JPH04331907A - レンズ位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、銀塩写真カメラ、ス
チルビデオカメラ、ビデオカメラ等に於ける、撮像光学
系のレンズ位置制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レンズ位置制御装置のレンズ位置
検知手段として、光学式、電気式などの種類があった。 光学式では、フォトインタラプタ、フォトカプラ等があ
る。又、電気式では、ポテンショメータ、電気容量型、
グレイスケール等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のレンズ位置検知
手段においては、形状や、温度、湿度などの環境条件、
製造状態等によって、その特性が変化する。

【０００４】フォトインタラプタや、グレイスケールに
おいては、形状の変化によって特性が変化する。電機容
量型においては、電極間の誘電率が温度や湿度により変
化し、また、製造状態により電極の形状や電極間隔が異
なるため特性が変化する。また、ポテンショメータやフ
ォトカプラにおいても、環境による変化があり、製造状
態によっても位置による出力変化の特性が変化する。

【０００５】一方、近年の撮像光学系は小型化する傾向
にあり、レンズ位置制御に高い精度が求められるように
なっている。

【０００６】しかしながら、従来のレンズ位置検知手段
をレンズ位置制御に用いた場合には、前記のような理由
により位置検知手段の特性が変化するため、レンズの停
止精度を高くできないという欠点があった。

【０００７】本発明は、前記問題に鑑みてなされたもの
で、従来の装置の構成を変える事なく、特に、位置検出
手段の製造状態による特性変化に左右されることのない
高精度のレンズ位置制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のレンズ位置制御
装置では、レンズ移動手段及びレンズ位置検知手段の少
くとも一方の特性を記憶しておく手段を設け、該位置検
知手段の出力及び該レンズ移動手段に与える制御信号の
少くとも一方を該特性に従って補正しつつ該レンズ移動
手段を制御するようにしたので、該位置検知手段の出力
に誤差が含まれるようになっても、高精度のレンズ位置
制御が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下に図を参照して本発明をビデオカメラに
適用した実施例について説明する。

【００１０】図１において、１は光軸方向に移動して変
倍作用を行なうバリエータであり、ズームスイッチ２が
押された事によりズームモータドライバ３に信号が送ら
れ、ズームモータ４を駆動して光軸方向に移動する。５
は自動合焦装置であり、ＣＣＤ等の撮像部材６からの信
号の高周波成分の値を検知して焦点信号を出力する。Ｃ
ＰＵ７は該焦点信号が最大値となるようにフォーカスレ
ンズ８を移動させるためフォーカスモータドライバ９に
信号を送り、フォーカスモータ１０を駆動する。

【００１１】１１はズームエンコーダであり、バリエー
タ１と共に移動する接触子が電気的な抵抗体との接触点
を変化させて端子間の抵抗値を変化させる。該抵抗値変
化による電圧変化をズームエンコーダ読み取り回路１２
によって検知し、ＣＰＵ７は第一の補正データメモリ１
３の内容と比較してバリエータ１の位置を検知する。１
４はフォーカスエンコーダであり、フォーカスレンズ８
と共に移動するフォーカスレンズ保持枠の外側に第一の
電極を設け、固定鏡筒の内側に第二の電極を設け、前記
第一の電極と前記第二の電極との対向面積が変化するこ
とにより、第一電極と第二電極の間の電気容量が変化す
る。該電気容量をフォーカスエンコーダ読み取り回路１
５により検知し、ＣＰＵは第二の補正データメモリ１６
の内容と比較して、フォーカスレンズ８の位置を検知す
るようになっている。

【００１２】図２は、フォーカスエンコーダ１４の一部
を拡大したものである。１０１はレンズ枠であり、内側
に不図示のレンズを保持して光軸方向に移動可能で、そ
の外側には第一の電極１０３が形成されている。１０３
は固定鏡筒であり、その内側には第二電極１０４が形成
されている。図３は、図２のようなエンコーダを実際に
製造した場合の特性を示した図である。横軸はフォーカ
スレンズ位置を、縦軸は位置信号の出力レベルを示して
いる。設計値又は所望の出力特性は破線Ａの様な特性で
あるが、実際の出力特性は、製造誤差により電極の形状
や電極間隔などにばらつきが生じ、実線Ｂのようになる
。

【００１３】そこで本発明では、図３における破線Ａと
実線Ｂとの差を補正データとして予め第一補正データメ
モリ１３に記憶しておき、フォーカスエンコーダの出力
から設計値でのフォーカスレンズ位置をＣＰＵ７におい
て計算することにより、正確なフォーカスレンズ位置が
求められるようになっている。データを記憶するＲＯＭ
の容量が小さいため多数の補正データを記憶できないと
きは、第一補正データメモリ１３の内容としてフォーカ
スレンズの基準位置を数点定めておき、該基準位置での
破線Ａと実線Ｂとの差を前記第一の補正データメモリ１
３に記憶しておき、ＣＰＵ７において補間演算により前
記基準位置の間の位置での補正データを算出すればよい
。また、破線Ａと実線Ｂとの差を算出する演算式や定数
を補正データとして前記補正データメモリ１６に記憶し
ておき、ＣＰＵ７において補正データを算出してもよい
。

【００１４】図４は、ズームエンコーダ１１を拡大した
ものである。１５１は抵抗体であり、接触子１５２がバ
リエータ１と共に光軸方向に移動することにより、端子
１５３と端子１５４との間に不図示の直流電源から印加
される電圧を分圧して端子１５５に出力する。図５は、
端子１５３と端子１５５との間の抵抗値とバリエータ位
置との特性を示している。横軸はバリエータ位置を、縦
軸は端子１５３と端子１５５との間の抵抗値を、それぞ
れ示す。設計値又は所望の出力特性は破線Ａ′の様な特
性であるが、実際の抵抗値は、製造誤差により抵抗体の
抵抗率分布にばらつきが生じ、実線Ｂ′のようになる。

【００１５】そこで本発明では、図５における破線Ａ′
と実線Ｂ′との差を補正データとして予め第一の補正デ
ータメモリ１３に記憶しておき、ズームエンコーダの出
力から設計値での抵抗値をＣＰＵ７において計算するこ
とにより、正確な抵抗値を求め正確なバリエータ位置が
求められるようになっている。データを記憶するＲＯＭ
の容量が小さいため多数の補正データを記憶できないと
きは、第一の補正データメモリ１３の内容として、バリ
エータの基準位置を数点定めておき、該基準位置での破
線Ａ′と実線Ｂ′との差を前記第一の補正データメモリ
１３に記憶しておき、ＣＰＵ７において補間演算により
前記基準位置の間の位置での補正データを算出すればよ
い。また、破線Ａ′と実線Ｂ′との差を算出する演算式
や定数を補正データとして前記第二の補正データメモリ
１６に記憶しておき、ＣＰＵ７において補正データを算
出してもよい。

【００１６】以上のように構成することにより、レンズ
位置を正確に検出できるので、高精度なレンズ位置制御
を行うことができる。なお、フォーカスエンコーダとバ
リエータエンコーダとは、それぞれ逆の構成でもよく、
また、フォーカスレンズとバリエータとに限らず、他の
可動レンズに用いてもよい。

【００１７】図６は、位置検出装置としてフォトカプラ
を用いた場合を示す本発明の第二実施例である。なお、
図１と同一番号で表示されている構成要素は図１の構成
要素と同一の機能を示す。２０１はポジションセンシン
グディテクタ（ＰＳＤ以下同）であり、受光面上に入射
したスポット光の位置を検出して出力する。２０２は可
動レンズと共に移動するスリットであり、赤外発光ダイ
オード２０３からの赤外光を、ＰＳＤ２０１の可動レン
ズに比例した位置に入射させる。ＣＰＵ７がモータドラ
イバ２０５に信号を出力するとモータ２０６が駆動され
、可動レンズ２０７が光軸方向に移動する。ＰＳＤ出力
読み取り回路２０４はＰＳＤ２０１からの信号を可動レ
ンズ２０７の位置に変換してＣＰＵ７に出力する。ＣＰ
Ｕ７は補正データ２０８に記憶されたデータとＰＳＤ出
力読み取り回路２０４の出力とを比較演算して、可動レ
ンズ２０７の位置を検出する。

【００１８】図７は、ＰＳＤ２０１を示している。スポ
ット光２５１が受光面２５２に入射するとＰＳＤ内部に
光電子が発生して光電流が流れ、端子２５３と端子２５
４に電圧があらわれる。端子２５５は不図示の電源が接
続される。

【００１９】しかしながら、実際にＰＳＤ２０１のスリ
ット２０２、及び赤外発光ダイオード２０３を組み合わ
せた場合には、これらの位置関係やＰＳＤ２０１の特性
ばらつきなどにより可動レンズの位置とＰＳＤ２０１の
出力との間に差が生じる。

【００２０】図８は、図７に示されるような位置検出装
置を実際に製造した場合の特性を示した図である。横軸
は可動レンズ位置を、縦軸は位置信号の出力レベルを示
している。設計値または所望の出力特性は破線Ａ″のよ
うな特性であるが、実際の出力特性は、ＰＳＤ２０１と
スリット２０２、及び赤外発光ダイオード２０３を組み
合わせた場合には、これらの位置関係やＰＳＤ２０１の
特性ばらつきなどにより、可動レンズの位置とＰＳＤ２
０１の出力との間に差が生じ実線Ｂ″のようになる。

【００２１】そこで本発明では、図８における破線Ａ″
と実線Ｂ″との差を補正データとして予め補正データメ
モリに記憶しておき、位置検出装置の出力から設計値で
の可動レンズ位置をＣＰＵ７において計算することによ
り、正確な可動レンズ位置が求められるようになってい
る。データを記憶するＲＯＭの容量が小さいため多数の
補正データを記憶できないときは、補正データメモリの
内容として、可動レンズの基準位置を数点定めておき、
該基準位置での破線Ａ″と実線Ｂ″との差を前記補正デ
ータメモリに記憶しておき、ＣＰＵ７において補間演算
により前記基準位置の間の位置での補正データを算出す
ればよい。又、破線Ａ″と実線Ｂ″との差を算出する演
算式や定数を補正データとして前記補正データメモリに
記憶しておき、ＣＰＵ７において補正データを算出して
もよいなお、本発明を構成する補正データメモリ１３，
１６，２０８の内容は、フォーカスレンズ、バリエータ
などの可動レンズの位置を検出する位置検出手段におけ
る製造状態による特性のばらつき、及び、位置検出手段
を構成する構成部材の位置や特性のばらつきなどに起因
する、位置検出手段の出力と可動レンズの位置との間の
差異を補正するための情報であればなんでもよい。

【００２２】図９は、本発明をリアフォーカスズームレ
ンズに適用した第三実施例を示すブロック図であり、図
１と同一番号で表示されている構成要素は図１の構成要
素と同じものである。３０１はメインスイッチであり、
該メインスイッチ３０１が閉じられることによりパワー
オンリセット回路３０２がはたらいて種々の初期設定動
作が行われる。３０３は第一群レンズ、３０４は第二群
レンズであり、それぞれ光軸方向逆向きに移動して変倍
作用を行なう。３０５はズームレンズであり、検知した
第二群レンズ３０４の位置をズームエンコーダ読み取り
回路１２に出力し、ズームエンコーダ読み取り回路１２
はＣＰＵに該情報を出力する。３０６は固定の第三群レ
ンズであり、３０７はフォーカスレンズである第四群レ
ンズである。３０８はフォーカスエンコーダであり、検
知した第四群レンズ３０７の位置をフォーカスエンコー
ダ読み取り回路１３に出力し、フォーカスエンコーダ読
み取り回路１３はＣＰＵ７に該情報を出力する。領域デ
ータメモリ３０９には、ズームエンコーダ出力回路１２
及びフォーカスエンコーダ出力回路１３それぞれの出力
に対して予め定められている領域分割のデータが格納さ
れている。速度データメモリ３１０には、前記の領域に
対して予め定められているフォーカスレンズの駆動速度
に関する情報が格納されている。補正データメモリ３１
１には、前記ズームエンコーダ３０５及び前記フォーカ
スエンコ−ダ３０８それぞれの補正に関する情報が格納
されている。

【００２３】ズームスイッチ２が押されると、押された
ズーム方向をＣＰＵが検知して、該方向へズームモータ
４を駆動すべく、ズームモータドライブ３に情報を出力
して変倍を行う。しかしながら本発明にかかる光学系に
おいては、同一被写体に対して変倍を行った場合に変倍
中フォーカスレンズ３０７を移動させないと、合焦を維
持できない。その一例が図１０（ａ）である。横軸は第
二群レンズ位置、縦軸は第四群レンズ位置であり、曲線
は図示した被写体距離でのフォーカスレンズ３０７の合
焦軌跡を示している。そのため変倍中はバリエータ位置
とフォーカスレンズ位置をブロック分割し、該ブロック
における同一ブロック内では同一のフォーカスレンズ速
度を読みだして、フォーカスレンズ３０７の制御を行う
ようにしている。その一例が図１０（ｂ）である。変倍
中は、前記ブロックに応じたフォーカスレンズ駆動速度
でフォーカスレンズ３０７を駆動するように、ＣＰＵが
フォーカスモータドライブ９に信号を出力する。このよ
うに構成することにより変倍中にも合焦を維持すること
ができる。又、変倍中は予め記憶しているバリエータ位
置に対するフォーカスレンズ位置を読みだしてもよく、
自動合焦装置５から出力される信号によってフォーカス
レンズを制御してもよく、変倍中には予め記憶している
バリエータ位置に対するフォーカスレンズ位置から移動
すべきフォーカスレンズ位置を計算して求めてもよく、
変倍中に合焦を維持できる構成ならばなんでもよい。前
述のような制御を行う場合には、フォーカスレンズ位置
及びバリエータ位置それぞれの検知は重要な要素となっ
てくる。

【００２４】図２は、フォーカスエンコーダ３０８の一
部を拡大したものである。１０１はレンズ枠であり、内
側に不図示のレンズを保持して光軸方向に移動可能で、
その外側には第一の電極１０３が形成されている。１０
３は固定鏡筒であり、その内側には第二の電極１０４が
形成されている。図３は、図２のようなエンコーダを実
際に製造した場合の特性を示した図である。横軸はフォ
ーカスレンズ位置を、縦軸は位置信号の出力レベルを示
している。設計値または所望の出力特性は破線Ａのよう
な特性であるが、実際の出力特性は、製造誤差により電
極の形状や電極間隔などにばらつきが生じ、実線Ｂのよ
うになる。

【００２５】そこで本発明では、図３における破線Ａと
実線Ｂとの差を補正データとして予め補正データメモリ
３１１に記憶しておき、フォーカスエンコーダの出力か
ら設計値でのフォーカスレンズ位置をＣＰＵ７において
計算することにより、正確なフォーカスレンズ位置が求
められるようになっている。データを記憶するＲＯＭの
容量が小さいため多数の補正データを記憶できないとき
は、補正データメモリ３１１の内容として、フォーカス
レンズの基準位置を数点定めておき、該基準位置での破
線Ａと実線Ｂとの差を前記補正データメモリ３１１に記
憶しておき、ＣＰＵ７において補間演算により前記基準
位置の間の位置での補正データを算出すればよい。また
、破線Ａと実線Ｂとの差を算出する演算式や定数を補正
データとして前記補正データメモリ３１１に記憶してお
き、ＣＰＵ７において補正データを算出してもよい。

【００２６】図４は、ズームエンコーダ３０５を拡大し
たものである。１５１は抵抗体であり、接触子１５２が
バリエータ１と共に光軸方向に移動することにより、端
子１５３と端子１５４との間に不図示の直流電源から印
加される電圧を分圧して端子１５５に出力する。図５は
、端子１５３と１５５との間の抵抗値とバリエータ位置
との特性を示している。横軸はバリエータ位置を、縦軸
は端子１５３と端子１５５との間の抵抗値を、それぞれ
示す。設計値または所望の出力特性は破線Ａ′のような
特性であるが、実際の抵抗値は、製造誤差により抵抗体
の抵抗率分布にばらつきが生じ、実線Ｂ′のようになる
そこで本発明では、図５における破線Ａ′と実線Ｂ′と
の差を補正データとして予め補正データメモリ３１１に
記憶しておき、ズームエンコーダの出力から設計値での
抵抗値をＣＰＵ７において計算することにより、正確な
抵抗値を求め正確なバリエータ位置が求められるように
なっている。データを記憶するＲＯＭの容量が小さいた
め多数の補正データを記憶できないときは、補正データ
メモリ３１１の内容として、バリエータの基準位置を数
点定めておき、該基準位置での破線Ａ′と実線Ｂ′との
差を前記補正データメモリ３１１に記憶しておき、ＣＰ
Ｕ７において補間演算により前記基準位置の間の位置で
の補正データを算出すればよい。また、破線Ａ′と実線
Ｂ′との差を算出する演算式や定数を補正データとして
前記補正データメモリ３１１に記憶しておき、ＣＰＵ７
において補正データを算出してもよい。

【００２７】さらに第四群レンズの位置敏感度に応じて
レンズ位置検出の精度を高めるという方法もある。本発
明にかかる光学系においては、焦点距離と被写体距離と
によって第四群レンズの焦点移動に対する位置敏感度が
変化する。該位置敏感度は、例えば図１１のように変化
する。このような場合に、第二群レンズ位置に応じて第
四群レンズ位置の検出精度を第四群レンズ位置敏感度と
同様に変化させれば、第四群レンズ位置敏感度の大きい
ところでは第四群レンズの移動による焦点移動が大きい
ので、第四群レンズ敏感度の大きいところで第四群レン
ズ位置を高精度に検出することにより焦点移動を小さく
抑えることができ、自動合焦装置による焦点検出の際に
焦点移動を減少させられる、変倍にともなう焦点移動を
小さく抑えられる、などの効果がある。高精度の補正を
行う方法として、補正データメモリ３１１の内容として
バリエータの基準位置を数点定めておく時に、第四群レ
ンズ位置敏感度の大きいところでは該基準位置の数を増
やして前記補正データメモリ、３１１に記憶しておき、
ＣＰＵ７において補間演算により前記基準位置の間の位
置での補正データを算出すればよい。また、差を算出す
る演算式や定数を補正データとして前記補正データメモ
リ３１１に記憶しておく時は、ＣＰＵ７において補正デ
ータを算出する時に第四群レンズ位置敏感度の大きいと
ころでは高精度に補正できるような演算式や定数を前記
補正データメモリ３１１に記憶しておけばよい。

【００２８】さらに、焦点深度の幅に応じて第四群レン
ズ位置の検出精度を高めるという方法もある。一般に焦
点精度は、広角側でその幅が小さく望遠側でその幅が大
きく、また絞りを絞り込んだ場合にはその幅が広く絞り
を開いたときにはその幅が狭くなる。焦点深度の狭いと
ころでは、合焦位置からの第四群レンズの移動距離が同
じ場合に、焦点深度の広い所とくらべて錯乱円の大きさ
が大きく、第四群レンズの移動による焦点移動が大きい
。よって、焦点深度の狭いところで第四群レンズ位置を
高精度に検出することにより焦点移動を小さく抑えるこ
とができ、自動合焦装置による焦点検出の際に焦点移動
を減少させられる、変倍に伴う焦点移動を小さく抑えら
れる、などの効果がある。高精度の補正を行う方法とし
て、補正データメモリ３１１の内容としてバリエータの
基準位置を数点定めておく時に、焦点深度の狭いところ
では該基準位置の数を増やして前記補正データメモリ３
１１に記憶しておき、ＣＰＵ７において補間演算により
前記基準位置の間の位置での補正データを算出すればよ
い。また、差を算出する演算式や定数を補正データとし
て前記補正データメモリ３１１に記憶しておく時は、Ｃ
ＰＵ７において補正データを算出する時に焦点深度の狭
いところでは高精度に補正できるような演算式や定数を
前記補正データメモリ３１１に記憶しておけばよい。 また、変倍中はバリエータ位置とフォーカスレンズ位置
をブロック分割して、該ブロックにおける同一ブロック
内では同一のフォーカスレンズ速度を読みだして、フォ
ーカスレンズ３０７の制御を行うようにしている場合に
は、図１２のようなブロック分割をしてもよく、別のブ
ロック分割をしてもよい。

【００２９】なお、本発明を構成する光学系はリアフォ
ーカスズームに限らず、変倍にともなってフォーカスレ
ンズの位置敏感度が変化するような光学系であればなん
でも構わず、例えば、物体側に一番近いレンズ群を移動
して合焦作用を行ういわゆる前玉フォーカスの光学系に
も適用できる。本発明を前玉フォーカスの光学系に適用
した場合には、焦点深度の狭い望遠側でフォーカスレン
ズの位置敏感度が大きくなるので、都合がよいという利
点もある。又、補正を行うレンズ群は、フォーカスレン
ズに限らず移動するレンズ群であればなんでもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来のレンズ位置制御装置に大幅な変更を加える事なく、
高精度のレンズ位置制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】電気容量を用いた位置検出装置の斜視図。

【図３】電気容量を用いた位置検出装置の特性を示す図
。

【図４】ポテンショメータを用いた位置検出装置の斜視
図。

【図５】ポテンショメータを用いた位置検出装置の特性
を示す図。

【図６】本発明の第二実施例を示すブロック図。

【図７】フォトカプラを用いた位置検出装置の斜視図。

【図８】フォトカプラを用いた位置検出装置の特性を示
す図

【図９】本発明の第三実施例を示すブロックズ。

【図１０】（ａ）は変倍にともなう第四群レンズの移動
軌跡を示す図。 （ｂ）は変倍にともなう第四群レンズ制御の際のブロッ
ク分割を示す図。

【図１１】変倍にともなう第四群レンズの位置敏感度の
変化を示す図。

【図１２】変倍にともなう第四群レンズ制御の際の別の
ブロック分割を示す図。

【符号の説明】

１…バリエータ　　　　　　　　　　　　　　　　８…
フォーカスレンズ１１…ズムエンコーダ　　　　　　　
　　　１２…ズームエンコーダ読み取り回路 １３…第一の補正データ　　　　　　　　１４…フォー
カスエンコーダ １５…フォーカスエンコーダ読み取り回路１６…第二の
補正データ　　　　　　　　２０１…ＰＳＤ２０２…ス
リット　　　　　　　　　　　　　　２０３…赤外発光
ダイオード ２０４…ＰＳＤ出力読み取り回路２０８…補正データ３
０３…バリエータ　　　　　　　　　　　　３０４…第
二群レンズ（バリエータ） ３０５…ズームエンコーダ（ポテンショメータ式エンコ
ーダ） ３０７…第四群レンズ（フォーカスレンズ）３０８…フ
ォーカスエンコーダ（電気容量式エンコーダ） ３０９…領域データ　　　　　　　　　　　　３１０…
速度データ３１１…補正データ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光軸方向に移動するレンズを有する光
   学系におけるレンズ位置制御装置であって、電気機械変
   換により前記レンズを移動させる移動手段と、前記レン
   ズの位置を検知する位置検知手段と、前記移動手段と前
   記位置検知手段とのどちらか一方あるいは両方の特性に
   関する情報を記憶する記憶手段と、前記位置検知手段の
   出力結果と前記記憶手段の記憶内容とを比較して、前記
   レンズの位置を演算する演算手段と、を具備した事を特
   徴とするレンズ位置制御装置。