JPH06205264A - 自動合焦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コントラスト被写体に対してもぼけのない
ズーム動作を行うことが可能な自動合焦装置を提供す
る。 【構成】 ズーム動作開始時には、フォーカススイッチ
が無限方向に操作されていると、選択スイッチ１２２に
よって選択された特定の被写体距離が読み出され、この
選択された被写体距離に対応するカム軌跡が選択・固定
される。そして、マイクロコンピュータ１１９からの指
令によって、ズーム動作時の変倍レンズ１０２の位置に
応じて、前記固定されたカム軌跡で設定されたフォーカ
スレンズ１０５の移動速度が読出され、読出された移動
速度で、アクチュエータ１０９がフォーカスレンズ１０
５を移動することにより、映像のぼけのない状態でズー
ム動作が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ、電子ス
チルカメラなどの撮像装置に適用され、撮像光学系の移
動光学手段を合焦点位置に移動する自動合焦装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年のビデオカメラなどの撮像装置の小
型軽量化の傾向に伴って、撮像装置に組み込まれる自動
合焦装置も、従来の赤外線の送受光装置を具備するアク
ティブタイプのものに代えて、撮像素子に結像される被
写体の映像信号から得られた合焦信号の変化に基づい
て、移動光学手段を光軸上で移動させて、合焦点位置を
検出するパッシブタイプのものが採用されるようになっ
ている。

【０００３】また、自動合焦装置の移動光学手段にも、
被写体に対向する前面のレンズを固定し、変倍レンズを
フォーカスレンズよりも被写体側に配置し、フォーカス
レンズに変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能と焦点
調節機能とを具備させた、インナーフォーカスタイプの
レンズが使用されるようになっている。図１６はインナ
ーフォーカスタイプのレンズの構成例を示し、被写体に
対向して固定の撮影レンズ１０１を配置し、撮影レンズ
１０１の後段に、光軸上を移動して変倍動作を行う変倍
レンズ１０２が配置され、変倍レンズ１０２の後段に絞
り１０３が配置してある。そして、絞り１０３の後段
に、固定の撮影レンズ１０４が配置してあり、撮影レン
ズ１０４の後段に、光軸上を移動して変倍による焦点面
の移動を補正し、且つ焦点調節動作を行うフォーカスレ
ンズ１０５が配置してあり、フォーカスレンズ１０５の
後段に、このレンズ系で作像された被写体の光像が結像
される撮像素子１０６が配置してある。

【０００４】図１７はこのレンズ系の変倍レンズ１０２
の位置（焦点距離）に対して、各被写体距離に合焦する
フォーカスレンズ１０５の位置を示す特性図であり、変
倍レンズ１０２が停止していて、焦点距離が変化しない
時は、フォーカスレンズ１０５が、縦軸と平行に移動し
て被写体距離に対応して焦点調節が行われる。また、変
倍レンズ１０２が移動するズーム動作時は、被写体距離
に応じてカム軌跡の一つが選択され、該カム軌跡に従っ
て焦点距離の変化に対応してフォーカスレンズ１０５を
移動させると、ズーム動作中にぼけのない映像が得られ
る。

【０００５】また、上記パッシブタイプの自動合焦装置
において、例えば特開昭６３−１９３７７５号公報に開
示されているように、合焦点位置、即ちフォーカスレン
ズの移動方向を判別するために、フォーカスレンズを微
小振動させるウォリングが行われ、このウォリングによ
る映像信号の変化に基づいて合焦点位置に向かうべきフ
ォーカスレンズの移動方向を判別し、その方向にフォー
カスレンズを移動して合焦制御を行なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１６に示す変倍レン
ズ１０２が、図１７におけるワイド端Ｗに位置し、フォ
ーカスレンズ１０５が無限距離にある被写体に合焦する
Ａ点近傍にあるとすると、該Ａ点では各被写体距離に対
するカム軌跡が集中しており、レンズまたは絞りのＦ値
によっては、無限と３ｍの合焦レンズ位置が深度内に入
ってしまうことがある。このため、パッシブタイプ方式
での合焦動作を行う場合、無限距離の被写体を撮影して
いる時、被写体距離３ｍの合焦点位置にフォーカスレン
ズが停止してしまうことがある。このような状態で、ワ
イド側からテレ側にズーム動作を行うと、異なる軌跡を
追従して、深度をはずれぼけが拡大するという問題があ
つた。これは、特に夜景、霞のかかった遠景或いは飛行
機からの地景などの低コントラスト被写体に対して起こ
り易く、このような場合はぼけのないズーム動作を行わ
せることは困難であった。

【０００７】また、パッシブタイプ方式の合焦動作で
は、被写界深度が深い状態では、移動光学手段の微小振
動（ウォブリング）を行っても、合焦信号のレベルが低
くてその変化を十分に検知できず、変倍レンズがぼけた
まま止まってしまったり、或いはハンチングを起こした
りするという問題もあった。

【０００８】本発明は、前述した自動合焦装置の現状に
鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、低コン
トラスト被写体に対してもぼけのないズーム動作を行う
ことが可能な自動合焦装置を提供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、被写界深度
が深くてもウォブリングによる合焦点検知を適確に行う
ことが可能な自動合焦装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、請求項１に記載の第１の発明は、変倍動作を
行う第１のレンズ及び該第１のレンズ群に対して被写体
から離れた側に配られ焦点調節を行う第２のレンズ群を
含む光学系を有する撮像装置の自動合焦装置であって、
前記第１のレンズ群の変倍動作中に、前記第１のレンズ
群の位置または前記光学系の焦点距離に応じて合焦が得
られるように前記第２のレンズ群を駆動制御する第１の
制御手段を備えた自動合焦装置において、前記変倍動作
開始時に所定の被写体距離を選択する選択手段と、該選
択手段により選択された被写体距離に対してのみ合焦状
態が維持されるように前記第１のレンズ群の位置に応じ
て前記第２のレンズ群を駆動制御する第２の制御手段と
を有することを特徴とする。

【００１１】また、前記第２の目的を達成するために、
請求項６に記載の第２の発明は、変倍動作を行う第１の
レンズ群と、焦点調節を行う第２のレンズ群とを含む光
学系を有し、前記第２のレンズ群を光軸方向に微小振動
させ、前記光学系で撮像した被写体の映像信号の変化に
基づいて、合焦点方向を判定し判定方向に、前記第２の
レンズ群を合焦点位置まで移動して合焦制御を行う自動
合焦装置において、（１）前記映像信号に基づく合焦信
号レベルを検出する信号レベル検出手段と、（２）前記
光学系の被写体深度を検出する被写体深度検出手段と、
（３）前記合焦信号レベルが低く、被写体深度が所定量
を越えていると検出されたとき、前記第１のレンズ群と
前記第２のレンズ群の両方を微小振動させて合焦点方向
を判定する制御手段とを有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】第１の発明によると、変倍動作開始時には、選
択手段によって所定の被写体距離が選択される。そし
て、第２の制御手段からの指令によって、選択された被
写体距離に対してのみ合焦状態が維持されるように第１
のレンズ群の位置に応じて、第２のレンズ群が駆動制御
される。これにより、映像のぼけのない状態でズーム動
作が行われる。

【００１３】第２の発明によると、合焦制御時に、合焦
信号レベルが低く、且つ光学系の被写界深度が所定量を
越えていることが検出されると、第１のレンズ群と第２
のレンズ群の両方が微小振動され、合焦点方向が適確に
判定される。

【００１４】

【実施例】［第１の実施例］先ず、図１乃至図６を参照
して本発明の第１の実施例を説明する。図１は第１の実
施例の構成を示すブロック図、図２はズーム動作時のレ
ンズ駆動制御の説明図、図３はズーム動作時の制御速度
分布の説明図、図４はズーム動作時の速度割り当ての説
明図、図５は制御速度テーブルの説明図、図６は本実施
例の動作を示すフローチャートである。

【００１５】［構成］第１の実施例では、すでに図１６
を参照して説明した従来の合焦装置と同一の、撮影レン
ズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、撮影レンズ
１０４、フォーカスレンズ１０５及び撮像素子１０６か
らなるレンズ系を備えており、撮像素子１０６には、撮
像素子１０６に結像する被写体の光像が光電変換されて
得られる映像信号を増幅する増幅器１１６が接続してあ
る。この増幅器１１６には、映像信号中の高周波成分を
焦点信号として抽出するハイパスフィルタ１１７が接続
してあり、ハイパスフィルタ１１７は、装置の全体制御
を行うマイクロコンピュータ１１９に接続してある。

【００１６】このマイクロコンピュータ１１９の出力端
子には、ドライバ１１０、１１１、１１２が接続してあ
り、ドライバ１１０は変倍レンズ１０２を駆動するアク
チュエータ１０７に、ドライバ１１１は絞り１０３の開
口度を制御するアクチュエータ１０８に、ドライバ１１
２はフォーカスレンズ１０５を駆動するアクチュエータ
１０９にそれぞれ接続してある。また、マイクロコンピ
ュータ１１９の入力端子には、変倍レンズ１０２の位置
を検出するエンコーダ１１３、絞り１０３の開口度を検
出するエンコーダ１１４及びフォーカスレンズ１０５の
位置を検出するエンコーダ１１５が接続してある。さら
に、マイクロコンピュータ１１９には、マニュアルフォ
ーカス時フォーカスレンズ１０５を移動させるフォーカ
ススイッチ１２０、ズームスイッチ１２１、及び特定の
被写体距離を選択し、選択された被写体距離に応じたカ
ム軌跡追従速度でフォーカスレンズを駆動する選択スイ
ッチ１２２が接続してある。

【００１７】一方、第１の実施例では、すでに図１７で
説明した変倍レンズ１０２の横軸の移動領域を１６のズ
ームゾーンに等分し、被写体距離に対応する曲線の傾斜
から、フォーカスレンズ１０５の移動速度が等しい部分
を検出して、それぞれの領域に図４に示すように速度を
対応付けている。そして、この速度情報を図５に示すよ
うに、被写体距離に対してテーブル化し、このテーブル
がマイクロコンピュータ１１９に格納してあり、マイク
ロコンピュータ１１９は、フォーカスレンズ１０５の位
置と変倍レンズ１０２の位置とから、テーブルを参照し
てフォーカスレンズ速度を決定し、その速度でフォーカ
スレンズ１０５を移動させる機能を有している。また、
マイクロコンピュータ１１９は、ハイパスフィルタ１１
７からの焦点信号が最大となるように、フォーカスレン
ズ１０５を移動させる機能をも有し、この自動焦点調節
アルゴリズムを用いて、ズーム動作中でも、合焦判断や
前ピン後ピンの判断を行い、さらに被写体距離の確定不
能の警報を発する警報手段を備えている。

【００１８】次に、図６及び図７を参照して本実施例の
動作を説明する。

【００１９】図６は、撮影者が図１の選択スイッチ１２
２を操作して、被写体距離を選択してズーム動作を行う
場合のレンズ駆動制御手順を示すフローチャートであ
り、ステップＳ２０１で処理が開始されると、ステップ
Ｓ２０２に進んでズームスイッチ１２１が操作されてい
るかどうかを判別する。ズームスイッチ１２１が押され
ていない場合は、ステップＳ２０３に進んで通常のＡＦ
動作またはマニュアルの焦点調節が行われる。そして、
ステップＳ２０３でフォーカスレンズ１０５の調節が終
了し、合焦状態になり、ステップＳ２０２でズームスイ
ッチ１２１の操作が確認されると、ステップＳ２０４に
おいて、フォーカススイッチ１２０が無限方向に操作さ
れているかどうかが判定され、この判定結果が肯定（Ｙ
ＥＳ）であると、ステップＳ２０５に進んで、選択スイ
ッチ１２２により選択された特定の被写体距離が読み取
られ、ステップＳ２０６で該選択された被写体距離に対
応するカム軌跡が選択され固定される。

【００２０】例えば、選択される被写体距離が無限遠で
ある場合、図４に示すように、無限カム軌跡Ｍの通過す
るズームゾーンが定まるので、各ズームゾーンに対応す
る速度を、図３に示すように抽出することができる。そ
して、この速度が被写体距離に対応して図５に示すよう
なテーブルとしてマイクロコンピュータ１１９に格納し
てある。そこで、ステップＳ２０７において、エンコー
ダ１１３の出力を取り込んで変倍レンズ１０２の位置が
検出され、ステップＳ２０９で、検出された変倍レンズ
１０２位置に対応する前記固定されたカム軌跡のズーム
ゾーンからフォーカスレンズ１０５の駆動速度が読み出
され、ステップＳ２０９に進んで読み出した駆動速度で
フォーカスレンズ１０５を駆動しズーム制御が行われ
る。また、ステップＳ２０４で、フォーカススイッチ１
２０が無限方向に操作されていない場合は、ステップＳ
２１０に進んで、マイクロコンピュータ１１９に格納さ
れている変倍レンズ位置とフォーカスレンズ位置の特性
テーブルから駆動速度を読出して、フォーカスレンズ１
０５を駆動し、通常のズーム制御動作が行われる。

【００２１】このように、第１の実施例では、選択した
被写体距離のカム軌跡に従って、各ズームゾーン毎の速
度でフォーカスレンズが駆動された状態で、ワイドから
テレへのズーム制御が行われる。ステップＳ２０３でフ
ォーカスレンズ１０５は合焦位置にセットされているの
で、ステップＳ２０５で被写体距離の選択が正しくされ
ていると、以後はぼけを生じることなく、指定被写体距
離に対するズーム制御が行われる。第１の実施例のよう
な、インナーフォーカスタイプのレンズ系では、フォー
カスレンズが変倍レンズよりも撮像素子側に配されてい
るので、焦点距離の変化に対するフォーカスレンズ位置
敏感度の変化は殆どなく、ズーム制御の出発点で、深度
内に合焦していると、その後固定カム軌跡を維持する速
度が与えられた場合、出発時のデフォーカス量を維持
し、殆どぼけを生じることなく固定カム軌跡を追従した
制御が行われる。

【００２２】〔第２の実施例〕図７は、本発明の第２の
実施例によるズーム動作時のレンズ駆動制御手順を示す
フローチャートであり、この実施例では撮影者がズーム
を行おうとする被写体距離を測定して、この測定した被
写体距離に対応するカム軌跡を選択・固定してズーム制
御動作を行う場合ものである。ステップＳ３０１で処理
が開始されると、ステップＳ３０２でフォーカススイッ
チ１２０が、至近及び無限の両方共同時に操作されたか
どうかが判定され、至近及び無限の両押しが行われた場
合、撮影者が被写体距離を特定する場合であると判断す
る。そして、撮影者が変倍レンズ１０２位置とフォーカ
スレンズ１０５位置を設定すると、ステップＳ３０７
で、エンコーダ１１３から変倍レンズ１０２位置が読み
取られ、ステップＳ３０８で、エンコーダ１１５からフ
ォーカスレンズ１０５位置が読み取られ、ステップＳ３
０９に進む。ステップＳ３０９では、読み取った変倍レ
ンズ位置とフォーカスレンズ位置とから、マイクロコン
ピュータ１１９に格納してある図１７に対応するテーブ
ルから、被写体距離を読出して特定する。このようにし
て被写体距離が確定されると、ステップＳ３１０に進ん
で、該確定が可能かどうかが判定され、ステップＳ３１
０の判定結果が肯定（ＹＥＳ）であると、図４に対応し
て該被写体距離のカム軌跡を選択し、マイクロコンピュ
ータ１１９に格納してある図５の対応するテーブルか
ら、フォーカスレンズ速度の読出しの準備が完了する。

【００２３】一方、例えばワイド端における合焦位置
は、無限と２ｍとでは深度内に納まっているために、第
１の実施例では、深度幅以上の精度では被写体距離に対
応するフォーカスレンズ位置を決定することはできな
い。このような、ワイド側の被写体距離の確定が不可能
な領域で、無理に被写体距離の確定を行うと、誤ったカ
ム軌跡を選択することになるので、ステップＳ３１０の
判定結果が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ３１
２に進んで、警告表示が行われ、ステップＳ３０３でＡ
Ｆまたはマニュアルフォーカス動作が行われステップＳ
３０２に戻る。

【００２４】ステップＳ３１１の処理が終了した場合、
或いはステップＳ３０２でフォーカススイッチ１２０の
両押しが行われていない場合には、ステップＳ３１３に
進んでズームスイッチ１２１が操作されているかどうか
が判定され、ズームスイッチ１２１が操作されていない
と、ステップＳ３０３に進んでＡＦまたはマニュアルフ
ォーカス動作が行われる。ステップＳ３１３で、ズーム
スイッチ１２１が操作されていると判定されると、ステ
ップＳ３１４で、フォーカススイッチ１２０が無限方向
に操作されているかどうかが判定され、この判定結果が
肯定（ＹＥＳ）であると、ステップＳ３１５でエンコー
ダ１１３の出力から変倍レンズ１０２位置が検出され
る。そして、ステップＳ３１６でフォーカスレンズ１０
５の固定カム軌跡追従速度が読み出され、ステップＳ３
１７に進んで該速度によりフォーカスレンズ１０５を駆
動しながらズーム制御動作が行われる。また、ステップ
Ｓ３１４で、フォーカススイッチ１２０が無限方向に操
作されていない場合は、ステップＳ３１８に進んで、マ
イクロコンピュータ１１９に格納されている変倍レンズ
位置とフォーカスレンズ位置の特性テーブルから駆動速
度を読出して、フォーカスレンズ１０５を制御し、通常
のズーム制御動作が行われる。

【００２５】このようにして、第２の実施例によると、
第１の実施例のように特定の被写体距離（無限被写体距
離）に対してのみでなく、撮影者が選択した任意の被写
体距離に対して、合焦状態が確認されると、既存のスイ
ッチを操作するのみで追従するカム軌跡が固定され、該
カム軌跡に対応する速度によってフォーカスレンズ１０
５を駆動しながら、ＡＦの誤動作の影響を受けず、ぼけ
のないズーム制御が行われ、該被写体距離の確定が不可
能の場合には警報が撮影者に発せられ、迅速に対処する
ことが可能になる。

【００２６】［第３の実施例］次に、図８乃至図１１を
参照して本発明の第３の実施例を説明する。図８は第３
の実施例の構成を示すブロック図、図９は被写体距離に
対するカム軌跡と、ズーム中のフォーカスレンズの移動
軌跡の特性図、図１０は制御動作の特性図、図１１は動
作を示すフローチャートである。

【００２７】図８に示すように、第３の実施例は、すで
に図１を参照して説明した第１の実施例から、選択スイ
ッチ１２２が取り除かれ、また、被写体距離の確定不能
の警報を発する警報手段が取り除かれている。第３の実
施例のその他の部分の構成は、すでに説明した第１の実
施例と同一であるので、説明を省略する。

【００２８】第３の実施例の動作を図１１のフローチャ
ートを参照して説明する。

【００２９】図１１は自動的にカム軌跡が固定されてズ
ーム制御が行われる場合のフローチャートであり、ステ
ップＳ４０１で処理が開始されると、ステップＳ４０２
に進み、ズームスイッチ１２１が操作されたかどうかを
判別する。ズームスイッチ１２１が押されていた場合
は、ステップＳ４０３に進んで通常のＡＦ動作またはマ
ニュアルの焦点調節が行われる。そして、ステップＳ４
０３でフォーカスレンズ１０５の調節が終了して合焦状
態になり、ステップＳ４０２でズームスイッチ１２１の
操作が確認されると、ステップＳ４０４においてズーム
制御が開始される。先ず、ステップＳ４０５において、
フォーカススイッチ１２０が無限方向に操作されている
かどうかが判定される。

【００３０】ステップＳ４０５で、フォーカススイッチ
１２０が無限方向に操作されていないと判定されると、
ステップＳ４０６に進んでピントのぼけ方向（前ピン・
後ピン）が判別され、ステップＳ４０７で変倍レンズ位
置とフォーカスレンズ位置の特性テーブルからフォーカ
スレンズ１０５の駆動速度を読出し、ステップＳ４０８
で、ぼけ方向を打ち消すように該速度を補正し、ステッ
プＳ４０９で補正された速度でフォーカスレンズ１０５
を駆動する。

【００３１】このような制御によって、図９の被写体距
離に対応するカム軌跡Ｋに対して、フォーカスレンズ１
０５は折れ線Ｍ１のように制御駆動される。この場合、
ステップＳ４０６のぼけ方向の判定が誤っていると、誤
ったデータに基づいて制御が行われ、図１０の領域８０
１のように、急速にぼけが拡大し始める。このような方
向判定の誤りは、低コントラスト被写体、周囲に対して
極端に高輝度の被写体、霞んだ山並み、飛行機からの地
景を撮影する場合に発生し易い。

【００３２】このような場合に、ステップＳ４０５で、
撮影者がフォーカススイッチ１２０を無限方向に操作し
たことが確認されると、ステップＳ４１０でエンコーダ
１１３の出力から変倍レンズ１０２の位置が検出され、
ステップＳ４１１で、検出した変倍レンズ１０２位置の
焦点距離に対する無限被写体の合焦位置を求める。この
無限被写体の合焦位置は、図１７から明らかなように、
変倍レンズ１０２の位置と座標の原点が定まれば、絶対
値として得ることができる。この場合、図２のようにし
て分割したズームゾーン毎に、無限被写体に対する合焦
位置をマイクロコンピュータのメモリに格納して置け
ば、変倍レンズ１０２の位置によって、無限被写体の該
焦点距離に対する合焦位置を読み出すことができる。

【００３３】次いで、ステップＳ４１２において、エン
コーダ１１５の出力によりフォーカスレンズ１０５の位
置が検出され、ステップＳ４１３で無限被写体の合焦位
置とフォーカスレンズ１０５位置に基づく駆動により、
フォーカスレンズ１０５が無限合焦位置に到達したかど
うかが判定される。この判定でフォーカスレンズ１０５
が無限合焦位置に到達していない場合は、ステップＳ４
１５に進んで、フォーカスレンズ１０５を無限側に移動
させながらズーム制御を継続し、フォーカスレンズ１０
５が無限合焦位置に到達すると、ステップＳ４１４に進
んで、無限の軌跡追従速度をフォーカスレンズ１０５に
与えながら変倍制御が行われる。このようにして、図２
のように複数の軌跡追従速度が選択可能な状態から、図
３のように無限のカム軌跡のみを追従可能な速度を与え
る状態に変換して、自動合焦（ＡＦ）信号の誤動作など
で誤った軌跡を追従させることを避けている。

【００３４】この場合、図１０の領域８０１でフォーカ
スレンズ１０５は誤駆動されるが、時点８０２で撮影者
がフォーカススイッチ１２０を無限方向に操作すると、
領域８０３では変倍レンズ１０２の位置を確認して、フ
ォーカスレンズ１０５は無限のカム軌跡Ｋに強制的に移
動される。そして、時点８０４でフォーカスレンズ１０
５が無限軌跡に到達したことが確認されると、無限軌跡
追従速度のみが選択されてフォーカスレンズ１０５は、
無限軌跡を正確に追従して移動する。

【００３５】この第３の実施例の変形例に依れば、ステ
ップＳ４０３でマニュアルで合焦状態を設定し、ステッ
プＳ４０５で、フォーカススイッチ１２０を無限方向に
操作してズーム制御を行う。これにより、ＡＦでは合焦
が難しい被写体に、ズーム開始前にマニュアルで合焦さ
せ、ズーム開始後は無限軌跡でズーム制御が行われ、Ａ
Ｆ装置を使用せずにズーム制御が行われる。

【００３６】このように、第３の実施例によると、低コ
ントラスト被写体、周囲に対して極端に高輝度の被写
体、霞んだ山並み、飛行機からの地景を撮影する場合の
ように自動合焦制御では方向判定を誤り易い無限側の被
写体に対して、ワイド側からテレ側にズーム制御をする
場合、予め、検出した変倍レンズ位置の焦点距離におけ
る予め設定した無限被写体の合焦位置までフォーカスレ
ンズを強制的に駆動するので、自動合焦装置の誤動作に
影響されず、ぼけのない状態でズーム制御を行なうこと
が可能になる。

【００３７】［第４の実施例］以下、図１２乃至図１５
を参照して第４の実施例について説明する。

【００３８】図１２は第４の実施例の構成を示すブロッ
ク図、図１３は合焦動作特性図、図１４は変倍レンズ位
置とフォーカスレンズ軌跡との特性図、図１５は動作を
示すフローチャートである。

【００３９】図１２において１は基筒であり、この基筒
１の後部には図示しない支持部が設けてあり、この支持
部に撮像素子２が固定され、基筒１には、撮影レンズ１
１、１２、１３を保持する枠体１０が一体に形成され、
枠体１０と基筒１の端面間にガイドバー９と送りねじ７
とが固定してある。また、枠体１０にはステッピングモ
ータ６が固定してあり、ガイドバー９に枠体３で光軸方
向に移動自在に取り付けたフォーカスレンズ群４、５
が、ステッピングモータ６によつて、送りねじ７上を光
軸方向に駆動され、合焦動作が行われるようにしてあ
る。さらに、基筒１にはアイリスモータ１４と絞り１６
を保持した絞り回転枠１５とが固定してあり、アイリス
モータ１４によって絞り回転枠１５に支持された絞り１
６の開口度が制御されるようにしてあり、絞り回転枠１
５には該開口度を検出するアイリスエンコーダ４２が取
り付けてある。

【００４０】一方、枠体１０に固定して固定鏡筒２１が
設けてあり、この固定鏡筒２１には撮影レンズ１７、１
８、１９を保持する枠体２０が一体に形成してあり、固
定鏡筒２１にはガイドバー２８、カム環２７及びステッ
ピングモータ２６が固定してあり、枠体２５に保持され
た変倍レンズ群２２、２３、２４が、ガイドバー２８に
光軸方向に移動自在に取り付けられ、ステッピングモー
タ２６により光軸方向に移動して変倍動作を行うように
してある。

【００４１】また撮像素子２には、撮像素子２からの映
像信号により焦点検出を行う焦点検出装置３６が接続し
てあり、この焦点検出装置３６は、装置の全体制御を行
うＣＰＵ３２の入力端子に接続してある。このＣＰＵ３
２の入力端子には、メインスイッチ２９が接続されたパ
ワーオンリセット回路３０、ズームスイッチ３１、記憶
データメモリ３５、アイリスエンコーダ４２、ズームエ
ンコーダ読取回路３４、モータ駆動パルス検出回路４０
が接続してある。また、ＣＰＵ３２の出力端子には、微
小振動変調回路３７、４１が接続してあり、微小振動変
調回路３７はモータ駆動パルス出力回路３８を介して、
ステッピングモータ６を駆動するモータドライバ３９
に、微小振動変調回路４１は、ステッピングモータ２６
を駆動するモータドライバ３３に接続してあり、モータ
駆動パルス出力回路３８はモータ駆動パルス検出回路４
０に接続してある。

【００４２】本実施例では、メインスイッチ２９が閉成
されると、パワーオンリセット回路３０が作動して電源
投入時の初期設定が行われ、ズームスイッチ３１が操作
されると、ズーム信号がＣＰＵ３２に取込まれ、ＣＰＵ
３２から指令信号が発せられる。この指令信号によっ
て、モータドライバ３３が作動して、ステッピングモー
タ２６が指示方向に従って、テレまたはワイド側に駆動
され、枠体２５が移動して変倍レンズ群２２〜２４が移
動してズーム制御が行われる。このズーム制御時には、
焦点距離によって合焦状態のフォーカスレンズ位置が異
なるので、本実施例では図示しないズームエンコーダを
ズームエンコーダ読取回路３４が読取り、ＣＰＵ３２が
該読取値、焦点検出装置３６の検出情報及び記憶データ
メモリ３５からのデータに基づいて、指令信号のパルス
数を演算し、この指令信号が微小振動変調回路３７に入
力され、モータ駆動パルス出力回路３８を介してモータ
ドライバ３９が駆動され、ステッピングモータ６によっ
て、合焦点位置にフォーカスレンズ群４、５が移動され
る。

【００４３】この場合、焦点検出装置３６が撮像素子２
からの映像信号の高周波成分のレベルを検出して、ぼけ
量を検出しており、図１３の合焦点Ｐ０ではレベルは最
大となり、このときのフォーカスレンズ群４、５の位置
が合焦位置と判別され、その位置へフォーカスレンズ群
が駆動される。高周波成分レベルの低下が検出されると
ぼけ量が増加したと判断し、微小振動変調回路３７の作
動によって、フォーカスレンズ群４、５を光軸上で微小
振動させ、図１３の５０、５１の信号を得てフォーカス
レンズ４、５の駆動方向を判別している。この場合、図
１３のＰ１、Ｐ２のように信号のレベルが大幅に低下す
る大ぼけ状態では、微小振動の振幅を増加させることが
必要になる。

【００４４】本実施例では、このような場合に、フォー
カスレンズ群４、５と変倍レンズ群２２〜２４とを同一
速度で同時に移動させることにより、少ない移動量でフ
ォーカスレンズ４、５の移動方向の判定が可能である。
図１４には変倍レンズ群２２〜２４位置に対して、焦点
検出装置３６の等出力曲線６２〜６７が示してあり、こ
こでＡ点でフォーカスレンズ群４、５を振動して、等出
力曲線６６までの振幅を得ようとすると、直線６８に相
当する距離だけフォーカスレンズ群４、５を移動させる
必要がある。同様なことを変倍レンズ群２２〜２４を振
動させて行おうとすれば、直線６９に相当する距離だ
け、変倍レンズ群２２〜２４を振動させる必要がある。

【００４５】本実施例では、フォーカスレンズ４、５と
変倍レンズ２２〜２４とを同一速度で同時に移動させる
ので、直線７０の直線６８、６９への射影成分の移動量
で、同等の出力変化を得ることができる。また、このよ
うな出力変化が最大となる方向は、該移動軌跡曲線の法
線方向で近似することができる。従って、移動軌跡曲線
を予めメモリに記憶するかまたはズーム中に算出し、ズ
ーム動作中にフォーカスレンズ群と変倍レンズ群の合成
速度が移動軌跡の法線方向になるようにして、フォーカ
スレンズ群と変倍レンズ群の振幅を演算し、得られた振
幅で振動を行うようにすれば最大の出力変化が得られ
る。この場合、図１４をブロックに分割し、同一ブロッ
ク内では同一の合成速度を使用することにより、制御を
簡単化することも可能である。

【００４６】このように、変倍レンズ群とフォーカスレ
ンズ群とを同時に微小振動して前述の図１３の５０、５
１のような波形信号を、フォーカスレンズ群のみの微小
振動の場合に比してより小さい振幅の振動で得ることが
できる。

【００４７】図１５を参照して本実施例の合焦制御動作
を説明すると、ステップＳ４１０でズームスイッチ３１
の操作が判定され、ズームスイッチ３１が操作されてい
ないときは、ステップＳ４１１に進んで通常ルーチンの
制御が行われ、ズームスイッチ３１の操作が行われてい
るときは、ステップＳ４１２、Ｓ４１３、Ｓ４１４で、
それぞれフォーカスレンズ群４、５位置の検出、変倍レ
ンズ群２２〜２４位置の検出及び焦点検出装置３６から
の合焦点情報の検出が行われる。そして、ステップＳ４
１４に進んで、合焦点情報に基づいて映像信号が大ぼけ
の状態にあるかどうかの判定が行われ、ステップＳ４１
５の判定結果が否定（ＮＯ）であると、ステップＳ４１
７に進んでフォーカスレンズ群４、５の微小振動が行わ
れる。

【００４８】一方、ステップＳ４１５で大ぼけと判定さ
れると、ステップＳ４１６に進んで、被写界深度が深い
かどうかが判定され、深度が深いと判定されると、ステ
ップＳ４１８、Ｓ４１９でフォーカスレンズ群４、５の
微小振動および変倍レンズ群２２〜２４の微小振動が行
われ、ステップＳ４１６で被写界深度が浅いと判定され
ると、ステップＳ４１７でフォーカスレンズ４、５の微
小振動のみが行われる。大ぼけ状態でのフォーカスレン
ズ群４、５及び変倍レンズ群２２〜２４の振動により生
じる画像の揺れは元来の画像が大ぼけ状態にあるので問
題にはならない。

【００４９】そして、ステップＳ４１９或いはステップ
Ｓ４１７からは、ステップＳ４２０に進んでフォーカス
レンズ群４、５の駆動方向が判別され、ステップＳ４２
１で変倍に伴うフォーカスレンズ群４、５の移動データ
の読出しが行われ、ステップＳ４２２で判別方向に、読
出された移動データでフォーカスレンズ群４、５が移動
される。

【００５０】このようにして、第４の実施例によると、
フォーカスレンズ群４、５と変倍レンズ群２２〜２４と
の微小振動の位相と速度比とを適切に制御して、小さな
振幅での振動で焦点検出装置３６の出力信号から精度よ
く合焦点方向を検出し、短時間で合焦点にフォーカスレ
ンズ群４、５を移動させて合焦制御を行うことが可能に
なる。

【００５１】

【発明の効果】第１の発明によると、ズーム動作開始時
に、所定の被写体距離が選択され、選択された被写体距
離に対してのみ合焦状態が維持されるように第１のレン
ズ群の位置に応じて第２のレンズ群が駆動されるので、
特に低コントラスト被写体など、自動合焦制御では方向
判定を誤り易い無限側の被写体に対して、自動合焦装置
の誤動作の影響を受けず、ぼけのないズーム制御が行わ
れる。

【００５２】第２の発明によると、合焦信号レベルが低
く、被写界深度が所定量を越えているとき、第１のレン
ズ群と第２のレンズ群の両方が微小振動されるので、小
さな振幅での振動で精度よく合焦点方向を検出し、短時
間で合焦点に第２のレンズ群を移動させて合焦制御を行
うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】ズーム動作時の駆動制御の説明図である。

【図３】ズーム動作時の制御速度分布の説明図である。

【図４】ズーム動作時の速度割り当ての説明図である。

【図５】制御速度テーブルの説明図である。

【図６】動作を示すフローチャートである。

【図７】本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャ
ートである。

【図８】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図９】被写体距離に対するカム軌跡と、ズーム中のフ
ォーカスレンズの移動軌跡の特性図である。

【図１０】制御動作の特性図である。

【図１１】第３の実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【図１２】本発明の第４の実施例の構成を示すブロック
図である。

【図１３】合焦動作時の特性図である。

【図１４】変倍レンズ位置とフォーカスレンズ軌跡との
特性図である。

【図１５】第４の実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

４、５ フォーカスレンズ群 ６、２６ ステッピングモータ ２２〜２４ 変倍レンズ群 ３０ ＣＰＵ ３５ 記憶データメモリ ３７、４１ 微小振動変調回路 ３８ モータ駆動パルス出力回路 ３３、３９ モータドライバ １０２ 変倍レンズ １０５ フォーカスレンズ １０７、１０９ アクチュエータ １１０、１１２ ドライバ １１３、１１５ エンコーダ １２０ フォーカススイッチ １２１ ズームスイッチ １２２ 選択スイッチ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】追加

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】ズーム動作時の駆動制御の説明図である。

【図３】ズーム動作時の制御速度分布の説明図である。

【図４】ズーム動作時の速度割り当ての説明図である。

【図５】制御速度テーブルの説明図である。

【図６】動作を示すフローチャートである。

【図７】本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャ
ートである。

【図８】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図９】被写体距離に対するカム軌跡と、ズーム中のフ
ォーカスレンズの移動軌跡の特性図である。

【図１０】制御動作の特性図である。

【図１１】第３の実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【図１２】本発明の第４の実施例の構成を示すブロック
図である。

【図１３】合焦動作時の特性図である。

【図１４】変倍レンズ位置とフォーカスレンズ軌跡との
特性図である。

【図１５】第４の実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【図１６】従来のインナーフォーカスタイプのレンズの
構成の一例を示す図である。

【図１７】被写体距離に合焦するフォーカスレンズの位
置を示す特性図である。

【符号の説明】 ４、５ フォーカスレンズ群 ６、２６ ステッピングモータ ２２〜２４ 変倍レンズ群 ３０ ＣＰＵ ３５ 記憶データメモリ ３７、４１ 微小振動変調回路 ３８ モータ駆動パルス出力回路 ３３、３９ モータドライバ １０２ 変倍レンズ １０５ フォーカスレンズ １０７、１０９ アクチュエータ １１０、１１２ ドライバ １１３、１１５ エンコーダ １２０ フォーカススイッチ １２１ ズームスイッチ １２２ 選択スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 7/28

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍動作を行う第１のレンズ及び該第１
   のレンズ群に対して被写体から離れた側に配られ焦点調
   節を行う第２のレンズ群を含む光学系を有する撮像装置
   の自動合焦装置であって、前記第１のレンズ群の変倍動
   作中に、前記第１のレンズ群の位置または前記光学系の
   焦点距離に応じて合焦が得られるように前記第２のレン
   ズ群を駆動制御する第１の制御手段を備えた自動合焦装
   置において、前記変倍動作開始時に所定の被写体距離を
   選択する選択手段と、該選択手段により選択された被写
   体距離に対してのみ合焦状態が維持されるように前記第
   １のレンズ群の位置に応じて前記第２のレンズ群を駆動
   制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする自
   動合焦装置。
2. 【請求項２】 前記選択手段は、手動操作により前記所
   定の被写体距離を選択する選択スイッチから成る請求項
   １記載の自動合焦装置。
3. 【請求項３】 前記選択手段は前記第１のレンズ群の位
   置と前記第２のレンズ群の位置により前記所定の被写体
   距離を求める手段から成る請求項１記載の自動合焦装
   置。
4. 【請求項４】 前記変倍レンズの位置と前記第２のレン
   ズ群の位置によっては特定の被写体距離の確定が不能な
   場合に、警報を発する警報手段を有することを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載の自動合焦装置。
5. 【請求項５】 前記第１の制御手段と前記第２の制御手
   段とを切り換える切換え手段と、該切換え手段により前
   記第１の制御手段から前記第２の制御手段に切り換えら
   れたとき、前記第１のレンズ群の位置または前記光学系
   の焦点距離を検出し、前記第２のレンズ群を、該検出し
   た第１のレンズ群位置または焦点距離および前記選択さ
   れた被写体距離に応じて合焦状態が得られる位置に移動
   する移動手段を有することを特徴とする自動合焦装置。
6. 【請求項６】 変倍動作を行う第１のレンズ群と、焦点
   調節を行う第２のレンズ群とを含む光学系を有し、前記
   第２のレンズ群を光軸方向に微小振動させ、前記光学系
   で撮像した被写体の映像信号の変化に基づいて、合焦点
   方向を判定し判定方向に、前記第２のレンズ群を合焦点
   位置まで移動して合焦制御を行う自動合焦装置におい
   て、 （１）前記映像信号に基づく合焦信号レベルを検出する
   信号レベル検出手段と、 （２）前記光学系の被写体深度を検出する被写体深度検
   出手段と、 （３）前記合焦信号レベルが低く、被写体深度が所定量
   を越えていると検出されたとき、前記第１のレンズ群と
   前記第２のレンズ群の両方を微小振動させて合焦点方向
   を判定する制御手段とを有することを特徴とする自動合
   焦装置。