JPS63289515A - バリフォ−カルレンズ制御装置 - Google Patents

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】 （ａ）　　技術分野 本発明は、バリフォーカル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駆動手段および
合焦駆動手段からなる変倍光学系の該合焦駆動手段を至
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、上記変倍駆動手段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
ォーカルレンズの制御装置に関するものである。

（ｂ）　　従来技術 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−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駆動手段
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
ーカシング駆動手段の移、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駆動手段の移動
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駆動手段の移動
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。

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。

そこで、本出願人は、上述の諸間厘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６２−０１３３４５号とし
て提案した。

すなわち、上記先願発明は、同一光軸上に配設された変
倍駆動手段および合焦駆動手段からなる変倍光学系の該
合焦駆動手段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、上記変倍駆動手段により
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、上記合焦駆動手
段の上記光軸上の位置を検出する合焦駆動手段位置検出
手段と、上記焦点距離検出手段の出力を受は当該焦点距
離における上記合焦駆動手段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駆動手段位置検
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駆動手段位置
検出手段の出力をそれぞれ受は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、上記合焦駆動
手段を駆動する合焦駆動手段と、上記合焦駆動手段の移
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駆動手段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、上記変倍駆動手段を
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。

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、変倍駆動手段を任意の第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。

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４１、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（ｏｏ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
置が無限遠位置から遠ざかるように変化する如く構成し
た場合、例えば、変倍駆動手段を長焦点側から短焦点側
へ変倍動作をしながら合焦駆動手段を制御しようとする
際、その合焦駆動手段が至近位置でストッパ等の位置決
め部材と衝接して動けなくなり制御不能となったり、駆
動モータに負荷がかかりすぎるといった新たな問題が生
ずることが判明した。

（ｃ）　　目的 本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、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
であるバリフォーカルレンズを用いながら、合焦駆動手
段を一旦合焦操作した後、全系焦点距離を最短焦点距離
から最長焦点距離の間の任意の第１の焦点距離から第２
の焦点距離へ更新した場合におけるバリフォーカルレン
ズ特有の結像位置ずれを自動的に補正し、特に上記更新
が長焦点距離側から短焦点距離側へ行われる場合に生じ
易い、至近位置における合焦駆動手段の過負荷の発生を
防止し得ると共に駆動手段の駆動制御が不能に陥るのを
防止して確実で迅速な変倍駆動動作をなし得るバリフォ
ーカルレンズ制御装置を提供することにある。

（ｄ）　　構成 本発明は、上述の目的を達成させるため、同一光軸上に
配設された変倍駆動手段および合焦駆動手段からなる変
倍光学系の該合焦駆動手段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、上記変倍駆
動手段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
、上記最短焦点距離から上記最長焦点距離への上記全系
焦点距離の変化に対し上記無限遠位置における上記合焦
位置が不変で上記至近位置における該合焦位置が上記無
限遠位置から遠ざかるように変化する上記バリフォーカ
ルレンズと、上記合焦駆動手段を駆動する合焦駆動手段
と、上記変倍駆動手段を駆動する変倍駆動手段と、上記
合焦駆動手段の上記光軸上の位置を検出する合焦駆動手
段位置検出手段と、上記変倍駆動手段の当該焦点距離に
対応する上記光軸上の位置を検出する変倍駆動手段位置
検出手段と、上記変倍駆動手段が上記変倍駆動手段によ
って駆動された後に上記変倍駆動手段位置検出手段およ
び上記合焦駆動手段位置検出手段の出力をそれぞれ受け
て上記結像位置ずれに対する補正量を算出し当該焦点距
離における上記合焦位置に上記合焦駆動手段を駆動する
ように上記合焦駆動手段を制御する合焦補正制御を行い
、少なくとも上記全系焦点距離が上記最長焦点距離側か
ら上記最短焦点距離側へ更新される場合であって、かつ
上記合焦駆動手段が上記至近位置から無限遠位置方向の
所定距離内に位置しているときは、まず該合焦駆動手段
を所定量だけ無限遠位置側に駆動した後、上記合焦補正
制御を行う合焦補正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なう結像位置ずれを自動的
に補正するように構成したものである。

まず、本発明の基礎となっている先願発明について説明
する。

第１図は、先願発明の全体の構成（本発明の構成も同様
である）を示すブロック図である。第１図において、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バ
リフォーカルレンズとしての変倍駆動手段で、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、合焦駆動手段としてのフォーカシング駆動手段を構
成する。第１群レンズ２ａおよび第２群レンズ２ｂから
形成される焦点距離は、ｆＦである。この第１群、第２
群レンズ２ａ　、２ｂを含み、第３群レンズ２０〜第５
群レンズ２ｅをもって変倍駆動手段２を構成し、その焦
点距離はｆｚである。また変倍駆動手段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
に変倍駆動手段２を駆動する変倍駆動手段としての変倍
モータＭｚおよび図示しない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（ｃｏ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ＭＦおよ
び図示しない機構部からなるフォー力叉駆動部、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
して出力する合焦駆動手段位置検出手段としての合焦駆
動手段位置検出器（以下ｒＦＰＭＪと略記する）、８は
変倍駆動手段２と共に変倍駆動部４に駆動されて上記全
系焦点距離ｆに比例した電圧を、焦点距離情報ＺＰとし
て出力する変倍駆動手段位置検出手段としての変倍駆動
手段位置検出器（以下ｒＺＰＭＪ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ω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手段としての′最大繰
出量演算部、１０はこの最大繰出量演算部９の出力Ｆｐ
ｘとＦ　Ｐ　Ｍ　７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
手段としての比例定数演算部、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Ｄｆ
ｐを演算する合焦補正演算手段としての合焦補正演算部
、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を制御する合焦制御手段として
のフォーカス制御部である。尚、上記最大繰出量演算部
９と比例定数演算部１０と合焦補正演算部１１とフォー
カス制御部１２とをもって合焦補正制御手段を構成して
いる。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。

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。

第２図は、第１図に示した先願発明装置の特性を示すグ
ラフで、設定すべき全系焦点距離ｆとフォーカシング駆
動手段（第１群レンズ２ａおよび第２群レンズ２ｂ）の
被写体距離りに対応した繰出量（移動量）を代表的な各
被写体距離りごとに示し、縦軸に全系焦点距離ｆの変化
を、横軸には無限遠に対する合焦位置を基準としてフォ
ーカシング駆動手段の繰出量を示している。この例にお
いては、テレ位置とはｆ　＝　１３５　ｍであり、ワイ
ド位置とはｆ”３５ｍｍである。

第２図において、１７〜２２は合焦曲線で、下記（１）
式において左辺の被写体距離りをそれぞれｏｏ、６．０
　　ｍ、３．０　　ｍ、２．０　　ｍ、１．５　　ｍｙ
ｌ、２　ｍと置いたときの焦点距離情報Ｚｐの変化に対
するフォーカシング駆動手段２ａ　、２ｂの無限遠位置
から合焦位置までの繰出量の変化を示している。すなわ
ち、被写体距離りは、Ｃ，、Ｃ工。

Ｃ２をそれぞれ設計時に定められる設定定数とすれば、
焦点距離情報Ｚｐとフォーカシング駆動手段位置情報Ｓ
ｘとから次の演算式を用いて求めることができる。

Ｄ”（Ｃｏ　　’　ｚｐ　＋Ｃｘ　）・ＳＸ　＋Ｃ２（
１）従って、第２図示の合焦曲線２２は、最大の繰出量
となる至近の合焦曲線で、特にこの至近の合焦曲線２２
をＦｐｘとする。すなわち、至近の被写体距離りをＤｏ
　とし、５ｘ＝Ｆｐｘとおくと（１）式は、 となり、定数を分離することによって、次式が得ちれる
。

さらに、（３）式においてＣ１□＝Ｃ，、Ｃ２□（Ｄ、
）＝Ｃ，、Ｃ３，（Ｄｏ）＝Ｃ，とおけば、Ｃ２ Ｆ　ＰＸ　＝、　−＋　Ｃ３（４） Ｚｐ　　＋Ｃ１ が得られる。

第３図は、第１図示の装置の動作、特に各演算部の動作
を説明するための第２図の一部を省略したグラフである
。

第３図において、Ｚ　ｐ（ｉ）　、　Ｓ　（ｉ）および
Ｆｐ（ｉ）は、それぞれ変倍操作をする直前の焦点距離
情報（第１の焦点距離情報）　Ｚｐ　、フォーカス位置
情報Ｓｘおよび上記Ｚｐ（ｉ）におけるωの合焦向Ｍｃ
１７から至近の合焦曲線２２までの移動量（最大繰出量
）であり、そしてＺｐ（ｅ）、　Ｆｐ（ｅ）およびＤｆ
ｐは、それぞれ変倍駆動部４が動作を開始してから所定
時間経過したときの焦点距離情報（第２の焦点距離情報
）、上記Ｚ　ｐ　（ｅ）における合焦曲線１７から合焦
曲線２２までの移動量およびピント移動を補正すべき補
正量である。つまり、変倍動作直前の比例定数Ｃｆｐを
（５）式とすると、このときの至近の合焦曲線は、（６
）式となる。

Ｓ　（ｉ） Ｃｆ””　　Ｆｐ（ｉ）　　　　　　　　　　　（５）
Ｄ、−Ｃ２ Ｆｐ（ｉ）＝Ｃ０・Ｚｐ（ｉ）＋Ｃ０（６）上記（７）
式においてＣｆｐ’は、所定時間経過後の比例定数とす
る。

そしてＣｆｐ’＝Ｃｆｐ’　が成立するならばピント移
動が発生しない。そのためには（７）式が成立しなけれ
ばならない。この時の合焦曲線２２は、（８）式となる
。従って、（７）式の左辺をＣｆｐと置き変えて右辺の
分母に（８）式を代入して整理すると（９）式が得られ
る。尚、（９）式は（８）式を上述のように（２）式→
（３）式→（１）式という変形をすることによって、が
得られる。５Ｘ（Ｔ）は焦点距離情報Ｚｐがテレ側の位
置にあるときのフォーカス位置情報Ｓｘ、Ｓ　−（Ｔ）
は上記５Ｘ（Ｔ）が至近の合焦曲線２２上にあるときの
フォーカス位置情報Ｓｘ　〔つまり５Ｘ（Ｔ）とＦｐｘ
の交点〕である。尚、２３は上述のようにして描かれる
任意の被写体距離における合焦曲線である。

尚、焦点距離情報ＺｐがＡ／Ｄ変換される際の精度を８
ビツトとし、テレ位置に２５５ステツプ、ワイド位置に
Ｏステップを対応させ、フォーカス位置情報Ｓｘも同様
に８ビツトであるとし、Ｑ位置にＯステップを、至近位
置に２５５ステツプをそれぞれ対応させである。

第５図は、第１図に示す先願発明の実施例の動作を説明
するための図で、第２図および第３図と同一部分には同
一符号を付しである。第５図において、２７は任意の合
焦曲線２３上の焦点距離情報ＺＰｘに対応する点、２８
，３０，３３，３５は焦点距離情報Ｚｐの変化量とその
方向を示す矢印、２９．３１，３４，３６は、フォーカ
ス位置情報Ｓｘの移動量とその方向を示す矢印、３２は
、ＺＰ４における合焦曲線２３上の点、ＺＰ（Ｔ）はテ
レ位置における焦点距離情報、ＺＰ２−　ＺＰ３は中間
のある焦点距離における焦点距離情報の値である。

第７図は、第１図の動作順序の一部を省略して示すシフ
ト制御のフローチャートである。

さて、このように構成された先願発明の動作を、第７図
のフローチャートを中心に説明する。

まず、ワイド側からテレ側に移る倍率アップ動作を説明
すると、第１図のアップスイッチ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。変倍制御部１６は倍率
アップの方向であることを一時的に記憶する。尚、図示
していないが、すでに、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
し、それぞれ第５図に示す例えばＺｐよおよびＳ工であ
ったとする。つまり点２７に変倍駆動手段２が位置して
いるとする。次に、「変倍レンズ駆動」で変倍制御部１
６は倍率アップの方向へ変倍モータＭｚを回転させる。

そして変倍駆動手段２が移動し、ＺＰＭ８の出力（Ｚｐ
　）も第５図示の矢印２８に示すように変化する。ただ
し、ＦＰＭ７はフォーカスモータＭＦが動作していない
ので第１群レンズ２ａおよび第２群レンズ２ｂの間隔は
、所定のカム動作に従って変化するが、フォーカシング
駆動手段としては、一定位置に保持されており、変倍操
作によっては変化しない。

次に、「焦点距離表示」においては、焦点距離情報Ｚｐ
の現在値Ｚｐ□を図示しない焦点距離表示器に表示させ
る。次の「現在位置登録」では、上述のｚＰｌをＺＰ０
＝ＺＰ１として、変倍モータＭｚ、が回転する直前の焦
点距離情報Ｚｐを登録する。次の「Ｚｐ読込み」では、
第５図の矢印２８をもって示す方向へ変化しはじめた焦
点距離情報Ｚｐの最新の値Ｚｐ工′を読込み、「８ステ
ツプ以上移動？」の条件分岐で所定量以上の移動が実行
されたか否かをチェックし、８ステツプに達していなけ
ればＮｏに分岐する。そして次の条件分岐「変倍終端？
」では（今の場合はテレ側が変倍終端になるので）まだ
テレ側に達していないのでＮｏに分岐し、「変倍スイッ
チＯＮ？Ｊでは変倍スイッチ１３または１４が押されて
いるか否かをチェックしく今の場合、アップスイッチ１
３がまだ押されているとする）、ＹＥＳに分岐して再び
「現在位置登録」に戻り、上記Ｚρ１′を改めてＺｐ。

＝ＺＰ工′と置き換えて、上述の動作を繰返す。

そして第５図のＺＰｚに至って、上記の８ステツプに達
したとすると、「８ステツプ以上移動？」からＹＥＳに
分岐し、ｒＳｘ読込み」で現在のフォーカス位置情報Ｓ
ｘ、すなわち、この場合フォーカス駆動部５は作動して
いないので５ｘ＝Ｓ（ｉ）＝Ｓ、を読込む。

先願発明の要部である次の「補正演算」においては、（
４）式、（５）式および（１０）式によって合焦補正演
算部１１が補正量Ｄｆｐを算出し、フォーカス制御部１
２が次の「フォーカシングレンズ駆動」においてフォー
カスモータＭＦを回転させる。従ってＦＰＭ７の出力（
Ｓｘ　）は、第５図に示す矢印２９をもって示す方向に
変化する。

ただし、第５図においては説明を簡略にするため、フォ
ーカスモータＭｆの回転中には、変倍モータＭｚを停止
させているように描いであるが、この例の場合第６図の
フローチャートから分るように、フォーカスモータＭＦ
により補正動作中も変倍モータＭｚは回転を継続してい
る。さらにフォーカス制御部１２は、フォーカスカウン
タ６の出力Ｄｆｃと上記補正量ＤｆＰとを逐時比較しＤ
ｆｃ＝ＤｆＰとなったところで、すなわち、第５図にお
いては矢印２９が合焦曲線２３に達したところで、フォ
ーカシングモータＭＦを停止させて倍率アップ動作の１
サイクルを終了する。さらに変倍終端にも達せず、変倍
スイッチ１３が押され続けているならば、再度第５図に
おけるＺＰｚｔ　Ｓｚ　を現在位置として「現在位置登
録」に戻り、第２サイクル目、つまり矢印３０．３１の
動作が実行される。

そして、アップスイッチ１３が○ＦＦ状態になると「変
倍スイッチＯＮ？ＪからＮｏに分岐して「変倍モータ停
止」で変倍制御部１６が変倍モータＭｚを停止させ変倍
駆動部１６の動作を停止させる。そして次の「焦点路に
表示更新」では、上述したように新しい全系焦点距離ｆ
の表示が焦点距離情報Ｚｐ　　（今の場合Ｚｐｉ）を読
取ることによって更新される。

テレ側からワイド側に移る倍率ダウン動作も上記倍率ア
ップ動作とほぼ同様に考えることができるので簡単に説
明する。

ダウンスイッチ１４が押されることによって、例えば第
５図において点３２に変倍駆動手段２が位置していたと
すると、この点３２から起動され、矢印３３の方向に変
倍駆動部４が駆動され、次に所定の８ステツプに達する
と、矢印３４をもって示す方向にフォーカス駆動部５が
駆動され、これらを１サイクルとして次の矢印３５，３
６に示す２サイクル目が実行され、ダウンスイッチ１４
がＯＦＦ状態になったところで倍率ダウン動作が終了す
る。

以上のように、先願発明に係る実施例は、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（１）式となるように構成
したから、すなわち、第２図に示す合焦曲線１７〜２２
となるように構成したから、ワイド側でのフォーカシン
グ駆動手段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。

しかしながら、第５図において、合焦曲線２２の図中右
側に隣接する部分は、フォーカス駆動部５の光軸方向移
動を規制する図示しないストッパに対応しており、特に
変倍駆動手段２をテレ側からワイド側へ変倍駆動する場
合において、フォーカス駆動手段２ａ　、２ｂが合焦曲
線２２上あるいはその近傍に位置していると、例えば、
点２２ａの上方８ステップ以内のＸ印で示す位置にある
とすると、４〜５ステップ分ワイド側（図中下方）に変
倍駆動された位置で上記ストッパに衝接して動かなくな
り、変倍モータＭｚが過負荷状態になるという不都合が
あった。尚、この過負荷状態を検出して上記ストッパに
衝接したことを検知し、モータへの通電を断つことも可
能であるが、この場合、外力（手で押えつける等）との
区別ができず、また過負荷状態を中止することはできて
も、補正動作まで中止されてしまい、結局制御ができな
くなるという新たな問題を生じる。

そこで、上述の問題を悉く解消し得る本発明の一実施例
を、以下、添付図面に基づいて具体的に説明する。

第４図（ａ）および第４図（ｂ）は、共に本発明に係る
バリフォーカルレンズ制御装置の動作を説明するための
第２図の合焦曲線２２の近傍を拡大した図で第４図（ａ
）は倍率ダウン動作、第４図（ｂ）は倍率アップ動作を
それぞれ示している。

第４図（ａ）において、Ｆｐ（、）は（１）式から求め
られる危険限界曲線（以下単に「限界曲線」という）で
、（１０）式の設定定数Ｃ０を例えばＣニー１６とすれ
ば最至近の合焦曲線２２を図中上方へ１６ステツプ平行
移動したものが限界曲線Ｆｐ（□）となる。以下この限
界曲線Ｆｐ（、）の図中左側（ω位置側）を「外側」、
図中右側（至近位置側）を「内側」とそれぞれ呼び、ま
た、この限界曲線Ｆｐ（１）と合焦向ＮｌＡ２２との間
を「危険帯」と呼ぶこととする。従って、ワイド側にお
ける危険帯の幅はΔＳｘとなる。２３は上記危険帯内に
ある任意の合焦曲線、Ｆｐ（ｚ）は限界曲線に沿って僅
かにＱ位置側に平行移動した仮の合焦曲線、Ｐｌおよび
Ｆ２はそれぞれＺｐ＝Ｚｐ（ｓ）と合焦曲線２３および
仮の合焦曲線Ｆρ（２）とが交わる点。

５ｘ（ｓ）は点Ｐ１おけるＳｘ、Ｆ３およびＦ４はそれ
ぞれＺｐ　”ＺＰ（Ｅ）と仮の合焦曲線Ｆｐ（ｚ）およ
び合焦曲線２３とが交わる点、Ｆ５は合焦曲線２２とＺ
Ｐ＝ＺＰＰとが交わる点、Ｚｐ（ｓ）、　　Ｚｐｍおよ
びＺＰ（Ｅ）は、それぞれ８ステツプの間隔にあるＺｐ
の値、ＺＰＰはＺｐ（ｓ）から８ステツプより小さい位
置のＺｐの値、２４ａ　、２４ｂ　、Ｆｌ、２６はフォ
ーカシング駆動の方向を示す矢印、Ｈｌ、Ｈ２は変倍駆
動の方向を示す矢印、２５は仮の変倍駆動の方向を示す
矢印である。尚、図示していないが変倍駆動部４および
フォーカス駆動部５を構成する機構部のカムの壁あるい
はストッパーが、合焦曲線２２の図中右側に対応してい
る。

第４図（ｂ）において、Ｆ６は合焦曲線２３とＺｐ＝Ｚ
ｐ（ｓ）の交わる点、Ｈ４，Ｈ５は変倍駆動の方向を示
す矢印、Ｆ２．Ｆ３はフォーカス駆動の方向を示す矢印
である。尚、上記第４図（ａ）との同一部位は同一符号
で示しその説明は省略する。

第６図および第７図は、第４図（ａ）および第４図（ｂ
）の動作順序を示すフローチャートで、特に第７図は、
シフト制御のサブルーチンを示している。

このように構成された本実施例の動作について、第６図
のフローチャートを中心に説明する。今、第１図のダウ
ンスイッチ１４が押されたとする（以下、特に断るまで
押され続けているものとする）。すると、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、第６図のフローチャートはｒｓＴＡＲＴｊか
ら始まる。まず最初に「変倍方向読込み」において、変
倍制御部１６は、倍率ダウンの変倍方向であることを一
時的に記憶する。次に「Ｎカウンタ＝０」で危険帯を脱
出するための危険帯チェックループの回数を計数するル
ープカウンタをゼロ・クリアする。次にｒｚｐ読込み」
およびｒＳｘ読込み」において、最大繰出量演算部９が
ＺＰＭ８の出力（Ｚｐ　）を受けてＡ／［）変換し、比
例定数演算部１０がＦ　Ｐ　Ｍ　７の出力（Ｓｘ　）を
受けてＡ／Ｄ変換し、それぞれ一時的に記憶しておく。

すなわち、第４図（、）の点Ｐ１の位置、Ｚｐ＝Ｚｐ（
ｓ）、５ｘ＝Ｓｘ（ｓ）を読込む。次の「倍率アップ？
」の条件分岐では倍率ダウン方向なので、Ｎｏに分岐し
、「危険帯算出」で先に記憶していたＺｐ（ｓ）および
５ｘ（ｓ）から（１０）式により限界曲線Ｆｐ（□）を
算出する。次のｒＳｘ≧Ｆｐ（、）？」では点Ｐ１が危
険帯の中にあるか否かを判定し、今の場合第４図（ａ）
より明らかなように危険帯の中にあるので、ＹＥＳに分
岐し、「ω側へ移動」で所定量（例えば４ステップ分）
だけ幅広の矢印２４ａで示す方向へフォーカシング駆動
手段２ａ　、２ｂを駆動するようにフォーカス制御部１
２が制御する。「Ｎ＝Ｎ＋ＩＪでループカウンタを１つ
増加し、「Ｎ≧３？」では今Ｎ＝１になったばかりなの
でＮ。

に分岐し、再び「ｚＰ読込み」に戻って上述の動作、す
なわち上記危険帯チェックループを繰返す。

そしてこのループにおける２回目の「Ｑ側へ移動」で第
４図（ａ）の矢印２４ｂの方向へ進み、すなわちフォー
カシング駆動手段２ａ　、２ｂがＺＰ　＝Ｚｐ（ｓ）上
のＦｐ（、）を僅かに無限位置側に越えた点Ｐ２に達し
た（つまりＳｘ＜Ｆｐ（、）となった）とする。すると
、上記ループの３回目のｒＳｘ≧Ｆｐ（、）？」では、
Ｓ　ｘ　＜　Ｆ　ｐ（、）となったのだからＮｏに分岐
し次の「シフト制御」のサブルーチンに移る。

「シフト制御」の内容は、第７図に示され、先願発明に
おいて、詳しく説明したので、動作との対応は省略する
が、第４図（、）によって動作の結果のみを述べる。変
倍制御部１６は点Ｐ２を新たな出発点とし限界曲線Ｆｐ
（、）の外側近傍を仮の合焦曲線Ｆｐ（ｚ）として「シ
フト制御」を開始する。

つまり矢印Ｈ１の方向に変倍駆動手段２を駆動し、次に
Ｚｐ＝Ｚｐｍ上を矢印Ｆ１の方向にフォーカシング駆動
手段２ａ　、２ｂを移動し、再び矢印Ｈ２に示す方向に
変倍駆動し、ここで上記ダウンスイッチ１４がＯＦＦに
なったとすると、「シフト制御」としては図示していな
いが、Ｚｐ　”ＺＰ（Ｅ）上に至った矢印Ｈ２の矢先か
らＺＰ”ＺＰ（Ｅ）上のＦｐＬ）をわずかに越えた点Ｐ
３に達した時点で変倍モータＭｚを停止してその制御を
終る。次に第６図の「最終補正」では、最終補正が必要
か否かを判定した上で（今の場合必要なので）第４図（
ａ）の矢印２６の方向へフォーカス制御部１２がフォー
カシング駆動手段２ａ、、２ｂを駆動し、上記板の合焦
曲線Ｆｐ（ｚ）から本来の合焦曲線２３上の点Ｐ４に移
動して倍率ダウンに関するすべての動作を終了する。こ
のように予め幅広の矢印２４ａ　、２４ｂで示すように
一旦危険帯から外へ出した上で倍率ダウンの動作を開始
するので、例えば破線の矢印２５で示すように、いきな
り倍率ダウンの動作開始した場合、最至近の合焦曲線２
２上の点Ｐ５の位置で至近側のカムの壁あるいはストッ
パーに衝接して点Ｐ４への変倍駆動の制御が不能となる
不都合を除去できる。しかも最後に幅広の矢印２６で示
すように補正を行うので、実際には限界曲線Ｆｐ（□）
の外側近傍に沿って制御されているが、見かけ上任意の
合焦面［２３上に沿って制御されたのと同じ結果になる
。尚、第６図における「変倍シフト不能表示」および５
ＴＯＰの動作は「Ｎ≧３？」においてＹＥＳに分岐した
場合に行われる。つまり設計上は、上記危険帯チェック
ループが３回以上繰返されることがないはずであるが、
不測の事態に対応するために設けた動作である。

次に、倍率アップ動作を説明するが、この場合は第３図
（ｂ）からも明らかなように変倍駆動手段２の駆動方向
が至近側のカムの壁あるいはストッパー（図示せず）か
ら遠ざかる方向なので任意の合焦曲線２３が危険帯内に
あっても動作内容としては、この危険帯を何ら考慮する
必要はなく、第７図に示すシフト制御のサブルーチンそ
のものと考えてよい。つまり今、アップスイッチ１３が
押されたとして第６図の５ＴＡＲＴから「倍率アップ？
」までは上述の説明と同様で、この条件分岐からＹＥＳ
に分岐してただちに「シフト制御」に至るのである。従
って、第４図（ｂ）については、上述した第５図との対
応のみを述べ重複した説明は省略する。尚、第４図（ｂ
）の点Ｐ６は第５図の点２７に、以下同様に、矢印Ｈ４
およびＨ５はそれぞれ矢印２８および３０に、矢印Ｆ２
およびＦ３はそれぞれ矢印２９および３１、Ｚｐ（ｓ）
およびＺｐｍならびにＺＰ（＋りはそれぞれＺｐよおよ
びＺＰ２ならびにＺＰ３に対応している。

上述のように本実施例では、倍率アップの変倍駆動をす
るとき、既に設定されている合焦位置が上記危険帯内に
あっても、一旦上記合焦位置を危険帯外に出し、仮の合
焦曲線Ｆｐ（、）に沿って制御するので、至近側のカム
の壁あるいはストッパー（以下「ストッパー」という）
に衝接する等の不都合を除去でき、至近側のストッパー
近傍でも確実で迅速な制御ができる利点があり、しかも
矢印２６で示す最終補正を実行するので、ピントボケが
発生しない利点がある。

・　また、一旦上記危険帯チェックループを脱出した後
は、変倍動作と合焦動作のみなので、つまり、変倍駆動
が８ステップ進む毎に危険帯のチェックをする必要がな
いので制御の効率が良い利点がある。

また、第４図（ａ）および第４図（ｂ）は、拡大して描
いであるので危険帯の幅も大きく示しであるが、実際に
幅ΔＳｘは微小な量であり、従って、上記両図に示した
動作は、実質的に最至近の合焦曲線２２、つまり被写体
距離１．２ｍに合焦した状態での変倍駆動の動作を示し
ている。すなわち、より実際的な変倍駆動手段２の動き
としては、至近側のストッパーに接することなく、しか
しその機構部の精度内において限りなく接近した状態で
該ストッパーに沿って移動するので、モータの過負荷状
態によって駆動手段の停止位置を検出する方法に対して
、上記ストッパーに衝接したのか、あるいは手等の外力
によって停止せしめられたものかの判定が容易にでき、
正確な制御ができる利点がある。

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可
能である。

例えば、第６図における「最終補正」の動作は、危険帯
の＠Ｓｘが至近側の焦点深度内に設定できるならば、省
略してもよい。

また、上記「最終補正」において、動作の原理を分り易
くするため、矢印Ｈ２の矢先から点Ｐ３へ駆動してから
改めて点Ｐ４へ補正すると説明したが、矢印Ｈ２の矢先
から点Ｐ３までの距離を算出し、その分を減じる演算を
実行するように構成すれば、Ｈ２の矢先から直接点Ｐ４
へ駆動してもよい。

また、ΔＳｘは、８ステツプに限ることなく、５ステツ
プあるいは１０ステップ等設計上適切な量であれば任意
でよい。

また、第６図の「至近側へ移動」は、４ステツプに限る
ことなく、２ステツプあるいは６ステツプ等制御精度と
制御速度の利害得失によって設定するならば任意でよい
。従って、上記危険帯チェックループの「Ｎ≧３？」も
３回に限ることなく、設計上適切な回数であれば任意で
よい。

（ｅ）　　効果 以上、詳述したように、本発明によれば、レンズ光学系
自体非常に簡素な構成で、小型、軽量かつ安価であると
共に、レンズ制御装置全体も同様に小型軽量でかつ安価
でありながら、変倍駆動手段を任意の第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実質上保持することができ、特に合
焦位置が至近位置あるいはその近傍にあるとき、上記全
系焦点距離を最短焦点距離側へ更新させても合焦駆動手
段あるいは変倍駆動手段に過負荷がかからず、駆動制御
が不能となるような虞れはなく、確実で迅速な変倍駆動
の動作を行い得るバリフォーカル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】

第１図は、先願発明および本願発明の共通の一実施例の
全体構成を示すブロック図、第２図、第３図、第５図お
よび第７図は、先願発明に係るもので、このうち第２図
は、第１図に示した実施例の特性を示すグラフで、設定
すべき全系焦点距離ｆと被写体距離りに対応したフォー
カシング駆動手段の繰出量Ｓｘとの関係を各被写体距離
毎に示した線図、第３図は、同実施例中の合焦補正演算
部の演算の原理を説明するために第２図の一部を省略し
て示した線図、第５図は、第１図に示す実施例の動作を
説明するための線図、第７図は、第１図に示す実施例の
動作順序を示すフローチャートであり、第４図（ａ）、
第４図（ｂ）および第６図は、共に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構成を説明するた
めの図で、このうち第４図（ａ）は、倍率ダウン動作の
説明をするための線図、第４図（ｂ）は、倍率アップ動
作を説明するための線図、第６図は、第４図（ａ）およ
び第４図（ｂ）の実施例の動作順序を示すフローチャー
トである。 １・・・・・・光軸、　　２・・・・・・変倍駆動手段
、２ａ〜２ｅ・・・・・・第１群〜第５群、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 ー７・・・・・・合群しンズ群位貴検出器（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、 ２２・・・・・・最至近の合焦曲線、 ２３・・・・・・本来の合焦曲線、 ２５・・・・・・安全曲線、 Ｍｚ・・・・・・変倍モータ、 ＭＦ・・・・・・フォーカスモータ、 Ｆｐ（、）・・・・・・危険限界曲線、ΔＳｘ・・・・
・・危険帯のワイド側の幅、ＦＰ（２）・・・・・・仮
の合焦曲線。 １ト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ヤ第　　４　　図 （ａ） 第４図 （ｂ） ｐ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、上記最短焦点距離から上記最長焦
   点距離への上記全系焦点距離の変化に対し上記無限遠位
   置における上記合焦位置が不変で上記至近位置における
   該合焦位置が上記無限遠位置から遠ざかるように変化す
   る上記バリフォーカルレンズと、上記合焦レンズ群を駆
   動する合焦駆動手段と、上記変倍レンズ群を駆動する変
   倍駆動手段と、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、上記変倍レンズ
   群の当該焦点距離に対応する上記光軸上の位置を検出す
   る変倍レンズ群位置検出手段と、上記変倍レンズ群が上
   記変倍駆動手段によって駆動された後に上記変倍レンズ
   群位置検出手段および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上記結像位置ずれに対する補正量
   を算出し当該焦点距離における上記合焦位置に上記合焦
   レンズ群を駆動するように上記合焦駆動手段を制御する
   合焦補正制御を行い、少なくとも上記全系焦点距離が上
   記最長焦点距離側から上記最短焦点距離側へ更新される
   場合であって、かつ上記合焦レンズ群が上記至近位置か
   ら無限遠位置方向の所定距離内に位置しているときは、
   まず該合焦レンズ群を所定量だけ無限遠位置側に駆動し
   た後、上記合焦補正制御を行う合焦補正制御手段とから
   なり、上記変倍光学系の全系焦点距離の更新に伴なう結
   像位置ずれを自動的に補正するように構成したことを特
   徴とするバリフォーカルレンズ制御装置。
2. （２）合焦補正制御手段は、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、変倍レンズ群位置
   検出手段の出力をＺｐ、変倍光学系のレンズ固有の定数
   をそれぞれＣ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３とするとき、 Ｆｐｘ＝〔Ｃ＿２／（Ｚｐ＋Ｃ＿１）〕＋Ｃ＿３なる演
   算式による演算を実行する最大繰出量演算手段を有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバリ
   フォーカルレンズ制御装置。
3. （３）合焦補正制御手段は、比例定数演算手段を有し、
   この比例定数演算手段は、その出力をＣｆｐ、変倍駆動
   手段の動作開始直前の合焦レンズ群位置検出手段の出力
   をＳ（ｉ）、上記変倍駆動手段の動作開始直前の変倍レ
   ンズ群位置検出手段の出力に基づく最大繰出量演算手段
   の出力をＦｐ（ｉ）とするとき、 Ｃｆｐ＝Ｓ（ｉ）／Ｆｐ（ｉ） なる演算式による演算を実行することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のバリフォーカルレンズ制御装置
   。
4. （４）合焦補正制御手段は、合焦補正演算手段を有し、
   この合焦補正演算手段は、変倍駆動手段の動作開始後所
   定の時間間隔で、または変倍レンズ群位置検出手段から
   の出力の変化が所定量に達した時点で、上記合焦補正演
   算手段の出力をＤｆｐ、比例定数演算手段の出力をＣｆ
   ｐ、補正をすべき時点での変倍レンズ群位置検出手段の
   出力をＺｐ（ｅ）、上記動作開始直前の時点での合焦レ
   ンズ位置検出手段の出力をＳ（ｉ）、変倍光学系のレン
   ズ固有の定数をそれぞれＣ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３とする
   とき、Ｄｆｐ＝Ｃｆｐ｛〔Ｃ＿２／（Ｚｐ（ｅ）＋Ｃ＿
   １）〕＋Ｃ＿３｝−Ｓ（ｉ）なる演算式による演算を実
   行することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバ
   リフォーカルレンズ制御装置。