JP3303425B2 - 焦点検出手段を有した撮像装置 - Google Patents

焦点検出手段を有した撮像装置

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JP3303425B2 JP11410493A JP11410493A JP3303425B2 JP 3303425 B2 JP3303425 B2 JP 3303425B2 JP 11410493 A JP11410493 A JP 11410493A JP 11410493 A JP11410493 A JP 11410493A JP 3303425 B2 JP3303425 B2 JP 3303425B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は焦点検出手段を有した撮
像装置に関し、特に撮像系によって撮像手段面上に形成
された映像から得られる像信号を利用して撮影系の合焦
操作、即ち焦点検出を行ったビデオカメラ、電子スチル
カメラそして35mmフィルムカメラ等に好適なもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より撮影系の焦点検出を行う焦点検
出手段をカメラ本体の一部に設けた撮像装置が種々と提
案されている。
【0003】撮影系の焦点検出方法としては能動型や受
動型等、種々の方法が提案されている。このうち被写体
と撮像面との光路長を合焦作用を行う合焦用レンズ群を
光軸上、微小振動させ、このときに変化する像信号を利
用して合焦用レンズ群の光軸上の移動方向の判別を行っ
て撮影系の焦点検出を行った焦点検出装置が、例えば特
開昭 63-193775号公報で提案されている。
【0004】同公報によれば合焦作用を有する合焦手段
に該合焦手段の移動方向を判別する為の光路長を微小変
化させる機構を兼用させている。
【0005】これにより特別の光路長微動機構を必要と
せず、簡易な構成で低コストな焦点検出装置を構成して
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】撮影系として変倍用レ
ンズ群そして変倍に伴なう像面変動を補正すると共に合
焦作用を行う合焦用レンズ群とを有する所謂リヤーフォ
ーカス式のズームレンズはレンズ系全体が小型で、しか
も迅速なる合焦操作が行える為に現在多くのカメラに用
いられている。
【0007】このようなリヤーフォーカス式のズームレ
ンズを前述の特開昭 63-193775号公報で提案されている
焦点検出装置に適用して、合焦用レンズ群の微小振動を
行わせる場合、該合焦用レンズ群は同一被写体(同一物
体距離)に対する変倍中に光軸方向に移動させて像面を
一定位置に保持する必要がある。
【0008】このとき合焦用レンズ群は像面変動の補正
の為の移動と焦点検出の為の微小振動の双方を同時に行
う必要がある。
【0009】この場合、撮影系によっては変倍に伴って
像面変動の保持の為に合焦用レンズ群を高速に移動させ
なければならず、この結果微小振動を行うのが大変難し
くなるという問題点が生じてくる。
【0010】例えばこのような場合、合焦用レンズ群を
高速に移動させつつ、同時に微小振動も行わせるには合
焦用レンズ群を移動させる為の駆動手段としてのモータ
が大型化し、光学系全体が大きくなってくる。又焦点検
出精度も低下してくるという問題点があった。
【0011】本発明は、合焦用レンズ群を光軸上微小振
動させ、このときに撮影系より得られる映像に基づく像
信号を用いて合焦操作を行う際、該合焦用レンズ群の移
動を適切に制御することにより、装置全体の小型化を図
りつつ、高精度な焦点検出(合焦操作)が可能な焦点検
出手段を有した撮像装置の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の焦点検出装置を
有した撮像装置は、変倍用レンズ群と変倍に伴なう像面
変動を補正すると共に合焦を行う合焦用レンズ群の少な
くとも2つのレンズ群を有する撮影系そして該撮影系に
よって撮像手段面上に形成した映像より像信号を得て該
撮影系の焦点調節を行う焦点検出系とを有し、該焦点検
出系は該合焦用レンズ群を光軸方向に微小振動させたと
きに該撮像手段から得られる像信号を用いて該合焦用レ
ンズ群の移動方向を決定する方向判別手段そして変倍中
に該変倍用レンズ群と該合焦用レンズ群のうち少なくと
も一方が光軸上の所定範囲内にあり、かつ該撮像手段で
得られる像信号が所定の範囲外のときには該合焦用レン
ズ群の微小振動を行わずに該変倍用レンズ群の変倍速度
を遅くしてから該合焦用レンズ群の微小振動を行って該
合焦用レンズ群の移動方向を判別する演算手段とを有し
ていることを特徴としている。
【0013】
【作用】本発明によれば撮影系として前述したリヤーフ
ォーカス式のズームレンズを用いた場合に変倍により変
動する焦点保持と合焦作用を行う合焦用レンズ群の微小
振動とを同時に行えない場合には、前述の微小振動をや
め、その結果ボケ(所定径以上の錯乱円)が生じた場合
には変倍用レンズ群のズーム速度を遅くして前述の微小
振動を再開して前記合焦レンズ群の駆動方向判別を迅速
に行うことにより高精度な焦点検出が可能となる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の焦点検出手段を有した撮像装
置をビデオカメラに適用したときの実施例1の要部概略
図である。
【0015】本実施例では撮影系としてリヤーフォーカ
ス式のズームレンズを用いている。
【0016】図中L1は第1群であり、レンズ19,2
0,21を有している。L2は第2群であり、レンズ2
4,25,26を有している。
【0017】本実施例では第1群L1と第2群L2を光
軸上移動して変倍を行っている。L3は第3群であり、
レンズ11,12,13を有している。L4は第4群で
あり、レンズ4,5を有しており、光軸上移動して変倍
に伴なう像面変動の補正と、合焦(フォーカス)を行っ
ている。
【0018】本実施例において第3群は変倍及びフォー
カスの際に固定である。尚以下、第1群と第2群を変倍
用レンズ群、第4群を合焦用レンズ群ともいう。
【0019】本実施例では第4群を光軸方向に微小振動
させて、このとき撮像手段2を介して焦点検出部36で
得られる像信号より第4群の移動方向を決定し、これよ
り第4群を光軸上移動させて合焦操作を行っている。
【0020】図1において1は基筒であり、この基筒1
の後部にはカメラ本体にアダプタ等を介して接続する不
図示の支持部が設けられ、またCCD等の撮像部材(撮
像手段)2が取付けられている。
【0021】第4群レンズ枠3は第4群L4の各レンズ
4,5を保持すると共に、ステップモータ6の出力軸と
送りネジ7とがベルト8で係合することにより、ガイド
バー9に沿って光軸方向に移動して変倍に伴なう像面変
動の補正と合焦とを行う。
【0022】第3群レンズ枠10は基筒1と一体構造で
あり、第3群L3の各レンズ11,12,13が保持さ
れている。アイリスモータ14の出力軸は絞り回転枠1
5とつながっており、絞り16の開口を開閉する。固定
鏡筒17は第1レンズ外枠18とヘリコイドによって係
合されている。
【0023】第1群L1の各レンズ19,20,21は
第1群レンズ内枠23に保持されている。第1レンズ外
枠18と第1群レンズ内枠23とカム環22は一体構造
になっている。
【0024】第2群L2の各レンズ24,25,26は
第2群レンズ枠27によって保持されていて、第2レン
ズ枠27はカム環22と係合している。ズームモータ2
8が回転することにより第1群L1と第2群L2が各々
光軸方向に移動し、これにより変倍を行っている。
【0025】メインスイッチ(メインSW)29が閉じ
られると、パワーオンリセット回路30が働いて電源投
入時の初期設定が行われる。ズームスイッチ(ズームS
W)31が閉じられるとズーム方向信号がCPU32に
取り込まれ、ズームモータドライバ33が動作してズー
ムモータ28を動かす。
【0026】本実施例の撮影系においては合焦レンズ群
としての第4群L4が変倍に伴なう像面変動の補正も行
う為、焦点距離の変化によって合焦状態における第4群
の光軸上の位置が異なる。よってズーム中は第4群を所
定の位置に移動させなければピントズレが生ずる。
【0027】この為本実施例においては、不図示のズー
ムエンコーダ(第1位置検出手段)により変倍レンズ群
としての第1群L1の光軸上の位置をズームエンコーダ
の読み取り回路34で検知してCPU32に出力する。
CPU32は該出力と記憶データ35及び焦点検出部3
6からの情報によりステップモータ駆動パルス出力回路
37、ステップモータドライバ38を通してステップモ
ータ6を駆動する。
【0028】又ステップモータ駆動パルスカウント回路
39は、ステップモータドライバ38に加えられるパル
ス数を計数して第4群L4の光軸上の位置を検知してい
る。
【0029】焦点検出部36では撮像部材2からの映像
信号における高周波成分のレベルを検出してボケ量を検
知している。
【0030】図2は合焦用の第4群の光軸上の位置に対
する映像信号の高周波成分レベルを示す説明図である。
【0031】合焦状態P0 においては高周波成分のレベ
ルが最大となり、このときの第4群の光軸上の位置P0
を判別すれば合焦に至らしめることができる。またディ
フォーカス状態においては第4群を光軸方向に微小振動
させることにより図2の50,51のような波形の信号
が得られ、該信号50,51の位相状態により方向判別
手段を有するCPU32は第4群の駆動方向を判別する
ことができる。
【0032】しかしながら本発明に係るリヤーフォーカ
ス式のズームレンズにおいては前述のようにズーム中に
第4群を光軸上高速に移動させなければ合焦状態を保て
ない為、微小振動が行えない場合がある。
【0033】図3は本発明に係るリヤーフォーカス式の
ズームレンズにおいてズーム位置(焦点距離)に対する
第4群の光軸上の位置(移動軌跡)を無限遠,3m,1
m等各物体距離毎に示した説明図である。
【0034】本実施例では図3の各曲線から明かのよう
に、長焦点側で曲線が大きく変化している。即ち、長焦
点側で第4群レンズを高速に移動させる必要がある。
【0035】そこでこの場合には一時的に前述の微小振
動を行わないようにする。しかしその場合、もしボケが
生じた場合には前述の第4群レンズの駆動方向判別が不
可能であるから、ボケが拡大してしまう可能性がある。
【0036】そこで本発明においては前述の微小振動を
行わないときにボケが生じた場合にはズーム速度を遅く
するようにしておく。ズーム中の第4群レンズの移動速
度はズーム速度に比例している為、ズーム速度を遅くす
れば前述の微小振動と変倍に伴なう焦点補正とを同時に
行うことができる。
【0037】図4に本実施例の変倍中における各レンズ
群の移動に関するフローチャートを示す。
【0038】本実施例ではフローが例えば1/60秒で
1周するよう構成される。
【0039】まずステップ101でビデオカメラ本体の
電源がONされ、初期設定動作を完了する。この後、ス
テップ102でズーム操作の有無を判別する。ズーム操
作のない場合はステップ103の通常ルーチンへ制御が
移る。ズーム操作が行われている場合にはステップ10
4で第1群レンズの位置検出を行い、ステップ105で
第4群レンズの位置検出を第2位置検出手段で行い、次
いでステップ106で焦点検出回路36からの出力に基
づく焦点情報検知を行う。
【0040】ステップ107ではステップ104,ステ
ップ105の結果と記憶データ35に予め設定されてい
る前述の微小振動不可能領域の情報とを参照する。
【0041】微小振動が可能な領域ならばステップ10
8へ進み、第4群の微小振動を開始、又は継続する。
【0042】次のステップ109ではステップ106の
情報により、ボケが問題ないレベルならばステップ11
0へ、ボケているならばステップ111へ進み、変倍に
伴なう第4群レンズの移動データを記憶データ35より
それぞれ読み込む。
【0043】ボケている場合には、更にステップ112
においてボケを減少させる第4群の移動方向を判別す
る。又ステップ107において微小振動が不可能な領域
ならばステップ113に進み第4群の微小振動を停止、
又は停止を継続する。
【0044】ステップ114ではステップ109と同
様、ボケを判断し、ボケているならばステップ115、
ボケていないならばステップ110へ進む。
【0045】ボケている場合は更にステップ116,1
17,118へ進み、第4群の微小振動が可能になるま
でズーム速度を低下させた後、微小振動を再開させてボ
ケを減少させる第4群の駆動方向を判別する。
【0046】以上の第4群駆動情報をもとにしてステッ
プ119で第4群を駆動し、1周が完了する。
【0047】尚本発明を構成する記憶データ35の内容
は変倍に関する合焦レンズ群の位置、変倍中の合焦レン
ズ群の速度、変倍中に合焦レンズ群の位置又は速度を算
出する為の定数、又は計算式又は両方、被写体距離に関
する変倍レンズ群と合焦レンズ群の位置関係等が含まれ
ていても良い。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、合焦用レ
ンズ群を光軸上微小振動させ、このときに撮影系より得
られる映像に基づく像信号を用いて合焦操作を行う際、
該合焦用レンズ群の移動を適切に制御することにより、
装置全体の小型化を図りつつ、高精度な焦点検出(合焦
操作)が可能な焦点検出手段を有した撮像装置を達成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明をビデオカメラに適用したときの実施
例1の要部概略図
【図2】 本発明に係る焦点検出原理の説明図
【図3】 本発明において各ズーム位置に対する合焦用
レンズ群の光軸上の位置を示す説明図
【図4】 本発明に係るフローチャート
【符号の説明】
L1,L2 変倍用レンズ群 L4 合焦用レンズ群 2 撮像手段 32 CPU 35 記憶データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−93962(JP,A) 特開 昭59−112(JP,A) 特開 平3−19475(JP,A) 特開 平2−81577(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/225 - 5/247

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変倍用レンズ群と変倍に伴なう像面変動
    を補正すると共に合焦を行う合焦用レンズ群の少なくと
    も2つのレンズ群を有する撮影系そして該撮影系によっ
    て撮像手段面上に形成した映像より像信号を得て該撮影
    系の焦点調節を行う焦点検出系とを有し、該焦点検出系
    は該合焦用レンズ群を光軸方向に微小振動させたときに
    該撮像手段から得られる像信号を用いて該合焦用レンズ
    群の移動方向を決定する方向判別手段そして変倍中に該
    変倍用レンズ群と該合焦用レンズ群のうち少なくとも一
    方が光軸上の所定範囲内にあり、かつ該撮像手段で得ら
    れる像信号が所定の範囲外のときには該合焦用レンズ群
    の微小振動を行わずに該変倍用レンズ群の変倍速度を遅
    くしてから該合焦用レンズ群の微小振動を行って該合焦
    用レンズ群の移動方向を判別する演算手段とを有してい
    ることを特徴とする焦点検出手段を有した撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記撮像手段で得られる像信号が所定の
    範囲外とは前記撮影系のボケ量が所定量以上のときであ
    ることを特徴とする請求項1の焦点検出手段を有した撮
    像装置。
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