JPH04235511A - ズームレンズのフォーカス方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、
特開平１−１９７７２８号公報等で知られるように、バ
リエータレンズ移動時に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、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、デジタル演算によりコンぺンセータ
レンズの補正用移動量を求め、この移動量を考慮した上
で、測距装置からの被写体距離データに対応したコンペ
ンセータレンズのフォーカシング用移動量をデジタル演
算により求めている。

【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
ズの移動位置をデジタル演算で求めることは、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るようにしたフォー
カス方式と同じであり、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、コ
ンペンセータレンズをピント面の補正のために移動し、
さらにフォーカシングのために移動してもズームレンズ
のピント精度を劣化させない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、変倍機能をもった
第１レンズ群と、フォーカーシング機能をもった第２レ
ンズ群と、この第２レンズ群を駆動させる駆動手段と、
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に対応する第２レンズ群の最適位
置を算出する演算手段と、この演算手段で得られた第２
レンズ群の最適位置が前記駆動手段によって停止可能な
位置である場合には、前記駆動手段を介して第２レンズ
群を最適位置まで移動させるとともに、前記演算手段で
得られた第２レンズ群の最適位置が前記駆動手段によっ
て停止可能な位置でない場合には、前記駆動手段の停止
可能位置に対して前記第１レンズ群を移動させる制御手
段とを備えている。

【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の内周面に形成された雌ヘリコイド２８ａに
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が螺合しており、これらのヘイコイドのリードに従
って行われる。前記雄ヘリコイド２９ａの谷部には、こ
れの山部よりも突出したギヤ部２９ｄが形成されている
。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２
６ａ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、後群レンズ駆
動用モータ２６ａにはステッピングモータを用いており
、このステッピングモータのステップ角度によって後群
レンズ枠２９は、光軸Ｐ方向に約０．２ｍｍピッチで進
退可能となっている。符号２６ｆはステッピングモータ
の脱調等を検出するロータリーエンコーダ等の検出器で
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２
６ｇにより後群レンズ枠２９の沈胴位置における原点位
置が検出される。

【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と螺合している
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、中間筒回動機構による駆
動が伝達される。中間筒回動機構は、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
すようなコンパクト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、後述する測光装置
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は液晶表示部である。

【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１３ｂは測光装置１３に内蔵された測
光回路、符号１４ｃ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ＣＰＵ６
３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、周知の昇圧回路等を含むストロボ回
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、カメラを統括的に制御する。

【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、フォーカシング時に用いるシーケ
ンスプログラムをフローチャートで表すと図４に示すよ
うになる。このシーケンスプログラムの特徴は、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
値をもとに後群レンズ枠２９の最適位置を算出し、得ら
れた最適位置が前記後群レンズ駆動用モータ２６ａによ
って後群レンズ枠２９を停止可能な位置かどうかを判断
する点にある。この後群レンズ枠２９の停止可能位置は
、前述したように後群レンズ駆動用モータ２６ａである
ステッピングモータのステップ角度によって決定される
。

【００１７】図５に示すグラフの縦軸は、ズームレンズ
の焦点距離に対応した前群レンズ２０の移動量を示して
おり、横軸は前記測距装置１４から検出される被写体距
離を示している。このグラフにおける実線は、後群レン
ズ枠２９の停止可能な位置を示しており、この実線に示
す数値は、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を示す数値である。このように後群
レンズ枠２９は、前群レンズ２０の移動量と被写体距離
とに対応して光軸Ｐ方向に対して前群レンズ２０の後側
主点と後群レンズ２１の前側主点との間隔が０．２ｍｍ
ピッチで進退するようになっている。すなわち、前群レ
ンズ２０の移動量と被写体距離とに基づき演算した結果
、得られる後群レンズ枠２９の最適位置が同図に示す実
線上に一致する場合、すなわち、後群レンズ枠２９が前
記最適位置に停止可能な場合には、前記最適位置まで後
群レンズを移動させるように制御する。また、前記最適
位置が図５に示すグラフの実線上に一致しない場合、す
なわち、後群レンズ枠２９が前記最適位置に停止可能で
ない場合には、前記最適位置に一番近い停止可能な位置
を割り出し、この位置におけるズームレンズの錯乱円を
算出する。得られた錯乱円が予め定められた許容錯乱円
の範囲内である場合には、後群レンズ枠２９を前記停止
可能な位置まで移動させるように制御する。

【００１８】さらに、得られた錯乱円が許容錯乱円の範
囲外である場合には、前記後群レンズ枠２９の停止可能
位置に対して許容錯乱円の範囲内となるように前群レン
ズ２０の最適位置を算出し、前群レンズ２０をこれの最
適位置まで移動させる。その後、後群レンズ枠２９を前
記停止可能位置まで移動させるが、前群レンズ２０を最
適位置まで移動させることより後群レンズ枠２９も共に
移動するため、前群レンズ２０の移動における後群レン
ズ枠２９の移動量を考慮して後群レンズ枠２９を前記停
止可能位置まで移動させる。

【００１９】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２９
も進退する。この後群レンズ枠２９の移動は、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
待機するように移動する。

【００２０】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、さらに、測光、及び測距を開
始し、測光回路１３ｂと測距装置１４とからそれぞれ被
写体輝度と被写体距離とを検出する。これらの検出デー
タは一時的にＲＡＭ６４に格納される。

【００２１】次に、ＣＰＵ６３は、ＲＡＭ６４に格納し
ておいた被写体距離と前群レンズ２０の移動量とのデー
タに基づき後群レンズ枠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から導く。

【００２２】

【数１】

【００２３】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。このレンズ結像式から導いた式
を下記に記載する。

【００２４】

【数２】

【００２５】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。また、図６に示す記号の説明を下記に記載す
る。 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、ｆ
１　、ｆ２　、Ｈ１　、Ｈ２　は定数であり、ｆ３　、
Ｌは入力変数である。

【００２６】このように後群レンズ枠２９の最適位置が
決定するとＣＰＵ６３は、この最適位置に後群レンズ枠
２９を停止可能かどうか判断する。例えば、前記得られ
た前群レンズ２０の移動量が５０ｍｍ、前記得られた被
写体距離が１ｍであった場合には、前述した式を用いて
後群レンズ枠２９の最適位置を算出し、この結果が図５
に示すＨ１　の位置であると、ＣＰＵ６３は、後群レン
ズ枠２９を最適位置に停止可能と判断し、前記最適位置
のデータを一端ＲＡＭ６４に格納しておく。その後、ス
イッチ１０ｂがＯＮすると、ＲＡＭ６４から前記データ
を読み出し、後群レンズ枠２９を前記最適位置まで移動
させた後にシャッタの開閉を行う。シャッタの開閉を行
った後にＣＰＵ６３は、後群レンズ枠２９を前群レンズ
２０の移動に対応した待機位置まで移動させて次回のレ
リーズ操作を待つ。

【００２７】次に、ＣＰＵ６３が最適位置に後群レンズ
枠２９を停止できない場合について説明する。例えば、
前記得られた前群レンズ２０の移動量が５０ｍｍ、前記
得られた被写体距離が２ｍであった場合には、前述した
式を用いて後群レンズ枠２９の最適位置を算出し、この
結果が図５に示すＨ２　の位置であると、ＣＰＵ６３は
、後群レンズ枠２９を最適位置に停止不可と判断し、同
図に示すＨ２　に一番近い後群レンズ枠２９の停止可能
位置であるＨ３　を割り出す。そして、後群レンズ枠２
９の最適位置が同図に示すＨ３　とすると、この位置に
おけるズームレンズの錯乱円を算出する。得られた錯乱
円が許容錯乱円の範囲内であると後群レンズ枠２９の最
適位置を同図に示すＨ３　の位置とする。なおこの位置
データを一端ＲＡＭ６４に格納しておく。

【００２８】次に、得られた錯乱円が許容錯乱円の範囲
内でない場合には、Ｈ３　の位置における錯乱円が許容
錯乱円の範囲内となるように前群レンズ２０の移動量を
演算する。この結果前群レンズ２０の最適位置が算出さ
れ、この位置まで前群レンズ２０を移動させる。その後
、前述したように後群レンズ枠２９の最適位置を図５に
示すＨ３　の位置とし、この位置データを一端ＲＡＭ６
４に格納しておく。この位置データは、前述したように
前群レンズ２０の移動における後群レンズ枠２９の移動
を考慮して最適位置まで移動させる。すなわち、本実施
例では、後群レンズ枠２９の最適位置を算出した結果が
後群レンズ枠２９の停止可能位置でない場合には、後群
レンズ枠２９の最適位置に一番近い停止可能位置を割り
出し、この後群レンズ枠２９の停止可能位置におけるズ
ームレンズの錯乱円が許容錯乱円の範囲内となるように
前群レンズ２０だけを移動させるものである。

【００２９】なお、他の実施例としては図５に示すフロ
ーチャートにおいて、後群レンズ枠２９の停止可能位置
におけるズームレンズの錯乱円が許容錯乱円の範囲内と
なるように前群レンズ２０だけを移動させた後、スイッ
チ１０ａＯＮの判断処理と前群レンズ移動量検出処理と
の間にフィードバックし、再度前群レンズ２０の移動量
に対して後群レンズ枠２０の最適位置を算出させる方法
でもよいし、また、スイッチ１０ｂＯＮの判断処理後に
おいて後群レンズ枠２９を最適位置まで移動が完了した
後、スイッチ１０ａＯＮの判断処理と前群レンズ移動量
検出処理との間にフィードバックし、前群、及び後群レ
ンズ２０，２９を最適位置に移動完了後に再度確認する
ようにした方法でもよい。

【００３０】

【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、変倍機能をもった第１レンズ
群の移動量を検出する検出手段と測距装置との両方の検
出値を基に演算手段により第２レンズ群の最適位置を算
出し、この最適位置が駆動手段によって停止可能な位置
でない場合には、駆動手段の停止可能位置に対して第１
レンズ群を移動させる制御手段を備えているため、第２
レンズ群をピント面の補正のために移動し、さらにフォ
ーカシングのために移動しても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】前群レンズの移動量と被写体距離とに対する後
群レンズ枠２９の停止可能な位置を示す特性図である。

【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 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　変倍機能をもった第１レンズ群と、フ
   ォーカーシング機能をもった第２レンズ群と、この第２
   レンズ群を駆動させる駆動手段と、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
   とに対応する第２レンズ群の最適位置を算出する演算手
   段と、この演算手段で得られた第２レンズ群の最適位置
   が前記駆動手段によって停止可能な位置である場合には
   、前記駆動手段を介して第２レンズ群を最適位置まで移
   動させるとともに、前記演算手段で得られた第２レンズ
   群の最適位置が前記駆動手段によって停止可能な位置で
   ない場合には、前記駆動手段の停止可能位置に対して前
   記第１レンズ群を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。