JPH0933796A - 自動焦点調節装置及びカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は交換レンズを使用する自動焦点調節
機能のないビデオカメラ、フィルムカメラにおいて、被
写体の像を最適な焦点位置に自動的にフォーカシングす
る自動焦点調節装置を提供する。 【構成】 ズームレンズ１と撮像部４との間に着脱自在
のアタッチメント光学系２を接続する。アタッチメント
光学系２を介して結像される被写体３の像を撮像部４で
光電変換する。カメラプロセス回路５より撮像信号を出
力する。又焦点信号検出手段６にてピント状態に対応し
た焦点信号を出力し、レンズ制御部７，モータ駆動部８
を介してモータ９を駆動する。そしてアタッチメント光
学系２のレンズ群２ｂを所定の位置まで移動させ、自動
焦点調節を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はビデオカメラやフィ
ルムカメラなどに関して、特に交換レンズ等を使用する
自動焦点調節機能のないカメラに自動焦点調節機能付き
の光学系を組み込み、被写体の像を最適な焦点位置に自
動的にフォーカシングする自動焦点調節装置及びこれを
組込んだカメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、民生用ビデオカメラ，フィルムカ
メラの分野においては、自動化が進み、自動焦点調節機
能も必須の機能となっている。民生用ビデオカメラやコ
ンパクトカメラにおいては、撮影レンズと本体とが一体
化しており、専用の自動焦点調節系を有している。又一
眼レフカメラ等のように交換レンズを使用するものは、
本体で焦点情報を検出し、交換レンズに伝えるよう構成
され、交換レンズが個々にアクチュエータ及び駆動回路
を有している。報道用，放送用等のいわゆる業務用ビデ
オカメラの分野においては、撮影者の指示により、電気
的にフォーカスレンズの位置を制御する機能が一部導入
されている。

【０００３】一方、撮影レンズにおけるオートフォーカ
スの方式としては、複数のレンズ群で構成される撮影レ
ンズの最も被写体側のレンズ群をフォーカスレンズとし
て駆動させ、焦点を調節するいわゆるフロントフォーカ
ス方式と、それ以外のレンズ群をフォーカスレンズとし
て駆動させ、焦点を調節するいわゆるリアフォーカス方
式とがある。これらはいずれも撮影レンズの一部をフォ
ーカスレンズとして利用し、自動焦点調節を行わせるも
のであった。

【０００４】又自動焦点調節装置（オートフォーカス）
については、既に何種類かの方式が提案・実施されてい
る。その中の１つであるビデオカメラの映像信号を利用
する方式（「山登り方式」と称する）については、例え
ば「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調
整」（「ＮＨＫ技術研究」第１７巻 第１号 ２１頁昭
和４０年発行 石田他）の論文に詳細に発表されてい
る。

【０００５】この他に、撮影レンズとは別の光学系を用
い被写体の位相差を検出して自動焦点調節を行う位相差
検出方式の自動焦点調節装置や、赤外線などを用い被写
体の距離を測定し自動焦点調節を行ういわゆるアクティ
ブ方式の自動焦点調節装置などが従来より提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上に述べた分野におい
て、一眼レフカメラ等のように交換レンズを使用するも
のは、交換レンズ自身に焦点調節用のアクチュエータを
必要とするため、古くから所有しているアクチュエータ
のない交換レンズでは自動焦点調節機能が利用できなか
った。又自動焦点調節機能のついた交換レンズも、個々
にアクチュエータおよび駆動回路を必要とし、レンズの
コストアップを招いている。一方、業務用ビデオカメラ
の分野においては、既に自動焦点調節機能のない交換レ
ンズを多数保有していることもあり、自動焦点調節機能
が実現されていない。

【０００７】本発明は、特に交換レンズを使用する自動
焦点調節機能のないカメラに自動焦点調節機能付きのア
タッチメント光学系を組み込むことで、被写体の像を最
適な焦点位置に自動的にフォーカシングできる自動焦点
調節装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、被写体を撮影する第１の撮影レンズ手段と、前記第
１の撮影レンズ手段が結像する像を記録する撮像手段
と、前記第１の撮影レンズ手段よりも被写体側もしくは
前記第１の撮影レンズと前記撮像手段の間に着脱自在に
装着され、焦点調節用レンズ部を有する第２の撮影レン
ズ手段と、前記撮像手段より得られる撮像信号に基づい
て前記第２の撮影レンズ手段の焦点調節用レンズ部を合
焦位置へ移動するように駆動する焦点調節手段と、を具
備することを特徴とするものである。

【０００９】本願の請求項２の発明では、前記撮像手段
は、光を電気信号に変換する撮像デバイスを含むことを
特徴とするものである。

【００１０】本願の請求項３の発明では、前記第２の撮
影レンズ手段は、被写体の正立像を前記撮影手段に結像
させるように構成したことを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項４の発明では、前記第２の撮
影レンズ手段は、前記第１の撮影レンズ手段と前記撮像
手段との間に装着され、前記第１の撮影レンズ手段の焦
点位置に配置されるフィールドフラットナーを含むこと
を特徴とするものである。

【００１２】本願の請求項５の発明では、前記第２の撮
影レンズ手段は、前記第１の撮影レンズ手段の倍率を変
化させずに前記撮像手段に結像する等倍の光学系として
構成されることを特徴とするものである。

【００１３】本願の請求項６の発明は、前記第２の撮影
レンズ手段により自動焦点調節を行う際に、前記第１の
撮影レンズ手段が有する焦点調節用レンズ部を固定の位
置に移動するよう指示する表示装置を備えることを特徴
とするものである。

【００１４】本願の請求項７の発明は、前記第２の撮影
レンズ手段が接続されたことを検出する検出手段と、前
記検出手段の出力に基づいて前記第１の撮影レンズ出力
が有する焦点調節用レンズ部を自動的に固定の位置に移
動し、保持する制御手段と、を備えることを特徴とする
ものである。

【００１５】本願の請求項８の発明は、被写体を撮影す
る第１の撮影レンズ手段と、前記第１の撮影レンズ手段
が結像する像を記録する撮像手段と、前記第１の撮影レ
ンズ手段よりも被写体側もしくは前記第１の撮影レンズ
と前記撮像手段の間に着脱自在に装着され、焦点調節用
レンズ部を有する第２の撮影レンズ手段と、前記撮像手
段より得られる撮像信号に基づいて前記第２の撮影レン
ズ手段の焦点調節用レンズ部を合焦位置へ移動するよう
に駆動する焦点調節手段と、前記第２の撮像レンズ手段
が接続されたことを検出する検出手段と、前記撮像手段
の出力に一定の処理を施した信号を記憶する記憶手段
と、を具備し、検知手段の出力に基づいて前記記憶手段
の信号を読出す順序を変化して出力することを特徴とす
るものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の自動焦点調節装置
の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図
１は本発明の第１の実施例の一構成例である。同図にお
いてズームレンズ１は４個のレンズ群より構成された第
１の撮像レンズ手段である。このレンズ群は便宜上各々
１枚の凸レンズ、あるいは凹レンズとして各々１ａ〜１
ｄで示す。アタッチメント光学系２はズームレンズ１と
撮像手段４との間に接続される第２の撮像レンズ手段で
あって、２個のレンズ群で構成されている。このレンズ
群を２ａ〜２ｂにて示す。アタッチメント光学系２はズ
ームレンズ１のマウントを介して装着されており、着脱
可能となっている。

【００１７】被写体３の像はズームレンズ１，アタッチ
メント光学系２を介して、プリズム及びＣＣＤで構成さ
れる撮像部４に入力される。カメラプロセス回路５は撮
像部４より得られる電気信号に各種信号処理を施し、所
定の映像信号（例えばＮＴＳＣ信号）を出力する。焦点
信号検出手段６はカメラプロセス回路５より出力される
輝度信号Ｙよりズームレンズ１のピント状態に対応した
焦点信号Ｖをフィールド周期で演算し、出力する。ここ
で輝度信号Ｙは１フィールドの画像において焦点検出を
すべき領域でゲートがかけられた信号とする。領域限定
のゲートは焦点検出手段６でかけてもよい。

【００１８】レンズ制御部７は焦点信号検出手段６の過
去のフィールドの焦点信号と現在のフィールド焦点信号
との差分値△Ｖを演算し、この差分値△Ｖの符号、絶対
値および焦点信号Ｖの絶対値より撮影レンズの合焦状態
を判断し、モータ駆動部８にステッピングモータ９の駆
動速度、及び駆動方向を各々規定するクロック信号、及
び正逆転信号を供給する。

【００１９】モータ駆動部８はクロック信号及び正逆転
信号に基づきステッピングモータ９を駆動し、ステッピ
ングモータ９はアタッチメント光学系２の第２レンズ群
２ｂを所定の位置まで移動させ、自動焦点調節が実行さ
れる。

【００２０】ここで用いられるモータはステッピングモ
ータ９以外にも、ＤＣモータや超音波モータ，リニアモ
ータ等レンズ駆動に用いられる各種モータが適用されう
る。実際に自動焦点調節を実行する場合、焦点調節の範
囲を指定したり距離の指標との対応をとるため、ズーム
レンズ１のフォーカスレンズ群１ｄは固定位置に保持さ
れることが好ましい。このため図１に示すようにアタッ
チメント光学系２が取付けられたことを検出する検出手
段１０を設け、その出力に基づいて表示装置１１にアタ
ッチメント光学系の有無の装着時にフォーカスレンズ群
１ｄを無限遠のフォーカス位置に移動するように撮影者
に警告する表示装置１１を設けることが好ましい。又ア
タッチメント光学系２を装着する場合に形成される像は
装着しない場合に形成される像に対して上下左右が反転
しているため、カメラプロセス回路５の出力を一旦フィ
ールドメモリ１２に記憶させ、検出手段１０の出力によ
り及びメモリ制御部１３によってフィールドメモリ１２
の画像情報を上下反転した信号として読出し、マルチプ
レクサ１４を介してカメラ信号Ｃｏとして出力する。

【００２１】ここで焦点信号検出手段６，レンズ制御部
７，モータ駆動部８及びステッピングモータ９は、撮像
手段からの撮像信号に基づいて焦点を調節する焦点調節
手段を構成している。以上が基本的な自動焦点調節制御
の構成及び動作である。

【００２２】次にアタッチメント光学系２の構成につい
て詳細に説明する。図２は第１の実施例におけるアタッ
チメント光学系２の構成である。図２（ａ）の構成例に
おいては、まずＰ点で結像したズームレンズ１からの被
写体像を、レンズ群２ａにより被写体の中心から発する
光線をほぼコリメートの状態にする。更にレンズ群２ｂ
により光線を収束させて、撮像部４に結像させる。この
実施例においてはレンズ群２ｂが自動焦点調節用のフォ
ーカスレンズであり、モータ９により駆動される。撮像
部４の被写体像はレンズ群２ａからの光がほぼコリメー
トされているため、レンズ群２ｂが移動しても倍率の変
化がなく、違和感のない焦点調節が実行される。又アタ
ッチメント光学系２は全体としてズームレンズ１により
結像されたＰ点の被写体像の倍率を変えないよう、物体
側と像側が等倍になるよう構成される。もちろん、コン
バージョンレンズとしての機能も付加する意味で等倍で
ない光学系を用いても良い。

【００２３】尚、図２（ｂ）に示すように、ズームレン
ズ１の結像点（Ｐ点）の近傍にフィールドフラットナー
２ｃを付加すれば、アタッチメント光学系２はコンパク
トになり、モータへの負担も軽減するため効果的であ
る。又図２（ａ），（ｂ）に示すようなアタッチメント
光学系を用いる場合、Ｐ点での被写体像は上下左右が反
転し、被写体に対して正立像が撮像部４に結像される。
このためアタッチメント光学系２を装着しない場合（ズ
ームレンズ１を撮像部４に直結する場合）、と上下左右
が反転した像が撮像部４に形成されるため、カメラプロ
セス回路５の出力をフィールドメモリ１２とマルチプレ
クサ１４に出力する。アタッチメント光学系２を用いな
ければカメラプロセス回路５の出力をそのままカメラ信
号Ｃｏとし、アタッチメント光学系２を用いたときには
メモリ制御部１３より上下左右反転して読出すことによ
って、マルチプレクサ１４を介してカメラ信号Ｃｏとし
て外部に出力することが必要となる。

【００２４】図３は本発明の第２実施例による自動焦点
調節装置を有するカメラの構成を示す全体構成図、図４
はアタッチメント光学系の構成を示す図である。本実施
例において前述した第１実施例と同一部分は同一符号を
付して詳細な説明を省略する。本実施例においてはアタ
ットメント光学系１５の構成を図４に示すように、ズー
ムレンズ１からの被写体像はまずレンズ群１５ａによっ
て発散され、レンズ群１５ｂによりほぼコリメートされ
て、１５ｃにより撮像部４に結像される。この場合被写
体像はズームレンズ１が結像する像に対して反転するこ
とがないため、第１の実施例で示した反転のための回路
上の操作を必要としない。この実施例においてはレンズ
群１５ｃが自動焦点調節用のフォーカスレンズであり、
ステッピングモータ９により駆動される。撮像部４の被
写体像は第１の実施例と同様にレンズ群１５ｃが移動し
ても倍率の変化がない構成である。

【００２５】図５は本発明の第３実施例による自動焦点
装置及びこれを適用したカメラを示すブロック図であ
る。本実施例において前述した第１，第２実施例と同一
部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。本実施
例ではズームレンズ１の前方にアタッチメント光学系１
６を配置する。アタッチメント光学系１６はズームレン
ズ１より被写体側に配置され、レンズ群全体が移動する
ことでフォーカス調整を行うものである。本実施例では
アタッチメント光学系１６が前述した実施例より大きく
なるものの着脱が容易であるという特徴がある。焦点調
節の方法については前述の実施例と同様である。又アタ
ッチメント光学系１６の着脱によって像の反転がないた
め、第２実施例と同様に像の反転処理が回路が不要とな
る。アタッチメント光学系１６全体がフォーカスレンズ
となっているが、一部のレンズ群をフォーカスレンズと
する構成も考えられる。

【００２６】図６は本発明の第４実施例による自動焦点
調節装置及びこれを適用したカメラを示すブロック図で
ある。本図において前述した各実施例と同一部分は同一
符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例において
もズームレンズ１７と撮像部４との間にアタッチメント
光学系２を配置する。アタッチメント光学系２が取付け
られたことを検出手段１０によって検出し、その出力は
第２のレンズ制御部１８に与えられる。第２のレンズ制
御部１８は検出手段１０の出力に基づいて第２のモータ
駆動部１９を介してモータ２０を駆動し、ズームレンズ
１７のレンズ１７ｄを自動的に無限円のフォーカス位置
に移動する。こうすればフォーカスレンズを固定位置に
保持するため、撮影者に警告する表示装置を備える必要
がなく、無限遠のフォーカス位置に移動した後アタッチ
メント光学系２による自動焦点調節が可能となる。尚ア
タッチメント光学系２は前述した第１〜３の実施例中の
いかなる光学系を用いてもよい。

【００２７】尚フォーカスレンズの移動による倍率の変
化を許せば、第１，第２の実施例ともアタッチメント光
学系を簡略化できる。例えば図４において１５ｂと１５
ｃをレンズ群として結合しても良い。又解像度など光学
的な性能を確保するため、アタッチメント光学系として
更に多くのレンズ群を加えても良い。

【００２８】又、本発明の自動焦点調節装置は実施例で
示したような映像信号を取り扱うビデオカメラにおいて
のみ適用されるものではなく、フィルムカメラ等、自動
焦点調節を必要とする他の撮像システムにも適用されう
ることは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、上記した構
成により、特に交換レンズを使用する自動焦点調節機能
のないカメラに、自動焦点調節機能付きの第２の撮像レ
ンズ手段を組み込むことで、被写体の像を最適な焦点位
置に自動的にフォーカシングする自動焦点調節装置を低
コストで実現できる点で極めて優れた効果を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による自動焦点調節装置及
びカメラの構成図である。

【図２】本発明の第１実施例であるアタッチメント光学
系２の構成図である。

【図３】本発明の第２実施例である自動焦点調節装置及
びカメラの構成図である。

【図４】本発明の第２の実施例であるアタッチメント光
学系１５の構成図である。

【図５】本発明の第３実施例である自動焦点調節装置及
びカメラの構成図である。

【図６】本発明の第４実施例である自動焦点調節装置及
びカメラの構成図である。

【符号の説明】

１ ズームレンズ ２，１５，１６ アタッチメント光学系 ３ 被写体 ４ 撮像部 ５ カメラプロセス回路 ６ 焦点信号検出手段 ７ レンズ制御部 ８ モータ駆動部 ９ ステッピングモータ １０ 検出手段 １１ 表示装置 １２ フィールドメモリ １３ メモリ制御部 １４ マルチプレクサ １７ ズームレンズ １８ 第２のレンズ制御部 １９ 第２のモータ駆動部 ２０ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 周佑 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮影する第１の撮影レンズ手段
   と、 前記第１の撮影レンズ手段が結像する像を記録する撮像
   手段と、 前記第１の撮影レンズ手段よりも被写体側もしくは前記
   第１の撮影レンズと前記撮像手段の間に着脱自在に装着
   され、焦点調節用レンズ部を有する第２の撮影レンズ手
   段と、 前記撮像手段より得られる撮像信号に基づいて前記第２
   の撮影レンズ手段の焦点調節用レンズ部を合焦位置へ移
   動するように駆動する焦点調節手段と、を具備すること
   を特徴とする自動焦点調節装置。
2. 【請求項２】 前記撮像手段は、光を電気信号に変換す
   る撮像デバイスを含むものであることを特徴とする請求
   項１記載の自動焦点調節装置。
3. 【請求項３】 前記第２の撮影レンズ手段は、被写体の
   正立像を前記撮影手段に結像させるように構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の自動焦点調節装置。
4. 【請求項４】 前記第２の撮影レンズ手段は、前記第１
   の撮影レンズ手段と前記撮像手段との間に装着され、前
   記第１の撮影レンズ手段の焦点位置に配置されるフィー
   ルドフラットナーを含むものであることを特徴とする請
   求項１記載の自動焦点調節装置。
5. 【請求項５】 前記第２の撮影レンズ手段は、前記第１
   の撮影レンズ手段の倍率を変化させずに前記撮像手段に
   結像する等倍の光学系として構成されることを特徴とす
   る請求項１記載の自動焦点調節装置。
6. 【請求項６】 前記第２の撮影レンズ手段により自動焦
   点調節を行う際に、前記第１の撮影レンズ手段が有する
   焦点調節用レンズ部を固定の位置に移動するよう指示す
   る表示装置を備えることを特徴とする請求項１記載の自
   動焦点調節装置。
7. 【請求項７】 前記第２の撮影レンズ手段が接続された
   ことを検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基づ
   いて前記第１の撮影レンズ出力が有する焦点調節用レン
   ズ部を自動的に固定の位置に移動し、保持する制御手段
   と、を備えることを特徴とする請求項１記載の自動焦点
   調節装置。
8. 【請求項８】 被写体を撮影する第１の撮影レンズ手段
   と、 前記第１の撮影レンズ手段が結像する像を記録する撮像
   手段と、 前記第１の撮影レンズ手段よりも被写体側もしくは前記
   第１の撮影レンズと前記撮像手段の間に着脱自在に装着
   され、焦点調節用レンズ部を有する第２の撮影レンズ手
   段と、 前記撮像手段より得られる撮像信号に基づいて前記第２
   の撮影レンズ手段の焦点調節用レンズ部を合焦位置へ移
   動するように駆動する焦点調節手段と、 前記第２の撮像レンズ手段が接続されたことを検出する
   検出手段と、 前記撮像手段の出力に一定の処理を施した信号を記憶す
   る記憶手段と、を具備し、検知手段の出力に基づいて前
   記記憶手段の信号を読出す順序を変化して出力すること
   を特徴とするカメラ。