JPH0545564A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鏡筒やフォーカスレンズ用のアクチュエータ
を小型化、軽量化することができるとともに、ズーム倍
率を増加した場合のズーム中の焦点ぼけを防止すること
ができるレンズ装置を提供する。 【構成】 ズームレンズ群１０２とフォーカスレンズ群
１０５はそれぞれ、アクチュエータ１０７、１０９によ
り光軸方向に移動し、また、各移動速度はそれぞれ、エ
ンコーダ１１３、１１５により検出されて各検出信号が
マイクロコンピュータ１１９に取り込まれる。マイクロ
コンピュータ１１９は、ズームレンズ群１０２の移動速
度に応じてフォーカスレンズ群１０５の移動速度を、ズ
ームレンズ群１０２の移動速度測定値とズームレンズ群
の標準移動速度との比をフォーカスレンズ群１０５の移
動速度に乗じることにより制御する。ズームレンズ群１
０２の移動速度変更点Ａ−Ａ′をフォーカスレンズ群１
０５の移動速度が０又は十分小さい領域に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変倍レンズと焦点調節
レンズを有するレンズ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオ一体型カメラの小型化、軽
量化に伴い、レンズ部や自動焦点調節装置が占める体積
や重量が急速に減少している。この場合、自動焦点調節
装置は、赤外線の投受光装置を有するアクティブ方式か
ら、この投受光装置を廃止して撮像素子を介した映像信
号により合焦点を演算するパッシブ方式に移行してい
る。

【０００３】他方、レンズ部では、変倍による焦点面の
移動を補正するレンズが焦点調節機能を兼用し、また、
前面のレンズを固定して小型化を図ったいわゆるインナ
フォーカス方式のものが多く導入されている。図５は、
このインナフォーカス方式のレンズ部を示し、図示左側
の被写体の方向から順次光軸に沿って、固定のレンズ群
１０１と、変倍を行うためのズームレンズ群１０２と、
絞り１０３と、固定のレンズ群１０４と、変倍に伴う焦
点面の移動を補正する機能とピント合わせ（焦点調節）
機能を兼用するフォーカスレンズ群１０５と撮像素子の
撮像面１０６が配置されている。

【０００４】ここで、図２に示す曲線は、焦点距離の変
化、すなわち変倍を行うズームレンズ群１０２の位置
（横軸）に対して各被写体距離に合焦するためのフォー
カスレンズ群１０５の位置（縦軸）を示す。焦点距離が
変化しない場合すなわちズームレンズ群１０２が停止し
ている場合には、フォーカスレンズ群１０５は、図２に
示す縦軸の方向に移動することにより焦点を調節する。
他方、ズーム中の場合には、各被写体距離に応じて図２
に示すフォーカスレンズ群１０５の軌跡を選択し、焦点
距離の変化に応じてフォーカスレンズ群１０５を駆動制
御することにより、変倍による焦点面の補正と焦点調節
の両方を行うことができる。

【０００５】図３は、ズーム中におけるフォーカスレン
ズ群１０５の駆動制御方法を示す。座標軸は、図２に示
す曲線の場合と同一であり、図示矢印は、フォーカスレ
ンズ群１０５の速度を示す。また、ズームレンズ群１０
２の位置（横軸）は１６等分のズームゾーンに分割され
ている。ここで、図２に示す曲線を上記ズームゾーンに
より区切った場合、ズームゾーンにおいて傾きがほぼ等
しい領域に分割することができ、ズーム速度が一定の場
合、傾きが等しければ被写体距離が異なっていてもフォ
ーカスレンズ群１０５の移動速度を等しくすることがで
きる。

【０００６】したがって、図３に示す縦軸を各ズームゾ
ーン毎に傾きが等しい領域に分割してそれぞれ代表速度
を与え、ズームの開始時に合焦させ、ズームレンズ群１
０２とフォーカスレンズ群１０５の各位置を検出しなが
らズーミングを行うことにより、フォーカスレンズ群１
０５が常に最適な移動速度で図２に示す曲線の軌跡に追
従することができる。

【０００７】ここで、図３に示すフォーカスレンズ群１
０５の移動速度情報は、ズームレンズ群１０２の移動速
度をある値Ｖzsに固定したときに得られる。なぜなら
ば、図２に示す曲線の軌跡は、ズームレンズ群１０２の
位置に対するフォーカスレンズ群１０５の位置を表すの
で、この軌跡に追従するためのフォーカスレンズ群１０
５の移動速度情報を得るためには、必然的にズームレン
ズ群１０２の移動速度を定義しなければならないからで
ある。

【０００８】したがって、ズームレンズ群１０２のアク
チュエータを例えば直流モータにより構成した場合、カ
メラの姿勢差や直流モータ自体のトルクのばらつき、環
境、バッテリ電圧の低下等によりズームレンズ群１０２
の移動速度がばらつくことになる。したがって、このば
らつきを無視してズームを行った場合、上記の如く定義
されたズーム速度に対するフォーカスレンズ群１０５の
速度が実際のズーム速度に適合しなくなり、焦点ぼけが
発生する。

【０００９】そこで、従来のレンズ装置では、特開平１
−３１９７１７号公報に示すように、ズーム速度をズー
ム中に常に測定し、この測定値と前記値Ｖzsとの比を図
３に示す移動速度情報に乗算する方法が提案されてい
る。以下、図６を参照して従来例の動作を説明する。ス
テップ５０１においてこのプログラムの実行を開始し、
先ず、図示省略のズームスイッチが押されたか否かを判
別する（ステップ５０２）。ズームスイッチが押される
とステップ５０３以下に進み、ズームスピード測定カウ
ンタを１つインクリメントする。

【００１０】次いで、ズームレンズ群１０２が図３に示
すズームゾーンの境界に位置するか否かを判別し（ステ
ップ５０４）、ＮＯの場合にはステップ５０５に分岐す
る。ステップ５０５では、垂直同期信号が入力したか否
かを判別し、入力した場合にステップ５０３に戻り、ズ
ームスピード測定カウンタを更に１つインクリメントす
る。ステップ５０４において、ズームレンズ群１０２が
図３に示すズームゾーンの境界に到達すると、ステップ
５０６以下に進み、第２のズームスピード記憶メモリ２
の値を第３のズームスピード記憶メモリ３に格納する。

【００１１】次いで、第１のズームスピード記憶メモリ
１の値を第２のズームスピード記憶メモリ２に格納し
（ステップ５０７）、ズームスピード測定カウンタの値
を第１のズームスピード記憶メモリ１に格納し（ステッ
プ５０８）、ズームスピード測定カウンタの値をクリア
する（ステップ５０９）。尚、ステップ５０２におい
て、ズームスイッチが押されていない場合にはステップ
５１０に分岐し、通常のＡＦ（オートフォーカス）制御
を行う。

【００１２】すなわち、ズームスピード測定カウンタ
は、１つのズームゾーンを通過する場合の垂直同期信号
の数をカウントし、このカウント値がズームレンズ群１
０２のスピード情報となる。そして、ステップ５０６〜
５０８において、過去３つのズームゾーンのスピード情
報が第１〜第３のズームスピード記憶メモリ１〜３に格
納されるようにシフトされ、最新のスピード情報が第１
のズームスピード記憶メモリ１に格納されるとズームス
ピード測定カウンタの値をリセットし、この一連のズー
ムスピードの測定を終了する（ステップ５０９）。この
ように測定された過去３つのズームゾーンのスピード情
報は、例えば平均化したり、最大値を採用し、エンコー
ダの出力の非線形性やノイズ成分が除去されて用いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２及
び図３に示すように、テレ端近傍では軌跡の傾斜が横軸
に対して急激に大きくなり、ズーム中のフォーカスレン
ズ群１０５の速度がテレ端近傍では急速に大きくなる。
尚、この傾向は、焦点距離が長くなるにつれて顕著とな
ることが知られている。したがって、ズーム倍率が増加
するにつれて、テレ端近傍において所望の速度を実現す
るとともに、十分な回転トルクを得ることができるアク
チュエータを用意しなければならない。

【００１４】ここで、アクチュエータは一般に、高回転
で高トルクを得ようとすると、大型であって騒音も大き
く、消費電力も増加するので、ズーム倍率が増加すると
アクチュエータが大型化するばかりでなく、消費電力の
増加によりバッテリや鏡筒等も大型化し、ビデオ一体型
カメラ全体の小型化、軽量化に反することになる。

【００１５】尚、上記問題点を解決するために、ズーム
レンズ群１０２の単位時間当たりの移動量をフォーカス
レンズ群１０５の移動速度が早くなる領域すなわちテレ
端近傍において小さくする提案がなされている。しかし
ながら、この場合には、ズームレンズ群１０２の測定速
度が速度の変更直後しばらくの間、測定前後の測定デー
タが混在するので、この状態でフォーカスレンズ群１０
５の速度を決定すると、反ってズーム中の焦点ぼけが発
生する。

【００１６】本発明は上記従来の問題点に鑑み、鏡筒や
フォーカスレンズ用のアクチュエータを小型化、軽量化
することができるとともに、ズーム倍率を増加した場合
のズーム中の焦点ぼけを防止することができるレンズ装
置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、変倍を行う第１のレンズ群と、焦点調節を
行う第２のレンズ群と、前記第１のレンズ群の移動速度
を検出する第１の検出手段と、前記第２のレンズ群の移
動速度を検出する第２の検出手段と、検出された前記第
１のレンズ群の移動速度に応じて前記第２のレンズ群の
移動速度を制御する制御手段と、前記第１のレンズ群の
移動速度を変化させる速度変化手段とを備えたレンズ装
置において、前記第２のレンズ群が停止又はその移動速
度が十分小さい場合に、前記第１のレンズ群の移動速度
を変更するように前記速度変化手段を制御する手段を有
することを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明は上記構成により、第１のレンズ群の移
動速度により第２のレンズ群の移動速度を制御する場
合、第２のレンズ群の移動速度が停止又は十分小さい場
合に第１のレンズ群の移動速度を変更するので、鏡筒や
フォーカスレンズ用のアクチュエータを小型化、軽量化
することができ、また、第１のレンズ群の移動速度を変
更する場合に検出速度を採用しないので、ズーム倍率を
増加した場合のズーム中の焦点ぼけを防止することがで
きる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明に係るレンズ装置の一実施例を示
す構成図、図２は、図１のズームレンズ群の位置に対す
るフォーカスレンズ群の位置を示すグラフ、図３は、ズ
ーム中におけるフォーカスレンズ群の駆動制御方法を示
す説明図、図４は、図１のレンズ装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。尚、これらの図面におい
て、従来例と同一の構成部材には同一の参照符号を付
す。

【００２０】図１において、レンズ部は、従来例と同様
に、図示左側の被写体の方向から順次光軸に沿って、固
定のレンズ群１０１と、変倍を行うためのズームレンズ
群１０２と、絞り１０３と、固定のレンズ群１０４と、
変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とピント合わせ
機能を兼用するフォーカスレンズ群１０５と撮像素子の
撮像面１０６により構成されている。ズームレンズ群１
０２と、絞り１０３とフォーカスレンズ群１０５はそれ
ぞれ、アクチュエータ（図示モータＭ）１０７、１０
８、１０９により光軸方向に移動等し、アクチュエータ
１０７、１０８、１０９はそれぞれ、マイクロコンピュ
ータ１１９の駆動命令によりドライバ（図示Ｄ）１１
０、１１１、１１２により駆動される。また、ズームレ
ンズ群１０２と、絞り１０３とフォーカスレンズ群１０
５の移動速度等の状態はそれぞれ、エンコーダ１１３、
１１４、１１５により検出され、各検出信号はマイクロ
コンピュータ１１９に取り込まれる。

【００２１】撮像素子の撮像面１０６において撮像され
た映像信号は、増幅器１１６により増幅され、合焦点を
演算するためにハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１７を介
してマイクロコンピュータ１１９に取り込まれる。した
がって、本実施例は、変倍による焦点面の移動を補正す
るフォーカスレンズ群１０５が焦点調節機能を兼用し、
また、前面のレンズを固定して小型化を図ったいわゆる
インナフォーカス方式のレンズ装置を構成している。ま
た、増幅器１１６により増幅された映像信号は、撮像素
子の撮像面１０６における光量が適切になるように絞り
制御装置１１８に取り込まれる。

【００２２】また、本実施例では、従来例と同様に、マ
イクロコンピュータ１１９が図２に示すように、ズーム
レンズ群１０２の位置に対してフォーカスレンズ群１０
５の位置を制御する。マイクロコンピュータ１１９は、
この制御のために図３に示すようなズームゾーンのテー
ブルを有し、ズームレンズ群１０２とフォーカスレンズ
群１０５の各位置によりこのテーブルを参照し、フォー
カスレンズ群１０５の駆動速度を決定する。

【００２３】すなわち、前述したように、レンズ鏡筒を
小型化してズーム倍率を増加しようとすると、図２に示
すようにテレ端近傍では軌跡の傾斜が横軸に対して急激
に大きくなり、ズーム中のフォーカスレンズ群１０５の
速度がテレ端近傍では急速に大きくなるので、十分な回
転トルクを得ることができるアクチュエータを用いる
と、ビデオ一体型カメラ全体の小型化、軽量化に反する
ことになる。

【００２４】次に、図４を参照して本実施例の動作、特
にマイクロコンピュータ１１９の動作を説明する。ステ
ップ２０１においてこのプログラムの実行を開始し、先
ず、図示省略のズームスイッチが押されたか否かを判別
する（ステップ２０２）。ズームスイッチが押されると
ステップ２０３以下に進み、エンコーダ１１３の検出信
号によりズームレンズ群１０２の位置を検出して、ズー
ムレンズ群１０２が図３に示すどのズームゾーンに位置
するかを検出する。また、このステップ２０３ではズー
ムレンズ群１０２が減速領域（後述）に位置する場合に
はズームレンズ群１０２の移動速度を減速させる。

【００２５】続くステップ２０４では、図６に示す従来
例と同様に、１つのズームゾーンを通過する場合の垂直
同期信号の数をカウントし（ステップ５０３、５０
５）、また、過去３つのズームゾーンのスピード情報を
第１〜第３のズームスピード記憶メモリ１〜３に格納し
（ステップ５０６〜５０８）、最新のスピード情報が第
１のズームスピード記憶メモリ１に格納されるとズーム
スピード測定カウンタの値をリセットする（ステップ５
０９）。

【００２６】次いで、ステップ２０５において、ズーム
レンズ群１０２が減速領域に位置するか否かを判別し、
減速領域に位置する場合にはステップ２０６以下に進
む。他方、減速領域に位置しない場合にはステップ２１
１に分岐し、従来例と同様に、ステップ２０４において
測定されたズームレンズ群１０２の実際の移動速度を、
フォーカスレンズ群１０５の速度調整用として設定す
る。また、ズームレンズ群１０２が減速領域に位置する
場合、ステップ２０６においてズームレンズ群１０２の
移動速度の変化を最初に検出した場合にはステップ２０
７以下に進み、最初の検出でない場合にはステップ２０
９以下に進む。

【００２７】ズームレンズ群１０２の移動速度の変化を
最初に検出した場合には、ステップ２０３において検出
されたズームレンズ群１０２が位置するズームゾーンに
より、ズームレンズ群１０２の速度調節の開始位置、例
えば現在のズームゾーンに「３」を加算した、又は減算
したズームゾーンを計算し（ステップ２０７）、この結
果を第１のズームスピード記憶メモリ１に格納する（ス
テップ２０８）。

【００２８】他方、ズームレンズ群１０２の移動速度の
変化の最初の検出でない場合には、先ず、第１のズーム
スピード記憶メモリ１に格納されたズームゾーンをズー
ムレンズ群１０２が通過した否かを判別する（ステップ
２０９）。ズームレンズ群１０２が未だこのズームゾー
ンを通過していない場合には予め設定された仮ズーム速
度（後述）を設定し、このズームゾーンを通過した場合
には、前述したようにズームレンズ群１０２の実際の移
動速度を設定する（ステップ２１１）。続くステップ２
１２では、従来例において説明したように、３つのズー
ムゾーンのスピード情報を例えば平均化したり、最大値
を採用し、エンコーダ１１５の出力の非線形性やノイズ
成分を除去してフォーカスレンズ群１０５を制御する。
尚、ステップ２０２において、ズームスイッチが押され
ていない場合にはステップ２１３に分岐し、通常のＡＦ
（オートフォーカス）制御を行う。

【００２９】すなわち、図２に示すように、軌跡の傾斜
が急峻な領域は、境界Ａ−Ａ′よりテレ側であり、この
領域では、ズームレンズ群１０２の移動量に対してフォ
ーカスレンズ群１０５の移動量が大きい。したがって、
ズームレンズ群１０２の移動速度が一定の場合、境界Ａ
−Ａ′よりテレ側の領域においてフォーカスレンズ群１
０５のアクチュエータ１０９を高速で駆動しなければな
らない。換言すれば、図２に示す軌跡をトレースするフ
ォーカスレンズ群１０５の駆動速度は、ズームレンズ群
１０２の移動速度に依存するので、境界Ａ−Ａ′よりテ
レ側の領域におけるズームレンズ群１０２の移動速度を
低くすることにより、フォーカスレンズ群１０５の移動
速度を低くすることができる。

【００３０】したがって、本実施例によれば、ステップ
２０５において判定するズームレンズ群１０２の減速領
域を図２に示す境界Ａ−Ａ′よりテレ側の領域に予め設
定し、ズームレンズ群１０２がこの減速領域に位置する
場合にズームレンズ群１０２の移動速度を低減すること
により、フォーカスレンズ群１０５の移動速度を低減す
ることができる。

【００３１】また、ステップ２０６において、ズームレ
ンズ群１０２の移動速度の変化を最初に検出した場合に
は、ステップ２０４において測定したズームレンズ群１
０２の移動速度の採用開始ゾーンを計算して記憶し（ス
テップ２０７，２０８）、次いで、ズームレンズ群１０
２がこの採用開始ゾーンを通過していない場合には、例
えば標準の姿勢差でズームを行った時の仮の速度でズー
ムレンズ群１０２を移動させ（ステップ２０９、２１
０）、この速度を基にフォーカスレンズ群１０５の移動
速度を設定するので、ズームレンズ群１０２の速度が変
更してもフォーカスレンズ群１０５の移動速度に反映す
ることができる。したがって、インナフォーカス方式の
レンズ装置においてズーム倍率を増加しても、ステップ
２０４において測定されたズームレンズ群１０２の実際
の移動速度を採用しないので、焦点ぼけを防止すること
ができ、また、フォーカスレンズ群１０５のアクチュエ
ータ１０９が大型化することを防止することができる。

【００３２】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
この第２の実施例はズームレンズ群の移動速度の変更点
の設定に特徴を有するものである。

【００３３】前述したように、ズームレンズの移動速度
の測定値と、ズームレンズ群の標準移動速度（Ｖzs）と
の比は記憶されているフォーカスレンズ群の移動速度に
乗じられる。

【００３４】前述した第１の実施例のように仮のズーム
速度を用いると、その期間補正が行われなくなるので、
ぼけが生じる可能性が高い。そこで、本実施例では、図
２に示すように、ズーム移動速度を変更する境界Ａ−
Ａ′を、フォーカスレンズ群１０５の回転速度の駆動限
界のところに設けずに、図３の軌跡で、フォーカスレン
ズ群１０５の移動速度がほとんど０の点を結んだところ
に設ける。

【００３５】フォーカスレンズ群１０５の移動速度がほ
とんど０のところでは、これに乗じる前記比がいくつで
あっても結果は略０となるので、前述した第１の実施例
のように仮のズームレンズ移動速度測定結果を用いる部
分を最も影響の小さいところとすることができ、正しい
測定と補正を継続しながら良好なズームを実行すること
が可能になる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、変倍を
行う第１のレンズ群と、焦点調節を行う第２のレンズ群
と、前記第１のレンズ群の移動速度を検出する第１の検
出手段と、前記第２のレンズ群の移動速度を検出する第
２の検出手段と、検出された前記第１のレンズ群の移動
速度に応じて前記第２のレンズ群の移動速度を制御する
制御手段と、前記第１のレンズ群の移動速度を変化させ
る速度変化手段とを備えたレンズ装置において、前記第
２のレンズ群が停止又はその移動速度が十分小さい場合
に、前記第１のレンズ群の移動速度を変更するように前
記速度変化手段を制御する手段を有するので、鏡筒やフ
ォーカスレンズ用のアクチュエータを小型化、軽量化す
ることができると共に、ズーム倍率を増加した場合のズ
ーム中の焦点ぼけを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレンズ装置の一実施例を示す構成
図である。

【図２】図１のズームレンズ群の位置に対するフォーカ
スレンズ群の位置を示すグラフである。

【図３】ズーム中におけるフォーカスレンズ群の駆動制
御方法を示す説明図である。

【図４】図１のレンズ装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図５】一般的なインナフォーカス方式のレンズ部を示
す構成図である。

【図６】従来のレンズ装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０２ ズームレンズ群 １０５ フォーカスレンズ群 １０７〜１０９ アクチュエータ １１３〜１１５ エンコーダ １１９ マイクロコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍を行う第１のレンズ群と、 焦点調節を行う第２のレンズ群と、 前記第１のレンズ群の移動速度を検出する第１の検出手
   段と、 前記第２のレンズ群の移動速度を検出する第２の検出手
   段と、 検出された前記第１のレンズ群の移動速度に応じて前記
   第２のレンズ群の移動速度を制御する制御手段と、 前記第１のレンズ群の移動速度を変化させる速度変化手
   段とを備えたレンズ装置において、 前記第２のレンズ群が停止又はその移動速度が十分小さ
   い場合に、前記第１のレンズ群の移動速度を変更するよ
   うに前記速度変化手段を制御する手段を有することを特
   徴とするレンズ装置。