JP2795439B2

JP2795439B2 - 光学機器

Info

Publication number: JP2795439B2
Application number: JP63139619A
Authority: JP
Inventors: 方秀平沢; 浩史須田; 直也金田; 宏之和田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JPH01307710A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、カメラや観測機器等の光学機器に係り、特
にレンズ位置の制御に関するものである。

［従来の技術］従来、ビデオカメラに搭載されているズームレンズは
第９図に示されるように４群のレンズ群から構成されて
いるものが一般的であった。

第９図において、１はレンズ鏡胴の先端に配置された
焦点合わせの為の１群レンズＦ、２は変倍を行うための
バリエータレンズである２群レンズＶ、３は変倍動作後
に焦点を正しく結ばせるためのコンペンセータレンズで
ある３群レンズＣ、４は結像させるためのリレーレンズ
である４群レンズＲ、である。なお、第９図は該ズーム
レンズの焦点距離がワイド端（最短）状態であり、且つ
∞距離の被写体に合焦している図であり、以下、各レン
ズ群の動き方の説明の為に、ここではこの状態の１群レ
ンズＦ、２群レンズＶ及び３群レンズＣの位置をそれぞ
れ零（０）位置と考えることとする。

第10図乃至第12図は該ズームレンズにおいて、各レン
ズ群Ｆ〜Ｒの位置変化と該ズームレンズの焦点距離もし
くは被写体距離との関係を示したものである。以下に
は、これらの図を参照して該ズームレンズの特性を説明
する。

第10図（ａ）は第２群レンズＶを光軸に沿って移動さ
せた位置を横軸にとり、該ズームレンズの焦点距離ｆを
縦軸にとって第２群レンズＶを移動させた時に焦点距離
ｆがどのように変化するかを示したグラフである。な
お、Ｗは該ズームレンズの焦点距離が最も短くなったワ
イド状態を表わし、Ｔは該ズームレンズの焦点距離が最
も長くなったテレ状態を表わす。

第10図（ｂ）は３群レンズＣの光軸方向の位置を横軸
にとり、縦軸に該ズームレンズの焦点距離ｆをとって第
３群レンズＣの位置の変化に対する焦点距離ｆの変化を
表わしたグラフである。

第11図は被写体までの距離（メートル）の逆数を横軸
にとり、縦軸には第１群レンズＦを光軸方向に沿って前
方移動させた時の位置をとって第１群レンズＦの位置の
変化に対する被写体距離の変化を示した図である。

第12図は第１群レンズＦを光軸方向に沿って前方移動
させた時の位置を縦軸にとり、横軸に該ズームレンズの
焦点距離ｆをとって第１レンズ群の位置と焦点距離ｆと
の関係を示すとともに被写体までの距離が1m、2m、3m、
∞の各場合について第１レンズ群Ｆの位置を例示したグ
ラフである。

以上の各図から、公知のズームレンズには次のような
特性のあることがわかる。すなわち、第11図及び第12図
から明らかであるように、被写体距離が変らない場合に
はズーミングを行って焦点距離を変化させた時にも第１
群レンズＦを移動させる必要がないため第２群レンズＶ
と第３群レンズＣとを第10図の特性に従って連動させれ
ばよいので各レンズの位置制御が比較的簡単であり、そ
の位置制御をカム等の機械的制御機構で行うことができ
るという長所がある。

第13図は公知のズームレンズの２群レンズ２（バリエ
ータレンズ）と３群レンズ３（コンペンセータレンズ）
との連動機構を示した図である。同図において、５は２
群レンズ２を保持している２群レンズ保持枠、６は３群
レンズ３を保持している３群レンズ保持枠、７及び８は
該レンズ保持枠５及び６を光軸に沿って案内するガイド
バー、９は該レンズ保持枠５及び６に突設されたピン5a
及び6aを挿入するカム溝9a及び9bが周面に穿設されてい
るカム筒、10はカム筒の外周に嵌装されるとともにレン
ズ鏡胴などの静止部材に固定された固定筒、11はカム筒
９に連結部11aで固定されるとともに固定筒10の外周面
に対して相対回転のみ可能に嵌装されたズーム操作環で
ある。ズーミング時にズーム操作環11が回転されるとカ
ム筒９も回転され、その結果、カム溝９内でのピン5aの
相対位置とカム溝9b内でのピン6aの相対位置とが変化す
るため２群レンズ保持枠５と３群レンズ保持枠６がそれ
ぞれ光軸方向に沿って相対移動されることになる。

しかしながらカム筒を用いる従来公知の制御機構は該
カム筒の嵌合精度やカム溝の加工精度等を極めて高精度
にしなければならないので製造コストが高価であるとい
う短所もあった。

しかも、第11図及び第12図から明らかなように、従来
のズームレンズでは至近距離（たとえば1m以下の）の被
写体にピントを合せるためには１群レンズ１の繰り出し
量を距離の逆数に比例して大きくしなければならず、レ
ンズ直前にピントを合わせるには無限に近い量だけ繰り
出さなけばならないので至近距離での撮影が不可能であ
るという重大な欠点があった。

それ故、最近では、１群レンズ１を移動させないでピ
ント合せを行うことができる所謂インナーフォーカスタ
イプのズームレンズが提案されている。

このズームレンズの一例は第14図に示すように、１群
レンズ１と２群レンズ２を有しているが、従来のコンペ
ンセータに相当する３群レンズがない。このズームレン
ズでは、１群レンズ１と４群レンズの前方レンズ4A
（Ｒ）とが非移動レンズとして構成される一方、２群レ
ンズ２のバリエータは第９図の公知のズームレンズと同
様に焦点距離変更の際に移動されるように構成されてい
る。また、リレーレンズ群４の後方レンズ4B（RR）は従
来のズームレンズのコンペンセータレンズと同様に焦点
調節と補正とを行う機能を有しており、該レンズ4Bが従
来のコンペンセータレンズと同様に光軸に沿って移動さ
れることによって焦点調節と補正とが行われる。

また、インナーフォーカスタイプのズームレンズの別
の構成例としては第17図の様な例が挙げられる。この場
合には４群構成で第２群レンズ２が変倍機能を有するこ
とは第９図の従来の４群ズームと同様である。しかしな
がら第９図と比べて異なっているのは第１群１が固定の
鏡胴101に取付き固定されていることである。この為、
従来補正の働きのみをしていた第３群レンズ３が焦点合
せの機能をも兼用することとなる。

この様なレンズ構成を有するズームレンズでは１群レ
ンズ１を移動させない構造であるため、極めて至近距離
の被写体にもピントを合わせることができるが、移動レ
ンズである２群レンズ２と第14図のリレー後方レンズ4B
又は17図の場合の３群レンズ３との相対位置関係が極め
て複雑であるため、第13図の如きカム機構等の簡単な制
御機構では２群レンズ２と第14図のリレー後方レンズ4B
又は第17図の３群レンズ３とを制御することができず、
従って、第14図又は第17図に示したレンズ構成のズーム
レンズを実用化することは機械的機構のみではきわめて
困難であった。

第15図は第14図のズームレンズにおける２群レンズ
（Ｖ）の位置を横軸にとり、縦軸にリレー後方レンズ4B
（RR）の位置をとって被写体距離毎に両レンズの相対位
置関係を表したグラフであり、第15図から明らかなよう
に、両レンズの相対的位置関係は被写体の距離が∞、3
m、1m、0.5m、0.2m、0.01mのように変化するにつれて変
化するため、両レンズをカム等の簡単な制御機構によっ
て制御することは不可能であることがわかる。

しかるに最近では焦点面に正しく像が結ばれているか
否かの検出結果に応じてリレー後方レンズ4Bのみを２群
レンズ２に対して制御するという制御方法を採用するこ
とにより第14図のズームレンズを実用化しようとする提
案が行われ、また、この提案に基いて開発された商品も
発表されている。

第16図（Ａ）は該提案乃至商品において採用されてい
るレンズ位置制御方法及びレンズ構成を図示した概略図
であり、１は１群レンズ、２は２群レンズ、4Aはリレー
レンズの前方レンズ、4Bはリレーレンズの後方レンズ、
12は焦点面における結像検出手段、13は合焦検出及び合
焦制御のための合焦制御（AF）回路、14はAF回路13によ
り制御されてリレー後方レンズ4Bの位置決め及び駆動を
行う駆動手段である。

第16図（Ｂ）〜第16図（Ｄ）は自動焦点調節装置の一
例を示すものである。第16図（Ｂ）において、17はビデ
オカメラの全画面領域を示し、18はその中で焦点検出の
為に信号を取り出す範囲を示し、又19は実際に被写体が
有するコントラストであるとする。第16図（Ｃ）におい
て、（ａ）がこのコントラスト部分であるとすると、
（ｂ）はＹ信号出力であり、（ｃ）はＹ信号の微分値を
示し、（ｄ）はその絶対値、（ｅ）はピークホールドを
行なった信号であり、ここで、高さＡがピントの合って
いる度合（以下ボケ評価値と称す）を示している。第16
図（Ｄ）は縦軸に第９図の１群レンズ１又は第14図のレ
ンズ4Bのレンズ位置をとり縦軸にボケ評価値Ａをとった
もので、ピークの位置Ｂで合焦が実現する。

なお、別の改善した方式として、特開昭62-296110
号、特開昭62-284316号等が提案されている。これは、
バリエータレンズと、コンペンセータ及びフォーカス機
能を兼用するレンズの位置情報もしくは、バリエータレ
ンズと距離操作部材（距離環）の位置情報に応じて、バ
リエータレンズの所定移動量に対応するコンペンセータ
及びフォーカス機能を兼用するレンズ（以下、兼用レン
ズと称す）の単位移動量をメモリーしておき、バリエー
タレンズの所定量移動の度にメモリーされた該単位移動
量に基づき兼用レンズの移動を制御するようにしたもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ところで、第16図（Ａ）に示した公知のズームレンズ
及びレンズ位置制御方式では、結像検出手段12からAF回
路13への入力信号の精度及び速度か高ければ結像面に生
じる映像にボケや歪みが生じることはないが、実際には
焦点検出サイクル等の応答遅れ等によってリレー後方レ
ンズ4Bの制御精度が低くなる可能性が非常に高いので、
大きなボケを生じやすいという重大な欠点があった。

また、上述改善した方式においては、バリエータレン
ズの所定量の移動を検出することが前提となる為、高精
度な上記兼用レンズの移動を得るためにはバリエータレ
ンズの移動量を極めて細くしていく必要があり、更には
この兼用レンズの移動速度を高速にしないこと、発生し
たボケを補正するにかなりの時間を要することが懸念さ
れる。

本出願に係る発明の目的は、焦点検出サイクル等の応
答遅れがあっても、大きなボケを発生させることなく迅
速にレンズ位置制御ができる光学機器を提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］本出願に係る発明の目的を実現する構成は、光軸に沿
って移動させて変倍を行う第１レンズと、変倍時の像面
の位置ずれを補正するために光軸に沿って移動する第２
レンズと、像の焦点検出を行う焦点検出手段と、変倍時
の前記像面の位置ずれを補正するために前記第２レンズ
を移動制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は前
記第１レンズの移動の際に、前記第２レンズを合焦位置
よりピントをずらすように強制的に移動させ、前記焦点
検出手段による焦点情報に基づき前記第２レンズを合焦
方向に向かうように切換え移動させる制御を繰り返し行
うことを特徴とする光学機器にある。

［作用］上記の構成では、第１レンズの移動の際に、第２レン
ズを合焦位置よりピントをずらすように強制的に移動さ
せ、前記焦点検出手段による焦点情報に基づき前記第２
レンズを合焦方向に向かうように切換え移動させる制御
を繰り返し行うので、ピントにずれが生じてくると、合
焦位置から強制移動によるピントをずらす方向とは逆の
方向に第２レンズを移動させれば良いので、迅速な合焦
動作が行える。

［実施例］以下本発明装置を図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

実施例１第１図は本発明によるレンズ位置制御装置の実施例１
を適用したズームレンズ鏡筒の断面図を示している。

図中、1,2,4A,4Bは既に第14図において説明したレン
ズ群である。１群レンズ１は、鏡枠103に固定され、固
定鏡筒102との間でレンズ位置を最適位置をとるようネ
ジ嵌合し、調整後ビス104にて固定される。バリエータ
２はバリエータ移動環105に固定され、バー108を案内に
スラスト方向（光軸方向）に移動する。ここでバー108
は図の様に外周にあるリードを持ったＶ溝が加工してあ
り、不図示のボールを、バリエータ移動環に固定された
不図示の板バネによってこのＶ溝に圧接することにより
位置が決まると共に、第２図に示すズームモーター140
によりバー108を回転させることで、その位置を変える
ことが出来る。また、この移動環にはブラシ107が取付
けてあり、エンコーダー基板106との間で摺動すること
によりバリエータ・エンコーダーを構成している。109
はiGメーターであり羽根111を駆動することにより絞り
口径を制御している。レンズ群4Aは鏡筒118に固定され
ている。

一方、レンズ（RR）4Bは移動環117に取付けてあり、
移動環117は内側にメネジ加工を施した光軸方向に延び
るスリーブ115が一体に設けられており、このスリーブ1
15は光軸方向への移動が不能で且つ光軸回りの回転が可
能な外周にオネジ加工を施した駆動軸114に螺合してい
る。この駆動軸114は一端部に駆動軸プーリー113aを有
し、ステップモーター112のプーリー113bとの間に掛け
回されるＶベルト120を介して回転駆動力が伝達され
る。すなわち、ステップモーター112を回転させること
により、駆動軸114が回転し、スリーブ115が螺出、螺入
してレンズ群4Bの光軸方向の位置を変えることができる
ことになる。

ここで、例えばスリーブ115のネジのピッチを0.35mm,
駆動軸プーリー113aとプーリー113bとの比を2,ステップ
モーター112の１パルス入力当たりの回転角を18度とし
た場合、ステップモーター112に１パルス入力すると、
レンズ群4Bは8.75μｍ光軸方向に移動することとなる
が、レンズ群4Bの移動により焦点面であるところの撮像
素子129への効き量を1.0程度に設定しておけば、合焦時
から１パルス分レンズ群4Bがずれても発生する錯乱円は
10μｍ程度であり、この程度の精度であれば充分な合焦
精度が得られる。

本実施例は、コンペンセータとフォーカスの機能を兼
用するレンズ群4Bの位置検出の為に、ステップモーター
112の入力パルス数を用いるものであるが、カメラの電
源オン又はオフに際して、レンズ群4Bをある所定の０番
地に移動させておく必要があり、本実施例では移動環11
7の後端部分122が０番地調整カム121と当たる位置を０
番地とする様構成してある。

そして、このように構成されたズームレンズ系におけ
る、２群レンズ２（以下にはＶと記載する）の位置とリ
レー後方レンズ4B（以下にはRRと記載する）の位置との
相対関係は、被写体距離に応じて第５図の図表に示す如
く表わされる。

第５図において、RRの位置とＶの位置とをそれぞれ位
置検出手段で検出した点がP₁であったとし、このズーム
レンズを制御する合焦制御手段における焦点検出サイク
ルがt₁であったとする。そして、Ｖの移動が行われたと
同時に焦点検出サイクルが開始されたと仮定すると次の
焦点検出結果が出るまでの間にＶとRRとの位置関係は点
P₂にまで変化すると考えられる。

これに対して、Ｖの移動と同時にRRを移動させると、
例えば焦点検出結果による補正が行われなくともＶとRR
との相対位置関係は点P₃で表わされる値となり、その結
果、理想の点P₄とのずれはd₂となる。このP₁〜P₄の焦点
距離でのＶの焦点面への効き量をたとえば1.0で表わし
た場合、この時のＦナンバーをＦとすると、発生する錯
乱円の径は点P₄ではゼロ、点P₃ではd₂/F、点P₂ではd₁/
F、となる。ここで、d₁＝5d₂と仮定すると、点P₂及びP₄
におけるボケは錯乱円で５倍の差となって現れる。この
動きは被写体距離に変化がないという前提の下に求めら
れているものの、ズーム中のボケの発生率の改善には多
大な効果がある。

しかしながら、この考えを理想的に実現するためには
ＶとRRの位置を正確に求めて点P₁を求め、点P₁を通る特
性曲線を正しく予測した上で必要なRRの移動速度を算出
することが必要となるため、大規模な演算を要すること
になり、その結果、大規模な演算回路を必要とすること
になって合焦制御手段のコストが高価になるという問題
が生じてくる。

それ故、本実施例では、第５図に示したマップを必要
精度に応じてＶ方向及びRR方向の両方向で分割し、それ
ぞれの領域で代表の速度を第２図に示す後記の速度デー
タメモリー131内に覚え込ませておくという方法を採用
している。

第６図は第５図のマップ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Ｖの移動を均等分割する一
方、RR方向はＶの一つの領域内を通る∞と至近の軌跡の
傾きの差を目標とする被写界深度で割った数で分割して
いる。

第７図は第６図のＩ及びIIの領域内でＶとRRとの相対
位置曲線からRRの移動速度などを求める、本出願人が既
に提案した制御方式を説明するための図である。

第７図において、23を点P₅を通る被写体距離一定の場
合の相対位置曲線とし、曲線20及び21を夫々の領域にお
けるレンズ移動の傾きとし（なお、バリエータの移動速
度が一定である時にはRRの移動速度と考えてもよい）、
AFからのフィードバックなしに点P₅からＶ及びRRが動く
場合には、領域IIにある間は点P₅を通り曲線21に平行な
軌跡で動き、領域Ｉでは曲線20と平行に動くので軌跡と
しては22のようになり、理想的軌跡23と軌跡22とのズレ
が誤差となるが、この場合軌跡22は理想的軌跡23、すな
わち実際の被写体距離よりも遠方側で合焦する、所謂後
ピンと称する状態にあり、１焦点検出サイクル中におい
て非合焦であると判定されれば、例えばＶの移動速度を
一定とすると、RRを理想的軌跡23に近づけるのに、RRを
被写体側に向け移動速度を速くすれば良いことになる。

ところで、領域IIにおける代表速度はこの場合後ピン
となるが、代表速度の設定、RRの移動開始位置等によっ
て必ずしも常に後ピンとはならず、実際の被写体距離よ
りも前方側で合焦する、所謂前ピンと称する状態にもな
り、この場合にはRRの移動速度を遅くすれば合焦状態に
近づけることができることになる。

このことから、非合焦時において前ピンであるか又は
後ピンであるかが決まらないと、RRの速度を代表速度か
ら増加させるか、減少させるかの速度の補正を適切に行
なえないため、上記した第７図の速度制御方式では、１
焦点検出サイクルにおいて非合焦と判定されると、例え
ばRRの移動速度を速めて次の焦点検出サイクルにおいて
合焦方向に近づいたか否かを判定し、近づいていればそ
の補正速度でRRの駆動を行ない、否であると移動速度を
減少させた補正速度で駆動を行なうトライアンドエラー
方式を採用している。

しかし、前ピンであるか又は後ピンであるかの判断
は、RRを試しに増加又は減少した補正速度で一旦駆動
し、良ければその速度で駆動できるのでタイムロスはな
いが、否であると再度速度変更を行なうのでタイムロス
を生じ、その間のズーム操作はピンボケの状態で行なわ
れることになり、しかも前ピン、後ピンの判断のための
プログラムが必要となり、その分回路等が多くなり操作
の大型化を招くことにもなる。

本実施例は、上記した第６図に示すような各分割領域
において、常に前ピン又は後ピンのいずれかの状態とな
るように予め設定してレンズ移動を行なわせることで上
記した前ピン、後ピンの判断を省略し、合焦のための補
正遅れをないようにしたもので、例えば第３図に示す如
く、望遠側から広角側へのズーム操作時において常に前
ピンとなるように各分割領域での代表速度を決めてい
る。

また、第８図は領域分割の別方法を示したものであ
る。本図では横軸を理想的な軌跡の直線近似とのズレを
考慮した区切ってあり、従って、ワイド寄りの領域では
バリエータ移動方向の長さが長くなっている。本図を用
いて前記のようにレンズ位置制御を行った場合には第６
図を用いた場合よりは精度が劣るものの殆んど大差のな
い結果を得ることができた。

さらに、第６図、第８図の領域分割例は発明者の検討
によれば６倍クラスの標準的ズームに採用しても充分な
精度が得られる。一般に、Ｔ〜Ｗのバリエータの移動量
は20mm前後であるので、バリエータエンコーダーの１ゾ
ーンの長さは第６図の例でも1mm前後でよいことにな
る。

したがって本実施例では従来例に比べてバリエータエ
ンコーダーの分割精度がラフでよいという利点がある。

第２図は、第１図と組合せるべき制御回路の回路図を
示している。

この制御回路は、カメラのメインスイッチ（SW）142
をオンすると、パワーオンリセット回路143からのリセ
ット信号がCPU 130に入力され、ステップモーター駆動
パルス出力部137にRRを実使用範囲外の初期リセット位
置から０番地にリセットのために所定数のパルスの出力
を指示し、ステップモータードイラバ138を介してステ
ップモーター112を駆動し、０番地のリセットが行なわ
れる。

141はズーム操作検出部であり、ズームスイッチ（T,
W）141の操作が行なわれると、Ｔ操作信号又はＷ操作信
号がCPU 130に伝達され、ズームモータードライバー139
を介しズームモーター140が駆動され、同時にステップ
モータードライバー138を介してステップモーター112が
駆動される。CPU 130ではズームスイッチ（T,W）141の
操作が行なわれたことがトリガーとなり、バリエータレ
ンズ２の位置を前述のブラシ107及び基板106を用いて検
出し、ズームエンコーダー読み取り回路134を介してバ
リエータレンズ位置情報をCPU 130へ伝達する。また、
ステップモーター112が０番地のリセット位置から何パ
ルスの位置にあるのかをステップモーター駆動パルスカ
ウント回路136によりカウントし、RRの絶対位置情報をC
PU 130に伝達する。CPU 130はこの２つのレンズ位置情
報と、例えば第６図、第８図に示すようなデータをメモ
リーした領域データメモリー133との数値の比較からＶ
とRRとの光軸方向における絶対位置の存在する領域を判
別し、例えば第６図、第８図中に符号Ｉ、II・・・で示
す代表速度データをメモリーした速度データメモリー13
1から各領域毎に決められている領域代表速度を読み出
す。この領域代表速度は、第３図において、被写体距離
に対応する図中破線で示す理想的軌跡600に対し、ズー
ム操作方向が望遠側から広角側の場合に、符号601で示
す如く常に前ピンとなるように設定され、また符号602
で示す如く補正速度が設定されており、この場合におけ
るRRの補正方向は理想的軌跡600に近づけるために常に
無限方向、すなわち撮像素子129側に移動するようにし
ている。

なお、各分割領域における代表速度及び補正速度はズ
ーム操作方向に関係なく両操作方向において一種類に設
定され、補正方向のみを逆方向とするようにしている。

すなわち、操作方向が広角側から望遠側の場合は、RR
が逆に後ピン状態となるように移動するので、RRの補正
方向は理想的軌跡600に近づけるために常に至近側に移
動することになり、ズーム操作方向からRRの補正方向が
一儀的に決められ、プログラム等の簡略化を図ることが
できることになる。また、広角側から望遠側の場合に前
ピンとなるようにRRの代表速度を決めても良いことは言
うまでもない。

141はズーム操作検出部であるズームスイッチ（T,W）
で、ズーム操作がワイドからテレ方向か、テレからワイ
ド方向かに応じて方向データメモリー132からステップ
モーター112の回転方向がCPU 130に読み込まれる。CPU
130では、これらのデータメモリーから読み出した内容
と、AF装置135より読み込んだボケ情報とからレンズ群4
B駆動の為のステップモーター112の移動方向と速度を決
定すると共に、ズームスイッチ（T,W）の操作結果に応
じてバリエータレンズ駆動用のモーター140の駆動方向
を決定する。この後、２つのモーターが、ほぼ同時に動
くように、ステップモーター駆動パルス出力回路137へ
の出力と、ズームモータードライバー139への出力を行
なうものである。

第４図は上記したCPU 130の動作手順を説明する為の
フローチャートである。なお、このフローは例えば1/60
secで１周するように構成される。

ステップ101で、ビデオカメラ等の光学機器の電源がO
Nされる。この時点では不図示のフローにより、前述の
ステップモーター112のリセット動作が行なわれるもの
である。

この後ステップ102で焦点検出結果により合焦か非合
焦かの判定がなされ、非合焦の場合にはステップ114のA
Fモードを合焦するまで行ない、例えば第７図においてR
Rの位置、点P₅を理想的軌跡23に一致させるように、第
５図のV-RR曲線の被写体距離に応じた曲線に正しくRRを
位置させる。

次にステップ103にてズーム操作（ズームスイッチ141
の操作）が行なわれたかが判断される。ズーム操作が行
なわれていなければ、ステップ114の通常AFモードへと
進む。また、ズーム操作が行なわれている時には、ステ
ップ108でズーム中において合焦しているか否かをチェ
ックし、合焦していると判定されればステップ104に進
み、非合焦と判定されるとステップ112に進む。

ステップ104では、ズームエンコーダー及びステップ
モーターのパルスにより、バリエータレンズ２とコンペ
及びフォーカスを兼用するレンズ群（RRレンズ）4Bの位
置を検出する。この結果に基きステップ105にて、領域
データメモリーから第５図に示すマップ内で（V,RR）の
点が属している領域を検出し、ステップ106で、この領
域に対応して速度データーメモリーより前ピンに設定し
てある領域代表速度を読み出しこの結果をv_nとする。な
お、この領域代表速度は、mm/sec等のディメンジョンの
他入力パルス間隔としてメモリーされていてもよい。そ
してステップ107で、ズーム操作方向が望遠側から広角
側か、広角側から望遠側かを読み出し、ステップ109及
びステップ110でRRレンズの駆動速度Ｓ＝v_n、ズーム操
作方向Ｄ＝D_nを設定し、ステップ110で設定速度Ｓ、設
定方向Ｄで駆動する。

一方、このズーム動作中にステップ108で非合焦と判
定されると、ステップ112において、RRの駆動速度Ｓを
代表速度V_nから補正速度V_cに切換え、ステップ113にお
いてRRの移動方向Ｄを補正方向D_cに切換て駆動する。

この場合における補正方向D_cは、各分割領域における
代表速度を望遠側から広角側へのズーム操作時に常に前
ピンとなるように設定していることから、第３図中符号
602に示す如く、どの分割領域においても無限方向側、
すなわち第１図中の撮像素子129側に設定され、理想的
軌跡600に補正速度V_cで接近し合焦する。

また補正速度V_cは、レンズシステムの機械的負荷等を
考慮して可能な限大きくすることが合焦するまでのタイ
ムロスを少なくすることから好ましい。

そして、代表速度及び移動方向の切換を行なって合焦
すると、再びステップ108からステップ104以下の動作で
ズーム操作を行ない、非合焦となると、上記したRRの速
度及び移動方向の補正を行ない、この動作を繰り返しな
がら理想的軌跡600をトレースし、ピンボケのないズー
ム操作を得ることができることとなり、ステップ108に
おける合焦、非合焦の判別に用いる閾値等の判別条件を
より厳しくすれば、第３図に示す段階状曲線のギザギザ
の段差が小さくなり、階段状曲線をより滑らかにして高
精度の合焦を維持したズーム操作を行なえる。

他方、ズーム操作が広角側から望遠側の場合には、RR
が逆に後ピンとなるように移動し、非合焦と判定された
ときのRRの補正方向が被写体側に向け移動する点を除い
て、上記した望遠側から広角側のズーム操作の場合と同
じようにしてRRの駆動制御が行なわれる。

すなわち本実施例は、望遠側から広角側のズーム操作
の際に前ピン、広角側から望遠側の操作の際に後ピンと
なるようにRRの移動を予め設定しているので、非合焦の
場合にRRの補正方向を見つけ出すための処理を必要とす
ることなく、予めズーム操作方向に応じて決められた補
正方向にRRを移動させるだけで直ちに合焦させることが
できるので、合焦のための処理時間を短縮でき、撮影者
がボケの発生に気付くことなくズーム操作を行なうこと
ができる。

実施例２第18図は本発明の実施例２を示すフローチャートであ
る。

本実施例は、第20図に示す、V-RR特性曲線において、
被写体距離に対応する理想的軌跡900の概ね頂点を示す
点Ｂを定めておき、においてこのＢ点を境にしてＶの位
置が広角側にあるか、又は望遠側にあるかにより、非合
焦時におけるRRの補正を変えるようにしたもので、上記
した実施例１に、ステップ701及びステップ702を加え、
ステップ701において、Ｖの位置がＢ点を境にして広角
側にあるか、又は望遠側にあるかを判別し、広角側にあ
れば上記の実施例１と同様にステップ112及びステップ1
13を実行して、RRを補正速度V_cで所定の方向D_cで駆動
し、望遠側にあればステップ702においてRRの移動をス
トップする。

第20図において、望遠側から広角側へのズーム移動に
際しRRは符号901、905で示すように前ピン状態で移動
し、広角側から望遠側へのズーム移動に際しRRは符号90
7及び903で示すように後ピン状態で移動する。ここで、
望遠側から広角側へのズーム操作時において、Ｖが点Ｂ
よりも望遠側に存在していた場合に非合焦であると判断
された場合、RRが前ピン状態にあることから、RRの移動
を停止（符号902で示す補正速度を零）しておけば、Ｖ
が広角側へ移動することで合焦側に近づくことになる。
また同様に、広角側から望遠側へのズーム操作時におい
て、Ｖが点Ｂよりも望遠側に存在していた場合に非合焦
であると判断された場合、RRが後ピン状態であることか
ら、RRの移動を停止（符号903で示す補正速度を零）し
ておけば、Ｖが望遠側へ移動することで合焦側に近づく
ことになる。

一方、点Ｂよりも広角側において、補正速度906,908
を停止させると、Ｖは合焦方向から離れる方向に移動し
ていくので、この場合には上記した実施例１と同様の補
正処理を行なっている。

なお、本実施例においては望遠側から広角側への移動
時にRRを前ピンとなるようにしているが、逆に後ピンと
なるようにしても良く、この場合はステップ701におけ
る判断がＶ＞Ｂとなり、逆に点Ｂよりも広角側における
RRの補正速度を零に設定し、望遠側における補正処理を
実施例１と同様に行なう。

すなわち実施例１では、点Ｂよりも望遠側における領
域でRRをズームのための移動方向と逆方向に移動させる
補正を行なっているが、本実施例によれば点Ｂよりも望
遠側における補正速度を全て零に設定することにより、
細かな方向転換を伴う補正速度の制御が省略できて動作
が滑らかとなるばかりでなく、駆動モーターや駆動機構
に与える負荷を少なくすることができる。

実施例３第19図は実施例３を示す。

本実施例は、各分割領域においてRRの補正速度Vnc及
び補正方向Dncを予め設定し、ステップ801,及びステッ
プ802において、これらの補正速度Vnc及び補正方向Dnc
を読み取り、非合焦と判定されると、読み取った補正速
度Vnc及び補正方向DncでRRを駆動制御するようにしてい
る。

すなわち、本実施例では補正速度及び補正方向を各分
割領域において夫々設定しているので、最適な補正処理
が行なえ、スムーズな合焦補正を行なうことができる。

なお上記した各実施例においては、レンズタイプとし
て第14図に示したタイプのものについて説明したが、第
17図のようなレンズタイプ等でも実施可能である。

［発明の効果］本発明によれば、第１レンズの移動の際に、第２レン
ズを合焦位置よりピントをずらすように強制的に移動さ
せ、前記焦点検出手段による焦点情報に基づき前記第２
レンズを合焦方向に向かうように切換え移動させる制御
を繰り返し行うので、ピントにずれが生じてくると、合
焦位置から強制移動によるピントをずらす方向とは逆の
方向に第２レンズを移動させれば良いので、迅速な合焦
動作が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学機器におけるレンズ位置制御
装置の実施例１のズームレンズの断面図、第２図は第１
図のズームレンズを駆動制御する制御装置の回路図、第
３図は第１図に示すズームレンズの２つの可動レンズの
使用領域及びRRレンズ群の駆動方法を示す図、第４図は
本発明を実施する光学機器（第１図、第２図）の動作を
示すフローチャート、第５図は本発明が実施される光学
機器としてのズームレンズにおいて２つの可動レンズの
相対的位置関係を被写体距離毎に表示するとともに本発
明の原理を説明するために用いられるマップ、第６図は
第５図を本発明の原理に従って分割したズーム、第７図
は第６図の一部を拡大して従来の制御方式の原理を説明
した図、第８図は第６図と同様に本発明の原理に従って
別の分割方法で第５図を分割した図、第９図は本発明を
適用し得ない従来の慣用的なズームレンズのレンズ構成
を示した図、第10図（ａ）及び（ｂ）は前記の慣用的ズ
ームレンズにおけるバリエータレンズの移動特性とコン
ペンセータレンズの移動特性とを示した図、第11図及び
第12図は第９図の慣用的なズームレンズにおける第１群
レンズの位置と被写体距離との関係を示した図、第13図
は第９図のズームレンズにおいてバリエータレンズとコ
ンペンセータレンズとの連動を行なわせるために採用さ
れている機械的制御機構を示した図、第14図は本発明の
適用対象となるズームレンズのレンズ構成を示した図、
第15図は第14図に示したズームレンズにおいてバリエー
タレンズ（Ｖ）とリレー後方レンズ（RR）との相対的位
置関係を被写体距離毎に表示した図、第16図（Ａ）は第
14図に示したズームレンズを制御するための公知の制御
方式を示した概略図、第16図（Ｂ）〜（Ｄ）はAF原理の
説明図、第17図は他のズームレンズのレンズ構成を示し
た図、第18図は実施例２のフローチャート、第19図は実
施例３のフローチャート、第20図は実施例２のリレー後
方レンズ（RR）の駆動方法を示す図である。１……第１群レンズ、２……第２群レンズ３……第３群レンズ、４……第４群レンズ 4A……リレー前方レンズ 4B……リレー後方レンズ

フロントページの続き (72)発明者和田宏之神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開昭61−264307（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−17420（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 7/08 G02B 7/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸に沿って移動させて変倍を行う第１レ
ンズと、変倍時の像面の位置ずれを補正するために光軸
に沿って移動する第２レンズと、像の焦点検出を行う焦
点検出手段と、変倍時の前記像面の位置ずれを補正する
ために前記第２レンズを移動制御する制御手段と、を有
し、前記制御手段は前記第１レンズの移動の際に、前記
第２レンズを合焦位置よりピントをずらすように強制的
に移動させ、前記焦点検出手段による焦点情報に基づき
前記第２レンズを合焦方向に向かうように切換え移動さ
せる制御を繰り返し行うことを特徴とする光学機器。
【請求項２】前記制御手段は、前記第１レンズと前記第
２レンズの位置及び前記第１レンズの移動方向に基づ
き、前記第２レンズが合焦位置よりピントをずらす第１
の移動速度を決定し、且つ前記第２レンズを合焦方向に
向かわせる第２の移動速度を決定することを特徴とする
請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】前記制御手段は、前記第１レンズの位置が
所定の範囲の際に、前記第２の移動速度を速度零に決定
することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。