JPH04311909A - カメラシステム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラシステムに関し、
特に画像入力装置、写真用カメラ、ビデオカメラ等の変
倍系を有する所謂リヤーフォーカス式の撮影系において
合焦操作を適切に行なったカメラシステムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】写真用カメラやビデオカメラ等で用いら
れる変倍系を有した撮影系の１つとして所謂リヤーフォ
ーカス式のズームレンズがある。

【０００３】図５は変倍系よりも後方のリレーレンズの
一部のレンズ群１０４を合焦用レンズ群として光軸上を
移動させて焦点合わせを行なったリヤーフォーカス式の
撮影系ＳＬを有するカメラシステムの要部概略図である
。同図においてレンズ群１０１とレンズ群１０３は固定
しており、バリエータとしてのレンズ群１０２をモータ
等から成る焦点距離調節手段１１２により光軸方向に移
動させて変倍を行っている。

【０００４】又、レンズ群１０４は変倍の際の像面変動
の補正と焦点調節の両方の役割を有している。即ち図５
のレンズ構成では被写体距離が変わる場合及び撮影系の
焦点距離（ズーム位置）が変わる場合の両方において、
ともに合焦用レンズ群１０４の光軸上の位置を変えて合
焦を行い、これにより焦点面が所定位置、例えば撮像素
子面上に位置するようにしている。

【０００５】図３は図５の撮影系ＳＬにおいて横軸に変
倍用レンズ群１０２の位置を、即ち変倍位置を、縦軸に
合焦用レンズ群１０４のフォーカスの際の光軸上の位置
をとり、物体距離をパラメーターにとったときの説明図
である。図３に示すように合焦用レンズ群の各物体距離
に対する光軸上の位置（カム軌跡）は変倍位置によって
種々と変わってくる。又、メカ的な制約により例えば至
近距離物体（曲線３２，３５）では変倍中の一領域（点
線で示す領域）で非合焦となる領域がある。

【０００６】尚、図５においては撮影系ＳＬにより撮像
素子１０５面上に物体像を結像している。撮像素子１０
５で得られた物体像に関する信号は増幅器１０６で増幅
し、ハイパスフィルター１０７を介し、マイコン１０８
に送っている。

【０００７】図４はこのときの物体像に関する合焦信号
、即ちＡＦ信号と撮影系の合焦用レンズ群１０４の光軸
上の位置、即ち焦点状態（合焦状態）との関係を示す説
明図である。同図において撮像素子１０５で得られるＡ
Ｆ信号が最高値になるレンズ群１０４の光軸上の位置が
合焦位置である。

【０００８】図５においてマイコン１０８は撮像素子１
０５で得られたＡＦ信号から合焦状態を判断し、フォー
カス用のモータドライバ１０９にモータ１１１の駆動命
令を出している。これによりモータ１１１はフォーカス
用レンズ群１０４を駆動させて合焦している。

【０００９】図５のカメラシステムではズーム駆動用の
スイッチ１１３，１１４が押されてＯＮになると、マイ
コン１０８はそれを検知し、ズーム用のモータドライバ
１１０にズームモータ１１２の駆動命令を出している。 これによりズームモータ１１２は変倍用レンズ群１０２
を駆動させて変倍を行っている。

【００１０】このとき位置検出用のエンコーダ（不図示
）によりレンズ群１０２の変倍位置を検出し、レンズ群
１０２の動きに応じてフォーカス用レンズ群１０４を図
３で示すカム軌跡に沿って移動させて変倍により変動す
る焦点面を補正している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般に図３に示すよう
に合焦可能な物体距離は変倍系の変倍位置によって変わ
ってくる。この為同じ距離の物体であっても、例えば図
３の曲線３５に示すように有限距離物体に合焦させた後
、望遠端から広角端への変倍を行うとき、望遠端ｅ１か
ら変倍位置ｅ２までは合焦用レンズ群は移動可能なので
合焦となる。

【００１２】しかしながら変倍位置ｅ２をすぎて変倍位
置ｅ３までは合焦用レンズ群はメカ的な制約により移動
出来なくなってくる（直線３３上に固定となる。）。こ
の結果、非合焦になってくる。

【００１３】そして更に変倍を行うと変倍位置ｅ３から
広角端ｅ４までは合焦用レンズ群は移動可能となってく
るので、即ち曲線３５の軌跡に沿って移動するようにな
るので合焦となってくる。

【００１４】このように有限距離物体に合焦させた状態
で変倍を行っていったとき、合焦用レンズ群の移動がメ
カ的に規制され非合焦となったときは所定の変倍領域（
図３では点ｅ２から点ｅ３までの変倍領域）では非合焦
のままとし変倍を続行し、合焦出来る変倍位置ｅ３まで
変倍させて、その後は有限距離物体の移動軌跡（図３の
例では曲線３５）に沿って合焦させている。

【００１５】しかしながらこのとき変倍部の変倍速度を
通常の変倍速度で行うと合焦可能な点ｅ３の変倍位置に
精度良く変倍させることが難しく、多くの場合、変倍位
置ｅ３を通過してしまい合焦させることができなく広角
端まで変倍してしまうという問題点があった。

【００１６】尚、このようなことは広角端から望遠端へ
の変倍を行う場合も同様である。

【００１７】本発明は有限距離物体に合焦させて変倍を
行っていったときメカ的な制約により合焦用レンズ群の
移動量が規制され所定の変倍位置から非合焦となり、更
に変倍を行い合焦可能となる変倍位置より合焦可能な所
定のカム軌跡に沿って変倍を行うとき変倍部の変倍速度
を制御することにより合焦位置を通過してしまうことを
防止し、精度良く合焦させることができるようにしたカ
メラシステムの提供を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のカメラシステム
は、変倍部の一部のレンズ又は該変倍部よりも像面側に
配置した少なくとも一部のレンズより成る合焦用レンズ
群を光軸上移動させて焦点合わせを行う撮影系と該撮影
系の焦点情報を検出する焦点検出手段とを有し、有限距
離物体に焦点合わせを行った状態で該変倍部を一定速度
で変倍させ、このとき該有限距離物体に対して非合焦と
なる変倍領域に入ったときは該変倍部の変倍速度を該焦
点検出手段からのＡＦ信号に基づいて変化させたことを
特徴としている。

【００１９】この他本発明では、変倍部の一部のレンズ
又は該変倍よりも像面側に配置した少なくとも一部のレ
ンズより成る合焦用レンズを光軸上移動させて焦点合わ
せを行う撮影系と該撮影系の焦点情報を検出する焦点検
出手段とを有し、該合焦用レンズ群は該変倍部の変倍に
よる像面変動を補正する為に移動しており、有限距離物
体に焦点合わせをした状態で該変倍部で変倍を行い、こ
のとき該合焦用レンズの移動が規制され非合焦となる変
倍領域に入ったときは該変倍部の変倍速度を該焦点検出
手段からの信号に基づいて変化させてことを特徴として
いる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図である
。同図においてＳＬは撮影系（撮影レンズ）であり変倍
系を有している。

【００２１】本発明に係る撮影系ＳＬは図５の従来の撮
影系と同様のリヤーフォーカス式を用いたレンズ構成よ
り成っている。

【００２２】即ち、１は固定の第１群、２は変倍用の第
２群（変倍用レンズ群）、３は固定の第３群、４は変倍
に伴なう像面変動を補正すると共に焦点調節を行なう機
能を有する第４群（合焦用レンズ群）、５は撮像素子で
ある。

【００２３】本実施例のカメラシステム全体としての各
要素は図５のカメラシステムと略同じである。

【００２４】即ち、本実施例においては撮影系ＳＬによ
り撮像素子５面上に物体像を結像している。撮像素子５
で得られた物体像に関する焦点信号（ＡＦ信号）は増幅
器６で増幅し、ハイパスフィルター７を介し、マイコン
８に送っている。

【００２５】撮像素子７、増幅器６、ハイパスフィルタ
ー７、そしてマイコン８は焦点検出手段の一要素を構成
している。このとき物体像に関する合焦信号、即ちＡＦ
信号と撮影系ＳＬの合焦用レンズ群４の光軸上の位置、
即ち合焦状態との関係は図４に示すようになっている。 同図において撮像素子５で得られるＡＦ信号の値ＡＦが
最高値になるレンズ群４の光軸上の位置４１が合焦位置
である。即ち位置４１が映像信号の高周波成分が多くな
る合焦位置である。

【００２６】マイコン８は撮像素子５で得られたＡＦ信
号から合焦状態を判断し、フォーカス用のモータドライ
バ９にフォーカスモータ１１の駆動命令を出している。 これによりフォーカスモータ１１はフォーカス用レンズ
群４を駆動させて合焦している。

【００２７】本実施例のカメラシステムではズーム駆動
用のスイッチ１３，１４が押されてＯＮになると、マイ
コン８はそれを検知し、ズーム用のモータドライバ１０
にズームモータ１２の駆動命令を出している。これによ
りズームモータ１２は変倍用レンズ群２を駆動させて変
倍を行っている。

【００２８】このとき、位置検出用のエンコーダ２０に
より変倍用レンズ群２の変倍位置を検出し、変倍用レン
ズ群２の動きに応じてフォーカス用レンズ群４を図３で
示すカム軌跡に沿って移動させて変倍により変動する焦
点面（像面）を補正している。

【００２９】本実施例では図３に示すように、例えば物
体距離を有限距離物体（曲線３１で示される物体距離）
から有限距離物体（曲線３５で示される物体距離）に変
化させたとする。

【００３０】このとき変倍位置が望遠端ｅ１であったと
する。そして望遠端から広角端へ変倍を行ったとする。 望遠端ｅ１から変倍位置ｅ２までは合焦用レンズ群は曲
線３５に沿って移動するので合焦となる。変倍位置ｅ２
から変倍位置ｅ３までは合焦用レンズ群を曲線３５の点
線で示す軌跡上を移動させれば合焦となる。

【００３１】しかしながら、メカ的な制約より合焦用レ
ンズ群は変倍位置ｅ２から変倍位置ｅ３までは移動させ
ることができない。このとき合焦用レンズ群は直線３３
上に位置している。そこで変倍位置ｅ２からは非合焦の
状態のまま変倍位置ｅ３まで変倍させる。

【００３２】このとき変倍部の変倍速度、即ち変倍用レ
ンズ群２の変倍速度をマイコン８からのＡＦ信号に基づ
いて変化させている。具体的には変倍位置ｅ３を以下点
ｅ３と表示すれば点ｅ３で有限距離物体に合焦させるこ
とができる。しかしながら、このときの変倍速度が速い
と点ｅ３を通過してしまい合焦させることができない場
合がある。又、始めから変倍速度を遅くすれば合焦精度
は高くなるが時間がかかりすぎて良くない。

【００３３】そこで本実施例では変倍用レンズ群２が点
ｅ３付近にくると撮像素子５から得られるＡＦ信号が図
４に示すように大きくなる性質を利用して、マイコン８
により撮像素子５から得られる合焦信号をモニターしつ
つ、ＡＦ信号が所定の値（例えば図４のスレッショルド
レベル）になったら変倍速度を遅くしている。

【００３４】これにより変倍部が点ｅ３の変倍位置に正
確に位置するようにして合焦することができるようにし
、その後変倍と共に合焦用レンズ群４を曲線３５の軌跡
に沿って移動させ合焦状態を維持している。

【００３５】次に本実施例の動作について図２のフロー
チャートを用いて説明する。図２のフローチャートは主
にマイコン８の内部で実行されるプログラム中のフロー
チャートを示している。

【００３６】ステップ２００でＡＦ信号を得ている。即
ち撮像素子５による映像信号出力から増幅器６、フィル
タ７を介して得られる高周波成分に基づくＡＦ信号を取
り込んでいる。

【００３７】ステップ２０１でステップ２００で取り込
んだＡＦ信号に基づき撮影系が合焦であるか否かの判断
をしている。ステップ２０２はステップ２０１で非合焦
と判別した際に合焦用レンズ群４を合焦方向に駆動させ
ている。ステップ２０３はステップ２０１で合焦と判別
したときに変倍操作をしているか否かをスイッチ１３、
１４の出力から判断している。

【００３８】ステップ２０４でエンコーダ２０、２１か
ら得られる変倍用レンズ群２及び合焦用レンズ群４の位
置情報に基づきマイコン８のＲｏｍに記憶した電子カム
曲線（図３の各カム軌跡）に沿って両レンズ群２、４を
一定の速度で変倍させている。

【００３９】ステップ２０５は合焦用レンズ群４の位置
が至近端にあるか否かをエンコーダ２１からの出力から
判別している。ステップ２０６は現フィールドにおける
フィルタ７からのＡＦ信号出力レベルと前フィールドの
それとを比較している。

【００４０】ステップ２０７はフィルタ７からのＡＦ信
号出力が後述するＡＦ信号のスレッショルドレベルを越
えたか否かを判断している。ＡＦ信号がスレッショルド
レベルを越えたときはステップ２０８で変倍速度をステ
ップ２０４で設定した変倍速度よりも遅くしている。即
ちマイコン８のＲｏｍから変倍速度を遅くする為のデュ
ーティ駆動の為の情報を読み出し実行している。

【００４１】このとき変倍速度を遅くした状態で合焦が
得られるまで前記動作を行う。そして合焦状態になった
らステップ２１０にて変倍速度を標準の元の変倍速度に
変更してステップ２０３で変倍操作を行う。

【００４２】次に、ステップ２０４〜ステップ２１０ま
でを図３、図４を参照して詳述する。図３において例え
ば物体距離が曲線３５で表わされるものとする。

【００４３】まず点ｅ１（望遠端）から点ｅ２へと変倍
を行ったとき、点ｅ２でエンコーダ２１からの出力信号
で合焦用レンズ群４の至近端を検出する（ステップ２０
５）。この点ａから点ｅ２に至る変倍範囲では合焦状態
となっているので、これは図４において点４１の位置に
相当しＡＦ信号は最高値となっている。点ｅ２より広角
端方向に変倍を行う。このとき合焦用レンズ群４はメカ
的な制約より至近方向へ移動させることができず合焦状
態は序々に低下してくる。

【００４４】即ち、図４に示すようにＡＦ信号のレベル
は低下してくる。更に変倍を行い点ｅ３に近づいてくる
と今度はＡＦ信号のレベルは増加してくる。

【００４５】この状態をマイコン８で判別する（ステッ
プ２０６）。ステップ２０６でＡＦ信号のレベルが増加
してきたと判別されるとステップ２０７で撮影系が合焦
付近かどうかの判別を行う。これは図４でスレッショル
ドレベルによりその値より合焦付近か否かを判断し、こ
のスレッショルドレベルを越えたら合焦付近と判別する
。そして合焦付近と判別したら変倍速度を遅くする（ス
テップ２０８。）。

【００４６】このときの変倍速度を遅くする為のズーム
モータ１２の速度を遅くする方法としてはデューティ駆
動が適用可能であるがズームモータ１２の印加電圧を変
えることによっても可能である。

【００４７】以上より点ｅ３の合焦付近にきたら変倍速
度を遅くし、これにより点ｅ３の変倍位置に合焦するま
で変倍をゆっくり行い、点ｅ３で正確に合焦出来るよう
にしている（ステップ２０９）。そして合焦となった後
は変倍速度を元に戻し、点ｅ４の広角端まで変倍を行う
（ステップ２１０）。

【００４８】この方法によれば点ｅ３付近でのみ変倍速
度を遅くすることができ、点ｅ３を通過することなく点
ｅ２から点ｅ３に至る変倍範囲以外では常に安定した合
焦画像を得ることができる。

【００４９】本実施例では望遠端から広角端への変倍に
関して説明したが逆に広角端から望遠端への変倍を行う
場合も同様に適用可能である。

【００５０】又、合焦用レンズ群４の至近端の検出をエ
ンコーダ２１で行う代わりにフォーカスモータ１１にパ
ルスモータを用いて、マイコン８からのモータ駆動パル
スをカウントして、このパルスカウンターを利用して行
っても良い。

【００５１】又、点ｅ３の合焦付近の検出をＡＦ信号を
用いる代わりにズームエンコーダ２０の位置情報から概
略の合焦位置を予測するようにしても良い。

【００５２】

【発明の効果】本発明によればメカ的な制約より合焦用
レンズの移動量が規制されて合焦させることができない
変倍範囲内においては、非合焦の状態で該変倍範囲を越
えて合焦可能な変倍位置に復帰させる際、前述の如く変
倍部の変倍速度を合焦点近傍で変化させることにより合
焦位置を通過してしまうことを防止し、精度良く合焦状
態を得ることができるカメラシステムを達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の要部概略図

【図２】図１の
動作のフローチャート

【図３】各変倍位置における合焦用レンズ群の移動軌跡
の説明図

【図４】合焦状態に対するＡＦ信号との関係を示す説明
図

【図５】従来のカメラシステムの要部概略図

【符号の説明】

ＳＬ　　撮影系 ２　　変倍用レンズ群 ４　　合焦用レンズ群 ５　　撮像素子 ６　　増幅器 ７　　ハイパスフィルター ８　　マイコン ９　　モータードライバ １０　　モータードライバ １１　　モーター １２　　モーター １３　　スイッチ １４　　スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　変倍部の一部のレンズ、又は該変倍部
   よりも像面側に配置した少なくとも一部のレンズより成
   る合焦用レンズを光軸上移動させて焦点合わせを行う撮
   影系と該撮影系の焦点情報を検出する焦点検出手段とを
   有し、有限距離物体に焦点合わせを行った状態で該変倍
   部を一定速度で変倍させ、このとき該有限距離物体に対
   して非合焦となる変倍領域に入ったときは該変倍部の変
   倍速度を該焦点検出手段からの信号に基づいて変化させ
   たことを特徴とするカメラシステム。
2. 【請求項２】　　変倍部の一部のレンズ又は該変倍部よ
   りも像面側に配置した少なくとも一部のレンズより成る
   合焦用レンズを光軸上移動させて焦点合わせを行う撮影
   系と該撮影系の焦点情報を検出する焦点検出手段とを有
   し、該合焦用レンズは該変倍部の変倍による像面変動を
   補正する為に移動しており、有限距離物体に焦点合わせ
   をした状態で該変倍部で変倍を行い、このとき該合焦用
   レンズの移動が規制され非合焦となる変倍領域に入った
   ときは、該変倍部の変倍速度を該焦点検出手段からの信
   号に基づいて変化させたことを特徴とするカメラシステ
   ム。
3. 【請求項３】　　前記焦点検出手段からの信号に基づい
   て前記変倍部の変倍速度を遅くしたことを特徴とする請
   求項１又は２のカメラシステム。
4. 【請求項４】　　前記変倍部の変倍速度を変えるのは、
   前記焦点検出手段にて合焦近傍を検出した信号に基づい
   て行うことを特徴とする請求項１、２、又は３のカメラ
   システム。