JPH021692A - ビデオカメラのオ‐トフォーカス装置 - 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】 本発明はビデオカメラのオートフォーカス装置に関する
ものである。

従来、ビデオカメラに装備されているフォーカス装置は
いわゆる二重像合致方式などの三角測麓の原理を用いて
カメラと被写体間の距離を計測し、その後に計測した距
離にピントを合わせるようにレンズの前玉部分をモータ
であらかじめ距離軸上で構成された位置まで移動させる
方式が採用されている。

この方式あるいは類似の方式は通常距離が、たとえばｌ
　ｍ−ｏｏ　（無限大距離）の被写体に対するオートフ
ォーカス機能を得ることが出来るが、被写体がこれ以下
の距離、たとえばレンズから数口しか離れていない場合
のクローズアップ撮影時、いわゆるマクロ撮影時には無
力である。

この方式がマクロ撮影時にオートフォーカス動作できな
い理由は主に下記の３点である。

（１）三角測量方式あるいはその類似の方式では数ｍ−
■もの大きな距離範囲にわたる精度の良い距離測定が出
来ない。

すなわち三角測量方式は鏡の振れ角を距離に対応、変換
して使用するものであるが、歌口〜ωを測定するための
鏡の振れ角幅は数十度必要となり、非現実的な値となる
。

（２）数ｃＩ１１先の被写体に対しては三角測量用のユ
ニットとレンズのパララックスが大きくなり、測定した
距離が必ずしも撮影すべき被写体までの距離ではなくな
る確立が著しく増大する。

（３）オートフォーカス装置はレンズの前玉部分の距離
リングを回転制御することによりピント合わせするが、
通常マイクロ域のピント合わせはズームリングを用いて
行うため、オートフォーカス装置ではマイクロ域のピン
ト合わせが出来ない。

これらの理由は原理上から見れば超高精度の鏡振れ角更
正制御、バララックス補正手段、ズームリングにもオー
トフォーカス信号を送り制御するなどの手段を用いれば
解決可能に見えるが、現在のところその実現性は不可能
に近い。

本発明の目的は従来困難であったマクロ域から無限大距
離までの被写体に対して、連続してオートフォーカス動
作が可能なビデオカメラのオートフォーカス装置を提供
することにある。

本発明ではビデオカメラの撮像信号そのものから焦点正
合度に対応する信号を抽出し制御する方式をとり、さら
に、ピント合わせ方式として従来の通常距離範囲は前玉
でマクロ域はズームリングで行っていたかわりに、マク
ロ域から通常距離すなわち無限大距離の被写体まで、レ
ンズ後部に位置するマスクレンズ群の全部あるいは一部
を移動させて行うことにより、マクロ域から無限大距離
の被写体まで連続してオートフォーカス動作を可能とす
る。

なお、マスクレンズ群を移動させることによりフォーカ
ス動作をすることが、理論的には可能であることは知ら
れていた。しかし、マスタレンズ群を移動させてフォー
カス動作を行うと、被写体までの距離が同じであった場
合であっても、焦点距離（倍率）によりピントの合うマ
スタレンズ群の位置が異なってしまうため、焦点合わせ
動作が極めて煩雑なものであった（特公昭５２−１５２
２６号）。

しかし本願発明は、ビデオカメラの撮像信号そのものか
ら焦点正合度に対応する信号を抽出してオートフォーカ
ス動作を行うため、撮影された像のボケが最小となる位
置にマスタレンズ群が移動され、焦点距離（倍率）に関
係無く同じオートフォーカス動作で、ピント合わせが可
能となる。

実施例の説明 次に本発明の一実施例を第１図のシステム構成ブロック
図、及び第２図の特性図を用いて説明する。

第１図では１はズームレンズであり、マスタレンズの一
部あるいは全部を移動することによりピント合わせ動作
可能な構成を有する。

２はビデオカメラの撮像素子や信号処理回路などから成
るカメラ回路、３は焦点量検出回路、４は差分検出回路
、５はモータ駆動回路、６はズームレンズ１の上記ピン
ト合わせ構造を駆動するモータ、７はズームレンズ１の
ズーム位置、すなわち焦点距離を検出するためズームレ
バーに連動して回転するポテンショメータなどのズーム
位置検出器、８は移動範囲計算回路、９は上記ピント合
わせ構造がいかなる距離に整合しているかを検出するた
めのレンズ位置検出器であり、１０はこの構成が通常距
離範囲のオートフォーカス動作をするのか、それともマ
クロ域の動作を設定するのかを設定するための押釦スイ
ッチである。

先ず、押釦スイッチ１０により同図の構造が通常距離範
囲、たとえば至近距離１ｍ−ｃ１３（無限大距離）の範
囲でオートフォーカス動作する場合につき説明する。

ズームレンズ１に入射する被写体像がカメラ回路２で撮
像ビデオ信号となり、焦点量検出回路３に入力される。

焦点量検出回路３は撮影中の画面のピント具合、すなわ
ち画面の輪郭のシャープさに対応する上記撮影ビデオ信
号の高域周波数成分の量を一枚の画面周期、たとえば１
／６０秒ごとに差分検出回路４に入力する。従って、モ
ータ駆動回路５でモータ６によりズームレンズ１のピン
ト合わせ構造を移動しながら上記機能を動作させると差
分検出回路４の出力には、もしモータ８の回転方向がピ
ントが合って行く状態であれば正の電圧出力、逆にピン
トがボケで行く方向なら負の電圧出力が得られるわけで
あり、この出力が正の電圧ならばモータ８の回転方向を
そのままに保ち。

負の電圧であればモータ８の回転方向を逆にすることに
より、オートフォーカス動作を行う。ここで、ズームレ
ンズ１のピント合ねせはマスタレンズ系の一部あるいは
全部を移動することにより行っている。この場合、マス
タレンズの位置とその位置でピントの合う被写体距離は
第２図の４２口。

ハに示すごとく、■の距離の被写体の場合は、ズーム倍
率が変化した場合でも焦点の合うマスタレンズの位置は
一定である。しかし、その他の距離の被写体の場合は、
倍率の変化にともない焦点の合うマスタレンズの位置が
変化する（至近距ｉｎ１ｍの被写体の場合は図中（ハ）
の曲線、距離２ｍの被写体の場合は図中（ロ）の曲線）
。すなわち、焦点距離が最小（ズーム倍率が最小）のと
き、たとえばＡ１の値のときは、焦点距離が最大のとき
（Ａ１）と同じ距離範囲をカバーするためのマスクレン
ズ位置の移動範囲は同図中の０〜Ｂ１という小さな値で
良い。この焦点距離の違いによる移動範囲の違いはほぼ
ズームレンズ１のズーム倍率の２乗に比例する。たとえ
ば、６倍のズームレンズが用いられている場合は、１ｍ
−ψ距離の被写体を、６倍の倍率で撮影したときのマス
タレンズの移動範囲に比べ、１倍の倍率で撮影したとき
のマスタレンズの移動範囲はその約１／３６となる。

このため、マクロ域の撮影をせず、低い倍率で撮影する
ときには、ボケ方向へのマスタレンズの移動を最小限に
するためマスタレンズの範囲を制限すると、迅速にオー
トフォーカス動作が行える。

通常距離範囲のオートフォーカス動作では、ズームレン
ズ１のズーム環に連動するズーム位置検出器７により焦
点距離を検出し、これを第２図の特性を計算式あるいは
表として内蔵する移動範囲計算回路８に入力することに
より、マスタレンズ位置を検出するレンズ位置検出器９
の出力を参照しつつモータ駆動回路５を介してモータ６
を制御し、ズームレンズ１のピント合わせ構造の移動範
囲を必要最小限の値の範囲内に留めるのが良い。

次に押釦スイッチ１０により、第１図の構成がマクロ域
、すなわち数口〜１ｍのオートフォーカス装置として動
作する場合につき説明する。マスタレンズの移動による
ピント合わせを行う場合。

いわゆるマクロ操作は焦点距離がいかなる値の場合でも
可能であるが、説明を簡単にするため、焦点距離が最小
値Ａ工すなわちズーム倍率が最小の場合につき説明する
。焦点距離がＡ１の場合１通常距離範囲の被写体を撮影
する場合には前述の如くマスタレンズは範囲０−８１の
移動範囲内で焦点合すせが可能である。しかし逆に移動
範囲をこれに制限せず、焦点距離がＡ１の場合でも、ズ
ーム倍率が最大値の場合のマスタレンズ移動範囲である
０〜Ｂ２の範囲でマスタレンズを移動させれば、ピント
合わせの可能な被写体距離の範囲は、となる。すなわち
、ズーム倍率６倍のとき、１ｍ〜ωまでの被写体の撮影
が可能であった場合には。

ズーム倍率１倍のときには、２．８０〜Ｑまでの被写体
の撮影が可能となる。言い替えれば押釦スイッチ１０に
よりマクロ域のオートフォーカス動作が指定された場合
、移動範囲計算回路８のマスタレンズ移動可能範囲を０
−Ｂ２とすることにより、第１図の構成でマクロ域での
オートフォーカス動作が可能である。もちろん、第１図
の構成から押釦スイッチを削除し、マスタレンズの移動
範囲を制限しなければ、常にマクロ域の撮影が可能であ
り、このような押釦スイッチのない構成でも差し支えな
い。

以上第１図及び第２図を用いて説明したように本発明に
よれば押釦スイッチ１０の開閉によりマスタレンズ位置
の移動範囲を変えることにより、通常距離範囲、マクロ
域両方のオートフォーカスを行うことが出来る。なお、
上述の説明ではマクロ域のオートフォーカス動作を最小
焦点距離について説明したが、焦点距離が別の値であっ
ても同様の動作によりオートフォーカス動作が可能であ
る。ただし、この場合、マクロ域の撮影時の、撮影可能
な被写体の最至近距離は、焦点距離の増加に従って遠く
なって行く。

また、上述の説明ではマクロ域の撮影時にマスタレンズ
移動範囲をＯ−Ｂ、とし、マクロ域から無限遠被写体ま
でピント合わせ可能としたが、移動範囲の下限をＯでな
い有限の値とすることにより、マクロ域の撮影時のオー
トフォーカスの誤動作を減じる手段としてもよい。

また、上述の説明では、押釦スイッチ１０は焦点距離に
関係なく開閉できるが、一般消費者を対象とする家庭用
ビデオカメラなどでは、操作を単純化し、操作性を向上
するため、押し釦スィッチ１ｏはズームレバーが特定の
値あるいは特定の範囲でしか開閉出来ない構成としても
良い。また、上述の説明ではズームレンズ１の変倍機構
については特に説明はしなかったが、これは通常の変倍
機構でも良いし、いわゆるマクロ機能付きのものであっ
ても良い。

また、第１図の構成にモータ６を直接回転させるための
操作スイッチなどを追加し１手動操作によるピント合わ
せを可能とする構成としても良く、この場合１手動と自
動の切り換えスイッチが必要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるビデオカメラのオートフォーカス
装置の一実施例を示すブロック図、第２図はそのマスタ
レンズの動作を説明する特性図である。 符号の説明 １・・・ズームレンズ ２・・・カメラ回路 ３・・・焦点量検出回路 ４・・・差分検出回路 ５・・・モータ駆動回路 ６・・・モータ ７・・・ズーム位置検出回路 ８・・・移動範囲計算回路 ９・・・レンズ位置検出器 １０・・・押釦スイッチ 図面の浄３（内容に変更なし） 】 り ａ 黒九昆耶丸 手 続 補 正 書 （１式） 事件の表示 昭和　６５年特許願第 ２５１７５９号 発 明 の 名 称 ビデオカメラのオートフォーカス装置 補正をする者 １に件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マスタレンズを有するズームレンズと、ズームレン
   ズにより得られた像を電気信号に変換してビデオ信号を
   出力するカメラ回路と、カメラ回路より出力されたビデ
   オ信号から焦点正合度を検出する焦点量検出回路と、焦
   点量検出回路により検出された焦点正合度に応じて、モ
   ータによりマスタレンズを移動可能範囲内で移動してピ
   ント合わせする合焦手段とよりなり、前記合焦手段は、
   前記モータを介して前記マスタレンズを駆動することに
   より、前記ズームレンズの第１の倍率において第１の至
   近距離から無限遠まで、また前記第１の倍率より小さい
   第２の倍率において、前記第１の至近距離より小さな第
   ２の至近距離から無限遠まで、それぞれ連続してピント
   合わせすることを特徴とするビデオカメラのオートフォ
   ーカス装置。