JPH0234005B2 - - Google Patents

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JPH0234005B2
JPH0234005B2 JP63140324A JP14032488A JPH0234005B2 JP H0234005 B2 JPH0234005 B2 JP H0234005B2 JP 63140324 A JP63140324 A JP 63140324A JP 14032488 A JP14032488 A JP 14032488A JP H0234005 B2 JPH0234005 B2 JP H0234005B2
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JP
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defocus
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focusing lens
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Tsunefumi Tanaka
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Canon Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は変倍光学系に関し、特に該変倍光学系
を装着するカメラ本体側である光学装置内の焦点
検出手段により該変倍光学系のデイフオーカス量
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変倍光学系の合焦用
レンズを移動させて焦点合わせを行う写真用カメ
ラやビデオカメラ等のカメラ本体に装着する際に
好適な変倍光学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
た焦点検出手段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つた自動合焦
装置が例えば特開昭55−11275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
非線形になつている。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
等によつて焦点外れ量は異なり、又変倍系を有す
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り各々異つてくる。
これは合焦用レンズの光軸上の微少移動量Δx
に対する結像面位置の移動量Δx′の比Δx′/Δx、
所謂敏感度が撮影系の各要素及び撮影条件により
異つてくる為である。
例えば単一の焦点距離の撮影系において焦点外
れ量がΔdあつたとき、仮りにレンズ系全体を移
動させてフオーカスを行う場合、該撮影系をΔd
移動させたのでは焦点は合わなくなつてくる。特
にこのときの焦点合わせ誤差は近距離物体になる
程大きくなつてくる。
又、物体側の第1レ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ΔxWであ
つたとする。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ΔxTは略ΔxT=ΔxW/42
と変化してくる。このように焦点外れ量が同一で
あつても合焦用レンズの移動量は変倍系のズーム
位置により異つてくる。
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
あつても合焦用レンズの移動させるべき量は異つ
てくる。
この他、同じ焦点外れ量があつても物体距離に
よつて合焦用レンズの移動量は異つてくる。以上
の理由により焦点検出手段により撮影系の焦点外
れ量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。
従来は撮影系が単一の焦点距離のときは焦点外
れ量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
位置における敏感度SZのみを考慮して合焦用レン
ズの移動量ΔxをΔd/SZ式より求めていた。この
為、合焦用レンズの移動量誤差が多く、一回で合
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
なかつた。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つた。
(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
た焦点検出手段により変倍光学系の焦点外れ量を
検出し、該変倍光学系の焦点外れ量と変倍光学系
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変倍光学系内の
合焦用レンズの移動量を精度良く求める際に好適
な変倍光学系の提供を目的とする。
(問題点を解決する為の手段) 本発明の変倍光学系は、変倍光学系の一部にズ
ーム位置検出手段と記憶部又は演算手段を設け、
該変倍光学系を装着する光学装置内の焦点検出手
段により検出した該変倍光学系の焦点外れ量と移
動係数とにより該変倍光学系の合焦用レンズで合
焦するのに必要な移動量を求める為の移動係数の
基準値と該基準値を焦点外れ量の関数として補正
する補正係数と複数に分割された各ズーム位置毎
に該記憶部に記憶されているか又は基準値につい
ては該演算手段によりズーム位置検出手段からの
ズーム位置信号と特定の基準値とに基づいて求め
られており、これらの各ズーム位置における基準
値と補正係数は該ズーム位置検出手段からの信号
に基づいて該光学装置内の焦点検出手段において
合焦用レンズの移動量を求める際に用いられるこ
とを特徴としている。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の変倍光学系をカメ
ラ本体に装着したときのブロツク図である。図
中、10はカメラ本体、1は変倍光学系であり合
焦用レンズを有している。2は焦点検出手段であ
り変倍光学系1の予定結像面からのデイフオーカ
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は変倍光学系1内に設けた記
憶部であり変倍光学系の固有の光学的諸数値、例
えば後述するように合焦用レンズの移動に関する
基準値ZOと基準値を焦点外れ量に応じて補正する
補正係数Aを分割された複数の各ズーム位置毎に
各々記憶している。
41は変倍光学系1若しくはカメラ本体10側
に設けたズーム位置検出手段であり変倍光学系1
のズーム位置を検出している。即ち変倍光学系の
ズーム範囲を複数個に分割したとき焦点検出を行
つ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は変倍光学系1若しくは後述する第1演
算手段4の一部に必要に応じて設けた第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
値SZを求める為のものである。例えば変倍光学系
が望遠端より第番目のズーム位置にあり、望遠
端にお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
置における基準値SZを SZ=2−1/16(−1)/2×SZO ……(1) として求めている。
(1)式は望遠端のときは=1でSZ=SZOとなり
SZ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(1)式で求めた各ズーム位置毎の基準値SZ
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42は不要となる。
後述する実施例においては記憶部3の記憶容量
を十分とり第2演算手段を省略している。
4は第1演算手段にあり記憶部3からの基準値
SZと補正係数Aに基づく値と焦点検出手段2で求
めた焦点外れ量ΔdZ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SZd
求め、これより合焦用レンズの移動させるべき量
xを演算している。5駆動手段であり第1演算手
段4で求めた演算結果に基づいて合焦用レンズを
所定量移動させている。
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、合焦用レンズの光軸上の初期位
置、ズーム位置等によつて異つてくる。
例えば物体距離が同一であつても合焦用レンズ
の光軸上の位置によつて焦点検出手段により得ら
れる焦点外れ量Δdは異つてくる。
例えば第2図に示すように物体距離がl21で撮
影系21の合焦用レンズ22が合焦すべき位置よ
りx21離れていたとする。このとき焦点検出手段
で得られる焦点外れ量Δd21と合焦用レンズの移
動量x21との関係は同図Cの如くになる。ここで
焦点外れ量Δd21は点a21,a22,a23,a24で囲まれ
る面積に相当している。
一方、合焦用レンズが同図Bのように合焦すべ
き位置よりx22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,a25,a26
a24で囲まれた面積に相当する。尚、同図A,B
でP20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xとは非線形の関係にある。
そこで本実施例では焦点外れ量から合焦用レン
ズの移動量を求める際、焦点外れ量と合焦用レン
ズの移動量との非線形な移動係数SZdなるものを
新たに定義し、これと焦点外れ量ΔdZ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。
即ち、第1図に示すようにまず焦点検出手段2
により変倍光学系の焦点外れ量ΔdZを検出する。
そして判別手段6により焦点外れ量ΔdZが変倍光
学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ΔdZが入力される。
又、判別手段6からの信号に基づいて変倍光学
系1の記憶部3からは変倍光学系固有の基準値SZ
と補正係数AZが第1演算手段に出力される。こ
こで基準値SZと補正係数AZは変倍光学系の各ズ
ーム位置毎に記憶部3に記憶されている。
第1図において焦点検出を行つたズーム位置に
おける基準係数SZ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
ΔdZを関数とするf(ΔdZ)を用いて SZd=SZ+AZ・f(ΔdZ) ……(2) より求めている。そして合焦用レンズの移動量xZ
を xZ=ΔdZ/SZd ……(3) 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x51、又、合焦用レンズの敏感度に相
当する基準値をS51とすると、これらの各要素の
関数は第3図A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Δd51
曲線AXで囲まれる面積、即ち点a50,a51,a52
a53で囲まれる面積となり、このときの焦点外れ
量Δd51は合焦用レンズの焦点合わせの為の移動
されるべき量x51とは非線形となる。
同図においてSXOは変倍光学系固有の値であり、
一定のズーム位置、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、SZは焦点検出を行つ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
倍系を有する撮影系では SZ≒SXO ……(4) 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≒SXOとし
て説明する。
S51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。今仮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x52となる。ここでΔd52
点a50,a54,a55,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xと焦点外れ量ΔdZは非線形となつている。こ
の為、焦点外れ量ΔdZより移動量xZを求めるには
曲線AXの方程式を求めることが重要となつてく
る。しかしながら曲線AXの方程式は変倍光学系
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Δd51あつたとき第3図Aに示すように焦
点検出を行つ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xZをxZ
Δd51/SZとして求めていた。この為同図Bに示
す如く移動量xZは点a53,a56,a52で囲まれる面積
ΔSとするとΔx=ΔS/SZだけ、即ち同図Bに示
すΔxだけ移動過剰となつてしまつた。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
ねばならなかつた。
これに対して本実施例では同図の縦方向の値
SXOが多くの変倍光学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SZ
を例えば(1)式より求めている。次に曲線AX
種々の変倍光学系について検討した結果、焦点外
れ量ΔdZ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補
正係数、即ち基準値を焦点外れ量に応じて補正す
る補正係数として曲線AXを AX=A×ΔdZ 2+SZ ……(5) より求めている。これより第3図Aの点a50
a51,a52,a53で囲まれる面積SSZに相当するΔd51
より横軸に相当する値、即ち合焦用レンズ移動量
xZを求める際の縦軸に相当する第3図Dに示す値
SZd、即ち合焦用レンズの敏感度に相当する移動
係数SZdを SZd=SZ+(AX−SZ)/3 ……(6) としている。そして(5),(6)式より移動係数SZdを SZd=SZ+1/3A・Δd51 2 ……(7) 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xZを焦
点外れ量Δd51より xZ=Δd51/SZd ……(8) 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SSZ=SZd×xZ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3図A,Dから明らか
のように SSZ≒Δd51 となる。これより本来、移動させるべき移動量
x51と演算で求めた移動量xZとは x51≒xZ となる。従つ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こと
が可能となる。
尚、本実施例において(7)式の補正係数Aは各ズ
ーム位置毎に例えば変倍光学系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ΔdZと変倍光学系における敏感度に相当する基
準値SZより直接、合焦用レンズの移動量をを求め
る代わりに、まず焦点外れ量ΔdZと焦点外れ量を
関数で表わしたときの該関数に対する補正係数A
とズーム位置のみにおける基準値SZより(2)式若し
くは(7)式より移動係数SZdを求め、この移動係数
SZdと焦点外れ量ΔdZより第1演算手段により(8)
式を用い合焦用レンズの移動量xZを求めることに
より高精度に自動合焦を行つている。
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(1)式の基準係数SZを変倍光学系の性質に応じ
て他の式を用いて求めるようにしても良い。
(発明の効果) 本発明によれば変倍光学系の一部にズーム位置
検出手段と記憶部を設け、ズーム位置検出手段に
よりズーム位置を検出し、又記憶部には変倍光学
系を装着するカメラ本体内の焦点検出装置で用い
る所定の係数をズーム位置毎に記憶しておき、必
要に応じてカメラ本体内に送信することにより、
焦点検出装置で検出した焦点外れ量と所定の係数
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
が可能な変倍光学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変倍光学系をカメ
ラ本体に装着したときのブロツク図、第2図は焦
点外れ量と合焦用レンズの移動に関する説明図、
第3図は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、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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 変倍光学系の一部にズーム位置検出手段と記
    憶部又は演算手段を設け、該変倍光学系を装着す
    る光学装置内の焦点検出手段により検出した該変
    倍光学系の焦点外れ量と移動係数とにより該変倍
    光学系の合焦用レンズで合焦するのに必要な移動
    量を求める為の移動係数の基準値と該基準値を焦
    点外れ量の関数として補正する補正係数とが複数
    に分割された各ズーム位置毎に該記憶部に記憶さ
    れているか又は基準値については該演算手段によ
    りズーム位置検出手段からのズーム位置信号と特
    定の基準値とに基づいて求められており、これら
    の各ズーム位置における基準値と補正係数は該ズ
    ーム位置検出手段からの信号に基づいて該光学装
    置内の焦点検出手段において合焦用レンズの移動
    量を求める際に用いられることを特徴とする変倍
    光学系。
JP14032488A 1988-06-07 1988-06-07 変倍光学系 Granted JPH01131509A (ja)

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