JPS62284318A - 焦点調節装置 - Google Patents

焦点調節装置

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JPS62284318A
JPS62284318A JP61128746A JP12874686A JPS62284318A JP S62284318 A JPS62284318 A JP S62284318A JP 61128746 A JP61128746 A JP 61128746A JP 12874686 A JP12874686 A JP 12874686A JP S62284318 A JPS62284318 A JP S62284318A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焦点調節装置、更に詳しくは、カメラ等の光
学装置において、ズーミングの操作に応じて後群レンズ
でなるフォーカスレンズの焦点調節動作を自動的に行な
う焦点調節装置に関する。
〔従来の技術〕
スチルカメラ、ビデオカメラ等の焦点調節手段として、
前群レンズを駆動する方式と、後群レンズを駆動する方
式とがある。後者には、■前群レンズより後群レンズが
小さく軽いためレンズを移動させるための消費電力が少
なくて済む、■前群レンズの場合に較べて後群レンズの
移動量が少ないため短時間で合焦させることができる、
■前群レンズ駆動用のへリコイドが不要になるのでレン
ズの製作費が安くて済む、等の多くの優れた利点がある
。このように後者には多くの利点があるにもかかわらず
、ズームレンズを有してなるカメラにおいては、前者の
駆動方式が採用されている(実公昭54−14496号
特公昭5147045号公報参照)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
その理由としては、後群レンズを駆動する方式では、マ
ニュアルフォーカス時に、ズームレンズの移動に伴い焦
点位置が変化してしまうからである。即ち、オートフォ
ーカス時において、後群レンズが追従できる速度でズー
ムレンズが移動するものであれば問題ないが、マニュア
ルフォーカスの場合は、後群レンズを静止させたままで
一ズームレンズを移動させると焦点位置がずれてしまう
ことになる。
そこで、これを解決するために、ズームレンズと後群レ
ンズの移動量を決定しているそれぞれのカムに相関性を
持たせ、ズームレンズが移動するときにそれに追従して
後群レンズが移動するようにすればよいが、このような
カム機構をレンズ鏡筒に実際に設けることは構成が非常
に複雑になり困難である。また、上記のようなカム機構
を設けることができたとしても十分な工作精度を出すこ
とができず、ズーミングの全領域に亘って高い合焦精度
を得ることができないものとなる。従って、このような
複雑なカム機構を設けることなく、マニュアルフォーカ
ス時にも、ズーミングに対応させて後群レンズを移動で
きるものとすれば、ズームレンズを有したカメラにおい
ても、前述したように利点の多い後群駆動方式が実現で
きることになる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、
複雑な機構等を用いることなく簡単な構成で、設定距離
に応じた合焦対応位置に後群レンズでなるフォーカシン
グレンズを自動的に移動させることによりズーミング操
作の途中においても常に合焦状態を維持することのでき
る焦点調節装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の焦点調節装置は、少くともズームレンズと合焦
調節のための移動が可能に設けられた後群レンズとを含
んでなるレンズ系と、上記レンズ系に関する設定距離に
対応する信号を生成する設定距離信号生成手段と、操作
者の任意によるスイッチ等の操作子の操作に応動する駆
動源を介して間接的に上記ズームレンズを変位駆動する
よう構成されたズームレンズ駆動手段と、 上記ズームレンズの位置を検知するズームセンサと、 種々の設定距離についてその距離での合焦状態における
上記ズームレンズと後群レンズとの位置関係が了め内部
に設定され、上記ズームセンサにより検出されたズーム
レンズ位置並びに上記設定距離信号生成手段の出力信号
による設定距離に対応した上記合焦状態における後群レ
ンズ位置を上記内部の設定に基づいてトレースし、その
位置に後群レンズを移動せしめるための制御信号を出力
する後群レンズ制御回路と、上記後群レンズ制御回路か
らの制御信号に応動して上記後群レンズを駆動する後群
レンズ駆動手段と、 を具備し、且つ上記ズームレンズ駆動手段及び後群レン
ズ駆動手段はズームレンズ駆動手段によるレンズ駆動速
度が後群レンズ駆動手段により合焦状態を保持して後群
レンズが追従可能な・速度を越えないように構成されて
なる。
〔作 用〕
上記構成の本発明の装置では、例えば距離環等に類似し
た形状に構成された操作環の操作により成る設定距離に
対して合焦状態が得られているときに、スイッチ等の操
作によってズームレンズ駆動手段を起動させてズームレ
ンズを操作すると、ズームセンサにより検知されるズー
ムレンズ位置に対応する信号並びに上記設定距離信号生
成手段による上記設定距離を表わす信号が後群レンズ制
御回路に入力される。
上記後群レンズ制御回路は、同回路内部に設定された種
々の設定距離に対応したその距離での合焦状態における
ズームレンズと後群レンズとの位置関係に関するデータ
に基づいて、上記ズームレンズ位置と上記設定距離とに
対応した合焦状態における後群レンズ位置をトレースし
、この結果に応じて上記制御信号を出力して後群レンズ
駆動手段を動作せしめ、ズーミング操作の如何にかかわ
らず、後群レンズを自動的に合焦対応位置に駆動させる
0本発明では、上記ズームレンズ駆動手段及び後群レン
ズ駆動手段は、ズームレンズ駆動手段によるレンズ駆動
速度が後群レンズ駆動手段により合焦状態を保持して後
群レンズが追従可能な速度を越えないように構成されて
いる。従ってズームレンズを動かしても、そのときの設
定距離に応じた合焦状態が常に維持される。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す焦点調節装置のブロ
ック図である。この第1図に示す焦点調節装置はビデオ
カメラに適用されたもので、同カメラの撮像レンズ鏡筒
1は、前群レンズ2゜ズームレンズ3.絞り4および後
群レンズ5等を内蔵していて、前群レンズ2が鏡筒1の
固定部に固定されているのに対して、後群レンズ5は焦
点調節のために光軸方向に移動できるようになっている
。即ち、後群レンズ5は、第2図に示すように、レンズ
保持枠7に一体的に設けたピン7aがステ7ビングモー
タ8の出力軸8aに連結した送りねじ9に係合している
ので、ステッピングモータ8が駆動されると、送りねじ
9のピッチによりレンズ保持枠7が光軸方向に沿って設
けたガイド部材10を矢印A、又は矢印B方向に移動す
ることになる。ステ7ピングモータ8はコントロール回
路11からの制御信号により駆動される。また、後群レ
ンズ5は無限遠位置に至ったとき、第2図に示すように
、レンズ保持枠7に一体的に設けた遮光部7bがフォト
インタラプタからなるゼロ点センサ12により後群レン
ズ5の基準位置(ゼロ点)が倹知されるようになってい
る。このゼロ点センサ12の出力はコントロール回路1
1に入力されることになる。
レンズa筒1の外周には、第3図に示すように、距離目
盛を刻設した操作環6が固定枠との間に適当な摩擦力を
有して回動自在に設けられている。この操作環6はレン
ズ鏡筒l内の光学素子等とは機械的には何ら連結してお
らず、それ自身の回動により、指標1aによって支持さ
れた距離目盛が設定距離信号生成手段としての距離目盛
センサ13によって電気的に読み取られ、この読み取ら
れた電気信号がコントロール回路11に入力されるよう
になっている。上記における電気信号は、距離目盛を目
安に設定された距離を表わす設定距離信号である。
距離目盛センサ13は、例えば、第4図に示すように構
成されている。即ち、第4図において、操作M6の内側
には、導電接点14が固設されていて、同導電接点14
は、レンズ鏡筒lの固定枠外周に回転方向に沿って形成
された薄膜状の導電体15と、この導電体15に略平行
して同様に形成された薄膜状の抵抗体16に摺接してい
る。導電体15は接地され、抵抗体16はコントロール
回路11の入力端に接続されている。そして、この操作
環6は「至近」の目盛位置または「無限」の目盛位置を
越える「オート」(図示されず)の位置まで回動できる
ようになっており、操作環6の回動位置に応じて抵抗値
が変化すると、この抵抗値の変化に応じて、コントロー
ル回路11のA/Dコンバータ17に入力する電気信号
が変化する。A/Dコンバータ17はこの距離目盛セン
サ13からの電気信号をA/D変換し、距離目盛に応じ
たディジタル信号をマイクロコンピュータ18に送る。
操作環6が「オート」の回動位置に設定されたときには
、導電接点14は抵抗体16に接触せず、導電体15の
みに接触するので、導電体15と抵抗体16間が開放状
態となり、このときのコントロール回路11への入力情
報は、「オート」となる。即ち、コントロール回路11
は「オート」を読み取ると、同コントロール回路11は
後群レンズ5を駆動するステッピングモータ8の制御を
操作環6によるマニュアルフォーカスからオートフォー
カスに切り換える。
ズームレンズ3はズームスイッチ32を操作したとき、
レンズコントロール部19からの制御信号によって駆動
されるモータ20により光軸方向に移動でき、ズームセ
ンサ21によって焦点距離が読み取られ、この読み取ら
れた電気信号がレンズコントロール部19に入力される
ようになっている。ズームセンサ21は、例えば、ポテ
ンショメータ、ホトセンサ等によって構成される位置セ
ンサである。
絞り4は、手動、自動のいずれより操作されるものであ
ってもよいが、その絞り値が絞りセンサ22により読み
取られ、この読み取られた電気信号がレンズコントロー
ル部19に入力されるようになっている。
上記レンズ鏡筒1の光学系を透過する被写体光は盪像素
子23の盪像面に結像され、同撮像素子23で光電変換
されて映像信号となるが、この映像信号はカメラ回路2
4で処理されてビデオ信号として取り出される。映像信
号のうちの輝度信号はカメラ回路24からオートフォー
カス処理回路25に入力される。このオートフォーカス
処理回路25は輝度信号から微分などの信号処理を施し
て高調波成分を抽出し、オートフォーカス時に同高調波
成分の出力の位相と、後群レンズ5の振動の位相とを比
較して、前ビン、後ピン。
合焦のいずれかを判断してコントロール回路11に焦点
状態信号を送るそれ自体は公知の回路(例えば、特開昭
56−116007号公報)である。
また、コントロール回路11には基準周波数発生回路2
6より、例えば、15Hzの整数倍のクロック信号が入
力されている。このクロック信号がコントロール回路1
1に入力されていることにより、15Hzの周波数を基
にコントロール回路11からステッピングモータ8に必
要パルスが送られ同パルスによりステッピングモータ8
がオートフォーカス、或いはマニュアルフォーカスの駆
動を行なう。
コントロール回路11は第5図に示すように、マイクロ
コンピュータ1日内に、記憶部30.演算部28および
ステップ数計算部29を有している。
記憶部30は焦点距離と憑影距離により決定される後群
レンズ5の適正位置を表わす特性曲線を記憶しているR
OM (リードオンリーメモリ)である。演算部28は
、A/Dコンバータ17より入力される距離目盛センサ
13の出力と、レンズコントロール部19より入力され
るズームセンサ21の出力および絞りセンサ22の出力
を読み込み、上記記憶部30に記憶している特性曲線か
ら後群レンズ5の適正位置を算出するものである。また
、オートフォーカス時にはオートフォーカス処理回路2
5の出力が導かれてこれを演算するようになっている。
この演算部2日の出力はモータ駆動回路31に導かれて
いるとともに、ステップ数計算部29により後群レンズ
5の位置がどこにあるか常にステップ数がカウントされ
るようになっている。また、演算部28にはオートフォ
ーカス時に距離表示を行なうための距離表示装置27が
接続されている。
上記マイクロコンピュータ18内の記憶部30に記憶さ
れている特性曲線としては、例えば、第6図に示すよう
なものである。この第6図において、横軸は後群レンズ
5の、盪像素子23の逼像面を基準とする繰出量を示し
、縦軸は、ズームレンズ3の移動量を示す。この第6図
から明らかなように、ズームレンズ3がrT(Wl)」
の位置にあるとき、後群レンズ5が「無限」。
r 1 ml 、  rO,5mlの距離位置に焦点が
合うのはそれぞれ位Na1−1+  32である。また
、ズームレンズ3がrS (標準)」の位置にあるとき
、後群レンズ5が上記各距離位置に焦点が合うのはそれ
ぞれ位置b+ 、bs 、bsであり、ズームレンズ3
がrW(広角)」の位置にあるときに、後群レンズ5が
上記各距離位置に焦点が合うのはそれぞれ位置C+ +
Ct +C3である。即ち、後群レンズ5を「無限」に
合焦させた状態にしておこうとするとき、ズームレンズ
3の「W」からrTJまでの移動による焦点距離の変化
に対して、略「<」の字形状の特性曲線11で示すよう
に後群レンズ5の繰出量を変化させる必要がある。また
、後群レンズ5を「1 mJ 、  ro、5 mJに
それぞれ合焦させておくには、上記ズームレンズ3の全
領域の移動による焦点距離の変化に対して、略「り」の
字形状の特性曲線1..13で示すように後群レンズ5
の繰出量を変化させる必要がある。この特性曲線j!+
 、  Ilz 、  is の形状は全て異なる。
この3つの距離位置「無限J、rimコ+ 「Q−5m
」以外のこの間の距離位置についても、後群レンズ5の
繰出量は上記特性曲p1+ 、1g 。
11間で、これらと異なる形状の図示しない特性曲線に
沿ったものになることは言うまでもない。
上記特性曲線”l、 !、’ffで代表される! ような、焦点距離および撮影距離に応じて異なる後群レ
ンズ5の操り出しをカム機構で行なわせることは困難で
あるが、上記各特性曲線l、。
1、.13およびこれらの各曲線間の領域で、焦点距離
および撮影距離に応じた図示されない各特性曲線が上記
記憶部30に記憶されていることによりステッピングモ
ータ8によって繰出量の複雑な制御が可能となる。上記
「無限」の特性曲線21 と「至近」の特性曲線13と
のrllの領域以外には後群レンズ5が制御されないよ
うになっている。
また更に、本発明では、焦点距離の設定は専ら、操作子
としてのズームスイッチ32の操作により行なわれるよ
うに構成されており、レンズコントロール部19からの
制御信号によりモータ20が駆動してズームレンズ3は
所望の焦点距離の位置に制御される。
なお上記において、本発明の構成要件たるズームレンズ
駆動手段はズームスイッチ32.レンズコントロール部
19 (部分)及びモータ20を含んで構成され、後群
レンズ制御回路はコントロール回路11のマイクロコン
ピュータ18を含む主要部をもって構成され、更に、後
群レンズ駆動手段はコントロール回路11のモータ駆動
回路31及びステッピングモータ8を含んで構成されて
いる。
前述のように本発明では、上記ズームレンズ駆動手段及
び後群レンズ駆動手段は、ズームレンズ駆動手段による
レンズ駆動速度■が後群レンズ駆動手段により合焦状態
を保持して後群レンズが追従可能な速度Voを越えない
ようになされている。このための構成は、例えば、ズー
ムレンズ駆動用のモータ20として後群レンズ駆動用の
モータ8よりも小容量(小トルク)のものを適用すると
ともに、両者の変位伝達系にっいて、モータ20に関す
る減速比をモータ8に関するそれよりも十分に大きいも
のにするようにしてもよい、或いはまた、ズームセンサ
21の出力信号に基づいてズームレンズ3の移動速度V
を検知し、この速度が上記追従可能な速度V。
を越えないような制御がなされるべくレンズコントロー
ル部19を構成してもよい、これは例えば、レンズコン
トロール部19の回路中にズームセンサ21の出力信号
に応動してモータ2oへの供給電力を制御すべく公知の
電力制御回路を組み込むことにより実現できる。
次に、上記のように構成されている焦点11節装置の動
作を説明する。
マニュアルフォーカスの場合、操作環6を回動させ所望
の距離目盛に指標1aを合わせると、この設定された距
離目盛に応じた電気信号が距離目盛センサ13よりコン
トロール回路11に入力される。一方、上記のとおり焦
点距離の設定は操作子としてのズームスイッチ32の操
作により行なわれるように構成されており、レンズコン
トロール部19からの制御信号によりモータ20が駆動
してズームレンズ3は所望の焦点距離の位置に制御され
る。そして、このズームレンズ3の位置、即ち、焦点距
離情報がズームセンサ21により検知されレンズコント
ロール部19によって読み取られる。また、絞り4の情
報も絞りセンサ22によって電気信号に変換されレンズ
コントロール部19によって読み取られる。
距離目盛センサ13からの電気信号はA/Dコンバータ
17でA/D変換され当該時点において設定されている
盪影距離情報としてコントロール回路11のマイクロコ
ンピュータ18の演算部28に入力され、また、レンズ
コントロール部19から演算部28に上記焦点距離情報
および絞り情報が入力されると、演算部28では、これ
らの各情報を読み込んでこれを記憶部3oの内容である
各特性曲線と参照させる。そして、人力情報に適した特
性曲線から後群レンズ5の適正な繰出位置をトレースす
ると、演算部28はこれに応じた信号をモータ駆動回路
31に送出してステッピングモータ8を適正位置に回転
させる。これによって後群レンズ5は、成る遺影距離に
おいてズーミング操作がなされた場合、この操作に応動
して常に合焦状態を維持すべく追従移動する。
前述のように本発明では、上記ズームレンズ駆動手段及
び後群レンズ駆動手段は、ズームレンズ駆動手段による
レンズ駆動速度■が後群レンズ駆動手段により合焦状態
を保持して後群レンズが追従可能な速度Voを越えない
ようになされている。
従ってズーミング操作を行っても常に自動的に合焦状態
が維持される。
上記焦点調節装置をオートフォーカスの状態にする場合
には、第3.4図に示すように、操作環6を矢印Cの方
向に回動させ、「無限」位置を越える「オート」(図示
されず)の位置に設・定する。すると、このときコント
ロール回路11はオートフォーカスのための制御動作を
行なうように切り換えられ、このコントロール回路11
からの15Hzの周波数を基準とするパルスにより、ス
テッピングモータ8は後群レンズ5を矢印A、Bに沿う
光軸方向(第2図参照)に交互に振動させる。後群レン
ズ5は光軸方向に振動することによって光路長が微小変
動するので、オートフォーカス処理回路25に入力する
輝度信号に含まれる高周波成分のレベルが微小変動する
。この高周波成分の変動波形(変調信号)は合焦状態で
最小になり、前ビンと後ピンでは変調信号の位相が18
0 ’反転することになるので、オートフォーカス処理
回路25から金魚信号がコントロール回路11の演算部
28に入力されると、同演算部28はモータ駆動回路3
1にステッピングモータ8を合焦点を中心として前後に
同一振幅で振動させるための信号を与える。この振幅は
絞り情報、即ち、被写界深度を考慮して行なわれるので
、後群レンズ5は実際には合焦点に静止しているのと変
らない状態になる。この合焦状態では、距離表示装置2
7に演算部28より表示信号が送られ合焦点の距離表示
が発光ダイオード、或いは液晶等により行なわれる。
合焦点からずれ、オードフォーカス処理回路25から前
ビン、又は後ピンの信号がコントロール回路11の演算
部28に導かれると、同演算部28はモータ駆動回路3
1にステッピングモータ8を振動させながら合焦点に向
って歩進させる信号を与える。即ち、合焦点に向っては
大なる振幅で、その反対方向には小なる振幅で振動する
信号がステッピングモータ8に与えられることによって
後群レンズ5が合焦点に向って移動していく。なお、オ
ートフォーカス時にもズームレンズ3がモータ20によ
って移動する速度は、後群レンズ5が合焦点に向って移
動する速度よりも遅いのでオートフォーカス動作が常に
追従できる。
上記実施例における距離目盛センサ13は抵抗値の変化
を利用して距離目盛を電気信号に変換するものであるが
、このほか、例えば、第7図に示す距離目盛センサ33
.或いは第8図に示す距離目盛センサ43等を用いるよ
うにしてもよい。
距離目盛センサ33は第7図に示すように、操作環6に
一体的に取り付けられた3ビツト構成のホトセンサ34
と、レンズ鏡筒1の固定枠外周に、各ビット毎に回転方
向に沿って部分的に貼り付けられた反射体35.36.
37とによって構成されており、ホトセンサ34のリー
ド線はコントロール回路11のマイクロコンピュータ1
8に接続されている。従って、この距離目盛センサ33
においては、操作環6の回動量に応じた位置でホトセン
サ34が反射体35.36.37の有無を反射光の有無
によって読み取り、これを電気信号に変換してマイクロ
コンピュータ18に送るので、距離目盛がディジタル信
号としてマイクロコンビエータ18に読み込まれること
になる。
また、距離目盛センサ43は第8図に示すように、操作
環6に一体的に取り付けられた3ビツト構成の導電接点
44と、レンズ鏡筒1の固定枠外周に、各ビット毎に回
転方向に沿って形成された薄膜状の導電体45〜48と
によって構成されており、このうち導電体45は接地さ
れ、他の導電体46〜48は抵抗51〜53によって電
圧V ccが印加されているとともに、マイクロコンピ
ュータ18の入力端に接続されている。従って、この距
離目盛センサ43においては、操作環6の回動位置に応
じて導電接点44が導電体46〜4日と導電体45との
間を短絡又は解放状態とするので、導電体46〜48の
それぞれはローレベル“L′(接地)或いはハイレベル
“H″ (電圧Vcc)になり、マイクロコンピュータ
18に3ビツトのディジタル信号で距離目盛が入力され
ることになる。なお、第7.8図に示す距離目盛センサ
33.43は3ビツト構成のものとしているが、実際に
は、望遠(T)状態で、Q、5mxoa (第6図参照
)の距離を約80〜100に分割できるように7ビツト
程度の構成にするのが望ましい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、カム殿構等を用い
ることな(簡単な電気的な回路構成で、ズーミング操作
の如何に係わらず設定距離に応じた合焦状態を常に維持
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す焦点調節装置の電気
回路のブロック図、 第2図は、上記第1図中の後群レンズの駆動部分を示す
断面図、 第3図は、上記第1図中の操作環の外観を示す斜視図、 第4図は、上記第1図中の距離目盛センサの一例を示す
概略構成図、 第5図は、上記第1図中のコントロール回路の機能の一
部を示すブロック図、 第6図は、上記第5図中の記憶部に記憶されたレンズ制
御用の特性曲線図、 第7.8図は、距離目盛センサの他の例を示す概略構成
図である。 3−・−・・・・−・ズームレンズ 5・−・・−・−後群レンズ 8−−−−−・−・ステッピングモータ11・・−・−
・−・コントロール回路13・−・・−・・・距離目盛
センサ 19−・−・・−・レンズコントロール部20・−・−
−一−−−・モータ 21・・−・−・・−ズームセンサ 32−・−・−ズームスイッチ オリンパス尤竿上栗林へ筺住  j −)〆 、モ22 ,632 馬7 口 2ろ8酋

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 少くともズームレンズと合焦調節のための移動が可能に
    設けられた後群レンズとを含んでなるレンズ系と、 上記レンズ系に関する設定距離に対応する信号を生成す
    る設定距離信号生成手段と、 操作者の任意によるスイッチ等の操作子の操作に応動す
    る駆動源を介して間接的に上記ズームレンズを変位駆動
    するよう構成されたズームレンズ駆動手段と、 上記ズームレンズの位置を検知するズームセンサと、 種々の設定距離についてその距離での合焦状態における
    上記ズームレンズと後群レンズとの位置関係が了め内部
    に設定され、上記ズームセンサにより検出されたズーム
    レンズ位置並びに上記設定距離信号生成手段の出力信号
    による設定距離に対応した上記合焦状態における後群レ
    ンズ位置を上記内部の設定に基づいてトレースし、その
    位置に後群レンズを移動せしめるための制御信号を出力
    する後群レンズ制御回路と、上記後群レンズ制御回路か
    らの制御信号に応動して上記後群レンズを駆動する後群
    レンズ駆動手段と、 を具備し、且つ上記ズームレンズ駆動手段及び後群レン
    ズ駆動手段はズームレンズ駆動手段によるレンズ駆動速
    度が後群レンズ駆動手段により合焦状態を保持して後群
    レンズが追従可能な速度を越えないように構成されたも
    のであることを特徴とする焦点調節装置。
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