JPH01131508A - 撮影系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は撮影系に関し、特に該撮影系を装着する光学装
置内に設けた焦点検出装置により該撮影系のデイフォー
カス量や、これに相当する量である所謂焦点外れ量を検
出し、該焦点外れ量に応じて撮影系の合焦用レンズを移
動させて焦点合わせを行う一ヶ真用カメラやビデオカメ
ラ等のカメラ本体に装着する際に好適な撮影系に関する
ものである。

（従来の技術） 従来よりカメラ本体側である光学装置側に設けた焦点検
出装置により撮影系の焦点外れ量を検出し、このときの
出力信号を用いて撮影系の合焦用レンズを移動させて焦
点合わせを行った自動合焦装置が例えば特開昭５５−１
１２７５号公報や特開昭５９−１５１１１６号公報等で
提案されている。

一般に撮影系の焦点外れ量と焦点合わせの際に移動させ
るべき合焦用レンズの移動量との関係は非線形になって
いる。例えば単一の焦点距離の撮影系では物体距離や合
焦用レンズの光軸上の位置等によって焦点外れ量は異な
り、又変倍系な有する撮影系ではズーム位置、物体距離
１合焦用レンズの光軸−Ｆの位置等により各々異ってく
る。

これは合焦用レンズの光軸トの微少移動量Δχに対する
結像面位置の移動量Δχ°の比Δχ°／Δχ、所謂敏感
度が撮影系の各要素及び撮影条件により異ってくる為で
ある。

例えば単一の焦点距離の撮影系において焦点外れ量がΔ
ｄあったとき、仮りにレンズ系全体を移動させそフォー
カスを行う場合、該撮影系をΔｄ移動させたのでは焦点
は合わなくなってくる。特にこのときの焦点合わせ誤差
は近距離物体になる程大きくなってくる。

又、物体側の第ルンズ群が合焦用レンズの例えば焦点距
離ｆ＝１からｆ＝４の変倍系を有する撮影系において、
焦点外れ量がΔｄあり焦点距離ｆ＝１における合焦用レ
ンズの移動量がΔχ０であったとする。変倍を行い焦点
距離をｆ＝４にすると合焦用レンズの移動量Δχ７は略 ΔχＴ：Δχｗ／４２と変化してくる。このように焦点
外れ量が同一であっても合焦用レンズの移動量は変倍系
のズーム位置により異ってくる。

又、撮影系の合焦用レンズ群が無限遠物体に合焦してい
る位置にある場合と近距離物体に合焦している位置にあ
る場合とでは同一の焦点外れ量があっても合焦用レンズ
の移動させるべき量は異ってくる。

この他、同じ焦点外れ量があっても物体距離によって合
焦用レンズの移動量は異ってくる。以上の理由により焦
点検出手段により撮影系の焦点外れ晴を検出しても撮影
系における各種の要素を考慮して合焦用レンズの移動量
を求めなければ精度良く焦点検出を行うことができない
。

従来はｉ影系が単一の焦点距離のときは焦点外れ！ｉｔ
Δｄ若しくはこれに相当する量だけ単に合焦用レンズを
移動させていた。

又、撮影系が変倍系を有しているときはズーム（１７置
における敏感度Ｓ２のみを考慮して合焦用レンズの移動
量Δχを６６７８２式より求めていた。このム、合焦用
レンズの移動量誤差が多く、−回で合焦用レンズを所定
位置に移動させることが難しく、焦点検出を繰り返して
行い、合焦用レンズを逐次所定位置に移動させるように
しなければならなかった。この為、合焦時間が長くなり
迅速なる撮影が難しく、又、焦点合わせを高精度に行う
のが難しくなる等の欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はカメラ本体側である光学装置内に設けた焦点検
出装置により撮影系の焦点外れ量を検出し、該撮影系の
焦点外れ量と撮影系の記憶部に設けた固有の光学的な諸
数値とを利用し、所定の演算を行うことにより該撮影系
の合焦用レンズの移動量を精度良く求める際に好適な撮
影系の提供を目的とする。

（問題点を解決する為の手段） 撮影系の一部に記憶部を設け、該記憶部には該撮影系を
装着する光学装置内の焦点検出装置により検出した該撮
影系の焦点外れ量より該撮影系内の合焦用レンズの移動
量を求める為の基準係数と焦点外れ量を関数で表わした
ときの該関数に対する比例定数とが記憶されており、該
基準定数と該比例定数は必要に応じて該光学装置側に送
信されるようにしたことである。

この他、本発明の特徴は実施例において記載されている
。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の撮影系をカメラ本体に装着
したときのブロック図である。図中、１０はカメラ本体
、１はｉ影系であり単一焦点距離の結像系や変倍系等か
ら成り、合焦用レンズを有している。２は焦点検出手段
であり撮影系１の予定結像面からのデイフォーカス量若
しくはこれに相当する量である焦点外れ量を検出してい
る。

３は撮影系１内に設けた記憶部であり撮影系固有の光学
的諸数値、例えば合焦用レンズの移動に関する基準係数
Ｓ。と焦点外れ量を関数で表わしたときの該関数に対す
る比例定数（以下「定数」ともいう。）Ａが記憶されて
いる。４は第１演算手段であり記憶部３からの基準係数
Ｓ。と比例定数Ａと焦点検出手段２で求めた焦点外れ量
Δｄとから合焦用レンズを移動させるべきときの敏感度
に相当する移動係数Ｓｄを求め、これより合焦用レンズ
の移動させるべ、き量χを演算している。５は駆動手段
であり第１演算手段４で求めた演算結果に基ついて合焦
用レンズを所定量移動させている。

焦点検出手段２と第１演算手段４、そして後述する判別
手段６は焦点検出装置の一部を構成しカメラ本体１０側
に収納されている。

一般に焦点外れ量に対する合焦用レンズの移動量は物体
距離１合焦用レンズの光軸上の初期位置、ズーム位置等
によって異ってくる。

例えば物体距離が同一であっても合焦用レンズの光軸上
の位置によフて焦点検出手段により得られる焦点外れ量
Δｄは異ってくる。

例えば第２図に示すように物体距離が１２１で撮影系２
１の合焦用レンズ２２が合焦すべき位置よりχ２Ｉｌｉ
１れていたとする。このとき焦点検出手段で得られる焦
点外れ量Δｄ２＋と合焦用レンズの移動量χ２Ｉとの関
係は同図（Ｃ）の如くになる。ここで焦点外れ量Δｄ２
１はａ　２１＋　ａ２２＋　ａ２３、ａ２４で囲まれる
面積に相当している。

−・方、合焦用レンズが同図（Ｂ）のように合焦すべき
位置よりχ２□離れていたとすると焦点検出手段で得ら
れる焦点外れ量Δｄ２２は点ａ２１＋　ａ　２５゜ａ　
２ｆ＋＋　ａ２４で囲まれた面積に相当する。尚、同図
（Ａ）　、　　（Ｂ）でＰｒｏは予定結像面、２０は物
体である。このように一般の撮影系では焦点外れ量Δｄ
と合焦用レンズの移動量χとは非線形の関係にある。

そこでカメラ本体１０内の第１演算手段４では焦点外れ
川から合焦用レンズの移動量を求める際、焦点外れ１１
七と合焦用レンズの移動量との非線形を移動係数Ｓｄな
るものを新たに定義し、これと焦点外れ惜Δｄより合焦
用レンズの移動量を精度良く求めることを特徴としてい
る。

次に本実施例の撮影系をカメラ本体に装着したときの動
作をまず撮影系が単一焦点距離の結像系から成る場合に
ついて述べる。

第１図に示すようにまず焦点検出手段２により撮影系の
焦点外れ量Δｄを検出する。そして判別手段６により焦
点外れ坩Δｄが撮影系の許容範囲内のときはレリーズ等
の撮影を行うようにし、許容範囲外のときは第１演算手
段４に焦点外れ量Δｄが人力される。

又、判別手段６からの信号に基づいて撮影系１の記憶部
３からは撮影系固有の基準係数Ｓ０と焦点外れ量を関数
で表わしたとき該関数に対する比例定数Ａが第１演算手
段に入力される。ここで基準係数Ｓ。と定数Ａは撮影系
が単一焦点距離のときは１つの定まった値となる。

第１演算手段４では基準係数Ｓ。と定数Ａ、そして焦点
外れ量Δｄを用いて合焦用レンズを移動させる際の移動
係数Ｓｄを焦点外れ量Δｄの関数ｆ（Δｄ）を用いて ５ａ＝ｓ、＋　　Ａ　　Ｘ　　ｆ（Δｄ　）　−−−−
−−（１）として求めている。

そして　（１）式で求めた移動係数Ｓｄと焦点外れ量Δ
ｄより合焦用レンズの移動量χを χ＝Δｄ／Ｓ　ｄ　　・・・・・・　（２）として求め
ている。そして駆動手段５により撮影系１内の合焦用レ
ンズを第１演算手段４からの出力値に応じて移動させて
いる。

これに対して従来の自動合焦装置では第３図に示すよう
に、例えば撮影系がレンズ系全体を移動させてフォーカ
スを行う場合、同図　（Ａ）の如く焦−点検出手段で検
出された焦点外れ量が仮りにΔｄｌ＋あったとする。そ
うすると同図　（Ｉｌ）の如く撮影系をΔｄ３またけ移
動させていた。この場合、撮影系の移動用が大きすぎ、
物体３０は予定結像面Ｐ３０からΔｄ３□だけ外れた点
Ｐ３１に結像する。

この為、ｉ４度焦点検出を行う必要があった。

本実施例では焦点検出手段２から得られた焦点外れにΔ
ｄを撮影系の敏感度に相当する基準係数Ｓｏと定数Ａを
用いて補正し、その後、合焦用レンズの移動９を決めて
いる。例えば本実施例では（１）式で関数ｆ（Δｄ）を
２次式で表わし、５ｄ＝Ｓｏ＋　　Ａ−Δｄ２−−−−
−−　　（３）なる式を用いて移動係数Ｓｄなるものを
求め、この移動係数Ｓｄと焦点外れ量Δｄとから合焦用
レンズの移動量χを　（２）式より求めるようにしてい
る。尚　（３）式における基準係数Ｓ。は例えばＸ：準
距難物体における撮影系の敏感度である。

このように焦点外れ計Δｄの代わりに　（２）式で求め
た値χたけ合焦用レンズを移動させることにより従来に
比べ、より精度良く合焦用レンズを所定位置に移動させ
ることを可能としている。

次に撮影系が変倍系を有している場合の一実施例につい
て説明する。撮影系が変倍系を有しているときは単一焦
点距離の結像系の場合に比べて前述の基準係数Ｓ。と定
数Ａの値が各ズーム位置毎に各々異ってくる点に特徴が
ある。

第４図は第１図のブロック図を撮影系が変倍系を有して
いる場合について特に詳細に示したものであり、第１図
と同一の要素には同一の符番な付１ノである。第４図に
おいて４１は撮影系１若しくはカメラ本体側に設けたズ
ーム位置検出手段であり撮影系１のズーム位置を検出し
ている。即ち変倍系のズーム範囲を複数個に分割したと
き焦点検出を行っている変倍系のズーム位置が基準とし
た例えば望遠端から何番目に相当しているかを検出して
いる。４２は撮影系１若しくは第１演算手段４の一部に
設けた第２演算手段でありズーム位置固有の敏感度に相
当する基準係数Ｓ２を求める為のものである。例えば変
倍系が望遠端より第１番血のズーム位置にあり、望遠端
に右ける合焦用レンズの移動に関する敏感度である基準
敏感度係数をＳＺＯとしたとき、ズーム位置における基
準係数を３２を として求めている。

（４）式は望遠端のときはＩ　＝　１　’ｔ’ｓｚ　＝
　Ｓｈ。

となりＳ２は望遠端の敏感度となる。

゛　尚、本実施例において記憶部３の記憶容量が十分あ
れば（４）式で求めた各ズーム位置毎の基準係数Ｓ、、
を記憶させるようにしても良く、この場合には第２演算
手段は不要となる。

第４図において焦点検出を行ったズーム位置における基
準係数８２を求めた後は合焦用レンズの移動係数ＳＺｄ
を第１演算手段４により焦点外れ量Δｄ、、を関数とす
るｆ（ΔｄＺ）を用いて５ｚｄ＝Ｓｚ　＋Ａ−ｆ　（Δ
ａＸ）　　・・・・・・・・　（５）より求めている。

ぞして合焦用レンズの移動量χ２を より求めている。

一般に変倍系を有する撮影系の焦点外れ量をΔｄ５１、
このときの合焦用レンズの移動させるべき移動量をχ５
１、又、合焦用レンズの敏感度に相当する基準係数をＳ
Ｓ＋とすると、これらの各要素の関数は第５図（＾）に
示す如くになる。

同図に示す如く検出される焦点外れ量Δｄ６１は曲線Ａ
ｘで囲まれる面積、即ち点ａＳｏｎ　ａ！ｉ　ｌ　＋ａ
Ｓ２＋　　ａ５３で囲まれる面積となり、このときの焦
点外れ量Δｄｌｉ＋は合焦用レンズの焦点合わせの為の
移動されるべき量χ５１とは非線形となる。

同図においてＳＸＯは撮影系固有の値であり、−定のズ
ーム位置、物体距離等における合焦用レンズの合焦位置
近傍における敏感度に相当している。

又、Ｓ２は焦点検出を行った撮影状態のズーム位置のみ
を考慮した敏感度であり、実際は多くの変倍系な有する
撮影系では Ｓ２〜　ＳＸＯ・・・・・・・・・・・・　（７）と近
似することが出来る。

そこで以下の説明では簡単の為にＳｚ押Ｓｘ。

として説明する。

Ｓ５．は焦点検出の際のズーム位置、物体距離。

そして合焦用レンズの光軸上の位置等に依存する敏感度
である。金板りに同図において例えば検出された焦点外
れ量がΔｄ５２のときは合焦用レンズの合焦の為の移動
量はχ５□となる。ここでΔｄ５□は点ａ５０＋　ａ”
ｓ４＋　ａＳＳ＋　ａ５３で囲まれる面積に相当してい
る。このように合焦用レンズの合焦の為の移動量χと焦
点外れ量Δｄは非線形となっている。この為、焦点外れ
量Δｄ２より移動量χ２を求めるには曲線ＡＸの方程式
を求めることが重要となってくる。しかしながら曲線Ａ
Ｘの方程式は撮影系固有のしかも前述の撮影状態により
種々変化し、一義的に特定することは大変困難である。

この為、従来の自動合焦装置においては焦点外れ量がΔ
ａＳ＋あったとき第５図（八）に示すように焦点検出を
行ったズーム位置における合焦点近傍の敏感度ＳＺを用
いて合焦用レンズの移動量χ２をχ２＝Δｄｓ＋／Ｓｚ
として求めていた。この為同図（Ｂ）に示す如く移動量
χ２は点ａ５３゜ａ　Ｓ６＋　ａｌｉ２で囲まれる面積
なΔＳとするとΔχ＝ΔＳ／Ｓ２だけ、即ち同図（Ｂ）
に示すΔχだけ移動過剰となってしまった。この結果、
再度焦点外れ量を検出し、同様のことを繰り返さねばな
らなかった。

これに対して本実施例では同図の縦方向の値ＳＸＯが多
くの撮影系において主にズーム位置だけの敏感度に近似
することができることからズーム位置より同図（Ａ）の
縦軸の座標、即ち敏感度Ｓ２を例えば　（４）式より求
めている。次に曲線Ａｘが種々の撮影系について検討し
た結果、焦点外れ量Δｄ２を横軸にとると同図（Ｃ）に
示す如く２次関数で良く近似することが出来ることから
Ａを焦点外れ量を関数で表わしたときの該関数に対する
比例定数として曲線Ａｘを Ａｘ＝ＡＸΔｄ　ｚ”＋　Ｓ　ｚ　　”　”　”　　（
８）より求めている。これより第５図（Ａ）の点ａ、。

。 ａ！ｉｌ＋　ａ　５２＋　ａ　５３で囲まれる面積ＳＳ
Ｚに相当するΔｄ５Ｉより横軸に相当する値、即ち合焦
用レンズの移動量χ２を求める際の縦軸に相当する値Ｓ
Ｚｄ、即ち合焦用レンズの敏感度に相当する移動係数Ｓ
Ｚｄを ５Ｚｄ＝ＳＺ　＋　（Ａｘ−３Ｚ　）　／３　−−−−
−−　　（９）としている。そして（８）　、　（９）
式より移動係数ＳＺｄを として求めている。

そして、これより合焦用レンズの移動量χ２を焦点外れ
量Δｄｌｉｌより χ２＝Δｄ　５１／　Ｓ　ｚａ　　・・・・・・・・・
・（１１）として求めている。この結果、合焦用レンズ
の移動量に相当する面積ＳＳＺは５ＳＺ＝ＳｚｄＸχ２
となる。面積ＳＳＺと焦点検出手段から得られる焦点外
れ量Δｄ５１に対する面積とは第５図（Ａ）。

（Ｄ）から明らかのように ＳＳＺ　　〜　　Δｄｌｉ１ となる。これより本来、移動させるべき移動量χ５室と
演算で求めた移動量χ２とは χ５！　〜　χ２ となる。従ワて本実施例によれば高い精度で合焦用レン
ズを所定位置に１回の動作で移動させることが可能とな
る。

尚、本実施例において（１０）式の定数Ａは各ズーム位
置毎に例えば撮影系１の記憶部３に記憶されているもの
であり、ズーム位置検出手段により基準敏感度ＳＺＯと
共に読み出すようにしている。

このように本実施例では従来のように焦点外れ量Δｄ２
と撮影系における敏感度に相当する基準係数Ｓ２より直
接、合焦用レンズの移動量を求める代わりに、まず焦点
外れ量Δｄ２と焦点外れ量を関数で表わしたときの該関
数に対する比例定数Ａとズーム位置のみにおける基準係
数Ｓｚより（５）式若しくは（１０）式より移動係数Ｓ
Ｚｄを求め、この移動係数ＳＺｄと焦点外れ量Δｄ２よ
り第１演算手段により（目）式を用い合焦用レンズの移
動量χ２を求めることにより高精度に自動合焦を行って
いる。

尚、本実施例において移動係数ＳＺｄを求める際の多項
式を撮影系の性質により２次関数以外の例えば３次関数
以上の関数を用いて求めるようにしても良い。

又、撮影系が変倍系な有している場合について求めた　
（４）式の基準係数Ｓ２を各撮影系の性質に応じて他の
式を用いて求めるようにしても良い。

（発明の効果） 本発明によれば撮影系の記憶部に撮影系を装着するカメ
ラ本体内の焦点検出装置で用いる所定の係数を記憶して
おき、必要に応じてカメラ本体内に送信することにより
、焦点検出装置で焦点外れ州と所定の係数とから所定の
演算を行うことにより合焦用レンズの移動量を精度良く
求めることが出来る為、従来の方法に比べて少ない回数
で合焦用レンズを所定位置に移動させることの出来る高
精度な自動合焦が可能な撮影系を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の撮影系をカメラ本体に装着
したときのブロック図、第２図、第３図は焦点外れ川と
合焦用レンズの移動に関する説明図、第４図は本発明の
一実施例の変倍系を有したＪＭａ　ｆｌｅ系をカメラ本
体に装着したときのブロック図、第５図は第４図におけ
る焦点外れ量と合焦用レンズの移動量との関係を示す説
明図である。 図中、１０はカメラ本体、１は撮影系、２は焦点検出手
段、３は記憶部、４は第１演算部、５は駆動手段、６は
判別手段である。 特許出願人　　キャノン株式会社 算１０ 第２図 第５凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮影系の一部に記憶部を設け、該記憶部には該撮影系を
   装着する光学装置内の焦点検出装置により検出した該撮
   影系の焦点外れ量より該撮影系内の合焦用レンズの移動
   量を求める為の基準係数と焦点外れ量を関数で表わした
   ときの該関数に対する比例定数とが記憶されており、該
   基準定数と該比例定数は必要に応じて該光学装置側に送
   信されるように構成されていることを特徴とする撮影系
   。