JPH0949960A - カメラの自動焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮像手段を光軸と直交する方向の軸を中心と
して揺動自在に支持させ、ウォブリング時には撮像手段
に圧電素子の振動を加えることによって揺動させ、この
揺動によって撮像面の異なる部分で捕捉された映像信号
の高周波成分の差によって合焦光学系を光軸方向のいず
れの方向に移動させるべきかを検出するようにして応答
性を良好にする。 【構成】 撮像手段11を保持したケーシング12を、光軸
Ｓと直交する方向の揺動軸13によって揺動自在に支持
し、ケーシング12の一部に形成した入力突起部12aの背
面側に制御回路16で制御される圧電素子15を取り付け、
前面側に戻しバネ17の復元力を付勢する。ウォブリング
時には圧電素子15に電圧を印加して振動させ、撮像面11
a を揺動させる。揺動軸13を挟んで一方の側はピント面
Ｐに近づき、他方の側は遠ざかるから、これを検出して
合焦光学系の移動方向を認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、撮影レンズの焦
点を被写体に自動的に合焦させる自動合焦装置を備えた
電子スチルカメラやビデオカメラなどにおいて、合焦の
ための初期動作の応答性を良好にしたカメラの自動焦点
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラや電子スチルカメラ、特に
家庭用ビデオカメラの普及は、誰にでも操作することが
できるよう、ファインダ内に被写体を捉らえることによ
り撮影レンズのピントを確実に被写体に合せる自動焦点
整合装置、いわゆるオートフォーカス装置の応答性の向
上を要求するようになった。

【０００３】ビデオカメラや電子スチルカメラなどに搭
載されているオートフォーカス装置は、被写体に対する
合焦動作過程において映像信号の高周波成分が増減する
原理を利用したいわゆる山登りコントラスト検出により
合焦動作を行うオートフォーカス手段であり、デフォー
カスしている場合にフォーカス光学系を光軸方向に移動
させフォーカス点を探索することによって合焦させる形
式のものである。このオートフォーカス手段では初期動
作時において、フォーカスレンズの移動方向を認識させ
るために、フォーカスレンズまたは撮像素子などを光軸
方向に微少範囲で往復動させて、結像位置を光軸方向に
往復動させるいわゆるウォブリングが行われる。

【０００４】図４は、撮影光学系を変倍駆動するための
従来の駆動装置を示す概略図である。前群光学系１と後
群光学系２とからなる撮影光学系の光軸Ｓとほぼ平行な
出力軸3a、4aを有するフォーカス駆動用モータ３とズー
ム駆動用モータ４とが設けられている。これらモータ
３、４の上記出力軸3a、4aにはリードネジが形成されて
いる。他方、上記前群光学系１を保持したレンズ枠1aと
後群光学系２を保持したレンズ枠2aのそれぞれの上端部
には上方に伸長した支持腕部５、６が設けられており、
これら支持腕部５、６の先端部には前記出力軸3a、4aに
形成されたリードネジと螺合する雌ネジ部が形成され
て、支持腕部５の先端部がフォーカス駆動軸3aと螺合
し、支持腕部６の先端部がズーム駆動軸4aと螺合してい
る。また、後群光学系２の後方に撮像素子や撮像管など
の撮像手段７が配設されており、このカメラで捕捉され
た被写体の像が撮影光学系を透過してこの撮像手段７上
に結像する。

【０００５】すなわち、この図４に示す光学系の駆動機
構を備えたカメラでは、変倍駆動する場合にはズーム駆
動用モータ４とフォーカス駆動用モータ３との両方又は
ズーム駆動用モータ４のみを駆動して、出力軸3a、4aの
回転によって該出力軸3a、4aに形成されたリードネジと
螺合する雌ネジ部を有するレンズ枠1a、2aを光軸方向に
進退させる。このレンズ枠1a、2aにはそれぞれ前群光学
系１と後群光学系２とが保持されているから、これら光
学系１、２を所定の光学的関係が維持されるようにして
光軸上で進退させれば、撮影光学系の焦点距離が変更さ
れることになる。また、フォーカス駆動する場合には、
図示しない測距装置によって得られた被写体までの距離
情報を受けて、前記フォーカス駆動用モータ３が作動し
て前群光学系１のみを光軸方向に進退させることによっ
て撮影光学系の焦点を被写体に合致させるようにしてあ
る。

【０００６】そして、ウォブリングを行なう場合には、
上記フォーカス駆動用モータ３を正逆回転させてレンズ
枠１を光軸方向に微小範囲で往復移動させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のフォーカス光学系の駆動機構によってウォブリ
ングを行う場合は、フォーカス駆動用モータ３の機械的
精度やその出力軸に形成されたリードネジと前記支持腕
部５に形成された雌ネジ部との加工精度の誤差などによ
って、レンズ枠1aの往復動の振幅が設計上の距離に達し
ない場合が生じるおそれがある。すなわち、フォーカス
駆動用モータ３に入力される駆動信号に対してフォーカ
ス光学系のウォブリング動作の応答性が悪くなってしま
うおそれがある。

【０００８】ウォブリング動作の応答性が悪い場合に
は、合焦までの時間を要することになり、動的な被写体
では合焦しない場合が生じてしまう。特に、ビデオカメ
ラでは通常は動的な被写体を捉えるため、不利となって
しまう。

【０００９】また、フォーカス駆動用モータ３の作動に
よって、リードネジと雌ネジ部との螺合関係を介してレ
ンズ枠1aを往復移動させるため、応答性を良好にしよう
としてウォブリングの移動範囲を大きくすると、モータ
３の駆動音が大きくなると共にリードネジと雌ネジ部と
の螺合状態によってこれらの打音が大きくなる。ビデオ
カメラにはマイクロフォンが搭載されて被写体の周辺の
音響を記録しているため、このモータ３の駆動音や上記
打音がノイズとして録音されてしまうおそれがある。

【００１０】そこで、この発明は、初期動作時の応答性
を良好にして、極力短時間で被写体に合焦させることが
できるようにすると共に、ウォブリング駆動時における
ノイズの発生を極力減じたカメラの自動焦点検出装置を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの技術的手段として、この発明に係るカメラの自動焦
点検出装置は、合焦光学系を光軸方向に進退させて被写
体に合焦させる自動合焦装置の初期動作時に、該合焦光
学系の結像位置を光軸方向に微小距離で往復動させるウ
ォブリングを行なって該合焦光学系の移動方向を認識す
る自動合焦装置を備えたカメラの自動焦点検出装置にお
いて、被写体の映像を捕捉する撮像手段を、撮影光学系
の光軸と交差する方向に沿った方向の軸を中心として揺
動自在に支持し、上記撮像手段を上記揺動軸を中心とし
て揺動させる駆動手段を設け、上記駆動手段の駆動によ
る上記撮像手段の揺動動作によってウォブリングを行な
うことを特徴としている。

【００１２】撮像手段の端部に上記揺動軸を配設した場
合には、撮像手段が揺動することによって、該撮像手段
の撮像面が前後に揺動することになり、被写体からの距
離が変化する。この距離の変化によって被写体に関する
映像信号の高周波成分が増減するから、合焦光学系を高
周波成分が増加する方向に移動させれば合焦することに
なる。

【００１３】撮像手段を、撮影光学系の光軸と交差する
方向に沿った方向の揺動軸で支持する場合であっても、
初期動作時の応答性が良好になるが、さらに短時間で被
写体に合焦させることができるようにするために、合焦
光学系を光軸方向に進退させて被写体に合焦させる自動
合焦装置の初期動作時に、該合焦光学系の結像位置を光
軸方向に微小距離で往復動させるウォブリングを行なっ
て該合焦光学系の移動方向を認識する自動合焦装置を備
えたカメラの自動焦点検出装置において、被写体の映像
を捕捉する撮像手段を、撮影光学系の光軸と直交する方
向の軸を中心として揺動自在に支持し、上記撮像手段を
上記揺動軸を中心として揺動させる駆動手段を設け、上
記駆動手段の駆動による上記撮像手段の揺動動作によっ
てウォブリングを行なうことを特徴としている。

【００１４】撮像手段を、撮影光学系の光軸と直交する
方向の揺動軸で支持した場合には、上記駆動手段の作動
によって、撮像手段の揺動軸を境として一方の側は被写
体に近づく方向に移動し、他方の側は被写体から遠ざか
る方向に移動する。したがって、一度の揺動によって、
合焦光学系が移動すべき方向である映像信号の高周波成
分が増加する方向が検出される。

【００１５】そして、カメラの小型化や軽量化などを損
なわないように、前記撮像手段が固体撮像素子であるこ
とを特徴としている。

【００１６】また、前記駆動手段として適切なものとし
て、前記駆動手段に電気モータを使用し、ウォブリング
時に該電気モータを正逆回転させることを特徴とし、ま
た、前記駆動手段が圧電素子であることも特徴としてい
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明に係る自動焦点検
出装置の構造を示す撮像手段の周辺の概略の側面図であ
る。撮像手段11は、撮像管や固体撮像素子などによって
構成され、図示しない撮影光学系を透過した被写体の像
がこの撮像手段11の撮像面11a 上に結像して映像信号と
して検知される。この撮像手段11はケーシング12に保持
されており、このケーシング12の両側面には揺動軸13が
突設されている。この揺動軸13の軸方向は図示しない撮
影光学系の光軸Ｓと直交する方向としてあり、カメラ本
体14に回動自在に支持されている。

【００１８】ケーシング12の上端後部には上方に突出し
た入力突起部12a が形成されており、この入力突起部12
a の背面側に駆動手段としての圧電素子15が取り付けら
れている。この圧電素子15は制御回路16に接続されて駆
動が制御される。また、上記入力突起部12a の前面側に
はカメラ本体14との間にコイルバネからなる戻しバネ17
が介在しており、この戻しバネ17の復元力が、ケーシン
グ12に保持されている撮像手段11の撮像面11a を光軸Ｓ
と直交する位置に戻すように撮像手段11を移動させるよ
う付勢されている。

【００１９】なお、撮影光学系の変倍駆動及び合焦駆動
のための駆動機構は、図４に示す構造と等しい構造によ
る。

【００２０】上述した形態を備えたこの発明に係るカメ
ラの自動焦点検出装置の動作を、以下に説明する。

【００２１】自動合焦装置を備えているカメラでは、メ
インスイッチがオンされた場合やカメラの撮影レンズが
変倍駆動される場合等には、撮影レンズを被写体に合焦
させる合焦動作が実行され、合焦光学系が光軸方向に前
進すべきか後退すべきかを認識する必要があるため、初
期動作として移動方向を検出するためのウォブリングが
行なわれる。変倍駆動させるためにズームスイッチ等が
操作されると、前記制御回路16から圧電素子15に交流電
圧が加えられる。このため、該圧電素子15が電界中に置
かれて振動することになる。

【００２２】圧電素子15は撮像手段11のケーシング12に
取り付けられており、このケーシング12は前記揺動軸13
によって支持されているから、圧電素子15の振動はケー
シング12に伝達される。しかも、圧電素子15がケーシン
グ12の上端部の入力突起部12a の背面側に取り付けられ
ると共に、この入力突起部12a の前面側に前記戻しバネ
17が掛止されてその復元力が入力突起部12a を定位置、
即ち撮像面11a が光軸Ｓと直交する位置に戻すよう付勢
されているから、ケーシング12に保持された撮像手段11
は揺動軸13を中心として、図１において、実線で示す位
置と破線で示す位置との間で揺動することになる。

【００２３】撮像手段11が揺動すると、上記揺動軸13は
光軸Ｓと直交する方向に設けられているから、撮像面11
a が光軸Ｓを挟んで一方の側では光軸方向に前進し、他
方の側では光軸方向に後退することになる。

【００２４】図２は撮像面11a について示す側面図で、
同図上破線で示すＰはピント面を示している。撮像面11
a が揺動すると、一方の側Ｍはピント面Ｐに近づくこと
になるから、このＭ部の撮像面11a を構成する撮像素子
から得られる映像信号の高周波成分は図３に示すように
増加することになる。また、他方の側Ｎはピント面Ｐか
ら遠ざかることになるから、このＮ部の撮像面11a を構
成する撮像素子から得られる映像信号の高周波成分は図
３に示すように減少することになる。したがって、合焦
光学系を移動させるべき方向が検出されることになる。

【００２５】そして、ウォブリングを終了し、ウォブリ
ングから得られた結果に基づいて合焦光学系を光軸方向
に移動させるよう合焦駆動させることになる。

【００２６】なお、以上に説明した実施の形態では、駆
動手段として圧電素子15を用いたものについて説明した
が、カメラに内蔵されている電池を駆動源とした可逆回
転モータであっても構わない。

【００２７】また、以上に説明したように、この発明に
係るカメラの自動焦点検出装置は、撮像手段11を揺動さ
せることによってウォブリングを行なうことを特徴とす
るものである。

【００２８】そして、この揺動軸13を光軸Ｓと交差する
方向の軸とした場合には、この軸からの距離の大小によ
って、揺動時の光軸方向への移動量が異なるから、例え
ば揺動軸13からの距離が異なる２ヵ所において映像信号
を捕捉した場合、距離の大きい部分で捕捉された映像信
号の高周波成分の大きさと、小さい部分で捕捉された映
像信号の高周波成分の大きさとは異なる。したがって、
この２ヵ所において高周波成分の増減を比較することに
よって合焦光学系をいずれの方向に移動させるべきかを
検出することができる。

【００２９】また、揺動軸13を光軸Ｓと直交する方向の
軸とした場合には、この揺動軸13を挟んで一方の側と他
方の側とでは、当該位置における撮像手段11の撮像面11
a を挟んで、一方の側は前方に移動し、他方の側は後方
に移動するから、それぞれの側の部分で捕捉された映像
信号の高周波成分の大きさが異なる。この高周波成分の
差から合焦光学系をいずれの方向に移動させるべきかが
検出される。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るカ
メラの自動焦点検出装置によれば、撮像手段を揺動させ
ることによって合焦光学系を移動させるべき方向を検出
することができるから、短時間でウォブリングが完了す
る。しかも、１度の揺動によって検出することができる
ため、初期動作時の応答性が良好となると共に、ノイズ
の発生源となることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る自動焦点検出装置の構造を示す
撮像手段の周辺の概略の側面図である。

【図２】この発明に係る自動焦点検出装置の撮像手段の
撮像面について示す側面図である。

【図３】図２に示す撮像面の動作において捕捉された被
写体の映像信号の高周波成分を示す図で、縦軸でコント
ラストを横軸で捕捉位置を示している。

【図４】従来の自動焦点検出装置を説明する撮影光学系
の側面図である。

【符号の説明】

11 撮像手段 11a 撮像面 12 ケーシング 12a 入力突起部 13 揺動軸 14 カメラ本体 15 圧電素子 16 制御回路 17 戻しバネ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合焦光学系を光軸方向に進退させて被写
   体に合焦させる自動合焦装置の初期動作時に、該合焦光
   学系の結像位置を光軸方向に微小距離で往復動させるウ
   ォブリングを行なって該合焦光学系の移動方向を認識す
   る自動合焦装置を備えたカメラの自動焦点検出装置にお
   いて、 被写体の映像を捕捉する撮像手段を、撮影光学系の光軸
   と交差する方向に沿った方向の軸を中心として揺動自在
   に支持し、 上記撮像手段を上記揺動軸を中心として揺動させる駆動
   手段を設け、 上記駆動手段の駆動による上記撮像手段の揺動動作によ
   ってウォブリングを行なうことを特徴とするカメラの自
   動焦点検出装置。
2. 【請求項２】 合焦光学系を光軸方向に進退させて被写
   体に合焦させる自動合焦装置の初期動作時に、該合焦光
   学系の結像位置を光軸方向に微小距離で往復動させるウ
   ォブリングを行なって該合焦光学系の移動方向を認識す
   る自動合焦装置を備えたカメラの自動焦点検出装置にお
   いて、 被写体の映像を捕捉する撮像手段を、撮影光学系の光軸
   と直交する方向の軸を中心として揺動自在に支持し、 上記撮像手段を上記揺動軸を中心として揺動させる駆動
   手段を設け、 上記駆動手段の駆動による上記撮像手段の揺動動作によ
   ってウォブリングを行なうことを特徴とするカメラの自
   動焦点検出装置。
3. 【請求項３】 前記撮像手段が固体撮像素子であること
   を特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載
   のカメラの自動焦点検出装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段が圧電素子であることを特
   徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のカ
   メラの自動焦点検出装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段に電気モータを使用し、ウ
   ォブリング時に該電気モータを正逆回転させることを特
   徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のカ
   メラの自動焦点検出装置。