(57)【要約】【課題】従来のズームレンズ装置よりも単純な構造で、ズーミングの全範囲において、結像面位置のズレを適正に補正することが可能なズームレンズ装置を提供すること。【解決手段】ズームレンズ装置は、ズーム位置を検知するズーム位置検知手段と、ズームレンズ装置の温度を測定する温度検知手段と、マスターレンズ部を構成する少なくとも１個のレンズである温度補正レンズの位置を検知する温度補正レンズ位置検知手段と、温度補正レンズを光軸方向に移動させる温度補正レンズ駆動手段と、検知されたズーム位置、温度、及び温度補正レンズ位置に基づき、温度補正レンズ駆動部を駆動する制御回路と、制御回路に接続され、各ズーム位置及び各温度における適正な温度補正レンズ位置を記録した記憶装置とを具備する。検知された各温度及び各ズーム位置に応じて、結像面が適切な位置に来るように温度補正レンズが光軸方向に移動される。【選択図】図１
2020067499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体側から、それぞれ単一又は複数のレンズから構成されるフォーカスレンズ部、バリエータ―レンズ部、コンペンセーターレンズ部及びマスターレンズ部を具備し、前記バリエーターレンズ部及び前記コンペンセーターレンズ部を駆動するズーム駆動手段を具備するズームレンズ装置において、
前記ズーム駆動手段と接続され、ズーム位置を検知するズーム位置検知手段と、
前記ズームレンズ装置のいずれかの部分に設置され、前記ズームレンズ装置の温度を測定する温度検知手段と、
前記マスターレンズ部を構成する少なくとも１個のレンズである温度補正レンズの位置を検知する温度補正レンズ位置検知手段と、
前記温度補正レンズを光軸方向に移動させる温度補正レンズ駆動手段と、
前記ズーム位置検知手段、前記温度検知手段及び前記温度補正レンズ位置検知手段と接続され、これらから検知されたズーム位置、温度、及び温度補正レンズ位置に基づき、温度補正レンズ駆動部を駆動する制御回路と、
該制御回路に接続され、各ズーム位置及び各温度における適正な温度補正レンズ位置を記録した記憶装置とを具備し、
検知された各温度及び各ズーム位置に応じて、結像面が適切な位置に来るように前記温度補正レンズが光軸方向に移動されることを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項２】
前記マスターレンズ部を２分割してマスターレンズ部Ａおよびマスターレンズ部Ｂとし、マスターレンズ部Ａ又はマスターレンズ部Ｂのみを光軸方向に駆動制御し結像面を適切な位置に補正するようにした請求項１記載のズームレンズ装置。
【請求項３】
前記フォーカスレンズ部から前記マスターレンズ部Ａまででアフォーカル部を形成するようにした請求項２記載のズームレンズ装置。
【請求項４】
前記マスターレンズ部を３分割しマスターレンズ部Ａ、マスターレンズ部Ｂ、マスターレンズ部Ｃとし、そのいずれか一つを光軸方向に駆動制御し結像面を適切な位置に補正するようにした請求項１記載のズームレンズ装置。
【請求項５】
前記温度補正レンズを駆動制御する際、その移動量は次式で計算される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のズームレンズ装置。
ｚ＝Function（T、Fl）
ｚ：  温度補正レンズの軸方向移動量
T：  温度又は基準温度からの変異温度
Fl：  ズーム位置検知部より分かるズーム位置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視カメラ等に用いられるズームレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、監視カメラ等に用いられる監視用ズームレンズ装置は被写体側からフォーカスレンズ部、バリエータ―レンズ部、コンペンセーターレンズ部およびマスターレンズ部の４群構成のものが広く用いられている。また夜間の監視を行う目的で近赤外光を使用する為、低分散硝子や蛍石が用いられているものが多い。低分散硝子や蛍石は線膨張係数が大きく環境温度変化に対して焦点面位置ズレが発生する。これを補正するためにバリエータ―レンズ部を温度変化に応じて微調整する方法、フォーカスレンズ部を２分割してどちらかの群を温度変化に対して微調整をする方法等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2001-51179号公報
【特許文献２】特開2008-116593号公報
【特許文献３】特開2010-66456号公報
【特許文献４】特開2015-11315号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のズームレンズ装置において環境温度変化に対する補正機構でズーミング範囲全般に渡って結像面位置を適正に補正しようとすると、単一の群ではなく独立した二つの群を光軸方向に移動しなければならず補正機構が複雑になる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、従来のズームレンズ装置よりも単純な構造で、TeleからWideまでズーミングの全範囲において、結像面位置のズレを適正に補正することが可能なズームレンズ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、マスターレンズ部を構成する少なくとも１個のレンズを温度補正レンズとして、これを光軸方向に移動させ、各種温度及び各種ズーム位置において、適切な位置に結像面が来るような温度補正レンズの各位置を実測し、この実測データを基に、所与の温度及びズーム位置において、温度補正レンズ位置を調節することにより、ズーム全範囲に亘って、マスターレンズ部の温度補正レンズを移動させるのみで、温度補正が可能となることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(5)を提供する。
【０００８】
(1)   被写体側から、それぞれ単一又は複数のレンズから構成されるフォーカスレンズ部、バリエータ―レンズ部、コンペンセーターレンズ部及びマスターレンズ部を具備し、前記バリエーターレンズ部及び前記コンペンセーターレンズ部を駆動するズーム駆動手段を具備するズームレンズ装置において、
前記ズーム駆動手段と接続され、ズーム位置を検知するズーム位置検知手段と、
前記ズームレンズ装置のいずれかの部分に設置され、前記ズームレンズ装置の温度を測定する温度検知手段と、
前記マスターレンズ部を構成する少なくとも１個のレンズである温度補正レンズの位置を検知する温度補正レンズ位置検知手段と、
前記温度補正レンズを光軸方向に移動させる温度補正レンズ駆動手段と、
前記ズーム位置検知手段、前記温度検知手段及び前記温度補正レンズ位置検知手段と接続され、これらから検知されたズーム位置、温度、及び温度補正レンズ位置に基づき、温度補正レンズ駆動部を駆動する制御回路と、
該制御回路に接続され、各ズーム位置及び各温度における適正な温度補正レンズ位置を記録した記憶装置とを具備し、
検知された各温度及び各ズーム位置に応じて、結像面が適切な位置に来るように前記温度補正レンズが光軸方向に移動されることを特徴とするズームレンズ装置。 
(2)  前記マスターレンズ部を２分割してマスターレンズ部Ａおよびマスターレンズ部Ｂとし、マスターレンズ部Ａ又はマスターレンズ部Ｂのみを光軸方向に駆動制御し結像面を適切な位置に補正するようにした(1)記載のズームレンズ装置。
(3)  前記フォーカスレンズ部から前記マスターレンズ部Ａまででアフォーカル部を形成するようにした(2)記載のズームレンズ装置。
(4)  前記マスターレンズ部を３分割しマスターレンズ部Ａ、マスターレンズ部Ｂ、マスターレンズ部Ｃとし、そのいずれか一つを光軸方向に駆動制御し結像面を適切な位置に補正するようにした(1)記載のズームレンズ装置。
(5)  前記温度補正レンズを駆動制御する際、その移動量は次式で計算される、(1)〜(4)のいずれか１項に記載のズームレンズ装置。
ｚ＝Function（T、Fl）
ｚ：  温度補正レンズの軸方向移動量
T：  温度又は基準温度からの変異温度
Fl：  ズーム位置検知部より分かるズーム位置
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来のズームレンズ装置に比べて単純な構造で、TeleからWideまでズーミングの全範囲において、結像面位置のズレを適正に補正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の好ましい一具体例の概略図である。
【図２】各種温度におけるズーム位置と補正レンズ移動量の関係を示す図である。
【図３】各種ズーム位置における温度と補正レンズ移動量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい一具体例を図１に基づいて説明する。
【００１２】
図1中、100はズームレンズ装置であり、101はフォーカスレンズ部、102はバリエータ―レンズ部、103はコンペンセーターレンズ部、104はマスターレンズ部である。通常、フォーカスレンズ部101はズーミングに際し固定でフォーカスのみに使用される。バリエータ―レンズ部102はズームレンズ装置100の焦点距離を変えるのに使用し、コンペンセーターレンズ部103はバリエータ―レンズ部102が移動することにより変化してしまう虚像結像位置を一定に保つように光軸上を移動する。マスターレンズ部104は通常固定されておりコンペンセーターレンズ部103で出来た虚像をCMOS等の撮像素子（図示せず）上に結像させる。フォーカスレンズ部101、バリエータ―レンズ部102、コンペンセーターレンズ部103及びマスターレンズ部104は、それぞれ単一又は複数のレンズから構成され、通常は、それぞれ複数のレンズから構成される。
【００１３】
201はフォーカスレンズ駆動部であり、物体距離が変化した時のみフォーカスレンズ部を光軸方向に移動するように駆動する。
【００１４】
バリエータ―レンズ部102とコンペンセーターレンズ部103はカム環により連動するようになっており、この一体になった部分をズーム部と呼称し、ズーム駆動手段202によって駆動され回転して焦点距離を変化させる。203はズーム位置検知手段であり、カム環の回転角を知ることにより現在のズーム位置を知ることが出来る。
【００１５】
ズームレンズ装置100は、さらに、マスターレンズ部104を構成する少なくとも１個のレンズである温度補正レンズの位置を検知する温度補正レンズ位置検知手段302と、該温度補正レンズを光軸方向に移動するように駆動する温度補正レンズ駆動手段301とを具備する。401は温度検知手段でありズームレンズ装置の内部温度（各レンズ部を収容している筐体内部の温度）を測定できるものである。温度補正レンズ駆動手段301は、例えば、カムにより構成することができ、温度補正レンズ位置検知手段302は、カムの回転角を検知する手段とすることができる。また、温度検知手段401は、温度センサー等により構成できる。
【００１６】
ズームレンズ装置100は、さらに、ズーム位置検知手段203、温度検知手段401及び温度補正レンズ位置検知手段302と接続され、これらから検知されたズーム位置、温度、及び温度補正レンズ位置に基づき、温度補正レンズ駆動部を駆動する制御回路を具備する。制御回路には、各ズーム位置及び各温度における適正な温度補正レンズ位置あるいはそれを計算する係数を記録した記憶装置が接続されている。
【００１７】
なお、図１では、駆動方法をカム回転で行うように描かれているがリードスクリューネジを使用し、位置検知にはフォトインターラプタ等を使用しても構成出来る。
【００１８】
温度検知手段401により検知される温度が変化すると、ズーム位置検知手段203により検知された各ズーム位置に応じて、結像面が適切な位置に来るように温度補正レンズ駆動手段301により、温度補正レンズが光軸方向に移動される。
【００１９】
マスターレンズ部104を２分割してマスターレンズ部Ａおよびマスターレンズ部Ｂとし、マスターレンズ部Ａ又はマスターレンズ部Ｂのみを光軸方向に駆動制御し結像面を適切な位置に補正するようにしてもよい。この場合、フォーカスレンズ部から前記マスターレンズ部Ａまででアフォーカル部（無限焦点）を形成するようにしてもよい。さらに、マスターレンズ部104を３分割しマスターレンズ部Ａ、マスターレンズ部Ｂ、マスターレンズ部Ｃとし、そのいずれか一つを光軸方向に駆動制御し結像面を適切な位置に補正するようにしてもよい。
【００２０】
このように構成されたズームレンズ装置において環境温度が変化すると結像面位置が変化する。それを補正群移動量で補正する関係を表したのが図２及び図３である。
【００２１】
図２は各温度におけるズーム位置と補正レンズ移動量の関係であり、この場合ズーム位置はカム回転角に変換されて横軸に％表示され、縦軸は補正群移動量を同様にカム回転角に変換し％表示したものである。この図よりズーム範囲０〜５０％程度のところでは補正レンズ移動量がほとんど同じで長焦点距離（Tele）に行くほど補正量が急激に増加していることがわかる。
【００２２】
図３は各温度に各ズーム位置における温度と補正レンズ移動量の関係であり、この場合も縦軸は補正群移動量をカム回転角に変換し％表示をし、横軸は温度である。この図より温度による補正群移動量の変化量は長焦点距離（Tele）に行くほど急激になっている。なお、図３は、モノクロではわかりにくいが、右端（８２℃）において最も下側の線がTeleであり、その上がMIDDLE 21、その上がMIDDLE 20と、順にWide側の線となり、最も上の線がWideである。
【００２３】
図２及び図３より補正レンズ移動量と温度およびズーム位置の関係は
ｚ＝Function（T、Fl）
ｚ：  補正群の移動量
T：  温度又は基準温度からの変異
Fl：ズーム位置検知部より分かるズーム位置
の関係であらわされる。
【００２４】
実測により得られたこの関係を、前記記憶装置に記憶しておき、実際の運用において、各温度及び各ズーム位置に応じて、制御回路により適切な補正レンズ移動量が補正レンズ駆動手段301に伝達され、補正レンズ駆動手段301により温度補正レンズが移動し、温度変化が生じても結像面が適切な位置に来るように維持される。
【００２５】
なお、図２及び図３に示す実測値に基づいて導かれる上記ｚは、例えば以下の10次式で表すと非常に良い補正式が得られる。
【００２６】
【数１】
2020067499.tif 000003
【００２７】
【数２】
2020067499.tif 000004
【００２８】
このような関数を記憶装置に記憶させておくと、制御回路を介して適切な移動量で補正レンズを移動させることができる。
【００２９】
なお、ｚを10次式にこだわることなく任意の数式で表すことは可能で、又係数も2次式にこだわることなく任意の数式で表しても良い。
【００３０】
次に図1のズームレンズ装置の使用方法の一例を説明する。
【００３１】
まず、ズーム駆動手段202により最短焦点距離（Wide）から最長焦点距離（Tele）まで駆動しズーム移動範囲を検知しそれを例えば0〜100と記憶する。また温度補正レンズ駆動手段301により温度補正レンズ（マスターレンズ部の全部または一部）を端から端まで駆動し温度補正レンズの移動範囲を検知しそれを例えば0〜100と記憶する。
【００３２】
また、初期設定値として上記係数ｂｍ、ｃｍ、ｄｍ（m=0..10）を記憶装置から呼び出し制御回路に常駐させる。これだけで環境温度が変化した時に温度補正群がどの位置になければならないかを計算でき結像面位置を適正に補正出来ることになる。
【符号の説明】
【００３３】
100    ズームレンズ装置
101    フォーカスレンズ部
102    バリエータ―レンズ部
103    コンペンセーターレンズ部
104    マスターレンズ部
201    フォーカスレンズ駆動部
202    ズーム駆動手段
203    ズーム位置検知手段
301    温度補正レンズ駆動手段
302    温度補正レンズ位置検知手段
401    温度検知手段
【図１】
2020067499.tif 000005
【図２】
2020067499.tif 000006
【図３】
2020067499.tif 000007