JP3082937B2 - ズーム機構を有する光学機器 - Google Patents

ズーム機構を有する光学機器

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はズーム機構内蔵のレンズ鏡筒、ズーム機構内
蔵のカメラ等に関する。
〔従来の技術〕
従来、モーターによって駆動されるパワーズームレン
ズの駆動は、1つのモーターとカムリングによって行わ
れていた。つまり、ズームレンズを構成する各群をカム
リングを使って移動させる構成とし、このカムリングを
モーターで回すことによって駆動していた。
しかし、すべての群をカムの運動によって駆動しよう
とすると、ズームレンズ鏡筒の小型化という点で限界が
生じる。また、ズームの長焦点化に対しては、必要とさ
れるカムの寸法精度は厳しくなる一方である。
そこで、複数の駆動源を使って、独立に群を動かす事
によって鏡筒を小型化しようとする手段が考えられる。
また、各群を独立に動かすことが出来れば、マイコン等
の演算手段を用いることにより複雑な制御も可能とな
り、従来のカムのみによる駆動方式では実現が困難であ
ったリアフオーカス方式のレンズを制御する事も容易と
なる。
〔発明が解決しようとしている課題〕
しかしながら、複数のモーターを使ってズーム動作を
行う場合、ズーム制御を簡単に行えないという問題が生
じる。
つまり、各群の移動スピードは、駆動方式によって全
く異なる。例えばカムを使用した場合、モーターのスピ
ードが一定でもカム溝の角度で移動スピードは変化し、
ヘリコイドを使用した場合、モーターの駆動スピードに
比例する。一般的にズーミングによる光学的な群の位置
関係は直線的な関係に無いために、単に各群の駆動モー
ターを一定スピードで駆動したのでは、ある群の移動は
大きく、ある群の移動は少ないといった関係になってし
まう。
これを、モーターのスピードを制御する事によって光
学的な各群の関係を満足させようとすると、非常に複雑
な制御になり、従来のモーター駆動の方法の延長で考え
れば不可能である。
〔課題を解決するための手段〕
本願第1発明は、複数のズーム用レンズ群を、複数の
モーターにより独立に移動させるズーム機構を有する光
学機器において、ズーミングの際に前記複数のズーム用
レンズ群を同時に移動させ、ズーミングの停止の際に、
前記複数のズーム用レンズ群の特定のレンズ群を他のレ
ンズ群より先に停止させ、前記特定のレンズ群の停止位
置に基づいて前記他のレンズ群を補正移動させるように
前記複数のモーターを制御する制御手段を有し、該制御
手段はズーミングの際に前記複数のモーターのそれぞれ
を一定の速度で駆動することを特徴とする。
また、本願第2発明は、複数のズーム用レンズ群を、
複数のモーターにより独立に駆動するズーム機構を有す
る光学機器において、ズーミングの開始の際に前記複数
のズーム用レンズ群の特定のレンズ群のみを移動させて
他のレンズ群の移動を補正量だけ遅延させ、ズーミング
の際に前記複数のズーム用レンズ群を同時に移動させる
ように前記複数のモーターを制御する制御手段を有し、
該制御手段はズーミングの際に前記複数のモーターのそ
れぞれを一定の速度で駆動することを特徴とする。
〔実施例〕
第1図に本発明の実施例となるカメラのズーム駆動回
路を示す。レンズは3群タイプのズームレンズであり、
1−2群をカムによって、3群をヘリコイドによって駆
動するように構成されている。
第1図において、1はカメラ全体の制御をおこなう制
御回路、2は電源、3はレリーズ釦、4はTELEズーミン
グ釦、5はWIDEズーミング釦、6は1−2群を制御する
カムを駆動するモーター、7は3群を制御するヘリコイ
ドを駆動するモーター、8は1−2群のポジシヨンを検
出するエンコーダー、9は3群のポジシヨンを検出する
エンコーダーである。
1−2群はカメラのズーム鏡筒そのものの動きに連動
し、上記カムによって所定の位置に駆動される。一方、
3群は鏡筒内部にあって外からはその動きは見えない。
そこで、1−2群の位置を基準に考えて制御を行う。1
−2群の位置をエンコーダー8で検出し、これに応じた
位置へエンコーダー9を使って3群を駆動する。エンコ
ーダー8、9の出力はモーター駆動中にも監視する。こ
の時、TELE端、WIDE端はもちろん、各群がどこにあるか
をチエツクしながら駆動を行う。
第2図は各群の光学的な位置関係、つまり各群の空気
間隔を示す図である。L1は1−2群間隔、L2は2−3群
間隔、b.fは3群からフイルム面までの距離である。横
軸を時間として、縦軸に各群の位置を示している。横軸
は、1−2群駆動モーター6を一定のスピードで駆動し
た場合の1−2群の移動量を基準にしている。3群は、
1−2群の位置に光学的に対応する位置である。
第2図より、1−2群駆動のモーターを一定スピード
で動かした場合、3群の移動がWIDE側で速く、TELE側で
遅くしないと全体のバランスがとれないことが分かる。
つまり、3群の移動スピードはズームポジシヨンに応じ
て微妙に変化させる必要がある。
更に、実際の1−2群の駆動スピードは起動、停止時
に変化し、カメラの電源、姿勢、温度等の条件によって
も変化する。こういった条件を満足するように3群のス
ピードを制御するのは非常に困難であり、1−2群のス
ピードの変動要素を考えれば、3群を複雑にスピード制
御しても効果はあまり期待できない。
従って3群は、適当なスピードを見つけて一定条件で
駆動するのが現実的である。
3群はヘリコイドで駆動するため、モーターのスピー
ドが一定であれば、等速で移動することになる。たとえ
ば、TELE側で1−2群と3群が焦点距離としての変化が
同じ位になる様にモーター6、7のスピードを設定した
とする。すると、WIDE側で3群に必要とされる移動量は
大きいので、必然的にWIDE側では3群が1−2群に対し
て遅れることになる。
反対に、WIDE側で1−2群と3群のズームスピードが
合うように設定したとする。TELE側で3群に必要とされ
る移動量は、WIDE側より少ないので、モーターのスピー
ドを一定にしていても、TELE側では3群は1−2群より
も速くなる。
そこで、モーター6、7のスピードは、焦点距離の変
化として、WIDE側で3群がやや1−2群よりも遅れる程
度に設定する。これは、TELEを基準にすると、3群が必
ずWIDEで遅れることになり、完全にWIDE端を基準に設定
すると、常に3群が先行するようになるためである。
次に第3図に従ってズーム動作を説明する。第3図は
ズーム制御の内容を示すフローチヤートである。
まず、TELEズーミング釦が押された場合の説明をす
る。TELEズーミング釦4が押されると、制御回路1の動
作はカメラ全体の制御から第3図ステツプ(以下、ステ
ツプ「#」にて表す)1の動作に入る。ここでいうカメ
ラ全体の制御とは一般的なレリーズやフイルム給送など
の動作であり、説明は省略する。
#1より#2に進み、エンコーダー8によりTELE端で
ないかチエツクする。すでにTELE端であれば、もうTELE
ズーミングは出来ないので#19のTELEズーミング釦4ま
たはWIDEズーミング釦5が離されるのを待つループに入
る。
TELE端でない場合、#3で1−2群駆動モーター6と
3群駆動モーター7をオンする。#4でエンコーダー8
により1−2群の位置がTELE端でないかチエツクする。
1−2群がTELE端の場合#8へ進んでズームの終了動作
を始める。
1−2群がTELE端でない場合、#5でエンコーダー9
により3群がTELE端でないかチエツクする。3群がTELE
端でない場合、#7でTELEズーミング釦4が押されてい
るかチエツクする。押されていれば#4へ戻ってズーミ
ングを継続し、離されていれば#8へ進んでズームの終
了動作を始める。
#5で3群がTELE端の場合、3群駆動モーター7をオ
フして#7に進む。
1−2群がTELE端になるか、TELEズーミング釦4がオ
フされると、#8へ進み各群の駆動モーター6、7をオ
フする。#9でエンコーダー8により入力された1−2
群の位置に対して、3群を第2図の関係になるようにモ
ーター7を駆動する。ここまでで1−2−3群は適正な
ズーム位置に停止する事になる。
#19ではTELEズーミング釦4のオフを、#20ではWIDE
ズーミング釦5のオフを待って、それぞれがオフされた
ら#21へ進んで全体の制御へ戻る。
次にWIDEズーミング釦が押された場合の説明をする。
WIDEズーミング釦5が押されると、制御回路1の動作は
カメラ全体の制御から第3図#10の動作に入る。
#10より#11に進み、エンコーダー8によりWIDE端で
ないかチエツクする。すでにWIDE端であればもうWIDEズ
ーミングは出来ないので#19のTELEズーミング釦4また
はWIDEズーミング釦5が離されるのを待つループに入
る。
WIDE端でない場合、#12で1−2群駆動モーター6を
オンする。しかし、ここでは3群駆動モーター7はオン
しない。
#13でエンコーダー9により3群の位置がWIDE端でな
いかチエツクする。3群がWIDE端でない場合、#14でエ
ンコーダー8により1−2群が3群の駆動を開始する焦
点距離fSTARTよりもWIDE側になっているかチエツクす
る。fSTARTよりもWIDEの場合、#15で3群駆動モーター
7をオンする。
#16では1−2群がWIDE端でないかチエツクする。1
−2群がWIDE端であれば#8へ進んでズームの終了動作
を始める。
1−2群がWIDE端でない場合、#18でWIDEズーミング
釦5が押されているかチエツクする。押されていれば#
13へ戻ってズーミングを継続し、離されていれば#8へ
進んでズームの終了動作を始める。
#13で3群がWIDE端の場合、3群駆動モーター7をオ
フして#16へ進む。つまり、1−2群がまだWIDE端に達
しておらず、3群がWIDE端へ来てしまった場合は、3群
の駆動モーター7の起動をかける#14、#15のルーチン
を通らないようにする。
1−2群がWIDE端になるか、WIDEズーミング釦5がオ
フされると#8へ進み、TELEズームの終了動作と全く同
じことを行う。
次に、このズーム動作でズーミングが良好に行える理
由を説明する。前述のように、モーター6、7のスピー
ドは、焦点距離の変化として、WIDE側で3群が1−2群
よりも少し速い程度に設定されている。
TELEズームの場合、第2図から分かるように、WIDE側
では3群は1−2群に対して遅れ気味になりTELE側で1
−2群を追い越してしまう。従って、モーター6と7を
同時に起動すればWIDE側でほぼ理想的にズームするが、
TELE側では3群が1−2群を追い越すことになる。
しかし、#5〜#6で3群はTELE端で停止するので、
追い越した量を#9で補正すればよい。ここで、TELE側
の3群位置の移動量はもともと少ないので#9で補正す
る量、すなわち#9の動作による時間遅れが少なく、操
作感に与える影響は小さい。
第4図にWIDEからMIDDLEまでズームした場合の各群の
移動タイミング、第5図にWIDEからTELEまでズームした
場合の各群の移動タイミングを示す。
第4図において、T0より各群の駆動がスタートする。
3群はやや遅れ気味になり、T1でTELEズーミング釦4が
離されたとすると、1−2群は停止し、T1〜T2の時間で
3群の位置を1−2群の1位置に対応する位置まで補正
駆動を行う。
第5図において、T0より各群の駆動がスタートする。
最初3群は遅れ、T1で1−2群に追いつき、これ以降3
群が先行する。T2で3群はTELE端に達し停止する。T3
1−2群もTELE端に達しズーム終了となる。T1〜T3の間
でTELEズーミング釦4が離された場合は、1−2群停止
後、3群の行き過ぎ量を補正すればよい。
一方、WIDEズームの場合、モーター6、7を同時に起
動するとMIDDLE付近よりもWIDE側からスタートする場合
は適当にズームが行われるが、TELE付近からスタートす
ると最初に3群が1−2群を大きく追い越してしまう。
WIDEに行くに従ってその差は近づいてくるが、少しだけ
TELEズームした場合、3群が1−2群を大きく追い越し
たまま#9の補正動作に入るので、#9の時間が長く操
作感が非常に悪くなる。
そこで、#14〜#15で3群の起動をかけるタイミング
を焦点距離fSTARTになるまで遅らせる。これによって、
TELE側で不必要な3群の駆動によって余計な補正動作が
入ることは無くなる。また、WIDEでは1−2群と3群に
同時に起動がかかるので適当なズーム動作となる。
第6図にTELEからWIDEまでズームした場合の各群の移
動タイミングを示す。
第6図において、T0より1−2群の駆動がスタートす
る。3群は、T1で1−2群がfSTARTに達すると駆動が始
まる。T2まで3群は1−2群に遅れるが、T2から3群が
先行し、T3で3群がWIDE端に、T4で1−2群がWIDE端に
達する。この間、3群が遅れ、または先行する量は少な
く、どこでWIDEズーミング釦5が離されても、最後の3
群補正量は少ない。
第7図にTELEからMIDDLEまでズームした場合の各群の
移動タイミングを示す。
第7図において、T0で1−2群の駆動が、T1で3群の
駆動が始まる。T2でWIDEズーミング釦5が離され1−2
群は停止し、T2〜T3の間に3群の補正を行う。
〔他の実施例〕 本発明の実施例は第2図の様なズーム動作をするレン
ズに対するものであったが、これとは異なるタイプのレ
ンズに対しても、各群の駆動方式と併せて各モーターの
起動のタイミングを変えれば、簡単で適当な制御が出来
る。この場合、どのシーケンスでどのモーターの起動を
変えるか、モーターの駆動スピードをどの程度に設定す
るかはそのシステム次第である。
また、モーターに直流モーターでなくステツピングモ
ーターを使った場合、モーターの駆動スピードの決定に
は大きな制約がある。つまり、ステツピングモーターの
脱調を避けるためにステツピングモーター自身の特性が
最優先される。モーターのスピードを任意に設定するこ
とは困難な場合でも、ギアの減速比等の設計時にある程
度スピードを合わせ、それに応じて起動のタイミングを
変えればよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、制御に関する条件が簡単になり、結
果的に簡単で安定した制御が行える。
また、モーターに直流モーターでなくステツピングモ
ーターのような、スピードを微妙に変えることが困難な
モーターを使用した場合には、本発明によるモーターの
駆動スピードを一定として制御する方式は非常に有効な
手段となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例となるカメラのズーム駆動回
路、 第2図は各群の光学的な位置関係、つまり各群の空気間
隔を示す図、 第3図はズーム制御を内容を示すフローチヤートであ
る。 また、第4図〜第7図はズーミング時の各群の移動タイ
ミングを示す図である。 1はカメラ全体の制御をおこなう制御回路、3はレリー
ズ釦、4はTELEズーミング釦、5はWIDEズーミング釦、
6は1−2群を制御するカムを駆動するモーター、7は
3群を制御するヘリコイドを駆動するモーター、8は1
−2群のポジシヨンを検出するエンコーダー、9は3群
のポジシヨンを検出するエンコーダーである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−191821(JP,A) 特開 昭63−261211(JP,A) 特開 昭60−143309(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のズーム用レンズ群を、複数のモータ
    ーにより独立に移動させるズーム機構を有する光学機器
    において、 ズーミングの際に前記複数のズーム用レンズ群を同時に
    移動させ、ズーミングの停止の際に、前記複数のズーム
    用レンズ群の特定のレンズ群を他のレンズ群より先に停
    止させ、前記特定のレンズ群の停止位置に基づいて前記
    他のレンズ群を補正移動させるように前記複数のモータ
    ーを制御する制御手段を有し、該制御手段はズーミング
    の際に前記複数のモーターのそれぞれを一定の速度で駆
    動することを特徴とするズーム機構を有する光学機器。
  2. 【請求項2】前記複数のモーターを互いに異なる速度で
    駆動することを特徴とする請求項(1)に記載のズーム
    機構を有する光学機器。
  3. 【請求項3】複数のズーム用レンズ群を、複数のモータ
    ーにより独立に駆動するズーム機構を有する光学機器に
    おいて、 ズーミングの開始の際に前記複数のズーム用レンズ群の
    特定のレンズ群のみを移動させて他のレンズ群の移動を
    補正量だけ遅延させ、ズーミングの際に前記複数のズー
    ム用レンズ群を同時に移動させるように前記複数のモー
    ターを制御する制御手段を有し、該制御手段はズーミン
    グの際に前記複数のモーターのそれぞれを一定の速度で
    駆動することを特徴とするズーム機構を有する光学機
    器。
  4. 【請求項4】前記複数のモーターを互いに異なる速度で
    駆動することを特徴とする請求項(3)に記載のズーム
    機構を有する光学機器。
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