JPH0419703A - オートフォーカス装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ビデオカメラ等のインナーフォーカス方式
におけるオートフォーカス装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ビデオカメラのオートフォーカス（自動焦点調節
）方式として、撮像信号の高域周波数成分を用いて画面
のコントラストを検出し、コントラストが最大となるよ
うにレンズの位置を制御するいわゆる山登り方式がよく
知られている。

第２図は従来のオートフォーカス装置である。

図において、１０１はフォーカス用の前玉レンズ、１０
２は変倍用のバリエータ、１０３は像面補正用のコンペ
ンセータ、１０５は結像用のりし−系レンズであり、以
上でズームレンズ１を構成している。これらのレンズは
一般に複数枚のレンズ群となっているが、本書では便宜
上１枚のレンズとして表現する。２はＣＯＤでズームレ
ンズ１からの入射光を電気信号に変換する。この電気信
号はカメラ信号処理回路３にて映像信号（萄、輝度信号
（ロ）となる０次に４０１はＢＰＦ　（バンドパスフィ
ルタ）で、輝度信号（ｂ）の所定帯域の周波数成分のみ
を通過させ、検波器４０２にてなだらかな波形となり、
Ａ／Ｄコンバータ４０３にてディジタル信号に変換され
る。このディジタル信号は加算器４０４にて加算され、
山登り制御のちととなる焦点評価値（Ｃ）となって制御
手段５に送られる。

ここで、ＢＰＦ４０１〜加算器４０４で焦点検出手段４
を構成する。

１０は第２のモータドライバで、バリエータ１０２のた
めのズームモータ１１を制御手段５の指令に基づき駆動
する。１３は第３のモータドライバ、前玉レンズ１０１
のためのフォーカスモータ１４を制御手段５の指令に基
づき駆動する。また、１２はバリエータの位置を検出す
る焦点距離検知センサで、摺動抵抗等で構成され、その
場合レンズ位置と１対１に対応した所定の電位を、制御
手段５にて読みとることで位置の検出を行う。

次に動作について第２図〜第６図によって説明する。

ズームレンズ１を通して入射された被写体光はＣＣＤ２
によって電気信号に変換され、カメラ信号処理回路３を
経て映像信号（→、輝度信号ら）（第３図に示すイ）と
なる、そのうちの輝度信号ｒｂ＞は焦点検出手段４に導
かれ、まずＢＰＦ４０１において所定高域周波数成分の
みが抽出される（第３図に示す口）。次に検波器４０２
で検波された後（第３図に示すハ）、Ａ／Ｄコンバータ
４０３にてディジタル値となり、加算器４０４で１画面
中の所定領域の値が加算され、焦点評価値（Ｃ）として
出力される。上記高域周波数成分は画面のコントラスト
と対応しているので、コントラスト最大すなわち前玉レ
ンズ１０１が合焦点にあるとき焦点評価値（Ｃ）は最大
となり、合焦点から離れるに従って低下する。ゆえに焦
点評価値（Ｃ）は前玉レンズ１０１の移動に伴い、第４
図に示すような山の形の特性を示す、今、前玉レンズ１
０１が第４図に示す（ア）の位置にあったとすると、制
御手段５は第３のモータドライバ１３を介してフォーカ
スモータ１４を駆動し、前玉レンズ１０１をまず左右い
ずれかの方向に移動させる。第４図において、左側に移
動した場合は、焦点評価値（Ｃ）が減少の方向なので制
御手段５はすぐさま移動方向を反転させる。右側に移動
したなら、これは焦点評価値（Ｃ）が増加する方向なの
でそのまま前玉レンズ１０１を移動させ続ける。やがて
山の頂上（力）を通過して焦点評価値（Ｃ）が減少に転
じた場合、制御手段５はすぐさま移動方向を反転させ、
山の頂上（力）の位置まで前玉レンズ１０１を戻す。

以上のように、制御手段５は焦点評価値（Ｃ）が常に最
大となるように、第３のモータドライバ１３を介してフ
ォーカスモータ１４を駆動し、前玉レンズ１０１を合焦
点に移動させる。このようにしてオートフォーカス動作
が達成される。

さらにズーム（変倍）時の動作について説明する。制御
手段５は第２のモータドライバ１０を介してズームモー
タ１１を駆動し、バリエータ１０２を移動させてズーム
を行う、このときバリエータ１０２の移動に伴い焦点移
動が発生するが、第５図に示すようにカム等を介し、連
結されたコンペンセータ１０３が同時に移動し、焦点移
動を補正するように動作する。ところで、撮影レンズの
フォーカス方式としては、構造が比較的簡単であること
などから、前記第２図に示したような前玉レンズ１０１
を移動させて焦点をあわせる前玉フォーカス方式が多く
用いられてきた。

しかし、近年ビデオカメラ等においては小型化の要求が
あり、小型化に適したインナーフォーカス方式が一部の
撮影レンズでは実用化されている。

インナーフォーカス方式は、コンペンセータ１０３、リ
レー系レンズ１０５等の内部レンズをフォーカスレンズ
として用いるものであり、撮影至近距離を短縮できるな
どのメリットがある。ところがインナーフォーカス方式
の場合、フォーカス用レンズがズーム用レンズよりも光
軸上後方にあるため、第６図に示すように撮影している
被写体の距離によって、ズームに伴う焦点の移動量が異
なる。

すなわち焦点距離の変化に伴うフォーカス用レンズの移
動量が異なるといった特徴があり、第５図に示したよう
なカム等による機械的補正法では、全ての距離の被写体
に対して焦点を補正することはできず、簡易な装置で精
度よく補正したものは未だにないのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のオートフォーカス装置は、以上のように構成され
ているので、インナーフォーカス方式のズームレンズに
適用した場合、ズーム時における焦点の移動を全ての被
写体距離に対して精度よく補正することは難しいという
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、インナーフォーカス方式のズームレンズのよ
うにズーム時被写体距離によって焦点の移動量が変化す
るような場合でも、精度よく焦点が補正された良好なオ
ートフォーカス装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るオートフォーカス装置は、インナーフォ
ーカス式ズームレンズのフォーカス用レンズに供するリ
レー系レンズの一部であるマスターレンズと、制御手段
に設けた該マスターレンズの可動範囲の端点を検知する
端点検知スイッチと、ズーム時における焦点補正量を求
める演算手段とを備えたことにより求めたフォーカスレ
ンズの移動量に従い、逐次フォーカスレンズを移動する
ようにしたものである。

〔作用〕

この発明における制御手段は、ズーム時演算手段による
フォーカスレンズ移動量の算出結果に基づき、フォーカ
スレンズを移動制御され、精度のよい優れたオートフォ
ーカス動作を得ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は、本発明の一実施例によるオートフォーカス装
置の図である。

図において、１０１は固定の集光用前玉レンズ、１０４
はリレー系レンズの一部であってフォーカス用に供され
るマスターレンズ、６はマスターレンズ１０４の移動量
を算出する演算手段、７は制御手段５の指令に基づきマ
スターレンズ１０４を移動するためのステッピングモー
タ８を駆動する第１のモータドライバ、９はマスターレ
ンズ１０４の可動範囲の端点を検知する端点検知スイッ
チであり、その他の部分については前記従来の実施例と
同一である。

以下、本発明について、第１図および第７図を用いて説
明する。第１図において、前玉レンズ１０１は固定とな
り、マスターレンズ１０４がフォーカスレンズとして動
作するが、通常のオートフォーカス動作は前記従来の実
施例で説明した山登り制御法によるそれと同一であるの
で本頁での説明は省略する。

以下、ズーム時のフォーカス動作について説明する。制
御手段５より第２のモータドライバ１０を介してズーム
モータ１１が駆動され、ズームモータ１１の駆動に従い
バリエータ１０２が光軸上の移動して変倍作用を行う、
今、前記山登り制御により、第７図に示すＡの位置にお
いて合焦に到り、マスターレンズ１０４が停止している
とする。

ここで、Ａ点の位置は焦点距離検知センサ１２において
、焦点距離ｆ、の位置と検知され、またマスターレンズ
１０４の絶対位置は制御手段５においてＸａと認識され
る。

マスターレンズ１０４の絶対位置は、無限遠の被写体に
対する合焦位置、つまり端点検知スイッチ９がＯＮとな
る所を基準とし、この点からの移動量で表されステッピ
ングモータ８の単位移動量毎に離散的な値をとる。なお
、ステッピングモータ８はオーブンループで制御され、
駆動されたステップ数がマスターレンズ１０４の絶対位
置となる。マスターレンズ１０４の移動量Ｘは焦点距離
ｆ、被写体距離りからｘ−ｆ”／Ｌと近似的に表される
ので、上記Ａ点にて合焦に到っている被写体の距離は、
演算手段６において上記近似式に基づき演算され、ｌ−
ｆ、”／ｘ＾であると知れる。

第７図におけるＡ点から望遠側にズームされるとすると
、ズームの開始に伴い制御手段５は前記山登り制御法に
よるオートフォーカス動作を中止し、演算手段６の演算
により得られた結果に基づいて焦点の補正動作を開始す
る。

すなわち、ズーム動作により焦点距離が焦点距離検知セ
ンサ１２によりｆ４と判断された場合は、演算手段６に
おいて焦点を補正するために必要なマスターレンズ１０
４の繰り出し量Ｘ　ｍ　＝　ｆ　ａ”／ｌが求められ、
制御手段５の指令により直ちにマスターレンズ１０４は
Ｘ、まで移動される。さらにズーム動作が継続され、焦
点距離がｆ、と検知された場合は、演算手段６により焦
点補正に必要なマスターレンズ１０４の繰り出し量ｘｃ
＝ｆｓ”／ｌが求められ、直ちにＸｃまで移動される。

以下、ズーム動作が継続され、焦点距離の変化が検知さ
れる毎にマスターレンズ１０４が移動し焦点を補正する
。この動作はズームが望遠側から広角側に行われた時も
全く同様に機能するが、いずれの場合もズームが中止さ
れた場合は直ちに上記の焦点補正動作をやめ、前記山登
り制御法によるオートフォーカス動作を再開する。

なお、上記実施例ではマスターレンズの駆動手段として
ステッピングモータを用いたが、ＤＣモータまたはそれ
と同等の性能を有するモータまたはアクチュエータなら
これを使用してよい、また、ズーム時マスターレンズを
繰り出すタイミングは次の焦点距離が検知された時点と
したが、これに限るものではない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るオートフォーカス装置に
よれば、インナーフォーカス式ズームレンズのフォーカ
ス用レンズに供するリレー系レンズの一部であるマスタ
ーレンズを設け、該マスターレンズの可動範囲の端点を
検出する端点検知スイッチを制御手段に設けるとともに
、ズーム時における焦点補正量を求める演算手段を備え
たので、いかなる場合においても精度のよい優れたオー
トフォーカス動作が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるオートフォーカス装
置を示すブロック図、第２図は従来のオートフォーカス
装置を示すブロック図、第３図は従来例の各部の波形を
説明した説明図、第４図は焦点評価値の特性を示した図
、第５図は機械的な焦点の補正方法を示した図、第６図
は焦点移動軌跡の図、第７図は本実施例の焦点補正動作
を示した図である。 図において、１はズームレンズ、２はＣＯＤ。 ３はカメラ信号処理回路、４は焦点検出手段、５は制御
手段、６は演算手段、７は第１のモータドライバ、８は
ステッピングモータ、９は端点検知スイッチ、１０は第
２のモータドライバ、１１はズームモータ、１２は焦点
距離検知センサである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体を撮像するインナーフォーカス式ズームレ
   ンズと、 上記ズームレンズにより撮像された光を映像信号に変換
   する光電変換手段と、 上記映像信号から所定高域周波数成分を抽出し所定期間
   にわたって積算する焦点検出手段と、上記焦点検出手段
   の出力に基づき山登り法によりレンズ系の制御を行う制
   御手段と、 上記制御手段によりレンズ系の駆動を行うレンズ駆動手
   段とを有するオートフォーカス装置において、 上記インナーフォーカス式ズームレンズのフォーカス用
   レンズに供するリレー系レンズの一部であるマスターレ
   ンズと、 上記制御手段に設けた該マスターレンズにおける可動範
   囲の端点を検知する端点検知スイッチと、変倍動作時に
   おける該端点検知スイッチの位置を基準として求まるフ
   ォーカス用レンズ群の位置と上記ズームレンズの焦点距
   離とから焦点補正量を求める演算手段とを備えたことを
   特徴とするオートフォーカス装置。