JP2565341B2 - バリフォ−カルレンズ制御装置 - Google Patents

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で、被写体距離と上
記合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍域
内の倍率位置で異な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 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
った。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があ
った。

そこで、これらの問題を解決するために、上記等量移
動の条件を外したバリフォーカルレンズが既に提案され
ているが、このバリフォーカルレンズには、上述のズー
ムレンズのズーミング操作に対応する変倍操作を行うと
結像位置ずれが発生するという問題がある。この問題を
解決するためには、バリフォーカルレンズを構成する変
倍光学系の一部を合焦レンズ群として上記変倍動作と独
立的な合焦駆動ができるように構成し、上記変倍操作に
伴う結像位置ずれ（以下「シフト」ということがある）
を演算により求めその演算結果に基づいて上記合焦レン
ズ群位置を補正すれば、実質的にズームレンズと同様の
操作性を得ることができると考えられる。

さて、このように自動的にシフト補正を行う場合、例
えば、任意の焦点距離を設定するために上記変倍光学系
を変倍モータ等によって駆動する変倍駆動部、上記合焦
レンズ群をフォーカスモータ等によって駆動する合焦駆
動部、現在設定されている焦点距離を電圧等のアナログ
量として検出する例えばポテンショメータ等の焦点距離
検出基、合焦レンズ群の現在位置を同じく電圧等のアナ
ログ量として検出する例えばポテンショメータ等のフォ
ーカス位置検出器等によって制御系を構成する。そし
て、上記バリフォーカルレンズは、同一被写体に対する
合焦レンズ群の合焦位置が焦点距離によって変化し、こ
の変化の軌跡は、焦点距離（焦点距離検出器の出力）を
変数とする双曲線となるので、今、仮に合焦レンズ群が
合焦位置にあり、この状態から変倍操作をする場合、上
記バリフォーカルレンズの制御系は、上記双曲線に沿っ
て合焦レンズ群を移動させて合焦状態を保持しようとす
るが、例えばファインダにおける画角の変化を自然なも
のに補正するための合焦動作（以下「シフト補正動作」
という）と焦点距離を変更する変倍動作とを交互に繰返
しながら設定すべき焦点距離に至らしめる。このように
して交互に繰返すシフト補正動作を行うたびごとに合焦
位置までの合焦レンズ群の次回の繰出し量および駆動方
向を算出する必要がある。

一方カメラ本体においては、カメラ操作の自動化が進
み、これら種々の複雑な自動動作を総括的に効率良く制
御するために、マイクロコンピュータが多用されてい
る。つまり、マイクロコンピュータを用いたカメラにお
いて、制御の中心は勿論のこと、その周辺までもデジタ
ル化されており、例えば自動合焦装置の要部である測距
部から出力される測距データもデジタル化されている。
従って、上記バリフォーカルレンズ自体に上記自動合焦
装置を設けることも、勿論可能であるが、カメラに既に
内蔵された自動合焦装置を共用する方が経済的に有利で
ある。そこで、このように既存の自動合焦装置を共用す
る場合、撮影レンズとカメラ本体とのインターフェイス
を容易化するために、上記フォーカス位置検出器および
焦点距離検出器等のアナログ出力をA/D変換しなければ
ならない。しかし、このA/D変換器には、微小ではある
が、変換誤差（内部での演算誤差）があり、上記それぞ
れ検出器に対応する上記各レンズ群が光軸上に静止して
いても上記A/D変換器の出力は常に増減（変動）してい
る。つまり、変倍レンズ群および合焦レンズ群の位置検
出誤差、上記繰出し量算出時の演算誤差、シフト制御誤
差等々によって、上述のように繰出し量と共に算出され
た駆動方向が予定された補正合焦位置への方向とは逆方
向の誤った演算結果として出力されるという問題があ
る。従って、例えば、該駆動方向が正しく出力されたり
誤った逆の方向として出力されたりすると、合焦レンズ
群が振動を起こすという問題に発展し、その結果、フォ
ーカスモータによる電池・電力の無駄な消費、あるいは
合焦駆動部を構成する部材の不必要な消耗等の悪影響を
きたすことになる。

（ｃ） 目的 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、安価にして簡略な構成で、バリフォ
ーカルレンズ特有の変倍動作によって生じる結晶位置ず
れを高速でしかも安定して補正し得るばかりでなく、電
力の無駄な消費や部材の不必要な消耗を防止し得るバリ
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
変倍光学系で、被写体距離と該合焦レンズ群の光軸方向
の繰出量との関係が、変倍域内の倍率位置で異なるバリ
フォーカルレンズであって、変倍域内の任意の第１の焦
点距離から任意の第２の焦点距離に更新する変倍動作に
よって生じる結像位置ずれを合焦レンズ群の移動により
補正するバリフォーカルレンズの制御装置において、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
ンズ群を駆動する合焦駆動手段と、上記変倍駆動手段を
制御する変倍制御手段と、上記変倍レンズ群および上記
合焦レンズ群の上記光軸上のそれぞれのレンズ群の位置
を検出するレンズ群位置検出手段と、このレンズ群位置
検出手段から出力される焦点距離情報および合焦レンズ
群位置情報を受けて、上記合焦レンズ群の移動量および
駆動方向をそれぞれ補正量および補正合焦方向として算
出する総合合焦補正演算手段と、上記変倍駆動手段に対
し変倍方向を指示する外部操作可能な変倍方向指示手段
と、この変倍方向指示手段から指示された変倍動作の方
向を上記合焦駆動手段の駆動方向に変換した上で、この
駆動方向と上記合焦補正演算手段により求めた補正合焦
方向とが一致したときのみ上記補正量に基づいて上記合
焦レンズ群を駆動すべく上記合焦駆動手段を制御する合
焦制御手段とを具備し、上記変倍動作によって生じる結
像位置ずれを高速でかつ安定して補正するように構成し
たことを特徴とするものである。

また、上記合焦制御手段による合焦レンズ群の位置制
御は、変倍動作開始から変倍レンズ群位置検出手段の出
力が所定量変化する毎に行うことを特徴とするものであ
る。

また、合焦補正駆動中に、変倍駆動を併行して行うよ
うに構成したことを特徴とするものである。

以下、本発明の一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
構成する変倍レンズ群で、2a,2b,2c,2d,および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５群レンズ2eをもって合焦レ
ンズ群としてのフォーカスレンズ群３を構成している。
この第５群レンズ2eを含み、第１群レンズ2a〜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、変
倍レンズ群２から成る上記変倍光学系の全系焦点距離は
ｆであり、Fmはフィルム面である。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レンズ群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（∞
位置）から至近位置までの間の合焦位置に第５群レンズ
2e、つまりフォーカスレンズ群３を駆動する合焦駆動手
段としてのフォーカスモータM_Fおよび図示しない機構部
から成るフォーカス駆動部、６および７はそれぞれ上記
フォーカスレンズ群３と共に該フォーカス駆動部５によ
り駆動され、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たフォーカスレンズ群３の
光軸１上の相対移動量を検出するフォーカスカウンタ、
また７は合焦レンズ群３の光軸上の位置に比例した電圧
を、合焦レンズ群位置情報としてのフォーカス位置情報
Sxとして出力するレンズ群位置検出手段の一部を成す合
焦レンズ群位置検出器（以下「FPM」と略記する）、８
は変倍レンズ群２と共に変倍駆動部４に駆動されて変倍
レンズ群２の光軸上の位置または上記全系焦点距離ｆに
比例した電圧を、焦点距離情報Zpとして出力する、上記
FPM7と共にレンズ群位置検出手段を構成する焦点距離検
出器（以下「ZPM」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∞位置
から至近位置までのフォーカスレンズ群３の移動量（す
なわち繰出量）Fpm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FpmとFPM7のフォーカス
位置情報（合焦レンズ群位置情報）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Fpm、Cfp,Sxを受けて合焦させるための補正
合焦方向を含む補正量±Dfpを演算する合焦補正演算手
段としての合焦補正演算部である。尚、上記最大繰出量
演算部９、上記比例定数演算部10および上記合焦補正演
算部11をもって総合合焦補正演算手段としての総合補正
演算部12を構成している。従ってこの総合補正演算部12
が算出する補正合焦位置は、上記補正量と同一内容であ
る。13は合焦方向比較判定手段としての比較判定変換部
で、後述する変倍方向信号（ZDR）を受け、これを変倍
レンズ群２の特性から決まる所定の関係によってフォー
カスレンズ群３の駆動方向に変換し、さらに合焦補正演
算部11から出力される補正合焦方向（実質的には補正量
Dfpそのものであるが、説明上、±Dfpと記述しこの±の
符号が補正合焦方向を示す）と上記駆動方向が一致する
か否かを監視し、一致した場合には実行方向符号（MD
R）を出力し、さらに上記補正量Dfpを相対的な移動量で
ある相対補正量Drvに変換した上でこれが所定値を超え
た時点で出力する。尚、実行方向信号（MDR）はMDR＝１
をもって至近位置側への駆動を指示し、MDR＝−１をも
って反対の∞位置側への駆動を指示する。従って、補正
合焦方向（±Dfp）も＋Dfpが至近位置側に補正合焦位置
が在ることを意味し、−Dfpは∞位置側に補正合焦位置
があることを意味する。また、上記所定値は、総合補正
演算部12におけるA/D変換の変換誤差および演算誤差等
の誤差範囲より十分に大きい値に設定されている。14は
被写体までの距離を計測し、予定合焦位置までのフォー
カスモータM_Fの回転数に対応する相対量としてのデフォ
ーカス量Dfxを出力する測距路、15はフォーカスカウン
タ６の出力Dfcおよび上記相対補正量Drvまたは上記デフ
ォーカス量Dfxをそれぞれ受けて、該相対補正量Drvに対
応する補正合焦位置または該デフォーカス量Dfxに対応
する予定合焦位置にフォーカスレンズ群３を駆動するよ
うに上記フォーカス駆動部５を制御する合焦制御手段と
してのフォーカス制御部、16および17は共に変倍動作を
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、16は倍率アップスイッチ（以下単に「アッ
プスイッチ」という）、17は倍率ダウンスイッチ（以下
単に「ダウンスイッチ」という）、18はこれらのアッ
プ、ダウンスイッチ16,17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上述の変倍方向信号（ZDR）
を出力する変倍方向判定部、19は該変倍方向信号（ZD
R）および出力Fpmを受けて変倍駆動部４を制御する変倍
制御手段としての変倍制御部である。尚、上記変倍スイ
ッチ16,17および変倍方向判定部18をもって変倍方向指
示手段を構成している。また、＋Ｖは電源を示し、各部
の入出力関係は主要信号のみを示す。また、上記変倍方
向信号（ZDR）は、ZDR＝１で倍率アップ方向、つまりワ
イド側からテレ側への駆動、逆にMDR＝−１で倍率ダウ
ン方向、つまりテレ側からワイド側への変倍駆動を指示
する。

また、最大繰出量演算部９は、当該焦点距離情報Zpに
おける∞位置から至近位置までのフォーカスレンズ群３
の最大繰出量をFpmとし、変倍レンズ群２のレンズ固有
の定数をそれぞれC₁,C₂,C₃としたとき、 Fpm＝｛C₂/（Zp＋C₁）｝＋C₃ （１） なる演算を実行するように構成されている。

尚、上記定数C₂,C₃は被写体距離Ｄがパラメータとな
っている。従ってこの定数C₂,C₃は至近の被写体距離D₀
を含んでいる。

また、比例定数演算部10は、その出力をCfpとし、変
倍動作を行う直前のフォーカス位置情報Sxおよび上記最
大繰出量FpmをそれぞれＳ（ｉ）およびFp（ｉ）とする
と、 Cfp＝Ｓ（ｉ）/Fp（ｉ） （２） なる演算を実行するように構成されている。

また、合焦補正演算部11は、その出力をDfpとし、補
正すべき時点での焦点距離情報Zpに対応する最大繰出量
FpmをFp（ｅ）とすると、 Dfp＝｛Cfp・Fp（ｅ）/256｝−Ｓ（ｉ） （３） なる演算を実行するように構成されている。

また、ZPM8の出力Zpは、テレ側において、Zp＝255、
ワイド側において、Zp＝０となり一方、FPM7の出力Sx
は、∞位置においてSx＝０、テレ側の至近位置において
はSx＝255となるように構成されている。

第２図は、変倍モード、マクロモードおよび収納モー
ドを有する第１図の変倍レンズ群２の各モードにおける
それぞれの動きを示すカム線図である。

第２図において、20〜24は、それぞれ第１レンズ群2a
〜第５レンズ群2eが変倍操作、マクロ操作および収納操
作によって移動するときの軌跡を示すカム線、特にカム
線24はフォーカスレンズ群３が∞位置にあるときの軌跡
を示し、24aは同じくフォーカスレンズ群３が至近位置
にあるときの軌跡を示す第５群レンズ2eのカム線、25は
テレ側の位置を示すテレ位置、26はワイド側の位置を示
すワイド位置である。また25aおよび26aはそれぞれマク
ロ位置および収納位置である。

第３図は、第２図のカム線図に対応するカム溝の具体
的形状を拡大して示す展開図である。

第３図において、27〜31は、第２図のカム線20〜24に
それぞれ対応するカム溝で、カム枠に形成されており、
32〜35は、固定枠に形成され、それぞれ第１群レンズ2
a、第２群レンズ2b、第３群レンズおよび第５群レンズ2
c,2e、第４群レンズ2dをそれぞれ光軸方向へ案内する直
線カム溝である。尚、25および26は、上述したようにテ
レ位置およびワイド位置であるが、実際には第２図示の
カム線図のように一直線上にあるのではなく、相互に干
渉を起さないように各カム溝27〜31によって円周方向に
適宜にずらせてある。つまり第２図のテレ位置25および
ワイド位置26は、等価的に示したものである。

第４図は、第１図に示した実施例のうち総合補正演算
部の演算等の原理を説明するための線図である。

第４図において、設定すべき全系焦点距離ｆとフォー
カスレンズ群３の被写体距離Ｄに対応した繰出量（移動
量）を代表的な各被写体距離Ｄ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スレンズ群３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＝135mmであ
り、ワイド位置とはｆ＝35mmである。36〜38は、それぞ
れ被写体距離Ｄが∞,3.0m,至近（1.2m）であるときの合
焦曲線で、上述のように（１）式の定数C₂,C₃のパラメ
ータである被写体距離Ｄを∞,3.0m,1.2mとすることによ
って求まり、焦点距離情報Zpの変化に対するフォーカス
レンズ群３の無限遠位置から合焦位置までの繰出量の変
化を示す双曲線となる。従って、合焦曲線38は最大の繰
出量となる至近の合焦曲線で、特に∞の合焦曲線36から
この至近の合焦曲線38までの移動量が上述した最大繰出
量Fpmである。Zp（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∞の合焦曲線36から至近の合焦曲線38ま
での移動量Fpm（最大繰出量）であり、そしてZp（ｅ）,
Fp（ｅ）およびDfpは、それぞれ変倍駆動部４が動作を
開始してから補正すべき時点での焦点距離情報（第２の
焦点距離情報）、上記Zp（ｅ）における合焦曲線36から
合焦曲線38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、変倍動作の直前のZp、つまりZp＝Zp（ｉ）上
の最大繰出量Fp（ｉ）とフォーカスレンズ群３の現在位
置までの繰出量Ｓ（ｉ）との比を上記（２）式によって
求め、次に変倍動作終了後のZp、すなわちZp＝Zp（ｅ）
上においては、フォーカスレンズ群３が変倍動作によっ
て不動であるならば（変倍動作中に合焦動作をしない場
合）、Ｓ（ｉ）は上記Ｓ（ｉ）と同一であり、Fp（ｅ）
は（１）式にZp（ｅ）を代入して求めることができる。
つまりZp＝Zp（ｅ）上においてはDfpが未知数となるの
で、（２）式で求めた比例定数Cfpを用いると（３）式
によって上記未知数Dfpが求まるのである。このDfpが補
正量であり、符号を付けると、この場合は＋Dfpとな
る。従って、第４図では説明をわかりやすくするため補
正量Dfpを大きく示してあるが、従来技術の項で述べた
ようにA/D変換による変換誤差を含めた総合補正演算部1
2での演算誤差の範囲に入る大きさのDfpにおいては逆の
上記補正合焦方向が出力される場合が起こる。例えば、
変倍レンズ群２および合焦レンズ群３は静止していて真
の補正量がDfp＝２であるとし、演算結果として得られ
る誤った補正量がDfp＝１であるならば、この時の補正
合焦方向は、−Dfpであり、また逆に演算で得られる補
正量が誤ったDfpとなる。つまり、上記演算誤差の範囲
内では、補正合焦方向として＋Dfpと−Dfpとがランダム
に出力され、この出力をもってフォーカスレンズ群３を
直接駆動するとフォーカスレンズ群３が振動を起こすこ
とは既に従来技術の項で述べたとおりである。

第５図は、第１図に示す実施例の動作を説明するため
のグラフで、第４図と同一部分には同一符号を付してあ
る。

第５図において、38aおよび39はZp＝Zp₁上のそれぞれ
合焦曲線37および38と交差する点、40,42,44は倍率アッ
プの動作において焦点距離情報Zpの変化量とその方向を
示す矢印、S₁は点39のフォーカス位置情報Sxの値、41お
よび41aはZp＝Zp′上のそれぞれSx＝S₁なる仮想直線お
よび合焦曲線37と交差する点、41b,43,45は倍率アップ
の動作において、フォーカス位置情報Sxの変化量とその
方向を示す矢印、46,46aはZp＝Zp₃上のそれぞれ合焦曲
線37および38と交差する点、47,49は倍率ダウンの動作
においてZpの変化量とその方向を示す矢印、48,50は同
じく倍率ダウンの動作においてフォーカス位置情報Sxの
変化量とその方向を示す破線の矢印である。尚、矢印4
3,48は共にZp＝Zp₂上に平行している。また、41cは誤っ
た補正合焦方向を示す矢印である。

第６図および第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る。尚、このフローチャー
トの構成は以下の動作説明において併せて述べるのでこ
こでは省略する。

さて、このように構成された本実施例の動作を説明す
る。まず、要部である変倍動作およびこの変倍動作に伴
うピント移動を補正するシフト補正動作の説明に先立っ
て、一般的な自動合焦装置における自動合焦の動作につ
いて述べる。今、初期位置としてフォーカスレンズ群３
は、例えば至近位置にあるとする。また被写体距離Ｄ
は、Ｄ＝3.0mとする。ここで、測距動作を起動する測距
スイッチあるいは撮影動作を起動するレリーズスイッチ
（いずれも図示せず）が操作されたとすると、測距部14
が動作を開始し、被写体（図示せず）までの距離を計測
する。そして、この計測結果をフォーカスモータM_Fの回
転数に換算したデフォーカス量Dfxとして出力し、これ
を受けたフォーカス制御部15が、フォーカスモータM_Fを
回転させると共にフォーカスカウンタ６の出力Dfcを監
視し、Dfc＝Dfxになった位置をもって合焦位置と判定し
てフォーカスモータM_Fを停止させる。第５図に対応させ
ると3.0mの合焦曲線37上に合焦レンズ群３が設定された
ことになる。つまり、フォーカスレンズ群３は、第５図
における点38aから点39へと移動したことになる。

さて、次に変倍動作およびシフト補正動作について、
第６図および第７図のフローチャートに沿って説明す
る。今、フォーカスレンズ群３は、上述のように3.0mに
ある被写体に合焦している位置にあるとする。従って第
５図の合焦曲線37上にある。

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16が押されることに
よって変倍方向判定部18が起動し、第６図においてフロ
ーチャートはSTARTから始まる。すなわち、まず「倍率
アップ？」の条件分岐においてアップスイッチ16の状態
を変倍方向判定部18がチェックする。今の場合はYESに
分岐するが、もしもNOに分岐した場合は次の条件分岐
「倍率ダウン？」でダウンスイッチ17の状態をチェック
し、このダウンスイッチ17も操作されていなけらばNOに
分岐して再度上記「倍率アップ？」の条件分岐にもど
り、倍率スイッチ16,17のいずれかが操作されるまで同
じ動作を繰返している。尚、ここで、この動作ループを
「スイッチチェックループ」と呼ぶこととする。さて、
次の「ZDR＝１」で変倍方向判定部18は、変倍方向が倍
率アップの方向なので、変倍方向信号（ZDR）としてこ
れを示すZDR＝１を変倍制御部19に出力する。次に「Zp
読込み」および「Sx読込み」において、最大繰出量演算
部９がZPM8の焦点距離情報としての出力（Zp）を受けて
A/D変換し、比例定数演算部10がFPM7の合焦レンズ群位
置情報としての出力（Sx）を受けてA/D変換し、この変
換出力がそれぞれ第５図に示す例えばZp₁およびS₁であ
ったとする。つまり点39に変倍レンズ群２が位置してい
るとする。次の「最大繰出量算出」で最大繰出量演算部
９は、上記Zp₁を上記（１）式に代入して最大繰出量Fpm
を算出する。

次の「比例定数算出」で比例定数演算部10は該最大繰
出量Fpmをも受けて（２）式によって比例定数Cfpを算出
する。すなわち、上記S₁をS₁＝Ｓ（ｉ）とし、上記Zp₁
に対するFpmをFpm＝Fp（ｉ）としてこれらを（２）式に
代入してCfpを求める。つまり第５図に対応させると∞
の合焦曲線36からZp＝Zp₁上の点39までの長さと該∞の
合焦曲線36から点38aまでの長さとの比が求まるのであ
る。第６図のフローチャートは、に至って第７図の
に移る。尚、上記「スイッチチェックループ」以後ま
での動作を「初期設定動作」と呼ぶこととする。

第７図のフローチャートの条件分岐「変倍続行？」に
おいて、変倍方向判定部18は、アップ／ダウンスイッチ
16/17が押されている（ON状態）か否かをチェックす
る。今、アップスイッチ16が押され続けているとする
（以下、特に明記するまでこの状態が持続しているもの
とする）。従って上記条件分岐においてYESに分岐し、
次の「変倍レンズ群駆動」において変倍制御部19は、上
記変倍方向ZDR＝１を参照して倍率アップの方向へ変倍
モータMzを回転させる。つまり変倍動作を開始する。そ
して変倍レンズ群２が移動し、ZPM8の出力（Zp）も矢印
40に示すように変化する。ただし、FPM7は、フォーカス
モータM_Fが動作していないので、第５群レンズ2eは、第
２図のカム線24または第３図のカム溝31に従って変化
（移動）するが、フォーカスレンズ群３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。次の「最大繰出量算出」では、第５図の矢印40をも
って示す方向へ変化しはじめた焦点距離情報Zpの最近の
値Zp′（点41の位置）を最大繰出量演算部９が読込み、
上述したように該Zp′を（１）式に代入して最新のFpm
を算出する。次の「補正量算出」において、A/D変換器
の丸め誤差、機械的ガタ等を考慮して念のため再度Sxを
合焦補正演算部11が読込み、そして上記第６図の「比例
定数算出」で求めた比例定数Cfpを用い、Zp′に対応す
るFpmをFp（ｅ）とし、再度読込んだSxをSx＝S₁＝Ｓ
（ｉ）としてこれらを（３）式に代入して補正量Dfpを
算出する。

以下、本発明の要部である方向判定動作を述べる。次
の条件分岐「符号は正？」において、比較判定変換部13
は、合焦方向が至近側が∞側かを判定するが、その前
に、バリフォーカルレンズ、すなわち変倍レンズ群２の
特性から生じる所定の関係を説明すると、第２図〜第５
図からもわかるように（特に合焦曲線37,38）、変倍方
向がZDR＝１で指示される倍率アップの場合、合焦曲線3
7または38に到達するための補正合焦方向は必らず至近
位置側への駆動方向（MDR＝１）となり、ZDR＝−１で指
示される倍率ダウンの場合はMDR＝−１で示される∞位
置側へ駆動すれば、必らず補正合焦位置である合焦曲線
37または38に到達するという関係を有している。つま
り、ZDR＝１ならばMDR＝１とすればよく、逆にZDR＝−
１ならばMDR＝−１とすればよいのである。さて、フロ
ーチャート（第７図）に戻り、A/D変換器の丸め誤差お
よび合焦補正演算部11等による演算誤差がなかったとし
て、補正合焦方向を含む補正量として矢印41bに対応す
る＋Dfpを受けた比較判定変換部13は上記「符号は正
？」において、該補正量（＋Dfp）の符号は正であるか
らYESに分岐する。そして次の条件分岐「倍率アップ
？」において変倍方向判定部18から出力されている変倍
方向信号MDR＝１を参照してYESに分岐し、次の「MDR＝
１」においては、上述のように変倍方向は倍率アップの
方向で第５図の矢印40の方向であるから、合焦させるた
めには合焦曲線37に近づく矢印41bの方向にフオーカス
レンズ群３を駆動すればよいと判定し、補正合焦方向を
MDR＝１と決定する（ただし、まだ出力はしない）。
尚、上記「符号は正？」、「倍率アップ？」、「MDR＝
１」および未だ説明していない「倍率ダウン？」、「MD
R＝−１」をまとめて以下、「方向判定動作」と呼ぶ。

ところで、上述のように正しい補正量（＋Dfp）が出
力されず、演算誤差等によって矢印41cで示される誤っ
た補正量（−Dfp）が出力された場合には、上記「符号
は正？」をNOに分岐し、さらに次の条件分岐「倍率ダウ
ン？」もZDR＝１であるからNOに分岐し、再び上記「変
倍続行？」に戻る。そして正しい方向判定がなされるま
で、すなわち正しい補正量（この場合は＋Dfp）が出力
されるまで、同じ動作を繰返す。従って上記「変倍続行
？」から上記方向判定動作内の「倍率ダウン？」または
「倍率アップ？」をいずれもNOに分岐して再び上記「変
倍続行？」に戻る動作ループを方向チェックループと呼
ぶ。さて、MDR＝１を決定し、次の「移動量に変換」に
おいて比較判定変換部13は、フォーカスカウンタ６およ
びフォーカス駆動部５の具体的な構成によって定まる定
数をCtとすると、Drv＝Dfp×Ctなる変換を行い、補正量
DfpをフォーカスモータM_Fの回転数に対応する相対補正
量Drvに変換する。そして次の条件分岐「ピントずれ大
？」において、比較判定変換部13は、相対補正量Drvが
所定値を超えたか否か（例えばDrv≧20）をチェック
し、変倍動作によるピント移動（シフト量）が所定量よ
り大きくなったか否かを監視している。そして今の場
合、未だ変倍レンズ群２が駆動されて間もないのでシフ
ト量（第５図上では点41と点41aとの間の長さに対応）
も小さく、NOに分岐して、再び「変倍続行？」に戻り、
以下、上述の動作を繰返す。尚、ここで、この動作ルー
プを「シフト量監視ループ」と呼ぶこととする。従っ
て、このシフト量監視ループと上記方向チェックループ
は、一部重複している。変倍モータMzはさらに回転を続
け、変倍レンズ群２は第５図における矢印40がら点41を
通過し矢印42の方向へと駆動される。そしてZp＝Zp₂に
なった時、Drv＝20に至ったとすると、上記方向判定動
作においては、すでに補正量（＋Dfp）が上記演算誤差
範囲定の大きな量（矢印43の長さに対応）になっている
ので、誤った補正量（例えば−Dfp）が出力されること
なく、上述のように補正合焦方向MDR＝１を決定し、さ
らに上記シフト量監視ループでは、「ピントずれ大？」
からYESに分岐し、この時、比較判定変換部13が相対補
正量Drvおよび上記補正合焦方向MDR＝１を実行方向（MD
R）として出力する。そして次の「変倍駆動停止」で、
変倍制御部19は変倍モータMzを停止させ、上記相対補正
量Drvおよび上記実行方向信号MDR＝１を受けたフォーカ
ス制御部15は、次の「フォーカス駆動」でフォーカスモ
ータM_Fを回転させ、フォーカスレンズ群３を至近側、す
なわち第５図中の矢印43の方向へ駆動する。第２図にお
いては、カム線24からカム線24a側に向かう方向に相当
する。次の条件分岐「補正合焦位置？」において、フォ
ーカス制御部15は、フォーカスカウンタ６の出力Dfcと
相対補正量Drvを逐時比較し、これらが一致するまでNO
に分岐して上記「フォーカス駆動」に戻り、フォーカス
レンズ群３の駆動を続行する。しかる後、フォーカスレ
ンズ群３が第５図に示す矢印43の方向に移動して3.0mの
合焦曲線37上に到達すると、Dfc＝Drvとなるので上記条
件分岐をYESに分岐して、次の「フォーカス駆動停止」
でフォーカスモータM_Fを停止させる。ここまでの動作が
変倍動作およびシフト補正動作の第１サイクルで、さら
に第７図のフローチャートは、上記「変倍続行？」に戻
り、第２サイクルの制御に移る。尚、上記「シフト量監
視ループ」以後の上記「変倍駆動停止」から上記「フォ
ーカス駆動停止」までの動作をここでは「補正合焦動
作」と呼ぶこととする。

さて、第２サイクルの動作は、上記方向判定動作によ
って誤った補正量（−Dfp）が除去され、さらに上記
「シフト量監視ループ」の動作によって矢印44の方向に
変倍レンズ群２が駆動されZp＝Zp₃においてシフト量が
所定値に達すると上記補正合焦動作に移る。そしてこの
補正合焦動作の動作中に上記アップスイッチ16がOFF状
態になったとすると、該補正合焦動作は続行され、矢印
45の方向にフォーカスレンズ群３が駆動される。しかる
後、フォーカスレンズ群３が合焦曲線37上に到達し（点
46の位置）各部が上記補正合焦動作を終えて再び条件分
岐「変倍続行？」に戻り、ここでアップスイッチ16がOF
Fになっていることを変倍方向判定部18が検出し、フロ
ーチャートはNOに分岐して次のサブルーチン「補正合焦
動作」に進む。このサブルーチンの動作内容は、上述し
た補正合焦動作と同一である。ただし、今の場合すでに
「変倍駆動停止」が実行されて変倍モータMzが停止して
おり、シフト量も補正された直後でDrv＝０となってい
るので該サブルーチン「補正合焦動作」においては実質
上、何もなされない。つまり、このサブルーチンは、ア
ップ／ダウンスイッチ16/17が上記シフト量監視ループ
の動作中にOFFした場合のために用意されたものであ
る。第７図のフローチャートはに至り、ここから第６
図のに移って上記「スイッチチェックループ」に入
る。今のアップ／ダウンスイッチ16/17はいずれも押さ
れていないので、以後該「スイッチチェックループ」の
動作を繰返すことになる。以上で倍率アップ動作のすべ
てが終了したのである。

さて、今、変倍レンズ群２およびフォーカスレンズ群
３は、第５図の点46にあり、ここからの倍率ダウンの動
作について述べるが、上述の倍率アップ動作から類推し
得るので要点のみを簡略に説明する。

今、ダウンスイッチ17が押されたとして、第６図フロ
ーチャートの「スイッチチェックループ」内において
「倍率ダウン？」をYESに分岐し、「ZDR＝−１」で変倍
方向が倍率ダウンの方向であることを意味するZDR＝−
１の信号を出力し、次に上記初期設定動作を実行し、第
７図に移って変倍動作を開始し、上記方向判定動作によ
って誤った補正量（この場合は＋Dfp）を除去し、さら
に補正合焦方向MDR＝−１を決定する。以下、上記シフ
ト量監視ループおよび上記補正合焦動作を実行する。第
５図においては変倍レンズ群２が点46から矢印47の方向
に移動し、シフト量が所定値を超えると上記補正合焦動
作に移り、矢印48の方向にフォーカスレンズ群３を駆動
して第１サイクルを終り、以下同様に矢印49、矢印50と
移動し、ダウンスイッチ17がOFFになったところでこの
動作は停止する。

上述したように本実施例によれば、変倍操作に伴って
生ずる結像位置ずれを補正するに際し、変倍動作の方向
を示す変倍方向信号（ZDR）を変倍レンズ群２の持つ特
性から生じる所定の関係によってフォーカスレンズ群２
の駆動方向に変換し、総合補正演算部12から出力される
誤った補正合焦方向を含む補正量（±Dfp）のうち該駆
動方向と一致する補正合焦方向の場合のみ、補正合焦
（シフト補正）動作を実行するように構成したから、誤
った補正合焦方向を含む補正量（±Dfp）を除去するこ
とができ、従って合焦レンズ群２に振動を起こすことが
なく、その結果、高速で安定なシフト補正および変倍動
作が実行できるばかりでなくフォーカスモータM_Fによる
電力の無駄な消費もなく、フォーカス駆動部５を構成す
る部材の不必要な消耗が防止できる利点がある。

また、さらに相対補正量Drvが演算誤差等の変動成分
より十分大きい所定値を超えたときのみ上記シフト補正
を実行するので、さらに安定な制御ができる利点があ
る。

また、絶対量として算出した補正量Dfpを、フォーカ
スモータM_Fの回転角（パルス数）に対応するフォーカス
カウンタ６のカウント数と比較できる相対補正量Drvに
変換して、フォーカスレンズ群３の位置を制御するよう
に構成したので、例えば、FPM7のようなポテンショメー
タを相対移動量検出手段として用いる場合に比べ分解能
が格段に高いから高精度の位置制御が実現できる利点が
ある。また、比較判定変換部13により、補正量Dfpを、
カメラに内蔵された自動合焦装置の測距部14から出力さ
れるデフォーカス量Dfxと同じ相対量（デジタル量）で
ある相対補正量Drvに変換して、シフト補正を行うよう
に構成したので、カメラに本来内蔵されている自動合焦
装置の一部、すなわちフォーカスカウンタ６、フォーカ
スモータM_F、フォーカス制御部15等を、バリフォーカル
レンズのシフト補正に共用することができ、その共用化
された分だけ構成を簡素化することができると共に、コ
ストを低減化することができる。

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、変倍スイッチ16,17はアップスイッチ16およ
びダウンスイッチ17の２個で構成することなく、変倍方
向判定部に記憶作用を持たせれば１つのスイッチで構成
してもよい。また、第７図に示すフローチャートの「ピ
ントずれ大？」の判定は、Drv≧20に限ることなく、制
御速度および制御の安定性、ファインダ観察像の見映
え、等が最適になるように選ぶならば、その数値を増減
してもよく、また、一定の変倍量毎に、シフト補正を行
うようにしてもよい。

また、補正合焦動作中に、変倍駆動を停止することな
く、両モータM_F,Mzの電源に悪影響がなければ、変倍駆
動を併行してもよい。

また、上記実施例においては、カメラに内蔵された自
動合焦装置における測距部14からのデフォーカス量信号
を受けて自動合焦し得るように構成してあるが、自動合
焦装置を備えないカメラにも本発明を適用できること
は、勿論である。

（ｅ） 効果 以上詳述したように本発明によれば、変倍動作によっ
て生じるバリフォーカルレンズ特有の結像位置ずれを補
正するに際し、変倍方向指示手段から指示された変倍動
作の方向を所定の関係によって合焦レンズ群の駆動方向
に変換した上で、この駆動方向と合焦補正演算手段によ
り求めた補正合焦方向とが一致したときのみ上記補正量
に基づいて合焦レンズ群を駆動すべく合焦制御手段によ
って合焦駆動手段を駆動制御するように構成したから、
安価で且つ簡素な構成であり乍ら、上記結像位置ずれを
高速でしかも合焦レンズ群が振動を起こすことなく安定
した状態で補正し得ると共に、電力の無駄な消費および
合焦レンズ群を構成する部材の不必要な消耗を防止し得
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、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、第
１図に示した変倍光学系のそれぞれの動きを示すカム線
図、第３図は、このカム線図に対応するカム溝の具体的
形状を拡大して示す展開図、第４図は、第１図に示した
本発明装置の特性を示し、特に各演算部の動作を説明す
るためのもので、設定すべき全系焦点距離ｆと被写体距
離Ｄに対応したフォーカスレンズ群の繰出量Sxとの関係
を各被写体距離毎に示したグラフ、第５図は、第１図に
示す実施例の動作を説明するためのグラフ、第６図およ
び第７図は、共に第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る。 １……光軸、２……変倍レンズ群、 2a〜2e……第１群レンズ〜第５群レンズ、 ３……フォーカスレンズ群、 Fm……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……合焦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、 10……比例定数演算部、 11……合焦補正演算部、 12……総合補正演算部、 13……比較判定変換部、 14……測距部、 15……フォーカス制御部、 16……倍率アップスイッチ（アップスイッチ）、 17……倍率ダウンスイッチ（ダウンスイッチ）、 18……駆動方向判定部、 19……変倍制御部、 Mz……変倍モータ、 M_F……フォーカスモータ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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で、被写体距離と該
   合焦レンズ群の光軸方向の繰出量との関係が、変倍域内
   の倍率位置で異なるバリフォーカルレンズであって、変
   倍域内の任意の第１の焦点距離から任意の第２の焦点距
   離に更新する変倍動作によって生じる結像位置ずれを合
   焦レンズ群の移動により補正するバリフォーカルレンズ
   の制御装置において、上記変倍レンズ群を駆動する変倍
   駆動手段と、上記合焦レンズ群を駆動する合焦駆動手段
   と、上記変倍駆動手段を制御する変倍制御手段と、上記
   変倍レンズ群および上記合焦レンズ群の上記光軸上のそ
   れぞれのレンズ群の位置を検出するレンズ群位置検出手
   段と、このレンズ群位置検出手段から出力される焦点距
   離情報および合焦レンズ群位置情報を受けて、上記合焦
   レンズ群の移動量および駆動方向をそれぞれ補正量およ
   び補正合焦方向として算出する総合合焦補正演算手段
   と、上記変倍駆動手段に対し変倍方向を指示する外部操
   作可能な変倍方向指示手段と、この変倍方向指示手段か
   ら指示された変倍動作の方向を上記合焦駆動手段の駆動
   方向に変換した上で、この駆動方向と上記合焦補正演算
   手段により求めた補正合焦方向とが一致したときのみ上
   記補正量に基づいて上記合焦レンズ群を駆動すべく上記
   合焦駆動手段を制御する合焦制御手段とを具備し、上記
   変倍動作によって生じる結像位置ずれを高速でかつ安定
   して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. 【請求項２】上記合焦制御手段による合焦レンズ群の位
   置制御は、変倍動作開始から変倍レンズ群位置検出手段
   の出力が所定量変化する毎に行う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. 【請求項３】合焦補正駆動中に、変倍駆動を併行して行
   う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。