JPS61282811A - 前玉固定ズ−ムレンズのフオ−カス装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラ等に用いられるズームレンズのフ
ォーカス装置に関し、特に、変倍レンズより像側に合焦
レンズを設けたいわゆる前玉固定ズームレンズのフォー
カス装置に関するものである。

従来の技術 従来の極めて一般的なズームレンズは、被写体側より順
に合焦レンズ、変倍レンズ、補正レンズ。

リレーレンズが配置されているいわゆる後玉固定ズーム
レンズであった。

かかる後玉固定ズームレンズにおいては合焦レンズであ
る前玉がレンズの重要な性能である明るさおよび最長焦
点距離を決定する。

従って、前玉はレンズ性能を高めるため、通常非常に大
きなかつ重いレンズで構成されており、その合焦操作の
ためのレンズ移動構成は高価なものとなっていた。

さらに、上記前玉の焦点距離は通常一定の所定長になさ
れており、被写体距離の変動に対する合焦のための移動
量は大きく、かつ近点側に限界を有し、約１ｒｒＬ前後
の被写体までにしか合焦できなかった。

これに対し、冒頭に述べた変倍レンズより像側に合焦レ
ンズを設けた前玉固定ズームレンズは、上記のような不
都合は発生せず、即ち、合焦操作のために移動させる必
要のあるレンズはいわゆる後玉であることから小さく軽
いレンズが採用でき、かつその移動量は少なく、さらに
焦点距離が短かい程より少なくなり、また焦点距離の調
節により近点側限界もなくなることが知られている。

しかしながら、前玉固定ズームレンズにおける合焦レン
ズの移動量は、変倍レンズの位置、即ち設定焦点距離と
被写体までの距離という２変数の関数によって決定され
ることから、レンズの移動手段として一般的なカム機構
によって上記関数に対処することは極めて困難となる。

一方、近年の電子部品分野においてはマイクロコンピュ
ータが安価に利用できるようになってきており、従って
このマイクロコンピュータに上述した２変数の関数を記
憶させ、焦点距離信号と被写体距離信号とを入力し、変
倍レンズより像側に設けられた合焦レンズの適正位置を
演算し、その演算結果に基づいて合焦レンズを移動させ
るような展開が実用レベルとなってきている。

例えば特開昭５３−１１６８２８号公報には、変倍レン
ズの変倍量を検出し変倍信号を得る検出装置と被写体ま
での距離を自動的に測定し距離信号を得る検出装置と、
雨検出装置から得られる出力信号を所定の関数に基づい
て処理する演算手段と、この演算手段の演算結果により
ズームレンズを構成するレンズ群を適宜移動せしめる手
段とを備え、変倍量の変動と被写体までの距離の変動を
自動的に補償する自動フ丸−カシング方式が上記演算手
段の具体的な開示はないものの示されている。

発明が解決しようとする問題点 上述したような小さく軽いレンズで合焦操作を可能とし
、かつ変倍レンズの移動との組み合わせにより近点側の
限界をなくすことができる特徴を有する前玉固定ズーム
レンズは、近年種々提案されてきているわけであるが、
その実用化を考えた場合、具体的なレンズ群の移動制御
手段Ω開示がなく、場合によっては下記のような問題点
を生じることが考えられる。

前述したように、前玉固定ズームレンズは近点側限界を
なくすことができることから、所定焦点距離時における
合焦レンズの移動だけでは合焦状態を得ることができな
いような極近距離の被写体を撮影するいわゆるマクロ撮
影の場合、当然のことながら自動的に上記所定焦点距離
を変化せしめて合焦状態が得られるように構成されるこ
とが、被写体像を得るため、例えばビデオカメラにおけ
る映像を得るためには好ましいと思われる。

ところが、上述のような構成において、例えば合焦レン
ズの移動のみによって合焦状態が得られるような遠点の
被写体を撮影している途中において、工時的にマクロ撮
影、即ち合焦レンズの移動だけでは合焦状態を得られな
いような近点の被写体を変倍レンズの移動により合焦状
態を得て撮影し、再び元の上記遠点の被写体を撮影しよ
うとした場合、上記近点の被写体の撮影のために焦点距
離が変化していることから、最初の状態とは撮影画角が
異なる撮影動作となってしまう問題点を生じることが考
えられる。

また、上述したマクロ撮影時に入ると、変倍レンズのみ
が移動することから、撮影倍率が急激に変化することに
なり、場合によってｂ合焦状態は得られているものの被
写体像に異和感を感じることになる不都合点を生じるこ
とが考えられる。

本発明は、上記のような問題点、不都合点を考慮してな
したもので、撮影途中でマクロ撮影を行なっても、再び
通常の撮影を行なう場合の画角、即ち焦点距離は、マク
ロ撮影を行なう前の状態に戻るようになされたマクロ撮
影を有効に行なうことのできる前玉固定ズームレンズの
フォーカス装置を提供することを目的とする。

さらに本発明は、上記のようなフォーカス装置において
マクロ撮影に移行しても撮影倍率が急激に変化すること
のないフォーカス装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明による前玉固定ズームレンズのフォーカス装置は
、設定される変倍レンズ位置および被写体までの距離を
考慮してあらかじめ設定されている合焦レンズの、近点
側被写体に対する近点側限界位置を記憶している近点側
限界位置記憶手段と、近点側への合焦操作時合焦レンズ
の現在位置を検出しその現在位置が上記近点側限界位置
に達したことを検知する合焦レンズ位置確認手段と、変
倍レンズ位置を検出する変倍レンズ位置検出手段の出力
する変倍レンズ位置信号をズーミング操作に基づく変倍
レンズ移動手段の動作による変倍レンズの移動時のみ受
けることにより最新の上記位置信号全記憶する変倍レン
ズ位置記憶手段と、遠点の被写体に対する合焦操作時、
上記変倍レンズ位置検出手段の出力である変倍レンズの
現在位置信号と上記変倍レンズ位置記憶手段に記憶され
ている位置信号とを比較する変倍レンズ位置確認手段と
、上記合焦レンズ位置確認手段および変倍レンズ位置確
認手段の出力により上記変倍レンズ移動手段の動作を制
御する変倍レンズ移動制御手段とを含んで構成される。

作用 本発明による前玉固定ズームレンズのフォーカス装置は
上記のような各手段を含むことから、ズーミング操作に
よって決定される変倍レンズの任意位置にて設定された
任意焦点距離において、遠点にある被写体を撮影中一時
的に極近点の被写体に対する撮影を行なうために近点側
への合焦操作全行なうと、合焦レンズの移動に基づく合
焦レンズの現在位置の確認がなされ、近点側限界位置に
達すると変倍レンズの移動による合焦操作も開始され、
この結果、極近点の被写体に対する合焦状態が設定され
ることになる。

この時、変倍レンズ位置を記憶する変倍レンズ位置記憶
手段における記憶内容は、上記ズーミング操作によって
決定される変倍レンズ位置に対応した位置信号であるこ
とはいうまでもない。即ち、合焦操作のための変倍レン
ズの移動位置は記憶されないわけである。

一方、上述したような状態から再び元の遠点の被写体を
撮影するために遠点側への合焦操作がなされると、変倍
レンズの現在位置と変倍レンズ位置記憶手段の記憶内容
とによって変倍レンズ位置が確認され、上記現在位置と
記憶内容が一致していなければ、まず両者が一致するよ
う変倍レンズが移動せしめられることになり、一致すれ
ば次いで合焦レンズの適宜の移動が行なわれることにな
るＯ 実施例 第１図は本発明による前玉固定ズームレンズのフォーカ
ス装置の基本構成を示すブロック図である。

図中、１は短焦点あるいは長焦点側への変倍レンズの移
動、即ちズーミング操作を指示するズーミング操作指示
手段、２は移動することにより焦点距離を可変せしめる
変倍レンズ、３は変倍レンズ２を移動せしめる例えばス
テッピングモータである変倍レンズ移動手段を示してい
る。

４は変倍レンズ移動手段３の動作を制御する変倍レンズ
移動制御手段を示し、図にも示している゛　　ように機
能的には、上記ズーミング操作指示手段１の操作に基づ
き上記移動手段３の動作を制御する第１変倍レンズ移動
制御手段４．と、近点側被写体に対する合焦操作を行な
うべく上記移動手段３の動作を制御する第２変倍レンズ
移動制御手段４□と、後述する変倍レンズ位置記憶手段
の記憶内容に基づき上記移動手段３の動作を制御する第
３変倍レンズ移動制御手段４３とに分けて考えることが
できる。

６は変倍レンズ２の現在位置を検出し変倍レンズ位置信
号を出力する変倍レンズ位置検出手段、６は上記ズーミ
ング操作指示手段１の操作に基づくズーミング操作時の
み上記変倍レンズ位置検出手段５の出力する変倍レンズ
位置信号を受は記憶する変倍レンズ位置記憶手段を示し
ている。

７は遠点あるいは近点側への合焦操作を指示する合焦操
作指示手段、８は移動することにより合焦状態を制御す
る合焦レンズ、９は合焦レンズ８を移動せしめる例えば
ステッピングモータである合焦レンズ移動手段、１ｏは
合焦レンズ８の現在位置を検出し合焦レンズ位置信号を
出力する合焦レンズ位置検出手段を示している。

１１は変倍レンズ位置、被写体までの距離を考慮してあ
らかじめ設定しである合焦レンズ８の近点側限界位置を
記憶している近点側限界位置記憶手段、１２は合焦レン
ズ位置検出手段１ｏの出力する合焦レンズ位置信号と近
点側限界位置記憶手段に記憶されている近点側限界位置
を比較し合焦レンズ８の現在位置を確認し、その確認結
果に基づき後述する変倍レンズ位置確認手段１３ｆｔ、
動作せしめる制御信号を出力する合焦レンズ位置確認ヰ
段を示している。

１３は変倍レンズ２の現在位置と変倍レンズ位置記憶手
段６に記憶されている記憶装置あるいはあらかじめ決定
される設定可能な最小、最大焦点距離に対応する最小、
最大位置とを比較し、変倍レンズ２の現在位置を確認し
、その確認結果に基づき先の第２．第３変倍レンズ移動
制御手段４２゜４、あるいは合焦レンズ移動手段９を動
作せしめる制御信号を出力する変倍レンズ位置確認手段
を示している。

、以下、上記のような基本構成からなる本発明によるズ
ームレンズのフォーカス装置の動作について説明する。

尚、説明の便宜上第２図に図示した一般的な前玉固定ズ
ームレンズにおける変倍レンズ位置をパラメータとした
場合の合焦状態の得られる被写体距離と合焦レンズ位置
との関係を示したいわゆる合焦特性図を参照する。

今、例えばＴなる焦点距離で６ＴｒＬの被写体を撮影す
るとする。

まず、ズーミング操作指示手段１によってＴなる焦点距
離を得るための信号が出力されると第１変倍レンズ移動
制御手段４１は動作を開始し、変倍レンズ２を移動させ
るべく変倍レンズ移動手段３の動作を制御する。仁の時
変倍しンズ２０位置は変倍レンズ位置検出手段５によっ
て検知され、その出力である変倍レンズ位置信号は変倍
レンズ位置記憶手段６に供給され、最新の位置情報のみ
が記憶されることになる。従って、上記のようなズーミ
ング操作により所望の焦点距離Ｔが得られると、変倍レ
ンズ位置記憶手段６は、上記焦点距離Ｔｉ得た変倍レン
ズ位置ｚＴを記憶することになる。

次いで、６ｒｒＬの被写体に対する合焦操作が行なわれ
ることになる。尚、一般的に考えると、上記したズーミ
ング操作中に合焦状態が得られていないと、例えばビデ
オカメラの場合その映像は極めて見苦しい像となると共
に、希望した焦点距離Ｔにおける撮影画角の状態がわか
りにくくなることから、現実には上記ズーミング操作前
、あるいは操作中に合焦操作が行なわれることになるが
、こ・こては説明の便宜上、ズーミング操作と合焦操作
とは分けて行なうものとしており、操作順序については
考慮していないことはいうまでもない。

合焦操作は、合焦操作指示手段７の遠点あるいは近点側
への指示動作によって開始されることになり、ます合焦
レンズ位置確認手段１２にて合焦レンズ８の現在位置が
確認され、その結果後で詳しく述べるが上記指示手段７
による合焦指示方向に特に問題がなければ、５ｒｒＬの
被写体に合焦させるべく合焦レンズ移動手段９により、
合焦レンズ８は移動せしめられることになる。

合焦レンズ８の移動による状態変化を肉眼あるいは周知
のオートフォーカスシステムにより検知し合焦状態が得
られたとみなされると、合焦レンズ８は停止せしめられ
、この結果、所望状態である焦点距離Ｔにて５ｍの被写
体を適切に撮影する状態が設定されたことになり、かか
る状態を第２図で説明するとａ点が設、定されたことに
なる。

さて、上記のような状態において、一時的に０．１ｍの
被写体を撮影するべく合焦操作を行なうと、上記の場合
同様、合焦レンズ８の位置確認が合焦レンズ位置確認手
段１２にてなされる。

かかる場合の確認動作は合焦操作が近点側への操作とな
ることから合焦レンズ８を近点側に移動できるか否かの
確認となり、即ち近点側限界位置記憶手段１１に記憶さ
れている限界位置情報との比較となる。

一方、第２図に示したような特性が得られるということ
は、合焦レンズ８の近点側限界位置は移動できる限界位
置である第２図中のＬで示した位置となることから、上
述した場合には、まだ近点側への移動を行なえる余裕が
ある仁とになる。

従って、合焦レンズ位置確認手段１２は合焦レンズ移動
手段９を動作せしめ、合焦レンズ８は近点側へ移動を開
始することになり、かかる状態を第２図で説明すると、
ａ点より図面の上方向に曲線ＴＦＣ沿って変化してゆく
ことになるわけである。

合焦レンズ８が近点側に移動してゆき、移動できる限界
位置あるいはあらかじめ任意に設定される合焦レンズ近
点限界記憶手段１１に記憶されている近点眼界位置に達
すると、合焦レンズ位置確認手段１２は、変倍レンズ位
置確認手段１３を動作状態になし、かかる手段１３は上
記合焦操作が近点側への操作であることから現在の変倍
レンズ位置が近点側の被写体に対する限界位置に達して
いるか否かの確認、即ち具体的に述べると設定可能な最
小焦点距離に対応する位置に到達しているか否かを確認
することになる。尚、本説明の場合光にも述べたように
第２図の特性から合焦レンズ８の近点側限界は移動可能
な限界位置であるＬｉ採用しており、上述した合焦レン
ズ位置確認手段１２が変倍レンズ位置確認手段１３を制
御する位置は、ａ点上り合焦レンズが移動しｂ点に到達
した時点となる。

変倍レンズ位置確認手段１３は、動作することにより上
記す点における変倍レンズ位置と、設定できる最短の焦
点距離に対応する位置である０点とを比較し、この場合
第２図よりも明らかなようにまた十分に移動できる余裕
があるため、変倍し、ンズ２ｅ０．１ｍの被写体に対し
て合焦状態を得るべく短焦点側へ移動せしめる制御信号
を発生し、第２変倍レンズ移動制御手段４□に供給する
ことになる。

第２変倍レンズ移動制御手段４２は上記制御信号を受は
変倍レンズ移動手段３ｔ−動作せしめ、従って変倍レン
ズ２は短焦点側に移動を開始し、即ち第２図で説明する
と現状態は合焦レンズ８が移動しないことからｂ点より
左方向に水平に変化することになる。

上記変化にて現状態がｄ点で示した状態になると、所望
の０．１７ｒＬの被写体に対して合焦状態が得られるこ
とになり、変倍レンズ２の移動は、当然停止せしめられ
る。尚、この時、レンズ系の焦点距離は先に設定したＴ
よりＷとＮで示した焦点距離の間にある任意焦点距離Ｙ
となっていることはいうまでもなく、即ち、Ｔなる焦点
距離のままでは合焦状態が得られない０．１ＴｒＬとい
う極近点の被写体に対しても本発明によるフォーカス装
置は、近点側への合焦操作を行なえば、変倍レンズ８の
移動により合焦状態を得るよう構成されているわけであ
る。

次に、再び先はどのＢｍの被写体を撮影するべく合焦操
作を行なうと、前の場合同様、ます合焦レンズ確認手段
１２が動作し、合焦レンズ８の現在位置が確認される。

かかる場合の合焦レンズ確認手段１２の動作は、上記操
作が遠点側への合焦操作であることから合焦レンズ８が
近点限界位置にあるがどうがを確認し、その結果に基づ
き、合焦レンズ移動手段９あるいは変倍レンズ位置確認
手段１３の動作を制御する動作となり、上記の場合は、
０．１ｆｆｌに対する合焦状態を得るため合焦レンズ８
は移動できる近点側限界位置である第２図のＬで示した
位置に移動していることがら変倍レンズ位置確認手段１
３を動作せしめることになる。一方、遠点側への合焦操
作において合焦レンズ８が近点側限界位置になければ、
即座に合焦レンズ移動手段９を動作せしめ、合焦レンズ
８を所望被写体に対する合焦位置へ移動させるよう上記
合焦レンズ位置確認手段１２は動作することになる。

変倍レンズ位置確認手段１３は、今度は遠点側への合焦
操作であることから、現在の変倍レンズ位置と変倍レン
ズ位置記憶手段６に記憶されている記憶位置Ｚ？と比較
し、両者が異なっていれば第３変倍レンズ移動制御手段
４．を一致していれば合焦レンズ移動手段９を夫々動作
せしめることになる。

上記の場合、上述の記憶位置は焦点距離Ｔに対応する２
τであシ現在位置は０．１　ｍの被写体に対して合焦状
態を得るためにＹなる焦点距離に対応する２！であるこ
とから、比較結果は当然具なり、第３変倍レンズ移動制
御手段４　が動作せしめられることになる。

この結果、変倍レンズ２は移動を開始し、現状態は第２
図で説明すると、合焦レンズ８は移動しておらずｄ点か
らｂ点に向かう右方向へ水平に変化することになる。

そして変倍レンズ２の現在位置が先の記憶位置ｚＴと等
しくなると、即ち現状態がｂ点になると、変倍レンズ位
置確認手段１３は、第３変倍レンズ移動制御手段４３の
動作を停止せしめると共に合焦ンンズ移動手段９を動作
せしめる制御信号を出力する。

この結果、現状態がｂ点になってからは、合焦レンズ８
が移動を開始し、現状態は第２図におけるＴなる曲線に
沿った下方向へ変化することになシ、ａ点に達すると、
５ｒｒＬの被写体に対して合焦状態が得られることから
、合焦レンズ８の移動が停止されることになる。

即ち、本発明によるフォーカス装置は、遠点側への合焦
操作時には、直前のズーミング操作によって設定された
焦点距離に現状態がなされているか否かを確認し、なさ
れていなければ必ず合焦レンズの移動前にまず変倍レン
ズの位置制御を行なうことになるわけである。

以上述べたように本発明によるフォーカシング装置は一
時的に極近点の被写体を撮影する場合、変倍レンズを短
焦点側に移動することによって合焦状態を得ると共に元
の状態に復帰させる時、あらかじめ記憶されている変倍
レンズ位置に基づく変倍レンズの移動制御および合焦レ
ンズの移動を行ない合焦状態を得ることから、元に復帰
させた時の画角変動がなく前玉固定ズームレンズの特性
を極めて有利に利用できることになるわけである。

尚、上述してきた説明においては、合焦状態について単
に得られるという表現にとどめていたが、これは合焦状
態であることの確認手段としては、撮影者の肉眼の他第
２図に示したようなあらかじめ設定されるレンズ特性に
対する両レンズ位置の確認の手段や周知のオートフォー
カス手段の適用が可能なためである。例えば、第１図中
に破線で示したように変倍レンズ位置検出手段６からの
変倍レンズ位置信号と合焦レンズ位置検出手段１゜から
の合焦レンズ位置信号とを受け、第２図に示したような
あらかじめ決定されているレンズ自身の特性を考慮した
演算を行ない合焦状態の得られる状態を選択ξレンズ位
置を制御する手段やあるいは図示していない被写体まで
の距離を測定する測距手段からの被写体距離信号を上記
両信号に加えて受け、合焦状態を演算したりビデオカメ
ラ等にあっては映像信号の高周波成分のピークを検出し
各レンズ位置を制御する手段が合焦状態確認手段として
適用できることは詳しく述べるまでもない。

また、上述の説明における各種の比較動作等は冒頭にも
述べたマイクロコンピュータによって実現できることは
いうまでもない。

第３図は本発明による前玉固定ズームレンズのフォーカ
ス装置をマイクロコンピュータを使用して構成したー実
施例？示す略構成図であり１図中第１図と同符号のもの
は同一機能構成を示している０ 第３図において、１４は固定されている前玉レンズ１６
．変倍レンズ２１合焦レンズ３からなる前玉固定ズーム
レンズ、１６．１７は夫々ズーミング操作指示手段１１
合焦燥作指示手段７であるズーミングスイッチおよび合
焦スイッチを示している。尚、ズーミングスイッチ１６
は、長焦点側へのズーミング操作時オンとなるスイッチ
１６１Ｌと短焦点側へのズーミング操作時オンとなるス
イッチ１６ｂと操作部材１６ｃとからなり、合焦スイッ
チ１７は遠点側への合焦操作時オンとなるスイッチ１７
＆と近点側への合焦操作時オンとなるスイッチ１７ｂと
操作部材１７Ｃとから構成されている。

１８．１９は夫々モー・夕駆動回路２０．２１と共に変
倍レンズ移動手段３１合焦レンズ移動手段９を構成する
ステッピングモータ金示している。

２２．２３は夫々変倍レンズ２１合焦レンズ８の原点位
置設定を検知する原点検知スイッチを示し、かかるスイ
ッチ２２．２３は本発明によるフォーカス装置の使用開
始時点、例えば図示していない電源の供給時における後
述するリセット動作を行なうものである。

２４はズーミング操作指示手段１６等からの信号を受は
第１図で説明した種々の比較動作等を実行し変倍レンズ
移動手段３２合焦し°ンズ移動手段９の動作制御を行な
うマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと記す）ｆｔ、示
している。即ち、第１図において説明した符号４〜６，
１０〜１３の各手段等を含んでいるわけである。

以下、簡単に第３図に図示した装置の動作について述べ
る。

今、図示していない電源が供給されると、ＣＰＬＴ２４
は変倍レンズ２および合焦レンズ８を原点位置に移動せ
しめるための制御信号を出力端子Ｐ１゜Ｐ２より変倍レ
ンズ移動手段３およば合焦レンズ移動手段９に出力する
。

変倍レンズ２１合焦レンズ８が原点位置に達すると、夫
々の原点検知スイッチ２２，２３７５：オンし、ＣＰＵ
２４は夫々のスイッチ２２．２３のオンを入力端子ｉ５
．ｉ６にて検知し上述した制御信号の出力を停止する。

以上の動作は、変倍レンズ２１合焦レンズ８の位置をス
テッピングモータ１８．１９のステップ数をＣＰＵ２４
内のメモリーに積算した値とするためのリセット動作で
あり、以後、現実の撮影動作がなされることになる。

撮影動作として、例えばｓ７Ｆｍの被写体を焦点距離Ｍ
にて撮影する場合を考えてみると、まず、先にも述べた
が現実の操作においては合焦操作がなされ、よって合焦
操作スイッチ１７が操作されることになる。この時上述
した原点位置が最近点側かあるいは最遠点側かによって
合焦操作スイッチ１７の操作部材１７０の動作は異なり
、ここでは前述の原点位置を最遠点側とすると、上述し
た操作は近点側への合焦操作となるためスイッチ１７ｂ
がオンすることになる。

スイッチ１７ｂのオン’１ｃＰＵ２４は入力端子ｉ３に
て検知し、第１図にて説明したような動作を行ない合焦
レンズ８を近点側へ移動させる。

合焦レンズ８の移動により合焦状態が得られる合焦操作
スイッチ１７は開放され、合焦レンズ８は停止し例えば
変倍レンズ２の原点位置をＴなる焦点距離を設定する最
長焦点位置とすると上記状態は先に第１図で説明した場
合と同一、即ち第２図におけるａ点で示されることにな
る。

しかしながら、今度は焦点距離を輩とするわけであるか
ら、即ち第２図における０点の状態を得るために、次に
ズーミング操作スイッチ１６が操作され、例えば、今、
先に述べた電源投入時における変倍レンズ２の原点位置
を最長焦点距離を設定する位置であるとすると、当然短
焦点側へのズーミング操作となるためスイッチ１６ｂが
オンせしめられる。

ＣＰＵ２４は上記スイッチ１６ｂのオンを入力端子ｉｉ
にて検知し第１図にて説明したような動作を行ない変倍
レンズ２を移動せしめ、焦点距離Ｍが得られた時、上記
スイッチ１６は開放される。

この時、第２図からも明らかではあるが、合焦レンズ８
もａ点から０点まで移動しなければならず。

ＣＰＵ２４は上記ズーミング操作時合焦レンズ８の移動
をも第２図に示した如くの関係を考慮して制御すること
になる。

ここで、一時的に０．１　Ｂの被写体を撮影する場合に
合焦操作スイッチ１７のスイッチ１７ｂ’ｉ）再びオン
にすると、ＣＰＵ２４は合焦レンズ８を移動せしめる。

しかし、合焦レンズ８が限界点まで移動しても第２図ｆ
点で示すように０．１ｆｆｌの被写体に対して合焦状態
は得られず、従ってＣＰＵ２４は先にも述べたよう゛に
変倍レンズ２を焦点距離Ｍｉ段設定ている現在の位置を
記憶した上で短焦点側に移動させることになる。

変倍レンズ２が移動し現状態がｄ点となるとｏ、１ｒｒ
Ｌの被写体に対して合焦状′態が得られることがら合焦
操作スイッチ１７は開放されることになる０ そして、再び先に述べた６ｍの被写体を撮影する場合に
は、合焦操作スイッチ１７のスイッチ１７１Ｌがオンせ
しめられることになり、ＣＰＵ２４は上記スイッチ１７
＆のオンを入力端子ｉ４にて検知、先にも述べたように
まず変倍レンズ２を記憶されている位置まで移動せしめ
、次に合焦レンズ８を第２図の輩なる曲線に沼って０点
が得られるまで移動させることになる。

以上簡単に動作について述べたが先にも述べたようにＣ
ＰｔＴ２４に被写体までの距離信号を周知の測距手段よ
り入力してやることにより、合焦操作時の変倍レンズ２
の移動位置を簡単に設定できる、即ち合焦状態を自動的
に得られることもいうまでもない。

尚、上述したような場合、先には述べなかったが例えば
第４図に示す如くの合焦レンズ８が限界位置に達した状
態において合焦状態の得られる変倍レンズ２の被写体ま
での距離に対する記憶位置と合焦状態を得るために設定
すべき位置との関係ＣＰＵ２４内に記憶させておく必要
があることはいうまでもない。

次に、第３図に符号２４で示した（ｊＰＵ内部の一動作
例について、第１図の説明と重なる部分もあるが、第５
図のフローチャートを用いて説明しておく。

尚、第５図中、タイマ１．タイマ２はレンズの移動速度
を決定するもので、ステッピングモータ１８．１９１１
ステップ送った後タイマによる計時をスタートさせ計時
終了後再び１ステツプ送るためのものである。又、ウェ
イトも同様であるが、ここでは１ステツプの移動に必要
な最小待時間となっている。

さらにメモリーのうち、ｖ、。はステッピングモータ１
８のステップ数を積算した内容を記憶しており変倍レン
ズ２の現在位置を示すメモリーであり、’１１１Ｍ、２
　　は上記’１０の古いデータを必要に・応じて記憶す
るメモリーであり、特に’Ｎは先に説明した変倍レンズ
位置記憶手段６に該当している。

メモ’Ｊ−Ｍ２Ｇは合焦レンズ８の位置を示すステッピ
ングモータ１９のステップ数を積算した内容全記憶して
おり、Ｍ２（は’２Ｇの古いデータを必要に応じて記憶
している。

最後にム、Ｂ、Ｏで示したデータは、先の説明では述べ
なかつたが、夫々被写体距離に対する合焦可能な限界変
倍レンズ位置、被写体距離と変倍レンズ位置とによって
決定される合焦レンズ位置。

変倍レンズの位置によって決定される合焦可能な合焦レ
ンズの限界位置を示す関数値を示している。

尚、上記ム、Ｂ、Ｃは、ム＝ｆ、（Ｍ、２．Ｍ２．）。

Ｂ＝ｆ２（Ｍ、。ｓ”、２＋　Ｍ２１）ｍＣ＝ｆ５（Ｍ
ｌ。）という関係式で示すことができると共に、夫々の
位置を示す大小関係は、変倍レンズが短焦点側１合焦　
　　　。

レンズが近点側の位置を夫々最大として本実施例では扱
っている。

以下、第５図のフローチャートについて説明する。

ステップ５０１．５０２はズーミング方向を確認するス
テップであり、第３図におけるスイッチ１ｅａ、１ａｂ
の操作によるａｐυ２４の入力端子１１ｊ１２の状態変
化を検知している。即ち、ｉ。

＝０であるとスイッチ１６１Ｌがオンした長焦点側への
ズーミング操作が指示されたことになり、かかる場合、
タイマ１の確認ステップ５０３’ｉ経てステップ５０４
を選択する。

ステップ５０４では変倍レンズ２の現在位置が先のデー
タムと比較され、現在位置が小さければステップ５０７
が選択される。このステップ８０４における判定動作を
具体的に述べると、例えば第２図のような特性のレンズ
であると、被写体距離が０．５ｍであると設定可能な変
倍レンズ位置は、焦点距離Ｗに対応するｚＷからＭに対
応するＺＭまでに含まれなければ合焦状態を得ることは
できない。従って前回の撮影動作による変倍レンズ位置
と合焦レンズ位置より被写体距離が０．５７ＩＬである
とすると上記したムはｚＭが設定されることになる。こ
の結果、現在の変倍レンズ位置’１０は上記２丁より大
きく、即ち短焦点側でなければ、光のスイッチ１６１Ｌ
のオンによる長焦点側へのズーミング操作は、合焦状態
が得られないことから無意味となり、かかるステップ５
０４は上記のような無意味な操作を禁止するものである
。換言すれば、変倍レンズの現在位置Ｍ１ｏが先のデー
タムより大きい時のみ変倍レンズを移動させるべく、ス
テップ５０５ｔ−選択するものである。

ステップＳＯＳは変倍レンズを次のステップ５０６で長
焦点側にステッピングモータ１８の１ステップ分移動さ
せるため現在位置が変化することから、変倍レンズの現
在位置情報を上記１ステツプ分小さくするステップであ
る。ステップ５０６は上述したように変倍レンズ２を長
焦点側にステッピングモータ１８の１ステップ分移動さ
せるステップである。

ステップ５０４での判定結果がＮｏあるいはステップ６
０６の終了時には、ステップ５０７が選択される。

ステップ５０７は現在の合焦レンズ位置Ｍ２゜が先に説
明したデータＢより大きいか否か全判断するステップで
あり、簡単に述べると次のＭ２゜がデータＢより小さい
か否かを確認するステップ５０Ｂと合わせて、ズーミン
グ操作に供なう合焦状態のずれを補償する作用を行なう
ものである。

従ってＭ２ＯがデータＢより大きければ合焦レンズの現
在位置データＭｚａ全１ステップ減らすステップ６０９
を介してステップ６１０にて合焦レンズは遠点方向に１
ステップ送られ、逆にＭ２ＯがデータＢより小さければ
’２０を１ステツプ増やすステップ５１１ｆｔ介してス
テップ６１２にて合焦レンズは近点方向に１ステ・フプ
送られ、以降、Ｍ２゜がＢと等くなるまで、かかるステ
・ンプ５０．７〜６１２は待時間ステップ５１３を介し
て繰り返されることになる。

上記動作にてＭ２ＯとＢが等しくなるとステップ６１４
が選択され、現在の変倍レンズ位置’１Ｇが記憶変倍レ
ンズ位置としてメモリー”１１に記憶されることになり
、以降ステップ６１５のタイマ１のスタートにて上述し
てきた長焦点側への１ステップ分のズーミング操作が終
了することになる。

以降、所定の焦点距離が得られるまで上述の動作が繰り
返されることはいうまでもない。

一方、スイッチ１６ｂがオンせられ１２＝０となる短焦
点側へのズーミング操作がなされると、ステップ５０２
で上記１２二〇が検知された後ステップ６１６のタイマ
１の確認ステップを介してステップ６１７が選択される
。

ステップ６１７は変倍レンズの現在位置Ｍ、。が先にも
述べたように位置関係の最大位置である設定できる最短
焦点距離全供給する位置と等しいかどうかを確認するス
テップである。即ち、等しくなければ、まだ短焦点側へ
の移動が可能ということであり、次のステップ６１８が
選択されるわけである。

ステップ５１８は現在の変倍レンズ位置’１０の内容を
１ステツプ分増やすステップであり、次にステップ６１
９にて変倍レンズが１ステツプ分短焦点側に移動せしめ
られる。

上記ステップ６１９の終了後あるいはステップ５１７で
の判断が等しい時には、前述したステップ６０７等が選
択され、ズーミング操作に供なう合焦状態のずれが補償
される。

以上がズーミング操作に関するステップであり、以下合
焦操作スイッチ１７の操作による合焦操作について述べ
る。

まずスイッチ１７ｂがオンされ入力端子１．＝０となる
近点側への合焦操作時について述べる。

ｉ、＝ｏがステップ５２０で検知されるとタイマ２の確
認ステップ６２１を介し、タイマ２が完了するとステッ
プ６２２が選択される。

ステップ６２２は合焦レンズの現在位置Ｍ２Ｇが前述し
た位置関係における最大位置、即ち先にも述べたあらか
じめ設定されている近点側限界位置と等しいかどうかを
確認するステップであり、等しくなければまだ余裕があ
ることを示し、ステップ６２３が等しければそれ以上近
点側には移動できないわけであるから、ステップ６２４
のタイマ１の確認ステップを介してステップ６２５が選
択されることになる。

ステップ６２３は合焦レンズの現在位置データＭ２．ｔ
１ステップ分増やすステップであり、次に合焦レンズは
ステップ６２６にて１ステツプ分近点方向に移動せしめ
られる。

一方、合焦レンズが近点側限界位置に到達している時に
選択されるステップ６２６は、変倍レンズの現在位置が
最大位置、即ちステップ６１７同様、設定できる最短焦
点距離供給位置であるか否かを確認するステップであり
、まだ余裕があれば現在位置データ’＋ｏの変更ステッ
プ５２７を介してステップ５２８を選択し、変倍レンズ
を短焦点側に１ステツプ分移動せしめることになる。

上記ステップ５２８およびステップ６２６が終了すると
、夫々タイマ１，２のスタートステップ５２９．５３０
を介してステップ６３１が選択され、夫々のレンズの現
在位置が先に述べたデータＡ　、　Ｂ　、　Ｏｆ段設定
るためのデータとしてメモリ’２ｊ１Ｍ＋２　　に記憶
される。

一方、スイッチ１７＆がオンされ１４＝ｏとなる遠点側
への合焦操作がなされた場合には、上記１４＝０がステ
ップ５３２にて検知され、タイマ２の確認ステップ５３
３を介してステップ６３４が選択されることになる。

１　　　　　　　ステップ６３４は現在の合焦レンズ位
置’２０が先に述べたデータＣより小さいかあるいは等
しいかを確認するステップであり、かかるステップは、
変倍レンズの位置によっては合焦レンズをどのように移
動しても合焦状態の得られない遠点側領域があり、その
領域に合焦レンズが位置しているか否か全確認し、もし
位置していればステップを最初に戻し合焦レンズの移動
を行なわないようになすステップである。

ステップ６３４での判断が上記領域外である場合にはス
テップ６３６が選択され、変倍レンズの現在位置Ｍ、。

が先のズーミング操作時に記憶されている記憶位置Ｍ□
より大きいか否かが判断される。そして、変倍レンズの
現在位置Ｍ、。が記憶位置’１１より大きくない場合に
はステップ５３６が逆に大きい場合にはタイマ１の確認
ステップ５３７全介してステップ６３８が選択される。

ステップ６３６は、合焦レンズの現在位置データＭｚｏ
Ｔｈ遠点側に１ステップ分変化させるステップであり、
ステップ５３６が選択されると、ステップ６３９にて合
焦レンズが１ステップ分遠点方向に移動せしめられるこ
とになる。

一方、ステップ６３８は変倍レンズの現在位置が最小位
置、即ち設定できる最長焦点距離供給位置であるか否か
全確認するステップであり、最小位置でなければステッ
プ５４０，５ｊＬ１にて変倍レンズは長焦点側に１ステ
ップ分移動せしめられることになる。

即ち、ステップ６４０は変倍レンズの現在位置Ｖ、。全
長焦点側に１ステップ分減らし、ステップ６４１は実際
に変倍レンズを１ステップ分長焦点側に移動せしめるス
テップである。

上記ステップ６３９あるいはステップ６４１が終了する
と、ステップ５３０あるいはステップ６２９を介してス
テップ６３１が選択され、次の動作に備えられることに
なる。

以上述べたステップ５２０ないしステップ５４１までが
合焦操作における動作ステップであり、詳しく述べるま
でもなく、近点側への合焦操作時、合焦レンズが近点側
限界位置に到達するとステップ５２２，５２４，５２５
，５２７，５２８にて変倍レンズが短焦点側に移動せし
められ、逆に遠点側への合焦操作時、前回の合焦操作に
ょフ変倍レンズが移動せしめられていればステップ５３
６゜５３７．５３８，５４０，５４１にてまず変倍レン
ズの現在位置Ｍ、。がズーミング操作によって設定され
た記憶位置Ｍ１１と等しくなるまで移動制御され、以降
合焦レンズの遠点方向への移動がステップ５３６．５３
９にて行なわれることになる。

ところで、ステップ５２２における判断基準となる近点
側限界位置を、例えば記憶変倍レンズ位置と被写体距離
とによってあらかじめ任意に設定した関数データｆ４　
（Ｍｌ　１　＋’１２　、Ｍ２ｊ　）とすると共に、ス
テップ６３６における判断基準となる記憶装置Ｍ＋＋ｋ
、記憶変倍レンズ位置と被写体距離とにょってあらかじ
め任意に設定した関数データｆ５（Ｍｌ　１１’ｌ　２
９Ｍ２１　）とすることにより、第２図で示したよりな
変倍レンズ位置をパラメータとした合焦状態の得られる
合焦レンズ位置と被写体距離との関係図を第５図のよう
な関係とすることができる。逆に言えば、あらかじめ第
５図のような関係図を設定しておけば、所定焦点距離と
被写体距離が決定されれば、合焦状態の得られる変倍レ
ンズ位置と合焦レンズ位置はおのずと決定されるわけで
あり、従って、上記関数データＬＪｓは第５図のような
特性から決定されるものであることはいうまでもない。

第５図に示したような関係となると、先に述べた例とは
異なり変倍レンズ位置を考慮したある程度の近点側位置
以内の領域において、近点あるいは遠点側への合焦操作
時合焦レンズと変倍レンズの両方が移動することになる
。

尚、第５図に図示した例において上記領域を説明すると
焦点距離Ｔの場合ｇ点、焦点距離Ｍの場合り点以内の近
距離側領域となる仁とは、同図中に破線で示した第２図
の特性と比較してみると明らかである。

この結果、変倍レンズの移動による撮影画角の変動は、
先に説明した第２図に示したような関係となる場合に比
してゆるやかとなり、被写体像の大きさの変化に異和感
を感じることが少なくなり、極めて好ましい合焦操作を
期待できることになる。

尚、以上の説明における両レンズの位置検出方法は、両
レンズをステッピングモータ１８．１９で移動させる構
成とすることによりステッピングモータのステップ数を
積算する方法を採用しているわけであるが、例えば直流
モータによって両レンズを移動させる場合には、周知の
位置エンコーダの使用により同様の作用を期待できるこ
とはいうまでもない。

発明の効果 本発明による前玉固定ズームレンズのフォーカス装置は
、撮影途中において一時的に極近点の被写体を撮影し、
再び元の状態に復帰させる場合、ズーミング操作によっ
て設定された変倍レンズ位置を基準として、近点あるい
は遠点側のいずれの側への合焦操作であっても少なくと
も変倍レンズが移動せしめられることになり、元の被写
体撮影時に撮影画角が変動してしまうことはなく、また
合焦レンズをも上記変倍レンズ位置と被写体距離を考慮
して移動せしめることにより極近点の被写体および元の
被写体に対する合焦操作時における変倍レンズの移動に
供なう撮影倍率の変動をゆるやかにできることになり、
極めて有効な撮影動作を期待できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による前玉固定ズームレンズのフォーカ
ス装置の基本構成を示すブロック図、第２図は一般的な
前玉固定ズームレンズにおける変倍レンズ位置をパラメ
ータとした場合の合焦状態の得られる被写体距離と合焦
レンズ位置との関係を示す合焦特性図を示している。第
３図は本発明による前玉固定ズームレンズのフォーカス
装置をマイクロコンピュータを使用して構成した一実施
例を示す略構成図、第４図は第３図におけるＣＰＵ２４
に記憶されている合焦状態の得られる変倍レンズの記憶
位置と設定すべき位置との関係の一例を示す関係図、第
５図は第３図中におけるＣＰＵ２４の動作の一例を示す
フローチャート、第５図は第５図中におけるステップ５
２２．５３５における比較内容を変更することによって
得られる第２図と同様の合焦特性図を示している。 １・・・・・・ズーミング操作指示手段、２・・・・・
・変倍レンズ、３・・・・・・変倍レンズ移動手段、４
・・・・・・変倍レンズ移動制御手段、６・・・・・・
変倍レンズ位置検出手段、６・・・・・・変倍レンズ位
置記憶手段、７・・・・・・合焦操作指示手段、８・・
・・・・合焦レンズ、９・・・・・・合焦レンズ移動手
段、１０・・・・・・合焦レンズ位置検出手段、１１・
・・・・・近点側限界位置記憶手段、１２・・・・・・
合焦レンズ位置確認手段、１３・・・・・・変倍レンズ
位置確認手段、１４・・・・・・前玉固定ズームレンズ
、１６・・・・・・前玉レンズ、１６・・・・・・ズー
ミングスイッチ、１７・・・・・・合焦スイッチ、１８
，１９・・・・・・ステッピングモータ、２０，２１・
・・・・・モータ駆動回路、２２．２３・・・・・・原
点検知スイッチ。 第１図 ダー・−亥ｉｆレシス゛ネジ皇力ｅＪ’／ｆｐケぺ第２
図 敷写ブト♂巨六Ｉｌ 第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ズーミング動作を行なう変倍レンズおよび該変倍
   レンズより像側で合焦動作を行なう合焦レンズが夫々の
   レンズに対応した移動手段、移動制御手段にて移動せし
   められる前玉固定ズームレンズのフォーカス装置であっ
   て、前記変倍レンズの現在位置を検出する変倍レンズ位
   置検出手段と、前記合焦レンズの現在位置を検出する合
   焦レンズ位置検出手段と、あらかじめ設定される前記合
   焦レンズの近点側被写体に対する限界位置を記憶してい
   る近点側限界位置記憶手段と、前記ズーミング動作時に
   おける前記変倍レンズ位置検出手段の出力を記憶する変
   倍レンズ位置記憶手段と、合焦操作時前記合焦レンズ位
   置検出手段の出力と前記限界位置とを比較し両者の一致
   、不一致を検知する合焦レンズ位置確認手段と、遠点側
   への合焦操作時でかつ前記合焦レンズの現在位置と前記
   限界位置が一致している時動作し前記変倍レンズ位置検
   出手段の出力と前記変倍レンズ位置記憶手段の出力とを
   比較し両者の一致、不一致を検知する変倍レンズ位置確
   認手段とを備え、前記合焦レンズ位置確認手段、変倍レ
   ンズ位置確認手段の出力にて前記変倍レンズ、および合
   焦レンズの移動制御手段の動作を制御し、一時的な極近
   点の被写体に対する合焦操作時、前記変倍レンズが前記
   変倍レンズ位置記憶手段に記憶されている位置に基づき
   移動せしめられることを特徴とする前玉固定ズームレン
   ズのフォーカス装置。
2. （２）合焦レンズ位置確認手段は、合焦操作時、合焦レ
   ンズ位置検出手段の出力する合焦レンズの現在位置が限
   界位置と一致せず遠点側にある場合には、前記合焦レン
   ズのみを遠点あるいは近点側に移動せしめる第１の制御
   信号を前記合焦レンズの移動制御手段に出力すると共に
   、前記限界位置と一致すると、近点側への合焦操作時に
   は変倍レンズを短焦点側に移動せしめる第２の制御信号
   を前記変倍レンズの移動制御手段に出力し、遠点側への
   合焦操作時には変倍レンズ位置確認手段を動作せしめる
   第３の制御信号を出力する特許請求の範囲第１項に記載
   の前玉固定ズームレンズのフォーカス装置。
3. （３）変倍レンズ位置確認手段は、動作することにより
   、変倍レンズ位置検出手段の出力する変倍レンズの現在
   位置と変倍レンズ位置記憶手段の出力する記憶位置とを
   比較し、両者が一致するまでは前記変倍レンズを長焦点
   側に移動せしめる第４の制御信号を前記変倍レンズの移
   動制御手段に出力し、前記両者が一致すると前記合焦レ
   ンズを遠点側に移動せしめる第５の制御信号を合焦レン
   ズの移動制御手段に出力する特許請求の範囲第１項に記
   載の前玉固定ズームレンズのフォーカス装置。
4. （４）限界位置は合焦レンズが機械的に移動できる最近
   点側位置である特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載の前玉固定ズームレンズのフォーカス装置
   。
5. （５）変倍レンズ移動制御手段、変倍レンズ位置検出手
   段、変倍レンズ位置記憶手段、合焦レンズ移動制御手段
   、合焦レンズ位置検出手段、近点側限界位置記憶手段、
   合焦レンズ位置確認手段、変倍レンズ位置確認手段は、
   マイクロコンピュータで構成される特許請求の範囲第１
   項に記載の前玉固定ズームレンズのフォーカス装置。
6. （６）限界位置を、変倍レンズ位置記憶手段の出力する
   記憶変倍レンズ位置と被写体距離と変倍レンズおよび合
   焦レンズの特性とを考慮してあらかじめ決定される前記
   記憶変倍レンズ位置が短焦点側程より近距離位置を設定
   する第１関数に基づく第１関数値とするとともに、変倍
   レンズ位置確認手段を、前記記憶変倍レンズ位置と前記
   被写体距離と前記両レンズの特性とを考慮してあらかじ
   め決定される前記記憶変倍レンズ位置が短焦点側程より
   近距離位置より短焦点側位置を設定する第２関数に基づ
   く第２関数位置と変倍レンズ位置検出手段の出力とを比
   較せしめるようになし、一時的な極近点の被写体に対す
   る合焦操作時、前記合焦レンズ、変倍レンズを前記第１
   、第２関数に基づき移動せしめ、撮影倍率の変動が徐々
   に行なわれるようになしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の前玉固定ズームレンズのフォーカス
   装置。