JPH022291A - 自動焦点機能付カメラ - 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】 技術分野 本発明はカメラ、とくにその自動焦点機構に関する。

背景技術 周知のようにカメラにおける自動焦点調節方式（以下、
ＡＦ方式と言う。）には、赤外線照射などを利用する外
部測定方式や、撮像レンズからの光束を利用する位相差
検出のＡＦ、あるいは被写体のコントラストを利用する
コントラスト検出のＡＦなとの７丁し測定方式がある。

たとえば、ＣＯＤなどの撮像デバイスから得られた映像
信号を利用するコントラスト検出のＡＦａ構を有する従
来のカメラは、映像信号の高周波成分を画面における所
定の領域で取り出して、所定の期間積分し、その積分値
が最高となるように光学系レンズのいわゆる前玉と呼ば
れるフロントレンズを移動させることによってピントを
合わせていた。

周知のように光学系レンズの前玉が移動すると像倍率（
画角）、つまり像の大きさが変化する。

したがって、それに伴って撮像デバイスで得られる映像
信号も変化する。コントラスト検出のＡＦ方式では、撮
像デバイスから得られた映像信号のうち所定の画像領域
の高周波成分の精分値を時系列で比較演算し、たとえば
山登りサーボ法で前玉の移動を制御する。したがって、
画角が変化するとそれに伴って所定の領域の高周波成分
の精分値も変化することがある。つまり、被写体像が変
化していないにもかかわらず像の大きさが変化したこと
により餌算値が変わることがある。そのような場合、サ
ーボ制御系は、積分値の変化とレンズの移動とを無限の
ループで反覆することになりサーボ機構が振動するハン
チングが起こるという問題があった。

目　　　的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、合焦精度
がよく、しかも安定した合焦機能を有する自動焦点機能
付カメラを提供することを目的とする。

発明の開示 本発明によれば、自動焦点機能付カメラが、インナーフ
ォーカス機構を構成する複数のレンズからなる撮像レン
ズと、撮像レンズを介して入力した光を映像信号に変換
する撮像手段と、映像信号のうち所定の帯域および所定
の範囲のみ利用する映像信号処理手段およびゲート手段
と、抜き取られた映像信号を用いて複数のレンズのうち
フォーカスによる像倍率の変化の少なくなるように設計
された内側の少なくとも１つのレンズの移動方向を算出
する油算手段と、算出の結果に応じて少なくとも１つの
レンズを移動させる駆動手段とを含んでいる。

また本発明によれば、自動焦点機能付カメラの泄算手段
は、少なくとも１つのレンズの移動方向を山登り制御法
で算出する。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による自動焦点機能付カ
メラの実施例を詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明の自動焦点機能付カメラを
ビデオカメラに適用した場合の一例の構成が示されてい
る０本実施例のカメラは、４群のズームレンズ５０およ
び固体撮像素子３０を有し、固体撮像素子３０で得られ
た映像信号を利用してコントラスト検出を行い、その検
出結果に従ってズームレンズ５０をインナーフォーカス
方式により制御するものである。

カメラ部１０は、たとえば複数の撮像セルアレイ３２を
含むＣＣ口などの電荷伝送デバイスからなる固体撮像素
子３０、および光学系レンズ５０を有し、光学系レンズ
５０を通った被写体からの入射光が映像信号に変換され
る。変換された映像信号は、　Ｈ度信号と複合同期信号
とに分離される８分離後の輝度信号は出力１０２にから
映像信号処理回路１２に出力され、また複合同期信号は
出力１０Ｂにから同期信号処理部１８に出力される。な
お１分離された輝度信号は、本発明に関するＡＦ機構に
出力されるとともに、接続線１３０から記録系など他の
回路にも出力される。

カメラ部１０はまた、後述する光学系レンズ５０の可動
レンズを駆動させるズームモータ３４およびフォーカス
モータ３６を有し、各モータはモータ制御回路２Ｂの出
力１２４および出力１２８から入力される制御信号に従
って駆動する。

第２図を参照すると、カメラ部１０の光学系レンズ５０
の原理的構成がより詳細に示されている。本実施例の光
学系レンズ５０は、フォーカシングレンズ系５２、バリ
エータレンズ系５４、コンペンセータレンズ系５６、お
よびマスクレンズ系５８により４群のズームレンズが構
成されており、これらは固体撮像素子３０の前方に配設
されている。前述したように、このカメラは、インナー
フォーカス方式を採用しており、フォーカシングレンズ
系５２およびマスタレンズ系５８は固定されている。ま
た、バリエータレンズ系５４は光軸７０の方向Ａに前後
に可動であり、コンペンセータレンズ系５８もまた、光
軸７０の方向Ｂに前後に可動である。ピントの調整は、
コンペンセータレンズ系５６を光軸７０上を前後に移動
させることによって行われる。また、いわゆるズーム動
作による焦点距離、および焦点距離の変化によるピント
の：Ａ整は、ズームモータ３４およびフォーカスモータ
３６を駆動させてバリエータレンズ系５４およびコンペ
ンセータレンズ系５６を光軸７０１−を前後に移動させ
ることによって行われる。

第１図に戻って、映像信号処理回路１２は、バンドパス
フィルタおよびクランプ回路を有している。映像信号処
理回路１２は、カメラ部ｌＯの出力＋０２から入力され
た輝度信号のうち高周波成分を取り出し、取り出した高
周波成分の信号をクランプした後に出力１０４からＡ／
Ｄ変換部１４に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１４は、映像信号処理回路１２の出力＋０
４から入力された高周波成分のアナログ信号をデジタル
に変換してゲート回路２０に出力する。

一方、同期信号処理部１６は、カメラ部１０の出力１０
８から入力された複合同期信号を爪直同期信号（Ｖｓｙ
ｎｃ）と水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）に分離する。

分離後の各信号は、出力＋１０からゲート信号作成回路
１８に出力される。なお、これらの同期信壮Ｖｓｙｎｃ
とＨｓｙｎｃは、例えばカメラ部ＩＯに同期分敲器が搭
載されている場合にはカメラ部１０から直接取り出すこ
とができる。

ゲート信り作成回路１８は、ゲート回路２０においてサ
ンプリングすべき画面上の領域の水平方向および重置方
向の設定値が設定され、これと、同期信−）処理部１６
から人力されるＶｓｙｎｃおよびＨｓｙｎｃによる画面
の走査線の走査状況とを比較する。比較した結果により
、ゲート回路２０におけるサンプリングのタイミングを
制御する制御信号が出力１１２に出力される。

ゲート回路２０は１１図示しないアンドゲート回路を有
し、Ａ／Ｄ変換部１４の出力１０Ｂから入力されるＡ／
Ｄ変換後の輝度信号をゲート信号作成回路１８の出力＋
１２から人力される制御信号に従って、所定の期間サン
プリングする。サンプリング後の信号は、出力＋１４か
ら演算回路２２に出力される。

演算回路２２は、ゲート回路２０の出力１１４から入力
されたサンプリング後の信号を所定の期間精分する。結
分後のデータ（ＡＦ評価データ）は、出力１１６からＭ
ＰＵ　２４に出力される。

ＭＰＵ　２４は、演算回路２２の出力１１Ｂから入力さ
れるＡＦ評価データをその直前のＡＦ評価データと比較
して、いわゆる山登りサーボ法による時系列の比較ａｔ
算を行う。またＭＰＵ　２４は、カメラ部ｌＯにも接続
されており、カメラ部１０の出力１１８および出力１２
０から光学系レンズ５０のバリエータレンズ系５４およ
びコンペンセータレンズ系５６の位置情報が入力される
。ＭＰＵ　２４は、コンペンセータレンズ系５６の位置
情報を参照して、山登りサーボ法における比較演算の結
果に従い、コンペンセータレンズ系５６を移動させるフ
ォーカスモータ３Ｂの回転方向および駆動時間（すなわ
ちコンペンセータレンズ系５６の移動距離）を決定する
０回転方向および駆動時間が決定すると、フォーカスモ
ータ３Ｂを制御する制御信号が出力１２Ｂからモータ制
御回路２６に出力される。

モータ制御回路２Ｂは、ＭＰＵ　２４とカメラ部１０に
接続され、ＭＰＵ　２４の出力１２Ｂから入力される制
御信号に従い、フォーカスモータドライブ信号を出力１
２８に出力する。

ここで、第１図に示したカメラのＡＦ動作を具体的に説
明する。

カメラの主電源が入れられ、被写体からの光が光学系レ
ンズ５０を通って入射されると、カメラ部１０は入射光
を逐次映像信号に変換し、変換した映像信号を輝度信号
と複合同期信号とに分離する０分離後の輝度信号は出力
＋０２から映像信号処理回路１２に送出し、また接続線
１３０を介して記録系など他の回路にも出力する。一方
、複合同期信号は出力１０８を介して同期信号処理部１
６に出力する。

次に、映像信号処理回路１２で輝度信号の高周波成分の
みを取り出し、取り出した信号をＡ／Ｄ変換部１４でデ
ジタル信号に変換する。デジタル化した高周波成分の輝
度信号は、出力１０Ｂを介してゲート回路２０に送出す
る。

一方、カメラ部ｌＯで分離した複合同期信号は、同期信
号処理部１６で垂直同期信号と水平同期信号に分離し、
ゲート信号作成回路１８に送出する。

ゲート信号作成回路１８において、サンプリングすべき
画像領域の水平方向および垂直方向の設定値と、映像信
号における実際の走査状況を比較して、ゲート回路２０
におけるサンプリングのタイミングを制御する制御信号
をゲート回路２０に送出する。

ゲート回路２０において、デジタル化した高周波成分の
輝度信号を所定の期間、つまり画面中の所定の領域をサ
ンプリングする。そこで演算回路２２では、サンプリン
グした輝度信号を所定の期間分、たとえば１フイ一ルド
分の期間積分し、積分したデータをＡＦ評価データとし
てＭＰＵ　２４に出力する。

ＭＰＵ　２４は、ＡＰ評価データを用いて、山登りサー
ボ法による時系列の比較演算を行う、一方、コンペンセ
ータレンズ系５８の位置情報はカメラ部１０からＭＰＵ
　２４に常時取り込まれている。　ＭＰＵ　２４は、こ
の位置情報を参照して、比較演算の結果に応じてフォー
カスモータ３６の回転方向を決定する０回転方向が決定
すると、ＭＰＵ２４はモータ制御回路２Ｂをそれらに応
じて制御してフォーカスモータドライブ信号をカメラ部
ｌＯに送出させる。フォーカスモータドライブ信号によ
ってフォーカスモータ３８が駆動し、ＡＦクリングどの
連動部材を介してコンペンセータレンズ系５６が光軸７
０の上を移動する。

このようにコンペンセータレンズ系５６が光軸７０の上
を移動することによってピントの調整が行われ、これら
の動作はカメラの電源が切られるまで連続的に繰り返さ
れる。

以」―のように、本実施例のカメラは、映像信号の高周
波成分を利用して光学系レンズの移動方向を決定し、光
学系レンズ５０のコンペンセータレンズ系５６を移動さ
せることによってピントの調整を行うため、レンズの移
動による像倍率（画角）の変化が少なくなり、映像信号
への悪影響を少なくすることができる。したがって、Ｍ
ＰＵ２４において行う山登りサーボ法で使用する演算値
が安定し、ハンチングなどの問題を減少させることがで
きる。

また、ＡＦ動作をコンペンセータレンズ系５６で行うこ
とから、光学系レンズ５０にＡＦ専用の光学系を設ける
必要がなくなるため、光学系レンズ５０が従来より小型
化、軽量化される。

なお１本実施例では、主にＡＦ動作について説明したが
、いわゆるズーム動作の場合には、通常のズームレンズ
の動作と同様に、バリエータレンズ系５４の移動による
焦点距離の変化に追従して、コンヘンセータレンズ系５
６を移動させることによってピントの調整が行われる。

この場合、ＭＰＵ　２４はカメラ部ｌＯから入力される
バリエータレンズ系５４の位置情報と、コンペンセータ
レンズ系５６の位置情報とを対照して、それぞれのレン
ズ系を移動させるための制御信号を出力！２２および出
力１２Ｂがらモータ制御回路２６に出力する。モータ制
御回路２Ｂは、フォーカスモータドライブ信号およびズ
ームモータドライブ信号をそれぞれ出力１２８および出
力１２Ｂからカメラ部ＩＯに送出し、ズームモータ３４
およびフォーカスモータ３６が駆動する。

このような動作により、ズーム動作が実現される。

本実施例では、本発明の自動焦点機能付カメラをビデオ
カメラに適用したが、ビデオカメラ以外のたとえば固体
撮像デバイスを有する電子スチルカメラなどの他のカメ
ラに適用することも可能である。

効　　果 本発明によれば、映像信号の高周波成分を利用して自動
焦点調節の動作を行うコントラスト検１１１ＡＦ方式に
おいて、レンズのピントの調整がインナーフォーカス方
式によって行われるため、レンズの移動による像倍率（
画角）の変化が少なくなり、映像信号への悪影響を少な
くすることができる。したがって、自動焦点調節のため
に使用する評価データが安定し、ハンチングなどの問題
を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による自動焦点機能付カメラの一実施例
を示す機能ブロンク図、 第２ｔＡは第１図の自動焦点機能付カメラの光学系レン
ズの原理的構成を示す説明図である。 主要部分の符号の説明 １０、、、、カメラ部 １２、　、　、　、映像信号処理回路 １Ｂ、　、　、　、同期信号処理部 １Ｂ、、、、ゲート信号作成回路 ２０．９．　、ゲート回路 ２２、　、　、　、演算回路 ２４、　、　、　、　ＭＰＵ ２１３、　、　、　、モータ制御回路 ３４、、、、ズームモータ ３Ｂ、、、、フォーカスモータ ５０、、、、光学系レンズ 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　　理　　人
　　香取　　孝雄 丸山 隆夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インナーフォーカス機構を構成する複数のレンズか
   らなる撮像レンズと、 該撮像レンズを介して入力した光を映像信号に変換する
   撮像手段と、 該映像信号のうち所定の帯域および所定の範囲のみ利用
   する映像信号処理手段およびゲート手段と、 該抜き取られた映像信号を用いて前記複数のレンズのう
   ちフォーカスによる像倍率の変化の少なくなるように設
   計された内側の少なくとも１つのレンズの移動方向を算
   出する演算手段と、 該算出の結果に応じて前記少なくとも１つのレンズを移
   動させる駆動手段とを含むことを特徴とする自動焦点機
   能付カメラ。 ２、請求項１に記載のカメラにおいて、前記演算手段は
   、前記少なくとも１つのレンズの移動方向を山登り制御
   法で算出することを特徴とする自動焦点機能付カメラ。