JPH01232313A - カメラのための自動焦点装置 - 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〕 本発明は撮影系の焦点外れ量（合焦用レンズのデフォー
カス量やこれに相当する量である瞳光束の位置ずれ量）
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せを行う写真用カメラやビデオカメ
ラ等に好適な自動合焦装置の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

カメラ本体側に設けた焦点検出手段により撮影系の焦点
外れ量を検出し、該検出信号に基づいて撮影系の合焦用
レンズを移動させて焦点合せを行うこの種の装置は、例
えば特開昭５５−１１２７５号や特開昭５９−１５１１
１６号等にて開示されている。

一般に撮影系の焦点外れ量と焦点合せの際に移動せられ
る合焦用レンズの移動量との関係は、非線形となってい
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、変倍系を有する撮影系では、ズーム位置、物体距
離、合焦用レンズの光軸上の位置等によって異なってく
る。

これは、合焦用レンズの光軸上の微少移動量Δｘ１に対
する結像面位置の移動量Δｘ２の比（ΔＸ２／Δｘ＋）
、所謂敏感度が撮影系の各要素及び撮影条件により異な
ってくるためである。例えば、撮影系の合焦用レンズが
無限遠の物体に合焦している位置にある場合と、近距離
の物体に合焦している位置にある場合とでは、敏感度Ｓ
０が異なる。第３図は合焦用レンズの位置ｌと敏感度の
関係を示したものであり、該図は敏感度が合焦用レンズ
の位置ｌに関し、非線形な関数であることを示している
。

焦点検出手段により検出される焦点外れ量をｄ１合焦用
レンズが合焦位置に達するまでの移動量をＸとして、合
焦用レンズの移動係数Ｓｄを５ｄ＝ｄ／ｘ　・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（１）
と表す。この移動係数Ｓｄが求まれば、焦点外れ量ｄか
ら合焦用レンズのその時の移動ｆｉｘはｘ＝（１／Ｓｄ
）・ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・　（２）より求まる。

合焦用レンズの敏感度Ｓ。は、焦点外れ量ｄが非常に小
さい時の移動係数Ｓｄに相当する。

この移動係数Ｓｄと焦点外れｆｉｄとの関係を表したの
が第４図である。第４図では焦点外れ量ｄを横軸に、移
動係数Ｓｄの逆数を縦軸にとっている。

ところで、従来装置においては、焦点外れｆｉｄ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る
ことが行われていた。すなわち、移動係数Ｓｄを焦点外
れ量ｄに関係な（，５ｄ＝Ｓ＋）　（−定値）或はそれ
に相当する量としていた。これは第４図の破線で示す直
線に相当する。第４図で、ａＯ＋　　ａｌ　＋　　ａ３
　ｒ　ａ２で囲まれた部分の面積がｄ＝ｄ、の時に実際
に合焦用レンズを移動させるべき量を示している。これ
に対し、５ｄ＝Ｓｏ（一定値）とすれば合焦用レンズの
移動量は、ａＯｒ　　ａｌ＋　　ａ！ｉ＋ａ４で囲まれ
た部分の面積になり、その結果合焦点よりも行き過ぎて
しまう。同じ様に、焦点外れ量が負の場合、５ｄ＝ＳＯ
（一定値）とすれば合焦用レンズの移動は充分でなく、
行き足らずとなってしまう。この様に、敏感度を一定値
で与えてやる従来の自動合焦方式では、−回で合焦用レ
ンズを所定位置まで移動させることが難しく、焦点検出
を繰り返し行い、合焦用レンズを段階的に所定位置まで
移動させなければならなかった。このため、合焦時間が
長くなり、迅速なる撮影が難しく、又焦点合せを高精度
に行うのが難しくなる等の欠点があった。

この点に鑑み、近年移動係数Ｓ、＋を焦点外れ量ｄの関
数形として与え、すなわち、 ５ｄ＝ｆ（ｄ）　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・　（３）なる形の関数形として、各撮影
系によって関数ｆを求めておき、移動係数Ｓｄを焦点外
れ量ｄにより計算で求める方式が例えば特開昭６０−２
１９５２１号にて提案されている。しかしながら、第３
図に示した様に敏感度Ｓ。は合焦用レンズの光軸上の位
置により異なるので、前記提案のような装置においても
、精度良く合焦用レンズの移動量を求めることができな
いという問題を有していた。

また、合焦用レンズの光軸上の位置により、敏感度が異
なるという点をも考慮する方式として、合焦用レンズの
光軸上の位置を検出するレンズ位置検出手段を設け、移
動係数Ｓｄを焦点外れｆｆ１ｄとレンズ位置情報ｌによ
り計算で求める方式が特願昭６２−１０３３２０５で提
案されている。しかし、上記方式では、レンズ位置検出
手段を設ける必要があり、また、演算回路が複雑になる
という問題点があった。

〔発明が解決しようとしている問題点〕本発明の目的は
、上述した問題を解決し、装置を大型化することなく、
迅速且つ高精度に焦点合せを行うことのできる自動合焦
装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は撮影系の焦点外れ
量を検出する焦点検出手段と、前記撮影系の合焦用レン
ズの移動に関する係数を記憶している記憶手段と、前記
焦点検出手段よりの焦点外れ量と前記記憶手段に記憶さ
れている係数とに基づいて、前記合焦用レンズの移動量
に相当する量を算出する演算手段と、前記演算手段の出
力に応じて作動する駆動手段と、前記駆動手段によって
駆動される回転部材と、前記回転部材の回転を合焦用レ
ンズの光軸方向の移動に変換するカム手段とを備え、以
って、合焦用レンズを高精度に合焦位置まで移動するよ
うにしたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明に係る自動焦点装置を採用したカメラの
一実施例を示す断面図である。また、第２図はそのブロ
ック図である。該図においてｌは撮影レンズ（全体繰り
出し方式）であり、レンズ系（合焦用レンズ）３、駆動
モーター６、駆動モーター６により回転する回転部材（
カム環）４、回転部材の回転をレンズ系３の移動に変換
するカム５、撮影レンズの移動係数等を記憶したＲＯＭ
７を有している。

２はカメラ本体であり、前記駆動モーター６を駆動する
ためのパルス信号を発生し、該信号を接点８を介して撮
影レンズに出力する駆動パルス発生回路９、撮影レンズ
２の結像面からの焦点外れ量を検出する焦点検出回路ｌ
Ｏで、該回路には焦点検出用の受光センサーが設けられ
る。カメラ全体の制御や撮影レンズ２との通信、合焦用
レンズの駆動量を算出するための所定の演算等を行うマ
イクロコンピュータ１１．クイックリターンミラー１２
、焦点検出回路１０へ撮影光束を導く小ミラー１３、焦
点板１４、レンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レン
ズ１７等を有している。尚、図中１８はフィルムである
。

次に動作について説明する。カメラ２内のマイクロコン
ピュータ１１はまず焦点外れ量を検出すべく指示信号を
焦点検出回路ＩＯに送出する。焦点検出回路ＩＯは公知
の方法にて焦点外れ量ｄを算出し、該焦点外れ量ｄをコ
ンピュータ１１は読み込む。次に、この時の焦点外れｆ
ａｄが合焦域に納まる値か否かを判断し、もし合焦であ
ったなら合焦動作を終え、次の処理を行う。一方、合焦
でなかった場合、接点８を介してレンズ１内のＲＯＭ７
から移動係数に関するパラメータＳ。、Ａ、“、　　Ａ
２”、　　ＡＩ−。

Ａ２″を読み込み、移動係数Ｓｄ′　を次式（（３）式
に相当する）により求める。

Ｓｄ′＝Ｓｏ＋ＡＩ＋・ｄ＋Ａ２＋・ｄ２Ｓｄ’　＝Ｓ
０＋Ａ、−・ｄ十Ａ２−・ｄ２　　・・・・・・・・・
・　（４）この時、焦″点外れ量ｄが正の値であれば上
式、負の値であれば、下式により、移動係数Ｓｃ＋’　
　を求める。

この後、求めた移動係数Ｓｄ′　　と焦点外れ量ｄとか
ら、次式によりカム環４の回転角θを求める。

θ＝　ｄ　／　Ｓ　ｄ’　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・　（５）そして、マイクロコンピュー
タ１１は該回転角θを駆動パルス発生回路９へ出力する
。すると、駆動パルス発生回路９は回転角θの値に応じ
たパルスを接点８を介して撮影レンズ１の駆動モーター
６に出力し、駆動モーター６は送られてきたパルス数に
応じた量だけ回転し、ギヤを介してカム環４がθだけ回
転する。さらに、カム５がカム環４の回転量を合焦用レ
ンズ３の移動量Ｘに変換し、合焦用レンズ３を所定位置
まで移動させる。

移動係数の逆数１／Ｓｄと焦点外れ量ｄとの関係は第４
図に示した様になるが、第３図に示した様に、敏感度が
合焦用レンズの光軸上の位置により異なってくるので詳
しくは第５図の様になる。

例えば、移動係数Ｓｄを従来のようにカムを用いず焦点
外れ量ｄの関数とし、その関数として！＝１、の移動係
数Ｓｄと焦点外れ量ｄの曲線を採用したとする。また焦
点検出回路１０より焦点外れ量ｄ、が検出されたとする
。この時、合焦用レンズ３を移動させる量は第５図です
。＋　　ｂＩ　＋　　’）２　＋　　ｂ３で囲まれた長
方形の面積Ｓ０で表される。

もし、この時レンズ系３が光軸上の位置としてＩ！ｏと
は異なるＩ！、に位置しており、その敏感度がｌｏの場
合と異なっていたとする。この場合は実際に駆動すべき
移動量はす。＋　　ｂＩ　＋　　ｂ５　＋　　ｂ４で囲
まれた長方形の面積Ｓ１に相当する量となる。従って、
この場合ｂ２．　ｂ３．　　ｂ、、　ｂ４で囲まれた長
方形の面積に相当する分Ｓ、　−Ｓｏだけ行き足らずと
なり、合焦動作をスムーズに行えない。

よって、本発明ではカム手段を設け、例えばｉ＝ｐ、０
なるレンズ位置におけるカムの傾き角と１！＝１．なる
レンズ位置におけるカムの傾き角の比を上記の面積Ｓ、
、Ｓｏの比Ｓ＋／Ｓｏとなる様になし、移動量をレンズ
の位置に応じてＳ＋／Ｓｏ倍させ、１回で合焦動作を完
了させることができる。

例えば、このカムの傾き角を合焦用レンズの光軸上の微
少移動量に対する結像位置の移動量の比すなわち敏感度
Ｓ。の逆数に比例するように、のように与えれば、微少
デフォーカス量においては、第３図に示す敏感度の変化
と一致するので誤差なく合焦動作を行える。

例えば、全体繰り出し型レンズの場合、敏感度Ｓｏは撮
影倍率βを用いて次式の様に表わされる。

Ｓｏ（β）−１−β２・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（
７）従って、カムの傾き角を に従い、与えれば微少デフォーカス時には精度良く合焦
動作を行うことができる。

しかし、もしカム手段のみ用い、移動係数に関するパラ
メータＳ。、　　ＡＩ”、　　Ａ２”、　　ＡＩ−、Ａ
２−を考慮せず、移動係数Ｓｄ’　を焦点外れ量ｄに関
係のない量とすれば、第４図で説明した様に焦点外れ量
ｄが正の場合行き過ぎ、負の場合行き足らずとなってし
まうが、本発明の方式では、移動係数に関するパラメー
タおよび焦点外れ量とカム手段による光軸上の位置によ
る敏感度の変化補正を効果的に利用することにより、合
焦精度の向上と、スムーズなレンズ駆動を実現したもの
である。

第６図に焦点距離１００ｍｍのレンズについて、従来の
デフォーカス量のみ考慮した方式及びカム手段のみ設け
た方式と第１図実施例の方式で（８）式の様にカムの傾
き角を与えた場合における合焦用レンズの繰り出し量を
計算した数値例を示す。

尚、本実施例では移動係数Ｓｄ′　をデフォーカス量ｄ
の２次関数に近似しているが、例えば、３次以上の多項
式や平方根の式に近似してもよい。また、本実施例の方
式はリアフォーカスやインナーフォーカス方式の撮影レ
ンズやフローティング方式を用いた撮影レンズにも利用
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、撮影系の焦点外
れ量を検出する焦点検出手段と、前記撮影系の合焦用レ
ンズの移動に関する係数を記憶している記憶手段と、前
記焦点検出手段より焦点外れ量と前記記憶手段に記憶さ
れている係数とに基づいて前記合焦用レンズの移動量に
相当する量を算出する演算手段と、前記演算手段の出力
に応じて作動する駆動手段と、前記駆動手段によって駆
動される回転部材と、前記回転部材の回転を合焦用レン
ズの光軸方向の移動に変換するカム手段とを備え、かつ
、合焦用レンズの行き過ぎ、行き足らずの量をカムの傾
き角により補正を行ったので、迅速かつ高精度に焦点合
せを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動焦点装置を有するカメラの一
実施例を示す断面図、第２図は第１図実施例のブロック
図、第３図は合焦用レンズの光軸上の位置と合焦用レン
ズの敏感度との関係を示す説明図、第４図、第５図は焦
点外れ量と合焦用レンズの移動係数との関係を説明する
説明図、第６図は従来方式と本実施例方式の各方式にお
ける合焦用レンズの繰り出し量を計算した数値例を示す
説明図である。 ｌ・・・撮影レンズ　　　２・・・カメラ３・・・レン
ズ系　　　　４・・・回転部材５・・・カム　　　　　
　６・・・駆動モーター７・・・ＲＯＭ　　　　　　８
・・・・・・接点９・・・駆動パルス発生回路 １０・・・焦点検出回路 １１・・・マイクロコンピュータ Ｓｄ・・・移動係数 ｄ・・・焦点外れ量 ｌ・・・位置情報

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮影光学系の焦点外れ量を検出する焦点検出手段
   と、該撮影光学系の移動に関する係数を記憶している記
   憶手段と、前記焦点検出手段にて検出された焦点外れ量
   と前記記憶手段に記憶されている係数とを演算し、撮影
   光学系の移動量を算出する演算回路と、該演算回路にて
   算出された移動量に応じた量回転する回転部材と、該回
   転部材の回転力を撮影光学系の光軸方向の移動に変換す
   る連結カム部材を備えるとともに、該カム部材の形状を
   撮影光学系の位置の関数として変化する撮影光学系の移
   動量に対する結像面の移動量の関係に応じた形状に構成
   したことを特徴とするカメラのための自動焦点装置。
2. （２）撮影光学系の焦点外れ量と該撮影光学系の移動に
   関する係数との演算にて求められる移動量に応じて回転
   量が決定される回転部材と、該回転部材の回転力を撮影
   光学系の光軸方向の移動に変換する連結カム部材を備え
   るとともに、該カム部材の形状を撮影光学系の位置の関
   数として変化する撮影光学系の移動量に対する結像面の
   移動量の関係に応じた形状に構成したことを特徴とする
   レンズ鏡筒。