JPH04311908A - カメラシステム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラシステムに関し、
特に画像入力装置、写真用カメラ、ビデオカメラ等の変
倍系を有する所謂リヤーフォーカス式の撮影系において
合焦操作を適切に行なったカメラシステムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】写真用カメラやビデオカメラ等で用いら
れる変倍系を有した撮影系の１つとして所謂リヤーフォ
ーカス式のズームレンズがある。

【０００３】図５は変倍系よりも後方のリレーレンズの
一部のレンズ群１０４を合焦用レンズ群として光軸上を
移動させて焦点合わせを行なったリヤーフォーカス式の
撮影系ＳＬを有するカメラシステムの要部概略図である
。同図においてレンズ群１０１とレンズ群１０３は固定
しており、バリエータとしてのレンズ群１０２をモータ
等から成る焦点距離調節手段１１２により光軸方向に移
動させて変倍を行っている。

【０００４】又、レンズ群１０４は変倍の際の像面変動
の補正と焦点調節の両方の役割を有している。即ち図５
のレンズ構成では被写体距離が変わる場合及び撮影系の
焦点距離（ズーム位置）が変わる場合の両方において、
ともに合焦用レンズ群１０４の光軸上の位置を変えて合
焦を行い、これにより焦点面が所定位置、例えば撮像素
子面上に位置するようにしている。

【０００５】図３は図５の撮影系ＳＬにおいて横軸に変
倍用レンズ群１０２の位置を、即ち変倍位置を、縦軸に
合焦用レンズ群１０４のフォーカスの際の光軸上の位置
をとり物体距離をパラメーターにとったときの説明図で
ある。図３に示すように合焦用のレンズ群の各物体距離
に対する光軸上の位置（カム軌跡）は変倍位置によって
種々と変わってくる。又メカ的な制約により例えば至近
距離物体（曲線３２，３５）では変倍中の一領域（点線
で示す領域）で非合焦となる領域がある。

【０００６】尚、図５においては撮影系ＳＬにより撮像
素子１０５面上に物体像を結像している。撮像素子１０
５で得られた物体像に関する信号は増幅器１０６で増幅
し、ハイパスフィルター１０７を介し、マイコン１０８
に送っている。

【０００７】図４はこのときの物体像に関する合焦信号
、即ちＡＦ信号と撮影系の合焦用レンズ群１０４の光軸
上の位置、即ち焦点状態（合焦状態）との関係を示す説
明図である。同図において撮像素子１０５で得られるＡ
Ｆ信号が最高値になるレンズ群１０４の光軸上の位置が
合焦位置である。

【０００８】図５においてマイコン１０８は撮像素子１
０５で得られたＡＦ信号から合焦状態を判断し、フォー
カス用のモータドライバ１０９にモータ１１１の駆動命
令を出している。これによりモータ１１１はフォーカス
用レンズ群１０４を駆動させて合焦している。

【０００９】図５のカメラシステムではズーム駆動用の
スイッチ１１３，１１４が押されてＯＮになると、マイ
コン１０８はそれを検知し、ズーム用のモータドライバ
１１０にズームモータ１１２の駆動命令を出している。 これによりズームモータ１１２は変倍用レンズ群１０２
を駆動させて変倍を行っている。

【００１０】このとき、位置検出用のエンコーダ（不図
示）によりレンズ群１０２の変倍位置を検出し、レンズ
群１０２の動きに応じてフォーカス用レンズ群１０４を
図３で示すカム軌跡に沿って移動させて、変倍により変
動する焦点面を補正している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般に図３に示すよう
に合焦可能な物体距離は変倍系の変倍位置によって変わ
ってくる。この為、同じ距離の物体であっても例えば図
３の曲線３２に示すように点ｂの変倍位置では非合焦で
あったものが、点ｃの変倍位置まで変倍を行うと合焦と
なってくる。

【００１２】この為、ある変倍位置で非合焦であった場
合には強制的に変倍部を広角端又は望遠端方向に変倍さ
せて変倍状態は変わるが物体像を合焦させようとする方
法がある。

【００１３】例えば図３の曲線３４上の点ａの変倍位置
及び無限遠距離物体で合焦していたとする。これをカメ
ラを点ｂの至近距離物体（曲線３２の物体距離）に向け
たとき、フォーカス用レンズ群を至近に向って移動させ
て点ｂの位置まで移動させれば合焦状態は維持されるが
メカ的な制約により点ｄの位置で突き当り、この結果合
焦させることができない。

【００１４】そこで今度は合焦用レンズ群は点ｄの位置
に固定のままで変倍用レンズ群を広角端方向に移動させ
て点ｃの変倍位置まで変倍させ、これにより至近距離物
体に対して合焦させるようにしている。

【００１５】しかしながら、このとき変倍部の変倍速度
を通常の変倍速度で行っている為、合焦可能な点ｃの変
倍位置に精度良く変倍させることが難しく、多くの場合
、点ｃを通過してしまい合焦させることができなく広角
端まで変倍してしまうとう問題点があった。

【００１６】本発明はメカ的な制約により合焦用レンズ
群の移動量が規制され所定の距離物体に合焦させること
ができないときには合焦用レンズ群に代えて変倍部を強
制的に変倍させて変倍状態を変えて合焦させる際、変倍
部の変倍速度を制御することにより合焦位置を通過して
しまうことを防止し、精度良く合焦させることができる
ようにしたカメラシステムの提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のカメラシステム
は、変倍部の一部のレンズ又は該変倍部よりも像面側に
配置した少なくとも一部のレンズより成る合焦用レンズ
を光軸上移動させて焦点合わせを行う撮影系と該撮影系
の焦点情報を検出する焦点検出手段とを有し、該合焦用
レンズを光軸上移動させて焦点合わせを行ったとき、焦
点合わせができない有限距離物体のときに該変倍部を広
角端又は望遠端方向へ変倍させることにより焦点合わせ
を行う際、該焦点検出手段からの信号に基づいて所定の
変倍領域での変倍速度を変えたことを特徴としている。

【００１８】特に本発明では、前記変倍部を広角端方向
へ変倍させると共に所定の変倍領域から変倍速度を遅く
したことを特徴としている。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図である
。同図においてＳＬは撮影系（撮影レンズ）であり変倍
系を有している。

【００２０】本発明に係る撮影系ＳＬは図５の従来の撮
影系と同様のリヤーフォーカス式を用いたレンズ構成よ
り成っている。

【００２１】即ち、１は固定の第１群、２は変倍用の第
２群（変倍用レンズ群）、３は固定の第３群、４は変倍
に伴なう像面変動を補正すると共に焦点調節を行なう機
能を有する第４群（合焦用レンズ群）、５は撮像素子で
ある。

【００２２】本実施例のカメラシステム全体としての各
要素は図５のカメラシステムと略同じである。

【００２３】即ち、本実施例においては撮影系ＳＬによ
り撮像素子５面上に物体像を結像している。撮像素子５
で得られた物体像に関する焦点信号（ＡＦ信号）は増幅
器６で増幅し、ハイパスフィルター７を介し、マイコン
８に送っている。

【００２４】撮像素子７、増幅器６、ハイパスフィルタ
ー７、そしてマイコン８は焦点検出手段の一要素を構成
している。このとき物体像に関する合焦信号、即ちＡＦ
信号と撮影系ＳＬの合焦用レンズ群４の光軸上の位置、
即ち合焦状態との関係は図４に示すようになっている。

【００２５】同図において撮像素子５で得られるＡＦ信
号の値ＡＦが最高値になるレンズ群４の光軸上の位置４
１が合焦位置である。即ち位置４１が映像信号の高周波
成分が多くなる合焦位置である。

【００２６】マイコン８は撮像素子５で得られたＡＦ信
号から合焦状態を判断し、フォーカス用のモータドライ
バ９にフォーカスモータ１１の駆動命令を出している。 これによりフォーカスモータ１１はフォーカス用レンズ
群４を駆動させて合焦している。

【００２７】本実施例のカメラシステムではズーム駆動
用のスイッチ１３，１４が押されてＯＮになると、マイ
コン８はそれを検知し、ズーム用のモータドライバ１０
にズームモータ１２の駆動命令を出している。これによ
りズームモータ１２は変倍用レンズ群２を駆動させて変
倍を行っている。

【００２８】このとき位置検出用のエンコーダ２０によ
り変倍用レンズ群２の変倍位置を検出し、変倍用レンズ
群２の動きに応じてフォーカス用レンズ群４を図３で示
すカム軌跡に沿って移動させて変倍により変動する焦点
面（像面）を補正している。

【００２９】本実施例では図３に示すように、例えば物
体距離を有限距離物体（曲線３１で示される物体距離）
から至近距離物体（曲線３２で示される物体距離）に変
化させたとする。このとき合焦用レンズ群４で合焦させ
ようとすると、例えば変倍位置が点ｅ１のときは点ｅ３
まで移動させれば合焦となる。

【００３０】しかしながらメカ的な制約により合焦用レ
ンズ群４は点ｅ４までしか移動させることができなく、
この結果合焦させることができない。そこで合焦用レン
ズ群４を点ｅ４に固定させて今度は変倍部を広角端方向
に変倍させる。このとき変倍部の変倍速度、即ち変倍用
レンズ群２の変倍速度をマイコン８からのＡＦ信号に基
づいて変化させている。具体的には変倍位置を点ｃとす
れば至近距離物体に合焦させることができる。

【００３１】しかしながらこのときの変倍速度が速いと
点ｃを通過してしまい合焦させることができない場合が
ある。又、始めから変倍速度を遅くすれば合焦精度は高
くなるが時間がかかりすぎて良くない。

【００３２】そこで本実施例では変倍用レンズ群２が点
ｃ付近に来ると撮像素子５から得られるＡＦ信号が図４
に示すように大きくなる性質を利用して、マイコン８に
より撮像素子５から得られる合焦信号をモニターしつつ
、ＡＦ信号が所定の値（例えば図４のスレッショルドレ
ベル）になったら変倍速度を遅くしている。これにより
変倍部が点ｃの変倍位置に正確に位置するようにして合
焦することができるようにしている。

【００３３】次に本実施例の動作について図２のフロー
チャートを用いて説明する。

【００３４】図２のフローチャートは主にマイコン８の
内部で実行されるプログラム中のフローチャートを示し
ている。

【００３５】ステップ２００〜２０７は一般の自動焦点
検出法のフローである。即ちステップ２００でフォーカ
ス用レンズ群４及び変倍用レンズ群２の変倍速度の初期
値を設定する。ステップ２０１ａで撮像素子１０５から
得られるＡＦ信号をマイコン８に取り込んでいる。

【００３６】ステップ２０２でステップ２０１で取り込
んだＡＦ信号に基づいて撮影系（ズームレンズ）が合焦
しているか否かの判断を行う。ステップ２０３で撮影系
が合焦である場合、フォーカス用レンズ群４の移動を停
止している。ステップ２０４で撮影系が合焦でない場合
、至近距離物体と無限遠物体のどちらの方向にフォーカ
ス用レンズ群４を移動させれば合焦となるかを判断して
いる。そして無限遠方向へ動かせば合焦と判断されれば
ステップ２０５でフォーカス用レンズ群４を無限遠方向
へ移動させる。又至近距離方向へ動かせば合焦と判断さ
れ、されにフォーカス用レンズ群４の位置が至近端（図
３の直線３３上の位置）でないと判断（ステップ２０６
）されればステップ２０７でフォーカス用レンズ群４を
至近方向へ移動させている。

【００３７】ステップ２０６でフォーカスレンズ群４の
位置が至近端か否かの判断はマイコン８によりフォーカ
ス用レンズ群４の位置を検出するエンコーダ２１からの
位置信号又はフォーカス用レンズ群４を駆動させるモー
タ１１がステッピングモータであればモータ１１へのパ
ルスをカウントすることにより行っている。ステップ２
０６でフォーカス用レンズ群４が至近端と判断されたら
フォーカス用レンズ群４をその位置に停止させ、今度は
ステップ２０８で変倍部２を広角端方向又は望遠端方向
へ変倍させる。ステップ２０１ｂでのＡＦ信号に基づき
ステップ２０９で変倍部２の変倍位置が合焦付近か否か
の判定を行う。

【００３８】これは図４で示したＡＦ信号により行って
いる。ここでステップ２０６からの各レンズの動きを図
３より示せば、点ａで示される距離（曲線３４で示す物
体距離）に物体があるとする。このとき物体距離が点ａ
で示す距離よりも短い点ｂの位置に変化したとする。そ
うするとフォーカス用レンズ群４は至近距離方向へ動く
がメカ的な制約により点ｂまで動かすことができない。 フォーカス用レンズ群４は点ｄの位置までしか移動させ
ることができない。そこでフォーカス用レンズ群４を点
ｄの位置に停止させる。次に変倍部の変倍用レンズ群２
を広角端方向に変倍をして、点ｃの変倍位置まで変倍さ
せる。これにより曲線３２で示す物体距離に合焦させて
いる。

【００３９】このとき点ｃに近づく程、撮像素子５から
得られるＡＦ信号の値ＡＦは図４に示すように増大して
くる。そこでＡＦ信号のレベルにあるスレッショルドレ
ベルを設けて、それを越えたら合焦点に近い、即ち点ｃ
（図４では点４１）に近い領域であると判断する。

【００４０】そして合焦付近と判断したらステップ２１
０で変倍部の変倍速度をステップ２００での初期設定値
よりも遅くする。即ちステップ２１０でンマイコン８の
Ｒｏｍから変倍速度を遅くするためのデューティ駆動用
の情報を読み出し、実行していく。

【００４１】ステップ２１１で合焦か否かを判断し、こ
こで合焦と判断されるまでは変倍速度は常に遅くしてい
る。そして合焦と判断したときは変倍を停止させる。

【００４２】このように本実施例によれば変倍部を広角
端方向、又は望遠端方向へ変倍させて合焦させるとき合
焦付近領域で変倍速度を遅くし、これにより変倍部を合
焦点に精度良く変倍させている。

【００４３】尚、本実施例では変倍速度の変更をデュー
ティ駆動を用いて行ったがモーターへの印加電圧を変更
することにより行っても良い。

【００４４】

【発明の効果】本発明によればメカ的な制約により合焦
用レンズの移動量が規制され所定の距離物体に合焦させ
ることができないときには合焦用レンズ群に代えて変倍
部を強制的に移動させて変倍位置を変えて合焦させる際
、前述の如く変倍部の変倍速度をＡＦ信号に基づいて合
焦点近傍で変化させることにより合焦位置を通過してし
まうことを防止し、精度良く合焦させることができるカ
メラシステムを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の要部概略図

【図２】図１の
動作のフローチャート

【図３】各変倍位置における合焦用レンズ群の移動軌跡
の説明図

【図４】合焦状態に対するＡＦ信号との関係を示す説明
図

【図５】従来のカメラシステムの要部概略図

【符号の説明】

ＳＬ　　撮影系 ２　　変倍用レンズ群 ４　　合焦用レンズ群 ５　　撮像素子 ６　　増幅器 ７　　ハイパスフィルター ８　　マイコン ９　　モータードライバ １０　　モータードライバ １１　　モーター １２　　モーター １３　　スイッチ １４　　スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　変倍部の一部のレンズ又は該変倍部よ
   りも像面側に配置した少なくとも一部のレンズより成る
   合焦用レンズを光軸上移動させて焦点合わせを行う撮影
   系と該撮影系の焦点情報を検出する焦点検出手段とを有
   し、該合焦用レンズを光軸上移動させて焦点合わせを行
   ったとき、焦点合わせができない有限距離物体のときに
   該変倍部を広角端、又は望遠端方向へ変倍させることに
   より焦点合わせを行う際、該焦点検出手段からの信号に
   基づいて所定の変倍領域での変倍速度を変えたことを特
   徴とするカメラシステム。
2. 【請求項２】　　前記変倍部を広角端方向へ変倍させる
   と共に所定の変倍領域から変倍速度を遅くしたことを特
   徴とする請求項１のカメラシステム。
3. 【請求項３】　　前記変倍部の変倍速度を変えるのは前
   記焦点検出手段にて合焦近傍を検出した信号に基づいて
   行うことを特徴とする請求項１又は２のカメラシステム
   。