JPH02167513A - 光学系自動焦点調節装置 - 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、光学系の自動焦点検出並びに焦点調節を行う
光学系自動焦点調節装置に関するものである。

従来の技術 光学系の焦点検出及び自動焦点の調節用に従来は、検出
と駆動とのそれぞれ２組のシステムを用いていた。自動
焦点の検出にはカメラなどでは複数個の光検出器を用い
て、それぞれの検出器に最も光量の多い条件が成立した
ときを焦点の合致した条件として採用することが一般的
になっている。

さらに光量の最大となる条件に持っていくための駆動シ
ステムとして直流モータあるいはステッピングモータが
一般的に使用されている。

自動焦点のその他の検出方法としては超音波を空気中に
発生させその反射波を捕らえ距離を測定する方法などが
有る。その際にも駆動用のアクチュエータは直流モータ
などによっている。

また、レンズ系の一部を前後に移動させ得られた結像の
周波数成分を測定して、最も高調波成分の多い条件を焦
点が合致した条件として、その条件を成立するように光
学系を常に移動させていた。

その際にもレンズ系を前後に移動させるザーボ駆動系と
フォーカスの検出系とは異なっている。

発明が解決しようとする課題 従来行われていた焦点調節駆動システムは、焦点位置の
変調用に他のアクチュエータを用いて、さらにモータな
どの位置調節用のアクチュエータを必要としたことであ
る。このことは次のような欠点を持っている。

（１）　　システムの複雑化　（２）応答速度の悪化（
３）重量の増加 などがあげられる。

本発明は駆動システムをより機能化あるいはシステムの
簡素化を行うことができる自動焦・点調節装置を提供す
るものである。

課題を解決するための手段 上記従来の課題を解決するために本発明は、光学系の自
動焦点調節機構に超音波モータを用いて光学系のレンズ
を時計方向あるいは反時計方向回転に交互に回転させ、
光学系の焦点位置を変調して焦点の最適点を検出して、
その検出された信号にもとづき前記超音波モータを制御
し、最適点に光学系を調節するものである。

作用 超音波モータはその中心部機構を空洞にすることができ
るため、光学系に適していることがあげられる。それは
中心部分が空洞となってその部分を光学系の光の通過の
ために使用することによって構造の簡素化が容易である
。さらに、超音波モータは低速高トルクが特徴である特
性からもレンズ等の駆動に適している。本発明はこのよ
うな超音波モータの特徴を生かして光学系の焦点の自動
焦点の検出と焦点位置へのレンズ系の駆動用に超音波モ
ータを使用し、レンズ系の一部を超音波モータで回転さ
せることによってレンズと結像面との距離を換え、結像
面には平均的には正しく結像しているが時間的にはある
時間しか正しく結像していない状態を作り、その結像の
状態を観測することによって常に正しい結像を作るもの
である。

実施例 第■図に本発明の光学系自動焦点調節装置の構造図を示
す。

１は前玉レンズで、実際の光学系では複数枚のレンズ群
で構成されるがここでは一枚のレンズとして表す。２は
後ろ玉レンズ系で、本質的にはレンズ１，２の集合で１
つのレンズ系を構成する。

３は超音波モータで、制御装置３ａによって駆動制御さ
れ、後ろ玉のレンズ２を駆動する。勿論構成としては前
玉レンズを超音波モータで駆動する構成も可能である。

さらに結像面の変換器の駆動に超音波モータを用いる事
も可能である。

４は結像面で、実際にはフィルム、ビデオカメラ撮像面
などである。

第２図にて像が正しく結像している時と、正しく結像し
ていない時との結像面の比較を説明する。

図中、５に正しく結像した時の結像面の周波数成分を示
し、さらに６にフォーカス位置がずれて正しく結像して
いない時の周波数成分を示す。前フォーカスの場合と、
後ろフォーカスの場合の２通りが存在する。

正しいフォーカスの場合が最も高周波成分の振巾が大き
い。先に記した様に２通りの状態が存在するためと、さ
らに観測値が最高値かどうかが判別できないため高周波
成分を単独に取り出してきても焦点が正しい位置にある
か否かは判別できない。第１図の実施例で示すならば、
超音波モータ３で後ろ玉レンズ２を動かした時ある１ケ
所で焦点が合いその前後では合わない。

本発明は超音波モータの回転方向と結像の高周波成分と
を観測する事により、各時刻に於ける正しいフォーカス
位置からのズレの方向と大きさとを測定する事ができる
。正しいフォーカス位置を観測するために、結像面の周
波数成分を常に最高の位置になるよう超音波モータを制
御回路で、駆動制御しなければならない。さらに、超音
波モータの駆動回転方向を決めねばならない（像のずれ
た方向が判別できないため）。

そのためには超音波モータでレンズ結像面を前後に振動
させて変調をかけねばならない。

今、第３図に超音波モータの立ち上がり速度の測定値を
示す。１ミリ秒の早さで超音波モータは応答することが
示される。一般に人間の目はこのような早さは応答でき
ないため平均的に焦点位置が正しくあっている場合には
超音波モータの回転による結像の微小のズしは問題とな
らない。

このように超音波モータを自動焦点調節装置に組み込む
事により従来このような自動焦点調節装置には、検出と
駆動との２組の機能要素を必要としていたが、超音波モ
ータを用いることによって、自動焦点調節装置システム
も簡単化する事が出来、さらに応答速度も高速化するこ
とが可能となり、かつ超音波モータの構造のシンプルさ
と相まって重量の軽減にも役たつ。

今、本発明による自動焦点調節装置をテレビカメラある
いはビデオカメラに応用する際には、超音波モータの回
転〈変調〉を同期信号の帰線時間に行う事により、より
一層完全な自動焦点調節装置となる。その理由は帰線時
間内に自動焦点調節袋を行えばその他の時間は常に正し
い焦点で結像が行われる為である。

発明の効果 本発明の光学系自動焦点調節装置に超音波モータを用い
ることによって従来の駆動システムをより機能化あるい
は、システムの簡素化を行う事ができる。

従来行われていた焦点調節システムは、焦点位置の変調
用の他に別のアクチュエータを用いて、位置調節用のア
クチュエータを必要としたが、本発明では、超音波モー
タを用いる事により２つの機能の部品を１つにすること
ができる。このようにシステムの簡単化の他に、応答速
度の高速化、重量の軽減などがあげられ、部品点数の減
少に伴ってコストの低減も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動焦点調節装置の構成図、第２図はフォーカ
スの合致した時と合致しない時の結像面の周波数成分と
振巾との関係を示す特性図、第３は超音波モータの立ち
上り、立ち下がり特性図である。 １・・・・・・前玉レンズ、２・・・・・・後ろ玉レン
ズ、３・・・・・・超音波モータ、３ａ・・・・・・制
御回路、４・・・・・・結像面。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名１−一一罰
玉しンズ群 ２−−一焚玉しンス゛′零ψ ３−一一超音二皮七一夕 ４−一一茶苔儂命

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系の自動焦点調節機構に超音波モータを用い
   て光学系のレンズを時計方向あるいは反時計方向回転に
   交互に回転させ、光学系の焦点位置を変調して焦点の最
   適点を検出して、その検出された信号にもとづき前記超
   音波モータを制御し、最適点に光学系を調節する光学系
   自動焦点調節装置。
2. （２）光学系をカメラレンズの光学系として、変調の繰
   り返しのタイミングを受光系の走査に一致させた請求項
   １記載の光学系自動焦点調節装置。
3. （３）光学系をカメラレンズの光学系として、変調の繰
   り返しのタイミングを受光系の走査と一致させ、かつ帰
   線時間に一致させた請求項１記載の光学系自動焦点調節
   装置。