JPH02163712A - ズームレンズシステムとズーム駆動方法 - Google Patents

ズームレンズシステムとズーム駆動方法

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JPH02163712A
JPH02163712A JP63319035A JP31903588A JPH02163712A JP H02163712 A JPH02163712 A JP H02163712A JP 63319035 A JP63319035 A JP 63319035A JP 31903588 A JP31903588 A JP 31903588A JP H02163712 A JPH02163712 A JP H02163712A
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zoom
focusing
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zooming
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Keizo Ishiguro
敬三 石黒
Shusuke Ono
小野 周佑
Yoshiaki Hirao
平尾 良昭
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラおよびスチルカメラ等に用いられ
るズームレンズシステムとズーム駆動方法に関するもの
である。
従来の技術 カメラにおけるフォーカシング方式についてはこれまで
種々提案され、被写体側に一番近い最前方群以外のレン
ズ群によるフォーカシング、いわゆるリアフォーカス方
式のレンズ系においても数多くの提案がなされている。
このリアフォーカス方式はレンズ系の増大を招く事なく
至近距雛までの合焦を可能にする、あるいは動かすレン
ズ群が軽いため駆動系にかかる負担は軽くなるといった
利点を有してはいるものの一定の被写体距離に対して焦
点距離を変えるとフォーカシング系を移動させなければ
結像位置が変わるといった欠点を有している。この欠点
の解決手段は、従来、例えば、特開昭52−66445
号公報、特開昭52−114321号公報および特開昭
55−40447号公報等に示されている。
特開昭52−66445号公報においては被写体距離と
ズーミング系の位置より認識される焦点距離及びフォー
カシング系の位置の関係式を用い、上記関係式をカム形
状として機械的方法により結像位置1の補正を実現した
ものと、演算手段を用い電気的方法により結像位置の補
正を実現したものが示され、特開昭52−114321
号公報においては上記フォーカシング系位1の情報をR
OMに表として蓄え所望のフォーカシング系位置をRO
Mから読み出すことによって結像位置の補正をすること
が示され、公報特開昭55−40447号公報において
はオートフォーカス装置を用いて結像位置の変化の補正
をすることが示されている。
発明が解決しようとする課題 特開昭52−66445号公報における機械的制御法は
高精震で複雑なカム機構を必要とし高価で大型なシステ
ムとなってしまう。電気的な方法は上記公報で述べられ
ている複雑な計算式を使う場合、高速な演算が難しくフ
ォーカシング系の追随可能なズーミングのスピードが遅
くなり現実的でない。
特開昭52−114321号公報の手段は高精度なフォ
ーカシング系の制御をする場合メモリーが真穴なものと
なり、ROMも高価で実装面積の大きなものとなる、ま
た機構部の製造誤差を考えるとフォーカシング系位置情
報の全ROM化は融通性に欠ける点て不利である。公報
特開昭55−40447号公報に示されている手段は、
オートフォーカス装置による合焦状態の判断・処理に時
間がかかるため高速のフォーカシング系の追随が難しい
また、ある演算式を用いてフォーカシング系の移動量を
算出する場合、フォーカシング系の移動量をΔ、被写体
距離をu、フォーカシング系の焦点距離をf、とすると
き Δ= f t” / u なる関数式で近似できることは公知である。この関数は
単純な形であるためマイコンなどで高速の演算を行なわ
せやすい。しかしながら求まる移動量の精度は、被写体
距離が近距離になるほど悪くなり像ボケを生じてしまう
課題を有している。
本発明は上記したような課題を解決するもので、ズーミ
ングおよび被写体距離の変化にともなう結像位置の変化
を補正するフォーカシング系の移動を適切な演算式を用
いて高精度で高速な演算を可能にした小型・軽量のズー
ムレンズシステムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明によるズームレンズシステムはズーム系の位置を
検出するズームエンコーダと、フォーカシング系の位置
を検出するフォーカスエンコーダと、上記ズームエンコ
ーダとフォーカスエンコーダの出力より、ズーミング開
始前の被写体距離を算出する被写体距怨演算手段と、前
記被写体距離と前記ズームエンコーダの出力によりズー
ミング時に合焦状態を保持するよう前記フォーカシング
系の位置を算出するフォーカス位置演算手段を具備し、
前記フォーカス位置演算手段は、前記フォーカス位置演
算手段の出力をΔ8、前記被写体距離をu、ある基準の
被写体距離での、ズーム系位置iにおけるフォーカシン
グ系位1をaj、焦点距離をfi、ズームレンズ系固有
の定数をCI K +Cz 、  Cx 、多項式の次
数をmとするときなる演算式による演算を実行するよう
構成される。
作用 本発明は、上記した構成により高速・高精度な演算が行
えるため任意の被写体距離に対して合焦状態を保ちなが
らズーミングが行えるズームレンズシステムが提供でき
る。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
第1図は本発明のズームレンズの一実施例のレンズ配置
図を示すものである。本実施例のズームレンズは被写体
側より正のパワーを持つ固定のレンズ群1、負のパワー
を持ち変倍作用をもつバリエータとしての移動レンズ群
2、正のパワーを持つ固定のレンズ群3、続いて正のパ
ワーを待ち合焦作用をもつフォーカシングレンズ群とし
ての移動レンズ群4から構成される。バリエータは短焦
点側から長焦点側への移動に際し、第1図中、矢印の方
向へ移動する。フォーカシングレンズ群はバリエータの
移動にともない第1図中矢印のように移動する。第2図
は被写体距離とバリエータの移動とフォーカシング系の
移動の関係を表したグラフである。図中、縦軸はフォー
カシング系位置であり横軸はバリエータの位置である。
l、は被写体距離無限遠におけるズーミングに伴うフォ
ーカシング系の軌跡(トラッキングカーブ)である。
さらにl、、I、・・・・・・となるに従ってより近距
離のトラッキングカーブを示している。これらのトラッ
キングカーブはレンズ系開存のものであり、第2図の場
合はズーム比6倍、Fナンバー約1.2のズームレンズ
のものである。第2図かられかるようにズーミングに対
してフォーカシング系の移動量が一定ではなく、被写体
距離の変化に対してもトラッキングカーブはリニアな変
化はしない。
すなわち、ある被写体距離のトラッキングカーブを無限
遠の被写体距離のトラッキングカーブからの差として表
わした場合、遠距隨の被写体の場合は直接特性を持って
いるが近距離になるほど直線ではトラッキングを近似で
きなくなる。このようなトラッキングカーブの軌跡の追
随を可能にする本発明のズームレンズシステムのブロッ
ク系統図を第3図に示す。ズームレンズ5はすでに第1
図に示したようにバリエータ6、フォーカシング系7お
よびその他のレンズ群で構成される。
ズーミングを開始する前、被写体にマニュアルフォーカ
スあるいはオートフォーカスでピントを合わせたときの
バリエータ6の位置をズームエンコーダ8で検知し、フ
ォーカシング系7の位置をフォーカスエンコーダ9で検
知し、それぞれの位置情報を被写体距雛演算手段工0へ
出力する。被写体距敲演算手段10では入力した二つの
信号より被写体距1uを結果としてフォーカス位置演算
手段11へ出力する。被写体距離の演算は一度のズーミ
ングに際し一度でよく、頻繁に行なう必要がないためマ
イコンで近軸光線の追跡を行なわせて求めても良いし、
テーブルとしてメモリーに蓄えてもよい。ズーミングを
開始するとバリエータ6の位置が変化しズームエンコー
ダ8の出力が変化する。
この信号はフォーカス位置演算手段11へ送られ、変化
したズーム位置でピントの合うフォーカシング系7の位
置が算出される。この際、フォーカス位置演算手段1j
では第2図に示したトラッキングカーブの軌跡を精度良
く追随させ、ズーミングに対してボケを惑しさせないよ
うにフォーカシング系の位置を制御する必要があるため
、次の演算式ただし、被写体距離をu、被写体距離無限
遠での、ズーム系位置iにおけるフォーカシング系位置
をa、焦点距離をf、、ズームレンズ系固有の定数をA
+ 、At 、As 、Aaとする。具体的には、第2
図中l+の曲線をaのデータ群のテーブルとしてメモリ
ーに蓄えておき、求めようとする被写体距離のトラッキ
ングカーブとの差を上記の式で求め、ズーミングに応じ
たフォーカシング系の位置を算出することになる。なお
a自体を簡単な演算式を用いて求めてやってもよい。
算出されたフォーカシング系の位置はフォーカス駆動部
12へ伝えられ、モータエ3によってフォーカシング系
7が駆動する。
また、ズーミングをする場合フォーカシング系の位置を
算出する時間とモータでフォーカシング系を駆動させる
時間が必要なため、電気的にバリエータを動かすいわゆ
るパワーズームの場合ズーム駆動速度を制御する必要が
ある。第2図に示されているように特に長焦点側では短
焦点側に比ベベリエータの移動量に対してフォーカシン
グ系の移動量が大きくなるため、焦点距離に応じたズー
ム駆動速度の制御が必要である。このパワーズームの場
合は第3図中オート5W14がONになりズームエンコ
ーダ8の出力に応じてズーミング制御部15がズーム駆
動速度を指示する信号をズー1、駆動部16へ供給し、
モータ17によりバリエータを駆動する。
発明の詳細 な説明したように本発明のズームレンズシステムはズー
ム系の位置を検出するズームエンコーダと、フォーカシ
ング系の位置を検出するフォーカスエンコーダと、上記
ズームエンコーダとフォーカスエンコーダの出力より、
ズーミング開始前の被写体距離を算出する被写体距離演
算手段と、前記被写体距離と前記ズームエンコーダの出
力によりズーミング時に合焦状態を保持するよう前記フ
ォーカシング系の位1を算出するフォーカス位置演算手
段を具備し、前記フォーカス位置演算手段は、前記フォ
ーカス位置演算手段の出力″をΔ0、前記被写体距離を
u、ある基準の被写体距離での、ズーム系位置1におけ
るフォーカシング系位置をai 、焦点距離をfi、ズ
ームレンズ系固有の定数をC1K、  cz 、  C
3、多項式の次数をmとするとき なる演算式による演算を実行することにより、高速・高
精度な演算が行えるため、任意の被写体距離に対して合
焦状態を保ちながら高速なズーミングが行える小型・軽
量のズームレンズシステムを提供できるので極めて実用
価値の高い効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のズームレンズシステムのレン
ズ配置図、第2図は被写体距離とバリエータの移動とフ
ォーカシング系の移動の関係を表した原理説明図、第3
図は本発明のズームレンズシステムのブロック系統図で
ある。 1・・・・・・固定レンズ群、2・・・・・・バリエー
タ、3・・・・・・固定レンズ群、4・・・・・・フォ
ーカシング系、5・・・・・・ズームレンズ、6・・・
・・・バリエータ、7・・・・・・フォーカシング系、
8・・・・・・ズームエンコーダ、9・・・・・・フォ
ーカスエンコーダ、10・・・・・・被写体距敲演算手
段、工1・・・・・・フォーカス位置演算手段、12・
・・・・・フォーカス駆動部、13・・・・・・モータ
、14・・・・・・オートスイッチ、15・・・・・・
ズーミング制御部、16・・・・・・ズーム駆動部、1
7・・・・・・モータ。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名第 図 2群レンスユl

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ズームレンズシステムを構成する複数のレンズ群
    中、被写体側に最も近く置かれたレンズ群以外のレンズ
    群あるいはその一部を、フォーカシングの手段とするズ
    ームレンズシステムであって、手動または自動で実行さ
    れるズーミング機能を有し、ズーミングに用いるレンズ
    群であるズーム系の位置を検出するズームエンコーダと
    、フォーカシングに用いるレンズ群または撮像素子であ
    るフォーカシング系の位置を検出するフォーカスエンコ
    ーダと、前記ズームエンコーダと前記フォーカスエンコ
    ーダの出力より、ズーミング開始前の被写体距離を算出
    する被写体距離演算手段と、前記被写体距離と前記ズー
    ムエンコーダの出力によりズーミング時に合焦状態を保
    持するよう前記フォーカシング系の位置を算出するフォ
    ーカス位置演算手段を具備し、前記フォーカス位置演算
    手段は、前記フォーカス位置演算手段の出力をΔ_i、
    前記被写体距離をu、ある基準の被写体距離での、ズー
    ム系位置iにおけるフォーカシング系位置をa_i、焦
    点距離をf_i、ズームレンズ系固有の定数をC_1_
    K、C_2、C_3、多項式の次数をmとするとき ▲数式、化学式、表等があります▼ なる演算式による演算を実行することを特徴とするズー
    ムレンズシステム。
  2. (2)演算式において多項式の次数mが m≦2 を満足することを特徴とする請求項(1)記載のズーム
    レンズシステム。
  3. (3)フォーカシング系が被写体側より最後方のレンズ
    群であることを特徴とする請求項(1)記載のズームレ
    ンズシステム。
  4. (4)被写体側より順に正の屈折力を有する第1レンズ
    群、負の屈折力を有するズーム系としての第2群、つづ
    いて正の屈折力を有する第3群および正の屈折力を有す
    るフォーカシング系としての第4群で構成することを特
    徴とする請求項(1)記載のズームレンズシステム。
  5. (5)ズーム系の停止、駆動及び駆動速度の制御を実施
    するズーミング制御部と、前記ズーミング制御部の出力
    にもとづき、前記ズーム系を駆動するズーム駆動部を具
    備し、前記ズーミング制御部は撮影者よりズーミングを
    実行する指令を受けた場合のみ、ズーム系の駆動を実行
    し、このとき前記ズーミング制御部は常に前記ズームエ
    ンコーダの指示するズーム系の位置を検知し、予め設定
    された前記ズーム系の位置とズーム駆動速度の関係より
    決定された駆動速度を指示する制御信号を前記ズーム駆
    動部に供給することを特徴とするズーム駆動方法。
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