(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍用の可動レンズ群と焦点調節用の可動レンズ群を含むズームレンズの駆動制御装置において、
変倍用の可動レンズ群の広角端から望遠端までの総移動量を、対象物体までの距離に応じて変化させるように、かつ、焦点調節用の可動レンズ群の至近側から無限遠側までの総移動量を変倍の設定値に応じて変化させるように該ズームレンズを各可動レンズ群毎に駆動制御してなり、
変倍の指示値および物体距離の指示値に基づき、前記変倍用の可動レンズ群が移動すべき位置に関するデータを出力する変倍用可動レンズ群位置データ出力手段と、
変倍の指示値および物体距離の指示値に基づき、前記焦点調節用の可動レンズ群が移動すべき位置に関するデータを出力する焦点調節用可動レンズ群位置データ出力手段と、
前記２つのデータ出力手段からの出力データに基づき前記２つの可動レンズ群が各々そのデータ位置に移動するように、これら２つの可動レンズ群を各々駆動制御するレンズ駆動制御手段とを備えてなり、
前記レンズ駆動制御手段は、物体距離が有限の場合におけるズーミング時の広角端と望遠端との結像倍率の比が、物体距離が無限遠の場合におけるそれら広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比と一致するように、前記変倍用の可動レンズ群の広角端から望遠端までの移動量を、対象物体までの距離の増加に応じて減少させるような駆動制御を行うことを特徴とするズームレンズ駆動制御装置。
【請求項２】
前記ズームレンズが、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を配列され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより全体の焦点距離を変化させ、前記第４レンズ群を光軸方向に移動することにより結像位置の変動を補正するとともに物体距離の変化に伴う結像位置の変化を補正し、かつ物体距離が有限の場合におけるズーミング時の広角端と望遠端との結像倍率の比が、物体距離が無限遠の場合におけるそれら広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比と一致するように、前記第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量を、対象物体までの距離の増加に応じて減少させるよう構成されてなることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ駆動制御装置。
【請求項３】
前記２つのデータ出力手段がメモリに記憶されたテーブルであることを特徴とする請求項１または２記載のズームレンズ駆動制御装置。
【請求項４】
前記２つのデータ出力手段が、所定の演算式であることを特徴とする請求項１または２記載のズームレンズ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズの駆動制御装置に関し、特に、放送用あるいは業務用として使用されるテレビカメラ用ズームレンズの変倍用可動レンズ群と焦点調節用可動レンズ群を各々駆動制御するズームレンズ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ズームレンズにおいては、一般にズーム比と称される変倍比を、物体距離が無限遠にある場合の広角端と望遠端とのレンズ全系の焦点距離の比で表している。これまでのズ−ムレンズの多くは焦点調節機構が変倍機構より物体側にあり、このような構成のものでは、物体距離を有限距離とした場合でも広角端と望遠端の結像倍率の比は上記のようにして表されたズーム比と等しくなっており、対象物体の距離が至近距離から無限遠に到るいずれの位置にあっても上記焦点距離の比をもってズ−ム比を表せば十分であった。
【０００３】
一方、上述したタイプのズ−ムレンズに対し、最近、焦点調節機構が変倍機構より像側にある、いわゆるリアフォーカスタイプのズームレンズも用いられるようになってきている。
しかし、このようなタイプのものでは、ズーム比を、上述した如く、物体距離が無限遠である場合の広角端と望遠端のレンズ全系の焦点距離の比で表すと、物体位置が有限距離となった場合において広角端と望遠端の結像倍率の比が前記ズーム比とは異なってしまう。
【０００４】
特に、各レンズ群が物体側より順に正、負、負、正、正の屈折力を有する５群構成のズ−ムレンズであって、第１、３、５レンズ群を各々固定とし、第２レンズ群を光軸方向に移動することにより全体の焦点距離を変化させるとともに、第４レンズ群を光軸方向に移動することにより結像位置の変動を補正しようとするズ−ムレンズの場合には、ズーミング時において物体距離にかかわらず第２レンズ群の総移動量を一定にすると、図６に示すように、広角端から望遠端に近づくに従い、実際の結像倍率の比の、上記焦点距離の比からの低下が著しくなる。
【０００５】
すなわち、ズ−ムレンズの実際の使用に際して、被写体に近づいた状態でズーミングした場合には、その被写体像を予定している程度まで拡大することができないこととなる。
このような問題を解決するため、本願出願人は、物体距離が有限の場合におけるズ−ミング時の広角端と望遠端との結像倍率の比が、物体距離が無限遠の場合におけるそれら広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比と一致するように、変倍に寄与するレンズ群の広角端から望遠端までの総移動量を、対象物体までの距離に応じて変化させるように構成されたズームレンズを発明し、既に開示している（特願平7-186310号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記ズームレンズにおいては焦点調節操作を行う際に、焦点調節用の可動レンズ群のみならず変倍用の可動レンズ群も移動させることに特徴を有している。
しかしながら、このようにしてズームレンズの各可動レンズ群を駆動制御する場合には、従来技術のように、設定された倍率の値から、一義的に変倍用の可動レンズ群の移動位置を求めることは困難である。
【０００７】
したがって、上述したズームレンズの各可動レンズ群を駆動制御するためには、そのレンズ構成に応じたレンズ駆動制御装置が必要となる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、焦点調節を行う際に焦点調節用の可動レンズ群のみならず変倍用の可動レンズ群も移動されるズームレンズの各可動レンズ群を、円滑かつ簡易に駆動制御し得るズームレンズ駆動制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズ駆動制御装置は、変倍用の可動レンズ群と焦点調節用の可動レンズ群を含むズームレンズの駆動制御装置において、
変倍用の可動レンズ群の広角端から望遠端までの総移動量を、対象物体までの距離に応じて変化させるように、かつ、焦点調節用の可動レンズ群の至近側から無限遠側までの総移動量を変倍の設定値に応じて変化させるように該ズームレンズを各可動レンズ群毎に駆動制御してなり、
変倍の指示値および物体距離の指示値に基づき、前記変倍用の可動レンズ群が移動すべき位置に関するデータを出力する変倍用可動レンズ群位置データ出力手段と、
変倍の指示値および物体距離の指示値に基づき、前記焦点調節用の可動レンズ群が移動すべき位置に関するデータを出力する焦点調節用可動レンズ群位置データ出力手段と、
前記２つのデータ出力手段からの出力データに基づき前記２つの可動レンズ群が各々そのデータ位置に移動するように、これら２つの可動レンズ群を各々駆動制御するレンズ駆動制御手段とを備えてなり、
前記レンズ駆動制御手段は、物体距離が有限の場合におけるズーミング時の広角端と望遠端との結像倍率の比が、物体距離が無限遠の場合におけるそれら広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比と一致するように、前記変倍用の可動レンズ群の広角端から望遠端までの移動量を、対象物体までの距離の増加に応じて減少させるような駆動制御を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また具体的には、前記ズームレンズが、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を配列され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより全体の焦点距離を変化させ、前記第４レンズ群を光軸方向に移動することにより結像位置の変動を補正するとともに物体距離の変化に伴う結像位置の変化を補正し、かつ物体距離が有限の場合におけるズ−ミング時の広角端と望遠端との結像倍率の比が、物体距離が無限遠の場合におけるそれら広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比と一致するように、前記第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量を、対象物体までの距離の増加に応じて減少させるよう構成する。
【００１０】
さらに、前記２つのデータ出力手段がメモリに記憶されたテーブルであることが好ましい。
また、前記２つのデータ出力手段が、所定の演算式であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態によるズームレンズ駆動制御装置を示すブロック図である。
【００１２】
また、図１にはこのズームレンズ駆動制御装置により駆動されるズームレンズが示されている。このズームレンズは物体側より順に全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、絞り１と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、ズーミング時において第１レンズ群Ｇ１，第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５は固定とされ、主として変倍機能を有する第２レンズ群Ｇ２および主として焦点調節機能を有する第４レンズ群Ｇ４は可動とされる。
【００１３】
このズームレンズから射出された光束は、上記第５レンズ群Ｇ５と結像面２との間の光軸Ｘ上に配された３色分解プリズム３、ならびに赤外光をカットするフィルタ、ローパスフィルタおよびＣＣＤカバーガラス４を介して結像面２上に結像される。
【００１４】
一方、本実施形態に係るズームレンズ駆動制御装置は、第２レンズ群Ｇ２を光軸Ｘに沿って移動させることにより全系の焦点距離ｆを変化させ、第４レンズ群Ｇ４を光軸Ｘに沿って移動させることにより第２レンズ群Ｇ２の移動に伴う結像位置の変動を補正する。
さらに、これとともに、物体距離の変化による結像位置の変化を上記第４レンズ群Ｇ４を移動させることにより補正し、かつ物体距離に応じて広角端から望遠端までの第２レンズ群Ｇ２の総移動量を変化させるようにしている。
【００１５】
すなわち、物体距離が無限遠である場合、広角端から望遠端までの第２レンズ群Ｇ２の移動量はａ1であり、このとき第４レンズ群Ｇ４は変倍の中間域で最も像側に位置するように移動し、望遠端では固定の第３レンズ群Ｇ３に接近するようにレンズの駆動制御を行う。物体距離が至近距離の場合、広角端から望遠端までの第２レンズ群Ｇ２の移動量は上記ａ1よりも大きいａ2であり、第４レンズ群Ｇ４は変倍の中間域で最も像側に位置するように移動し、望遠端では固定の第３レンズ群Ｇ３に接近するが、望遠端での２つのレンズ群Ｇ３、Ｇ４の距離は、上述した物体距離が無限遠にある場合と比べると大きなものとなるようにレンズの駆動制御を行う。
【００１６】
なお、物体距離が無限遠と至近距離の間にある場合には第２レンズ群Ｇ２の移動量はａ1とａ2の間の値となるように駆動制御される。
このように、広角端から望遠端までの第２レンズ群Ｇ２の移動量は、物体距離が無限遠である場合よりも物体距離が至近距離である場合の方が大きく、第４レンズ群Ｇ４は、これら各場合における第２レンズ群Ｇ２の移動に伴う結像位置の変動を補正するように移動するよう駆動制御される。
【００１７】
このように第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４を駆動制御することにより、物体が無限遠から至近距離の間のいずれの位置にあっても、望遠端と広角端との結像倍率の比をそれらの焦点距離の比と一致させることができる。
このように構成された本実施形態によれば、図５に示すように、物体が無限遠から至近距離の間のいずれかの位置にあっても、望遠端と広角端との結像倍率の比をそれらの焦点距離の比と一致させることができる。この点において、図６に示す如き特性を示す従来例のものから大きく改善されていることが明らかである。
【００１８】
次に、図１に示すズームレンズ駆動制御装置について説明する。このズームレンズ駆動制御装置は、ズームレンズの駆動制御を行うＣＰＵ１１と、ズーム倍率を指示する倍率指示操作部（ボリューム）１２と、物体までの距離を指示する物体距離指示操作部（ボリューム）１３と、これらの操作部により指示されたアナログ値をデジタルデータに変換してＣＰＵ１１に送出するＡ−Ｄ変換部１４、１５を備えている。さらに、ＣＰＵ１１からの倍率指示データと距離指示データに基づき、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４の移動位置データを得る２つのテーブル１７、１８を格納されたメモリ（ＲＯＭ）１６と、ＲＯＭ１６から送出された第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４の移動位置データに応じてＣＰＵ１１から出力されたレンズ群駆動信号に基づき、該２つのレンズ群Ｇ２、Ｇ４を各々所定の移動位置に移動せしめる２つの駆動機構１９、２０を備えている。
【００１９】
上記倍率指示操作部１２と物体距離指示操作部１３は外部から操作可能とされていてもよいし、例えば物体距離指示操作部１３をオートフォーカス機能に連動して操作されるようにしてもよい。
また、上記ＲＯＭ１６内に格納されたテーブル１（１７）およびテーブル２（１８）は図２に示す如き構成とされている。
【００２０】
すなわち、テーブル１（１７）は図２（Ａ）に示すように、倍率指示データと距離指示データ各々に対応して第２レンズ群Ｇ２の移動位置データ（Ｐ1,0、Ｐ1,1……Ｐ20,∞)を求めることができるようにしたものであり、また、テーブル２（１８）は図２（Ｂ）に示すように、倍率指示データと距離指示データ各々に対応して第４レンズ群Ｇ４の移動位置データ（Ｑ1,0、Ｑ1,1……Ｑ20,∞)を求めることができるようにしたものである。
【００２１】
これらのテーブル１７、１８は、上述した如き動作をなすズームレンズ毎に、所期の目的を達成し得る第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４の移動位置を予め求めておき、その求めた移動位置データを各テーブル１７、１８内の所定位置に書き込むことにより作成される。
【００２２】
さらに具体的には、テーブル１（１７）の移動位置データとテーブル２（１８）の移動位置データは、各可動レンズ群Ｇ２、Ｇ４がその位置に配された場合に、結像位置の変動を補正し、物体距離の変化に伴う結像位置の変化を補正し得るように、さらに物体距離が有限の場合におけるズーミング時の広角端と望遠端の結像倍率の比が、物体距離が無限遠の場合におけるそれら広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比と一致するように設定されている。
【００２３】
例えば、倍率指示データが２倍で距離指示データが２ｍの場合には、第２レンズ群Ｇ２の移動位置データＰ2,2が図２（Ａ）に示すテーブル１（１７）から求められ、第４レンズ群Ｇ４の移動位置データＱ2,2が図２（Ｂ）に示すテーブル２（１８）から求められる。
また、上記図１に示すレンズ群Ｇ２の駆動機構１９およびレンズ群Ｇ４の駆動機構２０は各々モータドライバおよびレンズ駆動モータを備えている。
【００２４】
次に、図３を用いてＣＰＵ１１による駆動制御の手順について説明する。まず、ＣＰＵ１１より倍率指示操作部１２の倍率指示値（倍率指示データ）が読み取られる（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ１１により物体距離指示操作部１３の距離指示値（距離指示データ）が読み取られる（Ｓ２）。
なお、これらの倍率指示値および距離指示値は、前述したように，Ａ−Ｄ変換部１４、１５によりデジタルデータとして倍率指示データおよび距離指示データに変換されている。
【００２５】
次に、ＣＰＵ１１は、読み取った倍率指示データおよび距離指示データに基づき、ＲＯＭ１６内のテーブル１（１７）から、対応する第２レンズ群Ｇ２の移動位置データを読み取る（Ｓ３）。すなわち、図２（Ａ）に示すテーブル１（１７）において、指定された倍率指示データに対応する行と、指定された距離指示データに対応する列の交点に示された第２レンズ群Ｇ２の移動位置データを読み取る。
【００２６】
さらに、ＣＰＵ１１は、読み取った倍率指示データおよび距離指示データに基づき、ＲＯＭ１６内のテーブル２（１８）から、対応する第４レンズ群Ｇ４の移動位置データを読み取る（Ｓ４）。すなわち、図２（Ｂ）に示すテーブル２（１８）において、指定された倍率指示データに対応する行と、指定された距離指示データに対応する列の交点に示された第４レンズ群Ｇ４の移動位置データを読み取る。
【００２７】
このようにして、ＣＰＵ１１には、倍率指示データと物体の距離指示データの２つの情報を考慮した第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４の移動位置データが読み込まれる。
次に、ＣＰＵ１１は、第２レンズ群Ｇ２の移動位置データに応じた第２レンズ群駆動信号を第２レンズ群駆動機構１９に送出し、さらに第４レンズ群Ｇ４の移動位置データに応じた第４レンズ群駆動信号を第４レンズ群駆動機構２０に送出する。この後、第２レンズ群駆動機構１９が第２レンズ群Ｇ２を、また、第４レンズ群駆動機構２０が第４レンズ群Ｇ４を各々上記移動位置データで指示された位置に移動させる（Ｓ５）。
【００２８】
これにより、広角端から望遠端までの第２レンズ群Ｇ２の移動量は、物体距離が無限遠である場合よりも物体距離が至近距離である場合の方が大きく、第４レンズ群Ｇ４は、これら各場合における第２レンズ群Ｇ２の移動に伴う結像位置の変動を補正するように移動することになる。
このようにして第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４を駆動制御することにより、物体が無限遠から至近距離の間のいずれの位置にあっても、望遠端と広角端との結像倍率の比をそれらの焦点距離の比と一致させることができる位置に移動させることができることとなる。
【００２９】
なお、本発明のズームレンズ駆動制御装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、種々の態様の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては倍率指示データおよび距離指示データに応じて、２つのデーブル１７、１８により２つのレンズ群Ｇ２、Ｇ４の移動位置データを求めているが、上記２つのデータに応じて所定の演算式により、これら２つのレンズ群Ｇ２、Ｇ４の移動位置データを求めてもよい。この場合の演算式は、例えば、第２レンズ群Ｇ２については図４（Ａ）に示すような各曲線を表す演算式を、また第４レンズ群Ｇ４については図４（Ｂ）に示すような各曲線を表す演算式を用いるようにすればよい。
【００３０】
また、上記実施形態における装置構成は適宜変更が可能である。
さらに、駆動制御するズームレンズとしても、レンズ群の数や配列順序、各レンズ群を構成するレンズの枚数や形状は適宜選択し得る。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のズームレンズ駆動制御装置によれば、倍率指示データと物体の距離指示データに基づき、各可動レンズ群の移動位置データを得ることのできる可動レンズ群位置データ出力手段を設けているので、焦点調節を行う際に焦点調節用の可動レンズ群のみならず変倍用の可動レンズ群も移動させるズームレンズに対応した駆動制御を円滑かつ簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るズームレンズ駆動制御装置の構成を示すブロック図
【図２】図１に示すテーブルを概念的に示す図
【図３】図１に示すＣＰＵの操作手順を示すフローチャート
【図４】倍率指示データと物体の距離指示データに基づき各可動レンズ群の位置データを求める際の各データ間の関係を示すグラフ
【図５】本実施形態を用いた場合の、物体距離に応じた、ズーム比の変化と結像倍率の比の変化との関係を示すグラフ
【図６】従来例を用いた場合の、物体距離に応じた、ズーム比の変化と結像倍率の比の変化との関係を示すグラフ
【符号の説明】
Ｇ２          変倍用の可動レンズ群
Ｇ４          焦点調節用の可動レンズ群
１１          ＣＰＵ
１２          倍率指示操作部
１３          物体距離指示操作部
１４、１５    Ａ−Ｄ変換部
１６          ＲＯＭ
１７          テーブル１
１８          テーブル２
１９          第２レンズ群の駆動機構
２０          第４レンズ群の駆動機構
【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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