(57)【要約】【課題】  撮影光学系の変倍状態および被写体距離によらずに焦点調節を迅速に行うことができる撮影光学系の制御装置を提供する。【解決手段】  撮影光学系の焦点状態に基づいて第２レンズユニット（２４）の駆動を制御する制御手段（２０）を有し、制御手段は、撮影光学系の変倍状態に関する情報と被写体距離に関する情報とに基づいて像面の移動速度が所定範囲内に収まるように第２レンズユニットの駆動速度を決定する。【選択図】  図７
2006106542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍を行うために移動する第１レンズユニットと焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有する撮影光学系の制御装置であって、
前記撮影光学系の焦点状態に基づいて前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段を有し、
該制御手段は、前記第１レンズユニットの位置及び／又は被写体距離が互いに異なるとき、前記第２レンズユニットの駆動速度を互いに異ならせることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
変倍を行うために移動する第１レンズユニットと焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有する撮影光学系の制御装置であって、
前記撮影光学系の焦点状態に基づいて前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段を有し、
該制御手段は、前記撮影光学系の変倍状態に関する情報と被写体距離に関する情報とに基づいて像面の移動速度が所定範囲内に収まるように前記第２レンズユニットの駆動速度を決定することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
前記所定範囲は、少なくとも前記撮影光学系からの光を用いて前記焦点状態を検出する処理に要する時間より長い時間に応じて設定された速度範囲であることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記変倍状態に関する情報は、前記第１レンズユニットの位置情報であることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記被写体距離に関する情報は、前記第２レンズユニットの位置情報であることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記位置情報は、前記レンズユニットの可動範囲を複数に分割した領域のうちいずれの領域内に位置するかを示す情報であることを特徴とする請求項４又は５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第２レンズユニットを駆動する機構であって、該機構の動作量に対する前記第２レンズユニットの駆動量が前記変倍状態および前記被写体距離に応じて変化する駆動機構を有し、
前記制御手段は、前記変倍状態に応じた前記第２レンズユニットの移動量に対する前記像面の移動量を示す情報と、前記変倍状態および前記被写体距離に応じた前記駆動機構の動作量に対する前記第２レンズユニットの駆動量とに基づいて前記駆動速度を決定することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の制御装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の制御装置を有することを特徴とする光学機器。
【請求項９】
前記変倍状態に関する情報を取得する第１の検出手段と、
前記被写体距離に関する情報を取得する第２の検出手段と、
前記焦点状態を検出する焦点検出手段とを有することを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記焦点状態を検出する焦点検出手段を有し、
前記撮影光学系を有するレンズ装置が装着され、該レンズ装置から前記各情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
【請求項１１】
請求項１から７のいずれか１つに記載の制御装置と、
前記変倍状態に関する情報を取得する第１の検出手段と、
前記被写体距離に関する情報を取得する第２の検出手段とを有し、
前記焦点状態を検出する焦点検出手段を有する撮影装置に装着され、該焦点状態に関する情報を該撮影装置から取得することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ズームレンズの高性能化および高倍率化を図るために、最も物体側に位置するレンズユニットとは異なるレンズユニットを移動させて焦点調節を行うインナーフォーカス式、リアフォーカス式などと呼ばれる方式が提案されている。
【０００３】
インナーフォーカス式、リアフォーカス式のズームレンズでは、同じ被写体距離に対するフォーカスレンズの位置が変倍レンズの位置に応じて異なる性質がある。また、同じ被写体距離の変化量に対するフォーカスレンズの繰出し量が変倍レンズの位置によって異なり、ワイド側とテレ側でフォーカスレンズの繰出し量の差が極めて多くなることがある。
【０００４】
このような複雑な光学系において、フォーカスレンズの駆動カム領域（カム機構で駆動可能な領域）をズーミングによって（変倍時に）変更することで、どのズーム位置においても同一の被写体距離までのフォーカス回転角（フォーカスレンズを駆動する部材の回転角）が等しくなることを簡単な構成で実現した機構がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、インナーフォーカス式のズームレンズにおいて、オートフォーカスに要する時間を短縮するため、撮影時のズーミング状態や被写体距離を考慮してフォーカスレンズの駆動速度を変更するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
これは、ズーミング時の焦点距離の変化に応じてフォーカスレンズも移動させて合焦状態を維持するようなズームレンズであって、ズーム位置をテレ側に移動させるときにはフォーカスレンズの駆動速度を高速に設定し、ワイド側に移動させるときにはフォーカスレンズの駆動速度を低速に設定するものである。これにより、自然な画面状態を保ったまま合焦時間の短縮化を行うことができる。
【０００７】
また、上記ズームレンズでは、焦点位置が撮像面（至近）側に移動するようにフォーカスレンズを移動させるときにはフォーカスレンズの駆動速度を高速に設定し、焦点位置が被写体（無限遠）側に移動するようにフォーカスレンズを移動させるときはフォーカスレンズの駆動速度を低速に設定して、合焦時間の短縮化を図っている。
【特許文献１】特許第２５６１３５０号公報（第１図〜第５図等）
【特許文献２】特開平６−３０３１７号公報（段落番号００２１〜００２５、図５等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のズームレンズの構成では、どのズーム位置においても同一の被写体距離までのフォーカス回転角が等しくなるようにしている。しかし、ズーム位置と被写体距離の状態に関わらず一定のフォーカス回転速度でフォーカスレンズを駆動すると、あるズーム位置ではフォーカス回転速度当たりの像面移動速度が他のズーム位置の場合によりも速くなってしまうことがある。また、あるズーム位置ではフォーカス回転速度当たりの像面移動速度が他のズーム位置の場合よりも遅くなってしまうことがある。すなわち、ズーム位置によって単位回転角当たりのフォーカスレンズの繰出し量に差が生じるため、像面移動速度に大きな差が出ることがある。
【０００９】
一方、一眼レフレックスタイプのカメラシステムにおける交換レンズでは、高度の焦点調節精度が求められている。このため、フォーカスレンズの駆動中でも一定の時間間隔で焦点調節を繰り返して行い、再度検出された結果に基づいて焦点調節量を修正し、より精度の高い調節を行うことが多い。
【００１０】
焦点検出を繰り返すときの時間間隔は、主に焦点検出センサでの電荷蓄積時間、センサ信号の演算時間、合焦／非合焦やデフォーカス方向の判別、デフォーカス量を算出する時間等の影響を受ける。これらに要する演算処理時間は、被写界の明るさが一定であると仮定するとほぼ一定の時間となる。
【００１１】
したがって、焦点検出センサにおいて検出できる像面移動速度には限界があり、限界値以上の像面移動速度では正確な焦点検出ができなくなる。このため、焦点調節の際のフォーカス回転速度の上限は、像面移動速度の限界値によって決まってくる。
【００１２】
例えば、テレ端で被写体距離が無限遠の状態において像面移動速度が最も速く、ワイド端で被写体距離が至近の状態において像面移動速度が最も遅いズームレンズにおいては、テレ端で無限遠の状態での像面移動速度が焦点検出センサでの検出可能な上限付近の速度となるようにフォーカス回転速度が設定される。この場合には、ワイド端で至近の状態において、最も遅い駆動速度でフォーカスレンズが駆動されることになる。
【００１３】
したがって、ズーム位置および被写体距離に応じて、迅速な焦点調節が可能となる場合と、焦点調節速度が最も遅くなる場合とが生じてしまう。
【００１４】
また、特許文献２に記載されている条件によりフォーカス駆動速度を設定して焦点調節を高速化するという手法では、像面移動速度を考慮していない。
【００１５】
本発明の１つの目的は、ズーム位置および被写体距離の状態によらずに、最適なフォーカスレンズの駆動速度にて迅速な焦点調節を行うことができるズームレンズの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願第１の発明は、変倍を行うために移動する第１レンズユニットと焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有する撮影光学系の制御装置であって、前記撮影光学系の焦点状態に基づいて前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記第１レンズユニットの位置及び／又は被写体距離が互いに異なるとき、前記第２レンズユニットの駆動速度を互いに異ならせることを特徴とする。
【００１７】
本願第２の発明は、変倍を行うために移動する第１レンズユニットと焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有する撮影光学系の制御装置であって、前記撮影光学系の焦点状態に基づいて前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記撮影光学系の変倍状態に関する情報と被写体距離に関する情報とに基づいて像面の移動速度が所定範囲内に収まるように前記第２レンズユニットの駆動速度を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、第１レンズユニットの位置や被写体距離に応じた最適な駆動速度で第２レンズユニットの駆動を行うことができる。
【００１９】
第２の発明によれば、撮影光学系の変倍状態および被写体距離に応じて、像面の移動速度が所定範囲内に収まるような駆動速度で第２レンズユニットを駆動できるため、迅速な焦点調節を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例の撮影光学系の制御装置は、変倍を行うために移動する第１レンズユニットと焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有する撮影光学系の制御装置であって、前記撮影光学系の焦点状態に基づいて前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記第１レンズユニットの位置及び／又は被写体距離が互いに異なるとき、前記第２レンズユニットの駆動速度を互いに異ならせることを特徴としている。勿論、この制御装置を用いた撮影光学系（カメラ本体に着脱可能な交換レンズは勿論、望遠鏡、双眼鏡等も含む）や、この制御装置を用いたカメラシステム（静止画撮影用のカメラも動画撮影用のカメラも含む）も本実施例の範囲内であり、本発明においては、これら撮影光学系やカメラシステム等を含む機器を光学機器と称している。
【実施例１】
【００２１】
図１から図５を用いて、本発明の実施例１であるズームレンズの構成について説明する。本実施例のズームレンズでは、後述するように自動焦点調節動作を高速で行うことが可能である。
【００２２】
本実施例のズームレンズは、ズーミング時の焦点距離の変化に応じて焦点調節のためのレンズの移動量を変えるものである。そして、ズーミングのために回転する第１のカム環（後述するズーム用カム環２）と、第１のカム環のカムに係合する第１のカムフォロア（後述する直進コロ４ａ）と、第１のカムフォロアと連動する第１のレンズユニット（後述する第１レンズユニットIおよび第３レンズユニットIII）とを有する。
【００２３】
さらに、第２のカム環（後述するフォーカス用カム環３）と、第２のカム環のカムに係合する第２のカムフォロア（後述するフォーカスピン５ａ）と、第２のカムフォロアと連動し、ズーミングおよびフォーカシング兼用の第２のレンズユニット（後述する第２レンズユニット）を有する。さらに、フォーカシングのために第２のカムフォロアを移動させる部材と、第１のカム環の回転により第２のカム環を回転させるとともに、第２のカム環が回転することで第２のカム環を光軸方向に移動させる機構を有する。
【００２４】
以下、本実施例のズームレンズの構成について、具体的に説明する。
【００２５】
図１は、ズームレンズの断面図である。図２および図３は、ズームレンズを構成する鏡筒の展開図であり、図２はテレ状態での展開図、図３はワイド状態での展開図を示している。図４は、ズーミングに伴う各レンズユニットの移動軌跡を示す図である。図５は、フォーカス用カム環の一部を示す図である。
【００２６】
図１〜図３において、Iは第１レンズユニット、IIは第２レンズユニット、IIIは第３レンズユニット、IVは第４レンズユニットである。
【００２７】
１は固定部材であり、案内部１ａを有する。案内部１ａには、光軸方向に延びる３本の縦溝部１ｂと、３本のズーム補正カム１ｃと、３つの切り欠き部１ｄと、３つの突起部１ｅとが設けられている。
【００２８】
２はズーム用カム環で、案内部１ａの外周に回動可能に支持されている。ズーム用カム環２の後端部内周（像面側の内周面）に形成された周溝部２ａには、固定部材１に設けられた突起部１ｅが係合している。このため、ズーム用カム環２は、固定部材１に対して光軸方向には移動せずに、光軸回りで回転可能となっている。
【００２９】
ズーム用カム環２には、第１レンズユニットIの駆動に用いられる３本のカム溝部２ｂと、第３レンズユニットIIIの駆動に用いられる３本のカム溝部２ｃと、光軸方向に延びる３本の直進溝部２ｄと、１つの切り欠き部２ｅとが設けられている。
【００３０】
３はフォーカス用カム環であり、案内部１ａの内周に回動可能に支持されている。フォーカス用カム環３は、３本のフォーカスカム３ａと、３本のピン３ｂとを有する。ピン３ｂは、固定部材１に設けられたズーム補正カム１ｃと、ズーム用カム環２に設けられた直進溝部２ｄに係合している。
【００３１】
４は、第１レンズユニットIを保持する第１レンズ鏡筒であり、内周側でズーム用カム環２の外周と係合しており、該係合部から光軸側に向かって延びる３つの直進コロ４ａを有している。直進コロ４ａは、案内部１ａに設けられた縦溝部１ｂと、ズーム用カム環２に設けられたカム溝部２ｂに係合している。また、第１レンズ鏡筒４の外周部にはズームコロ４ｂが設けられている。
【００３２】
５は、第２レンズユニット（フォーカスレンズ）IIを保持する第２レンズ鏡筒であり、外周側でフォーカス用カム環３の内周に係合しており、１つのフォーカスピン５ａと、２つのピン５ｂとを有している。ここで、フォーカスピン５ａおよび２つのピン５ｂは、第２レンズ鏡筒５の周方向において、等間隔に配置されている。
【００３３】
フォーカスピン５ａおよび２つのピン５ｂは、フォーカス用カム環３に設けられたフォーカスカム３ａに係合しており、フォーカス用カム環３の光軸回りの回転に応じてフォーカスカム３ａに沿って動作する。
【００３４】
６は、第３レンズユニットIIIを保持する第３レンズ鏡筒であり、外周部において固定部材１の案内部１ａの内周に係合している。第３レンズ鏡筒６の外周部には、３つのコロ６ａが設けられており、コロ６ａは、案内部１ａに設けられた縦溝部１ｂとズーム用カム環２に設けられたカム溝部２ｃに係合している。
【００３５】
７は公知の電磁絞りユニットであり、複数の絞り羽根を用いて光通過口の開口径を変化させることで像面に入射する光量を調節する。電磁絞りユニット７は、第３レンズ鏡筒６に保持されている。８は、第４レンズユニットIVを保持する第４レンズ鏡筒であり、固定部材１にビス止めされている。
【００３６】
９はズーム操作環であり、当接部９ａで固定部材１に対して回転可能に保持されている。ズーム操作環９の内周面にはリードカム溝部９ｂが形成されており、リードカム溝部９ｂは第１レンズ鏡筒４の外周部に設けられたズームコロ４ｂと係合している。
【００３７】
１０で示す領域内には、フォーカスレンズの駆動源となる振動型モータが配置されている。振動型モータの回転力は、出力部材１１の回転により出力される。
【００３８】
１２はフォーカスキーであり、出力部材１１にビス止めされている。また、フォーカスキー１２の先端部（物体側の端部）には、光軸方向に延びる縦溝部１２ａが形成されており、縦溝部１２ａには、第２レンズ鏡筒５の外周部に設けられたフォーカスピン５ａが係合している。ここで、フォーカスキー１２が光軸回りに回動することで、縦溝部１２ａはフォーカスピン５ａをフォーカスカム３ａに沿って移動させる。
【００３９】
図４に示すように、第１レンズユニットIは、ワイド側からテレ側に向かって直線的に繰り出す。第２レンズユニットIIは、フォーカスレンズとしての機能を兼ねているため、この移動軌跡は被写体距離（至近、ミドルおよび無限遠∞）に応じて異なり、各移動軌跡は非線形となっている。
【００４０】
ここで、第２レンズユニットIIの動き（光軸方向での移動量）を、ズームパラメータＰ（ワイド端でＰ＝０、テレ端でＰ＝１）を用い、ワイド端を基準としたＺ（Ｐ）で表す。すなわち、Ｚ（Ｐ）は、ズーム位置がワイド端にあるときの無限遠∞位置からの移動量を示す。
【００４１】
また、各ズーム位置でのフォーカシングを行う際の第２レンズユニットIIの繰り出し量を、ズームパラメータＰを用いてＤＸ（Ｐ）で表す。ここで、テレ端での第２レンズユニットIIの最大繰り出し量（至近位置および無限遠∞位置間の繰り出し量）は、図４に示すようにＤＸ（ｔ）となる。また、ワイド端での第２レンズユニットIIの最大繰り出し量は、ＤＸ（ｗ）となる。Ｚｍａｘは、無限遠撮影時におけるワイド端からテレ端までの第２レンズユニットIIの移動量を示す。
【００４２】
第３レンズユニットIIIは直線的に繰り出す。また、第４レンズユニットIVは固定されているため、光軸方向には移動しない。
【００４３】
図５は、フォーカス用カム環３の一部を示す図であり、固定部材１の案内部１ａに設けられたズーム補正カム１ｃも示している。図５では、ワイド状態およびテレ状態にあるときのフォーカスカム３ａの位置を示しているとともに、各ズーム状態での無限遠撮影時および至近撮影時におけるフォーカスピン５ａの位置を示している。
【００４４】
図５において、θｚはワイド端およびテレ端間におけるピン３ｂの光軸回りの移動量、すなわち、ズーミングに伴うフォーカス用カム環３の回転角を示す。θｆは、無限遠∞位置および至近位置間におけるフォーカスピン５ａの回転角（光軸回りの移動量）を示す。
【００４５】
本実施例においては、図５に示すように無限遠状態を基準にし、フォーカス用カム環３上の無限遠位置に対してθｚの設定領域とは逆側の領域をフォーカス駆動領域としている。そして、無限遠位置を原点としたときに、θｆ＝−θｚの関係を有する。
【００４６】
次に、上述した構成のズームレンズの動作について説明する。
【００４７】
ズーミングを行うためにズーム操作環９を光軸回りに回転させると、第１レンズ鏡筒４のズームコロ４ｂがズーム操作環９のリードカム溝部９ｂから上記回転力を受ける。ここで、第１レンズ鏡筒４の直進コロ４ａは、上述したように固定部材１の縦溝部１ｂと、ズーム用カム環２のカム溝部２ｂに係合しているため、ズーム操作環９を回転させると、第１レンズ鏡筒４が光軸方向に移動する。また、直進コロ４ａがカム溝部２ｂを押し込むことにより、ズーム用カム環２が光軸回りに回転（図２又は図３の左右方向に移動）することになる。
【００４８】
ズーム用カム環２が回転すると、第３レンズ鏡筒６のコロ６ａがカム溝部２ｃを介してズーム用カム環２の回転力を受ける。ここで、コロ６ａは縦溝部１ｂと係合しているため、光軸方向にのみ移動し、第３レンズ鏡筒６が光軸方向に移動することになる。
【００４９】
また、以下に説明するように、フォーカス用カム環２が光軸方向に移動しながら光軸回りに回転する。
【００５０】
上述したようにズーム用カム環２が回転すると、フォーカス用カム環３のピン３ｂが直進溝部２ｄによって押し込まれることで、フォーカス用カム環３はズーム用カム環２と同方向（光軸回りの方向）に同量だけ回転する。また、ピン３ｂは、ズーム補正カム１ｃにも係合しているため、ズーム補正カム１ｃの形状（カムリフト）で決まる量だけ光軸方向に移動する。
【００５１】
これにより、フォーカス用カム環３が光軸方向に移動し、フォーカス用カム環３に形成されたフォーカスカム３ａも光軸方向に移動する。
【００５２】
ここで、図５に示すように、ピン３ｂは、ワイド端の位置からＰの位相角の位置（ズーム位置）まで光軸回り方向で移動する。同時に、ピン３ｂは、ワイド端の位置からＤＣ（Ｐ）の分だけ光軸方向に移動する。また、ピン３ｂの動作によってフォーカスカム３ａは、ワイド端からＰの位相角に変化し、同時に光軸方向には、ワイドの位置からＤＣ（Ｐ）だけ移動する。
【００５３】
次に、上述した構成のズームレンズにおけるフォーカス動作について説明する。
【００５４】
振動型モータ１０の駆動によって出力部材１１が回転すると、出力部材１１にビス止めされているフォーカスキー１２が回転する。これにより、フォーカスキー１２の縦溝部１２ａが第２レンズ鏡筒５のフォーカスピン５ａを押し込むことで、第２レンズ鏡筒５を光軸回りに回転させる。
【００５５】
ここで、フォーカスピン５ａは、フォーカス用カム環３のフォーカスカム３ａとも係合しているため、フォーカスカム３ａに沿って移動する。このとき、ピン５ｂも、フォーカスカム３ａに沿って移動する。
【００５６】
これにより、第２レンズ鏡筒５が光軸方向に移動するとともに、第２レンズ鏡筒５に保持された第２レンズユニットIIが光軸方向に移動することになる。このように第２レンズユニットIIを光軸方向に移動させることで、撮影光学系の焦点調節を行うことができる。
【００５７】
次に、図５を用いて、ズーミングおよびフォーカシングの動作について説明する。
【００５８】
ここで、ズームレンズが駆動初期状態にあるとき、ズーム位置がワイド端にあり、フォーカス位置が無限遠∞位置にあるとする。
【００５９】
このとき、フォーカス用カム環３のピン３ｂは、固定部材１のズーム補正カム１ｃの左端、Ｐ＝０、ＤＣ（０）＝０の位置にある。また、駆動初期状態におけるフォーカス用カム環３のフォーカスカム３ａは、図５に示す２つのフォーカスカム３ａのうち図中下側に位置するフォーカスカム３ａである。また、第２レンズ鏡筒５のフォーカスピン５ａは、フォーカスカム３ａのうち「ワイド∞」で示す位置にある。
【００６０】
ここで、ズーミングは行わずにフォーカス位置を無限遠位置から至近位置へ変化させる場合を考える。
【００６１】
フォーカスキー１２が振動型モータからの駆動力を受けると、フォーカスキー１２が光軸回りに回転し、縦溝部１２ａがフォーカスピン５ａを押し込むことで、フォーカスピン５ａがフォーカスカム３ａにおけるワイド∞位置からワイド至近位置まで移動する。このとき、フォーカスピン５ａは、ＤＸ（ｗ）の分だけ光軸方向（図５の上下方向）に移動する。
【００６２】
次に、フォーカス位置が無限遠∞位置のままで、ズーム位置をワイド位置からテレ位置に変化させる場合を考える。
【００６３】
ズーミングによりピン３ｂがズーム補正カム１ｃにおけるワイド位置からテレ位置まで移動すると、このときの光軸回り方向の移動量はＰ＝０からＰ＝１までの距離となり、光軸方向の移動量はＤＣ（１）となる。このようにピン３ｂが動作すると、フォーカスカム３ａもピン３ｂと同様の動作を行う。
【００６４】
一方、上述したようにフォーカス位置は変化させない場合には、フォーカスキー１２は固定された状態にあり、フォーカスピン５ａは光軸回り方向には移動しないようになっている。このため、フォーカスピン５ａは、ピン３ｂとともに動作するフォーカスカム３ａに押し込まれて光軸方向にのみ移動する。
【００６５】
これにより、フォーカスピン５ａは、ワイド∞位置からテレ∞位置に移動し、Ｚｍａｘの分だけ光軸方向に移動する。
【００６６】
なお、フォーカスピン５ａはフォーカスカム３ａに対し、パラメータＰに応じて相対的にＤＦ（Ｐ）だけ光軸方向に移動するため、フォーカスピン５ａの動き量としては、ズーム補正カム１ｃによるフォーカスカム３ａの動き量であるＤＣ（Ｐ）を加えた量、つまり、以下の式となる。
【００６７】
フォーカスピン５ａの動き量＝ＤＦ（Ｐ）＋ＤＣ（Ｐ）
これにより、ズーミングの際の初期位置（無限遠状態）の動きを実現することができる。
【００６８】
また、ズーム位置がテレ位置にある場合であって、フォーカス位置を無限遠∞位置から至近位置へ移動させる場合には、フォーカスピン５ａは、テレ状態にあるフォーカスカム３ａにおいて、テレ∞位置からテレ至近位置まで移動し、光軸方向の移動量はＤＸ（ｔ）となる。
【００６９】
また、フォーカスキー１２の回転量を、フォーカスカム座標におけるズームパラメータＰの単位を用いたＱで表すと、フォーカスピン５ａの光軸方向における移動量は、下記の式で表される。
【００７０】
フォーカスピン５ａの移動量＝ＤＦ（Ｐ＋Ｑ）＋ＤＣ（Ｐ）
次に、本実施例のズームレンズにおいて、フォーカス用カム環３の回転速度（フォーカス回転速度）当たりの撮像面上での像面移動速度が、ズーム位置やフォーカス位置に応じて異なる場合があることを説明する。
【００７１】
図６は、図５と同じ状態を示す図である。ここで、第２レンズユニットIIの像面敏感度が、ズーム位置やフォーカス位置にかかわらず一定であるとし、ズームレンズの駆動初期状態がワイド端で無限遠∞であるとする。ここで、像面敏感度とは、前記ズーム状態に応じた第２レンズユニットIIの移動量に対する像面の移動量を示す情報である。
【００７２】
駆動初期状態において、フォーカスピン５ａが光軸回り方向（図６の左右方向）に１／３θｆだけ移動するように、至近方向へのフォーカシングを行うと、フォーカスピン５ａの光軸方向における移動量、すなわち第２レンズユニットIIの移動量は、ＤＦ（０＋１／３）となる。
【００７３】
しかし、駆動初期状態がテレ端で無限遠∞である場合において、フォーカスピン５ａが光軸回り方向に１／３θｆだけ移動するように、至近方向へのフォーカシングを行うと、フォーカスピン５ａの光軸方向における移動量、すなわち第２レンズユニットIIの移動量はＤＦ（１＋１／３）となる。
【００７４】
すなわち、駆動初期状態がワイド端で無限遠∞である場合と、テレ端で無限遠∞である場合とでは、フォーカスピン５ａが移動する際におけるフォーカスカム３ａのカムリフトが異なり、第２レンズユニットIIの光軸方向における移動量が異なってしまう。
【００７５】
上述した説明では、説明を分かりやすくするために、像面敏感度を一定とし、駆動初期状態がワイド端で無限遠∞である場合と、テレ端で無限遠∞である場合とについて説明した。このことは、一定のフォーカス回転速度でフォーカス用カム環３を回転させても、ズームレンズの駆動初期状態におけるズーム位置およびフォーカス位置の組み合わせに応じて、像面移動速度が異なることを意味している。
【００７６】
図７は、上述した構成のズームレンズを備えたカメラシステム内の構成を示すブロック図である。
【００７７】
１３はカメラ本体、１４はズームレンズである。ここで、ズームレンズ１４は、図１から図６に示した構成を有しており、カメラ本体１３に対して不図示の連結機構を介して装着される。
【００７８】
まず、カメラ本体１３側の構成について説明する。
【００７９】
点線で囲まれた領域１５内には、カメラ本体１３内に配置される電気素子を示す。ここで、１６は測光センサであり、ズームレンズ１４内の撮影光学系を通過した光束を受光して、該受光量を測定する。この測定結果に関するデータはカメラＣＰＵ（制御手段）２０に出力され、カメラＣＰＵ２０は入力データに基づいて露出値（絞り値やシャッタスピード）を決定する。
【００８０】
１７は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子であり、ズームレンズ１４内の撮影光学系を通過した光束を受光して、電気信号に光電変換する。撮像素子１７から読み出された信号は、不図示の信号処理回路で所定の信号処理が施されることで、画像データに変換される。
【００８１】
１８は焦点検出センサ（焦点検出手段）であり、ズームレンズ１４内の撮影光学系を通過した光束を受光することで、撮影光学系の焦点状態を検出する。ここで、焦点検出センサ１８は、該センサ上に像を形成する焦点検出光学系とともに焦点検出ユニットを構成する。焦点検出センサ１８の検出結果に関するデータは、カメラＣＰＵ２０に出力され、カメラＣＰＵ２０は入力データに基づいてフォーカスレンズ２４の駆動を制御する。
【００８２】
１９は複数のシャッタ羽根を有するシャッタであり、カメラＣＰＵ２０からの制御信号に基づいて開閉動作することで、被写体光束を所定時間だけ撮像素子１７の撮像面に到達させる。カメラＣＰＵ２０は、カメラシステム内での各種の動作を制御する。通信ライン２１は、ズームレンズ１４とのシリアル通信を行う。
【００８３】
また、カメラ本体１３内には電源２２が配置されており、電源２２の電力は、領域１５内の電気素子やズームレンズ１４内の電気素子に供給される。
【００８４】
次にズームレンズ１４側の構成について説明する。
【００８５】
２３はメモリであり、変倍レンズ２６の位置に対するフォーカスレンズ２４の敏感度に関する情報や、変倍レンズ２６の位置に対するフォーカスレンズ２４の単位回転角当たりの繰出し量に関する情報を記憶する。
【００８６】
２４はフォーカスレンズ（第２レンズユニット；図１の第２レンズユニットIIに相当）、２６は変倍レンズ（第１レンズユニット；図１の第１レンズユニットIと第３レンズユニットIIIに相当）である。２５は複数の絞り羽根を有する絞り（図１の絞りユニット７に相当）であり、絞り羽根の位置を変えて光通過口の径を変更することで、撮像素子１７の像面に入射する光量を調節する。
【００８７】
点線で囲まれた領域２７内には、ズームレンズ１４内に配置される電気素子を示す。ここで、２８は、カメラ本体１３との間でシリアル通信を行うための通信ラインである。２９はレンズＣＰＵであり、ズームレンズ１４内の各種の動作を制御する。
【００８８】
３０は絞り駆動用ドライバであり、レンズＣＰＵ２９からの制御信号に基づいて、絞り２５の駆動源となる絞り駆動用アクチュエータ３２を駆動する。３１はフォーカス駆動用ドライバであり、レンズＣＰＵ２９からの制御信号に基づいて、フォーカスレンズ２４の駆動源となるフォーカス駆動用アクチュエータ３３（振動型モータ）を駆動する。
【００８９】
３４は、絞り２５（絞り羽根）の位置を検出するアイリスエンコーダ３４であり、検出結果をレンズＣＰＵ２９に出力する。３５は、フォーカスレンズ２４の位置を検出するフォーカスエンコーダ（第２の検出手段）であり、検出結果をレンズＣＰＵ２９に出力する。
【００９０】
３６は、変倍レンズ２６の位置（図１での第１レンズユニットIおよび第３レンズユニットIIIのどちらか一方の位置）を検出するズームエンコーダ（第１の検出手段）であり、検出結果をレンズＣＰＵ２９に出力する。
【００９１】
次に、ズームレンズ１４内の動作について説明する。
【００９２】
絞り駆動用アクチュエータ３２は、レンズＣＰＵ２９からの指令値に応じた絞り駆動用ドライバ３０の駆動信号を受けることで、絞り２５を設定された位置まで絞る、または開放状態に復帰させるといった動作を行う。
【００９３】
フォーカス駆動用アクチュエータ３３は、レンズＣＰＵ２９からの指令値に応じたフォーカス駆動用ドライバ３１の駆動信号を受けることで、フォーカスレンズ２４を駆動（フォーカシング）する。
【００９４】
ズーム操作環９（図１参照）によりズーミング操作が行われると、変倍レンズ２６が駆動され、ズームエンコーダ３６からは変倍レンズ２６の位置に応じたデジタル信号が出力される。ここで、変倍レンズ２６の移動範囲、すなわち、最も広角側の焦点距離から最も望遠側の焦点距離までのズーム範囲のうち、複数に分割された各領域で出力信号が切り換わるようになっている。
【００９５】
また、フォーカスエンコーダ３１からは、フォーカスレンズ２４の位置に応じたデジタル信号が出力される。ここで、フォーカスレンズ２４の移動範囲、すなわち、至近側から無限遠までのフォーカス範囲のうち、複数に分割された各領域で出力信号が切り換わるようになっている。
【００９６】
上述したエンコーダ３５、３６は、一眼レフレックスカメラのオートフォーカス方式として多く使われるＴＴＬパッシブ方式において、ＡＦ用演算を精度良く行うために必要な焦点距離情報（ズーム状態）とフォーカス情報を得るために使用される。
【００９７】
エンコーダ３５、３６から得られる情報に基づいて、オートフォーカスの演算に必要な情報がレンズＣＰＵ２９内のＲＯＭ上にあるテーブルから読み取られ、この情報がオートフォーカス演算を行うカメラ本体１３側に通信ライン２８、２１を介して伝達される。
【００９８】
次に、本実施例のカメラシステムにおける撮影動作について、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００９９】
まず、ステップＳ８０１において、カメラ本体１３に設けられたシャッタボタン（不図示）が半押しされたか否か、すなわち、ＳＷ１がオン状態であるか否かを判別する。
【０１００】
シャッタボタンの半押しを検知すると、ステップＳ８０２において、測光センサ１６が公知の測光方式によって被写体の輝度を測定するとともに、焦点検出センサ１８が公知の検出方式（例えば、位相差検出方式）によって撮影光学系の焦点状態を検出する。そして、予め設定されているプログラムモード、シャッタ優先モード、絞り優先モードなどの撮影モードに応じて、測光結果から露出値（シャッタ速度および絞り値）を決定する。
【０１０１】
次にステップＳ８０３に進み、カメラＣＰＵ２０は、ステップＳ８０２で得られた撮影光学系の焦点状態に基づいて、撮影光学系を合焦状態とさせるためにはフォーカスレンズ２４をどれだけ駆動させるかのレンズ駆動量を演算する。
【０１０２】
このとき、フォーカスレンズ２４の現在位置や変倍レンズ２６の現在位置（焦点距離）などの情報が必要となるが、これらの情報は、フォーカスエンコーダ３５から得たデジタル信号およびズームエンコーダ３６から得たデジタル信号をもとに、通信ライン２８、２１を介してズームレンズ１４側からカメラ本体１３側に伝達される。
【０１０３】
これまでに、焦点検出センサ１８には検出できる像面移動速度に限界があることや、変倍レンズ２６やフォーカスレンズ２４の位置に応じて像面移動速度に違いがあることは既に述べた。
【０１０４】
本実施例では、変倍レンズ２６の移動可能な範囲（ズームパラメータＰ＝０〜１の範囲）を、ズームパラメータＰ＝０〜１／２、１／２〜１の２つの範囲に分割し、変倍レンズ２６がどの範囲内に位置しているのかを、ズームエンコーダ３６から得たデジタル信号に基づいてレンズＣＰＵ２９が判断している。
【０１０５】
また、フォーカスレンズ２４の移動可能な範囲（フォーカスパラメータＱ＝０〜１の範囲）を、フォーカスパラメータＱ＝０〜１／２、１／２〜１の２つの範囲に分割し、フォーカスレンズ２４がどの範囲内に位置しているのかを、フォーカスエンコーダ３５から得たデジタル信号に基づいてレンズＣＰＵ２９が判断している。
【０１０６】
そして、レンズＣＰＵ２９は、変倍レンズ２６およびフォーカスレンズ２４のそれぞれがどの範囲内に位置しているかを示す位置情報を、通信ライン２８、２１を介してカメラＣＰＵ２０に送信する。
【０１０７】
カメラＣＰＵ２０は、通信ライン２１、２８を介して、ズームレンズ１４内のメモリ２３から、変倍レンズ２６の現在位置に対するフォーカスレンズ２４の敏感度情報を読み取るとともに、変倍レンズ２６の現在位置とフォーカスレンズ２４の現在位置に対するフォーカス単位回転角当たりのフォーカスレンズ２４の繰出し量情報を読み取る。
【０１０８】
そして、カメラＣＰＵ２０は、読み取った上記の情報に基づいて、焦点検出センサ１８で検出可能な像面の移動速度の範囲内（所定範囲内）で可能な最も速いフォーカス回転速度（フォーカスレンズ２４の駆動速度）を設定する（Ｓ８０４）。このとき、フォーカスレンズ２４の停止性能やフォーカス駆動用アクチュエータ３３の駆動特性なども考慮に入れる。
【０１０９】
すなわち、像面の移動速度が焦点検出処理に要する時間を含む時間に基づいて設定される速度となるように、フォーカス回転速度を設定する。ここで、焦点検出処理に要する時間には、焦点検出センサ１８での電荷蓄積時間、センサ信号の演算時間、合焦／非合焦やデフォーカス方向の判別、デフォーカス量を算出する時間が含まれる。
【０１１０】
上述したようにフォーカス回転速度を設定することで、焦点検出センサ１８を用いた焦点検出処理を精度良く行うことができる。しかも、所定の像面移動速度の範囲内において、ズームレンズ２４の駆動速度を可能な限り高速に設定しているため、迅速な焦点調節を行うことができる。
【０１１１】
次に、カメラＣＰＵ２０は、ステップＳ８０３で演算されたレンズ駆動量とステップＳ８０４で設定されたフォーカス回転速度を、通信ライン２１、２８を介してズームレンズ１４内のレンズＣＰＵ２９に送信する。
【０１１２】
レンズＣＰＵ２９は、レンズ駆動量およびフォーカス回転速度を受信すると、フォーカス駆動用ドライバ３１に制御信号を出力する。これにより、フォーカス駆動用ドライバ３１が、設定されたフォーカス回転速度でフォーカス駆動用アクチュエータ３３を駆動し、フォーカスレンズ２４を合焦位置まで移動させる（Ｓ８０５）。
【０１１３】
レンズＣＰＵ２９は、フォーカスレンズ２４を移動させている間もフォーカスレンズ２４が位置する範囲を、フォーカスエンコーダ３５から得られるデジタル信号に基づいて監視している。ここで、フォーカスレンズ２４の位置が、分割された２つの領域のうち一方から他方に移行した場合には、上述した条件でフォーカス回転速度の設定値を、他方の領域に対して適切な速度になるように変更して、合焦位置に達するまでフォーカスレンズ２４の駆動を続ける。
【０１１４】
次にステップＳ８０６に進み、シャッタボタンが全押しされたか否か、すなわち、ＳＷ２がオン状態であるか否かを判別する。シャッタボタンが全押しされた場合には、公知の撮影シーケンスに進む。
【０１１５】
すなわち、ステップＳ８０７において、ステップＳ８０２で決定された絞り値となるように絞り２５を駆動し、ステップＳ８０８において、ステップＳ８０２で決定されたシャッタ速度となるようにシャッタ１９を駆動する。これにより、撮像素子１７への露光が行われる。
【０１１６】
そして、ステップＳ８０９において、撮像素子１７から読み出された信号に対して所定の信号処理を施すことで画像データを生成し、該画像データを記録媒体に記録する。そして、ステップＳ８１０に進む。
【０１１７】
一方、ステップＳ８０６おいてシャッタボタンが全押しされていない場合には、ステップＳ８１０に進む。
【０１１８】
ステップＳ８１０では、シャッタボタンが継続して半押し（ＳＷ１オン）されているか否かを判別する。シャッタボタンの操作が中止されたときには、ＳＷ１がオフ状態となり、本フローを終了する。一方、シャッタボタンが継続して半押しされている場合には、ステップＳ８０６に進み、シャッタボタンが全押し（ＳＷ２オン）されているか否かを判別する。
【０１１９】
本実施例では、変倍レンズ２６の移動可能な範囲と、フォーカスレンズ２４の移動可能な範囲それぞれを２つの領域に分割しているため、これらの領域の組み合わせにより計４通りのフォーカス回転速度が設定できることになる。
【０１２０】
また、フォーカスカム３ａの形状にもよるが、変倍レンズ２６の移動可能な範囲のみ、又はフォーカスレンズ２４の移動可能な範囲のみを複数の領域に分割してフォーカス回転速度を設定してもよい。さらに、変倍レンズ２６の移動可能範囲と、フォーカスレンズ２４の移動可能範囲とで、分割される領域の数を異ならせることも可能である。
【０１２１】
また、フォーカス回転速度をより細かく設定するために、上記移動可能範囲を３つ以上の領域に分けることもできる。ここで、上記移動可能範囲の分割領域の数を最大にした場合には、該最大分割数がズームエンコーダ３６の分割数（検出分解能）とフォーカスエンコーダ３５の分割数（検出分解能）と同じ数となるが、メモリ２３の記憶容量の許容範囲内であれば、このように分割してもよい。
【０１２２】
また、本実施例は、ズームレンズおよびカメラ本体からなるカメラシステム（光学機器）について説明したが、レンズ一体型のカメラ（光学機器）にも本発明を適用することができる。ここで、レンズ一体型のカメラに適用する場合、本実施例のカメラＣＰＵ２０およびレンズＣＰＵ２９の動作が１つのＣＰＵで行われることになる。
【０１２３】
また、本実施例では、レンズ駆動量の演算やフォーカス回転速度の設定をカメラＣＰＵ２０で行っているが、レンズＣＰＵ２９で行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施例１であるズームレンズのワイド状態の断面図。
【図２】実施例１において、テレ状態にあるズームレンズの展開図。
【図３】実施例１において、ワイド状態にあるズームレンズの展開図。
【図４】実施例１のズームレンズにおける各レンズユニットのズーム移動軌跡を示す図。
【図５】実施例１のズームレンズにおけるフォーカスまわりの詳細図。
【図６】実施例１のズームレンズにおけるフォーカスまわりの詳細図。
【図７】実施例１のズームレンズを有するカメラシステムの構成を示すブロック図。
【図８】上記カメラシステムにおける撮影動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２５】
１３：カメラ本体（光学機器）
１４：ズームレンズ（光学機器）
２０：カメラＣＰＵ（制御手段）
２４：フォーカスレンズ（第２レンズユニット）
２６：変倍レンズ（第１レンズユニット）
２９：レンズＣＰＵ（制御手段）
【図１】
2006106542.tif 000003
【図２】
2006106542.tif 000004
【図３】
2006106542.tif 000005
【図４】
2006106542.tif 000006
【図５】
2006106542.tif 000007
【図６】
2006106542.tif 000008
【図７】
2006106542.tif 000009
【図８】
2006106542.tif 000010