JP2801211B2 - 自動焦点調節装置及びカメラの制御装置及び光学装置及びカメラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カメラ本体と該カメラ本体に着脱可能なレ
ンズシステムかなるカメラ装置に係わり、レンズが交換
された場合、各レンズの特性に合わせた制御を行わせる
自動合焦装置（以下AFシステムと呼ぶ）、カメラの制御
装置、光学装置及びカメラ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ビデオカメラのAFシステムは、そのカメラが搭
載しているレンズシステムの諸特性（例えば焦点距離，
開放絞り値，位置敏感度等）に合わせて、AF感度やレン
ズを移動量の設定が為されている。また、レンズや絞り
を駆動するアクチユエータや各作動位置検出用エンコー
ダは、AF制御回路に直接接続されているものが一般的で
あり、AF制御回路の設計は用いるレンズ毎に個々に行わ
れているというのが現状である。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

しかしながら、上記従来例では、例えばレンズ交換が
可能なカメラシステムのAF制御を行う場合、レンズごと
に諸特性が異なるためシステム自体の汎用性が低く、次
の様な欠点を生じていた。

（１）レンズによって焦点距離，絞り値，位置敏感度
等，レンズ特有の諸特性の変化に対応したAF制御が困難
である。

（２）異種のAF方式にも対応が可能なレンズシステムを
構成しにくい。

（３）このままでレンズの汎用性を高める為には、大規
模な記憶素子を用いた情報処理をAF動作中行わなくては
ならず、結局汎用性向上に限界を生じ、カメラシステム
の交換レンズ化を妨げる要因となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題点を解決することを目的として
なされたもので、その特徴とするところは、光学系によ
って結像面に結像された被写体像の合焦状態を検出する
合焦検出手段と、前記合焦検出手段の出力にもとづいて
前記光学系に制御信号を出力してこれを制御する制御手
段と、前記光学系の位置の敏感度に関する所定の光学特
性情報を検出する特性検出手段とからなり、前記制御手
段は、前記特性検出手段によって検出された前記所定の
光学特性情報に基づいて、錯乱円径の変化速度を焦点調
節の速度の基準として定義した焦点調節速度情報を演算
して前記制御信号として出力し、前記光学系へと伝送す
るように構成されてなる自動焦点調節装置にある。

また本発明における他の特徴は、光学系を着脱可能な
カメラの制御装置であって、前記光学系の位置の敏感度
に関する所定の光学特性情報を検出する特性検出手段
と、前記光学系を制御する制御信号を前記光学系へと供
給する制御手段とからなり、前記制御手段は、前記特性
検出手段によって検出された前記所定の光学特性情報に
基づいて、錯乱円径の変化速度を焦点調節の速度の基準
として定義した焦点調節速度情報を演算して前記制御信
号として出力し、前記光学系へと伝送するように構成さ
れたカメラの制御装置にある。

また本発明における他の特徴は、カメラ装置に着脱可
能な光学系を有する光学装置であって、該光学系の位置
の敏感度に関する所定の光学特性情報を記憶した記憶手
段と、前記記憶手段より前記所定の光学特性情報を読み
出して前記カメラ装置へと供給する手段と、前記カメラ
装置側より、前記所定の光学特性情報に基づいて演算さ
れた、錯乱円径の変化速度を焦点調節の速度の基準とし
て定義した焦点調節速度情報を制御信号として受信する
受信手段と、該受信手段によって受信された前記制御信
号に基づいて、前記光学系の焦点調節のための駆動速度
を制御する制御手段とを備えた光学装置にある。

また本発明における他の特徴は、カメラ装置と該カメ
ラ装置に着脱可能な光学系とからなり、前記光学系側に
は、該光学系の位置の敏感度に関する所定の光学特性情
報を記憶した記憶手段と、前記記憶手段より前記所定の
光学特性情報を読み出して前記カメラ装置へと供給する
手段とを備え、前記カメラ装置側には、前記記憶手段よ
り読み出された前記所定の光学特性情報に基づいて、錯
乱円径の変化速度を焦点調節の速度の基準として定義し
た焦点調節速度情報を演算して前記制御信号として出力
し、前記光学系へと伝送する制御手段を備えたカメラ装
置にある。

〔作 用〕

これによって、焦点制御回路によって示される所望の
レンズ移動量を錯乱円径の変化量に換算してパラメータ
とし、複数の焦点制御方式と複数のレンズシステムの間
の制御整合性を高めることができる。

また、光学装置としてのレンズシステム固有の特性を
示すデータをレンズ側に持たせ、焦点制御回路の複数の
レンズに対する汎用性を高めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を各図に示す実施例について説明する
が、まず、本発明の基本原理について説明することにす
る。

ビデオカメラ等を始めとして光学系を有する機器にお
いて、撮像面上に被写体の合焦像を得る為に、何らかの
方法でレンズを移動するレンズシステムを設計する場
合、レンズ移動量ΔＡに対するボケの変化すなわち錯乱
円径の変化ΔＺの割合ΔZ/ΔＡを知っておく必要があ
る。すでに良く知られている様に、ΔZ/ΔＡは焦点距離
の変化の割合Δｆの自乗及び絞り値の変化の割合ΔＦに
比例する。従って、ズーミングレンズを備えたレンズシ
ステムで定められた錯乱円径の変化ΔＺを得る為には、
焦点距離と絞り値に応じた位置敏感度によってΔＡの値
を増減して、補正しなくてはならない。

ところで、レンズシステムに専用のAF制御回路が備え
られているカメラでは、位置敏感度を、焦点距離と絞り
の絶対値の組み合わせによって一義的に決める事が出来
る。従って、事実上焦点距離と絞りの絶対値を知る事で
ΔＡを決定する事が可能である。しかし、複数のレンズ
にも対応可能なAF制御回路を考えた場合、すなわち交換
レンズ化を考えた場合、焦点距離や絞り値の変化の割合
を得る為の基準となる定数がレンズによって異なるの
で、単に焦点距離と絞りの絶対値を知っただけではレン
ズの移動量ΔＡを決定することはできない。

一方、最も一般的な４群構成のズーミングレンズを備
えたレンズシステムにおいて、焦点距離の基準としてそ
の最も大きい焦点距離f_Tをとり、絞りの変化の割合の基
準として開放絞り値F_Oをとる。４群構成のズーミングレ
ンズでは第１群のいわゆる前玉レンズが焦点調節のため
のレンズ群である。この第１群レンズの焦点距離をf_Fと
すると、焦点距離f_Tの時の位置敏感度S_OはS_O＝（f_T/
f_F）^２となる。また任意の焦点距離ｆの時の前玉レンズ
の位置敏感度Ｓは、 Ｓ＝（f/f_T）^２×S_O ……（１） で表わすことができる。

ここで位置敏感度Ｓは、周知のように、フオーカシン
グレンズを単位移動量動かしたときのピント面すなわち
合焦位置の移動量を示すものであり、この位置敏感度Ｓ
をその時の絞り地Ｆで割ることにより、前記レンズの移
動量に応じた錯乱円径の変位をもとめることができる。

すなわち、このレンズシステムの焦点距離f,絞り値Ｆ
における錯乱円径の変化量は、 ΔＺ＝ΔＡ×S/Fとなり、ΔＡをレンズの単位移動量と
すると、 ΔＺ＝S/F ……（２） となる。

したがつて、レンズ側より（２）式の錯乱円径の変化
量ΔＺを情報伝達のパラメータとしてカメラ側に送信
し、カメラ側ではこの錯乱円径の変化量ΔＺに応じて自
動焦点調節装置の動作を制御する。

すなわち、合焦度に対する錯乱円径の変化の度合は、
レンズ光学系を変換しても変化しないため、この情報を
共通の規格化された制御情報パラメータとして、レン
ズ，カメラ間の通信に用いることにより、複数のレンズ
に対する汎用性，互換性を保障するものである。

以下、この基本原理を利用した、本発明の自動焦点調
節装置の実施例について詳細に説明する。

第１図は、第１の実施例を示すブロツク図で、カメラ
側には撮像素子等から出力された映像信号中の高周波成
分の量に応じて合焦検出する受動型の自動焦点検出装置
を備え、レンズ側より送られた上述の錯乱円径の変化量
ΔＺにもとづいて、レンズ側のフオーカシングレンズ駆
動速度を適正値に制御するようにした例である。

第１図において、１は本発明に於けるレンズシステム
を包含するところのレンズ部、２は本発明における自動
焦点調節回路を含んで構成されるカメラ部、３はフオー
カシングレンズ、４は絞り、５はズーミングレンズ、６
はフオーカシングレンズの位置を検出するエンコーダ、
７は絞りの値を検出するエンコーダ、８はズーミングレ
ンズの位置を検出するエンコーダ、9,10,11はそれぞれ
フオーカシングレンズ，絞り，ズーミングレンズの位置
検出用エンコーダ6,7,8の出力をレンズ内の制御用マイ
クロコンピユータ12に伝送する伝送路、12は各エンコー
ダの情報を読み込むとともにカメラ側のマイクロコンピ
ユータ16（後述）から伝送される駆動命令により、フオ
ーカシング３及びズーミングレンズ５と、絞り４を正し
く駆動させ、かつ駆動結果やレンズの諸データをカメラ
側マイクロコンピユータ16に伝送する働きを持つマイク
ロコンピユータ、13はレンズ側マイクロコンピユータ12
からカメラ側マイクロコンピユータ16へ各情報を伝送す
る為の伝送路、14はカメラ側マイクロコンピユータ16か
らレンズ側マイクロコンピユータ12へ、各情報を伝送す
る為の伝送路、15はカメラ部とレンズ部を接続するマウ
ント部を示す。16は撮像面に被写体の合焦像を結像させ
るべく、レンズ側マイクロコンピユータ12に駆動命令を
発する自動焦点（AF）制御機能を有したカメラ側マイク
ロコンピュータ、17,18,19はそれぞれフオーカシングレ
ンズ3,絞り４、そしてズーミングレンズ５の駆動部20,2
1,22にレンズ側マイクロコンピユータ12からの駆動命令
を伝送する伝送路である。各駆動回路20,21,22はそれぞ
れレンズ側マイクロコンピユータ12からの駆動命令にし
たがって、フオーカシングレンズ3,絞り４、そしてズー
ミングレンズ５を駆動するものである。23は撮像面を有
し、レンズによって該撮像面に結像された被写体像を電
気信号に変換する撮像素子、24は撮像素子23で得られた
映像信号を伝送する伝送路、25は、撮像素子23から出力
された信号を、たとえば高周波成分の量，エツジ部分の
数等，自動焦点検出の処理に適した内容に変換する焦点
検出（AF）用信号処理ブロツク、26はズーミングレンズ
を動かす為のズームスイツチ、27は被写体、28は固定の
リレーレンズ、29は撮像素子23からの情報たとえば輝度
信号レベルの情報によって輝度信号レベルが一定となる
よう絞り値を最適値に制御する絞り制御回路である、 また、30は撮像素子23から出力された信号に、たとえ
ばガンマ補正，ブランキング処理，同期信号の付加等、
所定の信号処理を行って映像出力端子Voutより標準テレ
ビジヨン信号を出力する映像信号処理回路である。

以上の構成により、被写体27の像はフオーカシングレ
ンズ３を通り、ズーミングレンズ群5,絞り4,リレーレン
ズ28を介して撮像素子23の撮像面に結像される。このと
き、ズーミングレンズ５は撮影者がズームスイツチ26を
操作することによって可動範囲内の所望の位置に設定す
ることができる。また、このズーミングレンズ５の位置
はズームエンコーダ８によって検出され、伝送路11によ
ってレンズ側マイクロコンピユータ12に位置情報として
供給される。

絞り４は撮像素子23における光量が一定となる様に、
すなわち前述のように撮像素子23より出力された信号の
レベルが一定となるように絞り制御回路29で制御され
る。この制御信号はカメラ側マイクロコンピユータ16に
送られて翻訳され、伝送路14を介してレンズ側マイクロ
コンピユータ12に通信され、絞り駆動回路21によって露
出の自動調整が行われる。また、絞り値は常にエンコー
ダ７によって検出され、伝送路10を介してレンズ側マイ
クロコンピユータ12で読み取られ、上述の制御を繰り返
し行う。

さて、撮像素子23より出力された被写体像に応じた映
像信号は、AF信号処理回路25で合焦度に応じた信号たと
えば映像信号中の高周波成分の量を示す信号に変換さ
れ、合焦か非合焦かが判定される。また合焦度に応じた
信号のレベルすなわち高周波成分のレベルは、合焦点で
最大となり、合焦点から離れるにしたがって低下する特
性となる。そして本発明では、合焦度に応じた高周波成
分のレベルに対してスレシヨルドレベルを複数段階に設
定し、非合焦であれば、その合焦点に対してどの程度ず
れているか、すなわちぼけ量を前記複数のスレシヨルド
レベルと合焦度に応じた高周波成分のレベルとを比較す
ることによって検出している。

第２図は、このような動作を行うためのAF信号処理回
路25の内部構成の一例を示すものである。同図におい
て、たとえばCCD等の撮像素子23の出力は、AF信号処理
回路25内のプリアンプ251で所定のレベルに増幅された
後、ハイパスフイルタHPF252（バンドパスフイルタでも
よい）によって所定の高周波成分が抽出され、ゲート回
路253へと供給される。ゲート回路253は映像信号処理回
路より出力された垂直及び水平同期信号からウインドウ
パルスを形成し、撮像素子23の撮像面上における所定の
測距領域に相当する映像信号のみを抽出するために設け
られている。そしてゲート回路253によって抽出された
測距領域に相当する高周波成分は検波回路254で検波さ
れ、続いて積分回路255で高周波成分の量に応じた直流
レベルに変換される。この直流レベルは合焦度に応じて
変化する信号で、焦点電圧に他ならない。この焦点電圧
はA/D変換器256によってデジタル信号に変換され、カメ
ラ側マイクロコンピユータ16へと供給される。マイクロ
コンピユータ16側ではこの焦点電圧をメモリに格納し、
１フイールド周期で、新たに入力された焦点電圧レベル
と前回入力されてメモリに記憶されていた焦点電圧と比
較し、その差の小さくなる方へとフオーカシングレンズ
を駆動するように指令を出し、同時に入力される焦点電
圧レベルを、予め複数段階に設定されたスレシヨルドレ
ベルV_r1,V_r2と比較して、現在のレンズ位置が合焦点に
対しどの程度ずれているか、すなわちぼけ量が検出さ
れ、これによって後述するように、フオーカシングレン
ズ３の駆動速度を決定する際に用いている。すなわち本
発明の自動焦点検出系においては、上述のボケ量を逐次
検出して、ボケ量の大きい時はフオーカシングレンズの
移動速度を速くし、ボケ量が小さくなったところで速度
を落として合焦点へと停止させるような制御系となって
いる。

次にレンズ側とカメラ側との間の制御情報の伝達手段
について説明する。

すなわち本実施例によれば、前述の（１）式にもとづ
いて求めた現在のレンズ側の敏感度Ｓをレンズ側マイク
ロコンピユータ12によって演算し、さらに錯乱円径の変
化量ΔＺを求め、これをカメラ側マイクロコンピユータ
16へと伝送路13を介して送信する。

一方、カメラ側マイクロコンピユータ16においては、
AF信号処理回路より得られた合焦、非合焦の判定結果及
び非合焦の場合そのボケ量の情報にもとづいて、レンズ
側のフオーカシングレンズ３の適正な駆動速度を演算
し、その速度指令値をレンズ側マイクロコンピユータ12
へと伝送路14を介して送信する。そしてフオーカシング
レンズ３はこの指令値に応じて移動される。この際本発
明では、レンズの駆動速度錯乱円径の変化量に換算して
定義し、レンズ側への速度指令値も錯乱円径の単位時間
あたりに変化させなければならない変化量Ｖとして表わ
すと、単位時間内にフオーカシングレンズ３が移動しな
ければならない変化量Ｐは、 Ｐ＝V/ΔＺ ……（３） と表わすことができる。

そしてフオーカシングレンズ３の単位移動量とエンコ
ーダ６の分解能が合致していれば、Ｐは単位時間内にエ
ンコーダ６の出力が変化する回数（検出パルス数）とな
る。

カメラ側マイクロコンピユータ16により、このＰを速
度指令値としてレンズ側マイクロコンピユータ12へ送信
することにより、レンズ側では、この指令値Ｐをフオー
カシングレンズ駆動部20にその制御形態に対応した形に
変換して供給する。すなわちレンズ側のフオーカシング
レンズ駆動部20において、フオーカシングレンズ３の単
位移動量が決められていれば、単位時間あたりに、フオ
ーカシングレンズ３を単位移動量のＰ倍の移動量変位さ
せるように制御すればよいので、その制御を容易に行う
ことができる。

したがって、フオーカシングレンズ駆動部20内のフオ
ーカシングレンズ駆動用モータをステツピングモータ等
のように単位移動量として１ステツプが定義され、単位
時間あたりの駆動パルス数で速度制御を行えるような駆
動部としておけば、速度指令値Ｐによってただちに速度
制御することができる。

またステツピングモータのように、周期的な信号によ
って駆動する駆動源では、Ｐの代わりに、1/Pを伝送す
ると、これは駆動信号の周期となるので、カメラ側マイ
クロコンピユータ16の演算処理を簡易化することができ
る。

第３図は自動焦点調節制御のために用いるレンズ側、
カメラ側双方向の通信内容をそれぞれ示すものである。
レンズ側からカメラ側へは、錯乱円径の単位時間あたり
の変位量ΔＺ、フオーカシングレンズの駆動状況（実際
の駆動量、その他の情報）を伝送し、カメラ側からレン
ズ側へは、フオーカシングレンズ３の単位時間あたりの
駆動量Ｐ、レンズ駆動方向等の情報が伝達される。

このように、レンズの単位移動量あたりの錯乱円径の
変化量ΔＺを共通のパラメータとして、レンズ制御を行
うことができ、互換性、汎用性を確保できる。

第４図は、上述のフオーカシンズレンズ駆動速度の制
御速度を示すフローチヤートである。

steplにおいて、カメラの自動焦点調節動作がスター
トすると、step2では、レンズ側マイクロコンピユータ1
2において、エンコーダ7,8,6によって検出したその時点
における絞り値、焦点距離、フオーカシングレンズの位
置等の情報にもとづいて演算された錯乱円径の変化量Δ
Ｚをカメラ側マイクロコンピユータ16へと伝送する。続
いてstep3において、カメラ側のAF信号処理回路25によ
って撮像素子23の撮像面上に結像された被写体像が合焦
しているか非合焦かが判定される。そして合焦していれ
ば、step10へと移行して、前述の（３）の式の速度指令
値Ｐを０としてレンズ側マイクロコンピユータ12へと送
信する。すなわち合焦していればレンズが不要な動作を
行うことのないよう、単位時間あたりの錯乱円径の変化
量ΔＺを０すなわちＰ＝０として、フオーカシングレン
ズを停止する。

また、step3で非合焦と判定された場合には、step4,s
tep5へと順次進み、焦点電圧を複数のスレシヨルドレベ
ルV_r1,V_r2（V_r1＞V_r2）と比較して求めたボケ量すなわ
ちズレ量に応じて、大ボケ状態か（step4）、中ボケ状
態か（step5）がそれぞれ判定される。

step4の大ボケ状態と判定されたとき（焦点電圧V_r1＜
V_r2）は、step8に進んで、錯乱円径の変化速度Ｖに、大
ボケ時用の速度指令値V_z1（高速）を設定し、step9へと
進む。

また、step4で大ボケ状態でなく（焦点電圧V_r＜
V_r2）、step5へと進んで中ボケ状態であると判定された
とき（V_r1＞焦点電圧V_r＞V_r2）には、step7へと進ん
で、錯乱円径の変化速度Ｖに、中ボケ時用の速度指令値
V_r2（中速）を設定し、step9へと進む。

さらにstep5でも中ボケ状態でなく（焦点電圧V_r1＞V
_r1）、小ボケ状態であると判定されたときは、step6へ
と進んで、小ボケ時用の速度指令値V_z3が設定され、ste
p9へと進む。

step9では、それぞstep6,7,8において設定した単位時
間あたりの錯乱円径の目標変化量すなわち、錯乱円径の
変化速度指令値V_z1,V_z2,V_z3を現在の単位時間あたりの
錯乱円径の変化量で除算し、前述の（３）式のＰが算出
される。

そしてstep9で算出された変化量目標値Ｐは、step11
において、レンズ側マイクロコンピユータ12へと送信さ
れ、フオーカシングレンズ駆動回路20へと適応する形に
変換されて供給される。

これによってstep12では、フオーカシング駆動回路20
は、現在のレンズ駆動速度Ｐ倍の速度となるようにフオ
ーカシングレンズ３を駆動し、合焦点からの距離及び敏
感度に応じたフオーカシングレンズ駆動速度を最適制御
することができる。

以上の動作を繰り返して行い、自動焦点制御が行われ
る。

またstep2において、錯乱円径の変化量ΔＺは同図の
制御フローが繰り返される度にレンズ側から読み取り、
その後AF信号処理回路25からの検出出力を用い、撮像面
上の像が合焦、大ボケ、中ボケ、これら以外の状態を小
ボケと判断し、それぞれの場合に応じて予めマイクロコ
ンピユータ16内に設定されている錯乱円径変化速度指令
値V_z1,V_z2,V_z3を選択してstep9へと移行するものであ
る。

尚、step2において、レンズ側マイクロコンピユータ1
2においては、絞り値、焦点距離から錯乱円径の変化量
ΔＺを演算するが、実際にはレンズ側マイクロコンピユ
ータ12内あるいは外付けの図示しないROMに、第５図に
示すように絞り値F_O〜F_n、焦点距離f_T〜f_nのそれぞれの
条件に合致する錯乱円径の変化量ΔZ_O〜ΔZ_nをあらかじ
め情報テーブルとして形成しておけば、この値をその時
の絞り値、焦点距離からただちに選択することができる
ため、演算速度及び演算アルゴリズムを大幅に改善する
ことができる。またこのような情報テーブルの形式をと
ると、錯乱円径の変化量ΔＺは焦点距離ｆと絞り値Ｆと
の兼ね合いから実際の制御を考慮して所定の値以下は、
一定のΔZ_nとなるようにすることもでき、より実用的な
制御が可能である。

尚、このテーブルにおいて、各絞り値の関係は、F_O＜
F₁＜……＜F_n（F_Oは開放絞り値）、f_T＞f₁＞……＞f
_n（f_Tはテレ端）、各錯乱円径の変化量ΔＺの関係は、
ΔZ_O＞ΔZ₁＞……＞ΔZ_nとなつている。

上述の第１の実施例によれば、ボケ量を逐次検出し
て、フオーカシングレンズをボケ量に応じた駆動速度に
設定するにあたり、レンズの単位時間あたりの錯乱円径
の変化量にもとづいて、その速度を最適制御する場合に
ついて述べたが、次に非合焦判定時、ボケ量と前ピン，
後ピンかが判別できる、すなわちボケの方向の判別が可
能なずれ方式の自動焦点調節装置に本発明を適用し、レ
ンズの単位移動量に対する錯乱円径の変化量から、直接
フオーカシングレンズ移動量を演算して制御できるよう
にした第２の実施例を示すものである。

第２図は第２の実施例の構成を示すブロツク図であ
る。同図において、第１の実施例と同一構成部分につい
ては、同一符号を用いてその説明を省略する。

本実施例では、合焦検出手段として、ラインセンサー
を用いた所謂ずれ方式の合焦検出装置34を用いており、
まずこの内部の基本構成について第８図で説明する。

すなわち、フオーカシングレンズ３を前後に移動する
ことにより、フイルドレンズl₁,2次結像レンズl₂を介し
て２つのセンサからなるラインセンサ31上に結像される
像が、同図（ａ）の合焦状態、同図（ｂ）の前ピン状
態、同図（ｃ）の後ピン状態とでセンサ上の結像位置が
異なる。この合焦位置に対するずれ量によって合焦、非
合焦を判別し、ずれの方向を検出することができる。

同時において、31は焦点検出用のラインセンサー、32
はラインセンサー31へと入射光を分光するためのミラー
である。ラインセンサー31からは、合焦点に対するずれ
量の情報がAF信号処理回路34で所定の処理を行った後レ
ンズ側マイクロコンピユータ33へと供給され、合焦，非
合焦の判定が行われる。またエンコーダ7,8によってそ
れぞれ検出された絞り値及び、ズームレンズによる焦点
距離の情報がマイクロコンピユータ33へと供給されて、
前述の（１），（２）式の演算が行われ、敏感度Ｓ及び
レンズの単位移動量あたりの錯乱円径の変化量ΔＺが求
められる。

これらの合焦，非合焦の判定結果、レンズの単位移動
量あたりの錯乱円径の変化量ΔＺ、非合焦の場合そのず
れの量及び方向等の情報が伝送路13（LTC）を介してカ
メラ側マイクロコンピユータ16へと供給される。

カメラ側マイクロコンピユータでは、ずれ量Ｄを０と
して合焦するまでに、どの方向にどれ程フオーカシング
レンズ３を駆動すればよいかを演算する。

すなわち、ずれの量は錯乱円径の合焦時に対する変化
に対応しているので、このずれ量から合焦させるために
変化させるべき錯乱円径の量Ｄと方向が判定される。す
なわち、この変化させるべき錯乱円径の量Ｄを単位移動
量あたりの変化量ΔＺで除算することによって合焦する
までに必要なフオーカシングレンズ３の単位移動のステ
ツプ数が求められる。

すなわち、フオーカシングレンズ３を単位移動位置分
の移動を、その駆動部20内のステツピングモータの１ス
テツプで行うように構成すれば、合焦点となるまでに必
要な駆動部20の駆動ステツプ数はｎ＝D/ΔＺで求めるこ
とができる。

したがって、カメラ側のマイクロコンピユータ16は、
伝送路14（CTL）を介してレンズ側マイクロコンピユー
タ33へと上述のｎ及びレンズの駆動方向の情報を伝送
し、レンズ側マイクロコンピユータ33はこれらの情報に
したがって駆動部20を制御し、フオーカシングレンズ３
を駆動する。そしてフオーカシングレンズ３の単位移動
量をエンコーダ６の分解能に等しく設定すると、フオー
カシングレンズ３の指定方向に動かして、エンコーダ６
の出力がｎ回変化した所で被写体の像が合焦することに
なる。

尚、本実施例の場合も、第５図に示すように、アイリ
スエンコーダ７、ズームエンコーダ８より得られる絞り
値と焦点距離の情報をもとにそれぞれの条件に適合した
フオーカシングレンズの単位移動量に相当する錯乱円径
の変化量ΔＺとを情報テーブルとして備えていてもよい
ことは言うまでもない。

本実施例の場合も、第７図にカメラ側とレンズ側との
データの通信内容を示す。

レンズ側からカメラ側へは、錯乱円径の変化量ΔＺ非
合焦の際のずれ量、ずれの方向等のデータ、さらに必要
に応じて駆動状況、たとえばレンズが実際に動いた時の
エンコーダパルス出力やそのカウント値である。またカ
メラ側からレンズ側へはボケ量と錯乱円径の変化量から
判定されたフオーカシングレンズの駆動量ｎとその駆動
方向の指令等が送られる。

尚、本実施例では焦点検出用のラインセンサーが絞り
４の前に配されているが、絞り４の後方あるいはカメラ
側に配することも可能である。この場合は、小絞り値で
焦点検出精度が落ち、敏感度に応じてエラー量の増幅を
行う必要があるが、絞りの後方なので光量がほぼ一定と
なり、ラインセンサー用のAGCを行う必要がない。

上述の第１の実施例では、カメラ側からレンズに移動
速度を伝送し、その速度を合焦度に応じて変化させなが
らレンズを合焦位置へと追い込むようにした場合の通信
手段を示している。

また上述の第２の実施例では、撮像面上に像を合焦さ
せるために必要な合焦位置までのレンズ移動量及び移動
方向をレンズ側からカメラ側へと伝送し、これにもとづ
いてレンズを合焦位置まで移動し、合焦像を得るように
した方法を示している。

しかしながらら、AFシステムとレンズシステムの複数
の組み合わせにおいても、正しく自動焦点調節を行うた
めには、第１と第２の実施例で示したそれぞれの情報の
複合形、すなわちレンズの移動量、レンズの移動速度そ
してレンズの移動方向の３つの情報を同時に通信するこ
とが極めて有効である。そしてこれらの情報のどれを使
ってどれを無視するかは、組み合わされたシステムによ
って選択される。

本願の第３の実施例はこのような３つの情報を複号し
て制御を行うようにした場合を示すものである。

いま第６図のブロツク図に示す第２の実施例の自動焦
点調節装置において、上述のレンズの移動量、レンズ移
動速度、レンズ移動方向の３つの情報をレンズ側とカメ
ラ側との間で通信し、制御を行うようにした場合の制御
動作を第９図に示すフローチヤートを用いて説明する。
第９図においてstep1′でスタートした後、レンズ側マ
イクロコンピユータ33に各エンコーダによる検出情報
（絞り値、焦点距離等）が入力され、レンズの単位駆動
量あたりの錯乱円径の変化量ΔＺが演算され、カメラ側
マイクロコンピユータ16へと伝送路13（LTC）によって
伝送される。

一方、step3′では、合焦か非合焦かの判断が行われ
る。

step3′において、非合焦であった場合にはstep4′へ
と進みどれだけボケているのか、すなわち、合焦点まで
どれだけ錯乱円径を変化させなくてはならないか（前述
のＤを求める）検知する。

step5′ではボケ方向すなわち前ピン，後ピンのどち
らにボケているかを検知し、続いてstep6′で適切なレ
ンズ移動速度（前述のＰ）をレンズ側に指定する。step
7′ではAFシステムによって決定された移動量、移動速
度及び移動方向をレンズ側マイコンに伝送し、step9′
でレンズ３を駆動する。step3′で合焦であった場合
は、step8′へと移行してレンズを停止させる為に、移
動量と移動速度を０にする。第９図の作業はstep1′〜s
tep9′が繰り返し行われ、常にAF動作が行われる。この
作業が繰り返される毎に、レンズ側から錯乱円径の変化
量が読み出される。その後、合焦かどうかの判断がなさ
れ、合焦であればstep8′によってレンズは停止する。
合焦でない場合、AF信号処理回路34の出力によってstep
4とstep5でそれぞれレンズを動かす量ｎと方向が決定さ
れる。更にstep6′でレンズの移動速度Ｐを決定する。
上述の実施例ですでに述べた様に、ｎとＰはΔＺの関数
である。第６図の第２の実施例及び第９図に示される実
施例のAF方式では、合焦までの移動量がわかるので、レ
ンズ移動速度を出来るだけ速くするのが望ましい。そし
てこの場合、駆動速度Ｐは、システムに無理のかからな
い範囲で大きくする事も出来るし、またずれ量、錯乱円
径の変化量を検出して駆動の開始直後の負荷の増加や停
止直前の慣性を考慮して、その部分だけＰを小さくする
事も可能である。

以上の様にしてレンズ駆動量n,レンズ駆動速度P,駆動
方向の３情報が決定され、レンズ側に駆動命令として伝
送される。尚、n,P,駆動方向の演算方法あるいは検出方
法については前述の第1,第２の実施例と同様であり、説
明は省略する。

第10図は本発明の第３の実施例を、前述の第１の実施
例に於ける映像信号を用いたAF方式に適用したものであ
る。

第10図においてstep1″で自動焦点調節装置を動作さ
せた後、step2″で、レンズ側における各エンコーダの
情報から絞り値、焦点距離の情報をレンズ側マイクロコ
ンピユータ12へと読み込んで前述の方法と同様にレンズ
の単位移動時間に相当する錯乱円径の変化量ΔＺを演算
して、カメラ側マイクロコンピユータ16へと伝送する。

step3″ではカメラ側AF信号処理回路25において合焦
か非合焦かが判定され、非合焦であれば、step4″へと
進んで第４図のフローチヤートにおけるstep4,step5で
行ったっようにボケ量の大小関係が、大，中，小の３段
階で判別され、step5″で各ボケ量に応じてレンズ駆動
用モータの錯乱円径の変化量に換算した駆動速度指令値
Ｐが選択される（第４図のフローチヤートにおけるstep
6,step7,step8,step9）。続いてstep7″では合焦点まで
のレンズ駆動量ｎを指定するが、第１図のように映像信
号用いるAF方式では、第６図第２の実施例のような合焦
点からのずれ量を検出するものではないので、合焦点ま
での駆動量ｎを求めることは不可能であり、また自動焦
点調節を行う上では不要である。そこで本実施例におい
ては、ｎを無限大に設定しておかないと、フオーカシン
グレンズがｎの値で停止してしまうという誤動作を生じ
る。そこで実際には、ｎの値で取り得る最大値（例えば
ｎが16bitで表わされるとすればFFFFhex）に設定して、
レンズ側に伝送し、上記の問題点を回避する。

以上のようにして設定されたレンズ駆動量n,レンズ駆
動速度P,レンズ駆動方向の情報はstep8″においてそれ
ぞれカメラ側マイクロコンピユータ16よりレンズ側マイ
クロコンピユータ12へと伝送路14（CTL）を介して伝送
され、その情報にしたがってフオーカシングレンズ３の
制御が行われる。

尚、step3″において、合焦状態と判定された場合に
は、step9″に移行してレンズ駆動量n,レンズ駆動速度
Ｐをそれぞれに０にしてフオーカシングレンズ３を停止
してstep8″へと進む。

以上の動作を所定の周期で行うことにより、常に自動
焦点調節動作を行い続けることができる。

第11図は、第３図の実施例でAF制御の妙に用いるレン
ズ／カメラ側双方向の通信内容を表わしたものである。
レンズ→カメラ側への通信内容は前述の２つの実施例と
同様である。カメラ→レンズの通信内容はn,P及び駆動
方向の３つになっている。

以上説明したように、自動焦点調節方式が異る装置で
あっても本発明を適用することが可能であり、また上述
の第３の実施例においては、自動焦点調節方式の異なる
システムに対して別個に第９図、第10図のフローチヤー
トを用いて説明したが、これらはレンズとカメラとの組
み合わせに応じて、カメラ側マイクロコンピユータある
いはレンズ側マイクロコンピユータ等によって組み合せ
を判別して制御動作を最適となるように選択すればよ
く、上述の第７図と第８図の制御動作は全く同一のシス
テムで選択的に動作させることが可能である。

これまで述べて来た実施例では、錯乱円径の変化ΔＺ
を周期的に読み取っていたが、レンズ側ではΔＺの変化
を逐次検出出来るので、ΔＺの変化した時はいつでもカ
メラ側にそれを伝達するという方法も考えられる。ま
た、これらの実施例では、フオーカシングレンズを動か
して合焦像を得る方式について説明したが、この方式に
限らず単数又は複数のレンズその他の素子を動かして合
焦像を得るAF方式では、本発明の適用が可能である。

第12図は、自動焦点調節装置及びその制御用マイクロ
コンピユータを内蔵したレンズユニツトをカメラと組み
合わせた場合の説明について説明する。

同図はレンズ側主要部分の構成を示すもので、40,41,
42はそれぞれフオーカシングレンズ、ズームレンズ、絞
りを動作させるためのモータ、43,44,45はそれぞれモー
タ40,41,42の駆動用ドライバ、46はレンズ側マイクロコ
ンピユータで、各モータを駆動すべくドライバ43,44,45
を制御する駆動制御部47、レンズ側自動焦点制御部48を
備えている。

また、49はラインセンサー等の焦点情報検出用セン
サ、50はセンサ49の出力に所定の信号処理を施して合
焦，非合焦，合焦点からのずれ量、ずれの方向等の情報
を前記自動焦点制御装置48へと供給するAF信号処理回路
である。

51はカメラ側に配された自動焦点調節装置（実際には
マイクロコンピユータ）による焦点制御信号をレンズ側
へと供給するためのAF制御信号ラインである。また52
は、レンズ駆動用のドライバを制御する駆動制御部47を
カメラ側からのAF制御信号とレンズ側マイクロコンピユ
ータ46内の自動焦点制御部48とに選択的に切り換え制御
するスイツチで、手動によって切り換えてもよいし、レ
ンズ側あるいはカメラ側のマイクロコンピユータからの
指令でその被写体の状況に応じて切り換えるようにして
もよい。

したがって、スイツチを接点ｂのカメラ側AF制御信号
に切り換えることにより、レンズ側の焦点調節動作をカ
メラ側からのAF制御信号によって行うことができる（カ
メラ側制御）。またスイツチを接点ａの自動焦点制御部
48側に切り換えれば、レンズ側だけで、カメラ側に関係
なく自動焦点調節動作を行うことができるものである
（自己完結型）。

そして、カメラ側からのAF制御信号によって焦点調節
を行う場合は、前述の各実施例と同様に、ラインセンサ
ーからの検出信号をAF信号処理回路50を介してレンズ側
マイクロコンピユータ46内へと取り込んで、ずれ量を錯
乱円径の変化に換算して伝送ラインLTCを介してカメラ
側へと送られる。

したがってレンズとカメラの組み合せにかかわらず、
そのパターンに応じた最適制御を行うことができる。

以上のように、レンズ側とカメラ側とを、錯乱円径の
変化量ΔＺをパラメータとしてAF制御情報の伝送を行う
ようにしたので、レンズとカメラの種々の組み合せに対
して規格化された信号伝達をもって共通化することがで
き、互換性、汎用性の点で、きわめて有効である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、AFシステムでレンズシステムを制
御して自動焦点調節を行う時、所望のレンズ又は撮像素
子の移動量を錯乱円径の変化量に換算する事により、複
雑な計算なしに複数の焦点検出方式と複数のレンズシス
テムの間の通信及び制御整合性、共通性を高める事が可
能になるという効果があり、交換レンズシステムにおけ
る自動焦点調節装置として、また交換レンズシステムで
行われるカメラ、レンズ間の各種制御において、きわめ
て有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動焦点調節装置の第１の実施例を示
すブロツク図、 第２図は第１図の合焦検出回路の構成を示すブロツク
図、 第３図はレンズとカメラとの情報の通信内容を示す図、 打４図は第１の実施例の焦点調節動作を示すフローチヤ
ート、 第５図は錯乱円径の変化量を求めるための情報テーブル
を示す図、 第６図は本発明の自動焦点調節装置の第２の実施例を示
すブロツク図、 第７図は第２の実施例におけるレンズとカメラとの情報
の通信内容を示す図、 第８図は第２の実施例における合焦検出回路の構成を示
すブロツク図、 第９図は第３の実施例の焦点調節動作を示すフローチヤ
ート、 第10図は同じく本発明の第３の実施例を示すフローチヤ
ート、 第11図は同じく本発明の第３の実施例におけるレンズと
カメラとの情報の通信内容を示す図、 第12図は本発明の第４の実施例を説明するための要部の
ブロツク図である。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学系によって結像面に結像された被写体
   像の合焦状態を検出する合焦検出手段と、 前記合焦検出手段の出力に基づいて前記光学系に制御信
   号を出力してこれを制御する制御手段と、 前記光学系の位置の敏感度に関する所定の光学特性情報
   を検出する特性検出手段とからなり、 前記制御手段は、前記特性検出手段によって検出された
   前記所定の光学特性情報に基づいて、錯乱円径の変化速
   度を焦点調節の速度の基準として定義した焦点調節速度
   情報を演算して前記制御信号として出力し、前記光学系
   へと伝送するように構成されてなることを特徴とする自
   動焦点調節装置。
2. 【請求項２】光学系を着脱可能なカメラの制御装置であ
   って、 前記光学系の位置の敏感度に関する所定の光学特性情報
   を検出する特性検出手段と、 前記光学系を制御する制御信号を前記光学系へと供給す
   る制御手段とからなり、 前記制御手段は、前記特性検出手段によって検出された
   前記所定の光学特性情報に基づいて、錯乱円径の変化速
   度を焦点調節の速度の基準として定義した焦点調節速度
   情報を演算して前記制御信号として出力し、前記光学系
   へと伝送するように構成されてなることを特徴とするカ
   メラの制御装置。
3. 【請求項３】カメラ装置に着脱可能な光学系を有する光
   学装置であって、 該光学系の位置の敏感度に関する所定の光学特性情報を
   記憶した記憶手段と、 前記記憶手段より前記所定の光学特性情報を読み出して
   前記カメラ装置へと供給する手段と、 前記カメラ装置側より、前記所定の光学特性情報に基づ
   いて演算された、錯乱円径の変化速度を焦点調節の速度
   の基準として定義した焦点調節速度情報を制御信号とし
   て受信する受信手段と、 該受信手段によって受信された前記制御信号に基づい
   て、前記光学系の焦点調節のための駆動速度を制御する
   制御手段と、 を備えたことを特徴とする光学装置。
4. 【請求項４】カメラ装置と該カメラ装置に着脱可能な光
   学系とからなり、 前記光学系側には、該光学系の位置の敏感度に関する所
   定の光学特性情報を記憶した記憶手段と、 前記記憶手段より前記所定の光学特性情報を読み出して
   前記カメラ装置へと供給する手段とを備え、 前記カメラ装置側には、前記記憶手段より読み出された
   前記所定の光学特性情報に基づいて、錯乱円径の変化速
   度を焦点調節の速度の基準として定義した焦点調節速度
   情報を演算して前記制御信号として出力し、前記光学系
   へと伝送する制御手段を備えたことを特徴とするカメラ
   装置。