JPH09243899A

JPH09243899A - 撮影レンズ及びそれを用いた光学機器

Info

Publication number: JPH09243899A
Application number: JP8080962A
Authority: JP
Inventors: Naoya Kaneda; 直也金田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: US6141158A; JP4035179B2; US5973857A

Abstract

(57)【要約】【課題】撮影レンズに設けた光学ズーム手段とカメラ
本体に設けた電子ズーム手段を適切に用いて良好なる画
像が得られるようにした撮影レンズ及びそれを用いた光
学機器を得ること。【解決手段】変倍部を有する撮影レンズの一部にその
光軸を回転軸とするリング部材を設け、該リング部材の
回転に伴う変化量を検出手段で検出し、該検出手段から
の検出信号に基づいて制御手段により該変倍部を光軸方
向に駆動制御していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮影レンズ及びそれ
を用いた光学機器に関し、特にビデオカメラ，スチルカ
メラ，監視カメラ等の光学機器においてズーム操作を適
切に行ったものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の光学機器に用いるズ
ームレンズの光学系としては、様々なものが知られてい
る。そのうち、図１５は４群構成からなり、最も後方の
第４群をフォーカシングに用いる様なレンズ構成を示
す。このタイプのズームレンズがビデオカメラ分野にお
いて多く用いられている。

【０００３】図１５において、１１１は固定の前玉レン
ズ群、１１２はバリエーターレンズ群、１１３は固定の
レンズ群、１１４はフォーカシング（コンペンセータ
ー）のレンズ群である。

【０００４】１３３は回り止め用の案内棒、１３４はバ
リエーターレンズ群１１２の送り棒、１３５は固定鏡
筒、１３６は絞りユニット（ここでは紙面と直角に挿入
されている）、１３７はフォーカスモーターであるとこ
ろのステップモーター、１３８はステップモーター１３
７の出力軸であり、フォーカシングのレンズ群１１４を
移動する為の雄螺子１３８ａの加工が施されている。１
３９はこの雄螺子１３８ａと噛み合う雌螺子形成部分
で、レンズ１１４の移動枠１４０と一体となっている。

【０００５】１４１，１４２はレンズ１１４の案内棒、
１４３は案内棒１４１，１４２を位置決めして押さえる
為の後ろ板、１４４はリレーホルダー、１４５はズーム
モーター、１４６はズームモーター１４５の減速機ユニ
ット、１４７，１４８は連動ギアであり、この連動ギア
１４８はズームの送り棒１３４に固定されている。

【０００６】次に動作について説明する。ステップモー
ター１３７が駆動すると、フォーカスレンズ１１４はネ
ジ送りによって光軸方向に移動する。又、ズームモータ
ー１４５が駆動するとき、連動ギア１４７，１４８を介
してねじ軸１３４が回転し、このねじ軸１３４と螺合す
るレンズ枠１１２ａに保持されたバリエーター２が光軸
方向に移動する。

【０００７】図１６は上記構成のレンズ鏡筒におけるバ
リエーターレンズとフォーカスレンズの位置関係をいく
つかの被写体距離に応じて示したもので、ここでは例と
して、無限，２ｍ，１ｍ，８０ｃｍ，０ｃｍの各被写体
に対しての合焦位置関係を示した。このように、インナ
ーフォーカスの場合、被写体距離によってバリエーター
レンズとフォーカスレンズの位置関係が異なってくる為
に、前玉フォーカスレンズのカム間の様にメカ構造でレ
ンズ群を連動させることはできない。従って図１５の様
な構造のレンズ鏡筒では単純にズームモーター１４５を
駆動しただけではピンぼけが発生してしまう。

【０００８】そこで、図１６に示した様なレンズ位置関
係を被写体距離に応じながら最適に制御することが必須
となっている。その制御の一例として、本出願人は特開
平１−２８０７０９号公報，特開平１−３２１４１６号
公報に示すように、被写体距離に応じたバリエーターレ
ンズとフォーカスレンズの位置関係の軌跡トレースの方
法を提案している。

【０００９】図１７はその軌跡トレースの方法を実施す
るブロック構成図を示すもので、１１１〜１１４は図１
５に示すものと同一のレンズ群である。バリエーターレ
ンズ群１１２の位置はズームエンコーダー１４９によっ
て位置検出される。ここで、エンコーダーの種類とし
て、例えばバリエーター移動環に一体的に取り付けられ
たブラシを、抵抗パターンが印刷された基板上を摺動す
るように構成されたボリュームエンコーダーが考えられ
る。

【００１０】１５０は絞り値を検出する絞りエンコーダ
ーであり、例えば絞りメーターの中に設けられたホール
素子出力を用いる。１５１はＣＣＤ等の撮影素子、１５
２はカメラ処理回路であり、Ｙ信号はＡＦ回路１５３に
取り込まれる。このＡＦ回路１５３では合焦、非合焦の
判別を行い、非合焦の場合は、それがマエピンかアトピ
ンか、又、非合焦の程度はどれくらいかなどが判定さ
れ。これらの結果はＣＰＵ１５４に取り込まれる。

【００１１】１５５はパワーオンリセット回路であり、
電源ＯＮ時の各種リセット動作を行う。１５６はズーム
操作回路であり、操作者によってズームスイッチ１５７
が操作された際、その内容をＣＰＵ１５４に伝える。１
５８〜１６０は図１６に示した被写体距離に応じた軌跡
に関するデータのメモリー部分であり、方向データ１５
８、速度データ１５９、境界データ１６０からなる。

【００１２】１６１はズームモータードライバー、１６
２はステップモータードライバーであり、このステップ
モータードライバー１６２からステップモーター１３７
に供給される入力パルス数は連続してＣＰＵ１５４でカ
ウントし、このカウント数をフォーカスレンズの絶対位
置のエンコーダーとして用いている。

【００１３】このように構成したことにより、バリエー
ターレンズ位置とフォーカスレンズ位置は、それぞれズ
ームエンコーダー１４９とステップモーター入力パルス
数によって求まるので、図１６に示したマップ上の一点
が決定される。

【００１４】一方、図１６に示したマップは境界データ
１６０によって、図１８に示した様にタンザク状の小領
域I,II,III,・・・・に分割されている。ここで斜線部分は
レンズが配置されることを禁止した領域である。この様
にマップ上の一点が決まると、小領域のどこにその一点
が属しているかの領域の確定を行なうことが出来る。

【００１５】速度データ、方向データはこのそれぞれの
領域の中心を通る軌跡より求めたステップモーター１３
７の回転速度方向がそれぞれの領域ごとにメモリーされ
ている。例えば図１８の例では、横軸（バリエーターレ
ンズ位置）は１０のゾーンに分割されている。今、テレ
端からワイド端までを１０秒で動かすよう、ズームモー
ター１４５の速度設定がされているとすると、ズーム方
向の一つのゾーンの通過時間は１秒である。

【００１６】図１８のブロックＩＩＩを拡大した図を図
１９とすると、このブロックの中央には軌跡１６４、左
下には軌跡１６５、右上は軌跡１６６が通っていて、そ
れぞれ傾きがやや異なっている。ここで中央の軌跡１６
４はｘｍｍ／１ｓｅｃの速度で動けば、ほぼ誤差なく軌
跡の上をたどることができる。

【００１７】このようにして求めた速度を、領域代表速
度と称すると、速度メモリーには小領域の数だけ、領域
に応じてこの値がメモリーされている。又、この速度を
矢印１６８として示すと、自動焦点調節装置の検出結果
によって矢印１６７、１６９という様に、代表速度を微
調整してステップモーター速度を設定するものである。
又、方向データーは、同じテレからワイド（ワイドから
テレ）のズームでも領域に応じてステップモーター１３
７の回転方向が変わってくるので、この符号データがメ
モリーされるものである。

【００１８】以上のように、バリエーターレンズ位置と
フォーカスレンズ位置より求めた領域代表速度に対し
て、更に自動焦点調節装置の検出結果によって上記領域
代表速度を補正して求めたステップモーター速度を用い
て、ズームモーター駆動中にステップモーター１３７を
駆動してフォーカスレンズ位置を制御すれば、インナー
フォーカスレンズであっても、ズーム中もフォーカスの
維持が可能となる。

【００１９】ここで、図１９の矢印１６８の代表速度以
外に各ブロックごとに矢印１６７、１６９の様な速度も
メモリーして自動焦点調節装置の検出結果に応じて３つ
の速度を選択していく方法も提示されている。

【００２０】以上述べたような速度をメモリーする以外
に、現在のバリエーターレンズ位置と、ステップモータ
ー位置から、それによって決まるマップ上の一点を通る
軌跡を算出し、その上をたどる方法や、複数の軌跡をい
くつかのバリエーターレンズ位置に応じたフォーカスレ
ンズ位置としてメモリーしておく方法などが用いられ
る。

【００２１】特開平１−３２１４１６号公報では、複数
の被写体距離に対して、ワイド端からテレ端の間の複数
バリエーター位置に対するフォーカスレンズの位置を記
憶しておき、ズーム開始時にはその時点のバリエーター
位置とフォーカスレンズ位置がマップ内のどこにあるか
を知り、その点より、同じ焦点距離でマエピン側に、最
も近い記憶されたデータと、アトピン側に最も近い記憶
されたデータから内挿演算し、それぞれの焦点距離（バ
リエーターレンズ位置）でのフォーカスレンズ位置を算
出する方法が示されている。

【００２２】図２０はズームテレ端近傍の軌跡を示して
いる。上記特開平１−３２１４１６号公報では記憶され
ているデータとして、ＬＬ１で示した軌跡（例えば∞合
焦軌跡）のバリエーターレンズ位置Ｖ_n(テレ端）、Ｖ
_n-1 ，Ｖ_n-2 ，Ｖ _n-3の位置に対しては、フォーカスレ
ンズ位置として、ｒｒ₁ ，ｒｒ₄ ，ｒｒ₇ ，ｒｒ₉ の情
報が記憶されている。すなわちマップ内の点Ｐ₁ ，Ｐ
₄ ，Ｐ₇ ，Ｐ₁₀を通る軌跡が∞軌跡として記憶されてい
ることになる。

【００２３】同様にＶ_n （テレ端）、Ｖ_n-1 ，Ｖ_n-2 ，
Ｖ _n-3の位置に対して、フォーカスレンズ位置として、
ｒｒ₂ ，ｒｒ₅ ，ｒｒ₈ ，ｒｒ₁₀の情報がＬＬ２で示し
た軌跡（例えば１０ｍ合焦軌跡）として記憶されてい
る。勿論、実際にはテレ端からワイド端までの全ズーム
領域に渡ってこのデータが作られている。ここで（Ｖ
_n ，ｒｒ）、即ちマップ内の点Ｐからズームする場
合、この点から同じバリエーター位置でマエピン側の最
も近い記憶されたデータ、即ち軌跡ＬＬ２のデータと、
同じくアトピン側に最も近いデータ、即ち軌跡ＬＬ１の
データを元に、点Ｐ_A ，Ｐ_B ，Ｐ_C を内挿演算によって
求める。ズーム中のそれぞれの焦点距離Ｖ₀ （ワイド
端）、Ｖ₁ ，Ｖ₂ ‥‥Ｖ_n-1 ，Ｖ _n（テレ端）に対する
フォーカスレンズ位置をそれぞれこのように求めること
によってズーム中の軌跡が決定するものである。

【００２４】ここで内挿演算であるので、点Ｐ₁ と点Ｐ
間の距離と点Ｐ₂ と点Ｐ間の距離の比は、例えば点Ｐ_A
と点Ｐ₄ 間の距離と点Ｐ_A とＰ₅ 間の距離の比と等しく
なる。

【００２５】このような速度に関するメモリーもしくは
位置に関するメモリーは、当然製造誤差を０とした時の
光学設計値に基づいて作られている。

【００２６】尚、以降述べる本発明の実施形態は、この
例のように凸，凹，凸，凸の４群構成のインナーフォー
カスレンズであり、その２群目がバリエーターレンズ、
４群目がフォーカスレンズとする構成例の他、他の構成
例（例えば特開平３−２７０１１号公報中の第５図、第
７図、第８図の構成）でも適応できるものである。

【００２７】又、上述の従来例ではズーム用のアクチュ
エーターとしてギアヘッド付きのＤＣモーターを用いて
いるがフォーカスレンズ（第４群）と同様、ステップモ
ーターを用いてもよい。この様に構成した場合には、バ
リエーターレンズ（第２群）の位置検出手段（エンコー
ダー手段）としては、前述した様なボリュームなどとせ
ず、フォーカスレンズ同様、リセット位置基準の入力パ
ルス数をカウントすることにより、レンズ群の絶対位置
を知る方法が望ましい。

【００２８】上述説明した様な構成の従来例において
は、操作者のズームの意図は図１７のズームスイッチ１
５７の操作により行なわれる。尚、ズーム速度を変更し
たい場合には、このズームスイッチ１５７の押圧（押込
み量）などを検出して速度可変とする方法などが挙げら
れる。

【００２９】この様なズームスイッチは多くの場合、カ
メラ本体のグリップをつかんだ撮影姿勢をとった場合に
指が自然に届く位置に配置されることが望ましく、従っ
て特に民生用の比較的小型なビデオカメラにおいては図
２１に示す様なカメラ本体側に配置されることになる。

【００３０】ズームスイッチ１５７によってのみズーミ
ングを制御する場合には操作者により直接バリエーター
レンズ（第２群）を移動することはできない。従って前
述した様なこの光学系の例では第２群の移動とこれに伴
う第４群の連動がうまく行く様な範囲で両レンズ群を制
御する様にＣＰＵ１５４が働けばよいことになる。

【００３１】一方、操作者により直接変倍レンズを動か
さない為にズーム速度という点では制限があり、２群用
の駆動手段（ズームモーター）１４５にステップモータ
ー，４群用駆動手段（フォーカスモーター）１３７にも
ステップモーターを用いる場合、ズーム倍率モーターの
特性、リードピッチ等にもよるが、一般的には速くとも
２〜３秒の時間をテレ端〜ワイド端への移動に要してい
た。

【００３２】以上、まず現状一般的な４群からなるイン
ナーフォーカスレンズのズーミング動作に関して説明し
た。

【００３３】次に第１群レンズをフォーカシングに用い
る様な前玉フォーカシングに関して説明する。

【００３４】図２２は前玉フォーカスレンズの一般的な
構成を示す図である。

【００３５】図２２において、２１０１は第１群フォー
カシングレンズ、２１０２はバリエーターレンズ、２１
０３はコンペンセーターレンズ、２１０４はリレーレン
ズである。２１０５は固定鏡筒、２１０６はメスヘリコ
イド、２１０７は前玉鏡筒、２１０８はリレーホルダ、
２１０９はリレー鏡筒、２１１０は絞り羽根ユニット、
２１１１は絞りモータ、２１１２はズームモータ本体、
２１１３はズームモータ用ギアヘッド部、２１１４はフ
ォーカスモータ本体、２１１５はフォーカスモータギア
ヘッド部、２１１６はズームモータ出力ギア、２１１７
はフォーカスモータ出力ギア、２１１８はメスヘリコイ
ド上に一体成型されたギア部、２１１９はズーム環、２
１２０はズーム環２１１９上に一体成型されたギア部、
２１２１はズーム環の回転をカム環に伝達する為の凸
部、２１２２はカム環、２１２３はカム環２１２２に切
られたバリエーター等のカム溝、２１２４はコンペンセ
ータ用のカム溝、２１２５はバリエーター移動環、２１
２６はコンペンセータ移動環、２１２７はバリエーター
移動環に一体的に設けられたカムフォロワ部、２１２８
はコンペンセータ移動環に一体的に設けられたカムフォ
ロワ部、２１２９，２１３０は各移動環の案内バー、２
１３１はフォーカスモータスリップユニット、２１３２
はズームモータスリップユニットである。

【００３６】即ち、前玉フォーカスレンズでフォーカシ
ングを行う際には、フォーカシングレンズ２１０１を光
軸方向に動かせばよく、その為、第１群フォーカシング
レンズ２１０１は熱加締め等の手段により、前玉鏡筒２
１０７に固定され、この前玉鏡筒２１０７の外径はメス
ヘリコイド２１０６の内径にガタなく嵌合し、光軸方向
の位置調整後に接着剤を用いて固定される。メスヘリコ
イド２１０６は固定鏡筒２１０５とヘリコイドネジで嵌
合している。従ってメスヘリコイド２１０６を回転する
ことによってフォーカシングレンズ２１０１は光軸方向
に移動できる。

【００３７】以上の様に前玉フォーカスのレンズタイプ
の場合は、フォーカスレンズ群がバリエーターレンズ群
（第２群）コンペンセーターレンズ群（第３群）より前
方（被写体側）に置かれている為に、ズーミングに伴う
ピント移動が発生せず、操作者の操作で直接バリエータ
ーレンズ群が移動でき、任意の速度でズーミングが可能
となる。

【００３８】以上、インナーフォーカスタイプと前玉タ
イプの２つのレンズのズーミング動作を述べてきた。こ
のうちインナーフォーカスタイプは一般的には前玉フォ
ーカスに比べて小型化でき、その結果ローコスト化省エ
ネにつながる。又鏡筒メカニズムにおいても前玉フォー
カスではカム環、ヘリコイドなど複雑な形状の部品も多
く、精度の確保が出来にくいという欠点を有している。

【００３９】この為、インナーフォーカスタイプのレン
ズ群においても、かなりの高速ズーム時間を達成し、又
同時にステップモーターによる駆動騒音、振動を除去に
よる為にリニアアクチュエーターを用いてレンズ群の移
動可能最高速度を上げることの出来る鏡筒構造も提案さ
れている。例えば図２３にこの様な鏡筒の一例を示す。

【００４０】図２３はこの様なリニアモーターとしてム
ービングコイルタイプのボイスコイルモータを適用した
レンズの移動機構の例を示すもので、図２３（Ｂ）は図
２３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面である。図２３にお
いてレンズ１１０１ｂ１〜１１０１ｂ３を保持したレン
ズ保持枠１１１１の外周にヨーク１１１７ａとボビン１
１１９に巻き付けたコイル１１１６を配設し、ヨーク１
１１７ａに対向してコイル１１１６の外側にヨーク１１
１７ｂとこれに接着したマグネット１１１５を配設し、
このヨーク１１１７ａ，ｂ、マグネット１１１５を固定
筒１１０２に取り付けている。上記レンズ保持枠１１１
１は光軸１１０５と平行な２本の案内棒１１０３ａ，１
１０３ｂによって光軸方向に移動可能に保持されてい
る。

【００４１】マグネット１１１５は図２３（Ｂ）で示さ
れるように着磁されているので、ヨーク１１１７ａ，１
１１７ｂの間には半径方向に磁場が形成されている。コ
イル１１１６はヨーク１１１７ａ，１１１７ｂの間に存
在し、かつ円周方向に巻かれているので、このコイル１
１１６に電流を流すと光軸方向への駆動が発生し、ボビ
ン１１１９を一体に構成しているレンズ保持枠１１１１
及びレンズ群１１０１ｂ１〜１１０１ｂ３が光軸方向に
駆動するものである。尚、この様なボイスコイル型のア
クチュエーターの構成としては他にも種々考えられる。
又他の原理のモーター（例えば超音波モーター）などの
応用も考えられる。

【００４２】以上レンズにおけるズーミング動作の種々
構成について詳述したが、「ズーミング効果」を得る方
法としては他に、所謂「電子ズーム」と称し、結像面上
の像の大きさは一定でも実際に記録又は出力する画像範
囲を結像面上で徐々に変化する方法が知られている。

【００４３】これは従来の写真で言えば引伸し時にトリ
ミングをかけて像を拡大する方法に相当するので、テレ
側（切り出し範囲を狭くする）に向かう程画質の劣化を
起こしてしまう欠点があり、光学ズームより劣る。しか
し様々な映像信号の補間方法の発達により２倍程度の電
子ズームであれば実用上使用可能となってきている。

【００４４】例えば図２１に示す様な民生用の一般的な
ビデオカメラにおいて例えばズームレンズの倍率が１２
倍、電子ズーム２倍の機能が搭載されていると仮定する
とトータル２４倍のズーミング効果が得られる。この様
な場合、ズームスイッチ１５７を操作してワイド端から
テレ方向へズーミングすると図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す
様に光学ズームのテレ端以降に電子ズームを結合するズ
ーミング動作が行なわれる。

【００４５】図８（Ａ）は横軸にズームスイッチ１５７
の押圧時間をとり、縦軸に倍率をとっている。この内訳
として、電子ズームは図８（Ｂ）の様に変倍レンズ群が
テレ端に達した後に、これを引き継ぎ、倍率を挙げてい
く。又図８（Ｃ）の様に光学倍率は推移する。

【００４６】尚、図８では各変位は全てリニアで変化す
るとしたが、この限りでなくても構わない。又光学ズー
ムと電子ズームの切換点をテレ端一点とせず、オーバー
ラップする領域を有する構成なども考えられる。

【００４７】前述の様な各種レンズをカメラとの間で交
換可能に構成する例も知られている。

【００４８】図２４は交換レンズシステムのブロック構
成を説明する為の図である。ここでは前述と同様にビデ
オカメラで多用されている被写体側から順に正，負，
正，正の屈折力のレンズ群より成る４群構成のズームレ
ンズでの実施の形態を説明するが、これ以外のレンズ構
成であってもよい。

【００４９】被写体からの光は固定されている第１のレ
ンズ群１１１、変倍を行なう第２のレンズ群であるバリ
エーターレンズ群１１２、絞り１３６、固定されている
第３のレンズ１１３、ピント調整機能と変倍に伴うピン
ト面の移動を補正するコンペ機構とを兼ね備えた第４の
レンズ群であるフォーカスレンズ群１１４を通って３原
色中の赤の成分はＣＣＤ等の撮像素子３０３〜３０５の
上にそれぞれ結像される。

【００５０】各撮像素子上のそれぞれの像は光電変換さ
れ、増幅器４０５、４０６、４０７でそれぞれ最適なレ
ベルに増幅された後、カメラ信号処理回路１５２へ入力
され、標準テレビ信号に変換されると同時に自動焦点調
節や自動露光調節の情報として、本体マイコン４０９に
よってデータとして読み出される。

【００５１】本体マイコン４０９が読み出したこれらの
情報は、カメラ側のズームスイッチ等の各操作スイッチ
の情報（図示せず）と合わせて、カメラ側接点３０７、
レンズ側接点３１８を通り、レンズマイコン４１０へ転
送される。レンズマイコン４１０は本体マイコン４０９
から送られた自動焦点調節の為の各種情報に基づいてモ
ーター制御プログラムを実行し、モータードライバ１６
２でモーター１３７を駆動して、フォーカスレンズ群１
１４を光軸方向に移動させてピント合わせを行う。

【００５２】又、レンズマイコン４１０は、本体マイコ
ン４０９より送られたズームスイッチの状態の情報によ
っても動作が必要な場合には、レンズマイコン４１０内
に納められた、前述の被写体距離に応じたピントを維持
する為のバリエーターレンズ群１１２とフォーカスレン
ズ群１１４の位置データを元に、ズーム中ピント面を維
持する動作をする様、ズームモータードライバ１６１と
フォーカスモータードライバ１６２に信号を与える。

【００５３】ズームモータードライバ１６１とフォーカ
スモータードライバー１６２は、レンズマイコン４１０
からの信号に基づき、それぞれズームモータ１４５とフ
ォーカスモーター１３７を駆動し、バリエーターレンズ
群１１２、フォーカスレンズ群１１４を光軸方向に移動
させて、ピント位置が動くことなくズーム動作を行う。

【００５４】更にレンズマイコン４１０は、本体マイコ
ン４０９より送られた露光調整に関する各情報と絞り状
態検出の為のエンコーダー１６３からの情報により適正
露出を与える為の信号をアイリスドライバ４１４に与え
る。アイリスドライバ４１４はレンズマイコン４１０か
らの信号に基づき絞りアクチュエーター４１３を駆動
し、絞り１３６を適正な露出を与える状態に絞る。

【００５５】この様にカメラ側の本体マイコン４０９と
レンズマイコン４１０の２つのマイコンと、この２つの
マイコンの通信路に着脱可能にカメラ側とレンズ側の両
方に接点３０７と３１８を設けることにより、カメラ本
体４１９に対してレンズユニット４１８を着脱可能にす
ると同時に、レンズとカメラが一体となった一般的なビ
デオカメラと同様な自動焦点調節、自動露光調節、ズー
ム動作を何んら問題なく行うことができる。

【００５６】又、この様な交換レンズ方式のカメラ装置
においてレンズマイコンと本体マイコン（又はカメラマ
イコン）との間は接点どおしの接触により通信路が形成
される。この構成を図２５，図２６に示す。

【００５７】図２５はこの様なレンズ鏡筒を光学機器と
してのカメラ側に装着した状態を示す断面図、図２６は
装着前のレンズ鏡筒の端面図である。カメラ側は３ケの
プリズムを有し、例えばＲＧＢの３色に色分解して画像
を得る所謂３ＣＣＤビデオカメラを想定しているが、他
のカメラであっても良い。カメラ側は、色分解プリズム
３０２、この色分解プリズム３０２を保持すると共にマ
ウント部品が取り付くベース部材３０１、交換レンズの
為のマウント部材３０６（ここではバヨネットマウント
を想定した。但し他の締め付けマウント等でも構わな
い）ＣＣＤ３０３〜３０５を備えている。又オートフォ
ーカス機能、オートアイリス機能の実行の為に各種の通
信を、カメラ側のマイクロコンピューターとレンズ側の
マイクロコンピューターの間で行なう電気接点３０７を
有している。

【００５８】一方レンズ側には最後部の可動レンズ群と
して、レンズ３１１〜３１４の４枚のレンズ群がある。
このレンズ群は光軸方向に可動に構成されているもの
で、移動筒３１５に一体的に固定されている。この移動
筒３１５は一体的にスリーブ部分３１６を有し、例えば
金属性のポール部品４００との間で位置決めされながら
光軸方向に移動可動となっている。又アクチュエーター
はここでは図示されていないが、前述従来例で説明した
様な各種のアクチュエーターにより、このレンズ群を光
軸方向に可動するものである。

【００５９】この可動レンズ群３１１〜３１４は不図示
の固定筒内に構成されるが、固定筒の後端にはバヨネッ
トマウントを構成するレンズ側のマウント部品３０８が
設けられ、カメラ側のマウント部品３０６との間でレン
ズ交換可能に、又装着時には位置が正しく決めるように
構成されている。

【００６０】３１８はレンズ側とカメラ側との装着時
に、両者間の通信の為にカメラ側の接点３０７とに接触
するレンズ側の接点である。

【００６１】又、レンズ側マウント部品３０８に対して
一体的に、透明板としての平板ガラス３１０を有したガ
ラスホルダー３０９が、爪部分３１７をもって後方より
固定されている。この構成によりカメラ側よりレンズ側
を取外したとき平板ガラス３１０は操作者により触れる
ことが可能だが、これにより、可動レンズ群に触れるこ
とがなくなる。

【００６２】以上、ビデオカメラ、スチルカメラ、監視
カメラ等の光学機器又はレンズにおけるインナーフォー
カスレンズにおけるズーミング動作、前玉フォーカスレ
ンズにおけるズーミング動作、電子ズーム動作、光学ズ
ームと電子ズームの連動方法、交換レンズシステム、交
換レンズのマウント接点部構造に関して詳述した。

【００６３】

【発明が解決しようとする課題】前述したインナーフォ
ーカスタイプのズームレンズにおいて、いかにズーミン
グ速度の高速化を可能にしても図２１の１５７で示す様
なズームスイッチでは画角設定をきめ細かく、かつ速く
行うことが達成しずらく、インナーフォーカスレンズに
おいても前玉フォーカスレンズ同様、レンズ光軸を回転
中心としたリングの回動動作によるズーム操作が望まれ
ていた。

【００６４】又交換レンズシステムにおいてカメラ本体
側に電子ズーム機能を有する場合、レンズとして、１．操作者が直接変倍群を移動する様に構成された撮影
レンズ２．１以外の撮影レンズのそれぞれが装着された場合に
おいてのズーミング方法、特に光学ズームと電子ズーム
の連動の方法まで明確に提示されておらず、電子ズーム
がＯＮ状態のままレンズの第２群（変倍レンズ群）がワ
イド方向へ移動してしまい、他の光学倍率と電子倍率の
組み合わせで、より高画質で同画角の撮影が行えるのに
電子ズームのＯＮした画質の劣化した状態で撮影が行わ
れることが生ずるなどの課題が生じていた。

【００６５】本発明は、撮影レンズの一部にリング部材
を設け、該リング部材と該リング部材の回転情報を検出
する検出手段、そして検出手段からの信号を用いて変倍
（ズーミング）を行う制御手段等の各構成を適切に設定
することにより、カム環等の部品を省略化し、容易にし
かも良好なる状態で変倍を行うことのできる撮影レンズ
の提供を目的とする。

【００６６】この他本発明は、光学ズーム手段を有した
撮影レンズを電子ズーム手段を有したカメラ本体に着脱
自在に装着するようにした光学機器において、光学ズー
ム手段と電子ズーム手段の駆動を適切に制御することに
より全体的な変倍動作を適切に行い、自然なズーム操作
感が得られ、又良好なる画像が得られる光学機器の提供
を目的とする。

【００６７】

【課題を解決する為の手段】本発明の撮影レンズは、 (1-1) 変倍部を有する撮影レンズの一部にその光軸を回
転軸とするリング部材を設け、該リング部材の回転に伴
う変化量を検出手段で検出し、該検出手段からの検出信
号に基づいて制御手段により該変倍部を光軸方向に駆動
制御していることを特徴としている。

【００６８】特に、 (1-1-1) 前記変化量は前記リング部材の単位回転角あた
りの回転に要する時間に相当する量であること。

【００６９】(1-1-2) 前記リング部材の単位回転角あた
りの回転に要する時間に相当する量は該リング部材の所
定の回転角度毎にＯＮ，ＯＦＦするパルス出力手段によ
って検出していること。

【００７０】(1-1-3) 前記リング部材の単位回転角あた
りの回転に要する時間に相当する量は該リング部材の回
転に伴って出力が連続的に変化する回転検出手段によっ
て検出していること。

【００７１】(1-1-4) 前記検出手段は前記リング部材の
回転に伴う変化量の絶対値信号を求めており、前記制御
手段は該検出手段で求めた絶対値信号の大小に基づいて
前記変倍部の変倍速度を調整していること。

【００７２】(1-1-5) 前記制御手段は前記検出手段で求
めた絶対値信号にかかわらず前記変倍部の高速側の変倍
速度が一定速度以上にならないように閾値を決定してい
ること。

【００７３】(1-1-6) 前記制御手段により決定する閾値
は前記変倍部のズーム位置によって可変としているこ
と。

【００７４】(1-1-7) 前記制御手段は前記リング部材の
回転方向に基づいで前記変倍部の変倍方向を決定してい
ること。等、を特徴としている。

【００７５】本発明の光学機器は、 (2-1) 構成要件(1-1) の撮影レンズを用いて所定面上に
被写体像を形成していること。

【００７６】(2-2) 構成要件(1-1) の撮影レンズをカメ
ラ本体に着脱可能に装着し、該撮影レンズを用いて該カ
メラ本体内の撮像面上に被写体像を形成していること。
等、を特徴としている。

【００７７】(2-3) カメラ用ＣＰＵを有したカメラ本体
にレンズ用ＣＰＵを有した撮影レンズを着脱可能に装着
し、該カメラ用ＣＰＵとレンズ用ＣＰＵで相互に情報通
信を行うようにした光学機器において、該カメラ本体に
はズーム操作手段と該ズーム操作手段により駆動される
電子ズーム手段が設けられており、該撮影レンズには光
学ズーム手段が設けられており、該カメラ用ＣＰＵ又は
レンズ用ＣＰＵは該ズーム操作手段によりズーム操作が
なされた場合、該電子ズーム手段がＯＮ状態にあるとき
は該電子ズーム手段の駆動を優先させ、該電子ズーム手
段がＯＦＦ状態にあるときは該光学ズーム手段の駆動を
優先させていることを特徴としている。

【００７８】特に、 (2-3-1) 前記ズーム操作手段によりズーム操作がなされ
た場合、前記電子ズーム手段がＯＮ状態にあるときは該
電子ズーム手段の駆動を優先させ、該電子ズーム手段が
ＯＦＦ状態にあるときは前記光学ズーム手段の駆動を優
先させるプログラムが前記レンズＣＰＵ内に設けられて
おり、前記カメラＣＰＵから該レンズＣＰＵ側へ、該電
子ズーム手段のＯＮ−ＯＦＦ状態と該ズーム操作手段の
ズーム操作情報が入力されていること。

【００７９】(2-3-2) 前記ズーム操作手段によりズーム
操作がなされた場合、前記電子ズーム手段がＯＮ状態に
あるときは該電子ズーム手段の駆動を優先させ、該電子
ズーム手段がＯＦＦ状態にあるときは前記光学ズーム手
段の駆動を優先させるプログラムが前記カメラＣＰＵ内
に設けられており、前記レンズＣＰＵから該カメラＣＰ
Ｕ側へ、前記光学ズーム手段のズーム位置情報が入力さ
れていること。等、を特徴としている。

【００８０】(2-4) カメラ用ＣＰＵを有したカメラ本体
にレンズ用ＣＰＵを有した撮影レンズを着脱可能に装着
し、該カメラ用ＣＰＵとレンズ用ＣＰＵで相互に情報通
信を行うようにした光学機器において、該カメラ本体に
はズーム操作手段と該ズーム操作手段により駆動される
電子ズーム手段が設けられており、該撮影レンズにはリ
ング部材と該リング部材の操作のみでは強制的に駆動し
ない光学ズーム手段が設けられており、該レンズＣＰＵ
と該カメラＣＰＵとの間で該リング部材の操作に関する
リング部材情報又は／及び該ズーム操作手段のズーム情
報を通信していることを特徴としている。

【００８１】(2-5) カメラ用ＣＰＵを有したカメラ本体
にレンズ用ＣＰＵを有した撮影レンズを着脱可能に装着
し、該カメラ用ＣＰＵとレンズ用ＣＰＵで相互に情報通
信を行うようにした光学機器において、該カメラ本体に
はズーム操作手段と該ズーム操作手段により駆動される
電子ズーム手段が設けられており、該撮影レンズには光
学ズーム手段が設けられており、該カメラ用ＣＰＵは該
カメラ本体に装着される撮影レンズの光学ズーム手段の
種類に関する情報に基づいて該カメラ用ＣＰＵ内に設け
ているズーミングに関する動作フローチャートを利用し
ていることを特徴としている。

【００８２】特に (2-5-1) 前記種類に関する情報は前記撮影レンズが前記
カメラ本体に装着されたとき、該レンズ用ＣＰＵから該
カメラ用ＣＰＵへ通信されていることを特徴としてい
る。

【００８３】(2-6) 電子ズーム手段を有したカメラ本体
に光学ズーム手段を有した撮影レンズを着脱可能に装着
した光学機器において、該撮影レンズの一部にその光軸
を回転軸とするリング部材を設け、該リング部材の回転
に伴う変化量を検出手段で検出し、該検出手段からの検
出信号に基づいて制御手段により該光学ズーム手段と電
子ズーム手段の駆動を制御していることを特徴としてい
る。

【００８４】

【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、４１８は撮影レンズであり、
マウント面を介してカメラ本体４１９に着脱可能に装着
されている。

【００８５】１１１は固定の正の屈折力の第１群、１１
２は変倍用の負の屈折力の第２群（バリエーター，変倍
群）１３６は絞り、１１３は固定の正の屈折力の第３
群、１１４は変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォ
ーカス（合焦）を行う為に光軸上移動する正の屈折力の
第４群（フォーカス群，コンペンセーター）である。

【００８６】本実施形態では第１群１１１〜第４群１１
４より、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズを構成
している。

【００８７】本実施形態は、所謂「電子リング」と称す
るようなマニュアルズーム環（ＭＺ環，リング部材）５
０６の回動操作により変倍部（１１２，１１４）を光軸
上移動させてズーミング（変倍）を行う場合を示してい
る。

【００８８】５０６はリング部材（電子リング又は電子
ズーム環とも言う）であり、ズームレンズの光軸Ｌａを
略回転中心としてエンドレスに回転可能に設けている。
撮影者はリング部材５０６を回動してズーム操作を行っ
ている。リング部材５０６の外周部にはズーム操作の為
の滑り防止部やローレットそしてゴム部材等が設けられ
ている。５０５はリング部材検出手段（検出手段）であ
り、リング部材５０６の回転情報を検出している。

【００８９】１４９は変倍群検出手段（ズームエンコー
ダー）であり、変倍群１１２の光軸上の位置を検出し、
ズームレンズのズーム位置を求めている。１４５は変倍
群駆動手段（ズームモータ）であり、変倍群１１２を駆
動している。

【００９０】５０１は第４群検出手段（フォーカスエン
コーダ）であり、第４群１１４の光軸上の位置を検出
し、ズームレンズのフォーカス距離（被写体距離）を求
めている。１６２は第４群駆動手段（フォーカスモー
タ）であり、第４群１１４を駆動している。

【００９１】前述の各要素１４９，１４５，５０１，１
６２等は光学ズーム手段の一要素を構成している。

【００９２】４１０はレンズマイコン（レンズ制御手
段，レンズＣＰＵ）であり、ズームレンズの各種の駆動
を制御している。

【００９３】変倍群駆動手段１４５と第４群駆動手段１
６２をステッピングモータより構成する場合には変倍群
検出手段１４９と第４群検出手段５０１としては基準リ
セット位置からの入力パルスカウントであっても良い。
このときには基準位置検出の為の位置センサー（基準位
置センサー）を用いている。位置センサーとしては移動
レンズ群枠に一体的に設けた遮光壁とフォトインタラプ
タにより構成やホールＩＣとＭｇ（マグネット）による
構成等が適用可能である。

【００９４】１５１は撮像素子であり、ＣＣＤ等から成
っており、その面上にはズームレンズＺＬによる被写体
像が形成されている。１５２はカメラ信号処理回路であ
り、ＣＣＤ１５１からの信号を処理している。５０３は
Ａ／Ｄ変換器であり、カメラ信号処理回路１５２からの
アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換している。
５０４はメモリ（記憶手段）であり、Ａ／Ｄ変換器５０
３からのデジタル映像信号を記憶している。１５７はズ
ーム操作手段であり、撮影者がズーム操作によりワイド
側からテレ側へ又はテレ側からワイド側へのズーミング
を行っている。４０９はカメラマイコン（カメラ本体マ
イコン，カメラ用ＣＰＵ）であり、ズーム操作手段１５
７からのズーム操作信号に基づいて電子ズーム又は光学
ズームを行っている。

【００９５】５０２は電子ズームであり、カメラマイコ
ン４０９からの信号（ズーム倍率）に基づいてメモリ５
０４に記憶したデジタル映像信号を処理して、例えばト
リミング等をして電子ズーム倍率を設定している。

【００９６】前述の各要素５０２，５０４等は電子ズー
ム手段の一要素を構成している。レンズマイコン４１０
とカメラマイコン４０９は接点ブロックを介して各種の
信号の授受を行っている。

【００９７】リング部材５０６の回転に伴う変化量、例
えば単位時間当りの回転角や単位回転角を回転する為の
時間に相当する量をリング部材検出手段５０５で検出し
ている。そしてリング部材検出手段５０５からの信号に
基づいて制御手段（レンズマイコン）４１０で変倍部
（１１２，１１４）を光軸上移動させて変倍を行ってい
る。

【００９８】このときの単位回転角を回転させるときの
時間はリング部材５０５の所定回転角度毎にＯＮ−ＯＦ
Ｆするパルス出力手段やリング部材５０５の回転に伴い
出力が連続的に変化するボリュームエンコーダ等の回転
検出手段等によって求めている。

【００９９】図２は図１のリング部材５０６の要部斜視
図である。リング部材５０６はその後端部にくし歯部５
０７が設けられている。

【０１００】図３はリング部材５０６のくし歯部５０７
を介してリング部材５０６の回転情報を検出する為のリ
ング部材検出手段５０５としてのエンコーダの要部概略
図である。

【０１０１】図３のくし歯部５０７は光軸方向に結像面
側から見たときを表している。

【０１０２】５０８と５１０は各々ｉＲＥＤ等の発光素
子であり、５０９，５１１はそれぞれ発光素子５０８と
５１０とペアにくし歯部５０７の回動部をはさんで設け
られる受光素子である。５１２，５１３はこれら各素子
のホールド部分である。

【０１０３】図４は図３に示す状態において、リング部
材５０６が回転したときの２つの受光素子５０９，５１
１で得られるパルス信号の説明図である。

【０１０４】本実施形態では２つの受光素子５０９，５
１１で得られるパルス信号の位相関係が互いに９０度異
なるように２つの発光素子５０８，５１０（若しくは受
光素子５０９，５１１）の間の円弧方向の距離を設定し
ている。

【０１０５】本実施形態では２つの受光素子５０９，５
１１のうち、例えば受光素子５０９がＯＦＦ→ＯＮに立
ち上がった時にもう一方の受光素子５１１からの出力信
号がＯＦＦにあるかＯＮにあるかを見ることでリング部
材５０６の回動方向を検出している。リング部材５０６
の回転方向とズーム方向の関係を、例えば右回りであれ
ばワイド側、左回りであればテレ側へのズーミングであ
ると決めている。このようにリング部材５０６の操作に
よってズーム方向を決定している。

【０１０６】本実施形態ではリング部材５０６の回転速
度に応じてズーム速度を変化させている。例えば図４に
おいてＯＮ→ＯＦＦからＯＦＦ→ＯＮへの時間Δｔにお
いてズーム速度を可変にしている。

【０１０７】図５はこのときの関係を示す説明図であ
る。同図においてΔｔ＜Ａの間は不作動とする。Ａ≦Δ
ｔ≦Ｂの間は第２群の移動速度（＝ズーミング速度）を
時間Δｔに応じて可変としている。これはアナログ的に
可変の場合と図５で重ねて示した様に階段状に対応させ
ても良い。又時間Δｔが閾値Ｂを越えた高速な範囲で速
度を変えてリング部材５０６が回転しても第２群の移動
速度は最大値Ｃのままに固定している。これによりレン
ズ群を移動させる為のモーターの諸特性もしくはマイコ
ンの演算速度やエンコーダーの検出結果のマイコンでの
サンプリング速度等で決定される制御可能な最速のズー
ミング速度としている。

【０１０８】ここで図５の縦軸には第２群の移動速度と
したが、実際には第２群の位置（ズーム位置）に応じて
異なる速度としても良い。例えば図７に示すように広角
端（ワイド端）から望遠端（テレ端）への変倍に際して
望遠端を含む所定範囲で第２群の移動速度を低速化する
ようにしても良い。

【０１０９】図７において横軸には第２群（バリエータ
ー）の光軸方向の絶対位置を示し、縦軸には第２群の移
動速度を示している。実線は図５の移動速度（最高速
度）Ｃの状態で用いる速度でワイド端（Ｗ）からズーム
位置Ｄまでの間はステップモーターの脱調などを考慮し
た最高速度としている。そしてズーム位置Ｄからテレ端
（Ｔ）までの間は第３群の駆動手段の能力に依存し、ト
ラッキングが可能な様に減速している。

【０１１０】図７の例では一点鎖線→破線→２点鎖線→
実線の順に図５の時間Δｔが短くなる方向で速度を高速
化して対応させている。これによりフォーカスレンズと
しての第３群を駆動手段（フォーカスモーター）で駆動
させるときの高速化を適切に制御している。このように
リング部材５０６の回転方向と回動速度をもって変倍を
行う場合に操作者に極力違和感を与えない様にする為に
本実施形態では図５の速度Ｃのときのテレ端からワイド
端への変倍に必要な時間（ズーム時間）を例えば１秒以
下にする等、リニアモーターやステップモーター等を用
いて実現している。

【０１１１】又図４にて説明したような時間Δｔは２つ
のエンコーダー間のエッジ部同志の時間差とすること
で、より細かい検出を可能としている。本実施形態では
他の検出方法でも構わない。

【０１１２】以上、くし歯部５０７とフォトインタラプ
タを用いた回転検出手段を用いてこれに対応させるズー
ミング動作の構成例について説明したが、他の回転検出
方法として、例えば回転型ボリュームエンコーダーの出
力軸をリング部材との間に回転連動させる方法を用いて
も良い。

【０１１３】図６はこのようなボリュームエンコーダか
らの出力を２ケ用いたときの検出信号の説明図である。
例えば一定時間での出力値変化に応じてズーミング速度
を対応させる様にしても良い。

【０１１４】なお、リング部材５０６の回転量の検出方
法としては他にも磁気式など種々の方法が挙げられる
が、何れにしてもリング部材の回転方向と回転速度を検
出することができればどのような方法でも構わない。

【０１１５】なお、第２群の位置がワイド端からテレ端
へのズームでテレ端にテレ端からワイド端へのズームで
ワイド端に達した以降は、リング部材５０６の回転が行
われても各レンズ群は停止している。更に電子ズームを
有する場合、この回転検出結果により図８に示すような
光学ズームと電子ズームの連続的制御を行うことも可能
である。

【０１１６】ここで光学ズームとはレンズ群を移動させ
て全系の焦点距離を変化させることである。又電子ズー
ムとは結像面上の像の大きさは一定でも実際に記録又は
出力する画像範囲を電気的な手段によって結像面上で徐
々に変化する方法である。

【０１１７】例えばズームレンズ（光学ズーム）の倍率
が１２倍、電子ズームの倍率が２倍の機能が搭載されて
いると仮定するとトータルで２４倍のズーミング効果が
得られる。このような場合、ズームスイッチ（ズーム操
作手段）１５７を操作してワイド端からテレ方向へズー
ミングすると図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す様に光学ズーム
のテレ端から以降に電子ズームを結合するズーミング動
作が行われる。図８（Ａ）は横軸にズームスイッチ１５
７の押圧時間をとり、縦軸に倍率をとっている。この内
訳として電子ズームは図８（Ｂ）の様に第２群がテレ端
に達した後にこれを引き継ぎ倍率を上げていく。又図８
（Ｃ）の様に光学倍率は推移する。

【０１１８】なお、この図８では各変位はすべてリニア
で変化するとしたが、この限りでなくても構わない。
又、光学ズームと電子ズームの切換点をテレ端一点とせ
ず、オーバーラップする領域で行ってもよい。

【０１１９】表−１は本実施形態において撮影レンズが
有するリング部材（電子リング）とズーム操作との構成
の組み合わせを示している。実施形態１では該リング部
材の回転情報を用いてレンズマイコン４１０により変倍
部（１１１，１１４）を駆動させている動作Ｓ１に相当
している。

【０１２０】次に本発明の実施形態２について説明す
る。本実施形態は図１で示したのと同様のブロック構成
より成り、リング部材を有する交換レンズを用い、カメ
ラ本体側に電子ズームを設けて、ズーミング操作により
光学ズームと電子ズームを行う場合を示している。

【０１２１】本実施形態は表−１の動作Ｓ２に相当して
いる。

【０１２２】図９は本実施形態においてレンズマイコン
４１０でズーミング動作を行うときのフローチャートで
ある。

【０１２３】まず、ステップ６０１でスタートする。ス
テップ６０２でリング部材５０６の回動が操作者によっ
て行われたかどうかを判別し、行われていなければステ
ップ６０４にてカメラ本体側のズーム操作手段１５７か
らの状況を判別する。この際にはカメラ（本体）マイコ
ン４０９より接点部（接点ブロック）を介してレンズマ
イコン４１０に送られたカメラ側のズームスイッチ１５
７の操作状況が必要となる。ここでもズーム操作が行わ
れていなければＮとなり、スタートへ戻る。又仮にリン
グ部材５０６とカメラ本体側のズームスイッチ１５７が
両方操作されているような場合では、この例のフローチ
ャートではリング部材５０６の操作が第１優先となる。
この順位付けはステップ６０２とステップ６０４を入れ
換えることによって対応している。

【０１２４】どちらかのズームスイッチが操作されてい
る場合にはステップ６０３にてその操作がテレ端からワ
イド端へ向かう（短焦点距離側へ向かう）操作なのか又
はワイド端からテレ端へ向かう（長焦点距離側へ向か
う）操作なのかを判別する。ワイド端へ向かう場合はス
テップ６０６へ、テレ端へ向かう場合はステップ６１０
へ進む。

【０１２５】ここではまずワイド端へ向かう場合のフロ
ーを説明する。ステップ６０６では電子ズームがＯＮか
ＯＦＦかが判別される。ここで電子ズームがＯＦＦとは
電子ズームによりズーミングが成されていない状態、即
ち所定の撮像サイズのまま所謂トリミングに相当する切
り出しを行なっていない状態をいい、電子ズームがＯＮ
とは何倍かの電子ズームがかかっている領域にあること
を示す。

【０１２６】電子ズームがＯＮ（ＯＦＦでない）時はス
テップ６０６の判定はＮとなり、ステップ６０７へ進
み、操作者の操作に対応して、まず電子ズームにて倍率
を小さくしていく様にカメラマイコン４０９へ通信，指
示する。この通信も前述の接点ブロックを介して行なわ
れる。

【０１２７】次にステップ６０８にてこの電子ズームが
ＯＦＦのところ（Ｘ１）まで引かれたかどうか判別され
る。Ｎであればスタートに戻り操作が継続すれば同じル
ートを繰り返すので電子ズームによる変倍が続く。

【０１２８】一方、この結果、ついには電子ズームがＯ
ＦＦとなるとステップ６０８の判定はＹとなり、ステッ
プ６０９に進む。ステップ６０９では第２群をワイド方
向へ（ここで例として挙げてきた４群ズームレンズの例
では第２群を被写体側に繰り出す）移動させることで光
学ズームを行い、操作者の意図に対応するものとなる。
ステップ６０６でＹ（即ち電子ズームが既にＯＦＦにあ
る）時にはステップ６０９にて光学ズームによりワイド
側へズームする。

【０１２９】一方、ステップ６０３の判別の結果がＮ、
即ちワイド側からテレ側方向へのズーミング指示であっ
た場合は、ステップ６１０に進む。ここでステップ６０
６と同じくカメラマイコン４０９より通信されてきた電
子ズームの状況が判別される。電子ズームがＯＮしてい
ればステップ６１１で電子ズームによりテレ側にズーム
する。又電子ズームＯＦＦであればステップ６１２にて
第２群を光軸方向へ移動することで光学ズームによる変
倍を行い、光学ズームのテレ端に達したら（ステップ６
１３がＹ）電子ズームへ引き渡す。

【０１３０】図１０は以上述べてきたズーミング動作に
おける光学ズームと電子ズームの組み合わせの内容を示
す説明図である。図１０（Ａ）はトータルのズーム倍率
を示す。この内訳を同図（Ｂ），（Ｃ）に示すと、ワイ
ド端からは、まず図１０（Ｃ）に示すように光学ズーム
で倍率が変化し、光学ズームのテレ端より高倍率側を電
子ズーム域としている。この考えは図８で示した考え方
と同様である。

【０１３１】以上のように本実施形態ではカメラ本体側
にズーム操作手段１５７を設けて、ズーム操作手段１５
７でズーム操作を行った場合、電子ズーム５０２がズー
ム位置（ＯＮ状態，例えばズーム倍率が１２倍〜２４倍
の範囲内）にあるときは電子ズームを優先させてズーミ
ングを行っている。

【０１３２】又電子ズーム５０２がズーム位置（ＯＦＦ
状態，例えばズーム倍率が１倍〜１２倍の範囲内）にな
いとき、即ち光学ズームによるズーム範囲のときは光学
ズームを優先させてズーミングを行っている。これによ
りなるべく良好なる画像が出力されるようにしている。

【０１３３】尚、本実施形態においてズーミング動作を
撮影レンズ４１８側のレンズマイコン４１０の代わりに
カメラ本体４１９側のカメラマイコン４０９で行っても
良い。このときの動作は図９のフローチャートの一部を
次のとおり変更すれば良い。

【０１３４】・ステップ６０２，６０４の変更はない
が、ステップ６０２の判別はレンズマイコン４１０より
カメラマイコン４０９へ通信してくる操作結果をもとに
判別する。

【０１３５】・ステップ６０６，６１０の判別はカメラ
本体側で単独となり、通信は不用となる。

【０１３６】・ステップ６０７，６１１は単に「電子ズ
ームでワイドへ」となり通信は不用となる。

【０１３７】・ステップ６０８の判別もカメラ本体側で
単独で行え、通信は不用となる。

【０１３８】・ステップ６０９，６１２の動作カメラマ
イコンより接点を介し、レンズマイコンへ通信して行
う。

【０１３９】・ステップ６１３の判別はレンズマイコン
４１０よりカメラマイコン４０９へ通信してくる結果か
ら判別する。

【０１４０】次に本発明の実施形態３について説明す
る。本実施形態は撮影者がリング部材５０６を回動する
ことによって第２群と第４群をメカ的なカム機構等によ
り直接移動させて変倍（ズーミング）動作を行う場合を
示している。

【０１４１】図１１は本実施形態のズーミング動作をレ
ンズマイコン４１０側で行う場合のフローチャートであ
る。ここで変倍レンズ（第２群）がテレ端になると１が
立つテレ端フラグを設定する。ステップ７０１でスター
トし、ステップ７０２でリング部材のズーム操作の有無
が判別される。Ｎの場合ステップ７０４でカメラ本体側
のズーム操作が判別される。尚、この２つのズーム操作
の順位付けは実施形態１でも説明した様に逆転しても構
わない。

【０１４２】ここで想定した撮影レンズではリング部材
のズーム操作で直接、変倍レンズ群の操作を行ってい
る。

【０１４３】ステップ７０３以降は基本的に実施形態１
の図９のステップ６０３以降と一致している。即ち、カ
メラ本体側のズームスイッチ操作が行われた時のみ光学
ズームのテレ端より高倍側に電子リングをつなげ電子ズ
ームを行うトータルなズーミング動作が達成される。

【０１４４】一方、ステップ７０２でリング部材のズー
ム操作（回動）が検知されるとステップ７０５で回動操
作方向が判別される。この方向がテレ側からワイド側へ
の操作であった場合、ステップ７１６でテレ端フラグを
判別する。

【０１４５】尚、実際の光学ズーミングはリング部材の
回動に伴い、即時に（このフローを通らずに）実行され
ている。ステップ７０２，ステップ７０５でリング部材
の回動及び回動方向が判別できたということはこのこと
を示している。従ってステップ７１６でフラグが１であ
ったときはこのテレ側からワイド側方向へのズーミング
がテレ端スタートで行われたことを示している。

【０１４６】尚、ズーム端であることの判別は前述のボ
リュームエンコーダーの出力等で判別している。従って
ステップ７１６でフラグが１であるときには可能性とし
て電子ズームがＯＮの場合がある。ステップ７１８では
テレ端からワイド側への操作があったことが通信にてレ
ンズマイコン４１０からカメラマイコン４０９へ送られ
る。ステップ７２０ではテレ端ではなくなったので、フ
ラグを０にする。一方、ワイド側からテレ側方向への操
作の場合はステップ７１７にて変倍群１１２がテレ端へ
達したかどうかが判別され、達した場合にはステップ７
１９でテレ端フラグに１を立てるものである。

【０１４７】図１２はこのうちステップ７１８でテレ側
からワイド側方向への光学ズームの操作が行われたこと
がレンズマイコン４１０からカメラマイコン４０９へ通
信されたことを受けたカメラマイコン４０９のフローチ
ャートである。

【０１４８】図１２においてステップ８０１にてスター
トする。ステップ８１１で表−１のＴ１かＴ２かどちら
のレンズタイプであるかが判別される。ここではＴ２
（メカ的にリング操作と変倍レンズ群の移動が直結）の
場合なので判別はＹとなり、ステップ８１２に至る。ス
テップ８１２でステップ７１８からの通信を判別し、レ
ンズ側でリング部材の操作が行なわれたかが判別され
る。行なわれるとステップ８１３でカメラ本体側に設け
られた電子ズームのＯＮ，ＯＦＦ状態が判別される。Ｏ
Ｎにありながら、光学的変倍を行うと画質劣化を伴った
ままなので、ここではステップ８１４で瞬時に電子ズー
ムをＯＦＦにする。

【０１４９】次に本発明の実施形態４について説明す
る。本実施形態は表−１の動作３，４をカメラ本体側の
カメラマイコン４０９で行なっている。図１１のフロー
チャートにおけるステップ７０３より以降は基本的には
実施形態３と同じである。但しステップ７１３は通信で
知り、ステップ７１４はレンズ側に残している。

【０１５０】ステップ７０２〜７２０は基本的にはレン
ズマイコンに残し、カメラマイコンとしてはステップ７
０２の位置に図１２のステップ８１２の判別を入れ、以
後、ステップ８１３，８１４とつなげている。

【０１５１】即ち、レンズ側でテレ側からワイド側へ動
作が行なわれた場合には電子ズームをＯＦＦすることで
フォローするものの、レンズ側のズーム操作時には電子
ズーム機能は使わないものとすることとなる。

【０１５２】次に本発明の実施形態５について説明す
る。実施形態３，４ではズーミング動作を共にカメラ
（本体）側のマイコン内に設けられたフローチャートで
行なっている。

【０１５３】従って、この様な場合においてはカメラ本
体に装着された撮影レンズのズームリング部材が表−１
の動作Ｓ１，Ｓ２となるＴ１のレンズ（電子リング）か
表−１の動作Ｓ３，Ｓ４となるＴ２のレンズ（メカ直動
リング）かにより用いるフローチャートが異なることに
なる。従ってこの様にカメラマイコンでズーミング動作
を司る場合には、図１３に示す様にレンズタイプの判別
フローを最初に入れ、この判別結果によって実施形態３
のフローを選択するか実施形態４のフローを選択するか
判別している。

【０１５４】図１４は表１の動作３，４に相当するレン
ズが装着された場合の図１と同様のブロック構成図を示
している。カメラ本体４１９を構成する各ブロックは当
然図１と同様になる。図１の差としてズーム操作リング
１１９を操作するとメカ的に連動してバリエーターレン
ズ群１１２は光軸方向に移動する。この連動メカニズム
はカム環を回転させる方法等が挙げられる。但しこの例
のレンズタイプではカム環に連動するレンズ群はバリエ
ーター１１２のみとなっている。

【０１５５】

【表１】

【０１５６】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、撮影レン
ズの一部にリング部材を設け、該リング部材と該リング
部材の回転情報を検出する検出手段、そして検出手段か
らの信号を用いて変倍（ズーミング）を行う制御手段等
の各構成を適切に設定することにより、カム環等の部品
を省略化し、容易にしかも良好なる状態で変倍を行うこ
とのできる撮影レンズを達成することができる。

【０１５７】又本発明によれば以上のように、光学ズー
ム手段を有した撮影レンズを電子ズーム手段を有したカ
メラ本体に着脱自在に装着するようにした光学機器にお
いて、光学ズーム手段と電子ズーム手段の駆動を適切に
制御することにより全体的な変倍動作を適切に行い、自
然なズーム操作感が得られ、又良好なる画像が得られる
光学機器を達成することができる。

【０１５８】この他本発明によれば、 (a1)リング部材の回転に伴い、変倍が可能となり画角設
定をきめ細かく速く行なえる上で従来、この構成をとる
上で必要とされていたカム環等の部品が不用となり小型
化，ローコスト化も同時に達成することができる。

【０１５９】(a2)リング部材の操作からボケのない範囲
で可変速対応させることで、より自然な操作感を達成す
ることができる。

【０１６０】(a3)カメラ側に電子ズームを有し、撮影レ
ンズ側にズームの為のリング部材を有しかつ撮影レンズ
側のリング部材として電子的な場合とメカ的な場合の両
方を想定したような場合におけるトータルなズーミング
動作の制御を行なえるもので、光学ズーム中間焦点距離
にありながら電子ズームがＯＮ状態にあるような組み合
わせを回避するのみならず、撮影レンズ側のリング手段
が電子的な場合等では光学ズームと電子ズームをつない
だトータルなズーミング動作を撮影レンズ側とカメラ本
体側からのどちらのズーム操作でも可能とするような構
成を交換レンズにおいて達成することができる。等の効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部ブロック図

【図２】本発明の実施形態１のリング部材の構造を示す
斜視図

【図３】本発明の実施形態１のリング部材の回転検出構
成を示す図

【図４】本発明の実施形態１のリング部材の回転検出出
力を示す図

【図５】本発明の実施形態１のリング部材の回転検出出
力に応じたズーム速度の設定に関する関係グラフ

【図６】本発明の実施形態１の他の回転検出出力の一例
を示す図

【図７】本発明の実施形態１のリング部材の回転スピー
ドに応じたバリエーター移動速度を各バリエーター位置
に応じて示したグラフ

【図８】一般的なカメラにおけるズームスイッチの押圧
時間と倍率の関係を示す図

【図９】本発明の実施形態２の動作のフローチャート

【図１０】本発明の実施形態２のズームリング相対回転
角度に対する倍率を示す図

【図１１】本発明の実施形態３の動作のフローチャート

【図１２】本発明の実施形態３の動作のフローチャート

【図１３】本発明の実施形態５の動作のフローチャート

【図１４】本発明の実施形態５の要部ブロック図

【図１５】従来一般的なインナーフォーカスレンズの鏡
筒の断面図

【図１６】インナーフォーカスレンズのバリエーターレ
ンズ位置フォーカスレンズ位置に応じた被写体距離の軌
跡を示す図

【図１７】インナーフォーカスレンズのレンズ制御シス
テムのブロック構成図

【図１８】インナーフォーカスレンズのズームトラッキ
ング方法の説明図

【図１９】インナーフォーカスレンズのズームトラッキ
ング方法の説明図

【図２０】インナーフォーカスレンズのズームトラッキ
ング方法の説明図

【図２１】ビデオカメラにおける一般的なズームスイッ
チの配置を示す図

【図２２】従来一般的な前玉フォーカスレンズの鏡筒の
断面図

【図２３】従来一般的なリニアモーターを用いたレンズ
の移動機構を示す図

【図２４】カメラに対し着脱可能なレンズを有するカメ
ラ装置のブロック構成図

【図２５】カメラ側に装着したレンズ鏡筒の縦断面図

【図２６】装着前のレンズ鏡筒の端面図

【符号の説明】

ＺＬズームレンズ４１８撮影レンズ４１９カメラ本体５０６リング部材４０９カメラ用ＣＰＵ４１０レンズ用ＣＰＵ１１２変倍レンズ１１４第４群（フォーカスレンズ）１５７ズーム操作手段５０２電子ズーム手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変倍部を有する撮影レンズの一部にその
光軸を回転軸とするリング部材を設け、該リング部材の
回転に伴う変化量を検出手段で検出し、該検出手段から
の検出信号に基づいて制御手段により該変倍部を光軸方
向に駆動制御していることを特徴とする撮影レンズ。
【請求項２】前記変化量は前記リング部材の単位回転
角あたりの回転に要する時間に相当する量であることを
特徴とする請求項１の撮影レンズ。
【請求項３】前記リング部材の単位回転角あたりの回
転に要する時間に相当する量は該リング部材の所定の回
転角度毎にＯＮ，ＯＦＦするパルス出力手段によって検
出していることを特徴とする請求項２の撮影レンズ。
【請求項４】前記リング部材の単位回転角あたりの回
転に要する時間に相当する量は該リング部材の回転に伴
って出力が連続的に変化する回転検出手段によって検出
していることを特徴とする請求項２の撮影レンズ。
【請求項５】前記検出手段は前記リング部材の回転に
伴う変化量の絶対値信号を求めており、前記制御手段は
該検出手段で求めた絶対値信号の大小に基づいて前記変
倍部の変倍速度を調整していることを特徴とする請求項
１の撮影レンズ。
【請求項６】前記制御手段は前記検出手段で求めた絶
対値信号にかかわらず前記変倍部の高速側の変倍速度が
一定速度以上にならないように閾値を決定していること
を特徴とする請求項５の撮影レンズ。
【請求項７】前記制御手段により決定する閾値は前記
変倍部のズーム位置によって可変としていることを特徴
とする請求項６の撮影レンズ。
【請求項８】前記制御手段は前記リング部材の回転方
向に基づいて前記変倍部の変倍方向を決定していること
を特徴とする請求項１の撮影レンズ。
【請求項９】請求項１から８の何れか１項記載の撮影
レンズを用いて所定面上に被写体像を形成していること
を特徴とする光学機器。
【請求項１０】請求項１から８の何れか１項記載の撮
影レンズをカメラ本体に着脱可能に装着し、該撮影レン
ズを用いて該カメラ本体内の撮像面上に被写体像を形成
していることを特徴とする光学機器。
【請求項１１】カメラ用ＣＰＵを有したカメラ本体に
レンズ用ＣＰＵを有した撮影レンズを着脱可能に装着
し、該カメラ用ＣＰＵとレンズ用ＣＰＵで相互に情報通
信を行うようにした光学機器において、該カメラ本体に
はズーム操作手段と該ズーム操作手段により駆動される
電子ズーム手段が設けられており、該撮影レンズには光
学ズーム手段が設けられており、該カメラ用ＣＰＵ又は
レンズ用ＣＰＵは該ズーム操作手段によりズーム操作が
なされた場合、該電子ズーム手段がＯＮ状態にあるとき
は該電子ズーム手段の駆動を優先させ、該電子ズーム手
段がＯＦＦ状態にあるときは該光学ズーム手段の駆動を
優先させていることを特徴とする光学機器。
【請求項１２】前記ズーム操作手段によりズーム操作
がなされた場合、前記電子ズーム手段がＯＮ状態にある
ときは該電子ズーム手段の駆動を優先させ、該電子ズー
ム手段がＯＦＦ状態にあるときは前記光学ズーム手段の
駆動を優先させるプログラムが前記レンズＣＰＵ内に設
けられており、前記カメラＣＰＵから該レンズＣＰＵ側
へ、該電子ズーム手段のＯＮ−ＯＦＦ状態と該ズーム操
作手段のズーム操作情報が入力されていることを特徴と
する請求項１１の光学機器。
【請求項１３】前記ズーム操作手段によりズーム操作
がなされた場合、前記電子ズーム手段がＯＮ状態にある
ときは該電子ズーム手段の駆動を優先させ、該電子ズー
ム手段がＯＦＦ状態にあるときは前記光学ズーム手段の
駆動を優先させるプログラムが前記カメラＣＰＵ内に設
けられており、前記レンズＣＰＵから該カメラＣＰＵ側
へ、前記光学ズーム手段のズーム位置情報が入力されて
いることを特徴とする請求項１１の光学機器。
【請求項１４】カメラ用ＣＰＵを有したカメラ本体に
レンズ用ＣＰＵを有した撮影レンズを着脱可能に装着
し、該カメラ用ＣＰＵとレンズ用ＣＰＵで相互に情報通
信を行うようにした光学機器において、該カメラ本体に
はズーム操作手段と該ズーム操作手段により駆動される
電子ズーム手段が設けられており、該撮影レンズにはリ
ング部材と該リング部材の操作のみでは強制的に駆動し
ない光学ズーム手段が設けられており、該レンズＣＰＵ
と該カメラＣＰＵとの間で該リング部材の操作に関する
リング部材情報又は／及び該ズーム操作手段のズーム情
報を通信していることを特徴とする光学機器。
【請求項１５】カメラ用ＣＰＵを有したカメラ本体に
レンズ用ＣＰＵを有した撮影レンズを着脱可能に装着
し、該カメラ用ＣＰＵとレンズ用ＣＰＵで相互に情報通
信を行うようにした光学機器において、該カメラ本体に
はズーム操作手段と該ズーム操作手段により駆動される
電子ズーム手段が設けられており、該撮影レンズには光
学ズーム手段が設けられており、該カメラ用ＣＰＵは該
カメラ本体に装着される撮影レンズの光学ズーム手段の
種類に関する情報に基づいて該カメラ用ＣＰＵ内に設け
ているズーミングに関する動作フローチャートを利用し
ていることを特徴とする光学機器。
【請求項１６】前記種類に関する情報は前記撮影レン
ズが前記カメラ本体に装着されたとき、該レンズ用ＣＰ
Ｕから該カメラ用ＣＰＵへ通信されていることを特徴と
する請求項１５の光学機器。
【請求項１７】電子ズーム手段を有したカメラ本体に
光学ズーム手段を有した撮影レンズを着脱可能に装着し
た光学機器において、該撮影レンズの一部にその光軸を
回転軸とするリング部材を設け、該リング部材の回転に
伴う変化量を検出手段で検出し、該検出手段からの検出
信号に基づいて制御手段により該光学ズーム手段と電子
ズーム手段の駆動を制御していることを特徴とする光学
機器。