JPS58207014A - ズ−ムレンズの自動調節方法及びズ−ムレンズ装置 - 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】

本発明は、ズームレンズ（可変焦点距離レンズともいう
）の焦点位置を自動的に調節するようにしたズームレン
ズ自動調節方法、およびこの合焦検出手段をもったズー
ムレンズ装置の改良に関する。 ズームレンズは一般に変倍系のレンズ群と結僧系ルンズ
群とよりなるが、このズームレンズは２つのタイプに分
けることができる。第１のタイプは変倍をかげる（ズー
ミング）たぬに変倍レンズ群のみを移動してもピント面
が移動するタイプである。この第１のタイプのズームレ
ンズ装置は小型・軽量・コスト・生産性等においてメリ
ットを有するが、ズーミングのたびごとにピント調節を
操作者が行なわなくてはならない。このようなズーミン
グによる焦点移動を無視した第１のタイプのズームレン
ズ装置は、ズーミングのたびごとにピント調節をしなけ
ればならないという操作上の繁雑さがあって多大な不利
要因が存在する。 これを解消するたぬに一般に、は、ズームレンズを構成
するレンズ群全群及び各群を非線形カムなどを用い、複
雑なレンズ系の動きをさせてズーミングによるピント位
置のズレを補償するような第２のタイプのズーム１／ン
ズの形態をとっている。 第２のタイプのズームレンズは操作上のメリットを得た
反面、前述の第１のタイプのズームレンズと比較してコ
ンパクト性・精度・生産性等についてデメリットが生じ
てしまう。第２のタイプのズームレンズでのピント位置
のズレの補償の良否は、カム精度によるものであるがあ
る程度の限界がおいても中間位置でピント面が移動して
しまうことが多く、同一被写体に対して広角側から望遠
側まで連続的にピント面を一定に保つには可なりの精度
が各部材に要求され、精度や生産性等において多くの問
題があった。 本発明は前記の第１のタイプのズームレンズのデメリッ
トであるズーミングによるピント面が移動する問題を焦
点検出と変倍レンズ群のレンズ移動によって解消し、か
つ前記の第１のタイプのズームレンズの持っているメリ
ットを生かすような自動ピント調節方法と、この自動ピ
ント調節方法をもったズームレンズ装置を提供すること
を目的としたもので、上記目的は、 自動焦点位置検出装置によって物像間距離の変化又は変
倍率の変化に基づく焦点位置の偏位の有無を検出すると
共に、バリエータの移動の有無を検出することによって
、バリエータ移動の有る時はバリエータより前群のレン
ズの少なくとも１枚を調節して、バリエータ移動の無い
時はバリエータより後群のレンズの少なくとも１枚を調
節して、焦点を自動的に調節するズームレンズの自動調
節方法（第

【発明）と、 物像間距離の変化に際し、１つまたは複数のレンズ群を
自動焦点位置検出装置によりピント面を一定に保持する
ように自動的に調節する機構と、変倍率を変化させたと
きの焦点距離の移動に際し、１つまたは複数のレンズ群
を自動焦点位置検出装置によりピント面を一定に保持す
るよう自動的に調節する１構とを有し、各慢構を独立ま
た；を１係的に作動させることを特徴としたズームレン
ズ装＃（第３発明）により達成されろ。 更に本発明は、前記のａｔのタイプのズームレンズのデ
メリットであるズーミングによるピント面が移動する問
題を、物像間距離検出と焦点ｉ出による変倍レンズ群′
及び結像レンズ群の移動によって解消し、かつ前記のｍ
ｌのタイプのズームレンズの持っているメリットを生か
すような自動調節方法と、この自動調節方法をもったズ
ームレンズ装置を提供することを目的としたもので、上
記目的は、 物像間距離を検出し、検出値に基いてバリエータレンズ
の前群のレンズのうち少なくとも１枚を移動させるプロ
セス、フィルム面上での光像の合焦を検出し、合焦でな
いとき前記バリエータレンズの後群のレンズの少なくと
も１枚を移動させろプロセスを有した焦点を自動的に調
節するズームレンズの自動調節方法（第２発明）と、物
像間距離を検出する物倫間距離検出手段、該検出手段の
検出値に基いて所定のレンズを移動させろレンズ移動機
構、及び池に設けた合焦検出手段からめ信号に基いて移
動するレンズを有したことを％徴とするズームレンズ装
置（第４発明）により達成されろ。 即ち本発明は２つの検出部とこの検出値により移動する
２カ所のレンズ（系）を有したズームレンズ装ｍｓこよ
っ又焦点を自動的に調節するようにした自動調節方法で
、第１発明の主要部をその構成に欠くことのできない主
要部とし、同一目的を達成する第３発明と、それらの発
明の実施に直接使用１乙ズームレンズ装置である第２発
明及び第４発明より成る。 即ち本発明によって２つの検出部とこの検出値により移
動する第［及び第２の自動ピント調節装置をもったズー
ムレンズ及び自動調節方法を提供することにより操作者
がピント調節を全く行わないで済む新しい形態のズーム
レンズが可能であり。 しかもこのようなピント調節不要のレンズを設計する際
、そのレンズ構成等の設計″の自由度を大きくとれろよ
うになる。ここで設計の自由１度を大きくとれろという
ことは、２つの独立した自動ピント調節機構を有する所
に起因している。仮に物像間距離の変化及びズーミング
によるピント面のズレを１つの自動ピント調節装置によ
り自動的に調節するタイプであるならば、先の第２のタ
イプのズームレンズで述べたように機械的な非線形カム
等を用いない限り、ピント調節のたぬの可動レンズ群は
限定されてしまい、しかも上記の２つのピント面のズレ
は混合され足し合されているので、ピント調節のたぬの
あるレンズ群の変動範囲及び大きさ等において可なりの
マイナス要因が発生してしまう。また収差等の補正も同
時に考慮しなければならないので、以上のことも含め設
計の自由度が限定されてしまう。 これに比して、物像間距離の変化に伴うピント面のズレ
とズーミングによるピント面のズレとを、個々独立のレ
ンズ群を独立に調整できろようにした本発明の自動調節
方法及び之を用いたズームレ、： ンズ装置は、収差等の補正を考慮すればレンズ構成等の
設計上大幅な自由度や可能性を残すことができ、その効
果は極めて大なるものである。 以下、図面によって本発明の詳細な説明を行う。。 第［図は第１、第３発明に対応する第１の実施例でビデ
オカメラ、ンネカメラ等におけろズームレンズ装置オヨ
イ成図を示すものである。 図において１はズームレンズ本体で、１１はピント合せ
を行う前群レンズ、１２は焦点距離を変えるたぬのバリ
エータ、１３は焦点距離を変えたことによってずれろピ
ント面を所定位置に定めろようピントを合せるコンペン
セータ、１４はマスターレンズ群である。また１５はレ
ンズを通って来た元を撮像素子あるいはフィルム等とフ
ァインダ系とに分けろハーフミラ−１１６はファインダ
系への光の一部を合焦検知のための光電変換素子へ導く
たぬのハーフミラ−１１７はその光電変換素子である。 ここで用いる光電変換素子１７は焦点の手前あるいは後
方で像がボケろため像の焦点が合ったときにコントラス
トが最大となることを利用したコントラスト検出方式の
もの等が用いられ乙。光電変換素子１７よりの電気信号
は、合焦状態にレンズを制御する制御系１８ａ、１８ｂ
へ人力する。１９は変倍を力）けろたぬ、バリエータ部
３の動きを検知するセンサーチ、リニアエンコーダ等が
用いられろ。 このような構造とするときは、レンズを通過してきた被
写体光はハーフミラ−１５、１６で公党され、光電変換
素子１７に導かれ、撮像素子面ちるいはフィルム面での
焦点の合否が検知されろ。通常はこの光電変換素子１７
の出力に応じて、比較回路を持った制御系１８ｍ、１８
ｂがサーボモータＭ１によってレンズ群】】を駆動して
自動的に合焦を行わせる。 またセンサー１９によって変倍がかけられたときは、制
御系ｔａ　ｂはサーボモータＭ２１１：よってレンズ群
口を駆動して、光電変換素子１７において合焦が検知さ
れるよう制御する。 ここで被写体位置とバリエータＬの変動とか同時に行わ
れろことがないならば、センサー１９はバリエータＬの
動きが検知されるものであれば何でも良く、制御系１８
ｍ、１８ｂはレンズ群１】及び１３を各々独立で駆動す
るかあるいは一定の関係を持って駆動するか、レンズ設
計に応じてどのようにでも自由に設定すれば良い。勿論
レンズ群１１及びＢは単レンズであっても差支えない。 第２図は、第１．第３発明に対応する第２の実施例で、
ｌ眼しフカメラにおけるズームレンズ装置構成図を示す
ものである。 図において２はズームレンズ本体で、２１は前群レンズ
、ｎは焦点距離を変えるたぬのバリエータ群、乙はコン
ベンセータ群で、冴は焦点距離に応じてピントを合せろ
後群レンズである。５は反射ミラー、２６はピント板、
ｎは反射ミラーから透過して来た被写体光の一部をフィ
ルム面と等価の位置あるいはその近傍で受光し、合焦を
検知する光電変換素子、２８　ａ　、　２８　ｂは合焦
状態にレンズを制御する制御系、西はピント面付近にお
いて画面の一部を測光している受光泰子である。 第３図ｆａ）　、　（ｂ）は第２図に示した実施例で、
ズーミングによって変化した画面（９）と、ズーミング
検出のための受元素子四の測光範囲３１（画面中央部小
枠）を示している。本実施−における制御系２８　ａ　
、　２８　ｂは、第３図（ａｌから第３図（ｂｌのよう
にレンズの焦点距離を変化させた場合の画角の変化、そ
れに伴う輝度の変化による受光素子りの出力の変化、あ
るいは物体像の大きさの変化等から変倍がかかったこと
を検知する。 通常状態においてピント合せは受光素子がが合焦を検知
するまで制御系２８　！Ｌ　、　２８　ｂ　１．：より
サーボモータＭ、によってレンズ全体を前後させろこと
によって行われ、上述のように受光素＋９が変倍を検知
したときは、制御系２８ｂによってサーボモータＭ４に
よってレンズ後群別を駆動してピントを合せる。 第２図に示した実施例で、レンズ全体を駆動１石サーボ
モータＭ、はカメラボディ側、レンズ後群別を駆動する
サーボモータＭ、はレンズ側に設けられているが、両モ
ータともカメラボディ側、あるいはレンズ側の一方に付
属させてもかまわないし、セータを１個としてクラッチ
機構などを用いて制御系２８ｂからの信号によって駆動
するレンズ群を切替えろようにすることも可能である。 ここで受光素＋９の位置はピント板付近に限定するもの
ではなく、ファインダアイピース周辺、あるいは測距用
光電変換素子と同じくカメラボディ側等、画面の一部あ
るいは全体を測光できる場所であればよい。 第４図は第２、第４発明に対応する第３の実施例で、１
眼レフカメラにおけろズームレンズ装置構成図を示すも
のである。 図において４はズームレンズ本体で、４１はピント合せ
を行う前群レンズ、弦は焦点距離を変えるためのバリエ
ータ、招は焦点距離を変えたことによってずれろピント
面を所定位置に定ぬるようピントを合せるコンペンセー
タ、祠はマスターレンズ群である。また柘は反射ミラー
、拐はピント板、４７は反射ミラー６の一部を透過した
一部の被写体光をフィルム面と等価の位置あるいはその
近傍で受光して合焦を検知する光電変換素子、梠は光電
変換素子４７の情報によりモータＭ６を回転させてコン
ペンセータ６を合焦位置に移動させる制御系である。本
実施例は三角測量方式による物像間距離を測定する検出
手段を設けたもので、４９は測距のための光ビームを発
する全元素子、刃は全元素子４９によって発光された元
ビームの被写体からの反射光を受光して距離信号を発す
る光電変換素子である。光電変換素子間からの距離信号
は制御系５１によってサーボモータＭ、を回転させて前
群レンズ４１を移動させる。これらの測距にもとすく制
御部材はレンズ系に付属している。 通常発光素子４９と光電変換素子間とによって得られた
測距信号は制御系５１に入り、前群レンズ４１を駆動し
て合焦位置に保持しているが、変倍がかけられてピント
面がずれた時は合焦用の光電変換素子４７によってそれ
を検出し、サーボモータＭ６によってコンペンセータ４
３を駆動して自動的に合焦状態を保つようカメラボディ
側で制御してやる。 ここでズームレンズに付属する測距装置はもちろん光ビ
ームによるものに限られろわけではなく、充分な測距精
度が得られるものであれば何であってもかまわない。ま
た本実施例のズームレンズにオイてバリエータ収とコン
ベン七−夕４３とを複数の所定の焦点距離をとる位置で
固定できる機構を付随させておけば、自動焦点機能をも
たないカメラボディと組合せても自動焦点の多焦点距離
レンズとして用いることができろ。 以上の実施例において、レンズ系はすべて４群ズームタ
イプについて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではない。本発明による自動焦点調節方法を用いて複
数のレンズ群ｔ−駆動してピント合せを行うことによっ
て、また本発明によるズームレンズ装置によって、ノン
ズ設計の自由ｆカチカリ、前記の第２のタイプのズーム
レンズにあるようなレンズ群を連動させる複雑な機械機
構がなくなり、コンパクトで性能の高いズームレンズを
得ることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第４図は本発明のビデオ、シネカメ
ラあるいはｌ眼しフカメラにおける第１ないし第３実施
例の概略構成図を示している。第３図は第２図における
ズーミングによる画面と測光範囲との変化を示す実例図
である。 １．２．４・・・・・・ズームレンズ本体１１　、２１
　、４１・・・・・・前群レンズ１２、η、４２・・・
・・・コンペンモータ１４　、２４　、４４・・・・・
・マスターレンズ１５　、　ｉ６・・・・・・ハーフミ
ラ−１７、２７、２９、４７、５０・・・・・・光電変
換素子１８　、２８　、４８　＋　５１・・・・・・制
御系部、４６・・・・・・ピントグラス Ｍ、〜Ｍ、・・・・・・サーボモータ 代理人桑原義美 第″５１Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｌ）　　自動焦点位置検出装置によって物像間距離の
   変化又は変倍率の変化に基づく焦点位置の偏位の有無を
   検出すると共に、バリエータの移動の有無を検出するこ
   とによって、バリエータの移動の有る時はバリエータよ
   り前群のレンズの少なくとも１枚を調節して、バリエー
   タの移動の無い時はバリエータより後群のレンズの少な
   くとも１枚を調節して、焦点を自動的に調節するズーム
   レンズの自動調節方法。 （２）物像間距離を検出し、検出値に基いてバリエータ
   レンズの前群のレンズのうち少なくとも１枚を移動させ
   るプロセス、フィル人面上での光像の合焦を検知し、合
   焦でないとき前記バリエータレンズの後群のレンズの少
   なくとも１枚を移動させるプロセスを有した焦点を自動
   的に調節するズームレンズの自動調節方法。 （３）物像間距離の変化に際し、１つまたは複数のレン
   ズ群を自動焦点位置検出装置によりピント面を一定に保
   持するように自動的に調節する機構と、変倍率を変化さ
   せたときの焦点距離の移動に際し、１つまたは複数のレ
   ンズ群を自動焦点位置検出装置によりピント面を一定に
   保持するよう自動的に調節する機構とを有し、各機構を
   独立または関係的に作動させることを特徴としたズーム
   レンズ装置。 （４）物像間距離を検出する物像間距離検出手段、該検
   出手段の検出値に基いて所定のレンズを移動させるレン
   ズ移動機構、及び他に設けた合焦検出手段からの信号に
   基いて移動丁石レンズを有したことを特徴とするズーム
   レンズ装置。