JPH07113697B2

JPH07113697B2 - ズ−ムレンズの合焦点装置

Info

Publication number: JPH07113697B2
Application number: JP23054186A
Authority: JP
Inventors: 貴市丸山; 修渡辺; 秀彦北原; 知雄藤森; 明彦征矢; 克彦大槻
Original assignee: チノン株式会社
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1995-12-06
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPS6383711A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、カメラ等のズームレンズの合焦点装置に関す
る。

（従来の技術）マスターレンズ部における可動レンズの移動で焦点調節
を行なうズームレンズでは、被写体距離が一定でもズー
ムレンズ部で倍率を変えると、マスターレンズ部の焦点
位置が移動する。そのため、この焦点位置を常に一定に
するには、焦点距離を算出し、マスターレンズ部の可動
レンズ位置を自動的に補正する必要がある。この方法と
しては、たとえば、特開昭57−186872号公報、特開昭52
−114321号公報等に示されるように、焦点距離と被写体
距離とにより左右されるマスターレンズ部の可動レンズ
の位置情報を計算式あるいは表として内蔵する移動範囲
計算回路を設け、焦点距離を検出してマスターレンズ部
の可動レンズの位置を補正するようにしている。そし
て、一般に、位置情報を計算式あるいは表として保持さ
れるにはデジタル回路を用いている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、デジタル回路を用いる場合は、アナログ
−デジタル変換回路およびデジタル−アナログ変換回路
の分解能力が制御の精密度を左右する。そこで、分解能
力を上げれば変換回路が複雑になり、反対に分解能力を
下げれば連続的な制御ができず、見苦しい画像となる。
一般に、自動焦点調節状態では、焦点距離や絞り情報が
サーボループに入っていて全体として焦点調節が行なわ
れているので、見苦しい画像となることは少ないが、特
に手動焦点調節の場合は、他の補正手段が入っていない
ので見苦しい画像となる傾向が著しい。また、変換回路
は安定度が悪く、回路を簡略化できない。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、簡素で正
確なズームレンズの合焦点装置を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明のズームレンズの合焦点装置は、回動により可動
レンズを進退するカム機構Ｃおよびこのカム機構Ｃを回
動するズーム環14を有し上記カム機構Ｃを上記ズーム環
14の回転角が焦点距離の対数関数になるように形成した
ズームレンズ部Ａと、可動レンズを進退する駆動部23を
有するマスターレンズ部Ｂと、被写体距離情報に対応し
て印加電圧が変化する充放電回路70と、上記ズーム環14
の位置に対応して変化するサンプリングパルスを出力す
るサンプルパルス発生回路60と、上記サンプリングパル
スで上記充放電回路70の出力を保持しその出力により上
記マスターレンズ部Ｂの駆動部23を制御するサンプルホ
ールド回路78とを備えたものである。

（作用）本発明は、ズーム環14を回動してカム機構Ｃを回動し、
そのカム機構Ｃによりズームレンズ部Ａの可動レンズを
進退させる。このとき、カム機構Ｃによってズームレン
ズ部Ａの焦点距離の対数関数にズーム環14が目盛られて
いるので、ズームレンズ部Ａの可動レンズはズーム環14
の回動に対して対数関数で進退する。そしてこのズーム
レンズ部Ａの可動レンズの進退とともにズーム環14の位
置が検出され、このズーム環14の位置に対応してサンプ
ルパルス発生回路60はパルスを出力し、被写体距離情報
に対応して印加電圧が変化する充放電回路70の放電によ
り変化した出力を保持し、この出力で駆動部23を駆動
し、マスターレンズ部Ｂの可動レンズを駆動して焦点距
離を合わせるものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図において、１は円筒状の基筒で、この基筒１の後
部にカメラ本体にアダプタ等を介して接続する支持部２
が設けられているとともに、基筒１の前部に円筒状の固
定筒３を介して円筒状の鏡筒本体４が取付けられてい
る。この鏡筒本体４内の前部に第１群レンズ枠５を介し
て第１、第２、第３レンズL₁,L₂,L₃からなる第１群レン
ズが設けられているとともに、鏡筒本体４内に第２群レ
ンズ枠６を介して第４、第５、第６レンズL₄,L₅,L₆から
なるバリエータとしての第２群レンズ、および、第３群
レンズ枠７を介して第７レンズL₇からなるコンペンセー
タとしての第３群レンズがそれぞれ軸方向進退可能に設
けられている。すなわち、上記第２群レンズ枠６および
第３群レンズ枠７は鏡筒本体４内の上下部に平行に設け
た複数本のガイド軸８に進退自在に支持されているとと
もに、第２群レンズ枠６および第３群レンズ枠７の上部
に係合子9,10が突設され、この各係合子9,10が上記鏡筒
本体４内に同心的に回動自在に設けた円筒状のカム筒11
の各カム溝11a,11bに係合され、このカム筒11の上部に
鏡筒本体４の周方向の開口溝12から突出した係合子13が
突設され、上記カム筒11とカム溝11a,11bでカム機構Ｃ
を構成している。また、上記鏡筒本体４の後方外周部に
円筒状のズーム環14が同心的に回動自在に設けられ、こ
のズーム環14の内側に上記カム筒11の係合子13が係合さ
れているとともに、ズーム環14の外側にズームレバー15
が設けられ、かつ、上記ズーム環14の後部に上記固定筒
３の外周に臨ませた円筒状の可動筒16が一体に設けられ
ている。

そして、上記カム溝11a,11bはズーム環14の回転角が焦
点距離を対数関数、すなわち、θを回転角、ｆは焦点距
離、F,Gを定数とすれば、θ＝F logf−Ｇになるように
形成されている。

そして、ズームレバー15によりズーム環14を回動する
と、これと係合している係合子13を介してカム筒11が回
動し、そのカム溝11a,11bと係合した係合子9,10を介し
て第２群レンズ枠６および第３群レンズ枠７がガイド軸
８に沿って軸方向に進退し、可動レンズとしての第２群
および第３群のレンズL₄〜L₇を進退するようになってい
る。

また、上記鏡筒本体４内の後部に第４群レンズ枠17を介
して、第８、第９レンズL₈,L₉からなる第４群レンズが
設けられている。

上記基筒１内の前部に第５群レンズ枠18を介して第10、
第11、第12レンズL₁₀,L₁₁,L₁₂からなる第５群レンズが
設けられ、かつ、上記第５群レンズ枠18の後部に円筒状
の固定筒19が一体的に設けられている。また、上記基筒
１内に第６群レンズ枠20を介して第13、第14レンズL₁₃,
L₁₃からなる第６群レンズが軸方向進退可能に設けられ
ている。すなわち、第６群レンズ枠20は上記基筒１内に
設けたガイド軸21に進退自在に支持されているととも
に、第６群レンズ枠20の上部に作動部22が突設され、こ
の作動部22が上記基筒１内に設けた駆動部としてのリニ
アモータ23の駆動軸24に連結され、かつ、上記第６群レ
ンズ枠20の前部に上記固定筒19内に臨ませた可動筒25が
一体に設けられている。

そして、リニアモータ23を駆動してその駆動軸24を進退
し、作動部22を介して第６群レンズ枠20をガイド軸21に
沿って軸方向に進退し、可動レンズとしての第６群レン
ズL₁₃,L₁₄を進退するようになっている。

そして、上記第１〜第９レンズL₁〜L₉によりズームレン
ズ部Ａを構成し、第10〜第14レンズL₁₀〜L₁₄によりマス
ターレンズ部Ｂを構成している。

また、上記基筒１とズーム環14との間にズーム環位置検
出装置31が設けられているとともに、上記基筒１の固定
筒19と第６群レンズ枠20の間にマスターレンズ位置検出
装置32が設けられている。

上記ズーム環位置検出装置31は、第２図および第３図に
示すように、上記基筒１の前部における固定筒３の外周
の円周方向に半円弧状の一対の電極33,34が互いに隣接
して絶縁状態で取付けられているとともに、上記ズーム
環14の後部における可動筒16の内周の円周方向にズーム
環14の回動量以上の長さを有するほぼ半円弧状の電極35
が取付けられ、上記固定筒３の電極33,34と可動筒16の
電極35とは少許の間隙を介して対設して、２個の可変コ
ンデンサ36,37を構成している。

上記マスターレンズ位置検出装置32は、第２図および第
４図に示すように、上記基筒１内の前部における固定筒
19の内周の軸方向に円筒状の一対の電極38,38が互いに
隣接して絶縁状態で取付けられているとともに、上記第
６群レンズ枠20の前部における可動筒25の外周に第６群
レンズ枠20の移動量以上の幅を有する円筒状の電極40が
取付けられ、上記固定筒19の電極38,39と可動筒25の電
極40とは少許の間隙を介して対設して、２個の可変コン
デンサ41,42を構成している。

また、第１図において、51は反対極性の方形波φ₁,φ_２
と三角波φ_３およびタイミングパルスφ_４を発生させる
基準信号発生回路で、この基準信号発生回路51の方形波
φ_１の出力端は抵抗52を介して上記ズーム環位置検出装
置31の内側の一方の電極33に、方形波φ_２の出力端は抵
抗53を介して上記ズーム環位置検出装置31の内側の他方
の電極34に、三角波φ_３の出力端は電極33と電極34の間
に抵抗54,55を介して接続されている。また、上記ズー
ム環位置検出装置31の外側の電極35にサンプルパルス発
生回路60が接続されている。このサンプルパルス発生回
路60は、アンプ61の出力端からコンデンサ62を介してオ
ペアンプ63からなるゼロクロスコンパレータの正転入力
端に接続され、このオペアンプ63の反転入力端はアース
されているとともに、出力端は単安定マルチバイブレー
タ64に接続されている。

66は距離設定手段67により可変される可変電圧源で、こ
の可変電圧源66は充放電回路70に接続されている。この
充放電回路70は、スイッチ71を介して並列に接続され一
端が接地されているコンデンサ72および抵抗73からな
り、上記スイッチ71には上記基準信号発生回路51のタイ
ミングパルスφ_４の出力端が接続され、スイッチ71はタ
イミングパルスφ_４で閉成される。この充放電回路70は
サンプルホールド回路75に接続されている。このサンプ
ルホールド回路75は、スイッチ76に一端がアースされた
ホールド用のコンデンサ77およびオペアンプ78の正転入
力端が接続され、このオペアンプ78の出力端と反転入力
端が接続されたボルテージホロワからなり、上記スイッ
チ76に上記サンプルパルス発生回路60が接続され、スイ
ッチ76はサンプルパルスで閉成される。

そして、このサンプルホールド回路75は、レンズ駆動回
路81に接続されている。このレンズ駆動回路81は、上記
マスターレンズ部Ｂを駆動する駆動部23にオペアンプ82
の出力端が接続され、このオペアンプ82の反転入力側
に、上記マスターレンズ位置検出装置32を含み、マスタ
ーレンズ部Ｂの位置を電圧に対応させて出力するセンサ
ー83が接続されている。そして、このレンズ駆動回路81
はサンプルホールド回路75と、マスターレンズ位置検出
装置32との電圧が等しくなるまで進退するサーボ系を構
成する。

つぎに、作動を第５図を参照しつつ説明する。

被写体の影像は、第１群〜第６群の各レンズL₁〜L₁₄を
経てカメラ本体のフィルム（撮像面）上に結像される。

撮像にあたっては、まず、ズーム環14を回動して第２群
および第３群レンズを進退し、ズームレンズ部Ａの可動
レンズである第４、第５、第６および第７レンズL₄,L₅,
L₆,L₇を進退して倍率を変える。この際、ズーム環位置
検出装置31が作動する。すなわち、ズームレンズが標準
焦点距離Ｓすなわち変位の中心位置にある場合は、ズー
ム環14の可動筒16の電極35に対する固定筒３の一対の電
極33,34の対向面積がそれぞれ等しく、一対の可変コン
デンサ36,37の静電容量がそれぞれ等しい。そして、ズ
ーム環14の可動筒16とともに電極35を回動させることに
より固定筒３の一対の電極33,34の対向面積がそれぞれ
変化し、たとえば、望遠焦点距離Ｔとして前の状態より
大きな倍率にするようにすると、一方の可変コンデンサ
36の静電容量が増加するとともに、他方の可変コンデン
サ37の静電容量が減少し、反対に、広角焦点距離Ｗとし
て前の状態より小さな倍率にするようにすると、一方の
可変コンデンサ36の静電容量が減少するとともに、他方
の可変コンデンサ37の静電容量が増加し、このように、
第２群、第３群レンズの変位に連動して一対の可変コン
デンサ36,37の静電容量が変化し、これを第２、第３群
レンズの位置として出力する。そして、ズームレンズの
倍率を変化させるためズーム環14を回動して第２、第３
群レンズを移動すると、ズーム環位置検出装置31によ
り、移動した位置を出力する。

このとき、基準信号発生回路51により一方の電極33へは
方形波φ_１と三角波φ_３の合成波φ_１＋φ_３が加えら
れ、他方の電極34へは方形波φ_２と三角波φ_３の合成波
φ_２＋φ_３が加えられる。ズームレンズが標準焦点距離
Ｓにある場合はコンデンサ36とコンデンサ37の容量が等
しく、一方の電極35へは不平衡分の方形波φ_１と方形波
φ_２が打消し合い、三角波φ_３成分のみが現われる。そ
して、サンプルパルス発生回路60のコンパレータ63では
三角波φ_３の電圧が0V以上のときは正転出力し、0V以下
のときは反転出力し、単安定マルチバイブレータ64は、
コンパレータ63の出力が正転出力から反転出力に変化す
るとき、または、反転出力から正転出力に変化するとき
にサンプルパルスP_Sを出力する。

また、ズームレンズが望遠焦点距離Ｔにある場合は、コ
ンデンサ36の対向面積が増加するのに対しコンデンサ37
の対向面積が減少するのでコンデンサ36の容量がコンデ
ンサ37の容量より大きくなり、電極35に現われてコンパ
レータ63に入力される電圧は三角波φ_３に方形波φ_１の
影響が強く現われたものとなり、電圧が0Vと交差し、コ
ンパレータ63が正転出力に、または反転出力から正転出
力に変化する時期が標準焦点距離Ｓの場合より早まり、
単安定マルチバイブレータ64からサンプリングパルスP_T
が出力される時期が早くなる。

反対にズームレンズを広角焦点距離Ｗにした場合は、コ
ンデンサ36の対向面積が減少するのに対し、コンデンサ
37の対向面積が増加するので、コンデンサ36の容量はコ
ンデンサ37の容量より小さくなり、電極35に現われてコ
ンパレータ63に入力される電圧は三角波φ_３に方形波φ
_２の影響が強く現われたものとなり、電圧が0Vと交差
し、コンパレータ63が正転出力から反転出力に、または
反転出力から正転出力に変化する時期が標準焦点距離Ｓ
の場合より遅れ、単安定マルチバイブレータ63からサン
プリングパルスP_Wが出力される時期が遅くなる。

そして、上記装置を操作する場合は、まず、距離設定手
段67で所望の位置に距離を設定し、可変電圧源66を距離
に対応した電圧値とする。

そして基準信号発生回路51のタイミングパルスφ_４が出
力される毎に充放電回路70のスイッチ71が閉成され、コ
ンデンサ72を充電し、スイッチ71が開放されると、第６
図に示すように、コンデンサ72に充電された電荷はコン
デンサ72および抵抗73からなるRC回路で放電し、電圧は
指数関数で減少する。また、サンプルホール回路75では
サンプルパルス発生回路60からのサンプルパルスによっ
てスイッチ76が閉成し、コンデンサ72の第７図に示すそ
の時点の電圧をホールド用コンデンサ77で保持し、ボル
テージホロワ回路を構成するオペアンプ78の出力端から
同電圧を出力し、オペアンプ82の正転入力端に入力す
る。

このとき、コンデンサ72の放電開始後早くサンプリング
パルスP_Tを出力する望遠焦点距離Ｔの場合は、比較的高
い電圧がホールド用コンデンサ77に印加され、反対に遅
いサンプリングパルスP_Wの場合は比較的低い電圧とな
る。また、標準焦点距離ＳのサンプリングパルスP_Sの場
合は、その中間となる。

また、マスターレンズ部Ｂについてはマスターレンズ部
Ｂが中央の位置にあるときは、電極38と電極40の対向面
積および電極39と電極40の対向面積は等しく、可変コン
デンサ41と可変コンデンサ42の容量は等しくなる。ま
た、マスターレンズ部Ｂが前進したときは、電極38と電
極40の対向面積は増加し、電極39と電極40の対向面積は
減少することにより、可変コンデンサ41の容量が可変コ
ンデンサ42の容量より多くなる。反対に、マスターレン
ズ部Ｂが後退したときは、電極38と電極40の対向面積が
減少し電極39と電極40の対向面積が増加することによ
り、可変コンデンサ41の容量が可変コンデンサ42の容量
より少なくなる。そして、上記ズームレンズ部Ａの場合
と同様にマスターレンズ部Ｂの位置を可変コンデンサ4
1,42の変位に置き変え位置を電圧値に変換する。

そして、ズームレンズ部Ａの位置を示す電圧は、オペア
ンプ82の正転入力側に入力され、マスターレンズ部Ｂの
位置を示すセンサー83の反転入力側に入力される。そし
て、オペアンプ82で両入力の差が解消される方向に駆動
部23がマスターレンズ部Ｂを進退させ焦点を合わせる。

なお、ズームレンズ部Ａのカム機構Ｃを対数関数により
設定するとともに、CR回路を用いたのは次の理由によ
る。ｘをレンズの繰り出し量を、ａを被写体距離、ｆを
焦点距離とすれば、ｘ＝f²/a ……（１）また、ズーム環16の回転角θを焦点距離ｆの対数関数と
なるように設定されたズームレンズでは、 θ＝Flogf−Ｇまたはθ＝Ｆ′lnf−Ｇ（Ｆ、Ｆ′、Ｇは定数） ……（２）となり、（２）式を変形すると、 lnf＝（θ＋Ｇ）/F′ ……（３）となり、よって、ｆ＝ｅ^{（θ＋Ｇ）/F′} ……（４）となる。

（１）式と（４）式より、一方、CR放電回路においてｔ秒後の放電電圧Exは、E₀を
初期値とすると、 Ex＝E₀e^−t/CR ……（11）また、CR充電回路においてｔ秒後の充電電圧Exは、 Ex＝E₀（１−ｅ^−t/CR）＝E₀−E₀e^−t/CR ……（12）となり、E₀−ExをE_Xとし、（12）式に代入すれば、 E_X＝E₀e^−t/CR ……（13）となり、（６）式と（13）式は同様の関数で表現でき
る。

したがって、（５）式と（13）式より、となるように各定数を設定すれば、レンズ繰り出し量ｘ
を端子電圧E_Xの変化として算出できる。

また、センサー83は、上記のように充放電回路70を用い
てコンデンサ72の放電時間により電圧を定めるものに限
らず、可変コンデンサ40,41の容量より電圧を出力する
ものによることもできる。

また距離設定手段67を測距装置に切り替えれば自動焦点
調節動作も可能である。

また充放電回路70は図示の回路に限らず周知のCR充放電
回路としても、同一の動作が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、充放電回路に充電された電荷を放電
し、サンプルパルス回路でレンズの位置により異なった
時間にサンプルパルスを出力し、放電時間を変えること
により位置に対応した電圧を出力するので、簡素な安価
なかつ正確な合焦点装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のズームレンズの合焦点装置の一実施例
を示す説明図、第２図は装置の縦断面図、第３図は第２
図の一部の断面図、第４図は第２図の一部の斜視図、第
５図はフローチャート、第６図は放電回路の時間と電圧
の関係図、第７図はサンプルホールド回路の出力図であ
る。Ａ……ズームレンズ部、Ｂ……マスターレンズ部、Ｃ…
…カム機構、14……ズーム環、23……駆動部、60……サ
ンプルパルス発生回路、70……充放電回路、75……サン
プルホールド回路、L₄,L₅,L₆,L₇……ズームレンズ部Ａ
の可動レンズとしての第２群、第３群レンズ、L₁₃,L₁₄
……マスターレンズ部Ｂの可動レンズとしての第６群レ
ンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｂ 13/36 (72)発明者藤森知雄長野県諏訪市高島１丁目21番17号チノン株式会社内 (72)発明者征矢明彦長野県諏訪市高島１丁目21番17号チノン株式会社内 (72)発明者大槻克彦長野県諏訪市高島１丁目21番17号チノン株式会社内 (56)参考文献特開昭60−143309（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−114324（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回動により可動レンズを進退するカム機構
およびこのカム機構を回動するズーム環を有し上記カム
機構を上記ズーム環の回転角が焦点距離の対数関数にな
るように形成したズームレンズ部と、可動レンズを進退する駆動部を有するマスターレンズ部
と、被写体距離情報に対応して印加電圧が変化する充放電回
路と、上記ズーム環の位置に対応して変化するサンプリングパ
ルスを出力するサンプルパルス発生回路と、上記サンプリングパルスで上記充放電回路の出力を保持
しその出力により上記マスターレンズ部の駆動部を制御
するサンプルホールド回路と、を備えたことを特徴とするズームレンズの合焦点装置。