JPH04175734A - オートフォーカス装置 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は、オートフォーカス装置、詳しくは、映像出力
に基づく鮮鋭度のレベルがピークを示すようにフォーカ
シングレンズを駆動して合焦せしめるようにしたオート
フォーカス装置に関する。

［従来の技術］ フォーカシングシステムの方式として、上述の鮮鋭度の
ピーク点を合焦位置とするシ所謂、山登り方式があり、
この方式は多くのカメラあるいは電子カメラ等に適用さ
れている。なお、鮮鋭度としては、映像出力信号の高周
波成分を積分して得られるコントラスト値が用いられる
。

第９図は、フォーカシングレンズの繰り出し位１に対す
るコントラスト値の変化の一例を示す線図である。そし
て、上記山登り方式の合焦装置の動作は、例えば、任意
の点Ｑからコントラスト値のピーク点Ｐに向って子方向
にフォーカシングレンズを繰り出し、ピーク点Ｐを通過
した後、点Ｒで移動方向を反転し、一方向に該レンズを
繰り込む、そして、上記ピーク点Ｐに到達して駆動を停
止し、合焦動作を終了するものである。

また、前記コントラスト値を用いた合焦装置の従来例と
して、特開昭５９−１１３４０６号公報に開示された自
動焦点装置は、被写体と撮影装置間で視野内の一部に平
行平板ガラスを入れて結像光路長を変化させ、その部分
のコントラスト値とその他の部分のコントラスト値とを
比較処理して対物レンズの動かし方を判断するものであ
る。

更に、特開昭５７−１．７９０８号公報に開示された自
動焦点調節装置は、平行下板ガラスを用いた複数の異な
る光路長をもつ回転可能な光学装置により、上記各光路
長に対するコン）・ラスト値を求め、それらの値に基づ
いて合焦位置を演算し、合焦動作を行うものである。

なお、平行平板ガラスを結像光学系中に配設すると、そ
のピント位置は所定量後方にずれるが、第１０図は、そ
の状態を示したものである。同図において、５１はフォ
ーカシングレンズ、５２はその板厚がΔｄである平行平
板ガラスである。いま、平行平板ガラス５２が存在しな
い場合のピント位置をＳ。とすると、平行平板ガラス５
２を挿入すると、ピント位置はΔＤだけ後退した８１位
置となる。この後退量ΔＤと板厚Δｄの関係は比例間係
にあり、 Δｄ＝ｋ・ΔＤ・・・・・・・・（１）で示される。例
えば、屈折率】−５の平板ガラスを挿入するような場合
、ｋの値は３となる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述の従来の山登り方式の合焦装置において
は、ピーク点を通り越した後、再びピーク点に戻る動作
を行うので、その動作時間が長・くなる。また、フォー
カシングレンズの上記運動により結像部が振動して画像
に悪い影響を与える。

更に、上記のように逆転運動を駆動部に与えるので、機
構部のバックラッシュが問題となるなどの不具合があっ
た。

また、上記の特開昭５９−１１３４０６号公報に開示さ
れた自動焦点装置においては、合焦動作におけるレンズ
の移動方向を自動的に定めるのみである。また、上記特
開昭５’１１７９０８号公報に開示された自動焦点調節
装置は、数多くの異なる光路長の平行平板ガラスを持つ
光学装置を必要とするので、装置の規模が大きくなる。

また、上記平行平板ガラスの数を減らすと、合焦精度が
低下するなどの不具合があった。

本発明の目的は、上述の不具合を解決するためになされ
たものであって、素早い合焦動作を可能とし、また、合
焦終了時点での振動を軽減することができ、更には、機
構部のバラクラシュの影響が少ない合焦機構を有するオ
ー　トフォーカス装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用Ｊ本発明のオー
トフォーカス装置は、フォーカシングレンズと撮像素子
の光電変換面との距離に変調を与えたときの、該撮像素
子からの映像信号出力に基づく上記光電変換面上の像の
鮮鋭度を表す信号のレベル変化に応じて、該レベルがそ
のピーク値に至るように漸次上記フォーカシングレンズ
と撮像素子の光電変換面との距離を変化させるようにし
たオートフォーカス装置であって、上記像の鮮鋭度を表
す信号のレベルがそのピーク値に達した時点でフォーカ
シングレンズと撮像素子の光電変換面との距離の変化を
停止させるとともに、フォーカシングレンズと撮像素子
の光電変換面との両名間の光路長を所定量増加、または
、減少させる手段を備えたことを特徴とする。

そして、合焦動作に際しては、上記鮮鋭度信号のレベル
がそのピーク値に達した時点で、フォーカシングレンズ
と上記変換面との距離の変化を停止させ、上記光路長を
所定量増加、または、減少させることによって合焦状態
とするものである。

［実　施　例］ 以下図示の実施例によって本発明を説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示すオートフォーカス
装置のブロック精成図を示す。本図に示されるように、
被写体光は結像光学系であるフォーカシングレンズ１及
び平行平板ガラス２を介して撮像素子３の光電変換面３
ａ上に結像される。

そして、その撮像素子３の撮像信号は撮像処理口［４に
入力され、更に映像信号処理回路５で処理されて、鮮鋭
度を示す映像信号の高周波成分の積分値であるコントラ
スト値がシステムコントローラ６に入力される。尚、映
像信号回路５からは外部に対しても映像信号として出力
される。

フォーカシングレンズ１を駆動する合焦モータ７はモー
タ駆動回路８により駆動されるが、その駆動制御信号は
上記コントラスト値に基づいてシステムコントローラ６
より出力される。

一方、光路長変更手段である平行平板ガラス２は、ソレ
ノイド９によって作用位置を変化せしめられ、上記結像
光学系のピント位置までの距離、即ち、光路長を増減さ
せる。そのソレノイド９はソレノイド駆動回路１０によ
り、システムコントローラ６の駆動制御信号によって駆
動される。

上記平行平板ガラス２は、第２図に示されるように、そ
れぞれ板厚がΔｄ　、Δｄ　　Δｄ　でａ　　　　　　
　ｂ　　″　　　　　Ｃあって、平面Ａ、Ｂ、Ｃの第１
．２．３の光路長を有する第１．２．３の部分である平
行平板部２ａ、２ｂ、２ｃにより形成されている。なお
、各板厚はΔｄ５＞Δｄａ〉Δｄｏの関係にある。

その平板ガラス２を第３図の結像光学系に示されるよう
にフォーカシングレンズ１とＣＣＤ３の間に光軸Ｏに対
してその平行面が垂直になるように位置させ、更に、Ｇ
方向に駆動することによって、各平板部２ａ、２ｂ、２
ｃが被写体光りの光路範囲に位置するようになる。前述
したように平行平板が存在しない場合のフォーカシング
レンズ１によるピント位置が位置Ｓ。であった場合、そ
の光路中に上記平板部２ａまたは２ｂあるいは２Ｃを位
置させると、それぞれピント位置は位置Ｓａ、Ｓｂ、Ｓ
ｃにずれる。

以上のように構成された本実施例のフォーカシング装置
によるフォーカシング動作をその結像光学系を示す第４
．５図によって説明する。

第４図は、フォーカシングレンズ１の初期位置がり。位
ｌ（第９図参照）の左側位１ｆＤ１である前ビン状態の
場合の合焦動作が（Ｉ）、（Ｉｆ）。

（ＩＩＩ）、　　（ｒＶ）の順で行われることを示して
いる。

本図において、ラインＥはＣＣＤ３の光電変換面３ａの
位置を示している。初期（１）において平行平板ガラス
２のうち平板部２ａの部分を結像光学系であるレンズ１
と変換面３ａの間に位置させる。まず、フォーカシング
レンズ１は繰り込み方向（Ｈ方向）に移動する。そして
、上記レンズ１が位置り。に達しコントラスト値がピー
クとなり、ピント位置ＳがラインＥの光電変換面３ａ上
にある状１（（ＩＩ）の状！ｌりを通過してビーク越え
が検出される。そして、上記レンズ１を位ｙｌＤ２に停
止させる（（■）の状態）、この状態では、ピント位置
Ｓは後ビン位置にある。

なお、そのときのピント位置Ｓと光電変換面３ａ位置と
の距離はレンズ位ｆｆＤ　　とＤ２どの差の距離ΔＤ２
に等しい、なお、前記平行平板ガラス２の平板部２ａと
２ｃの板厚Δｄ　、Δｄ　にａ　　　　　　　　Ｃ 基づく前記ピント位置の後退量の差の値を前記ΔＤ２と
して与えるものとする。

続いて、フォーカシングレンズ１は位置Ｄ２のまま、平
行平板ガラス２を駆動して平板部２ｃを光軸０上に位置
せしめると、上述のようにΔＤ２のずれが生じるので、
ピント位置Ｓが光電変換面３ａ上に位置するようになり
、合焦動作を終了する（（■）の状態）。

第５図は、フォーカシングレンズ１の初期位置Ｄ３が後
ビン状態である場合の合焦動作を（工）２（Ｉ）、　　
（ＩＩＩ）、　　（ｒＶ）の順で示したものである。

まず、後ビン状態の前記結像光学系中に平行平板ガラス
２の平板部２ａを位置せしめる（（Ｉ）の状態）、そし
て、上記レンズ１を繰り出し方向（Ｊ方向）に移動を行
うと、レンズ１が合焦位置Ｄｏを通過し、即ち、ピント
位置Ｓが光電変換面３ａ上に位置する（Ｉｆ）の状態を
通過しピーク越えしたことが確認される。そして、」二
記レンズ１と位置Ｄ４にて停止させる（（ｍ）の状態）
。この状態では、ピント位置Ｓが前ビン位１にあり、光
電変換面３ａとの距離は、合焦レンズ位ｙｔ、Ｄ。

と上記位？１ｔＤ４との距離差ΔＤ４に等しくなる。

そして、その距離ΔＤ４は、平行平板ガラス２の平板部
２ａ、２ｂの板厚に基づく、前記（］−）式で示される
ピント位置の後退量の差を距離ΔＤ４として与えるもの
とする。

続いて、フォーカシングレンズ１は位置Ｄ４に位置させ
たまま、平行平板ガラス２の平板部２ｂを光軸０上に位
置させるように移動せしめる。この状態ではピント位置
Ｓは、（１）の状態から距離Ｄ４だけ後方にずれるので
、光電変換面３ａ上に位置するようになり合焦動作を終
了する（（■）の状態）。

次に、第６図のフローチャートにより、本実施例のフォ
ーカシング装置を適用した撮像装置の合焦撮影処理動作
を説明する。

まず、撮影準備動作として、まず、ステップＳ１におい
て平行平板ガラス２の平板部２ａのＡｌ７１ｊが結像光
軸Ｏ上の作用位置に位置しているかをチエツクし７、も
し位置していなければ、ステップＳ２でソレノイド９に
より上記平板ガラス２を駆動してＡ面を作用位置に駆動
せしめる。

続いて、ステップＳ３において、レリーズスイッチのオ
ンの待ち状態となる。そして、スイッチオンに伴って、
ステップＳ４に進み、フォーカシングレンズ１の移動す
べき方向をｅＩ　Ｊする。即ち、コントラスト値ピーク
点がレンズ繰り出し方向にあるかあるいは繰り込み方向
にあるかをチエツクする。繰り出し方向にあると判別さ
れた場合は、ステップＳ５に進む、一方、繰り込み方向
にあると判別された場合は、ステップＳ８に進む。

そして、ステップＳ５においては、フォーカシングレン
ズ１の繰り出し動作を実行し、ステップＳ６でコントラ
スト値のビーク越えが確認された時点でステップＳ７に
進み、平行平板ガラス２の平板部２ｂのＢ面を光軸○上
の作用位置まで移動させ合焦状態とする。そして、ステ
ップＳｌｌに進む。

一方、ステップＳ８においては、フォーカシングレンズ
１の繰り込み動作を実行し、ステップＳ９でコントラス
ト値のビーク越えが確認された時点でステップＳ１０に
進み、平行平板ガラス２の平板部２ｃの０面を光軸Ｏ上
の作用位置に移動させ合焦状態とする。そして、ステッ
プＳｌｌに進む。

ステップＳｌｌにおいて、シャッタ開閉等の撮影処理を
実行し、ステップＳ１２に進み再び平行平板ガラス２の
平板部２ａのＡ面を作用位置に戻してステップＳ３に戻
り、レリーズスイッチオンの待ち状態となる。

なお、本実施例における平行平板ガラス２を駆動するた
めのアクチュエータはソレノイドであったが、このアク
チュエータにはりニアモータあるいは回転モータ等を適
用することも可能である。

第７図は、上記実施例に用いられる光路長変更手段であ
る平行平板ガラス２の変形例の光路長変更板を示すもの
である。本図に示されるように光路長変更板２１は支持
軸２２により回動自在に支持され、その扇状板部に３つ
の開口部を設け、その閉口部にそれぞれ所定の異なった
板厚を持ち、第１．２．３の光路長を持つ第１．．２．
３の部分である平行平板ガラス２３，２４．２５が配置
されている。なお、上記平板ガラスの板厚は平板ガラス
２５，２３．２４の順に厚くなっている。

本実施例の光路長変更板２１は前記実施例の平行平板ガ
ラス２に代えて使用される。そして、その光路長変更の
ためには駆動モータ（図示せず）により回動して駆動さ
れ、上記平板ガラス２３゜２４．２５のいずれかを選択
して作用位置に位置させる。

第８図は、前記実施例の平行平板ガラス２の別の変形例
を示す光路長変更板を示ｔものである。

本図に示されるように、光路長変更板３］は、前記変形
例と同様に回動のための支持軸３２を有し、その扇状板
部に板厚の異なる第１．２の光路長を持つ第１，２の部
分である２つの平行平板ガラス３３．３４が配設される
。そして、その合焦動作においては駆動モータ（図示せ
ず）により所定の平行平板ガラス３３または３４を選択
して作用位置に位置させる。なお、上記平板ガラス３３
と３４の板厚は、平板ガラス３４の方が厚いものとする
。

しかし、本変形例においては、前記実施例や変形例と異
なり、最も薄いＣ面部に対応する平行平板ガラスは設け
られず、平行平板ガラスが存在しない状態での光路長を
上記０面に対応する光路長として扱い、合焦処理を行う
ものである。この変形例によると駆動される平板ガラス
の数が少なくなることによって、部品コストの低減とと
もに駆動される負荷の慣性が少なくなり、その駆動系の
応答性が改善され、装置規模も小さくなる効果を有する
。

前述の実施例あるいは変形例において光路長を変更する
手段として平行平板ガラスを適用したが、この平板ガラ
スに限らず、他の手段により光路長を変え結像ピント位
置を変更するようにして本発明の装置の要旨を適用して
、合焦動作を行うようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のオートフォーカス装置は、
光路長の変更手段を有し、鮮鋭度のピーク点に到達した
時点でフォーカシングレンズの移動を停止し、上記光路
長を所定量増減して合焦するようにしたので、本発明に
よれば、合焦動作が早く、才な、合焦終了時の振動を軽
減することができ、更には逆転動作を行わないのでフォ
ーカシングレンズの送り部のバックラッシュが合焦性能
に影響しないことなど多くの顕著な効果を有するオート
フォーカス装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すオートフォーカス装
置の主要ブロック構成図、 第２図は、上記第１図のオートフォーカス装置に用いら
れる平行平板ガラスの斜視図、第３図は、上記第１図の
オートフォーカス装置の結像光学系を示す区、 第４図は、上記第１図のオートフォーカス装置の初期状
態が前ビン状態である場合の合焦動作における結像光学
系の各状態を示す図、 第５図は、上記第１図のオートフォーカス装置の初期状
態が後ビン状態である場合の合焦動作における結像光学
系の各状態を示す図、 第６図は、上記第１図のオートフォーカス装置の合焦動
作処理のフローチャート、 第７図は、上記第１図の実施例の平行平板ガラスの変形
例を示す光路長変更板の正面図、第８図は、上記第１図
の実施例の平行平板ガラスの別の変形例を示す光路長変
更板の正面図、第９図は、従来のオートフォーカス装置
における山登り式台前方式に適用されるコントラスｌ−
値変化を示す線図、 第１０図は、従来例における平行平板ガラスが配された
結像光学系を示す図である。 １・・・・・・・・・フォーカシングレンズ３・・・・
・・・・ＣＣＤ　（撮像素子）３ａ・・・・・・光電変
換面 イＩＩ　４　’６Ａ 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォーカシングレンズと撮像素子の光電変換面と
   の距離に変調を与えたときの、該撮像素子からの映像信
   号出力に基づく上記光電変換面上の像の鮮鋭度を表わす
   信号のレベル変化に応じて、該レベルがそのピーク値に
   至るように漸次上記フォーカシングレンズと撮像素子の
   光電変換面との距離を変化させるようにしたオートフォ
   ーカス装置であって、上記像の鮮鋭度を表わす信号のレ
   ベルがそのピーク値に達した時点でフォーカシングレン
   ズと撮像素子の光電変換面との距離の変化を停止させる
   とともに、フォーカシングレンズと撮像素子の光電変換
   面との両者間の光路長を所定量増加または減少させる手
   段を備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
2. （２）上記フォーカシングレンズと撮像素子の光電変換
   面との両者間の光路長を所定量増加または減少させる手
   段は平行平板ガラスを適用してなるものである請求項１
   記載のオートフォーカス装置。
3. （３）上記平行平板ガラスは、フォーカシングレンズと
   撮像素子の光電変換面との距離に変調を与えつつある過
   程で常時適用する第１の光路長を有する第１の部分と第
   １の光路長よりも長い第２の光路長を有する第２の部分
   とを少なくとも有してなるものである請求項２記載のオ
   ートフォーカス装置。