JPH07234436A - 絞り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己相関方式のオートフォーカスを実現させ
る為の絞り装置を簡易な構成で、かつ安価に実現させる
こと。 【構成】 撮影レンズの光路中に設けた通過光量を制御
する絞り装置において、該絞り装置は該撮影レンズの瞳
を光束が通過する複数の領域に分割する機能を有してい
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は絞り装置に関し、特にＣ
ＣＤ等の撮像素子を用いて自己相関方式のオートフォー
カスを行なう写真用カメラやビデオカメラ等に用いられ
る絞り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりオートフォーカスを行なう為の
測距方式が種々と提案されており、その中で撮影用のＣ
ＣＤ等の撮像素子の画像情報より自己相関を求め測距を
行なう、所謂自己相関方式のオートフォーカスが一般に
知られている。

【０００３】図６はこの自己相関方式のオートフォーカ
スを行なうカメラの合焦検出装置の光学系の要部概略図
である。

【０００４】同図において３１は撮影レンズ（撮影
系）、３２は撮像手段であり、ＣＣＤ等の撮像素子より
成っている。同図では撮像手段３２が合焦位置にあると
きを示している。

【０００５】１０１は遮光部材（絞り）であり、２つの
開口部を有しており撮影光路中に挿脱可能となるように
構成しており、該撮影光路中に配置して撮影レンズ３１
の瞳を２つの領域３３，３４に分割している。尚、遮光
部材１０１は３つ以上の複数の開口部を有し、撮影レン
ズ３１の瞳を３つ以上に分割して複数の画像情報を得る
場合もある。

【０００６】１０２は撮影レンズ３１が後ピン状態にあ
るときの撮像手段３２の位置を示しており、１０３は撮
影レンズ３１が前ピン状態にあるときの撮像手段３２の
位置を示している。

【０００７】同図においては撮影レンズ３１が合焦状態
にあるとき、瞳領域３３を通過した光束と瞳領域３４を
通過した光束は撮像手段３２面上の同じ位置Ｐに結像す
る。撮影レンズ３１が後ピン状態にあるとき（撮像手段
３２が位置１０２にあるとき）瞳領域３３を通過した光
束は撮像手段３２面上の位置Ｉに、瞳領域３４を通過し
た光束は撮像手段３２面上の位置Ｊにややボケた状態で
結像する。

【０００８】又、撮影レンズ３１が前ピン状態にあると
き（撮像手段３２が位置１０３にあるとき）瞳領域３３
を通過した光束は撮像手段３２面上の位置Ｌに、瞳領域
３４を通過した光束は撮像手段３２面上の位置Ｋにやや
ボケた状態で結像する。

【０００９】この撮像手段３２面上に結像した被写体像
に基づく信号の自己相関を演算手段（不図示）で演算す
ることにより、撮影レンズ３１が合焦状態にあるか否
か、更に合焦状態にない場合には、ピントのズレ量がど
れだけあるかを推定している。

【００１０】即ち、撮像手段３２面上に結像した被写体
像に基づく信号は時間軸ｔを変数とする電気信号として
出力される。この信号をｘ（ｔ）とすると、自己相関Ｃ
（τ）は次の式で表わされる。

【００１１】

【数１】 （１）式による計算結果を更にＣ（０）で正規化するこ
とにより、τ＝０で最大値１をもつ自己相関係数Ｃ
（τ）が得られる。

【００１２】図７は演算手段で演算される自己相関係数
の説明図である。

【００１３】同図に示すように自己相関係数Ｃ（τ）は
それぞれａ，ｂ，ｃの３つのピークを持つ。ここでピー
クａはτ＝０の位置であり、常に最大の値をとる。ピン
トがずれている状態では、このピークａの他にピントと
ズレ量に対応した位置にピークが表われる。ピークａを
除く最大のピーク位置に対応するτを求めると図７にお
いてはτｂが求まる。

【００１４】τｂは図７において撮像手段３２の転送時
間τｂに対応する画素間隔のところで強い相関を持つこ
とを示しており、この画素間隔が図６における撮像手段
３２面上の点Ｉ−Ｊ、あるいは点Ｋ−Ｌの間隔に相当す
る。

【００１５】又、同図においてピントのズレ方向の検出
方法としては、撮影レンズ３１の瞳を２つに分割した領
域３３，３４の瞳径を互いに異ならせることにより判定
している。例えば瞳領域３３の瞳径を瞳領域３４の瞳径
より小さく設定すると瞳領域３３を通過する光束は瞳領
域３４を通過する光束よりも光が弱くなる。

【００１６】撮像手段３２が位置１０２の状態、即ち後
ピンの場合、撮像手段３２からの出力信号ｘの大小関係
は次の式で表わされる。

【００１７】ｘ（τ（Ｉ））＜ｘ（τ（Ｊ）） 一方、撮像手段３２が位置１０３の状態、即ち前ピンの
場合、上記の関係は次の式で表わされる。

【００１８】ｘ（τ（Ｋ））＞ｘ（τ（Ｌ）） 即ち、撮影レンズ３１が前ピンか後ピンかによって光軸
を境にして図面上、撮像手段３２の上の位置にある位置
Ｉ，Ｋからの信号と下の位置にある位置Ｊ，Ｌからの信
号の相対強度が逆転する。これにより撮影レンズ３１の
前ピン、後ピンが判別できる。

【００１９】以上のようにして画像情報の自己相関のピ
ークを演算手段（不図示）で演算することにより、撮像
手段３２面上に結像した異なる瞳領域を通過した光束に
基づく被写体像の間隔を求め、この間隔を撮影レンズ３
１の焦点距離によって換算することによりピントのズレ
量を求めている。又このときの撮像手段３２からの信号
出力からピントのズレ方向も同時に求めている。そして
演算手段で求められたピントのズレ量とピントのズレ方
向とに基づいて駆動手段（不図示）により撮影レンズ３
１を構成する不図示の合焦レンズ（フォーカスレンズ）
を光軸上移動させて合焦動作を行なっている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の写
真用カメラやビデオカメラ等においては自己相関方式の
オートフォーカスを行なう場合、絞り装置の他に開口部
が複数ある絞り（遮光部材）を用いて光路上に挿脱する
必要がある為、それに関わる機構やスペース等が必要と
なってくる。この為装置全体が複雑化かつ大型化になっ
てくるという問題点があった。

【００２１】本発明は撮影レンズの光路中に設けた通過
光量を制御する絞り装置に、該撮影レンズの瞳を光束が
通過する複数の領域に分割する機能を持たせることによ
り、簡易な構成で自己相関方式のオートフォーカスを行
なうことができる絞り装置の提供を目的とする。

【００２２】又、本発明はＣＣＤ等の撮像素子を用いて
自己相関方式のオートフォーカスを行なうカメラに用い
られる絞り装置において、該絞り装置に１つの開口部を
有する第１の状態と複数の開口部を有する第２の状態と
の少なくとも２つの状態を持たせることにより、簡易な
構成で、かつ安価に自己相関方式のオートフォーカスを
行なうことができる絞り装置の提供を目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の絞り装置は、 （１）撮影レンズの光路中に設けた通過光量を制御する
絞り装置において、該絞り装置は該撮影レンズの瞳を光
束が通過する複数の領域に分割する機能を有しているこ
とを特徴としている。

【００２４】（２）撮影レンズの光路中に設けた通過光
量を制御する絞り装置において、該絞り装置は複数の羽
根を有し、その位相によって開口部が１つである第１の
状態と、開口部が複数である第２の状態とが選択できる
ことを特徴としている。

【００２５】（３）撮影レンズの光路中に設けた通過光
量を制御する絞り装置において、該絞り装置は複数の液
晶セルより成り、該複数の液晶セルを制御することによ
って１つの開口部を有する第１の状態と、複数の開口部
を有する第２の状態とが選択できることを特徴としてい
る． （４）撮影レンズの光路中に設けた通過光量を制御する
絞り装置において、該絞り装置は複数の径の異なる絞り
穴を有する絞り板を有し、該絞り板の複数の絞り穴のう
ち１つを選択して一つの開口部を有する第１の状態と、
該複数の絞り穴のうち少なくとも２つを同時に選択して
複数の開口部を有する第２の状態とが選択できることを
特徴としている。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部斜視図であ
り、絞りとシャッターの機能を併せ持った、所謂レンズ
シャッターの構成を示している。

【００２７】同図において１はステッピングモータであ
り、後述するシャッター羽根４，５の開閉を行なってお
り、地板６に固定している。２はピニオンギアであり、
ステッピングモータ１の回転軸１ａに圧入しており、シ
ャッター板３の歯車に噛合している。シャッター板３は
地板６の軸６ｂに回転自在に嵌合支持されている。

【００２８】４，５は各々シャッター羽根であり、対向
して接近配置しており、撮影レンズの瞳位置近傍に設け
ている。４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂは各々シャッター羽根
４，５に形成された開口部であり、これらの開口部４
ａ，４ｂ，５ａ，５ｂが後述するようにシャッター羽根
４，５の重なり具合により１つの開口部を持つ状態と２
つの開口部を持つ状態とに変化している。又１つの開口
部を持つ状態のときはシャッター羽根４，５の重なり具
合により絞り径を任意に設定することができる。

【００２９】４ｃ，５ｃは各々長穴であり、シャッター
羽根４，５に形成されており、シャッター板３の一対の
突起３ａ，３ｂに嵌合し、シャッター板３の回転に伴な
って該シャッター羽根４，５を図面上矢印Ａの如く略左
右方向に移動可能となるように構成している。６ａは固
定絞りであり、地板６に開孔されている。

【００３０】図２は本実施例のシャッターの開口状態を
示す説明図であり、斜線部が開口部の形状を示してい
る。同図において（Ａ）は測距絞りの状態、（Ｂ）は全
閉の絞りの状態、（Ｃ）は中間の絞りの状態、（Ｄ）は
開放の絞りの状態を各々示している。

【００３１】次に本実施例のシャッターの動作について
図１、図２、図６を用いて説明する。

【００３２】まずカメラの電源投入時はシャッターは図
２（Ｂ）に示すように絞りが閉じた状態にセットされて
いる。この状態でカメラのレリーズスイッチが押される
とカメラはステッピングモータ１を逆転させる。これに
よりシャッター羽根４は図面上右方に動き、又シャッタ
ー羽根５は図面上左方に動き、図２（Ａ）に示すように
２つの開口部１０ａ，１０ｂを形成し、これにより撮影
レンズの瞳を光束が通過する２つの領域に分割し、測距
を行なう為の状態（測距絞り）となる。

【００３３】この状態でカメラはステッピングモータ１
を一旦停止させ、撮像手段３２からの出力信号より自己
相関を求め被写体までの距離を算出し、不図示の駆動手
段により撮影レンズ（撮影系）を構成する合焦レンズ
（フォーカスレンズ）を駆動させてピントを合わせを行
なっている。

【００３４】ピント合わせ（フォーカシング）が終了す
るとカメラはステッピングモータ１を正転させ、絞りを
図２（Ｂ）に示すように全閉状態に戻す。絞りが全閉状
態に戻るとカメラは撮像手段としての撮像素子（ＣＣ
Ｄ）の情報を全てクリアーした後、再びステッピングモ
ータ１を正転させる。これによりシャッター羽根４の開
口部４ａとシャッター羽根５の開口部５ａの重なった部
分が一つの開口部（１１，１２）を形成し、図２
（Ｃ），図２（Ｄ）に示すような開口状態となる。

【００３５】このときカメラは測光手段（不図示）によ
る露出情報により得られた絞り値まで絞りを開けるとス
テッピングモータ１を停止させ、適当な露光時間後、再
びステッピングモータ１を逆転させ、図２（Ｂ）に示す
ように全閉状態で停止する。これにより撮像手段３２に
被写体が適正露光で露光される。その後、撮像手段３２
に露光された画像を記録媒体（不図示）に記録してい
る。

【００３６】図３（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施例２の
液晶セルを利用した絞り装置の動作を示した説明図であ
る。

【００３７】同図において２１，２２，２３，２４，２
５は各々液晶セルであり、撮影レンズの瞳位置近傍に設
けている。液晶セル２１〜２５のうちの液晶セル２３，
２４，２５は撮影レンズの光軸を中心とする同心円状よ
り成っている。液晶セル２１，２２は測距用に用いられ
る小径のセルであり、相関演算の方向に適当に離れた位
置に設けられており、合焦点の前後方向を判別する為に
互いに径の面積を異ならせている。

【００３８】各液晶セル２１，２２，２３，２４，２５
はそれぞれに対応する端子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２
４ａ，２５ａに接続されており、該端子２１ａ，２２
ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａに電圧を印加することによ
り、該液晶セル２１，２２，２３，２４，２５が光束を
透過するように構成している。尚、図面上斜線部が光束
を透過する領域（開口部）を示している。

【００３９】次に本実施例の測距及び絞り動作について
説明する。

【００４０】まず初期状態では各端子２１ａ，２２ａ，
２３ａ，２４ａ，２５ａには電圧が印加されず図３
（Ａ）に示すように絞りの全面が不透過、即ち全閉の状
態である。この状態でカメラのシャッターボタンが押さ
れると端子２１ａと端子２２ａに電圧が印加される。こ
れにより図３（Ｂ）の斜線部で示すように液晶セル２１
と液晶セル２２との２箇所の液晶セルが光束を透過さ
せ、測距ができる絞り状態（測距絞り）となる。

【００４１】このときの状態でカメラは撮像手段３２か
らの出力信号を用いて自己相関を求め被写体までの距離
を測定した後、測定した距離を基に駆動手段（不図示）
により撮影レンズを構成する合焦レンズを駆動させて被
写体にピントを合わせている。

【００４２】そしてフォーカシングを行なった後、全て
の端子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａをオフ
（ＯＦＦ）にして絞り状態を再び図３（Ａ）に示す全閉
状態に戻す。この状態でカメラが撮像素子（ＣＣＤ）の
情報を全てクリアーした後、測光手段（不図示）によっ
て得られた明るさの情報により各端子２１ａ，２２ａ，
２３ａ，２４ａ，２５ａに電圧をかける。

【００４３】例えば小絞りにする場合には端子２５ａに
電圧を印加する。これにより液晶セル２５のみが光束を
透過する状態となり、図３（Ｃ）の斜線部２５ｂで示す
ように最小径の部分のみが光束を透過する。

【００４４】中間絞りの場合は端子２４ａ，２５ａの双
方に電圧を印加する。これにより液晶セル２４，２５が
光束を透過する状態となり、図３（Ｄ）の斜線部２４ｂ
で示すように中間径の部分のみが光束を透過する。

【００４５】又、端子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４
ａ，２５ａの全てに電圧を印加することにより絞りは全
開状態となり、図３（Ｅ）に示すように斜線部２３ｂ内
で光束が透過する。

【００４６】そして絞りを開いた後、適当な露光時間後
に再び全ての端子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２
５ａをオフ（ＯＦＦ）にして全閉状態とすることで撮像
手段３２への露光は終了する。その後、撮像手段３２に
露光された画像を記録媒体（不図示）に記録する。

【００４７】図４（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例３の
ターレットタイプの絞り板を用いたときの絞りの動作を
示した説明図である。

【００４８】同図において４２はターレットタイプの絞
り板であり、後述する径の異なる複数の絞り穴４４，４
５，４６が開孔されており、ステッピングモータ４１の
回転軸４１ａを中心として図中矢印Ａの如く回動可能と
なるように構成している。４３は固定絞りであり、地板
（不図示）に開孔されており、本実施例では絞り値Ｆ
２．８に設定されている。尚、固定絞り４３と絞り板４
２は撮影レンズの瞳位置近傍に設けている。

【００４９】各絞り穴４４，４５，４６は絞り板４２上
に開孔されており、それぞれ絞り値Ｆ５．６、Ｆ１１、
Ｆ２２に対応する径より成っている。同図（Ａ）では絞
り値Ｆ２．８、同図（Ｂ）では絞り値Ｆ５．６、同図
（Ｃ）では絞り値Ｆ１１、同図（Ｄ）では絞り値Ｆ２２
に設定されている。

【００５０】又、各絞り穴４４，４５，４６はステッピ
ングモータ４１の回転軸４１ａに対して同一半径上に設
けられており、ステッピングモータ４１の回転によりそ
れぞれの絞り穴が任意に選択できるように構成してい
る。そのときの回転角度はステッピングモータ４１の２
ステップに設定されている。

【００５１】更に各絞り穴４４，４５，４６の位置及び
径は、例えば１つの絞り穴が固定絞り４３の中心に位置
する場合は同図（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように他の絞り穴
の開口部が該固定絞り４３の開口部に掛らず、又隣り合
う絞り穴の中間が固定絞り４３の中心に位置する場合は
図５に示すように双方の絞り穴の開口部が固定絞り４３
の開口部に掛かるように設定している。

【００５２】このような構成により各絞り穴４４〜４６
が任意に選択可能となると共に、測距絞りを行なう際に
は図５に示すようにＦ２２の状態（図４（Ｄ））から１
ステップ反時計回りに回転させることにより２つの開口
部を持つ状態に設定している。

【００５３】この図５に示す状態で前述の実施例１，２
と同様に撮像手段からの出力信号を用いて自己相関を求
め被写体までの距離を算出し、駆動手段により撮影レン
ズを構成する合焦レンズ（フォーカスレンズ）を駆動さ
せてピント合わせを行なっている。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く撮影レンズの
光路中に設けた通過光量を制御する絞り装置に、該撮影
レンズの瞳を光束が通過する複数の領域に分割する機能
を持たせることにより、簡易な構成で自己相関方式のオ
ートフォーカスを行なうことができる絞り装置を達成す
ることができる。

【００５５】又、本発明は前述の如くＣＣＤ等の撮像素
子を用いて自己相関方式のオートフォーカスを行なうカ
メラに用いられる絞り装置に１つの開口部を有する第１
の状態と複数の開口部を有する第２の状態との少なくと
も２つの状態を持たせることにより、簡易な構成で、か
つ安価に自己相関方式のオートフォーカスを行なうこと
ができる絞り装置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の絞り機構の要部斜視図

【図２】 本発明の実施例１の絞り装置の動作示す説明
図

【図３】 本発明の実施例２の絞り装置の動作示す説明
図

【図４】 本発明の実施例３の絞り装置の動作を示す説
明図

【図５】 本発明の実施例３の測距絞りの状態を示す説
明図

【図６】 自己相関方式の測距方式を説明するための説
明図

【図７】 図６に係る自己相関係数の一例を示す説明図

【符号の説明】

１，４１ ステッピングモータ ２ ピニオンギア ３ シャッター板 ４，５ シャッター羽根 ６ 地板 ４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ 開口部 ６ａ，４３ 固定絞り ２１，２２，２３，２４，２５ 液晶セル ４２ 絞り板 ４４，４５，４６ 絞り穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿渡 浩 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 村上 太郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズの光路中に設けた通過光量を
   制御する絞り装置において、該絞り装置は該撮影レンズ
   の瞳を光束が通過する複数の領域に分割する機能を有し
   ていることを特徴とする絞り装置。
2. 【請求項２】 撮影レンズの光路中に設けた通過光量を
   制御する絞り装置において、該絞り装置は複数の羽根を
   有し、その位相によって開口部が１つである第１の状態
   と、開口部が複数である第２の状態とが選択できること
   を特徴とする絞り装置。
3. 【請求項３】 前記絞り装置はシャッターの機能を併せ
   持っていることを特徴とする請求項１又は２の絞り装
   置。
4. 【請求項４】 撮影レンズの光路中に設けた通過光量を
   制御する絞り装置において、該絞り装置は複数の液晶セ
   ルより成り、該複数の液晶セルを制御することによって
   １つの開口部を有する第１の状態と、複数の開口部を有
   する第２の状態とが選択できることを特徴とする絞り装
   置。
5. 【請求項５】 撮影レンズの光路中に設けた通過光量を
   制御する絞り装置において、該絞り装置は複数の径の異
   なる絞り穴を有する絞り板を有し、該絞り板の複数の絞
   り穴のうち１つを選択して一つの開口部を有する第１の
   状態と、該複数の絞り穴のうち少なくとも２つを同時に
   選択して複数の開口部を有する第２の状態とが選択でき
   ることを特徴とする絞り装置。