JPH0481768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レンズを通過して入射する光束に
よつて光量積分型の受光素子上に被写体像を形成
し、光量積分を行つてレンズの被写体に対するデ
フオーカス量を求めるカメラの自動合焦装置に関
するものである。

［従来の技術］ 一眼レフカメラ等の高精度のピント合わせが要
求されるカメラでは、レンズを透過した光束によ
つて形成される像の状態によつてデフオーカス量
を検知するいわゆるTTL方式の焦点検出法がオ
ートフオーカス（AF）の方式として多く採用さ
れている。

デフオーカス量は、レンズ繰り出し量変換係数
Kvalを用いてAFモータの駆動パルスに変換され
る。

本明細書では、Kvalを、単位像面移動量当り
のレンズ繰り出し量と定義することとするが、逆
の定義、すなわちレンズの単位繰り出し量当りの
像面移動量と定義することもでき、その場合には
以下の大小関係は逆となる。

なお、Kvalは、ズームレンズでは焦点距離毎
に異なる値をとるため、レンズ内に設けられた
ROMに可変情報として格納されている。

ところが、上記の定義によるとKvalは焦点距
離が長いほど小さく短いほど大きくな値をとり、
例えば第１２図に破線で示したような曲線によつ
て表現される。なお、レンズの焦点距離は直接検
出することができないため、グラフではズーム環
の位置を焦点距離に対応する変数として示してい
る。

従来のズームレンズにおいては、レンズ鏡筒の
ズーム環と固定環とに設けられたコード板とブラ
シとの摺接状態によつて検出されるズームコード
に基づいてKvalを求めているため、Kvalは第１
２図に実線で示したようにズームコードの区間内
で１つ値をとる断続的なデータとして管理されて
いた。これは第１３図に示したように焦点距離を
検出する場合にも同様に当てはまる。なお、第１
３図では実際の焦点距離とズームコード板から検
出される焦点距離とを区別するため後者を検出焦
点距離として示している。

さて、フオーカシングレンズが停止している場
合には、検出されたデフオーカス量と上記の
Kvalとから駆動量を求めて駆動をスタートすれ
ばよい。

しかし、第１４図に示したようにデフオーカス
量が大きい場合にはKvalのリニアテイが保証さ
れず、しかもKvalはリニアな範囲について定め
られているため、例えばＡ点でデフオーカス量を
検出してAFをかけると破線で示したようにＢ点
でレンズが停止することとなり、合焦させること
ができない。

従つて、正確な駆動量を得るためにはKvalが
リニアとなる領域でデフオーカス量の検出、すな
わちCCD積分を行う必要が生じ、当初のデフオ
ーカス量が大きい場合にはAF駆動中にCCD積分
を行なう必要が生じる。

レンズ駆動量とAFモータの駆動パルスとは比
例関係にあり、レンズの移動を等速運動とすると
駆動パルスは時間とも比例することとなる。ここ
で第１５図において停止位置からCCD積分開始
時までの駆動パルスをＰ１、積分終了までの駆動
パルスをＰ２、CCDの出力からデフオーカス量
を検出してこれを駆動パルスに変換する演算終了
までのパルス数をＰ３、目標とする合焦位置まで
のパルス数をＰ４とする。

単純計算によれば、上記の演算によつて求めら
れるパルス数は、積分開始時と終了時との中間位
置、パルス数（Ｐ１＋Ｐ２）／２にレンズが位置
する際のデフオーカス量に対応したものとなる。
しかしながら、演算終了時の実際のレンズ位置
は、その中間点よりもαパルス分目標に近い点に
あり、上記の単純計算によればαパルス分が駆動
量としてオーバーラツプすることとなる。

従つて、AF駆動中に駆動パルスの演算を行う
場合には単純計算によつて得られる目標までのパ
ルス数からオーバーラツプ分αを差し引いて駆動
パルスを決定することとなる。本明細書では、こ
のAF駆動中の駆動パルスの算出をオーバーラツ
プ積分と定義する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ズームレンズにおいては、オー
バーラツプ積分中にズーミングが行われると、
Kvalが変化してしまうために正確なAF制御を行
うことができないという問題があつた。

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、オーバーラツプ積分中にズーミングが
行われた場合にも正確なAF制御をかけることが
できるカメルの自動合焦装置の提供を目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るカメラの自動合焦装置は、第１
図に示した通り、撮影レンズのフオーカシングを
行うフオーカシングモータ及びこのモータを駆動
する駆動手段と、撮影レンズの被写体に対するデ
フオーカス量を検出する光量積分型のデフオーカ
ス量検出手段と、撮影レンズの焦点距離を検出す
る焦点距離検出手段と、デフオーカス量をフオー
カスレンズの駆動量に変換するためのレンズ繰り
出し量変換係数を焦点距離検出手段の出力に対応
して出力する係数出旅手段と、デフオース量検出
手段の積分開始時及び終了時における前記係数出
力手段の出力から前記変換係数を算出する係数演
算手段と、駆動手段の非作動時にはデフオーカス
量検出手段の積分終了時における係数出力手段の
出力を選択し、駆動手段の作動時には前記係数演
算手段によつて演算された変換係数を選択する選
択手段と、選択手段によつて選択された出力及び
デフオーカス量検出手段の出力から駆動手段に伝
達する駆動量を算出する駆動量算出手段とを備え
ることを特徴とする。

［実施例］ 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図はこの発明に係る自動合焦装置を備える
カメラシステムの概略を示すブロツク図である。

ボデイ１は、撮影用の各種の情報処理を行うメ
インCPU１０と、主としてスイツチによる情報
入力、撮影レンズ２との情報の授受及び表示を行
う表示用CPU１１との２つのCPUを備えており、
これらのCPUを中心に各種の情報を表示する
LCDパネル１２、パトローネにプリントされた
Dxコードから使用されるフイルムのISO感度を
入力するDxコード入力回路１３、撮影レンズを
介して入射する光束から被写体の輝度を測光する
受光素子１４及びこの受光素子の出力をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ回路１５、入力される各種の撮影条
件に基づいてシヤツターを制御する露出制御回路
１６、撮影レンズを介して入射する光束によつて
形成される被写体像を受光するAF用CCD１７、
このAF用CCD１７の出力から撮影レンズのデフ
オーカス量を検出するCCD処理回路１８を備え
ている。

また、レンズのフオーカシングを行うためのオ
ートフオーカス（AF）モータ１９は、レンズ内
にAFモータを持たない撮影レンズが装着された
際にカプラー１９ａを介して撮影レンズ側へ駆動
力を伝達するものであり、CCD処理回路１８の
出力を演算してAFモータ１９を駆動するAFモー
タ制御回路２０、AFモータ１９の駆動量をパル
スとして検出するAFパルサー２１と共に設けら
てれている。

バツテリー２２は、上述したカメラボデイ内の
各能動素子に電源を供給するほか、後述の撮影レ
ンズ内のモータ、CPUに対しても電源の供給を
行う。

一方、レンズ２は、レンズ内にAFモータ６０
とパワーズーム（PZ）モータ６１と自動絞り制
御（AE）モータ６２との３つのモータを内蔵し
ており、フオーカシング、ズーミング、絞り制御
を何れもレンズ内の駆動力によつて行い得る構成
となつている。

なお、レンズ２は、カム環の回転でレンズ各群
を光軸方向に相対移動させることによつてフオー
カシング、ズーミングを行う従来と同様のカム機
構を有し、上記のAFモータ６０とPZモータ６１
とはそれぞれカム環を回転駆動するものである。

各モータは、AFモータ駆動部６３、PZモータ
駆動部６４、AEモータ駆動部６５を介して演算
手段としてのレンズCPU６６により制御される
構成となつている。

レンズCPU６６に対する情報入力手段として
は、レンズ固有の情報を記憶する記憶手段として
のレンズROM67、各モータの駆動量をパルスに
変換して検出するAFパルサー６８、PZパルサー
６９、AEパルサー７０、そしてズーミング用の
カム環及びフオーカシング用のカム環の回転位置
をそれぞれ検出するズームコード板７１と距離コ
ード板７２とを有している。

なお、コード板は実際にはカム環に固定された
コード板と固定環に取り付けられてコード板に摺
接する複数のブラシとの組有せによつて構成さ
れ、ブラシの接触状態により各カム環の絶対的な
回動位置を複数の領域に分割して検知する構成と
されているが、ここでは便宜的にこれらを総称し
てコード板として図示している。

レンズCPU６６は、上述した制御対象及び入
力手段と接続されている他、マウント口に設けら
れた電気接点群を介してボデイ１側との通信を行
うことが可能とされており、例えばボデイ側で検
出されたデフオーカス量を受けてレンズROM６
７のデータを参照しつつ駆動量を演算し、AFパ
ルサー６８により駆動量を検出しつつAFモータ
６０を駆動する機能、あるいはボデイ側で決定さ
れた絞り値に基づいてAEパルサー７０により駆
動量を検出しつつAEモータ６２を回転駆動する
機能等を有している。

なお、レンズには、状況に応じてボデイ側の
AFモータによつてもフオーカスシングが可能な
ようにフオーカスレンズ駆動用のAFカプラー７
３も設けられている。

レンズCPU６６は、レンズROMからの情報、
あるいはボデイから転送される情報に基づいてレ
ンズ内の各モータ駆動回路を制御すると共に、ボ
デイ側へ設定データを転送する。

レンズROM６７には、撮影レンズの固有情
報、例えば開放絞りＦナンバー、最小絞りＦナン
バー、ズーミングに伴うKvalの変化量等が格納
されており、レンズCPU６６、あるいはボデイ
側のCPUからの制御を受けてデータを送出する。
この例のようにズームレンズにおいては、ズーム
コード板から検出されるズームコードに基づいて
レンズROMの上位アドレスが指定され、下位は
入力されるクロツクをカウントすることによつて
内部で作成される。

ところで、Kvalは前述のようにレンズの焦点
距離によつて変化する値であり、一般に焦点距離
が長いほど小さく短いほど大きくなる。このシス
テムでは、ズームコード板から検出される同一の
ズームコード領域内をPZパルサーから出力され
るPZパルスによつてより細かいステツプに分割
してKvalを演算しており、より正確なAF制御を
可能としている。

すなわち、Kvalは本来第３図に破線で示した
ように滑らかに変化するが、このレンズでは１つ
のズームコード領域に対応して１組の先頭Kval
（kh）、Kval補正係数（kc）、先頭パルス数PHと
をレンズROMから読み込み、これらの値とPZパ
ルサーによる現在のズームレンズのワイド端から
の絶対的なパルス数Psとから１つのズームコー
ド領域内でのKvalの変化を式のような一次関
数として管理している。

Kval＝kh＋kc＊（Ps−Ph） …… なお、先頭Kval（kh）及び先頭パルス数Phと
はそれぞれズームコード板から検出される１つの
焦点距離領域におけるワイド端のKval及びパル
ス数であり、図中のＣ点〜Ｇ点における値をい
う。また、Kval補正係数（Kc）とは、各先頭
Kval間を結ぶ直線の傾きをいう。なお、このシ
ステムでは検出焦点距離ｆについても式に示す
ように同様の管理を行つている（第４図参照）。

ｆ＝fh＋fc＊（Ps−Ph） …… fh：先頭焦点距離 fc：焦点距離補正係数 更に、このカメラシステムにおいては、AF作
動中に撮影レンズの焦点距離が変化した場合にも
正確な実現できるようにCCD積分の開始時と終
了時とのKvalの入力し、双方に基づいて駆動パ
ルスを演算している。

以下この構成について説明する。

第５図〜第８図は、レンズの焦点距離とデフオ
ーカス量、フオーカシングレンズの駆動パルス数
の相互関係の一例を示すグラフである。

第５図中、ｘ軸はレンズの焦点距離、ｙ軸は
AF駆動パルス数、ｚ軸はデフオーカス量を示し
ており、ワイド端〜テレ端の焦点距離をf1〜f7と
する。例えばデフオーカス量z₁に対する焦点距離
f3における合焦までの駆動パルス数はy₁で表わさ
れる。

第６図は、焦点距離f2〜f6でズーミングを行い
つつデフオーカス量z2にあつたレンズを合焦させ
る際の動作を示したものである。ｚ軸に平行な断
面をｙ−ｚ平面に投影した平面Ｓの上曲線がレン
ズの駆動に伴うデフオーカス量の減少を示してい
る。

同じく、第７図はワイド端f1〜テレ端f7でズー
ミングを行いつつデフオーカス量z3の状態にあつ
たレンズを合焦させるまでの作動を示したもので
あり、第７図は反対にテレ端f7〜ワイド端f1でズ
ーミングを行いつつデフオーカス量z4の状態にあ
つたレンズを合焦させるまでの作動を示したもの
である。上記の３ケースは各々デフオーカス量は
異なるが何れも駆動パネル数が等しい場合であ
る。

第６図〜第８図の投影図からも理解できるよう
に、ワイド側からテレ側へジーミングを行う場合
とテレ側からワイド側へズーミングを行うと場合
とでデフオーカス量の減少の過程が異なる。合焦
のためのレンズ駆動を行いつつオーバーラツプ隙
分を行う場合には、上記の過程をも考慮に入れる
ことによつてより正確なAF制御を行うことがで
きる。

これを第９図に基づいて詳述する。

第９図はワイド側からテレ側ヘズーミングを行
いつつオーバーラツプ積分を実行する第６図及び
第７図の過程の一部を拡大して示したものであ
る。

オーバーラツプ積分によつて求められるデフオ
ーカス量は、前述したように積分開始時と終了時
との平均値、すなわち（d1＋d2）／２となるが、
このデフオーカス量に相当するパルス数を求める
ための大まかなKvalは、積分開始時のKval（k1）
と終了時のKval（k2）の平均値（k1＋k2）／２
によつて求めることができる。

そして、この平均値によるKvalを使用して求
められる駆動パルス数は（P1＋P2）／２となり、
実際のデフオーカス量に対応した駆動パルス数
P5よりも大きい値をとることになる。そこで、
このシステムではパルス演算に使用するKvalを
ワイド側からテレ側へズーミングを行いつつオー
バーラツプ積分を行う場合にはｎ％マイナスする
ことにより、P5を起点としたパルス数に近い値
を演算し得るように構成している。

反対に、テレ側からワイド側へズーミングしつ
つオーバーラツプ積分を行う場合には、第８図か
ら理解できるようにデフオーカス・パルス曲線が
下方に湾曲する形状となるため、演算に使用する
Kvalをｎ％プラスする構成としている。なお、
ｎ％は積分開始時と終了時とのKvalに基づいて
演算される値である。

以下、第１０図及び第１１図に基づいて上述の
ような構成とされたシステムの作動を説明する。

第１０図はAF駆動パルスを演算するためのフ
ローである。ステツプ（以下、S.という）１にお
いてCCD積分をスタートさせると共にS.2でスタ
ート時の焦点距離におけるKvalを演算する。

このKval演算は、第１１図に示したフローに
従つて行われる。この処理は、S.20においてズー
ムコード板から現在のズームコードを入力し、
S.21でこのズームコードに対応した先頭Kval
（kh）等をレンズROMから入力する。

S.22では、PZバルサーから出力されるパルス
をカウントしているカウンターからワイド端から
数えた現在のズームレンズの駆動パルス数を入力
し、S.23において検出されたPsが当該ズームコー
ド領域における先頭パルスPhとこれに当該コー
ド領域のパルス幅Pwをプラスした数との間にあ
るか否かを判断する。パルサーが正常に作動して
いる場合にはPsはこの範囲にあるため、範囲か
ら外れる場合にはパルサーあるいはカウンターに
不具合があるものとし、エラー処理に入つて以後
の演算を停止する。

Psが所定範囲にある場合にはS.24で前述の式
に従つてKvalを求め、第１０図のフローへリタ
ーンする。

さて、S.2でKvalが演算されると、S.3ではこ
れを積分スタート時のkvai（k1）とする。続いて
S.4でCCD積分が終了するとを待ち、S.5，６で積
分終了時のKval（k2）を求めると共に、S.7でデ
フオーカス量を算出する。

AF駆動中、すなわちオーバーラツプ積分を行
う場合には、S.8からS.9へ進んでk1とk2との平均
値をKvalとし、S.10でPZモータが駆動中である
か否かを判断し、ワイド側からテレ側へズーミン
グ中である場合にはS.9で設定したKvalをｎ％マ
イナスし、テレ側からワイド側へズーミングして
いる場合にはKval％をｎ％プラスする。

続いて、駆動パルスPxを上記のKvalとデフオ
ーガス量dxとから演算し、S.15において前述し
たオーバーラツプ分を差し引いて最終的な駆動パ
ルスを演算する。

AF駆動中でない場合には、S.8からS.16へ進ん
で積分終了後のKval、k2に基づいて駆動パルス
を求める。

レンズCPU66は、AFパルサー６８の出力を上
記の演算によつて求められた駆動パルスに基づい
て管理し、AFモータ駆動部６３を制御してAFモ
ータ６０を駆動させる。これにより、フオーカシ
ングが行なわれてレンズを被写体に対して合焦さ
せることができる。

なお、上記の実施例では銀鉛フイルムを使用す
るカメラについての述べたが、この発明の適用範
囲はこれに限定されず、例えば２次元CCD等の
光電変換素子を撮像手段とするいわゆる電子スチ
ルカメラについても、レンズ交換が可能なシステ
ムについては同様に適用可能である。

［効果］ 以上説明したように、この発明に係るカメラの
自動合焦装置によれば、レンズ繰り出し量変換係
数を積分開始時と終了時とで検出してこれこれら
双方の値に基づいて係数を決定することにより、
オーバーラツプ積分中にズーミングが行われた場
合にも正確なAF制御をかけることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るカメラの自動合焦点装
置のクレーム対応図、第２図はこの発明に係る装
置を含むカメラの一実施例を示すブロツク図、第
３図及び第４図は発明に係る装置における焦点距
離とKval、焦点距離とズームコード板等から検
出される検出焦点距離との関係を示すグラフ、第
５図〜第８図は焦点距離及びデフオーカス量とフ
オーカスレンズの駆動量との関係を示すグラフ、
第９図はズーミング中のオーバーラツプ積分の原
理を示す説明図、第１０図及び第１１図はこの発
明に係る合焦検出装置の作動を示すフローチヤー
ト、第１２図及び第１３図は従来の合焦装置にお
ける焦点距離とKval、焦点距離とズームコード
板等から検出された検出焦点距離との関係を示す
グラフ、第１４図はKvalとデフオーカス量との
関係を示すグラフ、第１５図はオーバーラツプ積
分の原理を示す説明図である。 １……カメラボデイ、２……撮影レンズ、１
０，１１，６６……メインCP、表示用CPU、レ
ンズCPU（係数演算手段、選択手段、駆動量算出
手段）、１７……AC用CCD（デフオーカス量検出
手段）、６０……AFモータ（フオーカシングモー
タ）、６３……AFモータ駆動回路（駆動手段）、
６６……レンズROM（係数出力手段）、７１……
ズームコード板（焦点距離検出手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮影レンズのフオーカシングを行うフオーカ
   シングモータ及び該モータを駆動する駆動手段
   と、撮影レンズの被写体に対するデフオーカス量
   を検出する光量積分型のデフオーカス量検出手段
   と、前記撮影レンズの焦点距離を検出する焦点距
   離検出手段と、前記デフオーカス量をフオーカス
   レンズの駆動量に変換するためのレンズ繰り出し
   量変換係数を前記焦点距離検出手段の出力に対応
   して出力する係数出力手段と、前記デフオーカス
   量検出手段の積分開始時及び終了時における前記
   係数出力手段の出力から前記変換係数を算出する
   係数演算手段と、前記駆動手段の非作動時には前
   記デフオーカス量検出手段の積分終了時における
   前記係数出力手段の出力を選択し、前記駆動手段
   の作動時には前記係数演算手段によつて演算され
   た変換係数を選択する選択手段と、該選択手段に
   よつて選択された出力及び前記デフオーカス量検
   出手段の出力から前記駆動手段に伝達する駆動量
   を算出する駆動量算出手段とを備えることを特徴
   とするカメラの自動合焦装置。 ２ 前記係数演算手段は、前記デフオース量検出
   手段の積分開始時の係数と積分終了時の係数との
   平均値を演算する構成であることを特徴とする請
   求の項範囲第１記載のカメラの自動合焦装置。 ３ 前記係数演算手段は、前記焦点距離検出手段
   の出力から前記デフオーカス量検出手段の積分中
   に焦点距離の変化を検知した場合に焦点距離の変
   化方向に対応して前記変換係数を増加、あるいは
   減少させる加減手段を備えることを特徴とする特
   許請求の項１及び２の何れかに記載のカメラの自
   動合焦装置。