JP2620938B2 - カメラの自動合焦装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ） 技術分野 本発明は、カメラの自動合焦装置に関し、より詳細に
は、同一光軸上に配設された変倍レンズ群および合焦レ
ンズ群ならびにマクロレンズ群からなる変倍光学系の全
系焦点距離が該変倍レンズ群によって最短焦点距離と最
長焦点距離との間で任意に設定可能な変倍領域および該
マクロレンズ群によってマクロ撮影可能なマクロ領域を
有し、上記合焦レンズ群の合焦領域として無限遠距離か
ら至近距離に至る被写体距離に対応する上記光軸上の無
限遠位置から至近位置に至る変倍合焦領域および該至近
位置からさらに該無限位置と反対側の所定の領域にマク
ロ撮影可能なマクロ合焦領域を有する撮影レンズを用い
たカメラの自動合焦装置に関するものである。

（ｂ） 従来技術 近年、カメラの電子化に伴ってカメラの操作の自動化
が進んでいる。特に合焦動作を自動的に行う自動合焦装
置を有するカメラは、カメラを被写体に向けてレリーズ
ボタンを押すだけの簡単な操作で特に専門知識および専
門の訓練を経ていない一般人にもいわゆるピンボケのな
い品質の良好な写真が撮影できて頗る便利である 一方、異なる焦点距離を有する複数本のレンズを交換
することなく、一本のレンズで、例えば焦点距離が35mm
から135mmmまで可変できるような広い可変焦点距離範囲
を有するズームレンズまたはバリフォーカルレンズが装
着されまたは離脱可能に装着されたカメラに上記自動合
焦装置を組込んだものも普及しつつある。このようなカ
メラにおける撮影可能な最短被写体距離（以下「至近距
離」という）は、レンズの焦点距離によっても異なる
が、例えば1m前後とされているものが多い。つまり、焦
点距離として35mm〜135mm、被写体距離として約1m〜無
限遠距離（以下「∞」と略記する）の広い範囲が撮影可
能となっている。また、このような広い撮影範囲に加え
て、上記同様このレンズを交換することなく、さらに上
記至近距離（約1m）より近距離にある被写体をも撮影可
能な、つまりマクロ撮影が可能なレンズ（カメラ）もあ
る。

また、上記自動合焦装置の要部の１つに被写体距離を
測定する測距部がある。この測距部で行われる測距の方
式は、既に種々提案されているが、例えば相関法と呼ば
れる方式でフィルム面上でのデフォーカス量（結像位置
ズレの程度）を検出して予定合焦位置を知る方式があ
り、上記デフォーカス量を検出するための受光素子とし
て公知の固体撮像素子Charge Coupled Device（以下「C
CD」と略記する）を用いたものがある。

ところで、上記自動合焦装置が内蔵され、上述のよう
な変倍機能とマクロ機能とを有するレンズ系が装着され
たカメラにおいては、、このレンズ系が変倍領域の上記
至近位置の終端に達してもなお合焦状態に至らない場
合、該レンズ系を上記マクロ領域に切換えるべきか否か
の判断が必要となる。つまり操作者に何らかの情報を提
供しなければならない。

しかしながら、上述のような機能を有するレンズ系と
自動合焦装置を備えたカメラにおいては、レンズ系の全
系焦点距離が何mmに設定された状態で至近終端位置に到
達（停止）したかによって、同一デフォーカス量に対す
る被写体距離が異なるばかりでなく、検出部や演算処理
部の誤差も異なるため、上記測距部からの測距データの
みでは上記マクロ領域への切換えによって合焦が得られ
るか否かの判断はできない。従って操作者にあっては、
上述のように状況下において、カメラの内部状態が分か
らないのでどのように対処してよいか全く分らない状態
になる。そこで従来は、このような場合、合焦（撮影）
可能であるか否かの保証はできないが、とりあえず例え
ば矢印の表示等によって合焦の可能性が存する方向のみ
を指示していた。

しかしながら、このような従来装置においては、仮り
に上記マクロ領域に上記レンズ系を切換えても合焦する
という保証はないので撮影可能とは限らず、この無駄な
操作を行っている間に貴重なシャッタチャンスを逸する
危険性すらある。たとえ、このような危険性がないにし
ても、操作者の期待を裏切ることになって不愉快であ
る。また、適切な対処ができないので時間を空費すると
いう問題があった。

（ｃ） 目的 本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、その目
的とするところは、マクロ撮影が可能な状態であるか否
かを変倍レンズ群が変倍領域にあるとき予め的確に判定
し、可能な状態である場合、操作者の適切な処置を促す
操作促進情報で表示でき、もって操作の容易化、迅速化
を図り得るカメラの自動合焦装置を提供することにあ
る。

（ｄ） 構成 本発明は、上記の目的を達成するために、同一光軸上
に配設された変倍レンズ群および合焦レンズ群ならびに
マクロレンズ群からなる変倍光学系の全系焦点距離が該
変倍レンズ群によって最短焦点距離と最長焦点距離との
間で任意に設定可能な変倍領域および該マクロレンズ群
によってマクロ撮影可能なマクロ領域を有し、上記合焦
レンズ群の合焦領域として無限遠距離から至近距離に至
る被写体距離に対応する上記光軸上の無限遠位置から至
近位置に至る変倍合焦領域および該至近位置からさらに
該無限位置と反対側の所定の領域にマクロ撮影可能なマ
クロ合焦領域を有する撮影レンズを用いたカメラの自動
合焦装置において、上記撮影レンズを透過した被写体か
らの光を受けて該被写体の結像位置の予定焦点位置に対
するデフォーカス方向およびデフォーカス量を検出する
焦点検出手段と、上記変倍光学系が上記変倍領域にある
かまたはマクロ領域にあるかの判定を行う領域判定手段
と、上記変倍レンズ群が上記変倍領域にあるとき設定さ
れた上記全系焦点距離に対応した焦点距離情報を出力す
る焦点距離検出手段と、上記合焦レンズ群を駆動し、こ
の合焦レンズ群が上記変倍合焦領域の終端に駆動された
ことを検出して該合焦レンズ群の駆動を停止させる合焦
駆動制御手段と、上記合焦レンズ群が上記変倍合焦領域
の上記終端に駆動され上記合焦駆動制御手段によってそ
の駆動が停止させられる直前および停止させられた直後
のそれぞれの時点での上記デフォーカス方向がそれぞれ
同一で且つこのデフォーカス方向が上記至近位置側に向
かっているとき上記変倍光学系を上記マクロ撮影可能な
状態に移行させるよう促す操作促進情報を上記カメラの
操作者に提供するマクロ情報提供手段と、上記焦点距離
情報および上記デフォーカス量によって上記設定された
全系焦点距離に対する上記マクロ撮影が可能な範囲を算
出し上記操作促進情報を提供すべきか否かを判定した上
で上記マクロ情報提供手段にこれを指示する判定指示手
段とから構成されていることを特徴としたものである。
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に説
明する。

第１図は、全体の構成を示すブロック図である。第１
図において、１は変倍光学系の光軸、２はこの光軸１に
沿って移動可能に該光軸１上に配設され、変倍レンズ群
および合焦レンズ群ならびにマクロレンズ群からなる撮
影レンズとしての変倍光学系で、2a,2b,2c,2d,2e,は、
それぞれ単独または複数のレンズからなる第１群レン
ズ、第２群レンズ、第３群レンズ、第４群レンズおよび
第５群レンズである。そして第１群レンズ2aおよび第２
群レンズ2bをもって、合焦レンズ群としてのフォーカス
レンズ群３を構成している。尚、Fmは、フィルム面であ
る。４は該全系焦点距離を最長焦点距離としての望遠側
焦点距離（以下単に「テレ側」と略記する）から最短焦
点距離としての広角側焦点距離（以下単に「ワイド側」
と略記する）までの間の変倍領域の任意の焦点距離に、
あるいはマクロ撮影可能なマクロ領域の所定の焦点距離
に設定するために変倍光学系２を駆動する変倍モータMz
および図示しない機構部からなる変倍駆動部、５は無限
遠から至近に至る被写体距離に対応する光軸１上の無限
遠位置（∞位置）から至近位置までの間の変倍合焦領域
の合焦位置に、またはこの至近位置から該∞位置と反対
側に設けられたマクロ合焦領域の合焦位置にフォーカス
レンズ群３を駆動するフォーカスモータM_Fおよび図示し
ない機構部からなるフォーカス駆動部、６および７はそ
れぞれ上記フォーカスレンズ群３と共に該フォーカス駆
動部５に駆動され、このうち、６はスリット円板6aが回
転駆動されることによってフォトインタラプタ6bからそ
の回転数に比例したパルスを発生しフォーカスレンズ群
３の光軸１上の移動量を検出するフォーカスカウンタ、
また７はフォーカスレンズ群３の光軸上の位置に比例し
た電圧をフォーカス位置情報Sxとして出力する合焦レン
ズ群位置検出器（以下「FPM」と略記する）である。８
は変倍光学系２と共に変倍駆動部４に駆動されて上記全
系焦点距離ｆと所定の関係（例えばｆ∝1/Zp）にある電
圧を焦点距離情報Zpとして出力する焦点距離検出手段と
しての焦点距離検出器（以下「ZPM」と略記する）、９
は上記焦点距離情報Zpおよび上記フォーカス位置情報Sx
を受けてそれぞれA/D変換した上で変倍光学系２が上記
変倍領域にあるかあるいは上記マクロ領域にあるかを判
定し、このマクロ領域にないときは否定信号（NG2）を
出力する領域判定手段としての領域判定部、10は変倍光
学系２を透過した被写体（図示せず）からの光束を受け
て被写体の結像位置の予定焦点位置に対するデフォーカ
ス方向およびデフォーカス量を検出する焦点検出手段と
しての焦点検出部で、デフォーカス方向としてMDR＝１
で至近位置側へ、またMDR＝−１で∞位置側へのフォー
カスレンズ３の駆動を意味する合焦方向信号およびデフ
ォーカス量Dfxを出力し、さらにこの焦点検出手段10の
内部での処理に何らかの原因（例えばノイズ等）でミス
があった場合にFe＝１とし、正常なときはFe＝０として
データの信頼性を示す良否信号を出力する。尚、これら
を、以下まとめて測距データと呼ぶことがある。また、
上記焦点検出部10は、例えば受光素子として上記CCDを
用いた上記相関法によって上記測距データを生成するよ
うに構成されている。そしてデフォーカス量Dfxは、合
焦がDfx＝０、測距可能で信頼できる最大デフォーカス
量はDfx＝2048である。

11は上記測距データ（Dfx），（Fe），（MDR）および
フォーカスカウンタ６の出力（Dfc）を受け、フォーカ
ス駆動部５を介してフォーカスレンズ群３を合焦位置に
駆動制御する合焦駆動制御手段としてのフォーカス制御
部で、上記合焦方向信号（MDR）を受けた時点で該フォ
ーカスレンズ群３を駆動し、この駆動中に所定時間内に
上記フォーカスカウンタ６の出力（Dfc）に変化がない
ことをもってフォーカスレンズ群３が上記合焦領域の終
端（もしくは途中）で停止していることを検出しフォー
カスレンズ群３の駆動を停止させると共にストップ信号
（LST）を出力するように構成されている。また、フォ
ーカス制御部11は、フォーカスカウンタ６の出力（Df
c）とデフォーカス量（Dfx）が一致した時点をもって合
焦位置としフォーカスモータM_Fを停止するように構成さ
れている。12はZPM8の出力（Zp）および焦点検出部10が
出力するデフォーカス量（Dfx）を受けてマクロ合焦領
域での当該Zpに対する合焦（撮影）可能な範囲を示す合
焦限界値Dfmを決定し、該デフォーカス量（Dfx）がこの
合焦限界値Dfmを超えたとき否定信号（NG1）を出力する
判定指示手段としての判定指示部、13および13aはそれ
ぞれマクロ情報提供手段としてのマクロ表示制御部およ
び例えば液晶等からなる表示器である。このマクロ表示
制御部13は、否定信号（NG1）および（NG2）を受けた時
は操作促進情報としての表示信号（DSP）によって合焦
不能を示す信号または文字等を表示し、ストップ信号
（LST）を受ける直前の合焦方向信号（MDR）を内部のメ
モリMRに記憶し、ストップ信号（LST）を受けた直後の
合焦方向信号（MDR）の内容と比較し、これらが一致
し、しかもその内容がMDR＝１であるとき、上記表示信
号（DSP）によって表示器13aにマクロ撮影可能を示す例
えば“MACRO"の文字を表示させる（図示した状態）のよ
うに構成されている。尚、上記以外の場合は通常表示と
して変倍領域であることを示す記号または文字、例えば
ZOOMなどを表示するように構成されている。14は変倍駆
動部４を介して変倍光学系２を上記変倍領域の任意の焦
点距離にまたは上記マクロ領域の所定の焦点距離に設定
するように該変倍光学系２を駆動制御する変倍制御部で
ある。尚、この変倍制御部14の動作は、図示しないが、
例えば倍率アップ／ダウンスイッチ、および変倍／マク
ロ切換スイッチ等の操作スイッチをカメラの操作者（使
用者）が外部から操作することによって起動するように
構成されている。また＋Ｖは電源を示し、各部の入出力
関係は主要信号のみを示す。

第２図は、第１図に示した本発明装置の上記変倍領域
での特性を示す線図で、設定すべき全系焦点距離ｆとフ
ォーカスレンズ群３（第１群レンズ2aおよび第２群レン
ズ2b）の被写体距離Ｄに対応した繰出量（移動量）を代
表的な各被写体距離Ｄごとに示し、縦軸に全系焦点距離
ｆの変化を、横軸には無限遠に対する合焦位置を基準と
してフォーカスレンズ群３の繰出量をそれぞれ示してい
る。この例においては、テレ位置とはｆ＝135mmであ
り、ワイド位置とはｆ＝35mmである。第２図において、
15〜20は合焦曲線で、被写体距離Ｄをそれぞれ∞,6.0m,
3.0m,2.0m,1.5m,1.2mとしたときの焦点距離情報Zpの変
化に対するフォーカスレンズ群３の無限遠位置から合焦
位置までの繰出量の変化を示している。従って、合焦曲
線20は上記変倍領域での最大の繰出量となる至近の合焦
曲線で、特にこの至近の合焦曲線20をFpcとする。このF
pcは、変倍光学系２の設計時に定められる設定定数をそ
れぞれC₁,C₂,C₃とすると例えば Fpc＝｛C₂/（Zp＋C₁）｝＋C₃ ……（１） なる演算式によって求まる。尚、以下このFpcを至近終
端値と呼ぶ。

第３図は、第２図同様第１図に示した本発明装置の上
記マクロ領域における特性を示す線図で、特にマクロ領
域における撮影可能範囲、すなわち合焦可能な範囲を説
明するためのものである。第３図において、縦軸は第２
図の縦軸と同様でZp＝０はテレ側に対応するZpの値、Zp
＝154およびZp＝170は後述する合焦可能範囲の限界を定
めるZpの値、Zp＝255はワイド側に対応するZpの値であ
る。横軸は至近位置に対応する被写体距離Ｄ＝1.2mを基
準としてフォーカス位置情報Sxに対応する被写体距離Ｄ
を示している。21はＤ＝1.2mの直線で示され上記基準と
なる基準線、22はＤ＝0.4mの直線（図面上は破線）で示
されカメラに最も近い被写体距離を示す最近接線、23は
フィルムFm上での測距可能で信頼できる最大のデフォー
カス量を示す最大デフォーカス曲線、24は実際上の誤差
等の影響を除去するために所定の余裕度（マージン）を
与えて定めた限界曲線、25,26および27はそれぞれ順
に、Zp＝０の直線と基準線21、最大デフォーカス曲線23
および限界曲線24との各交点、28は最大デフォーカス曲
線23と限界曲線24との交点で上述のZp＝154に対応して
いる。29は最大デフォーカス曲線23と最近接線22との交
点でZp＝170に対応している。30は限界曲線24における
このZp＝170に対応している交点、一点鎖線で示す31は
限界曲線24のZp＝154〜Zp＝255の区間を直線近似した近
似限界線、32〜37はすべてZp＝255で示す直線上の交点
で、このうち32は∞位置の合焦曲線15との交点、33は基
準線21との交点、34は限界曲線24および近似限界線31と
の交点、35および36はそれぞれ交点30および28からの垂
線との交点、37は最近接線22との交点である。尚、交点
32および33は、第２図における∞位置および至近位置と
同一であり、交点37は「最近接位置」と呼ぶことがあ
る。38はマクロ撮影（合焦）可能範囲で、Zp＝０および
Zp＝255の両直線と基準線21と交点26から28までの最大
デフォーカス曲線23と近似限界線31とで囲まれた範囲を
指す。尚、∞位置の合焦曲線15から基準線21までが上記
変倍合焦領域であり、基準線21から最近接線22までが上
記マクロ合焦領域である。

さて、上述のようなマクロ撮影可能範囲38が形成され
る理由について述べる。

今、フォーカスレンズ群３は変倍合焦領域の∞位置つ
まり合焦曲線15上にあるとすると、フィルム面Fm上での
デフォーカス距離（デフォーカス量）ｌと全系焦点距離
ｆと被写体距離Ｄとの関係はニュートンの結像方程式か
ら、 ｌ・Ｄ＝f² ……（２） が成立する。そこで被写体A,Bがそれぞれ被写体距離Da,
Db（ただしDa＜Db）に位置し、AB共に合焦していないと
仮定して、この被写体A,Bのフィルム面Fm上のデフォー
カス距離をそれぞれla,lbとすると、la＞lbであり、
（２）式より la＝f²/Da ……（３） lb＝f²/Db ……（４） が得られる。そこで被写体Ｂに合焦したとき（撮影レン
ズが被写体距離Dbの位置にあるとき）の被写体Ａに対す
るデフォーカス距離δは、δ＞０として δ＝la−lb ＝f²・〔（1/Da）−（1/Db）〕 ……（５） によって求まる。この（５）式を変形して Da＝1/〔（δ/f²）＋（1/Db）〕 ……（６） が得られる。

ここで、至近の被写体距離1.2mを用いてDb＝1200mm、
測距可能な最大のデフォーカス距離δ＝6mmとし、また
上述したように全系焦点距離ｆと焦点距離情報Zpとはｆ
∝1/Zpなる関係にあるからこれらを（６）式に代入し
て、Zp＝０〜Zp＝255の変化に対するDaの変化をDa＝Ｄ
とおきかえて第３図上に示したのが、最大デフォーカス
曲線23である。そして、既述したようにこの最大デフォ
ーカス曲線23が最近接線22と交差する点が交点29であ
り、このときのZpがZp＝170である。つまり理想的なマ
クロ撮影可能範囲は、Zp＝０およびZp＝255の直線と基
準線21および最近接線22で囲まれる矩形状をなす部分で
あるが、まず、上述のように焦点検出部10の特性によっ
て制限を受けるのである。次に、マクロ撮影が可能であ
るか否かの判定（以下「マクロ判定」という）の信頼性
を確保するために、上記焦点検出部10内の処理（特に演
算処理）上の誤差、ZPM8の読込み（A/D変換）の誤差等
を考慮して、所定の余裕（マージン）を見込む必要があ
る。つまり、第３図に示す最近接線22の僅かに基準線21
側の被写体距離Ｄ＝Dcに対応するデフォーカス距離ｌに
マージンlmを見込めばよいことになる。ただしDa＜Dc＜
Dbである。（２）式より la−lm＝f²/Dc ……（７） ただしla＞（la−lm）＞lb この（７）式に（３）式を代入して整理すると、 Dc＝f²/〔（f²/Da）−lm〕 ……（８） が得られる。

ここで、最近接位置37の被写体距離0.4mを用いてDa＝
400mm、マージンとしてlm＝1.6mm、また上記同様ｆ∝1/
Zpとして、これらを（８）式に代入してZp＝０〜255の
変化に対するDcの変化をDc＝Ｄとして第３図上に示した
のが限界曲線24である。そしてこの限界曲線24のZp＝17
0における被写体距離Ｄ（＝Dc）が交点35で、例えばＤ
＝0.46mである。つまり、0.46−0.4＝0.06mとなり、被
写体距離Ｄに換算すると0.06mのマージンを見込んだこ
とになる。以上でマクロ撮影可能範囲38が決定された
が、限界曲線24を各々の焦点距離情報Zpについて演算す
るのは、（８）式からもわかるとおり複雑で、制御速度
（装置の動作速度）において不利なので、演算が簡略な
直線近似を行う。つまりマクロ撮影可能範囲38が限界曲
線24によって製限を受けるのはZp＝154〜255の区間のみ
なので、154≦Zp≦255において、C₄,C₅を変倍レンズ系
２の設計時に定められる定数として、Ｌ（Zp）をZpを変
数とする近似限界線31を表わす近似関数とすれば、 Ｌ（Zp）＝C₂・Zp＋C₅ ……（９） なる直線の式で示される。上記定数は、この実施例の場
合、C₄＝13,C₅＝−1350である。尚、これらの定数は、
同線図上においては交点36,34の被写体距離Ｄおよび交
点28,30,34のZpの値から求まる。

第４図は、第１図に示す実施例の動作順序を示すフロ
ーチャートである。尚、このフローチャートの構成につ
いては以下の動作説明で併せて述べるので、ここでは省
略する。

さて、このように構成された本実施例の動作を第４図
のフローチャートに沿って説明する。今、変倍光学系２
は上記変倍領域にあるものとし、フォーカスレンズ群３
は上記変倍合焦領域にあるとする。第２図に対応させ
て、例えば焦点距離はｆ＝50mm、フォーカスレンズ群３
は被写体距離Ｄ＝6.0m対応する合焦曲線16上にあるもの
とする。そして、被写体は、例えば第３図のＤ＝0.8mに
位置しているとする。すなわちマクロ撮影可能範囲38内
にあるものとする。

撮影動作またはこの撮影動作の一部をなす測距動作を
起動するレリーズスイッチ（図示せず）が操作される
と、まず、焦点検出部10が測距動作を開始し、測距デー
タ（Dfx）、（Fe）、（MDR）を出力する。つまり被写体
距離Ｄ＝0.8mに対応するデフォーカス量（Dfx）例えばD
fx＝980を出力し、測距動作にミスはなかったものとし
て良否信号（Fe）としてFe＝０を出力し、最後に至近側
への駆動であるから合焦方向信号（MDR）としてMDR＝１
を出力する。このMDR＝１を受けた時点でフォーカス制
御部11はフォーカスモータMfを回転させ、フォーカス駆
動部５を介してフォーカスレンズ群３を至近側へ駆動し
始める。それに伴ってフォーカスカウンタ６からフォー
カスレンズ群３の移動量を示す出力（Dfc）が出力され
る。フォーカス制御部11は、逐一Dfc＝Dfxになったか否
かを監視している。第２図においては、合焦曲線16とｆ
＝50mmの交点上にあったフォーカスレンズ群３がｆ＝50
mmの直線上を移動し、合焦曲線17,18,19との交点を順次
通過して至近の合焦曲線20との交点に達する。つまりフ
ォーカスレンズ群３は、変倍合焦領域の至近側終端に達
し、至近位置のカムの壁（図示せず）に当接して停止す
る。それに伴ってフォーカスカウンタ６のスリット円板
6aも停止し、所定時間その出力（Dfc）に変化がないこ
とをフォーカス制御部11が検出してストップ信号（LS
T）を出力する。一方、マクロ表示制御部13は、焦点検
出部10から出力される測距データ（Dfx）、（Fe）、（M
DR）のうち合焦方向信号（MDR）を逐一内部のメモリMR
に書込んで最新情報を記憶し、上記ストップ信号（LS
T）が入力される直前と入力された直後のデータが比較
できるように準備をしている。

さて、第４図のフローチャートは、上記ストップ信号
（LST）が出力された時点において、STARTから始まる。
まず「合焦方向一致？」の条件分岐において、マクロ表
示制御部13は、上述のストップ信号（LST）が入力され
る直前および直後の合焦方向信号（MDR）を比較する。
今の場合、被写体が至近のＤ＝1.2mよりもさらにカメラ
に近い最近接位置37側に位置しているので、ストップ信
号（LST）が出力される直前はMDR＝１、その直後も駆動
しなければならない方向は同方向なのでMDR＝１とな
る。つまり、合焦方向が一致するのでYESに分岐する。
次の条件分岐「ストップ信号有り？」では、上述したよ
うにストップ信号（LST）が既に出力されているのでYES
に分岐する。尚、これら２つの条件分岐においてNOに分
岐した場合は、次の「通常表示」によって変倍光学系２
が変倍領域にあることを示す例えばZOOM等の文字を表示
器13に表示させ、ENDに至ってすべての動作を終了す
る。さて、次の条件分岐「合焦方向は至近側？」におい
て、合焦方向信号（MDR）をチェックし、上述のようにM
DR＝１であるからYESに分岐し、次の条件分岐「信頼性
有り？」でも同様に良否信号（Fe）をチェックし、これ
も上述のとおりFe＝０であるからYESに分岐する。次に
「Zp読込み」において、領域判定部９は、ZPM8の焦点距
離情報Zpを読込んでA/D変換し、次の「至近終端値算
出」で上記（１）式によって当該Zpにおける至近終端値
Fpcを算出する。次の条件分岐「レンズは至近位置？」
において、領域判定部９は、フォーカスレンズ群３の現
在位置を知るためにFPM7のフォーカス位置情報Sxを読込
んでA/D変換した上で、上記至近終端値Fpcと上記Sxとの
差を求め、この差が所定量以内であればフォーカスレン
ズ群３が至近位置、すなわち第２図に示す合焦曲線20上
もしくはこれに極めて接近していると判定してYESに分
岐する。つまり、この条件分岐においては、変倍光学系
２が変倍領域にあり、しかもフォーカスレンズ群３が変
倍合焦領域の至近終端に達していることを確認するので
ある。

さて、このようにして上記マクロ判定のための準備が
整ったので、以下本発明の要部であるマクロ判定の動作
を説明する。次の条件分岐「Zp≦154?」において、マク
ロ撮影可能範囲38の実用上の限界を最大デフォーカス曲
線23および近似限界線31のいずれによって決定するかの
判定を行う。つまり、０≦Zp＜154である（ｉ）の範囲
にZpがあるならば、最大デフォーカス曲線23によって限
界が決められ、154≦Zp≦255である（ii）の範囲にZpが
あるならば近似限界線31によって限界が決められる。今
の場合、変倍光学系２は焦点距離ｆ＝50mmであったか
ら、例えばこの時Zp＝217とすれば、上記（ii）の範囲
内なのでYESに分岐する。そして次の「Dfm＝Ｌ（Zp）」
においては、上記（９）式を用いてＬ（Zp）＝13×217
−1350＝1471を算出して合焦限界値Dfm＝1471を決定す
る。次の条件分岐「Dfx≦Dfm?」において、上記合焦限
界値Dfm＝1471と焦点検出部10から出力されたデフォー
カス量Dfx＝930とを比較し、デフォーカス量Dfxが合焦
限界値Dfmを超えていないので、YESに分岐する。つまり
判定指示部12は、フォーカスレンズ群３をマクロ合焦領
域に移動すれば確実に合焦状態が得られると判定して否
定信号（NG1）は出力しない。従って、次の「MACRO表
示」において、マクロ表示制御部13aは、上記否定信号
（NG1）が入力されていないのでマクロ撮影可能と判定
して表示器13aにその旨を示す表示信号（DSP）を出力
し、表示器13aに第１図に示す“MACRO"の文字を表示さ
せる。そしてENDにてマクロ判定の動作を終了する。

さて、次に上記条件分岐「Zp≦154?」にてNOに分岐す
る場合を説明する。これは、上述の説明の全系焦点距離
ｆ＝50mmが例えばｆ＝90mmであった場合に対応する。そ
してｆ＝90mmのとき焦点距離情報ZpがZp＝115であると
すれば、上記（ｉ）の範囲内であるからNOに分岐して
「Dfm＝2048」に進む。この動作は、合焦限界値Dfmを一
律に定めてしまうことを意味し、第３図に対応させる
と、上記（ｉ）の範囲におけるマクロ撮影可能範囲38の
限界を最大デフォーカス曲線23によって決めることを意
味している。つまり、次の条件分岐「Dfx≦Dfm?」が実
質的に「Dfx≦2048?」となることである。また、この20
48という数字は、先にも述べたとおり、フィルム面Fm上
の測距可能な最大のデフォーカス距離δ＝6mmのときに
焦点検出部10から出力されるデフォーカス量Dfxを意味
している。そして被写体距離Ｄ＝0.8mとすれば上述した
ようにデフォーカス量Dfx＝930であるからDfm＝2048よ
り小さいのでYESに分岐し「MACRO表示」を経てENDにて
マクロ判定の動作を終了する。

さて、上記条件分岐「Dfx≦Dfm?」において、同じ被
写体距離Ｄ＝0.8mであっても全系焦点距離ｆがテレ側
（Zp＝０）の近く、例えば第３図の×印の位置に設定さ
れている場合は、マクロ撮影可能範囲38から外れている
ので、NOに分岐し「合焦不能表示」に進む。つまり判定
指示部12は合焦不能と判定して否定信号（NG1）を出力
し、これを受けたマクロ表示制御部13は合焦不能を指示
する表示信号（DSP）を出力し、これを受けた表示器13a
が合焦不能（マクロ撮影不可能）を意味する記号または
文字を表示し、ENDに至ってマクロ判定の動作を終了す
る。

ところで、これまで説明しなかった上記「合焦不能表
示」に至る他の三つの分岐について簡単に説明する。

先ず、「合焦方向は至近側？」でNOに分岐するのは、
MDR＝−１つまりフォーカスレンズ群３の∞位置方向へ
の移動を示すときであり、この時は当然のことながら被
写体がマクロ合焦領域とは逆の方向に位置しているので
あるから、上記マクロ判定を実行するまでもなく「合焦
不能表示」へと排除する。次の「信頼性有り？」におけ
るNOへの分岐も上記同様で、良否信号Fe＝１であれば焦
点検出部10から出力されるデフォーカス量（Dfx）およ
び合焦方向信号（MDR）が信頼できないのであるから、
マクロ判定を実行するまでもない。次の「レンズは至近
位置？」におけるNOへの分岐はフォーカスレンズ群３が
例えば障害物等によって変倍合焦領域の途中で停止して
しまった場合に起き、つまりフォーカスレンズ群３が至
近終端に達してないので、マクロ判定のための前提条件
が整っていないものとして領域判定部９が否定信号（NG
2）を出力し、マクロ表示制御部13がこの否定信号（NG
2）を受けて上述した「合焦不能表示」を実行する。

このように、本実施例によれば、変倍光学系２が変倍
領域にあり、フォーカスレンズ群３が変倍合焦領域の至
近側終端にあって、被写体が至近位置よりもさらにカメ
ラに近い位置にある場合、焦点距離情報Zpから合焦限界
値Dfmを決定してマクロ撮影可能範囲38を形成し、上記
被写体までの距離に対応する焦点検出部10からのデフォ
ーカス量Dfxが、該マクロ撮影可能範囲38内にあるか否
かによって上記マクロ判定を行い、その結果を表示する
ように構成したから、フォーカスレンズ群３が上記至近
側終端に達してもなお合焦状態に至らない時、操作者は
変倍光学系２をマクロ領域に切換えるべきか否かの判断
が容易にでき、このような状況下において最も適切な対
処が素早くできる利点がある。従って、闇雲に上記切換
を行って、この間にシャッタチャンスを逸する危険がな
いという利点があり、上記切換を行った後、マクロ撮影
ができないことを知って不愉快な思いをすることがない
という利点がある。また最適な対処ができるので無駄に
時間を空費することがないという利点がある。

また、焦点距離情報Zpが上記（ii）の範囲にあると
き、限界曲線24を（９）式で示すように直線近似するの
で演算が簡略化できる利点があり、こうして得られる近
似限界線31によって上記マクロ判定を行うので、判定に
至るまでの演算速度が速くなるという利点がある。

また、マクロ撮影可能範囲38を形成するに当って、余
裕度（マージン）としてlm＝1.6mm、被写体距離に換算
して0.06mを見込んであるので、上記マクロ判定の精度
および信頼度が高いという利点がある。従ってワイド側
での測距精度の低下がないという利点がある。

また、焦点距離情報Zpによって上記（ｉ）の範囲と上
記（ii）の範囲とに分け、この（ii）の範囲内では近似
限界線31、また（ｉ）の範囲内では最大デフォーカス曲
線23によってマクロ撮影可能範囲38を決定するので、テ
レ側（Zp＝０）およびワイド側Zp＝255）におけるフォ
ーカスレンズ群３の合焦のための繰出し量の違いによる
精度のバラツキがなく、精度を均一化することができる
利点がある。

尚、本発明は、上述の実施例に何ら限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変
形実施が可能である。

例えば、最近接位置は0.4mに限ることなく、カメラの
仕様上適切な範囲内であれば増減してもよい。

また、マクロ撮影可能範囲38を形成するためのマージ
ンlmはlm＝1.6mmに限ることなく、上記CCDの構成上適切
な範囲内であれば増減してもよい。また、測距可能な最
大のデフォーカス距離δはδ＝6mmに限ることなく、上
記CCDの構成上適切な範囲内であれば増減してもよい。

また、焦点距離情報Zpの（ii）の範囲において近似限
界線31を用いることなく、演算速度の低下が問題になら
ないならば限界曲線24を用いてマクロ撮影可能範囲38を
決定してもよい。また（９）式においてC₄＝13、C₅＝−
1350に限ることなく変倍光学系２の設計上の都合によっ
て変えてもよい。

また、上記（ｉ）の範囲と上記（ii）の範囲との境界
はZp＝154に限ることなく、マクロ判定が最適に行える
範囲であれば適宜増減してもよい。

また、操作促進情報は、表示器13aによる表示に限る
ことなく、音および音声等でもよい。要は操作者に理解
できる手段であれば任意でよい。

また、フォーカスレンズ群３は２群構成に限ることな
く、変倍光学系２の設計上必要であればその群数を増減
してもよいし、フロントフォーカシング方式に限らず、
インナーフォーカシング方式またはリヤーフォーカシン
グ方式であっても適用可能である。

また、フォーカスレンズ群３が上記至近側終端に達し
たか否かの判定およ移動量の検出は、フォーカスカウン
タ６の出力Dfxに限ることなく、精度上問題がないなら
ば、FPM7のフォーカス位置情報Sxをフォーカス制御部11
が読取れるように構成し、このフォーカス位置情報Sxの
値によって判断してもよい。この場合、フォーカスカウ
ンタ６が省略できる利点がある。

（ｅ） 効果 以上詳述したように、本発明によれば、至近距離より
近い距離にある被写体を、マクロ領域で撮影が可能であ
るか否かを的確且つ高精度で判定し上記撮影が可能であ
ると判定されたときマクロ領域への移行操作を促す操作
促進情報を操作者に告知せしめるように構成してあるの
で、マクロ撮影できない状態であるにも拘らず、闇雲に
マクロ領域への移行操作をしてしまってから合焦が不能
であることに気付くといった操作者の無駄な操作や無駄
な時間の浪費を排除することができ、また反対に、マク
ロ領域に移行すれば、適正なマクロ撮影が可能であるに
も拘らず、変倍領域での合焦が不能であるがために、撮
影をあきらめてしまったり、マクロ領域への移行操作を
すればよいことに気付くまでに徒らに時間を浪費して貴
重なシャッタチャンスを逸する等の事態を確実に回避し
得るカメラの自動合焦装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るカメラの自動合焦装置の一実施
例の全体構成を示すブロック図、第２図は、同実施例の
変倍領域における特性を示す線図、第３図は、同実施例
のマクロ領域における特性、特にマクロ撮影可能範囲を
示す線図、第４図は、同実施例の動作順序を示すフロー
チャートである。 １……光軸、２……変倍光学系、 2a〜2e……第１群〜第５群レンズ、 ３……フォーカスレンズ群、 ４……変倍駆動部、 ５……フォーカス駆動部、 ６……フォーカスカウンタ、 ７……合焦レンズ群位置検出器（FPM）、 ８……焦点距離検出器（ZPM）、 ９……領域判定部、10……焦点検出部、 11……フォーカス制御部、 12……判定指示部、 13……マクロ表示制御部、 13a……表示器、14……変倍制御部、 Fm……フィルム面、＋Ｖ……電源、 23……最大デフォーカス曲線、 24……限界曲線、31……近似限界線、 38……マクロ撮影可能範囲。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−85709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−10215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−79408（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−204813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−218613（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−9234（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−103004（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一光軸上に配設された変倍レンズ群およ
   び合焦レンズ群ならびにマクロレンズ群からなる変倍光
   学系の全系焦点距離が該変倍レンズ群によって最短焦点
   距離と最長焦点距離との間で任意に設定可能な変倍領域
   および該マクロレンズ群によってマクロ撮影可能なマク
   ロ領域を有し、上記合焦レンズ群の合焦領域として無限
   遠距離から至近距離に至る被写体距離に対応する上記光
   軸上の無限遠位置から至近位置に至る変倍合焦領域およ
   び該至近位置からさらに該無限位置と反対側の所定の領
   域にマクロ撮影可能なマクロ合焦領域を有する撮影レン
   ズを用いたカメラの自動合焦装置において、上記撮影レ
   ンズを透過した被写体からの光を受けて該被写体の結像
   位置の予定焦点位置に対するデフォーカス方向およびデ
   フォーカス量を検出する焦点検出手段と、上記変倍光学
   系が上記変倍領域にあるかまたはマクロ領域にあるかの
   判定を行う領域判定手段と、上記変倍レンズ群が上記変
   倍領域にあるとき設定された上記全系焦点距離に対応し
   た焦点距離情報を出力する焦点距離検出手段と、上記合
   焦レンズ群を駆動し、この合焦レンズ群が上記変倍合焦
   領域の終端に駆動されたことを検出して該合焦レンズ群
   の駆動を停止させる合焦駆動制御手段と、上記合焦レン
   ズ群が上記変倍合焦領域の上記終端に駆動され上記合焦
   駆動制御手段によってその駆動が停止させられる直前お
   よび停止させられた直後のそれぞれの時点での上記デフ
   ォーカス方向がそれぞれ同一で且つこのデフォーカス方
   向が上記至近位置側に向かっているとき上記変倍光学系
   を上記マクロ撮影可能な状態に移行させるよう促す操作
   促進情報を上記カメラの操作者に提供するマクロ情報提
   供手段と、上記焦点距離情報および上記デフォーカス量
   によって上記設定された全系焦点距離に対する上記マク
   ロ撮影が可能な範囲を算出し上記操作促進情報を提供す
   べきか否かを判定した上で上記マクロ情報提供手段にこ
   れを指示する判定指示手段とから構成されていることを
   特徴とするカメラの自動合焦装置。