JPH02151823A - ズームレンズの自動合焦装置 - 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、ビデオカメラや写真カイラ等のズームレンズ
の自動合焦装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のズームレンズの自動合焦装置としては、フォーカ
シングレンズあるいはコンペンセータのみを自動的に光
軸方向に進退させることにより、フォーカシングを行う
ものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、ズームレンズで無限遠からマクロ領域までピ
ント調節を可能にしようすると、上述のフォーカシング
レンズを進退させてピント調節を行うものでは、フォー
カシングレンズの有効径を大きくする必要があるので、
重く、大きく、かつコスト高なものになってしまうとい
う欠点がある。

また、コンペンセータによってピント調節を行うもので
は、長焦点側において必要となるコンペンセータの移動
量が大きくなるという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、フォーカシングレンズの有効径やコンペンセ
ータの移動量を大きくすることなく、無限遠からマクロ
領域までの広範囲な被写体距離に対して連続的にピント
調節を行うことができるズームレンズの自動合焦装置を
提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のズームレンズは、合焦状態を検知するフォーカ
ス検出器をコンペンセータの後方に配設するとともに、
フォーカシングレンズが最大限に繰り出されたことを検
知する最大繰出量検出器と、ズームリングをワイド端を
越えて回転させた場合にバリエータの位置を変化させず
にコンペンセータだけを移動させるように形成したカム
筒と、ズームリングのワイド端位置を検知するワイド端
検出器と、前記フォーカス検出器、最大繰出量検出器及
びワイド端検出器の出力信号に基づいてフォーカシング
レンズの移動及びズームリングの回転を制御するコント
ロール回路とを設けるようにしたものである。

〔作用〕

本発明のズームレンズの自動合焦装置によれば、被写体
に近づき過ぎてフォーカシングレンズによるピント調節
が不能になると、フォーカシングレンズは固定され、自
動的にズームリングがワイド側へ回転し、ズーミングに
よるピント合わせが行われる。それでもピントが合わな
いと、さらにズームリングが回転し、ワイド端を越えて
マクロ領域に入す、コンペンセータの移動によるピント
調節が行われる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。

〔実施例〕

本発明の自動合焦装置１を搭載したビデオカメラ２の外
観を示す第２図において、ボディ３の側面３ａにはグリ
ップ４が固定されており、このグリップ４の上面にはズ
ーミング用のシーソースイッチ５．後端面には撮影ボク
ン６がそれぞれ設けられている。また、ボディ３の上面
３ｂにはファインダ７、前面３Ｃにはズームレンズ部８
が設けられている。

自動合焦装置１の光学系を示す第１図において、この自
動合焦装置１は、ズームレンズ部８．撮像部９及びフォ
ーカス検出部１０の３部から構成されている。ズームレ
ンズ部８は、被写体側から順に、フォーカシングレンズ
１１．バリエータ１２゜コンペンセータ１３．リレーレ
ンズ１４から構成され、撮像部８はビームスプリッタ１
５．絞り１６、撮像用マスターレンズ１７．固体撮像デ
バイスであるＣＣＤイメージセンサ（以下ＣＣＤと略記
する）１８から構成されている。また、フォーカス検出
部１０は、ビームスプリッタ１５で分割されて導かれた
被写体光を反射するミラー１９゜フォーカス検出器用マ
スターレンズ２０．フォーカス検出器２１から構成され
ている。

前記フォーカシングレンズ１１は、通常撮影距離におい
てピント調節を行うためのレンズであり、フォーカスリ
ング２２を介してフォーカスリング駆動モータ２４によ
って光軸方向に進退される。

フォーカスリング２２には、第３図に示すように、フォ
ーカシングレンズ１１が最大限に繰り出されたことを検
知する最大繰出量検出器２５が配設されている。

この最大繰出量検出器２５は、固定鏡筒２６の外側部に
設けられたフレキシブルプリント基板２７と摺動ブラシ
２８を備えたブラシ支持板２９とからなる。このブラシ
支持板２９は、フォーカスリング２２に固定されている
。フレキシブルプリント基板２７には、コモン電極３１
．至近端検出電極３２及びダミー電極３３のパターンが
それぞれプリントされている。フォーカスリング２２の
回転に伴い、摺動ブラシ２８がこれらの上を摺動する。

コモン電極３１にはアース用リード線３５が接続され、
また、至近端検出電極３２には後述する制御回路３６に
接続された検出器出力用リド線３７が取り付けられてい
る。

前記バリエータ１２とコンペンセータ１３は、第４図及
び第５図に示すように、カム筒４０．ズームリング４１
を介してズームリング駆動モータ４２によって移動され
る。

前記カム筒４０の展開図を示す第４図において、カム筒
４０にはバリエータ移動用カム溝４６及びコンペンセー
タ移動用カム溝４７がそれぞれ形成されている。一方、
バリエータ１２　コンペンセータ１３にはピン４８．ピ
ン４９がそれぞれ取り付けられており、前記バリエータ
移動用カム溝４６、コンペンセータ移動用カム溝４７に
それぞれ遊嵌されている。

バリエータ移動用カム溝４６は、テレ端位置（Ｔ）から
ワイド端位置（Ｗ）までの間では所定の傾きを有し、ワ
イド端位置（Ｗ）から最至近撮影距離（Ｍ）までの間で
は光軸りと直角方向の直線状をなしている。また、コン
ペンセータ移動用カム溝４７は、テレ端位置（Ｔ）から
ワイド端位置（Ｗ）までの間ではＳ字状カーブ、ワイド
端位置（Ｗ）から最至近撮影距離（Ｍ）までの間では、
所定の傾きを有するように形成されている。

したがって、テレ端位置（Ｔ）からワイド端位置（Ｗ）
までの間では、バリエータ１２及びコンペンセータ１３
は、各々の焦点距離に応して光軸方向に所定の位置に移
動されるが、ワイド端位置（Ｗ）から最至近撮影距離（
Ｍ）までの間では、バリエータ１２はワイド端位置（Ｗ
）で一定であり、一方のコンペンセータ１３は、ワイド
端位置（Ｗ）から最至近撮影距離（Ｍ）に至るにつれて
、バリエータ１２側に接近するように移動される。

前記ズームリング４１を示す第５図において、このズー
ムリング４１の回転位置に応じて異なる電位を制御回路
３６に送出し、ズームリング４１の位置を検出するポテ
ンショメータ５０が配設されている。このポテンショメ
ータ５０は、固定鏡筒２６の外側部に設けられたフレキ
シブルプリント基板５１と、ズームリング４１に固定さ
れ、摺動ブラシ５２を備えたブラシ支持板５３とからな
る。フレキシブルプリント基板５１には電位検出用電極
５５．抵抗帯５６のパターンがそれぞれプリントされて
おり、これらの上を摺動ブラシ５２がズームリング４１
の回転に伴って摺動する。

前記電位検出用電極５５の端部には電位検出用リード線
５８が接続され、抵抗帯５６の一方の端にはアース用リ
ード線５９．他方の端部にはプラス電圧印加用リード線
６０が接続されている。制御回路３６の内部レジスタ（
図示せず）には、テレ端位置（Ｔ）、ワイド端位置（Ｗ
）、最至近撮影距離（Ｍ）の各位置に対応した電圧値が
予め記憶されており、電位検出用リード線５８から送出
された電圧値がこれらの値と比較されることによって、
ズームリング４１のそれぞれの位置が検出される。また
、ポテンショメータ５０の出力によってバリエータ１２
の位置が検出されるので、これによって制御回路３６は
ズームレンズ部８の倍率を算出することができる。

前記ズームリング４１には、図のように、切欠き部４１
ａが設けられており、この切欠き部４１ａの端部６２に
係合する回動自在のストッパ６３及びこれを吸着する電
磁石６４がズームリング４１の側方に設けられている。

前記ストッパ６３には、これをフレキシブルプリント基
板５１側へ付勢するバネ６５が取り付けられている。

前記フォーカス検出器２１は、例えば測距用センサ（例
えばＣＣＤ）と、その前に配設された微小なセパレータ
レンズ（図示せず）からなる周知の位相差検出方式のも
のである。

前記制御回路３６は、第６図に示すように、シーソース
イッチ５．フォーカス検出器２１．最大繰出量検出器２
５及びポテンショメーク５ｏの各出力信号に基づいてフ
ォーカスリング駆動モータ２４、ズームリング駆動モー
タ４２及び電磁石６４をコントロールするマイクロコン
ピュータである。

以上のように構成された自動合焦装置１の作用を説明す
る。まず、ビデオカメラ２に電源を投入してズームレン
ズ部８を被写体に向けるとともに、シーソースイッチ５
を操作するパワーズーミングもしくは手で直接にズーム
リング４１を操作するマニュアルズーミングによってズ
ームリング４１を回動させ、所望の焦点距離を選択する
。

パワーズーミングの場合には、ズームリング駆動モータ
４２が駆動されてズームリング４１が回動される。パワ
ーズーミング、もしくはマニュアルズーミングによって
ズームリング４１が回動されると、これに連動してカム
筒４０が正転又は逆転される。ピン４８．４９はバリエ
ータ移動用カム溝４６．コンペンセータ移動用カム溝４
７に案内されて光軸り方向にそれぞれ移動され、各焦点
距離に応じたバリエータ１２．コンペンセータ１３の位
置が決められる。

フォーカシングレンズ１１から入射された被写体光は、
バリエータ１２．コンペンセータ１３゜リレーレンズ１
４を介して、ビームスプリ・ンタ１５に入射される。被
写体光はこのビームスプリッタ１５で分割され、一方は
絞り１６及び撮像用マスターレンズ１７を介してＣＣＤ
１Ｂへ導かれる。

また、他方はミラー１８で反射され、フォーカス検出器
用マスターレンズ２０を介してフォーカス検出器２１に
導かれる。

フォーカス検出器２１に導かれた被写体光は、ＣＣＤ１
８の結像面と等価な位置で結像した後、セパレータレン
ズによって分離され、測距用センサの上に２つの像を形
成する。この２つの像の基準位置からのズレ量を電気的
な信号のズレ量としてとらえる周知の位相差検出方式に
よって、被写体像のピントのズレ量が検出され、制御回
路３６に送出される。

バリエータ１２及びコンペンセータ１３の位置が、第４
図に示すテレ端部Ｎ（’ｒ）からワイド端位置（Ｗ）ま
での間の通常撮影領域にある場合には、ポテンショメー
タ５０からはバリエータ１２の位置データが制御回路３
６に送出され、制御回路３６はこれから像倍率を算出し
、これに基づいてフォーカス検出器２１からの測距デー
タを修正する。さらに、制御回路３６はこの修正された
測距データからフォーカシングレンズ１１の必要なフォ
ーカシング量を算出し、フォーカスリング駆動モータ２
４を駆動してフォーカシングレンズ１１を合焦位置に移
動させる。

ここで、被写体距離がマクロ領域でなく、フォーカシン
グレンズ１１によってピント調節が可能な範囲内である
場合には、電磁石６４は導通されないので、ストッパ６
３はバネ６５に付勢されて切欠き４１ａに入り込んでお
り、ズームリング４１の回転範囲はテレ端位置（Ｔ）か
ら端部６２がストッパ６３に当接されるワイド端位置（
Ｗ）までの間に規制される。したがって、被写体距離が
マクロ領域でない場合には、パワーズーミング。

もしくはマニュアルズーミングによってズームリング４
１を回動させても、不用意にマクロ撮影になることがな
い。

被写体距離が短く、フォーカシングレンズ１１の繰り出
し量が最大になると、第３図に示す摺動ブラシ２８が至
近端検出電極３２に達し、至近端検出電極３２がアース
されてフォーカスリング駆動モータ２４が停止される。

この状態でも、フォーカス検出器２１からの測距データ
が合焦状態を示さない場合には、制御回路３６はズーム
リング駆動モータ４２を駆動させ、ズームリング４１を
ワイド側へ回転させる。これによって、ズームレンズ部
８の合成焦点距離が短くなり、被写界深度が深くなるの
で、ピントのズレ量がわずかな場合には、被写界深度内
にピント位置が入り合焦状態になる。

バリエータ１２及びコンペンセータ１３がワイド端位置
（Ｗ）に達してもピントが合わない場合には、制御回路
３６は電磁石６４を導通させてストッパ６３を吸着させ
、ズームリング４１の規制を解除し、ズームリング４１
をさらに回転させる。

これによって、第４図に示すように、バリエータ１２は
ワイド端位置（Ｗ）のまま、コンペンセータ１３のみが
移動されるようになり、制御回路３６は、フォーカス検
出器２１から送出されたピントのズレ量に基づいてコン
ペンセータ１３によるピント調節を行う。

なお、このように被写体距離が短く、フォーカシングレ
ンズ１１の繰り出し量が最大になった状態でも合焦状態
にならない場合には、シーソースイッチ５を操作、もし
くはマニュアルでズームリング４１を回動させても、ズ
ーミングすることはできず、強制的にズームリング駆動
モータ４２が駆動され、上述のように自動的にピンＨＰ
Ｉ節が行ねれる。

したがって、撮影者が任意にマクロ撮影を行いたい場合
には、ズームレンズ部８を所望の近接した被写体に向け
れば、自動的にズームリング４１がマクロ領域まで回転
され、ピント調節が行われる。後は、所望のタイミング
で撮影ボタン６を押圧すれば、速やかにマクロ撮影を行
うことができる。

また、マクロ撮影を行っている状態から例えばパンニン
グ等を行い、被写体距離が大きくなると、制御回路３６
はフォーカス検出器２１から送出されたピントのズレ量
に基づいて、ズームリング駆動モータ４２を駆動させて
、ズームリング４１をテレ側へ回転させる。バリエータ
１２及びコンペンセータ１３がワイド端位置（Ｗ）に達
すると、ズームリング４１は停止されてフォーカスリン
グ駆動モータ２４が駆動可能な状態になり、フォーカシ
ングレンズ１１によるピント言周節が行われるようにな
る。

つぎに、フォーカシングレンズ１１が最大限に繰り出さ
れたことを検知する最大繰出量検出器の他の実施例を第
７図及び第８図を参照して２つ説明する。

第７図に示す最大繰出量検出器６８は、通常撮影領域時
の端面７０ａと最大繰出時の端面７０ｂを備えた階段状
のフォーカスリング７０と、固定鏡筒２６の側面に固定
されたマイクコリミツ１−スインチア１とから構成され
ている。このマイクロリミットスイッチ７１は、前記端
面７０ａ、７０ｂに接して回転するコロ７２をアクチュ
エータ７３を介して備えるとともに、アクチュエータ７
３によって押圧されるボタン７４を有している。このマ
イクロリミットスイッチ７１には、アース端子７７、出
力端子７８が設けられており、それぞれアース用リード
線７９．検出器出力用リード線８０が接続されている。

前記コロ７２は通常撮影領域においては端面７０ａと接
触しているが、フォーカシングレンズ１１の最大繰出時
には端面７０ｂに乗り上げ、回動されたアクチュエータ
７３がボタン７４を押圧し出力端子７８をアースする。

これによって、フォーカシングレンズ１１の最大繰出時
が検出される。

また、他の最大繰出量検出器８１は、第８図に示すよう
に、微小な反射面８２を備えたフォーカスリング８３と
ホトセンサ８４とから構成されている。このホトセンサ
８４は、例えば発光ダイオードの発光素子８６とフォト
ダイオードの受光素子８７とからなり、発光素子８６か
ら発光された赤外光が反射面８２に反射されて受光素子
８７に入射されることによって、フォーカシングレンズ
１１の最大繰出時が検出される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のズームレンズの自動合焦装置は、
合焦状態を検知するフォーカス検出器をコンペンセータ
の後方に配設するとともに、フォーカシングレンズが最
大限に繰り出されたことを検知する最大繰出量検出器と
、ズームリングをワイド端を越えて回転させた場合にバ
リエータの位置を変化させずにコンペンセータだけを移
動させるように形成したカム筒と、ズームリングのワイ
ド端位置を検知するワイド端検出器と、前記フォーカス
検出器、最大繰出量検出器及びワイド端検出器の出力信
号に基づいてフォーカシングレンズの移動及びズームリ
ングの回転を制御するコントロール回路とを設けるよう
にした。

したがって、フォーカシングレンズの有効径やコンペン
セータの移動量を大きくすることな（、無限遠からマク
ロ領域までの広範囲な被写体距離に対して連続的にピン
ト調節を行うことができるズームレンズの自動合焦装置
を提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学系を示す要部概略図で
ある。 第２図は第１図の光学系を搭載したビデオカメラの外観
を示す斜視図である。 第３図は最大繰出量検出器の一実施例を示す概略斜視図
である。 第４図は本発明の一実施例に採用したカム筒の展開平面
図である。 第５図はズームリングの回転位置を検知し、バリエータ
の位置を検出するポテンショメータの構造を示す概略斜
視図である。 第６図は本発明の制御回路を示す概略図である。 第７図、第８図は最大繰出量検出器の他の実施例を示す
概略斜視図である。 １　・　・　・ ２　・　・　・ ５　・　・　・ ８　・　・　・ ９　・　・　・ １０　・　・ １１　・　・ Ｉ　２　・　・ １３　・　・ ２１　・　・ ２２、７ ２５、６ ２６　・　・ ・自動合焦装置 ・ビデオカメラ ・シーソースイッチ ・ズームレンズ部 ・撮像部 ・フォーカス検出部 ・フォーカシングレンズ ・バリエータ ・コンペンセータ ・フォーカス検出器 ０．８３・・フォーカスリング ８．８１・・最大繰出量検出器 ・固定鏡筒 ３６　・ ４０　・ ４１　・ ５０　・ ６３　・ ６４　・ ７１　・ ８２　・ ８４　・ ・制御回路 ・カム筒 ・ズームリング ・ポテンシヨメータ ・ストッパ ・電磁石 ・マイクロリミットスイッチ ・反射面 ・ホトセンサ。 手続補正書

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォーカシングレンズ、バリエータ、コンペンセ
   ータの少なくとも３個の移動レンズ群を備え、これらを
   光軸方向に移動してピント調節及び変倍を行うようにし
   たズームレンズにおいて、 前記コンペンセータの後方に配設され、合焦状態を検知
   するフォーカス検出器と、フォーカシングレンズが最大
   限に繰り出されたことを検知する最大繰出量検出器と、
   変倍時に操作されるズームリングをワイド端を越えて回
   転させた場合にバリエータの位置を変化させずにコンペ
   ンセータだけを移動させるように形成したカム筒と、ズ
   ームリングのワイド端位置を検知するワイド端検出器と
   、前記フォーカス検出器、最大繰出量検出器及びワイド
   端検出器の出力信号に基づいてフォーカシングレンズの
   移動及びズームリングの回転を制御するコントロール回
   路とからなることを特徴とするズームレンズの自動合焦
   装置。