JP3359201B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ，銀
塩カメラ，電子スチルカメラ等の光学機器に関し、特に
フォーカスや変倍の際に光軸上移動する移動レンズ群を
有する光学系（撮影光学系）、例えば単一焦点距離の撮
影レンズやズームレンズ等の光学系において環境変化が
あったときのピントズレを該移動レンズによって補正す
るようにした光学機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ等の光学機器においては、
撮影光学系の小型化及び固体撮像素子のイメ−ジサイズ
の小径化が急速に進んでいる。又撮影光学系を構成する
光学材料としてプラスチック材料が多く用いられてい
る。プラスチック材料を用いるとレンズが金型により容
易に成形でき、又その形状の任意性も大きく、又ガラス
材料に対してコストメリットが大きいなどの特長があ
る。この為プラスチック材料より成るレンズがファイン
ダ系や、赤外線アクティブオートフォーカスユニットそ
して撮影光学系の一部等に多く使用されている。

【０００３】プラスチック材料は、無機ガラス材料に比
べて環境変化に対する物理的性質の変化が大きい。例え
ば、線膨張係数が大きくプラスチック材料のＰＭＭＡで
は代表値で６７．９×１０^-6／℃なのに対して、無機ガ
ラスのＬａＫ １４（ＯＨＡＲＡ製）では、５７×１０
^-7／℃と１桁小さい。又温度変化に対する屈折率の変化
についてもＰＭＭＡでは、代表値で１．０〜１．２×１
０^-4／℃なのに対して、上記ＬａＫ １４では、Ｄ線で
３．９〜４．４×１０^-6／℃と２桁小さい。

【０００４】このようにプラスチック材料は、無機ガラ
ス材料に比べて、温度変化に対して光学的諸定数（屈折
率や形状等）の変化が大きい。例えばプラスチック材料
より成るレンズ、所謂プラスチックレンズは、温度変化
に対して焦点距離が無機ガラス材料より成るレンズに比
べて大きく変化する。

【０００５】又、プラスチック材料は無機ガラス材料に
比べて吸水率が大きい。この為プラスチックレンズの光
学的諸定数は温度変化に同様に湿度変化に対しても無機
ガラス材料より成るレンズに比べて大きく変化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光学系の一部にプラス
チックレンズを用いると前述のような効果が得られる。
しかしながらその反面、環境変化、特に温度変化や湿度
変化があると無機ガラス材料より成るレンズを用いた場
合に比べて焦点距離等の光学的性質が大きく変化してく
るという問題点が生じてくる。

【０００７】最近の光学機器は、撮影光学系の小型化や
固体撮像素子の小型化そして各要素の高密度化を図って
小型化されている。この為光学機器に用いている光学系
の結像面の予定結像面に対する温度変化や湿度変化等に
よるズレの影響が大きくなるという問題がある。従って
このような環境変化による結像位置のズレをいかに効果
的に補正するかが大きな問題点となっている。

【０００８】また環境変化に伴って撮影光学系に温度変
化や湿度変化が生じた時の時定数とセンサの時定数がず
れている場合には、センサの出力と実際の温度や湿度が
所定の時間ずれてしまうという問題が生じる。

【０００９】また、撮影レンズの近傍に撮像素子、Ｉ
Ｃ、モータ等の発熱体が配置されている場合、環境温度
と発熱体温度との間で差が生じる。このため、撮影レン
ズを構成する複数のレンズ群の温度、及び湿度の状態が
異なる場合がある。各レンズ群の温度、及び湿度につい
ては、発熱体の位置及びその数、または発熱体の温度、
環境温度、及び環境湿度等によって変化する。また、こ
れらの条件が同じでも、例えば、発熱体に通電された直
後と、発熱体の温度が定常状態となるに十分の時間を経
た後では各レンズ群の温度差、及び湿度差も異なってく
る。このため、各レンズ群の温度、及び湿度変化による
予定結像面のずれを補正するためには、各レンズ群の温
度、及び湿度を同一のものとして補正するだけでは不十
分であり、各レンズ群の温度、及び湿度分布を把握する
必要がある。尚、「各レンズ群の湿度」とは「各レンズ
群が位置している空間内の湿度」のことである。

【００１０】本発明は、フォーカスや変倍の為に光軸上
移動する移動レンズ群を有する光学系（撮影レンズ）を
用いたとき環境変化があったとき、及び撮影レンズが発
熱体等を有することで撮影レンズを構成する複数のレン
ズ群に温度差及び各レンズ群が位置している空間毎に湿
度差があっても温度変化や湿度変化等の環境変化に応じ
て該移動レンズ群の移動軌跡をその都度適切に設定する
ことにより結像面のズレを補正し、高い光学性能を維持
することのできるビデオカメラや銀塩カメラそして電子
スチルカメラ等に好適な光学機器の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光学機
器は、変倍のために光軸を移動するバリエータレンズ
と、変倍に伴う像面変動の補正およびフォーカスを行う
フォーカスレンズとを備えた光学系と、前記バリエータ
レンズを移動するための第１の駆動手段と、前記フォー
カスレンズを移動するための第２の駆動手段と、前記バ
リエータレンズの位置を検出するための第１の検出手段
と、前記フォーカスレンズの位置を検出するための第２
の検出手段と、前記光学系の温度を検出する温度検出手
段と、変倍動作時に結像面を一定に保つよう、基準温度
での前記バリエータレンズの位置に対する前記フォーカ
スレンズの位置に関する情報を記憶した記憶手段と、変
倍動作時に、前記第１および第２の検出手段による位置
検出結果と、前記記憶手段に記憶された位置に関する情
報および前記温度検出手段からの出力とに基づいて、結
像面を一定に保つよう前記第１および第２の駆動手段を
制御する制御手段とを備えた光学機器において、前記制
御手段は、前記温度検出手段により検出した検出温度と
前記光学機器の電源のＯＮ／ＯＦＦ時間に応じた温度変
化係数および電源のＯＮ時間に応じた温度分布定数とか
ら前記光学系の実際の検出温度とし、前記制御手段は、
前記変倍動作時に、前記基準温度と前記実際の検出温度
との差分値と、前記光学系の予め設定された温度補正係
数とから前記検出温度時の結像面におけるずれ量を求
め、該ずれ量と前記光学系の固有係数とから前記検出温
度時の前記フォーカスレンズの補正量を求め、該フォー
カスレンズの補正量と前記記憶手段の位置に関する情報
とを用いて結像面を一定に保つよう前記第１および第２
の駆動手段を制御することを特徴としている。

【００１２】請求項２の発明の光学機器は、変倍のため
に光軸を移動するバリエータレンズと、変倍に伴う像面
変動の補正およびフォーカスを行うフォーカスレンズと
を備えた光学系と、前記バリエータレンズを移動するた
めの第１の駆動手段と、前記フォーカスレンズを移動す
るための第２の駆動手段と、前記バリエータレンズの位
置を検出するための第１の検出手段と、前記フォーカス
レンズの位置を検出するための第２の検出手段と、前記
光学系の湿度を検出する湿度検出手段と、変倍動作時に
結像面を一定に保つよう、基準湿度での前記バリエータ
レンズの位置に対する前記フォーカスレンズの位置に関
する情報を記憶した記憶手段と、変倍動作時に、前記第
１および第２の検出手段による位置検出結果と、前記記
憶手段に記憶された位置に関する情報および前記湿度検
出手段からの出力とに基づいて、結像面を一定に保つよ
う前記第１および第２の駆動手段を制御する制御手段と
を備えた光学機器において、前記制御手段は、前記湿度
検出手段により検出した検出湿度と前記光学機器の電源
のＯＮ／ＯＦＦ時間に応じた湿度変化係数および電源の
ＯＮ時間に応じた湿度分布定数とから前記光学系の実際
の検出湿度とし、前記制御手段は、前記変倍動作時に、
前記基準湿度と前記実際の検出湿度との差分値と、前記
光学系の予め設定された湿度補正係数とから前記検出湿
度時の結像面におけるずれ量を求め、該ずれ量と前記光
学系の固有係数とから前記検出湿度時の前記フォーカス
レンズの補正量を求め、該フォーカスレンズの補正量と
前記記憶手段の位置に関する情報とを用いて結像面を一
定に保つよう前記第１および第２の駆動手段を制御する
ことを特徴としている。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
ブロック図である。図中１は光学系であり、４つのレン
ズ群より成る、所謂４群構成のリアフォ−カスズ−ムレ
ンズ（以下「ＲＦＺ」レンズと称する）より成ってい
る。

【００４３】ＲＦＺレンズ１は固定レンズ群である第１
のレンズ群（以下「前玉」と称する）１０１、移動レン
ズ群である変倍機能を有する第２のレンズ群（以下「バ
リエータ」と称する）１０２、固定レンズ群である第３
のレンズ群（以下「アフォーカル」と称する）１０３、
そして移動レンズ群であるフォ−カスと変倍に伴う像面
変動を補正するコンペンセータとしての機能を有する第
４のレンズ群（以下「ＲＲ」と称する）１０４より成っ
ている。

【００４４】実際には上記レンズ群は複数枚のレンズで
構成されていて、例えば本実施形態においては、前玉１
０１は３枚，バリエータ１０２は３枚，アフォーカル１
０３は１枚，ＲＲ１０４は２枚の、４群９枚のレンズ構
成より成っている。

【００４５】本実施形態においては、各レンズ群の少な
くとも１つのレンズにプラスチック材より成るプラスチ
ックレンズを使用している。該プラスチックレンズの材
料としては、アクリル系，ポリオレフィン系，ポリカー
ボネート等が適用可能である。

【００４６】本実施形態ではプラスチックレンズをレン
ズ群中のどこに用いるかは特に限定されるものではな
く、又各レンズ群中に全く使用しない場合もある。

【００４７】１０２ａは、バリエータ１０２を保持する
ための部材（以下「Ｖ移動環」と称する）、１０４ａは
ＲＲ１０４を保持するための部材（以下「ＲＲ移動環」
と称する）であり、ＰＣ（ポリカーボネート）を使用し
て金型による成形、又は切削加工により製作している。

【００４８】尚本発明においては、特に上記材料、及び
製作方法を限定するものではなく、上記以外でも例え
ば、アルミニウムやチタン等の金属材料をダイカストに
より成形したものや、ダイカスト成形した後に２次加工
によって製作したもの、又はブロックから直接切削加工
したものでも良い。

【００４９】２は上記レンズ群を保持するための部材
（以下「鏡筒」と称する）であり、ＰＣ（ポリカーボネ
ート）を使用して金型による成形、又は切削加工により
製作している。

【００５０】本発明においては特に上記材料及び製作方
法を限定するものではなく、上記以外には、例えばアル
ミニウムやチタン等の金属材料をダイカストにより成形
したものや、ダイカスト成形した後に２次加工によって
製作したもの、又はブロックから直接切削加工したもの
でも良い。又、鏡筒２はいくつかの部材に分けて形成し
ても良く、本発明においては特に限定するものでない。
例えば、ＲＦＺレンズ１の光軸１０５に対して、筒状も
しくは箱形の鏡筒２を光軸１０５に対して平行に分けた
２部材から形成しても良く、又光軸１０５に対して垂直
に２部材に分けた２部材から形成しても良く、又各々２
部材だけでなく数部材から形成しても良い。

【００５１】又本実施形態においては、前玉１０１及び
アフォーカル１０３は、保持部材１０１ａ，１０３ａに
各々固定した後、鏡筒２に固定する構成としているが、
鏡筒２に直接固定しても良く、特に限定するものではな
い。

【００５２】３はＣＣＤ等の光電変換素子１８に入射す
る光量を調節するための絞り部材であり、ｉＧメータ又
はＳＴＥＰモータ等の駆動手段７により絞り部材３内の
絞り羽３ａを光軸１０５に略垂直に駆動することによっ
て絞り部材３の開口部３ｂの面積を可変としている。９
は絞りエンコーダであり、ｉＧメータの回転角度を検出
している。

【００５３】光量調節は絞り制御回路２０と駆動回路１
６によって光電変換素子１８に入射する光量が一定にな
るように絞り部材３の絞り羽３ａを駆動手段７によって
駆動することで開口部３ｂの面積を制御して行ってい
る。２２は絞りエンコーダ９からの信号を検出する検出
回路である。

【００５４】本実施形態では機械式の絞り部材３と駆動
手段７及びエンコーダ９より絞りユニットとを構成して
いるが、これに限定するものではなく電気化学作用によ
り光の吸収を制御するエレクトロクロミー機能等を有す
る物性絞りであっても良い。

【００５５】４は光電変換素子１８の前に置かれたフィ
ルタユニットであり、水晶等の光学的ローパスフィルタ
４ａ、赤外線遮断フィルタ４ｂ等を有している。

【００５６】本実施形態において各フィルター４ａ，４
ｂは光電変換素子１８の直前に一体的に配置されている
が、各々別体で配置しても良く、又ＲＦＺレンズ１の各
フィルタの機能を発揮できる任意の位置に配置しても良
い。

【００５７】５，６は各々移動レンズ群１０２，１０４
を駆動するためのステップモータ等の第１、第２の駆動
手段（レンズ駆動手段）である。５ａ，６ａは表面に所
定のピッチでネジが切られているリードスクリューネジ
である。１０２ｂ，１０４ｂは各々Ｖ移動環１０２ａ，
ＲＲ移動環１０４ａと同一部材として形成するか、又は
別部材としてＶ移動環１０２ａ及びＲＲ移動環１０４ａ
へ接着等で一体に形成したラックである。該ラック１０
２ｂ，１０４ｂはリードスクリューネジ５ａ，５ｂとか
み合っておりステップモータ５，６が正逆転することに
よって、Ｖ移動環１０２ａ，ＲＲ移動環１０４ａが光軸
１０５に平行に移動する。

【００５８】８ａ，１０ａは各々フォトインタラプタで
あり、８ｂ，１０ｂは各々遮光板であり、それぞれＶ移
動環１０２ａ，ＲＲ移動環１０４ａと同一部材として金
型等で形成するか、切削加工により形成するか又は別部
材としてＶ移動環１０２ａ，ＲＲ移動環１０４ａに接着
等で一体に形成している。該遮光板８ｂ，１０ｂが、Ｖ
移動環１０２ａ，ＲＲ移動環１０４ａの移動によってフ
ォトインタラプタ８ａ，１０ａの位置に来ることで、フ
ォトインタラプタ８ａ，１０ａからの信号が変化し、こ
の変化を検出することでバリエータ１０２及びＲＲ１０
４の基準位置（以下「レンズ初期リセット位置」と称す
る。）を決定している。

【００５９】本実施形態においては、該レンズ初期リセ
ット位置に対して前記ステップモータを駆動する為の駆
動パルス数をカウントすることで各レンズの初期リセッ
ト位置からの相対位置情報を検出している。

【００６０】尚フォトインタラプタ８ａ（１０ａ）と遮
光板８ｂ（１０ｂ）はレンズ初期位置検出手段の一要素
を構成している。２１，２３は、フォトインタラプタ８
ａ，１０ａからの信号を検出する検出回路である。

【００６１】本実施形態においてはレンズ初期位置検出
手段としてフォトインタラプタ８ａ，１０ａと遮光板８
ｂ，１０ｂの組み合わせを採用しているが、例えばホー
ル素子とマグネットの組み合わせや、ＰＳＤとｉＲＥＤ
の組み合わせ等を用いても良い。

【００６２】又本実施形態においてはステップモータと
レンズ初期リセット位置検出手段の組み合わせを採用
し、即ちバリエータ用の第１の検出手段と、コンペンセ
ーター用の第２の検出手段を構成したが、ボイスコイル
モータ，ＤＣモータ等と磁気抵抗効果素子，又はホール
素子とマグネット等の組み合わせによるレンズ位置検出
手段との組み合わせでも良く、特に限定するものではな
い。

【００６３】１５，１７はレンズ駆動手段としてのＳＴ
ＥＰモータ５，６を駆動するための駆動回路である。１
２は検出手段としてのサーミスタ等の感温抵抗の温度検
出手段であり、検出回路２４によって温度に対応した出
力信号をマイコン等の制御回路１３へ出力している。

【００６４】本実施形態においては、前玉101 、バリエ
ータ102 、アフォーカル103 、ＲＲ104 にそれぞれ少な
くとも１枚のプラスチックレンズを有しているため、精
度良く温度変化による結像面のずれを補正するためには
各レンズ群の温度情報が必要であるが、結像面の補正精
度に関係のない、例えばプラスチックレンズを使用して
いない等のレンズ群があれば、そのレンズ群の温度情報
は省いてもよい。

【００６５】１９は光電変換素子１８からの出力信号を
処理して画像信号として出力するカメラプロセス回路で
ある。１４はバリエータ１０２及びＲＲ１０４の駆動情
報が格納されるＲＯＭ等の第１記憶手段である。

【００６６】図１においては制御回路１３とＲＯＭ１４
は別のブロックとして表現されているが、マイクロプロ
セッサ内に制御回路１３とＲＯＭ１４が組み込まれてい
ても良い。

【００６７】１１はズームスイッチであり、広角側（以
下「ＷＩＤＥ」と称する）へズーミングするときにはズ
ームスイッチ１１ａを、望遠側（以下「ＴＥＬＥ」と称
する）へズーミングするときにはズームスイッチ１１ｂ
を、押すことによってズーミング動作を行っている。す
なわちバリエータ１０２とＲＲ１０４を制御回路１３か
らの駆動信号によって駆動してズーミングを行ってい
る。２５は電源である。ＲＦＺレンズ１においては被写
体距離毎にバリエータ１０２の光軸上のレンズ停止位
置、即ちズーム位置に対してＲＲ１０４の光軸上の停止
位置（即ち、位置に関する情報）が決まっている。

【００６８】図２に被写体距離ごとにバリエータ１０２
とＲＲ１０４の光軸上の停止位置をプロットしたもの
（以下「カム軌跡」と称する）を示す。

【００６９】図２において、例えば被写体距離が無限遠
のとき、バリエータ１０２がＷＩＤＥからＴＥＬＥへ光
軸上、移動するとＲＲレンズ１０４は曲線Ｙ∞（Ｙ２）
の如く、光軸上物体側へ凸状の軌跡を有しつつ移動す
る。

【００７０】このように本実施形態では、ＷＩＤＥから
ＴＥＬＥ、又はＴＥＬＥからＷＩＤＥへズーミングする
ときには、被写体距離に応じて上記カム軌跡をトレース
するように、メモリに記憶しているカム軌跡に基づいて
バリエータ１０２の移動に応じてＲＲ１０４を駆動制御
して、これによりピントズレのない良好な画像を得てい
る。

【００７１】本実施形態においては各レンズ群にプラス
チックレンズを使用している。この為環境変化によりプ
ラスチックレンズの周囲に温度変化や湿度変化が生じる
と前述したようにプラスチックレンズの形状が変化した
り、材質の屈折率の温度係数が大きい為に、屈折率が変
化したりして焦点距離が大きく変化してくる。尚以下の
説明では環境変化として温度変化を中心に述べる。

【００７２】また、発熱体の一要素として、光電変換素
子18を有しているために光電変換素子18の発熱状態によ
って、各レンズ群の温度状態に差が生ずる。また、カメ
ラプロセス回路19等の基板にレンズが近接して配置され
る場合には、該基板上のＩＣによる発熱状態によっても
各レンズ群の温度状態に差が生ずる。また、仕様によっ
ては、ステップモータ５，６からの発熱も考慮しなくて
はならない。このため、本実施形態においては、温度検
出手段12からの検出温度情報と、電源のＯＮ／ＯＦＦさ
れた時間の情報とそれらを記憶する第２の記憶手段と、
各レンズ群の発熱体による温度変化を算出するための所
定の数値を有することで、各レンズ群の温度を算出し、
この各レンズ群に生じた温度差を把握し、良好な像性能
を得ることを可能とした。

【００７３】基準温度Ｔ０（本実施形態では20℃に設定
してあるが特に限定するものでない）にたいして各レン
ズ群に温度変化が生じると、各レンズ群の焦点距離が変
化してＲＦＺレンズ１のトータルの焦点距離も変化して
くる。その結果、基準温度Ｔ０の結像面に対して結像面
位置がずれる。すなわちピントずれが発生する。したが
ってズーミングする場合に基準温度Ｔ0 に対してレンズ
群に温度変化が生じたときには、上記温度変化によって
発生した結像面位置のずれを補正するように、移動レン
ズ群がトレースする上記カム形状を補正する必要があ
る。

【００７４】図３に基準温度Ｔ0 に対して温度が各レン
ズ群とも（Ｔ0 ＋30）℃のときと、各レンズ群とも（Ｔ
0 ー30）℃のときの被写体距離が無限のときのカム軌跡
を示す。

【００７５】各レンズ群に温度変化があったとき結像面
のずれΔＳを近似的に以下の式において表すことができ
る。

【００７６】

【数１】 上式において、添字ｎは各レンズ群に対応する。１は前
玉101 に、２はバリエータ102 に、３はアフォーカル10
3 に、４はＲＲ104 に対応する。Ａ（ｎ）はレンズ固有
の定数であり、各レンズ群の１℃当たりの変化に対する
所定結像面の移動量を表す。基準温度Ｔ０のときの各レ
ンズ群の焦点距離、各レンズ群の横倍率、レンズ形状デ
ータとレンズ材料の線膨張係数、レンズ保持部材の線膨
張係数、レンズの屈折率温度係数とから近似的に求める
ことができる。これを、以下各レンズ群の温度補正係数
とする。また、ΔＴ（ｎ）は基準温度Ｔ０と各レンズ群
の温度の差分値を表す。

【００７７】以下、上と同様にして、変数、もしくは定
数を表すアルファベットと数字で示す記号において、第
１の添字が各レンズ群に対応する。１は前玉101 に、２
はバリエータ102 に、３はアフォーカル103 に、４はＲ
Ｒ104 に対応する。例えば、ａｂｃ２（１）は前玉101
に関するもので有り、ｄｅｆ１２（３，ｋ）はアフォー
カル103 に関するものである等。

【００７８】本実施形態においては、前述したように４
群構成のＲＦＺレンズ１の各レンズ群に少なくとも１枚
のプラスチックレンズを使用しているため４つの温度補
正係数Ａ（ｎ）を有しているが、温度を検出する必要の
ないレンズ群がある場合は４つでなくとも良く、温度情
報が必要なレンズ群の数と同数の温度補正係数を有すれ
ばよい。

【００７９】本実施形態においては、ＲＲ101 の光軸と
平行方向への所定の量繰り出すことで式（１）によって
求めた結像面からのずれ量を補正する。具体的には、Δ
Ｓを所定の係数Ｂで割ることでＲＲ101 の繰り出し量を
求めることができる。すなわち、ＲＲ繰り出し補正量を
ΔＰＲＲとすると、以下の式で求めることができる。

【００８０】 ΔＰＲＲ＝ΔＳ÷Ｂ 式（２） 但し、Ｂはレンズ固有の係数であり、上記ΔＴ（ｎ）の
関数として表すことができ、基準温度Ｔ０のときの各レ
ンズ群の焦点距離、各レンズ群の横倍率、レンズ形状デ
ータとレンズ材料の線膨張係数、レンズ保持部材の線膨
張係数、レンズの屈折率温度係数とから近似的に求める
ことができる。但し、上記Ｂの温度変化による変化量が
結像面の要求補正精度に対して無視できる場合は所定の
定数としてもよい。

【００８１】本実施形態においては、バリエータ102 の
可動範囲を所定幅で分割して多数個の分割領域を形成
し、バリエータ102 の該分割領域毎に、各被写体距離毎
のＲＲ104 の基準温度Ｔ0 における位置データＰＲＲ
と、ＲＦＺレンズ１の各レンズ群が基準温度Ｔ０から変
化したときに各被写体距離毎のＲＲ104 の位置を補正す
るための数値データを予めＲＯＭ14に格納してある。該
数値データは、上記分割領域毎の各被写体距離毎の上記
各レンズ群の温度補正係数Ａ（ｎ）と、基準温度におけ
るＲＲ104 の焦点距離ＦＲＲと横倍率ΒＲＲと、後述す
る各レンズ群の温度を算出するための温度変化係数ＴＣ
Ｃ（ｎ）と温度分布定数Ｃ（ｎ）である。

【００８２】本発明において、各レンズ群の時間に対す
る温度変化を表す温度変化関数を有することを特徴とす
るが、本実施形態においては、該温度変化関数を時間に
対する１次の関数として近似する。このため１次の係数
として上記温度変化係数ＴＣＣ（ｎ）を設定している。
但し、本発明においては、これに限定するものでなく、
該温度変化関数を指数関数として定義しても良く、この
場合は、この関数を定義するための数値データを上記Ｒ
ＯＭに格納すればよい。その他の関数例えば２次関数、
対数関数等で定義してもよい。

【００８３】また、バリエータ102 の位置データＰＶは
所定幅で分割しなくともよく、その場合は、上記被写体
距離毎のＲＲ104 の位置データＰＲＲと温度補正係数Ａ
（ｎ）は、バリエータ102 の位置データＰＶの関数とし
て定義してもよい。

【００８４】本実施形態においては、感温抵抗12及び検
出回路24にて得られた温度情報データＴと、電源のＯＮ
／ＯＦＦされた時間の情報と、前記温度変化係数ＴＣＣ
（ｎ）と温度分布定数Ｃ（ｎ）から各レンズ群の温度を
算出した結果、前記基準温度Ｔ0 に対して各レンズ群が
温度差ΔＴ（ｎ）を生じたとき、ＲＲ104 の温度補正デ
ータ（繰り出し量）ＰＲＲＴを、式（１）と式（２）と
から繰り出し補正量ΔＰＲＲを求め、以下の式にて算出
する。ＰＲＲは基準温度Ｔ０の時の繰り出し量である
（図２の縦軸に相当）。

【００８５】 ＰＲＲＴ＝ＰＲＲ＋ΔＰＲＲ 式（３） 以下、本発明の動作について、図４、図５、図６、図
７、図８に示すフローチャートによって説明する。

【００８６】初めに電源がｏｎした際の初期動作につい
て図４、図５に従って説明する。電源25が投入される。
以下、電源が投入されてからｔ秒後の検出温度Ｔ（ｎ，
ｔ）（但し、ｎ＝０とする）とするが、本実施形態にお
いては、制御回路13はマイクロプロセッサ（以下”マイ
コン”と称する）であり、マイコンのサンプリング周波
数に応じてマイコン内に検出温度をデータとして取り込
むので上記Ｔを、電源投入時からの所定時間毎の検出温
度データの取り込み回数をｋ回としてＴ（ｎ，ｋ）と表
わすことにする。すなわちサンプリングタイムをｔｓと
すると電源が投入されてからのｋ回目の取り込み時間は
（ｋ×ｔｓ）である。そこで、はじめにｋ＝０とする。

【００８７】次に、電源ｏｎ／ｏｆｆの回数データｍを
制御回路13に内蔵されたＲＡＭ等の第２の記憶手段（図
示せず）から読み込む。該第２の記憶手段は制御回路13
へ内蔵されなくとも良く、別個に設けてもよい。ここ
で、回数データｍは、電源ｏｎ／ｏｆｆを一組として数
えるものとする。したがって、ｍは出荷時には所定の数
値、例えば０、が設定されており、電源がｏｎされる毎
に１が加算される。

【００８８】次に電源ｏｎの時刻ｔｏｎを制御回路13に
内蔵されたクロックから読み込む。次に電源ｏｎの時刻
ｔｏｎをｔｏｎ（ｍ）に格納し、回数データｍとともに
第２の記憶手段に記憶する。次に前回の電源がｏｆｆさ
れた時間ｔｏｆｆ（ｍ−１）を第２の記憶手段から読み
込む。

【００８９】次に、時刻ｔｏｎ（ｍ）の温度Ｔｏｎ
（０，ｍ）を感熱抵抗12と検出回路24（温度検出手段）
にて検出する。次に、ｔｏｆｆ（ｍ−１）時の各レンズ
群の温度情報Ｔｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）を前述した第２の
記憶手段から読み込む。

【００９０】次に、前述したレンズが温度変化を起こし
たときの経過時間に対するレンズの温度変化量を表す各
レンズ群の温度変化係数ＴＣＣ（ｎ）を第１の記憶手段
14より読み込む。

【００９１】次に時刻ｔｏｎ（ｍ）の各レンズ群の温度
を算出する。このとき、ｍが初期値の時、すなわち上述
したように出荷時ｍが０に設定されている時は感温抵抗
12と検出回路24によって温度を検出し、この時の温度Ｔ
ｏｎ（０，１）を各レンズ群の温度とし、次のステップ
に進む。ｍが初期値を越えている場合は、図５に示す
（ＳＴＥＰ１）のルーチンにしたがって時刻ｔｏｎ
（ｍ）の各レンズ群の温度を算出する。（ＳＴＥＰ１）
のルーチンを図５で説明する。

【００９２】次に検出温度Ｔｏｎ（０，ｍ）と各レンズ
群の前回の電源ｏｆｆ時ｔｏｆｆ（ｍ−１）の各レンズ
群の算出温度Ｔｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）との温度差Δ
（ｎ）を算出する。すなわち Δ（ｎ）＝Ｔｏｎ（０，ｍ）−Ｔｏｆｆ（ｎ，ｍ−１） にて、算出する。次に、該温度差Δ（ｎ）が、０のもの
は、そのレンズ群の温度を電源ｏｎ時Ｔｏｎ（０，ｍ）
の温度として本ルーチンを終了する。

【００９３】次に、該温度差Δ（ｎ）が、０でないもの
については、各レンズ群の温度が現在の温度Ｔｏｎ
（０，ｍ）に変化するに必要な温度変化時間ｔｃ（ｎ）
を算出する。すなわち、以下の式にて算出する。

【００９４】ｔｃ（ｎ）＝｜Δ（ｎ）｜／ＴＣＣ（ｎ） Δ（ｎ）に絶対値がとってあるのは、現在の温度Ｔｏｎ
（０，ｍ）と前回の電源ｏｆｆ時の各レンズ群の温度Ｔ
ｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）がそれぞれどちらが大きいかわか
らないためである。

【００９５】次に、前述したように、電源ｏｎ時の温度
Ｔｏｎ（０，ｍ）と前回の電源ｏｆｆ時の各レンズ群の
温度Ｔｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）がそれぞれどちらが大きい
か調べるために、各レンズ群の温度フラッグＦ1 （ｎ）
を以下の式にて算出する。

【００９６】Ｆ1 （ｎ）＝Δ（ｎ）／｜Δ （ｎ）｜ フラッグの値が１の時は、電源ｏｎ時の温度Ｔｏｎ
（０，ｍ）が前回の電源ｏｆｆ時のレンズ群の温度より
も大きいことを表し、フラッグの値が−１の時は電源ｏ
ｎ時の温度Ｔｏｎ（０，ｍ）が前回の電源ｏｆｆ時のレ
ンズ群の温度よりも小さいことを表す。

【００９７】次に、前回の電源ｏｆｆ時ｔｏｆｆ（ｍ−
１）から今回の電源ｏｎ時ｔｏｎ（ｍ）までの時間ｔｎ
ｆを以下の式にて算出する。

【００９８】 ｔｎｆ＝ｔｏｎ（ｍ）−ｔｏｆｆ（ｍ−１） 次に、該時間ｔｎｆと、前記算出した温度変化時間ｔｃ
（ｎ）とを比較して、ｔｎｆの方が大きいときには、そ
のレンズ群の温度を電源ｏｎ時Ｔｏｎ（０，ｍ）の温度
として本ルーチンを終了する。ｔｎｆの方が小さいとき
には、以下の式にてそのレンズ群の温度を算出して本ル
ーチンを終了する。Ｔｏｎ（ｎ，ｍ）＝Ｔoff （ｎ，ｍ
−１）＋Ｆ１（ｎ）×ｔｎｆ×ＴＣＣ（ｎ）以上、電源
ｏｎ時の各レンズ群の温度算出のルーチンを説明した。
本ルーチンの基本は、各レンズ群に温度変化が生じたと
きの温度変化を関数として有し、前回の電源ｏｆｆ時の
各レンズ群の温度と今回の電源ｏｎ時の環境温度Ｔｏｎ
（０，ｍ）と比較して差がなければその環境温度をその
レンズ群の温度とし、差があったときは、該各レンズ群
の温度が電源ｏｎ時の環境温度Ｔｏｎ（０，ｍ）まで変
化する時間ｔｃを該温度変化の関数から時間についてそ
の式を解いてやることで求め、それを前回の電源ｏｆｆ
時ｔｏｆｆ（ｍ−１）から今回の電源ｏｎ時ｔｏｎ
（ｍ）までの時間ｔｎｆと比較し、該時間ｔｎｆの方が
大きければそのレンズ群の温度を電源ｏｎ時Ｔｏｎ
（０，ｍ）の温度とし、ｔｎｆの方が小さいときには該
温度変化の関数によって前回の電源ｏｆｆ時から時間ｔ
ｎｆだけたったとき、すなわち今回の電源ｏｎ時におけ
る各レンズ群の温度を求めることである。したがって、
本実施形態においては、温度変化関数を、時間の１次の
関数として定義しているが、指数関数等も考えられ、特
に１次関数に限定しない。

【００９９】次にフォトインターラプタ８ａ、10ａから
の信号を検出回路21、23を通して読み込む。次に制御回
路13にて、各々読み込んだ信号に応じた方向、即ち本実
施形態においては検出回路21、23からの信号が、ｈｉｇ
ｈのときはｌｏｗとなる方向へ、ｌｏｗのときはｈｉｇ
ｈとなる方向へバリエータ102 とＲＲ104 を各々駆動し
て、各インターラプタ8 ａ，10ａからの信号が変化する
までバリエータ102 とＲＲ104 を駆動する。各インター
ラプタ8 ａ，10ａからの信号が変化した位置を、バリエ
ータ102 とＲＲ104 のそれぞれ初期リセット位置とす
る。

【０１００】即ち、上記信号の変化した位置でバリエー
タ102 とＲＲ104 を停止させて、制御回路13内のバリエ
ータ102 とＲＲ104 の各カウンタをクリアする。該カウ
ンタは、バリエータ102 とＲＲ104 の駆動パルスをカウ
ントするものであり、これによってバリエータ102 とＲ
Ｒ104 初期リセット位置からの相対的な現在位置を検出
する。以上、電源スイッチが入り電源ｏｎした際の初期
動作について説明した。

【０１０１】次に、図６，７においてズーミング時の温
度補正動作について説明する。はじめに、ズームスイッ
チ11が押されているかチェックする。ズームスイッチ11
ａが押されているときはＷＩＤＥ方向へズーミングさ
れ、ズームスイッチ11ｂが押されているときはＴＥＬＥ
方向へズーミングが行われる。押されていない場合につ
いては、ズーミングしない。ＴＥＬＥ方向でも、及びＷ
ＩＤＥ方向でも、ズーミング動作は、全く同様のルーチ
ンであるので、ズーミング方向については言及しない。

【０１０２】カウンタよりバリエータ102 の位置ＰＶを
読み出して、前記バリエータ102 のどの分割領域にいる
かサーチして、現在のバリエータ102 のいる領域を求め
る。同様にして、カウンタよりＲＲ104 の位置ＰＲＲを
読み出す。次に、（ＳＴＥＰ２）の各レンズ群の温度を
算出する。このルーチンについて図７に従って、詳細に
説明する。はじめに、時間ｔ（ｋ）時の温度Ｔ（０，
ｋ）を温度検出手段12と検出回路24とによって検出す
る。

【０１０３】次に、ｋ＝０の時は、電源が入った直後な
ので、各レンズ群に温度変化は生じていないため、図５
に示したルーチンによって算出された各レンズ群の温度
をそのまま採用する。ｋ＝０でないときには、以下のル
ーチンにしたがって各レンズ群の温度を算出する。

【０１０４】はじめに、前回｛（ｋ−１）回目｝の温度
情報、すなわち温度センサ12からの検出温度Ｔ（０，ｋ
−１）、及び各レンズ群の温度Ｔ（ｎ，ｋ−１）を読み
込む。次に、発熱体によって、各レンズ群が環境温度に
対して上昇する温度量を表す定数Ｃ（ｎ）をＲＯＭ14か
ら読み込む。次に、各レンズ群の第一の予想温度ｅｓ１
（ｎ，ｋ）を以下の式にて算出する。

【０１０５】 ｅｓ１（ｎ，ｋ）＝Ｔ（０，ｋ）＋Ｃ（ｎ） 次に、各レンズ群の、第１予想温度と前回の温度の温度
差Δ（ｎ，ｋ）以下の式にて算出する。

【０１０６】 Δ（ｎ，ｋ）＝ｅｓ１（ｎ，ｋ）−Ｔ（ｎ，ｋ−１） 次に、該各レンズ群の温度差Δ（ｎ，ｋ）が０か否か判
断し、０の時は、各レンズ群の温度Ｔ（ｎ，ｋ）は各レ
ンズ群の第一の予想温度ｅｓ１（ｎ，ｋ）と等しいとす
る。０でないときには、レンズ群の温度Ｔ（ｎ，ｋ−
１）と各レンズ群の第一の予想温度ｅｓ１（ｎ，ｋ）の
どちらが大きいか温度フラッグＦ２（ｎ，ｋ）を調べる
ことで判断する。その結果に応じて各レンズ群の第二の
予想温度ｅｓ２（ｎ，ｋ）を以下の式にて算出する。但
し、ｔｓはサンプリング時間である。 ｅｓ２（ｎ，ｋ）＝Ｔ（ｎ，ｋー１）＋Ｆ２（ｎ，ｋ）
×ＴＣＣ（ｎ）×ｔｓ 次に、各レンズ群の第一の予想温度と第二の予想温度を
比較して、いずれか小さい方を各レンズ群の温度Ｔ
（ｎ，ｋ）とする。

【０１０７】以上説明したルーチンにより各レンズ群の
温度を算出する。本ルーチンにおいては、各レンズ群の
温度分布定数Ｃ（ｎ）を有することで、前回の環境温度
に各レンズ群の環境温度に対しての温度分布に相当する
温度差を足すことで算出したそのレンズ群の温度と、前
回からのサンプリング時間ｔｓの間に各レンズ群の温度
が発熱体により変化する変化量を定義した所定の関数で
算出した温度とを比較して小さい方を今回の温度として
いる。前述したように、該定義した所定の関数は、本実
施形態においては１次の関数としたが、指数関数でも良
くとくにそのシステムによって決めればよい。また、温
度変化係数ＴＣＣ（ｎ）も初期の動作で使用したと同じ
係数をこのルーチンでも使用したが、別途設定してもよ
い。

【０１０８】次に、算出した各レンズ群の温度Ｔ（ｎ，
ｋ）を制御回路内の第２の記憶手段に格納する。次に、
算出した各レンズ群の温度Ｔ（ｎ，ｋ）と基準温度Ｔ0
とを比較してその差分をとる。すなわち以下の式の演算
を行う。

【０１０９】ΔＴ（ｎ）＝Ｔ（ｎ，ｋ）−Ｔ０ 次に、各レンズ群の温度補正係数Ａ（ｎ）とＲＲ104 の
基準温度Ｔ０における焦点距離ＦＲＲと横倍率ΒＲＲを
読み込んで、式（１）、式（２）によって温度補正値Δ
ＰＲＲを算出する。これを元に、式（３）によってＲＲ
104 の繰り出し量を算出する。上記算出データにもと
に、バリエータ102 とＲＲ104 を各々駆動する。

【０１１０】以上、ズーミング中の動作について説明し
た。ズーミング中にオートフォーカスを作動させないこ
とを前提として説明したが、作動させても支障のないこ
とは明らかである。

【０１１１】次に図８において、電源スイッチがｏｆｆ
されたときの制御について説明する。電源スイッチがＯ
ｆｆされると、その時刻ｔを読み込んで、その時刻をｔ
ｏｆｆ（ｍ）として、制御回路13内の第２の記憶手段に
格納する。それと同時に、ｔｏｆｆ（ｍ）時の温度Ｔｏ
ｆｆ（ｎ，ｍ−１）（但し、ｎ＝０〜４とする）も同様
に格納する。最後に電源がおとされる。

【０１１２】以上説明したように、本実施形態において
は、感温抵抗12、及び検出回路24にて得られた温度情報
データＴと電源のＯＮ／ＯＦＦされた時間の情報と、前
記温度変化係数ＴＣＣ（ｎ）と温度分布定数Ｃ（ｎ）か
ら各レンズ群の温度を算出し、基準温度からの差を検出
することで、温度検出手段が１つでも良好な結像性能を
得ることを可能としている。

【０１１３】図９は本発明の実施形態２の要部ブロック
図である。図中、図１で示した要素と同一要素には、同
符番を付けている。

【０１１４】本実施形態では、各レンズ群にプラスチッ
クレンズを使用しており、このため湿度変化が生じると
プラスチックレンズの吸湿のためにレンズ形状が変化し
て焦点距離が変化する。この結果、ＲＦＺレンズ１の結
像位置のずれが発生する。したがって、マニュアルフォ
ーカスでズーミングする場合に、バリエータ102 位置に
対する基準湿度（本発明においては、50 ％に設定して
ある）のＲＲ104 の繰り出し量のデータに従ったので
は、ぼけのない良好な画像を得ることは困難である。

【０１１５】従って、実施形態１と同様にして、基準湿
度におけるＲＲ104 の位置データを補正することで良好
なズーミング性能を得ることを可能としている。

【０１１６】本実施形態においては、前玉101 、バリエ
ータ102 、アフォーカル103 、ＲＲ104 にそれぞれ少な
くとも１枚のプラスチックレンズを有しているため、精
度良く湿度変化による結像面のずれを補正するためには
各レンズ群の湿度情報が必要であるが、結像面の補正精
度に関係のない、例えばプラスチックレンズを使用して
いない等のレンズ群があれば、そのレンズ群の湿度情報
は省いてもよい。

【０１１７】本実施形態においては、１つの湿度検出手
段26からの検出湿度情報と、電源のＯＮ／ＯＦＦされた
時間の情報とそれらを記憶する第２の記憶手段と、各レ
ンズ群の発熱体による湿度変化を算出するための所定の
数値を有することで、各レンズ群の湿度を算出し、この
各レンズ群に生じた湿度差を把握し、良好な像性能を得
ることを可能とした。

【０１１８】基準湿度Ｒ０（本実施形態では20℃に設定
してあるが特に限定するものでない）にたいして各レン
ズ群に湿度変化が生じると、各レンズ群の焦点距離が変
化してＲＦＺレンズ１のトータルの焦点距離も変化して
くる。その結果、基準湿度Ｒ０の結像面に対して結像面
位置がずれる。すなわちピントずれが発生する。したが
ってズーミングする場合に基準湿度Ｒ0 に対してレンズ
群に湿度変化が生じたときには、上記湿度変化のよって
発生した結像面位置のずれを補正するように、移動レン
ズ群がトレースする上記カム形状を補正する必要があ
る。

【０１１９】各レンズ群に湿度変化があったとき結像面
のずれΔＳを近似的に以下の式において表すことができ
る。

【０１２０】

【数２】 上式において、添字ｎは各レンズ群に対応する。１は前
玉101 に、２はバリエータ102 に、３はアフォーカル10
3 に、４はＲＲ104 に対応する。

【０１２１】B （ｎ）はレンズ固有の定数であり、各レ
ンズ群の所定の湿度変化に対する所定結像面の移動量を
表す。基準湿度Ｒ０のときの各レンズ群の焦点距離、各
レンズ群の横倍率、レンズ形状データとレンズ材料の線
膨張係数、レンズ保持部材の線膨張係数、レンズの屈折
率湿度係数とから近似的に求めることができる。これ
を、以下各レンズ群の湿度補正係数とする。また、ΔＲ
（ｎ）は基準湿度Ｒ０と各レンズ群の温度の差分値を表
す。

【０１２２】以下、上と同様にして、変数、もしくは定
数を表すアルファベットと数字で示す記号において、第
１の添字が各レンズ群に対応する。１は前玉101 に、２
はバリエータ102 に、３はアフォーカル103 に、４はＲ
Ｒ104 に対応する。例えば、ａｂｃ２（１）は前玉101
に関するもので有り、ｄｅｆ１２（３，ｋ）はアフォー
カル103 に関するものである等。

【０１２３】本実施形態においては、前述したように４
群構成のＲＦＺレンズ１の各レンズ群に少なくとも１枚
のプラスチックレンズを使用しているため４つの湿度補
正係数を有しているがが、湿度を検出する必要のないレ
ンズ群がある場合は４つでなくとも良く、湿度情報が必
要なレンズ群の数と同数の湿度補正係数を有すればよ
い。

【０１２４】本実施形態においては、ＲＲ101 の光軸と
平行方向への所定の量繰り出すことで式（４）によって
求めた結像面からのずれ量を補正する。具体的には、Δ
ＳＲを所定の係数ＢＲで割ることでＲＲ101 の繰り出し
量を求めることができる。すなわち、ＲＲ繰り出し補正
量をΔＰＲＲＲとすると、以下の式で求めることができ
る。

【０１２５】 ΔＰＲＲＲ＝ΔＳＲ÷ＢＲ 式（５） 但し、ＢＲはレンズ固有の係数であり、上記ΔＲ（ｎ）
の関数として表すことができ、基準湿度Ｒ０のときの各
レンズ群の焦点距離、各レンズ群の横倍率、レンズ形状
データとレンズ材料の線膨張係数、レンズ保持部材の線
膨張係数、レンズの屈折率湿度係数とから近似的に求め
ることができる。但し、上記Ｂの湿度変化による変化量
が結像面の要求補正精度に対して無視できる場合は所定
の定数としてもよい。

【０１２６】本実施形態においては、バリエータ102 の
可動範囲を所定幅で分割して、多数個の分割領域を形成
し、バリエータ102 の該分割領域毎に、各被写体距離毎
のＲＲ104 の基準湿度Ｒ0 における位置データＰＲＲ
と、ＲＦＺレンズ１の各レンズ群が基準湿度Ｒ０から変
化したときに各被写体距離毎のＲＲ104 の位置を補正す
るための数値データを予め第１の記憶手段14に格納して
ある。該数値データは、上記分割領域毎の各被写体距離
毎の上記各レンズ群の湿度補正係数Ｂ（ｎ）と、基準湿
度におけるＲＲ104 の焦点距離ＦＲＲと横倍率ΒＲＲ
と、後述する各レンズ群の湿度を算出するための湿度変
化係数ＲＣＣ（ｎ）と湿度分布定数Ｄ（ｎ）である。

【０１２７】本発明において、各レンズ群の時間に対す
る湿度変化を表す湿度変化関数を有することを特徴とす
るが、本実施形態においては、該湿度変化関数を時間に
対する１次の関数として近似する。このため１次の係数
として上記湿度変化係数ＲＣＣ（ｎ）を設定している。
但し、本発明においては、これに限定するものでなく、
該湿度変化関数を指数関数として定義しても良く、この
場合は、この関数を定義するための数値データを上記第
１の記憶手段に格納すればよい。その他の関数例えば２
次関数、対数関数等で定義してもよい。

【０１２８】また、バリエータ102 の位置データＰＶは
所定幅で分割しなくともよく、その場合は、上記被写体
距離毎のＲＲ104 の位置データＰＲＲと湿度補正係数Ｂ
（ｎ）は、バリエータ102 の位置データＰＶの関数とし
て定義してもよい。

【０１２９】本実施形態においては、湿度検出手段26、
及び検出回路27にて得られた湿度情報データＲと電源の
ＯＮ／ＯＦＦされた時間の情報と、前記湿度変化係数Ｒ
ＣＣ（ｎ）と湿度分布定数Ｄ（ｎ）から各レンズ群の湿
度を算出した結果、前記基準湿度Ｒ0 に対して各レンズ
群が湿度差ΔＲ（ｎ）を生じたとき、ＲＲ104 の湿度補
正データ（繰り出し量）ＰＲＲＲを、式（４）と式
（５）とから繰り出し補正量ΔＰＲＲを求め以下の式に
て算出する。ＰＲＲは基準温度Ｒ０の時の繰り出し量で
ある（図２の縦軸に相当）。

【０１３０】 ＰＲＲＲ＝ＰＲＲ＋ΔＰＲＲ 式（６） 以下、本発明の動作について、図１０，図１１，図１
２，図１３，図１４に示すフローチャートによって説明
する。

【０１３１】初めに電源がｏｎした際の初期動作につい
て図１０、図１１に従って説明する。実施形態１と同様
のところの説明は省略する。電源25が投入される。以
下、電源が投入されてからｔ秒後の検出湿度Ｒ（ｎ，
ｔ）（但し、ｎ＝０とする）とするが、本実施形態にお
いては、制御回路13はマイクロプロセッサ（以下”マイ
コン”と称する）であり、マイコンのサンプリング周波
数に応じてマイコン内に検出湿度をデータとして取り込
むので上記Ｒを、電源投入時からの所定時間毎の検出湿
度データの取り込み回数をｋ回としてＲ（ｎ，ｋ）と表
わすことにする。すなわちサンプリングタイムをｔｓと
すると電源が投入されてからのｋ回目の取り込み時間は
（ｋ×ｔｓ）である。そこで、はじめにｋ＝０とする。

【０１３２】次に、電源ｏｎ／ｏｆｆの回数データｍを
制御回路13内蔵のＲＡＭ等の第２の記憶手段（図示せ
ず）から読み込む。該第２の記憶手段は制御回路13へ内
蔵されなくとも良く、別個に設けてもよい。ここで、回
数データｍは、電源ｏｎ／ｏｆｆを一組として数えるも
のとする。したがって、ｍは出荷時には所定の数値、例
えば０、が設定されており、電源がｏｎされる毎に１が
加算される。

【０１３３】次に電源ｏｎの時刻ｔｏｎを制御回路13内
蔵のクロックから読み込む。次に電源ｏｎの時刻ｔｏｎ
をｔｏｎ（ｍ）に格納し、回数データｍとともに第２の
記憶手段に記憶する。次に前回の電源がｏｆｆされた時
間ｔｏｆｆ（ｍ−１）を第２の記憶手段から読み込む。

【０１３４】次に、時刻ｔｏｎ（ｍ）の湿度Ｒｏｎ
（０，ｍ）を湿度検出手段26と検出回路27（湿度検出手
段）にて検出する。次に、ｔｏｆｆ（ｍ−１）時の各レ
ンズ群の湿度情報Ｒｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）を前述した第
２の記憶手段から読み込む。次に、前述したレンズが湿
度変化を起こしたときの経過時間に対するレンズの湿度
変化量を表す各レンズ群の湿度変化係数ＲＣＣ（ｎ）を
第１の記憶手段14より読み込む。

【０１３５】次に時刻ｔｏｎ（ｍ）の各レンズ群の湿度
を算出する。このとき、ｍが初期値の時、すなわち上述
したように出荷時ｍが０に設定されている時は湿度検出
手段26と検出回路27によって湿度を検出し、この時の湿
度Ｒｏｎ（０，１）を各レンズ群の湿度とし、次のステ
ップに進む。ｍが初期値を越えている場合は、図11に示
す（ＳＴＥＰ３）のルーチンにしたがって時刻ｔｏｎ
（ｍ）の各レンズ群の湿度を算出する。（ＳＴＥＰ３）
のルーチンを図１１で説明する。

【０１３６】次に検出湿度Ｒｏｎ（０，ｍ）と各レンズ
群の前回の電源ｏｆｆ時ｔｏｆｆ（ｍ−１）の各レンズ
群の算出湿度Ｒｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）との湿度差Δ
（ｎ）を算出する。すなわち Δ（ｎ）＝Ｒｏｎ（０，ｍ）−Ｒｏｆｆ（ｎ，ｍ−１） にて、算出する。

【０１３７】次に、該湿度差Δ（ｎ）が、０のものは、
そのレンズ群の湿度を電源ｏｎ時Ｒｏｎ（０，ｍ）の湿
度として本ルーチンを終了する。次に、該湿度差Δ
（ｎ）が、０でないものについては、各レンズ群の湿度
が現在の湿度Ｒｏｎ（０，ｍ）に変化するに必要な湿度
変化時間ｔｃ（ｎ）を算出する。すなわち、以下の式に
て算出する。

【０１３８】ｔｃ（ｎ）＝｜Δ（ｎ）｜／ＲＣＣ（ｎ） Δ（ｎ）に絶対値がとってあるのは、現在の湿度Ｒｏｎ
（０，ｍ）と前回の電源ｏｆｆ時の各レンズ群の湿度Ｒ
ｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）がそれぞれどちらが大きいかわか
らないためである。

【０１３９】次に、前述したように、電源ｏｎ時の湿度
Ｒｏｎ（０，ｍ）と前回の電源ｏｆｆ時の各レンズ群の
湿度Ｒｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）がそれぞれどちらが大きい
か調べるために、各レンズ群の湿度フラッグＦ1 （ｎ）
を以下の式にて算出する。

【０１４０】Ｆ1 （ｎ）＝Δ（ｎ）／｜Δ （ｎ）｜ フラッグの値が１の時は、電源ｏｎ時の湿度Ｒｏｎ
（０，ｍ）が前回の電源ｏｆｆ時のレンズ群の湿度より
も大きいことを表し、フラッグの値が−１の時は電源ｏ
ｎ時の湿度Ｒｏｎ（０，ｍ）が前回の電源ｏｆｆ時のレ
ンズ群の湿度よりも小さいことを表す。

【０１４１】次に、前回の電源ｏｆｆ時ｔｏｆｆ（ｍ−
１）から今回の電源ｏｎ時ｔｏｎ（ｍ）までの時間ｔｎ
ｆを以下の式にて算出する。

【０１４２】 ｔｎｆ＝ｔｏｎ（ｍ）−ｔｏｆｆ（ｍ−１） 次に、該時間ｔｎｆと、前記算出した湿度変化時間ｔｃ
（ｎ）とを比較して、ｔｎｆの方が大きいときには、そ
のレンズ群の湿度を電源ｏｎ時Ｒｏｎ（０，ｍ）の湿度
として本ルーチンを終了する。ｔｎｆの方が小さいとき
には、以下の式にてそのレンズ群の湿度を算出して本ル
ーチンを終了する。 Ｒｏｎ（ｎ，ｍ）＝Ｒoff （ｎ，ｍ−１）＋Ｆ１（ｎ）
×ｔｎｆ×ＲＣＣ（ｎ） 以上、電源ｏｎ時の各レンズ群の湿度算出のルーチンを
説明した。本ルーチンの基本は、各レンズ群に湿度変化
が生じたときの湿度変化を関数として有し、前回の電源
ｏｆｆ時の各レンズ群の湿度と今回の電源ｏｎ時の環境
湿度Ｒｏｎ（０，ｍ）と比較して差がなければその環境
湿度をそのレンズ群の湿度とし、差があったときは、該
各レンズ群の湿度が電源ｏｎ時の環境湿度Ｒｏｎ（０，
ｍ）まで変化する時間ｔｃを該湿度変化の関数から時間
についてその式を解いてやることで求め、それを前回の
電源ｏｆｆ時ｔｏｆｆ（ｍ−１）から今回の電源ｏｎ時
ｔｏｎ（ｍ）までの時間ｔｎｆと比較し、該時間ｔｎｆ
の方が大きければそのレンズ群の湿度を電源ｏｎ時Ｒｏ
ｎ（０，ｍ）の湿度とし、ｔｎｆの方が小さいときには
該湿度変化の関数によって前回の電源ｏｆｆ時から時間
ｔｎｆだけたったとき、すなわち今回の電源ｏｎ時にお
ける各レンズ群の湿度を求めることである。したがっ
て、本実施形態においては、湿度変化関数を、時間の１
次の関数として定義しているが、指数関数等も考えら
れ、特に１次関数に限定しない。以下は、実施形態１と
同様のため省略する。以上、電源スイッチが入り電源ｏ
ｎした際の初期動作について説明した。

【０１４３】次に、図１２，１３においてズーミング時
の湿度補正動作について説明する。はじめに、ズームス
イッチ11が押されているかチェックする。ズームスイッ
チ11ａが押されているときはＷＩＤＥ方向へズーミング
され、ズームスイッチ11ｂが押されているときはＴＥＬ
Ｅ方向へズーミングが行われる。押されていない場合に
ついては、ズーミングしない。

【０１４４】ＴＥＬＥ方向でも、及びＷＩＤＥ方向で
も、ズーミング動作は、全く同様のルーチンであるの
で、ズーミング方向については言及しない。カウンタよ
りバリエータ102 の位置ＰＶを読み出して、前記バリエ
ータ102 のどの分割領域にいるかサーチして、現在のバ
リエータ102 のいる領域を求める。同様にして、カウン
タよりＲＲ104 の位置ＰＲＲを読み出す。

【０１４５】次に、（ＳＴＥＰ４）の各レンズ群の湿度
を算出する。このルーチンについて図13に従って、詳細
に説明する。はじめに、時間ｔ（ｋ）時の湿度Ｒ（０，
ｋ）を湿度検出手段26と検出回路27とによって検出す
る。

【０１４６】次に、ｋ＝０の時は、電源が入った直後な
ので、各レンズ群に湿度変化は生じていないため、図13
に示したルーチンによって算出された各レンズ群の湿度
をそのまま採用する。ｋ＝０でないときには、以下のル
ーチンにしたがって各レンズ群の湿度を算出する。

【０１４７】はじめに、前回｛（ｋ−１）回目｝の、湿
度情報、すなわち湿度検出手段26からの検出湿度Ｒ
（０，ｋ−１）、及び各レンズ群の湿度Ｒ（ｎ，ｋ−
１）を読み込む。次に、発熱体によって、各レンズ群が
環境湿度に対して上昇する湿度量を表す定数Ｄ（ｎ）を
第２の記憶手段14から読み込む。次に、各レンズ群の第
一の予想湿度ｅｓ１（ｎ，ｋ）を以下の式にて算出す
る。

【０１４８】 ｅｓ１（ｎ，ｋ）＝Ｒ（０，ｋ）＋Ｄ（ｎ） 次に、各レンズ群の第１予想湿度と前回の湿度の湿度差
Δ（ｎ，ｋ）以下の式にて算出する。

【０１４９】 Δ（ｎ，ｋ）＝ｅｓ１（ｎ，ｋ）−Ｒ（ｎ，ｋ−１） 次に、該各レンズ群の湿度差Δ（ｎ，ｋ）が０か否か判
断し、０の時は、各レンズ群の湿度Ｒ（ｎ，ｋ）は各レ
ンズ群の第一の予想湿度ｅｓ１（ｎ，ｋ）と等しいとす
る。０でないときには、レンズ群の湿度Ｒ（ｎ，ｋ−
１）と各レンズ群の第一の予想湿度ｅｓ１（ｎ，ｋ）の
どちらが大きいか湿度フラッグＦ２（ｎ，ｋ）を調べる
ことで判断する。その結果に応じて各レンズ群の第二の
予想湿度ｅｓ２（ｎ，ｋ）を以下の式にて算出する。但
し、ｔｓはサンプリング時間である。 ｅｓ２（ｎ，ｋ）＝Ｒ（ｎ，ｋー１）＋Ｆ２（ｎ，ｋ）
×ＲＣＣ（ｎ）×ｔｓ 次に、各レンズ群の第一の予想湿度と第二の予想湿度を
比較して、いずれか小さい方を各レンズ群の湿度Ｒ
（ｎ，ｋ）とする。

【０１５０】以上説明したルーチンにより各レンズ群の
湿度を算出する。本ルーチンにおいては、各レンズ群の
湿度分布定数Ｄ（ｎ）を有することで、前回の環境湿度
に各レンズ群の環境湿度に対しての湿度分布に相当する
湿度差を足すことで算出したそのレンズ群の湿度と、前
回からのサンプリング時間ｔｓの間に各レンズ群の湿度
が発熱体により変化する変化量を定義した所定の関数で
算出した湿度とを比較して小さい方を今回の湿度として
いる。前述したように、該定義した所定の関数は、本実
施形態においては１次の関数としたが、指数関数でも良
くとくにそのシステムによって決めればよい。また、湿
度変化係数ＲＣＣ（ｎ）も初期の動作で使用したと同じ
係数をこのルーチンでも使用したが、別途設定してもよ
い。

【０１５１】次に、算出した各レンズ群の湿度Ｒ（ｎ，
ｋ）を制御回路内の第２の記憶手段に格納する。次に、
算出した各レンズ群の湿度Ｒ（ｎ，ｋ）と基準湿度Ｒ0
とを比較してその差分をとる。すなわち以下の式の演算
を行う。

【０１５２】ΔＲ（ｎ）＝Ｒ（ｎ，ｋ）−Ｒ０ 次に、各レンズ群の湿度補正係数Ｂ（ｎ）とＲＲ104 の
基準湿度Ｒ０における焦点距離ＦＲＲと横倍率ΒＲＲを
読み込んで、式（４）、式（５）によって湿度補正値Δ
ＰＲＲを算出する。これをもとに、式（６）によってＲ
Ｒ104 の繰り出し量を算出する。

【０１５３】上記算出データにもとに、バリエータ102
とＲＲ104 を各々駆動する。以上、ズーミング中の動作
について説明した。ズーミング中にオートフォーカスを
作動させないことを前提として説明したが、作動させて
も支障のないことは明らかである。

【０１５４】次に第14図において、電源スイッチがｏｆ
ｆされたときの制御について説明する。電源スイッチが
Ｏｆｆされると、その時刻ｔを読み込んで、その時刻を
ｔｏｆｆ（ｍ）として、制御回路13内の第２の記憶手段
に格納する。それと同時に、ｔｏｆｆ（ｍ）時の湿度Ｒ
ｏｆｆ（ｎ，ｍ−１）（但し、ｎ＝０〜４とする）も同
様に格納する。最後に電源がおとされる。

【０１５５】以上説明したように、本実施形態において
は、湿度検出手段26、及び検出回路27にて得られた湿度
情報データＲと電源のＯＮ／ＯＦＦされた時間の情報
と、前記湿度変化係数ＲＣＣ（ｎ）と湿度分布定数Ｃ
（ｎ）から各レンズ群の湿度を算出し、基準湿度からの
差を検出することで、湿度検出手段が１つでも良好な結
像性能を得ることを可能とした。

【０１５６】尚、以上の各実施形態においては温度検出
手段と湿度検出手段を設けた場合について各々説明した
が、双方の検出手段を光学機器内に設けて、温度変化及
び湿度変化に寄るピントずれについて各実施形態で示し
た方法を用いて同様に補正するようにしてもよいことは
明らかである。ここでは、詳細の説明は省略する。

【０１５７】

【発明の効果】本発明によれば、以上のようにフォーカ
スや変倍のために光軸上移動する移動レンズ群を有する
光学系（撮影レンズ）を用いたとき環境変化があったと
き、及び撮影レンズがＣＣＤやＩＣ等の発熱体を有する
ことで撮影レンズ群を構成する複数のレンズ群に温度差
や湿度差があっても、温度変化や、湿度変化に応じて該
移動レンズ群の移動軌跡をその都度適切に設定すること
により結像面の位置のずれを補正し、高い光学性能を維
持することのできるビデオカメラや銀塩カメラや電子ス
チルカメラ等に好適な光学機器を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】図１の移動レンズ群のカム軌跡の説明図

【図３】温度変化に対するカム軌跡の変化を示す説明図

【図４】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャー
ト

【図５】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャー
ト

【図６】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャー
ト

【図７】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャー
ト

【図８】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャー
ト

【図９】本発明の実施形態２の要部概略図

【図１０】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャ
ート

【図１１】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャ
ート

【図１２】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャ
ート

【図１３】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャ
ート

【図１４】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャ
ート

【符号の説明】

1 光学系 102 、104 移動レンズ群 2 鏡筒 5 、6 レンズ駆動手段 12、 温度検出手段 26、 湿度検出手段 13 制御手段 14 第１の記憶手段 15〜17 駆動回路 21〜24、27 検出回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−110423（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−235510（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−93832（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289275（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73627（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−189722（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−123807（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−39029（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−65548（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/105

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変倍のために光軸を移動するバリエータレ
   ンズと、変倍に伴う像面変動の補正およびフォーカスを
   行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、 前記バリエータレンズを移動するための第１の駆動手段
   と、 前記フォーカスレンズを移動するための第２の駆動手段
   と、 前記バリエータレンズの位置を検出するための第１の検
   出手段と、 前記フォーカスレンズの位置を検出するための第２の検
   出手段と、 前記光学系の温度を検出する温度検出手段と、 変倍動作時に結像面を一定に保つよう、基準温度での前
   記バリエータレンズの位置に対する前記フォーカスレン
   ズの位置に関する情報を記憶した記憶手段と、 変倍動作時に、前記第１および第２の検出手段による位
   置検出結果と、前記記憶手段に記憶された位置に関する
   情報および前記温度検出手段からの出力とに基づいて、
   結像面を一定に保つよう前記第１および第２の駆動手段
   を制御する制御手段とを備えた光学機器において、 前記制御手段は、前記温度検出手段により検出した検出
   温度と前記光学機器の電源のＯＮ／ＯＦＦ時間に応じた
   温度変化係数および電源のＯＮ時間に応じた温度分布定
   数とから前記光学系の実際の検出温度とし、 前記制御手段は、前記変倍動作時に、 前記基準温度と前記実際の検出温度との差分値と、前記
   光学系の予め設定された温度補正係数とから前記検出温
   度時の結像面におけるずれ量を求め、該ずれ量と前記光
   学系の固有係数とから前記検出温度時の前記フォーカス
   レンズの補正量を求め、該フォーカスレンズの補正量と
   前記記憶手段の位置に関する情報とを用いて結像面を一
   定に保つよう前記第１および第２の駆動手段を制御する
   こと を特徴とする光学機器。
2. 【請求項２】変倍のために光軸を移動するバリエータレ
   ンズと、変倍に伴う像面変動の補正およびフォーカスを
   行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、 前記バリエータレンズを移動するための第１の駆動手段
   と、 前記フォーカスレンズを移動するための第２の駆動手段
   と、 前記バリエータレンズの位置を検出するための第１の検
   出手段と、 前記フォーカスレンズの位置を検出するための第２の検
   出手段と、 前記光学系の湿度を検出する湿度検出手段と、 変倍動作時に結像面を一定に保つよう、基準湿度での前
   記バリエータレンズの位置に対する前記フォーカスレン
   ズの位置に関する情報を記憶した記憶手段と、 変倍動作時に、前記第１および第２の検出手段による位
   置検出結果と、前記記憶手段に記憶された位置に関する
   情報および前記湿度検出手段からの出力とに基づいて、
   結像面を一定に保つよう前記第１および第２の駆動手段
   を制御する制御手段とを備えた光学機器において、 前記制御手段は、前記湿度検出手段により検出した検出
   湿度と前記光学機器の電源のＯＮ／ＯＦＦ時間に応じた
   湿度変化係数および電源のＯＮ時間に応じた湿度分布定
   数とから前記光学系の実際の検出湿度とし、 前記制御手段は、前記変倍動作時に、 前記基準湿度と前記実際の検出湿度との差分値と、前記
   光学系の予め設定された湿度補正係数とから前記検出湿
   度時の結像面におけるずれ量を求め、該ずれ量と前記光
   学系の固有係数とから前記検出湿度時の前記フォーカス
   レンズの補正量を求め、該フォーカスレンズの補正量と
   前記記憶手段の位置に関する情報とを用いて結像面を一
   定に保つよう前記第１および第２の駆動手段を制御する
   ことを特徴とする 光学機器。