定数である。 【００６７】また、一般にテレ側とワイド側のストップ
位置において、ズームカムとストップ部材の圧力角、即
ちストップ強度の問題から（１０）式のような演算式で
はテレ側、ワイド側では近似できない場合が発生する。
その場合には、Ｚｐ のゾーンを３ゾーンにわけ、それ
ぞれにゾーン分けして、近似式を作ることにより、行な
うことができる。 【００６８】また、（１０）式等も演算に限らずＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ内にそのデータを記憶させておくこともでき
る。 【００６９】また、表示ドット２５の点灯は、１個に限
ることなく、例えば全系焦点距離ｆによってｆ＝３５〜
４９mmの範囲では液晶の相隣れる２ドットの点灯とし、
ｆ＝５０〜１３５mmの範囲においては１ドットの点灯と
してもよい。このようにワイド側のある範囲で２ドット
の点灯とし、テレ側のある範囲で１ドットの点灯する
等、適宜の判断手段を設けることにより、分解能の低さ
と表示の粗さとを対応させることができる。 【００７０】このような判断機能は、被写体距離表示手
段を表示制御する被写体距離表示制御手段に持たせれば
よい。また、被写体が至近側の表示範囲外に位置すると
き、表示ドット２５b を点滅させるに限らず、別途矢印
形状の表示ドットを設けて、これを点灯または点滅させ
てもよい。 【００７１】 【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、構
成が簡素で安価に製作でき、小形、軽量化できる利点を
有している反面、合焦レンズ群を移動させないにも拘ら
ず、結像位置がずれてしまったり、被写体距離表示が複
雑化しがちなバリフォーカルレンズを用いて、非常に簡
素な構成で、視認しい易い被写体距離表示を行い得るバ
リフォーカルレンズの被写体距離表示装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るバリフォーカルレンズの被写体距
離表示装置の一実施例の全体構成を示すブロック図であ
る。 【図２】図１に示した本発明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
たフォーカシングレンズ群の繰出量Ｓx との関係を各被
写体距離毎に示した線図である。 【図３】本発明の要部であるレンズ位置比較手段を構成
する合焦補正演算部の演算の原理を説明するための図２
の一部を省略した線図である。 【図４】被写体距離表示器の構成を概念的に示す図であ
る。 【図５】図１に示す実施例の動作を説明するための線図
である。 【図６】図１に示す実施例の動作順序を示すフローチャ
ートで、マニアルフォーカスの合焦動作を示している。 【符号の説明】 １ 光軸 ２ 変倍レンズ群 ２a 〜２c 第１群〜第５群 ３ 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 合群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 １２ フォーカス制御部 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 １５a 被写体距離表示部 １５b フォーカス指示部 １６ 変倍制御部 Ｍz 変倍モータ Ｍ_F フォーカスモータ ＋Ｖ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｂ 13/34

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 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、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を備えたカメラにおい
   て、 上記変倍レンズ群の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
   倍レンズ群位置検出手段の出力を受け当該変倍時におけ
   る上記合焦レンズ群の無限遠から最短撮影距離に対応す
   る繰出量に相当する値を算出する最大繰出量演算手段
   と、上記合焦レンズ群位置検出手段と最大繰出量演算手
   段の出力を受け被写体距離に対応する値を算出する被写
   体距離演算手段と、この被写体距離演算手段の出力を受
   け、上記被写体距離を表示する被写体距離表示手段と、
   この被写体距離表示手段を制御する被写体距離表示制御
   手段と、からなることを特徴とするバリフォーカルレン
   ズの被写体距離表示装置。 ２．最大繰出量演算手段は、無限遠から最短撮影距離ま
   での合焦レンズ群の繰出量に対応する出力をＦpx、変倍
   レンズ群位置検出手段の出力をＺp、設計時に定められ
   る変倍光学系のレンズ固有の定数をそれぞれ、Ｃ ₁ 、Ｃ
   ₂ およびＣ ₃ としたとき、 なる演算式による演算を実行することを特徴とする請求
   項１記載のバリフォーカルレンズの被写体距離表示装
   置。 ３．被写体距離表示手段は、被写体の距離を示す数字ま
   たは符号が印刷された距離表示部と、点灯により指標の
   役目をする複数のドットからなる液晶で構成され、上記
   被写体距離演算手段の出力ＤＳ１(_T)は上記液晶の点灯
   ドットアドレスであることを特徴とする請求項１記載の
   バリフォーカルレンズの被写体距離表示装置。 ４．上記被写体距離演算手段は、合焦レンズ群位置検出
   手段の出力をＳx 、最大繰出量演算手段の出力をＦpx、
   上記液晶の点灯ドットアドレスを示す表示関数をＤＳ１
   ( _T )、カメラ固有の定数をＫ₁としたとき、 ＤＳ１(_T)＝Ｋ₁＊Ｓx ／Ｆpx なる演算式による演算を実行することを特徴とする請求
   項１記載のバリフォーカルレンズの被写体距離表示装
   置。 ５．被写体距離表示制御手段は、変倍レンズ群位置検出
   手段の出力を受け、複数のドットからなる液晶の相隣れ
   るドットを同時に点灯するか否かを判断する手段を有す
   ることを特徴とする請求項４記載のバリフォーカルレン
   ズの被写体距離表示装置。