(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動の前群レンズと後群レンズを有するレンズ系；この前群レンズと後群レンズを一体的に移動させる全体移動用モータ；前群レンズに対して後群レンズを移動させる後群用モータ；および各モータの回転位置を制御するパルスエンコーダ；を備えたズームレンズカメラにおいて、
ワイド端とテレ端におけるピント面位置を測定してその光軸方向のずれ量ｙを求めるステップ；
後群レンズは移動させずに、ワイド端とテレ端におけるピント面位置を一致させるために、前群レンズに必要な移動量Ｚadjを求めるステップ；
前群レンズに上記移動量Ｚadjを与えた結果生じるピント面位置の移動量をｘとし、該ピント面位置を、カメラの焦点面に一致させるために必要な前群レンズと後群レンズの移動量ｆＢadjを求めるステップ；
上記ｘ、ｙ、Ｚadj、ｆＢadjを用い、下記関係式に基づき、Ｘ1adjを求めるステップ；
ｘ＝ｙ・［１／｛（Ｋ1 Ｔ／Ｋ1 Ｗ）−１｝］
Ｚadj ＝ｘ／Ｋ1 Ｗ
Ｘ1adj＝ｆＢadj −Ｚadj
（但し、Ｋ1 Ｗ：ワイド端での前群レンズのピント感度、
Ｋ1 Ｔ：テレ端での前群レンズのピント感度、
Ｘ1adj：前群レンズＬ１のｆＢadj とＺadj の差。）及び
上記ステップで求めたＺadj 、ｆＢadj 、Ｘ1adjを上記各モータのパルス数に換算し、このパルス数を焦点距離情報に基づくパルス数、および被写体距離情報に基づくパルス数に加算して、上記パルスエンコーダを介して、合焦操作時に上記各モータを制御して各レンズ群の位置を制御するステップ；
を有することを特徴とするズームレンズカメラの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ズームレンズカメラの制御方法に関し、特にズーミング調整とバック調整を加味してズームレンズを制御する方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
ズームレンズには、ズーミング中にピント面位置が移動しないようにするズーミング調整と、そのピント面位置をカメラの焦点面に一致させるｆＢ（バックフォーカス）調整が不可欠である。ズーミング調整は通常、テレ端とワイド端でのピント面位置を一致させる調整として行なわれている。この調整は従来、レンズ位置を機械的に変化させて行なわれてきた。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、機械的なズーミング調整とｆＢ調整が不要なズームレンズカメラの制御方法を得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、可動の前群レンズと後群レンズを有するレンズ系；この前群レンズと後群レンズを一体的に移動させる全体移動用モータ；前群レンズに対して後群レンズを移動させる後群用モータ；および各モータの回転位置を制御するパルスエンコーダ；を備えたズームレンズカメラを用いることを前提としている。このようなズームレンズカメラでは、本発明によると、機械的なズーミング調整とｆＢ調整を要することなく、単にワイド端とテレ端のピント面位置のずれ量を測定し、モータ駆動に必要なパルス演算を行なってモータを制御すれば、ズーミング調整とｆＢ調整を加味してズームレンズの制御を行なうことができる。
【０００５】
本発明は、可動の前群レンズと後群レンズを有するレンズ系；この前群レンズと後群レンズを一体的に移動させる全体移動用モータ；前群レンズに対して後群レンズを移動させる後群用モータ；および各モータの回転位置を制御するパルスエンコーダ；を備えたズームレンズカメラにおいて、ワイド端とテレ端におけるピント面位置を測定してその光軸方向のずれ量ｙを求めるステップ；後群レンズは移動させずに、ワイド端とテレ端におけるピント面位置を一致させるために、前群レンズに必要な移動量Ｚadjを求めるステップ；前群レンズに上記移動量Ｚadjを与えた結果生じるピント面位置の移動量をｘとし、該ピント面位置を、カメラの焦点面に一致させるために必要な前群レンズと後群レンズの移動量ｆＢadjを求めるステップ；上記ｘ、ｙ、Ｚadj、ｆＢadjを用い、下記関係式に基づき、Ｘ1adjを求めるステップ；
ｘ＝ｙ・［１／｛（Ｋ1 Ｔ／Ｋ1 Ｗ）−１｝］
Ｚadj ＝ｘ／Ｋ1 Ｗ
Ｘ1adj＝ｆＢadj −Ｚadj
（但し、Ｋ1 Ｗ：ワイド端での前群レンズのピント感度、
Ｋ1 Ｔ：テレ端での前群レンズのピント感度、
Ｘ1adj：前群レンズＬ１のｆＢadj とＺadj の差。）及び
上記ステップで求めたＺadj 、ｆＢadj 、Ｘ1adjを上記各モータのパルス数に換算し、このパルス数を焦点距離情報に基づくパルス数、および被写体距離情報に基づくパルス数に加算して、上記パルスエンコーダを介して、合焦操作時に上記各モータを制御して各レンズ群の位置を制御するステップ；を備えたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるズームレンズカメラの制御方法の原理を説明する図である。いま、可動の前群レンズＬ１と後群レンズＬ２を有するレンズ系；この前群レンズと後群レンズを一体的に移動させる全体移動用モータ；前群レンズに対して後群レンズを移動させる後群用モータ；および各モータの回転位置を制御するパルスエンコーダ；を備えたズームレンズカメラにおいて、全体移動用モータで前群レンズＬ１と後群レンズＬ２を前進させながら、後群用モータで後群レンズＬ２を同量だけ後退させて（つまり、後群レンズＬ２を移動させないで）、フォーカシングする仮想前群フォーカシング方式を考える。ズーミング調整前の状態において、この仮想前群フォーカシング方式で、同一距離の被写体に対するワイド端とテレ端のピント面位置のずれ量がｙであったとする。このずれ量を、後群レンズＬ２を移動させずに、前群レンズＬ１を破線で示すようにＺadj だけ繰り出してなくすのがズーミング調整である。後群レンズＬ２の位置は、全体移動用モータでＺadj だけ前進した位置を破線で示し、後群用モータで同量だけ後退させた位置を実線で示している。ズーミング調整では、ワイド端とテレ端のピント面位置は一致するが、このズーミング調整後のピント面位置は、カメラの焦点面（レール面）位置Ｆとは一致しない。このズーミング調整後のワイド端でのピント面位置の移動量をｘとし、このピント面位置を焦点面Ｆに一致させるに必要な移動量をｆＢadj とすると、次式が成立する。
ｘ＝ｙ・［１／｛（Ｋ1 Ｔ／Ｋ1 Ｗ）−１｝］
Ｚadj ＝ｘ／Ｋ1 Ｗ
Ｘ1adj＝ｆＢadj −Ｚadj
但し、
Ｋ1 Ｗ：ワイド端での前群レンズのピント感度、
Ｋ1 Ｔ：テレ端での前群レンズのピント感度、
Ｘ1adj：前群レンズＬ１のｆＢadj とＺadj の差、
である。
【０００７】
以上の解析から明らかなように、焦点面（レール面）位置Ｆに対するピント面位置Ａ、Ｂを測定することによってｙが求まり、計算によるｘでＣ位置が求まる。Ｃ位置が分かれば、ｆＢadj が求まる。そして、本発明が対象とするズームレンズカメラは、前群レンズと後群レンズの光軸方向の位置を、２つのモータと、各モータの回転位置を制御するパルスエンコーダとによって制御するのであるから、ｙの測定結果に基づいて求めたＺadj 、ｆＢadj 、Ｘ1adjをパルス数に換算し、これを焦点距離情報に基づくパルス数、および被写体距離情報に基づくパルス数に加算して、合焦操作時に各レンズ群の位置を制御すれば、機械的なズーミング調整およびｆＢ調整は不要になる。
【０００８】
次により具体的な実施例について本発明を説明する。本出願人は、新しいズームレンズカメラとして、少なくとも物体側に位置する可動の前群レンズと像面側に位置する可動の後群レンズとを有するレンズ系；前群レンズと後群レンズを一体に移動させる全体移動モータ；後群レンズと前群レンズを相対的に移動させ、前群レンズと後群レンズの間隔を変化させる相対移動モータ；レンズ系による焦点距離を設定するズーム操作手段；及び、合焦動作を開始させるフォーカス操作手段；を有するズームレンズカメラを提案した（特願平７−１７２２１６号）。このズームレンズカメラは、ズーム操作手段によって設定される有限段数の焦点距離域のいずれかの焦点距離域において、フォーカス操作手段を操作したとき、全体移動モータと相対移動モータの双方を動作させて被写体に合焦させる。
【０００９】
図２、図３は、このズームレンズカメラの実施例である。ズームレンズは、正の前群レンズＬ１と、負の後群レンズＬ２とからなる。レンズ鏡筒の固定環１１の外周には、駆動リング１２が回転自在に支持され、内周には、前群レンズＬ１を支持した前群支持リング１３と後群レンズＬ２を支持した後群支持リング１４が嵌まっている。固定環１１には光軸と平行な直進案内溝１１ａが形成されており、前群支持リング１３に固定した半径方向ピン１５は、この直進案内溝１１ａを貫通して、駆動リング１２の内面に形成したリード溝１２ａに嵌まっている。駆動リング１２の外周には、ギヤ１７が固定されており、このギヤ１７は全体移動モータ１８のギヤ１９と噛み合っている。
【００１０】
固定環１１には、別の後群用の直進案内溝１１ｂが形成されており、この直進案内溝１１ｂに、後群支持リング１４に固定した半径方向ピン２０が嵌まっている。前群支持リング１３には、後群移動モータ２１とこれによって回転駆動される駆動ねじ軸２２とが備えられており、駆動ねじ軸２２は、前群支持リング１３に設けた回転しないナット部材２３と係合している。
【００１１】
以上の機械構成によると、全体移動モータ１８を介して駆動リング１２を回転駆動すると、リード溝１２ａと直進案内溝１１ａの関係に従って、前群支持リング１３（前群レンズＬ１）が光軸方向に移動する。後群支持リング１４（後群レンズＬ２）は、後群移動モータ２１との駆動ねじ軸２２とナット部材２３に従って、前群支持リング１３に載っているので、前群支持リング１３と一体に移動する。すなわち、全体移動モータ１８はレンズ群全体移動させるモータである。一方、後群移動モータ２１を介して駆動ねじ軸２２を回転駆動すると、前群支持リング１３（前群レンズＬ１）に対して後群支持リング１４（後群レンズＬ２）が相対的に移動する。つまり後群移動モータ２１は、後群レンズＬ２と前群レンズＬ１の間隔を変化させるモータである。全体移動モータ１８と後群移動モータ２１はそれぞれ、それぞれのモータ制御手段２５、２６を介して駆動制御される。レンズ群全体の移動位置は、固定環１１と前群支持リング１３との間に備えられたズームコード手段４１と、全体移動モータ１８の回転位置を制御する全体用パルスエンコーダ４２によって検出される。ズームコード手段４１は、全焦点距離を有段の焦点距離情報として検出するものである。前群支持リング１３（前群レンズＬ１）に対する後群レンズＬ２の位置は、後群用パルスエンコーダ４３によって制御される。後群用パルスエンコーダ４３には、後群レンズＬ２の前群レンズＬ１に対する基準位置を定める手段（スイッチ）が含まれている。
【００１２】
カメラ本体は、ズーム操作手段３１、フォーカス操作手段（シャッタレリーズ手段）３２、測距手段３３、及び測光手段３４を備えている。ズーム操作手段３１は、前群レンズＬ１と後群レンズＬ２からなるズームレンズにズーミング指令、すなわちワイド側からテレ側への移動指令、及びテレ側からワイド側への移動指令を与えるもので、例えばモーメンタリのスイッチから構成される。シャッタレリーズ手段３２は、レリーズボタンから構成されるもので、その一段押しで測距手段３３への測距指令と測光手段３４への測光指令を与え、二段押しでシャッタ制御手段３５を介して、前群支持リング１３に搭載されているシャッタ３６を動作させる。シャッタ３６は、測光手段３４からの測光出力を受けて、そのシャッタブレード３６ａを所定時間開放する。
【００１３】
上記構成のズームレンズカメラは、ズーム操作手段３１が操作されたとき、少なくともモータ制御手段２５を介して全体移動モータ１８を動作させて前群レンズＬ１と後群レンズＬ２を一体に移動させる。モータ制御手段２６を介して後群移動モータ２１を同時に動作させてもよいが、重要な点は、このズーム操作手段３１による前群レンズＬ１と後群レンズＬ２の移動は、焦点位置が移動しないという従来のズーミングの概念では行なわないということである。つまり、ズーム操作手段３１が操作されたとき、
▲１▼全体移動モータ１８のみを動作させて、前群レンズＬ１と後群レンズＬ２を両者の空気間隔を変化させることなく前後に移動させる態様、及び、
▲２▼全体移動モータ１８と後群移動モータ２１の双方を動作させて、前群レンズＬ１と後群レンズＬ２を両者の空気間隔を変化させながら移動させる態様、
とが可能である。▲１▼の態様においては当然特定の被写体に常時ピントが合うことはあり得ないが、撮影光学系の像を観察する訳ではないコンパクトカメラでは、シャッタレリーズ時にピントが合えばよいから全く問題がない。▲２▼の態様においても、前群レンズＬ１と後群レンズＬ２による特定距離の被写体の焦点位置が変動するように、両レンズ群を移動させ、シャッタレリーズ時に全体移動手段と後群移動手段の双方を動作させてピントを合わせる。
【００１４】
すなわち、このズームレンズカメラでは、このようにしてズーム操作手段３１によって設定される有限段数の焦点距離域のいずれかの焦点距離域においてシャッタレリーズ手段３２が操作されたとき、全体移動モータ１８と後群移動モータ２１の双方を動作させて被写体に合焦させる。このときの全体移動モータ１８と後群移動モータ２１による前群レンズＬ１と後群レンズＬ２の移動量は、測距手段３３による被写体距離情報によって得られる移動量だけでなく、ズーム操作手段３１によって設定される焦点距離情報によって得られる移動量を加味して決定される。このように、シャッタレリーズ手段３２が操作されたとき、全体移動モータ１８と後群移動モータ２１の双方を動作させると、レンズ位置の制御に自由度が生れ、その制御が容易になる。
【００１５】
なお、理論的には、ズーム操作手段３１の操作時には、全体移動モータ１８と後群移動モータ２１のいずれも動作させずに単にファインダの視野倍率と焦点距離情報だけを変化させ、シャッタレリーズ手段３２が操作されたときに、その焦点距離情報と測距手段３３による被写体距離情報とにより全体移動モータ１８と後群移動モータ２１を同時に動作させて、その焦点距離情報と被写体距離情報によって一義的に決定される位置に前群レンズＬ１と後群レンズＬ２を移動させることもできる。
【００１６】
本発明は、以上の構成を有するズームレンズカメラにおいて、全体移動モータ１８を駆動するパルス数と、後群移動モータ２１を駆動するパルス数を演算するに当り、次のように、前述のＺadj と、ｆＢadj 、Ｘ1adj（＝ｆＢadj −Ｚadj ）を考慮する。
フォーカス操作手段３２が操作されたときの全体移動モータ１８の駆動パルスをＺＰZ 、後群移動モータ２１の駆動パルスをＡＦＰZ とすると、
ＺＰZ ＝ａＰZ ＋ｂＰZ ＋Ｘ1adjＰZ ＋ｃＰZ
ＡＦＰF ＝ｄＡＦＰF ＋ｅＡＦＰF ＋Ｚadj ＰF ＋ｆＡＦＰF
で与えられる。
但し、
ａＰZ ：ズームコード手段がコードエッジを検出してからのパルス数、
ｂＰZ ：被写体距離に応じたズームパルス数、
Ｘ1adjＰZ ：前群レンズＬ１をＸ1adj進めるのに必要なパルス数、
ｃＰZ ：全体移動モータ１８の微調整用補正パルス数、
ｄＡＦＰF ：固定パルス数、
ｅＡＦＰF ：ズームコード手段によって検出される焦点距離ステップおよび被写体距離情報に応じたパルス数、
Ｚadj ＰF ：全体用モータ１８で前群レンズＬ１をＺadj だけ繰り出し、後群用モータ２１で後群レンズＬ２をＺadj だけ戻す（後群レンズＬ２を移動させない）のに必要なパルス数、
ｆＡＦＰF ：後群移動モータ２１の微調整用補正パルス数、
である。
【００１７】
ＣＰＵ５０には、ズーミング調整前のワイド端とテレ端のピント面位置のずれ量ｙに基づいて計算したＸ1adjＰZ とＺadj ＰF が入力される。他の各パルス数は、ＣＰＵ５０がテーブルとして保持しており、合焦操作、通常は撮影動作が実行される度に、上記演算を行なって、全体移動モータ１８と後群移動モータ２１を駆動する。なお、ｃＰZ とｆＡＦＰF は、各ズームステップのピント位置を測定した結果、ずれが存在した場合に、そのずれをなくすために必要な微調整パルス数である。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のズームレンズカメラの制御方法によれば、機械的なズーミング調整とｆＢ調整を行なうことなく、ワイド端とテレ端のピント面位置のずれ量を測定し、所要の演算結果を入力するだけで、合焦動作と同時にこれらの調整を加味したレンズ駆動を行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズカメラの制御方法の原理を示す図である。
【図２】本発明方法を適用するズームレンズカメラの具体例を示す図である。
【図３】図２のカメラの制御ブロック図である。
【符号の説明】
Ｌ１  前群レンズ
Ｌ２  後群レンズ
１１  固定環
１２  駆動リング
１３  前群支持リング
１４  後群支持リング
１８  全体移動モータ
２１  後群移動モータ
３１  ズーム操作手段
３２  フォーカス操作手段
４１  ズームコード手段
４２  全体用パルスエンコーダ
４３  後群用パルスエンコーダ
【図１】
0003679537.tif 000002
【図２】
0003679537.tif 000003
【図３】
0003679537.tif 000004