JP2814240B2 - バリフォーカルレンズ制御装置 - Google Patents
バリフォーカルレンズ制御装置Info
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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あって、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
し上記無限遠位置における上記合焦位置が不変で上記至
近位置における該合焦位置が上記無限遠位置から次第に
遠ざかるように変化し、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伴い
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 焦点距離の変化に応じて同一物体に対する合焦レンズ
群の合焦位置が変化するバリフォーカルレンズでは、設
定焦点距離を更新するに伴って発生するピント移動を補
正する必要がある。そして一般には、この補正制御のた
めの合焦レンズ群の駆動はフォーカスモータによって行
われる。ところが変倍操作は使用者によって任意の方向
に操作されるため、フォーカスモータの駆動方向も一概
に定まらず、フォーカスモータの駆動方向の決定に際し
時間がかかり、応答性において問題があった。そこで、
変倍レンズ群の焦点距離の変化を検出して、この情報に
よって合焦レンズ群の駆動方向を決定する自動焦点装置
が特開昭60−211414号公報で提案されている。つまり、
この従来例においては、変倍レンズ群と連動する可変抵
抗を付設し、この可変抵抗の出力電圧をアナログ処理す
ることによって変倍レンズ群の変倍方向を検出し、最終
的に合焦レンズの駆動方向を決定している。上記アナロ
グ処理は、差動増幅回路、サンプルホールド回路および
ゼロクロス・コンパレータ等により行われ、前回の焦点
距離更新後の上記出力電圧をV1、そして今回の変倍操作
によって上記出力電圧がV2になったとすると、サンプル
ホールド回路によって保持されている出力電圧V1と今回
の出力電圧V2との差が差動増幅回路から出力され、この
出力が正であるか負であるかをゼロクロス・コンパレー
タによって判定し、このゼロクロス・コンパレータの出
力レベルをもって合焦レンズ群の駆動方向を決定するの
である。 しかしながら、この従来例によれば、上記可変抵抗に
印加されている電源電圧の変動、該可変抵抗の分解能お
よびアナログ処理の精度等により、本来駆動すべき方向
と逆の方向に駆動するような誤動作が起る可能性があ
る。このような場合、至近位置および∞位置の両終端に
設けられた終端検出のリミッタスイッチの出力および上
記ゼロクロス・コンパレータ等の出力を受け、上記フォ
ーカスモータの回転方向を決定する論理回路の論理が狂
い、その結果、合焦レンズ群が上記リミッタスイッチに
衝接した状態で制御不能となる問題がある。 （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するに際し、合
焦レンズ群の駆動方向を迅速且つ自動的に決定し得るバ
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
変倍光学系であって、最短焦点距離から最長焦点距離へ
の全系焦点距離の変化に対し無限遠位置における合焦位
置が不変で至近位置における合焦位置が上記無限遠位置
から次第に遠ざかるように変化し、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
動作に伴い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
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、上記合焦レンズ群の上記光軸上の
位置を検出して該位置に対応する合焦レンズ群位置情報
を出力する合焦レンズ群位置検出手段と、上記変倍レン
ズ群の上記光軸上の位置を検出して該位置に対応する焦
点距離情報を出力する変倍レンズ群位置検出手段と、上
記合焦レンズ群位置検出手段から出力される合焦レンズ
群位置情報および上記変倍レンズ群位置検出手段から出
力される焦点距離情報を受けて上記変倍レンズ群が変倍
駆動手段によって駆動されている時に当該焦点距離に対
する上記結像位置ずれを補正すべき補正量を演算により
算出し、上記変倍方向指示手段から、上記最短焦点距離
側から上記最長焦点距離側への駆動を指示する倍率増加
指示信号を受けたとき上記合焦レンズ群を駆動すべき方
向を至近位置方向と決定し、上記倍率増加の逆の駆動を
する倍率減少指示信号を受けたとき、上記合焦レンズ群
を駆動すべき方向を無限遠位置方向と決定し、上記補正
量に応じて上記合焦レンズ群を上記決定された方向の上
記合焦位置へ駆動するように上記合焦駆動手段を制御す
る合焦補正制御手段とを具備し、上記変倍光学系の変倍
動作によって生ずる結像位置ずれを補正すべき方向を迅
速に判定するように構成したことを特徴とするものであ
る。 上記合焦補正制御手段は、望ましくは、上記変倍レン
ズ群位置検出手段の出力および設計時に定められる上記
変倍光学系のレンズ固有の定数に基づいて無限遠位置か
ら至近位置までの繰出量に対応する最大繰出量を算出す
る最大繰出量演算手段と、上記変倍駆動手段の動作開始
直前の上記合焦レンズ群位置検出手段の出力と上記変倍
駆動手段の動作開始直前の上記変倍レンズ群位置検出手
段の出力に対応する上記最大繰出量演算手段の出力とに
基づき、比例定数を算出する比例定数演算手段と、上記
比例定数演算手段の出力、補正をすべき時点での上記変
倍レンズ群位置検出手段の出力、上記動作開始直前の時
点での上記合焦レンズ群位置検出手段の出力および設計
時に定められる上記変倍光学系のレンズ固有の定数に基
づいて、上記変倍駆動手段の動作開始後所定の時間間隔
で、または上記変倍レンズ群位置手段からの出力の変化
が所定量に達した時点で、上記補正量を算出する合焦補
正演算手段とを有することを特徴とするものである。 上記最大繰出量演算手段は、望ましくは、無限遠位置
から至近位置までの最大繰出量に対応する出力をFpx、
上記変倍レンズ群位置検出手段の出力をZp、設計時に定
められる上記変倍光学系のレンズ固有の定数をそれぞれ
C1，C2，C3とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とするものである。 上記比例定数演算手段は、望ましくは、上記比例定数
に対応する出力をCfp、上記変倍駆動手段の動作開始直
前の上記合焦レンズ群位置検出手段の出力をＳ（ｉ）、
上記変倍駆動手段の動作開始直前の上記変倍レンズ群位
置検出手段の出力による上記最大繰出量演算手段の出力
をFp（ｉ）とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とするものである。 上記合焦補正演算手段は、望ましくは、該合焦補正演
算手段の出力をDfp、上記比例定数演算手段の出力をCf
p、補正をすべき時点での上記変倍レンズ群位置検出手
段の出力をZp（ｅ）、上記動作開始直前の時点での上記
合焦レンズ群位置検出手段の出力をＳ（ｉ）、設計時に
定められる上記変倍光学系のレンズ固有の定数をそれぞ
れC1，C2，C3とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とするものである。 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明するが、それに先立って本発明の根拠となる理論に
ついて述べる。 ズームレンズとは、変倍操作（全系焦点距離ｆの更
新）によってピント移動しないものをいう、と定義され
ているが、本発明においては、その理論の出発点とし
て、まず上記ピント移動を許すこととしている（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、
本理論は、取敢えず、フロントフォーカシング方式を前
提として説明を進める。 ズーミング操作による画角の変化を視覚的にとらえる
場合、特にズーミング操作をモータ等によって駆動す
る、いわゆるパワーズームを用いた場合、上記モータの
回転と画角の変化とが線形であるのが自然である。この
画角の変化は、上記全系焦点距離ｆの逆数すなわち1/f
に略比例するので、モータの回転と上記全系焦点距離ｆ
とが比例すれば画角の変化が自然に見える。さらにこの
全系焦点距離ｆを検出する手段を想定し、この検出手段
から出力される焦点距離情報Zpが上記モータの回転と比
例するように構成されているとすれば、Cp0およびCp1を
設計時に定められる設定定数として、画角の変化が自然
に見えるための全系焦点距離ｆと焦点距離情報Zpとの関
係は（１）式のように表わすことができる。 さて、本理論においては、合焦レンズ群としてのフォ
ーカシングレンズ群Ｆの焦点距離fFの変化は許容したの
で、従来のズームレンズが持っていた等量移動によって
生じる広角側でのフォーカシングレンズ群Ｆの不必要な
移動量を減少せしめ、また、このことをもってレンズ外
径を減小せしめ得る全系焦点距離ｆとフォーカシングレ
ンズ群Ｆの焦点距離fFとの関係を求める。 そこで次式に示す関係を考える。 fF 2＝CF 0・ｆ （２） ただし、ここでCF 0は上記同様の設定定数である。 （２）式の両辺に1/f2を乗じた上でその右辺に（１）
式を代入すると（３）式が得られる。 ここで、AFの演算結果であるフィルム面デフォーカス
量をδとし、新たな設定定数C10およびC11を導入すれ
ば、フォーカシングレンズ群Ｆの合焦位置までの移動量
Δは、 Δ＝（C10・Zp＋C11）・δ （４） なる演算式より算出できる。 さて、次に被写体距離の求め方を考える。 フォーカシングレンズ群Ｆの光軸方向の位置（移動
量）に比例してフォーカス位置情報Sxが出力されると仮
定し、設定定数をC30とすると、次の（５）式が得られ
る。 Sx＝C30・Δ （５） よって、C40、C41、C42を新たな設定定数とすると、 d1＝（C40・Zp＋C41）・Sx＋C42 （６） なる演算式により被写体距離d1を求めることができる。 ここで、符号を煩雑にしないために（６）式を（７）
式のように書き変える。 Ｄ＝（C0・Zp＋C1）・Sx＋C2 （７） ここで、Ｄは被写体距離で、Ｄ＝d1，C0，C1，C2は設
計時に定められる設定定数で、それぞれC0＝C40、C1＝C
41、C2＝C42である。つまり、（７）式において、被写
体距離Ｄが変化しないようにZp,Sxを制御するようにす
れば、変倍操作によるピント移動をなくす（補正）こと
が可能になる。 さて、次に本発明に係るバリフォーカルレンズ制御装
置の実施例の説明に移る。 第１図は、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、理論の説明で述べた合焦レンズ群として
のフォーカシングレンズ群Ｆを構成し、従って第１群レ
ンズ2aおよび第２群レンズ2bから形成される焦点距離は
fFであり、この第１群、第２群レンズ2a,2bを含み、第
３群レンズ2c〜第５群レンズ2eをもって同じく理論の説
明で述べた変倍レンズ群２を構成し、従ってその焦点距
離はfzである。また当然ながら変倍レンズ群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１群レンズ2aおよび第２群レンズ2bを駆動
する（詳細には、第１群レンズ2aと第２群レンズ2bの間
隔を一定に保持した状態で光軸方向に移動せしめる）合
焦駆動手段としてのフォーカスモータMFおよび図示しな
い機構部から成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、
理論の説明で述べた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「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、理論の説明で述べた焦点距離情報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「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FpxとFPM7のフォー
カス位置情報としての出力Sxとを受けて該出力SxをA/D
変換した上でこれらの比を演算し、比例定数Cfpを出力
する比例定数演算手段としての比例定数演算部、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および表示関数（DS1(T)）を演算する合焦補正演
算手段としての合焦補正演算部、12はフォーカスカウン
タ６の出力Dfcおよび上記合焦補正演算部11の補正量に
対応する出力Dfpならびに後述する起動信号（STR）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、上記最大繰出量演算部９、比例
定数演算部10、合焦補正演算部11およびフォーカス制御
部12をもって合焦補正制御手段を構成している。13〜15
は変倍方向指示手段を構成し、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は倍率増加指示信号を出力する
倍率アップスイッチ（以下単に「アップスイッチ」とい
う）、14は倍率減少指示信号を出力する倍率ダウンスイ
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
向判定部である。 16は上記起動信号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手段としての変倍制御部であ
る。尚、＋Ｖは電源を示す。また各部の入出力関係は主
要信号のみを示す。 第２図は、第１図に示した本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、
横軸には無限遠位置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、（７）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Zp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。従って、合焦曲線22は最大の繰出量となる至近の合
焦曲線で、特にこの至近の合焦曲線22をFpxとする。す
なわち、至近の被写体距離ＤをD0とし、Sx＝Fpxとおく
と（７）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、（９）式においてC11＝C1，C22（D0）＝C2，
C33（D0）＝C3とおけば次式、すなわち、 が得られる。 第３図は、第１図の動作、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、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17から至近の合焦曲線22
までの移動量（最大繰出量）であり、そしてZp（ｅ）,F
p（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Zp（ｅ）における合焦曲線17か
ら合焦曲線22までの移動量およびピント移動を補正すべ
き補正量である。つまり、変倍動作直前の比例定数Cfp
を（11）式とすると、このときの至近の合焦曲線は、
（12）式となる。 上記（13）式においてCfp′は、所定時間経過後の比
例定数とする。 そしてCfp＝Cfp′が成立するならばピント移動が発生
しない。そのためには（13）式が成立しなければならな
い。この時の合焦曲線22は、（14）式となる。従って、
（13）式の左辺をCfpと置き換えて右辺の分母に（14）
式を代入して整理すると（15）式が得られる。尚、（1
5）式は（14）式を上述のように（８）式→（９）式→
（10）式という変形をすることによって次式のようにな
る。 Sx(T)は焦点距離情報Zpがテレ側の位置にあるときの
フォーカス位置情報Sxであり、S0(T)は上記Sx(T)が至近
の合焦曲線22上にあるときのフォーカス位置情報Sx（つ
まりSx(T)とFpxの交点）である。尚、23は上述のように
して描かれる任意の被写体距離における合焦曲線であ
る。 第４図は、本発明の要部である合焦駆動の方向と変倍
駆動との関係を示す第２図の一部を省略した線図であ
る。 焦点距離情報ZpがA/D変換される際の精度が８ビット
であるとすると、テレ位置に255、ワイド位置に０を対
応させ、フォーカス位置情報Sxも同様に８ビットである
とすると、∞位置に０を、至近位置に255をそれぞれ対
応させる。 24は、変倍駆動の方向を示し、24aは倍率アップの方
向を示す矢印で、この矢印24aの方向をZDR＝１と記す。
24bは倍率ダウンの方向を示す矢印でこの方向をZDR＝−
１を記す。25は合焦駆動の方向を示し25aは∞位置側か
ら至近位置側への合焦駆動の方向を示す矢印でこの方向
MDR＝１と記す。25bは上記と逆で至近位置側から∞位置
側への駆動方向を示す矢印で、この方向をMDR＝−１と
記す。26は変倍駆動と合焦駆動が交互に繰返される状態
を示している。この状態をZDR＝MDRと記す。 第５図は、第１図に示す実施例の動作を説明するため
の図で、第２図および第３図と同一部分には同一符号を
付してある。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Zp1に対応する点、、28,30,33,35は焦点
距離情報Zpの変化量とその方向を示す矢印、29,31,34,3
6は、フォーカス位置情報Sxの移動量とその方向を示す
矢印、32はZp4における合焦曲線23上の点、Zp(T)はテレ
位置における焦点距離情報、Zp1，Zp2，Zp3は中間のあ
る焦点距離における焦点距離情報の値である。 第６図は、第１図の動作順序を示すフローチャートで
ある。尚、構成の説明は以下に述べる動作の説明におい
て詳しく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、第６
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であるZDR
＝１を含む起動信号（STR）が出力され、第６図のフロ
ーチャートはSTARTから起動する。「変倍方向読込み」
において、変倍制御部16は倍率アップの方向であること
を示すZDR＝１を一時的に記憶する。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ZP
M8の出力（Zp）を受けてA/D変換し、比例定数演算部10
がFPM7の出力（Sx）を受けてA/D変換し、それぞれ第５
図に示す例えばZp1およびS1であったとする。つまり点2
7に変倍レンズ群２が位置しているとする。次に、「変
倍レンズ群駆動」で変倍制御部16は倍率アップの方向へ
変倍モータMzを回転させる。そして変倍レンズ群２が移
動し、ZPM8の出力（Zp）も矢印28に示すように変化す
る。ただし、FPM7はフォーカスモータMFが動作していな
いので第１群レンズ2aおよび第２群レンズ2bの間隔は、
所定のカム動作に従って変化するが、フォーカシングレ
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Zp
の現在値Zp1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Zp1をZp0＝Zp1
として、変倍モータMzが回転する直前の焦点距離情報Zp
を登録する。次の「Zp読込み」では、第５図の矢印28を
もって示す方向へ変化しはじめた焦点距離情報Zpの最新
の値Zp1′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Zp1′を
改めてZp0＝Zp1′と置き換えて、上述の動作を繰返す。 そして第５図のZp2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、「Sx読込み」で現在のフォーカス位置情報Sx、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Sx＝Ｓ（ｉ）＝S1を読込む。 本発明の要部である次の「補正演算」においては、ま
ず、フォーカシングレンズ群2a,2bの駆動方向をZDR＝MD
Rによって決定する。すなわち、第５図の矢印28〜31か
らもわかるように、合焦曲線23上にフォーカシングレン
ズ群2a,2bがある限り合焦状態が保持できるのであるか
ら、矢印28方向に変倍駆動された場合、合焦曲線23に近
づく方向、つまり第５図では矢印29の方向、また第４図
では矢印25aが示すMDR＝１の方向に駆動すべきことは明
らかである。従って、変倍駆動の方向は、ZDR＝１で共
に右辺が１であるからZDR＝MDRと機械的にイコールと置
くだけで適切な合焦駆動の方向が決定できるのである。
また逆の倍率ダウン動作のとき、つまり変倍駆動の方向
が第４図の矢印24bに示すZDR＝−１のときは、合焦駆動
の方向は矢印25bで示すMDR＝−１であればよいことがわ
かる。つまり、この場合もZDR＝MDRでよいのである。 さて、上記「補正演算」におけるもう一つの重要な動
作は、（10）式、（11）式および（16）式によって合焦
補正演算部11が補正量Dfpを算出するところにある。こ
のように、フォーカシングレンズ群2a,2bの駆動方向と
駆動（移動）すべき量が決定されるのである。次にこれ
らのデータをフォーカス制御部12が受けて、第６図の
「フォーカシングレンズ駆動」においてフォーカスモー
タMFを回転させる。従ってFPM7の出力（Sx）は、第５図
に示す矢印29をもって示す方向に変化する。 ただし、第５図においては説明を簡略にするため、フ
ォーカスモータMFの回転中には、変倍モータMzを停止さ
せているように描いてあるが、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MFによ
り補正動作中も変倍モータMzは回転を継続している。さ
らにフォーカス制御部12は、フォーカスカウンタ６の出
力Dfcと上記補正量Dfpとを逐時比較しDfc＝Dfpとなった
ところで、すなわち、第５図においては矢印29が合焦曲
線23に達したところで、フォーカシングモータMFを停止
させて倍率アップ動作の１サイクルを終了する。さらに
変倍終端にも達せず、変倍スイッチ13が押され続けてい
るならば、再度第５図におけるZp2，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1
3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Mz
を停止させ変倍駆動部16の動作を停止させる。そして次
の「焦点距離表示更新」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Zp（今の場合Zp3）
を読取ることによって更新される。以上が倍率アップ動
作である。 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、上
述のZDR＝MDR（＝−１）によって矢印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、本実施例は、各被写体距離における合
焦位置の変化が（７）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、変倍駆動の方向および合焦駆動の方向を第４
図のように定義すれば、変倍スイッチ13,14の情報からZ
DR＝MDRによって極めて容易に適切な合焦駆動の方向を
決定できる利点がある。従って、従来のように、アナロ
グ処理も要せず、誤動作によって∞位置側および至近位
置側で制御不能になることもなく、確実且つ迅速な制御
ができる。さらに、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、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、第６図フローチャートにおける「８ステップ
以上移動？」は、８ステップに限ることなく、４ステッ
プあるいは６ステップ等、設計上適切なステップ数であ
れば任意でよい。また、所定ステップ毎に変倍レンズ移
動量をチェックすることなく、所定時間間隔毎に上記チ
ェックを行なうように構成してもよい。 （ｅ）効果 以上詳しく説明したように本発明によれば、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
し上記無限遠位置における上記合焦位置が不変で上記至
近位置における該合焦位置が上記無限遠位置から次第に
遠ざかるように変化するバリフォーカルレンズにおい
て、上記変倍レンズ群が変倍駆動手段によって駆動され
ている時に当該焦点距離に対する上記結像位置ずれを補
正すべき補正量を合焦補正制御手段が算出し、且つ上記
変倍方向指示手段から、上記最短焦点距離側から上記最
長焦点距離側への駆動を指示する倍率増加指示信号を受
けたとき上記合焦レンズ群を駆動すべき方向を至近位置
方向と決定し、上記倍率増加の逆の駆動をする倍率減少
指示信号を受けたとき、上記合焦レンズ群を駆動すべき
方向を無限遠位置方向と決定し、該補正量に応じて上記
合焦レンズ群を、上記決定された方向の上記合焦位置へ
駆動するように上記合焦駆動手段を制御する構成とした
から、結像位置ずれを補正するための合焦レンズ群の駆
動方向を、演算により算出する場合に比べ、著しく高速
で決定することができ、延いては結像位置ずれを瞬時に
補正し、合焦状態を実質上常に保持することができ、例
えば上述した特開昭60−211414号公報に提案されている
変倍レンズ群と連動する可変抵抗を付設し、この可変抵
抗の出力電圧をアナログ処理することによって変倍レン
ズ群の変倍方向を検出し、合焦レンズの駆動方向を決定
する従来装置のように、電源電圧の変動、可変抵抗の分
解能およびアナログ処理の精度等により本来駆動すべき
方向と逆の方向に駆動するような誤動作が起きたり、制
御不能に陥ったりする、等の事態が全く起き得ないバリ
フォーカルレンズ制御装置を提供することができる。
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あって、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
し上記無限遠位置における上記合焦位置が不変で上記至
近位置における該合焦位置が上記無限遠位置から次第に
遠ざかるように変化し、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伴い
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 焦点距離の変化に応じて同一物体に対する合焦レンズ
群の合焦位置が変化するバリフォーカルレンズでは、設
定焦点距離を更新するに伴って発生するピント移動を補
正する必要がある。そして一般には、この補正制御のた
めの合焦レンズ群の駆動はフォーカスモータによって行
われる。ところが変倍操作は使用者によって任意の方向
に操作されるため、フォーカスモータの駆動方向も一概
に定まらず、フォーカスモータの駆動方向の決定に際し
時間がかかり、応答性において問題があった。そこで、
変倍レンズ群の焦点距離の変化を検出して、この情報に
よって合焦レンズ群の駆動方向を決定する自動焦点装置
が特開昭60−211414号公報で提案されている。つまり、
この従来例においては、変倍レンズ群と連動する可変抵
抗を付設し、この可変抵抗の出力電圧をアナログ処理す
ることによって変倍レンズ群の変倍方向を検出し、最終
的に合焦レンズの駆動方向を決定している。上記アナロ
グ処理は、差動増幅回路、サンプルホールド回路および
ゼロクロス・コンパレータ等により行われ、前回の焦点
距離更新後の上記出力電圧をV1、そして今回の変倍操作
によって上記出力電圧がV2になったとすると、サンプル
ホールド回路によって保持されている出力電圧V1と今回
の出力電圧V2との差が差動増幅回路から出力され、この
出力が正であるか負であるかをゼロクロス・コンパレー
タによって判定し、このゼロクロス・コンパレータの出
力レベルをもって合焦レンズ群の駆動方向を決定するの
である。 しかしながら、この従来例によれば、上記可変抵抗に
印加されている電源電圧の変動、該可変抵抗の分解能お
よびアナログ処理の精度等により、本来駆動すべき方向
と逆の方向に駆動するような誤動作が起る可能性があ
る。このような場合、至近位置および∞位置の両終端に
設けられた終端検出のリミッタスイッチの出力および上
記ゼロクロス・コンパレータ等の出力を受け、上記フォ
ーカスモータの回転方向を決定する論理回路の論理が狂
い、その結果、合焦レンズ群が上記リミッタスイッチに
衝接した状態で制御不能となる問題がある。 （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するに際し、合
焦レンズ群の駆動方向を迅速且つ自動的に決定し得るバ
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
変倍光学系であって、最短焦点距離から最長焦点距離へ
の全系焦点距離の変化に対し無限遠位置における合焦位
置が不変で至近位置における合焦位置が上記無限遠位置
から次第に遠ざかるように変化し、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
動作に伴い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
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、上記合焦レンズ群の上記光軸上の
位置を検出して該位置に対応する合焦レンズ群位置情報
を出力する合焦レンズ群位置検出手段と、上記変倍レン
ズ群の上記光軸上の位置を検出して該位置に対応する焦
点距離情報を出力する変倍レンズ群位置検出手段と、上
記合焦レンズ群位置検出手段から出力される合焦レンズ
群位置情報および上記変倍レンズ群位置検出手段から出
力される焦点距離情報を受けて上記変倍レンズ群が変倍
駆動手段によって駆動されている時に当該焦点距離に対
する上記結像位置ずれを補正すべき補正量を演算により
算出し、上記変倍方向指示手段から、上記最短焦点距離
側から上記最長焦点距離側への駆動を指示する倍率増加
指示信号を受けたとき上記合焦レンズ群を駆動すべき方
向を至近位置方向と決定し、上記倍率増加の逆の駆動を
する倍率減少指示信号を受けたとき、上記合焦レンズ群
を駆動すべき方向を無限遠位置方向と決定し、上記補正
量に応じて上記合焦レンズ群を上記決定された方向の上
記合焦位置へ駆動するように上記合焦駆動手段を制御す
る合焦補正制御手段とを具備し、上記変倍光学系の変倍
動作によって生ずる結像位置ずれを補正すべき方向を迅
速に判定するように構成したことを特徴とするものであ
る。 上記合焦補正制御手段は、望ましくは、上記変倍レン
ズ群位置検出手段の出力および設計時に定められる上記
変倍光学系のレンズ固有の定数に基づいて無限遠位置か
ら至近位置までの繰出量に対応する最大繰出量を算出す
る最大繰出量演算手段と、上記変倍駆動手段の動作開始
直前の上記合焦レンズ群位置検出手段の出力と上記変倍
駆動手段の動作開始直前の上記変倍レンズ群位置検出手
段の出力に対応する上記最大繰出量演算手段の出力とに
基づき、比例定数を算出する比例定数演算手段と、上記
比例定数演算手段の出力、補正をすべき時点での上記変
倍レンズ群位置検出手段の出力、上記動作開始直前の時
点での上記合焦レンズ群位置検出手段の出力および設計
時に定められる上記変倍光学系のレンズ固有の定数に基
づいて、上記変倍駆動手段の動作開始後所定の時間間隔
で、または上記変倍レンズ群位置手段からの出力の変化
が所定量に達した時点で、上記補正量を算出する合焦補
正演算手段とを有することを特徴とするものである。 上記最大繰出量演算手段は、望ましくは、無限遠位置
から至近位置までの最大繰出量に対応する出力をFpx、
上記変倍レンズ群位置検出手段の出力をZp、設計時に定
められる上記変倍光学系のレンズ固有の定数をそれぞれ
C1，C2，C3とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とするものである。 上記比例定数演算手段は、望ましくは、上記比例定数
に対応する出力をCfp、上記変倍駆動手段の動作開始直
前の上記合焦レンズ群位置検出手段の出力をＳ（ｉ）、
上記変倍駆動手段の動作開始直前の上記変倍レンズ群位
置検出手段の出力による上記最大繰出量演算手段の出力
をFp（ｉ）とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とするものである。 上記合焦補正演算手段は、望ましくは、該合焦補正演
算手段の出力をDfp、上記比例定数演算手段の出力をCf
p、補正をすべき時点での上記変倍レンズ群位置検出手
段の出力をZp（ｅ）、上記動作開始直前の時点での上記
合焦レンズ群位置検出手段の出力をＳ（ｉ）、設計時に
定められる上記変倍光学系のレンズ固有の定数をそれぞ
れC1，C2，C3とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とするものである。 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明するが、それに先立って本発明の根拠となる理論に
ついて述べる。 ズームレンズとは、変倍操作（全系焦点距離ｆの更
新）によってピント移動しないものをいう、と定義され
ているが、本発明においては、その理論の出発点とし
て、まず上記ピント移動を許すこととしている（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、
本理論は、取敢えず、フロントフォーカシング方式を前
提として説明を進める。 ズーミング操作による画角の変化を視覚的にとらえる
場合、特にズーミング操作をモータ等によって駆動す
る、いわゆるパワーズームを用いた場合、上記モータの
回転と画角の変化とが線形であるのが自然である。この
画角の変化は、上記全系焦点距離ｆの逆数すなわち1/f
に略比例するので、モータの回転と上記全系焦点距離ｆ
とが比例すれば画角の変化が自然に見える。さらにこの
全系焦点距離ｆを検出する手段を想定し、この検出手段
から出力される焦点距離情報Zpが上記モータの回転と比
例するように構成されているとすれば、Cp0およびCp1を
設計時に定められる設定定数として、画角の変化が自然
に見えるための全系焦点距離ｆと焦点距離情報Zpとの関
係は（１）式のように表わすことができる。 さて、本理論においては、合焦レンズ群としてのフォ
ーカシングレンズ群Ｆの焦点距離fFの変化は許容したの
で、従来のズームレンズが持っていた等量移動によって
生じる広角側でのフォーカシングレンズ群Ｆの不必要な
移動量を減少せしめ、また、このことをもってレンズ外
径を減小せしめ得る全系焦点距離ｆとフォーカシングレ
ンズ群Ｆの焦点距離fFとの関係を求める。 そこで次式に示す関係を考える。 fF 2＝CF 0・ｆ （２） ただし、ここでCF 0は上記同様の設定定数である。 （２）式の両辺に1/f2を乗じた上でその右辺に（１）
式を代入すると（３）式が得られる。 ここで、AFの演算結果であるフィルム面デフォーカス
量をδとし、新たな設定定数C10およびC11を導入すれ
ば、フォーカシングレンズ群Ｆの合焦位置までの移動量
Δは、 Δ＝（C10・Zp＋C11）・δ （４） なる演算式より算出できる。 さて、次に被写体距離の求め方を考える。 フォーカシングレンズ群Ｆの光軸方向の位置（移動
量）に比例してフォーカス位置情報Sxが出力されると仮
定し、設定定数をC30とすると、次の（５）式が得られ
る。 Sx＝C30・Δ （５） よって、C40、C41、C42を新たな設定定数とすると、 d1＝（C40・Zp＋C41）・Sx＋C42 （６） なる演算式により被写体距離d1を求めることができる。 ここで、符号を煩雑にしないために（６）式を（７）
式のように書き変える。 Ｄ＝（C0・Zp＋C1）・Sx＋C2 （７） ここで、Ｄは被写体距離で、Ｄ＝d1，C0，C1，C2は設
計時に定められる設定定数で、それぞれC0＝C40、C1＝C
41、C2＝C42である。つまり、（７）式において、被写
体距離Ｄが変化しないようにZp,Sxを制御するようにす
れば、変倍操作によるピント移動をなくす（補正）こと
が可能になる。 さて、次に本発明に係るバリフォーカルレンズ制御装
置の実施例の説明に移る。 第１図は、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、理論の説明で述べた合焦レンズ群として
のフォーカシングレンズ群Ｆを構成し、従って第１群レ
ンズ2aおよび第２群レンズ2bから形成される焦点距離は
fFであり、この第１群、第２群レンズ2a,2bを含み、第
３群レンズ2c〜第５群レンズ2eをもって同じく理論の説
明で述べた変倍レンズ群２を構成し、従ってその焦点距
離はfzである。また当然ながら変倍レンズ群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１群レンズ2aおよび第２群レンズ2bを駆動
する（詳細には、第１群レンズ2aと第２群レンズ2bの間
隔を一定に保持した状態で光軸方向に移動せしめる）合
焦駆動手段としてのフォーカスモータMFおよび図示しな
い機構部から成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、
理論の説明で述べた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「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、理論の説明で述べた焦点距離情報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「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FpxとFPM7のフォー
カス位置情報としての出力Sxとを受けて該出力SxをA/D
変換した上でこれらの比を演算し、比例定数Cfpを出力
する比例定数演算手段としての比例定数演算部、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および表示関数（DS1(T)）を演算する合焦補正演
算手段としての合焦補正演算部、12はフォーカスカウン
タ６の出力Dfcおよび上記合焦補正演算部11の補正量に
対応する出力Dfpならびに後述する起動信号（STR）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、上記最大繰出量演算部９、比例
定数演算部10、合焦補正演算部11およびフォーカス制御
部12をもって合焦補正制御手段を構成している。13〜15
は変倍方向指示手段を構成し、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は倍率増加指示信号を出力する
倍率アップスイッチ（以下単に「アップスイッチ」とい
う）、14は倍率減少指示信号を出力する倍率ダウンスイ
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
向判定部である。 16は上記起動信号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手段としての変倍制御部であ
る。尚、＋Ｖは電源を示す。また各部の入出力関係は主
要信号のみを示す。 第２図は、第１図に示した本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、
横軸には無限遠位置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、（７）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Zp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。従って、合焦曲線22は最大の繰出量となる至近の合
焦曲線で、特にこの至近の合焦曲線22をFpxとする。す
なわち、至近の被写体距離ＤをD0とし、Sx＝Fpxとおく
と（７）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、（９）式においてC11＝C1，C22（D0）＝C2，
C33（D0）＝C3とおけば次式、すなわち、 が得られる。 第３図は、第１図の動作、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、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17から至近の合焦曲線22
までの移動量（最大繰出量）であり、そしてZp（ｅ）,F
p（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Zp（ｅ）における合焦曲線17か
ら合焦曲線22までの移動量およびピント移動を補正すべ
き補正量である。つまり、変倍動作直前の比例定数Cfp
を（11）式とすると、このときの至近の合焦曲線は、
（12）式となる。 上記（13）式においてCfp′は、所定時間経過後の比
例定数とする。 そしてCfp＝Cfp′が成立するならばピント移動が発生
しない。そのためには（13）式が成立しなければならな
い。この時の合焦曲線22は、（14）式となる。従って、
（13）式の左辺をCfpと置き換えて右辺の分母に（14）
式を代入して整理すると（15）式が得られる。尚、（1
5）式は（14）式を上述のように（８）式→（９）式→
（10）式という変形をすることによって次式のようにな
る。 Sx(T)は焦点距離情報Zpがテレ側の位置にあるときの
フォーカス位置情報Sxであり、S0(T)は上記Sx(T)が至近
の合焦曲線22上にあるときのフォーカス位置情報Sx（つ
まりSx(T)とFpxの交点）である。尚、23は上述のように
して描かれる任意の被写体距離における合焦曲線であ
る。 第４図は、本発明の要部である合焦駆動の方向と変倍
駆動との関係を示す第２図の一部を省略した線図であ
る。 焦点距離情報ZpがA/D変換される際の精度が８ビット
であるとすると、テレ位置に255、ワイド位置に０を対
応させ、フォーカス位置情報Sxも同様に８ビットである
とすると、∞位置に０を、至近位置に255をそれぞれ対
応させる。 24は、変倍駆動の方向を示し、24aは倍率アップの方
向を示す矢印で、この矢印24aの方向をZDR＝１と記す。
24bは倍率ダウンの方向を示す矢印でこの方向をZDR＝−
１を記す。25は合焦駆動の方向を示し25aは∞位置側か
ら至近位置側への合焦駆動の方向を示す矢印でこの方向
MDR＝１と記す。25bは上記と逆で至近位置側から∞位置
側への駆動方向を示す矢印で、この方向をMDR＝−１と
記す。26は変倍駆動と合焦駆動が交互に繰返される状態
を示している。この状態をZDR＝MDRと記す。 第５図は、第１図に示す実施例の動作を説明するため
の図で、第２図および第３図と同一部分には同一符号を
付してある。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Zp1に対応する点、、28,30,33,35は焦点
距離情報Zpの変化量とその方向を示す矢印、29,31,34,3
6は、フォーカス位置情報Sxの移動量とその方向を示す
矢印、32はZp4における合焦曲線23上の点、Zp(T)はテレ
位置における焦点距離情報、Zp1，Zp2，Zp3は中間のあ
る焦点距離における焦点距離情報の値である。 第６図は、第１図の動作順序を示すフローチャートで
ある。尚、構成の説明は以下に述べる動作の説明におい
て詳しく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、第６
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であるZDR
＝１を含む起動信号（STR）が出力され、第６図のフロ
ーチャートはSTARTから起動する。「変倍方向読込み」
において、変倍制御部16は倍率アップの方向であること
を示すZDR＝１を一時的に記憶する。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ZP
M8の出力（Zp）を受けてA/D変換し、比例定数演算部10
がFPM7の出力（Sx）を受けてA/D変換し、それぞれ第５
図に示す例えばZp1およびS1であったとする。つまり点2
7に変倍レンズ群２が位置しているとする。次に、「変
倍レンズ群駆動」で変倍制御部16は倍率アップの方向へ
変倍モータMzを回転させる。そして変倍レンズ群２が移
動し、ZPM8の出力（Zp）も矢印28に示すように変化す
る。ただし、FPM7はフォーカスモータMFが動作していな
いので第１群レンズ2aおよび第２群レンズ2bの間隔は、
所定のカム動作に従って変化するが、フォーカシングレ
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Zp
の現在値Zp1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Zp1をZp0＝Zp1
として、変倍モータMzが回転する直前の焦点距離情報Zp
を登録する。次の「Zp読込み」では、第５図の矢印28を
もって示す方向へ変化しはじめた焦点距離情報Zpの最新
の値Zp1′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Zp1′を
改めてZp0＝Zp1′と置き換えて、上述の動作を繰返す。 そして第５図のZp2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、「Sx読込み」で現在のフォーカス位置情報Sx、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Sx＝Ｓ（ｉ）＝S1を読込む。 本発明の要部である次の「補正演算」においては、ま
ず、フォーカシングレンズ群2a,2bの駆動方向をZDR＝MD
Rによって決定する。すなわち、第５図の矢印28〜31か
らもわかるように、合焦曲線23上にフォーカシングレン
ズ群2a,2bがある限り合焦状態が保持できるのであるか
ら、矢印28方向に変倍駆動された場合、合焦曲線23に近
づく方向、つまり第５図では矢印29の方向、また第４図
では矢印25aが示すMDR＝１の方向に駆動すべきことは明
らかである。従って、変倍駆動の方向は、ZDR＝１で共
に右辺が１であるからZDR＝MDRと機械的にイコールと置
くだけで適切な合焦駆動の方向が決定できるのである。
また逆の倍率ダウン動作のとき、つまり変倍駆動の方向
が第４図の矢印24bに示すZDR＝−１のときは、合焦駆動
の方向は矢印25bで示すMDR＝−１であればよいことがわ
かる。つまり、この場合もZDR＝MDRでよいのである。 さて、上記「補正演算」におけるもう一つの重要な動
作は、（10）式、（11）式および（16）式によって合焦
補正演算部11が補正量Dfpを算出するところにある。こ
のように、フォーカシングレンズ群2a,2bの駆動方向と
駆動（移動）すべき量が決定されるのである。次にこれ
らのデータをフォーカス制御部12が受けて、第６図の
「フォーカシングレンズ駆動」においてフォーカスモー
タMFを回転させる。従ってFPM7の出力（Sx）は、第５図
に示す矢印29をもって示す方向に変化する。 ただし、第５図においては説明を簡略にするため、フ
ォーカスモータMFの回転中には、変倍モータMzを停止さ
せているように描いてあるが、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MFによ
り補正動作中も変倍モータMzは回転を継続している。さ
らにフォーカス制御部12は、フォーカスカウンタ６の出
力Dfcと上記補正量Dfpとを逐時比較しDfc＝Dfpとなった
ところで、すなわち、第５図においては矢印29が合焦曲
線23に達したところで、フォーカシングモータMFを停止
させて倍率アップ動作の１サイクルを終了する。さらに
変倍終端にも達せず、変倍スイッチ13が押され続けてい
るならば、再度第５図におけるZp2，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1
3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Mz
を停止させ変倍駆動部16の動作を停止させる。そして次
の「焦点距離表示更新」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Zp（今の場合Zp3）
を読取ることによって更新される。以上が倍率アップ動
作である。 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、上
述のZDR＝MDR（＝−１）によって矢印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、本実施例は、各被写体距離における合
焦位置の変化が（７）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、変倍駆動の方向および合焦駆動の方向を第４
図のように定義すれば、変倍スイッチ13,14の情報からZ
DR＝MDRによって極めて容易に適切な合焦駆動の方向を
決定できる利点がある。従って、従来のように、アナロ
グ処理も要せず、誤動作によって∞位置側および至近位
置側で制御不能になることもなく、確実且つ迅速な制御
ができる。さらに、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、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、第６図フローチャートにおける「８ステップ
以上移動？」は、８ステップに限ることなく、４ステッ
プあるいは６ステップ等、設計上適切なステップ数であ
れば任意でよい。また、所定ステップ毎に変倍レンズ移
動量をチェックすることなく、所定時間間隔毎に上記チ
ェックを行なうように構成してもよい。 （ｅ）効果 以上詳しく説明したように本発明によれば、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
し上記無限遠位置における上記合焦位置が不変で上記至
近位置における該合焦位置が上記無限遠位置から次第に
遠ざかるように変化するバリフォーカルレンズにおい
て、上記変倍レンズ群が変倍駆動手段によって駆動され
ている時に当該焦点距離に対する上記結像位置ずれを補
正すべき補正量を合焦補正制御手段が算出し、且つ上記
変倍方向指示手段から、上記最短焦点距離側から上記最
長焦点距離側への駆動を指示する倍率増加指示信号を受
けたとき上記合焦レンズ群を駆動すべき方向を至近位置
方向と決定し、上記倍率増加の逆の駆動をする倍率減少
指示信号を受けたとき、上記合焦レンズ群を駆動すべき
方向を無限遠位置方向と決定し、該補正量に応じて上記
合焦レンズ群を、上記決定された方向の上記合焦位置へ
駆動するように上記合焦駆動手段を制御する構成とした
から、結像位置ずれを補正するための合焦レンズ群の駆
動方向を、演算により算出する場合に比べ、著しく高速
で決定することができ、延いては結像位置ずれを瞬時に
補正し、合焦状態を実質上常に保持することができ、例
えば上述した特開昭60−211414号公報に提案されている
変倍レンズ群と連動する可変抵抗を付設し、この可変抵
抗の出力電圧をアナログ処理することによって変倍レン
ズ群の変倍方向を検出し、合焦レンズの駆動方向を決定
する従来装置のように、電源電圧の変動、可変抵抗の分
解能およびアナログ処理の精度等により本来駆動すべき
方向と逆の方向に駆動するような誤動作が起きたり、制
御不能に陥ったりする、等の事態が全く起き得ないバリ
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、第
１図に示した本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Sxとの関係を各被写体距離毎に
示した線図、第３図は、同実施例中の合焦補正演算部の
演算の原理を説明するための第２図の一部を省略した線
図、第４図は、本発明の要部である変倍駆動の方向と合
焦駆動の方向の関係を示す線図、第５図は、第１図に示
す実施例の動作を説明するための線図、第６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。 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、10……比
例定数演算部、11……合焦補正演算部、12……フォーカ
ス制御部、13……倍率アップスイッチ（アップスイッ
チ）、14……倍率ダウンスイッチ（ダウンスイッチ）、
15……駆動方向判定部、16……変倍制御部、Mz……変倍
モータ、MF……フォーカスモータ、＋Ｖ……電源、24…
…変倍駆動の方向を示す矢印、25……合焦駆動の方向を
示す矢印、26……変倍駆動と合焦駆動の方向の関係を示
す矢印。
の一実施例の全体構成を示すブロック図、第２図は、第
１図に示した本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Sxとの関係を各被写体距離毎に
示した線図、第３図は、同実施例中の合焦補正演算部の
演算の原理を説明するための第２図の一部を省略した線
図、第４図は、本発明の要部である変倍駆動の方向と合
焦駆動の方向の関係を示す線図、第５図は、第１図に示
す実施例の動作を説明するための線図、第６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。 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、10……比
例定数演算部、11……合焦補正演算部、12……フォーカ
ス制御部、13……倍率アップスイッチ（アップスイッ
チ）、14……倍率ダウンスイッチ（ダウンスイッチ）、
15……駆動方向判定部、16……変倍制御部、Mz……変倍
モータ、MF……フォーカスモータ、＋Ｖ……電源、24…
…変倍駆動の方向を示す矢印、25……合焦駆動の方向を
示す矢印、26……変倍駆動と合焦駆動の方向の関係を示
す矢印。
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
G03B 13/36
G03B 3/00
Claims (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であって、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上記無
限遠位置における上記合焦位置が不変で上記至近位置に
おける該合焦位置が上記無限遠位置から次第に遠ざかる
ように変化し、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伴い結像位置
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、
上記合焦レンズ群の上記光軸上の位置を検出して該位置
に対応する合焦レンズ群位置情報を出力する合焦レンズ
群位置検出手段と、上記変倍レンズ群の上記光軸上の位
置を検出して該位置に対応する焦点距離情報を出力する
変倍レンズ群位置検出手段と、上記合焦レンズ群位置検
出手段から出力される合焦レンズ群位置情報および上記
変倍レンズ群位置検出手段から出力される焦点距離情報
を受けて上記変倍レンズ群が変倍駆動手段によって駆動
されている時に当該焦点距離に対する上記結像位置ずれ
を補正すべき補正量を演算により算出し、上記変倍方向
指示手段から、上記最短焦点距離側から上記最長焦点距
離側への駆動を指示する倍率増加指示信号を受けたとき
上記合焦レンズ群を駆動すべき方向を至近位置方向と決
定し、上記倍率増加の逆の駆動をする倍率減少指示信号
を受けたとき、上記合焦レンズ群を駆動すべき方向を無
限遠位置方向と決定し、上記補正量に応じて上記合焦レ
ンズ群を上記決定された方向の上記合焦位置へ駆動する
ように上記合焦駆動手段を制御する合焦補正制御手段と
を具備し、上記変倍光学系の変倍動作によって生ずる結
像位置ずれを補正すべき方向を迅速に判定するように構
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．合焦補正制御手段は、変倍レンズ群位置検出手段の
出力および設計時に定められる変倍光学系のレンズ固有
の定数に基づいて無限遠位置から至近位置までの繰出量
に対応する最大繰出量を算出する最大繰出量演算手段
と、変倍駆動手段の動作開始直前の合焦レンズ群位置検
出手段の出力と上記変倍駆動手段の動作開始直前の上記
変倍レンズ群位置検出手段の出力に対応する上記最大繰
出量演算手段の出力とに基づき、比例定数を算出する比
例定数演算手段と、上記比例定数演算手段の出力、補正
をすべき時点での上記変倍レンズ群位置検出手段の出
力、上記動作開始直前の時点での上記合焦レンズ群位置
検出手段の出力および設計時に定められる変倍光学系の
レンズ固有の定数に基づいて、上記変倍駆動手段の動作
開始後所定の時間間隔で、または上記変倍レンズ群位置
検出手段からの出力の変化が所定量に達した時点で、補
正量を算出する合焦補正演算手段とを有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のバリフォーカルレン
ズ制御装置。 ３．最大繰出量演算手段は、無限遠位置から至近位置ま
での最大繰出量に対応する出力をFpx、変倍レンズ群位
置検出手段の出力をZp、設計時に定められる変倍光学系
のレンズ固有の定数をそれぞれC1，C2，C3とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載のバリフォーカルレン
ズ制御装置。 ４．比例定数演算手段は、比例定数に対応する出力をCf
p、変倍駆動手段の動作開始直前の合焦レンズ群位置検
出手段の出力をＳ（ｉ）、上記変倍駆動手段の動作開始
直前の変倍レンズ群位置検出手段の出力による最大繰出
量演算手段の出力をFp（ｉ）とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載のバリフォーカルレン
ズ制御装置。 ５．合焦補正演算手段は、上記合焦補正演算手段の出力
をDfp、比例定数演算手段の出力をCfp、補正をすべき時
点での変倍レンズ群位置検出手段の出力をZp（ｅ）、上
記動作開始直前の時点での合焦レンズ群位置検出手段の
出力をＳ（ｉ）、設計時に定められる変倍光学系のレン
ズ固有の定数をそれぞれC1，C2，C3とするとき、 なる演算式による演算を実行する手段を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載のバリフォーカルレン
ズ制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125021A JP2814240B2 (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | バリフォーカルレンズ制御装置 |
| US07/184,023 US4881799A (en) | 1987-04-20 | 1988-04-20 | Varifocal lens device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125021A JP2814240B2 (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | バリフォーカルレンズ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63291016A JPS63291016A (ja) | 1988-11-28 |
| JP2814240B2 true JP2814240B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=14899895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62125021A Expired - Lifetime JP2814240B2 (ja) | 1987-04-20 | 1987-05-23 | バリフォーカルレンズ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2814240B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7609957B2 (en) | 2005-02-18 | 2009-10-27 | Ricoh Company, Ltd. | Photographing lens driving control device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59143111A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 連続可変焦点距離レンズ |
| JPH067216B2 (ja) * | 1984-04-04 | 1994-01-26 | キヤノン株式会社 | 自動焦点装置 |
| JPH0654366B2 (ja) * | 1985-05-20 | 1994-07-20 | ウエスト電気株式会社 | ズ−ミング方法およびズ−ミング装置 |
-
1987
- 1987-05-23 JP JP62125021A patent/JP2814240B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7609957B2 (en) | 2005-02-18 | 2009-10-27 | Ricoh Company, Ltd. | Photographing lens driving control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63291016A (ja) | 1988-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |