JP2882108B2 - オートフォーカス装置 - Google Patents

オートフォーカス装置

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JP2882108B2
JP2882108B2 JP20920791A JP20920791A JP2882108B2 JP 2882108 B2 JP2882108 B2 JP 2882108B2 JP 20920791 A JP20920791 A JP 20920791A JP 20920791 A JP20920791 A JP 20920791A JP 2882108 B2 JP2882108 B2 JP 2882108B2
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【従来の技術】近年、ビデオムービーの普及にともな
い、レンズの直前から無限遠までの広い範囲で自動焦点
合わせ(以下、オートフォーカスと称す)ができるイン
ナーフォーカス方式のズームレンズが一般的に採用され
るようになってきたが、そのズームレンズにおいて合焦
速度が素早く、かつ動作の確実なオートフォーカス装置
が求められている。
【0002】以下、インナーフォーカス方式ズームレン
ズにおける従来のオートフォーカス装置について図面を
参照しながら説明する。図3は従来のオートフォーカス
装置の構成をブロック図で示す。図において、1は第1
のレンズ、2は変倍レンズである第2のレンズ、3は第
3のレンズ、4はフォーカシングレンズである第4のレ
ンズ、6は撮像素子であるCCDである。レンズ2とレ
ンズ3の間には絞り装置5が配置されており、その絞り
値は絞り検出手段9によって検出される。変倍レンズ2
はズーム駆動手段であるズームモータ8によって駆動さ
れて光軸方向に移動し、その位置がズームエンコーダ7
によって検出される。11はフォーカスレンズ4を光軸
方向に移動させる駆動手段であるフォーカスモータであ
り、10は前記フォーカスモータ11の動作基準位置を
決定するフォーカスエンコーダである。焦点合わせを制
御するフォーカス制御部12はズームトラッキング曲線
演算部13、補助振動決定部14、ぼけ信号検出部15
およびフォーカスモータ駆動部16により構成される。
また、図4は合焦状態における変倍レンズ2の位置とフ
ォーカシングレンズ4の位置関係を被写体距離のパラメ
ータで表したズームトラッキング曲線をグラフで示す。
図4から明らかなように、1m〜無限遠の実用被写体距
離において、フォーカシングレンズ4の少ない移動量で
ピント合わせが可能であり、とくにズームのワイド側で
顕著である。
【0003】以下、上記構成要素の相互関係と動作につ
いて説明する。ズーミング動作中に刻々と変化する変倍
レンズ2の位置がズームエンコーダ7で検出される。変
倍レンズ2の位置に対してフォーカシングレンズ4は図
4に示すズームトラッキング曲線で与えられる位置にフ
ォーカスモータ11により移動されて合焦する。そのフ
ォーカシングレンズ4の基準位置からの移動量はフォー
カスエンコーダ10によって検出される。たとえば、フ
ォーカスモータ11にステッピングモータを用いた場合
には、基準位置に対するステップ数で検出する。被写体
距離に対するズームトラッキング曲線はズームトラッキ
ング曲線演算部13によって演算する。
【0004】一方、補助振動決定部14では絞り検出手
段9によって検出されたぼけ信号から、合焦方向と合焦
判断を行うためのレンズ4の補助振動条件を決定する。
一般に絞り値の増加とともにレンズ4の補助振動の振幅
も増加させる。フォーカスモータ駆動部16はズームト
ラッキング演算部13、補助振動決定部14およびぼけ
信号検出部15からの情報により、合焦方向にフォーカ
スモータ11を駆動させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のオー
トフォーカス装置では、フォーカシングレンズの少ない
移動でピント合わせができるので、実用被写体距離で素
早いピント合わせが可能であるが、反面、フォーカスレ
ンズ4の僅かな移動誤差によって大きくピントずれが発
生する。したがって、とくに晴天時の屋外撮影をズーム
のワイド側で行う場合などの実用上被写体深度が十分に
ある条件においても、不用意に大きくピントずれが発生
することがあるという問題があった。
【0006】本発明は上記課題を解決するもので、実用
被写体距離において素早くピント合わせが可能で、かつ
非常に安定性の高いオートフォーカス装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、インナーフォーカス方式のズームレンズに
おいて、変倍レンズと、前記変倍レンズの位置を検出す
るズームエンコーダと、前記変倍レンズを駆動させるズ
ーム駆動手段と、前記変倍レンズの移動によって生じる
焦点位置のずれの補正とフォーカシングを行うフォーカ
スレンズと、前記フォーカスレンズを駆動させるフォー
カス駆動手段と、前記フォーカスレンズを移動させると
きの基準位置を決定するために前記フォーカスレンズ
位置検出を行うフォーカスエンコーダと、絞り装置と、
前記絞り装置の絞り値を検出する絞り検出手段と、映像
からのぼけ信号を用いてフォーカシングを行うととも
に、ズーミング時に前記変倍レンズの移動に伴う焦点
置のずれの補正を行い、ズームトラッキングを確保する
フォーカス制御部とを備え、前記フォーカス制御部は、
前記ズームエンコーダ情報による焦点距離値が所定の値
以下で、かつ前記絞り検出手段の情報による絞り値が所
定の値以上であって実用上十分な被写界深度が確保され
る場合、ズーミング時に固定フォーカスモードを選択し
て前記所定の焦点距離値以下の特定被写体距離に合焦す
るように合焦制御し、他の場合はオートフォーカスモー
ドを選択して実際の被写体距離に合焦するように合焦制
し、また一定周期で映像のぼけ信号を検出し、ぼけ量
が一定量以上になった場合、固定フォーカスモードから
オートフォーカスモードに移行するものである。
【0008】
【作用】本発明は上記構成において、フォーカス制御部
は、ズーム中に焦点距離値が所定の焦点距離値以下であ
って、かつ絞り値が所定の絞り値以上であるときは、フ
ォーカス制御のモードを固定フォーカスモードに自動的
に切り換えて、フォーカシングレンズを特定被写体距離
に合焦する固定焦点状態でズーミング動作を行なうよう
に制御して深い焦点深度による合焦状態を確保し、他の
条件では通常のオートフォーカスモードに自動的に切り
換えて、実被写体距離に合焦させる制御を行なう。
【0009】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の一実施例のオートフォーカ
ス装置について、図面を参照しながら説明する。図1は
本発明の一実施例のオートフォーカス装置の構成をブロ
ック図で示す。図において、21は第1のレンズ、22
は変倍レンズである第2のレンズ、23は第3のレン
ズ、24はフォーカシングレンンズである第4のレン
ズ、26は撮像素子であるCCDである。レンズ22と
レンズ23の間には絞り装置25が配置されており、そ
の絞り値は絞り検出手段29によって検出される。変倍
レンズ22はズーム駆動手段であるズームモータ28に
よって駆動され、ズームエンコーダ27によって位置検
出が行われる。また、30はフォーカスエンコーダであ
り、フォーカス駆動手段であるフォーカスモータ31の
動作基準位置を検出する。フォーカス制御部32はフォ
ーカスモード切り換え部33、ズームトラッキング曲線
演算部34、補助振動決定部35、ぼけ信号検出部3
6、フォーカスモータ駆動部37および固定フォーカス
ズームトラッキング曲線設定部38によって構成され
る。
【0010】以下、上記構成要素の相互関係と動作につ
いて説明する。フォーカスモード切り換え部33では、
ズームエンコーダ27によって検出されたズーミング
に刻々と変化する変倍レンズ22の位置と、絞り検出手
段29によって検出された絞り値の情報から、通常のオ
ートフォーカスモードにするか、固定フォーカスモード
にするかを判断して、フォーカスのモードを自動的に切
り換える。固定フォーカスでピントが合う範囲を考察す
ると、たとえば、屋外撮影において実用被写体距離を
1.5m〜無限遠とし、最小錯乱像円径を15μmとし
た場合、絞り値がF11、焦点距離がf=22mm、被
写体距離3mにおいて被写体深度により1.5m〜無限
遠の範囲の被写体にピントが合う。
【0011】したがって、絞り値がF11以上で、か
つ、焦点距離がf=22mm以下になった場合には、固定
フォーカスモードを自動的に選択して固定ズームトラッ
キング曲線演算部38に切り換え、このモードにおいて
はf=22mm以下の焦点距離で固定ズームトラッキング
曲線設定部38で3mのズームトラッキング曲線を設定
し、フォーカスモータ31は変倍レンズ22とフォーカ
シングレンズ24が3mのズームトラッキング曲線の関
係になるようにフォーカスモータ駆動部37によって駆
動する。このとき、ズームトラッキング曲線演算部3
4、補助振動決定部35、ぼけ信号検出部36による制
御は動作していない。
【0012】一方、絞り値がF11以下または焦点距離
がf=22mm以上のとき、フォーカスモード切り換え部3
3はオートフォーカスモードを自動的に選択して通常の
オートフォーカス制御を行なう。すなわち、フォーカス
モード切り換え部33ズームトラッキング曲線演算部
34に切り換え、ズームエンコーダ27で検出した変倍
レンズ22の位置と、フォーカスエンコーダ30によっ
て決定されたフォーカシングレンズ24の基準位置から
の移動量を、たとえば、フォーカスモータ31にステッ
ピングモータを用いた場合には、基準位置に対するステ
ップ数で検出することにより決定される被写体距離によ
って、被写体距離に対するズームトラッキング曲線をズ
ームトラッキング曲線演算部34によって演算する。ま
た、補助振動決定部35では絞り検出手段29によって
検出された絞り値と、CCD26の映像からぼけ信号検
出部36よって検出したぼけ信号から、合焦方向と合焦
判断を行うためのレンズ24の補助振動条件を決定す
る。そして、フォーカスモータ駆動部37は、ズームト
ラッキング演算部34、補助振動決定部35、ぼけ信号
検出部36からの情報により、合焦方向にフォーカスモ
ータ31を駆動させる。
【0013】以上のように本発明の実施例のオートフォ
ーカス装置によれば、インナーフォーカス方式のズーム
レンズにおいて、変倍レンズと、前記変倍レンズの位置
を検出するズームエンコーダと、前記変倍レンズを駆動
させるズーム駆動手段と、前記変倍レンズの移動による
焦点位置補正とフォーカシングを行うフォーカスレンズ
と、前記フォーカシングレンズを駆動させるフォーカス
駆動手段と、フォーカシングレンズを移動させるときの
基準位置を決定するためにフォーカシングレンズの位置
検出を行うフォーカスエンコーダと、絞り装置と、前記
絞り装置の絞り値を検出する絞り検出手段と、映像から
のぼけ信号を用いてフォーカシングを行うとともに、ズ
ーミング時に前記変倍レンズの移動に伴う焦点位置補正
を行い、ズームトラッキングを確保するフォーカス制御
部とを備え、前記フォーカス制御部は、前記ズームエン
コーダ情報による焦点距離値が所定の値以下で、かつ前
記絞り検出手段の情報による絞り値が所定の値以上であ
って実用上十分な被写界深度が確保される場合、ズーミ
ング時に自動的に固定フォーカスモードを選択して前記
所定の焦点距離値以下の特定被写体距離に合焦するよう
に合焦制御し、他の場合は自動的にオートフォーカスモ
ードを選択して実際の被写体距離に合焦するように合焦
制御するようにしたオートフォーカス装置とすることに
より、使用頻度の高い屋外撮影時などにおいても不用意
に大きなピントずれを生じることがなく、実使用状態に
おいて高いフォーカス精度を確保し、オートフォーカス
の安定性を大幅に高めることができる。
【0014】なお、固定する被写体距離を1mから無限
遠の被写界深度内の値に設定するのが実用的であるの
で、上記実施例においては被写体距離を3m、絞り値を
F=11としたが、固定フォーカスモードに切り換える
焦点距離と絞り値は、被写界深度範囲内の他の距離と絞
り値を選んでもよく、目的により自由に組み合わせるこ
とができ、また、固定する焦点距離を絞り値に対応して
変化させてもよい。
【0015】また、図2に示すように、固定フォーカス
モードにおいても補助振動決定部とぼけ信号検出部によ
って周期的に合焦判断を行い、ぼけ信号の値が一定値以
上になった場合、自動的に固定フォーカスモードを解除
して通常のオートフォーカスモードとすることにより、
ズームがワイド側で、たとえば1.5m以下の近距離被
写体を屋外で撮影する場合でも、インナーフォーカス方
式の特徴を損なうことなくオートフォーカスでピント合
わせを行うようにできる。
【0016】
【発明の効果】以上の実施例から明かなように、インナ
ーフォーカス方式のズームレンズにおいて、変倍レンズ
と、前記変倍レンズの位置を検出するズームエンコーダ
と、前記変倍レンズを駆動させるズーム駆動手段と、前
記変倍レンズの移動による焦点位置補正とフォーカシン
グを行うフォーカスレンズと、前記フォーカシングレン
ズを駆動させるフォーカス駆動手段と、フォーカシング
レンズを移動させるときの基準位置を決定するためにフ
ォーカシングレンズの位置検出を行うフォーカスエンコ
ーダと、絞り装置と、前記絞り装置の絞り値を検出する
絞り検出手段と、映像からのぼけ信号を用いてフォーカ
シングを行うとともに、ズーミング時に前記変倍レンズ
の移動に伴う焦点位置補正を行い、ズームトラッキング
を確保するフォーカス制御部とを備え、前記フォーカス
制御部は、前記ズームエンコーダ情報による焦点距離値
が所定の値以下で、かつ前記絞り検出手段の情報による
絞り値が所定の値以上であって実用上十分な被写界深度
が確保される場合、ズーミング時に自動的に固定フォー
カスモードを選択して前記所定の焦点距離値以下の特定
被写体距離に合焦するように合焦制御し、他の場合は自
動的にオートフォーカスモードを選択して実際の被写体
距離に合焦するように合焦制御するようにしたオートフ
ォーカス装置とすることにより、使用頻度の高い屋外撮
影などにおいても不用意に大きなピントずれを発生する
ことがなく、実使用状態において高いフォーカス精度を
確保し、かつフォーカスの安定性を大幅に高めることが
できるオートフォーカス装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のオートフォーカス装置
の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第2の実施例のオートフォーカス装置
の構成を示すブロック図
【図3】従来のオートフォーカス装置の構成を示すブロ
ック図
【図4】合焦状態におけるズーミングレンズの位置とフ
ォーカシングレンズの位置との関係を被写体距離のパラ
メータで表わしたズームトラッキング曲線を示すグラフ
【符号の説明】
22 変倍レンズ 24 フォーカシングレンズ 25 絞り装置 27 ズームエンコーダ 28 ズームモータ(ズーム駆動手段) 29 絞り検出手段 30 フォーカスエンコーダ 31 フォーカスモータ(フォーカス駆動手段) 32 フォーカス制御部 33 フォーカスモード切り換え部 36 ぼけ信号検出部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インナーフォーカス方式のズームレンズ
    において、変倍レンズと、前記変倍レンズの位置を検出
    するズームエンコーダと、前記変倍レンズを駆動させる
    ズーム駆動手段と、前記変倍レンズの移動によって生じ
    る焦点位置のずれの補正とフォーカシングを行うフォー
    カスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動させるフォ
    ーカス駆動手段と、前記フォーカスレンズを移動させる
    ときの基準位置を決定するために前記フォーカスレンズ
    の位置検出を行うフォーカスエンコーダと、絞り装置
    と、前記絞り装置の絞り値を検出する絞り検出手段と、
    映像からのぼけ信号を用いてフォーカシングを行うとと
    もに、ズーミング時に前記変倍レンズの移動に伴う焦点
    位置のずれの補正を行い、ズームトラッキングを確保す
    るフォーカス制御部とを備え、前記フォーカス制御部
    は、前記ズームエンコーダ情報による焦点距離値が所定
    の値以下で、かつ前記絞り検出手段の情報による絞り値
    が所定の値以上であって実用上十分な被写界深度が確保
    される場合、ズーミング時に固定フォーカスモードを選
    択して前記所定の焦点距離値以下の特定被写体距離に合
    焦するように合焦制御し、他の場合はオートフォーカス
    モードを選択して実際の被写体距離に合焦するように合
    焦制御し、また一定周期で映像のぼけ信号を検出し、ぼ
    け量が一定量以上になった場合、固定フォーカスモード
    からオートフォーカスモードに移行することを特徴とす
    オートフォーカス装置。
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