JPH1124135A - フオーカス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】移動する被写体に対してフオーカスを十分に追
従させ得るようにする。 【解決手段】本発明は、フオーカス調整用レンズを介し
て得られる撮像光を分岐手段によつて少なくとも２方向
に分岐させ、第１の方向に分岐された撮像光を第１のレ
ンズ介して第１の受光手段に受光させ、第２の方向に分
岐された撮像光を第２のレンズを介して、第１の受光手
段と共役な位置関係に配置された第２の受光手段に受光
させ、当該第１及び第２の受光手段の受光面に被写体の
像を結像させるように制御手段によつて第１及び第２の
受光手段から得られる受光結果に基づいて移動手段を制
御してフオーカス調整用レンズ移動させることにより、
撮像光の光量が絞られた場合でも、第１及び第２の受光
手段に同じ撮像光を受光させ、その受光結果に基づいて
フオーカスのずれ量を精度良く検出でき、かくして移動
する被写体に対してフオーカスを十分に追従させ得るフ
オーカス装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。

【０００２】発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題（図９〜図１１） 課題を解決するための手段（図１〜図８） 発明の実施の形態 （１）本実施の形態によるテレビジヨンカメラの構成
（図１） （２）本実施の形態によるフオーカス装置の位相差検出
（図２〜図５） （３）フオーカス調整処理手順（図６） （４）本実施の形態による動作及び効果（図７） （５）他の実施の形態（図８） 発明の効果

【０００３】

【発明の属する技術分野】本発明はフオーカス装置に関
し、例えばテレビジヨンカメラに搭載されるフオーカス
装置に適用して好適なものである。

【０００４】

【従来の技術】従来、この種のフオーカス装置において
は、テレビジヨンカメラのＣＣＤ（Charge Coupled Dev
ice ）でなる撮像素子等を介して得られる映像信号から
高周波成分を算出し、当該算出した高周波成分を評価値
としてこの評価値が最大値となるようにカメラレンズを
移動させることによりフオーカスを調整する、いわゆる
画像処理方式が適用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなフ
オーカス装置においては、カメラレンズを移動させて評
価値の変化を検出しなければフオーカスのずれ量を検出
し難いことにより、例えば歩く人間や、走つている自動
車等のような移動する被写体に対してフオーカスを十分
に追従させ難い問題があつた。

【０００６】このため最近、テレビジヨンカメラには、
移動する被写体に対してフオーカスを十分に追従させ得
るフオーカス装置として、スチルカメラに搭載される例
えば位相差検出方式が適用されたものを搭載することが
考えられている。

【０００７】ここで図９に示すように、位相差検出方式
が適用され、スチルカメラ１に搭載されたフオーカス装
置２においては、フオーカス調整モード時、被写体から
到来する撮像光ＬＡ１をカメラレンズ３とアイリス４の
絞り孔４Ａとを順次介してミラー５で折り曲げ、この後
光軸が平行となるように併設された第１及び第２の検出
用レンズ６及び７を介してラインセンサ８上に配設され
た２つの受光部８Ａ及び８Ｂにそれぞれ分配して受光す
る。

【０００８】この場合ラインセンサ８は、各受光部８Ａ
及び８Ｂによつてそれぞれ受光した受光結果を光電信号
Ｓ１として制御部９に送出する。これにより制御部９
は、入力される光電信号Ｓ１に基づいてフオーカスのず
れ量を検出し、当該検出結果に基づいてレンズ駆動モー
タ１０を駆動制御することによりこれに保持されたカメ
ラレンズ３を矢印ｍに示す右方向又はこれとは逆の左方
向に所定距離移動させる。このようにして制御部９は、
カメラレンズ３の光軸の延長上に配置された写真フイル
ム１１の露光面１１Ａに撮像光ＬＡ１に応じた被写体の
像を結像させる（すなわちジヤストフオーカス）位置に
当該カメラレンズ３を位置させることができるようにな
されている。

【０００９】実際上制御部９は、ユーザによつてシヤツ
タスイツチ１２が押されていないときにはこれを検出し
て待機モードとなり、ミラー駆動モータ１３を駆動制御
してこれに一端部を中心にして矢印ｎに示す下方向及び
これとは逆の上方向に回動自在に保持されたミラー５を
当該下方向に所定角度回転させて撮像光ＬＡ１をライン
センサ８の方向に折り曲げるように位置させる。

【００１０】また制御部９は、ユーザによつてシヤツタ
スイツチ１２が反押しされるとこれを検出してフオーカ
ス調整モードとなり、アイリス駆動モータ１４を駆動制
御してアイリス４の絞り孔４Ａを開放させ、この状態に
おいて上述したようにフオーカスを調整する。なお制御
部９は、フオーカスの調整が終了すると、アイリス４の
絞り孔４Ａを元の状態に戻し再び待機モードとなる。

【００１１】この後制御部９は、ユーザによつてシヤツ
タスイツチ１２が比較的強く押されるとこれを検出して
露光モードとなり、ミラー駆動モータ１３を駆動させて
ミラー５を上方向に所定角度回転させると共に、写真フ
イルム１１の露光面１１Ａ側に配置されたシヤツタ１５
を所定時間だけ開放することにより撮像光ＬＡ１を写真
フイルム１１の露光面１１Ａに照射させ、かくして写真
フイルム１１の露光面１１Ａに被写体の像を露光し得る
ようになされている。

【００１２】ここでフオーカス装置２に適用された位相
差検出方式の原理について以下に説明する。

【００１３】図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、フ
オーカス装置２においては、カメラレンズ３の光軸を通
過する光（以下、これを第１の主光線と呼ぶ）ＬＡ２に
対して対象な位置関係となるように第１及び第２の検出
用レンズ６及び７が配置されると共に、当該第１の主光
線ＬＡ２に対して各受光部８Ａ及び８Ｂが対象な位置関
係となるようにラインセンサ８が配置される。従つてラ
インセンサ８の各受光部８Ａ及び８Ｂには、フオーカス
の状態に係わらずに第１の主光線ＬＡ２に対して対象な
位置に撮像光ＬＡ１が分配されて照射される。

【００１４】またこのフオーカス装置２においては、ジ
ヤストフオーカス位置にカメラレンズ３が位置するとき
に撮像光ＬＡ１に応じた被写体Ｐ１の像を、写真フイル
ム１１の露光面１１Ａで結像させる（Ｐ１₁ ）と共に、
ラインセンサ８の各受光部８Ａ及び８Ｂの受光面でそれ
ぞれ結像させる（Ｐ１₂ 及びＰ１₃ ）ように、当該写真
フイルム１１とラインセンサ８とが共役な位置関係とな
るように配置される（図１０（Ａ））。

【００１５】従つてフオーカス装置２においては、カメ
ラレンズ３がジヤストフオーカス位置よりも写真フイル
ム１１に近づく方向に位置する（フオーカスがずれる）
と、第１及び第２の検出用レンズ６及び７のそれぞれ光
軸の中心を通過する光（以下、これらを第２の主光線と
呼ぶ）ＬＡ３及びＬＡ４と第１の主光線ＬＡ２との角度
がジヤストフオーカス時よりも比較的大きくなり、当該
写真フイルム１１及びラインセンサ８の各受光部８Ａ及
び８Ｂのそれぞれ後側で被写体の像が結像される（図１
０（Ｂ））。

【００１６】因みにカメラレンズ３がジヤストフオーカ
ス位置よりも写真フイルム１１から離れる方向に位置す
ると、第１の主光線ＬＡ２に対する第２の主光線ＬＡ３
及びＬＡ４の角度がジヤストフオーカス時よりも比較的
小さくなり、当該写真フイルム１１及びラインセンサ８
の各受光部８Ａ及び８Ｂのそれぞれ手前側で被写体の像
が結像される。

【００１７】ここで各受光部８Ａ及び８Ｂによつてそれ
ぞれ受光される撮像光ＬＡ１においては、第１及び第２
の検出用レンズ６及び７の光軸の中心を通過してきた光
（第２の主光線ＬＡ３及びＬＡ４）の輝度が他の部分を
通過する光の輝度よりも比較的高い値となる。

【００１８】このためフオーカス装置２においては、各
受光部８Ａ及び８Ｂがそれぞれ複数の受光素子が連接さ
れて構成されており、各受光素子によつてそれぞれ撮像
光ＬＡ１を受光することにより、制御部９がこの受光結
果に基づいて各受光部８Ａ及び８Ｂにおける第２の主光
線ＬＡ３及びＬＡ４の照射位置間の距離（以下、これを
位相差と呼ぶ）Ｐｂを算出すると共に、当該検出した位
相差Ｐｂを予め記憶したジヤストフオーカス時の位相差
（以下、これを特に基準位相差と呼ぶ）Ｐａとを比較し
てフオーカスのずれ量を検出するようになされている。

【００１９】ところでテレビジヨンカメラにおいては、
一般に上述したスチルカメラ１のシヤツタ１５及び写真
フイムル１１を撮像素子に換えたような構成となり、被
写体から到来する撮像光を撮像素子によつて受光しなが
ら必要に応じてフオーカスを調整するようになされてい
る。このためテレビジヨンカメラにフオーカス装置２を
搭載するには、撮像素子と、ラインセンサ８とに撮像光
を同時に受光させるように当該フオーカス装置２のミラ
ー５を例えばハーフミラーに換えることにより実現し得
ると考えられる。

【００２０】ここでテレビジヨンカメラにおいては、被
写体の撮像時にアイリスの絞り孔を絞ることにより撮像
光の光量を調整する場合がある。ところが図１１に示す
ように、アイリスの絞り孔が絞られると、撮像光ＬＡ５
に絞り孔によるけられに起因してシエーデイングがかか
り、当該撮像光ＬＡ５を第１及び第２の検出用レンズ６
及び７を介してラインセンサ８の各受光部８Ａ及び８Ｂ
に均等に分配し難くなる場合がある。従つてこのような
場合フオーカス装置では、光電信号に基づいて算出する
位相差に誤差が生じ、フオーカスのずれを正確に検出し
難い問題があつた。

【００２１】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、移動する被写体に対してフオーカスを十分に追従さ
せ得るフオーカス装置を提案しようとするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、フオーカス調整用レンズを介して
取り込まれた撮像光を分岐手段によつて少なくとも２方
向に分岐させ、当該分岐手段によつて第１の方向に分岐
された撮像光をその光路上に配置される第１のレンズを
介して第１の受光手段に受光させると共に、分岐手段に
よつて第２の方向に分岐された撮像光をその光路上に配
置される第２のレンズを介して、第１の受光手段と共役
な位置関係となるように配置される第２の受光手段に受
光させ、第１及び第２の受光手段の受光面にそれぞれ撮
像光に応じた被写体の像を結像させるように、制御手段
によつて必要に応じて第１及び第２の受光手段からそれ
ぞれ得られる受光結果に基づいて移動手段を制御するこ
とにより当該移動手段によつてフオーカス調整用レンズ
に入射される撮像光の光路方向に当該フオーカス調整用
レンズを移動させるようにした。

【００２３】この結果、フオーカス調整用レンズを介し
て取り込まれた撮像光の光量が絞られた場合でも、第１
及び第２の受光手段にそれぞれ同じ撮像光を受光させ、
この受光結果に基づいてフオーカスのずれ量を精度良く
検出することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。

【００２５】（１）本実施の形態によるテレビジヨンカ
メラの構成 図１において、２０は全体として本発明によるフオーカ
ス装置２１が搭載されたテレビジヨンカメラを示し、被
写体から到来する撮像光ＬＡ１０をレンズ部２２のカメ
ラレンズ２３と、アイリス２４と、ズームレンズ２５と
を順次介した後、本体部２６の第１のハーフミラー２７
を介して撮像素子２８によつて受光する。

【００２６】撮像素子２８は、受光した撮像光ＬＡ１０
に対応する撮像出力信号Ｓ１０をアンプ２９を介して信
号処理回路３０に送出する。これにより信号処理回路３
０は、入力される撮像出力信号Ｓ１０に基づいて輝度信
号、クロマ信号等でなる映像信号Ｓ１１を生成して出力
する。

【００２７】また被写体から到来する撮像光ＬＡ１０
は、第１のハーフミラー２７によつて折り曲げられ、こ
の後位相差検出光学系３０において第２のハーフミラー
３１及び第１の検出用レンズ３２を順次介して第１のラ
インセンサ３３の受光部３３Ａで受光されると共に、当
該第２のハーフミラー３１で折り曲げられた後、第２の
検出用レンズ３４を介して第２のラインセンサ３５の受
光部３５Ａで受光される。

【００２８】この場合第１及び第２のラインセンサ３３
及び３５は、互いに撮像光ＬＡ１０の受光が終了したか
否かを通信し合い、いずれか一方において受光を終了す
るとこの終了を表す終了信号Ｓ１２を制御部（以下、こ
れを第１の制御部と呼ぶ）３６に送出する。

【００２９】第１の制御部３６は、終了信号Ｓ１２が入
力されると第１及び第２のラインセンサ３３及び３５か
らそれぞれ受光結果を光電信号Ｓ１３及びＳ１４として
シリアル又はパラレルで読み込み、当該読み込んだ光電
信号Ｓ１３及びＳ１４に基づいてジヤストフオーカス位
置に対するフオーカスのずれ量を検出する。

【００３０】なおこのときレンズ部２２においては、セ
ンサ３７がカメラレンズ２３の位置、アイリス２４の値
及びズームレンズ２５の位置等を検出し、当該検出結果
を各種検出信号Ｓ１５として制御部（以下、これを第２
の制御部と呼ぶ）３８に送出する。

【００３１】ここで第１の制御部３６は、第２の制御部
３８とシリアル通信ライン又はパラレル通信ラインを介
して通信し得るようになされており、フオーカスのずれ
量を検出すると第２の制御部３８から各種検出信号Ｓ１
５を読み込み、当該読み込んだ各種検出信号Ｓ１５が表
すカメラレンズ２３の現時点の位置と、フオーカスのず
れ量とに基づいて実際にカメラレンズ２３をジヤストフ
オーカス位置に移動させるための移動距離を検出する。

【００３２】またレンズ部２２においては、モーメンタ
リースイツチでなるフオーカススイツチ３９が設けられ
ており、当該フオーカススイツチ３９がユーザによつて
押されたか否かを第２の制御部３８が周期的にモニタ
し、このフオーカススイツチ３９が押されると第２の制
御部３８がフオーカス実行信号Ｓ１７を第１の制御部３
６に送出する。これにより第１の制御部３６は、フオー
カス実行信号Ｓ１７が入力されたときに検出したカメラ
レンズ２３の移動距離をフオーカス制御信号Ｓ１８とし
て第２の制御部３８に返送する。

【００３３】第２の制御部３８は、入力されるフオーカ
ス制御信号Ｓ１８に基づいてモータ駆動回路４０を介し
てレンズ駆動モータ４１を駆動制御し、カメラレンズ２
３を矢印ｄに示す右方向又はこれとは逆の左方向に所定
距離移動させてジヤストフオーカス位置に位置させる。

【００３４】かくしてこのテレビジヨンカメラ２０にお
いては、被写体を撮像しながらユーザによつてフオーカ
ススイツチ３９が押されるとカメラレンズ２３をジヤス
トフオーカス位置に位置させることができるようになさ
れている。

【００３５】なおこのテレビジヨンカメラ２０において
は、ユーザがズームの値及びアイリス２４の値を設定し
得るようになされていおり、ユーザによる設定に基づい
て第２の制御部３８がズームレンズ２５の移動及びアイ
リス２４の絞り孔を制御する。

【００３６】（２）本実施の形態によるフオーカス装置
の位相差検出 ここで図１との対応部分に同一符号を付した図２に示す
ように、フオーカス装置２１においては、第１の検出用
ミラー３２及び第２の検出用ミラー３４が、それぞれ対
応する第２のハーフミラー３１を介して得られた第１の
主光線（カメラレンズ２３の光軸の中心を通過した光）
及び当該第２のハーフミラー３１で折り曲げられた第１
の主光線に対してそれぞれ光軸を離す方向に所定距離ず
らし、対象な位置関係となるように配置される。

【００３７】これに加えてこのフオーカス装置２１にお
いては、第１及び第２のラインセンサ３３及び３５が、
それぞれの受光部３３Ａ及び３５Ａと撮像素子２８の受
光面２８Ａとが共役な位置関係となるように配置され
る。これによりフオーカス装置２１においては、第１及
び第２のラインセンサ３３及び３５のそれぞれ受光部３
３Ａ及び３５Ａの対象な位置に撮像光ＬＡ１０を照射さ
せ、カメラレンズ２３がジヤストフオーカス位置に位置
したときに撮像素子２８の受光面２８Ａと共に第１及び
第２のラインセンサ３３及び３５の受光部３３Ａ及び３
５Ａに撮像光ＬＡ１０に応じた被写体ＰＡの像を結像さ
せる。

【００３８】またカメラレンズ２３がジヤストフオーカ
ス位置よりも撮像素子２８に近づく方向に位置した場合
には、第１及び第２の検出用レンズ３２及び３４を介し
て得られる第２の主光線と第１の主光線との角度が比較
的大きくなり、第１及び第２のラインセンサ３３及び３
５の裏面３３Ｂ及び３５Ｂ側で被写体ＰＡの像が結像す
る。さらにカメラレンズ２３がジヤストフオーカス位置
よりも撮像素子２８から離れる方向に位置した場合に
は、第２の主光線と第１の主光線との角度が比較的小さ
くなり、第１及び第２のラインセンサ３３及び３５の受
光部３３Ａ及び３５Ａが配置された面側で被写体ＰＡの
像が結像する。

【００３９】従つて第１の制御部３６は、第１及び第２
のラインセンサ３３及び３５から得られる光電信号Ｓ１
３及びＳ１４に基づいて第２の主光線の照射位置を検出
し、当該検出結果に基づいて位相差を検出すると共に、
当該検出した位相差と予め記憶した基準位相差とを比較
することによりフオーカスのずれ量を検出し得るように
なされている。

【００４０】因みに図３に示すように、第１及び第２の
ラインセンサ３３及び３５においては、それぞれ受光部
３３Ａ及び３５Ａが一画面の例えば横の画素数と同じ数
の複数の受光素子４５及び４６が連設されてなり、各受
光素子４５及び４６によつて撮像光ＬＡ１０を受光す
る。

【００４１】この場合第１及び第２のラインセンサ３３
及び３５においては、各受光素子４５及び４６によつて
撮像光ＬＡ１０の受光を開始してから時間の経過と共に
増加する光量の変化をモニタし、いずれか一方において
各受光素子４５のうち、１つの受光素子４５Ａで受光し
た光量が予め設定された所定のしきい値に達した時点で
この受光素子４５Ａの出力（光電信号Ｓ１３）を予め設
定された最大値に設定すると共に、他の受光素子４５及
び他方の第２又は第１のラインセンサ３３又は３５の各
受光素子４６の出力（光電信号Ｓ１４）をそれぞれ受光
した光量のレベルに比例させて所定値に設定する。この
ようにして第１及び第２のラインセンサ３３及び３５
は、各受光素子３３Ａ及び３５Ａでそれぞれ得られる光
電信号Ｓ１３及びＳ１４を第１の制御部３６に送出す
る。

【００４２】ここで図４に示すように、第１の制御部３
６は、フオーカスのずれ量の検出時にまず第１のライン
センサ３３の下側を原点Ｏ１とし、かつ第２のラインセ
ンサ３５の左側を原点Ｏ２とし、さらに第１及び第２の
ラインセンサ３３及び３５に対してそれぞれ同数の連続
する受光素子４５及び４６を囲む第１及び第２の窓４７
及び４８を計算上用意する。

【００４３】この状態において第１の制御部３６は、第
１及び第２のラインセンサ３３及び３５の受光部３３Ａ
及び３５Ａにそれぞれ撮像光ＬＡ１０に応じた被写体の
像が反転して照射されると共に、第２の主光線の照射位
置が撮像光ＬＡ１０（被写体）の中心となり、かつ当該
第２の主光線の照射位置の輝度が他の部分よりも比較的
高いことを利用して、第１のラインセンサ３３の原点側
から第１の窓４７で囲む受光素子４５及び４６を１つづ
つずらすと共に、第２のラインセンサ３５の原点と対向
する側（以下、これを原点対向側と呼ぶ）から当該第１
のラインセンサ３３と対象となるように第２の窓４８を
ずらす。

【００４４】このようにして第１の制御部３６は、第１
の窓４７及びこれに対応する第２の窓４８が１つの受光
素子分ずれる毎にそれぞれ当該第１の窓４７で囲まれる
各受光素子４５と、第２の窓４８で囲まれる各受光素子
４６との対応するもの同士から得られた光電信号Ｓ１３
及びＳ１４の差分の絶対値を順次算出すると共に、得ら
れた絶対値を合計して順次相関値を得る。

【００４５】実際上第１の制御部３６は、撮像素子２８
の受光面２８Ａに照射される撮像光ＬＡ１０の分布関数
をｆ（ｘ）と表し、第１のラインセンサ３３の受光部３
３Ａに照射された撮像光ＬＡ１０の分布関数ｇ１（ｘ）
を次式

【００４６】

【数１】

【００４７】で表すと共に、第２のラインセンサ３５の
受光部３５Ａに照射された撮像光ＬＡ１０の分布関数ｇ
２（ｘ）を次式

【００４８】

【数２】

【００４９】で表す。なおａは、第１のラインセンサ３
３の原点から被写体の中心（第２の主光線の照射位置）
までの距離（第２のラインセンサ３５の原点対向側から
被写体の中心までの距離でもある）を表すと共に、ｂは
第１及び第２のラインセンサ３３及び３５の長さ（受光
素子の連設方向への長さ）を表し、さらにβはカメラレ
ンズ２３以降から第１及び第２のラインセンサ３３及び
３５までの光学系の横倍率を表す。

【００５０】また第１の制御部３６は、第１の窓４７及
びこれと対応する第２の窓４８毎の相関値Ｐ（Ｃ）を次
式

【００５１】

【数３】

【００５２】で表す。因みにｃは、第１及び第２の窓４
７及び４８の位置（第１のラインセンサ３３の原点から
第１の窓４７までの距離及び第２のラインセンサ３５の
原点対象側から第２の窓４８までの距離）を表し、ｗは
（受光素子４５及び４６の連設方向への）第１及び第２
の窓４７及び４８の長さを表す。

【００５３】この状態において、第１の制御部３６は、
上述した式（３）に式（１）及び式（２）を代入して相
関値Ｐ（Ｃ）を次式

【００５４】

【数４】

【００５５】で表し、この後当該式（４）の分布関数ｆ
（ｘ）を不定積分Ｆ（ｘ）として次式

【００５６】

【数５】

【００５７】で表されるように展開し、当該式（５）に
基づいて順次ｃの値を換えながら（すなわち第１及び第
２の窓４７及び４８の位置をずらしながら）相関値を算
出する。

【００５８】ここで図５に示すように、例えば第１及び
第２の窓４７及び４８の位置を順次〜ｘ₀ 〜ｘ₇ 〜と
し、かつ当該第１及び第２の窓４７及び４８にそれぞれ
対応する相関値Ｐ（Ｃ）を〜Ｐ₀ （Ｃ）〜Ｐ₇ （Ｃ）〜
としてグラフ化すると、第２の主光線の照射位置付近に
位置する第１及び第２の窓４７及び４８から得られた相
関値Ｐ（Ｃ）がほぼ最小の値となるようなＶ字状のグラ
フとなる。ただし第２の主光線の照射位置が受光素子４
５及び４６上に位置しない場合もある。

【００５９】従つて第１の制御部３６は、図５に示すよ
うに、まずＰ₅ （Ｃ）よりもＰ₃ （Ｃ）の方が大きい場
合、第１の窓４７の間隔を次式

【００６０】

【数６】

【００６１】で表されるように定義し、次式

【００６２】

【数７】

【００６３】で表される条件のもとに（ｘ₃ 、Ｐ
₃ （Ｃ））と（ｘ₄ 、Ｐ₄ （Ｃ））とを結ぶ直線の傾き
を−α１とし、かつ次式

【００６４】

【数８】

【００６５】で表される条件のもとに（ｘ₅ 、Ｐ
₅ （Ｃ））と（ｘ₆ 、Ｐ₆ （Ｃ））とを結ぶ直線の傾き
をα２として当該傾き−α１及びα２に基づいて補正傾
きγを次式

【００６６】

【数９】

【００６７】で表されるように定義する。

【００６８】これにより（ｘ₄ 、Ｐ₄ （Ｃ））を通り傾
きが−γの直線の方程式ｙ１は次式

【００６９】

【数１０】

【００７０】で表されると共に、（ｘ₅ 、Ｐ₅ （Ｃ））
を通り傾きがγの直線の方程式ｙ２は次式

【００７１】

【数１１】

【００７２】で表され、かくして式（10）と式（11）と
を連立させて２つの直線の交点を算出することにより次
式

【００７３】

【数１２】

【００７４】で表されるように第１及び第２のラインセ
ンサ３３及び３５の受光部３３Ａ及び３５Ａにおける第
２の主光線の照射位置ｚを算出することができる。

【００７５】また第１の制御部３６は、Ｐ₄ （Ｃ）とＰ
₆ （Ｃ）とが次式

【００７６】

【数１３】

【００７７】で表されるような関係にある場合、まず次
式

【００７８】

【数１４】

【００７９】で表される条件と、次式

【００８０】

【数１５】

【００８１】で表される条件のもとに補正傾きγを上述
した式（９）と同様に定義し、上述と同様に（ｘ₄ 、Ｐ
₄ （Ｃ））を通る直線と、（ｘ₅ 、Ｐ₅ （Ｃ））を通る
直線との交点を算出することにより次式

【００８２】

【数１６】

【００８３】で表されるように第２の主光線の照射位置
ｚを算出することができる。

【００８４】かくして第１の制御部３６は、第１及び第
２のラインセンサ３３及び３５の第２の主光線の照射位
置間を位相差として検出し得るようになされている。

【００８５】（３）フオーカス調整処理手順 ここで実際上第１の制御部３６においては、テレビジヨ
ンカメラ２０において被写体の撮像が開始されると、図
６に示すフオーカス調整処理手順ＲＴ１を開始してステ
ツプＳＰ１からステツプＳＰ２に進み、第１及び第２の
ラインセンサ３３及び３５から各受光素子４５及び４６
によつてそれぞれ検出された光電信号Ｓ１３及びＳ１４
を読み出す。

【００８６】次いで第１の制御部３６は、ステツプＳＰ
３に進み、各光電信号Ｓ１３及びＳ１４に基づいて上述
したように相関値を算出する。この後第１の制御部３６
は、ステツプＳＰ４に進み、ステツプＳＰ３において得
られた各相関値に基づいて補間計算を実行する。これに
より第１の制御部３６は続くステツプＳＰ５において位
相差を検出する。

【００８７】この後第１の制御部３６は、ステツプＳＰ
６に進んでステツプＳＰ５で検出した位相差から基準位
相差を減算してジヤストフオーカス位置に対するフオー
カスのずれ量を検出すると共に、当該検出したフオーカ
スのずれ量に現時点のカメラレンズ２３の位置に基づく
所定の定数を乗算することにより、実際にカメラレンズ
２３をジヤストフオーカス位置に移動させる移動距離を
算出する。

【００８８】続いて第１の制御部３６は、ステツプＳＰ
７に進み、第２の制御部３８を介してフオーカススイツ
チ３９が押されたか否かを判断し、当該フオーカススイ
ツチ３９が押されずに否定結果を得るとステツプＳＰ２
に戻り、この後当該ステツプＳＰ７においてフオーカス
スイツチ３９が押されて肯定結果を得るまでＳＰ７−Ｓ
Ｐ２−ＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ６−ＳＰ７のルー
プを繰り返す。

【００８９】この状態において第１の制御部３６は、ス
テツプＳＰ７において肯定結果を得ると続くステツプＳ
Ｐ８に進み、第２の制御部３８にフオーカス制御信号Ｓ
１８を送出する。

【００９０】次いで第１の制御部３６は、ステツプＳＰ
９に進んで被写体の撮像が終了したか否かを判断し、当
該被写体の撮像が継続されて否定結果を得るとステツプ
ＳＰ２に戻り、この後当該ステツプＳＰ９において被写
体の撮像が終了して肯定結果を得るまでＳＰ９−ＳＰ２
−ＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ６−ＳＰ７−ＳＰ８−
ＳＰ９のループを繰り返す。

【００９１】この後第１の制御部３６は、ステツプＳＰ
９において肯定結果を得ると続くステツプＳＰ１０に進
んでフオーカス調整処理手順ＲＴ１を終了する。

【００９２】（４）本実施の形態による動作及び効果 以上の構成において、このフオーカス装置２１では、被
写体から到来する撮像光ＬＡ１０をカメラレンズ２３と
アイリス２４の絞り孔２４Ａとを順次介して第１のハー
フミラー２７で折り曲げた後、第２のハーフミラー３１
で折り曲げて第１の検出用レンズ３２を介して第１のラ
インセンサ３３の受光部３３Ａに受光させると共に、当
該第２のハーフミラー３１と第２の検出用レンズ３４と
を順次介して第２のラインセンサ３５の受光部３５Ａに
受光させる。

【００９３】この後フオーカス装置２１では、第１及び
第２の制御部３６及び３８により、第１及び第２のライ
ンセンサ３３及び３５から得られる光電信号Ｓ１３及び
Ｓ１４に基づいてジヤストフオーカス位置に対するフオ
ーカスのずれ量を検出すると共に、当該フオーカスのず
れ量と、現時点のカメラレンズ２３の位置とに基づいて
当該カメラレンズ２３の移動距離を検出する。かくして
第１の制御部３６は、検出したカメラレンズ２３の移動
距離に応じて第２の制御部３８を介してモータ駆動回路
４０及びレンズ駆動モータ４１を順次制御して実際にカ
メラレンズ２３を移動させてフオーカスを調整する。

【００９４】このようにフオーカス装置２１では、第１
の検出用レンズ３２と、第２の検出用レンズ３４とを離
して配置すると共に、これに応じて第１のラインセンサ
３３と、第２のラインセンサ３５とをそれぞれ離して配
置し、第２のハーフミラー３１を介して撮像光ＬＡ１０
を分岐させて第１及び第２のラインセンサ３３及び３５
の各受光部３３Ａ及び３５Ａによつてそれぞれ受光させ
るようにしたこにより、第１のラインセンサ３３の受光
部３３Ａと、第２のラインセンサ３５の受光部３５Ａと
にそれぞれ常に同じ撮像光ＬＡ１０を受光させることが
できる。

【００９５】従つて図７に示すように、フオーカス装置
２１では、アイリス２４の絞り孔が絞られてこの絞り孔
によつて撮像光ＬＡ１０にシエーデイングがかかつた場
合でも、当該シエーデイングのかかつた撮像光ＬＡ２０
を第１の検出用レンズ３２と、第２の検出用レンズ３４
とにそれぞれ入射させることができ、かくしてアイリス
２４の絞り孔を開放から例えばＦ16程度まで絞るように
しても、当該フオーカスのずれ量を検出することができ
る。

【００９６】この結果このテレビジヨンカメラ２０にお
いては、予め設定したフオーマツト、プロトコル、コマ
ンドデータ内容に対応していれば、アイリスの値に応じ
てカメラレンズ２３を種々のレンズに交換することがで
きる。

【００９７】またこのフオーカス装置２１では、第１及
び第２のラインセンサ３３及び３５のそれぞれ受光部３
３Ａ及び３５Ａを各受光素子４５及び４６を連設させて
構成し、第１の制御部３６により、当該第１及び第２の
ラインセンサ３３及び３５から得られた光電信号Ｓ１３
及びＳ１４に基づいて相関値を算出すると共に、当該得
られた相関値に基づいて補間計算を実行することによ
り、位相差を精度良く検出することができ、かくしてフ
オーカスを精度良く調整することができる。

【００９８】以上の構成によれば、被写体から到来する
撮像光ＬＡ１０をカメラレンズ２３を介して第１のハー
フミラー２７で折り曲げた後、第２のハーフミラー３１
及び第１の検出用レンズ３２を順次介して第１のライン
センサ３３に受光させると共に、当該第２のハーフミラ
ー３１で折り曲げて第２の検出用レンズ３４を介して第
２のラインセンサ３５に受光させ、第１の制御部３６に
よつて第１及び第２のラインセンサ３３及び３５からそ
れぞれ得られる光電信号Ｓ１３及びＳ１４に基づいてフ
オーカスのずれ量を検出すると共に、実際にジヤストフ
オーカス位置にカメラレンズを移動させる距離を検出
し、当該検出したカメラレンズ２３の移動距離に基づい
て第２の制御部３８、モータ駆動回路４０及びレンズ駆
動モータ４１を順次介してカメラレンズ２３を実際に移
動させるようにしたことにより、撮像光ＬＡ１０の光量
がアイリス２４を介して絞られた場合でも、第１及び第
２のラインセンサ３３及び３５にそれぞれ同じ撮像光Ｌ
Ａ１０を受光させ、その受光結果に基づいてフオーカス
のずれ量を精度良く検出することができ、かくして移動
する被写体に対してフオーカスを十分に追従させ得るフ
オーカス装置実現することができる。

【００９９】（５）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、本発明によるフオー
カス装置２１をテレビジヨンカメラ２０に搭載するよう
にした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
当該フオーカス装置２１をスチルカメラやビデオカメラ
等のようにこの他種々のカメラに搭載するようにしても
良い。

【０１００】因みに図９との対応部分に同一符号を付し
た図８に示すように、本発明によるフオーカス装置５０
をスチルカメラ５１に搭載した場合には、アイリス４の
値に係わらずにシヤツタスイツチ１２が反押しされる
と、被写体から到来する撮像光ＬＡ１をカメラレンズ３
及びアイリス４を順次介して第１のハーフミラー５２で
折り曲げた後、上述したフオーカス装置２１の位相差検
出光学系３０と同様構成でなる位相差検出光学系５３に
おいて、第２のハーフミラー５４及び第１の検出用レン
ズ５５を順次介して第１のラインセンサ５６の受光部５
６Ａで受光すると共に、当該第２のハーフミラー５４で
折り曲げた後、第２の検出用レンズ５７を介して第２の
ラインセンサ５８の受光部５８Ａで受光する。これによ
り制御部５９は、第１及び第２のラインセンサ５６及び
５８から得られる光電信号Ｓ２０及びＳ２１に基づいて
フオーカスのずれ量を検出し、かくして当該検出したフ
オーカスのずれ量に基づいてレンズ駆動モータ１０を介
して実際にカメラレンズ３をジヤストフオーカス位置に
移動させることができる。従つてこのスチルカメラ５１
では、フオーカスのずれ量の検出時にアイリス４を開放
させる必要がないと共に、ミラー５を回転させる必要も
ないことにより、スチルカメラ５１全体を簡易に構成し
て動作機構を簡略化することができる。これに加えてス
チルカメラにおいては、通常、フオーカスの調整を安定
させるためにＦ5.6 よりも暗いレンズを使用しないよう
になされているが、本発明によりＦ5.6 より暗いレンズ
でもフオーカスの調整を安定して実行することができ
る。

【０１０１】また上述の実施の形態においては、第１の
制御部３６において位相差の算出時に相関値の計算に加
えて補間計算を実行するようにした場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、相関値の計算のみを実行す
るようにしても良い。この場合には、相関値を受光素子
単位で算出することになり、フオーカス装置を比較的フ
オーカスの調整精度の低い低級なテレビジヨンカメラや
スチルカメラに搭載することかできる。因みに相関値の
計算に加えて補間計算を実行する場合には、フオーカス
装置を比較的フオーカスの調整精度の高い高級なテレビ
ジヨンカメラやスチルカメラに搭載することができる。

【０１０２】さらに上述の実施の形態においては、フオ
ーカススイツチ３９が押されたときに実際にカメラレン
ズ２３を移動させてフオーカスを調整するようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、被写体の
撮像と共に常時フオーカスを調整するようにしても良
い。

【０１０３】さらに上述の実施の形態においては、フオ
ーカス調整用レンズ２３に入射される撮像光ＬＡ１０の
光路方向に当該フオーカス調整用レンズ２３を移動させ
る移動手段として、モータ駆動回路４０及びレンズ駆動
モータ４１を適用するようにした場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、フオーカス調整用レンズを
撮像光ＬＡ１０の光路方向に移動させることができれ
ば、この他種々の移動手段を適用するようにしても良
い。

【０１０４】さらに上述の実施の形態においては、フオ
ーカス調整用レンズ２３を介して取り込まれた撮像光Ｌ
Ａ１０を少なくとも２方向に分岐させる分岐手段とし
て、第１及び第２のハーフミラー２７及び３１を適用す
るようにした場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、フオーカス調整用レンズ２３を介して取り込まれ
た撮像光ＬＡ１０を少なくとも２方向に分岐させること
ができれば、この他種々の分岐手段を適用するようにし
ても良い。

【０１０５】さらに上述の実施の形態においては、第１
のレンズ３２を介して得られる撮像光ＬＡ１０を受光す
る第１の受光手段として、第１のラインセンサ３３を適
用するようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、第１のレンズ３２を介して得られる撮像光を
受光することができれば、この他種々の第１の受光手段
を適用するようにしても良い。

【０１０６】さらに上述の実施の形態においては、第１
の受光手段３３と共役な位置関係となるように配置さ
れ、第２のレンズ３４を介して得られる撮像光ＬＡ１０
を受光する第２の受光手段として、第２のラインセンサ
３５を適用するようにした場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、第１の受光手段３３と共役な位置関
係となるように配置され、第２のレンズ３４を介して得
られる撮像光ＬＡ１０を受光することができれば、この
他種々の第２の受光手段を適用するようにしても良い。

【０１０７】さらに上述の実施の形態においては、第１
及び第２の受光手段３３及び３５の受光面３３Ａ及び３
５Ａにそれぞれ撮像光ＬＡ１０に応じた被写体の像を結
像させるように、第１及び第２の受光手段３３及び３５
からそれぞれ得られる受光結果Ｓ１３及びＳ１４に基づ
いて移動手段４０及び４１を制御する制御手段として、
第１及び第２の制御部３６及び３８を適用するようにし
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第１
及び第２の受光手段３３及び３５の受光面３３Ａ及び３
５Ａにそれぞれ撮像光ＬＡ１０に応じた被写体の像を結
像させるように、第１及び第２の受光手段３３及び３５
からそれぞれ得られる受光結果Ｓ１３及びＳ１４に基づ
いて移動手段４０及び４１を制御することができれば、
この他種々の制御手段を適用するようにしても良い。

【０１０８】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、フオーカ
ス調整用レンズを介して取り込まれた撮像光を分岐手段
によつて少なくとも２方向に分岐させ、当該分岐手段に
よつて第１の方向に分岐された撮像光をその光路上に配
置される第１のレンズを介して第１の受光手段に受光さ
せると共に、分岐手段によつて第２の方向に分岐された
撮像光をその光路上に配置される第２のレンズを介し
て、第１の受光手段と共役な位置関係となるように配置
される第２の受光手段に受光させ、第１及び第２の受光
手段の受光面にそれぞれ撮像光に応じた被写体の像を結
像させるように、制御手段によつて必要に応じて第１及
び第２の受光手段からそれぞれ得られる受光結果に基づ
いて移動手段を制御することにより当該移動手段によつ
てフオーカス調整用レンズに入射される撮像光の光路方
向に当該フオーカス調整用レンズを移動させるようにし
たことにより、フオーカス調整用レンズを介して取り込
まれた撮像光の光量が絞られた場合でも、第１及び第２
の受光手段にそれぞれ同じ撮像光を受光させ、この受光
結果に基づいてフオーカスのずれ量を精度良く検出する
ことができ、かくして移動する被写体に対してフオーカ
スを十分に追従させ得るフオーカス装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるテレビジヨンカメラの構成の一実
施の形態を示す略線的ブロツク図である。

【図２】本発明によるフオーカス装置の構成の一実施の
形態を示す略線的ブロツク図である。

【図３】第１及び第２のラインセンサの受光部の説明に
供する略線図である。

【図４】第１の制御部による相関値の計算の説明に供す
る略線図である。

【図５】第１の制御部による補間計算の説明に供する略
線図である。

【図６】フオーカス調整処理手順を示すフローチヤート
である。

【図７】アイリスの絞り孔が絞られたときに第１及び第
２の検出用レンズに入射する撮像光の説明に供する略線
図である。

【図８】他の実施の形態によるスチルカメラの構成を示
すブロツク図である。

【図９】従来のスチルカメラの構成を示すブロツク図で
ある。

【図１０】位相差検出方式の原理の説明に供する略線図
である。

【図１１】アイリスの絞り孔が絞られたときに第１及び
第２の検出用レンズに入射する撮像光の説明に供する略
線図である。

【符号の説明】

１、４１……レンズ駆動モータ、３、２３……カメラレ
ンズ、２０……テレビジヨンカメラ、２１、５０……フ
オーカス装置、２７、５２……第１のハーフミラー、３
１、５４……第２のハーフミラー、３２、５５……第１
の検出用レンズ、３３、５６……第１のラインセンサ、
３４、５７……第２の検出用レンズ、３５、５８……第
２のラインセンサ、３６……第１の制御部、３８……第
２の制御部、４０……モータ駆動回路、５１……スチル
カメラ、５９……制御部、ＬＡ１、ＬＡ１０……撮像
光、ＰＡ……被写体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体から到来する撮像光をフオーカス調
   整用レンズを介して取り込み、当該撮像光に応じた上記
   被写体の像を所定の結像位置に結像させるフオーカス装
   置において、 上記フオーカス調整用レンズに入射される上記撮像光の
   光路方向に当該フオーカス調整用レンズを移動させる移
   動手段と、 上記フオーカス調整用レンズを介して取り込まれた上記
   撮像光を少なくとも２方向に分岐させる分岐手段と、 上記分岐手段によつて第１の方向に分岐された上記撮像
   光の光路上に配置される第１のレンズと、 上記第１のレンズを介して得られる上記撮像光を受光す
   る第１の受光手段と、 上記分岐手段によつて第２の方向に分岐された上記撮像
   光の光路上に配置される第２のレンズと、 上記第１の受光手段と共役な位置関係となるように配置
   され、上記第２のレンズを介して得られる上記撮像光を
   受光する第２の受光手段と、 上記第１及び第２の受光手段の受光面にそれぞれ上記撮
   像光に応じた上記被写体の像を結像させるように、必要
   に応じて上記第１及び第２の受光手段からそれぞれ得ら
   れる受光結果に基づいて上記移動手段を制御する制御手
   段とを具えることを特徴とするフオーカス装置。
2. 【請求項２】上記第１及び第２の受光手段は、 それぞれ複数の受光素子が連設されてなり、 上記制御手段は、 上記第１の受光手段と、上記第２の受光手段とからそれ
   ぞれ各上記受光素子によつて上記撮像光が受光されて得
   られる受光結果に基づいて相関値を算出すると共に、当
   該得られた相関値に対して補間計算を実行することを特
   徴とする請求項１に記載のフオーカス装置。