JPH04345114A - 光学機器 - 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】本発明は、カメラや観測機器等の
機器におけるズームレンズとフォーカスレンズのレンズ
位置制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオ一体型カメラの小型・軽量
化に伴い、レンズ部や自動焦点調節装置の占める体積・
重量が急速に減少しつつある。このため、自動焦点調節
装置は、赤外線の投受光装置を有するアクテイブタイプ
から該投受光装置を用いず、撮像素子を介した映像信号
から合焦点を割り出すパッシブタイプへと変革が進んで
いる。一方レンズ部は、変倍による焦点面の移動を補正
するレンズに焦点調節機能を兼用させ、前面のレンズを
固定して小型化を図るいわゆるインナーフォーカスタイ
プのレンズが多く導入されるようになった。

【０００３】図４は上記インターフォーカスタイプのレ
ンズ構成を示したものであり、１０１は固定の第１のレ
ンズ群、１０２は変倍を行うズームレンズ群としての第
２のレンズ群、１０３は絞り、１０４は固定の第３のレ
ンズ群、１０５は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機
能とピント合わせの機能を兼ね備えたフォーカスレンズ
群としての第４のレンズ群、１０６は撮像素子の撮像面
であり、これ等の各レンズ群、絞り、撮像面は順次光軸
上に配設されている。

【０００４】図５は、図４のレンズ構成において、焦点
距離の変化、すなわち第２のレンズ群１０２の位置に対
して各被写体距離に合焦する為の第４のレンズ群１０５
の各位置を示した説明図である。焦点距離の変化がない
場合、すなわち第２のレンズ群１０２が停止している場
合には、第４のレンズ群１０５は図５の該当する焦点距
離上で縦軸と平行に移動することによって焦点調節を行
なう。

【０００５】また、ズーム中は、各被写体距離に応じて
図５の中から第４のレンズ群１０５の軌跡を選択し、こ
の軌跡に従って焦点距離の変化に対応した駆動制御を第
４のレンズ群１０５に施せば、変倍による焦点面の補正
と焦点調節機能を持たせながらズーム中もぼけのない映
像を得ることができる。

【０００６】図６は、図５の説明図内を領域分割した例
を示したものである。この分割例ではズームレンズの移
動を均等分割する一方、フォーカスレンズ位置はズーム
レンズ位置の１つの領域内における複数の軌跡を、傾き
のほぼ等しいとみなせるもの毎にまとめるように分割し
ている。図中の角度が刻々と変化している矢印は第４の
レンズ群１０５の速度情報を表している。

【０００７】図６では、第２のレンズ群１０２の移動領
域（横軸）を１６等分しており、この１６等分後の各領
域を“ズームゾーン”と称することにする。そして、各
ズームゾーン毎に図５の曲線を区切ってみると、それぞ
れのズームゾーンで傾きのほぼ等しい部分に分割するこ
とができる。ズームスピードが一定の場合、傾きが等し
ければ、被写体距離が異なっていても、第４のレンズ群
１０５の移動速度を等しくすることができる。

【０００８】そこで、図６に示すように、縦軸を各ズー
ムゾーム毎に傾きの等しい部分に分割して１つの代表速
度をそれぞれ与える。こうすることによって、ズームス
タート時に合焦させ、ズームレンズとフォーカスレンズ
の位置を検出しながらズーミングを行なえば、常に適切
な第４のレンズ群１０５の移動速度で図５の移動軌跡を
追従することが可能となる。

【０００９】なお、図５、図６において、ワイド（Ｗ）
はズームレンズの焦点距離が最も短くなったワイド状態
（ワイド端）を表し、テレ（Ｔ）はズームレンズの焦点
距離が最も長くなったテレ状態（テレ端）を表わしてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のレンズ位置制御装置では、特にテレ端近傍に於て、図
５に示されるように第４のレンズ群の移動軌跡の傾斜が
横軸に対して急激に大きくなる。これはすなわち、ズー
ム中、フォーカスレンズの移動速度がテレ端近傍で急速
に大きくなることを意味する。この傾向は焦点距離が大
きくなればなるほど顕著になることが知られている。

【００１１】従って、ズーム倍率が増加するにつれて、
テレ近傍で所望の速度を実現しつつ十分な回転トルクが
得られるようなアクチュエータを用意する必要がある。 ところが、一般にアクチュエータは、高回転で高トルク
を得ようとすればするほど、大型で騒音も大きくなり、
消費電力も増加する。つまりズーム倍率が増加すると、
それに従ってフォーカスレンズのアクチュエータの駆動
可能最高速度を向上させなければならず、これはレンズ
部分が大型化するばかりでなく、重量、消費電力も増加
するので、商品に取りつけるバッテリ等も大型化し、カ
メラの小型・軽量化の方向に逆行することになる。

【００１２】本発明は上記のような課題を解消するため
になされたもので、フォーカスレンズの駆動能力を大き
くすることなく、レンズの小型化を維持しながら、不必
要にズーム速度を落すことなく良好なレンズ制御を行う
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は下記のような構
成を特徴とするレンズ位置制御装置である。

【００１４】光軸上に配設された複数のレンズ群のうち
、光軸方向に移動させて焦点調節を行なうフォーカスレ
ンズ駆動手段と、ズームレンズ群を光軸方向に移動させ
て変倍を行なうズームレンズ駆動手段と、前記フォーカ
スレンズ群の移動位置を検出するフォーカスレンズ群位
置検出手段と、前記ズームレンズ群の移動位置を検出す
るズームレンズ群位置検出手段と、前記各レンズ群位置
検出手段からの検出情報を入力し前記フォーカスレンズ
群駆動手段の駆動速度が速くなる位置に達したことを判
断して前記ズームレンズ群駆動手段の単位時間当りの駆
動量を減少させる制御手段とを備えたことを特徴として
いる。

【００１５】又本発明ではズームレンズ群の単位時間当
りの駆動量を減少させる情報を、フォーカスレンズ群の
位置とズームレンズ群の位置を組み合わせた２次元平面
上に記憶することを特徴としている。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の概略構成図を
示すもので、図１に於て、１０１，１０２，１０３，１
０４，１０５及び１０６は、それぞれ前記図４に示した
ものと同一の機能を有するレンズ群、絞り、撮像面であ
る。１０７、１０９はそれぞれ第２のレンズ群１０２、
第４のレンズ群１０５を駆動させるためのアクチュエー
タ、１０８は絞り１０３を駆動させるためのアクチュエ
ータ、１１０，１１１，１１２はそれぞれアクチュエー
タ１０７，１０８，１０９を駆動命令に従って駆動させ
るドライバー、１１３，１１５はそれぞれ第２のレンズ
群１０２、第４のレンズ群１０５の移動位置（状態）を
検出し、その検出位置を電気信号に変換して出力するレ
ンズ群位置検出手段としてのエンコーダ、１１４は絞り
１０３の状態を検出し、その検出状態を電気信号に変換
して出力するエンコーダ、１１６は撮像素子の撮像面１
０６上から受光光量に応じて出力される電気信号を増幅
する増幅器、１１７は増幅器１１６の出力信号中の特定
周波数信号を通すハイパスフィルタ、１１８は増幅器１
１６の出力に応じて、撮像素子の撮像面１０６上の受光
光量が適切になるように絞り１０３を調節するための絞
り制御装置、１１９はエンコーダ１１３，１１４，１１
５およびハイパスフィルタ１１７の出力信号を入力して
演算処理を行い、ドライバー１１０，１１１，１１２に
駆動命令を出力して前記図５の軌跡トレースを行う制御
手段としてのマイクロコンピュータであり、このマイク
ロコンピュータ１１９は、前記図６の速度情報をテーブ
ルとして記憶しており、フォーカスレンズとズームレン
ズの位置からテーブルを参照してフォーカスレンズ駆動
速度を決定する。なお、本実施例では、上記アクチュエ
ータ１０７、ドライバー１１０によりズームレンズ群駆
動手段を、アクチュエータ１０９、ドライバー１１２に
よりフォーカスレンズ群駆動手段を構成している。

【００１７】図２は、マイクロコンピュータ１１９内の
プログラムの流れ図であり、以下、この図２を参照しな
がら本実施例の動作を説明する。プログラムの実行を開
始すると（ステップＳＴ２−１）、図示しないズームス
イッチが押されているかを判別する（ステップＳＴ２−
２）。判別結果がＹＥＳの場合はエンコーダ１１３の出
力値によって第２のレンズ群１０２のズーム位置を把握
し、この出力値から第２のレンズ群１０２が図６のどの
ズームゾーンに存在するかを検出する（ステップＳＴ２
−３）。しかる後、エンコーダ１１５の出力値によって
第４のレンズ群１０５のフォーカス位置を検出する（ス
テップＳＴ２−４）。

【００１８】ついで、上記のズーム位置とフォーカス位
置によって第２のレンズ群１０２が後述する減速領域に
あるかを判別し（ステップＳＴ２−５）、ＹＥＳの場合
はズームレンズの駆動速度を減じ（ステップＳＴ２−６
）、ＮＯの場合はズームレンズを通常の速度で駆動させ
る（ステップ２−７）。一方、上記ステップＳＴ２−２
における判別結果がＮＯの場合は通常のＡＦ（合焦）動
作を行う（ステップＳＴ２−８）。

【００１９】ここで、上記ズームレンズの減速領域につ
いて説明する。図５に於て、第４のレンズ群１０５の移
動軌跡の傾斜が急峻になっているのは速度変化境界Ａ−
Ａ′よりテレ側で、この部分ではズームレンズの移動量
に対してフォーカスレンズの移動量が大きくなっている
。

【００２０】従って、ズームレンズの移動速度が一定の
場合、速度変化境界Ａ−Ａ′よりテレ側ではフォーカス
レンズのアクチュータを高速で駆動しなければならない
。逆に説明すれば、この移動軌跡をトレースするフォー
カスレンズの駆動速度は、ズームレンズの移動速度に依
存しているので、速度変化境界Ａ−Ａ′よりテレ側では
ズームレンズ駆動速度を低減することによって、フォー
カスレンズの移動速度を低く抑えることができるという
ことになる。

【００２１】そこで本実施例ではステップＳＴ２−５に
おける減速領域を、図４の速度変化境界Ａ−Ａ′よりテ
レ側とし、第２のレンズ群１０２が図６のどのズームゾ
ーンに存在するかを、エンコーダ１１３から入力された
ズーム位置とエンコーダ１１５から入力されたフォーカ
ス位置により検出し、その結果、減速領域内であれば、
ズーム移動速度を低減してフォーカスレンズの移動速度
を低く抑える処理を行う。

【００２２】上記処理を行うことにより、インナーフォ
ーカスタイプのレンズ構造でズーム倍率が上がっても、
フォーカスレンズのアクチュエータを大きくする必要が
なく、レンズの小型化を維持しながら良好なレンズ制御
を行うことが可能になる。

【００２３】図３は、本発明の第２の実施例を説明する
ためのマイクロコンピュータ１１９内のプログラムの流
れ図であり、プログラムの実行を開始すると、（ステッ
プＳＴ３−１）、図示しないズームスイッチが押されて
いるかを判別する（ステップＳＴ２−２）。判別結果が
ＹＥＳの場合はエンコーダ１１３の出力値によって第２
のレンズ群１０２のズーム位置を把握し、図６のどのズ
ームゾーンに存在するかを検出した後（ステップＳＴ３
−３）、第４のレンズ群１０４のフォーカス位置をエン
コーダ１１５の出力値から検出する（ステップＳＴ３−
４）。

【００２４】ついで、上記ズーム位置およびフォーカス
位置により、図６に示される速度テーブルの分割領域の
どれを選択するかを特定し、この特定された分割領域の
速度をズーム中のフォーカスレンズ駆動速度とする（ス
テップＳＴ３−５）。そして、後述する方法によって、
前記選択されたフォーカスレンズ駆動速度が、フォーカ
スレンズのアクチュエータにとって高速であるかを判別
する（ステップＳＴ３−６）。

【００２５】上記ステップＳＴ３−５で選択された速度
が、装備されているフォーカスレンズのアクチュエータ
にとって速すぎるかどうかは設計段階で判別できるので
、上記ステップＳＴ３−６の判別結果がＹＥＳの場合に
は図６のテレ側の領域に＊印に見られるように、分割領
域ごとに高速である旨フラグを立てる。そして、フラグ
の立てられた領域を選択した場合にはズームレンズ駆動
速度を低減して、フォーカスレンズのアクチュエータに
とって過負荷とならないように処理を行う（ステップＳ
Ｔ３−８）。一方、上記ステップＳＴ３−２における判
別結果がＮＯの場合は通常のＡＦ動作を行う（ステップ
ＳＴ３−９）。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、インナーフォーカスタ
イプのレンズに於てズームを行う時、フォーカスレンズ
の駆動速度を低減しなければならない領域だけ、ズーム
レンズの駆動速度の低減が行われるので、レンズ鏡筒や
フォーカスレンズのアクチュエータを大型化することな
く、レンズの小型化を維持しながら不必要にズーム時間
を長引かせることなく良好なズーム制御を行うことが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例装置の概略構成図。

【図２】図１の装置におけるマイクロコンピュータ内の
プログラムの流れ図。

【図３】図２のマイクロコンピュータ内の他のプログラ
ムの流れ図。

【図４】従来装置の概略構成図。

【図５】ズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位
置の説明図。

【図６】ズームレンズ位置に対するフォーカスレンズの
速度情報を示す説明図。

【符号の説明】

１０１　　第１のレンズ群 １０２　　第２のレンズ群 １０４　　第３のレンズ群 １０５　　第４のレンズ群 １０７，２０８，１０９　　アクチュエータ１１０，１
１１，１１２　　ドライバー１１３，１１４，１１５　
　エンコーダ１１６　　増幅器 １１７　　ハイパスフィルタ １１８　　絞り制御装置 １１９　　コンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光軸上に配設された複数のレンズ群の
   うち、光軸方向に移動させて焦点調節を行なうフォーカ
   スレンズ駆動手段と、ズームレンズ群を光軸方向に移動
   させて変倍を行なうズームレンズ駆動手段と、前記フォ
   ーカスレンズ群の移動位置を検出するフォーカスレンズ
   群位置検出手段と、前記ズームレンズ群の移動位置を検
   出するズームレンズ群位置検出手段と、前記各レンズ群
   位置検出手段からの検出情報を入力し前記フォーカスレ
   ンズ群駆動手段の駆動速度が速くなる位置に達したこと
   を判断して前記ズームレンズ群駆動手段の単位時間当り
   の駆動量を減少させる制御手段とを備えたことを特徴と
   するレンズ位置制御装置。
2. 【請求項２】　　ズームレンズ群の単位時間当りの駆動
   量を減少させる情報を、フォーカスレンズ群の位置とズ
   ームレンズ群の位置を組み合わせた２次元平面上に記憶
   することを特徴とする請求項１記載のレンズ位置制御装
   置。