JPS63293514A - 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！！！（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
に沿って楕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レンズ群
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
ーカシングレンズ群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レンズ群の移動部
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レンズ群の移動量
（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、上述の諸問題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。

上記全系焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、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、上記焦点距離検出手段の出力を受け
当該焦点距離における上記合焦レンズ群の上記無限遠位
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レン
ズ群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レ
ンズ群位置検出手段の出力をそれぞれ受け上記全系焦点
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
記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上記合焦レ
ンズ群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レンズ群を上記合焦位
置に駆動するように制御する合焦制御手段と、上記変倍
レンズ群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、変倍レンズ群を任意の第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
ンズは、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（Ｑ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は
無限遠位置から遠ざかるように変化するように構成され
ており、合焦動作は、変倍光学系の一部に配設された複
数のフォーカシングレンズ群をそれぞれ移動することで
行うようになっている。そして、各フォーカシングレン
ズ群は、通常フォーカシングレンズ群駆動用カム枠（以
下「フォーカスセル」という）に形成されたカム溝によ
って光軸方向に移動されると共に、変倍レンズ群駆動枠
（以下「変倍セル」という）に形成された複数のカム溝
によって所定のレンズ間隔が設定されるようになってい
る。従って、変倍レンズ群駆動用カム枠（以下「変倍セ
ル」という）に対して、それぞれ異なったカム溝を介し
て各フォーカシングレンズ群が結合しているため、必然
的に変倍レンズ群とフォーカシングレンズ群の両方を駆
動する機構部が複雑となり、構成の簡素化、コストの低
減化、コンパクト化等を図る上で障害となっていた。

（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、合焦レンズ
群を至近位置から無限遠位置に亘るいずれかの位置に一
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、しかも変倍レンズ群
を駆動する機構部の簡素化、コストの低減化、駆動ロス
の低減化を実現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する合焦動作を行っ
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変倍動作
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、上記変倍動作に伴って上記光軸
方向にそれぞれ移動する複数のレンズ群からなる上記変
倍レンズ群と、この変倍レンズ群のうちさらに上記合焦
動作に伴って上記光軸方向に移動する少なくとも２つ以
上のレンズ群からなる上記合焦レンズ群と、この合焦レ
ンズ群の１つのレンズ群を除いた残りの上記変倍レンズ
群からなる変倍構成群の光軸上の位置に対応する位置情
報を出力する変倍レンズ群位置検出手段と、上記合焦レ
ンズ群の光軸上の位置に対応する位置情報を出力する合
焦レンズ群位置検出手段と、上記変倍構成群を駆動する
変倍駆動手段と、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上記変倍動
作を開始する直前の上記両検出手段の出力の内容をそれ
ぞれ記憶した上で上記変倍駆動手段を起動し、しかる後
、該変倍駆動手段を停止させこの時点での上記両検出手
段の出力および上記記憶した内容とによって上記変倍動
作によって生じる上記結像位置ずれを補正すべき補正量
を演算によって求め上記合焦レンズ群を上記合焦位置に
駆動するように上記合焦駆動手段を制御する変倍合焦補
正制御手段とから構成されたことを特徴としたものであ
る。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に説
明する。

第１図は、本発明の全体の構成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
レンズ群で、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、合焦レンズ群としてのフォーカシングレンズ群を構
成する。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をもって変倍レ
ンズ群２を構成している。尚、第２群レンズ２ｂを除い
た変倍レンズ群２をもって変倍構成群を構成している。

また変倍レンズ群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上記変倍構成群を駆
動する変倍駆動手段としての変倍モータＭｚおよび後述
する機構部から成る変倍駆動部、５は無限遠がら至近に
至る被写体距離に対応する光軸１上の無限遠位置（ｏｏ
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および後述する機構部からな
るフォーカス駆動部、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レンズ群
位置検出手段としての合焦レンズ群位置検出器（以下ｒ
ＦＰＭＪと略記する）、８は変倍構成群と共に変倍駆動
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レンズ群位置検
出手段としての変倍レンズ群位置検出器（以下ｒＺＰＭ
Ｊ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ψ位置から至近位
置までの第１群レンズ２ａ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
算部、１０はこの最大繰出量演算部９の出力ＦｐｘとＦ
ＰＭ７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部、１１は
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Ｄｆｐを演算する合焦補正演算部
、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を制御するフォーカス制御部で
ある。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「アツブスイッチ」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。

ここに、最大繰出量演算部９、比例定数演算部１０、合
焦補正演算部１１．フォーカス制御部１２および変倍制
御部１６をもって変倍合焦補正制御手段を構成している
。尚、十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。

さて、上述した各演算部が実行する演算内容およびこれ
に関連する演算式を以下に示す。

従来のズームレンズは、変倍操作（全系焦点距Ｉｆの更
新）によってピント移動しないものと定義されているが
、本発明の基本的な考え方として、まず上記ピント移動
を許すことにする（最終的にはこのピント移動を補正し
て合焦状態にする）。

尚、フォーカシング方式は仮数えず、フロントフォーカ
シング方式を前提とする。最大繰出量演算部９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Ｆｐ
ｘ、ＺＰＭ８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、。

Ｃ２，Ｃ，としたとき、 なる演算式による演算を実行する。

さらに同最大繰出量演算部９は、後述する第２図の第１
群レンズ２ａの■位置におけるカム線図に対応したフォ
ーカス位置情報Ｓｘ　を５ｘ（ｏｏ）とすると、 なる演算式で演算する。ただし、ここでＺｐは上記ＺＰ
Ｍ８の出力、Ａｏ、Ａ１．Ａ２は上記同様変倍光学系の
レンズ固有の定数である。

比例定数演算部１ｏは、該変倍駆動部４の動作開始直前
のＦＰＭ７の出力を５（ｉ）、上記比例定数演算部１０
の出力をＣｆｐ、上記変倍駆動部４の動作開始直前のＺ
ＰＭ８の出力にょる最大繰出量演算部９の出力をＦｐ（
ｉ）とするとき。

なる演算式による演算を実行する。

また合焦補正演算手段１１は、変倍駆動部４の動作開始
後所定の時間間隔で、またはＺＰＭ８からの出力の変化
が所定量に達した時点での上記合焦補正演算部１１の出
力を５（ｅ）、比例定数演算部１０の出力をＣｆＰ、補
正すべき時点でのＺＰＭ８の出力ＺＰおよび上記Ｓｘ（
ω）の値をそれぞれＺＰｉ＋Ｓｔ　とするとき、 Ｓ　（ｅ）＝　Ｃｆｐ−Ｆｐ　（ｅ）　＋　８１（４）
によって予定合焦位［Ｓ　（８）を求める演算を行う。

ただし、　Ｆｐ（ｅ）は、ｚｐ　＝ＺＰｘを（１）式に
代入した値である。尚、本発明の考え方の基本となるの
が次の（５）式で、この（５）式より上記（１）〜（４
）式が導出される。

Ｄ＝（Ｃｏ　−Ｚρ＋Ｃｔ）・Ｓｘ　＋Ｃ２（５）ここ
で、Ｄは被写体距離Ｃ，，Ｃ０，Ｃ，は設計時に定めら
れる設定定数である。

つまり（５）式において、被写体距離りが変化しないよ
うにＺｐ　、Ｓｘを制御する手段を実現すれば、変倍操
作によるピントを移動をなくす（補正する）ことが可能
になる。ただし、フォーカシングレンズ群の移動量は上
記等量移動とはならない。換言すれば、本発明の理論は
、積極的に等量移動という条件を外した理論であると言
える。

第２図は、第１図に示した本発明装置の変倍構成群の動
きを示すカム線図で、例えばワイド側からテレ側へ全系
焦点距随ｆを更新した場合を示している。Ｓｘは上述の
フォーカス位置情報Ｓｘであり、この図面においてはフ
ォーカシングレンズ群（第１群レンズ２ａおよび第２群
レンズ２ｂ）の被写体距離に対応した繰出量（移動量）
を示している。Ｚｐは同じく上述の焦点距離情報Ｚｐで
。

この図面では変倍レンズ群２の変倍動作による移動量を
第４群レンズ２ｄをその代表として示しである。また、
この図面において１はワイド側における上記光軸１′は
テレ側における上記光軸である。

第３図は、第１図では具体的に示さなかった変倍駆動部
４およびフォーカス駆動部５の機構部の構成を示す縦断
側面図、第４図〜第８図（ただし、第５図（ｂ）は除く
）は、第３図の各部を拡大して示す部分平面図、第５図
（ｂ）は、第５図（ａ）のＡ−Ａ’線部分断面図である
。

第３図において、１７および１８〜１９は、第１群レン
ズ２ａおよび第３群レンズ２０〜第５群レンズ２ｅをそ
れぞれ固定支持する第１群セルおよび第３群セル−第５
群セルである。２１および２２〜２４は、それぞれ光軸
１と略直交する方向で第１群セル１７および第３群セル
１８〜第５群セル２ｏにそれぞれ突設された第１ピンお
よび第３ビン〜第５ピンである。２５は不動部材である
断面円筒形状の固定セルであり、２６はこの固定セル２
５の前半部、２７はこの前半部２６より小径とされた同
じく固定セル２５の後半部、２８および２９〜３１は、
それぞれ第１ピン２１および第３ビン２２〜第５ピン２
４が嵌入し得る幅を有する、固定セル２５上の位置に穿
設された固定セル２５の直線カム溝である。３２は固定
セル２５の後半部２７の外周に光軸方向への移動が阻止
された状態で回動可能に嵌入されている変倍セルであり
、３３ａはこの変倍セル３２の後端部のフランジ部の外
周に形成されたギア部、３３ｂは同じく変倍セル３２の
前端部に光軸１に略直交して突設された回転伝達ピン、
３４は固定セル２５の前半部２６の内周に回動可能にし
かも光軸方向にも移動可能に嵌入された変倍伝達セル、
３４ａはこの変倍伝達セル３４の少なくとも上記光軸方
向の移動量に対応する長さを有し１回転伝達ピン３３ｂ
が嵌入可能な幅を有する、該変倍伝達セル３４の後端部
から光軸１に沿って形成された切欠部、３５は第２群レ
ンズ２ｂを該変倍伝達セル３４に固定するための固定部
、３６は第１ピン２１が嵌入し得る幅でもって、変倍伝
達セル３４に穿設されたカム溝、３７〜３９は同様に第
３ピン２２〜第５ビン２４がそれぞれ嵌入し得る幅でも
って変倍セル３２にそれぞれ穿設されたカム溝、４０は
上記固定セル２５の前段部２６の外周に光軸方向にのみ
移動可能に嵌入されたフォーカス伝達セル、４０ａおよ
び４０ｂは、このフォーカス伝達セル４０の外周および
内周から光軸１に直交する方向にそれぞれ突設されたフ
ォーカスピン、４１および４２は、それぞれ上記フォー
カスピン４０ｂが嵌入し得る幅をもって固定セル２５の
前半部２６上および変倍伝達セル３４にそれぞれ穿設さ
れた直線カム溝およびカム溝、４３は上記フォーカス伝
達セル４０の外周に回転可能に嵌入され光軸方向の移動
が規制されているフォーカスセル、４３ａはこのフォー
カスセル４３の後端部に設けられたフランジ部の外周に
形成されたギア部、４３ｂは上記フォーカスピン４０ａ
が嵌入し得る幅をもって上記フォーカスセル４３に形成
されたカム溝、４４は第１図で説明したフォーカスモー
タＭＦ、４４ａはこのフォーカスモータＭＦに駆動され
フォーカスセル４３のギア部４３ａと噛合する原動ギア
、４５は変倍モータＭｚで、４５ａは変倍セル３２のギ
ア部３３ａと噛合し変倍モータＭｚにより駆動される原
動ギアである。尚、以下の第４図〜第８図において、上
記第３図と同一部位には同一符号を付して重複した説明
は省略する。

第４図は、固定セル２５の後半部２７の直線カム溝２９
〜３１と変倍セル３２のカム溝３７〜３９との関係を示
す平面図で、上記直線カム溝２９〜３１はそれぞれ光軸
方向に沿う長孔に形成され、変倍セル３２のカム溝３７
〜３９は変倍レンズ群２の設計時に定められるカム線図
に沿った形状の長孔に形成されている。

第５図（ａ）および第５図（ｂ）は、変倍セル３２と変
倍伝達セル３４との連結部を拡大して示すもので、第５
図（ａ）は第３図の上記連結部の平面図、第５図（ｂ）
は第５図（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図である。

この第５図（ａ）および（ｂ）において、切欠部３４ａ
は光軸１に沿う直線の長孔状の切欠とされ、回転伝達ピ
ン３３ｂがこの切欠部３４ａに嵌入されている。従って
、変倍伝達セル３４は、光軸方向への移動に対しては変
倍セル３２によって位置規制されず、変倍セル３２の回
転運動のみが伝達されるように構成されている。

第６図は、固定セル２５の前半部２６と変倍部伝達セル
３４とのそれぞれのカム形状および関係を示す第３のフ
ォーカス伝達セル４０側から見た拡大平面図である。変
倍伝達セル３４のカム溝３６は、変倍レンズ群２の設計
時定められるカム線図に沿った形に形成されている。従
って第１群セル１７は、合焦動作とは独立的に、変倍伝
達セル３４の回転運動に伴って光軸上を移動し変倍動作
を行うように構成されている。

第７図は、フォーカスセル４３のカム溝４３ｂの形状お
よび光軸１どの方向関係を示す拡大平面図である。同図
からもわかるように光軸１に対して所定の傾斜をなす形
状に形成されている。従って、フォーカスセル４３の回
転運動は、フォーカスピン４０ａの光軸方向の直線運動
、すなわちフォーカス伝達セル４０の光軸方向の直線運
動に変換されるように構成されている。

第８図は、フォーカスセル４０、固定セル２５の前半部
２６および変倍伝達セル３４との関係およびそれぞれの
カム溝の形状を示すフォーカスセル４３側から見た拡大
平面図である。前半部２６の直線カム溝４１は、光軸に
沿う方向の直線状の長孔に形成されている。変倍伝達セ
ル３４のカム溝４２は、上記直線カム溝４１と直交する
ように形成されている。つまり変倍伝達セル３４の変倍
動作に伴う回転運動がフォーカス伝達セル４０のフォー
カスピン４０ｂによって規制されないように構成されて
いる。尚、第３図において、固定セル２５の前半部２６
における直線カム溝２８および同直線カム溝４１を作図
の都合上同一断面のように示しであるが、直線カム溝２
８と直線カム溝４１とは異なる断面に位置している。

第９図は、第１図に示す実施例の動作を説明するための
線図である。第９図において、４６は、第２図に示した
第１群レンズ２ａの■位置におけるカム線図に対応する
■位置カム対応曲線（以下「Ｑ曲線」と略記する）、４
７は同様に第１群レンズ２ａの至近位！ｉ！（例えば被
写体距離Ｄ＝１．２　ｍに対応）の変化を示す至近曲線
、４８は任意の被写体距離Ｄ（例えばＤ＝３．０　ｍ等
）におけるフォーカシングレンズ群２ａ　、２ｂの合焦
位置の変化、すなわち焦点距離をワイド側とテレ側との
間を変化させたときの合焦位置の変化を示す合焦曲線、
４９，５０および５１はＺＰ＝Ｚｐ１とそれぞれ上記ψ
曲線４６、合焦曲線４８および至近曲線４７との交点で
、これらの交点４９〜５１のＳｘの値は、それぞれＳ□
、５（ｅ）、Ｓ、に対応している。５２，５３および５
４は、同様にＺＰ＝ＺＰｏとそれぞれψ曲線４６、合焦
曲線４８および至近曲線４７との交点で、これらの交点
５２〜５４のＳｘの値はそれぞれＳ、　ｔ　５（１）　
ｔＳ２　に対応している。５５はＺＰ＝ＺＰｔとＳｘ　
＝Ｓ　（ｉ）との交点、５６は変倍駆動の方向を示す矢
印、５７は合焦駆動の方向を示す矢印である。

第１０図は、第９図のψ曲線４６、合焦曲線４８および
至近曲線４７を、他のバリフォーカルレンズの特性と比
較しやすくするために、単に形式的に、ω位置に規格化
（正規化）して描いた線図である。尚、第９図に対応す
る部位には同一符号を付して重複した説明は省略する。

このように構成された本実施例の動作を説明する。全体
の制御動作を述べる前に第３図の機構部の動作を説明す
る。まず変倍モータ４５によって原動ギア４５ａが回転
し、これに噛合するギア部３３ａに回転運動が伝達され
て、変倍セル３２および回転伝達ピン３３ｂで連結され
た変倍伝達セル３４および第２群レンズ２ｂが一体的に
回転を始める。第１群セル１７、第５群セル２０は第６
図および第４図に示すように、それぞれ第１ピン２１お
よび第３ピン２２〜第５ピン２４は、それぞれ光軸方向
に沿う直線カム溝２８，２９，３０゜３１によって回転
方向に対する位置規制がなされている。従って変倍伝達
セル３４および変倍セル３２の回転によって第１ピン２
１および第３ピン２２〜第５ピン２４はその回転角度と
それぞれのカム溝３６〜３９の形状に従った量だけ光軸
上を移動する。つまり、第２群レンズ２ｂを除いた第１
群レンズ２８〜第５群レンズ２ｅの各群が変倍作用を受
け、それぞれ第２図の実線で示すカム線図に従って移動
する。この変倍動作によって焦点距離ｆは更新できるが
同時にピントずれも発生するので、これを補正しなけれ
ばならない。そこで、次は合焦動作について述べる。尚
、第２群レンズ２ｂは上記変倍動作によっては移動しな
い。

フォーカスモータ４４によって原動ギア４４ａが駆動さ
れ、この回転力がこの原動ギア４４ａと噛合するフォー
カスセル４３のギア部４３ａに伝達され、フォーカスセ
ル４３が回転するが、第８図に示すようにフォーカスピ
ン４０ｂが固定セル２５の前半部４１に形成された直線
カム溝４１によって回転方向に対し位置規制されている
ので。

フォーカス伝達せる４ｏも回転方向には動けず、従って
第７図に示すように上記フォーカスセル４３のカム溝４
３ｂに嵌入されたフォーカスピン４０ａは該カム溝４３
ｂの回転角に対する図中水平分力成分に従った量だけ光
軸上を直線運動する。

つまりフォーカスセル４３の回転運動がフォーカスピン
４０ａ　を介してフォーカス伝達セル４０の光軸方向の
直線運動に変換され、さらにこの直線運動がフォーカス
ピン４．Ｏｂを介して変倍伝達セル３４に伝達され、第
１群レンズ２ａと第２群レンズ２ｂは、上述の変倍動作
によって設定された（ただし第２群レンズ２ｂは不動）
レンズ間隔を保持した状態で変倍伝達セル３４全体が、
光軸上を移動して合焦位置に至るのである。この説明か
らすでに明白なように、変倍伝達セル３４は変倍動作お
よび合焦動作のいずれにも関与していることになる。尚
、上記変倍動作によるＺＰＭ８の出力の変化が第２図に
示すＺｐであり、上記合焦動作によるＦＰＭ７の出力の
変化が同じく第２図に示すＳｘである。

さて、次に第１図を用いて本実施例の全体の制御動作を
第９図を中心に説明する。

今、変倍レンズ群２のうち変倍構成群の位置、すなわち
ＺＰＭ８の出力がＺ　Ｐ　”　Ｚ　Ｐａであり、フォー
カシングレンズ群２ａ　、２ｂの位置、すなわちＦＰＭ
７の出力が５ｘ＝Ｓ（ｉ）であったとする。

ここで、まず、ワイド側からテレ側に全系焦点距離ｆを
更新する倍率アップ動作を起動させる。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１
５から変倍方向の情報を含む起動信号（ＳＴＲ）が出力
される。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ＦＰＭ
７の出力（Ｓｘ　）を受けてＡ／Ｄ変換する。そしてそ
れぞれの値は、上述のようにＺｐ　”　ＺＰｏ、　Ｓｘ
　＝　Ｓ　（１）である。ψ位置の合焦位置が焦点距離
ｆによって変らない第１０図に示すような特性を有する
バリフォーカルレンズの場合には、（１）式によってＺ
Ｐ＝ＺＰｏにおける最大繰出量Ｆｐｘ＝Ｆｐ（ｉ）が求
められる。つまり第１０図の交点５２〜交点５４に至る
長さである。従って、本実施例である第９図においても
（１）式によって交点５２〜交点５４に至る長さが最大
繰出量Ｆｐｘ　（＝Ｆｐ（ｉ））として求めることがで
きる。さらに、最大繰出量演算部９は、（２）式によっ
てＺ　Ｐ　＝Ｚ　Ｐａにおけるω曲線４６の交点５２の
位置（座標）をＳｘ（ω）＝Ｓｏ　として算出する。次
に、比例定数演算部１０は、このＳ。および上記最大繰
出量Ｆｐ（ｉ）ならびに５ｘ＝Ｓ（ｉ）と（３）式によ
って比例定数Ｃｆρを算出する。そこで変倍制御部１６
によって上述の変倍方向の情報と起動信号（ＳＴＲ）に
よって変倍モータＭｚを倍率アップの方向に始動させる
。

変倍構成群は第９図の矢印５６の方向に移動し交点５５
に達した時点でアップスイッチ１３がＯＦＦ状態になっ
たとすると、ここで変倍制御部１６は変倍モータＭｚを
停止させる。この時点においてＺｐ＝Ｚｐ工になってお
り、フォーカスモータＭＦはまだ始動していないので依
然としてＳｘ　＝Ｓ　（ｉ）である。ここで上述と同様
に最大繰出量演算部９は、Ｚ　Ｐ　”　Ｚ　ｐｌを受け
て（１）式により交点４９から交点５１に至る長さであ
る最大繰出量Ｆｐｘ＝Ｆρ（ｅ）を算出し、さらにω曲
線４６の交点４９のＳｘ座表を（２）式によってＳｘ（
”）　＝８１として算出する。そして合焦補正演算部１
１は、このＳ工および先に求めた比例定数Ｃｆｐならび
に上記Ｆρ（ｅ）と（４）式によって交点５０で示され
る予定合焦位置Ｓ　（ｅ）を算出する。そしてフォーカ
ス制御部１２は、第９図の矢印５７で示す方向にフォー
カシングレンズ群２ａ　、２ｂを駆動するようにフォー
カスモータＭＰ−を制御し、これに伴って変化するＦＰ
Ｍ７の出力Ｓｘを合焦補正演算部１゛１を介して監視し
、該出力ＳｘがＳｘ　＝Ｓ　（ｅ）となった時点でフォ
ーカスモータＭＦを停止し、倍率アップ動作を終了する
。尚１倍率ダウン動作は、上述の動作と逆になるだけで
、容易に類推し得るので説明は省略する。

このように、本実施例においては、第２群レンズ２ｂを
変倍伝達セル３４に固定したので、簡略な光学系である
バリフォーカルレンズがさらに簡略化されている。しか
も第２群レンズ２ｂを変倍動作によって変化しないよう
に構成したことによるω位置の合焦位置が変化する特性
を有するにも拘らず比例演算によって容易に予定合焦位
置を算出し、この合焦位置にフォーカシングレンズ群２
ａ　、２ｂを駆動できる利点がある。

また、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（５）
式となるように構成したから、ワイド側でのフォーカシ
ングレンズ群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。

また、第２群レンズ２ｂを変倍伝達セル３４に固定した
ので、第２群レンズ用のセルが省略でき、且つ、加工の
厄介なカム溝を変倍伝達セル３４に形成する必要が無く
なり、従って、構成の簡略化と、コストの低減化を実現
することができる。さらに加えて、第２群レンズ２ｂを
変倍駆動する必要がないので、その分、摩擦力が軽減さ
れ、従って駆動ロスの低減化を併せて実現することがで
きる。

また、従来のカムによる機械的な合焦の補正を電気的に
行なうので、また上述のようにレンズ外径を極力小さく
でき、鏡胴構成も簡略化でき、従ってフォーカシングレ
ンズ群を駆動するモータが小容量のもので足り、装置全
体の小型化、軽量化、低コスト化が実現できる利点があ
る。特にカメラと本装置を連動させて用いる場合には、
カメラのＡＦ用回路が共用できるので、さらにコストを
低下させること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で
きるものである。

例えば、変倍伝達セル３４に固定するセルは、第１群セ
ル１７であってもよい。

また、変倍動作と合焦動作の両動作に関与しているのは
、変倍伝達セル３４であるが、第３図に示すようにフォ
ーカスカウンタ６およびＦＰＭ７は、原動ギア４４ａと
連結する構成とする例に限らず、フォーカスセル４３お
よびフォーカス伝達セル４０の光軸方向移動量を検出す
るように構成してもよい。

また、同様にＺＰＭ８は、原動ギア４５ａに連結する構
成とする例に限らず、変倍セル３２または変倍伝達セル
３４の回転角あるいは、第３群セル１９〜第５群セル２
１のうちいずれかの光軸方向移動量を検出するように構
成してもよい。

また、フォーカスモータ４４および変倍モータ４５は、
それぞれ原動ギア４４ａおよび４５ａに直結することな
く減速機構等を介して駆動してもよい。

また、予定合焦位置Ｓ　（ｅ）は、ＦＰＭ７の出力Ｓｘ
と比較するに限らず、フォーカスカウンタ６の出力Ｄｆ
ｃと比較してもよく、つまり、Ｓｘ　＝Ｄｆｃとなった
時点でフォーカスモータＭＦ　を停止するように構成し
てもよい。

一般にＦＰＭ７をポテンショメータ、フォーカスカウン
タ６をロータリエンコーダ等でそれぞれ構成した場合、
フォーカスカウンタ６の方が精度が高いので、上記の場
合、予定合焦位Ｊｉｆｆ　Ｓ　（ｅ）への駆動がより正
確になる利点がある。

また、（２）式による演算は、例えば第９図のφ曲線４
６を２ρの値によって４分割にし、この４つの区間を直
線で近似し、それぞれ当該区間の近似式によってＳｘ（
ω）を算出してもよい。例えばｆ＝３５ｏｎに対応する
Ｚｐの値を０とし、ｆ＝１３５ｍに対応するＺｐの値を
３１とし、また、至近位置に対応するＦｐの値をＯとし
、ω位置に対応するＦｐの値を３１とするとき、各区間
■〜■の近似式は次のようになる。

■　Ｚｐ≦３　　　　　Ｆｐ＝３１ また。（１）式および（２）式をテーラ−展開した形式
の演算式Ｆｐｘ＝ａ０＋ａ１Ｚｐ＋ａ２Ｚｐ”−・・・
・にしてもよい。ここで、ａｏ、ａ工、ａ２．“。

・・・は、設計時に定められる設定定数である。

また、一般にテレ側とワイド側のストップ位置において
、ズームカムとストップ部材の圧力角、即ちストップ強
度の問題から（１）式のような演算式ではテレ側、ワイ
ド側では近似できない場合が発生する。その場合には、
ＺＰのゾーンを３ゾーンにわけ、それぞれにゾーン分け
して、近似式を作ることにより、行なうことができる。

また、（１）式および（２）式等も演算に限らすＣＰＵ
、ＲＯＭ内にそのデータを記憶させておくこともできる
。

（ｅ）　　効果 以上詳しく説明したように本発明によれば１合焦レンズ
群を至近位置から無限遠位置までのどの合焦位置に設定
しておいても、変倍レンズ群を移動させて焦点距離を更
新させると必らず結像位置ずれを生ずるように構成され
たバリフォーカルレンズを用いながら、当該結像位置ず
れを速やかに補正することができ、またレンズ光学系自
体非常に簡素な構成で、小型、軽量かつ安価であるとい
うバリフォーカルレンズ特有の利点を有するほか、特に
複数の合焦レンズ群のうちの一つを変倍されないように
構成したので、変倍駆動手段が簡素化され、その結果低
コストで、駆動ロスの少ない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、本発明に係るバリフォーカルレンズ制御装置
の一実施例の全体構成を示すブロック図。 第２図は、本発明に用いられるバリフォーカルレンズの
特性である設定すべき焦点距離ｆの変化と各レンズ群の
動き方を示す線図、第３図は、本発明の要部で、第１図
の変倍駆動部およびフォーカス駆動部の具体的な構成を
示す縦断側面図、第４〜第８図は、上記第３図の各部を
拡大して示す図で、このうち第４図は、固定セルの直線
カム溝と変倍セルとのそれぞれのカム形状および関係を
示す平面図、第５図（ａ）は、変倍セルと変倍伝達セル
との連結部を拡大して示す平面図、第５図（ｂ）は、第
５図（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図、第６図は、固定セル
と変倍伝達セルとのそれぞれのカム形状および関係を示
す平面図、第７図は、フォーカスセルのカム形状および
光軸どの方向関係を示す平面図、第８図は、フォーカス
セル、固定セルおよび変倍伝達セルとのそれぞれのカム
形状を示す平面図、第９図は、第１図の実施例の全体の
動作を説明するための線図、第１０図は、第９図の線図
を形式的に他のバリフォーカルレンズの特性に近似させ
て描いた線図である。 １・・・・・・光軸、　　　　　２・・・・・・変倍レ
ンズ群。 ２ａ〜２ｅ・・・・・・第１群〜第５群レンズ、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 ７・・・・・・合群レンズ群位置検出器（ＦＰＭ）。 ８・・・・・・焦点距離検出器（ＺＰＭ）、９・・・・
・・最大繰出量演算部、 １ｏ・・・・・・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、 Ｍｚ、４５・・・・・・変倍モータ。 Ｍ、、４４・・・・・・フォーカスモータ、＋Ｖ・・・
・・・電源、　　　　１７・・・・・・第１群セル、１
８〜２０・・・・・・第３群セル−第５群セル。 ２１・・・・・・第１ピン、 ２２〜２４・・・・・・第３ピン〜第５ピン。 ２５・・・・・・固定セル、　　２６・・・・・・前半
部、２７・・・・・・後半部、 ２８〜３１，４１・・・・・・固定セルの直線カム溝、
３２・・・・・・変倍セル、　　３３ａ・・・・・・ギ
ア部。 ３３ｂ・・・・・・回転伝達ピン、 ３４・・・・・・変倍伝達セル、３４ａ・・・・・・切
欠部。 ３５・・・・・・固定部、 ３６．４２・・・・・・変倍伝達セルのカム溝、３７〜
３９・・・・・・変倍セルのカム溝、４０・・・・・・
フォーカス伝達セル、４０ａ　、４０ｂ・・・・・・フ
ォーカスピン、４３・・・・・・フォーカスセル、 ４６・・・・・・ψ位置カム対応曲線（００曲線）、４
７・・・・・・至近曲線、 ４８・・・・・・合焦曲線、 ４９〜５５・・・・・・交点、 ５６・・・・・・変倍駆動の方向を示す矢印。 ５７・・・・・・合焦駆動の方向を示す矢印。

Claims (1)

【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
   する合焦動作を行った後、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
   更新させる変倍動作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、上記変倍動
   作に伴って上記光軸方向にそれぞれ移動する複数のレン
   ズ群からなる上記変倍レンズ群と、この変倍レンズ群の
   うちさらに上記合焦動作に伴って上記光軸方向に移動す
   る少なくとも２つ以上のレンズ群からなる上記合焦レン
   ズ群と、この合焦レンズ群の１つのレンズ群を除いた残
   りの上記変倍レンズ群からなる変倍構成群の光軸上の位
   置に対応する位置情報を出力する変倍レンズ群位置検出
   手段と、上記合焦レンズ群の光軸上の位置に対応する位
   置情報を出力する合焦レンズ群位置検出手段と、上記変
   倍構成群を駆動する変倍駆動手段と、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
   ぞれ受け上記変倍動作を開始する直前の上記両検出手段
   の出力の内容をそれぞれ記憶した上で上記変倍駆動手段
   を起動し、しかる後、該変倍駆動手段を停止させこの時
   点での上記両検出手段の出力および上記記憶した内容と
   によって上記変倍動作によって生じる上記結像位置ずれ
   を補正すべき補正量を演算によって求め上記合焦レンズ
   群を上記合焦位置に駆動するように上記合焦駆動手段を
   制御する変倍合焦補正制御手段とから構成されたことを
   特徴とするバリフォーカルレンズ制御装置。