JPH083573B2

JPH083573B2 - 焦点調節装置

Info

Publication number: JPH083573B2
Application number: JP61178094A
Authority: JP
Inventors: 東宮沢
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS6333720A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はビデオカメラ等に使用される焦点調節装置に
関する。

［従来の技術］マニュアルフォーカシング時においても、距離環或い
はスイッチ等の手動操作要素の操作に応動するようモー
タ等の駆動力発生手段を動作させ、この駆動力発生手段
によりフォーカシングレンズを変位させて合焦調節を行
なうようにした焦点調節装置が既に提案されている。こ
の種の装置の一例としては次のようなものがある。即
ち、ズームレンズにおいて、バリエータレンズ群の位置
と、このバリエータレンズ群の位置に対応する、合焦さ
せるに必要なコンペンセータレンズ群と位置とを記憶手
段に記憶させておき、一旦合焦状態を得た後、ズーミン
グを行なって、バリエータレンズ群の位置を変化させた
ときには、記憶手段の出力に基づいてモータ等の駆動力
発生手段を動作させ、コンペンセータレンズ群を合焦位
置に移動させることにより合焦状態を維持するようにし
た装置が提案されている（特開昭60−143309号公報参
照）。この装置は、変倍のためにバリエータレンズ群を
移動させると合焦位置が変化する形式のズームレンズ
（後玉であるコンペンセータレンズ群の移動によって焦
点調節を行なう形式のもの）において、オートフォーカ
スモードで動作する場合は、ズーミングにより生じるデ
フォーカス状態を解消させるために、常時調節動作がな
されて合焦状態が維持されるものの、マニュアルフォー
カシング時には、一旦は合焦状態を得ても、その後のズ
ーミングにより再びデフォーカス状態となってしまうと
いった不具合が生じるため、この問題を解消すべく上述
のように、マニュアルフォーカシング時においても駆動
力発生手段によりレンズの移動を行なうものである。

このため、バリエータレンズ群の位置とバリエータレ
ンズ群の位置に対応する、合焦させるに必要なコンペン
セータレンズ群の位置とが記憶されている記憶手段が設
けられており、バリエータレンズ群の位置に応じて、コ
ンペンセータレンズ群を対応する位置に移動させて合焦
状態を得るものである。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、予めバリエータレンズ群の位置とこの
バリエータレンズ群の位置に対応する、合焦させるに必
要なコンペンセータレンズ群の位置とを極めて多数記憶
しておかなければならず、これでは大容量の記憶手段が
必要となり、コスト高を招いてしまう。

そこで、本発明の目的は、記憶容量が比較的小さくて
済む安価な焦点調節装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による焦点調節装置は、少なくともバリエータ
レンズ群と合焦調節のために移動自在に設けられたフォ
ーカシングレンズ群とを含んでなるレンズ系と、上記バ
リエータレンズ群の位置に基づいてズーミングの状態を
検出するズームセンサと、ズーミングの状態及び合焦設
定距離に応じた適正な合焦状態を得るためのフォーカシ
ングレンズ群の位置を表す合焦曲線を複数記憶するため
の記憶手段と、上記フォーカシングレンズ群を移動させ
るための駆動力発生手段と、設定された合焦設定距離が
上記複数の合焦曲線の何れかに該当するものであるとき
は、この該当する合焦曲線に依拠して当該時点での上記
ズームセンサの検出出力に対応する適正なフォーカシン
グレンズ位置を割り出し、設定された合焦設定距離が上
記複数の合焦曲線のうちの何れにも該当しないものであ
るときは、上記ズームセンサの検出出力に応じて、記憶
された合焦曲線のうち適宜の各合焦曲線に基づいた演算
によりフォーカシングレンズ位置を割り出し、割り出さ
れたフォーカシングレンズ位置に上記フォーカシングレ
ンズ群を移動させるべく上記駆動力発生手段を作動させ
るための出力を発する制御手段とを具備したことを特徴
とする。

［実施例］第１図は、本発明の一実施例としての焦点調節装置を
示すブロック図である。第１図における装置は本発明を
ビデオカメラに適用したものである。同ビデオカメラに
おける撮像レンズ鏡筒１は、前方レンズ群2,バリエータ
レンズ群3,絞り４および所謂後群レンズであるフォーカ
シングレンズ群５を含んでなるレンズ系を内蔵してい
る。上記バリエータレンズ群３およびフォーカシングレ
ンズ群５は、それぞれ光軸方向に移動可能に配設されて
いる。フォーカシングレンズ群５を可動自在に支持する
機構の詳細は第２図に示してある。同図に示すように、
フォーカシングレンズ群５は、その光軸と実質的に平行
に配設されたガイドロッド６に案内されて光軸方向に移
動可能に設けられたレンズ保持枠７により保持されてい
る。レンズ保持枠７にはレンズの径方向に係合ピン7aが
突設され、この係合ピン7aが駆動力発生手段としてのス
テッピングモータ８により回転駆動される送りねじ９に
係合している。従って、送りねじ９の回転にともない係
合ピン7aを介しレンズ保持枠７はフォーカシングレンズ
群５を保持しつつ光軸方向に沿い、矢印Ａまたは矢印Ｂ
の向きに移動する。ステッピングモータ８は制御手段と
して、コントロール部10の出力に基づきモータ駆動用電
力を供給するモータ駆動回路11により駆動されるように
なっている。また、第２図に示すように、レンズ保持枠
７には光軸方向に沿って突出するようにして遮光片7bが
フォトインタラプタよりなるゼロ点センサ12に対応すべ
く設けられている。ズーミングがテレ側に設定され、か
つフォーカシングが無限遠位置に対してなされたときに
は、フォーカシングレンズ群５はその調節移動範囲にお
ける上記Ｂ方向の極限位置に達するが、このときレンズ
保持枠７の遮光片7bがゼロ点センサ12に達し、同ゼロ点
センサ12から検出出力が発せられる。本装置では、この
ときのフォーカシングレンズ群５の位置をその基準位置
（ゼロ点）としている。ゼロ点センサ12の出力は上記コ
ントロール部10に供給されるようになっている。一方、
第１図において述べたバリエータレンズ群３も、フォー
カシングレンズ群５と略同様に保持され、手動操作によ
り、またはモータ20により、光軸方向に沿って移動でき
るようになっている。モータ20はズームスイッチ21の操
作に基づいて動作するズームモータ駆動回路22により駆
動されるようになっている。バリエータレンズ群３の光
軸方向に沿って移動する位置は、例えばポテンショメー
タ或いはエンコーダ態様の位置センサを含んでなるズー
ムセンサ23より検知され、これに基づき、その時点での
ズーミングの程度を表わす検出信号がズームセンサ23か
ら出力されてコントロール部10に供給されるようになっ
ている。また、絞り４に関する絞り値が絞りセンサ24に
より検出され、この絞りセンサ24の検出出力がコントロ
ール部10に与えられるようになっている。上記レンズ系
による像を撮像面に受けるべく撮像素子25が配設され、
この撮像素子25による光電変換出力が映像信号処理回路
26に与えられて所定の信号処理がなされ、この映像信号
処理回路26から被写体に対応した映像信号が得られるよ
うになっている。映像信号処理回路26からはまた映像信
号のうちの輝度信号が導出されて高周波成分検出回路27
に供給されるように構成されている。高周波成分検出回
路27は輝度信号に含まれる高域成分を抽出し、これを後
述のオートフォーカスモードでの動作に必要な合焦度合
に関する情報としてコントロール部10に供給するための
ものである。また、コントロール部10にはオート／マニ
ュアル切換えスイッチ28、およびマニュアルフォーカシ
ングモード時における合焦調節操作をするためのマニュ
アルスイッチ29が接続されている。オート／マニュアル
切換えスイッチ28のポジションの切換えによってコント
ロール部10におけるオートフォーカシングモードとマニ
ュアルフォーカシングモードとの両動作モードの選択切
換えがなされる。マニュアルスイッチ29の操作如何に対
応した合焦設定距離がコントロール部10の出力に基づい
て液晶表示装置等でなる距離表示装置30に表示されるよ
うになっている。

以上のように構成された本発明装置の動作につき、そ
の概要を以下に説明する。オート／マニュアル切換えス
イッチ28のポジションを「マニュアル」に切換え選択す
ることにより、コントロール部10はその動作モードがマ
ニュアルフォーカシングモードとなる。このマニュアル
フォーカシングモード時には、操作者はマニュアルスイ
ッチ29の操作を加減して映像信号処理回路26から出力さ
れる映像信号により画像を映出するモニタ或いは電子ビ
ューファインダ（何れも不図示）等で目視により合焦状
態を確認しながら合焦設定距離の調節（ピント合わせ）
を行なう。合焦設定距離（ピント）を近距離側（以下、
Ｎ側と略記する）に設定するか或いは遠距離側（以下、
∞側と略記する）に設定するかに応じたマニュアルスイ
ッチ29の操作に基づいて、コントロール部10は、ズーム
センサ23から与えられる信号により識別されるズーミン
グの程度に対応した所定速度でフォーカシングレンズ群
５を移動させるために、モータ駆動回路11にモータ駆動
信号を出力する。モータ駆動回路11は、このモータ駆動
信号を電力増幅してステッピングモータ８を回転駆動
し、これによりフォーカシングレンズ群５は光軸方向に
移動する。コントロール部10において、ズームセンサ23
の検出出力より識別されるバリエータレンズ群３の位
置、即ち、ズーミングの状態が、テレ側に近い位置に設
定されているときはフォーカシングレンズ群５の移動速
度が比較的速くなるように、ワイド側に近い位置に設定
されているときはフォーカシングレンズ群５の移動速度
が比較的遅くなるように制御される。この結果、ズーミ
ングの状態がテレ側に設定されていてもワイド側に設定
されていてもフォーカシングの速度は実質的には一定に
なる。即ち、合焦設定距離をＮ∞間のフルレンジに亘
って変更するに要する時間を実質的に一定にすることが
できる。ズーミングの調節は、前述のとおりズームスイ
ッチ21の操作によっても或いは手動操作により図示しな
いズーム環等を動かすことによっても可能である。一般
に、本実施例のように後群レンズをフォーカシングレン
ズ群としたレンズ系では、フォーカシングレンズ群を一
旦合焦位置にセットしても、ズーミング状態を変化させ
ると非合焦となってしまうが、上記コントロール部10は
ズーミングの状態及び設定距離の双方に応じた合焦を得
るために必要なフォーカシングレンズ位置のデータを記
憶しており、ズーミングが変化しても上記データまたは
このデータに基づく演算によりフォーカシングレンズ群
に対し常時合焦のための適正位置をトレースさせるよう
な制御を行なう。

第３図は、ズーミングの状態及び合焦設定距離の双方
に応じた合焦状態を得るためのフォーカシングレンズ群
５の位置（即ち、ゼロ点センサ12により検出されるフォ
ーカシングレンズ群５の基準位置からの繰出量）を表わ
す合焦曲線である。第３図において、横軸はフォーカシ
ングレンズ群５の、上記基準位置からの繰出量を示し、
縦軸はテレ（Ｔ），標準（Ｓ），ワイド（Ｗ）等のズー
ミングの状態、即ち、バリエータレンズ群３の移動量を
示す。破線で示した曲線l₁は、合焦設定距離（ピント）
が「無限（∞）」のとき、一点鎖線で示した曲線l₂は1m
のとき、及び二点鎖線で示した曲線l₃はピントが0.5mの
ときの、バリエータレンズ群３の移動量とフォーカシン
グレンズ群５の繰出量との関係をそれぞれ表わしたもの
である。この図より容易に理解されるとおり、バリエー
タレンズ群３がテレ（Ｔ）相当位置にあるとき、「無
限」,1m,0.5mの各合焦設定距離に対し合焦を得るための
フォーカシングレンズ群５の各繰出量は、それぞれa1,a
2,a3である。また、バリエータレンズ群３が標準（Ｓ）
相当位置にあるとき、上記合焦設定距離に対し合焦を得
るためるのフォーカシングレンズ群５の各繰出量は、そ
れぞれb1,b2,b3である。同様にバリエータレンズ群３の
ワイド（Ｗ）相当位置に対応する上記各合焦を得るため
のフォーカシングレンズ群５の繰出量はc1,c2,c3であ
る。各合焦曲線l₁,l₂及びl₃の形状を比較して了解され
るとおり、合焦設定距離が異なると合焦曲線の曲率も異
なったものとなる。従って、任意のズーミング状態およ
び合焦設定距離に対して合焦状態を得るべく、カム等の
専らメカニカルな手段によってフォーカシングレンズ群
の位置を制御することは極めて困難であるが、本実施例
の装置では、コントロール部10における電子的記憶及び
演算手段により上記曲線をトレースするようにした簡単
な構成で所望の合焦状態が得られるようになっている。
合焦曲線をデータとして記憶し、この曲線をトレースす
ることによって合焦に必要なフォーカシングレンズ位置
を求める場合、種々の合焦設定位置に対応させるために
は、上記合焦曲線l₁とl₃との間に、曲線l₂のみならず極
めて多数の曲線群を設定し、これら曲線群に関するデー
タを全て予め記憶しておかなくてはならないが、これで
は大容量の記憶手段が必要となってしまう。このため、
本実施例の装置では、上記合焦曲線のうち設定距離「無
限」に対応する曲線l₁と設定距離「0.5m」に対応する曲
線l₃のみを記憶手段にデータとして格納しておき、上記
の中間に位置する設定距離に対応するフォーカシングレ
ンズ群５の繰出量は演算により算出するようにしてい
る。即ち、マニュアルスイッチ29による設定距離の可変
範囲のフルレンジをｎ等分し、当該設定距離をこのフル
レンジ内の値Ｄとし、合焦曲線l₁（設定距離∞）上にお
けるフォーカシングレンズ群５の繰出量をＸ_∞，合焦曲
線l₃（設定距離0.5m）上におけるフォーカシングレンズ
群５の繰出量をX_Nとすれば、上記設定距離Ｄに対応する
フォーカシングレンズ群５の繰出量Ｓは、として求めることができる。従って、本実施例装置で
は、ズームセンサ23によるズーミングの情報及びマニュ
アルスイッチ29による合焦設定距離の情報に対応して、
合焦距離l₁及びl₃並びに上記（１）式に基づく演算によ
り、適正なフォーカシングレンズ繰出量が算出される。

合焦曲線l₁とl₃との水平方向の間隔は、図示のとお
り、ズーミングがテレ（Ｔ）側にあるときには広く、ワ
イド（Ｗ）側にあるときにはＴ側よりも極めて狭くなっ
ている。従って、この第３図からも、前述のとおり、ズ
ーミングがＴ側に設定されているときには合焦調節のた
めのフォーカシングレンズ群の移動量は比較的大きく、
ズーミングがＷ側に設定されているときには、合焦調節
のためのフォーカシングレンズ群の移動量は極めて少な
くなることが容易に理解されよう。それゆえ本発明の装
置では、Ｔ側においてフォーカシングレンズ群の移動が
比較的高速で、Ｗ側において比較的低速で行なわれるよ
うにし、ズーミングの如何にかわらず、合焦調節の変化
率が実質的に一定になるようにしている。

一方、オート／マニュアル切換えスイッチ28のポジシ
ョンを「オート」に切換え選択することにより、コント
ロール部10は、その動作モードがオートフォーカシング
モードとなる。このオートフォーカシングモード時に
は、コントロール部10は、ズームセンサ23からズーミン
グ状態に関する情報を、絞りセンサ24から絞りに関する
情報を受け、高周波成分検出回路27から合焦の程度を表
わす輝度信号の高域成分（ピント情報）を得て、これら
の各情報からフォーカシングレンズ群の適正位置を算出
し、その位置にフォーカシングレンズ群を位置させるべ
く、モータ駆動回路11に対しモータ駆動信号を出力す
る。この結果、ズーミングや絞りの状態が変化してもフ
ォーカシングレンズ群５は合焦のための適正位置に制御
される。

なお、上記実施例の装置においてコントロール部10は
マイクロコンピュータをその主要部として構成される。

第４図は上記コントロール部10の機能を表わすブロッ
ク図、第５図はこのコントロール部10の動作の詳細を示
すフローチャートである。次に、この第４図及び第５図
を用いて、本実施例装置の機能及び動作につき更に詳述
する。第４図に示す実施例においては、マニュアルスイ
ッチ29として自動復帰型のシーソー型の２接点スイッチ
が用いられている。オート／マニュアル切換えスイッチ
28を「マニュアル」のポジションに設定すると、以下に
説明するマニュアルフォーカシングモードに係る各機能
部が稼働する状態になる。これは、第５図のフローチャ
ート上でみると、オートフォーカシングのための各種演
算動作や各スイッチ等操作部のモニタリング或いはアイ
リスコントロール等のカメラ側の制御に関する種々の公
知の動作をなすメインルーチンの動作からマニュアルス
イッチの状態を読み取る動作に移行する部分である。マ
ニュアルスイッチ29の操作子29′を図示の時計方向に回
動操作すれば、接点29aが閉成されて近距離側（Ｎ側）
への設定距離の変更がなされ、反時計方向に回動操作す
れば接点29bが閉成されて無限遠側（∞）への設定距離
の変更がなされる。マニュアルスイッチ29は各接点の一
方の極は接地され、他方の極はプルアップ抵抗を通して
正電位に接続されているため、閉成された方の接点に係
る上記他方の極が接点の閉成時間中接地電位となるよう
なマニュアル指令信号を生成するマニュアル指令信号生
成手段をなしている。このマニュアル指令信号はコント
ロール部10のマニュアル指令信号識別部110により判読
される。マニュアルスイッチ29の何れかの接点がオンで
あることが識別されたときは、次の動作方向の弁別動作
（何れの接点がオンであるかの判別）を行ない、更に次
のズームセンサ23からズーミングに関する情報を読み取
るステップに移行する。上記マニュアルスイッチ29の何
れの接点もオフであることが識別されたときは直ちにズ
ーミングに関する情報の読み取りのステップに移行する
（第５図参照）。第４図に示すとおり、マニュアル指令
信号識別部110で判読された動作方向、即ち、設定距離
を更に∞側に変更するかＮ側に変更するかの情報は、計
数・分周部120に与えられる。計数・分周部120は定常的
な繰返し周波数ｆで発振部130から出力されたパルスが
定常供給されるようになっており、このパルスをマニュ
アル指令信号識別部110より供給されるマニュアルスイ
ッチ29のオン時間中計数するためのピント移動量カウン
タ121の機能を含んでいる。このピント移動量カウンタ1
21における計数値がマニュアル操作によって設定しよう
とする合焦設定距離の変更量に対応する。ズームセンサ
23から読み取られたズーミング情報に対応した分周値が
分周値設定部140において設定され、この分周値情報が
計数・分周部120に供給される。上記分周値の設定は、
分周値設定部内のメモリに予め記憶してある分周値デー
タをズームセンサ23の出力に応じて検索することにより
なされる。発振部130から出力されるパルス信号の周波
数をｆ、分周値設定部140により設定される分周値をｍ
とすると、計数・分周部120において分周されて出力さ
れるパルス信号の周波数はf/mとなる。分周値設定部140
において、ズームセンサ23からズーミングがテレ側寄り
に設定されているという情報が与えられているときは上
記ｍは比較的小さな値に、反対にワイド側寄りに設定さ
れているという情報が与えられているときは上記ｍは比
較的大きな値に設定される。計数・分周部120より出力
される上記f/mの周波数のパルス信号はモータ制御部200
に与えられる。モータ制御部200は、このf/mの周波数で
ステッピングモータ８（第１図参照）を駆動すべくモー
タ駆動回路11に駆動信号を出力する。従って、ズーミン
グの状態がテレ側に設定されているときはステッピング
モータ８の回転速度、即ち、フォーカシングレンズ群５
の移動速度は比較的高速に、反対にズーミングの状態が
ワイド側に設定されているときは、フォーカシングレン
ズ群５の移動速度は比較的低速になり、前述したとおり
ズーミング設定の如何にかかわらず合焦状態の変化の割
合が実質的に一定となる。

上述したズームセンサ23の出力を読み取るステップ以
降の動作を、再び第５図に示すフローチャートに基づい
て詳述する。分周値設定部140においてズーミング情報
が前回読み取ったデータと比較して変化したことが判別
されたときは、新たな分周値ｍが再設定され計数・分周
部120における上記f/mの分周数が決定される。一方、合
焦設定距離を変化させない場合でも、ズーミング状態を
変化させた場合は、第３図において説明したようにフォ
ーカシングレンズ群５の位置を調節しなければ、当該設
定距離に対する合焦状態を維持することができない。従
って、本装置では、ズーミング情報を上記モータ制御部
200に与え、そのズーミング情報の変化に応じて、合焦
状態を維持するためのフォーカシングレンズ群５の位置
をモータ制御部200において算出するように構成して
る。すなわち、モータ制御部200は、第３図に示す合焦
曲線のうち少なくとも曲線l₁及びl₂に関するデータが設
定された、例えばROM等でなる合焦曲線記憶部300からの
データ、上記ズーミング情報及び当該時点での合焦設定
距離を認識するために、自己の内部に設けられた機能で
ある合焦設定距離カウンタ201に基づいて、第３図で述
べた（１）式によって合焦維持に必要なフォーカシング
レンズ群５の位置を算出する。フォーカシングレンズ群
５の現在位置をその変化の都度更新しつつ記憶するレン
ズ位置記憶部210が設けられており、モータ制御部200
は、このレンズ位置記憶部210との間で情報の授受をな
すように機能する。

他方、ズーミング情報が変化していないときは、マニ
ュアルスイッチ29がオンになされているか否かがマニュ
アル指令信号識別部110を参照することにより再度判別
され、オンになっていないときはコントロール部10の動
作は再度メインルーチンに戻る。マニュアルスイッチ29
がオンであると判別されたとき、及び上述したとおりモ
ータ制御部200においてズーミングに追従してフォーカ
シングレンズ群５の繰出量が算出されたときは、レンズ
位置記憶部210に記憶されたデータにより、フォーカシ
ングレンズ群５が∞方向、またはＮ方向の合焦可能限界
位置（第３図の曲線l₁またはl₃上の位置）にあって、既
に判別された合焦設定距離の変更方向が上記限界位置を
越える方向になってしまっていないか否かがモータ制御
部200でチェックされる。このチェックの結果、限界位
置を越える方向への設定変更でないと判別されたとき
は、計数・分周部120のピント移動量カウンタ121の値を
読み取る。このカウンタ121における計数値は、マニュ
アルスイッチ29のオン時間中にカウントされた発振部13
0からの入力パルス数であり、既述のとおりの値が合焦
設定距離の変更量±ΔＤに対応する。ピント移動量カウ
ンタ121の値はモータ制御部200に与えられ、合焦設定距
離の現在値D₀を表わす合焦設定距離カウンタ201の値に
対し加減算（D₀±ΔＤ）がなされる。即ち、この加減算
の結果が新たな合焦設定距離D₁を表わすことになる。モ
ータ制御部200はこのD₁の値を上述の（１）式における
Ｄに代入し、合焦維持のための新たなフォーカシングレ
ンズ群の位置S₁を算出する。レンズ位置記憶部210の値
はこうして求められたS₁の値に変更される。

本実施例のシステムにおいて、フォーカシングレンズ
群の位置は、発振部130の出力である比較的周期の短い
パルスのカウント値として、比較的高分解能で、レンズ
位置記憶部210において常時認識され得るようになって
いる。即ち、モータ制御部200において算出される上記
（１）式によるフォーカシングレンズ群の位置も全てこ
のような精度で表わすものである。一方、第３図におい
て説明したとおり、ズーミングがワイド側に設定された
ときは、テレ側に設定されている場合よりも合焦調節の
ためのフォーカシングレンズ群５の移動量が少ないた
め、ワイド側における∞Ｎ間の合焦調節のためのステ
ッピングモータ８（第１図参照）の回転ステップ数は、
テレ側におけるそれよりも極めて少ないものとなる。従
って仮に、フォーカシングレンズ群の位置をステッピン
グモータの回転ステップ数により認識するようにシステ
ムを構成してしまうと、ワイド側における∞Ｎ間の１
ステップがテレ側の数ステップに対応する関係になるた
め、ワイド側におけるフォーカシングレンズ群位置の精
度はテレ側の数分の１となってしまう。この結果、ワイ
ド側で一旦合焦状態を得た後、ズーミングの状態をテレ
側に移動するときに、合焦を維持すべく上述の合焦曲線
に沿ってフォーカシングレンズ群を駆動させようとする
場合、ワイド側におけるレンズ位置表現の分解能が粗い
ために、テレ側における合焦のための正規の位置を特定
することができなくなってしまう。本実施例のシステム
ではこのような点に鑑みて、レンズ位置記憶部210にお
いて、合焦設定距離の∞Ｎ間がステッピングモータの
ステップ数によって何ステップになるかに係わらず、常
時、既述のとおり一定の高分解能でフォーカシングレン
ズ位置を記憶しているので、上述したような不具合が生
じることがない。

既述のようにして新たにフォーカシングレンズ群位置
S₁が算出されると、このS₁とレンズの現在位置S₀との比
較を行ない、このとき得られるS₁−S₀の値が、ステッピ
ングモータ８のステップ数で何ステップに相当するかが
算出される。S₁−S₀が１ステップ分に満たないときは、
メインルーチンに戻る。上記ステップ数が算定される
と、モータ制御部200はモータ駆動回路11にそのステッ
プ数だけステッピングモータ８を駆動すべく駆動信号を
発する。ステッピングモータ８が上記ステップ数だけ駆
動されると、モータ駆動回路11をオフ状態としメインル
ーチンに復帰する。

以上は本実施例装置がマニュアルフォーカシングモー
ドで動作する場合の説明図であるが、次にオートフォー
カシングモードで動作する場合を説明する。

オート／マニュアル切換えスイッチ28のポジションを
「オート」に選択すると、以下に説明するオートフォー
カシングレンズモードに係る各機能部が稼働する。第４
図において、コントロール部10に設定されたオートフォ
ーカス演算制御部400には、絞りセンサ24から絞り情報
が、ズームセンサ23からズーミング情報が、また上述の
高周波成分検出回路27からA/D変換部500を介してディジ
タル化された合焦情報がそれぞれ供給される。更に、オ
ートフォーカスイ演算制御部400は記憶部410とのデータ
の授受が行なわれるように構成されているとともに、上
述した合焦曲線記憶部300からのデータが供給されるよ
うになっている。オートフォーカス演算制御部400から
出力される自動合焦制御情報がモータ制御部200に与え
られ、モータ制御部200はこの制御情報によりモータ駆
動回路11を通して、ステッピングモータ８を所要のステ
ップ数だけ回転駆動させる。本実施例装置のオートフォ
ーカシングモードにおける制御の方式は、基本的には、
いわゆる、山登りサーボ方式（NHK技術研究報告第17巻
第１号（通巻第86号）第21ページ「山登りサーボ方式に
よるテレビカメラの自動焦点調整」参照）である。この
方式は原理的には次のようなものである。輝度信号の高
域成分のレベルは、撮像手段の撮像面に結像された像の
コントラストが尖鋭である程高くなる。従って、上記高
域成分のレベルは合焦の程度を表わすピントレベル情報
である。この方式は、先づレンズを動かしてみて、その
結果生じたピントレベルの変化を取り出し、変化が正で
あればレンズの移動方向は焦点の合う方向に一致してい
るのであるから、更にその方向にレンズを動かし、反対
に変化が負であれば移動方向とは反対にレンズを移動さ
せ、このような移動を繰返しながらピントレベルが最大
になる点を合焦位置として見出そうとするものである。
第４図に示した装置では、フォーカシングレンズ群５を
微小ステップ宛駆動し、その都度高周波成分検出回路27
よりA/D変換部500を介して得られるピントレベル情報
を、記憶部410に記憶された、当該直前のピントレベル
と比較することによって、ピントレベルが大きくなる方
向に逐次レンズを駆動し、合焦調節動作を行なう。この
動作に係る演算はオートフォーカス演算制御部40で行な
われる。

一方、被写体そのもののコントラストが多いか少ない
かに応じて、検出されるピントレベルの変化も異なった
ものとなる。第６図に示すようにコントラストの多い被
写体については、曲線A₀で示すように、レンズが合焦位
置にあるときには、前ピン及び後ピン位置にあるときと
のレベルの差が比較的大きい急峻な頂上が形成される山
形のピントレベル特性が得られる。しかしながら、コン
トラストの少ない被写体については、曲線B₀で示すよう
に、ピントレベル特性はなだらかな曲線となってしま
う。従って、本方式では、コントラストの多い被写体に
対しては合焦検出が正確になされ得るが、コントラスト
の少ない被写体に対しては合焦検出が比較的困難とな
る。このため、本実施例装置では、第６図に示すよう
に、非合焦時のピントレベルに応じた所定レベルとして
限界レベルＬを設定し、ピントレベルが限界レベルＬ以
下にあるときはフォーカシングレンズ群５の初動方向を
常焦点位置に向かう方向とし、ピントレベルの変化をチ
ェックしながら、漸次、レンズを駆動してピントレベル
のピーク位置を捜すように動作するようにしてある。レ
ンズの初動時点において、既にレンズが常焦点位置にあ
るときは、近距離方向に動かして同様の動作を行なう。
上記ピーク位置の検知方法は次のようなものである。

（１）ピントレベルが限界レベルよりも大きく、且つレ
ンズを移動させてもピントレベルが変化しない点を検出
する。すなわち、第６図に示す曲線A₀の頂上付近では、
実際には焦点深度が生じてピントレベルが変化しなくな
るため、このような位置を見出す。

（２）ピントレベル特性として、第６図に示す曲線B₀の
ように、なだらかなカーブしか得られない場合は、レン
ズの初動方向を常焦点位置に向かう方向とし、レンズを
前後の移動限界範囲内で１往復スキャニングさせ、この
スキャニング中、レンズの漸進動作に応じてピントレベ
ルの最大値を、各時点でのステッピングモータの駆動ス
テップ数とともに記憶し、この記憶に基づいて最終的な
ピントレベルのピーク位置を見出す。

なお、上記（１）の動作が上記（２）の動作に優先す
るようにして、合焦調節の誤動作が極力少なくなるよう
にしてある。動作の初期において、上記（２）の動作で
始動したような場合でも、途中で明らかなピーク値が見
出されたような場合は上記（１）の動作を行なう。ま
た、上記（２）の動作において、スキャニングの全範囲
でピントレベルが上記限界レベルＬ以下であるような場
合には、レンズを常焦点位置にセットしてステッピング
モータの通電を停止し、合焦の確率を上げるとともに、
省電力となるようにしている。また、合焦時または常焦
点位置にレンズがセットされたときのピントレベルを記
憶部410に記憶しておき、この記憶されたレベルと現時
点で得られているピントレベルとの比較を常時行ない、
ピントレベルの現在値が、所定時間以上にわたって、記
憶されたレベルと異なった値をとった場合は、ステッピ
ングモータを起動し、オートフォーカシングの動作を再
開する。上記所定時間を設定してあるのは、ノイズによ
る誤動作の防止のためと、何等かのものが一時的に被写
体の前の横切った場合の過敏な反応を抑制するためであ
る。

第３図において述べたように、一般に後群レンズを駆
動して、フォーカシングを行なう装置ではズーミングの
状態がワイド（Ｗ）側に設定されているときは、合焦調
節のために必要とされるレンズの移動量は極めて少なく
なるので、固定焦点レンズにおける場合のように殆ど調
節が必要でなくなる。また、ズーミングが標準（Ｓ）に
設定された場合でも、絞りがかなり深く絞り込まれた状
態では、∞Ｎ間のレンズ変位量は、実質的に焦点深度
の範囲内に含まれてしまうことになる。そこで、本実施
例装置では、オートフォーカス演算制御部400におい
て、絞りセンサ24及びズームセンサ23より、絞り値及び
ズーミング情報を常時読み取り、レンズの∞Ｎ間の調
節変位量が焦点深度の範囲内に含まれてしまうような状
況下においては、フォーカシングレンズを当該焦点深度
内の所定位置にセットし、オートフォーカシング動作を
自動的に停止して、ステッピングモータへの通電を断
ち、節電をはかるようにしてある。

更に、既述の通常のオートフォーカシングモードでの
動作においても、焦点深度でカバーされ得る範囲内では
レンズを駆動しないようにしているため、レンズを∞
Ｎ間の全区間に亘って移動させる場合に比較し、現実の
レンズ移動範囲は極めて限定されたものとなり、拘束の
オートフォーカシング動作が実現される。

一般に、後群レンズの移動によりフォーカシングを行
なう場合、所謂マクロ切換えをせずに接写距離までピン
トを合わせることができる。しかしながら、常に、接写
距離∞間の全範囲に亘ってオートフォーカシングのた
めのレンズ移動を行なっていたのでは、レンズの移動範
囲が大きいため、合焦を得るのが遅くなってしまう虞が
ある。このため、本実施例装置では、第１の距離範囲
（1m∞の範囲）を通常距離、第２の距離範囲（1m未
満）を接写距離、としてそれぞれ設定し、通常時は、上
記通常距離の範囲に対応してレンズを駆動し、オートフ
ォーカシング動作を行なう。これはステッピングモータ
の駆動ステップ数を常時計数し制御することにより容易
に実現できる。上記のように通常距離を対象としてオー
トフォーカシングを行なう場合において、実際には接写
位置に被写体があったとしても、被写体のコントラスト
が十分多い場合や、被写体が接写範囲でもほぼ1m付近に
あるときは、フォーカシングレンズが合焦距離1mに対応
する位置の付近に至ったときに、ピントレベルを検知で
きるので、フォーカシングレンズ群は接写対応位置方向
に移動し、適正な合焦状態を得ることができる。但し、
被写体が接写距離の範囲にあり、且つ、コントラストが
弱い場合は、上述のようにして適正な合焦状態を得るこ
とは困難になる。本実施例装置では、ピントレベルが低
いときは、オートフォーカシング動作につき既述の
（２）の方法で、フォーカシングレンズ群をスキャニン
グさせながら合焦検出を行なうが、上記通常距離の範囲
に対応させて先づスキャニングを行ない、これだけでは
合焦検出できなかった場合にのみ上記接写距離の範囲に
対応させてスキャニングを行なうことにより、合焦検出
するようにしている。このようにすることにより、所
謂、マクロ範囲の自動合焦が可能となっている。なお、
スキャニングによっても最終的に合焦検出がなされない
場合は、フォーカシングレンズ群を強制的に常焦点位置
にセットする。一方、接写距離にある被写体は、撮影者
は明らかに認識できるので、図示しないマクロ切換えの
手動スイッチにより、上述のオートフォーカシングの対
象とする上記両距離範囲の設定を切換えることもでき
る。また、赤外線或いは超音波等による公知の距離セン
サを設けて、被写体の距離範囲を検知し、これに応じて
オートフォーカシングの対象とする上述の両距離範囲を
切換えるように構成してもよい。このようにすることに
より高速で確実なオートフォーカシングが実現できる。

一方、オートフォーカシング演算制御部400には、上
述の合焦曲線記憶部300からのレンズ位置データが供給
されている。原理的には、第３図における合焦曲線l₁と
l₃との間の範囲を逸脱しては合焦状態を得ることは不可
能であり、且つレンズ移動のメカニズム上の制約から実
際にフォーカシングレンズの移動が可能な範囲は、第３
図において示された範囲Svに制限される。このため、本
実施例装置では、合焦曲線記憶部300において、上記範
囲Svを設定しておき、いかなる場合にも合焦調節がこの
範囲を逸脱するようなことがないような制御がなされる
ように構成されている。

第７図は、上記第４図に示したシステムの変形例を示
すブロック図である。第７図において、第４図に示した
ブロックに相応するブロックについては同一の符号をも
って示し、その詳細な説明は省略する。第７図における
システムでは第４図におけるシーソー型の２接点のマニ
ュアルスイッチ29に代えて、プッシュボタン型の自動復
帰型単接点スイッチ290が適用されている。マニュアル
スイッチ290の接点290aがオンになっている時間中はフ
ォーカシングレンズ群５の移動がなされる。そのときの
レンズの移動速度の制御については、前述した第４図に
おけるシステムと全く同様にしてなされる。一旦スイッ
チ290をオフにして再度オンにすると、レンズの移動方
向が反転するようになっている。すなわち、マニュアル
スイッチ290のオン時間は、コントロール部10A内の動作
時間設定部111により認識され、マニュアルスイッチ290
のオン時間に係る情報として前記第４図のシステムにお
けると全く同様に計数・分周部120に与えられる。動作
時間設定部111は、また、マニュアルスイッチ290がオフ
になった時点からオフタイマ112の計時動作を開始させ
る。マニュアルスイッチ290のオフ状態の継続中に、オ
フタイマ112の計時動作が終了した場合は、このオフタ
イマ112の出力により移動方向設定部113を機能させ、焦
点調節の方向を強制的に常焦点方向に向かわせるように
セットする。上記動作時間設定部111,オフタイマ112及
び移動方向設定部113を含んでマニュアル指令信号識別
部110Aが構成されている。

上記第７図に示すマニュアル指令信号識別部110Aに関
する動作のフローチャートを第８図に示す。

マニュアルスイッチ290の状態を読み取り、接点290a
がオンかオフかを判別する。接点290aがオンであるとき
は、次のズームセンサ23の情報を読み取るステップに移
行する。これ移行の動作は、第５図のフローチャートで
説明したものと全く同様であり、その説明を省略する。
接点290aがオフであるときは、オフタイマ112が既に計
時動作を終了しているか否かを判別する。オフタイマ11
2における計時動作が終了していると判別されたとき
は、移動方向設定部113において、合焦調節方向が常焦
点位置の方向になるよう、移動方向情報が強制セットさ
れる。オフタイマ112における計時動作が終了していな
いと判別されたときは、その計時動作が、一旦初期設定
されてから行なわれている正規の計時動作か否かが弁別
され、正規の計時動作であるときにメインルーチンに戻
る。正規の計時動作でないときは、オフタイマ112を初
期設定し、移動方向設定部113により設定される移動方
向を反転させた後メインルーチンに戻る。この動作は、
マニュアルスイッチ290を押した後一旦オフした直後の
状態に対応する。

なお、上述した各実施例の装置においてマニュアルフ
ォーカシングモードとオートフォーカシングモードとの
動作モードの切換えはオート／マニュアル切換えスイッ
チ28により一挙動でなされ、この駆動モードの切換え時
において、一旦得られていた合焦状態が崩されることが
ない。従って動作モードの切換え毎に合焦調節をやり直
す必要がない。

［発明の効果］本発明の焦点調節装置によれば、設定された合焦設定
距離の合焦曲線が記憶されていなくても、記憶された適
宜の各合焦曲線に基づいた演算によりフォーカシングレ
ンズ位置を割り出すことができるため、合焦曲線を表す
データを保持しておくための記憶手段は比較的小容量の
のもので済むことになり、この種の装置を安価に提供す
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焦点調節装置のブロ
ック図、第２図は、上記第１図におけるフォーカシングレンズ群
を可動支持する機構の詳細を示す構成図、第３図は、ズーミングの状態及び合焦設定距離の双方に
応じた合焦状態を得るためのフォーカシングレンズ群の
位置を表わす合焦曲線の特性図、第４図は、上記第１図に示す装置におけるコントロール
部の機能を表わすブロック図、第５図は、上記第４図のコントロール部の動作に関する
フローチャート、第６図は、異なる被写体に関し、合焦調節に応じて得ら
れるピントレベルの特性線図、第７図は、上記第４図に示すシステムの変形例を示すブ
ック図、第８図は、上記第７図に示すシステムの動作に関するフ
ローチャートである。３……バリエータレンズ群５……フォーカシングレンズ群８……ステッピングモータ（駆動発生手段） 10,10A……コントロール部（制御手段） 11……モータ駆動回路（駆動力発生手段） 23……ズームセンサ 29,290……マニュアルスイッチ（マニュアル指令信号生
成手段） 110,110A……マニュアル指令信号識別部（マニュアル指
令信号生成手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/232 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともバリエータレンズ群と合焦調節
のために移動自在に設けられたフォーカシングレンズ群
とを含んでなるレンズ系と、上記バリエータレンズ群の位置に基づいてズーミングの
状態を検出するズームセンサと、ズーミングの状態及び合焦設定距離に応じた適正な合焦
状態を得るためのフォーカシングレンズ群の位置を表す
合焦曲線を複数記憶するための記憶手段と、上記フォーカシングレンズ群を移動させるための駆動力
発生手段と、設定された合焦設定距離が上記複数の合焦曲線の何れか
に該当するものであるときは、この該当する合焦曲線に
依拠して当該時点での上記ズームセンサの検出出力に対
応する適正なフォーカシングレンズ位置を割り出し、設
定された合焦設定距離が上記複数の合焦曲線のうちの何
れにも該当しないものであるときは、上記ズームセンサ
の検出出力に応じて、記憶された合焦曲線のうち適宜の
各合焦曲線に基づいた演算によりフォーカシングレンズ
位置を割り出し、割り出されたフォーカシングレンズ位
置に上記フォーカシングレンズ群を移動させるべく上記
駆動力発生手段を作動させるための出力を発する制御手
段と、を具備したことを特徴とする焦点調節装置。