JPH036971A - コンバータレンズ内蔵型ビデオカメラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、変倍レンズの移動による通常のズーミングの
他に、内蔵したコンバータレンズを前群レンズの光路内
に出入りさせることによって焦点距離を変更することが
できるようにしたコンバータレンズ内蔵型のズームレン
ズを備えたビデオカメラに関するものである。

〔従来の技術〕

普及型のビデオカメラの撮影光学系には一般に変倍比が
６倍程度のズームレンズが用いられている。ズームレン
ズは、変倍レンズを移動させることによって焦点距離を
例えば９ｍｍから５４ｍｍまで連続的に可変することが
できるようになっている。また、被写体距離に対応した
フォーカシングはオートフォーカス装置によって自動的
に行われるのが普通となっている。

これまでのズームレンズに用いられているオートフォー
カス装置には、アクティブ方式で代表されるように、ズ
ームレンズに入射した光とは無間係に測距を行う非Ｔ　
Ｔ　Ｌ、方式のものと、ズームレンズに入射した光のう
ち、光軸に対称な部分的な２光束についてこれらの収斂
位置を基に合焦の評価を行うＴＴＬ型位相位相差方式あ
る。また、フォーカシングのためにはズームレンズを構
成しているいずれかのレンズを光軸方向に移動させるが
、フロントフォーカス方式では前群レンズ、インナーフ
ォーカス方式では補正レンズ、リアフォーカス方式では
マスターレンズを移動させる。

さらに、最近のズームレンズの中には、変倍レンズの移
動による通常の変倍範囲外でも撮影できるようにしたも
のが知られている。例えば特開昭５７−２０２５１１号
公報記載の超広角ズームレンズでは、レンズ鏡筒の先端
部に前群レンズを組み込んだホルダを回動自在に取り付
け、ホルダを回動させることによって前群レンズを光軸
外に退避させることができるように構成されている。そ
して、この状態では変倍レンズを移動させる通常のズー
ミングでは得られない超広角状態を得ることができ、特
にアタッチメントレンズを用いることな（簡単に超広角
状態を得ることができる点で便利ではあるが、超広角時
にはレンズ鏡筒の先端部にホルダが突出した状態となる
。前群レンズは一般に外径が大きく重量もあるため、こ
のような前群レンズを保持した大型のホルダがレンズ鏡
筒の先端に突出していると、外観や操作性の点で好まし
くないだけでなく、前群レンズの裏面側やレンズ鏡筒の
内部が露呈し、防塵性能の劣化が避けられない。

このような事情から、鏡筒内にワイドコンバータレンズ
を組み込み、これを撮影光路内に挿脱させるようにした
ズームレンズが提案されている。

このズームレンズは、例えば変倍レンズを通常のズーミ
ング範囲を越えた一定の超広角位置に移動させた後、前
記コンバータレンズを挿入して変倍レンズと組み合わせ
ることによって超広角状態を得る。これによれば、超広
角状態でも鏡筒外形に変化がないため操作性が劣化する
ことがなく、しかも防塵の点でも非常に好都合である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のズームレンズ用のオートフォーカ
ス装置を上述したコンバータレンズ内蔵型のズームレン
ズに組み合わせると、コンバータレンズの挿入の有無に
よって焦点距離が大きく切り換えられるため、これに対
応してフォーカシング用レンズの移動制御系も切り換え
なくてはならない、これまでのズームレンズでは、フォ
ーカシング用レンズの移動制御系には変倍レンズの位置
データすなわち焦点距離データも入力され、被写体距離
に対応した測距データと焦点距離データとの両者からフ
ォーカシング用レンズの位置を求めているが、このよう
な制御系にさらにコンバータレンズの有無という新たな
データを加えるようにすると、コンバータレンズの挿入
の有無を検出するためのセンサーが必要になり、さらに
フォーカシング用レンズの位置算出用の演算プログラム
やデータ格納用のメモリの容量が増大し、コスト負担が
大きくなるという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような従来技術の問題を解決するために
なされたもので、コンバータレンズの挿脱機構を備えな
がら、構造が簡単でコスト的にも有利なオートフォーカ
ス機能が得られるコンバータレンズ内蔵型ビデオカメラ
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、焦点距離切換えの
ために前群レンズの後方で光路内に挿脱されるコンバー
タレンズ及び前群レンズの後方で光軸上を移動して焦点
調節を行うフォーカシングレンズを備えたズームレンズ
と、このズームレンズによって結像された光学画像のも
つ空間周波数の高周波成分に基づいて合焦状態の評価を
行って前記フォーカシングレンズの位置制御信号を出力
する合焦判定手段と、前記位置制御信号に対応してフォ
ーカシングレンズを移動させる駆動手段とを用いるよう
にしたものである。

また、前記フォーカシングレンズをズーミングに応じて
ピント面の移動を補正する補正レンズに兼用することも
上記目的を達成する上で有効な手段である。

〔作用〕

合焦判定手段は、ズームレンズそのものによる光学画像
の空間周波数の高周波成分を基にして合焦判定を行い、
この合焦判定手段からの位置制御信号によって前群レン
ズよりも後方に設けられたフォーカシングレンズの位置
決めが行われる。したがって、コンバータレンズの挿入
の有無とは無関係に、共通の制御方式でフォーカシング
レンズの位置制御ができるようになる。

さらに、フォーカシングレンズとして、ズーミング時の
ピント面の移動を補正するための補正レンズを兼用する
ことによって、フォーカシング時のレンズ移動負荷も軽
減できる。

以下、図面にしたがって本発明の一実施例について説明
する。

〔実施例〕

本発明を用いたビデオカメラの外観を示す第４図におい
て、カメラ本体２の前面にはズームレンズ３が取り付け
られている。グリップ４には録画ボタン５．ズーミング
用のシーソーノブ６が設けられている。シーソーノブ６
を操作して適宜のズーミングを行い、また録画ボタン５
を押圧することによって、カメラ本体２に装填されたビ
デオカセットに画像記録を行うことができる。

前記ズームレンズ３は、詳しくは後述するようにワイド
コンバータを内蔵している。そして、スーパーワイドボ
タン７を操作したときには、前記ワイドコンバータがズ
ームレンズ３の光路内に挿入され、シーソーノブ６の操
作で可変できる焦点距離範囲（例えば１０〜６０ｍｍ）
外の短焦点路＃（６ｍｍ程度）を得ることができる。な
お、ズームレンズ３の鏡筒にはケース８が一体に設けら
れており、ズームレンズ３の光路から退去したワイドコ
ンバータはここに収納される。

第１図は上記ビデオカメラの電気的構成の概略を示す、
ズームレンズ３は被写体側から順に、前群レンズ１０．
変倍レンズ１１．補正レンズ１２゜マスターレンズ１３
を有している。変倍レンズ１１はステッピングモータ１
５と連結され、シーソーノブ６を操作したときには、ド
ライバ１６を介してステッピングモータ１５が駆動され
る。また、変倍レンズ１１の位置データはポテンショメ
ータ１８で検出され、ＡＤコンバータ１９を介してシス
テムコントローラ２０にフィードバックされる。

補正レンズ１２は、変倍レンズ１１が移動したときのピ
ント面の移動を補正するが、このため補正レンズ１２は
ステッピングモータ２２の駆動により光軸３ａ上を移動
する。補正レンズ１２の位置データはポテンショメータ
２３で検出され、やはりＡＤコンバータ１９資介してシ
ステムコントローラ２０に入力される。また、補正レン
ズ１２は、詳しくは後述するように被写体距離に対応し
たフォーカシングを行うためにも光軸３ａ上を移動する
。ドライバ２４は、システムコントローラ２０からの指
令信号に応じてステッピングモータ２２を駆動する。

前述したように、ズームレンズ３にはワイドコンバータ
１４が内蔵されている。そして、スーパーワイドボタン
７を押したときには、変倍レンズ１１が２点鎖線で示し
たように前群レンズ１０に最も近づいた位置に送られた
後、その背後にワイドコンバータ１４が挿入される。こ
うして光軸３ａ上にワイドコンバータ１４が挿入された
ときには、ズームレンズ３の焦点距離は６ｍｍ程度とな
る。

ズームレンズ３の結像面にはＣＣＤ等を利用したイメー
ジセンサ２５が設けられている。イメージセンサ２５は
センサドライバ２６からの駆動パルスを受けて作動し、
ズームレンズ３によって結像された光学画像を光電信号
に変換する。この光電信号は、光学画像の濃度分布に対
応する空間周波数をもった出力波形をもっており、アン
プ２７で所定レベルに増幅された後にバンドパスフィル
タ２８に送られる。このバンドパスフィルタ２８は、光
電信号に含まれている空間周波数のうちの高周波成分、
例えばＩＭＨｚを中心とする所定幅の周波数域内の信号
だけを通過させる。こうして抽出された高周波帯域の信
号は検波アンプ３０で増幅され、切換えスイッチ３１の
一方の端子３１ｂに送られる。また、切換えスイッチ３
１の他方の端子３１ａにはアンプ２７で増幅された光電
信号が送られる。なお、この切換えスイッチ３１は半導
体スイッチで構成されている。

切換えスイッチ３１はシステムコントローラ２０からの
指令信号に応じ、端子３１ａ、３１ｂのいずれか一方か
らの光電信号をＡＤコンバータ３２に供給する。ＡＤコ
ンバータ３２によりデジタル化された光電信号は、合焦
検出回路３３と映像信号処理回路３４に供給される。合
焦検出回路３３は、被写体距離に対応したフォーカシン
グのために補正レンズ１２が移動するときに、その移動
の過程で供給されてくる光電信号を順次積分し、その積
分値データはシステムコントローラ２０に入力される。

映像信号処理回路３４はシステムコントローラ２０から
の指令により、入力されてくる光電信号をＮＴＳＣ方弐
に準拠した映像信号に変換して記録装置３５に供給する
。記録装置３５は、磁気ヘッド駆動回路や磁気テープ送
り機構等を含み、磁気テープに映像信号を磁気記録する
。

ズーミング信号発生回路３６はシーソーノブ６を操作し
たときに、そのズーミング操作の方向が望遠側であるか
広角側であるかを表すズーミング信号を出力する。また
、スーパーワイド信号発生回路３７はスーパーワイドボ
タン３７が押されたときにワイドコンバータ１４の挿入
信号を出力し、再び押されるとワイドコンバータ１４の
退去信号を出力する。これらのズーミング信号発生回路
３６及びスーパーワイド信号発生回路３７からの信号は
、システムコントローラ２０に入力される。

このように構成されたビデオカメラの作用について以下
に説明する。

第２図のフローチャートに示したように、電源スィッチ
（図示省略）の投入時には、切換えスイッチ３１は端子
３１ａ側に接続されている。そして、センサドライバ２
６が作動するとイメージセンサ２５から光電信号が出力
され、この光電信号はＡＤコンバータ３２を経て合焦検
出回路３３に供給される。合焦検出回路３３はデジタル
化された光電信号を積分し、その積分データをシステム
コントローラ２０に入力する。システムコントローラ２
０は、合焦検出回路３３から入力されてくる積分データ
に対応してフォーカシングの方向、すなわち合焦させる
ために必要な補正レンズ１２の移動方向をまず検出する
が、この１回のサンプリングによって得られた積分デー
タではこれを識別することができないため、モータドラ
イバ２４を作動させ補正レンズ１２をわずかに移動させ
る。

なお、補正レンズ１２の位置データはポテンショメータ
２３を介して検出することができるため、その移動方向
はいずれであってもよい。

このようにして補正レンズ１２を移動させると、イメー
ジセンサ２５上での結像状態が変化し、これに伴って合
焦検出回路３３から出力される積分データも変化する。

第３図は、補正レンズ１２を移動させたときに得られる
積分データ出力の変化の様子を示しており、図中符号Ａ
は端子３１ａからの光電信号によるもの、符号Ｂは端子
３１ｂからの光電信号によるものに対応している。また
、補正レンズ１２の移動ＩＤＯは合焦位置までの移動量
を表し、合焦状態においては積分データＡ。

Ｂのいずれもが極大値となる。なお、同図から分るよう
に積分データＡの方が極大値から離れた部分での変化が
大きく、積分データＢの方は極大値付近での変化が大き
い。

補正レンズ１２を少なくとも１回移動させ、この移動前
後の積分データＡを比較すれば、合焦状態を得るために
補正レンズ１２を前進、後退いずれの方向に移動させれ
ばよいかが識別できる。こうして補正レンズ１２の移動
方向が識別された後には、システムコントローラ２０は
切換えスイッチ３１を端子３１ｂ側に接続させる。端子
３１［）にはバンドパスフィルタ２８及び検波アンプ３
０を介して光電信号中の高周波成分だけが現れており、
この高周波の光電信号はＡＤコンバータ３２を介して合
焦検出回路３３に供給される。

合焦検出回路３３からの積分データはシステムコントロ
ーラ２０に入力され、さらにシステムコントローラ２０
は補正レンズ１２を合焦が得られる方向に移動させなが
ら、繰り返しイメージセンサ２５を駆動する。すなわち
、システムコントローラ２０は、第３図中の積分データ
Ｂと補正レンズ１２の位置データとを参照しながらフォ
ーカシングを行う、そして、積分データＢが極大となっ
たときに補正レンズ１２の位置が決り、その後システム
コントローラ２０からの指令により切り換えスイッチ３
１を端子３１ａに切り換えて１回のフォーカシング処理
が完了する。このように、フォーカシングの初期には積
分データＡで補正レンズ１２の移動方向を識別し、その
方向が識別された後は急峻な極大値を呈する積分データ
Ｂを利用して合焦を検出すれば、短時間で正確なフォー
カシングを行うことができるようになる。

上記のフォーカシング処理は繰り返し継続して行われ、
また任意の時点で録画ボタン５を操作したときには、ア
ンプ２７を介した光電信号は映像信号処理回路３４で映
像信号に変換された後、記録装置３５により磁気テープ
に記録される。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、ズームレンズによっ
て結像された光学画像のもつ空間周波数のうちの高周波
成分をもとにして合焦判定を行うようにしているから、
コンバータレンズの挿脱に応じてオートフォーカス機構
の作動を切り換える必要がない。したがってコンバータ
レンズの挿脱を検知する必要もなく、コンバータレンズ
の有無によりフォーカシング精度が変化することもない
。

また、前群レンズの前面にさらに外付けのコンバータレ
ンズを装着するような場合でも、オートフォーカス機構
をそのまま利用することもできる。

さらに、ズーミング時のピント面移動を補正する補正レ
ンズをフォーカシングレンズに兼用してインナーフォー
カスタイプにすることによって、前群レンズでフォーカ
シングを行う従来のズームレンズと比較して、軽い負荷
でフォーカシングを行うことができるようになり、フォ
ーカシングレンズ駆動用モータの小型化によりズームレ
ンズ自体のコンパクト化も達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるズームレンズ装置の概略構
成図である。 第２図はフォーカシング処理の様子を表したフローチャ
ートである。 第３図はフォーカシング処理が行われる過程で得られる
積分データ出力の変化の様子を示すグラフである。 第４図は本発明を用いたビデオカメラの外観図である。 ■０ ２ ４ ０ ５ ３ ズームレンズ 前群レンズ 補正レンズ コンバータレンズ システムコントローラ イメージセンサ 合焦検出回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）焦点距離切換えのために前群レンズの後方で光路
   内に挿脱されるコンバータレンズ及び前群レンズの後方
   で光軸上を移動して焦点調節を行うフォーカシングレン
   ズを備えたズームレンズと、このズームレンズによって
   結像された光学画像のもつ空間周波数の高周波成分に基
   づいて合焦状態の評価を行って前記フォーカシングレン
   ズの位置制御信号を出力する合焦判定手段と、前記位置
   制御信号に対応してフォーカシングレンズを移動させる
   駆動手段とを備えたことを特徴とするコンバータレンズ
   内蔵型ビデオカメラ。
2. （２）前記フォーカシングレンズは、前記ズームレンズ
   の変倍レンズを移動してズーミングを行ったときにも光
   軸上を移動してピント面の移動を補正することを特徴す
   る特許請求の範囲第１項記載のコンバータレンズ内蔵型
   ビデオカメラ。