JP2003241057A - Position controller for telephotographic zoom lens and telephotographic camera apparatus equipped with the same - Google Patents
Position controller for telephotographic zoom lens and telephotographic camera apparatus equipped with the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、望遠用ズームレン
ズの位置制御装置およびこれを備えた望遠カメラ装置に
関し、特に、いわゆる極超望遠域における緊急報道撮影
等に好適なズームレンズ位置制御装置および望遠カメラ
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position control device for a telephoto zoom lens and a telephoto camera device including the same, and particularly to a zoom lens position control device suitable for emergency news shooting in the so-called hyper telephoto range. The present invention relates to a telephoto camera device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のテレビ用カメラ等においては、被
写体の望遠撮影に高撮影倍率のズームレンズを搭載した
ものが使用されている。この種の一般のズームレンズ
は、例えば図６に示すように、物体側から順に光軸Ｘに
沿って、フォーカスレンズ群１０１、バリエータレンズ
群１０２、コンぺンセータレンズ群１０３およびリレー
レンズ群１０４が配列され、これらのレンズ群の移動に
よるズーミングおよびフォーカシングの調整によって、
色分解プリズム１０５の後段に配されたＣＣＤ撮像素子
１０６上に所望の拡大率の像が形成される。2. Description of the Related Art In conventional television cameras and the like, those equipped with a zoom lens having a high photographing magnification are used for telephoto photographing of a subject. In a general zoom lens of this type, for example, as shown in FIG. 6, a focus lens group 101, a variator lens group 102, a compensator lens group 103, and a relay lens group 104 are arranged in order from the object side along the optical axis X. By adjusting the zooming and focusing by moving these lens groups,
An image having a desired magnifying power is formed on the CCD image pickup device 106 arranged at the subsequent stage of the color separation prism 105.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにズームレンズが多群多数枚のレンズにより構成
されていることから、レンズ重量が大きくなって可搬性
が低下し、また、レンズ設計の労力や製造コストも大き
なものとなる。However, since the zoom lens is composed of a large number of lenses in multiple groups as described above, the weight of the lens is increased and the portability is lowered, and the labor of the lens design is increased. Also, the manufacturing cost becomes large.
【０００４】また、光束が多数枚のレンズ部材を透過す
ることになるため、光透過率が大幅に低下し、被写体像
が暗いものとなってしまう。特に、テレビの報道番組等
においては、現場に近づくことが難しく、極めて遠距離
から撮影しなければならない場合がある。Further, since the light flux is transmitted through a large number of lens members, the light transmittance is significantly reduced and the subject image becomes dark. Particularly in news programs on television, it is difficult to approach the scene, and it may be necessary to shoot from an extremely long distance.
【０００５】例えば、夕方あるいは夜間において飛行機
のハイジャック事件が発生し、その飛行機は、ターミナ
ルビルから500ｍ以上も離れた位置に駐機されていると
いうような場合に、照明のない操縦室に立てこもった犯
人の風貌や操縦室内の様子を撮影したいという要求があ
る。このような場合には、目標とする被写体に容易に照
準を合わせることのできるズーミング機能を有するとと
もに、ｆ＝5000ｍｍ程度以上の焦点距離を有する望遠レ
ンズに設定し得る構成とする必要があり、上述した如き
従来のズームレンズではそのような焦点距離のものを得
ることは困難である。また、少なくとも犯人の風貌や機
内の状況等を判断できる程度の明るさであることが必要
であるが、多数枚のレンズを透過することにより光透過
率も低下していることから被写体の像は極端に暗いもの
となり、その判断が困難となってしまう。For example, when an airplane hijacking incident occurs in the evening or at night and the airplane is parked at a position more than 500 m away from the terminal building, it is trapped in a cockpit without lighting. There is a demand to photograph the appearance of the criminal and the inside of the cockpit. In such a case, it is necessary to have a zooming function capable of easily aiming at a target subject and to set a telephoto lens having a focal length of f = 5000 mm or more. It is difficult to obtain such a focal length with the conventional zoom lens as described above. In addition, at least it is necessary that the brightness is such that the appearance of the criminal and the situation inside the aircraft can be judged, but since the light transmittance is reduced by passing through many lenses, the image of the subject is It becomes extremely dark, and its judgment becomes difficult.
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、遠距離の被写体に対し、所望する拡大率および被
写体までの距離に応じて容易にズーミングおよびフォー
カシングを行なうことができ、かつ従来技術に比べレン
ズ重量、レンズ設計の負担および製造コストを格段に低
減し得る光透過率に優れた望遠用ズームレンズの位置制
御装置およびこれを備えた望遠カメラ装置を提供するこ
とを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily perform zooming and focusing on a long-distance subject in accordance with a desired enlargement ratio and a distance to the subject. It is an object of the present invention to provide a position control device for a zoom lens for a telephoto lens, which has an excellent light transmittance that can significantly reduce the lens weight, the burden of lens design, and the manufacturing cost, and a telephoto camera device including the same. is there.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の望遠用ズームレ
ンズの位置制御装置は、多群多数枚のレンズ構成が一般
的であった遠距離撮影用のズームレンズを、発想の転換
により、対物レンズと拡大用レンズの簡単な構成とする
とともに、撮像部材を拡大用レンズに対して光軸方向に
スライドさせるズーム用ステージ、および該ズーム用ス
テージと、このステージの所定位置に一致するように設
けられた拡大用レンズとを対物レンズに対してスライド
させるフォーカス用ステージを備え、所望する拡大率と
被写体までの距離に応じて、ズーム用ステージ上の撮像
部材の位置、およびフォーカス用ステージ上のズーム用
ステージと拡大用レンズの位置を制御するようにしたも
のである。The position control device for a telephoto zoom lens according to the present invention is a zoom lens for long-distance photography, which is generally composed of a large number of lenses in a large number of groups. A simple structure of a lens and a magnifying lens, and a zoom stage that slides an image pickup member in the optical axis direction with respect to the magnifying lens A focusing stage that slides the magnifying lens with respect to the objective lens is provided, and the position of the imaging member on the zoom stage and the zoom on the focusing stage are adjusted according to the desired magnification and the distance to the subject. The positions of the magnification stage and the magnifying lens are controlled.
【０００８】すなわち、物体側から順に、対物レンズ
と、この対物レンズの結像面側に配され、該対物レンズ
により形成された被写体像を拡大する拡大用レンズと、
該拡大用レンズにより拡大された被写体像が形成される
撮像面を有する撮像部材を備えるとともに、該撮像部材
が固定されたズーム用スライダを光軸方向にスライド可
能に保持してなるズーム用ステージと、該ズーム用ステ
ージが固定され、かつ該ズーム用ステージの所定位置に
一致するように前記拡大用レンズが設けられたフォーカ
ス用スライダを光軸方向にスライド可能に保持してなる
フォーカス用ステージと、前記被写体像の所望する拡大
率および前記被写体までの距離に応じて、所望するズー
ミングおよびフォーカシングがなされるように前記ズー
ム用スライダおよび前記フォーカス用スライダを所定位
置に設定する制御部を備えてなることを特徴とするもの
である。That is, an objective lens is arranged in order from the object side, and a magnifying lens which is arranged on the image plane side of the objective lens and magnifies a subject image formed by the objective lens.
A zoom stage including an image pickup member having an image pickup surface on which a subject image magnified by the magnifying lens is formed, and holding a zoom slider fixed to the image pickup member slidably in the optical axis direction; A focus stage in which the zoom stage is fixed, and a focus slider provided with the magnifying lens so as to match a predetermined position of the zoom stage is slidably held in the optical axis direction; And a control unit for setting the zoom slider and the focus slider to predetermined positions so that desired zooming and focusing are performed according to a desired enlargement ratio of the subject image and a distance to the subject. It is characterized by.
【０００９】ここで、前記拡大用レンズは、前記ズーム
用ステージの所定位置に固定するように構成されていて
もよいし、前記フォーカス用スライダに直接設けるよう
に構成されていてもよい。Here, the magnifying lens may be configured to be fixed to a predetermined position of the zoom stage, or may be directly provided to the focusing slider.
【００１０】また、本発明の望遠カメラ装置は、上述し
た望遠用ズームレンズの位置制御装置の少なくとも一部
を内蔵したカメラ本体を、パンニングおよびチルティン
グの各操作が可能な雲台に搭載したことを特徴とするも
のである。Further, in the telephoto camera device of the present invention, the camera main body incorporating at least a part of the position control device of the above-described telephoto zoom lens is mounted on a pan head capable of performing panning and tilting operations. It is characterized by.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る望
遠用ズームレンズの位置制御装置およびこれを搭載した
望遠カメラ装置について図面を用いて説明する。図２は
本発明の実施形態に係る望遠用ズームレンズの位置制御
装置を示すものであり、図１はそのステージ部上の構成
を詳細に示すものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A position control device for a telephoto zoom lens and a telephoto camera device equipped with the position control device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a position control device for a telephoto zoom lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows the configuration on the stage section in detail.
【００１２】図２に示すように、本実施形態に係る望遠
用ズームレンズの位置制御装置は、対物レンズ１１と、
拡大用レンズ１２と、ＣＣＤ撮像素子１３よりなる光学
系、ＣＣＤ撮像素子１３が固定されたズーム用スライダ
１４を光軸方向にスライド可能に保持してなるズーム用
ステージ１５、およびその原点位置付近に拡大用レンズ
１２を取り付けたズーム用ステージ１５が固定されたフ
ォーカス用スライダ１６を光軸方向にスライド可能に保
持してなるフォーカス用ステージ１７を備えたステージ
部２０を有している。As shown in FIG. 2, the position control apparatus for a telephoto zoom lens according to this embodiment includes an objective lens 11 and
An optical system including a magnifying lens 12 and a CCD image pickup device 13, a zoom stage 15 in which a zoom slider 14 to which the CCD image pickup device 13 is fixed is slidably held in the optical axis direction, and the vicinity of its origin position. The stage unit 20 includes a focusing stage 17 that holds a focusing slider 16 to which a zoom stage 15 to which a magnifying lens 12 is attached is fixed so as to be slidable in the optical axis direction.
【００１３】また、被写体までの距離Ｓおよび所望する
拡大率Ｍ等の各データを入力するためのデータ入力部３
０、入力されたデータに応じて、適切なズーミングおよ
びフォーカシングがなされるような、上記ズーム用スラ
イダ１４およびフォーカス用スライダ１６の位置を演算
し、その演算結果をデータ信号として出力するコンピュ
ータからなる演算部４０、および演算部４０からのデー
タ信号に基づき、ズーム用スライダ１４およびフォーカ
ス用スライダ１６を所定位置に各々駆動するためのサー
ボアンプ５１、５２を備えている。Further, a data input section 3 for inputting each data such as a distance S to a subject and a desired enlargement ratio M.
0, Computation by a computer that computes the positions of the zoom slider 14 and the focus slider 16 such that appropriate zooming and focusing are performed according to the input data, and outputs the computation result as a data signal. Servo amplifiers 51 and 52 for driving the zoom slider 14 and the focus slider 16 to predetermined positions based on data signals from the unit 40 and the arithmetic unit 40 are provided.
【００１４】さらに、ＣＣＤ撮像素子１３により撮像さ
れた被写体情報を担持した映像信号を再生するモニタ６
０を備えている。Further, a monitor 6 for reproducing a video signal carrying the subject information imaged by the CCD image pickup device 13.
It has 0.
【００１５】上述した対物レンズ１１および拡大用レン
ズ１２は、複数枚から構成されるものが一般的である
が、１枚で構成することも可能である。なお、各収差を
軽減するためにレンズ１１、１２の少なくとも１つのレ
ンズ面を所定の非球面とすることが可能である。さら
に、上述したステージ１５、１７やスライダ１４、１６
は装置の可搬性を高めるために、軽くて強度の大きい材
料、例えばアルミニューム等により形成することが好ま
しい。The objective lens 11 and the magnifying lens 12 described above are generally composed of a plurality of sheets, but can be composed of a single sheet. Note that at least one lens surface of the lenses 11 and 12 can be a predetermined aspherical surface in order to reduce each aberration. Further, the stages 15 and 17 and the sliders 14 and 16 described above are
In order to enhance the portability of the device, it is preferable to use a light and strong material such as aluminum.
【００１６】また、上述したズーム用ステージ１５およ
びフォーカス用ステージ１７には図示されない、リニア
モータからなる駆動用サーボモータが設けられており、
上述した２つのサーボアンプ５１、５２からの駆動電流
によりこれらの駆動用サーボモータが各スライダ１４、
１６を所定位置、すなわち、所望する拡大率Ｍおよび被
写体までの距離Ｓに応じた所定の位置に設定するように
なっている。Further, the zoom stage 15 and the focus stage 17 described above are provided with a drive servomotor (not shown) made up of a linear motor,
By the drive currents from the above-mentioned two servo amplifiers 51 and 52, these drive servo motors move the sliders 14,
16 is set to a predetermined position, that is, a predetermined position according to a desired enlargement ratio M and a distance S to the subject.
【００１７】また、各ステージ１５、１７上におけるス
ライダ１４、１６の位置を読み取り、その読取結果を演
算部４０に送出するスライダ位置読取用のリニアエンコ
ーダ５３、５４が設けられており、リニアエンコーダ５
３、５４から演算部４０に入力される、読み取られたデ
ータに基づきフィードバック制御が行なわれ、上記各ス
ライダ１４、１６は数μｍの精度で位置制御がなされ
る。Further, linear encoders 53 and 54 for reading the slider positions, which read the positions of the sliders 14 and 16 on the respective stages 15 and 17 and send the read results to the arithmetic unit 40, are provided.
Feedback control is performed on the basis of the read data input to the calculation unit 40 from 3, 54, and the position of each slider 14, 16 is controlled with an accuracy of several μm.
【００１８】なお、上述した駆動用サーボモータは、高
速性および高精度化を図るため、リニアモータによって
構成されているが、これを回転型モータに替えることも
勿論可能である。この場合には、リニアエンコーダ５
３、５４に替えてロータリエンコーダを用いることが可
能である。The above-mentioned drive servomotor is composed of a linear motor in order to achieve high speed and high accuracy, but it is of course possible to replace it with a rotary motor. In this case, the linear encoder 5
It is possible to use a rotary encoder in place of 3, 54.
【００１９】さらに、上述したデータ入力部３０は、ジ
ョイスティックやダイヤル等の操作つまみ、あるいはテ
ンキーボード等を備えた専用のデータ入力装置であって
もよいし、パソコン用の一般のキーボードとすることも
勿論可能である。Further, the above-mentioned data input section 30 may be a dedicated data input device provided with operation knobs such as a joystick and a dial, or a numeric keyboard, or may be a general keyboard for a personal computer. Of course it is possible.
【００２０】以上に説明した如く構成された本実施形態
装置によれば、遠距離に位置する被写体の像が対物レン
ズ１１によって、対物レンズ１１と拡大用レンズ１２と
の間の結像面に形成され、この結像面に形成された像が
拡大用レンズ１２により、ＣＣＤ撮像素子１３の撮像面
（以下、単にＣＣＤ撮像素子１３と称する）上に拡大形
成される。ＣＣＤ撮像素子１３から出力された映像信号
により、拡大された被写体像がモニタ６０上に映出され
るとともに、この映像情報が図示されない記録媒体に記
録される。According to the apparatus of the present embodiment configured as described above, an image of a subject located at a long distance is formed on the image plane between the objective lens 11 and the magnifying lens 12 by the objective lens 11. Then, the image formed on the image forming surface is enlarged and formed on the image pickup surface of the CCD image pickup device 13 (hereinafter, simply referred to as the CCD image pickup device 13) by the magnifying lens 12. An enlarged image of the subject is displayed on the monitor 60 by the video signal output from the CCD image pickup device 13, and the video information is recorded on a recording medium (not shown).
【００２１】ところで、本発明装置の光学系部分は望遠
鏡の光学系にヒントを得ている。すなわち、現行のテレ
ビ用カメラの超望遠レンズでは、テレコンバータレンズ
を取り付けたとしても焦点距離ｆはたかだか2300ｍｍ程
度であり、焦点距離ｆが5000ｍｍから10000ｍｍとな
る、いわゆる極超望遠域での使用は困難である。また、
レンズ枚数も多く構成が複雑である。そこで、本発明者
は、レンズ構成の簡易な望遠鏡の光学系に着目し、望遠
鏡タイプの光学系の各要素を高精度なフィードバック制
御を用いて位置設定することで、極超望遠域での撮影を
可能としつつ望遠鏡の課題である迅速なズーミングとフ
ォーカシングを達成し、迅速な遠距離撮影が必要とされ
る緊急報道等での使用を可能とした。Incidentally, the optical system portion of the device of the present invention is inspired by the optical system of a telescope. That is, with the current super telephoto lens for television cameras, the focal length f is at most about 2300 mm even if the teleconverter lens is attached, and the focal length f is from 5000 mm to 10000 mm. Have difficulty. Also,
The number of lenses is large and the configuration is complicated. Therefore, the present inventor has focused on an optical system of a telescope having a simple lens configuration, and positions each element of the telescope type optical system by using highly accurate feedback control, thereby performing imaging in the hyper telephoto range. It enables rapid zooming and focusing, which are the challenges of telescopes, and enables use in emergency news reports where rapid distance photography is required.
【００２２】以下、本発明装置の原理を説明する。The principle of the device of the present invention will be described below.
【００２３】図３は、代表的な屈折型望遠鏡であるケプ
ラー式の天体望遠鏡を用いて眼視観測した場合の様子を
示すものである。すなわち、天体望遠鏡を用いた眼視観
測では、焦点距離ｆ′のアイピース７２を、焦点距離ｆ
の対物レンズ７１の結像面（焦点面）から略ｆ′だけ離
れた位置に配置する。こうすると、アイポイントでは、
アイピース７２から射出された光が平行光線となる。ア
イポイントでは、極めて遠距離の被写体Ａ、Ｂから到達
する光線の光軸に対する角度が直視の場合における該被
写体Ａ、Ｂからの光線の光軸に対する角度よりも拡大し
ているために、それだけ拡大されて見えることになる。
なお、このときの拡大率はｆ／ｆ′である。FIG. 3 shows a state of visual observation using a Kepler-type astronomical telescope, which is a typical refracting telescope. That is, in the visual observation using the astronomical telescope, the eyepiece 72 with the focal length f ′ is
The objective lens 71 is arranged at a position separated from the image forming plane (focal plane) by approximately f ′. This way, at the eye point,
The light emitted from the eyepiece 72 becomes parallel rays. At the eye point, the angle of the rays of light arriving from the subjects A and B at an extremely long distance with respect to the optical axis is larger than the angle of the rays of light from the subjects A and B with respect to the direct view, and therefore the angle is enlarged accordingly. It will be visible.
The enlargement ratio at this time is f / f '.
【００２４】なお、図３において、結像面（焦点面）に
ＣＣＤ撮像素子を配設した場合を直焦撮影（通常の撮
影）と称している。In FIG. 3, the case where a CCD image pickup device is provided on the image forming plane (focal plane) is referred to as direct-focus photographing (normal photographing).
【００２５】一方、図３に示す状態からアイピース７２
を後方にΔだけずらして図４に示す状態とすることによ
り、アイピース７２から射出される、被写体Ａ、Ｂから
の光線は焦点を結ぶことになる。この焦点を結んだ面
（結像面）にＣＣＤ撮像素子を配置することで、拡大撮
影（本発明装置における撮影）を実現できる。On the other hand, from the state shown in FIG.
By shifting the lens rearward by Δ to bring it to the state shown in FIG. 4, the light rays from the subjects A and B emitted from the eyepiece 72 are focused. By arranging the CCD image pickup device on this focused surface (image forming surface), it is possible to realize magnified photographing (imaging in the device of the present invention).
【００２６】この拡大撮影時における、直焦撮影時に対
する拡大率Ｍ′はＬ／ｆ′−１となる。ここで、アイピ
ース７２から拡大撮影の結像面（合成焦点面）までの距
離Ｌは下式（３）で表わされる。The magnifying power M'in this magnified photographing is L / f'-1 as compared with that in the in-focus photographing. Here, the distance L from the eyepiece 72 to the image formation plane (composite focal plane) for magnified photography is expressed by the following equation (3).
【００２７】[0027]
【数２】 [Equation 2]
【００２８】また、Δを用いて拡大率Ｍ′を表わすと下
式（４）となる。Further, when the enlargement ratio M'is represented by using Δ, the following equation (4) is obtained.
【００２９】[0029]
【数３】 [Equation 3]
【００３０】したがって、対物レンズ７１の焦点距離を
ｆとすれば、図４のレンズ系全系の合成焦点距離はＭ′
・ｆとなる。Therefore, if the focal length of the objective lens 71 is f, the combined focal length of the entire lens system shown in FIG. 4 is M '.
・ It becomes f.
【００３１】以上の検討から、図４の系において、対物
レンズ７１として焦点距離ｆ＝2000ｍｍ、Ｆ５程度（口
径２５ｃｍ程度）のものを用い、Δを変化させ、拡大率
Ｍ′を１／２から５まで変化させることで焦点距離を10
00ｍｍ〜10000ｍｍの範囲でズーミングすることが可能
となる。ただし、上記Δは上記Ｌの値が実用的な値とな
る範囲で変化させる。ズーミングに際しては、これらΔ
とＬの両者を同時に高精度で制御する必要がある。From the above examination, in the system of FIG. 4, the objective lens 71 having a focal length f = 2000 mm and F5 (diameter of about 25 cm) is used, Δ is changed, and the magnification M ′ is changed from 1/2. Change the focal length to 5 to 10
It is possible to zoom in the range of 00 mm to 10,000 mm. However, the above Δ is changed within a range in which the value of L becomes a practical value. When zooming, these Δ
Both L and L must be controlled simultaneously with high precision.
【００３２】以下、図２の如く構成された本実施形態装
置における、レンズ設定位置を決定する演算式を導出す
る手法について図１を用いて説明する。A method for deriving an arithmetic expression for determining the lens setting position in the apparatus of this embodiment configured as shown in FIG. 2 will be described below with reference to FIG.
【００３３】図１において、フォーカス用ステージ１７
の原点（フォーカス用ステージ１７上の位置０）は無限
遠に位置する被写体を撮影したときの対物レンズ１１の
結像面（焦点面）位置に対応する。フォーカス用ステー
ジ１７のフォーカス用スライダ１６（フォーカス用ステ
ージ１７上の位置Ｘ１）上にはズーム用ステージ１５が
固定されている。ズーム用ステージ１５の原点（ズーム
用ステージ１５上の位置０）はフォーカス用スライダ１
６の位置に一致している。In FIG. 1, the focusing stage 17
The origin (position 0 on the focusing stage 17) corresponds to the image plane (focal plane) position of the objective lens 11 when a subject located at infinity is photographed. The zoom stage 15 is fixed on the focus slider 16 (position X 1 on the focus stage 17) of the focus stage 17. The origin of the zoom stage 15 (position 0 on the zoom stage 15) is the focus slider 1
It matches the position of 6.
【００３４】また、ズーム用ステージ１５の原点位置に
は拡大用レンズ１２が固定されており、ズーム用スライ
ダ１４（ズーム用ステージ１５上の位置Ｘ２）上にはＣ
ＣＤ撮像素子１３が固定されている。A magnifying lens 12 is fixed at the origin of the zoom stage 15, and C is placed on the zoom slider 14 (position X 2 on the zoom stage 15).
The CD image sensor 13 is fixed.
【００３５】ここで、フォーカス用スライダ１６をフォ
ーカス用ステージ１７上でスライドさせ、フォーカス用
スライダ１６の位置Ｘ１を変化させると、拡大用レンズ
１２とＣＣＤ撮像素子１３が、その相対距離を保持した
状態で互いに同一距離だけ移動する。一方、ズーム用ス
ライダ１４をズーム用ステージ１５上でスライドさせ、
ズーム用スライダ１４の位置Ｘ２を変化させると、ＣＣ
Ｄ撮像素子１３のみが移動する。Here, when the focusing slider 16 is slid on the focusing stage 17 and the position X 1 of the focusing slider 16 is changed, the magnifying lens 12 and the CCD image pickup device 13 maintain the relative distance. Move by the same distance as each other. On the other hand, slide the zoom slider 14 on the zoom stage 15,
When the position X 2 of the zoom slider 14 is changed, CC
Only the D image sensor 13 moves.
【００３６】対物レンズ１１の焦点距離をｆ１とし、拡
大用レンズ１２の焦点距離をｆ２とする。ここで、対物
レンズ１１から被写体までの距離（以下、単に被写体ま
での距離と称する）がＳのときに、無限遠に被写体があ
る場合に比べて結像面位置がｄだけ図面右方向（対物レ
ンズ１１から離れる方向）に移動したものとする。すな
わち、対物レンズ１１から、その結像面位置（第１の結
像面）までの距離ｆＳをｆ１+ｄとすると、薄肉レンズ
の公式より、The focal length of the objective lens 11 is f 1 and the focal length of the magnifying lens 12 is f 2 . Here, when the distance from the objective lens 11 to the subject (hereinafter referred to simply as the distance to the subject) is S, the image plane position is d in the right direction in the drawing (objective) as compared with the case where the subject is at infinity. It is assumed that the lens has moved in the direction away from the lens 11). That is, assuming that the distance f S from the objective lens 11 to the image forming plane position (first image forming plane) is f 1 + d, from the thin lens formula,
【００３７】[0037]
【数４】 が得られる。[Equation 4] Is obtained.
【００３８】また、拡大用レンズ１２に着目すると、上
記結像面位置から拡大用レンズ１２までの距離Ｌ′はＸ
１−ｄであり、拡大用レンズ１２からＣＣＤ撮像素子１
３までの距離ＬはＸ２となるので、上記と同様に薄肉レ
ンズの公式より、Focusing on the magnifying lens 12, the distance L'from the image plane position to the magnifying lens 12 is X.
1- d from the magnifying lens 12 to the CCD image sensor 1
Since the distance L to 3 is X 2 , from the formula of the thin lens as above,
【００３９】[0039]
【数５】 が得られる。[Equation 5] Is obtained.
【００４０】ここで、拡大用レンズ１２による拡大率Ｍ
はＬ′に対するＬの比の値となるので、Here, the magnifying power M by the magnifying lens 12
Is the ratio of L to L ', so
【００４１】[0041]
【数６】 となる。[Equation 6] Becomes
【００４２】上述した式（６）、（７）より、拡大率が
Ｍとされたときの拡大用レンズ１２からＣＣＤ撮像素子
１３までの距離Ｘ２（Ｍ）は、拡大用レンズ１２の厚さ
を無視すれば、From the above equations (6) and (7), the distance X 2 (M) from the magnifying lens 12 to the CCD image pickup device 13 when the magnifying power is M is the thickness of the magnifying lens 12. If you ignore
【００４３】[0043]
【数７】 となる。[Equation 7] Becomes
【００４４】また、無限遠に位置する被写体を撮影した
ときの対物レンズ１１の結像面（焦点面）位置から拡大
用レンズ１２までの位置Ｘ１（Ｍ）は、上述した式
（５）、（７）、（８）より、Further, the position X 1 (M) from the image plane (focal plane) position of the objective lens 11 to the magnifying lens 12 when a subject located at infinity is photographed is expressed by the above-mentioned formula (5), From (7) and (8),
【００４５】[0045]
【数８】 となる。[Equation 8] Becomes
【００４６】Ｘ１（M）については、理論的な原点位置
と、フォーカス用ステージ１７の実際上の機械原点位置
にずれが生じていると考えられるので、このずれ量をＸ
１ OF FSETで表し、上記式（９）の右辺に加えることで、
下式（１０）が得られる。Regarding X 1 (M), it is considered that there is a deviation between the theoretical origin position and the actual mechanical origin position of the focusing stage 17, so this deviation amount is X.
Expressed as 1 OF FSET and added to the right side of the above equation (9),
The following formula (10) is obtained.
【００４７】[0047]
【数９】 [Equation 9]
【００４８】また、Ｘ２（M）についても、理論的な原
点位置と、ズーム用ステージ１５の実際上の機械原点位
置にずれが生じていると考えられ、このずれ量、および
上記計算において考慮されていなかった拡大用レンズ１
２の厚み分を合計してＸ２ OF FSETで表し、上記式（８）
の右辺に加えることで、下式（１１）が得られる。Regarding X 2 (M), it is considered that there is a deviation between the theoretical origin position and the actual mechanical origin position of the zoom stage 15, and this deviation amount and the above calculation are taken into consideration. The magnifying lens which was not done 1
The total thickness of 2 is represented by X 2 OF FSET , and is expressed by the above formula (8).
Is added to the right side of, the following expression (11) is obtained.
【００４９】[0049]
【数１０】 [Equation 10]
【００５０】なお、上述したＸ１ OFFSETとＸ２ OFFSETの
値は、装置に応じて適宜校正される。被写体までの距離
Ｓおよび所望する拡大率Ｍに対し、上記のようにして求
められた式（１０）および式（１１）を適用して演算す
ることにより、拡大用レンズ１２の設定位置（フォーカ
ス用スライダ１６の設定位置）およびＣＣＤ撮像素子１
３の設定位置（ズーム用スライダ１４の設定位置）が決
定されることになる。The values of X 1 OFFSET and X 2 OFFSET described above are appropriately calibrated according to the device. By applying the formulas (10) and (11) obtained as described above to the distance S to the subject and the desired magnification ratio M to perform calculation, the setting position of the magnifying lens 12 (for focusing) is calculated. Setting position of slider 16) and CCD image pickup device 1
The setting position of 3 (the setting position of the zoom slider 14) is determined.
【００５１】実際には、このようにして求められた式
（１０）、（１１）は、図２に示された演算部４０内の
メモリ領域に記憶される。対物レンズ１１の焦点距離ｆ
１および拡大用レンズ１２の焦点距離ｆ２は既知であ
り、初期設定段階において既に該メモリ領域に記憶され
ていることから、データ入力部３０から被写体までの距
離Ｓおよび所望する拡大率Ｍのデータを入力することに
より、これらのデータが、上記メモリ領域に格納されて
いた式（１０）、（１１）に代入され、演算部４０にお
いてフォーカス用スライダ１６の設定位置（拡大用レン
ズ１２の設定位置）Ｘ１（Ｍ）とズーム用スライダ１４
の設定位置（ＣＣＤ撮像素子１３の設定位置）Ｘ
２（Ｍ）が演算される。In practice, the equations (10) and (11) thus obtained are stored in the memory area in the arithmetic unit 40 shown in FIG. Focal length f of objective lens 11
1 and the focal length f 2 of the magnifying lens 12 are already known and already stored in the memory area at the initial setting stage. Therefore, the distance S from the data input unit 30 to the subject and the data of the desired magnifying power M are obtained. By inputting, these data are substituted into the equations (10) and (11) stored in the memory area, and the setting position of the focus slider 16 (the setting position of the magnifying lens 12) in the arithmetic unit 40 is input. ) X 1 (M) and zoom slider 14
Setting position (setting position of CCD image sensor 13) X
2 (M) is calculated.
【００５２】このようにして算出されたＸ１（Ｍ）の値
ｘ１に応じた指示信号がサーボアンプ５２に入力され、
前述したフォーカス用サーボモータが駆動され、フォー
カス用スライダ１６がフォーカス用ステージ１７上の位
置ｘ１に設定される。これにより拡大用レンズ１２もそ
の位置に設定される。An instruction signal corresponding to the value x 1 of X 1 (M) thus calculated is input to the servo amplifier 52,
The focus servo motor described above is driven, and the focus slider 16 is set to the position x 1 on the focus stage 17. As a result, the magnifying lens 12 is also set at that position.
【００５３】さらに、上述したようにして算出されたＸ
２（Ｍ）の値ｘ２に応じた指示信号がサーボアンプ５１
に入力され、ズーム用スライダ１４がズーム用ステージ
１５上の位置ｘ２に設定される。これによりＣＣＤ撮像
素子１３を適切な位置に設定することができる。上記両
スライダ１４、１６の設定位置は、スライダ位置読取用
のリニアエンコーダ５３、５４の読取値が演算部４０に
フィードバックされることで、高精度の位置制御がなさ
れるようになっている。また、上述したような構成とす
ることで、一般に用いられているリニアステージを利用
して、拡大用レンズ１２とＣＣＤ撮像素子１３を互いに
近接した所定距離に容易に設定可能である。Further, X calculated as described above
2 (M) value x 2 indicates the servo amplifier 51
And the slider 14 for zooming is set to the position x 2 on the stage 15 for zooming. Thereby, the CCD image pickup device 13 can be set at an appropriate position. With respect to the set positions of the sliders 14 and 16, the read values of the linear encoders 53 and 54 for reading the slider positions are fed back to the calculation unit 40, so that highly accurate position control is performed. Further, with the above-described configuration, it is possible to easily set the magnifying lens 12 and the CCD image pickup device 13 to a predetermined distance close to each other by using a generally used linear stage.
【００５４】また、所望する拡大率Ｍが予め設定してあ
るような場合も多く、この場合には上式（１０）、（１
１）から明らかなようにＸ１（Ｍ）のデータ値のみを演
算し、スライダ１６の位置のみを設定することで、良好
なズーミングおよびフォーカシングの各操作が可能とな
り、この点において本実施形態のステージ構成は極めて
優れている。In many cases, the desired enlargement ratio M is set in advance. In this case, the above equations (10) and (1
As is clear from 1), only the data value of X 1 (M) is calculated and only the position of the slider 16 is set, whereby favorable zooming and focusing operations can be performed. The stage configuration is extremely good.
【００５５】本実施形態のものとの比較のために、例え
ば、以下のようなステージ構成のものについて検討して
みる。For comparison with that of the present embodiment, for example, consider the following stage configuration.
【００５６】すなわち、互いに独立な第１および第２の
ステージを設け、その原点を共に、無限遠に位置する被
写体を撮影したときの対物レンズの結像面（焦点面）位
置に対応させる。第１のステージのスライダ（第１のス
テージ上の位置ＸＳ１）上に拡大用レンズを固定し、第
２のステージのスライダ（第２のステージ上の位置Ｘ
Ｓ２）上にはＣＣＤ撮像素子を固定する。That is, the first and second independent of each other
A stage is provided, and the origin of the stage is located at infinity.
Image plane (focal plane) position of the objective lens when the object is photographed
Corresponds to the location. First stage slider (first stage
Position X on the tageS1) Fix the magnifying lens on the
Second stage slider (position X on the second stage
S2) A CCD image sensor is fixed on the top.
【００５７】なお、本実施形態のものと同様に、対物レ
ンズの焦点距離をｆ１とし、拡大用レンズの焦点距離を
ｆ２とする。また、被写体までの距離がＳのときに、無
限遠に被写体がある場合に比べて、対物レンズの像面位
置がｄだけ結像面側に移動したものとする。As in the case of this embodiment, the focal length of the objective lens is f 1 and the focal length of the magnifying lens is f 2 . Further, when the distance to the subject is S, it is assumed that the image plane position of the objective lens is moved to the image plane side by d as compared with the case where the subject is at infinity.
【００５８】この場合において、上述した本実施形態の
場合と同様にして、位置ＸＳ１および位置ＸＳ２を算出
してみると、位置ＸＳ１および位置ＸＳ２は以下のよう
な式（１３）、（１４）で表される。In this case, when the position X S1 and the position X S2 are calculated in the same manner as in the above-described embodiment, the position X S1 and the position X S2 are expressed by the following equation (13), It is represented by (14).
【００５９】なお、拡大用レンズによる拡大率Ｍは、下
式（１２）で表される。The magnifying power M of the magnifying lens is expressed by the following equation (12).
【００６０】[0060]
【数１１】 [Equation 11]
【００６１】[0061]
【数１２】 [Equation 12]
【００６２】[0062]
【数１３】 [Equation 13]
【００６３】このように、上記比較例によれば、所望す
る拡大率Ｍが予め設定してあり、被写体までの距離Ｓの
みに応じて操作を行う場合であっても、上式（１３）、
（１４）から明らかなようにＸＳ１（Ｍ）およびＸＳ２
（Ｍ）の両データ値を演算し、これに基づいて第１およ
び第２の両スライダの位置を設定しなければならず、操
作が複雑となる。また、上式（１４）に示されるように
演算部における演算量も多くなってしまう。As described above, according to the comparative example, even when the desired enlargement ratio M is set in advance and the operation is performed only in accordance with the distance S to the subject, the above formula (13),
As is clear from (14), X S1 (M) and X S2
Both data values of (M) must be calculated, and the positions of both the first and second sliders must be set based on these data values, which complicates the operation. Further, as shown in the above equation (14), the calculation amount in the calculation unit also increases.
【００６４】図５は上記実施形態に係る望遠カメラ装置
を示す概略図である。この望遠カメラ装置８０は、上述
した望遠用ズームレンズの位置制御装置を搭載したカメ
ラ本体８１と、このカメラ本体８１を旋回方向のパンお
よび上下傾動方向のチルトが可能となるように支承する
雲台８２と、この雲台８２を安定した姿勢に設定する三
脚等の脚部８３から構成されている。FIG. 5 is a schematic view showing the telephoto camera device according to the above embodiment. The telephoto camera device 80 includes a camera body 81 equipped with the above-described position control device for a zoom lens for telephoto, and a platform that supports the camera body 81 so as to be able to pan in a turning direction and tilt in a vertical tilting direction. 82 and a leg portion 83 such as a tripod for setting the platform 82 in a stable posture.
【００６５】このように構成することで、高撮影倍率で
あっても望遠カメラ装置８０による遠距離の被写体撮影
を安定して行うことが可能となる。With such a structure, it is possible to stably shoot a long-distance subject with the telephoto camera device 80 even at a high shooting magnification.
【００６６】なお、上記雲台８２のパンニングおよびチ
ルティングの各操作は図示されないサーボモータによっ
て駆動可能に設けられている。また、これらのサーボモ
ータは、前述したズーミングおよびフォーカシングの各
操作と同様に、演算部４０からの指示信号に基づき、所
定のサーボアンプから出力されるモータ駆動信号により
制御されるようになっている。The panning and tilting operations of the platform 82 are provided so that they can be driven by a servomotor (not shown). Further, these servo motors are controlled by a motor drive signal output from a predetermined servo amplifier on the basis of an instruction signal from the arithmetic unit 40, similarly to each of the zooming and focusing operations described above. .
【００６７】また、それらのパンニングおよびチルティ
ングの各操作が、前述したズーミング、フォーカシング
の各操作と同様に、データ入力部３０におけるオペレー
タの操作に基づいて行えるように構成されている。この
データ入力部３０におけるパンニングおよびチルティン
グのオペレータによる操作は、操作の容易性を考慮し
て、例えば左右上下に傾動可能な棒状の操作部材である
ジョイスティックにより行う。The panning and tilting operations are performed based on the operator's operation on the data input unit 30, like the zooming and focusing operations described above. The panning and tilting operations of the data input unit 30 are performed by a joystick, which is a rod-shaped operation member that can be tilted to the left, right, up, and down, for example, in consideration of ease of operation.
【００６８】なお、本発明の望遠用ズームレンズの位置
制御装置およびこれを備えた望遠カメラ装置は、上述し
た実施形態のものに限られるものではなく、その他の種
々の態様の変更が可能である。The position control device for a telephoto zoom lens and the telephoto camera device including the same according to the present invention are not limited to those of the above-described embodiment, and various other modes can be modified. .
【００６９】例えば、上記実施形態のものでは、光学系
として屈折型の望遠鏡の光学構成を採用しているが、こ
れに替えて反射型の望遠鏡の光学構成を採用することも
可能である。この場合には、対物レンズの替わりに反射
対物鏡を用いるが、その原理は上記実施形態のものと同
様である。反射型の望遠鏡の光学構成を採用すれば、上
述した実施形態装置の作用効果のほか、筒長距離を短く
しつつ、大口径の光学系とすることが容易である。For example, in the above embodiment, the optical configuration of the refraction type telescope is used as the optical system, but it is also possible to employ the optical configuration of the reflection type telescope instead of this. In this case, a reflective objective mirror is used instead of the objective lens, but the principle thereof is the same as that of the above embodiment. If the optical configuration of the reflection type telescope is adopted, in addition to the function and effect of the apparatus of the above-described embodiment, it is easy to make a large-diameter optical system while shortening the tube length.
【００７０】また、上述したデータ入力部３０および／
または演算部４０はカメラ本体８１に内蔵または付設さ
れていてもよいし、カメラ本体８１から離れた位置に配
設するようにしてもよい。データ入力部３０をカメラ本
体８１から離れた位置に配設する場合には、データ入力
部３０でのオペレータの操作に基づいて、前述したズー
ミング、フォーカシングの各動作、さらにはパンニン
グ、チルティングの各動作が、遠隔制御されるように構
成される。これにより、オペレータはさらに好環境ある
いは安全な位置において被写体撮影を行うことができ
る。Further, the above-mentioned data input section 30 and / or
Alternatively, the arithmetic unit 40 may be built in or attached to the camera body 81, or may be arranged at a position distant from the camera body 81. When the data input unit 30 is arranged at a position distant from the camera body 81, based on the operation of the operator on the data input unit 30, each of the above-mentioned zooming and focusing operations, as well as each of panning and tilting. The operation is configured to be remotely controlled. As a result, the operator can photograph the subject in a more favorable environment or in a safe position.
【００７１】また、上記実施形態装置においては、演算
式を用いて各スライダ１４、１６の設定位置を求めるよ
うにしているが、演算式に替えて、例えば、所望する拡
大率Ｍ、被写体までの距離Ｓ、対物レンズの焦点距離ｆ
１、拡大用レンズの焦点距離ｆ２の各データ値と、拡大
用レンズ（フォーカス用スライダ）のフォーカス用ステ
ージ上での位置Ｘ１とを対応させる第１の算出テーブ
ル、および拡大率Ｍ、拡大用レンズの焦点距離ｆ２の各
データ値と、撮像面（ズーム用スライダ）のズーム用ス
テージ上での位置Ｘ２とを対応させる第２の算出テーブ
ルを用いることが可能である。なお、各算出テーブルに
おける入力データと出力データの対応関係は、上記演算
式を用いた場合のデータ対応関係と同様であり、ズーミ
ングおよびフォーカシングが良好に行なわれるような対
応関係とされている。Further, in the above-described embodiment, the setting positions of the sliders 14 and 16 are obtained by using an arithmetic expression. However, instead of the arithmetic expression, for example, a desired enlargement ratio M and up to the subject can be obtained. Distance S, focal length f of the objective lens
1 , a first calculation table that associates each data value of the focal length f 2 of the magnifying lens with the position X 1 of the magnifying lens (focusing slider) on the focusing stage, and the magnifying power M and magnifying power It is possible to use a second calculation table that associates each data value of the focal length f 2 of the lens for use with the position X 2 of the imaging surface (zoom slider) on the zoom stage. The correspondence relationship between the input data and the output data in each calculation table is similar to the data correspondence relationship when the above arithmetic expression is used, and the correspondence relationship is such that zooming and focusing are performed well.
【００７２】この場合にも、上記算出テーブルは制御部
のメモリ内に格納しておき、入力された各データに基づ
きズーム用スライダおよびフォーカス用スライダを設定
する所定位置を求めることになる。In this case as well, the above-mentioned calculation table is stored in the memory of the control unit, and a predetermined position for setting the zoom slider and the focus slider is obtained based on each input data.
【００７３】また、上記実施形態装置においては、被写
体までの距離Ｓのデータを、オペレータによるデータ入
力部３０でのデータ入力操作によって与えるようにして
いるが、例えば、カメラ本体等に設けられたオートフォ
ーカス装置により測距されたデータを自動的に取込むよ
うにして与える構成とすることも可能である。In the apparatus of the above embodiment, the data of the distance S to the subject is given by the data input operation of the data input section 30 by the operator. It is also possible to adopt a configuration in which the data measured by the focus device is automatically captured and provided.
【００７４】また、上記実施形態装置において、ズーミ
ング操作中におけるフォーカシングのずれをさらに軽減
するために、前述した式（１０）、（１１）を各々拡大
率Ｍにより微分し、それに基づいて速度制御を行うよう
にすることも可能である。さらに、本発明装置は、緊急
報道時の撮影に利用される場合に限られず、その他の種
々の被写体、例えば、絶滅の危機に瀕している動植物の
遠隔撮影等にも適用できることはいうまでもない。Further, in the above-mentioned embodiment, in order to further reduce the focusing deviation during the zooming operation, the above equations (10) and (11) are respectively differentiated by the enlargement ratio M, and the speed control is performed based on the differentiation. It is also possible to do so. Furthermore, it goes without saying that the device of the present invention is not limited to the case of being used for shooting in an emergency report, and can be applied to other various subjects, for example, remote shooting of endangered flora and fauna. Absent.
【００７５】[0075]
【発明の効果】本発明の望遠用ズームレンズの位置制御
装置によれば、光学系を、望遠鏡の光学系にヒントを得
た、対物レンズ、拡大用レンズおよび撮像部材からなる
簡単な構成とするとともに、撮像部材を拡大用レンズに
対して光軸方向にスライドさせるズーム用ステージを、
拡大用レンズを対物レンズに対してスライドさせるフォ
ーカス用ステージのスライダ上に固定する、スライダ積
載構成とし、さらに、被写体像の所望する拡大率および
前記被写体までの距離に応じて、所望するズーミングお
よびフォーカシングがなされるように前記撮像部材およ
び前記拡大用レンズを所定位置にスライド設定するよう
制御することで、極めて軽量化された光学系でありなが
ら、迅速かつ高精度の極超望遠域の撮影を可能としてい
る。According to the position control device for a telephoto zoom lens of the present invention, the optical system has a simple structure including an objective lens, a magnifying lens and an image pickup member, which is inspired by the optical system of a telescope. At the same time, a zoom stage that slides the image pickup member in the optical axis direction with respect to the magnifying lens,
A magnifying lens is fixed on a slider of a focusing stage that slides with respect to an objective lens, and a slider mounting structure is provided. Further, desired zooming and focusing are performed according to a desired magnifying power of a subject image and a distance to the subject. By controlling the image pickup member and the magnifying lens to slide to a predetermined position so that the optical system is extremely lightweight, it is possible to quickly and accurately shoot in the ultra-telephoto range. I am trying.
【００７６】これにより、従来技術に比べ、レンズ重量
のみならず、レンズ設計の負担および製造コストを格段
に低減することが可能となる。また、光束が透過するレ
ンズ部材の枚数が少ないので、光透過率に優れ、より明
るい被写体像を得ることが可能である。As a result, not only the weight of the lens but also the burden on the lens design and the manufacturing cost can be significantly reduced as compared with the prior art. Moreover, since the number of lens members through which the light flux passes is small, it is possible to obtain a brighter subject image with excellent light transmittance.
【００７７】また、本発明の望遠カメラ装置は、上述し
た望遠用ズームレンズの位置制御装置の少なくとも一部
を内蔵したカメラ本体を、パンニングおよびチルティン
グの各操作が可能な雲台に搭載したものであり、これに
より、手ぶれ等の振動による影響を極めて受けやすい遠
隔撮影においても、安定した撮影を行うことが可能とな
り、また、撮影方向の角度調整を極めて容易なものとす
ることができる。In the telephoto camera device of the present invention, the camera main body incorporating at least a part of the position control device of the above-mentioned telephoto zoom lens is mounted on a pan head capable of performing panning and tilting operations. Therefore, it is possible to perform stable shooting even in remote shooting that is extremely susceptible to vibration such as camera shake, and it is possible to make adjustment of the angle of the shooting direction extremely easy.
【図１】 本発明の実施形態に係る望遠用ズームレンズ
の位置制御装置のステージ部の構成および作用を説明す
るための図FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration and an operation of a stage section of a position control device for a telephoto zoom lens according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施形態に係る望遠用ズームレンズ
の位置制御装置を示す概略構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a position control device for a telephoto zoom lens according to an embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の望遠用ズームレンズの位置制御装置
の原理を説明するためのケプラー式望遠鏡を示す概略図FIG. 3 is a schematic view showing a Kepler-type telescope for explaining the principle of the position control device for a telephoto zoom lens of the present invention.
【図４】 本発明の望遠用ズームレンズの位置制御装置
の原理を説明するためのケプラー式望遠鏡の変形例を示
す概略図FIG. 4 is a schematic view showing a modified example of a Keplerian telescope for explaining the principle of the position control device for a telephoto zoom lens of the present invention.
【図５】 本発明の実施形態に係る望遠カメラ装置の構
成を示す概略図FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a telephoto camera device according to an embodiment of the present invention.
【図６】 従来技術に係るズームレンズのレンズ構成を
示す概略図FIG. 6 is a schematic diagram showing a lens configuration of a zoom lens according to a conventional technique.
１１、７１ 対物レンズ １２ 拡大用レンズ １３ ＣＣＤ撮像素子 １４ ズーム用スライダ １５ ズーム用ステージ １６ フォーカス用スライダ １７ フォーカス用ステージ ２０ ステージ部 ３０ データ入力部 ４０ 演算部 ５１、５２ サーボアンプ ６０ モニタ ７２ アイピース ８０ 望遠カメラ装置 ８１ カメラ本体 ８２ 雲台 ８３ 脚部 １０１ フォーカスレンズ群 １０２ バリエータレンズ群 １０３ コンぺンセータレンズ群 １０４ リレーレンズ群 １０５ 色分解プリズム １０６ ＣＣＤ撮像素子 11,71 Objective lens 12 magnifying lens 13 CCD image sensor 14 Zoom slider 15 Zoom stage 16 Focus slider 17 Focus stage 20 Stage section 30 Data input section 40 arithmetic unit 51, 52 Servo amplifier 60 monitors 72 eyepiece 80 telephoto camera device 81 camera body 82 Head 83 legs 101 Focus lens group 102 variator lens group 103 Compensator lens group 104 relay lens group 105 color separation prism 106 CCD image sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 3/10 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ａ 3/12 Ｇ０３Ｂ 3/04 5/06 3/10 13/32 3/12 13/34 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｚ Ｈ０４Ｎ 5/222 5/232 (72)発明者 木村 光好 東京都渋谷区神南二丁目２番１号 日本放 送協会 放送センター内 (72)発明者 渡邉 和明 埼玉県川口市原町７−23 株式会社昭和機 械製作所内 Ｆターム(参考） 2H011 FA06 FA11 2H044 BF01 DA01 DA02 DA03 DA04 DB02 DC01 DC04 DC05 DE02 DE06 EF03 EF08 5C022 AA00 AB23 AB34 AB44 AB66 AC27 AC54 AC69 AC74 CA01─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G03B 3/10 H04N 5/232 A 3/12 G03B 3/04 5/06 3/10 13/32 3 / 12 13/34 G02B 7/04 Z H04N 5/222 5/232 (72) Inventor Mitsuyoshi Kimura 2-2-1 Jinnan 2-chome, Shibuya-ku, Tokyo Inside the Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Center (72) Inventor Kazuaki Watanabe 7-23 Haramachi, Kawaguchi, Saitama Prefecture F-term in Showa Kikai Co., Ltd. (reference) 2H011 FA06 FA11 2H044 BF01 DA01 DA02 DA03 DA04 DB02 DC01 DC04 DC05 DE02 DE06 EF03 EF08 5C022 AA00 AB23 AB34 AB44 AB66 AC27 AC54 AC69 AC74 CA01
Claims (6)
物レンズの結像面側に配され、該対物レンズにより形成
された被写体像を拡大する拡大用レンズと、該拡大用レ
ンズにより拡大された被写体像が形成される撮像面を有
する撮像部材を備えるとともに、 該撮像部材が固定されたズーム用スライダを光軸方向に
スライド可能に保持してなるズーム用ステージと、 該ズーム用ステージが固定され、かつ該ズーム用ステー
ジの所定位置に一致するように前記拡大用レンズが設け
られたフォーカス用スライダを光軸方向にスライド可能
に保持してなるフォーカス用ステージと、 前記被写体像の所望する拡大率および前記被写体までの
距離に応じて、所望するズーミングおよびフォーカシン
グがなされるように前記ズーム用スライダおよび前記フ
ォーカス用スライダを所定位置に設定する制御部を備え
てなることを特徴とする望遠用ズームレンズの位置制御
装置。1. An objective lens in order from the object side, a magnifying lens arranged on the image plane side of the objective lens for magnifying a subject image formed by the objective lens, and magnified by the magnifying lens. And a zoom stage having an image pickup member having an image pickup surface on which a subject image is formed, and holding a zoom slider fixed to the image pickup member so as to be slidable in the optical axis direction, and the zoom stage is fixed. And a focusing stage in which a focusing slider provided with the magnifying lens so as to match a predetermined position of the zoom stage is slidably held in the optical axis direction, and a desired magnification of the subject image Depending on the ratio and the distance to the subject, the zoom slider and the focus are adjusted to achieve desired zooming and focusing. A position control device for a telephoto zoom lens, comprising a control unit for setting a cursor slider to a predetermined position.
拡大率に関するデータおよび前記被写体までの距離に関
するデータが入力されるデータ入力部、入力された該デ
ータに基づき所定の演算式を用いて前記ズーム用スライ
ダおよび前記フォーカス用スライダを設定する位置を求
め、該求められた位置データを出力する演算部、ならび
に該出力された位置データに基づき前記ズーム用スライ
ダおよび前記フォーカス用スライダを各々スライド駆動
する駆動部を備えていることを特徴とする請求項１記載
の望遠用ズームレンズの位置制御装置。2. The control unit uses a data input unit to which data regarding a desired magnification of the subject image and data regarding a distance to the subject are input, and a predetermined arithmetic expression based on the input data. An arithmetic unit that obtains the positions for setting the zoom slider and the focus slider, and outputs the obtained position data, and slides the zoom slider and the focus slider based on the outputted position data. The position control device for a telephoto zoom lens according to claim 1, further comprising:
メモリ内に格納されており、該所定の演算式は下式
（１）、（２）により表されることを特徴とする請求項
２記載の望遠用ズームレンズの位置制御装置。 【数１】 ただし、 Ｍ ：拡大率 Ｘ１（Ｍ）：拡大率がＭのときの拡大用レンズのフォー
カス用ステージ上での位置（原点位置を対物レンズの結
像面側の焦点位置とする） Ｘ２（Ｍ）：拡大率がＭのときの撮像面のズーム用ステ
ージ上での位置（原点位置を拡大用レンズの位置とす
る） Ｓ ：対物レンズから被写体までの距離 ｆ１：対物レンズの焦点距離 ｆ２：拡大用レンズの焦点距離 Ｘ１ OFFSET：フォーカス用ステージの原点位置校正値 Ｘ２ OFFSET：ズーム用ステージの原点位置校正値3. The predetermined arithmetic expression is stored in a predetermined memory of the control unit, and the predetermined arithmetic expression is represented by the following equations (1) and (2). Item 2. A position control device for a zoom lens for telephoto according to item 2. [Equation 1] However, M: magnifying power X 1 (M): position of the magnifying lens on the focusing stage when the magnifying power is M (the origin position is the focal position on the image plane side of the objective lens) X 2 ( M): The position of the imaging surface on the zoom stage when the magnification ratio is M (the origin position is the position of the magnifying lens) S: The distance f from the objective lens to the subject f 1 : The focal length f of the objective lens 2 : Focal length of magnifying lens X 1 OFFSET : Origin position calibration value of focusing stage X 2 OFFSET : Origin position calibration value of zoom stage
拡大率に関するデータおよび前記被写体までの距離に関
するデータが入力されるデータ入力部、入力された該デ
ータに基づき所定の算出テーブルを用いて前記ズーム用
スライダおよび前記フォーカス用スライダを設定する位
置を求め、該求められた位置データを出力する算出部、
ならびに該出力された位置データに基づき前記ズーム用
スライダおよび前記フォーカス用スライダを各々スライ
ド駆動する駆動部を備えていることを特徴とする請求項
１記載の望遠用ズームレンズの位置制御装置。4. The data input unit for inputting data regarding a desired magnification of the subject image and data regarding the distance to the subject, the control unit using a predetermined calculation table based on the input data. A calculating unit that obtains a position for setting the zoom slider and the focus slider, and outputs the obtained position data,
The position control device for a telephoto zoom lens according to claim 1, further comprising: a drive unit for slidingly driving the zoom slider and the focusing slider based on the output position data.
の望遠用ズームレンズの位置制御装置の少なくとも一部
を内蔵したカメラ本体を、パンニングおよびチルティン
グの各操作が可能な雲台に搭載してなることを特徴とす
る望遠カメラ装置。5. A camera body incorporating at least a part of a position control device for a telephoto zoom lens according to any one of claims 1 to 4 as a platform capable of performing panning and tilting operations. A telephoto camera device characterized by being mounted.
ラ本体とは離れた位置に配され、前記データ入力部から
の出力データに基づき前記ズーム用スライダおよび前記
フォーカス用スライダが遠隔制御されることを特徴とす
る請求項５記載の望遠カメラ装置。6. The at least the data input section is arranged at a position distant from the camera body, and the zoom slider and the focus slider are remotely controlled based on output data from the data input section. The telephoto camera device according to claim 5.
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|---|---|---|---|
| JP2002046419A JP3814545B2 (en) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | Telephoto zoom lens position control device and telephoto camera device provided with the same |
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| JP2002046419A JP3814545B2 (en) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | Telephoto zoom lens position control device and telephoto camera device provided with the same |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005266223A (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Casio Comput Co Ltd | Camera system and program |
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| JP2019220941A (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
-
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- 2002-02-22 JP JP2002046419A patent/JP3814545B2/en not_active Expired - Lifetime
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