JPH0114747B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビデオカメラのオートフオーカス装置
に関するものである。

ビデオカメラのオートフオーカス方式として、
撮像したビデオ信号からピントの合い具合を検出
し、この検出信号を頼りにピントの最良点を求め
る方式（以後この方式をビデオ方式と呼ぶ）が知
られている。ビデオ方式は従来実用化されている
三角測量により被写体までの距離を測定し、レン
ズをこの距離にピント合わせする方式に比較し、
(1)撮像信号そのものをピントの合い具合の検出に
用いているので、距離測定系と撮像系のパララツ
クス、トラツキング誤差などが原理的に存在せ
ず、常に最良のピント合わせが可能である。(2)独
立の距離測定装置が不要なので構造が簡単であ
り、低コスト、高信頼であるなどの利点を有す
る。

ビデオ方式の構成は例えば特公昭39−5265号公
報に詳細に述べられているので、以下第１図を用
いて簡単に説明する。同図で１はレンズ、２は撮
像管、固体撮像デバイスなどの撮像素子、３はカ
メラ回路、４は焦点電圧回路、５はモータ駆動回
路、６はモータである。レンズ１で結像した被写
体像は撮像素子２で電気信号に変換され、カメラ
回路３でテレビジヨン信号形式に準拠したビデオ
信号となる。焦点電圧回路４は上記ビデオ信号中
から、撮影像のりんかくのシヤープさに対応する
高域周波数成分の量（以後この量を焦点電圧と呼
ぶ）を抽出する。モータ駆動回路５はレンズ１の
距離リングに接続し、電気的に合焦距離を変える
モータ６を駆動する回路で、焦点電圧（焦点適合
度信号）が時間経過に対して増加中であれば、レ
ンズ１の距離リングがピントが増々合つてゆく方
向に回転しているのでモータ６の回転方向をその
ままに保ち、減少中であればピントが外れる方向
に距離リングが回転しているのでモータ６の回転
方向を反転する。この構成では合焦動作開始後、
レンズ１の距離環は焦点電圧の増加を検出しなが
らピントの合つてゆく方向に回転を続けながら合
焦点に達し、合焦点を少しこえた位置まできたと
きに焦点電圧が増加から減少に変化するのでモー
タが逆転し、再び合焦点に向うという動作をし、
結極レンズ１の距離環は合焦点のまわりで振動し
ながら定常状態に達する。

以上がビデオ方式の説明である。さてこの振動
の振幅は、カメラ回路３、焦点電圧回路４、モー
タ回路５などの信号遅延時間、モータ６を含むレ
ンズ１の距離リングを駆動する機械系の応答速度
などにより左右され、上記各部分の細心な設計に
より再生画面上では振動に伴うボケが認識されな
い、あるいは気にならない程度にまで小さくする
こととが可能であり、この意味では合焦点付近で
の振動は欠点ではない。しかしながらズームレン
ズを用いた実験によれば、この振動が再生画面上
で非常にわずらわしい感じを与え、実用に供しえ
ない程度であつた。その理由はこの合焦点付近の
レンズ１の距離リング振動に伴つて撮像画像の大
きさがわずかに変化（以後この変化を画角変動と
呼ぶ）するため、再生画像が非常に落ち着かない
感じとなつてしまうことであるのが判明した。実
験によれば現在、通常に用いられているズームレ
ンズではこの画角変動の大きさは同一焦点距離を
有する固定焦点レンズの数倍〜10倍程度も大き
く、これが上記欠点の原因である。

本発明の目的は上記した従来方式の欠点をなく
した、画角変動のないビデオ方式オートフオーカ
ス装置を提供することにある。

ズームレンズのピント合わせ動作に伴う画角変
動が大きい理由は、ズーム操作とピント合わせ動
作を独立に行なうために、通常、変倍レンズ系の
前玉部分（前玉レンズ）を動かしてピント合わせ
を行なう（以後この方法を第１のピント合わせ方
法と呼ぶ）ので、これに伴つてレンズの焦点距離
すなわちズーム倍率がわずかではあるが変化して
しまうことにある。そこでオートフオーカス動作
時は、上記第１のピント合わせ方法ではなく、レ
ンズを固定したままで撮像素子をレンズ光軸上を
前後させることによつてピント合わせを行なう方
法（以後この方法を第２のピント合わせ方法と呼
ぶ）をとることにより、ピント合わせ動作に伴う
画角変動を小さくする。この第２のピント合わせ
方法では、ズーム操作とピント合わせ操作が独立
ではないため、この方法による手動のピント合わ
せ動作は事実上不可能である。そこで、手動によ
るピント合わせでは従来の第１のピント合わせ方
法、オートフオーカス装置の動作時には第２のピ
ント合わせ方法をとることにより従来の欠点をな
くすことができる。

以下第２図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。第２図は本発明によるオートフオーカス
装置の一実施例を示す構成ブロツク図である。同
図で１〜６はそれぞれ第１図を用いて説明した従
来のオートフオーカス装置と同様の機能を有する
レンズ、撮像素子、カメラ回路、焦点電圧回路、
モータ駆動回路、モータである。７はたとえば、
レンズ１の距離リングが所定の位置にあるときだ
け投入可能なスイツチなどにより構成される手
動／自動切替回路、８は撮像素子位置検出回路、
９は基準位置発生回路、１０は比較回路、１１は
電子スイツチである。先ず、レンズ１の距離リン
グがあらかじめ定めた位置にあることを検出し、
手動／自動切替回路７が自動を指示している場
合、すなわち、オートフオーカス動作時につき説
明する。この場合電子スイツチ１１はＡ側となり
うる。第２図の構成は、モータ６がレンズ１の距
離リングに接続されているかわりに撮像素子２に
接続されており、撮像素子２をレンズ１の光軸上
を前後してピント合わせが行なわれるので、ピン
ト合わせ動作に伴う画角変動が従来の数分の一以
下になつていること以外は第１図を用いて説明し
た従来のオートフオーカス装置と同一なので改め
ての説明を省略する。レンズ１の距離リングが所
定の位置にあるべき理由は、ビデオ方式オートフ
オーカスの場合、撮影像のボケが最小となるよう
な撮像素子位置を探し求める方式なので、距離リ
ングが至近距離〜∞のどの位置にあつても良いと
誤つた理解をし勝ちであるが、距離リングの位置
に対応して至近距離〜∞までのピント合わせを確
保するための撮像素子２の移動範囲が異なるた
め、距離リングをあらかじめ定めた位置において
オートフオーカス動作をさせるのにくらべて撮像
素子２の移動範囲を約２倍程度広く設定する必要
が生じ、その結果、移動範囲を広くするための機
構が複雑になることと同時に、撮像素子２が不必
要な位置まで移動するので撮影像のボケが大きく
なりすぎるため焦点電圧回路４の出力電圧が著る
しく低下して、モータ駆動回路５の焦点電圧の増
減を検出できなくなる場合が生じるからである。
このレンズ１の距離リングの設定位置は∞側が望
ましい。その理由は距離リングが∞側の位置が最
もレンズ１の全長が短かくなるので、撮像素子２
上に結像する像のケラレの恐れが少なく、良好な
撮影像が得られることにある。

次に、手動／自動切替回路７が手動を指示して
いる場合につき説明する。この場合、第２図の電
子スイツチ１１はＢ側となり、モータ駆動回路５
には比較回路１０の出力信号が印加される。比較
回路１０には、たとえば、撮像素子の移動と連動
するポテンシヨメータなどにより構成される撮像
素子位置検出回路８の出力信号と、手動操作の場
合に撮像素子２のとるべき位置をあらかじめ設定
してある基準位置発生回路９の出力信号が印加さ
れており、基準位置発生回路９の出力信号が撮像
素子位置検出回路８の出力信号よりも大ならば正
の、その逆ならば負の電圧を発生する。従つて、
第２図の構成では手動操作の場合、撮像素子２の
位置は自動的に手動のピント合わせ動作に必要な
位置へと制御される。この撮像素子２の設定位置
は、オートフオーカス動作時のレンズ１の距離リ
ングの設定位置を∞とした場合、∞である。

以上説明したように、本発明によるオートフオ
ーカス装置によれば、撮像素子を移動するとによ
りピント合わせ動作に画角変動を従来の数分の一
〜1/10以下にできるので、オートフオーカス装置
の動作に伴う画面の落ち着きのなさという従来の
欠点のない良好なオートフオーカス装置が提供さ
れる。

また、第２図を用いた本発明の一実施例では画
角変動のない第２のピント合わせ方法として撮像
素子を移動する場合につき説明したが、このかわ
りにレンズ１のリレーレンズ系の一部あるいは全
部を移動することにより第２のピント合わせを行
なうことにしても、ピント合わせ動作に伴なうレ
ンズ１の焦点距離の変化がないので画角変動をほ
とんど生じず、同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のビデオ方式オートフオーカス装
置の構成を示すブロツク図、第２図は本発明の一
実施例を示すブロツク図である。 １：レンズ、２：撮像素子、３：カメラ回路、
４：焦点電圧回路、５：モータ駆動回路、６：モ
ータ、７：手動／自動切替手段、８：撮像素子位
置検出回路、９：基準位置発生回路、１０：比較
回路、１１：電子スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前玉レンズを有するズームレンズと、ズーム
   レンズによつて結像した被写体像を電気信号に変
   換する撮像素子とを有し、上記電気信号から焦点
   適合度信号を抽出し、前記焦点適合度信号が最大
   となるように焦点合を行なうビデオカメラ用オー
   トフオーカス装置において、自動合焦モードと、
   手動合焦モードと切換える自動／手動切換手段
   と；前記自動／手動切換手段が自動合焦モードに
   設定された場合に、前記ズームレンズの前玉レン
   ズを所定のレンズ位置に固定し、光軸上に設けら
   れたピント調整素子を光軸方向に駆動して前記焦
   点適合度信号が最大となるように合焦動作を行な
   う第１の合焦手段と；前記自動／手動切換手段が
   手動合焦モードに設定された場合に、前記ピント
   調整素子を所定位置に固定し、前記ズームレンズ
   の前玉レンズを光軸方向に駆動して前記焦点適合
   度信号が最大となるように合焦動作を行なう第２
   の合焦手段を有することを特徴とするビデオカメ
   ラ用オートフオーカス装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記ピント
   調整素子は、前記撮像素子であることを特徴とす
   るビデオカメラ用オートフオーカス装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記ピント
   調整素子は、前記ズームレンズのリレーレンズで
   あることを特徴とするビデオカメラ用オートフオ
   ーカス装置。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の自
   動／手動切換手段を、前記ズームレンズの前玉レ
   ンズが前記ピント調整素子から所定の距離にある
   場合にのみ自動合焦モードに切換え得るように設
   定したことを特徴とするビデオカメラ用オートフ
   オーカス装置。