JPH0785124B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、自動焦点調節装置、詳しくは電子スチルカ
メラ，ビデオカメラ等における自動焦点調節装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来のレンズ交換式カメラにおける自動焦点調節、即ち
オートフォーカス（以下、AFという）は、大きく分けて
レンズを移動させるものと、フィルム，撮像素子等
を移動させるものとに分けられ、更に上記のレンズを
移動させるものは、 がわにレンズ移動用のアクチュエータ（レンズ駆動動力
源）を内臓しているタイプと、 がわにアクチュエータを内蔵しているタイプとに分けら
れる。

ところで、上記 のタイプのAF装置は交換レンズがわが複雑で大嵩にな
り、コストも高くなるという欠点を有しており、また上
記 のタイプのものは交換レンズとカメラボディとを機械的
に結合するため、その連結部（マウント）が非常に厄介
な構造となって複雑化し信頼性が低下すると共に、アク
チュエータの能力がボディがわに制限されるので、大き
なレンズや超高速化等の特別な要求には向かない。

一方、上記のタイプのAF装置はボディがわに内蔵され
たアクチュエータでボディ内の撮像素子やフィルムを移
動させるので、駆動力の伝達効率が大変良く、また撮像
素子としてCCD等の小さな素子を用いた場合には高速化
ができるし、更にレンズの相対位置関係が変らないた
め、光学性能の設計も容易となるという種々の利点を有
している。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上述のように利点の多い上記のタイプ、即
ちボディがわに内蔵されたアクチュエータでボデイ内の
CCD等の撮像素子を移動させるタイプのAF装置において
は、その繰出量が最初に設計の段階で決まり、スペース
上数mm〜1cmに限られるため、次のような不具合があ
る。例えば繰出量を前後に4mm移動するようにすると、
レンズの焦点距離fmmが20mmのレンズでは、そのフォー
カシング範囲は無限遠の距離∞〜最近接撮影距離0.2mと
なりマクロ領域まで入り、焦点距離ｆ＝40mmのレンズで
はフォーカシング範囲は無限遠の距離∞〜最近接撮影距
離1mとなって、一応実用範囲となり問題はないが、焦点
距離ｆ＝80mmのレンズではフォーカシング範囲は無限遠
の距離∞〜最近接撮影距離4mとなって、近接撮影ができ
なくなるという不具合がある。上記焦点距離ｆと最近接
撮影距離l_Nとの関係は、近似的にl_N∝f²という関係にあ
るため、長焦点レンズでは近接撮影が不可能になってし
まう。

しかし、一般に使用頻度の高い標準〜広角の交換レンズ
に対しては、上記のタイプのAF装置はきわめて有効な
手段である。特にCCDなど画面サイズが（従来のライカ
半銀塩フィルムを用いるカメラ等に比べて）小さいもの
になればなる程、同じ画角を得るのに必要な焦点距離は
短くなるため、近接撮影に支障をきたすような長焦点レ
ンズを用いなくてはならないのは極めて希であり特殊な
レンズということになる。この点に着目し、焦点距離の
長いレンズには特にフォーカシング用アクチュエータを
内蔵させておき、このレンズ内蔵アクチュエータでフォ
ーカシングを行なうようにすれば、一般の撮影について
はボディ内の撮像素子を移動させる自動焦点調節装置が
可能になる。

従って、本発明の目的はボディがわに内蔵させたアクチ
ュエータでボディ内の撮像素子を移動させるタイプのAF
装置を採用し、様々な要求に応えられるレンズ交換式カ
メラ用自動焦点調節装置を提供するにある。

即ち、本発明は一眼レフレックスタイプのTTLによる合
焦情報や外部的に計った距離情報等も含むピント情報を
検出するための検知装置（以下、これをピントセンサと
称し、撮像素子自身をピントセンサとして用いるものも
含む）を有し、このピントセンサの出力に基づいて撮像
素子（光電変換デバイスの他、フィルム等も含む）上
に、レンズからの被写体像を合焦させる自動合焦カメラ
に、撮像素子を光軸方向に移動させる手段を内蔵させ、
レンズマウントには装着されたレンズ「フォーカシング
アクチュエータを持たないレンズ」であるか「フォーカ
シングアクチュエータ内蔵レンズ」であるかを判別する
ための検出接点を設けると共に、カメラ内にはこの接点
による判別手段を配設し、「フォーカシングアクチュエ
ータを持たないレンズ」に対しては上記撮像素子移動手
段により合焦動作を行い、「フオーカシングアクチュエ
ータ内蔵レンズ」に対しては撮像素子をある基準位置に
固定した状態にして、レンズのフォーカシグアクチュエ
ータの駆動による合焦動作をさせるか、或いは上記撮像
素子移動手段とレンズのフォーカシングアクチュエータ
の駆動の組み合せにより合焦動作をさせるようにしたも
のである。

［問題点を解決するための手段および作用］ 本発明は、フォーカシングアクチュエータを持たない第
１の類型のレンズとフォーカシングアクチュエータを持
つ第２の類型のレンズとの双方の類型を含む複数種類の
レンズのうちの何れかのレンズを装着可能になされた自
動焦点調節装置であって、 装着されたレンズによる光学像を自己撮像面に結像せし
めると共に、該光学像を電気信号に変換すべく変位可能
に配設された撮像素子と、 装着されたレンズが上記第１または第２の類型のもので
あるとき、これに応じた弁別信号を発生する弁別手段
と、 当該時点での合焦状態に係るピント情報を得るピント情
報検出手段と、 上記ピント情報に基づいて常時は上記撮像素子のみを変
位駆動することによる第１の方式の合焦調節動作をなす
ための第１の制御信号を出力すると共に、上記弁別を得
たときは上記第２の類型のレンズのフォーカシングアク
チュエータまたは該アクチュエータと上記撮像素子変位
の双方の動作による第２の方式の合焦調節動作をなすた
めの第２の制御信号を出力するコントロール回路と、 上記第１の制御信号に応動して上記撮像素子を変位駆動
する撮像素子移動手段と、 上記第２の類型のレンズが装着されたときに同レンズの
フォーカシングアクチュエータに上記第２の制御信号を
供給するためのコネクタと、 を具備したことを特徴とするものである。

［実 施 例］ 以下、図示の一実施例によって本発明を説明する。な
お、本実施例は本発明を電子スチルカメラに適用したも
のである。

第１図は示すように、本発明の適用されるカメラは、そ
のカメラボディ１の内部にCCD等の撮像素子からなるイ
メージャ２がアクチュエータ３によってレンズ光軸上に
おいて前後に変位し得るように配設された、更に第７図
に示すイメージャアクチュエータ駆動回路11とレンズア
クチュエータ駆動回路12との何れか一方を動作させるAF
コントロール回路13およびピントセンサ14と弁別回路15
とを具備するAF回路４（第１図参照）が内蔵されてい
る。

また、このボディ１のレンズ装着用ボディマウントは、
フォーカシングアクチュエータを持たない第１の類型の
交換レンズとフォーカシングアクチュエータを持つ第２
の類型の交換レンズとの双方の類型の含む複数種類の交
換レンズが装着されるようになっており、そのマウント
リング５（第５図参照）には、装着されたレンズが上記
第１の類型のレンズかまたは第２の類型のレンズかを検
出すると共に、第２の類型のレンズの場合にはレンズア
クチュエータをボディ内の駆動回路12に電気的に連結す
るための複数の電気接点6a〜6dが配設されている。

この電気接点6a〜6dは第5,6図に示すように、マウント
リング５の前面より凹んだ位置にそれぞれ埋設されてい
て、各種交換レンズがわにそれぞれ設けられた弾性突出
端子7a〜7dが弾発的に接触するようになっている。上記
電気接点6aおよび6dは上記レンズの類型を検出する接点
であって、それぞれ検出回路8a,8bに接続されており、
電源からプルアップ抵抗9a,9bを介して動作電圧Vccが供
給されている。

また、電気接点6cはグラウンドに接続されており、電気
接点6dは上記レンズアクチュエータ駆動回路12に接続さ
れている。

このように構成されている装着レンズの類型弁別手段
は、レンズアクチュエータを持たない第１の類型のレン
ズが装着されたときには、同レンズが弾性突出端子を持
たないことにより、電気接点6aが開放され、このとき接
点6aがＨレベルであることによって第１の類型のレンズ
であることを弁別する。一方レンズアクチュエータを持
った第２の類型のレンズについては、あらかじめレンズ
内で端子7aを端子7cに短絡した構成にすることでレンズ
装着時にその弾性突出端子7a〜7dが電子接点6a〜6dに接
触したとき接点6aがＬレベルとなることでこれを弁別す
るようになっている。

なお、第２の類型のレンズは前述のようにレンズアクチ
ュエータを有しているわけだが、その場合の合焦の仕方
には、 Ａ）カメラ側のイメージャを基準位置に固定しておい
て、レンズアクチュエータによるレンズの駆動により合
焦するもの、 Ｂ）レンズアクチュエータによりレンズの移動により粗
合焦を行ない、最終的な合焦はカメラ側のイメージャの
移動により行なう特殊なもの、の２種が考えられる。電
気接点6bは、この２種の弁別のためのものであり、Ａ）
タイプのレンズは端子7bを持たないか、或いは端子7bを
持つていても電気的に開放してあり、一方Ｂ）タイプの
レンズは端子7bを端子7cに短絡した構成にしておけば、
接点6bのレベルはＡ）タイプ……Ｈ Ｂ）タイプ……Ｌ
となるのでこれを弁別することができる。

また、ボディ１内に設けられる上記AF回路４は、第７図
に示す如く前述のピントセンサ14、即ちピントが合って
いるか否か、および前ピンか後ピンか等の信号を出力す
る合焦情報や距離情報等のピン情報をAFコントロール回
路13に入力するピントセンサ14と、上記弁別信号を出力
する弁別回路15と、この弁別回路15の出力および上記ピ
ントセンサ14の出力が入力されてAF制御信号を出力する
AFコントロール回路13と、上記AF制御信号が入力される
イメージャアクチュエータ駆動回路11およびレンズアク
チュエータ駆動回路12とで構成されている。

上記AFコントロール回路13およびピントセンサ14はそれ
自体は公知のものであって、例えばピントセンサ14はフ
ォトダイオードアレイからなる、いわゆる位相差検出方
式における像ズレセンサ（瞳分割の原理による）であり
AFコントロール回路13はマイクロコンピュータ制御でア
クチュエータを駆動するものであっても良い。

その基本的な動作は、ピントセンサ14の出力が前ピンを
示しているときにはレンズとイメージャの相対距離を縮
る如く、また後ピンを示しているときには相対距離を延
ばす如くイメージャアクチュエータ或いはレンズアクチ
ュエータを駆動し、合焦時には非駆動とするものであ
る。

ここで本発明の実施例に関し特徴的なことは、AFコント
ロール回路13が駆動するアクチュエータの選択を、弁別
回路15の出力に基づいて行なうことである。

すなわち、このAFコントロール回路13は上記ピント情報
に基づいて常時は上記イメージャ２のみを変位駆動する
ことによる第１の方式の合焦調節動作をなすための第１
の制御信号を出力すると共に、上記弁別信号を得たとき
は上記第２の類型のレンズのフォーカシングアクチュエ
ータまたは該アクチュエータと上記イメージャ変位の双
方の動作による第２の方式の合焦調節動作をなすための
第２の制御信号を出力するように動作する。従って、上
記第１の制御信号が出力されたときにはイメージャアク
チュエータ駆動回路11が作動し、上記第２の制御信号が
出力された場合にはレンズアクチュエータ駆動回路12ま
たはイメージャアクチュエータ駆動回路11とレンズアク
チュエータ駆動回路12の両方が動作する。

一方、前記イメージャアクチュエータ３は第８〜10図に
示すように、上記イメージャアクチュエータ駆動回路11
の出力が印加されて回転する駆動モータ16と、同モータ
の出力軸16aに固定されたプーリ17と、このプーリ17に
それぞれ一端部が固定されたのち、互に反対の向きに巻
回されてそれぞれ反対の方向にレンズ光軸に平行して延
び出して、その他端部がイメージャ移動枠18の取付部18
a,18aにそれぞれビス19a,19aによって固定された駆動用
ベルト20a,20bと、上記イメージャ移動枠18を光軸方向
に移動案内するガイド軸21a,21b,21cとで構成されてい
る。

上記駆動モータ16は、通常は正逆回転するDCモータが使
用されるが、ステッピングモータ，超音波モータ等が用
いられてもよい。このモータ16はカメラボディ１の不動
部材にディスタンスピース22を介して固定されたブラケ
ット23に、その出力軸16aがレンズ光軸と直交する向き
に取り付けられている。また上記イメージャ移動枠18は
装着レンズ鏡胴24の後群のリレーレンズ25の後方位置
に、イメージャ２が位置するように同イメージャ２を支
持し、上記ガイド軸21a〜21cによって光軸方向に前後動
するように配設されており、更にイメージャ２の前方に
は光学フィルタ26が位置するようにこれを保持してい
る。

このように構成された本実施例の自動焦点調節装置を有
するカメラは次のように動作する。

先づ第２図に示すように通常のレンズ30、即ちフォーカ
シングアクチュエータを持たない第１の類型の交換レン
ズが装着された場合には、ボディマウントのマウントリ
ング５の電気接点6aは開放されるので、これを検出した
弁別回路15の出力によりAFコントロール回路13はピント
情報に基づいて演算動作を行って合焦調節動作をなすた
めの第１のAF制御信号を、イメージャアクチュエータ駆
動回路11に向けて出力する。これが出力されると駆動モ
ータ16は合焦方向に回転し駆動ベルト20a,20bを介して
イメージャ移動枠18を光軸方向に移動させ、イメージャ
２を変位させて合焦を行う。このイメージャ２は前方が
わに移動したときには無限遠位置、後方がわに移動した
ときには近距離位置の合焦動作を行うようになってい
る。

次に焦点距離の長いレンズの例として、第３図に示すよ
うな望遠ズームレンズ31、即ちフォーカシング用前玉レ
ンズ32を前後動させてフォーカシングをするモータ等の
フォーカシングアクチュエータ33を有する第２の類型の
Ａ）タイプの交換レンズが装着された場合には、これを
マウントリング５の電気接点6aがＬ、6bがＨになること
により検出し、弁別回路15から弁別信号がAFコントロー
ル回路13に出力される。これが入力されるとコントロー
ル回路13は先づイメージャアクチュエータ駆動回路11を
駆動してイメージャ２を基準位置に固定する。しかるの
ち、AFコトロール回路13はピント情報に基づいて演算動
作を行い、合焦調節動作をなすための第２のAF制御信号
を、レンズアクチュエータ駆動回路12に向けて出力す
る。すると、同回路12は電気接点6dに接続されているた
め、このレンズ31の弾性突出端子7dを通じて上記第２の
AF制御信号はフォーカシングアクチュエータ33に伝達さ
れ、アクチュエータ33が駆動されて前玉レンズ32を移動
させてフォーカシング動作が行なわれる。なお、レンズ
31の符号34は変倍系レンズ群を、符号35にリレーレンズ
群をそれぞれ示すものである。

次に、第４図に示すように距離レンズ切換式のレングア
クチュエータ36を内蔵した交換レンズ37が装着された場
合について説明する。この交換レンズ37は特殊なレンズ
であって、距離レンジの切換機構をもっている。距離レ
ンジの切換えというのは、いわばゾーンフオーカス的な
考え方であって、「ボディ側のイメージャ移動によって
フォーカシングできる範囲」を一つの「レンジ」とし
て、そのレンジを切換えてやるものである。

ただしゾーンフォーカスの場合は、ひとつのレンジ（ゾ
ーン）内のピントはレンズの被写界深度でカバーするの
に対し、この場合は各レンジに対してイメージャ移動に
よりフォーカシングを行なう点が異なる。

これは焦点距離が中位のいわゆる「中望遠」レンズ等で
特に有効な方式であって、例を挙げて説明すればイメー
ジャ移動距離4mmのカメラに対し、ｆ＝56mmのレンズを
使用すると、前述のl_N∝f²の関係から合焦可能距離範囲
が∞〜2mと近接側が不足となるのであるが、交換レンズ
側でレンズを当初の設定位置から約4mm繰り出した位置
に設定してやれば、その場合の撮影可能距離は2m〜1mと
なるので、その２つの設定を切り換えることで、∞〜1m
が合焦可能であり、実用的になる。

この場合距離レンジを切り換えるためのアクチュエータ
が必要になるが、動作はレンズを２つの位置で切り換え
るだけと非常に単純であるから、制御が簡単になり、高
速化を容易である。またアクチュエータ36自身もDCモー
タに限らず、例えばソレノイドなど機構が単純で安価な
もので良い。

また以上の説明でわかるように、このような距離レンズ
切換式レンズは、第２の類型のレンズのＢ）タイブであ
る。従って、マウント部の端子7a,7bはそれぞれ端子7c
に短絡した構成をとる。このようなレンズ37が装着され
た場合には、マウントリング５の電気接点6a,6bがとも
に“L"レベルになることにより、この交換レンズ37が第
２の類型のＢ）タイプのレンズであることを検出し、こ
の検出信号が弁別回路15を通じてAFコントロール回路13
に入力される。このときAFコントロール回路13は、ピン
トセンサ14の出力にもとづいて、まずレンズアクチュエ
ータ駆動回路12をはたらかせてレンズアクチュエータ36
を駆動し、距離レンジを遠距離がわか近距離がわに切り
換える。

しかるのち、ピント情報に基づいてAFコントロール回路
13は演算動作を行って合焦調節動作をなすための前記第
１のAF制御信号がイメージャアクチュエータ駆動回路11
に向けて出力される。従って、駆動モータ16が合焦方向
に回転せられ駆動ベルト20a,20bを通じてイメージャ移
動枠18を光軸方向に移動し、イメージャ２を変位させて
合焦を行う。

なお、この例ではレンジの数は遠距離，近距離の２つで
あったが、さらに焦点距離の長いレンズに対してはレン
ジ数を増やすことで同様の対応が可能なことは言うまで
もない。

逆にこの例のようなレンジ数が少ない場合は切り換え動
作はごく単純なものとなるので、この切り換え動作だけ
はアクチュエータを用いず手動で行なう構成も可能であ
る。ただしこの場合、カメラから見たAF動作としては第
１の類型のレンズと同等にになるので、この場合マウン
ト部の端子7aは電気的に開放状態になるようにする。

また第２の類型Ｂ）タイプのものとして、以上の説明で
は距離レンジの切り換え式の例を挙げたが、これに限る
ことなく例えばフォーカシングレンズを連続的に移動さ
せつつイメージャも移動させることでレンズ性能（収差
など）の最良点を用いるなど、さまざまな構成があり得
る。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能であることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば平生はイメージャの
移動による高速のAF動作が行なえると共に、前記第２の
類型の交換レンズの適用もできるため、広汎な用途に応
じられる自動焦点調節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自動焦点調節装置の
組み込まれた電子スチルカメラのボディがわの概略構成
図、 第２図は、上記第１図のカメラボディにフォーカシング
アクチュエータを持たない第１の類型の交換レンズを装
着した場合の概略構成図、 第３図は、上記第１図のカメラボディにフォーカシング
アクチュエータを持った第２の類型のＡ）タイプの交換
レンズを装着した場合の概略構成図、 第４図は、上記第１図のカメラボディにフォーカシング
アクチュエータを持った第２の類型のＢ）タイプの交換
レンズを装着した場合の概略構成図、 第５図は、マウントリングの正面図、 第６図は、上記マウントリングに設けられた電気接点の
構造を示す拡大断面図、 第７図は、AF回路の構成を示す電気回路ブロック線図、 第８図は、イメージャアクチュエータの一例を示す断面
図、 第９図は、上記第８図のイメージャアクチュエータの背
面図、 第10図は、上記第８図中の駆動ベルトの斜視図である。 ２……イメージャ（撮像素子） ３……イメージャアクチュエータ （撮像素子移動手段） ４……AF回路 6a〜6d……電気接点（コネクタ） 13……コントロール回路 14……ピントセンサ （ピント情報検出手段） 15……弁別回路（弁別手段） 30……第１の類型のレンズ 31,37……第２の類型のレンズ 33,36……レンズアクチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フォーカシングアクチュエータを持たない
   第１の類型のレンズとフォーカシングアクチュエータを
   持つ第２の類型のレンズとの双方の類型を含む複数種類
   のレンズのうちの何れかのレンズを装着可能になされた
   自動焦点調節装置であって、 装着されたレンズによる光学像を自己の撮像面に結像せ
   しめると共に、該光学像を電気信号に変換すべく変位可
   能に配設された撮像素子と、 装着されたレンズが上記第１または第２の類型のもので
   あるとき、これに応じた弁別信号を発生する弁別手段
   と、 当該時点での合焦状態に係るピント情報を得るピント情
   報検出手段と、 上記ピント情報に基づいて常時は上記撮像素子のみを変
   位駆動することによる第１の方式の合焦調節動作をなす
   ための第１の制御信号を出力すると共に、上記弁別信号
   を得たときは上記第２の類型のレンズのフォーカシング
   アクチュエータまたは該アクチュエータと上記撮像素子
   変位の双方の動作による第２の方式の合焦調節動作をな
   すための第２の制御信号を出力するコントロール回路
   と、 上記第１の制御信号に応動して上記撮像素子を変位駆動
   する撮像素子移動手段と、 上記第２の類型のレンズが装着されたときに同レンズの
   フォーカシングアクチュエータに上記第２の制御信号を
   供給するためのコネクタと、 を具備したことを特徴とする自動焦点調節装置。