JP2686768B2 - レンズ交換式カメラシステム並びに該カメラシステムに用いる交換レンズ及びレンズ駆動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は35ミリスチルカメラ、ビデオカメラ等に有用
なレンズ交換式カメラシステム並びに該カメラシステム
に用いる交換レンズ及びレンズ駆動機械に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来のレンズ交換式カメラシステムとして、前群レン
ズと後群レンズからなる光学系で前群レンズを交換する
ことにより変倍を行う方式の変倍光学系が、特公昭40−
41340、特開昭61−129612等の公報で提案されている。

また最近のカメラは自動化が進み自動露出、自動焦
点、パワーフォーカス、パワーズーム、オートストロボ
の照明機構連動等が一般的になってきた。

そのため、カメラ本体と交換レンズのインターフェイ
スが複雑になり、そのためビデオカメラではレンズ交換
型が殆どなくなり、ズームレンズ固定が主流になってき
た。また、35ミリカメラにおいてもズームレンズ固定型
が増えてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のズームレンズ固定式では焦点距離の変化の範囲
に制限があり、本格的交換レンズ型のカメラのような広
範囲な撮影ができないという問題点があった。

本発明は、従来の１眼レフカメラの交換レンズのよう
に、レンズ系全体を交換するのでなく、カメラ本体とイ
ンナーフォーカス用レンズを含む後群レンズを一体化さ
せ、いろいろな倍率を持つ各種の交換可能な前群レンズ
を交換するカメラシステムとし、前群レンズを交換した
ときのレンズ系の固有データおよびインナーフォーカス
またはフロントフォーカス等のフォーカス方法を指示す
るデータを前群レンズを内蔵した交換レンズに保持さ
せ、光学系に最も適したフォーカス選択可能なカメラを
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明のレンズ交換カメ
ラシステムにおいては、自動合焦位置検出機構を有する
レンズ交換式カメラシステムにおいて、カメラ本体側に
インナーフォーカス用レンズを含む後群レンズと前記イ
ンナーフォーカス用レンズの駆動装置を設け、交換レン
ズ側には１群以上よりなる前群レンズと前記カメラ本体
に伝達可能な前記前群レンズに関する固有情報を出力す
る出力手段とを設けると共に、前記出力手段から送出さ
れる前記固有情報に基づき制御する制御手段をカメラ本
体側に設けるようにしたものである。

上記固有情報出力手段は電気的出力手段とした方が製
作上有利である。

また、前記前群レンズをアフォーカル系、後群レンズ
を結像系で構成した方が、前群レンズ（交換レンズ）な
しでもカメラとして機能するので、実用的である。

また、前記前群レンズをフロントフォーカシング用レ
ンズを含む構成とし、該フロントフォーカシング用レン
ズをカメラ本体側から駆動する手段を設けることにより
撮影条件に対応し得るようにしたものである。

また、前群レンズ及び後群レンズを夫々フォーカシン
グ用レンズを含むものとし、撮影条件に応じてその一方
又は双方を移動させてフォーカシングを行い得るように
構成にして撮影の自由度を増し、実用性を一層向上させ
たものである。

〔作用〕

上記のように構成されたレンズ交換式カメラシステム
は、カメラ本体側にインナーフォーカス用レンズを具備
しているので、カメラ本体側だけでも撮影を行うことが
できる。

また交換レンズをカメラ本体に装着することにより、
本格的交換レンズの撮影を行うことができる。

また、交換レンズとしてフロントフォーカシング用レ
ンズを備えたものを選択することにより、フォーカシン
グを前群レンズで行うか後群レンズで行うかを選択でき
るため、最適なフォーカシング方法によって撮影を行う
ことができ、特に交換レンズがズーム機能を有するもの
の場合は収差の変化が最小の状態でフォーカシング可能
という利点を遺憾なく発揮することが出来る。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明すると次の通りで
ある。

第１図はビデオカメラに使用するズームレンズの１実
施例の光学系を示すレンズ構成図で、前群は物体側から
順に凸面を物体側に向けた負のメニスカスレンズL₁と両
凸レンズL₂の接合レンズ、物体側に凸面を向けた正のメ
ニスカスレンズL₃、物体側に凸面を向けた負のメニスカ
スレンズL₄、両凹の負レンズL₅と正のメニスカスレンズ
L₆の接合、物体側凹面を向けた負のメニスカスレンズ
L₇、正レンズL₈、両凸の正レンズL₉からなって、アフォ
ーカル光学系を形成しており、L₄、L₅、L₆とL₇を移動す
ることにより倍率を変化できる。

また、後群レンズは絞りの後方に順に両凸の正レンズ
l₁、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズl₂、物
体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズl₃、物体側に
凸面を向けた負のメニスカスレンズl₄と両凸の正のレン
ズl₅からなる正のパワーのレンズ系で、l₄,l₅を物体側
に移動することによりフォーカシングを行うことができ
る。

そして、前群のアフォーカルズーム部を交換すること
により種々の倍率のズームレンズが構成できるレンズ構
成である。従って、前群レンズ系を外し、後群のレンズ
系のみでも撮影が可能であり、固定倍率のアフォーカル
系の前群レンズを各種用意し交換することで広角から望
遠まで種々の焦点距離での撮影を楽しむことができる。

次に、第２図乃至第５図に示す各種実施態様を説明す
ると、先ず第２図において、１はビデオカメラのカメラ
本体、２はハーフミラー、３は画像を撮影するための固
体撮像素子である。

また、カメラ本体１には自動合焦のために被写体光を
ハーフミラー２を介して受ける受光部４、受光部４から
の信号により合焦状態にあるかどうか、または合焦状態
になれば光学系をどの方向に移動させればよいか、前群
レンズ系21のタイプ等を判断するμ−com（MCP）を使用
した演算回路５、この演算回路５からの前記判断に対応
した信号を受けて合焦点用モータ８を正転または逆転、
あるいは停止させるモータ駆動制御回路６、さらに駆動
ギヤ10とカプラー15を回転駆動させる前記合焦点モータ
８をプランジャー制御回路７により移動するプランジャ
ー９が設けられている。

そして、後群レンズ系13の中間に露出調節を行う絞り
機構16が、マウント17には電気接点18が設けらている。

このカメラ本体１に対し、第２図に示すものではイン
ナーフォーカスが適しているタイプの前群レンズ20が、
第３図に示すものではフロントフォーカスが適している
タイプの前群レンズ30が、第４図に示すものでは前群レ
ンズ40にモータ42を内蔵してフロントフォーカスを行う
タイプの前群レンズ41a,41bが、第５図に示すものでは
前群レンズ50にモータ52を内蔵してフロントフォーカス
とカメラ本体１の後群レンズ系のインナーフォーカスを
行うタイプの前群レンズ50が装着されている。

各レンズタイプの前群レンズ20、30,40、50はカメラ
本体１に対し着脱自在に接着するためのマウント27がそ
れぞれ電気接点28と共に設けられている。

また、第３図に示すように、フロントフォーカスが適
しているタイプの前群レンズ30には、カメラ本体１のカ
プラー15からの駆動を受けるカプラー35を端部に設けた
従動軸32が設けてあり、この従動軸32の他端に設けた駆
動ギヤ33と中継ギヤ34を介して前群レンズ系のフォーカ
ス用レンズ31aを作動させるギヤ36を駆動するように構
成されている。

さらに、第４図、第５図に示すように駆動モーター42
又は52を内蔵したタイプの前群レンズ40,50は、駆動ギ
ヤ43又は53と、中継ギヤ44又は54、レンズ系を移動する
ギヤ46又は56を介してフォーカス用レンズ41a又は51aを
駆動するように構成されている。

以下、動作について説明する。

第２図において、図示しない撮影スイッチを閉じる
と、受光部４がハーフミラー２を経由した撮影レンズの
結像状態を検出し、その情報が演算回路５に入力する。

演算回路５は前記受光部４からの情報に基づく演算結
果に従ってモータ駆動制御回路６に制御信号を与え、モ
ータ８を正転、逆転または停止させる。

これによりカメラ本体１に設けられた後群レンズのイ
ンナーフォーカス用レンズ13は駆動ギヤ10、中継ギヤ11
及び駆動ギヤ12を介してモータ８により駆動され、常に
合焦状態を維持する。

また、第３図に示すものでは、前群レンズ30をカメラ
本体１に装着すると、マウント17,27に設けた電気接点1
8、28が接続する。ここで、マウント17,27に設けられた
電気接点18,28により固定記憶手段29に設けられた前群
レンズ情報が演算回路５に伝達され、プランジャー制御
回路７によりプランジャー９が制御され、駆動ギヤ10と
カプラー15具備した従動軸14が図面左方に移動し、駆動
ギヤ10がインナーフォーカス用の中継ギヤ11から外れる
と共に、前群レンズ30のカプラー35とカメラ本体１のカ
プラー15が係合する。

ここで、図示しない撮影スイッチを閉じると、受光部
４がハーフミラー２を経由した撮影レンズの結像状態を
検出し、その情報を演算回路５に入力する。

演算回路５は前記受光部４からの情報に基づく演算結
果に従ってモータ駆動制御回路６に制御信号を与え、モ
ータ８を正転、逆転または停止させる。これにより前群
レンズ30のフォーカス用レンズ31aが移動し、常に合焦
状態を維持する。

また、第４図に示すものは、前群レンズ40をカメラ本
体１に装着すると、マウント17,27に設けた電気接点18,
28が接触する。そして、マウント17,27に設けられた電
気接点28,18を介して固定記憶手段29に設けられた情報
が演算回路５に伝達され、プランジャー制御回路７によ
りプランジャー９が制御され、駆動ギヤ10とカプラー15
を具備した従動軸14が図面右方に移動し、駆動ギヤ10が
インナーフォーカス用の中継ギヤ11から外れる。

ここで図示しない撮影スイッチを閉じると、受光部４
がハーフミラー２を経由した撮影レンズの結像状態を検
出し、その情報を演算回路５に入力する。

演算回路５は前記受光部４からの情報に基づく演算結
果に従って制御信号をモータ駆動制御回路６に出力し、
モータ42を正転、逆転または停止させる。これにより前
群のフォーカス用レンズ41aが移動し、常に合焦状態を
維持する。

また、第５図に示すものは、第４図に示したものと同
様に、前群レンズ50のフォーカス用レンズ51aを移動さ
せて常に合焦状態を維持するが、さらに近距離の撮影の
場合で前群レンズのフォーカス用レンズ51aの繰り出し
量が不足の場合には、カメラ本体側のレンズ系13bを移
動し、近距離撮影を可能にする。

次に、第２図乃至第５図に示す固定記憶手段29に記憶
させるフォーカス選択情報について説明する。

固定記憶手段29には前群レンズのフォーカス選択情報
をデジタル的に記憶させておき、マウント面の電気接点
18、28を介してカメラ本体側の演算回路５に情報を伝達
して前群レンズのタイプ識別を行う。

ここで、第１表に示すＡ〜Ｄタイプの前群レンズ（交
換レンズ）の識別信号について説明する。

Ａタイプは前群レンズにカメラ本体側のインナーフォ
ーカス用レンズのみでフォーカスを行う交換レンズ、Ｂ
タイプは前群レンズにフロントフォーカス用レンズを有
しカメラ本体側のモータにより駆動カプラーによりフロ
ントフォーカスを行う交換レンズ、Ｃタイプは前群レン
ズにフロントフォーカス用レンズを有し、かつモータを
内蔵し、そのモータでフロントフォーカスを行う交換レ
ンズ、Ｄタイプは前群レンズにフロントフォーカス用レ
ンズを有し、かつモータを内蔵し、カメラ本体のインナ
ーフォーカスと前群レンズのフロントフォーカスのダブ
ルフォーカスを行う交換レンズである。

次に、第６図により情報伝達について説明する。

第６図は情報伝達を示すブロック図であり、一点鎖線
右側がカメラ本体Ｘに内蔵された電気回路で、左側が前
群レンズＹに内蔵された電気回路である。

BTはカメラの電源電池、MSは手動で開閉される電源ス
イッチである。この電源スイッチMSが閉鎖されると、電
源ライン（＋Ｅ）からマイクロコンピュータ（以下μ−
comで示す）MCPおよび発振器OSCへ給電され、発振動作
が開始される。SW₁が閉成されるとμ−com（MCP）の入
力端子I₁へ“Low"の信が入力される。

μ−com（MCP）の入力端子I₁が“Low"になると、出力
端子O₁を“High"にして端子B₀,P₀を介して前群レンズ側
の回路に給電する。

μ−com（MCP）の出力端子O₂はカメラ側の端子B₁と前
群レンズ側の入力端子P₁およびインバータINを介してカ
ウンターCO2のリセット端子REに接続されている。この
出力端子O₂は前群レンズ側から情報を受ける間“High"
となっており、カウンターCO2をリセット解除状態とし
ている。

μ−com（MCP）の出力端子O₃は直列データー読み取り
信号として“High"を出力する。そして、フリップフロ
ップFFがセットされ、アンドゲートAN_Bが開かれててμ
−com（MCP）の出力端子O₄からのクロックパルスを３ビ
ットのバイナリーカウンタCO₁および８ビットのシフト
レジスタSRのクロック端子CKへ加える。

前群レンズＹ側のカウンターCO₂はリセット端子REに
い“High"の入力を受けるとリセットを解除する。

カメラ本体Ｘ側の出力端子B₂は前群レンズＹ側とカメ
ラ本体Ｘの間で電気的動作の同期をとるために、カメラ
本体Ｘから前群レンズＹ側にクロックパルスを入力端子
P₂を介してカウンタの端子（CL）に接続されている。

カウンタCO₂は４ビットのバイナリーカウンタであ
り、入力端子P₂からのクロックパルスの立ち上がりをカ
ウントする。

カウンタCO₂の４ビットの出力C₀〜C₃はデコーダーDE
に入力されて、このデコーダーDEからは、カウンタCO₂
の内容に応じて第２表に示す信号を出力する。

デコーダーDEの出力端子D₀〜D₈の出力でただ１つ“Hi
gh"となり、他は全て“Low"の信号がカウンタCO2の内容
に応じて選択され、その出力はオアゲートOR、アンドゲ
ートAN0〜AN₈、およびスイッチS₀〜S₈からなる設定切換
手段Ｚおよび出力端子P₃を介してカメラ本体の入力端子
（B₃）へ信号が出力される。

デコーダーDEはカウンタCO₂のカウントが１つ進む
と、出力端子D0を“High"にする。この時、設定切換手
段ＺのスイッチS₀が開かれているので、アンドゲートAN
0は開いており、デコーダー出力端子D₀からの“High"の
出力信号はアンドゲートAN₀を通り、オアゲートOR,端子
P₃,B₃を介してカメラ本体側に“High"の情報を伝達す
る。

カウンタが２に進むと、出力端子D1を“High"にし、
設定切換手段ＺのアンドゲートAN₁は、スイッチS₁が改
正されているためゲートを閉じ、デコーダー出力端子D1
からの“High"の出力信号は通過できず、カメラ本体に
は“Low"の情報を伝達する。同様にクロックパルスのカ
ウントが進むにつれ１ビットづつ直列に順次出力する。

カメラ本体側のシフトレジスタSRはクロック端子CKへ
クロックパルスの立ち下がりで直列入力端子から情報を
順次取り込んでいく。

８番目のクロックパルスが立ち上がると、カウンタCO
₁のキャリー端子CYが“High"となり、また、このパルス
立ち下がりでアンドゲートAN_Aの出力は“High"となる。
これによりカウンタCO₁とフリップフロップFFがリセッ
トされ、同時に直列データー入力セット信号を“High"
としてμ−com（MCP）は入力端子I3へ加える。μ−com
（MCP）は直列データー入力信号を受け、データバスDB
よりデータを取り込んでいく。

SW₂はレリーズボタン（図示せず）の押し下げの第２
段で閉成されるレリーズスイッチで、このスイッチSW₂
が閉成されるμ−com（MCP）の入力端子I₂へ“Low"の信
号が入力される。μ−com（MCP）は入力端子I₂が“Low"
になると一連の露出制御動作を行い動作を完了する。

第７図はμ−com（MCP）の動作を示すフローチャート
に基づいて第６図の動作説明をする。

電源スイッチMSが閉成されると、μ−com（MCP）およ
び発振器OSCへ給電され、リセット後、ステップ＃02の
測光スイッチSW₁が閉成されて入力端子I₁に“Low"が入
力されるのを持ち、入力端子I₁が“Low"になるとステッ
プ＃03で出力端子O₁を“High"にして前群レンズＹ側の
回路へ給電する。

ステップ＃04では、出力端子O₂を“High"にして前群
レンズＹ側のカウンタ−CO₂をリセット解除状態とし、
前群レンズ情報識別コードチエック済みフラグFG3レジ
スタＣをクリアーする。

ステップ＃07ではレジスターＣに１を加え、直列デー
ター読み取り信号として出力端子O₃より“High"を出力
し、前群レンズ情報の読み取りを開始させ、入力端子I₃
より直列データー入力セット信号として“High"が入力
されるのを待つ。

そして、直列データ入力セット信号を受け、データー
バスDBよりレジスタMC3に読み込み、前群レンズ情報識
別コードチェック済みフラグFGが“1H"か否かを判別す
る。

フラグFGが“1H"ならば前群レンズ情報識別コードチ
エック済みであるから、ステップ＃17へ進む。また、フ
ラグFGが“1H"でなければ前群レンズ情報識別コードチ
エックステップ＃12へ進み、フラグFGを“1H"とする。

次に、ステップ＃13でレジスタM₁に読み込まれている
前群レンズ情報識別コードを判別し、そのコード内容に
応じてレジスタＤに前群レンズから読み込む情報量とし
て“3H"、“4H"または“6H"をセットする。

そしてステップ＃17でレジスタＤが“OH"になったか
否かを判別し、“OH"でなければレジスタＤより１を減
算後ステップ＃07へ戻り、ステップ＃07からステップ＃
17までをレジスタＤが“OH"になるまで繰り返すことに
より、前群レンズＹから前群レンズ情報を全て読み取る
ことができる。

そこで、レジスタＤが“OH"になると、直列データー
読み取り信号出力端子O3を“Low"に設定し読み取り動作
を終了する。この動作でタイプＡ（第３表）、又はタイ
プＢ（第４表）の各情報内容をもつ前群レンズがカメラ
本体Ｘに装着され、前群レンズ情報識別コードに準じて
各レジスタMCに読み込まれた場合を例として採り、その
時のレジスタ内容を示すと第５表又は第６表に示す通り
である。

次に、ステップ＃20では前群レンズ情報識別コードM₁
が“F2H"以上であるならば、カメラ本体のプランジャー
制御と前群レンズのモータ制御を実行し、ステップ＃25
のレリーズスイッチSW₂が開成されて、入力端子I₂に“H
igh"が入力されていればステップ＃20へ戻り、ステップ
＃02からステップ＃25までを繰り返し実行していく。

一方、レリーズスイッチSW₂が閉成されて入力端子I₂
に“Low"が入力されると、次の露出制御を実行してカメ
ラシステムの全処理が終了となりステップ＃01へ戻り、
次の撮影準備へと進む。

なお、本実施例は本発明をビデオカメラに適応した場
合であるが、35ミリカメラにも適用できることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

ズームレンズの焦点合わせ方式には光学系の最前方の
レンズ群を光軸方向に繰り出すフロントフォーカス方
式、光学系全体を光軸方向に繰り出す全体繰り出し方
式、光学系の後方のレンズ系を光軸方向に移動するイン
ナーフォーカス方式等があるが、フロントフォーカス方
式はどの焦点距離においても、同一撮影距離に対し、ほ
ぼ同一の繰り出し量でフォーカシング可能であり、焦点
距離によりフォーカシング移動量の差が生じる全体繰り
出し方式、ズームレンズの一部を移動さ方式に比べ大き
な有利さをもっている。

しかし、広角側に至近距離撮影を短縮するのが困難
で、レンズ系の増大や、物体距離の変化に伴う収差の変
化の大きいことなどの問題点を持っていた。

ところが、本発明に係るレンズ交換式カメラシステム
によれば、光学系の最適なフォーカシング方法を選択し
つつ、固定型ズームレンズの低コストと確実な連動性を
維持し、本格的交換レンズの撮影を可能にし得る効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は実施例で
用いたビデオカメラ用ズームレンズのレンズ構成を示す
詳細図、第２図乃至第５図はそれぞれ各タイプの前群レ
ンズを装着した各実施態様の構成を示す概略図、第６図
はカメラ本体と前群レンズに組み込んだ電気回路のブロ
ック図、第７図はμ−com（MPC）の動作を示すフローチ
ャート図である。 １……カメラ本体 ２……ハーフミラー ３……固体撮影素子 ４……受光部 ５……演算回路 ６……モータ駆動制御回路 ７……プランジャー制御回路 8,42,52……モータ ９……プランジャー 13……後群レンズ 15……カプラー 20,30,40,50……前群レンズ 29……固定記憶手段 17,27……マウント 18,28……電気接点

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フロントフォーカシング用レンズを含むア
   フォーカル系交換式前群レンズとカメラ本体側のインナ
   ーフォーカス用レンズを含む結像系後群レンズを用い、
   前記前群レンズと後群レンズの双方又はいずれか一方で
   フォーカスを行う自動合焦位置検出機構を有するレンズ
   交換式カメラシステムであって、カメラ本体側のインナ
   ーフォーカス用レンズを含む後群レンズと前記インナー
   フォーカス用レンズの駆動装置を設け、交換レンズ側に
   は前群レンズと後群レンズの双方又は何れか一方でフォ
   ーカスを行うか否かのフォーカス選択情報を含む前群レ
   ンズに関する固有情報記憶手段を設けたことを特徴とす
   るレンズ交換式カメラシステム。
2. 【請求項２】フロントフォーカシング用レンズを含むア
   フォーカル系前群レンズと、この前群レンズとカメラ本
   体側のインナーフォーカス用レンズを含む結像系後群レ
   ンズの双方又はいずれか一方でフォーカスを行うか否か
   のフォーカス選択情報を含む前群レンズに関する固有情
   報記憶手段と、該固有情報記憶手段におけるフォーカス
   選択情報と、カメラ本体側からの信号に応じて動作する
   フロントフォーカシング用レンズの駆動モータとを具備
   したことを特徴とするレンズ交換式カメラシステム用交
   換レンズ。
3. 【請求項３】フロントフォーカシング用レンズを含むア
   フォーカル系前群レンズと、この前群レンズとカメラ本
   体側のインナーフォーカス用レンズを含む結像系後群レ
   ンズの双方又はいずれか一方でフォーカスを行うか否か
   のフォーカス選択情報を含む前群レンズに関する固有情
   報記憶手段と、該固有情報記憶手段におけるフォーカス
   選択情報と、カメラ本体側からの駆動を機械的に受ける
   従動軸とを具備したことを特徴とするレンズ交換式カメ
   ラシステム用交換レンズ。
4. 【請求項４】インナーフォーカシング用レンズを歯車機
   構を介してモータで駆動するよう構成し、そのモータを
   電磁駆動式プランジャと連繋させると共に、制御回路か
   らの信号によりモータ軸に連結した駆動ギヤを前記歯車
   機構と係脱させるように構成したことを特徴とするレン
   ズ交換式カメラシステム用フォーカシングレンズの駆動
   機構。