JP4035179B2

JP4035179B2 - 撮影レンズ及びそれを用いた光学機器

Info

Publication number: JP4035179B2
Application number: JP08096296A
Authority: JP
Inventors: 直也金田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: US6141158A; US5973857A; JPH09243899A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影レンズ及びそれを用いた光学機器に関し、特にビデオカメラ，スチルカメラ，監視カメラ等の光学機器においてズーム操作を適切に行ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の光学機器に用いるズームレンズの光学系としては、様々なものが知られている。そのうち、図１５は４群構成からなり、最も後方の第４群をフォーカシングに用いる様なレンズ構成を示す。このタイプのズームレンズがビデオカメラ分野において多く用いられている。
【０００３】
図１５において、１１１は固定の前玉レンズ群、１１２はバリエーターレンズ群、１１３は固定のレンズ群、１１４はフォーカシング（コンペンセーター）のレンズ群である。
【０００４】
１３３は回り止め用の案内棒、１３４はバリエーターレンズ群１１２の送り棒、１３５は固定鏡筒、１３６は絞りユニット（ここでは紙面と直角に挿入されている）、１３７はフォーカスモーターであるところのステップモーター、１３８はステップモーター１３７の出力軸であり、フォーカシングのレンズ群１１４を移動する為の雄螺子１３８ａの加工が施されている。１３９はこの雄螺子１３８ａと噛み合う雌螺子形成部分で、レンズ１１４の移動枠１４０と一体となっている。
【０００５】
１４１，１４２はレンズ１１４の案内棒、１４３は案内棒１４１，１４２を位置決めして押さえる為の後ろ板、１４４はリレーホルダー、１４５はズームモーター、１４６はズームモーター１４５の減速機ユニット、１４７，１４８は連動ギアであり、この連動ギア１４８はズームの送り棒１３４に固定されている。
【０００６】
次に動作について説明する。ステップモーター１３７が駆動すると、フォーカスレンズ１１４はネジ送りによって光軸方向に移動する。又、ズームモーター１４５が駆動するとき、連動ギア１４７，１４８を介してねじ軸１３４が回転し、このねじ軸１３４と螺合するレンズ枠１１２ａに保持されたバリエーター２が光軸方向に移動する。
【０００７】
図１６は上記構成のレンズ鏡筒におけるバリエーターレンズとフォーカスレンズの位置関係をいくつかの被写体距離に応じて示したもので、ここでは例として、無限，２ｍ，１ｍ，８０ｃｍ，０ｃｍの各被写体に対しての合焦位置関係を示した。このように、インナーフォーカスの場合、被写体距離によってバリエーターレンズとフォーカスレンズの位置関係が異なってくる為に、前玉フォーカスレンズのカム間の様にメカ構造でレンズ群を連動させることはできない。従って図１５の様な構造のレンズ鏡筒では単純にズームモーター１４５を駆動しただけではピンぼけが発生してしまう。
【０００８】
そこで、図１６に示した様なレンズ位置関係を被写体距離に応じながら最適に制御することが必須となっている。その制御の一例として、本出願人は特開平１−２８０７０９号公報，特開平１−３２１４１６号公報に示すように、被写体距離に応じたバリエーターレンズとフォーカスレンズの位置関係の軌跡トレースの方法を提案している。
【０００９】
図１７はその軌跡トレースの方法を実施するブロック構成図を示すもので、１１１〜１１４は図１５に示すものと同一のレンズ群である。バリエーターレンズ群１１２の位置はズームエンコーダー１４９によって位置検出される。ここで、エンコーダーの種類として、例えばバリエーター移動環に一体的に取り付けられたブラシを、抵抗パターンが印刷された基板上を摺動するように構成されたボリュームエンコーダーが考えられる。
【００１０】
１５０は絞り値を検出する絞りエンコーダーであり、例えば絞りメーターの中に設けられたホール素子出力を用いる。１５１はＣＣＤ等の撮影素子、１５２はカメラ処理回路であり、Ｙ信号はＡＦ回路１５３に取り込まれる。このＡＦ回路１５３では合焦、非合焦の判別を行い、非合焦の場合は、それがマエピンかアトピンか、又、非合焦の程度はどれくらいかなどが判定され。これらの結果はＣＰＵ１５４に取り込まれる。
【００１１】
１５５はパワーオンリセット回路であり、電源ＯＮ時の各種リセット動作を行う。１５６はズーム操作回路であり、操作者によってズームスイッチ１５７が操作された際、その内容をＣＰＵ１５４に伝える。１５８〜１６０は図１６に示した被写体距離に応じた軌跡に関するデータのメモリー部分であり、方向データ１５８、速度データ１５９、境界データ１６０からなる。
【００１２】
１６１はズームモータードライバー、１６２はステップモータードライバーであり、このステップモータードライバー１６２からステップモーター１３７に供給される入力パルス数は連続してＣＰＵ１５４でカウントし、このカウント数をフォーカスレンズの絶対位置のエンコーダーとして用いている。
【００１３】
このように構成したことにより、バリエーターレンズ位置とフォーカスレンズ位置は、それぞれズームエンコーダー１４９とステップモーター入力パルス数によって求まるので、図１６に示したマップ上の一点が決定される。
【００１４】
一方、図１６に示したマップは境界データ１６０によって、図１８に示した様にタンザク状の小領域I,II,III,・・・・に分割されている。ここで斜線部分はレンズが配置されることを禁止した領域である。この様にマップ上の一点が決まると、小領域のどこにその一点が属しているかの領域の確定を行なうことが出来る。
【００１５】
速度データ、方向データはこのそれぞれの領域の中心を通る軌跡より求めたステップモーター１３７の回転速度方向がそれぞれの領域ごとにメモリーされている。例えば図１８の例では、横軸（バリエーターレンズ位置）は１０のゾーンに分割されている。今、テレ端からワイド端までを１０秒で動かすよう、ズームモーター１４５の速度設定がされているとすると、ズーム方向の一つのゾーンの通過時間は１秒である。
【００１６】
図１８のブロックＩＩＩを拡大した図を図１９とすると、このブロックの中央には軌跡１６４、左下には軌跡１６５、右上は軌跡１６６が通っていて、それぞれ傾きがやや異なっている。ここで中央の軌跡１６４はｘｍｍ／１ｓｅｃの速度で動けば、ほぼ誤差なく軌跡の上をたどることができる。
【００１７】
このようにして求めた速度を、領域代表速度と称すると、速度メモリーには小領域の数だけ、領域に応じてこの値がメモリーされている。又、この速度を矢印１６８として示すと、自動焦点調節装置の検出結果によって矢印１６７、１６９という様に、代表速度を微調整してステップモーター速度を設定するものである。又、方向データーは、同じテレからワイド（ワイドからテレ）のズームでも領域に応じてステップモーター１３７の回転方向が変わってくるので、この符号データがメモリーされるものである。
【００１８】
以上のように、バリエーターレンズ位置とフォーカスレンズ位置より求めた領域代表速度に対して、更に自動焦点調節装置の検出結果によって上記領域代表速度を補正して求めたステップモーター速度を用いて、ズームモーター駆動中にステップモーター１３７を駆動してフォーカスレンズ位置を制御すれば、インナーフォーカスレンズであっても、ズーム中もフォーカスの維持が可能となる。
【００１９】
ここで、図１９の矢印１６８の代表速度以外に各ブロックごとに矢印１６７、１６９の様な速度もメモリーして自動焦点調節装置の検出結果に応じて３つの速度を選択していく方法も提示されている。
【００２０】
以上述べたような速度をメモリーする以外に、現在のバリエーターレンズ位置と、ステップモーター位置から、それによって決まるマップ上の一点を通る軌跡を算出し、その上をたどる方法や、複数の軌跡をいくつかのバリエーターレンズ位置に応じたフォーカスレンズ位置としてメモリーしておく方法などが用いられる。
【００２１】
特開平１−３２１４１６号公報では、複数の被写体距離に対して、ワイド端からテレ端の間の複数バリエーター位置に対するフォーカスレンズの位置を記憶しておき、ズーム開始時にはその時点のバリエーター位置とフォーカスレンズ位置がマップ内のどこにあるかを知り、その点より、同じ焦点距離でマエピン側に、最も近い記憶されたデータと、アトピン側に最も近い記憶されたデータから内挿演算し、それぞれの焦点距離（バリエーターレンズ位置）でのフォーカスレンズ位置を算出する方法が示されている。
【００２２】
図２０はズームテレ端近傍の軌跡を示している。上記特開平１−３２１４１６号公報では記憶されているデータとして、ＬＬ１で示した軌跡（例えば∞合焦軌跡）のバリエーターレンズ位置Ｖ_n(テレ端）、Ｖ_n-1 ，Ｖ_n-2 ，Ｖ _n-3の位置に対しては、フォーカスレンズ位置として、ｒｒ₁ ，ｒｒ₄ ，ｒｒ₇ ，ｒｒ₉ の情報が記憶されている。すなわちマップ内の点Ｐ₁ ，Ｐ₄ ，Ｐ₇ ，Ｐ₁₀を通る軌跡が∞軌跡として記憶されていることになる。
【００２３】
同様にＶ_n （テレ端）、Ｖ_n-1 ，Ｖ_n-2 ，Ｖ _n-3の位置に対して、フォーカスレンズ位置として、ｒｒ₂ ，ｒｒ₅ ，ｒｒ₈ ，ｒｒ₁₀の情報がＬＬ２で示した軌跡（例えば１０ｍ合焦軌跡）として記憶されている。勿論、実際にはテレ端からワイド端までの全ズーム領域に渡ってこのデータが作られている。
ここで（Ｖ_n ，ｒｒ）、即ちマップ内の点Ｐからズームする場合、この点から同じバリエーター位置でマエピン側の最も近い記憶されたデータ、即ち軌跡ＬＬ２のデータと、同じくアトピン側に最も近いデータ、即ち軌跡ＬＬ１のデータを元に、点Ｐ_A ，Ｐ_B ，Ｐ_C を内挿演算によって求める。ズーム中のそれぞれの焦点距離Ｖ₀ （ワイド端）、Ｖ₁ ，Ｖ₂ ‥‥Ｖ_n-1 ，Ｖ _n（テレ端）に対するフォーカスレンズ位置をそれぞれこのように求めることによってズーム中の軌跡が決定するものである。
【００２４】
ここで内挿演算であるので、点Ｐ₁ と点Ｐ間の距離と点Ｐ₂ と点Ｐ間の距離の比は、例えば点Ｐ_A と点Ｐ₄ 間の距離と点Ｐ_A とＰ₅ 間の距離の比と等しくなる。
【００２５】
このような速度に関するメモリーもしくは位置に関するメモリーは、当然製造誤差を０とした時の光学設計値に基づいて作られている。
【００２６】
尚、以降述べる本発明の実施形態は、この例のように凸，凹，凸，凸の４群構成のインナーフォーカスレンズであり、その２群目がバリエーターレンズ、４群目がフォーカスレンズとする構成例の他、他の構成例（例えば特開平３−２７０１１号公報中の第５図、第７図、第８図の構成）でも適応できるものである。
【００２７】
又、上述の従来例ではズーム用のアクチュエーターとしてギアヘッド付きのＤＣモーターを用いているがフォーカスレンズ（第４群）と同様、ステップモーターを用いてもよい。この様に構成した場合には、バリエーターレンズ（第２群）の位置検出手段（エンコーダー手段）としては、前述した様なボリュームなどとせず、フォーカスレンズ同様、リセット位置基準の入力パルス数をカウントすることにより、レンズ群の絶対位置を知る方法が望ましい。
【００２８】
上述説明した様な構成の従来例においては、操作者のズームの意図は図１７のズームスイッチ１５７の操作により行なわれる。尚、ズーム速度を変更したい場合には、このズームスイッチ１５７の押圧（押込み量）などを検出して速度可変とする方法などが挙げられる。
【００２９】
この様なズームスイッチは多くの場合、カメラ本体のグリップをつかんだ撮影姿勢をとった場合に指が自然に届く位置に配置されることが望ましく、従って特に民生用の比較的小型なビデオカメラにおいては図２１に示す様なカメラ本体側に配置されることになる。
【００３０】
ズームスイッチ１５７によってのみズーミングを制御する場合には操作者により直接バリエーターレンズ（第２群）を移動することはできない。従って前述した様なこの光学系の例では第２群の移動とこれに伴う第４群の連動がうまく行く様な範囲で両レンズ群を制御する様にＣＰＵ１５４が働けばよいことになる。
【００３１】
一方、操作者により直接変倍レンズを動かさない為にズーム速度という点では制限があり、２群用の駆動手段（ズームモーター）１４５にステップモーター，４群用駆動手段（フォーカスモーター）１３７にもステップモーターを用いる場合、ズーム倍率モーターの特性、リードピッチ等にもよるが、一般的には速くとも２〜３秒の時間をテレ端〜ワイド端への移動に要していた。
【００３２】
以上、まず現状一般的な４群からなるインナーフォーカスレンズのズーミング動作に関して説明した。
【００３３】
次に第１群レンズをフォーカシングに用いる様な前玉フォーカシングに関して説明する。
【００３４】
図２２は前玉フォーカスレンズの一般的な構成を示す図である。
【００３５】
図２２において、２１０１は第１群フォーカシングレンズ、２１０２はバリエーターレンズ、２１０３はコンペンセーターレンズ、２１０４はリレーレンズである。２１０５は固定鏡筒、２１０６はメスヘリコイド、２１０７は前玉鏡筒、２１０８はリレーホルダ、２１０９はリレー鏡筒、２１１０は絞り羽根ユニット、２１１１は絞りモータ、２１１２はズームモータ本体、２１１３はズームモータ用ギアヘッド部、２１１４はフォーカスモータ本体、２１１５はフォーカスモータギアヘッド部、２１１６はズームモータ出力ギア、２１１７はフォーカスモータ出力ギア、２１１８はメスヘリコイド上に一体成型されたギア部、２１１９はズーム環、２１２０はズーム環２１１９上に一体成型されたギア部、２１２１はズーム環の回転をカム環に伝達する為の凸部、２１２２はカム環、２１２３はカム環２１２２に切られたバリエーター等のカム溝、２１２４はコンペンセータ用のカム溝、２１２５はバリエーター移動環、２１２６はコンペンセータ移動環、２１２７はバリエーター移動環に一体的に設けられたカムフォロワ部、２１２８はコンペンセータ移動環に一体的に設けられたカムフォロワ部、２１２９，２１３０は各移動環の案内バー、２１３１はフォーカスモータスリップユニット、２１３２はズームモータスリップユニットである。
【００３６】
即ち、前玉フォーカスレンズでフォーカシングを行う際には、フォーカシングレンズ２１０１を光軸方向に動かせばよく、その為、第１群フォーカシングレンズ２１０１は熱加締め等の手段により、前玉鏡筒２１０７に固定され、この前玉鏡筒２１０７の外径はメスヘリコイド２１０６の内径にガタなく嵌合し、光軸方向の位置調整後に接着剤を用いて固定される。メスヘリコイド２１０６は固定鏡筒２１０５とヘリコイドネジで嵌合している。従ってメスヘリコイド２１０６を回転することによってフォーカシングレンズ２１０１は光軸方向に移動できる。
【００３７】
以上の様に前玉フォーカスのレンズタイプの場合は、フォーカスレンズ群がバリエーターレンズ群（第２群）コンペンセーターレンズ群（第３群）より前方（被写体側）に置かれている為に、ズーミングに伴うピント移動が発生せず、操作者の操作で直接バリエーターレンズ群が移動でき、任意の速度でズーミングが可能となる。
【００３８】
以上、インナーフォーカスタイプと前玉タイプの２つのレンズのズーミング動作を述べてきた。このうちインナーフォーカスタイプは一般的には前玉フォーカスに比べて小型化でき、その結果ローコスト化省エネにつながる。又鏡筒メカニズムにおいても前玉フォーカスではカム環、ヘリコイドなど複雑な形状の部品も多く、精度の確保が出来にくいという欠点を有している。
【００３９】
この為、インナーフォーカスタイプのレンズ群においても、かなりの高速ズーム時間を達成し、又同時にステップモーターによる駆動騒音、振動を除去による為にリニアアクチュエーターを用いてレンズ群の移動可能最高速度を上げることの出来る鏡筒構造も提案されている。例えば図２３にこの様な鏡筒の一例を示す。
【００４０】
図２３はこの様なリニアモーターとしてムービングコイルタイプのボイスコイルモータを適用したレンズの移動機構の例を示すもので、図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面である。図２３においてレンズ１１０１ｂ１〜１１０１ｂ３を保持したレンズ保持枠１１１１の外周にヨーク１１１７ａとボビン１１１９に巻き付けたコイル１１１６を配設し、ヨーク１１１７ａに対向してコイル１１１６の外側にヨーク１１１７ｂとこれに接着したマグネット１１１５を配設し、このヨーク１１１７ａ，ｂ、マグネット１１１５を固定筒１１０２に取り付けている。上記レンズ保持枠１１１１は光軸１１０５と平行な２本の案内棒１１０３ａ，１１０３ｂによって光軸方向に移動可能に保持されている。
【００４１】
マグネット１１１５は図２３（Ｂ）で示されるように着磁されているので、ヨーク１１１７ａ，１１１７ｂの間には半径方向に磁場が形成されている。コイル１１１６はヨーク１１１７ａ，１１１７ｂの間に存在し、かつ円周方向に巻かれているので、このコイル１１１６に電流を流すと光軸方向への駆動が発生し、ボビン１１１９を一体に構成しているレンズ保持枠１１１１及びレンズ群１１０１ｂ１〜１１０１ｂ３が光軸方向に駆動するものである。尚、この様なボイスコイル型のアクチュエーターの構成としては他にも種々考えられる。又他の原理のモーター（例えば超音波モーター）などの応用も考えられる。
【００４２】
以上レンズにおけるズーミング動作の種々構成について詳述したが、「ズーミング効果」を得る方法としては他に、所謂「電子ズーム」と称し、結像面上の像の大きさは一定でも実際に記録又は出力する画像範囲を結像面上で徐々に変化する方法が知られている。
【００４３】
これは従来の写真で言えば引伸し時にトリミングをかけて像を拡大する方法に相当するので、テレ側（切り出し範囲を狭くする）に向かう程画質の劣化を起こしてしまう欠点があり、光学ズームより劣る。しかし様々な映像信号の補間方法の発達により２倍程度の電子ズームであれば実用上使用可能となってきている。
【００４４】
例えば図２１に示す様な民生用の一般的なビデオカメラにおいて例えばズームレンズの倍率が１２倍、電子ズーム２倍の機能が搭載されていると仮定するとトータル２４倍のズーミング効果が得られる。この様な場合、ズームスイッチ１５７を操作してワイド端からテレ方向へズーミングすると図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す様に光学ズームのテレ端以降に電子ズームを結合するズーミング動作が行なわれる。
【００４５】
図８（Ａ）は横軸にズームスイッチ１５７の押圧時間をとり、縦軸に倍率をとっている。この内訳として、電子ズームは図８（Ｂ）の様に変倍レンズ群がテレ端に達した後に、これを引き継ぎ、倍率を挙げていく。又図８（Ｃ）の様に光学倍率は推移する。
【００４６】
尚、図８では各変位は全てリニアで変化するとしたが、この限りでなくても構わない。又光学ズームと電子ズームの切換点をテレ端一点とせず、オーバーラップする領域を有する構成なども考えられる。
【００４７】
前述の様な各種レンズをカメラとの間で交換可能に構成する例も知られている。
【００４８】
図２４は交換レンズシステムのブロック構成を説明する為の図である。ここでは前述と同様にビデオカメラで多用されている被写体側から順に正，負，正，正の屈折力のレンズ群より成る４群構成のズームレンズでの実施の形態を説明するが、これ以外のレンズ構成であってもよい。
【００４９】
被写体からの光は固定されている第１のレンズ群１１１、変倍を行なう第２のレンズ群であるバリエーターレンズ群１１２、絞り１３６、固定されている第３のレンズ１１３、ピント調整機能と変倍に伴うピント面の移動を補正するコンペ機構とを兼ね備えた第４のレンズ群であるフォーカスレンズ群１１４を通って３原色中の赤の成分はＣＣＤ等の撮像素子３０３〜３０５の上にそれぞれ結像される。
【００５０】
各撮像素子上のそれぞれの像は光電変換され、増幅器４０５、４０６、４０７でそれぞれ最適なレベルに増幅された後、カメラ信号処理回路１５２へ入力され、標準テレビ信号に変換されると同時に自動焦点調節や自動露光調節の情報として、本体マイコン４０９によってデータとして読み出される。
【００５１】
本体マイコン４０９が読み出したこれらの情報は、カメラ側のズームスイッチ等の各操作スイッチの情報（図示せず）と合わせて、カメラ側接点３０７、レンズ側接点３１８を通り、レンズマイコン４１０へ転送される。レンズマイコン４１０は本体マイコン４０９から送られた自動焦点調節の為の各種情報に基づいてモーター制御プログラムを実行し、モータードライバ１６２でモーター１３７を駆動して、フォーカスレンズ群１１４を光軸方向に移動させてピント合わせを行う。
【００５２】
又、レンズマイコン４１０は、本体マイコン４０９より送られたズームスイッチの状態の情報によっても動作が必要な場合には、レンズマイコン４１０内に納められた、前述の被写体距離に応じたピントを維持する為のバリエーターレンズ群１１２とフォーカスレンズ群１１４の位置データを元に、ズーム中ピント面を維持する動作をする様、ズームモータードライバ１６１とフォーカスモータードライバ１６２に信号を与える。
【００５３】
ズームモータードライバ１６１とフォーカスモータードライバー１６２は、レンズマイコン４１０からの信号に基づき、それぞれズームモータ１４５とフォーカスモーター１３７を駆動し、バリエーターレンズ群１１２、フォーカスレンズ群１１４を光軸方向に移動させて、ピント位置が動くことなくズーム動作を行う。
【００５４】
更にレンズマイコン４１０は、本体マイコン４０９より送られた露光調整に関する各情報と絞り状態検出の為のエンコーダー１６３からの情報により適正露出を与える為の信号をアイリスドライバ４１４に与える。アイリスドライバ４１４はレンズマイコン４１０からの信号に基づき絞りアクチュエーター４１３を駆動し、絞り１３６を適正な露出を与える状態に絞る。
【００５５】
この様にカメラ側の本体マイコン４０９とレンズマイコン４１０の２つのマイコンと、この２つのマイコンの通信路に着脱可能にカメラ側とレンズ側の両方に接点３０７と３１８を設けることにより、カメラ本体４１９に対してレンズユニット４１８を着脱可能にすると同時に、レンズとカメラが一体となった一般的なビデオカメラと同様な自動焦点調節、自動露光調節、ズーム動作を何んら問題なく行うことができる。
【００５６】
又、この様な交換レンズ方式のカメラ装置においてレンズマイコンと本体マイコン（又はカメラマイコン）との間は接点どおしの接触により通信路が形成される。この構成を図２５，図２６に示す。
【００５７】
図２５はこの様なレンズ鏡筒を光学機器としてのカメラ側に装着した状態を示す断面図、図２６は装着前のレンズ鏡筒の端面図である。カメラ側は３ケのプリズムを有し、例えばＲＧＢの３色に色分解して画像を得る所謂３ＣＣＤビデオカメラを想定しているが、他のカメラであっても良い。
カメラ側は、色分解プリズム３０２、この色分解プリズム３０２を保持すると共にマウント部品が取り付くベース部材３０１、交換レンズの為のマウント部材３０６（ここではバヨネットマウントを想定した。但し他の締め付けマウント等でも構わない）ＣＣＤ３０３〜３０５を備えている。又オートフォーカス機能、オートアイリス機能の実行の為に各種の通信を、カメラ側のマイクロコンピューターとレンズ側のマイクロコンピューターの間で行なう電気接点３０７を有している。
【００５８】
一方レンズ側には最後部の可動レンズ群として、レンズ３１１〜３１４の４枚のレンズ群がある。このレンズ群は光軸方向に可動に構成されているもので、移動筒３１５に一体的に固定されている。この移動筒３１５は一体的にスリーブ部分３１６を有し、例えば金属性のポール部品４００との間で位置決めされながら光軸方向に移動可動となっている。又アクチュエーターはここでは図示されていないが、前述従来例で説明した様な各種のアクチュエーターにより、このレンズ群を光軸方向に可動するものである。
【００５９】
この可動レンズ群３１１〜３１４は不図示の固定筒内に構成されるが、固定筒の後端にはバヨネットマウントを構成するレンズ側のマウント部品３０８が設けられ、カメラ側のマウント部品３０６との間でレンズ交換可能に、又装着時には位置が正しく決めるように構成されている。
【００６０】
３１８はレンズ側とカメラ側との装着時に、両者間の通信の為にカメラ側の接点３０７とに接触するレンズ側の接点である。
【００６１】
又、レンズ側マウント部品３０８に対して一体的に、透明板としての平板ガラス３１０を有したガラスホルダー３０９が、爪部分３１７をもって後方より固定されている。この構成によりカメラ側よりレンズ側を取外したとき平板ガラス３１０は操作者により触れることが可能だが、これにより、可動レンズ群に触れることがなくなる。
【００６２】
以上、ビデオカメラ、スチルカメラ、監視カメラ等の光学機器又はレンズにおけるインナーフォーカスレンズにおけるズーミング動作、前玉フォーカスレンズにおけるズーミング動作、電子ズーム動作、光学ズームと電子ズームの連動方法、交換レンズシステム、交換レンズのマウント接点部構造に関して詳述した。
【００６３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したインナーフォーカスタイプのズームレンズにおいて、いかにズーミング速度の高速化を可能にしても図２１の１５７で示す様なズームスイッチでは画角設定をきめ細かく、かつ速く行うことが達成しずらく、インナーフォーカスレンズにおいても前玉フォーカスレンズ同様、レンズ光軸を回転中心としたリングの回動動作によるズーム操作が望まれていた。
【００６４】
又交換レンズシステムにおいてカメラ本体側に電子ズーム機能を有する場合、レンズとして、
１．操作者が直接変倍群を移動する様に構成された撮影レンズ
２．１以外の撮影レンズのそれぞれが装着された場合においてのズーミング方法、特に光学ズームと電子ズームの連動の方法まで明確に提示されておらず、電子ズームがＯＮ状態のままレンズの第２群（変倍レンズ群）がワイド方向へ移動してしまい、他の光学倍率と電子倍率の組み合わせで、より高画質で同画角の撮影が行えるのに電子ズームのＯＮした画質の劣化した状態で撮影が行われることが生ずるなどの課題が生じていた。
【００６５】
本発明は、撮影レンズの一部にリング部材を設け、該リング部材と該リング部材の回転情報を検出する検出手段、そして検出手段からの信号を用いて変倍（ズーミング）を行う制御手段等の各構成を適切に設定することにより、カム環等の部品を省略化し、容易にしかも良好なる状態で変倍を行うことのできる撮影レンズの提供を目的とする。
【００６６】
この他本発明は、光学ズーム手段を有した撮影レンズを電子ズーム手段を有したカメラ本体に着脱自在に装着するようにした光学機器において、光学ズーム手段と電子ズーム手段の駆動を適切に制御することにより全体的な変倍動作を適切に行い、自然なズーム操作感が得られ、又良好なる画像が得られる光学機器の提供を目的とする。
【0067】
【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、撮影レンズと、撮像素子と、前記撮影レンズ内のレンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材の回転方向を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記リング部材の回転方向に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを有する光学機器であって、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴としている。
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記制御手段は、前記リング部材がテレ側方向へズームを行うように回転操作された際に前記光学ズーム手段がテレ端にある場合は前記電子ズーム手段を選択し、前記リング部材がワイド側方向へズームを行うように回転操作された際に前記電子ズーム手段がワイド端にある場合は前記光学ズーム手段を選択することを特徴としている。
【００６８】
請求項３の発明の光学機器は、撮影レンズと、撮像素子と、前記撮影レンズ内のレンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われているか否かを判別し、その判別結果に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを有する光学機器であって、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴としている。
請求項４の発明は請求項３の発明において、前記制御手段は、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われている場合は前記電子ズーム手段を選択し、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行なわれていない場合は前記光学ズーム手段を選択することを特徴としている。
【００６９】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれか１項の発明において、前記リング部材は、エンドレスに回転可能に設けられていることを特徴としている。
請求項６の発明は請求項１〜４のいずれか１項の発明において、前記撮影レンズは、前記撮像素子を有する光学機器本体に対して着脱自在であることを特徴としている。
【００７０】
請求項７の発明のカメラ本体は、レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材の回転方向を検出する検出手段とを有する撮影レンズを装着可能なカメラ本体であって、
前記カメラ本体は、撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記検出手段により検出された前記リング部材の回転方向に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴としている。
【００７１】
請求項８の発明のカメラ本体は、レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材とを有する撮影レンズを装着可能なカメラ本体であって、
前記カメラ本体は、撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われているか否かを判別し、その判別結果に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴としている。
【００７２】
請求項９の発明の撮影レンズは、撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段とを有するカメラ本体に装着可能な撮影レンズであって、
前記撮影レンズは、レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材の回転方向を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記リング部材の回転方向に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴としている。
【００７３】
請求項１０の発明の撮影レンズは、撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段とを有するカメラ本体に装着可能な撮影レンズにおいて、
前記撮影レンズは、レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われているか否かを判別し、その判別結果に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴としている。
【００８４】
【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、４１８は撮影レンズであり、マウント面を介してカメラ本体４１９に着脱可能に装着されている。
【００８５】
１１１は固定の正の屈折力の第１群、１１２は変倍用の負の屈折力の第２群（バリエーター，変倍群）１３６は絞り、１１３は固定の正の屈折力の第３群、１１４は変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカス（合焦）を行う為に光軸上移動する正の屈折力の第４群（フォーカス群，コンペンセーター）である。
【００８６】
本実施形態では第１群１１１〜第４群１１４より、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズを構成している。
【００８７】
本実施形態は、所謂「電子リング」と称するようなマニュアルズーム環（ＭＺ環，リング部材）５０６の回動操作により変倍部（１１２，１１４）を光軸上移動させてズーミング（変倍）を行う場合を示している。
【００８８】
５０６はリング部材（電子リング又は電子ズーム環とも言う）であり、ズームレンズの光軸Ｌａを略回転中心としてエンドレスに回転可能に設けている。撮影者はリング部材５０６を回動してズーム操作を行っている。リング部材５０６の外周部にはズーム操作の為の滑り防止部やローレットそしてゴム部材等が設けられている。５０５はリング部材検出手段（検出手段）であり、リング部材５０６の回転情報を検出している。
【００８９】
１４９は変倍群検出手段（ズームエンコーダー）であり、変倍群１１２の光軸上の位置を検出し、ズームレンズのズーム位置を求めている。１４５は変倍群駆動手段（ズームモータ）であり、変倍群１１２を駆動している。
【００９０】
５０１は第４群検出手段（フォーカスエンコーダ）であり、第４群１１４の光軸上の位置を検出し、ズームレンズのフォーカス距離（被写体距離）を求めている。１６２は第４群駆動手段（フォーカスモータ）であり、第４群１１４を駆動している。
【００９１】
前述の各要素１４９，１４５，５０１，１６２等は光学ズーム手段の一要素を構成している。
【００９２】
４１０はレンズマイコン（レンズ制御手段，レンズＣＰＵ）であり、ズームレンズの各種の駆動を制御している。
【００９３】
変倍群駆動手段１４５と第４群駆動手段１６２をステッピングモータより構成する場合には変倍群検出手段１４９と第４群検出手段５０１としては基準リセット位置からの入力パルスカウントであっても良い。このときには基準位置検出の為の位置センサー（基準位置センサー）を用いている。位置センサーとしては移動レンズ群枠に一体的に設けた遮光壁とフォトインタラプタにより構成やホールＩＣとＭｇ（マグネット）による構成等が適用可能である。
【００９４】
１５１は撮像素子であり、ＣＣＤ等から成っており、その面上にはズームレンズＺＬによる被写体像が形成されている。１５２はカメラ信号処理回路であり、ＣＣＤ１５１からの信号を処理している。５０３はＡ／Ｄ変換器であり、カメラ信号処理回路１５２からのアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換している。５０４はメモリ（記憶手段）であり、Ａ／Ｄ変換器５０３からのデジタル映像信号を記憶している。１５７はズーム操作手段であり、撮影者がズーム操作によりワイド側からテレ側へ又はテレ側からワイド側へのズーミングを行っている。４０９はカメラマイコン（カメラ本体マイコン，カメラ用ＣＰＵ）であり、ズーム操作手段１５７からのズーム操作信号に基づいて電子ズーム又は光学ズームを行っている。
【００９５】
５０２は電子ズームであり、カメラマイコン４０９からの信号（ズーム倍率）に基づいてメモリ５０４に記憶したデジタル映像信号を処理して、例えばトリミング等をして電子ズーム倍率を設定している。
【００９６】
前述の各要素５０２，５０４等は電子ズーム手段の一要素を構成している。レンズマイコン４１０とカメラマイコン４０９は接点ブロックを介して各種の信号の授受を行っている。
【００９７】
リング部材５０６の回転に伴う変化量、例えば単位時間当りの回転角や単位回転角を回転する為の時間に相当する量をリング部材検出手段５０５で検出している。そしてリング部材検出手段５０５からの信号に基づいて制御手段（レンズマイコン）４１０で変倍部（１１２，１１４）を光軸上移動させて変倍を行っている。
【００９８】
このときの単位回転角を回転させるときの時間はリング部材５０５の所定回転角度毎にＯＮ−ＯＦＦするパルス出力手段やリング部材５０５の回転に伴い出力が連続的に変化するボリュームエンコーダ等の回転検出手段等によって求めている。
【００９９】
図２は図１のリング部材５０６の要部斜視図である。リング部材５０６はその後端部にくし歯部５０７が設けられている。
【０１００】
図３はリング部材５０６のくし歯部５０７を介してリング部材５０６の回転情報を検出する為のリング部材検出手段５０５としてのエンコーダの要部概略図である。
【０１０１】
図３のくし歯部５０７は光軸方向に結像面側から見たときを表している。
【０１０２】
５０８と５１０は各々ｉＲＥＤ等の発光素子であり、５０９，５１１はそれぞれ発光素子５０８と５１０とペアにくし歯部５０７の回動部をはさんで設けられる受光素子である。５１２，５１３はこれら各素子のホールド部分である。
【０１０３】
図４は図３に示す状態において、リング部材５０６が回転したときの２つの受光素子５０９，５１１で得られるパルス信号の説明図である。
【０１０４】
本実施形態では２つの受光素子５０９，５１１で得られるパルス信号の位相関係が互いに９０度異なるように２つの発光素子５０８，５１０（若しくは受光素子５０９，５１１）の間の円弧方向の距離を設定している。
【０１０５】
本実施形態では２つの受光素子５０９，５１１のうち、例えば受光素子５０９がＯＦＦ→ＯＮに立ち上がった時にもう一方の受光素子５１１からの出力信号がＯＦＦにあるかＯＮにあるかを見ることでリング部材５０６の回動方向を検出している。リング部材５０６の回転方向とズーム方向の関係を、例えば右回りであればワイド側、左回りであればテレ側へのズーミングであると決めている。このようにリング部材５０６の操作によってズーム方向を決定している。
【０１０６】
本実施形態ではリング部材５０６の回転速度に応じてズーム速度を変化させている。例えば図４においてＯＮ→ＯＦＦからＯＦＦ→ＯＮへの時間Δｔにおいてズーム速度を可変にしている。
【０１０７】
図５はこのときの関係を示す説明図である。同図においてΔｔ＜Ａの間は不作動とする。Ａ≦Δｔ≦Ｂの間は第２群の移動速度（＝ズーミング速度）を時間Δｔに応じて可変としている。これはアナログ的に可変の場合と図５で重ねて示した様に階段状に対応させても良い。又時間Δｔが閾値Ｂを越えた高速な範囲で速度を変えてリング部材５０６が回転しても第２群の移動速度は最大値Ｃのままに固定している。これによりレンズ群を移動させる為のモーターの諸特性もしくはマイコンの演算速度やエンコーダーの検出結果のマイコンでのサンプリング速度等で決定される制御可能な最速のズーミング速度としている。
【０１０８】
ここで図５の縦軸には第２群の移動速度としたが、実際には第２群の位置（ズーム位置）に応じて異なる速度としても良い。例えば図７に示すように広角端（ワイド端）から望遠端（テレ端）への変倍に際して望遠端を含む所定範囲で第２群の移動速度を低速化するようにしても良い。
【０１０９】
図７において横軸には第２群（バリエーター）の光軸方向の絶対位置を示し、縦軸には第２群の移動速度を示している。実線は図５の移動速度（最高速度）Ｃの状態で用いる速度でワイド端（Ｗ）からズーム位置Ｄまでの間はステップモーターの脱調などを考慮した最高速度としている。そしてズーム位置Ｄからテレ端（Ｔ）までの間は第３群の駆動手段の能力に依存し、トラッキングが可能な様に減速している。
【０１１０】
図７の例では一点鎖線→破線→２点鎖線→実線の順に図５の時間Δｔが短くなる方向で速度を高速化して対応させている。これによりフォーカスレンズとしての第３群を駆動手段（フォーカスモーター）で駆動させるときの高速化を適切に制御している。このようにリング部材５０６の回転方向と回動速度をもって変倍を行う場合に操作者に極力違和感を与えない様にする為に本実施形態では図５の速度Ｃのときのテレ端からワイド端への変倍に必要な時間（ズーム時間）を例えば１秒以下にする等、リニアモーターやステップモーター等を用いて実現している。
【０１１１】
又図４にて説明したような時間Δｔは２つのエンコーダー間のエッジ部同志の時間差とすることで、より細かい検出を可能としている。本実施形態では他の検出方法でも構わない。
【０１１２】
以上、くし歯部５０７とフォトインタラプタを用いた回転検出手段を用いてこれに対応させるズーミング動作の構成例について説明したが、他の回転検出方法として、例えば回転型ボリュームエンコーダーの出力軸をリング部材との間に回転連動させる方法を用いても良い。
【０１１３】
図６はこのようなボリュームエンコーダからの出力を２ケ用いたときの検出信号の説明図である。例えば一定時間での出力値変化に応じてズーミング速度を対応させる様にしても良い。
【０１１４】
なお、リング部材５０６の回転量の検出方法としては他にも磁気式など種々の方法が挙げられるが、何れにしてもリング部材の回転方向と回転速度を検出することができればどのような方法でも構わない。
【０１１５】
なお、第２群の位置がワイド端からテレ端へのズームでテレ端にテレ端からワイド端へのズームでワイド端に達した以降は、リング部材５０６の回転が行われても各レンズ群は停止している。更に電子ズームを有する場合、この回転検出結果により図８に示すような光学ズームと電子ズームの連続的制御を行うことも可能である。
【０１１６】
ここで光学ズームとはレンズ群を移動させて全系の焦点距離を変化させることである。又電子ズームとは結像面上の像の大きさは一定でも実際に記録又は出力する画像範囲を電気的な手段によって結像面上で徐々に変化する方法である。
【０１１７】
例えばズームレンズ（光学ズーム）の倍率が１２倍、電子ズームの倍率が２倍の機能が搭載されていると仮定するとトータルで２４倍のズーミング効果が得られる。このような場合、ズームスイッチ（ズーム操作手段）１５７を操作してワイド端からテレ方向へズーミングすると図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す様に光学ズームのテレ端から以降に電子ズームを結合するズーミング動作が行われる。図８（Ａ）は横軸にズームスイッチ１５７の押圧時間をとり、縦軸に倍率をとっている。この内訳として電子ズームは図８（Ｂ）の様に第２群がテレ端に達した後にこれを引き継ぎ倍率を上げていく。又図８（Ｃ）の様に光学倍率は推移する。
【０１１８】
なお、この図８では各変位はすべてリニアで変化するとしたが、この限りでなくても構わない。又、光学ズームと電子ズームの切換点をテレ端一点とせず、オーバーラップする領域で行ってもよい。
【０１１９】
表−１は本実施形態において撮影レンズが有するリング部材（電子リング）とズーム操作との構成の組み合わせを示している。実施形態１では該リング部材の回転情報を用いてレンズマイコン４１０により変倍部（１１１，１１４）を駆動させている動作Ｓ１に相当している。
【０１２０】
次に本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は図１で示したのと同様のブロック構成より成り、リング部材を有する交換レンズを用い、カメラ本体側に電子ズームを設けて、ズーミング操作により光学ズームと電子ズームを行う場合を示している。
【０１２１】
本実施形態は表−１の動作Ｓ２に相当している。
【０１２２】
図９は本実施形態においてレンズマイコン４１０でズーミング動作を行うときのフローチャートである。
【０１２３】
まず、ステップ６０１でスタートする。ステップ６０２でリング部材５０６の回動が操作者によって行われたかどうかを判別し、行われていなければステップ６０４にてカメラ本体側のズーム操作手段１５７からの状況を判別する。この際にはカメラ（本体）マイコン４０９より接点部（接点ブロック）を介してレンズマイコン４１０に送られたカメラ側のズームスイッチ１５７の操作状況が必要となる。ここでもズーム操作が行われていなければＮとなり、スタートへ戻る。又仮にリング部材５０６とカメラ本体側のズームスイッチ１５７が両方操作されているような場合では、この例のフローチャートではリング部材５０６の操作が第１優先となる。この順位付けはステップ６０２とステップ６０４を入れ換えることによって対応している。
【０１２４】
どちらかのズームスイッチが操作されている場合にはステップ６０３にてその操作がテレ端からワイド端へ向かう（短焦点距離側へ向かう）操作なのか又はワイド端からテレ端へ向かう（長焦点距離側へ向かう）操作なのかを判別する。ワイド端へ向かう場合はステップ６０６へ、テレ端へ向かう場合はステップ６１０へ進む。
【０１２５】
ここではまずワイド端へ向かう場合のフローを説明する。ステップ６０６では電子ズームがＯＮかＯＦＦかが判別される。ここで電子ズームがＯＦＦとは電子ズームによりズーミングが成されていない状態、即ち所定の撮像サイズのまま所謂トリミングに相当する切り出しを行なっていない状態をいい、電子ズームがＯＮとは何倍かの電子ズームがかかっている領域にあることを示す。
【０１２６】
電子ズームがＯＮ（ＯＦＦでない）時はステップ６０６の判定はＮとなり、ステップ６０７へ進み、操作者の操作に対応して、まず電子ズームにて倍率を小さくしていく様にカメラマイコン４０９へ通信，指示する。この通信も前述の接点ブロックを介して行なわれる。
【０１２７】
次にステップ６０８にてこの電子ズームがＯＦＦのところ（Ｘ１）まで引かれたかどうか判別される。Ｎであればスタートに戻り操作が継続すれば同じルートを繰り返すので電子ズームによる変倍が続く。
【０１２８】
一方、この結果、ついには電子ズームがＯＦＦとなるとステップ６０８の判定はＹとなり、ステップ６０９に進む。ステップ６０９では第２群をワイド方向へ（ここで例として挙げてきた４群ズームレンズの例では第２群を被写体側に繰り出す）移動させることで光学ズームを行い、操作者の意図に対応するものとなる。ステップ６０６でＹ（即ち電子ズームが既にＯＦＦにある）時にはステップ６０９にて光学ズームによりワイド側へズームする。
【０１２９】
一方、ステップ６０３の判別の結果がＮ、即ちワイド側からテレ側方向へのズーミング指示であった場合は、ステップ６１０に進む。ここでステップ６０６と同じくカメラマイコン４０９より通信されてきた電子ズームの状況が判別される。電子ズームがＯＮしていればステップ６１１で電子ズームによりテレ側にズームする。又電子ズームＯＦＦであればステップ６１２にて第２群を光軸方向へ移動することで光学ズームによる変倍を行い、光学ズームのテレ端に達したら（ステップ６１３がＹ）電子ズームへ引き渡す。
【０１３０】
図１０は以上述べてきたズーミング動作における光学ズームと電子ズームの組み合わせの内容を示す説明図である。図１０（Ａ）はトータルのズーム倍率を示す。この内訳を同図（Ｂ），（Ｃ）に示すと、ワイド端からは、まず図１０（Ｃ）に示すように光学ズームで倍率が変化し、光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域としている。この考えは図８で示した考え方と同様である。
【０１３１】
以上のように本実施形態ではカメラ本体側にズーム操作手段１５７を設けて、ズーム操作手段１５７でズーム操作を行った場合、電子ズーム５０２がズーム位置（ＯＮ状態，例えばズーム倍率が１２倍〜２４倍の範囲内）にあるときは電子ズームを優先させてズーミングを行っている。
【０１３２】
又電子ズーム５０２がズーム位置（ＯＦＦ状態，例えばズーム倍率が１倍〜１２倍の範囲内）にないとき、即ち光学ズームによるズーム範囲のときは光学ズームを優先させてズーミングを行っている。これによりなるべく良好なる画像が出力されるようにしている。
【０１３３】
尚、本実施形態においてズーミング動作を撮影レンズ４１８側のレンズマイコン４１０の代わりにカメラ本体４１９側のカメラマイコン４０９で行っても良い。このときの動作は図９のフローチャートの一部を次のとおり変更すれば良い。
【０１３４】
・ステップ６０２，６０４の変更はないが、ステップ６０２の判別はレンズマイコン４１０よりカメラマイコン４０９へ通信してくる操作結果をもとに判別する。
【０１３５】
・ステップ６０６，６１０の判別はカメラ本体側で単独となり、通信は不用となる。
【０１３６】
・ステップ６０７，６１１は単に「電子ズームでワイドへ」となり通信は不用となる。
【０１３７】
・ステップ６０８の判別もカメラ本体側で単独で行え、通信は不用となる。
【０１３８】
・ステップ６０９，６１２の動作カメラマイコンより接点を介し、レンズマイコンへ通信して行う。
【０１３９】
・ステップ６１３の判別はレンズマイコン４１０よりカメラマイコン４０９へ通信してくる結果から判別する。
【０１４０】
次に本発明の実施形態３について説明する。本実施形態は撮影者がリング部材５０６を回動することによって第２群と第４群をメカ的なカム機構等により直接移動させて変倍（ズーミング）動作を行う場合を示している。
【０１４１】
図１１は本実施形態のズーミング動作をレンズマイコン４１０側で行う場合のフローチャートである。ここで変倍レンズ（第２群）がテレ端になると１が立つテレ端フラグを設定する。ステップ７０１でスタートし、ステップ７０２でリング部材のズーム操作の有無が判別される。Ｎの場合ステップ７０４でカメラ本体側のズーム操作が判別される。尚、この２つのズーム操作の順位付けは実施形態１でも説明した様に逆転しても構わない。
【０１４２】
ここで想定した撮影レンズではリング部材のズーム操作で直接、変倍レンズ群の操作を行っている。
【０１４３】
ステップ７０３以降は基本的に実施形態１の図９のステップ６０３以降と一致している。即ち、カメラ本体側のズームスイッチ操作が行われた時のみ光学ズームのテレ端より高倍側に電子リングをつなげ電子ズームを行うトータルなズーミング動作が達成される。
【０１４４】
一方、ステップ７０２でリング部材のズーム操作（回動）が検知されるとステップ７０５で回動操作方向が判別される。この方向がテレ側からワイド側への操作であった場合、ステップ７１６でテレ端フラグを判別する。
【０１４５】
尚、実際の光学ズーミングはリング部材の回動に伴い、即時に（このフローを通らずに）実行されている。ステップ７０２，ステップ７０５でリング部材の回動及び回動方向が判別できたということはこのことを示している。従ってステップ７１６でフラグが１であったときはこのテレ側からワイド側方向へのズーミングがテレ端スタートで行われたことを示している。
【０１４６】
尚、ズーム端であることの判別は前述のボリュームエンコーダーの出力等で判別している。従ってステップ７１６でフラグが１であるときには可能性として電子ズームがＯＮの場合がある。ステップ７１８ではテレ端からワイド側への操作があったことが通信にてレンズマイコン４１０からカメラマイコン４０９へ送られる。ステップ７２０ではテレ端ではなくなったので、フラグを０にする。一方、ワイド側からテレ側方向への操作の場合はステップ７１７にて変倍群１１２がテレ端へ達したかどうかが判別され、達した場合にはステップ７１９でテレ端フラグに１を立てるものである。
【０１４７】
図１２はこのうちステップ７１８でテレ側からワイド側方向への光学ズームの操作が行われたことがレンズマイコン４１０からカメラマイコン４０９へ通信されたことを受けたカメラマイコン４０９のフローチャートである。
【０１４８】
図１２においてステップ８０１にてスタートする。ステップ８１１で表−１のＴ１かＴ２かどちらのレンズタイプであるかが判別される。ここではＴ２（メカ的にリング操作と変倍レンズ群の移動が直結）の場合なので判別はＹとなり、ステップ８１２に至る。ステップ８１２でステップ７１８からの通信を判別し、レンズ側でリング部材の操作が行なわれたかが判別される。行なわれるとステップ８１３でカメラ本体側に設けられた電子ズームのＯＮ，ＯＦＦ状態が判別される。ＯＮにありながら、光学的変倍を行うと画質劣化を伴ったままなので、ここではステップ８１４で瞬時に電子ズームをＯＦＦにする。
【０１４９】
次に本発明の実施形態４について説明する。本実施形態は表−１の動作３，４をカメラ本体側のカメラマイコン４０９で行なっている。図１１のフローチャートにおけるステップ７０３より以降は基本的には実施形態３と同じである。但しステップ７１３は通信で知り、ステップ７１４はレンズ側に残している。
【０１５０】
ステップ７０２〜７２０は基本的にはレンズマイコンに残し、カメラマイコンとしてはステップ７０２の位置に図１２のステップ８１２の判別を入れ、以後、ステップ８１３，８１４とつなげている。
【０１５１】
即ち、レンズ側でテレ側からワイド側へ動作が行なわれた場合には電子ズームをＯＦＦすることでフォローするものの、レンズ側のズーム操作時には電子ズーム機能は使わないものとすることとなる。
【０１５２】
次に本発明の実施形態５について説明する。実施形態３，４ではズーミング動作を共にカメラ（本体）側のマイコン内に設けられたフローチャートで行なっている。
【０１５３】
従って、この様な場合においてはカメラ本体に装着された撮影レンズのズームリング部材が表−１の動作Ｓ１，Ｓ２となるＴ１のレンズ（電子リング）か表−１の動作Ｓ３，Ｓ４となるＴ２のレンズ（メカ直動リング）かにより用いるフローチャートが異なることになる。従ってこの様にカメラマイコンでズーミング動作を司る場合には、図１３に示す様にレンズタイプの判別フローを最初に入れ、この判別結果によって実施形態３のフローを選択するか実施形態４のフローを選択するか判別している。
【０１５４】
図１４は表１の動作３，４に相当するレンズが装着された場合の図１と同様のブロック構成図を示している。カメラ本体４１９を構成する各ブロックは当然図１と同様になる。図１の差としてズーム操作リング１１９を操作するとメカ的に連動してバリエーターレンズ群１１２は光軸方向に移動する。この連動メカニズムはカム環を回転させる方法等が挙げられる。但しこの例のレンズタイプではカム環に連動するレンズ群はバリエーター１１２のみとなっている。
【０１５５】
【表１】

【０１５６】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、撮影レンズの一部にリング部材を設け、該リング部材と該リング部材の回転情報を検出する検出手段、そして検出手段からの信号を用いて変倍（ズーミング）を行う制御手段等の各構成を適切に設定することにより、カム環等の部品を省略化し、容易にしかも良好なる状態で変倍を行うことのできる撮影レンズを達成することができる。
【０１５７】
又本発明によれば以上のように、光学ズーム手段を有した撮影レンズを電子ズーム手段を有したカメラ本体に着脱自在に装着するようにした光学機器において、光学ズーム手段と電子ズーム手段の駆動を適切に制御することにより全体的な変倍動作を適切に行い、自然なズーム操作感が得られ、又良好なる画像が得られる光学機器を達成することができる。
【０１５８】
この他本発明によれば、
(a1)リング部材の回転に伴い、変倍が可能となり画角設定をきめ細かく速く行なえる上で従来、この構成をとる上で必要とされていたカム環等の部品が不用となり小型化，ローコスト化も同時に達成することができる。
【０１５９】
(a2)リング部材の操作からボケのない範囲で可変速対応させることで、より自然な操作感を達成することができる。
【０１６０】
(a3)カメラ側に電子ズームを有し、撮影レンズ側にズームの為のリング部材を有しかつ撮影レンズ側のリング部材として電子的な場合とメカ的な場合の両方を想定したような場合におけるトータルなズーミング動作の制御を行なえるもので、光学ズーム中間焦点距離にありながら電子ズームがＯＮ状態にあるような組み合わせを回避するのみならず、撮影レンズ側のリング手段が電子的な場合等では光学ズームと電子ズームをつないだトータルなズーミング動作を撮影レンズ側とカメラ本体側からのどちらのズーム操作でも可能とするような構成を交換レンズにおいて達成することができる。
等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部ブロック図
【図２】本発明の実施形態１のリング部材の構造を示す斜視図
【図３】本発明の実施形態１のリング部材の回転検出構成を示す図
【図４】本発明の実施形態１のリング部材の回転検出出力を示す図
【図５】本発明の実施形態１のリング部材の回転検出出力に応じたズーム速度の設定に関する関係グラフ
【図６】本発明の実施形態１の他の回転検出出力の一例を示す図
【図７】本発明の実施形態１のリング部材の回転スピードに応じたバリエーター移動速度を各バリエーター位置に応じて示したグラフ
【図８】一般的なカメラにおけるズームスイッチの押圧時間と倍率の関係を示す図
【図９】本発明の実施形態２の動作のフローチャート
【図１０】本発明の実施形態２のズームリング相対回転角度に対する倍率を示す図
【図１１】本発明の実施形態３の動作のフローチャート
【図１２】本発明の実施形態３の動作のフローチャート
【図１３】本発明の実施形態５の動作のフローチャート
【図１４】本発明の実施形態５の要部ブロック図
【図１５】従来一般的なインナーフォーカスレンズの鏡筒の断面図
【図１６】インナーフォーカスレンズのバリエーターレンズ位置フォーカスレンズ位置に応じた被写体距離の軌跡を示す図
【図１７】インナーフォーカスレンズのレンズ制御システムのブロック構成図
【図１８】インナーフォーカスレンズのズームトラッキング方法の説明図
【図１９】インナーフォーカスレンズのズームトラッキング方法の説明図
【図２０】インナーフォーカスレンズのズームトラッキング方法の説明図
【図２１】ビデオカメラにおける一般的なズームスイッチの配置を示す図
【図２２】従来一般的な前玉フォーカスレンズの鏡筒の断面図
【図２３】従来一般的なリニアモーターを用いたレンズの移動機構を示す図
【図２４】カメラに対し着脱可能なレンズを有するカメラ装置のブロック構成図
【図２５】カメラ側に装着したレンズ鏡筒の縦断面図
【図２６】装着前のレンズ鏡筒の端面図
【符号の説明】
ＺＬズームレンズ
４１８撮影レンズ
４１９カメラ本体
５０６リング部材
４０９カメラ用ＣＰＵ
４１０レンズ用ＣＰＵ
１１２変倍レンズ
１１４第４群（フォーカスレンズ）
１５７ズーム操作手段
５０２電子ズーム手段

Claims

撮影レンズと、撮像素子と、前記撮影レンズ内のレンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材の回転方向を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記リング部材の回転方向に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを有する光学機器であって、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴とする光学機器。
前記制御手段は、前記リング部材がテレ側方向へズームを行うように回転操作された際に前記光学ズーム手段がテレ端にある場合は前記電子ズーム手段を選択し、前記リング部材がワイド側方向へズームを行うように回転操作された際に前記電子ズーム手段がワイド端にある場合は前記光学ズーム手段を選択することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
撮影レンズと、撮像素子と、前記撮影レンズ内のレンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われているか否かを判別し、その判別結果に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを有する光学機器であって、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴とする光学機器。
前記制御手段は、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われている場合は前記電子ズーム手段を選択し、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行なわれていない場合は前記光学ズーム手段を選択することを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
前記リング部材は、エンドレスに回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光学機器。
前記撮影レンズは、前記撮像素子を有する光学機器本体に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光学機器。
レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材の回転方向を検出する検出手段とを有する撮影レンズを装着可能なカメラ本体であって、
前記カメラ本体は、撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記検出手段により検出された前記リング部材の回転方向に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴とするカメラ本体。
レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材とを有する撮影レンズを装着可能なカメラ本体であって、
前記カメラ本体は、撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段と、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われているか否かを判別し、その判別結果に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴とするカメラ本体。
撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段とを有するカメラ本体に装着可能な撮影レンズであって、
前記撮影レンズは、レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材の回転方向を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記リング部材の回転方向に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴とする撮影レンズ。
撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号を処理してズームを行う電子ズーム手段とを有するカメラ本体に装着可能な撮影レンズにおいて、
前記撮影レンズは、レンズを光軸方向に移動させてズームを行う光学ズーム手段と、前記光軸を回転中心として回転操作されるリング部材と、前記リング部材が操作された際に前記電子ズーム手段によりズームが行われているか否かを判別し、その判別結果に基づいて前記光学ズーム手段および前記電子ズーム手段のうちいずれか一方を選択し、選択された一方の手段のズーム動作を前記リング部材の回転に応じて制御する制御手段とを備え、
前記光学ズーム手段は、前記電子ズームの倍率がワイド端で停止された状態でのみ光学ズームの倍率のズーム動作を行い、
前記電子ズーム手段は、前記光学ズームの倍率がテレ端で停止された状態でのみ前記光学ズームのテレ端より高倍率側を電子ズーム域として電子ズームの倍率のズーム動作が可能であることを特徴とする撮影レンズ。