JPH0836127A

JPH0836127A - 変倍レンズ制御装置

Info

Publication number: JPH0836127A
Application number: JP1978895A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Ono; 好美大野; Takayuki Hatase; 貴之畑瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1996-02-06
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JP2802896B2

Abstract

(57)【要約】【目的】安価にして小型でしかも簡略な変倍レンズを
用いながら、変倍に伴う結像位置ずれを、自動的に迅速
且つ高精度に補正する変倍レンズ制御装置を提供する。【構成】最大繰出量演算部９は、ＺＰＭ８から焦点距
離情報Ｚp を受け、当該変倍時における合焦レンズ群Ｆ
の∞から最短撮影距離に対応する最大繰出量に相当する
値Ｆpxを算出する。合焦補正演算部１１は、ＦＰＭ７か
らのフォーカス位置情報Ｓx と最大繰出量演算部９から
の最大繰出量Ｆpxと比例定数演算部１０からの比例定数
Ｃfpをそれぞれ受けて、補正量Ｄfpをフォーカス制御部
１２に出力する。フォーカス制御部１２は、フォーカス
カウンタ６の出力を検知しながら、フォーカスモータＭ
Ｆを駆動制御して、補正量Ｄfpに相応する分、フォーカ
シングレンズ群を構成する第１群、第２群レンズ２ａ，
２ｂを、その間隔を保持した状態で移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変倍レンズ装置制御に
関し、より詳細には、同一光軸上に配設された変倍レン
ズ群および合焦レンズ群からなる変倍光学系で変倍動作
に伴って結像位置ずれを生ずる変倍レンズ制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ズームレンズは、ズーミングの操作をし
ても結像位置ずれ（いわゆるピント移動あるいはピント
ずれ）がないため、ズーミング操作毎にピント調整をす
る煩わしさがなく操作性がよい反面、単焦点レンズに比
べて開放絞りＦナンバーが暗いため、例えば一眼レフレ
ックス式ファインダによるピント調整（合焦操作）にあ
る程度の熟練が必要とされる。近年、カメラのＡＦ化が
進み、この問題を解決したことによってズームレンズ本
来の機動力が発揮できるようになり、操作者（ユーザ）
は作画意図に沿って構図の決定のみに注意を集中するこ
とができるようになり、頗る操作性が向上した。一般
にズームレンズのフォーカシング（合焦操作）は、変倍
光学系の一部に配設されたフォーカシングレンズ群の移
動によって行われている。そして、ズームレンズは、全
ズーム域において同一被写体距離に対してこのフォーカ
シングレンズ群の移動量がほぼ同一である（以下、この
ことを「等量移動」と呼ぶ）という利点を有し、従って
被写体距離目盛をフォーカシングレンズ群の移動部材
（距離リング）に付設し、一方これと隣接して配設され
る固定リングに指標を付設するだけでよく、ズーミング
に応じて被写体距離目盛を変化させる必要がないという
利点がある。しかしながら、上記変倍光学系のレンズ構
成によっても異なるが、インナーフォーカシング方式お
よびリアーフォーカシング方式のズームレンズでは、上
述の等量移動が実現するという条件の下で光学設計を行
う場合、レンズ構成が複雑化するという問題があり、さ
らに広角側におけるフォーカシングレンズ群の移動量
（繰出量）が不必要に大きくなるという問題があった。
またこのことに起因してレンズの外径が大きくなり、レ
ンズおよび鏡筒が高重量化するという問題もある。

【０００３】そして、上述したようにズームレンズは、
ＡＦ機能との組合せによって操作性は向上したが、あく
までもズームレンズが持つ上記等量移動の条件から逃が
れることができないため、コンパクト化、低コスト化の
実現が困難であるという問題が相変らず残されていた。

【０００４】そこで、本出願人は、上述の諸問題を解決
し得るバリフォーカルレンズ制御装置に係る発明（以下
「先願発明」という）につき、先に特願昭６２−０１３
３４５号として提案した。

【０００５】すなわち、上記先願発明は、同一光軸上に
配設された変倍レンズ群および合焦レンズ群からなる変
倍光学系の該合焦レンズ群を至近距離から無限遠距離に
至る被写体距離に対応する上記光軸上の至近位置から無
限遠位置までの間の合焦位置に設定した後、上記変倍レ
ンズ群により上記変倍光学系の全系焦点距離を最短焦点
距離と最長焦点距離との間の任意の第１の焦点距離から
第２の焦点距離へ更新させることに伴い同一被写体に対
し結像位置ずれを生ずるバリフォーカルレンズにおい
て、上記全系焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
上記合焦レンズ群の上記光軸上の位置を検出する合焦レ
ンズ群位置検出手段と、上記焦点距離検出手段の出力を
受け当該焦点距離における上記合焦レンズ群の上記無限
遠位置から上記至近位置までの繰出し量を算出する最大
繰出量演算手段と、この最大繰出量演算手段と上記合焦
レンズ群位置検出手段の出力をそれぞれ受けてこれらの
出力の比を算出する比例定数演算手段と、この比例定数
演算手段および上記最大繰出量演算手段ならびに上記合
焦レンズ群位置検出手段の出力をそれぞれ受け上記全系
焦点距離の更新に伴って生じる上記合焦位置からの結像
位置ずれ量を補正値として算出する合焦補正演算手段
と、上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上記
合焦レンズ群の移動量に対応する信号を発生する移動量
監視手段と、この移動量監視手段および上記合焦補正演
算手段の出力をそれぞれ受けて上記合焦レンズ群を上記
合焦位置に駆動するように制御する合焦制御手段と、上
記変倍レンズ群を駆動する変倍駆動手段と、別途設けら
れる起動手段からの起動信号を受けて上記変倍駆動手段
を制御する変倍制御手段とからなり、上記変倍光学系の
全系焦点距離の更新に伴う結像位置ずれを自動的に補正
するように構成されている。

【０００６】このように構成された先願発明によれば、
レンズ光学系自体非常に簡素な構成で、小型、軽量且つ
安価であると共に、レンズ制御装置全体も同様に小型軽
量で且つ安価でありながら、変倍レンズ群を任意の第１
の焦点距離から第２の焦点距離へ移動させて全系の焦点
距離を更新させてもバリフォーカルレンズ特有の結像位
置ずれを瞬時に補正し合焦状態を保持することができ、
従って、使い勝手において実質上ズームレンズと同等の
ものを得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、後に詳しく
説明するが上記バリフォーカルレンズは、上記最短焦点
距離から最長焦点距離への上記全系焦点距離の変化に対
し、無限遠位置（∞位置）における合焦位置は変化せ
ず、至近位置における該合焦位置は無限遠位置から遠ざ
かるように変化するように構成されており、合焦動作
は、変倍光学系の一部に配設された複数のフォーカシン
グレンズ群をそれぞれ移動することで行うようになって
いる。そして、各フォーカシングレンズ群は、通常フォ
ーカシングレンズ群駆動用カム枠（以下「フォーカスセ
ル」という）に形成されたカム溝によって光軸方向に移
動されると共に、変倍レンズ群駆動枠（以下「変倍セ
ル」という）に形成された複数のカム溝によって所定の
レンズ間隔が設定されるようになっている。従って、変
倍レンズ群駆動用カム枠（以下「変倍セル」という）に
対して、それぞれ異なったカム溝を介して各フォーカシ
ングレンズ群が結合しているため、必然的に変倍レンズ
群とフォーカシングレンズ群の両方を駆動する機構部が
複雑となり、構成の簡素化、コストの低減化、コンパク
ト化等を図る上で障害となっていた。

【０００８】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、安価にして小型でしか
も簡略な光学系である変倍を用いながら、変倍に伴う結
像位置ずれを既存のＡＦ機能と組合わせて自動的に迅速
且つ高精度に補正し得る変倍レンズ装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上述の目
的を達成させるため、変倍機能をもつ変倍レンズ群と変
倍と合焦の機能をもつ少なくとも２つ以上のレンズ群か
らなる合焦レンズ群と、上記変倍レンズ群の位置を検出
する変倍レンズ群位置検出手段と上記変倍レンズ群を光
軸方向に移動させると同時に、上記合焦レンズ群の焦点
距離を変化させるべく合焦レンズ群の少なくとも１つ以
上のレンズ群を光軸方向に移動させる変倍駆動手段と上
記合焦レンズ群の焦点距離を保持したまま光軸方向に駆
動する合焦駆動手段と、上記変倍レンズ群位置検出手段
の出力から合焦レンズ群の移動量を算出する変倍合焦補
正制御手段と、からなり変倍動作時、上記変倍駆動手段
により上記変倍レンズ群を駆動し、上記変倍合焦補正制
御手段により上記合焦レンズ群を駆動することにより変
倍光学系を構成し、合焦動作時には、既存のＡＦ機能と
組合わせて上記合焦駆動手段により上記合焦レンズ群を
駆動することを特徴とするものである。

【００１０】第２の発明は、上記の目的を達成するため
に、合焦動作時には、既存のＡＦ機能と組合わせて合焦
駆動手段により合焦レンズ群を駆動制御することによっ
て自動合焦調節を達成するカメラであって変倍動作時、
上記合焦レンズ群を構成する複数のレンズの間隔を変化
させる変倍駆動手段と上記合焦レンズ群の間隔を保持し
たまま光軸方向に駆動する合焦駆動手段と、からなり、
上記合焦レンズ群を、変倍動作時に変化した合焦レンズ
群を構成する複数のレンズの間隔を保持したまま光軸方
向に駆動することを特徴とするものである。

【００１１】より具体的には、変倍駆動手段によって移
動する合焦レンズ群の位置を検出する合焦レンズ群位置
検出手段と、該合焦レンズ群位置検出手段の出力により
合焦レンズ群の間隔を保持したまま光軸方向に駆動する
合焦レンズ群の移動量を算出する変倍合焦補正制御手段
とを有することを特徴とするものである。

【００１２】上記変倍レンズ群位置検出手段による位置
検出は、カメラ固定系からの位置を検出することを特徴
とするものである。

【００１３】

【作用】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具
体的に説明する。

【００１４】変倍駆動手段は、変倍レンズ群を光軸方向
に移動させると同時に、合焦レンズ群の焦点距離を変化
させるべく合焦レンズ群の少なくとも１つ以上のレンズ
群を光軸方向に移動させる。そして、合焦駆動手段は、
複数の合焦レンズ群の焦点距離を一定に保持したまま光
軸方向に駆動する。変倍合焦補正制御手段は、変倍レン
ズ群位置検出手段の出力から合焦レンズ群の、、例え
ば、変倍に伴う結像位置ずれに相当する移動量を算出す
る。この変倍光学系は、変倍動作時、上記変倍駆動手段
により変倍レンズ群を駆動し、変倍合焦補正制御手段に
より合焦レンズ群を駆動するように構成してある。そし
て、合焦動作時には、既存のＡＦ機能と組合わせて合焦
駆動手段により合焦レンズ群を駆動するようにしてい
る。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の全体の構成を示すブロック
図である。図１において、１は変倍光学系の光軸、２は
この光軸１に沿って移動可能に該光軸１上に配設されて
上記変倍光学系を構成する変倍レンズ系としての変倍レ
ンズ群で、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、
それぞれ単独または複数のレンズからなる第１群レン
ズ、第２群レンズ、第３群レンズ、第４群レンズおよび
第５群レンズである。そして第１群レンズ２ａおよび
第２群レンズ２ｂをもって、合焦レンズ系としてのフ
ォーカシングレンズ群を構成する。この第１群、第２群
レンズ２ａ，２ｂを含み、第３群レンズ２ｃ〜第５
群レンズ２ｅをもって変倍レンズ群２を構成してい
る。尚、第２群レンズ２ｂを除いた変倍レンズ群２を
もって変倍構成群を構成している。また変倍レンズ群２
からなる上記変倍光学系の全系焦点距離はｆである。３
はフィルム面、４は該全系焦点距離ｆが最長焦点距離と
しての望遠側焦点距離（以下単に「テレ側」と略記す
る）から最短焦点距離としての広角側焦点距離（以下単
に「ワイド側」と略記する）までの間の任意の焦点距離
に設定するために上記変倍構成群を駆動する変倍駆動手
段としての変倍モータＭｚおよび後述する機構部から
成る変倍駆動部、５は無限遠から至近に至る被写体距離
に対応する光軸１上の無限遠位置（∞位置）から至近位
置までの間の合焦位置に第１群レンズ２ａおよび第２
群レンズ２ｂを駆動する（詳細には、第１群レンズ２
ａと第２群レンズ２ｂの間隔を一定に保持した状態
で光軸方向に移動せしめる）合焦駆動手段としてのフォ
ーカスモータＭ_Fおよび後述する機構部からなるフォー
カス駆動部、６および７はそれぞれ上記第１群レンズ２
ａおよび第２群レンズ２ｂと共に該フォーカス駆動
部５に駆動され、このうち、６はスリット円板６ａが
回転駆動されることによってフォトインタラプタ６ｂ
からその回転数に比例したパルスを発生し第１群レンズ
２ａおよび第２群レンズ２ｂの光軸１上の移動量を
検出する第二の検出手段のうちの一つである第四の検出
手段としてのフォーカスカウンタ、また７は第１群レン
ズ２ａおよび第２群レンズ２ｂの光軸上の位置を検
出し、その位置に比例した電圧を、フォーカス位置情報
Ｓｘとして出力する第二の検出手段のうちの一つであ
る第三の検出手段としての合焦レンズ群位置検出器（以
下「ＦＰＭ」と略記する）、８は変倍構成群と共に変倍
駆動部４に駆動されて変倍レンズ系の位置を検出し、上
記全系焦点距離ｆに比例した電圧を、焦点距離情報Ｚｐ
として出力する第一の検出手段としての変倍レンズ群
位置検出器（以下「ＺＰＭ」と略記する）、９は上記焦
点距離情報Ｚｐを受けてＡ／Ｄ変換した上で、このＺ
ｐにおける∞位置から至近位置までの第１群レンズ２
ａおよび第２群レンズ２ｂの移動量（すなわち繰出
量）Ｆｐｘを演算する最大繰出量演算部、１０はこの最
大繰出量演算部９の出力ＦｐｘとＦＰＭ７のフォーカス
位置情報としての出力Ｓｘとを受けて該出力Ｓｘを
Ａ／Ｄ変換した上でこれらの比を演算し、比例定数Ｃ
ｆｐを出力する比例定数演算部、１１は上記３つの出力
Ｆｐｘ，Ｃｆｐ，Ｓｘを受けて合焦させるための補正
量Ｄｆｐを演算する合焦補正演算部、１２はフォーカス
カウンタ６の出力Ｄｆｃおよび上記合焦補正演算部１１
の補正量に対応する出力Ｄｆｐを受けてフォーカス駆動
部５を制御するフォーカス制御部である。１３〜１５は
起動手段を構成し、１３および１４はいずれも変倍動作
を起動する外部操作可能な押ボタンスイッチからなる変
倍スイッチで、１３は倍率アップスイッチ（以下単に
「アップスイッチ」という）、１４は倍率ダウンスイッ
チ（以下単に「ダウンスイッチ」という）、１５はこれ
らのスイッチ１３，１４の出力を受けて変倍モータＭｚ
の回転方向を決定した上で起動信号（ＳＴＲ）を出力
する駆動方向判定部、１６は該起動信号ＳＴＲおよび出
力Ｆｐｘを受けて変倍駆動部４を制御する変倍制御部で
ある。

【００１６】ここに、最大繰出量演算部９、比例定数演
算部１０、合焦補正演算部１１、フォーカス制御部１２
および変倍制御部１６をもって変倍合焦補正制御手段を
構成している。

【００１７】尚、変倍動作に先立って、上記第一の検出
手段（ＺＰＭ８）および第二の検出手段（フォーカスカ
ウンタ６、ＦＰＭ７）の出力を受けて、無限遠位置から
至近位置までの繰出量（最大繰出量という）および情報
Ｓｘを演算する最大繰出量演算部９、比例定数Ｃｆｐ
を演算する比例定数演算部１０および、これらの演算結
果を一時記憶しておく記憶手段（図示せず）を含む機能
部分を、ここでは、初期条件演算手段と称することとす
る。

【００１８】尚、＋Ｖは電源を示し、また各部の入出力
関係は主要信号のみを示す。

【００１９】さて、上述した各演算部が実行する演算内
容およびこれに関連する演算式を以下に示す。

【００２０】従来のズームレンズは、変倍操作（全系焦
点距離ｆの更新）によってピント移動しないものと定義
されているが、本発明の基本的な考え方として、まず上
記ピント移動を許すことにする（最終的にはこのピント
移動を補正して合焦状態にする）。尚、フォーカシング
方式は取敢えず、フロントフォーカシング方式を前提と
する。最大繰出量演算部９は、無限遠位置から至近位置
までの繰出量に対応する出力をＦｐｘ、ＺＰＭ８の出力
をＺｐ、変倍光学系のレンズ固有の定数をそれぞれＣ
１，Ｃ２，Ｃ３としたとき、なる演算式による演算を実行する。

【００２１】さらに同最大繰出量演算部９は、後述する
図２の第１群レンズ２ａの∞位置におけるカム線図に
対応したフォーカス位置情報ＳｘをＳｘ（∞）とする
と、なる演算式で演算する。ただし、ここでＺｐは上記Ｚ
ＰＭ８の出力、Ａ０，Ａ１，Ａ２は上記同様変倍
光学系のレンズ固有の定数である。

【００２２】比例定数演算部１０は、該変倍駆動部４の
動作開始直前のＦＰＭ７の出力をＳ（ｉ）、上記比例
定数演算部１０の出力をＣｆｐ、上記変倍駆動部４の動
作開始直前のＺＰＭ８の出力による最大繰出量演算部９
の出力をＦｐ（ｉ）とするとき、なる演算式による演算を実行する。

【００２３】また合焦補正演算部１１は、変倍駆動部４
の動作開始後所定の時間間隔で、またはＺＰＭ８からの
出力の変化が所定量に達した時点での上記合焦補正演算
部１１の出力をＳ（ｅ）、比例定数演算部１０の出力
をＣｆｐ、補正すべき時点でのＺＰＭ８の出力Ｚｐお
よび上記Ｓｘ（∞）の値をそれぞれＺｐ１，Ｓ１とす
るとき、Ｓ（ｅ）＝Ｃｆｐ・Ｆｐ（ｅ）＋Ｓ１（４）によって予定合焦位置Ｓ（ｅ）を求める演算を行う。た
だし、Ｆｐ（ｅ）は、Ｚｐ＝Ｚｐ１を（１）式に代入
した値である。尚、本発明の考え方の基本となるのが次
の（５）式で、この（５）式より上記（１）〜（４）式
が導出される。

【００２４】Ｄ＝（Ｃ０・Ｚｐ＋Ｃ１）・Ｓｘ＋Ｃ２（５）ここで、Ｄは被写体距離Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２は設計
時に定められる設定定数である。

【００２５】つまり（５）式において、被写体距離Ｄが
変化しないようにＺｐ，Ｓｘを制御する手段を実現す
れば、変倍操作によるピントを移動をなくす（補正す
る）ことが可能になる。ただし、フォーカシングレンズ
群の移動量は上記等量移動とはならない。換言すれば、
本発明の理論は、積極的に等量移動という条件を外した
理論であると言える。

【００２６】図２は、図１に示した本発明装置の変倍構
成群の動きを示すカム線図で、例えばワイド側からテレ
側へ全系焦点距離ｆを更新した場合を示している。Ｓｘ
は、第三の検出手段の出力である上述のフォーカス位
置情報Ｓｘであり、この図面においてはフォーカシン
グレンズ群（第１群レンズ２ａおよび第２群レンズ２
ｂ）の被写体距離に対応した繰出量（移動量）を示し
ている。Ｚｐは同じく第一の検出手段の出力である上
述の焦点距離情報Ｚｐで、この図面では変倍レンズ群
２の変倍動作による移動量を第４群レンズ２ｄをその
代表として示してある。また、この図面において１はワ
イド側における上記光軸１′は、テレ側における上記光
軸である。

【００２７】図３は、図１では具体的に示さなかった変
倍駆動部４およびフォーカス駆動部５の機構部の構成を
示す縦断側面図、図４〜図８（ただし、図５（ｂ）は除
く）は、図３の各部を拡大して示す部分平面図、図５
（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ′線部分断面図である。

【００２８】図３において、１７および１８〜２０は、
第１群レンズ２ａおよび第３群レンズ２ｃ〜第５群
レンズ２ｅをそれぞれ固定支持する第１群セルおよび
第３群セル〜第５群セルである。２１および２２〜２４
は、それぞれ光軸１と略直交する方向で第１群セル１７
および第３群セル１８〜第５群セル２０にそれぞれ突設
された第１ピンおよび第３ピン〜第５ピンである。２５
は不動部材である断面円筒形状の固定セルであり、２６
はこの固定セル２５の前半部、２７はこの前半部２６よ
り小径とされた同じく固定セル２５の後半部、２８およ
び２９〜３１は、それぞれ第１ピン２１および第３ピン
２２〜第５ピン２４が嵌入し得る幅を有する、固定セル
２５上の位置に穿設された固定セル２５の直線カム溝で
ある。３２は固定セル２５の後半部２７の外周に光軸方
向への移動が阻止された状態で回動可能に嵌入されてい
る変倍セルであり、３３ａはこの変倍セル３２の後端
部のフランジ部の外周に形成されたギア部、３３ｂは
同じく変倍セル３２の前端部に光軸１に略直交して突設
された回転伝達ピン、３４は固定セル２５の前半部２６
の内周に回動可能にしかも光軸方向にも移動可能に嵌入
された変倍伝達セル、３４ａはこの変倍伝達セル３４
の少なくとも上記光軸方向の移動量に対応する長さを有
し、回転伝達ピン３３ｂが嵌入可能な幅を有する、該
変倍伝達セル３４の後端部から光軸１に沿って形成され
た切欠部、３５は第２群レンズ２ｂを該変倍伝達セル３
４に固定するための固定部、３６は第１ピン２１が嵌入
し得る幅でもって、変倍伝達セル３４に穿設されたカム
溝、３７〜３９は同様に第３ピン２２〜第５ピン２４が
それぞれ嵌入し得る幅でもって変倍セル３２にそれぞれ
穿設されたカム溝、４０は上記固定セル２５の前段部２
６の外周に光軸方向にのみ移動可能に嵌入されたフォー
カス伝達セル、４０ａおよび４０ｂは、このフォー
カス伝達セル４０の外周および内周から光軸１に直交す
る方向にそれぞれ突設されたフォーカスピン、４１お
よび４２は、それぞれ上記フォーカスピン４０ｂが嵌
入し得る幅をもって固定セル２５の前半部２６上および
変倍伝達セル３４にそれぞれ穿設された直線カム溝およ
びカム溝、４３は上記フォーカス伝達セル４０の外周に
回転可能に嵌入され光軸方向の移動が規制されているフ
ォーカスセル、４３ａはこのフォーカスセル４３の後
端部に設けられたフランジ部の外周に形成されたギア
部、４３ｂは上記フォーカスピン４０ａが嵌入し得
る幅をもって上記フォーカスセル４３に形成されたカム
溝、４４は図１で説明したフォーカスモータＭ_F、４４
ａはこのフォーカスモータＭ_Fに駆動されフォーカス
セル４３のギア部４３ａと噛合する原動ギア、４５は
変倍モータＭｚで、４５ａは変倍セル３２のギア部３
３ａと噛合し変倍モータＭｚにより駆動される原動
ギアである。尚、以下の図４〜図８において、上記図３
と同一部位には同一符号を付して重複した説明は省略す
る。

【００２９】図４は、固定セル２５の後半部２７の直線
カム溝２９〜３１と変倍セル３２のカム溝３７〜３９と
の関係を示す平面図で、上記直線カム溝２９〜３１はそ
れぞれ光軸方向に沿う長孔に形成され、変倍セル３２の
カム溝３７〜３９は変倍レンズ群２の設計時に定められ
るカム線図に沿った形状の長孔に形成されている。

【００３０】図５のうち、上段の図（ａ）および下段の
図（ｂ）は、変倍セル３２と変倍伝達セル３４との連結
部を拡大して示すもので、図５の（ａ）は図３の上記連
結部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′矢視断面図で
ある。

【００３１】この図５の（ａ）および（ｂ）において、
切欠部３４ａは光軸１に沿う直線の長孔状の切欠とさ
れ、回転伝達ピン３３ｂがこの切欠部３４ａに嵌入
されている。従って、変倍伝達セル３４は、光軸方向へ
の移動に対しては変倍セル３２によって位置規制され
ず、変倍セル３２の回転運動のみが伝達されるように構
成されている。

【００３２】図６は、固定セル２５の前半部２６と変倍
伝達セル３４とのそれぞれのカム形状および関係を示す
第３のフォーカス伝達セル４０側から見た拡大平面図で
ある。変倍伝達セル３４のカム溝３６は、変倍レンズ群
２の設計時定められるカム線図に沿った形に形成されて
いる。従って第１群セル１７は、合焦動作とは独立的
に、変倍伝達セル３４の回転運動に伴って光軸上を移動
し変倍動作を行うように構成されている。

【００３３】図７は、フォーカスセル４３のカム溝４３
ｂの形状および光軸１との方向関係を示す拡大平面図
である。同図からもわかるように光軸１に対して所定の
傾斜をなす形状に形成されている。従って、フォーカス
セル４３の回転運動は、フォーカスピン４０ａの光軸
方向の直線運動、すなわちフォーカス伝達セル４０の光
軸方向の直線運動に変換されるように構成されている。

【００３４】図８は、フォーカスセル４０、固定セル２
５の前半部２６および変倍伝達セル３４との関係および
それぞれのカム溝の形状を示すフォーカスセル４３側か
ら見た拡大平面図である。前半部２６の直線カム溝４１
は、光軸に沿う方向の直線状の長孔に形成されている。
変倍伝達セル３４のカム溝４２は、上記直線カム溝４１
と直交するように形成されている。つまり変倍伝達セル
３４の変倍動作に伴う回転運動がフォーカス伝達セル４
０のフォーカスピン４０ｂによって規制されないよう
に構成されている。尚、図３において、固定セル２５の
前半部２６における直線カム溝２８および同直線カム溝
４１を作図の都合上同一断面のように示してあるが、直
線カム溝２８と直線カム溝４１とは異なる断面に位置し
ている。

【００３５】図９は、図１に示す実施例の動作を説明す
るための線図である。図９において、４６は、図２に示
した第１群レンズ２ａの∞位置におけるカム線図に対
応する∞位置カム対応曲線（以下「∞曲線」と略記す
る）、４７は同様に第１群レンズ２ａの至近位置（例
えば被写体距離Ｄ＝１．２ｍに対応）の変化を示す至
近曲線、４８は任意の被写体距離Ｄ（例えばＤ＝３．０
ｍ等）におけるフォーカシングレンズ群２ａ，２ｂ
の合焦位置の変化、すなわち焦点距離をワイド側とテ
レ側との間を変化させたときの合焦位置の変化を示す合
焦曲線、４９，５０および５１はＺｐ＝Ｚｐ１とそれ
ぞれ上記∞曲線４６、合焦曲線４８および至近曲線４７
との交点で、これらの交点４９〜５１のＳｘの値は、
それぞれＳ１，Ｓ（ｅ），Ｓ３に対応している。
５２，５３および５４は、同様にＺｐ＝Ｚｐ０とそれ
ぞれ∞曲線４６、合焦曲線４８および至近曲線４７との
交点で、これらの交点５２〜５４のＳｘの値はそれぞ
れＳ０，Ｓ（ｉ），Ｓ２に対応している。５５はＺ
ｐ＝Ｚｐ１とＳｘ＝Ｓ（ｉ）との交点、５６は変
倍駆動の方向を示す矢印、５７は合焦駆動の方向を示す
矢印である。

【００３６】図１０は、図９の∞曲線４６、合焦曲線４
８および至近曲線４７を、他のバリフォーカルレンズの
特性と比較しやすくするために、単に形式的に、∞位置
に規格化（正規化）して描いた線図である。尚、図９に
対応する部位には同一符号を付して重複した説明は省略
する。

【００３７】このように構成された本実施例の動作を説
明する。全体の制御動作を述べる前に図３の機構部の動
作を説明する。まず変倍モータ４５によって原動ギア４
５ａが回転し、これに噛合するギア部３３ａに回転運
動が伝達されて、変倍セル３２および回転伝達ピン３３
ｂで連結された変倍伝達セル３４および第２群レンズ
２ｂが一体的に回転を始める。第１群セル１７、第５
群セル２０は図６および図４に示すように、それぞれ第
１ピン２１および第３ピン２２〜第５ピン２４は、それ
ぞれ光軸方向に沿う直線カム溝２８，２９，３０，３１
によって回転方向に対する位置規制がなされている。従
って変倍伝達セル３４および変倍セル３２の回転によっ
て第１ピン２１および第３ピン２２〜第５ピン２４はそ
の回転角度とそれぞれのカム溝３６〜３９の形状に従っ
た量だけ光軸上を移動する。つまり、第２群レンズ２ｂ
を除いた第１群レンズ２ａ〜第５群レンズ２ｅの
各群が変倍作用を受け、それぞれ図２の実線で示すカム
線図に従って移動する。この変倍動作によって焦点距離
ｆは更新できるが同時にピントずれも発生するので、こ
れを補正しなければならない。そこで、次は合焦動作に
ついて述べる。尚、第２群レンズ２ｂは上記変倍動作
によっては移動しない。

【００３８】フォーカスモータ４４によって原動ギア４
４ａが駆動され、この回転力がこの原動ギア４４ａ
と噛合するフォーカスセル４３のギア部４３ａに伝達
され、フォーカスセル４３が回転するが、図８に示すよ
うにフォーカスピン４０ｂが固定セル２５の前半部４１
に形成された直線カム溝４１によって回転方向に対し位
置規制されているので、フォーカス伝達セル４０も回転
方向には動けず、従って図７に示すように上記フォーカ
スセル４３のカム溝４３ｂに嵌入されたフォーカスピ
ン４０ａは該カム溝４３ｂの回転角に対する図中水
平分力成分に従った量だけ光軸上を直線運動する。つま
りフォーカスセル４３の回転運動がフォーカスピン４０
ａを介してフォーカス伝達セル４０の光軸方向の直線
運動に変換され、さらにこの直線運動がフォーカスピン
４０ｂを介して変倍伝達セル３４に伝達され、第１群
レンズ２ａと第２群レンズ２ｂは、上述の変倍動作
によって設定された（ただし第２群レンズ２ｂは不
動）レンズ間隔を保持した状態で変倍伝達セル３４全体
が、光軸上を移動して合焦位置に至るのである。この説
明からすでに明白なように、変倍伝達セル３４は変倍動
作および合焦動作のいずれにも関与していることにな
る。尚、上記変倍動作による第一の検出手段としてのＺ
ＰＭ８の出力の変化が図２に示すＺｐであり、上記合
焦動作による第二の検出手段を構成する第三の検出手段
としてのＦＰＭ７の出力の変化が同じく図２に示すＳｘ
である。

【００３９】さて、次に図１を用いて本実施例の全体の
制御動作を図９を中心に説明する。

【００４０】今、変倍レンズ群２のうち変倍構成群の位
置、すなわちＺＰＭ８の出力がＺｐ＝Ｚｐ０であり、フ
ォーカシングレンズ群２ａ，２ｂの位置、すなわち
ＦＰＭ７の出力がＳｘ＝Ｓ（ｉ）であったとする。
ここで、まず、ワイド側からテレ側に全系焦点距離ｆを
更新する倍率アップ動作を起動させる。図１のアップス
イッチ１３が押されることによって駆動方向判定部１５
から変倍方向の情報を含む起動信号（ＳＴＲ）が出力さ
れる。この時点では、初期条件演算手段としての機能を
果たす最大繰出量演算部９がＺＰＭ８の出力（Ｚｐ）
を受けてＡ／Ｄ変換し、比例定数演算部１０がＦＰＭ７
の出力（Ｓｘ）を受けてＡ／Ｄ変換する。そしてそれ
ぞれの値は、上述のようにＺｐ＝Ｚｐ０、Ｓｘ＝Ｓ
（ｉ）である。∞位置の合焦位置が焦点距離ｆによって
変らない図１０に示すような特性を有するバリフォーカ
ルレンズの場合には、（１）式によってＺｐ＝Ｚｐ０
における最大繰出量Ｆｐｘ＝Ｆｐ（ｉ）が求められる。
つまり図１０の交点５２〜交点５４に至る長さである。
従って、本実施例である図９においても（１）式によっ
て交点５２〜交点５４に至る長さが最大繰出量Ｆｐｘ
（＝Ｆｐ（ｉ））として求めることができる。さらに、
最大繰出量演算部９は、（２）式によってＺｐ＝Ｚｐ
０における∞曲線４６の交点５２の位置（座標）をＳｘ
（∞）＝Ｓ０として算出する。次に、比例定数演算
部１０は、このＳ０および上記最大繰出量Ｆｐ（ｉ）
ならびにＳｘ＝Ｓ（ｉ）と（３）式によって比例定
数Ｃｆｐを算出する。このようにして求めた合焦レンズ
系の初期条件としての、Ｆｐｘ＝Ｆｐ（ｉ）、Ｓｘ
（∞）＝Ｓ０、Ｃｆｐは、図示しない初期条件演算手
段の記憶手段に一時記録されるそこで変倍制御部１６に
よって上述の変倍方向の情報と起動信号（ＳＴＲ）によ
って変倍モータＭｚを倍率アップの方向に始動させ
る。変倍構成群は図９の矢印５６の方向に移動し交点５
５に達した時点でアップスイッチ１３がＯＦＦ状態にな
ったとすると、ここで変倍制御部１６は変倍モータＭｚ
を停止させる。この時点においてＺｐ＝Ｚｐ１にな
っており、フォーカスモータＭ_Fはまだ始動していない
ので依然としてＳｘ＝Ｓ（ｉ）である。ここで上述
と同様に最大繰出量演算部９は、Ｚｐ＝Ｚｐ１を受け
て（１）式により交点４９から交点５１に至る長さであ
る最大繰出量Ｆｐｘ＝Ｆｐ（ｅ）を算出し、さらに∞曲
線４６の交点４９のＳｘ座表を（２）式によってＳｘ
（∞）＝Ｓ１として算出する。そして合焦補正演算
部１１は、このＳ１および先に求めた比例定数Ｃｆｐ
ならびに上記Ｆｐ（ｅ）と（４）式によって交点５０で
示される予定合焦位置Ｓ（ｅ）を算出する。そしてフ
ォーカス制御部１２は、図９の矢印５７で示す方向にフ
ォーカシングレンズ群２ａ，２ｂを駆動するように
フォーカスモータＭ_Fを制御し、これに伴って変化する
ＦＰＭ７の出力Ｓｘを合焦補正演算部１１を介して監
視し、該出力ＳｘがＳｘ＝Ｓ（ｅ）となった時点で
フォーカスモータＭ_Fを停止し、倍率アップ動作および
合焦補正動作を終了する。尚、倍率ダウン動作は、上述
の動作と逆になるだけで、容易に類推し得るので説明は
省略する。

【００４１】このように、本実施例においては、第２群
レンズ２ｂを変倍伝達セル３４に固定したので、簡略
な光学系であるバリフォーカルレンズがさらに簡略化さ
れている。しかも第２群レンズ２ｂを変倍動作によっ
て変化しないように構成したことによる∞位置の合焦位
置が変化する特性を有するにも拘らず比例演算によって
容易に予定合焦位置を算出し、この合焦位置にフォーカ
シングレンズ群２ａ，２ｂを駆動できる利点があ
る。

【００４２】また、従来のズームレンズにおける上記等
量移動の条件を外し、各被写体距離における合焦位置の
変化が（５）式となるように構成したから、ワイド側で
のフォーカシングレンズ群２ａ，２ｂの移動量が不
必要に大きくならない利点がある。従って、レンズ外径
を極力小さくできる利点がある。しかも見かけ上（使用
上）は、従来のズームレンズと同様に一旦合焦せしめた
後、変倍操作を行なってもピント移動（ボケ）が発生し
ない利点がある。

【００４３】また、第２群レンズ２ｂを変倍伝達セル
３４に固定したので、第２群レンズ用のセルが省略で
き、且つ、加工の厄介なカム溝を変倍伝達セル３４に形
成する必要が無くなり、従って、構成の簡略化と、コス
トの低減化を実現することができる。さらに加えて、第
２群レンズ２ｂを変倍駆動する必要がないので、その
分、摩擦力が軽減され、従って駆動ロスの低減化を併せ
て実現することができる。

【００４４】また、従来のカムによる機械的な合焦の補
正を電気的に行なうので、また上述のようにレンズ外径
を極力小さくでき、鏡胴構成も簡略化でき、従ってフォ
ーカシングレンズ群を駆動するモータが小容量のもので
足り、装置全体の小型化、軽量化、低コスト化が実現で
きる利点がある。特にカメラと本装置を連動させて用い
る場合には、カメラのＡＦ用回路が共用できるので、さ
らにコストを低下させることができる利点がある。

【００４５】尚、本発明は、上述の実施例に限定される
ことなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の
変形実施ができるものである。

【００４６】例えば、変倍伝達セル３４に固定するセル
は、第１群セル１７であってもよい。

【００４７】また、変倍動作と合焦動作の両動作に関与
しているのは、変倍伝達セル３４であるが、図３に示す
ようにフォーカスカウンタ６およびＦＰＭ７は、原動ギ
ア４４ａと連結する構成とする例に限らず、フォーカ
スセル４３およびフォーカス伝達セル４０の光軸方向移
動量を検出するように構成してもよい。

【００４８】また、同様にＺＰＭ８は、原動ギア４５ａ
に連結する構成とする例に限らず、変倍セル３２また
は変倍伝達セル３４の回転角あるいは、第３群セル１９
〜第５群セル２１のうちいずれかの光軸方向移動量を検
出するように構成してもよい。

【００４９】また、フォーカスモータ４４および変倍モ
ータ４５は、それぞれ原動ギア４４ａおよび４５ａ
に直結することなく減速機構等を介して駆動してもよ
い。

【００５０】また、予定合焦位置Ｓ（ｅ）は、第三の
検出手段としてのＦＰＭ７の出力Ｓｘと比較するに限
らず、第四の検出手段としてのフォーカスカウンタ６の
出力Ｄｆｃと比較してもよく、つまり、Ｓｘ＝Ｄｆ
ｃとなった時点でフォーカスモータＭ_Fを停止するよう
に構成してもよい。

【００５１】一般に第四の検出手段としてのＦＰＭ７を
ポテンショメータ、フォーカスカウンタ６をロータリエ
ンコーダ等でそれぞれ構成した場合、フォーカスカウン
タ６の方が精度が高いので、上記の場合、予定合焦位置
Ｓ（ｅ）への駆動がより正確になる利点がある。

【００５２】また、（２）式による演算は、例えば図９
の∞曲線４６をＺｐの値によって４分割にし、この４
つの区間を直線で近似し、それぞれ当該区間の近似式に
よってＳｘ（∞）を算出してもよい。例えばｆ＝３５
ｍｍに対応するＺｐの値を０とし、ｆ＝１３５ｍｍに
対応するＺｐの値を３１とし、また、至近位置に対応
するＦｐの値を０とし、∞位置に対応するＦｐの値
を３１とするとき、各区間〜の近似式は次のように
なる。

【００５３】また、（１）式および（２）式をテーラー展開した形式
の演算式Ｆｐｘ＝ａ０＋ａ１Ｚｐ＋ａ２Ｚｐ２……にし
てもよい。ここで、ａ０，ａ１，ａ２，……は、
設計時に定められる設定定数である。

【００５４】また、一般にテレ側とワイド側のストップ
位置において、ズームカムとストップ部材の圧力角、即
ちストップ強度の問題から（１）式のような演算式では
テレ側、ワイド側では近似できない場合が発生する。そ
の場合には、Ｚｐのゾーンを３ゾーンにわけ、それぞ
れにゾーン分けして、近似式を作ることにより、行なう
ことができる。

【００５５】また、（１）式および（２）式等も演算に
限らずＣＰＵ、ＲＯＭ内にそのデータを記憶させておく
こともできる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明によれ
ば、結像位置ずれを生ずるような変倍レンズを用いなが
ら、合焦レンズ系の初期条件を予め演算し且つ記憶して
おくことにより、演算処理が効率化され当該結像位置ず
れを速やかに且つ正確に補正し得る変倍レンズ装置装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバリフォーカルレンズ制御装置の
一実施例の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に用いられるバリフォーカルレンズの特
性である設定すべき焦点距離ｆの変化と各レンズ群の動
き方を示す線図である。

【図３】本発明の要部で、図１の変倍駆動部およびフォ
ーカス駆動部の具体的な構成を示す縦断側面図である。

【第４】固定セルの直線カム溝と変倍セルとのそれぞれ
のカム形状および関係を示す平面図である。

【図５】変倍セルと変倍伝達セルとの連結部を拡大して
示す平面図およびその平面図のＡ−Ａ′矢視断面図であ
る。

【図６】固定セルと変倍伝達セルとのそれぞれのカム形
状および関係を示す平面図である。

【図７】フォーカスセルのカム形状および光軸との方向
関係を示す平面図である。

【図８】フォーカスセル、固定セルおよび変倍伝達セル
とのそれぞれのカム形状を示す平面図である。

【図９】図１の実施例の全体の動作を説明するための線
図である。

【図１０】図９の線図を形式的に他のバリフォーカルレ
ンズの特性に近似させて描いた線図である。

【符号の説明】

１光軸２変倍レンズ群２ａ〜２ｅ第１群〜第５群レンズ３フィルム面４変倍駆動部５フォーカス駆動部６フォーカスカウンタ７合群レンズ群位置検出器（ＦＰＭ）８焦点距離検出器（ＺＰＭ）９最大繰出量演算部１０比例定数演算部１１合焦補正演算部１２フォーカス制御部１３倍率アップスイッチ（アップスイッチ）１４倍率ダウンスイッチ（ダウンスイッチ）１５駆動方向判定部１６変倍制御部Ｍｚ，４５変倍モータＭ_F，４４フォーカスモータ＋Ｖ電源１７第１群セル１８〜２０第３群セル〜第５群セル２１第１ピン２２〜２４第３ピン〜第５ピン２５固定セル２６前半部２７後半部２８〜３１，４１固定セルの直線カム溝３２変倍セル３３ａギア部３３ｂ回転伝達ピン３４変倍伝達セル３４ａ切欠部３５固定部３６，４２変倍伝達セルのカム溝３７〜３９変倍セルのカム溝４０フォーカス伝達セル４０ａ，４０ｂフォーカスピン４３フォーカスセル４６ ∞位置カム対応曲線（∞曲線）４７至近曲線４８合焦曲線４９〜５５交点５６変倍駆動の方向を示す矢印５７合焦駆動の方向を示す矢印

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】変倍レンズ制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変倍レンズ制御装置に
関し、より詳細には、同一光軸上に配設された変倍レン
ズ群および合焦レンズ群からなる変倍光学系で変倍動作
に伴って結像位置ずれを生ずる変倍レンズ制御装置に関
するものである。

【０００２】

【０００７】

【０００８】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、安価にして小型でしか
も簡略な光学系である変倍レンズを用いながら、変倍に
伴う結像位置ずれを既存のＡＦ機能と組合わせて自動的
に迅速且つ高精度に補正し得る変倍レンズ制御装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上述の目
的を達成させるため、変倍機能をもつ変倍レンズ群と、
変倍と合焦の機能をもつ少なくとも２つ以上のレンズ群
からなる合焦レンズ群と、上記変倍レンズ群の位置を検
出する変倍レンズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群
を光軸方向に移動させると同時に、上記合焦レンズ群の
焦点距離を変化させるべく合焦レンズ群の少なくとも１
つ以上のレンズ群を光軸方向に移動させる変倍駆動手段
と、上記合焦レンズ群の焦点距離を保持したまま光軸方
向に駆動する合焦駆動手段と、上記変倍レンズ群位置検
出手段の出力から合焦レンズ群の移動量を算出する変倍
合焦補正制御手段と、からなり、変倍動作時、上記変倍
駆動手段により上記変倍レンズ群を駆動し、上記変倍合
焦補正制御手段により上記合焦レンズ群を駆動すること
により変倍光学系を構成し、合焦動作時には、既存のＡ
Ｆ機能と組合わせて上記合焦駆動手段により上記合焦レ
ンズ群を駆動することを特徴とするものである。

【００１０】第２の発明は、上記の目的を達成するため
に、合焦動作時には、既存のＡＦ機能と組合わせて合焦
駆動手段により合焦レンズ群を駆動制御することによっ
て自動合焦調節を達成するカメラであって、変倍動作
時、上記合焦レンズ群を構成する複数のレンズの間隔を
変化させる変倍駆動手段と、上記合焦レンズ群の間隔を
保持したまま光軸方向に駆動する合焦駆動手段と、から
なり、上記合焦レンズ群を、変倍動作時に変化した合焦
レンズ群を構成する複数のレンズの間隔を保持したまま
光軸方向に駆動することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】

【００１４】変倍駆動手段は、変倍レンズ群を光軸方向
に移動させると同時に、合焦レンズ群の焦点距離を変化
させるべく合焦レンズ群の少なくとも１つ以上のレンズ
群を光軸方向に移動させる。そして、合焦駆動手段は、
複数の合焦レンズ群の焦点距離を一定に保持したまま光
軸方向に駆動する。変倍合焦補正制御手段は、変倍レン
ズ群位置検出手段の出力から合焦レンズ群の、例えば、
変倍に伴う結像位置ずれに相当する移動量を算出する。
この変倍光学系は、変倍動作時、上記変倍駆動手段によ
り変倍レンズ群を駆動し、変倍合焦補正制御手段により
合焦レンズ群を駆動するように構成してある。そして、
合焦動作時には、既存のＡＦ機能と組合わせて合焦レン
ズ群の焦点距離を保持したまま合焦駆動手段により合焦
レンズ群を光軸方向に駆動するようにしている。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
具体的に説明する。図１は、本発明の全体の構成を示す
ブロック図である。図１において、１は変倍光学系の光
軸、２はこの光軸１に沿って移動可能に該光軸１上に配
設されて上記変倍光学系を構成する変倍レンズ系として
の変倍レンズ群で、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２
ｅは、それぞれ単独または複数のレンズからなる第１
群レンズ、第２群レンズ、第３群レンズ、第４群レンズ
および第５群レンズである。そして第１群レンズ２ａ
および第２群レンズ２ｂをもって、合焦レンズ系とし
てのフォーカシングレンズ群を構成する。この第１群、
第２群レンズ２ａ，２ｂを含み、第３群レンズ２ｃ
〜第５群レンズ２ｅをもって変倍レンズ群２を構成し
ている。尚、第２群レンズ２ｂを除いた変倍レンズ群
２をもって変倍構成群を構成している。また変倍レンズ
群２からなる上記変倍光学系の全系焦点距離はｆであ
る。３はフィルム面、４は該全系焦点距離ｆが最長焦点
距離としての望遠側焦点距離（以下単に「テレ側」と略
記する）から最短焦点距離としての広角側焦点距離（以
下単に「ワイド側」と略記する）までの間の任意の焦点
距離に設定するために上記変倍構成群を駆動する変倍駆
動手段としての変倍モータＭｚおよび後述する機構部
から成る変倍駆動部である。５は合焦動作時に、無限遠
から至近に至る被写体距離に対応する光軸１上の無限遠
位置（∞位置）から至近位置までの間の合焦位置に第１
群レンズ２ａおよび第２群レンズ２ｂを駆動する（詳
細には、第１群レンズ２ａと第２群レンズ２ｂの間
隔を一定に保持した状態で光軸方向に移動せしめる）合
焦駆動手段としてのフォーカスモータＭ_Fおよび後述す
る機構部からなるフォーカス駆動部である。６および７
はそれぞれ上記第１群レンズ２ａおよび第２群レンズ
２ｂと共に該フォーカス駆動部５に駆動され、このう
ち、６はスリット円板６ａが回転駆動されることによ
ってフォトインタラプタ６ｂからその回転数に比例し
たパルスを発生し第１群レンズ２ａおよび第２群レン
ズ２ｂの光軸１上の移動量を検出するフォーカスカウ
ンタ、また７は第１群レンズ２ａおよび第２群レンズ
２ｂの光軸上の位置を検出し、その位置に比例した電
圧を、フォーカス位置情報Ｓｘとして出力する合焦レ
ンズ位置検出手段としての合焦レンズ群位置検出器（以
下「ＦＰＭ」と略記する）である。８は変倍構成群と共
に変倍駆動部４に駆動されて変倍レンズ系の位置を検出
し、上記全系焦点距離ｆに比例した電圧を、焦点距離情
報Ｚｐとして出力する変倍レンズ群位置検出手段とし
ての変倍レンズ群位置検出器（以下「ＺＰＭ」と略記す
る）、９は上記焦点距離情報Ｚｐを受けてＡ／Ｄ変換
した上で、このＺｐにおける∞位置から至近位置まで
の第１群レンズ２ａおよび第２群レンズ２ｂの移動
量（すなわち繰出量）Ｆｐｘを演算する最大繰出量演算
部、１０はこの最大繰出量演算部９の出力ＦｐｘとＦＰ
Ｍ７のフォーカス位置情報としての出力Ｓｘとを受け
て該出力ＳｘをＡ／Ｄ変換した上でこれらの比を演算
し、比例定数Ｃｆｐを出力する比例定数演算部であ
る。１１は上記３つの出力Ｆｐｘ，Ｃｆｐ，Ｓｘを受
けて合焦させるための補正量Ｄｆｐを演算する合焦補正
演算部、１２はフォーカスカウンタ６の出力Ｄｆｃおよ
び上記合焦補正演算部１１の補正量に対応する出力Ｄｆ
ｐを受けてフォーカス駆動部５を制御するフォーカス制
御部である。１３〜１５は起動手段を構成し、１３およ
び１４はいずれも変倍動作を起動する外部操作可能な押
ボタンスイッチからなる変倍スイッチで、１３は倍率ア
ップスイッチ（以下単に「アップスイッチ」という）、
１４は倍率ダウンスイッチ（以下単に「ダウンスイッ
チ」という）、１５はこれらのスイッチ１３，１４の出
力を受けて変倍モータＭｚの回転方向を決定した上で
起動信号（ＳＴＲ）を出力する駆動方向判定部、１６は
該起動信号ＳＴＲおよび出力Ｆｐｘを受けて変倍駆動部
４を制御する変倍制御部である。

【００１７】従って、変倍合焦補正制御手段は、結果と
してＺＰＭ８の出力Ｚｐから結果的に合焦レンズ群とし
てのフォーカシング群を合焦に至らしめるための移動量
Ｄｆｐを算出する機能を有する。そして、上記変倍駆動
部４は、変倍レンズ群２を光軸方向に移動させると同時
に、フォーカシングレンズ群２ａのみを光軸方向に移動
させるように構成してある。

【００１８】また、フォーカシング駆動部５は、フォー
カシングレンズ群の焦点距離を保持したまま光軸方向に
構成してある。尚、＋Ｖは電源を示し、また各部の入出
力関係は主要信号のみを示す。

【００２０】従来のズームレンズは、変倍操作（全系焦
点距離ｆの更新）によってピント移動しないものと定義
されているが、本発明の基本的な考え方として、まず上
記ピント移動を許すことにする（最終的にはこのピント
移動を補正して合焦状態にする）。尚、フォーカシング
方式は取敢えず、フロントフォーカシング方式を前提と
する。最大繰出量演算部９は、無限遠位置から至近位置
までの繰出量に対応する出力をＦｐｘ、ＺＰＭ８の出力
をＺｐ、変倍光学系のレンズ固有の定数をそれぞれＣ
₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ としたとき、なる演算式による演算を実行する。

【００２１】さらに同最大繰出量演算部９は、後述する
図２の第１群レンズ２ａの∞位置におけるカム線図に
対応したフォーカス位置情報ＳｘをＳｘ（∞）とする
と、なる演算式で演算する。ただし、ここでＺｐは上記Ｚ
ＰＭ８の出力、Ａ₀，Ａ₁，Ａ₂ は上記同様変倍光学系の
レンズ固有の定数である。

【００２３】また合焦補正演算部１１は、変倍駆動部４
の動作開始後所定の時間間隔で、またはＺＰＭ８からの
出力の変化が所定量に達した時点での上記合焦補正演算
部１１の出力をＳ（ｅ）、比例定数演算部１０の出力
をＣｆｐ、補正すべき時点でのＺＰＭ８の出力Ｚｐお
よび上記Ｓｘ（∞）の値をそれぞれＺｐ₁ ，Ｓ₁ とする
とき、Ｓ（ｅ）＝Ｃｆｐ・Ｆｐ（ｅ）＋Ｓ₁ （４）によって予定合焦位置Ｓ（ｅ）を求める演算を行う。た
だし、Ｆｐ（ｅ）は、Ｚｐ＝Ｚｐ₁ を（１）式に代入
した値である。尚、本発明の考え方の基本となるのが次
の（５）式で、この（５）式より上記（１）〜（４）式
が導出される。

【００２４】Ｄ＝（Ｃ₀ ・Ｚｐ＋Ｃ₁ ）・Ｓｘ＋Ｃ₂ （５）ここで、Ｄは被写体距離Ｃ₀ ，Ｃ₁ ，Ｃ₂ は設計時
に定められる設定定数である。

【００２６】図２は、図１に示した本発明装置の変倍構
成群の動きを示すカム線図で、例えばワイド側からテレ
側へ全系焦点距離ｆを更新した場合を示している。Ｓｘ
は、合焦レンズ群位置検出手段の出力である上述のフ
ォーカス位置情報Ｓｘであり、この図面においてはフ
ォーカシングレンズ群（第１群レンズ２ａおよび第２
群レンズ２ｂ）の被写体距離に対応した繰出量（移動
量）を示している。Ｚｐは同じく変倍レンズ群位置検
出手段の出力である上述の焦点距離情報Ｚｐで、この図
面では変倍レンズ群２の変倍動作による移動量を第４群
レンズ２ｄをその代表として示してある。また、この図
面において１はワイド側における上記光軸１′は、テレ
側における上記光軸である。

【００３５】図９は、図１に示す実施例の動作を説明す
るための線図である。図９において、４６は、図２に示
した第１群レンズ２ａの∞位置におけるカム線図に対
応する∞位置カム対応曲線（以下「∞曲線」と略記す
る）、４７は同様に第１群レンズ２ａの至近位置（例
えば被写体距離Ｄ＝１．２ｍに対応）の変化を示す至
近曲線、４８は任意の被写体距離Ｄ（例えばＤ＝３．０
ｍ等）におけるフォーカシングレンズ群２ａ，２ｂ
の合焦位置の変化、すなわち焦点距離をワイド側とテ
レ側との間を変化させたときの合焦位置の変化を示す合
焦曲線、４９，５０および５１はＺｐ＝Ｚｐ₁ とそれ
ぞれ上記∞曲線４６、合焦曲線４８および至近曲線４７
との交点で、これらの交点４９〜５１のＳｘの値は、
それぞれＳ₁ ，Ｓ（ｅ），Ｓ３に対応している。
５２，５３および５４は、同様にＺｐ＝Ｚｐ₀ とそれ
ぞれ∞曲線４６、合焦曲線４８および至近曲線４７との
交点で、これらの交点５２〜５４のＳｘの値はそれぞ
れＳ₀ ，Ｓ（ｉ），Ｓ２に対応している。５５はＺ
ｐ＝Ｚｐ₁ とＳｘ＝Ｓ（ｉ）との交点、５６は変
倍駆動の方向を示す矢印、５７は合焦駆動の方向を示す
矢印である。

【００３８】フォーカスモータ４４によって原動ギア４
４ａが駆動され、この回転力がこの原動ギア４４ａ
と噛合するフォーカスセル４３のギア部４３ａに伝達
され、フォーカスセル４３が回転するが、図８に示すよ
うにフォーカスピン４０ｂが固定セル２５の前半部４１
に形成された直線カム溝４１によって回転方向に対し位
置規制されているので、フォーカス伝達セル４０も回転
方向には動けず、従って図７に示すように上記フォーカ
スセル４３のカム溝４３ｂに嵌入されたフォーカスピ
ン４０ａは該カム溝４３ｂの回転角に対する図中水
平分力成分に従った量だけ光軸上を直線運動する。つま
りフォーカスセル４３の回転運動がフォーカスピン４０
ａを介してフォーカス伝達セル４０の光軸方向の直線
運動に変換され、さらにこの直線運動がフォーカスピン
４０ｂを介して変倍伝達セル３４に伝達され、第１群
レンズ２ａと第２群レンズ２ｂは、上述の変倍動作
によって設定された（ただし第２群レンズ２ｂは不
動）レンズ間隔を保持した状態で変倍伝達セル３４全体
が、光軸上を移動して合焦位置に至るのである。この説
明からすでに明白なように、変倍伝達セル３４は変倍動
作および合焦動作のいずれにも関与していることにな
る。尚、上記変倍動作によるＺＰＭ８の出力の変化が図
２に示すＺｐであり、上記合焦動作によるＦＰＭ７の
出力の変化が同じく図２に示すＳｘである。

【００４０】今、変倍レンズ群２のうち変倍構成群の位
置、すなわちＺＰＭ８の出力がＺｐ＝Ｚｐ₀ であり、フ
ォーカシングレンズ群２ａ，２ｂの位置、すなわち
ＦＰＭ７の出力がＳｘ＝Ｓ（ｉ）であったとする。
ここで、まず、ワイド側からテレ側に全系焦点距離ｆを
更新する倍率アップ動作を起動させる。図１のアップス
イッチ１３が押されることによって駆動方向判定部１５
から変倍方向の情報を含む起動信号（ＳＴＲ）が出力さ
れる。この時点では、初期条件演算手段としての機能を
果たす最大繰出量演算部９がＺＰＭ８の出力（Ｚｐ）
を受けてＡ／Ｄ変換し、比例定数演算部１０がＦＰＭ７
の出力（Ｓｘ）を受けてＡ／Ｄ変換する。そしてそれ
ぞれの値は、上述のようにＺｐ＝Ｚｐ₀ 、Ｓｘ＝Ｓ
（ｉ）である。∞位置の合焦位置が焦点距離ｆによって
変らない図１０に示すような特性を有するバリフォーカ
ルレンズの場合には、（１）式によってＺｐ＝Ｚｐ₀
における最大繰出量Ｆｐｘ＝Ｆｐ（ｉ）が求められる。
つまり図１０の交点５２〜交点５４に至る長さである。
従って、本実施例である図９においても（１）式によっ
て交点５２〜交点５４に至る長さが最大繰出量Ｆｐｘ
（＝Ｆｐ（ｉ））として求めることができる。さらに、
最大繰出量演算部９は、（２）式によってＺｐ＝Ｚｐ
₀ における∞曲線４６の交点５２の位置（座標）をＳｘ
（∞）＝Ｓ₀ として算出する。次に、比例定数演算部
１０は、このＳ₀ および上記最大繰出量Ｆｐ（ｉ）な
らびにＳｘ＝Ｓ（ｉ）と（３）式によって比例定数
Ｃｆｐを算出する。このようにして求めた合焦レンズ系
の初期条件としての、Ｆｐｘ＝Ｆｐ（ｉ）、Ｓｘ（∞）
＝Ｓ₀ 、Ｃｆｐは、図示しない初期条件演算手段の記
憶手段に一時記録されるそこで変倍制御部１６によって
上述の変倍方向の情報と起動信号（ＳＴＲ）によって変
倍モータＭｚを倍率アップの方向に始動させる。変倍
構成群は図９の矢印５６の方向に移動し交点５５に達し
た時点でアップスイッチ１３がＯＦＦ状態になったとす
ると、ここで変倍制御部１６は変倍モータＭｚを停止
させる。この時点においてＺｐ＝Ｚｐ₁ になってお
り、フォーカスモータＭ_Fはまだ始動していないので依
然としてＳｘ＝Ｓ（ｉ）である。ここで上述と同様
に最大繰出量演算部９は、Ｚｐ＝Ｚｐ₁ を受けて
（１）式により交点４９から交点５１に至る長さである
最大繰出量Ｆｐｘ＝Ｆｐ（ｅ）を算出し、さらに∞曲線
４６の交点４９のＳｘ座表を（２）式によってＳｘ
（∞）＝Ｓ₁ として算出する。そして合焦補正演算部
１１は、このＳ₁ および先に求めた比例定数Ｃｆｐな
らびに上記Ｆｐ（ｅ）と（４）式によって交点５０で示
される予定合焦位置Ｓ（ｅ）を算出する。そしてフォ
ーカス制御部１２は、図９の矢印５７で示す方向にフォ
ーカシングレンズ群２ａ，２ｂを駆動するようにフ
ォーカスモータＭ_Fを制御し、これに伴って変化するＦ
ＰＭ７の出力Ｓｘを合焦補正演算部１１を介して監視
し、該出力ＳｘがＳｘ＝Ｓ（ｅ）となった時点で
フォーカスモータＭ_Fを停止し、倍率アップ動作および
合焦補正動作を終了する。尚、倍率ダウン動作は、上述
の動作と逆になるだけで、容易に類推し得るので説明は
省略する。

【００４４】また、従来のカムによる機械的な合焦の補
正を電気的に行なうので、また上述のようにレンズ外径
を極力小さくでき、鏡胴構成も簡略化でき、従ってフォ
ーカシングレンズ群を駆動するモータが小容量のもので
足り、装置全体の小型化、軽量化、低コスト化が実現で
きる利点がある。特にＡＦ機能を有するカメラと本装置
を連動させて用いる場合には、カメラのＡＦ用回路が共
用できると共に、カメラのＡＦ回路で算出された合焦位
置までの移動量を、合焦補正演算部１１の出力である補
正量と対応させることで合焦駆動手段を共用することが
できるので、さらにコストを低下させることができる利
点がある。

【００５０】また、予定合焦位置Ｓ（ｅ）は、ＦＰＭ
７の出力Ｓｘと比較するに限らず、フォーカスカウン
タ６の出力Ｄｆｃと比較してもよく、つまり、Ｓｘ＝
Ｄｆｃとなった時点でフォーカスモータＭ_Fを停止す
るように構成してもよい。

【００５１】一般にＦＰＭ７をポテンショメータ、フォ
ーカスカウンタ６をロータリエンコーダ等でそれぞれ構
成した場合、フォーカスカウンタ６の方が精度が高いの
で、上記の場合、予定合焦位置Ｓ（ｅ）への駆動がよ
り正確になる利点がある。

【００５３】また、（１）式および（２）式をテーラー展開した形式
の演算式Ｆｐｘ＝ａ₀＋ａ₁Ｚｐ＋ａ₂Ｚｐ² ……にしても
よい。ここで、ａ₀ ，ａ₁ ，ａ₂ ，……は、設計時
に定められる設定定数である。

【００５６】

【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明によれ
ば、安価にして小型でしかも簡略な変倍レンズを用いる
ことができ、変倍に伴う結像位置ずれを自ら補正し得る
と共に既存のＡＦ機能と組み合わせて合焦レンズ群を自
動的に迅速且つ高精度に合焦させ得る変倍レンズ制御装
置を提供することができる。特に、本発明によれば、Ａ
Ｆ機能を有するカメラに適用することにより、本装置と
ＡＦ機能付きカメラの機能性をコストダウンを図りつつ
著しく向上させ得る変倍レンズ制御装置を提供すること
ができる。また、本発明によれば、変倍と合焦の機能を
もつ少なくとも１つのレンズ群を移動させないように構
成したので、当該レンズ群のこてい手段が省略でき、且
つ、加工の厄介なカム溝の形成も省略でき、したがっ
て、構成の簡略化とコストの低減化を実現し得る変倍レ
ンズ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】１光軸２変倍レンズ群２ａ〜２ｅ第１群〜第５群レンズ３フィルム面４変倍駆動部５フォーカス駆動部６フォーカスカウンタ７合群レンズ群位置検出器（ＦＰＭ）８焦点距離検出器（ＺＰＭ）９最大繰出量演算部１０比例定数演算部１１合焦補正演算部１２フォーカス制御部１３倍率アップスイッチ（アップスイッチ）１４倍率ダウンスイッチ（ダウンスイッチ）１５駆動方向判定部１６変倍制御部Ｍｚ，４５変倍モータＭ_F，４４フォーカスモータ＋Ｖ電源１７第１群セル１８〜２０第３群セル〜第５群セル２１第１ピン２２〜２４第３ピン〜第５ピン２５固定セル２６前半部２７後半部２８〜３１，４１固定セルの直線カム溝３２変倍セル３３ａギア部３３ｂ回転伝達ピン３４変倍伝達セル３４ａ切欠部３５固定部３６，４２変倍伝達セルのカム溝３７〜３９変倍セルのカム溝４０フォーカス伝達セル４０ａ，４０ｂフォーカスピン４３フォーカスセル４６ ∞位置カム対応曲線（∞曲線）４７至近曲線４８合焦曲線４９〜５５交点５６変倍駆動の方向を示す矢印５７合焦駆動の方向を示す矢印

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｂ 13/34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変倍機能をもつ変倍レンズ群と変倍と合
焦の機能をもつ少なくとも２つ以上のレンズ群からなる
合焦レンズ群と、上記変倍レンズ群の位置を検出する変
倍レンズ群位置検出手段と上記変倍レンズ群を光軸方向
に移動させると同時に、上記合焦レンズ群の焦点距離を
変化させるべく合焦レンズ群の少なくとも１つ以上のレ
ンズ群を光軸方向に移動させる変倍駆動手段と上記合焦
レンズ群の焦点距離を保持したまま光軸方向に駆動する
合焦駆動手段と、上記変倍レンズ群位置検出手段の出力
から合焦レンズ群の移動量を算出する変倍合焦補正制御
手段と、からなり変倍動作時、上記変倍駆動手段により
上記変倍レンズ群を駆動し、上記変倍合焦補正制御手段
により上記合焦レンズ群を駆動することにより変倍光学
系を構成し、合焦動作時には、既存のＡＦ機能と組合わ
せて上記合焦駆動手段により上記合焦レンズ群を駆動す
ることを特徴とする変倍レンズ制御装置。
【請求項２】合焦動作時には、既存のＡＦ機能と組合
わせて合焦駆動手段により合焦レンズ群を駆動制御する
ことによって自動合焦調節を達成するカメラであって変
倍動作時、上記合焦レンズ群を構成する複数のレンズの
間隔を変化させる変倍駆動手段と上記合焦レンズ群の間
隔を保持したまま光軸方向に駆動する合焦駆動手段と、
からなり、上記合焦レンズ群を、変倍動作時に変化した
合焦レンズ群を構成する複数のレンズの間隔を保持した
まま光軸方向に駆動することを特徴とする変倍レンズ制
御装置。
【請求項３】変倍駆動手段によって移動する合焦レンズ
群の位置を検出する合焦レンズ群位置検出手段と、該合
焦レンズ群位置検出手段の出力により合焦レンズ群の間
隔を保持したまま光軸方向に駆動する合焦レンズ群の移
動量を算出する変倍合焦補正制御手段とを有することを
特徴とする請求項２記載の変倍レンズ制御装置。
【請求項４】変倍レンズ群位置検出手段による位置検出
は、カメラ固定系からの位置を検出することを特徴とす
る請求項１記載の変倍レンズ制御装置。