JPH0810290B2 - ズームレンズシステムとズーム駆動方法 - Google Patents

ズームレンズシステムとズーム駆動方法

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JPH0810290B2
JPH0810290B2 JP63319035A JP31903588A JPH0810290B2 JP H0810290 B2 JPH0810290 B2 JP H0810290B2 JP 63319035 A JP63319035 A JP 63319035A JP 31903588 A JP31903588 A JP 31903588A JP H0810290 B2 JPH0810290 B2 JP H0810290B2
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zoom
zooming
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敬三 石黒
周佑 小野
良昭 平尾
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラおよびスチルカメラ等に用いら
れるズームレンズシステムとズーム駆動方法に関するも
のである。
従来の技術 カメラにおけるフォーカイシング方式についてはこれ
まで種々提案され、被写体側に一番近い最前方群以外の
レンズ群によるフォーカシング、いわゆるリアフォーカ
ス方式のレンズ系においても数多くの提案がなされてい
る。このリアフォーカス方式はレンズ系の増大を招く事
なく至近距離までの合焦を可能にする、あるいは動かす
レンズ群が軽いため駆動系にかかる負担は軽くなるとい
った利点を有しているものの一定の被写体距離に対して
焦点距離を変えるとフォーカシング系を移動させなけれ
ば結像位置が変わるといった欠点を有している。この欠
点の解決手段は、従来、例えば、特開昭52-66445号公
報、特開昭52-114321号公報および特開昭55-40447号公
報等に示されている。
特開昭52-66445号公報においては被写体距離とズーミ
ング系の位置より認識される焦点距離及びフォーカシミ
ング系の位置の関係式を用い、上記関係式をカム形状と
して機械的方法により結像位置の補正を実現したもの
と、演算手段を用い電気的方法により結像位置の補正を
実現したものが示され、特開昭52-114321号公報におい
ては上記フォーカシング系位置の情報をROMに表として
蓄え所望のフォーカシング系位置をROMから読み出すこ
とによって結像位置の補正をすることが示され、公報特
開昭55-40447号公報においてはオートフォーカス装置を
用いて結像位置の変化の補正をすることが示されてい
る。
発明が解決しようとする課題 特開昭52-66445号公報における機械的制御法は高精度
で複雑なカム機構を必要とし高価で大型なシステムとな
ってしまう。電気的な方法は上記公報で述べられている
複雑な計算式を使う場合、高速な演算が難しくフォーカ
シング系の追随可能なズーミングのスピードが遅くなり
現実的でない。特開昭52-114321号公報の手段は高精度
なフォーカシング系の制御をする場合メモリーが莫大な
ものとなり、ROMも高価で実装面積の大きなものとな
る、また機構部の製造誤差を考えるとフォーカシング系
位置情報の全ROM化は融通性に欠ける点で不利である。
公報特開昭55-40447号公報に示されている手段は、オー
トフォーカス装置による合焦状態の判断・処理に時間が
かかるため高速のフォーカシング系の追随が難しい。
また、ある演算式を用いてフォーカシング系の移動量
を算出する場合、フォーカシング系の移動量をΔ、被写
体距離をu、フォーカシング系の合焦距離をffとすると
き Δ=ff 2/u なる関数式で近似できることは公知である。この関数は
単純な形であるためマイコンなどで高速の演算を行なわ
せやすい。しかしながら求まる移動量の精度は、被写体
距離が近距離になるほど悪くなり像ボケを生じてしまう
課題を有している。
本発明は上記したような課題を解決するもので、ズー
ミングおよび被写体距離の変化にともなう結像位置の変
化を補正するフォーカシング系の移動を適切な演算式を
用いて高精度で高速な演算を可能にした小型・軽量のズ
ームレンズシステムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明によるズームレンズシステムはズーム系の位置
を検出するズームエンコーダと、フォーカシング系の位
置を検出するフォーカスエンコーダと、上記ズームエン
コーダとフォーカスエンコーダの出力より、ズーミング
開始前の被写体距離を算出する被写体距離演算手段と、
前記被写体距離と前記ズームエンコーダの出力によりズ
ーミング時に合焦状態を保持するよう前記フォーカシン
グ系の位置を算出するフォーカス位置演算手段を具備
し、前記フォーカス位置演算手段は、前記フォーカス位
置演算手段の出力をΔi、前記被写体距離をu、ある基
準の被写体距離での、ズーム系位置iにおけるフォーカ
シング系位置をai、焦点距離をfi、ズームレンズ系固有
の定数をC1K,C2,C3,多項式の次数をmとするとき なる演算式による演算を実行するよう構成される。
作用 本発明は、上記した構成により高速・高精度な演算が
行えるため任意の被写体距離に対して合焦状態を保ちな
がらズーミングが行えるズームレンズシステムが提供で
きる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
第1図は本発明のズームレンズの一実施例のレンズ配
置図を示すものである。本実施例のズームレンズは被写
体側より正のパワーを持つ固定のレンズ群1、負のパワ
ーを持ち変倍作用をもつバリエータとしての移動レンズ
群2、正のパワーを持つ固定のレンズ群3、続いて正の
パワーを持ち合焦作用をもつフォーカシングレンズ群と
しての移動レンズ群4から構成される。バリエータは短
焦点側から長焦点側への移動に際し、第1図中、矢印の
方向へ移動する。フォーカシングレンズ群はバリエータ
の移動にともない第1図中矢印のように移動する。第2
図は被写体距離とバリエータの移動とフォーカシング系
の移動の関係を表したグラフである。図中、縦軸はフォ
ーカシング系位置であり横軸はバリエータの位置であ
る。11は被写体距離無限遠におけるズーミングに伴うフ
ォーカシング系の軌跡(トラッキングカーブ)である。
さらに12,13……となるに従ってより近距離のトラッキ
ングカーブを示している。これらのトラッキングカーブ
はレンズ系固有のものであり、第2図の場合はズーム比
6倍、Fナンバー約1.2のズームレンズのものである。
第2図からわかるようにズーミングに対してフォーカシ
ング系の移動量が一定ではなく、被写体距離の変化に対
してもトラッキングカーブはリニアな変化はしない。す
なわち、ある被写体距離のトラッキングカーブを無限遠
の被写体距離のトラッキングカーブからの差として表わ
した場合、遠距離の被写体の場合は直接特性を持ってい
るが近距離になるほど直線ではトラッキングを近似でき
なくなる。このようなトラッキングカーブの軌跡の追随
を可能にする本発明のズームレンズシステムのブロック
系統図を第3図に示す。ズームレンズ5はすでに第1図
に示したようにバリエータ6、フォーカシング系7およ
びその他のレンズ群で構成される。
ズーミングを開始する前、被写体にマニュアルフォー
カスあるいはオートフォーカスでピントを合わせたとき
のバリエータ6の位置をズームエンコーダ8で検知し、
フォーカシング系7の位置をフォーカスエンコーダ9で
検知し、それぞれの位置情報を被写体距離演算手段10へ
出力する。被写体距離演算手段10では入力した二つの信
号より被写体距離uを結果としてフォーカス位置演算手
段11へ出力する。被写体距離の演算は一度のズーミグに
際し一度でよく、頻繁に行なう必要がないためマイコン
近軸光線の追跡を行なわせて求めても良いし、テーブル
としてメモリーに蓄えてもよい。ズーミングを開始する
とバリエータ6の位置が変化しズームエンコーダ8の出
力が変化する。この信号はフォーカス位置演算手段11へ
送られ、変化したズーム位置でピントの合うフォーカシ
ング系7の位置が算出される。この際、フォーカス位置
演算手段11では第2図に示したトラッキングカーブの軌
跡を精度良く追随させ、ズーミングに対してボケを感じ
させないようにフォーカシング系の位置を制御する必要
があるため、次の演算式を用いる。
ただし、被写体距離をu、被写体距離無限遠での、ズー
ム系位置iにおけるフォーカシング系位置をa、焦点距
離fi、ズームレンズ系固有の定数をA1,A2,A3,A4とす
る。具体的には、第2図中11の曲線をaのデータ群のテ
ーブルとしてメモリーに蓄えておき、求めようとする被
写体距離のトラッキングカーブとの差を上記の式で求
め、ズーミングに応じたフォーカシング系の位置を算出
することになる。なおai自体を簡単な演算式を用いて求
めてやってもよい。
算出されたフォーカシング系の位置はフォーカス駆動
部12へ伝えられ、モータ13によってフォーカシング系7
が駆動する。
また、ズーミングをする場合フォーカシング系の位置
を算出する時間とモータでフォーカシング系を駆動させ
る時間が必要なため、電気的にバリエータを動かすいわ
ゆるパワーズームの場合ズーム駆動速度を制御する必要
がある。第2図に示されているように特に長焦点側では
短焦点側に比べバリエータの移動量に対してフォーカシ
ング系の移動量が大きくなるため、焦点距離に応じたズ
ーム駆動速度の制御が必要である。このパワーズームの
場合は第3図中オートSW14がONになりズームエンコーダ
8の出力に応じてズーミング制御部15がズーム駆動速度
を指示する信号をズーム駆動部16へ供給し、モータ17に
よりバリエータを駆動する。
発明の効果 以上説明したように本発明のズームレンズシステムは
ズーム系の位置を検出するズームエンコーダと、フォー
カシング系の位置を検出するフォーカスエンコーダと、
上記ズームエンコーダとフォーカスエンコーダの出力よ
り、ズーミング開始前の被写体距離を算出する被写体距
離演算手段と、前記被写体距離と前記ズームエンコーダ
の出力によりズーミング時に合焦状態を保持するよう前
記フォーカシング系の位置を算出するフォーカス位置演
算手段を具備し、前記フォーカス位置演算手段は、前記
フォーカス位置演算手段の出力をΔi、前記被写体距離
をu、ある基準の被写体距離での、ズーム系位置iにお
けるフォーカシング位置をai、焦点距離をfi、ズームレ
ンズ系固有の定数をC1K,C2,C3,多項式の次数をmと
するとき なる演算式による演算を実行することにより、高速・高
精度な演算が行えるため、任意の被写体距離に対して合
焦状態を保ちながら高速なズーミングが行える小型・軽
量のズームレンズシステムを提供できるので極めて実用
価値の高い効果を有している。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例のズームレンズシステムのレン
ズ配置図、第2図は被写体距離とバリエータの移動とフ
ォーカシング系の移動の関係を表した原理説明図、第3
図は本発明のズームレンズシステムのブロック系統図で
ある。 1……固定レンズ群、2……バリエータ、3……固定レ
ンズ群、4……フォーカシング系、5……ズームレン
ズ、6……バリエータ、7……フォーカシング系、8…
…ズームエンコーダ、9……フォーカスエンコーダ、10
……被写体距離演算手段、11……フォーカス位置演算手
段、12……フォーカス駆動部、13……モータ、14……オ
ートスイッチ、15……ズーミング制御部、16……ズーム
駆動部、17……モータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−143309(JP,A) 特開 昭63−276011(JP,A) 特開 昭59−31932(JP,A) 特開 昭62−78519(JP,A) 特開 昭55−50201(JP,A) 特開 昭60−108814(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ズームレンズシステムを構成する複数のレ
    ンズ群中、被写体側に最も近く置かれたレンズ群以外の
    レンズ群あるいはその一部を、フォーカシングの手段と
    するズームレンズシステムであって、手動または自動で
    実行されるズーミング機能を有し、ズーミングに用いる
    レンズ群であるズーム系の位置を検出するズームエンコ
    ーダと、フォーカシングに用いるレンズ群または撮像素
    子であるフォーカシング系の位置を検出するフォーカス
    エンコーダと、前記ズームエンコーダと前記フォーカス
    エンコーダの出力より、ズーミング開始前の被写体距離
    を算出する被写体距離演算手段と、前記被写体距離と前
    記ズームエンコーダの出力によりズーミング時に合焦状
    態を保持するよう前記フォーカシング系の位置を算出す
    るフォーカス位置演算手段を具備し、前記フォーカス位
    置演算手段は、前記フォーカス位置演算手段の出力をΔ
    1、前記被写体距離をu、ある基準の被写体距離での、
    ズーム系位置iにおけるフォーカシング系位置をa1、焦
    点距離をf1、ズームレンズ系固有の定数をC1K、C2
    C3、多項式の次数をmとするとき なる演算式による演算を実行することを特徴とするズー
    ムレンズシステム。
  2. 【請求項2】演算式において多項式の次数mが m≦2 を満足することを特徴とする請求項(1)記載のズーム
    レンズシステム。
  3. 【請求項3】フォーカシング系が被写体側より最後方の
    レンズ群であることを特徴とする請求項(1)記載のズ
    ームレンズシステム。
  4. 【請求項4】被写体側より順に正の屈折力を有する第1
    レンズ群、負の屈折力を有するズーム系としての第2
    群、つづいて正の屈折力を有する第3群および正の屈折
    力を有するフォーカシング系としての第4群で構成する
    ことを特徴とする請求項(1)記載のズームレンズシス
    テム。
  5. 【請求項5】請求項(4)記載のズームレンズシステム
    において、ズーム系の停止、駆動及び駆動速度の制御を
    実施するズーミング制御部と、前記ズーミング制御部の
    出力にもとづき、前記ズーム系を駆動するズーム駆動部
    を具備し、前記ズーミング制御部は撮影者よりズーミン
    グを実行する指令を受けた場合のみ、ズーム系の駆動を
    実行し、このとき前記ズーミング制御部は常に前記ズー
    ムエンコーダの指示するズーム系の位置を検知し、予め
    設定された前記ズーム系の位置とズーム駆動速度の関係
    より決定された駆動速度を指示する制御信号を前記ズー
    ム駆動部に供給することを特徴とするズーム駆動方法。
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