JP3048165B2 - 光学制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学制御装置に係わり、さらに詳しくは、
レンズ郡の移動によって焦点を調節したり、変倍を行っ
たりするレンズ位置制御装置等に用いて好適なものであ
る。

［従来の技術］ 近年、カメラの動向を見ると、レンズシステムに特徴
的な性能を持たせ、又、これを小型化するなどの目的か
ら、後郡レンズを移動させて焦点調節を行うレンズ、い
わゆるインナーフォーカスレンズが広く用いられてい
る。

第７図は、このインナーフォーカスタイプのレンズシ
ステムにおけるレンズ構成の一例を示したものであり、
同図において101は固定の第１のレンズ郡、102を変倍を
行う為の第２のレンズ群（ズームレンズ）、103は絞
り、104は固定の第３のレンズ郡、105は焦点調節と、第
２のレンズ群による変倍動作に伴う焦点面移動の補正機
能を兼ねた第４のレンズ群（フォーカスレンズ）、701
は撮像面である。

第８図は、この種のレンズにおいて、焦点距離の変化
に対して、撮像面に合焦像を得る為の第４のレンズ群の
軌跡を、被写体距離をパラメータとして表わしたもので
ある。前述の通り、第４のレンズ群105は焦点調節と変
倍に伴う焦点移動補正の機能を兼ねているので、被写体
距離に対して固有の補正曲線を有する事になる。即ち、
ズーミングを行う場合、第８図に示される補正曲線の中
から、被写体距離に応じて１つを選択し、これに沿って
第４のレンズ群105を移動させる必要がある。

第７図のレンズ群105を、被写体距離に対して特有の
補正軌跡でズーム中に移動させる方法としては、たとえ
ば特開平１−280709号公報等が提案されている。

この方法によれば、第８図の軌跡群を、傾きがほぼ等
しい領域ごとに第９図の様に複数領域に分割し、各領域
に１つの代表速度を与える。ズーム動作開始前、第４の
レンズ群105が被写体に対して合焦位置にあるとする
と、ズームレンズとフォーカスレンズの位置により、第
９図の中の１つの分割領域が定まり、ズーム動作開始と
同時に、駆動すべき第４のレンズ群すなわちフォーカス
レンズ105の代表速度が決定される。ズーム動作が開始
されると、焦点距離もフォーカスレンズ105の位置も刻
々変化するので、その都度第９図に示される領域も変わ
り、フォーカスレンズの代表速度も変化する。

この代表速度の変化に応じた変位を結ぶと、結局第８
図に示す曲線に近似したカーブを得る事ができ、合焦し
ながらズーム動作を行う事が可能になる。

上記方法によれば、第９図の分割された領域を正しく
選択し、その領域で指定された速度でフォーカスレンズ
105を移動させなければならない。従ってフォーカスレ
ンズ105のアクチュエータとしては、位置制御が容易で
速度変化のダイナミックレンジが広いステッピングモー
タ等が多く用いられており、該モータの駆動パルス数を
カウントすることによりフォーカスレンズ105の位置を
把握するものである。

従って、前記カウンタがインクリメント型の位置エン
コーダとなるので、電源をoffする等、カウンタ内容が
揮発する行為を行うと、フオーカスレンズ105の位置と
カウンタの内容を対応づけるためのリセット動作を実行
する必要がある。

そこで第８図の801の様に、グラフの原点802はから一
定の距離にリセットスイッチを設置し、リセット動作を
行う時には、フォーカスレンズ105を801の位置に一旦移
動させ、そこでカウンタに、原点802に対する801の位置
を代入する方法をとることができる。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来例では、リセットスイッチ80
1と原点802との距離を精密かつ正確に保つ必要がある
為、製造上、リセットスイッチ801の位置決めに多くの
時間と特別の装置を必要とするばかりでなく、工程で測
定誤差を生じさせない為のリセットスイッチを選択しな
ければならないので、大幅なコストアップを招くという
欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上述した問題点を解決することを目的として
なされたもので、その特徴とするところは、変倍動作を
行うズームレンズと、焦点調節を行なうフォーカスレン
ズと、前記フォーカスレンズの移動位置を検出するカウ
ンタ手段と、前記フォーカスレンズの所定のリセット位
置を検出するリセット位置検出手段と、前記ズームレン
ズのワイド端またはテレ端における、前記フォーカスレ
ンズの前記所定のリセット位置と、前記リセット位置検
出手段の取り付け位置との間の距離に関する情報を記憶
する記憶手段と、電源のオンに応じて前記フォーカスレ
ンズを前記リセット位置検出手段の方向に駆動するとと
もに、前記リセット位置検出手段の出力に基いて、前記
フォーカスレンズを前記所定のリセット位置へと位置決
めするとともに、前記記憶手段に記憶された情報を前記
カウンタ手段へと代入してリセットする制御手段とを備
えた光学制御装置を特徴とする。

［実施例］ 以下、本発明における光学制御装置を、各図を参照し
ながら、その一実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明における光学制御装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。

同図において、101、102、103、104及び105は第７図
と同等の機能を有する光学系の要素である。

106はフォーカスレンズ105と一体に移動する如く固定
され、フォーカスレンズの無限遠端への移動とともに後
述のリセットスイッチを押し込む絶縁材料で形成された
作動部材、107,108はそれぞれリーフスイッチを構成す
る２枚の電極、109は電源、110は抵抗器、112は制御用
のマイクロコンピュータ（以下マイコンと称す）、113
は第８図において∞端側に設定されたリセットスイッチ
の位置801に相当するリセット位置、114は第８図の原点
位置802からリセットスイッチ位置113までの距離、115
はフォーカシス105の可動範囲、116は第８図の各曲線を
レンズ群の配置に合わせて置き直したもの、117は通常
使用状態すなわちフォーカシングレンズをズームレンズ
とともに移動して、焦点を合せ続けたままズーム動作可
能な状態に於けるフォーカシングレンズ105の移動範
囲、118は各ズームレンズ位置（分割領域）に応じた距
離114に関する情報を記憶する不揮発性メモリである。

第１図に示すレンズシステムにおいて、第１群レンズ
101の調整すなわち前玉調整が完了すると、第１群，第
２群レンズ、101,102,絞り103、第３郡及び第４群レン
ズ104,105の焦点距離や被写体距離の変化に相当する位
置関係が固定される。

すなわち、各曲線116の原点の位置が、レンズ群の配置
に対して固定される事になる。

一方、リセットスイッチSWRを構成するリーフスイッ
チ107,108は、無調整で組み付けられるので、結局、距
離114がレンズシステム個々でばらつく事になる。こ
の、距離114を個々のレンズシステムにおいて測定し、
メモリ118に記憶する事で、これまでの様に煩わしいリ
セットスイッチの位置調整を省く事が出来る様になる。

第２図は、フォーカスレンズ位置の原点とリセット位
置との間の距離114を測定し、記憶素子118に測定結果を
入力する為の作業及び調整作業のプログラムのフローチ
ャートである。

同図において、201はプログラムの実行開始を示すス
テップ、202はレンズ組立及び前述の通りリセットスイ
ッチSWRを無調整で取り付ける作業を示すステップ、203
は前玉レンズ調整作業のステップ、204はズームレンズ1
02をワイド端に突き当てる作業を示すステップ、205は
所定の被写体距離に置いた被写体１に対してフォーカス
レンズ105を移動させて撮像面にピントを合わせる作業
のステップ、206は前述のフォーカスレンズ105の位置検
出用カウンタにフォーカスレンズ105の設計上の位置
（ステップ205に用いた被写体距離のワイド端での合焦
位置）を書き込むステップ、207はステップ206で書き込
んだ値からカウントを開始し、カウントしながらフォー
カスレンズ105をリセットスイッチSWR側へ移動させるス
テップ、208はリセットスイッチSWRが閉じたか否かを判
別するステップ、209はフォーカスレンズ105を停止させ
るステップ、210はステップ201の時点でのカウント値を
不揮発性メモリ118に記憶させるステップである。

ステップ201で作業が開始されると、ステップ202で各
レンズの組立、リセットスイッチSWRの取り付け作業を
行い、ステップ203で前玉レンズ調整を行う。次にズー
ムレンズ102をワイド端まで移動させ、ステップ205で所
定の被写体距離にある調整用の基準被写体にピントを合
わせる。例えば前記基準の被写体距離が1mであるとする
と、ワイド端では第８図中Ａ点の位置に合焦点が存在す
る事になる。従って、逆にワイド端で合焦していれば、
フォーカスレンズ105の位置検出カウンタの値はＡ点に
対応する値になっているべきなので、ステップ206でこ
のＡに対応する値をカウンタに代入する。Ａに対応する
値とは、例えばフォーカスレンズ105のアクチュエータ
としてステッピングモータを用いている場合、原点から
Ａ点に到達するまでの駆動ステップ数等と等価となる。

次にステップ207で、カウンタを実行しながらリセッ
トスイッチSWRとしてのリーフスイッチの方向へフォー
カスレンズ105を移動させると、原点を通過する時点で
カウンタ値は０、それよりリーフスイッチSWR側ではカ
ウンタ値が負の値となる。

ステップ208を介してリーフスイッチSWRが閉じるま
で、ステップ207の動作をくり返し実行し、リーフスイ
ッチが閉じたところでステップ209でフォーカシングレ
ンズ105の駆動を停止する。

更にステップ210でステップ209でフォーカスレンズ10
5が停止した時点でのカウンタ値をメモリ118に記憶す
る。カウンタはステップ206で所定値にセットしてあ
り、又、前玉調整も完了しているので、原点にフォーカ
スレンズ105が到達すればカウンタ値として０、またリ
ーフスイッチSWRに到達すれば原点からリーフスイッチ
までの距離を負の値で示す事になる。

従って、次にカウンタのリセットを行う時には、リー
フスイッチSWRが閉じるまでフォーカスレンズ105をリー
フスイッチSWR側へ移動させ、閉じたところでカウンタ
に記憶値を代入し、リーフスイッチSWRと反対側へフォ
ーカスレンズ105を反転移動させ、カウンタが０になっ
たところが原点という事になる。この様子を第３図のフ
ローチャートに示す。

第３図に於て、301はプログラムの実行開始を示すス
テップ、302は電源が投入されたかどうかを判別するス
テップ、303はフォーカスレンズ105をリセットスイッチ
SWR側に移動させるステップ、304はリセットスイッチSW
Rが閉じたかどうかを判別するステップ、305はフォーカ
スレンズ105を停止させるステップ、306はメモリ118か
ら前記距離114に相当する記憶値を読み出すステップ、3
07はフォーカスレンズ105の位置検出カウンタにステッ
プ306でメモリ118から読み出した値を代入するステッ
プ、308はフォーカスレンズ105を至近側に移動させるス
テップ、309は前記カウンタの値がフォーカスレンズの
ズームレンズ102に追従可能な通常動作範囲117の内にあ
るかどうか判別するステップ、310は通常の撮影を行う
ステップ、311はステップの実行終了を示すブロックで
ある。

したがって、ステップ301でプログラムの実行が開示
されると、ステップ302で電源投入が行われるまで待機
する。そして電源が投入されると、ステップ303でフォ
ーカスレンズ105をリセットスイッチSWR側すなわち∞端
側へと移動させる。リセットスイッチSWR側へのフォー
カスレンズ105の移動はステップ304でリセットスイッチ
SWRが閉じたと判定されるまで続けられ、リセットスイ
ッチSWRが閉成されると、ステップ305でフォーカスレン
ズ105は停止される。この時点でステップ306より距離11
4に相当する前記記憶値を読み出し、フォーカスレンズ1
05の位置検出用カウンタにこれを代入する。その後、カ
ウントを続けながらフォーカスレンズ105をリセットス
イッチSWRから離れる方向の至近側へ駆動し、ステップ3
09でカウンタの値が通常動作範囲117の範囲に入ったこ
とを確認すなわちカウンタの値が０になった時点で310
の通常動作に入る。

以上の制御動作によりリセットスイッチSWRの位置を
無調整のままレンズユニットに組み込んでも、その取り
付け位置と通常動作領域の始まる原点との距離情報をメ
モリに記憶しておくことにより、正確に前記第８図に示
す原点をフォーカスレンズ105の移動領域内に設定する
事が出来る。

尚、本実施例は、リセットスイッチSWRが原点よりカ
ウンタの値で負側にある場合を説明したが、全く同じ方
法でリセットスイッチSWRが原点より正側にある場合で
あっても、フォーカスレンズ105の移動領域内に第８図
の特性曲線の座標を正確に固定できる事は明らかであ
る。

また、本実施例ではワイド端で被写体に合焦させ、所
定数値をフォーカスレンズの位置検出用カウンタに代入
したが、テレ端で同様の動作を行っても問題はなく、製
造工程、調整工程において適宜選択することができる。

第４図は、本発明の特徴を有する第２の実施例であ
り、第１図と同等の機能を有する構成要素には、同じ番
号を付してある。第４図に於いて、401は発光センサ部
と受光センサ部を対向して備えた非接触のスイッチであ
り、遮光板402が発光センサと受光センサの間を光軸方
向に移動する事により、受光部のゲートが開閉され出力
が変化するように構成されている。403は遮光板402の端
であり、端403がスイッチ401を通過する時、第１の実施
例で説明した第１図中不揮発性メモリ118へのカウント
値の書き込み，読み出しが実行される。本実施例で示し
ている非接触のスイッチ自体については公知であるの
で、詳しい説明は省略し、第５図に上面から見た図だけ
を示す。第５図に於て501はスイッチ401を構成する受光
素子、502は同じくフォトトランジスタ等の受光素子、5
03,504は電池等の電源、505は抵抗器である。

不揮発性メモリ118への書き込みは基本的に第１の実
施例と同様である。第６図に118への書き込み手順の流
れ図を示す。第２図のフローチャートと同等の機能を有
するステップには、第６図中に同じ番号を（ ）で付し
てある。第６図に於て、601はプログラムの実行開始を
示すステップ、602〜606は第２図中ステップ202〜206と
同様の処理行うステップ、607はスイッチ401内で発光素
子501からの光が遮光板402によって遮断されているかど
うかを判定するステップ、608はカウントを実行しなが
らフォーカスレンズ105を至近側へ移動するプログラ
ム、608は同様にしてフォーカスレンズ105は∞側に移動
するステップ、610はスイッチ401（受光素子502）の出
力が変化したどうか、すなわち遮光から透過へ又は透過
から遮光へ状態が変化したかどうかを判定するステッ
プ、605はプログラムの終了を示すステップである。

したがって、ステップ601でプログラムの実行が開始
されると、第１の実施例と同様にステップ602で各レン
ズ及びリセットスイッチ401の組立てが行われる。ステ
ップ603で前玉調整が完了したら、ステップ604でズーム
レンズをワイド端（テレ端）にセットし、所定の被写体
距離にある被写体にピントを合わせる。更にステップ60
6で、ワイド端（テレ端）の前記被写体距離に於けるフ
ォーカシング105の合焦位置に対する設計上のカウンタ
値を代入する。次にステップ607で現在光が透過してい
るかどうかを判別し、スイッチ401に遮光板402の端403
が近付く方向（透過であれば至近側、遮断であれば∞
側）へ、カウントを実行しながら、フォーカスレンズ10
5を移動させるべくステップ602又は609を選択する。ス
テップ610で遮光板402の端403がスイッチ401を通過した
かどうかを受光素子の出力変化から判別して、通過して
いないのであればステップ608又はスイッチ609の動作を
くり返すし行う。

端403がスイッチ401を通過した時点で、ステップ611
でフォーカスレンズ105を停止させ、ステップ612で第１
の実施例と同様にその時のカウンタ値をメモリ118に記
憶する。

以上の様に制御する事により、スイッチ401の位置を
無調整で組み立てても、正確に通常動作領域の原点を固
定する事が出来る。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、レンズの位置に
関する数値を記憶する素子を設け、かつ実使用状態では
レンズ位置測定の基準となる位置を、組立調整時には所
定の被写体距離に置かれた被写体に対するレンズの合焦
位置を基準として測定し、この組立調整時の測定値を前
記記憶素子に記憶させる事により、前記実使用状態での
測定基準位置を判別する為のスイッチ等の取り付け精度
を厳密に管理する必要がなくなり、生産性、サービン性
が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における光学制御装置の一実施例を示す
ブロック図、 第２図は本発明装置における調整時の制御アルゴリズム
を示すフローチャート、 第３図は本発明装置における実使用時の制御アルゴリズ
ムを示すフローチャート、 第４図は本発明における光学制御装置の第２の実施例を
示すブロック図、 第５図は、第４図におけるフォーカスレンズのリセット
位置検出用スイッチを説明するための上面図、 第６図は、第４図の第２の実施例における動作を説明す
るためのフローチャート、 第７図は通常のインナーフォーカス型レンズシステムの
構成図、 第８図はインナーフォーカス型レンズシステムにおける
ズームレンズとフォーカスレンズの移動軌跡を示す図、 第９図は第８図の特性曲線を複数領域に分割し、その各
領域ごとに代表速度を設定した状態を示す図である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−29709（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−99010（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−31109（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−179628（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−176609（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−276011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−261210（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−106006（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−99010（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−68506（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−231212（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−120505（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/04 - 7/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変倍動作を行うズームレンズと、 焦点調節を行なうフォーカスレンズと、 前記フォーカスレンズの移動位置を検出するカウンタ手
   段と、 前記フォーカスレンズの所定のリセット位置を検出する
   リセット位置検出手段と、 前記ズームレンズのワイド端またはテレ端における、前
   記フォーカスレンズの前記所定のリセット位置と、前記
   リセット位置検出手段の取り付け位置との間の距離に関
   する情報を記憶する記憶手段と、 電源のオンに応じて前記フォーカスレンズを前記リセッ
   ト位置検出手段の方向に駆動するとともに、前記リセッ
   ト位置検出手段の出力に基いて、前記フォーカスレンズ
   を前記所定のリセット位置へと位置決めするとともに、
   前記記憶手段に記憶された情報を前記カウンタ手段へと
   代入してリセットする制御手段と、 を備えたことを特徴とする光学制御装置。