JP2760669B2 - レンズ基準位置調整装置を有する撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変倍作用の機能を持
ち、焦点距離に応じて結像位置が変化するレンズ系のレ
ンズ調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラ等で用いられる合焦方式
は、移動させるレンズの種類によって、最前部（撮像素
子から最も離れた位置）のレンズ群を用いる前玉方式
と、それ以外の後段のレンズ群を用いる所謂インナー方
式とがある。これら２方式の大きな相違点として、焦点
距離を変化させる変倍（ズーム）動作に於ける振舞いが
ある。

【０００３】前玉方式では、一般にカム等の機構を用い
ることで、合焦レンズ群を固定させたままでもズーム動
作によるピントのずれが生じない。これに対して、イン
ナー方式では、例えば特公昭５２−１５２２６号公報
（Ｇ０２Ｂ７／０４）に示す様に、合焦を維持するのに
ズーム動作に伴って合焦レンズ群を移動させることが必
要となる。

【０００４】しかし、近年、前玉方式に比べてレンズ系
全体の小型化が可能なこと、合焦のための駆動レンズが
小さいためにより、省電力化、迅速な動作が実現可能な
ことから、インナー方式が賞用されている。

【０００５】このインナー方式に於て、ズーム時に合焦
を維持するためには図２の曲線に沿って合焦レンズを移
動させることになる。この図２は各焦点距離（縦軸）に
於て、被写体距離（カメラと被写体間の距離）が無限遠
と１ｍの被写体に対して合焦するための合焦レンズ位置
（横軸）を示した例であり、極端に遠い位置にあって望
遠側にて合焦状態にある被写体を撮影中にズームを広角
側に移行させると、曲線Ｌ１に沿って合焦レンズも追従
して変位させる必要がある。同様に被写体距離が１ｍの
被写体については曲線Ｌ２に沿って変位させなければな
らないことを示している。

【０００６】この図２からも明らかなように、一般に望
遠側に比して広角側では、同一の合焦レンズ移動量によ
って、合焦が得られる被写体位置の変化する量が大き
い。このことは、望遠側へのズーム動作に対して合焦を
維持することは、レンズ位置の分解能の点から困難であ
り、広角側へのズーム動作に対しては、比較的容易であ
ることを示している。

【０００７】上述のインナー方式では、合焦を維持する
に際して合焦レンズを図２の曲線に沿わせる為にズーム
開始時点での焦点距離、合焦レンズ位置を知る必要があ
る。そこで、一般には、焦点距離については焦点距離に
連動したポテンショメータを使い、電圧値によってその
絶対位置を知る機構が用いられる。また、合焦レンズ位
置に対しては、レンズの移動に伴ってパルスを発生さ
せ、これをカウンタでカウントすることでレンズの位置
を知ることができる。更に、ステッピングモータを使用
して開ループでカウントすることも可能である。

【０００８】ところで、上述のパルスをカウントする際
に、カウンタをリセットする基準位置の設定が不可欠で
あり、通常は、基準位置検出用のスイッチを使用し、レ
ンズが所定の位置にきたときに信号を発し、カウンタを
リセットすればよい。特に、合焦レンズ位置を正確に知
るために、基準位置検出用のスイッチは、カウンタの初
期値に対応して、その位置が調整される必要がある。

【０００９】一方、合焦動作に伴う合焦レンズの移動
で、機構上の限界を越えてレンズを駆動されることを防
ぐため、基準位置検出スイッチは、合焦レンズの可動限
界を示す端点スイッチと兼用されることが多い。一般
に、無限遠側に於いては望遠側で、合焦レンズが最も移
動するため、基準位置検出スイッチは、無限遠、望遠端
での合焦位置に置かれる。このため、調整は望遠端で、
無限遠の被写体に合焦動作を行い、その合焦レンズ位置
でカウンタリセット用の信号が発せられるように、スイ
ッチの位置を設定できる。例えば、図２ではＰ１点がス
イッチ配設位置として適当となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、焦
点距離と合焦レンズ位置の関係は光学機構製造上の誤差
から、図３に破線Ｌ３、Ｌ４で示す如く実線より傾く傾
向がある。

【００１１】このような場合には、基準位置検出用のス
イッチが点Ｐ２の位置に来て、望遠端で無限遠の位置
（基準位置）から広角側へズーム動作を行うと、図４に
点線Ｌ５で示すように合焦レンズは距離ａだけ移動し、
ぼけを生じてしまう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、変倍作用の機
能を持ち、焦点距離に応じて結像位置が変化するレンズ
系において、焦点距離を制御する第１レンズ群を変位さ
せてズーム倍率を可変とする焦点距離可変手段と、合焦
制御を為す第２レンズ群と、該第２レンズ群の基準位置
に対するレンズ位置を位置データとして保持するレンズ
位置保持手段、被写体距離及び焦点距離に応じて決定さ
れるレンズ位置に該位置データが一致するように第２レ
ンズ群を変位させて合焦状態を得る合焦手段を備え、第
２レンズ群が基準位置に達したことを検知して検知信号
を発する位置検知スイッチと、該検知信号が発せられた
時点で、該レンズ位置保持手段に保持された位置データ
を該基準位置であることを示す基準位置データにて更新
し、且つ位置調整モードにおいて、焦点距離可変手段に
て焦点距離を広角端に移動させた後に、合焦手段にて合
焦動作を行い、該合焦動作終了後に第２レンズ群を所定
量だけ所定の方向へ移動させて停止し、該停止位置に第
２レンズ群が達したときに検知信号を発するように位置
検知スイッチの位置を調整することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明は、上述のように構成したので、基準位
置検出のスイッチに対する、広角端、無限遠の合焦レン
ズ位置が常に一定となり、望遠側での合焦状態から広角
側へのズーム動作に際して、焦点距離とレンズ位置との
関係にずれがある場合にも、合焦を維持することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面に従い本発明の一実施例について
説明する。

【００１５】図１は本実施例によるレンズ調整装置の回
路ブロック図である。図１において１は焦点距離を制御
を司り、ズーム機能を有するレンズ群、２は合焦機能を
有する合焦レンズ、３はレンズ群１を光軸方向に変位さ
せるズームモータ、４は合焦レンズ２を光軸方向に変位
させるフォーカスモータ、５は合焦レンズ２が所望の基
準位置に達したことを検知する基準位置検出スイッチで
ある。

【００１６】この基準位置検出スイッチ５と合焦レンズ
２との関係は図６の様に構成されている。即ち、合焦レ
ンズ２はリング３０に取りつけられ、リング３０の上側
に光軸方向に延在するラック部３１が固着され、フォー
カスモータ４にて正逆回転可能に駆動されるピニオンギ
ア３２がラック部３１と歯合しており、モータ４にてピ
ニオンギア３２を回転させることにより、合焦レンズ２
はラック部３１及びリング３０と一体に光軸方向に進退
して合焦動作が実行される。またリング３０の下側には
接片３４が固着されており、この接片３４の移動経路中
に基準位置検出スイッチ５を構成し、弾性を有する２枚
の導電性接触片５ａ、５ｂを対向するように配置すれ
ば、このスイッチ位置に合焦レンズ２が到達すると接片
３４が接触片５ｂに当接して、これを弾性変形させ両接
触片５ａ、５ｂが接触して導通し、この接触と同時にス
イッチ５よりカウンタ５０にパルスが発せられる。ここ
で、スイッチ５は、一体形成された取りつけ部３７に形
成された透孔３７ａ及びシャーシ３５に光軸方向に延在
する様に設けられた溝３８にネジ３６を挿入することに
よりシャーシ３５に螺着固定されているが、ネジ３６を
外せば、合焦レンズ２の光軸方向に平行に移動させるこ
とが可能である。尚、スイッチ５の位置が後述の基準位
置となる。

【００１７】また、６は各レンズ群を経た入射光が結像
され、電気信号に変換されるＣＣＤ、７はＣＣＤ６より
得られた撮像信号より映像信号を作成する信号処理回
路、８は撮像映像信号を用いて合焦度合いの判断基準と
なる焦点評価値を出力する焦点評価値発生回路である。
この焦点評価値発生回路８は具体的には、図７に示され
ているように、信号処理回路７から出力される撮像輝度
信号を入力として撮像画面の中央に配されたフォーカス
エリア内の輝度信号のみを時分割的に抜き取るフォーカ
スエリア抽出回路４０と、この出力の高域成分のみを取
り出すＨＰＦ４１と、このＨＰＦ出力の１フィ−ルド分
をディジタル積分して焦点評価値として出力するディジ
タル積分器４２により構成され、合焦動作時にこの積分
器より１フィールド毎に順次出力される焦点評価値が最
大値をとる位置に合焦レンズ２を移動させて停止させる
様にマイコン１０よりフォーカスモータ４に駆動制御信
号が供給される。尚、合焦状態にて輝度信号の高域成分
が最大となる原理を用いた上述の合焦動作は、所謂山登
りオートフォーカス方式として周知の技術である。

【００１８】９はレンズ群１の光軸方向の位置から焦点
距離、即ちズーム領域を検出するポテンショメータであ
り、具体的にはレンズ群１に連動する導電性接片２０と
電源電圧＋Ｂとアース間に挿入された抵抗２１より構成
され、レンズ群１に連動して接片２０が変位し、この接
片での電圧値が変化し、この電圧がマイコン１０に印加
されて、この電圧値により望遠〜広角のズーム領域の検
出が為される。

【００１９】１１は後述の調整モードを実行するための
モード設定スイッチで、非調整モードでは電源電圧に結
合されている固定接点１１ａ側に切り替わり、調整モー
ドを所望する時に固定接点１１ｂ側に切り替えることに
より、マイコン１０にＨあるいはＬの電圧が印加されモ
ード切り替えが可能となる。

【００２０】カウンタ５０は、フォーカスモータ４の回
転状態を検出し、モータの１回転にＮ個の回転検出パル
スと、その回転方向（近点方向あるいは遠点方向）を指
示する信号を発するようにモータ４に取りつけられた回
転検出器１３からの出力を受けて、回転方向が合焦レン
ズ２を近点方向に移動させる方向のときには回転検出パ
ルスをカウントアップし、逆に遠点方向に移動させる方
向のときには回転検出パルスをカウントダウンし、この
カウント値を現在の合焦レンズ２のレンズ位置としてマ
イコン１０に供給する。

【００２１】次に基準位置検出スイッチ５の位置調整動
作について説明する。まず、モード設定スイッチ１１を
固定接点１１ｂ側に切り替え、マイコン１０を調整モー
ドにする。この調整モードでは、ズームモータ３を駆動
し、焦点距離を司るレンズ群１を広角側へ移動させる。
このとき、レンズ群１の移動に伴って、ポテンショメー
タ７の出力が変化し、マイコンはこの値を監視すること
で、レンズ群１を広角端まで導く。こうして広角端に達
するとズームモータ３を停止させる。

【００２２】次に、無限遠の被写体に対して、フォーカ
スモータ４を駆動させて合焦レンズ２を移動させ前述の
山登り方式による合焦動作を実行し、この合焦動作によ
り焦点評価値発生回路７からの焦点評価値が最大値をと
る位置に合焦レンズ２を停止させる。この合焦動作終了
後、マイコン１０は再びフォーカスモータ４を駆動し、
合焦レンズ２を図２の所定量ａだけ遠点方向に移動させ
る。この移動量ａは無限遠にある被写体に対して、望遠
端と広角端の両端間にズーム領域を変える際に合焦状態
を維持するために合焦レンズ２を必ず移動させなければ
ならない量であり、レンズの設計段階で予め決定されて
いる。

【００２３】この所定量ａの移動が完了すると、フォー
カスモータ４を停止させ、この時のレンズ位置が基準位
置になるように基準位置検出スイッチ５を機械的に移動
させる。即ち、ネジ３６を緩めてスイッチ５を光軸に平
行に移動させ、停止状態にある接片３４により接触片５
ｂが弾性変形されて接触片５ａ、５ｂが接触する位置ま
で移動させる。こうして合焦レンズ２のレンズ位置を正
確に検出する為の基準位置の設定が完了し、両接触片５
ａ、５ｂの接触によりスイッチ５よりカウンタ１０には
リセット用のパルスが発せられる。

【００２４】このように調整すれば、図５に示すよう
に、曲線が傾いている場合にも、基準位置検出スイッチ
５は広角端で無限遠の合焦位置に対して、図２と同じ位
置Ｐ１に来るので、広角側へのズーム動作に対して曲線
Ｌ３に沿って合焦を維持することができる。

【００２５】上述の調整動作が終了すると、モード設定
スイッチ１１を固定接点１１ａ側に戻して通常撮影モ−
ドにする。このモードでは、例えば被写体距離が無限遠
あるいは１ｍの被写体に対して、例えば広角側で合焦動
作を為し、次に同一被写体に対して望遠側にズームアッ
プすると図５の曲線Ｌ３あるいはＬ４のように位置補正
を実行して合焦状態の保持がなされる。この時、曲線の
トレースに不可欠な合焦レンズ２のレンズ位置は、カウ
ンタ５０のカウント値が使用される。尚、調整動作以降
に合焦レンズ２が無限遠方向に移動してきて接片３４が
スイッチ５を閉じる毎に、カウンタ５０はリセットさ
れ、回転検出器１３の検出誤差やラック部３１とピニオ
ンギア３２とのバックラッシュ等が蓄積されるのが防止
される。

【００２６】前述の実施例においては、合焦動作の方式
として山登り方式を利用したが、これに代えて赤外線に
よる測距方式等、他方式を用いてもよい。

【００２７】

【発明の効果】上述のごとく本発明によれば、基準位置
検出用スイッチに対する、広角端、無限遠の合焦点の位
置が常に一定となり、望遠側で合焦した状態から広角側
へのズーム動作で、焦点距離と合焦レンズの関係が傾い
ているときにも、合焦を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路ブロック図である。

【図２】レンズ位置とズーム領域の関係を示す図であ
る。

【図３】ずれが発生している場合のレンズ位置とズーム
領域の関係を示す図である。

【図４】ずれが発生している場合のレンズ位置とズーム
領域の関係を示す図である。

【図５】ずれが発生している場合のレンズ位置とズーム
領域の関係を示す図である。

【図６】基準位置検出スイッチとレンズの位置関係を説
明する図である。

【図７】図１の要部回路ブロック図である。

【符号の説明】

１ レンズ群 ３ ズ−ムモ−タ ２ 合焦レンズ群 ５０ カウンタ ４ フォーカスモータ ５ 基準位置検出スイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍作用の機能を持ち、焦点距離に応じ
   て結像位置が変化するレンズ系において、 焦点距離を制御する第１レンズ群を変位させてズーム倍
   率を可変とする焦点距離可変手段と、 合焦制御を為す第２レンズ群と、 該第２レンズ群の基準位置に対するレンズ位置を位置デ
   ータとして保持するレンズ位置保持手段と、 被写体距離及び焦点距離に応じて決定されるレンズ位置
   に該位置データが一致するように第２レンズ群を変位さ
   せて合焦状態を得る合焦手段と、 該第２レンズ群が該基準位置に達したことを検知して検
   知信号を発する位置検知スイッチを備え、 該検知信号が発せられた時点で、該レンズ位置保持手段
   に保持された位置データを該基準位置であることを示す
   基準位置データにて更新し、且つ位置調整モードにおい
   て、前記焦点距離可変手段にて焦点距離を広角端に移動
   させた後に、前記合焦手段にて合焦動作を行い、該合焦
   動作終了後に前記第２レンズ群を所定量だけ無限遠点方
   向へ移動させて停止させ、該停止位置に前記第２レンズ
   群が達したときに前記検知信号を発するように前記位置
   検知スイッチの位置を調整することを特徴とするレンズ
   基準位置調整装置を有する撮像装置。