JP2814239B2 - 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、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を駆動制御するレンズ制御装置に関
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、例えば一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、この問題が解決された
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（ユーザー）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の簡単な構
成で被写体距離表示を実現させることができ、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共に広角側におけるフォーカシ
ングレンズ群の移動量（操出量）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った。 この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を持つ
上記等量移動の条件から逃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。 ところで、上記先願発明において、変倍駆動および合
焦駆動を実行するのに、いくつかの方式が考えられる。 第１に、先ず合焦状態から変倍レンズ群を一気に意図
する焦点距離（全系焦点距離）へ駆動させた後、結像位
置ずれを補正すべく合焦レンズ群のみを駆動する方式、
第２に、合焦状態から変倍レンズ群を所定量駆動した後
その駆動を一旦停止し、その焦点距離の変化に伴って生
じた僅かな結像ずれを補正すべく合焦レンズ群のみを駆
動した後再び上記変倍駆動および合焦駆動を繰返し行う
方式、第３に、第２の方式と同様であるが、合焦駆動中
に変倍駆動を併行させて行う方式、等が考えられる。 上記第１の方式は、変倍駆動を最も迅速に行えるもの
の、変倍中は結像位置ずれによって例えば一眼レフレッ
クスファインダ等で観察している場合、そのファインダ
像が見にくいため、実用上の難点がある。上記第２の方
式は、変倍駆動と合焦駆動が交互にステップ的に行われ
るため、ファインダ観察像の見映えがよいものの、意図
する焦点距離に到達するまでの所要時間がより多くかか
るという点で若干の不利がある。上記第３の方式の場
合、上記第２の方式と同様、ファインダ観察像の見映え
がよく、第２の方式より意図する焦点距離に到達するま
での所要時間が短くなるという利点があるものの、後に
詳しく説明するが、変倍駆動のある時点での焦点距離デ
ータを基に該補正演算を行い直ちに合焦駆動するのであ
るが、その演算および合焦動作中に焦点距離が変ってし
まうので、変倍レンズの駆動を止めた時点での焦点距離
に対応した合焦補正がなされないこととなる。また、変
倍動作を指示する外部操作可能な例えば変倍スイッチの
押圧操作が上記ステップ動作の途中で解除された場合に
は、結像位置ずれが補正されない状態で変倍動作が終了
してしまう虞れがある。 （ｃ）目的 本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、所望
の変倍操作に要する時間が、可及的に少なく、変倍駆動
中の結像位置ずれが実質的に生ぜず、また、変倍駆動指
示手段の変倍操作がいかなる時点で止められても結像位
置が発生せず、さらにまた結像位置ずれの補正を実行中
に例えば自動合焦装置等から出力される駆動信号によっ
て合焦駆動手段が支配されるのを確実に防止でき、常に
確実な変倍を行い得るレンズ制御装置を提供することに
ある。 （ｄ）構成 上述の目的を達成させるため、第１の発明（特許請求
の範囲第１項に記載の発明）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
を駆動制御するレンズ制御装置において、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、上記変倍駆動手段に対して上記変倍レ
ンズ群の駆動または停止を指示する駆動指示信号または
停止指示信号を与える外部操作可能な変倍駆動指示手段
と、上記変倍レンズ群が上記変倍駆動手段によって駆動
されている間に上記合焦レンズ群および上記変倍レンズ
群の位置に基づく所定の演算によって当該変倍レンズ群
の位置に対応する上記合焦レンズ群の補正量を算出しこ
の補正量に応じ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補正制御手段と、この合焦補
正制御手段が上記合焦駆動手段を支配している間は、別
途設けられる他の制御手段が該合焦駆動手段を支配する
ことを禁止する支配禁止手段とを具備し、上記駆動指示
信号によって上記変倍レンズ群を駆動していた上記変倍
駆動手段が上記停止指示信号を受けた時点で該変倍レン
ズ群を停止させた後、当該変倍レンズ群位置に対応する
上記合焦レンズ群の上記補正量に応じた位置まで上記合
焦補正制御手段が上記合焦駆動手段を介して該合焦レン
ズ群を移動させるように構成したことを特徴とするもの
であり、 第２の発明（特許請求の範囲第２項に記載の発明）
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を駆動制御するレンズ制御装
置において、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、上記変倍駆
動手段に対して上記変倍レンズ群の駆動または停止を指
示する駆動指示信号または停止指示信号を与える外部操
作可能な変倍駆動指示手段と、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ている間に上記合焦レン
ズ群および上記変倍レンズ群の位置に基づく所定の演算
によって当該変倍レンズ群の位置に対応する上記合焦レ
ンズ群の補正量を算出しこの補正量に応じて上記合焦レ
ンズ群を駆動すべく上記合焦駆動手段を制御する合焦補
正制御手段と、この合焦補正制御手段が上記合焦駆動手
段を支配している間は別途設けられる他の制御手段が該
合焦駆動手段を支配するすることを禁止する支配禁止手
段と、上記変倍レンズ群位置検出手段の出力が所定量変
化したか否かを監視する変倍レンズ群移動量監視手段と
を具備し、上記変倍駆動手段により上記変倍レンズ群が
移動中で上記変倍レンズ群移動量監視手段により所定量
変化したと判断される毎に上記合焦補正制御手段を動作
させ、上記合焦レンズ群を移動させることを特徴とする
ものである。 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。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f_Fである。この第１群、第２群レンズ2a,2
bを含み、第３群レンズ2c〜第５群レンズ2eをもって変
倍レンズ群２を構成し、その焦点距離はf_Zである。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M_Z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M_Fおよび図示しない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S_x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「FPM」と略記する）、８は変倍レ
ンズ群２と共に変倍駆動部４に駆動されて上記全系焦点
距離ｆに比例した電圧を、焦点距離情報Z_p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「ZPM」と略記する）、９は上記焦点距離
情報Z_pを受けてA/D変換した上で、このZ_pにおける∞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）F_px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F_pxとFPM7のフォーカス位置情報
としての出力S_xとを受けて該出力S_xをA/D変換した上で
これらの比を演算し、比例定数Cf_pを出力する比例定数
演算手段としての比例定数演算部、11は上記３つの出力
F_px，Cf_p，S_xを受けて合焦させるための補正量D_fp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Df_cおよび上記合焦補正演
算部11の補正量に対応する出力Df_p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駆動指示手段とし
ての変倍スイッチで、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M_Zの回転方
向を決定した上で起動指示信号と停止指示信号からなる
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F_px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１図においてここまでの構成が先願発明の構成と共
通しており、後に詳しく説明するが、本発明装置は、さ
らに上記合焦補正演算部11の出力によって、入力端子11
aから入力される信号をフォーカス制御部12へ出力した
り、またこの出力を禁止したりする支配禁止手段として
の支配禁止部11bを具備している点が先願発明装置と相
違している。 第２図は、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シングレンズ
群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。 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Ｄをそれぞれ∞,6.0m,3.0m,
2.0m,1.5m,1.2mと置いたときの焦点距離情報Z_pの変化に
対するフォーカシングレンズ群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Ｄは、C₀，C₁，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Z_pとフォーカシン
グレンズ群位置情報S_xとから次の演算式を用いて求める
ことができる。 Ｄ＝（C₀・Z_p＋C₁）・S_x＋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F_px
とする。すなわち、至近の被写体距離ＤをD₀とし、S_x＝
F_pxとおくと（１）式は、 となり、定数を分離することによって、次式が得られ
る。 さらに、（３）式においてC₁₁＝C₁，C₂₂ （D₀）＝C₂，C₃₃（D₀）＝C₃とおけば、 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F_p(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）Z_p、フォーカス位置情報S_xおよび上記Z_p(i)にお
ける∞の合焦曲線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Z_p(e)，F_p(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Cf_p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。 上記（７）式においてCf_p′は、所定時間経過後の比
例定数とする。 そしてCf_p＝Cf_p′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C_fp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。S_x(T)は焦点距離情報Z_pがテレ側の位置に
あるときのフォーカス位置情報S_x、S_0(T)は上記S_x(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S_x
〔つまりS_x(T)とF_px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Z_pがA/D変換される際の精度を８ビッ
トとし、テレ位置に255ステップ、ワイド位置に０ステ
ップを対応させ、フォーカス位置情報S_xも同様に８ビッ
トであるとし、∞位置に０ステップを、至近位置に255
ステップをそれぞれ対応させてある。 第４図は、第１図に示す実施例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。 第５図は、第１図に示す先願発明の実施例と共通部分
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てある。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Z_p1に対応する
点、28,30,33,35は焦点距離情報Z_p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S_xの
移動量とその方向を示す矢印、32は、Z_p4における合焦
曲線23上の点、Z_p(T)はテレ位置における焦点距離情
報、Z_p2，Z_p3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。 さて、このように構成された本実施例の動作を、第４
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、第４図には
示していないが、既に最大繰出量演算部９がZPM8の出力
（Z_p）を受けてA/D変換し、比例定数演算部10がFPM7の
出力（S_x）を受けてA/D変換し、それぞれ第５図に示す
例えばZ_p1およびS₁であったとする。つまり点27に変倍
レンズ群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16は倍率アップの方向へ変倍モータ
M_Zを回転させる。そして変倍レンズ群２が移動し、ZPM8
の出力（Z_p）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M_F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、フォーカシングレ
ンズ群としては、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Z_p
の現在値Z_p1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Z_p1をZ_p0＝Z_p1
として、変倍モータM_Zが回転する直前の焦点距離情報Z_p
を登録する。次の「Z_p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Z_pの最新
の値Z_p1′を読込み、「８ステップ以上移動？」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ステッ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?」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（今の場
合、アップスイッチ13がまだ押されているとする）、YE
Sに分岐して再び「現在位置登録」に戻り、上記Z_p1′を
改めてZ_p0＝Z_p1′と置き換えて、上述の動作を繰返す。 そして第５図のZ_p2に至って、上記の８ステップに達
したとすると、「８ステップ以上移動？」からYESに分
岐し、「S_x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S_x＝S_(i)＝S₁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Df_pを算出し、フォーカス制御部12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M_Fを回転させる。従ってFPM7の出力（S_x）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M_Zを停止さ
せているように描いてあるが、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M_Fによ
り補正動作中も変倍モータM_Z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Df_cと上記補正量Df_pとを逐時比較し、Df_c＝Df_p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M_F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Z_p2，S₂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OFF状態になると「変倍スイッチON?」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
M_Z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「焦点距離表示更新」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Z_p（今の場合
Z_p3）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に変倍レンズ群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ステップに達すると、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35,36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
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。 しかしながら、先にも述べたように第５図における合
焦駆動は、変倍モータM_Zが回転している最中に行われる
ので、合焦駆動の方向を示す矢印29,31あるいは矢印34,
36は水平にならず、矢印29,31に関しては図中右上方を
向く傾斜を有し、矢印34,36に関しては図中左下方を向
く傾斜を有することとなる。従って、矢印29の合焦駆動
が始まる直前のZ_pおよびS_xの値は、それぞれZ_p2，S₁で
あり、矢印29の合焦駆動の移動量（補正量）は、このZ
_p2，S₁によって算出されるが、Z_pは増加しつづけている
ので矢印29の合焦駆動が終了した後変倍モータM_zが停止
しZ_pはZ_p3＞Z_p＞Z_p2となって、矢印29の矢先はZ_p2，S₂
にはなく、つまり合焦曲線23に達していないのでボケが
発生するという問題があった。また、第４図のフローチ
ャートからも分かるように、「変倍モータ停止」以後
は、変倍モータM_ZおよびフォーカシングモータM_Fは一切
駆動されないので、変倍スイッチ13または14のOFFにな
るタイミングによって合焦駆動がなされない可能性があ
る。例えば、矢印28がZ_p2＞Z_p＞Z_p1なるところに進んだ
ときアップスイッチ13がOFFになれば、その先の矢印29
の合焦動作は為されず、ボケが発生するという問題があ
った。 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１図は、本発明に係るレンズ制御装置の全体構成を
示すブロック図、第６図〜第８図は、同実施例の動作を
説明するためのもので、このうち第６図は、合焦駆動中
にアップスイッチ13がOFFとなり駆動方向判定部15から
停止指示信号が出力された場合の補正動作を説明する線
図、第７図は、変倍駆動中にアップスイッチ13がOFFと
なり駆動方向判定部15から停止指示信号が出力された場
合の補正動作を説明する線図、第８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。 第６図において、17および22は、それぞれ既に述べた
∞位置の合焦曲線および至近位置の合焦曲線である。37
は合焦曲線17から至近側へ微小間隔ΔS_xの幅で設定され
た∞位置側の危険帯、38は合焦曲線22を長焦点距離側
（図中上方）へ微小間隔ΔZ_pだけ平行移動した曲線と合
焦曲線22とによって形成される至近位置側の危険帯、39
はZ_p＝Z_p(s)上にある変倍駆動が始まる直前の位置を示
す始点、40はこの始点39を含む任意の合焦曲線、41およ
び42はそれぞれ上記合焦曲線、40とZ_p＝Z_p(1)との交点
およびZ_p＝Z_p(3)との交点、43および44は共にZ_p＝Z_p(E)
上にあり、それぞれS_x＝S₍₂₎との交点である仮の終点お
よび合焦曲線40との交点である終点である。45および46
は変倍駆動のみの駆動方向を示す矢印でその大きさは共
に８ステップ、特に矢印46はS_x＝S₍₁₎上にある。47およ
び48は変倍駆動をしつつ合焦動作をするときの駆動方向
を示す矢印、49は合焦駆動のみの駆動方向を示す矢印、
ΔE1およびSerrは、それぞれ合焦誤差である。 尚、矢印48のZ_p方向の大きさは、 １ステップ＜Z_p(E)−Z_p(3)＜８ステップ の関係にある。また以下の第７図において、上記第６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７図において、50は変倍駆動のみの駆動方向を示す
矢印で、その大きさは１ステップより大きく８ステップ
よりも小さいものとする。51はZ_p(n)上にあるS_x＝S₍₂₎
との交点である仮の終点、52はZ_p(n)上の合焦曲線40と
の交点である終点、53は合焦駆動のみの駆動方向を示す
矢印である。 尚、第８図については、以下の動作説明において併せ
て述べるのでここではその説明は省略する。 このように構成された本実施例の動作について、主に
第８図に沿って説明を進める。 まず、合焦駆動中に変倍スイッチ13または14がOFFに
なる場合を説明する。今、第１図のアップスイッチ13が
押されたとする（以下、特に断わるまで押され続けてい
るとする）。このことによって駆動方向判定部15から起
動信号（STR）のうち、変倍方向の情報を含む駆動指示
信号が出力され、第８図のフローチャートはSTART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は倍率アップ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37,38を
脱出するための危険帯チェックループの回数を数えるル
ープカウンタをゼロ・クリアする。次に「Z_p読込み」お
よび「S_x読込み」において、最大繰出量演算部９がZPM8
の出力（Z_p）を受けてA/D変換し、比例定数演算部10がF
PM7の出力（S_x）を受けてA/D変換し、それぞれ一時的に
記憶しておく。つまり今の場合、第６図の始点39のZ_pお
よびS_xの値である。次の条件分岐「倍率アップ？」で
は、先に一時記憶した情報によって倍率アップの方向で
あることが分っているのでYESに分岐する。次の「シフ
ト制御」は、第４図にて既に詳述したので、第４図のフ
ローチャートとの動作の対応は省略し、第６図を参照し
つつ動作の結果のみを説明する。 変倍レンズ群２が始点39の位置にあったとして、まず
矢印45の方向に変倍駆動のみが実行される。変倍駆動は
以下続行している。矢印45が８ステップ進みZ_p＝Z_p(1)
に達したところから、合焦動作が加わり、矢印47で示す
ように右上方傾めに進む。従って、始点39におけるZ
_p(s)、S_xおよび変倍駆動後におけるZ_p(1)に基づいて算
出した合焦のための補正量Df_pによる合焦位置は交点41
であるが、変倍駆動によるずれが発生して上記補正量D
_fpとフォーカスカウンタ６の出力D_fcが一致して合焦駆
動が停止した位置41′はZ_p＝Z_p(2)，S_x＝S₍₁₎であり、
変倍による新たな焦点距離Z_p(2)における合焦点41″と
はΔE1の合焦誤差が生じる。引続きアップスイッチ13は
押されているのでさらに矢印46の方向に変倍駆動されZ_p
＝Z_p(3)に達したところから再び合焦駆動が開始され、
矢印48の方向に駆動されて、仮の終点43に達するが、第
４図のフローチャートからも分るように、矢印48の合焦
動作中、つまり第４図の「フォーカシングレンズ駆動」
実行中は、変倍スイッチ13,14のチェックは行っていな
いので、Z_p＝Z_p(3)を越えた後矢印48の途中（Z_p(3)とZ
_p(E)の間）でアップスイッチ13がOFFになっても認識さ
れない。従って上記のように矢印48の途中でアップスイ
ッチ13がOFFになったとしても、結局上述のようにDf_p＝
Df_cとなる仮の終点43にて合焦駆動および変倍駆動が停
止し、合焦誤差Serrが発生した状態で「シフト制御」を
終了しRTSで第８図に戻って「受付禁止」に進む。この
動作は第１図の支配禁止部11bによって実行され、入力
端子11aを介して、入力されるカメラ本体（図示せず）
のAF部からのAFデータおよびその制御信号等をフォーカ
ス制御部12に出力することを禁止し、受付禁止が解除に
なるまで、この状態を維持する。次に「Z_p読込み」で仮
の終点43のZ_pの値Z_p(E)を読込み、次の「１ステップ以
上移動？」においてZ_p(3)と比較する。矢印48のZ_p方向
の大きさは１ステップ以上あるのでYESに分岐し「S_x読
込み」でS₍₂₎を読込む。そして（４）式、（５）式、
（10）式によって算出した補正量Df_pに従って「フォー
カシングレンズ駆動」で矢印49で示す方向に合焦駆動を
行う。最後に「受付禁止解除」で上記受付禁止を解除し
てENDで第６図の変倍区間Z_p(s)からZ_p(E)への変倍動作
（倍率アップ動作）をすべて終了する。 次に、第７図に示すように、変倍駆動中に変倍スイッ
チ13または14がOFFになる場合の動作を説明する。第８
図に示すフローチャートの「倍率アップ？」においてYE
Sに分岐するまでは上述と同様である。さらに第４図に
示す「シフト制御」において、「現在位置登録」から始
まり「８ステップ以上移動？」をNOに分岐し「変倍終端
？」をNOに分岐し「変倍スイッチON?」をYESに分岐して
再び「現在位置登録」に戻るチェックループの動作を繰
返している。つまり第７図においては、始点39から矢印
45,47,46,48までは上述した第６図の動作と同様で、さ
らに仮の終点43を通過し変倍駆動が矢印50の方向に続行
しつつある状態が上記チェックループの動作に対応す
る。従ってこの場合はアップスイッチ13がOFFになると
仮の終点51にて直ちに変倍駆動が停止され「シフト制
御」が終了する。RTSで第８図に戻り、それ以後の動作
は第６図の説明とほぼ同様で、第７図の矢印53で示した
合焦駆動が実行され、合焦誤差Serrを除去すべく終点52
に至って変倍区間Z_p(s)からZ_p(n)への倍率アップ動作が
終了する。 尚、第８図における「倍率アップ？」の条件分岐でNO
に分岐する場合を説明するが、本発明の要旨と直接関係
ないので簡略に述べておく。ダウンスイッチ14をONして
変倍制御部16に倍率ダウン方向の駆動指示信号を印加す
ると、「危険帯内？」において、危険帯37または38の中
に始点39があるか否かをチェックし、なければNOに分岐
し変倍方向を除いて上述の動作と同様になり、ある場合
はYESに分岐して「安全領域へ移動」でフォーカシング
レンズ群2a,2bを危険帯37内ならば至近側へ、危険帯38
内ならば∞位置側へ所定量駆動し、この動作を３回以内
繰返して危険帯37または38から始点39を脱出させる。３
回以上のときは異常の事態として「変倍シフト不能表
示」を実行しSTOPで停止する。 尚、倍率ダウン動作については、上述の説明および第
５図の変倍ダウン動作より類推できるので説明は省略す
る。 このように本実施例においては、変倍スイッチ13また
は14がいかなる時点でOFFされても矢印49または53によ
る合焦駆動でフォーカシングレンズ群2a,2bを合焦曲線4
0上の終点44または52に至らしめるので、変倍操作後に
ピンボケが発生しない利点がある。 また、変倍スイッチ13また14が押されている間は変倍
モータM_Zが回転しつづけているので、変倍操作に要する
時間が可及的に少なくて済む利点がある。 また、最終補正、すなわち矢印49または53の動作中
は、外部（例えばカメラ本体のAF部）からの制御信号を
禁止するので、合焦位置がずれてボケが発生することが
ない利点がある。 また、∞位置の合焦曲線17および至近位置の合焦曲線
22の近傍においては危険帯37および38を設け、一旦ここ
から始点39を脱出させるので、その後の動作がほぼ同一
の動作で全領域に適用できる利点がある。 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８図の「１ステップ以上移動？」は１ステ
ップに限ることなく、２ステップおよび４ステップ等、
焦点深度内に納まるならば１ステップ〜８ステップ以内
であればよい。また、調整および制御がクリチカルにな
らないならば０ステップでもよい。 また、本発明は、上述した例では、バリフォーカルレ
ンズへの適用例を示したが、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からなる変倍光学系一般に
も適用可能である。 （ｅ）効果 以上詳述したように第１の発明によれば、変倍レンズ
群が変倍駆動されている間に合焦補正制御手段が、合焦
レンズ群および変倍レンズ群の位置に基づく所定の演算
によって当該変倍レンズ群の位置に対応する上記合焦レ
ンズ群の補正量を算出しこの補正量に応じて合焦駆動手
段を制御するように構成したので、所望の変倍操作に要
する時間が可及的に少なくて済み、変倍駆動中も結像ず
れを自動的に合焦補正することができ、 また、上述のように変倍駆動中に補正量に応じて合焦
駆動を行う場合、変倍レンズ群のある位置に対し補正量
を算出するが、その補正量に基づく合焦補正の実行中に
も変倍レンズ群は移動しているので、厳密な補正量に相
当する位置まで合焦レンズ群が到達しないことになる
が、第１の発明では、駆動指示信号によって変倍レンズ
群を駆動していた変倍駆動手段が停止指示信号を受けた
時点で該変倍レンズ群を停止させた後、当該変倍レンズ
群位置に対応する合焦レンズ群の上記補正量に応じた位
置まで合焦補正制御手段が合焦駆動手段を介して合焦レ
ンズ群を移動させるように構成したから、可及的速やか
な所望の変倍位置までの変倍を実現しつつ、僅かな合焦
補正のずれを、いかなる時点で変倍駆動が停止された場
合でも、変倍レンズ群の停止後、補正量に応じた位置ま
で合焦レンズ群を確実に移動させることができ、迅速な
変倍、合焦動作を完了させることができ、 特に、この変倍レンズ群の停止後の結像ずれの補正を
実行中に、例えば自動合焦装置やシャッタレリーズスイ
ッチ等から出力される駆動信号によって合焦駆動が支配
されるのを支配禁止手段によって確実に防止でき、常に
確実な変倍・合焦を行い得るレンズ制御装置を提供する
ことができる。 また、第２の発明によれば、第１の発明とほぼ同様の
効果が得られるほか、特に変倍レンズ群位置検出手段の
出力の変化が所定量変化したかを監視する変倍レンズ群
移動量監視手段を具備し、変倍駆動手段により変倍レン
ズ群が移動中で上記変倍レンズ群移動量監視手段により
所定量変化したと判断される毎に合焦補正制御手段を動
作させ、合焦レンズ群を移動させるように構成したか
ら、ファインダ観察像の見映えのよい状態を保ちなが
ら、意図する焦点距離に到達するまでの所要時間を可及
的に少なくし得る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、先
願発明に係る装置の特性を示すグラフで、設定すべき全
系焦点距離ｆと被写体距離Ｄに対応したフォーカシング
レンズ群の繰出量S_xとの関係を各被写体距離毎に示した
線図、第３図は、先願発明の要部である合焦補正演算部
の演算の原理を説明するための第２図の一部を省略して
示す線図、第４図は、以下に述べる第５図の動作順序の
一部を省略したシフト制御のフローチャート、第５図
は、先願発明の動作を説明するための線図、第６図およ
び第７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、このうち第６図は、変倍駆動をしつつ合焦駆
動している時に変倍スイッチがOFF状態になった場合の
動作を示す図、第７図は、上記変倍駆動中に上記変倍ス
イッチがOFF状態になった場合の動作を示す図、第８図
は、第６図および第７図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〜
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……変倍レ
ンズ群位置検出器（ZPM）、９……最大繰出量演算部、1
0……比例定数演算部、11……合焦補正演算部、11b……
支配禁止部、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、M_Z……変倍モータ、M_F……フォーカスモ
ータ、＋Ｖ……電源。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 7/08 G02B 7/10

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 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を駆動制御するレンズ制御装
   置において、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、 上記変倍駆動手段に対して上記変倍レンズ群の駆動また
   は停止を指示する駆動指示信号または停止指示信号を与
   える外部操作可能な変倍駆動指示手段と、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ている間に上
   記合焦レンズ群および上記変倍レンズ群の位置に基づく
   所定の演算によって当該変倍レンズ群の位置に対応する
   上記合焦レンズ群の補正量を算出しこの補正量に応じて
   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
   する合焦補正制御手段と、この合焦補正制御手段が上記
   合焦駆動手段を支配している間は、別途設けられる他の
   制御手段が該合焦駆動手段を支配することを禁止する支
   配禁止手段とを具備し、上記駆動指示信号によって上記
   変倍レンズ群を駆動していた上記変倍駆動手段が上記停
   止指示信号を受けた時点で該変倍レンズ群を停止させた
   後、当該変倍レンズ群位置に対応する上記合焦レンズ群
   の上記補正量に応じた位置まで上記合焦補正制御手段が
   上記合焦駆動手段を介して該合焦レンズ群を移動させる
   ように構成したことを特徴とするレンズ制御装置。 ２．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を駆動制御するレンズ制御装
   置において、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、上記変倍駆
   動手段に対して上記変倍レンズ群の駆動または停止を指
   示する駆動指示信号または停止指示信号を与える外部操
   作可能な変倍駆動指示手段と、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ている間に上記合焦レン
   ズ群および上記変倍レンズ群の位置に基づく所定の演算
   によって当該変倍レンズ群の位置に対応する上記合焦レ
   ンズ群の補正量を算出しこの補正量に応じて上記合焦レ
   ンズ群を駆動すべく上記合焦駆動手段を制御する合焦補
   正制御手段と、この合焦補正制御手段が上記合焦駆動手
   段を支配している間は別途設けられる他の制御手段が該
   合焦駆動手段を支配することを禁止する支配禁止手段
   と、上記変倍レンズ群位置検出手段の出力が所定量変化
   したか否かを監視する変倍レンズ群移動量監視手段とを
   具備し、上記変倍駆動手段により上記変倍レンズ群が移
   動中で上記変倍レンズ群移動量監視手段により所定量変
   化したと判断される毎に上記合焦補正制御手段を動作さ
   せ、上記合焦レンズ群を移動させることを特徴とするレ
   ンズ制御装置。