JPH0279011A - カメラの自動合焦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レンズを透過して入射する光束によって光
量積分型の受光素子上に被写体像を形成し、光量積分を
行ってレンズの被写体に対するデフォーカス量を求める
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って形成される
像の状態によってデフォーカス量を検知するいわゆるＴ
ＴＬ方式の焦点検出法がオートフォーカス（ＡＦ）の方
式として多く採用されている。

デフォーカス量は、レンズ繰り出し型変換係数にｖａｌ
を用いてへＦ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。

ところで、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って表現される。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
によっ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１２図に実線で示したよ
うにズームコードの区間内で１つの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１３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、フォーカシングレンズが停止している場合には、
検出されたデフォーカス量と上記の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ォーカス量が大き
い場合にはＫｖａｌのリニアリティが保証されず、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点でデフォーカス量を検出しテＡＦヲカける
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。

従って、正確な駆動量を得るためにはＫｖａｌがリニア
となる領域でデフォーカス量の検出、すなわちＣＯＤ積
分を行う必要が生じ、当初のデフォーカス量が大きい場
合にはＡＦ駆動中にＣＣＩ）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Ｐｌ、
積分終了までの駆動パルスをη、ＣＯＤの出力からデフ
ォ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２４とする。

単純計算によれば、上記の演算によって求められるパル
ス数は、積分開始時と終了時との中間位置、パルス数（
Ｐｉ十Ｐ２）／２にレンズが位置する際のデフォーカス
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。

従って、ＡＰ駆動中に駆動パルスの演算を行う場合には
単純計算によっ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０本明細書では、このＡＰ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副制御行うことができないと
いう問題があった。

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ＡＰ制御をかけることができるカメラの自動合
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、撮影レンズのフォーカシングを行うフォーカシ
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ォーカス量を検出する光量
積分型のデフォ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、デフォーカス量を
フォ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
力する係数出力手段と、デフォーカス量検出手段の積分
開始時及び終了時における係数出力手段の出力から変換
係数を算出する係数演算手段と、駆動手段の非作動時に
はデフォ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係数演算
手段によって演算された変換係数を選択する選択手段と
、選択手段によって選択された出力及びデフォーカス量
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ック図である。

ボディ１は、撮影用の各種の情報処理を行うメインＣＰ
Ｕｌ０と、主としてスイッチによる情報入力、撮影レン
ズ２との情報の授受及び表示を行う表示用ＣＰＵＩ　ｌ
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ィルムの
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
シャッターを制御する露出ルリ御回路１６、撮影レンズ
を介して入射する光束によって形成される被写体像を受
光するＡＰ用ＣＣＤ１７、このＡＰ用Ｃ０Ｄ１７の出力
から橋形レンズのデフォーカス量を検出するＣＣＤ処理
回路１８を備えている。

また、レンズのフォーカシングを行うためのオートフォ
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、Ｃ
ＣＤ処理回路１８の出力を演算してへＦ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
られている。

バッテリー２２は、上述したカメラボディ内の各能動素
子に電源を供給するほか、後述の撮影レンズ内のモータ
、ＣＰ［Ｉ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６ｏ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、フォーカシン
グ、ズーミング、絞り制御を何れもレンズ内の駆動力に
よって行い得る構成となっている。

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ってフォーカシング、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６ｏ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〜り駆動部田、Ｐｚモータ駆動部図
、＾Ｅ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っている。

レンズＣＰＩＪ６６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ＲＯ
Ｍσ、各モータの駆動量をパルスに変換して検出するＡ
Ｐパルサー閏、Ｐｚパルサー１１９．　　ＡＥパルサー
７０、そしてズーミング用のカム環及びフォーカシング
用のカム環の回動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
ラシとの組合せによって構成され、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ＣＰｔ１６６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
群を介してボディ１側との通信を行うことが可能とされ
ており、例えばボディ側で検出されたデフォーカス量を
受けてレンズＲＯＭ６７のデータを参照しつつ駆動量を
演算し、ＡＰパルサー６８により駆動量を検出しつつＡ
Ｆモータ６０を駆動する機能、あるいはボディ側で決定
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ＡＨ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、状況に応じてボディ側のＡＦモータ
によってもフォーカシングが可能なようにフォーカスレ
ンズ駆動用のＡＦカプラー７３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
はボディ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、ボディ側へ設定データ
を転送する。

レンズＲＯ１４６７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
ｃｐｕｅａ、あるいはボディ側の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ックをカウントすることによって内
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
よっ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パルスによってより細かい
ステップに分割して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）、Ｋｖａ
ｌ補正係数（にＣ）、先頭パルス数ｐｈとをレンズＲＯ
Ｍ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
０式のような一次関数として管理している。

Ｋｖａｌ：Ｋｈ＋Ｋｃネ（Ｐｓ−Ｐｈ）　　　−■なお
、先頭にｖａｌ（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、Ｋｖａ１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０式に示すように同様の管理を行っている（第４図参
照）。

ｆ＝ｆｈ＋ｆｃ本（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、ＡＰ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ＡＦを実
現できるようＣＯＤ積分の開始時と終了時とのＫｖａｌ
を入力し、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ォーカス量
、フォ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軸はデフォ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０例えばデフォ
ーカスＩＩＺ＋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ｙＩで表わされる。

第６図は、焦点圧Ｍｆ２〜ｆ６でズーミングを行いつつ
デフォーカス量ｚ２にあっ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の上向縁がレンズの駆動に伴うデフォ
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
グを行いつつデフォーカス量ｚ３の状態にあったレンズ
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
つデフォーカス量ｚ４の状態にあっ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
々デフォーカス量は異なるが何れも駆動パルス数が等し
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
ド側からテレ側へズ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場合とでデフォーカス量の減
少の過程が異なる０合焦のためのレンズ駆動を行いつつ
オーバーラツプ積分を行う場合には、上記の過程をも考
慮に入れることによってより正確なＡＦ副制御行うこと
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へ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って求められるデフォーカス量
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（ｄｌ＋ｄ２）／２となるが、このデフォーカス
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（Ｋｌ）と終了時のＫｖａｌ
（Ｋ２）の平均値（Ｋ１＋に２）／２によって求めるこ
とができる。

そして、この平均値にょる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
フォ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、Ｐｓ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図がら理解できるよ
うにデフォーカス・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０％プラスする構
成としている。なお、ｎχは積分開始時と終了時とのＫ
ｖａｌ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図シよ＾Ｆ駆動パルスを演算するためのフローで
ある。ステップ（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８．２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って
行われる。この処理は、８．２０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、３．２１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。

３．２２では、Ｐｚパ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、８．２３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、エラー処理に入って以後の
演算を停止する。

Ｐｓが所定範囲にある場合には８．２４で前述の０式に
従ってＫｖａｌを求め、第１０図のフローへリターンす
る。

さて、３．２でＫｖａｌが演算されると、８．３ではこ
れを積分スタート時のＫｖａｌ（Ｋｆ）とする、続いて
３．４でＣＣＤ積分が終了するのを待ち、Ｓ、５．６で
積分終ア時のにｖａｌ（Ｋ２）を求めると共に、９．７
でデフォ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、３．８から８．９へ進んでＫｌとに２との平均値を
Ｋｖａｌとし、　　Ｓ、１０でＰｚモータが駆動中であ
るか盃かを判断し、ワイド側がらテレ側へズーミング中
である場合には３．９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１ｃｖａｌをｎχプラスする。

続いて、駆動パルスＰｘを上記のＫｖａｌとデフォーカ
ス量ｄｘとから演算し、８．１５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がらｓ、１１３へ進
んで積分終了後のＫｖａ１％　Ｋ２に基づいて駆動パル
スを求める。

レンズＣＰＩＪ６６は、ＡＦパルサー６８の出方を上記
の演算によっ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、フォ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ィルムを使用するカメラ
についてのみ述べたが、この発明の適用範囲はこれに限
定されず、例えば２次元ＣＯＤ等の充電変換索子を撮像
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ＡＰ副制御かけることがで
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ック図、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ォーカス
量とフォ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ャート、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る検出焦点距
離との関係を示すグラフ、第１４図はＫｖａｌとデフォ
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・・・カメラボディ ２・・・撮影レンズ １０．１１．６６・・・メインＣＰＩＩ、　　表示用ｃ
ｐｃ、レンズＣＰｕ（係数演算手段、選択手段、駆動量
算出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮影レンズのフォーカシングを行うフォーカシン
   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
   型のデフォ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
   量をフォ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っ
   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. （２）前記係数演算手段は、前記デフオーカス量検出手
   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項１記載のカ
   メラの自動合焦装置。
3. （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請求項１及び２の何れかに記載の
   カメラの自動合焦装置。