JP2794595B2 - 電動合焦装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、撮影レンズによって形成される被写体像の
デフォーカス量を検出して、その結果に基づき撮影レン
ズの合焦光学系（焦点調節のために移動させられる光学
系）を駆動するための駆動モータの駆動量を算出し、そ
の結果に基づいて駆動モータを制御し、撮影レンズの焦
点調節を行なう電動合焦装置、あるいはパワーフォーカ
スを行なう電動合焦装置に関する。

［従来技術とその問題点］ 撮影装置内に設けられた電動合焦装置はデフォーカス
量等（測距であってもよい）を検出するAFセンサと、そ
の検出情報を演算処理する為のCPUと、CPUの制御によっ
て駆動されるモータと、モータの駆動量を検出しCPUに
フィードバックする為の検出装置と、モータの駆動を減
速するボディ側及びレンズ側ギヤ列と、これらボディ側
及びレンズ側ギヤ列間の連結部材とを有している。

このような電動合焦装置において、モータ駆動を減速
する為のギヤ列には必ず、バックラッシユが存在する。
更に、ボディ側連結部材とレンズ側連結部材の間にはゆ
るみ又はガタによるいわゆるバックラッシユが存在す
る。この結果、モータを一方向に駆動した後に逆方向に
駆動させるときには、モータは駆動しているが合焦用レ
ンズは移動しない状態が、上記のバックラッシユ（いわ
ゆるバックラッシユを含む）に応じて存在する。その
為、合焦用レンズは合焦に必要な移動量よりバックラッ
シユ分だけ少ない量（以後バックラッシュ量という。）
しか移動しない。合焦される為には更に合焦状態を検出
してモータ駆動をさせなければならないので、その分合
焦動作に要する時間が長くかかることになる。この問題
を解決する装置が特開昭60−52812において提案されて
いるが、これは上記ギア列等のバックラッシユ量のデー
タを予め用意しておいて、合焦作動時にモータの駆動量
に補正をかけるものである。

しかしながら、特開昭60−52812の装置では、ギア列
及び連結部材によって生じるバックラッシユの量は設計
値である。つまり、実際の製品では、製造のバラツキや
部品の経年変化等により、バックラッシユ量が設計値か
らずれてしまうので、上記提案の装置では問題を解決し
きれない。

そこで、本発明は、実際のカメラボディ及びレンズに
存するバックラッシユ量を測定し、より完全なバックラ
ッシユ量の補正を可能にする電動合焦装置を提供するこ
とを目的とする。

［問題を解決するための手段］ 本発明の電動合焦装置は、焦点調節用モータと、 撮影レンズの合焦光学系に焦点調節用モータの駆動力
を伝達する伝達手段とを備えた電動合焦装置において、 前記焦点調節用モータの実際の駆動量を検出する駆動
量検出手段と、 前記焦点調節用モータにより前記合焦光学系が一方向
に駆動されて一方の移動制限によって停止される第１の
駆動停止と、前記焦点調節用モータにより前記合焦光学
系が他方向に駆動されて他方の移動制限によって停止さ
れる第２の駆動停止とを検出する移動制限検知手段と、 前記合焦光学系の一方の移動制限と他方の移動制限と
の間の予め設定された予定駆動量を記憶する予定駆動量
記憶手段と、 前記移動制限検知手段が前記第１の駆動停止を検知し
てから第２の駆動停止を検知するまでの間に前記駆動量
検出手段によって検出された駆動量と、前記予定駆動量
記憶手段に記憶された予定駆動量とに基づいて、前記伝
達手段のバックラッシュ量を算出するバックラッシュ量
算出手段とを備える。

ここにおいて、予定駆動量とは、合焦光学系の第１駆
動停止位置から第２駆動停止位置までの可動量である。

［作用］ 本発明は、合焦光学系の一方の移動制限（例えば、∞
側制限）即ち第１駆動停止位置から他方の移動制限（例
えば、至近側制限）即ち第２駆動停止位置までの移動量
に対応する予定駆動量（設計値）を予めレンズCPUに記
憶しておき、この予定駆動量に対応するモータ駆動量
と、実際に合焦光学系を一方の移動制限から他方の移動
制限まで駆動させて検出したモータ駆動量と、を比較し
て、記憶されたバックラッシユ量を更正し、その更正さ
れたバックラッシユ量に基づいて合焦動作を行なう。

［実施例］ （１）電動合焦装置を有するAFカメラの構成等について
の簡単な説明 第１図は、本発明の一実施例である電動合焦装置を組
み込んだAFカメラの構成図である。

撮影レンズ１（ここでは便宜上１枚のレンズとして示
してあるが、合焦光学系を含む概念である。また、本実
施例では、カメラボディに着脱自在の交換レンズとして
いる。）を通過した光束は、ミラー２により反射されて
焦点検出手段のAFセンサ３に導かれる。AFセンサ３は光
束の強弱を電気信号に換えて、カメラCPU4の演算手段41
に伝える。演算手段41は前記信号をデジタル演算処理し
て、デフォーカス量を検出する。更に、カメラCPU4の演
算手段41は、レンズCPU12からレンズ接点11を介して送
られてくるAF制御の為の情報と前記デフォーカス量とに
より、撮影レンズ即ち合焦光学系の駆動量を算出して、
焦点調節用のモータ５の駆動を開始させる。

焦点調節用のモータ５の回転はカメラ側のギア列７に
より減速され、AFカップリング8,9によってレンズ側に
伝達され、更にレンズ側のギア列10によって減速され、
合焦光学系すなわち合焦レンズに伝達される。これらギ
ア列7,10とカップリング8,9とは、伝達手段を構成す
る。他方、モータ５の回転は、駆動量検出手段６によ
り、パルス数として検出されて演算手段41及び移動制限
手段43にフィードバックされる。こうしてモータ５の駆
動量をモニタしながら合焦光学系を所定の合焦位置に移
動させることで合焦作動を行なうことができる。

カメラCPU4の移動制限検出手段43は駆動量検出手段６
により検出されるパルスが発生しなくなるところで駆動
停止を検出するように構成されている。カメラCPU4のバ
ックラッシュ量更正手段44には、駆動量検出手段６と、
移動制限検出手段43と、レンズCPU12と、からの出力が
入力される。駆動量検出手段６と移動制限検出手段43と
の出力は、制限間駆動量算出手段44aに入力される。こ
こで検出された実際の制限間モータ駆動量は、バックラ
ッシュ量検出手段44bにおいて、レンズCPU12内の予定駆
動量記憶手段12aから送られてきた予定駆動量を処理し
て得られた予定のモータ駆動量と比較される。この実際
の制限間モータ駆動量と予定のモータ駆動量との差が、
バックラッシュ量である。このバックラッシュ量はカメ
ラCPU4内のバックラッシュ量記憶手段42に記憶される。
既に述べた演算手段41は、このバックラッシュ量に基づ
いて補正をかけながらモータ５を駆動して合焦動作を行
なう。

以下に、このAFカメラの基本的合焦動作を簡単に示
す。第５図はこのAFカメラの合焦動作を示フローチャー
トである。

まず、レリーズボタンの半押によりプログラムがスタ
ートする。ステップS20でデフォーカス量の検出を行な
う。この場合、被写体までの測距を行なってピントズレ
量と方向とを検出してもよい。ステップS21で合焦か否
かを判定する。合焦の場合は、そのまま合焦動作が終了
する。合焦していないと判定された場合は、前記デフォ
ーカス量（又はピントズレ量と方向）から合焦レンズを
駆動すべき量を算出する（ステップS22）。次にこの合
焦レンズ駆動量よりモータ駆動のための駆動パルス数を
算出する（ステップS23）。ステップS24では、記憶手段
42に記憶されたバックラッシユ量（その検出と更正の詳
細については後述する。）に基づいて、上記の算出され
た駆動パルス数を補正する。ステップS25で、モータ駆
動量検出手段６によって検出された検出パルス数を計数
するカウンタ（演算手段41内）をセットする。そして、
補正後のパルス数に相当するモータの駆動を開始させる
（ステップS26）。モータ５の実際の駆動量に対応する
検出パルス数は、カウンタで計数される。ステップS27
で、検出パルス数が補正された駆動パルス数に達したこ
とを判断したら、モータ５を停止させる（ステップS2
8）。その後ステップS20にもどって、再度デフォーカス
量を算出し、合焦していればプログラムは終了し、合焦
していなければ上記一連のステップS22〜S28をくりかえ
す。

（２）バックラッシユ量の検出動作の概念の簡単な説明 第３図は、バックラッシユ量検出動作の概念を説明し
た図である。

まず第３図（ａ）において、駆動部材24は第１図モー
タ５などに対応したものであり、被駆動部材23は第１図
のギア列7,10,AFカップリング8,9などを介して駆動され
る。被駆動部材23の移動制限21,22は、合焦光学系１の
∞側制限又は至近側制限と考えられたい。駆動部材24と
被駆動部材23の間にはバックラッシユ量ｄが生じてい
る。バックラッシユ量の検出作動時に、駆動部材24は、
一旦図の方向Ａに移動し、同時に被駆動部材23も方向Ａ
に移動される。

次に第３図（ｂ）において、被駆動部材23は制限22に
衝突して停止し、駆動部材24も停止する。これと同時に
駆動部材24の駆動量に対応する検出パルス数のカウンタ
をリセットし、駆動部材24の方向Ｂへの移動を開始させ
る。

次の第３図（ｃ）において、駆動部材24はＢ方向に移
動中であるが、バックラッシユ量ｄの為に被駆動部材23
は停止したままである。

次に第３図（ｄ）では駆動部材24がＢ方向にバックラ
ッシユ量ｄだけ移動したので、被駆動部材23も方向Ｂに
移動し始める。

第３図（ｅ）では駆動部材24、被駆動部材23とも方向
Ｂに移動中である。

最後の第３図（ｆ）において、被駆動部材23は制限21
に衝突して停止する。同時に駆動部材24も停止し、カウ
ンタによるパルスカウントを終了する。

以上の様に駆動部材24は、被駆動部材23が制限22から
制限21まで移動する間に、この被駆動部材23よりバック
ラッシユ量ｄだけ多く移動する。したがって、被駆動部
材23を制限22から制限21まで移動させるのに必要な駆動
部材23の予定駆動量（例えば設計値、あるいは製造時の
測定値。）を予めメモリしておけば、実際の駆動部材24
の駆動量と、前記予定駆動量との差を検出することで、
バックラッシユ量ｄを算出することができる。このバッ
クラッシユ量に基づいて、合焦動作時の駆動部材の駆動
量を更正すれば、より迅速な合焦動作が可能となるわけ
である。

（３）バックラッシユ量の検出・更正動作 第４図は、CPU4のバックラッシユ量検出動作のフロー
チャートである。このバックラッシユ量の検出動作は、
例えば、カメラボディのメインスイッチをオンすること
又は交換レンズの装着直後にレリーズ釦を半押しするこ
と等によって開始される。

ステップS1で、カメラCPU4のバックラッシュ量更生手
段44は、撮影レンズに設けられたレンズCPU12（第２
図，後述する。）と交信を行ない、予定駆動量記憶手段
12aに記憶されているレンズ駆動量データを読み込む。
このレンズ駆動量データは、撮影レンズ１内の合焦光学
系１の一方の移動制限から他方の移動制限までの予め設
定された予定駆動量（設計値）を表わすデータであり、
実際の駆動量でも良いし、その他の換算された数値又は
信号であってもよい。

ステップS2で、バックラッシュ量更正更正手段は、合
焦光学系１の予定駆動量即ちレンズ駆動量データに対応
するパルス数を算出する。バックラッシユが存在しない
場合には、この算出パルス数に対応したモータ５の駆動
により、合焦光学系１が一方の移動制限から他方の移動
制限まで移動する。

ステップS3で、バックラッシュ量更正手段は、演算手
段41を介してモータを合焦光学系１の至近側制限に向け
て駆動させる指令を出力する。

モータ駆動命令を受けて、モータ５が駆動し始める
が、モータ５によって駆動されている合焦光学系１が移
動制限に当たるまで移動して停止すると、モータ５も同
時に停止する。モータ５の停止を、移動制限検出手段43
によって検知する（ステップS4）。その後、制御間駆動
量算出手段44aのカウンタのリセットを行なう（ステッ
プS5）。モータ５は停止後、反転される（ステップS
6）。制限間駆動量算出手段44aは、モータ駆動量検出手
段６からのパルス出力のカウントを開始する（ステップ
S7）。モータ５反転後、しばらくして、合焦光学系１も
反転し、前記制限と反対側の移動制限（つまり∞側制
限）に当るまで移動した後停止する。そしてモータ５も
停止する。このモータの停止は、ステップS4と同様にモ
ータ駆動量検出手段６の出力から検出される（ステップ
S8）。モータの停止を検出するとパルスカウントを終了
する（ステップS9）。パルスカウントした検出パルス数
と予定駆動量に対応する前記算出パルス数との差がバッ
クラッシユ量に相当するので、その差分のバックラッシ
ユ相当パルス数をバックラッシュ検出手段44bで算出
し、記憶手段42はこのバックラッシュ相当パルス数をデ
ータとして記憶する（ステップS10）。この動作が繰り
返される毎（即ちレンズ交換時及び又はカメラ側の電源
スイッチのオフからオンの時または、レンズサーボ中に
一方の制限から他方の制限までの駆動が行なわれた時な
ど）に、バックラッシュ量のデータが更新され書き換え
られ、バックラッシユ量の検出・更正作業を行なう。

以上に述べた第１図実施例では、レンズ交換時やカメ
ラ側電源スイッチのオフからオンの時に必ずバックラッ
シュの検出動作、即ち、レンズを一方の制限から他方の
制限まで強制的に駆動する動作が必要である。これに対
して、前述のようなバックラッシュ検出の為の特別な動
作を行なわない実施例を第８図に基づいて説明する。な
お、第１図と共通の部分に対しては、同一の番号を付し
てある。

第８図実施例では、レンズ側CPU12内のレンズ側バッ
クラッシュ量記憶手段12bに、レンズ側ギヤ列10に見込
まれるバックラッシュ量の設計値を記憶し、カメラ側CP
U4内のカメラ側バックラッシュ量の記憶手段45に、カメ
ラ側ギヤ列７に見込まれるバックラッシュ量の設計値を
記憶している。

カメラボディのメインスイッチをオフからオンした時
や交換レンズを装着した直後のレリーズボタン半押し時
には、バックラッシュ量検出手段44bは、レンズ側バッ
クラッシュ量記憶手段12bとカメラ側バックラッシュ量
記憶手段45とから、それぞれのバックラッシュ量情報を
受け取り、合成することで、駆動系全体の設計値バック
ラッシュ量を算出し、バックラッシュ量記憶手段42へ伝
える。演算手段41は、初期状態においては、このように
して算出された設計値バックラッシュ量に基づいてモー
タの駆動制御補正を行なう。この後、レンズサーボ中に
一方の制限から他方の制限までの駆動が行なわれた時に
はその都度、前記、第４図フローに従ってバックラッシ
ュ量を算出し、バックラッシュ量記憶手段42に記憶され
ているバックラッシュデータを更新する。この様にすれ
ば、レンズの不必要な強制サーボの回数を減らし、か
つ、バックラッシュ量が更新できた状態ではより実際値
に近いバックラッシュ量補正を行なうことが可能であ
る。

合焦光学系等の被駆動部材の移動制限が∞側及び至近
側のみならず、その間に設けられている場合を示す模式
図が第６図である。∞側制限31と、至近側制限32との間
には、もう一つの移動制限である中間駆動制限部材35が
配置される。この移動制限31,32,35の間に駆動部材34と
被駆動部材33とが配置される。この装置において、被駆
動部材33の可動範囲は第６図（ａ）、第６図（ｂ）、第
６図（ｃ）に示すよう３つの状態に設定できるとする。

第６図（ａ）は中間制限35を使用して、至近側制限側
で被駆動部材34を作動させている為その被駆動部材33の
駆動範囲は可動範囲Ａである。第６図（ｂ）は同じく中
間制限35を使用していて、∞側制限側で被駆動部材33の
移動範囲は可動範囲Ｂである。第６図（ｃ）は中間制限
35を使用していないので、被駆動部材33の移動範囲は可
動範囲Ｃである。この可動範囲A,B,Cを区別する手段を
設けておけば、第４図のフローチャートと同様にして各
可動範囲に対応した予定駆動量からバックラッシユ量の
検出・更正が可能となる。

第２図は、可動範囲を選択できる撮影レンズのCPU12
等の構成を示した図である。中間制限35の使用の有無
は、レンジリミッタ14からの出力により判断される。他
方、被駆動部材33が左右どちらの移動範囲内にあるか
は、距離エンコーダ16によって検出される。

第７図は、CPU12の可動範囲検出の動作の一部を示し
たフローチャートである。ステップS31で中間制限が使
用されているか否かを検出し、使用されていない場合
は、可動範囲Ｃと判定する。ステップS32で被駆動部材3
3が左右どちらの移動範囲内にあるかを検出し、移動範
囲が至近側の可動範囲Ａと∞側の可動範囲Ｂとのどちら
であるかを判定する。

このように判定された可動範囲A,B,Cに対応する予定
駆動量データを予めレンズCPU12内に記憶しておいて、
適宜撮影レンズ側からカメラボディ側に出力すれば、中
間制限がない場合と同様にバックラッシユ量を検出し補
正することができる。

また本実施例では、ボディ側に焦点検出手段（CPU4を
含む）及びモータの駆動手段を持つものとして説明した
が、本発明はモータ駆動手段を撮影レンズ内に有してい
るものについても有効であることはいうまでもない。さ
らに、焦点検出手段を撮影レンズ内に有していてもよい
し、モータ駆動手段、焦点検出手段とともに撮影レンズ
内に設けてもよい。

また、本実施例ではレンズとカメラボディとが着脱可
能な交換レンズ式システムとして説明したが、本発明は
レンズとカメラボディとが一体となった固定式レンズシ
ステムについても有効であることはいうまでもない。

尚、上述の実施例では自動合焦装置について説明した
が、別の実施例では例えばフォーカシング環の手動操作
量に応じてモータ５により合焦レンズ１を駆動するパワ
ーフォーカスについても同様である。すなわち、パワー
フォーカスする際にもモータ５の駆動力を伝達手段（ギ
ヤ列7,10及びカップリング8,9）を介して合焦レンズ１
に伝達するものであるので、伝達手段のバックラッシュ
量を上述の実施例と同様に考慮して、手動操作量に基づ
くモータ５の駆動量にバックラッシュ量分の補正をする
必要がある。

［発明の効果］ 本発明では、予め求められたバックラッシユ量をもと
に電動合焦装置を動作させるのではなく、実際のボディ
及びレンズについてバックラッシユ量を検出・更正して
構成されたバックラッシユ量で補正をかけるので、製造
上のバラツキや経年変化によるバックラッシユ量の変化
にも対応することができる。

つまり、減速ギア列のバックラッシユ及びカップリン
グのガタ等の変化に対応してバックラッシユ量を更正で
きるので、より迅速で精度の高い合焦作動が達成されう
る。

さらに、レンズとボディの組み合わせごとのバックラ
ッシユやガタ量を実際に算出するので、製品のバラツキ
及び経年変化による影響を受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概念図である。 第２図は撮影レンズ側の可動範囲判定のための装置のブ
ロック図である。 第３図（ａ）〜（ｆ）はバックラッシユ量検出・更正動
作の模式図である。 第４図はバックラッシユ量検出・更正動作のフローチャ
ートである。 第５図は合焦動作のフローチャートである。 第６図（ａ）〜（ｃ）は撮影レンズに中間制限がある場
合を示した構成図である。 第７図は、第６図の可動範囲判定を説明する図である。 第８図は、本発明の別の実施例を示す概念図である。 ［主要部分の符号の説明］ １……撮影レンズ ３……AFセンサ ４……CPU（演算手段，記憶手段，移動制限検出手段，
バックラッシュ量更正手段） ５……モータ ６……駆動量検出手段 8,9……伝達手段 21,22,31,32,35……移動制限

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焦点調節用モータと、 撮影レンズの合焦光学系に焦点調節用モータの駆動力を
   伝達する伝達手段とを備えた電動合焦装置において、 前記焦点調節用モータの実際の駆動量を検出する駆動量
   検出手段と、 前記焦点調節用モータにより前記合焦光学系が一方向に
   駆動されて一方の移動制限によって停止される第１の駆
   動停止と、前記焦点調節用モータにより前記合焦光学系
   が他方向に駆動されて他方の移動制限によって停止され
   る第２の駆動停止とを検出する移動制限検知手段と、 前記合焦光学系の一方の移動制限と他方の移動制限との
   間の予め設定された予定駆動量を記憶する予定駆動量記
   憶手段と、 前記移動制限検知手段が前記第１の駆動停止を検知して
   から第２の駆動停止を検知するまでの間に前記駆動量検
   出手段によって検出された駆動量と、前記予定駆動量記
   憶手段に記憶された予定駆動量とに基づいて、前記伝達
   手段のバックラッシュ量を算出するバックラッシュ量算
   出手段とを備えたことを特徴とする電動合焦装置。
2. 【請求項２】撮影レンズによって形成される被写体像の
   デフォーカス量を検出する焦点検出手段と、 前記デフォーカス量に基づいて、前記撮影レンズの合焦
   光学系を合焦位置に移動させるために必要な焦点調節用
   モータの駆動量を算出する演算手段と、 前記焦点調節用モータの駆動力を前記合焦光学系に伝達
   する伝達手段と、 前記伝達手段におけるバックラッシュ量を記憶する記憶
   手段と、 前記演算手段により算出された駆動量をバックラッシュ
   量に基づいて補正する補正手段と、を備えた電動合焦装
   置において、 前記焦点調節用モータの実際の駆動量を検出する駆動量
   検出手段と、 前記焦点調節用モータが一方向に駆動されて前記合焦光
   学系に設けられた一方の移動制限によって停止される第
   １の駆動停止と、前記焦点調節用モータが他方向に駆動
   されて前記合焦光学系の他方の移動制限によって停止さ
   れる第２の駆動停止と、を検知する移動制限検知手段
   と、 前記移動制限検知手段が第１の駆動停止を検知してから
   第２の駆動停止を検知するまでの間に駆動量検出手段に
   よって検出された駆動量に基づいて、実際のバックラッ
   シュ量を算出して前記記憶手段に記憶されたバックラッ
   シュ量を更正する更正手段と、を設けたことを特徴とす
   る電動合焦装置。
3. 【請求項３】前記バックラッシュ量記憶手段は、レンズ
   鏡筒側に設けられ、該レンズ鏡筒固有のバックラッシュ
   量を記憶しているレンズ鏡筒側記憶手段と、カメラボデ
   ィ側に設けられ、カメラボディ固有のバックラッシュ量
   を記憶しているカメラ側記憶手段との少なくとも一方を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電動
   合焦装置。
4. 【請求項４】前記バックラッシュ量演算手段及び前記更
   正手段は、交換レンズ鏡筒がカメラボディに装着された
   ことに応じて作動され、あるいは電源スイッチのオンに
   応じて作動されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項のいずれかに記載の電動合焦装置。