JP2827206B2 - 撮影距離または倍率検出装置に取付けられる撮影レンズ - Google Patents

撮影距離または倍率検出装置に取付けられる撮影レンズ

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JP2827206B2
JP2827206B2 JP62221136A JP22113687A JP2827206B2 JP 2827206 B2 JP2827206 B2 JP 2827206B2 JP 62221136 A JP62221136 A JP 62221136A JP 22113687 A JP22113687 A JP 22113687A JP 2827206 B2 JP2827206 B2 JP 2827206B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動合焦カメラに用いられる撮影距離また
は倍率を検出する装置に取付けられる撮影レンズに関す
る。 (従来の技術) 自動合焦カメラにおいて、撮影レンズ(フォーカシン
グレンズ)の無限遠距離(以下、これを∞と記す)基準
位置からの変位量に相当する信号を、例えば位置検出手
段のパルス数として得て、これを計数して、被写体距離
情報等を求めるものが知られている。また、例えば、特
開昭58−150921号公報によれば、予定結像位置と前記レ
ンズによる実際の結像位置との距離に相当するディフォ
ーカス量信号(例えば合焦検出手段によるパルス数)
と、撮影レンズの焦点距離とより被写体距離情報を算出
して求めることが示されている。 ところで、この種の撮影距離情報などを検出する装置
にあって、上述のごとく、レンズを∞基準位置から繰り
出し、あるいは同位置へ繰り込む方式を採用したシステ
ムにおいては、レンズの位置検出手段の∞基準位置が、
合焦検出手段の∞合焦基準位置とずれる場合があり、そ
れが検出値に誤差を生じる要因となる。 上記の基準位置間のずれは次のような場合に発生す
る。すなわち、 レンズの位置検出手段の∞基準位置が、光学的には
∞合焦位置にない場合 これは、例えば温度変化により、いわゆるレンズバッ
クが変動したときに発生する。また、温度変化等による
レンズバックの変動があっても、∞被写体に合焦できる
ように、常温でのフォーカシングレンズの可動範囲を∞
側に余裕をもたせたレンズにあって、その可動範囲規制
位置を位置検出手段の∞基準位置にしているようなとき
に発生する。 あるいはレンズの位置検出手段の∞基準位置と光学
的な∞合焦位置が正確に一致している場合でも、光学的
な∞合焦位置と合焦検出手段の基準位置(ゼロ出力点)
がずれている場合 これは、例えば最良結像点が中心から画面周辺まで考
慮して決められるのに対し、合焦検出手段が、一般に画
面中心だけで、しかも暗いFナンバーの一部の光束だけ
を利用していることにより、球面収差、非点収差等の影
響で発生するものである。 (発明の目的) 本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、フォー
カシングレンズの変位(移動)量を検出する位置検出手
段とレンズの合焦のための合焦検出手段との出力情報に
基いて、撮影距離、倍率を算出する際に、レンズの位置
検出手段の∞基準位置と合焦検出手段の∞合焦基準位置
の温度による誤差を補正し、高精度な撮影距離・倍率を
得ることが可能な撮影距離または倍率検出装置に取付け
られる撮影レンズを提供することを目的とする。 (発明の構成) 本発明は、フォーカシングレンズの無限遠距離基準位
置からの変位量相当の信号を出力する位置検出手段と、
予定結像位置と前記レンズによる実際の結像位置との距
離に相当するディフォーカス量信号を出力する合焦検出
手段と、前二者の検出手段の出力情報に基いて撮影距離
または倍率を演算する演算手段とを有した撮影距離また
は倍率検出装置に取付けられる撮影レンズであって、前
記位置検出手段の出力を温度に応じて補正するための温
度係数を出力する補正データ出力手段を備えたものであ
る。 この構成により、位置検出出力は温度に応じて誤差の
ないように補正され、この補正された信号出力と合焦検
出手段の出力信号に基づいて、正しい距離情報または倍
率情報を得ることができる。 また、上記補正データ出力手段は、さらに、位置検出
手段の無限遠基準位置と合焦検出手段の無限遠基準位置
の常温時のずれ量を出力するものとすることができる。 (実施例) 第1図を用いて本発明における撮影距離検出および倍
率検出の原理を全体繰出レンズの場合で説明する。上限
はレンズLが∞被写体に合焦した状態を、下段はレンズ
L′が或る有限距離の被写体Oに合焦した状態を示す。
ここで撮影距離Dは、被写体Oから前焦点までの距離Z
と焦点距離fの関係がZ≫fであれば D=Zとしてよく Z=f2/Z′から D=f2/Z′ ……(1) となる。また、撮影倍率βは β=Z′/f ……(2) で与えられる。 ここでフォーカシングレンズの∞基準位置からの移動
量(変位量)をdとすれば、Z′=dであるから、dと
fを求めれば、(1),(2)式よりD,βが求まる。全
体繰出以外のタイプのレンズでも、Z,Z′,fを全光学系
での値とすれば、(1),(2)式は成立し、また、D
≫fの領域では、一般に、 d=kZ′ ……(3) としてよい。ここで、kは個々のレンズにおいて決まる
係数である。したがって、一般に、 D=f2/Z′=kf2/d ……(4) β=Z′/f=d/kf ……(5) となる。 次に、パルスジュネレータを用いた位置検出手段の出
力パルス数nによって移動量dを求め、さらに(4)式
を用いてDを求める方式について説明する。レンズの移
動量dをパルス数nで d=an ……(6) (但し、aはレンズの種別毎に決まる係数) と表わせば、(4)式より D=kf2/an(mm)となり、両辺の対数をとって 2log2(D×10-3)=2log2{(kf2 /a)×10-3}−2log2n(m) A=2log2{(kf2/a)×10-3}とおき、撮影距離Dを
被写体距離情報としてDvとすると、 Dv=A−2log2n ……(7) で表わされる。 ここで、Aはレンズ毎に決まる定数である。 また、倍率は β=d/kf=an/kf 2A/2=(kf2/a)×10-3より β=(f・n×10-3)/(2A/2) …(8) となる。 ところで、dは∞基準位置からの繰り出し量である
が、前述したように、レンズの位置検出手段の∞基準位
置と、合焦検出手段の∞合焦位置(レンズが∞基準位置
にあるときに∞の被写体が結像する位置…第1図のF
点)との間にずれが生じた場合は、これが検出誤差の原
因となる。 このようなずれをDF(μm)とすると、有限距離にあ
る被写体に上記合焦検出手段で合焦させたときに、位置
検出手段の出力は、Dまたはβを求める上で、正しい移
動量dに対し、DF相当分だけ余分な(あるいは不足の)
値を出力する。 この余分な値Δdは(3)式より Δd=k・DF ……(9) ここでDFの倍率算出に与える影響について説明する。
(2)式よりβ∝Z′であるので、DFによる倍率算出誤
差をΔβとすると、 Δβ/β=DF/Z′=DF/βf ……(10) となる。例えば、DF=100μm, β=1/100,f=100mmのとき、 Δβ/β=0.1 となる。 DFは、例えば前記光学的な∞合焦位置と合焦検出手段
の基準位置がずれているの場合、諸収差はフォーカシ
ングレンズの繰り出しによっても変化するから、厳密に
補正するためには、DFも繰出量にしたがって変化すべき
である。しかしながら、(10)式は、Δβの許容値Δβ
allow(%)に対し、βが大きくなれば許容DFも比例的
に大きくなることを示しており、繰出しによる厳密なDF
の変化が大きくないときには、∞位置での値を補正して
おけば充分であることが分る。このことは、Dの算出に
際しても同様である。 したがって、以下には∞位置での常温のDFをDFo、DF
の温度係数をΔDFTとし、さらに位置検出手段とフォー
カシングレンズとのガタ(バックラッシュ)をBLとし
て、これらの誤差を補正して正確な距離情報・倍率を検
出する装置について、この装置を使用したカメラの実施
例で説明する。 第2図は本実施例に用いられるカメラ全体の回路のブ
ロック図を示す。 第2図において、1はカメラ全体のシーケンス制御お
よび各種演算を行うマイクロコンピュータ(以下、マイ
コンという)である。特に、本実施例では、マイコン1
は、後述するように位置検出手段と合焦検出手段のそれ
ぞれの出力情報に基いて撮影距離・倍率を演算する演算
手段、位置検出手段と合焦検出手段の各基準位置のずれ
量に応じて位置検出出力を補正する補正手段を含んでい
る。 2は被写体の輝度を測光する測光回路であり、輝度を
マイコン1ヘアペックスのデジタル信号(BV値)として
出力する。この測光回路2は、撮影画面の中央部を測光
するスポット測光(以下SP測光といい、その輝度値をBV
SPという)と、上記中央部を除く画面全体を測光する画
面測光(以下AMB測光といい、その輝度値をBVAという)
とを有する。これらの測光方式の測光範囲を第3図で説
明すると、周辺の長方形は撮影画面を示し、中央部の円
(例えば35mmフィルムで直径約5mm)SPの内部がSP測光
範囲で、それ以外の範囲がAMB測光範囲である。SP測光
範囲内の長方形の部分AFは、自動焦点検出のための検出
範囲である。 再び、第2図において、3は設定またはマイコン1で
演算された絞り値およびシャッター速度に基いて、絞り
およびシャッターを制御する露出制御回路、4はモータ
M1を駆動してフィルムを1駒巻き上げる巻上げ回路、5
は撮影情報を表示する表示回路および表示装置である。
6は手動設定されたフィルム感度あるいはフィルムの容
器に示されたコードパターンを自動的に読み取ることに
より得たフィルム感度を、アペックスのデジタル信号SV
値として出力するフィルム感度設定回路である。 8〜13は自動焦点検出に用いられる回路(合焦検出手
段を構成)であり、8は、イメージセンサであるCCD10
への積分時間を制御するためのモニタ回路で積分終了要
求信号、低輝度信号をそれぞれマイコン1の入力端子IP
1,IP0へ出力する。9はマイコン1の出力端子OP2,OP3か
ら出力される積分開始信号および積分終了信号を入力し
て、CCD10の積分動作を制御するとともに、CCD10のアナ
ログデータをデジタル変換してマイコン1へ出力するた
めのインターフェース回路である。11は図外のカプラを
経て焦点調節用レンズを駆動するモータM2の制御を行う
モータ制御回路、12はモータM2の回転をモニタするエン
コーダーであり、モータM2の回転量に応じたパルスを発
生する。13はマイコン1で演算されたディフォーカス量
に応じて回転数(量)だけ上記レンズ駆動モータM2を駆
動するためのカウンターであり、このカウンター13はデ
ィフォーカス量に応じた回転数(量)がマイコン1によ
ってセットされ、このセット値をエンコーダー12かのパ
ルスが来る毎に減算し、この減算値が0になるとレンズ
駆動モータM2を停止すべく端子MSからモータ制御回路11
に駆動停止信号を出力する。 14は最終端の位置まで焦点調節用レンズを繰り込んだ
状態からのレンズ繰り出し量をモニタするためのアップ
ダウンカウンター(位置検出手段を構成)であり、レン
ズを繰り出すときにはエンコーダー12からのパルスをア
ップカウントし、繰り込むときにはダウンカウントす
る。15は、最終端の位置にレンズを繰り込んだ状態から
エンコーダー12からのパルスがいくつ出力されたかをカ
ウントするカウンターであり、所定値以上になれば桁上
げ信号を入力端子IP7に出力する。これは、上記繰り出
し量をモニタするカウンター14の値と、実際の繰り出し
量との間に生じる誤差(これは、レンズ駆動機構と、カ
プラーとの遊び、あるいは1パルスに対する繰り出し量
とのわずかな誤差により生ずる)が、モータM2の回転数
に比例して大きくなっていく可能性があるために、この
カウント数のモニタを行い、桁上げ信号をマイコン1へ
出力することによって上記誤差を大きくしないようにし
ている。16はフラッシュ装置(以下、FL装置という)の
発光量を制御するための調光回路、17は内部FL装置18、
外部FL装置19および交換レンズLE内の回路20とマイコン
1との間に置かれたインターフェース回路である。21は
温度センサであり、公知の半導体センサが用いられる。 次に、ここで交換レンズLE内の回路20の詳細構成を第
4図を用いて説明する。 交換レンズLEの回路20は、ROM31、3ビットバイナリ
カウンター32、12進カウンター33、アドレスデコーダ3
4、入力切換回路35および8ビット並列・直列変換回路3
6からなっている。 本体のマイコン1がレンズのデータを読み出すとき
は、インターフェース回路(INF2)17より信号接点44a,
44bを通じてリセット信号を1から0に立ち下げる。こ
れにより12進カウンター33は0にリセットされる。引続
き、インターフェース回路17より信号接点45a,45bを通
じて、クロックパルスを送る。上記3ビットバイナリカ
ウンター32は、このクロックパルス8個に対して1個の
パルスを次段の12進カウンター33に出力する。一方、8
ビット並列・直列変換回路36からシリアルに出力する交
換レンズLEのデータ情報の出力タイミングを制御する。 いま一つの12進カウンター33は、上記3ビットバイナ
リカウンター32から入力されるパルスに応じて、次の第
1表に示す出力信号L1をアドレスデコーダ34に出力す
る。 上記アドレスデコーダ34は、上記出力信号L1の情報に
基いてROM31のアドレス指定のための出力信号L2およびL
4をそれぞれROM31および入力切換回路35に出力する。出
力信号L2はアドレス8ビットのうちの上位3ビットを指
定し、また、出力信号L4はアドレス8ビットのうちの下
位5ビットを指定するものである。 ROM31のアドレス8ビットのうちの下位5ビットは、
また、外部信号L6-1,L6-2によっても設定可能である。
外部信号L6-1は交換レンズLEがズームレンズである場合
の焦点距離に対応する信号であり、この外部信号L
6-1は、ズーム操作リング41の操作により、ズームエン
コーダー接片41bから発生される。固定焦点レンズの場
合には、上記ズームエンコーダー接片41bへ全てアース
エンコーダー接片41aに対して非導通状態に設定され
る。いま、一つの外部信号L6-2は、自動焦点の可/不可
状態を示すエンコーダー接片41cにより発生される。 ROM31の下位5ビット指定情報L4,L6の切換えは、アド
レスデコーダ34の出力信号L3によって入力切換回路35の
内部で行なわれ、入力切換回路35の出力信号L5がROM31
のアドレス下位5ビットを最終的に決定する。 アドレスデコーダ34の入出力および入力切換回路35の
入出力関係を次の第2表に示す。 すなわち、L3=“00"であればL5=L4となり、L3=“0
1"であればL5=L6-1となりアドレスの下位5ビットをそ
れぞれ指定する。 また、L3=“10"であれば下位5〜2ビットはL5=L4
となるが最下位ビットのみL6-2に依存する。 次に、回路20のROM31に記憶されている情報は第3表
の通りである。 再び第2図に戻って、以下スイッチ類について説明す
ると、SMはメインスイッチであり、このスイッチSMをON
していない限り、マイコン1は次に示す撮影準備スイッ
チS1の信号を受け付けないように構成されている。この
メインスイッチSMのONからOFF、あるいはOFFからONによ
ってパルス発生回路PGからパルスが発生され、このパル
スが入力されるとマイコン1は、レンズを∞側ストッパ
まで繰り入れる動作を行うよう制御回路11に指令を送る
とともにカウンタ−14,15をリセットし、レンズの位置
とカウンターの内容を一致させる。 S1はレリーズ鉛の第1ストロークでONする撮影準備ス
イッチで、このスイッチS1がOFFからONに変化すると、
測光回路2は測光を開始する。S2はレリーズ鉛の第2ス
トロークでONするレリーズスイッチであり、所定の条件
のもとでこのスイッチS2がONされると、露出制御が行な
われる。S3はシャッターの後幕の走行完了でONし、巻上
げモータM1によりレリーズ機構がチャージされたときに
OFFするタイミングスイッチである。 SLはレンズ装着時にONするレンズ装着スイッチで、こ
のスイッチSLがONされると、マイコン1はスイッチSMを
操作したときと同様にレンズを∞側へ繰り入れる動作を
行う。 SAFは自動焦点調節AFと手動焦点調節MFとを切換える
スイッチである。SM1はメインスイッチSMに連動してON,
OFFするスイッチであり、このスイッチSM1を介して、電
池E1から直接、内部FL装置18に電源が供給されるように
なっている。SAVは露出モードがオートに設定されたと
きにONする露出オートスイッチ、SFLは自然光撮影モー
ドから閃光撮影モードに設定されたときにONする閃光撮
影スイッチである。 次に電源関系を説明すると、E1はカメラに電源VDDを
供給する電池で、スイッチSM1を介して直接内部FL装置1
8に電源Voを供給している。C1はマイコン1をバックア
ップするためのバックアップ用コンデンサで、D1はバッ
クアップ用コンデンサC1に蓄えられた電荷が電池E1側に
放電されるのを防ぐダイオードである。上記バックアッ
プ用コンデンサC1からは、各スイッチのプルアップ抵
抗、マイコン1およびカウンターCNT2,CNT3に直接給電
が行なわれている。Tr1は給電用トランジスタで、上記
装置以外の装置に電源Vccを供給する。 次に上記構成において、距離および倍率を求める手法
について説明する。 レンズLEよりインタフェイス回路17を通じて、前述し
た第3表に示す係数AおよびDFo,ΔDFT,BL、さらにK値
およびf等がマイコン1に入力される。K値は単位ディ
フォーカス量当りのカウンターパルス数で、ズームレン
ズではズーミングによって焦点距離の2乗に反比例する
値である。本実施例では、DFoの単位をμmとしてい
る。これは、∞側へフォーカシングレンズの可動範囲の
余裕を大きくもたせていないようなズームレンズでは、
ズーミングによる像面移動量を一定に抑えてあるので、
μm単位にしておけば変化が少なく、全ズーミング域に
対して一定の値でもよい場合が多いことによる。 また、ΔDFTは、ズームレンズの場合、一般に焦点距
離fに対応して大きく変化するが、これを第5図の原点
を通る直線で近似することができる。この場合、レンズ
から送るデータはこの直線の傾きCであり、全ズーム域
に対して一定値にできる。 C=ΔDFT(fa)/fa ……(11) ここでfaは任意の焦点距離で、ΔDFT(fa)はその焦
点距離でのΔDFTの値を示す。BLはパルス数単位で送る
ものとする。 さて、ある被写体に対して合焦した時、Dvおよびβ
は、カウンター14のパルスを利用して、(7)式および
(8)式で求めればよいが、その前にパルス数nに対し
て前述したようにDF分補正を加える必要がある。 DFのパルス数換算値をΔnとすると、 Δn=K・DF=K(DFo+ΔDFT×ΔT) =K(DFo+C×f×ΔT) ……(12) (但し、ΔTは温度センサ21により検出された温度変化
分) また、バックラッシュBLは、∞基準位置へ駆動する時
(順方向)と逆方向へ駆動した時のみ補正を要するの
で、(7),(8)式は、 Dv=A−2log2(n−Δn+δ・BL) ……(13) 但し、δ=−1(逆方向駆動時) δ=0 (順方向駆動時) となる。 さらに、合焦する以前にDvおよびβを求める手法につ
いて説明する。 ある被写体に対して測距した時のディフォーカス量に
応じたパルス数がカウンター13に入力されることは前述
した。このパルス数をΔn′とし、合焦する以前の状態
でのレンズ移動量に対応するパルス数をnとすると、
(13),(14)式を Dv=A−2log2(n−Δn±Δn′+δ・BL) ……(15) とすることで、合焦以前にも、測距した被写体のDvおよ
びβを求めることができる。 次に別の実施例として、回路20からマイコン1に入力
するデータを、DFo,ΔDFTの代わりに、DFo×K,ΔDFT×
Kとした場合について説明する。この例では、ディフォ
ーカス量(μm)の次元であるDFo,ΔDFTをK値を乗ず
ることにより、パルス数の次元に直しておくもので、こ
のようにしておくと、式(12)は、 Δn=K・DFo+K・ΔDFT×ΔT となるから、マイコン1での演算が、Kを乗ずる手間が
省けて簡単になる。なお、(13)式以下は前述と同様で
ある。 ∞側へフォーカシングレンズの可動範囲の余裕をもた
せているズームレンズではDFoは大きく変動するのに対
して、K×DFoはズーミングに際しても一定となる。ま
た、ΔDFTもΔDFT∝f2の関係で近似できる時、K∝1/f2
であるから、ΔDFT×Kはズーミングによらず一定値と
なる。一般にズームレンズからズーミングによって値が
大きく変動するデータを送る場合は、ズームエンコーダ
ーを用いてデータを変化させる必要があるが、この実施
例の方式ではデータ処理上、有利となる。 次に、検出した距離情報Dvと倍率βを露出制御に用い
た場合について説明する。ここで倍率βは、それに応じ
て露出方式を変更することに利用する。すなわち、主要
被写体を人物の顔に想定し、スポット測光部で顔を測れ
る倍率であるか、あるいは倍率が小さすぎてスポット測
光部に背景の明るさが入るかを判定して露出方式を切替
えるものである。 例えば、この切替点の倍率を1/30とすると、β≧1/30
の時、画面の一部を占める主要被写体(例えば人物)の
撮影を目的とする場合が多いので、スポット輝度BVSPを
採用する。 β<1/30の時、画面全体の撮影を目的とする風景撮影
の場合が多いので、平均輝度BVAVを採用する。このよう
にして撮影の目的に応じた正しい露出を得ることができ
る。 閃光撮影を行う場合を説明すると、フィルム感度SV、
発光量IV、および距離情報DVから閃光撮影に必要とされ
る絞り値AVFLを、 AVFL=SV+IV−DV から求める。そしてこのAVFLが撮影レンズの開放F値よ
り大きい時は閃光撮影を行なった時、閃光により被写体
が適性露光になることを示す。AVFLが撮影レンズの開放
F値より小さい時は閃光撮影では露出不足となることを
示すので、閃光撮影を禁止するとともに、警告表示を行
い、撮影ミスを未然に防止することができる。 (発明の効果) 以上のように本発明によれば、位置検出手段からの出
力を、温度に応じて補正するための温度係数を用いて補
正して撮影距離または倍率情報を得るようにしているの
で、高精度な撮影距離・倍率情報を得ることができ、し
たがって、無限遠距離側に可動範囲を余裕をもたせたレ
ンズや、温度変化によりレンズバックに変化のあるレン
ズや、バックラッシュ量の大きなレンズであっても、確
実に検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の検出装置の原理を説明するための光学
系の図、第2図は本装置の一実施例を示す構成図、第3
図は本装置における測光部を説明する図、第4図は本装
置におけるレンズの回路部の構成図、第5図は本装置に
おける位置検出手段と合焦検出手段との基準位置のずれ
の温度係数がズーミングにより変化する状態を示す図で
ある。 L……レンズ(フォーカシングレンズ)、1……マイク
ロコンピュータ(演算手段)、10……CCD、11……モー
タ制御回路、12……エンコーダ、13……カウンター(合
焦検出手段)、14……カウンター(位置検出手段)、17
……インターフェース回路、20……交換レンズLE内の回
路、21……温度センサ、31……ROM(補正データ出力手
段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/11

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.フォーカシングレンズの無限遠距離基準位置からの
    変位量相当の信号を出力する位置検出手段と、予定結像
    位置と前記レンズによる実際の結像位置との距離に相当
    するディフォーカス量信号を出力する合焦検出手段と、
    前二者の検出手段の出力情報に基いて撮影距離または倍
    率を演算する演算手段とを有した撮影距離または倍率検
    出装置に取付けられる撮影レンズであって、 前記位置検出手段の出力を温度に応じて補正するための
    温度係数を出力する補正データ出力手段を備えたことを
    特徴とする撮影レンズ。 2.上記補正データ出力手段は、さらに、位置検出手段
    の無限遠基準位置と合焦検出手段の無限遠基準位置の常
    温時のずれ量を出力するものであることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の撮影レンズ。
JP62221136A 1987-09-02 1987-09-02 撮影距離または倍率検出装置に取付けられる撮影レンズ Expired - Lifetime JP2827206B2 (ja)

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