(57)【要約】【課題】３つ以上のレンズユニットをそれぞれ独立のアクチュエータで光軸方向に移動させる場合に、トラッキング制御に対する製造誤差の影響を抑える。【解決手段】光学機器は、レンズユニットＬ２〜Ｌ４を移動させる複数のアクチュエータ２０１，３０１，３４と、ズームに際して光学系が合焦状態を維持するためのデータであって物体距離と焦点距離に応じた複数のレンズユニットの位置関係を示すデータを記憶した記憶手段４３とを有する。制御手段３７は、テレ端とワイド端のうち一方であるズーム端での位置敏感度が１．０以上の第１レンズユニット以外の２つ以上のレンズユニットをズーム端に対応する設計上の位置に移動させ、光学系が合焦状態となる合焦位置に第１レンズユニットを移動させ、該移動後の第１レンズユニットの位置とデータにおけるズーム端に対応する第１レンズユニットの合焦位置とが合致するように該データを補正する。【選択図】図１
2011137928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動可能な３つ以上の複数のレンズユニットを含む光学系と、
前記複数のレンズユニットのそれぞれを光軸方向に移動させる複数のアクチュエータと、
前記光学系のズームに際して該光学系が合焦状態を維持するためのデータであって、物体距離と前記光学系の焦点距離とに応じた前記複数のレンズユニットの位置関係を示すデータを記憶した記憶手段と、
前記データを用いて前記複数のアクチュエータを動作させることで前記複数のレンズユニットの位置を制御する制御手段とを有し、
前記複数のレンズユニットのうち、テレ端およびワイド端のうち一方であるズーム端での位置敏感度が１．０以上の１つのレンズユニットを第１レンズユニットとするとき、
前記制御手段は、前記複数のレンズユニットのうち前記第１レンズユニット以外の２つ以上のレンズユニットを前記ズーム端に対応する設計上の位置に移動させるとともに、前記光学系が合焦状態となる第１の合焦位置に前記第１レンズユニットを移動させ、該第１の合焦位置と前記データにおける前記ズーム端に対応する前記第１レンズユニットの合焦位置とが合致するように該データを補正することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記第１レンズユニットは、前記複数のレンズユニットのうち最も位置敏感度が高いレンズユニットであ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２つ以上のレンズユニットのうち、前記ズーム端とは異なる所定のズーム位置において相対的に位置敏感度が高いレンズユニットを第２レンズユニットとし、該第２レンズユニット以外のレンズユニットを第３レンズユニットとするとき、
前記制御手段は、
前記第３レンズユニットを第１の設計移動量だけ移動させることによって前記所定のズーム位置に対応する位置に移動させるとともに、前記第２レンズユニットを前記光学系が合焦状態となる第２の合焦位置に移動させた後、
前記第２レンズユニットを第２の設計移動量だけ移動させることによって前記ズーム端に対応する位置に移動させ、
前記第３レンズユニットを第３の設計移動量だけ移動させることによって前記ズーム端に対応する位置に移動させ、
前記第１レンズユニットを、前記第１の合焦位置に移動させ、該第１の合焦位置と前記データにおける前記ズーム端に対応する前記第１レンズユニットの合焦位置とが合致するように該データを補正することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラを含む撮像装置や交換レンズ等の光学機器のレンズ位置制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
インナーフォーカスレンズでは、変倍レンズ（ズームレンズ）の移動に応じて合焦状態を得るためのフォーカスレンズの合焦位置が変化する。このようなインナーフォーカスレンズでは、被写体距離（物体距離）とズームレンズの位置（焦点距離）とに応じたフォーカスレンズの合焦位置の情報が予めマッピングデータとしてメモリに蓄えられる。このデータはズームトラッキングデータとも呼ばれる。
そして、ズームレンズが移動されると、メモリに蓄えられているズームトラッキングデータに従ってフォーカスレンズの位置が制御される。これにより、変倍（ズーム）によるピントずれが抑えられ、合焦状態が維持される。このような制御は、トラッキング制御とも呼ばれる。
インナーフォーカスレンズのうち、例えば４つのレンズユニットを有するタイプにおいて最も被写体側（物体側）のレンズユニットを除く３つのレンズユニットを移動させてズームおよびトラッキング制御を行うと、レンズを小型化することが可能である。
３つのレンズユニットを移動させてズームおよびトラッキング制御を行うインナーフォーカスレンズとして、特許文献１に開示されたレンズがある。このレンズでは、２つのレンズユニットをカム環に形成された２本のカム溝に係合させ、該カム環の回転によって設計値通りに移動させる。そして、残りの１つのレンズユニット（フォーカスレンズ）を独立したアクチュエータによって移動させてピント調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２４０６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にて開示されたレンズ構成では、カム環に形成された２本のカム溝によって該カム溝に係合する２つのレンズユニットの相対位置関係が決まる。このため、カム環（カム溝）の製造誤差によって該２つのレンズユニットの相対位置関係が設計値からずれた場合に、そのずれを他の１つのレンズユニットの位置制御によって相殺する。
しかしながら、３つ以上のレンズユニットをそれぞれ独立のアクチュエータで光軸方向に移動させる場合に、製造誤差によって該３つ以上のレンズユニットの相対位置関係が設計値からずれた場合の対処方法は、特許文献１からは導けない。
本発明は、３つ以上のレンズユニットをそれぞれ独立のアクチュエータで光軸方向に移動させる場合に、トラッキング制御に対する製造誤差の影響を抑えることができるようにした光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としての光学機器は、光軸方向に移動可能な３つ以上の複数のレンズユニットを含む光学系と、該複数のレンズユニットのそれぞれを光軸方向に移動させる複数のアクチュエータと、光学系のズームに際して該光学系が合焦状態を維持するためのデータであって、物体距離と光学系の焦点距離とに応じた複数のレンズユニットの位置関係を示すデータを記憶した記憶手段と、該データを用いて複数のアクチュエータを動作させることで複数のレンズユニットの位置を制御する制御手段とを有する。複数のレンズユニットのうち、テレ端およびワイド端のうち一方であるズーム端での位置敏感度が１．０以上の１つのレンズユニットを第１レンズユニットとするとき、制御手段は、複数のレンズユニットのうち第１レンズユニット以外の２つ以上のレンズユニットをズーム端に対応する設計上の位置に移動させるとともに、光学系が合焦状態となる第１の合焦位置に第１レンズユニットを移動させ、該第１の合焦位置とデータにおけるズーム端に対応する第１レンズユニットの合焦位置とが合致するように該データを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、第１レンズユニット以外の２つ以上のレンズユニットを第１の焦点距離に対応する設計上の位置に移動させる。そして、その後、第１の合焦位置に第１レンズユニットを移動させて、その位置を第１レンズユニットの第１の焦点距離に対応する位置と定義する。このため、各レンズユニットの製造誤差による光学系の焦点距離（第１の焦点距離）のばらつきを最小限に抑えることができる。位置敏感度が１．０より低いレンズユニットを第１レンズユニットとして移動させる場合に比べて光軸方向での移動余裕量を減少させることができ、この結果、光学機器の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１であるビデオカメラの構成を示すブロック図。
【図２】実施例１のビデオカメラにおけるＷＩＤＥ〜ＴＥＬＥでの各レンズユニット移動軌跡の設計値とトラッキング調整の手順を示す図。
【図３】実施例１のビデオカメラにおけるトラッキング調整の手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施例２であるビデオカメラにおけるＷＩＤＥ〜ＴＥＬＥでの各レンズユニット移動軌跡の設計値とトラッキング調整の手順を示す図。
【図５】実施例２のビデオカメラにおけるトラッキング調整の手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例３であるビデオカメラにおけるＷＩＤＥ〜ＴＥＬＥでの各レンズユニット移動軌跡の設計値とトラッキング調整の手順を示す図。
【図７】実施例３のビデオカメラにおけるトラッキング調整の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１には、本発明の実施例１である光学機器（撮像装置）としてのビデオカメラの構成を示している。被写体側（物体側）から順に、Ｌ１は固定の前玉レンズユニット、Ｌ２は光軸方向に移動可能な変倍レンズユニット（以下、バリエータレンズユニットという）、Ｌ３は光軸方向に移動可能なコンペンセータレンズユニットである。また、Ｌ４は光軸方向に移動可能なフォーカスレンズユニットである。７は光量を調節する絞りである。４つのレンズユニットＬ１〜Ｌ４および絞り７によって、撮影光学系が構成される。
２０１はバリエータレンズユニットＬ２の駆動源（アクチュエータ）としてのステッピングモータ（以下、ズームモータという）であり、３０１はコンペンセータレンズユニットＬ３の駆動源であるステッピングモータ（以下、コンペンセータモータという）である。３４はフォーカスレンズユニットＬ４の駆動源（アクチュエータ）としてのボイスコイルモータである。３５は絞り７の駆動源としての絞りモータであり、ステッピングモータやガルバノメータ等が用いられる。
【００１０】
フォトインタラプタ２０５は、バリエータレンズユニットＬ２が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出するためのズームリセットスイッチである。バリエータレンズユニットＬ２が基準位置に位置したことが検出された後、ステッピングモータ２０１に入力するパルス信号数を連続してカウントすることにより、バリエータレンズユニットＬ２の光軸方向の移動量（基準位置に対する位置）を検出できる。
【００１１】
フォトインタラプタ３０２は、コンペンセータレンズユニットＬ３が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出するためのコンペンセータリセットスイッチである。コンペンセータレンズユニットＬ３が基準位置に位置したことが検出された後、ステッピングモータ３０１に入力するパルス信号数を連続してカウントすることにより、コンペンセータレンズユニットＬ３の光軸方向の移動量（基準位置に対する位置）を検出できる。
【００１２】
３６は絞りエンコーダであり、例えば絞りモータ３５内に配置されたホール素子を用いて該絞りモータ３５のロータとステータの回転位置関係を検出する。
【００１３】
３７はビデオカメラの制御を司る、ＣＰＵ等により構成されるコントロール回路（制御手段：以下、コントローラという）である。
３８はカメラ信号処理回路であり、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子６０からの出力に対して所定の増幅やガンマ補正等の信号処理を施して映像信号を生成する。撮像素子６０は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される。
カメラ信号処理回路３８から出力された映像信号は、ＡＥゲート３９およびＡＦゲート４０に供給される。ＡＥゲート３９およびＡＦゲート４０はそれぞれ、映像信号の全領域のうち露出制御およびＡＦ（オートフォーカス）のために最適な信号取り出し範囲を設定する。
【００１４】
４１はＡＦゲート４０からの映像信号のうち高周波成分を抽出してＡＦ評価値信号を生成するＡＦ信号処理回路である。
【００１５】
４２はズームスイッチであり、ユーザによって操作されることでコントローラ３７に対してテレ方向およびワイド方向へのズーミングが指示される。
４３は記憶手段としてのズームトラッキングメモリであり、ズームトラッキングデータを記憶している。ズームトラッキングデータは、撮影光学系の変倍（ズーム）に際して該撮影光学系の合焦状態を維持するためのデータである。具体的には、被写体距離（物体距離）および撮影光学系の焦点距離（バリエータレンズユニットＬ２の位置）に応じた、バリエータレンズユニットＬ２、コンペンセータレンズユニットＬ３およびフォーカスレンズユニットＬ４の位置関係を示すデータである。なお、ズームトラッキングメモリとして、コントローラ３７内のメモリを使用してもよい。
３７１は位置設定部であり、バリエータレンズユニットＬ２、コンペンセータレンズユニットＬ３およびフォーカスレンズユニットＬ４の光軸方向における可動範囲を設定している。
ユーザによりズームスイッチ４２が操作されると、コントローラ３７は、ズームトラッキングメモリ４３に記憶されたズームトラッキングデータに基づいて、バリエータ、コンペンセータおよびフォーカスレンズユニットＬ２〜Ｌ４が満たすべき位置関係を算出する。そして、コントローラ３７は、バリエータ、コンペンセータおよびフォーカスレンズユニットＬ２〜Ｌ４の現在の位置が該位置関係を満たすように、ズームモータ３３、コンペンセータモータ３０１およびボイスコイルモータ３４の動作を制御する。これにより、トラッキング制御が行われる。
【００１６】
また、ＡＦにおいては、コントローラ３７は、ＡＦ信号処理回路４１からのＡＦ評価値信号の値がピークを示すように、ボイスコイルモータ３４の動作を制御してフォーカスレンズユニットＬ４を移動させる。
【００１７】
さらに、適正露出を得るために、コントローラ３７は、ＡＥゲート３９を通過した映像信号のうちＹ信号の平均値を基準値として、絞りエンコーダ３６の出力がこの基準値となるように絞りモータ３５の動作を制御する。これにより、撮影光学系から撮像素子６０に至る光量がコントロールされる。
次に、本実施例におけるトラッキング調整について、図２、図３および表１を用いて説明する。前述した記憶部４３には、光学設計値に基づいたズームトラッキングデータが記憶されている。ただし、実際には、各レンズユニットの製造誤差による焦点距離のばらつき等によって、各レンズユニットの移動軌跡は設計値通りにならない場合が多い。そこで、各レンズユニットの移動軌跡を調整するトラッキング調整を行うことで、各レンズユニットの位置関係を適正化して合焦状態を高精度に維持したままのズーミングを行うことができる。
図２には、各レンズユニットがワイド端（ＷＩＤＥ）からテレ端（ＴＥＬＥ）に至るまでに辿る移動軌跡の設計値を示している。Ｌ２−ＢＭはバリエータレンズユニットＬ２の物体側の移動限界位置（メカニカル端）であり、Ｌ２−ＺＭはバリエータレンズユニットＬ２の像面側の移動限界位置（メカニカル端）である。同様に、Ｌ３−ＢＭはコンペンセータレンズユニットＬ３の物体側の移動限界位置（メカニカル端）であり、Ｌ４−ＺＭはフォーカスレンズユニットＬ４の像面側の移動限界位置（メカニカル端）である。
Ｌ２−ＰＩはバリエータレンズユニットＬ２が光軸方向に移動することにより、フォトインタラプタ２０５の出力信号がＨＩからＬＯ又はＬＯからＨＩに切り替わる位置を示す。同様に、Ｌ３−ＰＩはコンペンセータレンズユニットＬ３が光軸方向に移動することにより、フォトインタラプタ３０２の出力信号がＨＩからＬＯ又はＬＯからＨＩに切り替わる位置を示す。
表１には、各レンズユニットの位置敏感度である。位置敏感度は、そのレンズユニットが光軸方向に移動する量に対して像面がどれだけ移動するかを示す数値である。位置敏感度の数値が大きいほど、レンズユニットの移動量が少なくても像面が大きく移動する。
各レンズユニットの位置敏感度は、その位置（つまりは撮影光学系の焦点距離）（ＷＩＤＥ、ＭＩＤＤＬＥ１、ＭＩＤＤＬＥ２およびＴＥＬＥ）によって変化する。例えば、バリエータレンズユニットＬ２の位置敏感度はＷＩＤＥ〜ＭＩＤＤＬＥ２ではコンペンセータレンズユニットＬ３およびフォーカスレンズユニットＬ４の位置敏感度より低い。しかし、ＴＥＬＥではコンペンセータレンズユニットＬ３およびフォーカスレンズユニットＬ４の位置敏感度より高くなる。
また、コンペンセータレンズユニットＬ３の位置敏感度は、ＷＩＤＥ〜ＭＩＤＤＬＥ１ではバリエータレンズユニットＬ２およびフォーカスレンズユニットＬ４の位置敏感度より高い。しかし、コンペンセータレンズユニットＬ３の位置敏感度は、ＭＩＤＤＬＥ２では、バリエータレンズユニットＬ２の位置敏感度より高く、かつフォーカスレンズユニットＬ４の位置敏感度より低くなる。また、ＴＥＬＥでは、バリエータレンズユニットＬ２の位置敏感度より低く、かつフォーカスレンズユニットＬ４の位置敏感度より高くなる。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
本実施例でのトラッキング調整では、テレ端（ＴＥＬＥ：一方のズーム端）を基準とし、その位置から設計移動量（設計ストローク）だけワイド方向に各レンズユニットを移動させたときの状態をワイド端と定義する。
表１より、テレ端において、３つのレンズユニットＬ２〜Ｌ４のうちバリエータレンズユニットＬ２の位置敏感度が１．５と最も高い。そこで、バリエータレンズユニットＬ２を最後に移動させて合焦状態が得られる位置を該バリエータレンズユニットＬ２（つまりは撮影光学系）のテレ端として定義する。つまり、バリエータレンズユニットＬ２を「第１レンズユニット」と定め、該第１レンズユニット以外のコンペンセータレンズユニットＬ３およびフォーカスレンズユニットＬ４をまず先に移動させる。
このように、所定の焦点距離（ここではテレ端）にて、３つのレンズユニットＬ２〜Ｌ４のうち位置敏感度が最も高いレンズユニットＬ２を、他のレンズユニットＬ３，Ｌ４よりも後に移動させて合焦を得た状態（位置）をテレ端として決定する。これにより、製造誤差による各レンズユニットの焦点距離等のばらつきをより少ない移動量で吸収することができ、各レンズユニットに求められるメカニカルな移動余裕量を小さくすることができる。したがって、撮影光学系、つまりはビデオカメラの小型化を図ることができる。このことは、後述するように、位置敏感度が１．０以上のレンズユニットを最後に合焦位置に移動させる場合でも同様である。
【００２０】
具体的には、以下の手順でテレ端を決定し、さらにワイド端や中間ズーム位置（ＭＩＤＤＬＥ１、ＭＩＤＤＬＥ２等）を決定する。図３のフローチャートには、このトラッキング調整の手順をまとめて示している。また、このトラッキング調整は、コントローラ３７がコンピュータプログラムに従って各レンズユニットの駆動源を制御することで行う。
（１）まずコンペンセータレンズユニットＬ３を初期位置に移動させ（ステップＳ１）、そこから設計移動量（設計ストローク）だけ移動させて設計上のテレ端に位置させる（ステップＳ２）。初期位置としては、２，３通りの位置が考えられる。１つには、像面側のメカニカル端Ｌ３−ＺＭである。また、フォトインタラプタ３０２の出力信号の切り替わり位置Ｌ３−ＰＩでもよいし、物体側のメカニカル端Ｌ３−ＢＭでもよい。
初期位置を像面側のメカニカル端とした場合、コンペンセータレンズユニットＬ３を初期位置からテレ端に向けて移動させる設計移動量は、図２に示すＬ３−ＴＭとなる。また、初期位置をフォトインタラプタ３０２の出力信号の切り換わり位置Ｌ３−ＰＩとする場合、コンペンセータレンズユニットＬ３を移動させる設計移動量は、図２に示すＬ３−ＴＲとなる。
【００２１】
一般に、フォトインタラプタは撮影光学系を収容する鏡筒とは別部品として用意され、該鏡筒に固定されるため、該フォトインタラプタの位置精度はメカニカル端に比べると劣る。逆にメカニカル端を基準とすると精度は高いが、ステッピングモータによって駆動するレンズユニットをメカニカル端に突き当てると、メカニカル端に対する喰い付きが起こる可能性がある。
そこで、本実施例では、基本的には、メカニカル端を基準としてテレ端までレンズユニットを移動させる。ただし、トラッキング調整済みのビデオカメラの電源が投入されることに応じて各レンズユニットの初期位置出しを行う場合や、カメラに衝撃が加わり各レンズユニットの位置が分からなくなったために初期位置出しを行う場合にはフォトインタラプタを基準とする。すなわち、レンズユニットを、フォトインタラプタの出力信号の切り替わり位置からトラッキング調整にて決定されて位置設定部３７１に記憶された移動量だけテレ方向に移動させることでテレ端を得る。これにより、メカニカル端を使用しない。
フォトインタラプタの位置を調整機構等を用いて調整して、該フォトインタラプタの位置精度をメカニカル端のそれと同等又はより高くすることで、基本的にフォトインタラプタの出力信号の切り換わり位置を基準としてテレ端を決定してもよい。このことは、後述する実施例２，３でも同じである。
（２）次に、フォーカスレンズユニットＬ４を初期位置に移動させ（ステップＳ３）、そこから設計移動量だけ移動させて設計上のテレ端に位置させる（ステップＳ４）。本実施例では、フォーカスレンズユニットＬ４をボイスコイルモータ３４によって移動させるため、ステッピングモータによって移動させる場合のようなメカニカル端への食い付きは生じない。このため、フォーカスレンズユニットＬ４に対してはフォトインタラプタを設けてはいない。
したがって、フォーカスレンズユニットＬ４の初期位置としては、像面側のメカニカル端Ｌ４−ＺＭ又は物体側のメカニカル端Ｌ４−ＢＭのいずれかとなる。初期位置を像面側のメカニカル端とした場合、フォーカスレンズユニットＬ４をテレ端に向けて移動させる設計移動量は、図２に示すＬ４−ＴＭとなる。
【００２２】
（３）最後に、バリエータレンズユニットＬ２を合焦状態が得られる合焦位置（第１の合焦位置）Ｌ２−ＴＧに移動させることで、バリエータレンズユニットＬ２のテレ端（ＴＥＬＥ）とする（ステップＳ５）。
この際、既に移動を完了しているコンペンセータレンズユニットＬ３およびフォーカスレンズユニットＬ４の位置を、それらレンズユニットのテレ端として設定する。さらに、レンズユニットＬ２〜Ｌ４のワイド端（ＷＩＤＥ）は、先に決定されたテレ端を基準としてＴＥＬＥ〜ＷＩＤＥの設計移動量だけ該レンズユニットＬ２〜Ｌ４を移動させた位置とする（ステップＳ６）。
【００２３】
ワイド端と同様に、ワイド端とテレ端との間の各中間ズーム位置（ＭＩＤＤＬＥ１，２等）に関しても、全てテレ端を基準として、テレ端から各中間ズーム位置までの設計移動量だけレンズユニットＬ２〜Ｌ４を移動させた位置を各中間ズーム位置とする。
コントローラ３７は、ズームトラッキングメモリ４３に記憶されたレンズユニットＬ２〜Ｌ４のズームトラッキングデータの設計値のうちテレ端に対応するデータを、上記（１）〜（３）で決定されたテレ端の位置と合致するように補正する。一方、ワイド端や中間ズーム位置に対応するデータは設計値のままとする。そして、コントローラ３７は、補正したテレ端および設計値であるワイド端を位置設定部３７１に設定し、該テレ端とワイド端の間でレンズユニットＬ２〜Ｌ４の位置を制御する。
【００２４】
なお、本実施例では、テレ端での位置敏感度が最も高いバリエータレンズユニットＬ２を最後に合焦位置に移動させてテレ端を決定する場合について説明した。しかし、テレ端での位置敏感度が１．０以上のレンズユニットであるコンペンセータレンズユニットＬ３を最後に合焦位置に移動させてテレ端を決定するようにしてもよい。位置敏感度が１．０であれば、そのレンズユニットの移動量と像面の移動量とが同じとなる。このことは、後述する実施例２，３でも同じである。
【実施例２】
【００２５】
図４には、本発明の実施例２であるビデオカメラの各レンズユニットがワイド端（ＷＩＤＥ）からテレ端（ＴＥＬＥ）に至るまでに辿る移動軌跡の設計値を示している。Ｌ２−ＢＭ，Ｌ３−ＰＩ等の位置の意味は、実施例１（図２）で説明したものと同じである。また、ビデオカメラおよび撮影光学系の構成や各レンズユニットの位置敏感度も、実施例１（図１および表１）で説明したものと同じである。
本実施例のトラッキング調整では、まず基準となるワイド端（一方のズーム端）を決定し、該ワイド端から設計移動量だけテレ方向に各レンズユニットを移動させることでテレ端や中間ズーム位置を決定する。図５のフローチャートには、この手順をまとめて示している。
表１より、ワイド端（ＷＩＤＥ）において、３つのレンズユニットＬ２〜Ｌ４のうちコンペンセータレンズユニットＬ３の位置敏感度が１．４と最も高い。そこで本実施例では、コンペンセータレンズユニットＬ３を最後に合焦位置に移動させてワイド端を決定する。つまり、コンペンセータレンズユニットＬ３を「第１レンズユニット」と定め、該第１レンズユニット以外のバリエータレンズユニットＬ２およびフォーカスレンズユニットＬ４をまず先に移動させる。位置敏感度が高いレンズユニットを最後に合焦位置に移動させるメリットは、実施例１で説明した通りである。
【００２６】
（１）具体的には、まずバリエータレンズユニットＬ２を初期位置に移動させ（ステップＳ１１）、そこから設計移動量（設計ストローク）だけワイド方向に移動させて設計上のワイド端に位置させる（ステップＳ１２）。初期位置としては、実施例１と同様に、像面側のメカニカル端Ｌ２−ＺＭやフォトインタラプタ２０５の出力信号の切り替わり位置Ｌ２−ＰＩや物体側のメカニカル端Ｌ２−ＢＭのいずれでもよい。初期位置を像面側のメカニカル端Ｌ２−ＺＭとした場合、バリエータレンズユニットＬ２をワイド端まで移動させる設計移動量は、図４に示すＬ２−ＷＭとなる。また、フォトインタラプタ２０５の切り替わり位置Ｌ２−ＰＩを初期位置とする場合、設計移動量は図４に示すＬ２−ＷＲとなる。
（２）次に、フォーカスレンズユニットＬ４を初期位置に移動させ（ステップＳ１３）、そこから設計移動量だけワイド方向に移動させて設計上のワイド端に位置させる（ステップＳ１４）。
実施例１でも説明したが、本実施例では、フォーカスレンズユニットＬ４をボイスコイルモータ３４によって移動させるため、ステッピングモータによって移動させる場合のようなメカニカル端への食い付きは生じない。このため、フォーカスレンズユニットＬ４に対してはフォトインタラプタを設けてはいない。したがって、フォーカスレンズユニットＬ４の初期位置としては、像面側のメカニカル端Ｌ４−ＺＭ又は物体側のメカニカル端Ｌ４−ＢＭのいずれかとなる。初期位置を像面側のメカニカル端とした場合、フォーカスレンズユニットＬ４をワイド端まで移動させる設計移動量は、図４に示すＬ４−ＷＭとなる。
（３）最後に、位置敏感度が最も高いコンペンセータレンズユニットＬ３を合焦位置Ｌ３−ＷＧに移動させることで、コンペンセータレンズユニットＬ３のワイド端（ＷＩＤＥ）とする。この際、既に移動を完了しているバリエータレンズユニットＬ２およびフォーカスレンズユニットＬ４の位置を、それらレンズユニットのワイド端として設定する。
さらに、レンズユニットＬ２〜Ｌ４のテレ端（ＴＥＬＥ）は、先に決定されたワイド端を基準としてＷＩＤＥ〜ＴＥＬＥの設計移動量だけ該レンズユニットＬ２〜Ｌ４を移動させた位置とする（ステップＳ１６）。
【００２７】
テレ端と同様に、ワイド端とテレ端との間の各中間ズーム位置（ＭＩＤＤＬＥ１，２等）に関しても、全てワイド端を基準として、ワイド端から各中間ズーム位置までの設計移動量だけレンズユニットＬ２〜Ｌ４を移動させた位置を各中間ズーム位置とする。
コントローラ３７は、ズームトラッキングメモリ４３に記憶されたレンズユニットＬ２〜Ｌ４のズームトラッキングデータの設計値のうちワイド端に対応するデータを、上記（１）〜（３）で決定されたワイド端の位置と合致するように補正する。一方、テレ端や中間ズーム位置に対応するデータは設計値のままとする。そして、コントローラ３７は、補正したワイド端および設計値であるテレ端を位置設定部３７１に設定し、該ワイド端とテレ端の間でレンズユニットＬ２〜Ｌ４の位置を制御する。
【実施例３】
【００２８】
図６には、本発明の実施例３であるビデオカメラの各レンズユニットがワイド端（ＷＩＤＥ）からテレ端（ＴＥＬＥ）に至るまでに辿る移動軌跡の設計値を示している。Ｌ２−ＢＭ，Ｌ３−ＰＩ等の位置の意味は、実施例１（図２）で説明したものと同じである。また、ビデオカメラおよび撮影光学系の構成や各レンズユニットの位置敏感度も、実施例１（図１および表１）で説明したものと同じである。
本実施例のトラッキング調整では、まず基準となるテレ端を決定する。このことは実施例１と同じである。ただし、テレ端を決定する前に、一旦、テレ端以外のズーム位置（ワイド端又は中間ズーム位置：ここでは、ＭＩＤＤＬＥ２）において合焦状態が得られる位置を求める。そして、そこからコンペンセータレンズユニットＬ３およびフォーカスレンズユニットＬ４を設計移動量だけテレ方向に移動させ、最後にテレ端での位置敏感度が最も高いバリエータレンズユニットＬ２を合焦位置に移動させて、その位置をテレ端とする。
【００２９】
テレ端の決定前に中間ズーム位置（ＭＩＤＤＬＥ２）を決定する方法について説明する。表１より、テレ端において、３つのレンズユニットＬ２〜Ｌ４のうちバリエータレンズユニットＬ２の位置敏感度が１．５と最も高い。そこで、バリエータレンズユニットＬ２を「第１レンズユニット」と定める。
次に、第１レンズユニット以外のコンペンセータおよびフォーカスレンズユニットＬ３，Ｌ４のうち、相対的な位置敏感度が高いレンズユニットとそのときのズームポジジョンとを求め、該レンズユニットを「第２レンズユニット」と定める。ここでは、フォーカスレンズユニットＬ４が第２レンズユニットに相当する。そして、そのときのズームポジションにて第２レンズユニットの合焦位置を求める。
第２レンズユニットの求め方について説明する。表１によると、ワイド端でのレンズユニットＬ３，Ｌ４の位置敏感度はそれぞれ、１．４と１．０であり、ＭＩＤＤＬＥ１でのレンズユニットＬ３，Ｌ４の位置敏感度はそれぞれ、１．３と１．０である。ＭＩＤＤＬＥ２でのレンズユニットＬ３，Ｌ４の位置敏感度はそれぞれ、０．２と０．９である。この組み合わせの中で、相対的に位置敏感度が高い第２レンズユニットとそのズームポジションは、ＭＩＤＤＬＥ２におけるフォーカスレンズユニットＬ４である。
ワイド端におけるコンペンセータレンズユニットＬ３の相対的な位置敏感度
＝１．４／（１．４＋１．０）
＝０．５８３
ワイド端におけるフォーカスレンズユニットＬ４の相対的な位置敏感度
＝１．０／（１．４＋１．０）
＝０．４１７
ＭＩＤＤＬＥ１におけるコンペンセータレンズユニットＬ３の相対的な位置敏感度
＝１．３／（１．３＋１．０）＝０．５６５
ＭＩＤＤＬＥ１におけるフォーカスレンズユニットＬ４の相対的な位置敏感度
＝１．０／（１．３＋１．０）
＝０．４３５
ＭＩＤＤＬＥ２におけるコンペンセータレンズユニットＬ３の相対的な位置敏感度
＝０．２／（０．２＋０．９）
＝０．１８２
ＭＩＤＤＬＥ２におけるフォーカスレンズユニットＬ４の相対的な位置敏感度
＝０．９／（０．２＋０．９）
＝０．８１８
つまり、第１レンズユニット以外の２つのレンズユニットの位置敏感度の総和で各レンズユニットの位置敏感度を除した値が最も大きい第２レンズユニットとズームポジションを決定する。そして、その位置からテレ方向に第２レンズユニットを移動させて合焦状態を得る。
【００３０】
このようにして、複数のレンズユニットＬ２〜Ｌ４の中で第１レンズユニット（バリエータレンズユニットＬ２）と第２レンズユニット（フォーカスレンズユニットＬ４）を決定した後、図７に示す手順によってトラッキング調整を行う。なお、コンペンセータレンズユニットＬ３は、第２レンズユニット以外の第３レンズユニットに相当する。
（１）まず、バリエータレンズユニットＬ２を初期位置に移動させ（ステップＳ２１）、そこから所定の設計移動量だけバリエータレンズユニットＬ２を移動させてＭＩＤＤＬＥ２に位置させる（ステップＳ２２）。初期位置としては、実施例１と同様に、像面側のメカニカル端Ｌ２−ＺＭやフォトインタラプタ２０５の出力信号の切り替わり位置Ｌ２−ＰＩや物体側のメカニカル端Ｌ２−ＢＭのいずれでもよい。初期位置を像面側のメカニカル端Ｌ２−ＺＭとした場合は、バリエータレンズユニットＬ２のＭＩＤＤＬＥ２への設計移動量は、図６に示すＬ２−ＭＭとなる。また、初期位置をフォトインタラプタ２０５の出力信号の切り替わり位置Ｌ２−ＰＩとした場合の設計移動量は、図６に示すＬ２−ＭＲとなる。
【００３１】
（２）次に、コンペンセータレンズユニットＬ３を初期位置に移動させ（ステップＳ２３）、そこから第１の設計移動量だけコンペンセータレンズユニットＬ３を移動させてＭＩＤＤＬＥ２に位置させる（ステップＳ２４）。初期位置としては、実施例１と同様に、像面側のメカニカル端Ｌ３−ＺＭやフォトインタラプタ３０２の出力信号の切り替わり位置Ｌ３−ＰＩや物体側のメカニカル端Ｌ３−ＢＭのいずれでもよい。初期位置を像面側のメカニカル端Ｌ３−ＺＭとした場合は、コンペンセータレンズユニットＬ３のＭＩＤＤＬＥ２への設計移動量は、図６に示すＬ３−ＭＭとなる。また、初期位置をフォトインタラプタ３０２の出力信号の切り替わり位置Ｌ３−ＰＩとした場合の設計移動量は、図６に示すＬ３−ＭＲとなる。
（３）次に、第１レンズユニット（バリエータレンズユニットＬ２）以外のレンズユニットの中で相対的に位置敏感度の高いフォーカスレンズユニットＬ４を合焦位置（第２の合焦位置）Ｌ４−ＭＧまで移動させ、その位置をＭＩＤＤＬＥ２とする（ステップＳ２５）。
さらに、フォーカスレンズユニットＬ４をＭＩＤＤＬＥ２から第２の設計移動量Ｌ４−ＭＧＴだけテレ方向に移動させてテレ端に位置させる（ステップＳ２６）。
（４）次に、コンペンセータレンズユニットＬ３を第３の設計移動量Ｌ３−ＭＲＴだけテレ方向に移動させて、テレ端に位置させる（ステップＳ２７）。
（５）最後に、バリエータレンズユニットＬ２を合焦位置（第１の合焦位置）Ｌ２−ＴＧに移動させ、その位置をバリエータレンズユニットＬ２のテレ端として決定する（ステップＳ２８）。
さらに、レンズユニットＬ２〜Ｌ４のワイド端（ＷＩＤＥ）は、先に決定されたテレ端を基準としてＴＥＬＥ〜ＷＩＤＥの設計移動量だけ該レンズユニットＬ２〜Ｌ４を移動させた位置とする（ステップＳ２９）。
【００３２】
ワイド端と同様に、ワイド端とテレ端との間の各中間ズーム位置（ＭＩＤＤＬＥ１，２等）に関しても、全てテレ端を基準として、テレ端から各中間ズーム位置までの設計移動量だけレンズユニットＬ２〜Ｌ４を移動させた位置を各中間ズーム位置とする。
コントローラ３７は、ズームトラッキングメモリ４３に記憶されたレンズユニットＬ２〜Ｌ４のズームトラッキングデータの設計値のうちテレ端に対応するデータを、上記（１）〜（５）で決定されたテレ端の位置（第１の合焦位置）と合致するように補正する。一方、テレ端や中間ズーム位置に対応するデータは設計値のままとする。そして、コントローラ３７は、補正したワイド端および設計値であるテレ端を位置設定部３７１に設定し、該ワイド端とテレ端の間でレンズユニットＬ２〜Ｌ４の位置を制御する。
【００３３】
本実施例の効果について説明する。実施例１では、第１レンズユニット（バリエータレンズユニットＬ２）以外のレンズユニットのテレ端を、メカニカル端やフォトインタラプタを基準として決定する。しかし、実際には製造誤差の影響で、メカニカル端やフォトインタラプタの位置がずれる場合がある。
これに対し、本実施例では、テレ端以外の中間ズーム位置（例えば、ＭＩＤＤＬＥ２）にてフォーカスレンズユニットＬ４の合焦位置を求める。そして、そこを基準としてバリエータレンズユニットＬ２以外のレンズユニットをテレ端に移動させた後、最後にバリエータレンズユニットＬ２をテレ端に移動させて合焦状態を得る。
このため、メカニカル端やフォトインタラプタの位置がずれても、ＭＩＤＤＬＥ２からテレ端までのフォーカスレンズユニットＬ４の移動量のばらつきが少ない光学系であれば、本実施例は、実施例１，２に対してより製造誤差による移動軌跡のばらつきを低減できる。
本実施例では、一旦、ＭＩＤＤＬＥ２で合焦状態が得られる位置を定め、最後にテレ端で合焦する位置を求める方法を用いている。しかし、ＭＩＤＤＬＥ２ではなく、ワイド端で合焦状態を得た後、最後にテレ端で合焦させる方法を用いてもよい。また、ＭＩＤＤＬＥ２で合焦状態を得た後、最後にワイド端にて合焦させる方法を用いてもよい。
さらに、上記各実施例では、光軸方向に移動可能な３つのレンズユニット（可動レンズユニット）を含む光学機器について説明したが、可動レンズユニットは、３つ以上の複数であればよい。この場合、複数の可動レンズユニットのうち位置敏感度が１．０より高い第１レンズユニット以外のレンズユニットは、２つ以上のレンズユニットとなる。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、３つ以上のレンズユニットをそれぞれ独立のアクチュエータで光軸方向に移動させる場合に、トラッキング制御に対する製造誤差の影響を抑えることができるビデオカメラ等の光学機器を提供できる。
【符号の説明】
【００３５】
Ｌ１  前玉レンズユニット
Ｌ２  バリエータレンズユニット
Ｌ３  コンペンセータレンズユニット
Ｌ４  フォーカスレンズユニット
３７  コントローラ
４３  ズームトラッキングメモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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