JPH0239780A - 自動焦点調節装置及びカメラの制御装置及び光学装置及びカメラ装置 - 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、カメラ本体と該カメラ本体に着脱可能なレン
ズシステムからなるカメラ装置に係わり、レンズが交換
された場合、各レンズの特性に合わせた制御を行わせる
自動合焦装置（以下Ａ　Ｆシステムと呼ぶ）に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、ビデオカメラのＡＦシステムは、そのカメラが搭
載しているレンズシステムの諸特性（例えば焦点距離、
開放絞り値９位置敏感度等）に合わせて、ＡＦ感度やレ
ンズの移動量の設定が為されている。また、レンズや絞
りを駆動するアクチュエータや各作動位置検出用エンコ
ーダは、ＡＦ制御回路に直接接続されているものが一般
的であり、ＡＦ制御回路の設計は用いるレンズ毎に個々
に行われているというのが現状である。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記従来例では、例えばレンズ交換が可能なカメラシス
テムのＡＦ副制御行う場合、レンズごとに諸特性が異な
るためシステム自体の汎用性が低く、次の様な欠点を生
じていた。

（１）レンズによって焦点距離、絞り値１位置敏感度等
、レンズ特有の諸特性の変化に対応したＡＦ副制御困難
である。

（２）異種のＡＦ方式にも対応が可能なレンズシステム
を構成しにくい。

（３）このままでレンズの汎用性を高める為には、大規
模な記憶素子を用いた情報処理をＡＦ動作中行わな（て
はならず、結局汎用性向上に限界を生じ、カメラシステ
ムの交換レンズ化を妨げる要因となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題点を解決することを目的としてな
されたもので、その特徴とするところは、光学系によっ
て結像面に結像された被写体像の合焦状態を検出する合
焦検出手段と、該合焦検出手段の出力にもとづいて前記
光学系に制御信号を出力してこれを制御する制御手段と
、前記光学系の所定の光学特性を検出する特性検出手段
とからなり、前記制御手段は前記特性検出手段によって
検出された所定の光学特性の変化をパラメータとして前
記制御情報を前記光学系へと伝送するように構成されて
なる自動焦点調節装置にある。

〔作　用〕

これによって、焦点制御回路によって示される所望のレ
ンズ移動量を錯乱円径の変化１に換算してパラメータと
し、複数の焦点制御方式と複数のレンズシステムの間の
制御整合性を高めることができる。

また、レンズシステム固有の特性を示すデータをレンズ
側に持たせ、焦点制御回路の複数のレンズに対する汎用
性を高めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明における自動焦点調節装置を各図に示す実
施例について説明するが、まず、本発明の基本原理につ
いて説明することにする。

ビデオカメラ等を始めとして光学系を有する機器におい
て、撮像面上に被写体の合焦像を得る為に、何らかの方
法でレンズを移動するレンズシステムを設計する場合、
レンズ移動量ΔＡに対するボケの変化すなわち錯乱円径
の変化ΔＺの割合ΔＺ／ΔＡを知っておく必要がある。

すでに良く知られている様に、ΔＺ／ΔＡは焦点距離の
変化の割合Δｒの自乗及び絞り値の変化の割合ΔＦに比
例する。

従って、ズーミングレンズを備えたレンズシステムで定
められた錯乱円径の変化ΔＺを得る為には、焦点距離と
絞り値に応じた位置敏感度によってΔＡの値を増減して
、補正しなくてはならない。

ところで、レンズシステムに専用のＡＦ制御回路が備え
られているカメラでは、位置敏感度を、焦点距離と絞り
の絶対値の組み合わせによって一義的に決める事が出来
る。従って、事実上焦点距離と絞りの絶対値を知る事で
ΔＡを決定する事が可能である。しかし、複数のレンズ
にも対応可能なＡＦ制御回路を考えた場合、すなわち交
換レンズ化を考えた場合、焦点距離や絞り値の変化の割
合を得る為の基準となる定数がレンズによって異なるの
で、単に焦点距離と絞りの絶対値を知っただけではレン
ズの移動量ΔＡを決定することはできない。

一方、ズーミングレンズを備えたレンズシステムに於い
て、焦点距離の基準としてその最も大きい焦点距離ｆＴ
をとり、絞りの変化の割合の基準として開放絞り値Ｆ。

をとって、この時の位置敏感度をＳ。とすると、焦点距
離［、絞り値Ｆの時の位置敏感度Ｓは、 で表わすことができる。

ここで位置敏感度Ｓは周知のように、フオーカンングレ
ンズを単位移動量動かしたときの、ピント面すなわち合
焦位置の移動量を示すものであり、この位置敏感度Ｓに
そのときの絞り値Ｆを乗することにより、前記レンズの
移動量に応じた錯乱円径の変位をもとめることができる
。

すなわち、このレンズシステムの焦点距離「、絞り値Ｆ
における、レンズシステムの焦点距離［、絞り値Ｆにお
ける単位移動量当りの錯乱円径の変化量は、ΔＡをレン
ズの単位移動量とすると、ΔＺ＝ＳＸＦ　　　　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・　（２）となる。

したがって、レンズ側よりこの（１）式の位置敏感度Ｓ
または（２）式の錯乱円径の変化量ΔＺを情報伝達のパ
ラメータとしてカメラ側に送信し、カメラ側では、この
位置敏感度Ｓまたは錯乱円径の変化量ΔＺに応じて、自
動焦点調節装置の動作を制御する。

すなわち、合焦度に対する錯乱円径の変化の度合は、レ
ンズ光学系を変換しても変化しないため、この情報を共
通の規格化された制御情報パラメータとして、レンズ、
カメラ間の通信に用いることにより、複数のレンズに対
する汎用性、互換性を保障するものである。

以下、この基本原理を利用した、本発明の自動焦点調節
装置の実施例について詳細に説明する。

第１図は、第１の実施例を示すブロック図で、カメラ側
に撮像素子等から出力された映像信号中の高周波成分の
量に応じて合焦検出する受動型の自動焦点検出装置を備
え、レンズ側より送られた上述の錯乱円径の変化士ΔＺ
にもとづいて、レンズ側のフォーカシングレンズ駆動速
度を適正値に制御するようにした例である。

第１図において、１は本発明に於けるレンズシステムを
包含するところのレンズ部、２は本発明における自動線
点調節回路を含んで構成されるカメラ部、３はフォーカ
シングレンズ、４は絞り、５はズーミングレンズ、６は
フォーカシングレンズの位置を検出するエンコーダ、７
は絞りの値を検出するエンコーダ、８はズーミングレン
ズの位置を検出するエンコーダ、９．　１０．　１１は
それぞれフォーカシングレンズ、絞り、ズーミングレン
ズの位置検出用エンコーダ６、７．８の出力をレンズ内
の制御用マイクロコンピュータ１２に伝送する伝送路、
１２は各エンコーダの情報を読み込むとともにカメラ側
のマイクロコンピュータ１６（後述）から伝送される駆
動命令により、フォーカシング３及びズーミングレンズ
５と、絞り４を正しく駆動させ、かつ駆動結果やレンズ
の諸データをカメラ側マイクロコンピュータＩ６に伝送
する働きを持つマイクロコンピュータ、１３はレンズ側
マイクロコンピュータ１２からカメラ側マイクロコンピ
ュータ１６へ各情報を伝送する為の伝送路、１４はカメ
ラ側マイクロコンピュータ１６からレンズ側マイクロコ
ンピュータ１２へ、各情報を伝送する為の伝送路、１５
はカメラ部とレンズ部を接続するマウント部を示す。１
６は撮像面に被写体の合焦像を結像させるべく、レンズ
側マイクロコンピュータ１２に駆動命令を発する自動焦
点（ＡＦ）制御機能を有したカメラ側マイクロコンピュ
ータ、１７，１８．１９はそれぞれフォーカシングレン
ズ３．絞り４、そしてズーミングレンズ５の駆動部２０
．２１．　２２にレンズ側マイクロコンピュータ１２か
らの駆動命令を伝送する伝送路である。各駆動回路２０
．　２１．２２はそれぞれレンズ側マイクロコンピュー
タ１２からの駆動命令にしたがって、フォーカシングレ
ンズ３．絞り４、そしてズーミングレンズ５を駆動する
ものである。２３は撮像面を有し、レンズによって該撮
像面に結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素
子、２４は撮像素子２３で得られた映像信号を伝送する
伝送路、２５は撮像素子２３から出力された信号を、た
とえば高周波成分の量、エツジ部分の数等、自動焦点検
出の処理に適した内容に変換する焦点検出（ＡＦ）用信
号処理ブロック、２６はズーミングレンズを動かす為の
ズームスイッチ、２７は被写体、２８は固定のリレーレ
ンズ、２９は撮像素子２３からの情報たとえば輝度信号
レベルの情報によって輝度信号レベルが一定となるよう
絞り値を最適値に制御する絞り制御回路である。

また、３０は撮像素子２３から出力された信号に、たと
えばガンマ補正、ブランキング処理、同期信号の付加等
、所定の信号処理を行って映像出力端子Ｖｏｕｔより標
準テレビジョン信号を出力する映像信号処理回路である
。

以上の構成により、被写体２７の像はフォーカシングレ
ンズ３を通り、ズーミングレンズ群５．絞り４、リレー
レンズ２８を介して撮像素子２３の撮像面に結像される
。このとき、ズーミングレンズ５は撮影者がズームスイ
ッチ２６を操作することによって可動範囲内の所望の位
置に設定することができる。

また、このズーミングレンズ５の位置はズームエンコー
ダ８によって検出され、伝送路１１によってレンズ側マ
イクロコンピュータ１２に位置情報として供給される。

絞り４は撮像素子２３における光量が一定となる様に、
すなわち前述のように撮像素子２３より出力された信号
のレベルが一定となるように絞り制御回路２９で制御さ
れる。この制御信号はカメラ側マイクロコンピュータ１
６に送られて翻訳され、伝送路１４を介してレンズ側マ
イクロコンピュータエ２に通信され、絞り駆動回路２１
によって露出の自動調整が行われる。また、絞り値は常
にエンコーダ７によって検出され、伝送路１０を介して
レンズ側マイクロコンピュータ１２で読み取られ、上述
の制御を繰り返し行う。

さて、撮像素子２３より出力された被写体像に応じた映
像信号は、ＡＦ信号処理回路２５で合焦度に応じた信号
たとえば映像信号中の高周波成分のユを示す信号に変換
され、合焦か非合焦かが判定される。また合焦度に応じ
た信号のレベルすなわち高周波成分のレベルは、合焦点
で最大となり、合焦点から離れるにしたがって低下する
特性となる。

そして本発明では、合焦度に応じた高周波成分のレベル
に対してスレショルドレベルを複数段階に設定し、非合
焦であれば、その合焦点に対してどの程度ずれているか
、すなわちぼけ量を前記複数のスレショルドレベルと合
焦度に応じた高周波成分のレベルとを比較することによ
って検出している。

第２図は、このような動作を行うためのＡＦ信号処理回
路２５の内部構成の一例を示すものである。

同図において、たとえばＣＣＤ等の撮像素子２３の出力
は、ＡＦ信号処理回路２５内のプリアンプ２５１で所定
のレベルに増幅された後、バイパスフィルタＨＰＦ２５
２　（バンドパスフィルタでもよい）によって所定の高
周波成分が抽出され、ゲート回路２５３へと供給される
。ゲート回路２５３は映像信号処理回路より出力された
垂直及び水平同期信号からウィンドウパルスを形成し、
撮像素子２３の撮像面上における所定の測距領域に相当
する映像信号のみを抽出するために設けられている。そ
してゲート回路２５３によって抽出された測距領域に相
当する高周波成分は検波回路２５４で検波され、続いて
積分回路２５５で高周波成分の量に応じた直流レベルに
変換される。この直流レベルは合焦度に応じて変化する
信号で、焦点電圧に他ならない。この焦点電圧はＡ／Ｄ
変換器２５６によってデジタル信号に変換され、カメラ
側マイクロコンピュータ１６へと供給される。マイクロ
コンピュータ１６側ではこの焦点電圧をメモリに格納し
、■フィールド周期で、新たに入力された焦点電圧レベ
ルと前回入力されてメモリに記憶されていた焦点電圧と
比較し、その差の小さ（なる方へとフォーカシングレン
ズを駆動するように指令を出し、同時に入力される焦点
電圧レベルを、予め複数段階に設定されたスレショルド
レベルＶｒｌ、　　Ｖｒ２と比較して、現在のレンズ位
置が合焦点に対してどの程度ずれているか、すなわちぼ
け量が検出され、これによって後述するように、フォー
カシングレンズ３の駆動速度を決定する際に用いている
。すなわち本発明の自動焦点検出系においては、上述の
ボケ量を逐次検出して、ボケ量の大きい時はフォーカシ
ングレンズの移動速度を速くし、ボケ量が小さくなった
ところで速度を落として合焦点へと停止させるような制
御系となっている。

次にレンズ側とカメラ側との間の制御情報の伝達手段に
ついて説明する。

すなわち本実施例によれば、前述の（］）式にもとづい
て求めた現在のレンズ側の敏感度Ｓをレンズ側マイクロ
コンピュータ１２によって演算し、さらに錯乱円径の変
化１ΔＺを求め、これをカメラ側マイクロコンピュータ
１６へと伝送路１３を介して送信する。

一方、カメラ側マイクロコンピュータ】６においては、
ＡＦ信号処理回路より得られた合焦、非合焦の判定結果
及び非合焦の場合そのボケ量の情報にもとづいて、レン
ズ側のフォーカシングレンズ３の適正な駆動速度を演算
し、その速度指令値をレンズ側マイクロコンピュータ１
２へと伝送路１４を介して送信する。そしてフォーカシ
ングレンズ３はこの指令値に応じて移動される。この際
本発明では、レンズの駆動速度を錯乱円径の変化量に換
算して定義し、レンズ側への速度指令値も錯乱円径の単
位時間あたりに変化させなければならない変化ＩＶとし
て表わすと、単位時間内にフォーカシングレンズ３が移
動しなければならない変化ＩＰは、Ｐ＝Ｖ／ΔＺ　　　
　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・　（３）と表わすことができる。

そしてフォーカシングレンズ３の単位移動量とエンコー
ダ６の分解能が合致していれば、Ｐは単位時間内にエン
コーダ６の出力が変化する回数（検出パルス数）となる
。

カメラ側マイクロコンピュータ１６より、このＰを速度
指令値としてレンズ側マイクロコンピュータ１２へと送
信することにより、レンズ側では、この指令値Ｐをフォ
ーカシングレンズ駆動部２０にその制御形態に対応した
形に変換して供給する。すなわちレンズ側のフォーカシ
ングレンズ駆動部２０において、フォーカシングレンズ
３の単位移動量が決められていれば、単位時間あたりに
、フォーカシングレンズ３を単位移動量のＰ倍の移動Ｉ
変位させるように制御すればよいので、その制御を容易
に行うことができる。

したがって、フォーカシングレンズ駆動部２０内のフォ
ーカシングレンズ駆動用モータをステッピングモータ等
のように単位移動量として１ステツプが定義され、単位
時間あたりの駆動パルス数で速度制御を行えるような駆
動部としておけば、速度指令値Ｐによってただちに速度
制御することができる。

またステッピングモータのように、周期的な信号によっ
て駆動する駆動源では、Ｐの代わりに、１／Ｐを伝送す
ると、これは駆動信号の周期となるので、カメラ側マイ
クロコンピュータ１６の演算処理を簡易化することがで
きる。

第３図は自動焦点調節制御のために用いるレンズ側、カ
メラ側双方向の通信内容をそれぞれ示すものである。レ
ンズ側からカメラ側へは、錯乱円径の単位時間あたりの
変化量ΔＺ、フォーカシングレンズの駆動状況（実際の
駆動１、その他の情報）を伝送し、カメラ側からレンズ
側へは、フォーカシングレンズ３の単位時間あたりの駆
動量Ｐ、レンズ駆動方向等の情報が伝達される。

このように、レンズの単位移動量あたりの錯乱円径の変
化量ΔＺを共通のパラメータとして、レンズ制御を行う
ことができ、互換性、汎用性を確保できる。

第４図は、上述のフォーカシングレンズ駆動速度の制御
動作を示すフローチャートである。

５ｔｅｐｌにおいて、カメラの自動焦点調節動作がスタ
ートすると、５ｔｅｐ２では、レンズ側マイクロコンピ
ュータ１２において、エンコータ７、　８．　６によっ
て検出したその時点における絞り値、焦点距離、フォー
カシングレンズの位置等の情報にもとづいて演算された
錯乱円径の変化量ΔＺをカメラ側マイクロコンピュータ
１６へと伝送する。続いて５ｔｅｐ３において、カメラ
側のＡＦ信号処理回路２５によって撮像素子２３の撮像
面上に結像された被写体像が合焦しているか非合焦かが
判定される。そして合焦していれば、５ｔｅｐｌｏへと
移行して、前述の（３）式の速度指令値Ｐを０としてレ
ンズ側マイクロコンピュータ１２へと送信する。すなわ
ち合焦していればレンズが不要な動作を行うことのない
よう、単位時間あたりの錯乱円径の変化量ΔＺを０すな
わちＰ＝０として、フォーカシングレンズを停止する。

また、５ｔｅｐ３で非合焦と判定された場合には、５ｔ
ｅｐ４．５ｔｅｐ５へと順次進み、焦点電圧を複数のス
レンヨルドレベルＶｒｌ、　　Ｖｒ２　（Ｖｒｌ＞Ｖｒ
２）と比較して求めたボケ量すなわちズレ量に応じて、
大ボケ状態か（ｓｔｅｐ４）、中ボケ状態か（ｓｔｅｐ
５）がそれぞれ判定される。

５ｔｅｐ４で大ボケ状態と判定されたとき（焦点電圧Ｖ
ｒ＜Ｖｒ２）は、５ｔｅｐ８に進んで、錯乱円径の変化
速度Ｖに、大ボケ時用の速度指令値ＶＺ＋（高速）を設
定し、５ｔｅｐ９へと進む。

また、５ｔｅｐ４で大ボケ状態でなく（焦点電圧Ｖｒ〈
ｖｒ２）、５ｔｅｐ５へと進んで中ボケ状態であると判
定されたとき（Ｖｒｌ＞焦点電圧Ｖ　ｒ　＞　Ｖ　ｒ２
　）には、５ｔｅｐ７へと進んで、錯乱円径の変化速度
Ｖに、中ボケ時用の速度指令値ＶＺ２（中速）を設定し
、５ｔｅｐ９へと進む。

さらに５ｔｅｐ５でも中ボケ状態でなく（焦点電圧ｖ　
ｒ　＞　Ｖ　ｒｌ　）、小ボケ状態であると判定された
ときは、５ｔｅｐ６へと進んで、小ボケ時用の速度指令
値ｖｚ３が設定され、５ｔｅｐ９へと進む。

５ｔｅｐ９では、それぞれ５ｔｅｐ６．７．８において
設定した単位時間あたりの錯乱円径の目標変化量すなわ
ち、錯乱円径の変化速度指令値Ｖ　ｚｌ　、　Ｖ　ｚ２
　。

Ｖ　ｚ３を現在の単位時間あたりの錯乱円径の変化量で
除算し、前述の（３）式のＰが算出される。

そして５ｔｅｐ９で算出された変化量目標値Ｐは、５ｔ
ｅｐＨにおいて、レンズ側マイクロコンピュータ１２へ
と送信され、フォーカシングレンズ駆動速度２０へと適
応する形に変換されて供給される。

これによって５ｔｅｐ１２では、フォーカシング駆動回
路２０は、現在のレンズ駆動速度のＰ倍の速度となるよ
うにフォーカシングレンズ３を駆動し、合惧点からの距
離及び敏感度に応じたフォーカシングレンズ駆動速度を
最適制御することができる。

以上の動作を繰り返して行い、自動焦点制御が行われる
。

また５ｔｅｐ２において、錯乱円径の変化量ΔＺは同図
の制御フローが繰り返される度にレンズ側から読み取り
、その後ＡＦ信号処理回路２５からの検出出力を用い、
撮像面上の像が合焦、大ボケ、中ボケ、これら以外の状
態を小ボケと判断し、そねそれの場合に応じて予めマイ
クロコンピュータ１６内に設定されている錯乱円径変化
速度指令値Ｖｚｌ。

Ｖ　ｚ２　、　　Ｖ　ｚ３を選択して５ｔｅｐ９へと移
行するものである。

尚、５ｔｅｐ２において、レンズ側マイクロコンピュー
タ１２においては、絞り値、焦点距離等からその時の敏
感度Ｓを求め、さらに錯乱円径の変化量ΔＺを演算する
が、実際には、レンズ側マイクロコンピュータ１２内あ
るいは外付けの図示しないＲＯＭに、第５図に示すよう
な絞り値Ｆ。−Ｆｎ、焦点距離ｆＴ−ｆｎのそれぞれの
条件に合致する敏感度５ｏ−８ｎを予め情報テーブルと
して形成しておけば、この値をその時の絞り値、焦点距
離からただちに選択することができるため、演算速度及
び演算アルゴリズムを大幅に改善することができる。ま
たこのような情報テーブルの形式をとると、敏感度Ｓは
焦点距離ｆと絞り値Ｆの兼ね合いから、実際の制御を考
慮して所定の値以下は一定の値Ｓｎとなるようにするこ
ともでき、より実用的な制御が可能である。

尚、このテーブルにおいて、各絞り値の関係はＦ　ｏ＜
Ｆ　、　＜−＜Ｆ　、　（Ｆ　ｏは開放）、各焦点距離
ｆの関係は、ｆ　、　＞ｆ　、　＞−＞ｆ　ｎ（ｆ　Ｔ
はテレ端）、各敏感度Ｓの関係はＳ。＞Ｓ、〉・・・〉
Ｓｎとなっている。

上述の第１の実施例によれば、ボケ量を逐次検出して、
フォーカシングレンズをボケ量に応じた駆動速度に設定
するにあたり、レンズの単位時間あたりの錯乱円径の変
化量にもとづいて、その速度を最適制御する場合につい
て述べたが、次に非合焦判定時、ボケ量と前ピン、後ピ
ンかが判別できる、すなわちボケの方向の判別が可能な
ずれ方式の自助焦点調節装置に本発明を適用し、レンズ
の単位移動量に対する錯乱円径の変化量から、直接フォ
ーカシングレンズ移動量を演算して制御できるようにし
た第２の実施例を示すものである。

第２図は第２の実施例の構成を示すブロック図である。

同図において、第１の実施例と同一構成部分にっては、
同一符号を用いてその説明を省略する。

本実施例では、合焦検出手段として、ラインセンサーを
用いた所謂ずれ方式の合焦検出装置３４を用いており、
まずこの内部の基本構成について第８図で説明する。

すなわち、フォーカシングレンズ３を前後に移動するこ
とにより、フィルドレンズＺ、、２次結像レンズ１２を
介して２つのセンサからなるラインセンサ３１上に結像
される像が、同図（ａ）の合焦状態、同図（ｂ）の前ピ
ン状態、同図（ｃ）の後ピン状態とでセンサ上の結像位
置が異なる。この合焦位置に対するずれ蚤によって合焦
、非合焦を判別し、ずれの方向を検出することができる
。

同図において、３１は焦点検出用のラインセンサー３２
はラインセンサー３１へと入射光を分光するためのミラ
ーである。ラインセンサー３１からは、合焦点に対する
ずれ量の情報がＡＦ信号処理回路３・１で所定の処理を
行った後レンズ側マイクロコンピュータ３３へと供給さ
れ、合焦、非合焦の判定が行われる。またエンコーダ７
．８によってそれぞれ検出された絞り値及び、ズームレ
ンズによる焦点距離の情報がマイクロコンピュータ３３
へと供給されて、前述の（１）、（２）式の演算が行わ
れ、敏感度Ｓ及びレンズの単位移動Ｉあたりの錯乱円径
の変化量ΔＺが求められる。

これらの合焦、非合焦の判定結果、レンズの単位移動量
あたりの錯乱円径の変化量ΔＺ１非合焦の場合そのずれ
の量及び方向等の情報が伝送路１３（Ｌ　Ｔ　Ｃ）を介
してカメラ側マイクロコンピュータ１６へと供給される
。

カメラ側マイクロコンピュータでは、ずれＪＩＤを０と
して合焦とするまでに、どの方向にどれ程フォーカシン
グレンズ３を駆動すればよいかを演算する。

すなわち、ずれの量は錯乱円径の合焦時に対する変化に
対応しているので、このずれ１から合焦させるた゛めに
変化させるべき錯乱円径のｆｉＤと方向が判定される。

すなわち、この変化させるべき錯乱円径のｆｉＤを単位
移動量あたりの変化量ΔＺで除算することによって合焦
するまでに必要なフォーカシングレンズ３の単位移動の
ステップ数が求められる。

すなわち、フォーカシングレンズ３を単位移動位置分の
移動を、その駆動部２０内のステッピングモータの１ス
テツプで行うように構成すれば、合焦点となるまでに必
要な駆動部２０の駆動ステップ数はｎ＝Ｄ／ΔＺで求め
ることができる。

したがって、カメラ側のマイクロコンピュータ１６は、
伝送路１４　（ＣＴＬ）を介してレンズ側マイクロコン
ピュータ３３へと上述のｎ及びレンズの駆動方向の情報
を伝送し、レンズ側マイクロコンピュータ３３はこれら
の情報にしたがって駆動部２０を制御し、フォーカシン
グレンズ３を駆動する。そしてフォーカシングレンズ３
の単位移動量をエンコーダ６の分解能に等しく設定する
と、フォーカシングレンズ３を指定方向に動かして、エ
ンコーダ６の出力がｎ回変化した所で被写体の像が合焦
することになる。

尚、本実施例の場合も、第５図に示すように、アイリス
エンコーダ７、ズームエンコーダ８より得られる絞り値
と焦点距離の情報をもとにそれぞれの条件に適合したフ
ォーカシングレンズの単位移動■に相当する錯乱円径の
変化量ΔＺとを情報テーブルとして備えていてもよいこ
とは言うまでもない。

本実施例の場合も、第７図にカメラ側とレンズ側とのデ
ータの通信内容を示す。

レンズ側からカメラ側へは、錯乱円径の変化量ΔＺ非合
焦の際のずれ量、ずれの方向等のデータ、さらに必要に
応じて駆動状況、たとえばレンズが実際に動いた時のエ
ンコーダパルス出力やそのカウント値である。またカメ
ラ側からレンズ側へはボケ世と錯乱円径の変化量から判
定されたフォーカシングレンズの駆動量ｎとその駆動方
向の指令等が送られる。

尚、本実施例では焦点検出用のラインセンサーが絞り４
の前に配されているが、絞り４の後方あるいはカメラ側
に配することも可能である。この場合は、小絞り値で焦
点検出精度が落ち、敏感度に応じてエラー量の増幅を行
う必要があるが、絞りの後方なので光量がほぼ一定とな
り、ラインセンサー用のＡＧＣを行う必要がない。

上述の第１の実施例では、カメラ側からレンズに移動速
度を伝送し、その速度を合焦度に応じて変化させながら
レンズを合焦位置へと追い込むようにした場合の通信手
段を示している。

また上述の第２の実施例では、撮像面上に像を合焦させ
るために必要な合焦位置までのレンズ移動量及び移動方
向をレンズ側からカメラ側へと伝送し、これにもとづい
てレンズを合焦位置まで移動し、合焦像を得るようにし
た方法を示している。

しかしながら、ＡＦシステムとレンズシステムの複数の
組み合わせにおいても、正しく自動焦点調節を行うため
には、第１と第２の実施例で示したそれぞれの情報の複
合形、すなわちレンズの移動量、レンズの移動速度そし
てレンズの移動方向の３つの情報を同時に通信すること
が極めて有効である。そしてこれらの情報のどれを使っ
てどれを無視するかは、組み合わされたシステムによっ
て選択される。

本願の第３の実施例はこのような３つの情報を復号して
制御を行うようにした場合を示すものである。

いま第６図のブロック図に示す第２の実施例の自動焦点
調節装置において、上述のレンズの移動量、レンズ移動
速度、レンズ移動方向の３つの情報をレンズ側とカメラ
側との間で通信し、制御を行うようにした場合の制御動
作を第９図に示すフローチャートを用いて説明する。第
９図において５ｔｅｐ１′　　でスタートした後、レン
ズ側マイクロコンピュータ３３に各エンコーダによる検
出情報（絞り値、焦点距離等）が入力され、レンズの単
位駆動量あたりの錯乱円径の変化量ΔＺが演算され、カ
メラ側マイクロコンピュータ１６へと伝送路１３　（Ｌ
ＴＣ）によって伝送される。

一方、５ｔｅｐ３’　　では、合焦か非合焦かの判断が
行われる。

５ｔｅｐ３’　　において、非合焦であった場合には５
ｔｅｐ　　４’　へと進みどれだけボケでいるのか、す
なわち、合焦点までどれだけ錯乱円径を変化させなくて
はならないか（前述のＤを求める）を検知する。

ｓ　ｔ　ｅ　ｐ　５　’　ではボケ方向すなわち前ピン
、後ピンのどちらにボケているかを検知し、続いて５ｔ
ｅｐ６′　で適切なレンズ移動速度（前述のＰ）をレン
ズ側に指定する。５ｔｅｐ７’　　ではＡＦシステムに
よって決定された移動量、移動速度及び移動方向をレン
ズ側マイコンに伝送し、５ｔｅｐ９’　　でレンズ３を
駆動する。５ｔｅｐ３’　で合焦であった場合は、５ｔ
ｅｐ８′　へと移行してレンズを停止させる為に、移動
量と移動速度を０にする。第９図の作業は５ｔｅｐｌ’
〜５ｔｅｐ９’　　が繰り返し行われ、常にＡＦ動作が
行われる。この作業が繰り返される毎に、レンズ側から
錯乱円径の変化量が読み出される。その後、合焦かどう
かの判断がなされ、合焦であれば５ｔｅｐ８′　によっ
てレンズは停止する。合焦でない場合、ＡＦ信号処理回
路３４の出力によって５ｔｅｐ４と５ｔｅｐ５でそれぞ
れレンズを動かすｆｉｎと方向が決定される。

更に５ｔｅｐ６’　　でレンズの移動速度Ｐを決定する
。

上述の実施例ですでに述べた様に、ｎとＰはΔＺの関数
である。第６図の第２の実施例及び第９図に示される本
実施例のＡＦ方式では、合焦までの移動量がわかるので
、レンズ移動速度を出来るだけ速くするのが望ましい。

そしてこの場合、駆動速度Ｐは、システムに無理のかか
らない範囲で大きくする事も出来るし、またずれ量、錯
乱円径の変化量を検出して駆動の開始直後の負荷の増加
や停止直前の慣性を考慮して、その部分だけＰを小さく
する事も可能である。

以上の様にしてレンズ駆動量ｎ、レンズ駆動速度Ｐ、駆
動方向の３情報が決定され、レンズ側に駆動命令として
伝送される。尚、ｎ、　Ｐ、駆動方向の演算方法あるい
は検出方法については前述の第１．第２の実施例と同様
であり、説明は省略する。

第１０図は本発明の第３の実施例を、前述の第１の実施
例に於ける映像信号を用いたＡＦ方式に適用したもので
あろう 第ｉｏ図において５ｔｅｐｌ’で自動焦点調節装置を動
作させた後、５ｔｅｐ２’　で、レンズ側における各エ
ンコーダの情報から絞り値、焦点距離の情報をレンズ側
マイクロコンピュータ１２へと読み込んで前述の方法と
同様にレンズの単位移動時間に相当する錯乱円径の変化
１ΔＺを演算して、カメラ側マイクロコンピュータ１６
へと伝送する。

５ｔｅｐ３“ではカメラ側ＡＦ信号処理回路２５におい
て合焦か非合焦かが判定され、非合焦であれば、５ｔｅ
ｐ４’　へと進んで第４図のフローチャートにおける５
ｔｅｐ４．　５ｔｅｐ５で行ったようにボケ量の大小関
係が、大、中、小の３段階で判別され、５ｔｅｐ５＃で
各ボケ量に応じてレンズ駆動用モータの錯乱円径の変化
量に換算した駆動速度指令値Ｐが選択される（第４図の
フローチャートにおける５ｔｅｐ６゜５ｔｅｐ７．　５
ｔｅｐ８．５ｔｅｐ９）。続いて５ｔｅｐ７“では合焦
点までのレンズ駆動量ｎを指定するが、第１図のように
映像信号を用いるＡＦ方式では、第６図第２の実施例の
ような合焦点からのずれ】を検出するものではないので
、合焦点までの駆動量ｎを求めることは不可能であり、
また自動焦点調節を行う上では不要である。そこで本実
施例においては、ｎを無限大に設定しておかないと、フ
ォーカシングレンズがｎの値で停止してしまうという誤
動作を生じる。そこで実際には、ｎの値で取り得る最大
値（例えばｎが１６ｂｉｔで表わされるとすればＦＦＦ
Ｆｈｅｘ）に設定し、レンズ側に伝送し、上記の問題点
を回避する。

以上のようにして設定されたレンズ駆動量ｎ、レンズ駆
動速度Ｐ、レンズ駆動方向の情報は５ｔｅｐ８″におい
てそれぞれカメラ側マイクロコンピュータ１６よりレン
ズ側マイクロコンピュータ１２へと伝送路１４　（ＣＴ
Ｌ）を介して伝送され、その情報にしたがってフォーカ
シングレンズ３の制御が行われる。

尚、５ｔｅｐ３’　において、合焦状態と判定された場
合には、５ｔｅｐ９’　に移行してレンズ駆動量ｎ。

レンズ駆動速度Ｐをそれぞれ０にしてフォーカシングレ
ンズ３を停止して５ｔｅｐ８’　へと進む。

以上の動作を所定の同期で行うことにより、常に自動焦
点調節動作を行い続けることができる。

第１１図は、第３の実施例でＡＦ副制御為に用いるレン
ズ／カメラ側双方向の通信内容を表わしたものである。

レンズ→カメラ側への通信内容は前述の２つの実施例と
同様である。カメラ→レンズの通信内容はｎ、　Ｐ及び
駆動方向の３つになっている。

以上説明したように、自動焦点調節方式が異る装置であ
っても本発明を適用することが可能であり、また上述の
第３の実施例においては、自動焦点調節方式の異なるシ
ステムに対して別個に第９図、第１０図のフローチャー
トを用いて説明したが、これらはレンズとカメラとの組
み合せに応じて、カメラ側マイクロコンピュータあるい
はレンズ側マイクロコンピュータ等によって組み合せを
判別して制御動作を最適となるように選択すればよく、
上述の第７図と第８図の制御動作は全く同一のシステム
で選択的に動作させることが可能である。

これまで述べて来た実施例では、錯乱円径の変化ΔＺを
周期的に読み取っていたが、レンズ側ではΔＺの変化を
逐次検出出来るので、Δ２の変化した時はいつでもカメ
ラ側にそれを伝達するという方法も考えられる。また、
これらの実施例では、フォーカシングレンズを動かして
合焦像を得る方式について説明したが、この方式に限ら
ず単数又は複数のレンズその他の素子を動かして合焦像
を得るＡＦ方式では、本発明の適用が可能である。

第１２図は、自動焦点調節装置及びその制御用マイクロ
コンピュータを内蔵したレンズユニットをカメラと組み
合わせた場合の説明について説明する。

同図はレンズ側主要部分の構成を示すもので、４０゜４
１、　４２はそれぞれフォーカシングレンズ、ズームレ
ンズ、絞りを動作させるためのモータ、４３゜４４．４
５はそれぞれモータ４０，４１．４２の駆動用ドライバ
、４６はレンズ側マイクロコンピュータで、各モータを
駆動すべくドライバ４３．４４．４５を制御する駆動制
御部４７、レンズ側自動点点制御部４８を備えている。

また、４９はラインセンサー等の焦点情報検出用センサ
、５０はセンサ４９の出力に所定の信号処理を施して合
焦、非合焦１合焦点からのずれ量、ずれの方向等の情報
を前記自動焦点制御装置４８へと供給するＡＦ信号処理
回路である。

５Ｉはカメラ側に配された自動焦点調節装置（実際には
マイクロコンピュータ）による焦点制御信号をレンズ側
へと供給するためのＡＦ制御信号ラインである。また５
２は、レンズ駆動用のドライバを制御する駆動制御部４
７をカメラ側からのＡＦ制御信号とレンズ側マイクロコ
ンピュータ４６内の自動焦点制御部４８とに選択的に切
り換え接続するスイッチで、手動によって切り換えても
よいし、レンズ側あるいはカメラ側のマイクロコンピュ
ータからの指令でその被写体の状況に応じて切り換える
ようにしてもよい。

したがって、スイッチを接点すのカメラ側ＡＦ制御信号
に切り換えることにより、レンズ側の焦点調節動作をカ
メラ側からのＡＦ制御信号によって行うことができる（
カメラ側制御）。またスイッチを接点ａの自動焦点制御
部４８側に切り換えれば、レンズ側だけで、カメラ側に
関係なく自動焦点調節動作を行うことができるものであ
る（自己完結型）。

そして、カメラ側からのＡＦ制御信号によって焦点調節
を行う場合は、前述の各実施例と同様に、ラインセンサ
ーからの検出信号をＡＦ信号処理回路５０を介してレン
ズ側マイクロコンピュータ４６内へと取り込んで、ずれ
量を錯乱円径の変化に換算して伝送ラインＬＴＣを介し
てカメラ側へと送られる。

したがってレンズとカメラの組み合せにかかわらず、そ
のパターンに応じた最適制御を行うことができる。

以上のように、レンズ側とカメラ側とを、錯乱円径の変
化量ΔＺをパラメータとしてＡＦ制御情報の伝送を行う
ようにしたので、レンズとカメラの種々の組み合せに対
して規格化された信号伝達をもって共通化することがで
き、互換性、汎用性の点で、きわめて有効である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、ＡＦシステムでレンズシステムを制
御して自動焦点調節を行う時、所望のレンズ又は撮像素
子の移動量を錯乱円径の変化量に換算する事により、複
雑な計算なしに複数の焦点検出方式と複数のレンズシス
テムの間の通信及び制御整合性、共通性を高める事が可
能になるという効果があり、交換レンズシステムにおけ
る自動焦点調節装置としてきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動焦点調節装置の第１の実施例を示
すブロック図、 第２図は第１図の合焦検出回路の構成を示すブロック図
、 第３図はレンズとカメラとの情報の通信内容を示す図、 打４図は第１の実施例の焦点調節動作を示すフローチャ
ート、 第５図は錯乱円径の変化量を求めるための情報テーブル
を示す図、 第６図は本発明の自動焦点調節装置の第２の実施例を示
すブロック図、 第７図は第２の実施例におけるレンズとカメラとの情報
の通信内容を示す図、 第８図は第２の実施例における合焦検出回路の構成を示
すブロック図、 第９図は第３の実施例の焦点調節動作を示すフローチャ
ート、 第１Ｏ図は同じく本発明の第３の実施例を示すフローチ
ャート、 第１１図は同じく本発明の第３の実施例におけるレンズ
とカメラとの情報の通信内容を示す図、第１２図は本発
明の第４の実施例を説明するための要部のブロック図で
ある。 特許出願人　　キャノン株式会社 屏杖− でら困 第 δ 困 第］Ｏ 図 手続ネ巾正書（自発） 昭和６３年　９月１６日 １、事件の表示 昭和６３年 ２、発明の名称 特許願第１８９８１５号 自動焦点調節装置 ３、補正をする者 ４、代 住所 名称 事件との関係　　　　　特許出願人 東京都大田区下九子３−３Ｏ−２ （１００）　　キャノン株式会社 代表者　賀　　来　　龍　三　部 埋入 居所　〒１４６東京都大田区下丸子３−３０−２キャノ
ン株式会社内（電話７５８−２１１１）５、補正の対象 明細書 ６、補正の名称 （１）明細書の第５頁第１６行乃至第７頁第２行「一方
、ズーミングレンズを・・・・・・・・・・・・制御す
る。」を以下のように補正する。 ？一方、最も一般的な４群構成のズーミングレンズを備
えたレンズシステムにおいて、焦点距離の基準としてそ
の最も大きい焦点距離ｆアをとり、絞りの変化の割合の
基準として開放絞り値Ｆ。をとる、４群構成のズーミン
グレンズでは第１群のいわゆる前玉レンズが焦点調節の
ためのレンズ群である。この第１群レンズの焦点距離を
ｆｒとすると、焦点距離ｆＴの時の位置敏感度Ｓ。はＳ
。＝（ｆア／ｌ’、）２となる。 また任意の焦点距離ｆの時の前玉レンズの位置敏感度Ｓ
は、 Ｓ＝　（ｆ／ｆア）　　２ｘＳｏ・・・・・・（１）で
表わすことができる。 ここで位置、敏感度Ｓは、周知のように、フォーカシン
グレンズを単位移動量動かしたときのピント面すなわち
合焦位置の移動量を示すものであり、この位置敏感度Ｓ
をその時の絞り地Ｆで割ることにより、前記レンズの移
動量に応じた錯乱円径の変位をもとめることができる。 すなわち、このレンズシステムの焦点距離ｆ絞り値Ｆに
おける錯乱円径の変化量は、△２＝△Ａ　Ｘ　ＳＩＦと
なり、ΔＡをレンズの単位移動量とすると、 ΔＺ　＝　ＳＩＦ　　・・・・・・・・・・・・・・−
・・・・・・（２）となる。 したがって、レンズ側より（２）式の錯乱円径の変化量
へＺを情報伝達のパラメータとしてカメラ側に送信し、
カメラ側ではこの錯乱円径の変化量へＺに応じて自動焦
点調節装置の動作を制御する。」 （２）明細書の第２０頁第６行乃至第２１頁第６行「尚
、５ｔｅｐ　２において、・・・・・・・・・・・・・
・・Ｓｏ＞ＳＩ〉・・・・・・〉Ｓｏどなっている。」
を以下のように補正する。 「尚、５ｔｅｐ　２において、レンズ側マイクロコンピ
ュータ１２においては、絞り値、焦点距離から錯乱円径
の変化１ΔＺを演算するが、実際にはレンズ側マイクロ
コンピュータ１２内あるいは外付けゐ図示しないＲＯＭ
に、第５図に示すように絞り値Ｆ。−Ｆｎ、焦点距離ｆ
　’ｒ　’＝　ｆ　ｎのそれぞれの条件に合致する錯乱
円径の変化量△Ｚｏ〜△Ｚ７をあらかじめ情報テーブル
として形成しておけば、この値をその時の絞り値、焦点
距離からただちに選択することができるため、演算速度
及び演算アルゴリズムを大幅に改善することができる。 またこのような情報テーブルの形式をとると、錯乱円径
の変化量ΔＺは焦点距離ｆと絞り値Ｆとの兼ね合いから
実際の制御を考慮して所定の値以下は、一定の値へＺと
なるようにすることもでき、より実用的な制御が可能で
ある。 尚、このテーブルにおいて、各絞り値の関係は、Ｆ、＜
Ｆ、＜・・・・・・＜Ｆｎ　（Ｆ、は開放絞り値）　、
　ｆ　ｒ＞ｆ　＋　＞−・＝＞　ｆ　ｎ（ｆ　ｒはテレ
端）、各錯乱円径の変化量△Ｚの関係は、ΔＺ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学系によって結像面に結像された被写体像の合焦状態
   を検出する合焦検出手段と、該合焦検出手段の出力にも
   とづいて前記光学系に制御信号を出力してこれを制御す
   る制御手段と、前記光学系の所定の光学特性を検出する
   特性検出手段とからなり、前記制御手段は前記特性検出
   手段によって検出された所定の光学特性の変化をパラメ
   ータとして前記制御情報を前記光学系へと伝送するよう
   に構成されてなる自動焦点調節装置。