JPH0968638A

JPH0968638A - 光学機器

Info

Publication number: JPH0968638A
Application number: JP24871295A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ogino; 滋荻野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

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】また撮影レンズ（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。また、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、そして該光学
系の所定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、該温度検出手段又は／及び湿度検出手段
により該所定のレンズ群毎の温度情報又は／及び湿度情
報を検出しており、該制御情報は所定の基準温度又は／
及び基準湿度における該移動レンズ群の位置データと該
所定のレンズ群の同数の温度係数データ又は／及び湿度
係数データを含んでおり、該制御手段は該制御情報と該
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を特徴とし
ている。

【００１１】特に、（１−１−１）前記光学系はリアフ
ォ−カスタイプのズ−ムレンズであること、（１−１−
２）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、（１−１−３）前記制御情報は
前記所定の基準温度又は／及び基準湿度における前記移
動レンズ群の焦点距離データ及び横倍率データを含んで
いること、（１−１−４）前記制御手段は前記制御情報
と前記温度検出手段により検出された検出温度データ又
は／及び前記湿度検出手段により検出された検出湿度デ
ータに基づいて該移動レンズ群の温度補正位置データ又
は／及び湿度補正位置データを算出して該レンズ駆動手
段を制御していること、（１−１−５）前記温度補正位
置データは前記温度検出手段から検出された温度データ
と前記基準温度との差分値の関数として定義されるこ
と、（１−１−６）前記湿度補正位置データは前記湿度
検出手段から検出された湿度データと前記基準湿度との
差分値の関数として定義されること、（１−１−７）前
記温度補正位置データは前記温度検出手段から検出され
た温度データと前記基準温度との差分値に各々温度補正
係数を掛け合わせた結果の和に前記基準温度における前
記移動レンズ群の位置データを足し合わせたもので定義
されること、（１−１−８）前記温度補正位置データは
前記温度検出手段から検出された温度データと前記基準
温度との差分値に各々温度補正係数を掛け合わせた結果
の和を、該差分値と前記制御情報とから算出される係数
で除した結果に、該基準温度における該移動レンズ群の
位置データを足し合わせたもので定義されること、（１
−１−９）前記温度補正係数は変倍の為の移動レンズ群
の位置の関数として定義されること、（１−１−１０）
前記湿度補正位置データは前記湿度検出手段から検出さ
れた湿度データと前記基準湿度との差分値に各々湿度補
正係数を掛け合わせた結果の和に該基準湿度における前
記移動レンズ群の位置データを足し合わせたもので定義
されること、（１−１−１１）前記湿度補正位置データ
は前記湿度検出手段から検出された湿度データと前記基
準湿度との差分値に各々湿度補正係数を掛け合わせた結
果の和を、該差分値と前記制御情報とから算出される係
数で除した結果に、該基準湿度における該移動レンズ群
の位置データを足し合わせたもので定義されること、
（１−１−１２）前記湿度補正係数は変倍の為の移動レ
ンズ群の位置の関数として定義されること、（１−１−
１３）前記移動レンズ群の位置データはフォーカスの為
の該移動レンズ群の位置データであること、（１−１−
１４）前記温度情報検出手段は感温抵抗を使用したセン
サを少なくとも１個有すること、（１−１−１５）前記
温度情報検出手段はサーミスタを使用したセンサを少な
くとも１個有すること、（１−１−１６）前記湿度情報
検出手段は静電容量式のセンサを少なくとも１個有する
こと、（１−１−１７）前記湿度情報検出手段はサーミ
スタを使用したセンサを少なくとも１個有すること等を
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。

【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。該遮光板
８ｂ，１０ｂが、Ｖ移動環１０２ａ，ＲＲ移動環１０４
ａ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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】１２及び２６，２７，２８はサーミスタ、
感温抵抗等の温度検出手段であり、検出手段２４，２
９，３０，３１によって温度出力信号をマイコン等の制
御回路１３へ出力する。

【００３５】本実施形態においては、前玉１０１、バリ
エータ１０２、アフォーカル１０３、ＲＲ１０４にそれ
ぞれ少なくとも１枚のプラスチックレンズを有している
ため、精度良く温度変化による結像面のずれを補正する
為には各レンズ群の温度情報が必要であり、各レンズ群
の温度を検出する為に４つの検出手段を設けたが、結像
面の補正精度に関係のない、例えばプラスチックレンズ
を使用していない等のレンズ群があれば、そのレンズ群
の温度を検出する為の検出手段は省いても良い。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。また発熱体として光電
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。また
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。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、バリエータ１０２、アフォ
ーカル１０３及びＲＲ１０４の各レンズ群の近傍、即ち
各レンズ群の温度状態が把握できる位置に各々少なくと
も１つの温度検出手段１２，２６，２７，２８を配置し
ている。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】 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。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。

【００４８】本実施形態においては、前述したように４
群構成のＲＦＺレンズ１の各レンズ群に少なくとも１枚
のプラスチックレンズを使用しているため４つの温度検
出手段と温度係数（温度補正係数）を有したが、温度を
検出する必要のないレンズ群がある場合は４つでなくと
も良く、温度情報が必要なレンズ群の数と少なくとも同
数の温度検出手段と同数の温度係数を有すれば良い。

【００４９】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(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、Δ
Ｓ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。

【００５０】 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。

【００５１】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。

【００５２】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
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。

【００５３】本発明においては、感温抵抗１２，２６，
２７，２８及び検出回路２４，２９，３０，３１にて得
られた温度情報データＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が前記基
準温度Ｔ０に対して温度差ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３，Δ
Ｔ４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ΔＰ
ＲＲを求め、以下の式にて算出する。

【００５４】ＰＲＲＴ＝ＰＲＲ＋ΔＰＲＲ・・・・・・・(3) 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。

【００５５】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。

【００５６】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，ＲＲ１０
４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、ＲＲ１０
４の各カウンタをクリアする。該カウンタは、バリエー
タ１０２，ＲＲ１０４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。

【００５７】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。

【００５８】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Ｗ
ＩＤＥ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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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１２，２６，２７，２８から検
出回路２４，２９，３０，３１を通して各レンズ群の温
度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を検出し、制御回路１３へ入
力する。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），Ｔ２
（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。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。

【００６２】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。

【００６３】 ΔＴ１＝Ｔ１（ｋ）−Ｔ０・・・・・・・(4) ΔＴ２＝Ｔ２（ｋ）−Ｔ０・・・・・・・(5) ΔＴ３＝Ｔ３（ｋ）−Ｔ０・・・・・・・(6) ΔＴ４＝Ｔ４（ｋ）−Ｔ０・・・・・・・(7) 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(3) によっ
てＲＲ１０４の繰り出し量を算出する。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】図６において、３２，３３，３４，３５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。３６，３７，３８，３９は、湿度セン
サ３２，３３，３４，３５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。但
し、実施形態１で説明したと同様の理由で、４つでなく
とも良い。

【００７０】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。

【００７１】 ΔＳＳ＝Ｃ１×ΔＲ１＋Ｃ２×ΔＲ２＋Ｃ３×ΔＲ３＋Ｃ４×ΔＲ４・・・・・・・(8) 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(8) 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。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。

【００７２】本実施形態においては、前述したように４
群構成のＲＦＺレンズ１の各レンズ群に少なくとも１枚
のプラスチックレンズを使用しているため４つの湿度検
出手段と湿度係数を有したが、湿度を検出する必要のな
いレンズ群がある場合は４つでなくとも良く、湿度情報
が必要なレンズ群の数と少なくとも同数の湿度検出手段
と同数の湿度係数を有すれば良い。

【００７３】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(8) 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、Δ
ＳＳ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ΔＰＲ
ＲＳとすると、以下の式で求めることができる。

【００７４】 ΔＰＲＲＳ＝ΔＳＳ÷ＳＢ・・・・・・・(9) 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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】本発明においては、湿度センサ３２，３
３，３４，３５及び検出回路３６，３７，３８，３９に
て得られた湿度情報データＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が前
記基準湿度Ｒ０に対して湿度差ΔＲ１，ΔＲ２，ΔＲ
３，ΔＲ４を生じたとき、ＲＲ１０４の湿度補正データ
（湿度補正位置データ）ＰＲＲＳを式(8) と式(9) とか
らΔＰＲＲＳを求め、以下の式にて算出する。

【００７８】ＰＲＲＳ＝ＰＲＲ＋ΔＰＲＲＳ・・・・・・・・(10) 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。

【００７９】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。

【００８０】ＴＥＬＥ方向でも及び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。

【００８１】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。

【００８２】次に、各レンズ群の近傍に配置した湿度セ
ンサ３２，３３，３４，３５から検出回路３６，３７，
３８，３９を通して各レンズ群の湿度Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４を検出し、制御回路１３へ入力する。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），Ｒ２（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。

【００８３】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。

【００８４】 ΔＲ１＝Ｒ１（ｋ）−Ｒ０・・・・・・・・(11) ΔＲ２＝Ｒ２（ｋ）−Ｒ０・・・・・・・・(12) ΔＲ３＝Ｒ３（ｋ）−Ｒ０・・・・・・・・(13) ΔＲ４＝Ｒ４（ｋ）−Ｒ０・・・・・・・・(14) 次に、各レンズ群の湿度度係数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(8) ，式(9) によっ
て湿度補正値ΔＰＲＲＳを算出する。これを元に、式(1
0)によってＲＲ１０４の繰り出し量を算出する。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】

【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、そして該
光学系の所定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、該温度検出手段又は／及び湿度検出
手段により該所定のレンズ群毎の温度情報又は／及び湿
度情報を検出しており、該制御情報は所定の基準温度又
は／及び基準湿度における該移動レンズ群の位置データ
と該所定のレンズ群の同数の温度係数データ又は／及び
湿度係数データを含んでおり、該制御手段は該制御情報
と該温度情報又は／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を特徴
とする光学機器。
【請求項２】前記光学系はリアフォ−カスタイプのズ
−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
又は２の光学機器。
【請求項４】前記制御情報は前記所定の基準温度又は
／及び基準湿度における前記移動レンズ群の焦点距離デ
ータ及び横倍率データを含んでい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】前記制御手段は前記制御情報と前記温度
検出手段により検出された検出温度データ又は／及び前
記湿度検出手段により検出された検出湿度データに基づ
いて該移動レンズ群の温度補正位置データ又は／及び湿
度補正位置データを算出して該レンズ駆動手段を制御し
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】前記温度補正位置データは前記温度検出
手段から検出された温度データと前記基準温度との差分
値の関数として定義されることを特徴とする請求項５の
光学機器。
【請求項７】前記湿度補正位置データは前記湿度検出
手段から検出された湿度データと前記基準湿度との差分
値の関数として定義されることを特徴とする請求項５の
光学機器。
【請求項８】前記温度補正位置データは前記温度検出
手段から検出された温度データと前記基準温度との差分
値に各々温度補正係数を掛け合わせた結果の和に前記基
準温度における前記移動レンズ群の位置データを足し合
わせたもので定義されることを特徴とする請求項５の光
学機器。
【請求項９】前記温度補正位置データは前記温度検出
手段から検出された温度データと前記基準温度との差分
値に各々温度補正係数を掛け合わせた結果の和を、該差
分値と前記制御情報とから算出される係数で除した結果
に、該基準温度における該移動レンズ群の位置データを
足し合わせたもので定義されることを特徴とする請求項
５，６又は８の光学機器。
【請求項１０】前記温度補正係数は変倍の為の移動レ
ンズ群の位置の関数として定義されることを特徴とする
請求項５，６，８又は９の光学機器。
【請求項１１】前記湿度補正位置データは前記湿度検
出手段から検出された湿度データと前記基準湿度との差
分値に各々湿度補正係数を掛け合わせた結果の和に該基
準湿度における前記移動レンズ群の位置データを足し合
わせたもので定義されることを特徴とする請求項５の光
学機器。
【請求項１２】前記湿度補正位置データは前記湿度検
出手段から検出された湿度データと前記基準湿度との差
分値に各々湿度補正係数を掛け合わせた結果の和を、該
差分値と前記制御情報とから算出される係数で除した結
果に、該基準湿度における該移動レンズ群の位置データ
を足し合わせたもので定義されることを特徴とする請求
項５，７又は１１の光学機器。
【請求項１３】前記湿度補正係数は変倍の為の移動レ
ンズ群の位置の関数として定義されることを特徴とする
請求項５，７，１１又は１２の光学機器。
【請求項１４】前記移動レンズ群の位置データはフォ
ーカスの為の該移動レンズ群の位置データであることを
特徴とする請求項１の光学機器。
【請求項１５】前記温度情報検出手段は感温抵抗を使
用したセンサを少なくとも１個有することを特徴とする
請求項１の光学機器。
【請求項１６】前記温度情報検出手段はサーミスタを
使用したセンサを少なくとも１個有することを特徴とす
る請求項１の光学機器。
【請求項１７】前記湿度情報検出手段は静電容量式の
センサを少なくとも１個有することを特徴とする請求項
１の光学機器。
【請求項１８】前記湿度情報検出手段はサーミスタを
使用したセンサを少なくとも１個有することを特徴とす
る請求項１の光学機器。