(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像素子、画像処理回路を内蔵した交換レンズユニットにおいて、ＡＥ及びＡＦの高速化を図る。【解決手段】レンズユニット１０の先端部に測光素子２１を配置するか、又はライトガイドの尾端に測光素子２１を抱持させたライトガイドを配置し、レンズユニット１０内に自動絞り設定機能を内蔵してＡＥを高速化する。また、レンズユニットの先端部に測距ユニットを配置し、レンズユニット内に自動焦点調節機能を内蔵してＡＦを高速化する。【選択図】図１（ａ）
2005275281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子、画像処理回路を内蔵した交換レンズユニットにおいて、該レンズユニットの先端部に測光素子を配置し、レンズユニット内に自動絞り設定機能を内蔵したことを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記測光素子をレンズユニットの先端側に代えて像面側に配置し、レンズユニット先端から該測光素子まで導光するライトガイドを設けたことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記ライトガイドの尾端に測光素子を抱持させたことを特徴とする請求項２記載のレンズユニット。
【請求項４】
撮像素子、画像処理回路を内蔵した交換レンズユニットにおいて、レンズユニットの先端部に測距ユニットを配置し、レンズユニット内に自動焦点調節機能を内蔵したことを特徴とするレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズユニットに関する。さらに詳しくは、交換可能なレンズユニットを用いるカメラにおいて自動絞り調節及び自動焦点調節動作を高速化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
交換可能なレンズユニットを備えたカメラにおいて、自動絞り調節（ＡＥ）、自動焦点調節（ＡＦ）の機能を改善する技術がある。
【０００３】
通常のレンズ交換式の一眼レフカメラでは、交換レンズを通った主光線から分岐された光をＡＦセンサで受光し、位相差等に基づきＡＦ情報を演算し、交換レンズを駆動して合焦を行っており、交換レンズの焦点距離等のレンズ種別情報を得る必要はない。
【０００４】
しかし、通常のレンズ交換カメラでＡＦを行う場合、交換レンズ毎に駆動モータの回転量に対するレンズの移動量が異なっているので、その情報を得る必要があり、また、実際のレンズ駆動に対し、合焦位置まで精度よく高速移動させるためになされたフォーカス制御方式の技術がある。
【０００５】
例えば、交換レンズ側に、そのレンズの焦点距離の種類を示すレンズ種別信号およびレンズスタート位置を示す信号を出力するレンズ側回路を設け、カメラ側に外部測距部とフォーカスダイヤルを有し、レンズ種別信号、レンズスタート位置信号および被写体までの距離情報又はフォーカスダイヤルの設定値を入力して演算し、レンズの無限基準から合焦位置までのパルス数を算出し、算出したパルス数に従ってレンズを駆動し、自動焦点調節制御を行う制御回路を備えたカメラの制御方式がある（例えば、特許文献１参照。）。この技術はレンズ交換式カメラでカメラ本体の正面にパッシブＡＦセンサを配設したものである。
【０００６】
また、交換可能な撮影レンズを有するカメラのＴＴＬ測光装置であって、撮影画面の輝度情報を検出する受光手段と、前記撮影レンズの複数のレンズデータを記憶する記憶手段と、レンズデータ及び受光手段の位置情報を入力としたニューラルネットを形成し、ニューラルネットの出力により受光手段が検出した輝度情報を補正する手段を備えたカメラのＴＴＬ測光装置がある（例えば、特許文献２参照。）。この技術はレンズ交換式カメラにおいて、カメラ本体内に測光素子を配設したものである。
【０００７】
また、測距手段と、得られた測距データに基づいてレンズ駆動量を算出する演算手段と、レンズ駆動手段と、これらを作動させるスイッチ手段とを備え、有効な測距データを求めるサーチ処理を行なわせる制御手段を備えた自動焦点調整制御装置がある（例えば、特許文献３参照。）。この技術はレンズ交換式カメラにおいて、カメラ本体内に測距素子を配設した技術である。
【０００８】
従来のＡＥ技術は、 ステッピングモ−タによって絞り開口を段階的に変化させながら、連続的露出制御を行っている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００９】
この技術は、ＣＣＤからの電気信号をＡＥコンピュータとＡＧＣアンプに出力し、ＡＥコンピュータは被写体輝度を求め、ステッピングモ−タの駆動ステップ数を算出し、ステッピングモ−タ２０は絞りを制御し、段階的な露出制御を行うものであり、ＡＧＣアンプはさらに微妙な露出制御をする。このような技術は制御時間が長いので、これを短縮することが望まれている。
【００１０】
また、従来のＡＦ技術は、被写体像を電気信号に変換し、この電気信号からコントラスト情報を検出し、光学系の位置をフイードバック制御するものがある。
【００１１】
例えば、撮像素子の出力信号をＡ／Ｄ変換したデジタル映像信号に、画面を複数ブロックに分割したときのブロック毎にＤＣＴ係数（ＡＣ変換係数やＤＣ変換係数）を求め、そのうち比較的低周波領域のものに基づいて合焦調節手段による光学要素の駆動方向を判定し、比較的高周波領域のものに基づいて合焦の程度を判定する技術がある（例えば、特許文献５参照。）。この技術よりもさらに合焦時間の短いＡＦ制御が望まれている。
【特許文献１】特開平７−３２５２４６号公報
【特許文献２】特開平６−２１４２８５号公報
【特許文献３】特開平８−２２０４１７号公報
【特許文献４】特開平６−２０５２８６号公報
【特許文献５】特開平６−２４５１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記実情に鑑み、さらにＡＥ及びＡＦの高速化を図る技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とするレンズユニットである。すなわち、本発明は、撮像素子、画像処理回路を内蔵した交換レンズユニットにおいて、該レンズユニットの先端部に測光素子を配置し、レンズユニット内に自動絞り設定機能を内蔵したことを特徴とするレンズユニットである。
【００１４】
本発明は測光素子をレンズ側に配置し、画像処理回路を内蔵したことにより、ＡＥの高速化を達成することができる。
【００１５】
本発明では、さらに、前記測光素子を、レンズユニットの先端側に代えて、像面側に配置し、レンズユニット先端から該測光素子まで導光するライトガイドを設けたことによって、レンズユニット先端部に測光素子を設けるスペースを小さくすることができる。測光素子をレンズ撮像側に配置し、ライトガイド等を用いてレンズ正面から光を伝達するので、レンズユニット先端部に測光素子を設けたのと同様の効果が得られる。この場合に、前記ライトガイドの尾端に測光素子を抱持させると、レンズユニットのズーム等の動きに対して、同調する構造とすることができる。
【００１６】
また、本発明は撮像素子、画像処理回路を内蔵した交換レンズユニットにおいて、レンズユニットの先端部に測距ユニットを配置し、レンズユニット内に自動焦点調節機能を内臓したことを特徴とするレンズユニットである。この場合、パッシブＡＦセンサの先端の窓をレンズユニットの先端のレンズの両側に配設するとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、撮像素子、画像処理回路を内蔵した交換レンズユニットにおいて、レンズユニットの先端部に測光素子を配置し、レンズユニット内に自動絞り設定機能を内蔵したので、ＡＥの高速化を図ることができる。なお、ライトガイドを用いて高速測光が可能となりレンズの小型化を達成することができる。
【００１８】
本発明のレンズユニットは以上のように構成されているので、
また、レンズユニットの先端部に測距ユニットを配置し、レンズユニット内に自動焦点調節機能を内蔵したことにより、ＡＦの高速化を図ることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
先ず、従来のＣＣＤを使用したＡＥについて説明する。表１に、ステップごとの作動を示した。
【００２０】
【表１】
2005275281.tif 000003
【００２１】
表１について説明すると、各ステップは次の通りである。
【００２２】
第１ステップ（１Ｖ）……絞りを開放とする。
【００２３】
第２ステップ（２Ｖ）……絞りを中間絞りとし、ＣＣＤは開放絞りデータを吐出す。
【００２４】
第３ステップ（３Ｖ）……絞りを小絞りとし、ＣＣＤは開放絞りデータを吐出し、演算装置は開放である。
【００２５】
第４ステップ（４Ｖ）……ＣＣＤは前ステップの小絞りデータを吐出し、演算装置は中間絞りデータを演算する。
【００２６】
第５ステップ（５Ｖ）……演算装置は絞りデータを演算する。
【００２７】
第６ステップ（６Ｖ）……絞り位置は最適絞りへ移動する。
【００２８】
以上の各ステップはステッピングモータの作動により行われ、作動所要時間として約１６．７ｍｓｅｃを要し、第６ステップまでの合計は約１００ｍｓｅｃ必要である。
【００２９】
これに対して本発明の工程を表２に示した。
【００３０】
【表２】
2005275281.tif 000004
【００３１】
本発明では、レンズユニットの先端部に測光素子を内蔵し、レンズユニット内に自動絞り設定機能を内蔵して最適値を演算して出力するので、絞り位置はその出力に基いて１ステップ（１Ｖ）で最適絞り位置へ移動する。従って、所要時間は約１６．７ｍｓｅｃで完了し、迅速化が達成される。
【００３２】
次に従来のＣＣＤを用いるＡＦについて説明する。従来のＡＦのステップを表３に示した。
【００３３】
【表３】
2005275281.tif 000005
【００３４】
表３について説明すると、
第１ステップ（１Ｖ）……フォーカスレンズは至近端にある。
【００３５】
第２ステップ（２Ｖ）……フォーカスレンズは無限側へ１段移動し、ＣＣＤ出力は第１ステップのデータを吐き出す。１段はほぼ焦点深度に等しい距離で、概ね１０μｍ程度である。
【００３６】
第３ステップ（３Ｖ）……フォーカスレンズは無限側へ１段移動し、ＣＣＤ出力は第２ステップのデータを吐き出す。演算装置は第１ステップの演算を行う。
【００３７】
第４ステップ（４Ｖ）……フォーカスレンズは無限側へ１段移動し、ＣＣＤ出力は第３ステップのデータを吐き出す。演算装置は第２ステップの演算を行う。
【００３８】
第ｎステップ（ｎＶ）……フォーカスレンズは無限側へ１段移動し、ＣＣＤ出力は第（ｎ＋１）ステップのデータを吐き出す。演算装置は第（ｎ−２）ステップの演算を行う。
【００３９】
第（ｎ＋１）ステップ（ｎ＋１Ｖ）……ＣＣＤ出力は第ｎステップのデータを吐き出す。演算装置は第（ｎ−１）ステップの演算を行う。
【００４０】
第（ｎ＋２）ステップ（ｎ＋２Ｖ）……演算装置は第ｎステップの演算を行う。
【００４１】
第（ｎ＋３）ステップ（ｎ＋３Ｖ）……フォーカスレンズは最適ピント位置へ移動する。
【００４２】
以上のステップはいわゆる山登り方式であって、焦点距離を無限大から至急距離まで変化させながらピークを示す最適条件をサーチするものである。各ステップにおける時間の単位である１Ｖは、約１６．７ｍｓｅｃである。従来のフオーカス移動範囲は２０段程度なので、２３Ｖすなわち約３８４ｍｓｅｃ必要である。
【００４３】
次に本発明のＡＦセンサを使用した場合のＡＦシーケンスについて表４に示す。
【００４４】
【表４】
2005275281.tif 000006
【００４５】
表４について説明すると次の通りである。
【００４６】
第１ステップ（１Ｖ）……ＡＦセンサは測距を行う。
【００４７】
第２ステップ（２Ｖ）……フォーカスレンズは測距回答位置マイナス３段に移動する。１段はほぼ無点深度に等しい距離で、概ね１０μｍ程度である。
【００４８】
第３ステップ（３Ｖ）……フォーカスレンズは測距回答位置マイナス３段に移動する。
【００４９】
第４ステップ（４Ｖ）……フォーカスレンズは測距回答位置マイナス３段に移動する。
【００５０】
第５ステップ（５Ｖ）……フォーカスレンズは測距回答位置にある。
【００５１】
第６ステップ（６Ｖ）……フォーカスレンズは測距回答位置プラス１段にある。
【００５２】
第７ステップ（７Ｖ）……フォーカスレンズは測距回答位置プラス２段にある。
【００５３】
第８ステップ（８Ｖ）……フォーカスレンズは測距回答位置プラス３段にある。
【００５４】
第９ステップ（９Ｖ）……ＣＣＤ出力は＋３を吐き出す。
【００５５】
第１０ステップ（１０Ｖ）……演算装置は＋３を演算する。
【００５６】
第１１ステップ（１１Ｖ）……フォーカスレンズはベストピント位置へ移動する。
【００５７】
時間の単位である１Ｖは、約１６．７ｍｓｅｃである。
【００５８】
本発明では、レンズユニット内に自動焦点調節機能を内蔵したので、最適フォーカス条件近傍を予め把握し、その近傍でＡＦ操作を行う。従って、ＡＦセンサの測定誤差をカバーすれば良いので、測定結果の前後３段分をサーチすればよい。
【００５９】
従って、フォーカス移動範囲が上記のように７段ですむので、合計１１Ｖすなわち約１８４ｍｓｅｃとなり、ＡＦの高速化が可能となった。
【００６０】
また、本発明では、レンズユニットの先端にレンズを跨いでＡＦセンサを設けたので基線長が長く、有効なスペース利用が可能となった。カメラ本体にセンサをつけた場合、レンズによって蹴られが生じる。ＡＦ精度は基線長に比例するので、精度の高いＡＦを行うことができる。
【００６１】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６２】
図１（ａ）は、本発明の実施例のレンズユニット１０の縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の正面図である。
【００６３】
レンズユニット１０は、レンズ群１１の後方に撮像素子１２を備え、レンズ群１１を通った画像を撮像素子１２で把え、画像処理回路１３に送り画像処理する。絞り装置１４は測光素子２１からの信号に基いて自動絞り調整を行う。画像処理データは図示しないカメラ本体に送られる。
【００６４】
本発明では、レンズユニット１０の最先端のレンズ１１の周縁に測光素子２１を配設した。そしてレンズユニット１０内で自動絞り調整（ＡＥ）を行うようにした。自動絞りの工程は、上述のように本発明では一工程で行う。従って従来のステッピング方式に比べて、最小工程で行うことができ、高速ＡＥを実現することができる。
【００６５】
図２は、図１の実施例にさらに改善を施した本発明の実施例のレンズユニットの縦断面図である。図１の技術では測光素子２１をレンズユニットの最先端のレンズの外周縁に配設したのでその分だけレンズユニット１０の外形寸法が大きくなる。図２では測光素子２１をレンズユニットの内部に設け、ライトガイド２２を用いてレンズユニット先端部から導光するようにした。測光素子のＩＣ基盤は通常４ｍｍ×６ｍｍ程度の大きさであるのに対し、ライトガイド２２は例えば直径１ｍｍ程度の細線でよいから、レンズユニットの外形寸法を変更することなく配設することができ、好適である。図２中のその他の参照符号及びこれらの機能は図１（ａ）と同様である。
【００６６】
図３は、実施例のレンズユニットの縦断面図で、ライトガイド２２の尾端に測光素子２１を抱持させたことを示す説明図である。
【００６７】
レンズユニット１０はＡＦの操作のためにレンズが移動する。このとき、測光素子２１とライトガイド２２との関係が変更しないようにライトガイド２２の尾端に測光素子２１を固定的に取付けるようにした。抱持とは、ライトガイド２２の端部に測光素子２１を覆って内部に収納する収納部を設け、その中に測光素子２１を包み囲うように固定したものである。このことによって、レンズの移動に拘らず、ライトガイド２２と測光素子２１との関係は一定に保たれる。
【００６８】
図４（ａ）は、別の実施例のレンズユニットの縦断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の正面図である。図４（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例であって、図４（ｂ）に示すように、レンズ１１の外周縁にパッシブＡＦセンサ（測距センサ）３１，３２を設けたものである。パッシブＡＦセンサは光軸が基線長離れた基準側レンズと参照側レンズから入射した被写体からの光の受光位置情報を演算することによって、被写体までの距離を求めるものである。従来カメラ本体に取付けられているＡＦセンサはレンズユニットによって蹴られる問題があるが、本発明ではレンズユニット先端にＡＦセンサを取付けたのでこの問題は全くない。また、本発明ではレンズ先端にレンズを跨いでレンズの両横にパッシブＡＦセンサの入射光部を設けるので有効スペースを利用でき、ＡＦセンサの基準長が３０ｍｍ程度となり、従来のカメラ本体に設けているＡＦセンサの基準長が１０ｍｍ程度であるのに対して大幅に長くなる。ＡＦセンサの精度はほぼその基準長に比例するので、本発明ではＡＦセンサの精度が格段に向上する。
【００６９】
また、レンズ内でＡＦを行うようにし、フォーカスレンズ駆動装置３３は、演算されたデータに基き、迅速に光軸方向にレンズ群を移動させＡＦを行うので、前述のようにＡＦの作動工程を少なくすることができ、ＡＦの高速化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１（ａ）】実施例のレンズユニットの縦断面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）の正面図である。
【図２】実施例のレンズユニットの縦断面図である。
【図３】実施例のレンズユニットの縦断面図である。
【図４（ａ）】実施例のレンズユニットの縦断面図である。
【図４（ｂ）】図１（ａ）の正面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    レンズユニット
１１    レンズ群
１２    撮像素子
１３    画像処理回路
２１    測光素子
２２    ライトガイド
３１，３２    パッシブＡＦセンサ
３３    フォーカスレンズ駆動装置
【図１（ａ）】
2005275281.tif 000007
【図１（ｂ）】
2005275281.tif 000008
【図２】
2005275281.tif 000009
【図３】
2005275281.tif 000010
【図４（ａ）】
2005275281.tif 000011
【図４（ｂ）】
2005275281.tif 000012