(57)【要約】【課題】従来のフランジバック調整は、工程が複雑であり、高精度も得にくい。【解決手段】物体側から順に、変倍のために移動する第１レンズユニット１０３と、焦点調節のために移動する第２レンズユニット１０５とを有し、カメラ１１４に対して着脱可能なズームレンズの制御装置において、第１レンズユニットの位置に対する第２レンズユニットの合焦位置データを記憶したデータ記憶手段１１２ａと、合焦位置データを用いて第１レンズユニットの位置に対する第２レンズユニットの位置を制御する制御手段１１２とを設ける。制御手段は、第１レンズユニットが広角端に位置するときの、最至近距離から無限遠距離までのいずれかの物体に対する第２レンズユニットの合焦位置に基づいて、合焦位置データを用いた位置制御のための第２レンズユニットの基準位置を設定する。【選択図】  図１
2004177919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍のために移動する第１レンズユニットと、光量を調節する光量調節ユニットと、焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有し、カメラに対して着脱可能なズームレンズの制御装置であって、
前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの合焦位置データを記憶したデータ記憶手段と、
前記合焦位置データを用いて前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの位置を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１レンズユニットが広角端に位置するときの、最至近距離から無限遠距離までのいずれかの物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置に基づいて、前記合焦位置データを用いた位置制御のための前記第２レンズユニットの基準位置を設定することを特徴とするズームレンズの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交換式のズームレンズ装置およびこれを用いた撮影システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビカメラやビデオカメラに対して交換式のズームレンズを装着した場合、ズームレンズの結像面の位置とカメラ側の撮像素子（ＣＣＤ等）の位置とを合致させるように、ズームレンズ装置の取付け面（フランジ面）から結像面までの距離であるフランジバックを調整する必要がある。
【０００３】
このフランジバックが適正値からずれていると、不動の被写体を撮影しているにもかかわらず、ズーミングによりピントがぼける等の不都合が生じる。特に、絞りよりも結像面側のレンズで合焦を得るリアフォーカス式のズームレンズ装置では、ズーミングに対して電気的にリアフォーカスレンズを連動させることで合焦状態を保つことができるように、リアフォーカスレンズの光軸上の移動軌跡（ズームトラッキング曲線）のデータテーブルが各被写体距離に対して予めメモリ等に記憶されている。
【０００４】
そして、このようなリアフォーカス式のズームレンズでは、高精度な合焦を可能にするために、上記データテーブル上で基準とする位置とリアフォーカスレンズの位置とを上記フランジバック調整によって合致させる必要がある。
【０００５】
ここで、特許文献１には、上記ズームトラッキング曲線の変曲点を見つけ、その後、広角端および望遠端位置を決定してフランジバックを調整する方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、上記ズームトラッキング曲線が変曲点を持たないタイプのレンズ系におけるフランジバック調整方法が提案されている。具体的には、変倍レンズが設計広角端と設計望遠端の位置にあるときに、自動合焦制御にてそれぞれのズーム位置でのフォーカス位置を把握し、予め用意されたテーブルから実際のズーム方向の調整値とフォーカス方向の調整値を求めるものである。
【０００７】
なお、特許文献３には、前玉フォーカス式のズームレンズ装置に関し、フォーカスレンズおよびバックフォーカス調整用レンズを電気的に駆動可能とし、自動合焦制御によってフランジバック調整を自動化する方法が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１５４６６７号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２１９１１号公報
【特許文献３】
特開平１１−１２７３７６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１，２にて提案されているフランジバック調整方法では、フランジバック調整に際して適当な被写体を特定の距離に配置しなければならない。これは、撮影現場でフランジバック調整する際の制約となるばかりでなく、被写体距離の上記特定距離に対するずれがフランジバック調整精度を劣化させるおそれがある。
【００１０】
また、特許文献３にて提案されているフランジバック調整方法では、フォーカスレンズおよびバックフォーカス調整用レンズのそれぞれを電気的に駆動可能とする必要がある上に、両方のレンズに対して自動焦点検出が可能なシステムを構築しなければならないため、システムとして複雑な構成となってしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、リアフォーカス式のズームレンズに対して、簡単なシステム構成により、任意の距離の被写体を用いてフランジバック調整を自動的にかつ高精度に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を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、物体側から順に、変倍のために移動する第１レンズユニットと、光量を調節する光量調節ユニットと、焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有し、カメラに対して着脱可能なズームレンズの制御装置に、第１レンズユニットの位置に対する第２レンズユニットの合焦位置データを記憶したデータ記憶手段と、上記合焦位置データを用いて第１レンズユニットの位置に対する第２レンズユニットの位置を制御する制御手段とを設ける。
【００１３】
そして、制御手段に、第１レンズユニットが広角端に位置するときの最至近距離から無限遠距離までのいずれかの物体に対する第２レンズユニットの合焦位置に基づいて、上記合焦位置データを用いた位置制御のための第２レンズユニットの基準位置を設定させるようにしている。
【００１４】
ここで、上記合焦位置データとは、ズームトラッキング曲線により代表される、第１レンズユニットの位置の変化に対して合焦状態を維持するために第２レンズユニットが移動すべき位置に関するデータである。
【００１５】
また、上記基準位置とは、合焦位置データの基点（基準点）に対応する第２レンズユニットの位置であり、本発明では、広角端で最至近距離から無限遠距離までのいずれかの物体に対して合焦したときの第２レンズユニットの位置、若しくはその合焦位置と予め記憶された位置情報とから求めた第２レンズユニットの位置である。
【００１６】
そして、上記基準位置が設定（記憶）されること、すなわちフランジバック調整がなされることにより、以後の合焦位置データを用いた第２レンズユニットの位置制御により、変倍時に精度良く合焦状態が維持されることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１には、本発明の実施形態１である撮影システムの構成を示している。図１において、１１４はテレビカメラやビデオカメラ等のカメラであり、１０１はカメラ１１４に対して着脱可能なズームレンズである。また、１１７はズームレンズ１０１に装着されたドライブユニット（制御装置）である。１１６は撮影システムである。また、ズームレンズ１０１とドライブユニット１１７とによりズームレンズシステムが構成される。
【００１８】
このズームレンズシステムでは、カメラ１１４とドライブユニット１１７を接続するケーブル（もしくはズームレンズ１０１とカメラ１１４の合体時に接続される接点コネクタ）１２１を通じて電源が供給されるように構成されている。
【００１９】
ズームレンズ１０１において、１０２は固定もしくは手動による合焦のために光軸方向に移動可能なレンズユニットであり、１０３は変倍のために光軸方向に移動可能な変倍レンズユニット（第１レンズユニット）である。１０４は光量調節のために開口径を変化させる絞りユニット（光量調節ユニット）であり、１０５は自動合焦のために光軸方向に移動可能なフォーカスレンズユニット（第２レンズユニット）である。これらレンズユニット１０２〜１０５および絞りユニット１０４により撮影光学系が構成され、このズームレンズはリアフォーカス式のズームレンズである。
【００２０】
また、１０８は変倍レンズユニット１０３を光軸方向に駆動するカム等のズーム駆動機構であり、１１８はフォーカスレンズユニット１０５を光軸方向に駆動する送りねじ等のフォーカス駆動機構である。
【００２１】
なお、ズーム駆動機構１０８、フォーカス駆動機構１１８および絞りユニット１１４は、後述するように、ドライブユニット１１７による電動駆動が可能であるとともに、手動による駆動も可能である。
【００２２】
一方、カメラ１１４において、１０６はフィルターや色分解プリズムに相当するガラスブロック、１０７は撮影光学系によって形成された被写体像を光電変換するＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。１１５はカメラ１１４の制御を司るカメラ制御回路であり、各種演算処理を行うＣＰＵ（図示せず）や、撮像素子１０７からの撮像信号に対して各種画像処理を施す画像処理回路等が内蔵されている。
【００２３】
また、ドライブユニット１１７において、１１２はこのドライブユニット１１７の各種動作を制御するレンズ制御回路であり、このレンズ制御回路１１２内には、各種演算処理を行うＣＰＵ（図示せず）や、後述するズームトラッキング曲線のデータテーブル（合焦位置データ）を記憶しているデータメモリ回路１１２ａや、後述するモータのドライバ回路（図示せず）が内蔵されている。
【００２４】
ズームトラッキング曲線データは、変倍レンズユニット１０３の移動範囲（すなわち、ズーム全域）での各位置に対して合焦状態を維持するために必要なフォーカスレンズユニット１０５の位置に対応したデータであり、本実施形態では、ズーム駆動機構１０８の駆動位置（つまりは変倍レンズユニット１０３の位置）に対するフォーカス駆動機構１１８の駆動位置（つまりはフォーカスレンズユニット１０５の位置）のデータとしてデータメモリ回路１１２ａに記憶されている。
【００２５】
ここで、ズームトラッキング曲線データと本実施形態でのフランジバック調節について説明する。
【００２６】
図２には、ズームトラッキング曲線データを概略的に示している。図２の横軸は変倍レンズユニット１０３の位置（ズーム位置）を、縦軸はフォーカスレンズユニット１０５の位置（フォーカス位置）をそれぞれ示しており、ここでは、ズームレンズが合焦し得る最至近距離でのデータと無限遠距離でのデータを示している。
【００２７】
このズームトラッキング曲線データで表されるズーム位置と被写体距離とフォーカス位置との関係は、ズームレンズ１０１が装着されるカメラにかかわらず同じ関係となる。但し、このズームトラッキング曲線データを用いて実際にカメラに装着されたズームレンズにおいて変倍に対する合焦維持制御を行うためには、該ズームトラッキング曲線データを、そのカメラのフランジバックに合わせたデータとする必要がある。
【００２８】
さらに、ズームトラッキング曲線データ上で基準とする位置（基点）に対応するフォーカスレンズユニット１０５の位置（バックフォーカス）と撮像面（ＣＣＤ等）との位置関係、つまりはフランジバックは、このズームレンズが装着されたカメラの機種や個々の製品のばらつき、さらには温度や湿度といった撮影システムの使用環境等によって変化する。このため、異なるカメラに装着されるごとに、あるいは異なる使用環境で撮影を行うごとに、さらには電源投入直後に、ズームトラッキング曲線データにおいて基準となる位置に対するフォーカスレンズユニット１０５の位置（フォーカスレンズユニット１０５の基準位置）を明確にし、ズームトラッキング曲線データを、カメラのフランジバックに合わせたデータとするためのフランジバック調整が必要となる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、カム等を用いた機構式によって、広角端での変倍レンズユニット１０３の光軸上の位置が確定しているズームレンズにおいて、この広角端でフォーカスレンズユニット１０５を駆動して自動合焦させることによって、ズームトラッキング曲線データの広角端における端点（データ上で基準とする位置）に対して、広角端で合焦したフォーカスレンズユニット１０５の位置（フォーカスレンズユニット１０５の基準位置）を合致させるようにしている。
【００３０】
ここで、図２から分かるように、ズーム位置が広角端である場合、被写体距離が無限遠でも最至近距離でも合焦が得られるフォーカス位置はそれほど変わらないが、ズーム位置が望遠端である場合には、被写体距離が無限遠のときと被写体距離が最至近距離のときとでは合焦が得られるフォーカス位置は大きく異なる。
【００３１】
言い換えれば、無限遠の被写体に対するフォーカスレンズユニット１０５の合焦位置と、全ズーム領域にわたって合焦可能な最至近距離の被写体に対するフォーカスレンズユニット１０５の合焦位置との差の絶対値は、概ね焦点距離の自乗に比例し、広角端にて最も小さい。
【００３２】
従って、撮影システムの焦点深度が一定以上である場合には、全ズーム領域で合焦可能な被写体距離範囲内において任意の距離にある不動の被写体に対する広角端でのフォーカスレンズユニット１０５の合焦位置は、被写体距離にかかわらずほぼ同じと考えることができ、この合焦位置をフォーカスレンズユニット１０５の基準位置に設定することで、簡単かつ迅速にフランジバック調整を行うことができる。
【００３３】
引き続き、ドライブユニット１１７について説明する。１０９はレンズ制御回路１１２からの駆動信号に応じて作動し、ズームレンズ１０１内のズーム駆動機構１０８を駆動するズームモータである。１１１はレンズ制御回路１１２からの駆動信号に応じて作動し、ズームレンズ１０１内のフォーカス駆動機構１１８を駆動するフォーカスモータである。
【００３４】
なお、ドライブユニット１１７には、ズーム駆動機構１０８の駆動位置を検出するためにズーム駆動機構１０８に連結されるエンコーダやポテンショメータ等のズーム位置検出器１１９が設けられており、レンズ制御回路１１２はこのズーム位置検出器１１９からの検出信号とズームトラッキング曲線データとに基づいてフォーカスモータ１１１を制御する。これにより、ズーム全域において合焦状態が自動的に維持される。また、ドライブユニット１１７には、フォーカス駆動機構１１８の駆動位置を検出するためにフォーカス駆動機構１１８に連結されるエンコーダやフォトセンサ等のフォーカス位置検出器１２０が設けられている。
【００３５】
１１０はレンズ制御回路１１２からの駆動信号に応じてズームレンズ１０１内の絞りユニット１０４を駆動する絞り駆動回路である。
【００３６】
さらに、１１３はフランジバック調整動作の実行を指示するために使用者により操作されるフランジバック調整スイッチであり、このスイッチ１１３からの操作信号はレンズ制御回路１１２に入力される。
【００３７】
本撮影システム１１６におけるフランジバック調整は以下の手順で行う。
【００３８】
▲１▼  まず、撮影システム１１６を、ジーメンススターチャート等、コントラストのはっきりした被写体（物体）に正対するように、かつ該被写体までの距離がズームレンズ１０１が全ズーム域において合焦可能な任意の距離となるように設置する。
【００３９】
▲２▼  絞りユニット１０４を開放状態にする。これにより焦点深度が浅くなり、自動合焦の精度が上がるための、高精度なフランジバック調整が可能となる。また、変倍レンズユニット１０３を広角端配置にする。
【００４０】
▲２▼’なお、このとき、レンズユニット１０２が手動による合焦のために移動可能な場合には、このレンズユニット１０２を所定の位置に固定する。これにより、望遠端でのレンズユニット１０２による合焦作業と広角端でのフォーカスレンズユニット１０５による合焦作業とを数回繰り返して行われる従来のフランジバック調整に比べて、操作が簡単で撮影者の負担を少なくすることができる。
【００４１】
▲３▼  自動合焦制御によりフォーカスレンズユニット１０５を駆動して上記被写体に対して合焦させ、このときのフォーカスレンズユニット１０５の位置（合焦位置）を、これ以後ズームトラッキング曲線データを用いてフォーカスレンズユニット１０５の位置制御を行うための基準位置に決定し、さらにその基準位置をデータメモリ回路１１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶する。これにより、基準位置の設定、つまりはフランジバック調整が完了する。
【００４２】
ここで、上記▲２▼，▲３▼の工程を、フランジバック調整スイッチ１１３の操作信号を受けたレンズ制御回路１１２が自動的に行うようにすることができる。
【００４３】
さらに、▲２▼（および▲２▼’）の工程までを使用者が行った後、フランジバック調整スイッチ１１３の操作信号を受けたレンズ制御回路１１２が▲３▼の工程を自動的に行うようにしてもよい。
【００４４】
また、電源投入時に、上記▲２▼，▲３▼の工程をレンズ制御回路１１２が自動的に行うようにしてもよい。
【００４５】
更に、電源投入時にフランジバックが調整されているかを自動で確認し、ずれていた場合にのみフランジバック調整を自動的に行うようにしてもよい。
【００４６】
上記▲３▼の工程において、レンズ制御回路１１２はカメラ制御回路１１５を通じて撮像素子１０７からの撮像信号を受信し、この受信した撮像信号を用いていわゆるコントラスト検出方式（テレビＡＦ方式）若しくは位相差検出方式による合焦判定を行い、この判定結果によりフォーカスレンズユニット１０５の合焦位置を検知するようにしてもよい。また、カメラ制御回路１１５にて行われた合焦判定の結果を受信してフォーカスレンズユニット１０５の合焦位置を検知するようにしてもよい。
【００４７】
図３には、上記▲２▼，▲３▼の工程をレンズ制御回路１１２で自動的に行う場合のレンズ制御回路１１２の動作を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、ステップ（図ではＳと記す）２１において、レンズ制御回路１１２は、フランジバック調整スイッチ１１３からオン信号が入力されたか否か、あるいはカメラ１１４若しくは外部からの電源供給が開始されたか否かを判断し、オン信号が入力されたときあるいは電源供給が開始されたときは、ステップ２２に進み、絞りユニット１０４を開放状態に駆動する（▲２▼）。
【００４９】
ここで、電源供給が開始された場合に関しては、ステップ２２の後、図中に点線で示すように、基準位置（フランジバック）のずれの有無を自動で検知するようにしてもよい（ステップ２２ａ）。具体的には、変倍レンズユニット１０３を広角端に、フォーカスレンズユニット１０５を前回調整して記憶されている基準位置に移動させる。そして、任意の被写体に対する映像信号が所定の閾値に対して低い場合は、フォーカス動作を行う。フォーカス動作の結果、信号の強度が上がる場合は、基準位置が前回記憶された位置からずれているものと判断し（ステップ２２ｂ）、ステップ２３に進むようにする。信号強度が上がらない場合は、フランジバック調整が不要であることを示す信号を出力する（ステップ２２ｃ）。
【００５０】
次に、ステップ２３では、レンズ制御回路１１２はズームモータ１０９を駆動し、変倍レンズユニット１０３を広角端に移動させる（▲２▼）。
【００５１】
次に、ステップ２４では、レンズ制御回路１１２は、カメラ制御回路１１５から受信した撮像信号に基づいてコントラスト検出方式等による撮影光学系の焦点調節状態の検出（焦点検出）を行う（▲３▼）。コントラスト検出方式による場合は、レンズ制御回路１１２は、撮像信号の高周波成分を抽出し、この抽出した高周波成分のピークが最大となる（ステップ２５で合焦判定がなされる）までフォーカスモータ１１１の駆動によるフォーカスレンズユニット１０５の所定量移動と焦点検出とを繰り返す。
【００５２】
また、位相差検出方式による場合は、レンズ制御回路１１２は、被写体の同一部位を撮像した２つの撮像信号を比較し、両撮像信号により表される２像の位相差から得られるデフォーカス量が合焦範囲外であれば（ステップＳ２６）、合焦が得られるフォーカスレンズユニット１０５の位置（フォーカスモータ１１１の駆動量）を演算し、フォーカスレンズユニット１０５を駆動する。
【００５３】
こうしてステップ２６で合焦が得られたと判定されたときは、ステップ２７に進み、このときのフォーカスレンズユニット１０５の位置（フォーカス駆動機構１１８の駆動位置）を、前述したフォーカス位置検出器１２０により検出する（▲３▼）。
【００５４】
そして、ステップ２８では、レンズ制御回路１１２は、ステップ２７で検出されたフォーカスレンズユニット１０５の位置（フォーカス駆動機構１１８の駆動位置）を基準位置として決定し、データメモリ回路１１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶させる（▲３▼）。
【００５５】
このとき、前回フランジバック調整を行った結果として記憶されている基準位置と、ステップ２８にて新たに得られた基準位置とを比較して、両者にずれが認められた場合には、ステップ２８にて新たに得られた基準位置のデータメモリ回路１１２ａや不図示の他のメモリ回路への書き換えを自動的に行ってもよいし、該書き換えを表示等により指示する回路を設けてもよい。
【００５６】
なお、本実施形態では、ドライブユニット１１７がズームレンズ１０１に装着されてズームレンズシステムが構成される場合について説明したが、本発明は、ドライブユニット１１７に相当するものがズームレンズに内蔵されている場合にも適用することができる。
【００５７】
以下、上記実施形態にて説明したフランジバック調整制御を適用可能なズームレンズの実施例を示す。図４において、物体側から順に、Iは手動による合焦のためのレンズユニット、IIは変倍のために移動可能な変倍レンズユニット（第１レンズユニット）、IIIは変倍時の結像位置の移動を補正するための補正レンズユニット、IVは固定のレンズユニット、Ｖは自動合焦のためのフォーカスレンズユニット（第２レンズユニット）、ＧＢは色分解プリズムなどのガラスブロック、ＳＰは絞り、ＩＰは結像位置である。レンズユニットＩおよび固定レンズユニットIVは変倍の際に固定である。また、フォーカスレンズユニットＶにて合焦させることでフランジバックを調整する。
【００５８】
ここで、表１には、図４に対応したズームレンズの数値実施例を示す。
【００５９】
【表１】
2004177919.tif 000003
【００６０】
この数値実施例に対して、全ズーム域にわたって合焦可能な最至近距離は、ズームレンズの最前面から４３２ｍｍである。
【００６１】
また、図２から分かるように、フォーカスの移動範囲は、広角端にて最も小さく、望遠端にて最も大きい。つまり、望遠端にて合焦可能な被写体距離であれば、全ズーム領域にて合焦可能な被写体距離といえる。全ズーム領域にわたって合焦可能な最も近い被写体距離を最至近距離としたとき、上記実施形態は、図２の無限遠と最至近距離の両ズームトラッキング曲線に間の距離範囲内の被写体に対してきわめて効果的である。このため、任意の距離に位置する被写体に対して、望遠端にて合焦の可否を判断し、フランジバック調整の精度を判断するのがよい。更に、合焦不可能の場合はフランジバック調整不可能を表す信号を出力または表示する等の警告動作を行うのがよい。
【００６２】
ところで、カメラ（撮像素子）の許容錯乱円径をε、広角端での開放ＦナンバーをＦをすると、焦点深度はδは概ね、
δ＝εＦ
で表される。
【００６３】
また、上記フォーカスレンズユニットＶのバックフォーカスに対する敏感度の絶対値をｓとすると、バックフォーカスを焦点深度δだけずらすのに必要なフォーカスレンズユニットＶの移動量ｍは、
ｍ＝εＦ／｜ｓ｜
で表される。
【００６４】
広角端における、フォーカスレンズユニットＶの無限遠の被写体に対する合焦位置と最至近距離の被写体に対する合焦位置との差をＭｗとすると、｜Ｍｗ｜より上記ｍが小さければ、被写体距離によっては基準位置のずれが、ぼけとして画面上で認知され、より高精度なフランジバック調整が必要となる。
【００６５】
このことから、上記実施形態にて設定する基準位置の補正が必要となる制限条件は、
２εＦ／｜ｓ｜≦｜Ｍｗ｜      …（１）
で表すことができる。
【００６６】
この条件式（１）を満足したとき、広角端でのフォーカスレンズユニットＶの合焦位置を補正して基準位置とすることによって、より高精度なフランジバック調整が可能となる。ここで、上記数値実施例の各パラメータと条件式（１）の関係を表２に示す。
【００６７】
【表２】
2004177919.tif 000004
【００６８】
表２より、本数値実施例は広角端での自動合焦位置を基準位置として記憶するだけでは、被写体距離によって真の基準位置とのずれが上記の理由により画面上で認知されてしまう可能性がある。
【００６９】
次に、フォーカスレンズユニットＶの基準位置の補正の方法について述べる。上記MＷを上記ｍでｉ分割したときの分割位置mＷｉと、その分割位置mＷｉの位置にフォーカスレンズユニットＶがあるときに合焦する被写体距離objｉと 、望遠端におけるフォーカスレンズユニットＶの上記被写体距離objｉに対する合焦位置mＴｉを一覧にしたものを表３に示す。但し、被写体距離objｉはズームレンズの最前面を基準に、mＷｉとmＴｉは上述のフォーカスレンズユニットＶの真の基準位置を基準としたものである。
【００７０】
また、正負の符号は結像面側に正とする。さらに、上記被写体距離objｉに対する広角端での合焦位置mＷｉと望遠端での合焦位置mＴｉとの差
|mＴｉ−mＷｉ|＝ｍＷ−Ｔｉ
を合わせて表３に示す。
【００７１】
【表３】
2004177919.tif 000005
【００７２】
表３において、分割位置mＷｉによって区切られた各範囲内では、フォーカスレンズユニットＶの位置の違いは画面上でぼけとして認識されない。このため、広角端での自動合焦位置に対してその範囲毎に定められた一定量だけ補正すれば、より高精度にフランジバックを調整できる。表４に合焦位置の差ｍＷ−Ｔｉの範囲と、そのときの広角端での自動合焦位置に対する補正量を示す。
【００７３】
【表４】
2004177919.tif 000006
【００７４】
このように、広角端での合焦位置に補正を加えてフォーカスレンズユニットＶの基準位置として記憶させることにより、より高精度なフランジバック調整が可能となる。
【００７５】
また、ここでは広角端での合焦位置に対して望遠端での合焦位置との差に基づいて補正量を決定した（つまりは、基準位置を設定した）が、所定のズームポジションにおける合焦位置との差に基づいて基準位置を決定してもよい。但し、望遠端以外の所定のズームポジションで行う場合は、そのズームポジションにおける変倍に関わるレンズユニットの光軸上の位置を正確に把握しなければならないため、ズームのどちらかの端点（広角端か望遠端）との位置関係を予め記憶させておく必要がある。
【００７６】
（実施形態２）
図５には、本発明の実施形態２である撮影システムの構成を示している。図５において、２１４はテレビカメラやビデオカメラ等のカメラであり、２０１はカメラ２１４に対して着脱可能なズームレンズである。また、２１７はズームレンズ２０１に装着されたドライブユニット（制御装置）である。２１６は撮影システムである。また、ズームレンズ２０１とドライブユニット２１７とによりズームレンズシステムが構成される。
【００７７】
このズームレンズシステムでは、カメラ２１４とドライブユニット２１７を接続するケーブル（もしくはズームレンズ２０１とカメラ２１４の合体時に接続される接点コネクタ）２２１を通じて電源が供給されるように構成されている。
【００７８】
ズームレンズ２０１において、２０２は固定もしくは手動による合焦のために光軸方向に移動可能なレンズユニットであり、２０３は変倍のために光軸方向に移動可能な変倍レンズユニット（第１レンズユニット）である。２０４は光量調節のために開口径を変化させる絞りユニット（光量調節ユニット）であり、２０５は自動合焦のために光軸方向に移動可能なフォーカスレンズユニット（第２レンズユニット）である。これらレンズユニット２０２〜２０５および絞りユニット２０４により撮影光学系が構成され、このズームレンズはリアフォーカス式のズームレンズである。
【００７９】
また、２０８は変倍レンズユニット２０３を光軸方向に駆動するカム等のズーム駆動機構であり、２１８はフォーカスレンズユニット２０５を光軸方向に駆動する送りねじ等のフォーカス駆動機構である。
【００８０】
なお、ズーム駆動機構２０８、フォーカス駆動機構２１８および絞りユニット２１４は、後述するように、ドライブユニット２１７による電動駆動が可能であるとともに、手動による駆動も可能である。
【００８１】
一方、カメラ２１４において、２０６はフィルターや色分解プリズムに相当するガラスブロック、２０７は撮影光学系によって形成された被写体像を光電変換するＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。２１５はカメラ２１４の制御を司るカメラ制御回路であり、各種演算処理を行うＣＰＵ（図示せず）や、撮像素子２０７からの撮像信号に対して各種画像処理を施す画像処理回路等が内蔵されている。
【００８２】
また、ドライブユニット２１７において、２１２はこのドライブユニット２１７の各種動作を制御するレンズ制御回路であり、このレンズ制御回路２１２内には、各種演算処理を行うＣＰＵ（図示せず）や、後述するズームトラッキング曲線のデータテーブル（合焦位置データ）を記憶しているデータメモリ回路２１２ａや、後述するモータのドライバ回路（図示せず）が内蔵されている。
【００８３】
ズームトラッキング曲線データは、変倍レンズユニット２０３の移動範囲（すなわち、ズーム全域）での各位置に対して合焦状態を維持するために必要なフォーカスレンズユニット２０５の位置に対応したデータであり、本実施形態では、ズーム駆動機構２０８の駆動位置（つまりは変倍レンズユニット２０３の位置）に対するフォーカス駆動機構２１８の駆動位置（つまりはフォーカスレンズユニット２０５の位置）のデータとしてデータメモリ回路２１２ａに記憶されている。
【００８４】
ここで、ズームトラッキング曲線データと本実施形態でのフランジバック調整について説明する。
【００８５】
図６には、ズームトラッキング曲線データを概略的に示している。図６の横軸は変倍レンズユニット２０３の位置（ズーム位置）を、縦軸はフォーカスレンズユニット２０５の位置（フォーカス位置）をそれぞれ示しており、ここでは、ズームレンズが合焦し得る最至近距離でのデータと無限遠距離でのデータを示している。
【００８６】
このズームトラッキング曲線データで表されるズーム位置と被写体距離とフォーカス位置との関係は、ズームレンズ２０１が装着されるカメラにかかわらず同じ関係となる。但し、このズームトラッキング曲線データを用いて実際にカメラに装着されたズームレンズにおいて変倍に対する合焦維持制御を行うためには、該ズームトラッキング曲線データを、そのカメラのフランジバックに合わせたデータとする必要がある。
【００８７】
さらに、ズームトラッキング曲線データ上で基準とする位置（基準位置：基点）に対応するフォーカスレンズユニット２０５の位置（バックフォーカス）と撮像面（ＣＣＤ等）との位置関係、つまりはフランジバックは、このズームレンズが装着されたカメラの機種や個々の製品のばらつき、さらには温度や湿度といった撮影システムの使用環境等によって変化する。このため、異なるカメラに装着されるごとに、あるいは異なる使用環境で撮影を行うごとに、さらには電源投入直後に、ズームトラッキング曲線データにおいて基準となる位置に対するフォーカスレンズユニット２０５の位置（フォーカスレンズユニット２０５の基準位置）を明確にし、ズームトラッキング曲線データを、カメラのフランジバックに合わせたデータとするためのフランジバック調整が必要となる。
【００８８】
そこで、本実施形態では、カム等を用いた機構式によって、望遠端での変倍レンズユニット２０３の光軸上の位置が確定しているズームレンズにおいて、望遠端と所定のズームポジションでフォーカスレンズユニット２０５を駆動して自動合焦させることによって、ズームトラッキング曲線データの基準位置と該ズームレンズの基準位置を合致させるようにしている。  引き続き、ドライブユニット２１７について説明する。２０９はレンズ制御回路２１２からの駆動信号に応じて作動し、ズームレンズ２０１内のズーム駆動機構２０８を駆動するズームモータである。２１１はレンズ制御回路２１２からの駆動信号に応じて作動し、ズームレンズ２０１内のフォーカス駆動機構２１８を駆動するフォーカスモータである。
【００８９】
なお、ドライブユニット２１７には、ズーム駆動機構２０８の駆動位置を検出するためにズーム駆動機構２０８に連結されるエンコーダやポテンショメータ等のズーム位置検出器２１９が設けられており、レンズ制御回路２１２はこのズーム位置検出器２１９からの検出信号とズームトラッキング曲線データとに基づいてフォーカスモータ２１１を制御する。これにより、ズーム全域において合焦状態が自動的に維持される。また、ドライブユニット２１７には、フォーカス駆動機構２１８の駆動位置を検出するためにフォーカス駆動機構２１８に連結されるエンコーダやフォトセンサ等のフォーカス位置検出器２２０が設けられている。
【００９０】
２１０はレンズ制御回路２１２からの駆動信号に応じてズームレンズ２０１内の絞りユニット２０４を駆動する絞り駆動回路である。
【００９１】
さらに、２１３はフランジバック調整動作の実行を指示するために使用者により操作されるフランジバック調整スイッチであり、このスイッチ２１３からの操作信号はレンズ制御回路２１２に入力される。
【００９２】
本撮影システム２１６におけるフランジバック調整は以下の手順で行う。
【００９３】
▲１▼  まず、撮影システム２１６を、ジーメンススターチャート等、コントラストのはっきりした被写体（物体）に正対するように、かつ該被写体までの距離がズームレンズ２０１が全ズーム域において合焦可能な任意の距離となるように設置する。
【００９４】
▲２▼  絞りユニット２０４を開放状態にする。これにより焦点深度が浅くなり、自動合焦の精度が上がるための、高精度なフランジバック調整が可能となる。また、変倍レンズユニット２０３を望遠端配置にする。
【００９５】
▲２▼’なお、このとき、レンズユニット２０２が手動による合焦のために移動可能な場合には、このレンズユニット２０２を所定の位置に固定する。これにより、望遠端でのレンズユニット２０２による合焦作業と広角端でのフォーカスレンズユニット２０５による合焦作業とを数回繰り返して行われる従来のフランジバック調整に比べて、操作が簡単で撮影者の負担を少なくすることができる。
【００９６】
▲３▼  自動合焦制御によりフォーカスレンズユニット２０５を駆動して上記被写体に対して合焦させ、このときのフォーカスレンズユニット２０５の位置（合焦位置）をデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶する。
【００９７】
▲４▼  次に、変倍レンズユニット２０３を望遠端および広角端以外のズームポジションで、フランジバック調整を行うために予め任意に決められた所定のズームポジション（焦点距離位置）に配置にする。
【００９８】
変倍レンズユニット２０３がＤＣモータにより駆動される場合は、ズーム位置検出器２１９（ポテンショメータ）により、所定のズームポジションに対応した変倍レンズユニット２０３の位置が検出されるまで変倍レンズユニット２０３を駆動する。また、ステッピングモータで駆動される場合は、望遠端から、ステッピングモータに与える駆動パルス数又はズーム位置検出器２１９（エンコーダ）の出力が所定のズームポジションに対応したパルス数カウントされるまで変倍レンズユニット２０３を駆動する。
【００９９】
そして、この所定のズームポジションにおいて、自動合焦制御によりフォーカスレンズユニット２０５を駆動して上記被写体に対して合焦させ、このときのフォーカスレンズユニット２０５の位置（合焦位置）をデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶する。
【０１００】
▲５▼  ▲３▼で記憶した合焦位置と▲４▼で記憶した合焦位置との差を求め、この差に基づいて、これ以後ズームトラッキング曲線データを用いてフォーカスレンズユニット２０５の位置制御を行うための基準位置を決定し、さらにその基準位置をデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶する。これにより、基準位置の設定、つまりはフランジバック調整が完了する。なお、合焦位置の差に基づくフォーカスレンズユニット２０５の基準位置の決定方法については後述する。
【０１０１】
ここで、上記▲２▼〜▲５▼の工程を、フランジバック調整スイッチ２１３の操作信号を受けたレンズ制御回路２１２が自動的に行うようにすることができる。
【０１０２】
さらに、▲２▼（および▲２▼’）の工程までを使用者が行った後、フランジバック調整スイッチ２１３の操作信号を受けたレンズ制御回路２１２が▲３▼〜▲５▼の工程を自動的に行うようにしてもよい。
【０１０３】
また、電源投入時に、上記▲２▼〜▲５▼の工程をレンズ制御回路２１２が自動的に行うようにしてもよい。
【０１０４】
更に、電源投入時にフランジバックが調整されているかを自動で確認し、ずれていた場合にのみフランジバック調整を自動的に行うようにしてもよい。
【０１０５】
上記▲３▼，▲４▼の工程において、レンズ制御回路２１２はカメラ制御回路２１５を通じて撮像素子２０７からの撮像信号を受信し、この受信した撮像信号を用いていわゆるコントラスト検出方式（テレビＡＦ方式）若しくは位相差検出方式による合焦判定を行い、この判定結果によりフォーカスレンズユニット２０５の合焦位置を検知するようにしてもよい。また、カメラ制御回路２１５にて行われた合焦判定の結果を受信してフォーカスレンズユニット２０５の合焦位置を検知するようにしてもよい。
【０１０６】
図７には、上記▲２▼〜▲５▼の工程をレンズ制御回路２１２で自動的に行う場合のレンズ制御回路２１２の動作を示すフローチャートである。
【０１０７】
まず、ステップ（図ではＳと記す）３１において、レンズ制御回路２１２はフランジバック調整スイッチ２１３からオン信号が入力されたか否か、あるいはカメラ２１４若しくは外部からの電源供給が開始されたか否かを判断し、オン信号が入力されたときあるいは電源供給が開始されたときは、ステップ３２に進み、絞りユニット２０４を開放状態に駆動する（▲２▼）。
【０１０８】
ここで、電源供給が開始された場合に関しては、ステップ３２の後、図中に点線で示すように、基準位置（フランジバック）のずれの有無を自動で検知するようにしてもよい（ステップ３２ａ）。具体的には、変倍レンズユニット２０３を広角端に、フォーカスレンズユニット２０５を前回調整して記憶されている基準位置に移動させる。そして、任意の被写体に対する映像信号が所定の閾値に対して低い場合は、フォーカス動作を行う。フォーカス動作の結果、信号の強度が上がる場合は、基準位置が前回記憶された位置からずれているものと判断し（ステップ３２ｂ）、ステップ３３に進むようにする。信号強度が上がらない場合は、フランジバック調整が不要であることを示す信号を出力する（ステップ３２ｃ）。
【０１０９】
次に、ステップ３３では、レンズ制御回路２１２はズームモータ２０９を駆動し、変倍レンズユニット２０３を望遠端に移動させる（▲３▼）。
【０１１０】
次に、ステップ３４では、レンズ制御回路２１２は、カメラ制御回路２１５から受信した撮像信号に基づいてコントラスト検出方式等による撮影光学系の焦点調節状態の検出（焦点検出）を行う（▲３▼）。コントラスト検出方式による場合は、レンズ制御回路２１２は、撮像信号の高周波成分を抽出し、この抽出した高周波成分のピークが最大となる（ステップ３５で合焦判定がなされる）までフォーカスモータ２１１の駆動によるフォーカスレンズユニット２０５の所定量移動と焦点検出とを繰り返す。
【０１１１】
また、位相差検出方式による場合は、レンズ制御回路２１２は、被写体の同一部位を撮像した２つの撮像信号を比較し、両撮像信号により表される２像の位相差から得られるデフォーカス量が合焦範囲外（ステップ３５で合焦判定がなされない場合）であれば、ステップＳ３６に進み、合焦が得られるフォーカスレンズユニット２０５の位置（フォーカスモータ２１１の駆動量）を演算し、フォーカスレンズユニット２０５を駆動する。
【０１１２】
こうしてステップ３５で合焦が得られたと判定されたときは、ステップ３７に進み、このときのフォーカスレンズユニット２０５の位置（フォーカス駆動機構２１８の駆動位置）を、前述したフォーカス位置検出器２２０により検出し、データメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶する（▲３▼）。
【０１１３】
次に、ステップ３８では、レンズ制御回路２１２はズームモータ２０９を駆動し、変倍レンズユニット２０３を上述した所定のズームポジションに移動させる（▲４▼）。
【０１１４】
次に、ステップ３９では、レンズ制御回路２１２は、カメラ制御回路２１５から受信した撮像信号に基づいてコントラスト検出方式等による撮影光学系の焦点調節状態の検出（焦点検出）を行う（▲４▼）。そして、ステップ４０で合焦が得られていないと判定されると、フォーカスレンズユニット２０５を駆動し（ステップ４１）、再度、焦点検出（ステップ３９）を行う。
【０１１５】
こうしてステップ４０で合焦が得られたと判定されたときは、ステップ４２に進み、このときのフォーカスレンズユニット２０５の位置（フォーカス駆動機構２１８の駆動位置）を、前述したフォーカス位置検出器２２０により検出し、データメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶する（▲４▼）。
【０１１６】
次に、ステップ４３では、ステップ３７で記憶した望遠端でのフォーカスレンズユニット２０５の合焦位置とステップ４２で記憶した望遠端以外の所定のズームポジションでのフォーカスレンズユニット２０５の合焦位置との差を求める（▲５▼）。
【０１１７】
そして、ステップ４４では、この合焦位置の差に基づいてフォーカスレンズユニット２０５の基準位置を決定し、これをデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶させる（▲５▼）。
【０１１８】
このとき、前回フランジバック調整を行った結果として記憶されている基準位置と、ステップ４４にて新たに得られた基準位置とを比較して、両者にずれが認められた場合には、ステップ４４にて新たに得られた基準位置のデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路への書き換えを自動的に行ってもよいし、該書き換えを表示等により指示する回路を設けてもよい。
【０１１９】
以下、上記実施形態にて説明したフランジバック調整制御を適用可能なズームレンズの具体例を示す。図５に対応したズームレンズの断面図としては、先に図４にて示したものを、また数値実施例としては、先に表１にて示したものを挙げることができる。
【０１２０】
前述したように、図６には、全ズーム域にわたって被写体距離が無限遠の場合と最至近距離の場合とで合焦を得るためにフォーカスレンズユニット２０５を制御するのに用いられるズームトラッキング曲線を示している。なお、数値実施例１に対して、全ズーム域にわたって合焦可能な最至近距離は、ズームレンズの最前面から４３２ｍｍである。
【０１２１】
図６からも分かるように、無限遠から最至近距離までの各被写体距離に対して合焦を得るためのフォーカスレンズユニット２０５（Ｖ）の移動範囲は、広角端にて最も小さく、望遠端にて最も大きい。つまり、望遠端にて合焦可能な被写体距離であれば、全ズーム領域にて合焦可能な被写体距離といえる。
【０１２２】
全ズーム領域にわたって合焦可能な最も近い被写体距離を最至近距離としたとき、本実施形態は、無限遠と最至近距離との間の距離範囲内の被写体に対して効果的であり、上記距離範囲外の被写体距離に関しては、合焦が得られないため、フランジバック調整の精度が悪化する。
【０１２３】
このため、任意の距離に位置する被写体に対して、望遠端にて合焦の可否を判断し、フランジバック調整の精度を判断するのがよい。更に、合焦不可能の場合はフランジバック調整不可能を表す信号を出力または表示する等の警告動作を行うのがよい。
【０１２４】
ところで、実施形態１でも説明したが、カメラ（撮像素子）の許容錯乱円径をε、広角端での開放ＦナンバーをＦをすると、焦点深度はδは概ね、
δ＝εＦ
で表される。
【０１２５】
また、上記フォーカスレンズユニット１０５（Ｖ）のバックフォーカスに対する敏感度の絶対値をｓとすると、バックフォーカスを焦点深度δだけずらすのに必要なフォーカスレンズユニット１０５（Ｖ）の移動量ｌは、
ｌ＝εＦ／｜ｓ｜
で表される。
【０１２６】
広角端における、フォーカスレンズユニット１０５（Ｖ）の無限遠の被写体に対する合焦位置と最至近距離の被写体に対する合焦位置との差をＭｗとすると、｜Ｍｗ｜より上記ｌが小さければ、被写体距離によっては基準位置のずれが、ぼけとして画面上で認知され、より高精度なフランジバック調整が必要となる。
【０１２７】
このことから、上記実施形態による基準位置の設定が特に効果的となるのは、
２εＦ／｜ｓ｜≦｜Ｍｗ｜      …（２）
なる条件を満たす場合である。
【０１２８】
ここで、上記数値実施例の各パラメータと条件式（２）の関係は、先に示した表２と同じである。
【０１２９】
表２により、上記数値実施例は条件式（２）を満たすことが分かる。そして、本数値実施例の場合は、本実施形態によって、より高精度なフランジバック調整が可能となる。
【０１３０】
次に、具体的にフランジバック調整方法について述べる。本数値実施例のズームレンズを取り付けた撮影システムにおいて、例としてある任意の被写体に対して望遠端でのフォーカスレンズユニット２０５（Ｖ）の合焦位置を原点としたとき、所定のズームポジションｆ＝９０ｍｍでの合焦位置、つまり望遠端と所定のズームポジションでの合焦位置の差と、被写体距離が無限遠のときの合焦位置、つまり基準位置までの距離を表５に示す。正負の符号は結像面側が正である。
【０１３１】
【表５】
2004177919.tif 000007
【０１３２】
本実施形態において、フォーカスレンズユニット２０５（Ｖ）は、ＤＣモータやステッピングモータ等のアクチュエータで駆動される。その最小移動量ｄは概ね、
１／８≦ｄ≦ｌ     …（３）
但し、ｄはフォーカスレンズユニット２０５（Ｖ）の最小移動量ｌはバックフォーカスを焦点深度に相当する量変化させるのに必要なフォーカスレンズユニット２０５（Ｖ）の移動量であることが好ましい。
【０１３３】
ｄ＜１／８
の条件では、フォーカスレンズユニット２０５（Ｖ）をその駆動範囲の全域を移動させるための移動速度が遅くなり、適切でない。逆に、ｌ＜ｄの条件では、画面上ぼけが認められてしまう。本実施形態では、ｄ＝ｌ＝０．０２４とし、これを１ステップと称する。
【０１３４】
表５に示した例において、ある任意の被写体に対して望遠端でのフォーカスレンズユニットＶの合焦位置を原点としたときの所定のズームポジションｆ＝９０ｍｍでの合焦位置（望遠端と所定のズームポジションでの合焦位置の差）と、望遠端での合焦位置から基準位置までの距離とをステップ数で表したものを表６に示す。
【０１３５】
【表６】
2004177919.tif 000008
【０１３６】
そして、望遠端と所定のズームポジションとにおける合焦位置の差のステップ数と、望遠端または所定のズームポジションでの合焦位置から基準位置までのステップ数とを対応付けた表６に示すようなデータテーブルを、無限遠から最至近距離まで間の必要に応じた数分の被写体距離に対して設け、予めデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶させておく。
【０１３７】
そして、上記フローチャートのステップ４３で算出した、望遠端での合焦位置と所定のズームポジションでの合焦位置との差に対応するステップ数が記載されているデータテーブルを読み出し、同テーブルに記載されている基準位置（望遠端での合焦位置からのステップ数）を読み出して基準位置データとして決定し、データメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶させる。
【０１３８】
また、フランジバック調整の別の方法として、上記合焦位置の差のステップ数とズームトラッキング曲線（表６の例で言えば、望遠端とｆ＝９０ｍｍでの合焦位置差が１３１ステップとなるズームトラッキング曲線）とを対応付けたデータテーブルをズームトラッキング曲線の数だけ予めデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶させておく。
【０１３９】
そして、上記フローチャートのステップ４３で算出した、望遠端での合焦位置と所定のズームポジションでの合焦位置との差に対応するステップ数が記載されているデータテーブルを読み出し、同テーブルに記載されているズームトラッキング曲線を読み出して、該ズームトラッキング曲線の望遠端での合焦位置から基準位置までのステップ数を得ることにより、これを基準位置データとして決定し、データメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶させる。
【０１４０】
図８には、無限遠と最至近距離との間で、予め設けられたｘ本のズームトラッキング曲線を示す。また、図９には、図８のｘ本のズームトラッキング曲線のうち上述した合焦位置の差のステップ数から決定した１本のズームトラッキング曲線と基準位置との関係を示している。
【０１４１】
以上のようにして決定した基準位置を、データメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路に記憶させことで、フランジバックを調整する。
【０１４２】
なお、図８及び図９に示した無限遠でのズームトラッキング曲線から分かるように、理想的には広角端から望遠端までフォーカスレンズユニットは光軸上で移動しない。但し、ズームレンズの製造誤差等により無限遠におけるズームトラッキング曲線が直線でない場合（無限遠において広角端から望遠端まででフォーカスレンズユニットが光軸上で移動する場合）は、予め記憶された、合焦位置差のステップ数と望遠端での合焦位置から基準位置までのステップ数とを表すデータテーブルやズームトラッキング曲線のデータを補正し、新たにデータメモリ回路２１２ａや不図示の他のメモリ回路記憶させておけばよい。
【０１４３】
（実施形態３）
上記実施形態２では、基準位置を決定するために、望遠端と望遠端以外の所定のズームポジションでの合焦位置の差を用いる場合について説明したが、望遠端以外の２つの所定のズームポジションでの合焦位置の差を用いて基準位置を決定するようにしてもよい。
【０１４４】
２つの所定のズームポジションを設定するにあたり、好ましくは単位焦点距離当たりのフォーカスレンズユニットＶの移動量が大きい望遠側のズームポジションを設定するのがよい。
【０１４５】
例として、ある任意の被写体に対して第１の所定のズームポジションｆ＝９０ｍｍでのフォーカスレンズユニット２０５（Ｖ）の合焦位置を原点としたとき、第２の所定のズームポジション
ｆ＝４０ｍｍでの合焦位置、つまり第１と第２の所定のズームポジションでの合焦位置の差と、被写体距離が無限遠のときの合焦位置、つまり基準位置までの距離とを表７に示す。ここでは正負の符号は結像面側を正とする。
【０１４６】
【表７】
2004177919.tif 000009
【０１４７】
表７に示した例において、ある任意の被写体に対して第１の所定のズームポジションｆ＝９０ｍｍでのフォーカスレンズユニットＶの合焦位置を原点としたときの第２の所定のズームポジションｆ＝４０ｍｍでの合焦位置（第１と第２の所定のズームポジションでの合焦位置の差）と、第１の所定のズームポジションでの合焦位置から基準位置までの距離とをステップ数で表したものを表８に示す。
【０１４８】
ここでは上記実施形態２と同様に、ｄ＝ｌ＝０．０２４を１ステップとする。正負の符号は結像面側を正とする。
【０１４９】
【表８】
2004177919.tif 000010
【０１５０】
第１の所定のズームポジションと第２の所定のズームポジションにおける合焦位置の差のステップ数と、第１又は第２の合焦位置から基準位置までのステップ数とを対応付けた表８のようなデータテーブルを、無限遠から最至近距離まで間の必要に応じた数分の被写体距離に対して設け、データメモリ回路２１２ａ等に記憶させておく。
【０１５１】
そして、第１および第２の所定のズームポジションでの合焦位置差に対応するステップ数が記載されているデータテーブルを読み出し、同テーブルに記載されている基準位置（例えば第１の所定のズームポジションでの合焦位置からのステップ数）を読み出して基準位置データとして決定すればよい。
【０１５２】
また、別の方法として、第１および第２の所定のズームポジションでの合焦位置の差のステップ数とズームトラッキング曲線とを対応付けたデータテーブルをズームトラッキング曲線の数だけ予めデータメモリ回路２１２ａ等に記憶させておく。
【０１５３】
そして、第１および第２の所定のズームポジションでの合焦位置差に対応するステップ数が記載されているデータテーブルを読み出し、同テーブルに記載されているズームトラッキング曲線を読み出して、該ズームトラッキング曲線の第１又は第２の合焦位置から基準位置までのステップ数を得ることにより、これを基準位置データとして決定してもよい。
【０１５４】
（実施形態４）
さらに、上記各実施形態では２つの所定のズームポジション（広角端、望遠端も含む）での合焦位置の差に基づいて基準位置を決定する場合について説明したが、３つ以上の所定のズームポジションを設け、これら所定のズームポジションでの合焦位置相互間の差に基づいて基準位置を決定することもできる。これにより、フランジバック調整の精度をより高めることができる。
【０１５５】
（実施形態５）
さらに、上記実施形態１〜４ではフランジバック調整スイッチ１１３，２１３の操作信号かあるいは電源の供給をレンズ制御回路１１２，２１２が受けた時にフランジバック調整を行う場合について説明したが、撮影中に基準位置（フランジバック）のずれが認められた場合に、フランジバック調整を自動的に行ってもよい。あるいは、フランジバックがずれていることを示す信号を出力する回路を設けてもよい。
【０１５６】
例えば、望遠側のズームポジションにて合焦している有限距離にある任意の被写体に対して、ズームトラッキング曲線に沿って広角側にズーミングしたときに、極端に映像信号が低下し、ぼけとして認められるような現象が繰り返し発生する場合、フランジバックがずれていると判断して、警告信号を発したり、自動的にフランジバック調整を行ったりする。これにより、常にフランジバック調整がなされている撮影システムを実現できる。
【０１５７】
なお、上記実施形態では、ズームレンズに制御装置としてのドライブユニットを装着する場合について説明したが、本発明は、ズームレンズに制御装置が内蔵されているタイプのものにも適用することができる。
【０１５８】
また、本発明は、上記各実施形態にて説明したズームレンズ以外の光学構成を有する交ズームレンズにも適用することができる。
【０１５９】
さらに、以上説明した各実施形態は、以下に示す各発明を実施した場合の一例であり、下記の各発明は上記各実施形態に様々な変更や改良が加えられて実施されるものである。
【０１６０】
〔発明１〕  物体側から順に、変倍のために移動する第１レンズユニットと、光量を調節する光量調節ユニットと、焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有し、カメラに対して着脱可能なズームレンズの制御装置であって、
前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの合焦位置データを記憶したデータ記憶手段と、
前記合焦位置データを用いて前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの位置を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１レンズユニットが広角端に位置するときの、最至近距離から無限遠距離までのいずれかの物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置に基づいて、前記合焦位置データを用いた位置制御のための前記第２レンズユニットの基準位置を設定することを特徴とするズームレンズの制御装置。
【０１６１】
〔発明２〕  物体側から順に、変倍のために移動する第１レンズユニットと、光量を調節する光量調節ユニットと、焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有し、カメラに対して着脱可能なズームレンズの制御装置であって、
前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの合焦位置データを記憶したデータ記憶手段と、
前記合焦位置データを用いて前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの位置を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１レンズユニットが広角端に位置するときの最至近距離から無限遠距離までのいずれかの物体に対する第２レンズユニットの合焦位置と、前記第１レンズユニットが広角端以外の所定の焦点距離位置に位置するときの前記物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置との差に基づいて、前記合焦位置データを用いた位置制御のための前記第２レンズユニットの基準位置を設定することを特徴とするズームレンズの制御装置。
【０１６２】
〔発明３〕  前記ズームレンズが以下の条件を満足することを特徴とする発明２に記載のズームレンズの制御装置。
【０１６３】
２εＦ／｜ｓ｜≦｜Ｍｗ｜
但し、εは前記カメラの許容錯乱円径、Ｆは前記第１レンズユニットが広角端に位置するときの開放Ｆナンバー、ｓは前記第２レンズユニットのバックフォーカスに対する敏感度、Ｍｗは前記第１レンズユニットが広角端に位置するときの、無限遠距離の物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置と最至近距離の物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置との差である。
【０１６４】
〔発明４〕  物体側から順に、変倍のために移動する第１レンズユニットと、光量を調節する光量調節ユニットと、焦点調節のために移動する第２レンズユニットとを有し、カメラに対して着脱可能なズームレンズの制御装置であって、
前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの合焦位置データを記憶したデータ記憶手段と、
前記合焦位置データを用いて前記第１レンズユニットの位置に対する前記第２レンズユニットの位置を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１レンズユニットが少なくとも２つの所定の焦点距離位置に位置するときでの、最至近距離から無限遠距離までのいずれかの物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置の差に基づいて、前記合焦位置データを用いた位置制御のための前記第２レンズユニットの基準位置を設定することを特徴とするズームレンズの制御装置。
【０１６５】
〔発明５〕  前記ズームレンズが以下の条件を満足することを特徴とする発明４に記載のズームレンズの制御装置。
【０１６６】
２εＦ／｜ｓ｜≦｜Ｍｗ｜
但し、εは前記カメラの許容錯乱円径、Ｆは前記第１レンズユニットが広角端に位置するときの開放Ｆナンバー、ｓは前記第２レンズユニットのバックフォーカスに対する敏感度、Ｍｗは前記第１レンズユニットが広角端に位置するときの、無限遠距離の物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置と最至近距離の物体に対する前記第２レンズユニットの合焦位置との差である。
【０１６７】
〔発明６〕  前記２つの所定の焦点距離位置のうち一方が、望遠端であることを特徴とする発明４又は５に記載のズームレンズの制御装置。
【０１６８】
上記各発明により、リアフォーカス式のズームレンズに対して、簡単なシステム構成により、任意の距離の被写体を用いてフランジバック調整を自動的にかつ高精度に行うことができる。そして、上記基準位置が設定（記憶）されること、すなわちフランジバック調整がなされることにより、以後の合焦位置データを用いた第２レンズユニットの位置制御により、変倍時に精度良く合焦状態を維持させることができる。
【０１６９】
また、上記発明６のように、制御手段に、望遠端での上記物体に対する合焦の可否を判断させるようにするとよい。すなわち、合焦が不可能と判断された場合、全ズーム領域で合焦可能な被写体距離範囲外に被写体が存在することになるので、この被写体を用いても適正なフランジバック調整を行うことができない。このため、上記のように合焦の可否を判断することにより、フランジバック調整を高精度に行うことが可能となる。
【０１７０】
また、制御手段による上記基準位置の決定動作（つまりはフランジバック調整）の実行を指示するための操作手段を設けてもよい。
【０１７１】
さらに、カメラとの通信が可能である場合には、カメラから撮像信号を受信した制御手段に、該撮像信号に基づいてズームレンズの焦点調節状態の検出を行わせることにより第２レンズユニットが合焦位置にあることを検知させるようにしてもよい。これにより、制御装置内で上記基準位置の設定動作を完結させることが可能となる。
【０１７２】
〔発明７〕  前記制御手段は、被写体距離に応じて予め記憶された、前記第２レンズユニットの合焦位置の差に対する前記基準位置を求めるためのデータを用いて前記基準位置を設定することを特徴とする発明２又は４に記載のズームレンズの制御装置。
【０１７３】
〔発明８〕  前記合焦位置データが、前記第１レンズユニットの移動にかかわらず同じ被写体距離に対する結像位置を一定とするための前記第２レンズユニットの移動軌跡を表すズームトラッキングデータであり、
前記データ記憶手段は、被写体距離に応じた前記ズームトラッキングデータを複数記憶しており、
前記制御手段は、前記複数のズームトラッキングデータの中から、前記第２レンズユニットの合焦位置の差に基づいて特定のズームトラッキングデータを選択し、該選択したズームトラッキングデータから前記基準位置を設定することを特徴とする発明４に記載のズームレンズの制御装置。
【０１７４】
〔発明９〕  前記制御手段は、前記カメラ又は外部からの電源供給が開始されたときに、前記基準位置の設定動作を行うことを特徴とする発明１から８のいずれから記載のズームレンズの制御装置。
【０１７５】
〔発明１０〕  前記制御手段は、前記カメラ又は外部からの電源供給が開始されたときに、前記基準位置が前回記憶された位置に対して変化しているか否かを判別し、変化しているときは新たな前記基準位置の設定動作を行うことを特徴とする発明１から８のいずれかに記載のズームレンズの制御装置。
【０１７６】
〔発明１１〕  前記制御手段は、撮影中に前記基準位置の変化の有無を検出し、変化があったときは新たな前記基準位置の設定動作を行うことを特徴とする発明１から８のいずれかに記載のズームレンズの制御装置。
【０１７７】
〔発明１２〕  発明１から１１のいずれかに記載の制御装置を備えたことを特徴とするズームレンズ。
【０１７８】
〔発明１３〕  発明１２に記載のズームレンズと、該ズームレンズが着脱可能に装着されるカメラとを有することを特徴とする撮影システム。
【０１７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リアフォーカス式のズームレンズに対して、簡単なシステム構成により、任意の距離の被写体を用いてフランジバック調整を自動的にかつ高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１である撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】上記実施形態１の撮影システムを構成するドライブユニット内に記憶されたズームトラッキング曲線を示す図である。
【図３】上記実施形態１のドライブユニットによるズームレンズのフランジバック調整制御の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の数値実施例のズームレンズの光学的構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２である撮影システムの構成を示す模式図である。
【図６】上記実施形態２の撮影システムを構成するドライブユニットが用いるズームトラッキング曲線の例を示す図である。
【図７】上記実施形態２のドライブユニットによるズームレンズのフランジバック調整制御の動作を示すフローチャートである。
【図８】上記実施形態２のドライブユニットに記憶された、被写体距離ごとのズームトラッキング曲線を示す図である。
【図９】上記実施形態２のドライブユニットにおいて、合焦位置の差から決定されたズームトラッキング曲線と基準位置との関係を示した図である。
【符号の説明】
１０１，２０１  ズームレンズ
１０３，２０３，II  変倍レンズユニット
１０４，２０４，ＳＰ  絞りユニット
１０５，２０５，Ｖ  フォーカスレンズユニット
１０７，２０７  撮像素子
１１２，２１２  レンズ制御回路
１１３，２１３  フランジバック調整スイッチ
１１４，２１４  カメラ
１１５，２１５  カメラ制御回路
１１６，２１６  撮影システム
１１７，２１７  ドライブユニット
【図１】
2004177919.tif 000011
【図２】
2004177919.tif 000012
【図３】
2004177919.tif 000013
【図４】
2004177919.tif 000014
【図５】
2004177919.tif 000015
【図６】
2004177919.tif 000016
【図７】
2004177919.tif 000017
【図８】
2004177919.tif 000018
【図９】
2004177919.tif 000019