JPH09159896A

JPH09159896A - 光学機器

Info

Publication number: JPH09159896A
Application number: JP33997095A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ogino; 滋荻野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】環境変化があってもピントズレを補正し、良
好なる光学性能が得られる光学機器を得ること。【解決手段】移動レンズ群を含む複数のレンズ群を有
する光学系により結像面上に物体像を形成する光学機器
において、該移動レンズ群を駆動するレンズ駆動手段、
該レンズ駆動手段を制御する制御手段、該移動レンズ群
を駆動する為の制御情報を記憶する記憶手段、そして該
光学系の所定の数のレンズ群毎に温度検出手段又は／及
び湿度検出手段を設け、該制御手段は該制御情報と所定
の数以上の該温度情報又は／及び湿度情報とに基づいて
該レンズ駆動手段を制御して温度変化又は／及び湿度変
化に伴う該光学系の結像面位置の変動を補正しているこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ，銀
塩カメラ，電子スチルカメラ等の光学機器に関し、特に
フォーカスや変倍の際に光軸上移動する移動レンズ群を
有する光学系（撮影光学系）、例えば単一焦点距離の撮
影レンズやズームレンズ等の光学系において環境変化が
あったときのピントズレを該移動レンズによって補正す
るようにした光学機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ等の光学機器においては、
撮影光学系の小型化及び固体撮像素子のイメ−ジサイズ
の小径化が急速に進んでいる。又撮影光学系を構成する
光学材料としてプラスチック材料が多く用いられてい
る。プラスチック材料を用いるとレンズが金型により容
易に成形でき、又その形状の任意性も大きく、又ガラス
材料に対してコストメリットが大きいなどの特長があ
る。この為プラスチック材料より成るレンズがファイン
ダ系や、赤外線アクティブオートフォーカスユニットそ
して撮影光学系の一部等に多く使用されている。

【０００３】プラスチック材料は、無機ガラス材料に比
べて環境変化に対する物理的性質の変化が大きい。例え
ば、線膨張係数が大きくプラスチック材料のＰＭＭＡで
は代表値で６７．９×１０^-6／℃なのに対して、無機ガ
ラスのＬａＫ１４（ＯＨＡＲＡ製）では、５７×１０
^-7／℃と１桁小さい。又温度変化に対する屈折率の変化
についてもＰＭＭＡでは、代表値で１．０〜１．２×１
０^-4／℃なのに対して、上記ＬａＫ１４では、Ｄ線で
３．９〜４．４×１０^-6／℃と２桁小さい。

【０００４】このようにプラスチック材料は、無機ガラ
ス材料に比べて、温度変化に対して光学的諸定数（屈折
率や形状等）の変化が大きい。例えばプラスチック材料
より成るレンズ、所謂プラスチックレンズは、温度変化
に対して焦点距離が無機ガラス材料より成るレンズに比
べて大きく変化する。

【０００５】又、プラスチック材料は無機ガラス材料に
比べて吸水率が大きい。この為プラスチックレンズの光
学的諸定数は温度変化に同様に湿度変化に対しても無機
ガラス材料より成るレンズに比べて大きく変化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光学系の一部にプラス
チックレンズを用いると前述のような効果が得られる。
しかしながらその反面、環境変化、特に温度変化や湿度
変化があると無機ガラス材料より成るレンズを用いた場
合に比べて焦点距離等の光学的性質が大きく変化してく
るという問題点が生じてくる。

【０００７】最近の光学機器は、撮影光学系の小型化や
固体撮像素子の小型化そして各要素の高密度化を図って
小型化されている。この為光学機器に用いている光学系
の結像面の予定結像面に対する温度変化や湿度変化等に
よるズレの影響が大きくなるという問題がある。従って
このような環境変化による結像位置のズレをいかに効果
的に補正するかが大きな問題点となっている。

【０００８】又撮影レンズ（撮影光学系）の近傍に発熱
体が配置されている場合、環境温度と発熱体温度との間
で差が生じる。このため撮影レンズを構成する複数のレ
ンズ群の温度及び湿度の状態が異なる場合がある。各レ
ンズ群の温度及び湿度については、発熱体の位置及びそ
の数、又は発熱体の温度及び環境温度等によって変化す
る。又、これらの条件が同じでも、例えば発熱体に通電
された直後と、発熱体の温度が定常状態となるに十分の
時間を経た後では、各レンズ群の温度差及び湿度差も異
なってくる。このため各レンズ群の温度及び湿度変化に
よる予定結像面のずれを補正する為には、各レンズ群の
温度及び湿度を同一のものとして補正するだけでは不十
分であり、各レンズ群の温度及び湿度分布を把握する必
要がある。

【０００９】本発明は、フォーカスや変倍の為に光軸上
移動する移動レンズ群を有する光学系（撮影レンズ）を
用いたとき環境変化があったとき、及び撮影レンズが発
熱体等を有することで撮影レンズを構成する複数のレン
ズ群に温度差や湿度差があっても少ない数の温度検出手
段又は／及び湿度検出手段で多くのレンズ群の温度情報
又は／及び湿度情報を求め、これより温度変化や湿度変
化等の環境変化に応じて該移動レンズ群の移動軌跡をそ
の都度、適切に設定することにより結像面のズレを補正
し、高い光学性能を維持することのできるビデオカメラ
や銀塩カメラそして電子スチルカメラ等に好適な光学機
器の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光学機器は、（１−１）移動レンズ群を含む複数のレンズ群を有する
光学系により結像面上に物体像を形成する光学機器にお
いて、該移動レンズ群を駆動するレンズ駆動手段、該レ
ンズ駆動手段を制御する制御手段、該移動レンズ群を駆
動する為の制御情報を記憶する記憶手段、そしてＬ，
Ｋ，Ｍ，Ｎを各々正の整数としたとき該光学系のうちの
Ｌ個のレンズ群に各々温度検出手段又は／及びＮ個のレ
ンズ群に各々湿度検出手段を設け、該Ｌ個の温度検出手
段又は／及びＮ個の湿度検出手段により温度情報又は／
及び湿度情報を検出するとともに演算手段により該温度
検出手段からのＬ個の温度情報を用いてＫ個のレンズ群
の温度情報又は／及び該湿度検出手段からのＮ個の湿度
情報を用いてＭ個のレンズ群の湿度情報を求めており、
Ｋ，Ｍが奇数のときＫ，Ｍは２以上の正の整数であると
き、１≦Ｌ≦（Ｋ−１）１≦Ｎ≦（Ｍ−１）を満足しており、該制御手段は該制御情報とＫ個の温度
情報又は／及びＭ個の湿度情報とに基づいて該レンズ駆
動手段を制御して温度変化又は／及び湿度変化に伴う該
光学系の結像面位置の変動を補正していることを特徴と
している。

【００１１】特に、（１−１−１）前記光学系はリアフォーカスタイプのズ
ームレンズであること。（１−１−２）前記温度検出手段又は／及び湿度検出手
段を前記光学系中の最も物体側のレンズ群と最も像面側
のレンズ群とに配置したこと。（１−１−３）前記複数のレンズ群は少なくとも一部に
プラスチックレンズを有すること。（１−１−４）前記演算手段は前記Ｌ個の温度検出手段
又は／及びＮ個の湿度検出手段からの検出温度又は／及
び検出湿度に所定の係数を乗じることによりＫ個の温度
情報又は／及びＭ個の湿度情報を求めていること。（１−１−５）前記所定の係数は１又は所定の定数又は
所定の関数に基づく値であること。（１−１−６）前記所定の関数は時間の関数又は／及び
位置の関数であること。（１−１−７）前記温度検出手段は感温抵抗を使用した
センサであること。（１−１−８）前記温度検出手段はサーミスタを使用し
たセンサであること。（１−１−９）前記湿度検出手段は静電容量式のセンサ
であること。（１−１−１０）前記湿度検出手段はサーミスタを使用
したセンサであること。等、を特徴としている。

【００１２】

【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１は光学系（撮影光学系）であ
り、４つのレンズ群より成る、所謂４群構成のリアフォ
−カスズ−ムレンズ（以下「ＲＦＺ」レンズと称する）
より成っている（尚レンズ群はいくつあっても良
い。）。

【００１３】ＲＦＺレンズ１は固定レンズ群である第１
のレンズ群（以下「前玉」と称する）１０１、移動レン
ズ群である変倍機能を有する第２のレンズ群（以下「バ
リエータ」と称する）１０２、固定レンズ群である第３
のレンズ群（以下「アフォーカル」と称する）１０３、
そして移動レンズ群であるフォ−カスと変倍に伴う像面
変動を補正するコンペンセータとしての機能を有する第
４のレンズ群（以下「ＲＲ」と称する）１０４より成っ
ている。

【００１４】実際には上記レンズ群は複数枚のレンズで
構成されていて、例えば本実施形態においては、前玉１
０１は３枚，バリエータ１０２は３枚，アフォーカル１
０３は１枚，ＲＲ１０４は２枚の、４群９枚のレンズ構
成より成っている。

【００１５】本実施形態においては、各レンズ群の少な
くとも１つのレンズ群にプラスチック材より成るプラス
チックレンズを使用している。該プラスチックレンズの
材料としては、アクリル系，ポリオレフィン系，ポリカ
ーボネート等が適用可能である。

【００１６】本実施形態ではプラスチックレンズをレン
ズ群中のどこに用いるかは特に限定されるものではな
く、又各レンズ群中に全く使用しない場合もある。

【００１７】１０２ａは、バリエータ１０２を保持する
ための部材（以下「Ｖ移動環」と称する）、１０４ａは
ＲＲ１０４を保持するための部材（以下「ＲＲ移動環」
と称する）であり、ＰＣ（ポリカーボネート）を使用し
て金型による成形、又は切削加工により製作している。

【００１８】尚本発明においては、特に上記材料、及び
製作方法を限定するものではなく、上記以外でも例え
ば、アルミニウムやチタン等の金属材料をダイカストに
より成形したものや、ダイカスト成形した後に２次加工
によって製作したもの、又はブロックから直接切削加工
したものでも良い。

【００１９】２は上記レンズ群を保持するための部材
（以下「鏡筒」と称する）であり、ＰＣ（ポリカーボネ
ート）を使用して金型による成形、又は切削加工により
製作している。

【００２０】本発明においては特に上記材料及び製作方
法を限定するものではなく、上記以外には、例えばアル
ミニウムやチタン等の金属材料をダイカストにより成形
したものや、ダイカスト成形した後に２次加工によって
製作したもの、又はブロックから直接切削加工したもの
でも良い。又、鏡筒２はいくつかの部材に分けて形成し
ても良く、本発明においては特に限定するものではな
い。例えば、ＲＦＺレンズ１の光軸１０５に対して、筒
状もしくは箱形の鏡筒２を光軸１０５に対して平行に分
けた２部材から形成しても良く、又光軸１０５に対して
垂直に２部材に分けた２部材から形成しても良く、又各
々２部材だけでなく数部材から形成しても良い。

【００２１】又本実施形態においては、前玉１０１及び
アフォーカル１０３は、保持部材１０１ａ，１０３ａに
各々固定した後、鏡筒２に固定する構成としているが、
鏡筒２に直接固定しても良く、特に限定するものではな
い。

【００２２】３はＣＣＤ等の光電変換素子１８に入射す
る光量を調節するための絞り部材であり、ｉＧメータ又
はＳＴＥＰモータ等の駆動手段７により絞り部材３内の
絞り羽３ａを光軸１０５に略垂直に駆動することによっ
て絞り部材３の開口部３ｂの面積を可変としている。９
は絞りエンコーダであり、ｉＧメータの回転角度を検出
している。

【００２３】光量調節は絞り制御回路２０と駆動回路１
６によって光電変換素子１８に入射する光量が一定にな
るように絞り部材３の絞り羽３ａを駆動手段７によって
駆動することで開口部３ｂの面積を制御して行ってい
る。２２は絞りエンコーダ９からの信号を検出する検出
回路である。

【００２４】本実施形態では機械式の絞り部材３と駆動
手段７及びエンコーダ９より絞りユニットとを構成して
いるが、これに限定するものではなく電気化学作用によ
り光の吸収を制御するエレクトロクロミー機能等を有す
る物性絞りであっても良い。

【００２５】４は光電変換素子１８の前に置かれたフィ
ルタユニットであり、水晶等の光学的ローパスフィルタ
４ａ、赤外線遮断フィルタ４ｂ等を有している。

【００２６】本実施形態において各フィルター４ａ，４
ｂは光電変換素子１８の直前に一体的に配置されている
が、各々別体で配置しても良く、又ＲＦＺレンズ１の各
フィルタの機能を発揮できる任意の位置に配置しても良
い。

【００２７】５，６は各々移動レンズ群１０２，１０４
を駆動するためのステップモータ等の駆動手段（レンズ
駆動手段）である。５ａ，６ａは表面に所定のピッチで
ネジが切られているリードスクリューネジである。１０
２ｂ，１０４ｂは各々Ｖ移動環１０２ａ，ＲＲ移動環１
０４ａと同一部材として形成するか、又は別部材として
Ｖ移動環１０２ａ及びＲＲ移動環１０４ａへ接着等で一
体に形成したラックである。該ラック１０２ｂ，１０４
ｂはリードスクリューネジ５ａ，５ｂとかみ合っており
ステップモータ５，６が正逆転することによって、Ｖ移
動環１０２ａ，ＲＲ移動環１０４ａが光軸１０５に平行
に移動する。

【００２８】８ａ，１０ａは各々フォトインタラプタで
あり、８ｂ，１０ｂは各々遮光板であり、それぞれＶ移
動環１０２ａ，ＲＲ移動環１０４ａと同一部材として形
成するか、又は別部材としてＶ移動環１０２ａ，ＲＲ移
動環１０４ａに接着等で一体に形成している。

【００２９】該遮光板８ｂ，１０ｂが、Ｖ移動環１０２
ａ，ＲＲ移動環１０４ａの移動によってフォトインタラ
プタ８ａ，１０ａの位置に来ることで、フォトインタラ
プタ８ａ，１０ａからの信号が変化し、この変化を検出
することでバリエータ１０２及びＲＲ１０４の基準位置
（以下「レンズ初期リセット位置」と称する。）を決定
している。

【００３０】本実施形態においては、該レンズ初期リセ
ット位置に対して前記ステップモータを駆動する為の駆
動パルス数をカウントすることで各レンズの初期リセッ
ト位置からの相対位置情報を検出している。

【００３１】尚フォトインタラプタ８ａ（１０ａ）と遮
光板８ｂ（１０ｂ）はレンズ初期位置検出手段の一要素
を構成している。２１，２３は、フォトインタラプタ８
ａ，１０ａからの信号を検出する検出回路である。

【００３２】本実施形態においてはレンズ初期位置検出
手段としてフォトインタラプタ８ａ，１０ａと遮光板８
ｂ，１０ｂの組み合わせを採用しているが、例えばホー
ル素子とマグネットの組み合わせや、ＰＳＤとｉＲＥＤ
の組み合わせ等を用いても良い。

【００３３】又本実施形態においてはステップモータと
レンズ初期リセット位置検出手段の組み合わせを採用し
たが、ボイスコイルモータ，ＤＣモータ等と磁気抵抗効
果素子，又はホール素子とマグネット等の組み合わせに
よるレンズ位置検出手段との組み合わせでも良く、特に
限定するものではない。

【００３４】１５，１７はレンズ駆動手段としてのＳＴ
ＥＰモータ５，６を駆動するための駆動回路である。１
２及び２６はサーミスタ、感温抵抗等の温度検出手段で
あり、これらの手段からの信号は検出手段２４，２７に
よって温度出力信号をマイコン等の演算手段を有する制
御回路１３へ出力する。

【００３５】１９は光電変換素子１８からの出力信号を
処理して画像信号として出力するカメラプロセス回路で
ある。１４はバリエータ１０２及びＲＲ１０４の駆動情
報が格納されるＲＯＭ等の記憶手段である。

【００３６】図１においては制御回路１３とＲＯＭ１４
は別のブロックとして表現されているが、マイクロプロ
セッサ内に制御回路１３とＲＯＭ１４が組み込まれてい
ても良い。

【００３７】１１はズームスイッチであり、広角側（以
下「ＷＩＤＥ」と称する）へズーミングするときにはズ
ームスイッチ１１ａを、望遠側（以下「ＴＥＬＥ」と称
する）へズーミングするときにはズームスイッチ１１ｂ
を、押すことによってズーミング動作を行っている。す
なわちバリエータ１０２とＲＲ１０４を制御回路１３か
らの駆動信号によって駆動してズーミングを行ってい
る。２５は電源である。ＲＦＺレンズ１においては被写
体距離毎にバリエータ１０２の光軸上のレンズ停止位
置、即ちズーム位置に対してＲＲ１０４の光軸上の停止
位置が決まっている。

【００３８】図２に被写体距離ごとにバリエータ１０２
とＲＲ１０４の光軸上の停止位置をプロットしたもの
（以下「カム軌跡」と称する）を示す。

【００３９】図２において、例えば被写体距離が無限遠
のとき、バリエータ１０２がＷＩＤＥからＴＥＬＥへ光
軸上、移動するとＲＲレンズ１０４は曲線Ｙ∞（Ｙ２）
の如く、光軸上物体側へ凸状の軌跡を有しつつ移動す
る。

【００４０】このように本実施形態では、ＷＩＤＥから
ＴＥＬＥ、又はＴＥＬＥからＷＩＤＥへズーミングする
ときには、被写体距離に応じて上記カム軌跡をトレース
するように、メモリに記憶しているカム軌跡に基づいて
バリエータ１０２の移動に応じてＲＲ１０４を駆動制御
して、これによりピントズレのない良好な画像を得てい
る。

【００４１】本実施形態においては各レンズ群の少なく
とも１枚のレンズにプラスチックレンズを使用してい
る。このためプラスチックレンズの周囲に温度変化が生
じると前述したようにプラスチックレンズの形状の変化
や屈折率の温度係数が無機ガラスに比べて大きいためそ
の焦点距離の変化も大きくなる。又発熱体として光電変
換素子１８を有している為に光電変換素子１８の発熱状
態によって各レンズ群の温度状態に差が生ずる。

【００４２】又カメラプロセス回路１９等の基板にレン
ズが近接して配置される場合には、該基板上のＩＣによ
る発熱状態によっても各レンズ群の温度状態に差が生ず
る。

【００４３】又レンズ駆動手段であるステップモータ
５，６に通電することによる発熱によっても各レンズ群
の温度状態に差が生ずる。

【００４４】このため本実施形態においては、この各レ
ンズ群に生じた温度差を把握する為に、前玉１０１近傍
に温度検出手段１２をＲＲ１０４の近傍に温度検出手段
２６を、即ち各レンズ群１０１，１０２，１０３，１０
４の温度状態が把握できる位置に温度検出手段１２，２
６を配置している。しかし、特に該温度検出手段の位置
を特に限定するものではない。

【００４５】基準温度Ｔ０（本実施形態では２０℃に設
定してあるが、特に限定するものでない）に対して各レ
ンズ群に温度差が生じると、各レンズ群の焦点距離が変
化してＲＦＺレンズ１のトータルの焦点距離も変化して
くる。その結果、基準温度Ｔ０の結像面に対して結像面
位置がずれる。即ちピントずれが発生する。従ってズー
ミングする場合に基準温度Ｔ０に対してレンズ群に温度
変化が生じたときには、上記温度変化によって発生した
結像面位置のずれを補正するように、移動レンズ群がト
レースする上記カム形状を補正する必要がある。

【００４６】図３に基準温度Ｔ０に対して温度が各レン
ズ群とも（Ｔ０＋３０）℃の時と、（Ｔ０−３０）℃の
時の被写体距離が無限の時のカム軌跡を示す。

【００４７】各レンズ群に温度変化があったとき結像面
のずれΔＳを近似的に以下の式において表すことができ
る。

【００４８】 ΔＳ＝Ａ１×ΔＴ１＋Ａ２×ΔＴ２＋Ａ３×ΔＴ３＋Ａ４×ΔＴ４ ‥‥‥（１）但し、Ａ１は定数であり、前玉１０１の温度係数（温度
補正係数）Ａ２は定数であり、バリエータ１０２の温度係数（温度
補正係数）Ａ３は定数であり、アフォーカル１０３の温度係数（温
度補正係数）Ａ４は定数であり、ＲＲ１０４の温度係数（温度補正係
数） ΔＴ１は前玉１０１の基準温度Ｔ０からの温度差分値
（差分値） ΔＴ２はバリエータ１０２の基準温度Ｔ０からの温度差
分値（差分値） ΔＴ３はアフォーカル１０３の基準温度Ｔ０からの温度
差分値（差分値） ΔＴ４はＲＲ１０４の基準温度Ｔ０からの温度差分値
（差分値）従って、各レンズ群の温度が検出できれば、式（１）に
よって結像面のずれ量を演算によって求めることができ
る。

【００４９】Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４はレンズ固有の定
数（温度補正係数）であり、基準温度Ｔ０の時の各レン
ズ群の焦点距離、各レンズ群の横倍率、レンズ形状デー
タとレンズ材料の線膨張係数、レンズ保持部材の線膨張
係数、レンズの屈折率温度係数とから近似的に求めるこ
とができる。

【００５０】本実施形態においては、ＲＲ１０１の光軸
と平行方向へ所定の量、繰り出すことで式（１）によっ
て求めた結像面からのずれ量を補正する。具体的には、
ΔＳを所定の係数Ｂで割ることで求めることができる。
即ち、ＲＲ繰り出し補正量（温度補正値）をΔＰＲＲと
すると、以下の式で求めることができる。

【００５１】 ΔＰＲＲ＝ΔＳ÷Ｂ ‥‥‥（２）但し、Ｂはレンズ固有の係数であり、上記ΔＴ１，ΔＴ
２，ΔＴ３，ΔＴ４の関数として表すことができ、基準
温度Ｔ０の時の各レンズ群の焦点距離、各レンズ群の横
倍率、レンズ形状データとレンズ材料の線膨張係数、レ
ンズ保持部材の線膨張係数、レンズの屈折率温度係数と
から近似的に求めることができる。但し、上記Ｂの温度
変化による変化量が結像面の要求補正精度に対して無視
できる場合は所定の定数としても良い。

【００５２】本実施形態においては、バリエータ１０２
の可動範囲を所定幅で分割し、バリエータ１０２の該分
割領域毎に、各被写体距離毎のＲＲ１０４の基準温度Ｔ
０における代表位置データ（位置データ）ＰＲＲと、Ｒ
ＦＺレンズ１の各レンズ群が基準温度Ｔ０から変化した
ときに各被写体距離毎のＲＲ１０４の位置を補正する為
の数値データを予めＲＯＭ１４に格納してある。該数値
データは、上記分割領域毎の各被写体距離毎の上記各レ
ンズ群の温度係数Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と、基準温度
におけるＲＲ１０４の焦点距離ＦＲＲと横倍率ＢＲＲで
ある。

【００５３】但し、本発明においてはこれに限定するも
のではない。例えば、バリエータ１０２の位置データＰ
Ｖについても所定幅で分割しなくとも良く、その場合は
上記被写体距離毎のＲＲ１０４の代表位置データＰＲＲ
と温度係数Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４はバリエータ１０２
の位置データＰＶの関数として定義しても良い。

【００５４】本実施例においては、感温抵抗１２，２６
及び検出回路２４，２７にて得られた温度情報データＴ
Ｒ１，ＴＲ２より制御回路１３中に設けた演算手段で各
レンズ群１０１，１０２，１０３，１０４の温度Ｔ１，
Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を算出している。すなわち、以下に各
々算出方法を示す。

【００５５】Ｔ１＝ＣＭ×ＴＲ１ ‥‥‥（３）Ｔ２＝ＣＶ×ＴＲ２ ‥‥‥（４）Ｔ３＝ＣＡ×ＴＲ２ ‥‥‥（５）Ｔ４＝ＣＲＲ×ＴＲ２ ‥‥‥（６）ただし、ＣＭ，ＣＶ，ＣＡ，ＣＲＲは１又は所定の定数
又は所定の関数とする。

【００５６】上記係数が１であるときは演算する必要は
ない。また上記係数が所定の回数というのは、例えば時
間の関数又は／及び位置の関数である。

【００５７】時間の関数というのは例えば電源投入時か
らの時間の関数であり位置の関数というのは例えば算出
しようとするレンズ群と、算出するために使用する温度
情報を検出する温度検出手段との相対位置の関数であ
る。

【００５８】本実施形態においてはＴＲ１によってＴ１
を、ＴＲ２によってＴ２，Ｔ３，Ｔ４を算出している。
又、各係数ＣＭ，ＣＶ，ＣＡ，ＣＲＲは所定の定数とし
ている。これらは特に限定するものではなく、そのシス
テムのレンズの温度分布に応じてどの温度情報からレン
ズ群の温度を算出するか決めれば良い。

【００５９】Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が前記基準温度Ｔ
０に対して温度差ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３，ΔＴ４を生
じたとき、ＲＲ１０４の温度補正データ（温度補正位置
データ）ＰＲＲＴを式（１）と式（２）とからΔＰＲＲ
を求め、以下の式にて算出する。

【００６０】ＰＲＲＴ＝ＰＲＲ＋ΔＰＲＲ ‥‥‥（７）以下、本実施形態の動作について図４，図５に示すフロ
ーチャートによって説明する。

【００６１】初めに電源２５が投入される。次にフォト
インタラプタ８ａ，１０ａからの信号を各検出回路２
１，２３を通して読み込む。次に制御回路１３にて、各
々読み込んだ信号に応じた方向、即ち本実施形態におい
ては検出回路２１，２３からの信号が、ｈｉｇｈのとき
はｌｏｗとなる方向へ、ｌｏｗのときはｈｉｇｈとなる
方向へバリエータ１０２とＲＲ１０４を各々駆動し、各
フォトインタラプタ８ａ，１０ａからの信号が変化する
までバリエータ１０２とＲＲ１０４を駆動する。各フォ
トインタラプタ８ａ，１０ａの信号の変化した位置を各
レンズバリエータ１０２，ＲＲ１０４のそれぞれ初期リ
セット位置とする。即ち、上記信号の変化した位置でバ
リエータ１０２とＲＲ１０４を停止させて、制御回路内
１３のバリエータ１０２、ＲＲ１０４の各カウンタをク
リアする。該カウンタは、バリエータ１０２，ＲＲ１０
４の駆動パルスをカウントするものであり、これによっ
てバリエータ１０２及びＲＲ１０４の初期リセット位置
からの相対的な現在位置を検出している。

【００６２】次に図５においてズーミング時の温度補正
動作について説明する。ズームスイッチ１１が押されて
いるかチェックする。ズームスイッチ１１ａが押されて
いる時はＷＩＤＥ方向へズーミング行われ、ズームスイ
ッチ１１ｂが押されている時は、ＴＥＬＥ方向へズーミ
ングが行われる。押されていない場合については、ズー
ミング動作しない。

【００６３】以下、ＴＥＬＥ方向にズーミングされる場
合についてのみ説明するが、ＷＩＤＥ方向でも全く同様
のルーチンなので省略する。

【００６４】カウンタよりバリエータ１０２の位置ＰＶ
を読み出して前記バリエータ１０２のどの分割領域にい
るかサーチして現在のバリエータ１０２のいる領域ＰＶ
Ｖを決める。同様にしてカウンタよりＲＲ１０４の位置
ＰＲＲを読み出す。

【００６５】次に、各レンズ群の近傍に配置した温度検
出手段としての感温抵抗１２，２６から検出回路２４，
２７を通じて各レンズ群の温度Ｔ１，Ｔ４を検出し、制
御回路１３へ入力する。次に前述の式（４），（５）よ
り温度Ｔ２，Ｔ３を算出する。

【００６６】以下、電源が投入されてからｔ秒後の検出
温度Ｔ１（ｔ），Ｔ２（ｔ），Ｔ３（ｔ），Ｔ４（ｔ）
とする。本実施形態においては、制御回路１３はマイク
ロプロセッサ（以下“マイコン”と称する）であり、マ
イコンのサンプリング周波数に応じてマイコン内に検出
温度をデータとして取り込むので、上記Ｔ１（ｔ），Ｔ
２（ｔ），Ｔ３（ｔ），Ｔ４（ｔ）を、電源投入時から
の所定時間毎の検出温度データの取り込み回数をｋ回と
してＴ１（ｋ），Ｔ２（ｋ），Ｔ３（ｋ），Ｔ４（ｋ）
と表すことにする。即ちＫ回目の電源投入からの時間ｔ
はサンプリング時間をｔｓとすると、ｔ＝（Ｋ−１）×
ｔｓとなる。

【００６７】本実施形態においては、検出温度データ列
が時間の関数となっているのが本質であり、表現の仕方
を特に限定するものではない。

【００６８】次に、検出した各レンズ群の温度Ｔ１
（ｋ），Ｔ２（ｋ），Ｔ３（ｋ），Ｔ４（ｋ）と基準温
度Ｔ０とを比較してその差分（差分値）をとる。即ち以
下の式の演算を行う。

【００６９】 ΔＴ１＝Ｔ１（ｋ）−Ｔ０ ‥‥‥（８） ΔＴ２＝Ｔ２（ｋ）−Ｔ０ ‥‥‥（９） ΔＴ３＝Ｔ３（ｋ）−Ｔ０ ‥‥（１０） ΔＴ４＝Ｔ４（ｋ）−Ｔ０ ‥‥（１１）次に、各レンズ群の温度係数Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と
ＲＲ１０４の基準温度Ｔ０における焦点距離ＦＲＲと横
倍率ＢＲＲを読み込んで、式（１），式（２）によって
温度補正値ΔＰＲＲを算出する。これを元に、式（７）
によってＲＲ１０４の繰り出し量を算出する。

【００７０】上記算出データのもとに、バリエータ１０
２とＲＲ１０４を各々駆動する。以上、ズーミング中の
動作について説明した。ズーミング中にオートフォーカ
スを作動させないことを前提として説明したが、作動さ
せても支障のないことは明らかである。

【００７１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、温度情報が必要なＫ個のレンズ群よりも少ない数
（Ｌ個）の温度検出手段からの検出温度と、該検出温度
を使用して所定の計算をすることでレンズ群の温度を算
出する事で、レンズに温度分布があっても良好なピント
ずれ補正を行うことを可能とした。又温度検出手段の数
を削減することができ、コスト、スペースの点で有利な
システムを可能としている。

【００７２】図６は本発明の実施形態２の要部ブロック
図である。図中、図１で示した要素と同一要素には、同
符番を付けている。

【００７３】本実施形態では、各レンズ群にプラスチッ
クレンズを使用しており、このため湿度変化が生じると
プラスチックレンズの吸湿の為にレンズ形状が変化して
焦点距離が変化する。この結果、ＲＦＺレンズ１の結像
位置のずれが発生する。従ってマニュアルフォーカスで
ズーンミングする場合に、バリエータ１０２の位置に対
する基準湿度（本発明においては５０％に設定してあ
る）のＲＲ１０４の繰り出し量のデータに従ったので
は、ぼけのない良好な画像を得ることは困難である。

【００７４】従って、実施形態１と同様にして、基準湿
度におけるＲＲ１０４の代表位置データを補正すること
で良好なズーミング性能を得ることを可能とした。

【００７５】図６において、２８，２９は静電容量式、
又はサーミスタ等の湿度センサー（湿度検出手段）であ
る。３０，３１は、湿度センサ２８，２９からの出力に
よって湿度を検出する検出回路であり、検出した湿度情
報に相当する出力信号を電気信号として制御回路１３へ
出力する。

【００７６】本実施形態においては、各レンズ群に湿度
変化があったとき結像面のずれΔＳＳを近似的に以下の
式において表すことができる。

【００７７】 ΔＳＳ＝Ｃ１×ΔＲ１＋Ｃ２×ΔＲ２＋Ｃ３×ΔＲ３＋Ｃ４×ΔＲ４ ‥‥‥（１２）但し、Ｒ１は定数であり、前玉１０１の湿度係数（湿度
補正係数）Ｃ２は定数であり、バリエータ１０２の湿度係数（湿度
補正係数）Ｃ３は定数であり、アフォーカル１０３の湿度係数（湿
度補正係数）Ｃ４は定数であり、ＲＲ１０４の湿度係数（湿度補正係
数） ΔＲ１は前玉１０１の基準湿度Ｒ０からの湿度差分値
（差分値） ΔＲ２はバリエータ１０２の基準湿度Ｒ０からの湿度差
分値（差分値） ΔＲ３はアフォーカル１０３の基準湿度Ｒ０からの湿度
差分値（差分値） ΔＲ４はＲＲ１０４の基準湿度Ｒ０からの湿度差分値
（差分値）従って、各レンズ群の湿度が検出できれば、式（１２）
によって結像面のずれ量を演算によって求めることがで
きる。

【００７８】Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はレンズ固有の定
数であり、基準湿度Ｒ０の時の各レンズ群の焦点距離、
各レンズ群の横倍率、レンズ形状データとレンズ材料の
吸水による線膨張係数、レンズ保持部材の吸水による線
膨張係数、レンズの屈折率の吸水による変化率とから近
似的に求めることができる。

【００７９】本実施形態においては、ＲＲ１０１の光軸
と平行方向への所定の量繰り出すことで式（１２）によ
って求めた結像面からのずれ量を補正する。具体的に
は、ΔＳＳを所定の係数ＳＢで割ることで求めることが
できる。即ち、ＲＲ繰り出し補正量（湿度補正値）をΔ
ＰＲＲＳとすると、以下の式で求めることができる。

【００８０】 ΔＰＲＲＳ＝ΔＳＳ÷ＳＢ ‥‥‥（１３）但し、ＳＢはレンズ固有の係数であり、上記ΔＲ１，Δ
Ｒ２，ΔＲ３，ΔＲ４の関数として表すことができ、基
準湿度Ｒ０の時の各レンズ群の焦点距離、各レンズ群の
横倍率、レンズ形状データとレンズ材料の吸水による線
膨張係数、レンズ保持部材の吸水による線膨張係数、レ
ンズの屈折率の吸水による変化率とから近似的に求める
ことができる。但し、実施形態１と同様にして、上記Ｓ
Ｂの湿度変化による変化量が結像面の要求補正精度に対
して無視できる場合は所定の定数としても良い。

【００８１】本実施形態においては、実施形態１と同様
にバリエータ１０２の可動範囲を所定幅で分割し、バリ
エータ１０２の該分割領域毎に、各被写体距離毎のＲＲ
１０４の基準湿度Ｒ０における代表位置データＰＲＲ
と、ＲＦＺレンズ１の各レンズ群が基準湿度Ｒ０から変
化したときに各被写体距離毎のＲＲ１０４の位置を補正
する為の数値データを予めＲＯＭ１４に格納してある。
該数値データは、上記分割領域毎の各被写体距離毎の上
記各レンズ群の湿度係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、基
準湿度におけるＲＲ１０４の焦点距離ＳＦＲＲと横倍率
ＳＢＲＲである。

【００８２】但し、本発明においてはこれに限定するも
のでない。例えば、バリエータ１０２の位置データＰＶ
についても所定幅で分割しなくとも良く、その場合は上
記被写体距離毎のＲＲ１０４の代表位置データＰＲＲと
湿度係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はバリエータ１０２の
位置データＰＶの関数として定義しても良い。

【００８３】本発明においては湿度検出手段２８，２９
及び検出回路３０，３１にて得られた湿度情報データＲ
Ｓ１，ＲＳ２より制御回路１３中に設けた演算手段で各
レンズ群１０１，１０２，１０３，１０４の温度Ｒ１，
Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を算出している。即ち、以下に各々算
出方法を示す。

【００８４】Ｒ１＝ＲＣＭ×ＲＳ１ ‥‥‥（１４）Ｒ２＝ＲＣＶ×ＲＳ２ ‥‥‥（１５）Ｒ３＝ＲＣＡ×ＲＳ２ ‥‥‥（１６）Ｒ４＝ＲＣＲＲ×ＲＳ２ ‥‥‥（１７）ただし、ＲＣＭ，ＲＣＶ，ＲＶＡ，ＲＣＲＲは１又は所
定の定数又は所定の関数とする。上記係数が１のとき
は、演算する必要はなく、又上記所定の関数というのは
例えば時間の関数、又は／及び位置の関数である。

【００８５】時間の関数というのは例えば電源投入から
の時間の関数であり、位置の関数というのは例えば算出
しようとするレンズ群と算出するレンズ群と、算出する
為に使用する湿度情報を検出する湿度検出手段との相対
位置の関数である。

【００８６】本実施形態においてはＲＳ１によってＲ１
を、ＲＳ２によってＲ２，Ｒ３，Ｒ４を算出している。
又各係数ＲＣＭ，ＲＣＶ，ＲＣＶ，ＲＣＲＲは所定の定
数としている。これらは特に限定するものではなく、そ
のシステムのレンズの湿度分布に応じてどの湿度情報か
らレンズ群の湿度を算出するか決めれば良い。

【００８７】本発明においては、湿度センサ２８，２９
及び検出回路３０，３１にて得られた湿度情報データＲ
１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が前記基準湿度Ｒ０に対して湿度
差ΔＲ１，ΔＲ２，ΔＲ３，ΔＲ４を生じたとき、ＲＲ
１０４の湿度補正データ（湿度補正位置データ）ＰＲＲ
Ｓを式（１２）と式（１３）とからΔＰＲＲＳを求め、
以下の式にて算出する。

【００８８】ＰＲＲＳ＝ＰＲＲ＋ΔＰＲＲＳ ‥‥‥（１８）次に、図７においてズーミング時の湿度補正動作につい
て説明する。

【００８９】はじめに、ズームスイッチ１１が押されて
いるかチェックする。ズームスイッチ１１ａが押されて
いるときはＷＩＤＥ方向へズーミングされ、ズームスイ
ッチ１１ｂが押されているときはＴＥＬＥ方向へズーミ
ングが行われる。押されていない場合については、ズー
ミングしない。

【００９０】ＴＥＬＥ方向、及びＷＩＤＥ方向でも、ズ
ーミング動作は全く同様のルーチンであるので、ズーミ
ング方向については言及しない。

【００９１】カウンタよりバリエータ１０２の位置ＰＶ
を読み出して前記バリエータ１０２のどの分割領域にい
るかサーチして現在のバリエータ１０２のいる領域を求
める。同様にしてカウンタよりＲＲ１０４の位置ＰＲＲ
を読み出す。

【００９２】次に、各レンズ群の近傍に配置した湿度セ
ンサ２８，２９から検出回路３０，３１を通して各レン
ズ群の湿度Ｒ１，Ｒ４を検出し、制御回路１３へ入力す
る。次に前述の式（１５），（１６）よりＲ２，Ｒ３を
求める。

【００９３】以下、電源が投入されてからｔ秒後の検出
湿度Ｒ１（ｔ），Ｒ２（ｔ），Ｒ３（ｔ），Ｒ４（ｔ）
とする。本実施形態においては、制御回路１３はマイク
ロプロセッサ（以下“マイコン”と称する）であり、マ
イコンのサンプリング周波数に応じてマイコン内に検出
湿度をデータとして取り込むので、上記Ｒ１（ｔ），Ｒ
２（ｔ），Ｒ３（ｔ），Ｒ４（ｔ）を、電源投入時から
の所定時間毎の検出湿度データの取り込み回数をｋ回と
してＲ１（ｋ），Ｒ２（ｋ），Ｒ３（ｋ），Ｒ４（ｋ）
と表すことにする。本発明においては、検出湿度データ
列が時間の関数となっているのが本質であり、表現の仕
方を特に限定するものではない。

【００９４】次に、検出した各レンズ群の湿度Ｒ１
（ｋ），Ｒ２（ｋ），Ｒ３（ｋ），Ｒ４（ｋ）と基準湿
度Ｒ０とを比較してその差分（差分値）をとる。即ち以
下の式の演算を行う。

【００９５】 ΔＲ１＝Ｒ１（ｋ）−Ｒ０ ‥‥‥（１９） ΔＲ２＝Ｒ２（ｋ）−Ｒ０ ‥‥‥（２０） ΔＲ３＝Ｒ３（ｋ）−Ｒ０ ‥‥‥（２１） ΔＲ４＝Ｒ４（ｋ）−Ｒ０ ‥‥‥（２２）次に、各レンズ群の湿度係数Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と
ＲＲ１０４の基準湿度Ｒ０における焦点距離ＳＦＲＲと
横倍率ＳＢＲＲを読み込んで、式（１２），式（１３）
によって湿度補正値ΔＰＲＲＳを算出する。これを元
に、式（１８）によってＲＲ１０４の繰り出し量を算出
する。

【００９６】上記算出データのもとに、バリエータ１０
２とＲＲ１０４を各々駆動する。以上、ズーミング中の
動作について説明した。ズーミング中にオートフォーカ
スを作動させないことを前提として説明したが、作動さ
せても支障のないことは明らかである。

【００９７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、湿度情報が必要なＭ個のレンズ群よりも少ない数
（Ｎ個）の湿度検出手段からの検出湿度と、該検出湿度
を使用して所定の計算をすることでレンズ群の湿度を算
出することで、レンズに湿度分布があっても良好なピン
トずれ補正を行うことを可能としている。又、湿度検出
手段の数を削減することができ、コスト，スペースの点
で有利なシステムを可能としている。

【００９８】尚、以上の各実施形態においては温度検出
手段と湿度検出手段を設けた場合について各々説明した
が、双方の検出手段を光学機器内に設けて、温度変化及
び湿度変化によるピントずれについて各実施形態で示し
た方法を用いて同様に補正するようにしても良いことは
明らかである。ここでは、詳細の説明は省略する。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、以上のようにフォーカ
スや変倍の為に光軸上移動する移動レンズ群を有する光
学系（撮影レンズ）を用いたとき環境変化があったと
き、及び撮影レンズがＣＣＤやＩＣ等の発熱体を有する
ことで撮影レンズ群を構成する複数のレンズ群に温度差
や湿度差があっても、温度変化や湿度変化に応じて該移
動レンズ群の移動軌跡をその都度適切に設定することに
より結像面の位置のずれを補正し、高い光学性能を維持
することのできるビデオカメラや銀塩カメラや電子スチ
ルカメラ等に好適な光学機器を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】図１の移動レンズ群のカム軌跡の説明図

【図３】温度変化に対するカム軌跡の変化を示す説明図

【図４】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャー
ト

【図５】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャー
ト

【図６】本発明の実施形態２の要部概略図

【図７】本発明の実施形態２のフローチャート

【符号の説明】

１光学系１０２，１０４移動レンズ群２鏡筒５，６レンズ駆動手段１２，２６，２７，２８温度検出手段３２，３３，３４，３５湿度検出手段１３制御手段１４記憶手段１５〜１７駆動回路２１〜２４，２９〜３１，３６〜３９検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動レンズ群を含む複数のレンズ群を有
する光学系により結像面上に物体像を形成する光学機器
において、該移動レンズ群を駆動するレンズ駆動手段、
該レンズ駆動手段を制御する制御手段、該移動レンズ群
を駆動する為の制御情報を記憶する記憶手段、そして
Ｌ，Ｋ，Ｍ，Ｎを各々正の整数としたとき該光学系のう
ちのＬ個のレンズ群に各々温度検出手段又は／及びＮ個
のレンズ群に各々湿度検出手段を設け、該Ｌ個の温度検
出手段又は／及びＮ個の湿度検出手段により温度情報又
は／及び湿度情報を検出するとともに演算手段により該
温度検出手段からのＬ個の温度情報を用いてＫ個のレン
ズ群の温度情報又は／及び該湿度検出手段からのＮ個の
湿度情報を用いてＭ個のレンズ群の湿度情報を求めてお
り、Ｋ，Ｍが奇数のときＫ，Ｍは２以上の正の整数であ
るとき、１≦Ｌ≦（Ｋ−１）１≦Ｎ≦（Ｍ−１）を満足しており、該制御手段は該制御情報とＫ個の温度
情報又は／及びＭ個の湿度情報とに基づいて該レンズ駆
動手段を制御して温度変化又は／及び湿度変化に伴う該
光学系の結像面位置の変動を補正していることを特徴と
する光学機器。
【請求項２】前記光学系はリアフォーカスタイプのズ
ームレンズであることを特徴とする請求項１の光学機
器。
【請求項３】前記温度検出手段又は／及び湿度検出手
段を前記光学系中の最も物体側のレンズ群と最も像面側
のレンズ群とに配置したことを特徴とする請求項２の光
学機器。
【請求項４】前記複数のレンズ群は少なくとも一部に
プラスチックレンズを有することを特徴とする請求項
１，２又は３の光学機器。
【請求項５】前記演算手段は前記Ｌ個の温度検出手段
又は／及びＮ個の湿度検出手段からの検出温度又は／及
び検出湿度に所定の係数を乗じることによりＫ個の温度
情報又は／及びＭ個の湿度情報を求めていることを特徴
とする請求項１，２，３又は４の光学機器。
【請求項６】前記所定の係数は１又は所定の定数又は
所定の関数に基づく値であることを特徴とする請求項１
〜５の何れか１項記載の光学機器。
【請求項７】前記所定の関数は時間の関数又は／及び
位置の関数であることを特徴とする請求項６の光学機
器。
【請求項８】前記温度検出手段は感温抵抗を使用した
センサであることを特徴とする請求項１の光学機器。
【請求項９】前記温度検出手段はサーミスタを使用し
たセンサであることを特徴とする請求項１の光学機器。
【請求項１０】前記湿度検出手段は静電容量式のセン
サであることを特徴とする請求項１の光学機器。
【請求項１１】前記湿度検出手段はサーミスタを使用
したセンサであることを特徴とする請求項１の光学機
器。