JP2602281B2 - 自動合焦装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、VTR一体形カメラ用ズームレンズなどに用
いて好適な自動合焦装置に関する。

〔従来の技術〕

ビデオムービー用のオートフォーカス装置は、ズーム
レンズの前玉レンズを繰り出し合焦動作を行なう方式が
多数考案され、製品化されている。これに対して、特開
昭49−115322号公報記載のように、バリエータレンズ群
以降のレンズ群を用いて、合焦動作を行なう方式が考案
されている。この方式は、撮影距離と焦点距離とフォー
カスレンズの移動量に関数関係があり、撮影距離を固定
し、焦点距離を変化させた場合即ちズーミングしたと
き、フォーカスレンズを所定の位置に設定する必要があ
る。従って、かかる方式のズームレンズでは、焦点距離
に対応するズーム位置検出器とフォーカスレンズ位置検
出器が必要である。このとき、フォーカスレンズを駆動
させる方法として、パルスモータを用いる方法がある。
パルスモータは、入力パルス数に対し、移動量が定まる
ので、位置検出器は必要としない。しかし、電源投入時
に、フォーカスレンズの初期位置設定を行ないパルスモ
ータの基準を設定する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、フォーカスレンズの初期設定の点に
ついて配慮がされておらず、パルスモータを用いた場合
においても、フォーカスレンズ位置を逐次検出するため
の検出器を必要としていた。

本発明の目的は、フォーカスレンズの初期位置設定に
好適な機械的または電気的手段を用いた初期位置設定機
構を有する自動合焦装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、電源投入時、フォーカスレンズを一方向
に移動させ、２個の検出信号によりフォーカスレンズを
停止させ、基準位置にフォーカスレンズを設定すること
により、達成される。

〔作用〕

電源投入時、モータ駆動用マイコンから、フォーカス
レンズの最大移動量をこえるパルス数が、パルスモータ
に与えられ、フォーカスレンズは、所期の方向に移動す
る。フォーカスレンズが第１の検出器を通過すると、第
１の検出器から制御回路にON信号が入力される。第２の
検出器は、フォーカスレンズを移動させる駆動モータの
駆動軸が１回転するごとに信号が１回ずつ出力され、所
期時間ON信号になるように配置する。第１の検出器がON
信号を出力し第２の検出器がON信号を出力したときに、
制御回路は、フォーカスレンズの移動を停止させて、初
期位置設定を行なう。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第
１図は本発明によるオートフオーカス装置の一実施例を
示す構成図である。図において１は、ズームレンズ、２
は前玉レンズ群、３はバリエータレンズ群、４はコンペ
ンセータ群、５は合焦のためのフォーカスレンズ、６は
絞り装置、７は撮像素子である。８はフォーカスレンズ
を保持する内筒、９は外筒であり、10は内筒８と外筒９
の間に介在する複数のボールでありフォーカスレンズの
振れを押え、フォーカスレンズの円滑な移動を行なって
いる。11は、ボール10の間隔を保つためのリテーナであ
る。12は移動枠であり、13はパルスモータであり、パル
スモータ13の駆動軸14にはオネジが設けてあり、移動枠
12のメネジとかみ合っており駆動軸14の回転により、移
動枠12が移動し、フォーカスレンズ５が移動する。15は
第１の検出器で、例えば、磁気抵抗素子を用いる。この
とき、移動枠12には、磁性体の小片（図示せず）が取り
つけてあり、磁気抵抗素子15に磁性体が接近すると磁気
抵抗素子15は信号を出力する。所期のレベル以上の信号
が磁気抵抗素子15から出力されたとき、ON信号とするよ
うに、制御回路18は構成されている。16は円板であり、
駆動軸14と一体に回転する。円板16には小穴またはスリ
ット（図示せず）が設けてあり、17は第２の検出器であ
り、例えばホトインタラプタであり、小穴を通過するホ
トインタラプタ17の発光器の光線が受光器に到達し、ホ
トインタラプタ17から、ON信号が出力される。円板16は
駆動軸14と一体に回転するので、ホトインタラプタ17か
らの信号は、１回転に１回出力される。

撮像素子７の出力信号は前置増幅回路20にて増幅しカ
メラ回路21にて増幅し、カメラ回路21にてカメラ信号が
生成される。22は、映像信号から高域周波数成分を抽出
する高域成分抽出回路である。高域成分抽出回路22の出
力信号は、フォーカスを微小変化させているのでその変
化成分を含む。23はその変化成分すなわち微変動基準周
波数成分を検出する検出回路であり、検出信号を同期検
波回路24に入力し、基準信号発生回路25の信号を用いて
同期検波する。これにより検出した基準周波数成分信号
の極性と振動を検出し、制御回路18に加え、撮像素子７
の高域成分のレベルが最大になるよう、すなわちピント
合わせをするようにパルスモータ13を駆動回路19を介し
て動かす。

26は、ズーム位置検出器（例えばポテンショメータ）
であり、ズームレンズの焦点距離に対応する値を検出し
ている。27は、絞り装置６に設けたＦ値を測定するため
の絞り検出器（例えばホール素子）である。

絞り検出器27により、フォーカスレンズ５の振動量を
制御し、被写体が明るく絞りが絞られた状態でも、変化
成分の信号が充分得られる回路システムにしている。

ズーム位置検出器26の出力あ、ズーミング（テレ端→
ワイド端）のときに用い、テレ端で合焦状態になったあ
とズーミングすると、ズーム位置検出器26の出力によ
り、制御回路18からの信号が、モータ駆動回路19に至
り、パルスモータ13を駆動し、フォーカスレンズ５を所
期の位置に設定している。即ち、本実施例で用いたズー
ムレンズは、撮影距離と焦点距離とフォーカスレンズ位
置とは関数関係があり、テレ端で合焦し撮影距離が定ま
ったとき、ワイド側へズーミングすると光学設計で求め
られた所期の位置にフォーカスレンズを設定する必要が
ある。フォーカスレンズ５の位置は、パルスモータ13に
加えるパルス数に比例して、設定される。このとき、フ
ォーカスレンズ５の初期位置は、あらかじめ設定する必
要がある。

フォーカスレンズ５の初期設定方法を説明すると、カ
メラに電源が投入されると、制御回路18はフォーカスレ
ンズ５の最大移動量をこえるパルス数をモータ駆動回路
19に与え、パルスモータ13は第１の検出器15の設けてあ
る方向にフォーカスレンズ５を移動する。第１の検出器
15を移動枠12が通過するとON信号が制御回路18に与えら
れる。このとき、第２の検出器17からは、駆動軸14が１
回転するごとに所期の時間ON信号がくりかえして制御回
路18に与えられている。第１の検出器15のON信号が出て
から、最初の第２の検出器17からのON信号が出力された
とき、制御回路18はパルスモータ13を停止させる。ここ
が基準点であり、例えば撮影距離至近位置である。ここ
より、制御回路18はパルスモータ13を逆回転させて、パ
ルス数のカウントを開始する。パルス数に比例して、フ
ォーカスレンズ５の位置が定まる。

本実施例では、第１の検出器15と第２の検出器17を、
フォーカスレンズ５に対して被写体側に設けたが、撮像
素子７側に設けても同じであることは言うまでもない。
このときの基準点は、例えば撮影距離∞のフォーカスレ
ンズ位置である。基準点は、必らずしも至近や∞のよう
にフォーカスレンズの移動端にする必要はなく、途中で
あっても、また、至近側をこえたところでも、∞側をこ
えたところに定めてもよい。

本実施例によれば、２個の検出器の出力を組み合わせ
て、初期設定を行なうため、高精度に基準位置を見い出
すことができる。

別の実施例を第２図を用いて説明する。第１図と共通
の箇所は省略する。

13aはモータホルダであり、28,29は発光ダイオードと
受光素子が組み込まれた第１および第２の反射形ホトセ
ンサである。14aは、駆動軸14の一端であり、反射率の
低い位置で塗装（ツヤ消し黒色）されており、14bは駆
動軸14の一部を平面にし反射率が高く鏡面のようになっ
ている。駆動軸14が回転すると第２の反射形ホトセンサ
には、鏡面14bと第２の反射形ホトセンサが正対したと
きだけ信号が得られ、この信号は１回転で１回の周期
で、制御回路に入力されている。移動枠12がモータ13と
反対方向に移動し、第２の反射形ホトセンサの下までく
ると、第２の反射形ホトセンサから信号が、制御回路に
入力される。第２の反射形ホトセンサの信号が制御回路
18に入力された後、第１の反射形ホトセンサからの最初
の信号が制御回路18に入力したとき、制御回路18は、モ
ータ駆動回路19に、モータ停止の信号を入力し、パルス
モータ13を停止させ、フォーカスレンズの初期設定を行
なう。

本実施例によれば、２個の反射形ホトセンサを用いる
ので、検出器に用いる回路を共通にすることができ、部
品点数を低減できる効果がある。

別の実施例を第３図に示す。第２図と同じ箇所は、同
じ番号を付けてある。第３図は、反射形ホトセンサ28の
位置調整機構の一実施例である。反射形ホトセンサ28の
信号は、駆動軸14が１回転すると１回信号が出力され
る。また、駆動軸14が１回転することにより、移動枠12
はオネジの１ピッチ分移動する。従って、移動枠12が１
ピッチ進むごとに、反射形ホトセンサ28から信号が出力
されることになる。移動枠12の移動量は、フォーカスレ
ンズの移動量と一致しているので、フォーカスレンズが
ネジの１ピット分移動するごとにしか反射形ホトセンサ
28の出力信号は得られないことになる。ところが、フォ
ーカスレンズの所期の位置（例えば、∞撮影距離に対応
する位置）を基準点としたい場合、１ピッチ分ごとでし
か反射形ホトセンサ28からの出力信号が得られないと
き、フォーカスレンズの基準点と出力信号が得られる位
置が一致しない場合が生じる。そこで、中空円筒状の調
整環30に、反射形ホトセンサ28を第３図に示すように取
りつけ、駆動軸14に対し、反射形ホトセンサ28を円周方
向に移動できるようにした。これにより、反射形ホトセ
ンサ28の出力信号の位置を、連続的に１ピッチ以下でも
可能にした。

反射形ホトセンサ28の位置決め方法は、フォーカスレ
ンズを基準位置に設定し、このとき反射形ホトセンサ28
を駆動軸14に対し回転させ、信号出力の得られるところ
で固定する。例えば、ネジ30aで固定する。その後、も
う１つの反射形ホトセンサ29の位置決めは、基準位置の
手前（基準位置が∞位置の場合は、至近側の方向）１ピ
ッチ以内のところに設定すればよい。実用上は、1/2ピ
ッチ手前のところに設定するとよい。このように設定す
ることにより、電源投入時、制御回路18からの信号によ
り、モータ駆動回路19からパルスモータ13に信号が与え
られる。このパルス信号は、全移動量をこえる数であ
り、さらに、フォーカスレンズの移動方向は、∞設定位
置方向である。フォーカスレンズが移動し移動枠12が∞
設定位置方向に移動し、反射形ホトセンサ29の感知範囲
に入ると反射形ホトセンサ29からの出力信号が、制御回
路に与えられる。このときの移動枠12の位置は∞設定位
置の手前、1/2ピッチのところである。反射形ホトセン
サ29の信号が出力されて後、反射形ホトセンサ28の最初
の信号が出力されたとき、制御回路18より、停止信号が
出力され、パルスモータ13は、停止する。ここが基準点
となる。これにより合焦動作を行なうと、制御回路18
は、基準点からのパルス数と方向を記憶し、フォーカス
レンズの位置を設定する。

本実施例によれば、駆動軸１回転ごとに１回出力信号
を発生する検出器の位置決めを連続にすることができ、
フォーカスレンズの基準位置に対応する位置に検出器を
設定できる。尚、本実施例は、他の実施例と組み合わせ
ることができることは言うまでもない。

別の実施例を第４図に示す。第４図は、フォーカスレ
ンズの基準点を、全移動量の両端ではなく、内側に設け
た場合の実施例である。第２図と同じところは、同じ番
号が付けてある。反射形ホトセンサ28は、第２図の場合
と同様の働きをなす。反射形ホトセンサ29aは、基準点
から1/2ピッチ手前に設けてある。ここで基準点を例え
ば、撮影距離3m（ズーム位置TELE端）に対応するフォー
カスレンズの位置とする。第４図において、移動枠12が
パルスモータ13のある方向に移動する場合が、撮影距離
至近側に対応するフォーカスレンズ位置とし、反対側が
∞側に対応する位置とする。従って、反射形ホトセンサ
29aは、基準点より、1/2ピッチ至近側に設定する。第４
図に示すように、移動枠12が基準点より、至近側にある
ときは、もう１つの反射形ホトセンサ29bは、信号を出
力し、移動枠12が基準点よりも至近側にあることを示し
ている。反射形ホトセンサ29aと29bの間隔は、移動枠12
の上面にある反射面の長さｌよりも大きくする。電源投
入時反射形ホトセンサ29bの出力信号があるときは、制
御回路18は、移動枠12を∞方向に移動させる。また、電
源投入時に、全く信号がない場合と、反射形ホトセンサ
29aからの出力信号がある場合は、移動枠12を、反射形
ホトセンサ29bの信号が出力されるまで至近方向に移動
し、29bの信号が得られた後、∞方向に移動させる。こ
のようにすることで、基準点に到達させる方向を１方向
にし、ネジ部で発生するバックラッシュの影響を取りの
ぞくことができる。反射形ホトセンサ29aの出力信号が
得られた後の動作は、第２図の場合と同様である。

本実施例によれば、撮影距離∞や至近に対応するフォ
ーカスレンズ位置以外の撮影距離に対応する位置に高精
度に基準点を設定することができる。

第５図は、別の実施例である。検出器に磁気センサー
を用いた例である。31a,32bは、磁気抵抗素子やホール
素子などで形成される磁気センサである。33は、非磁性
体例えばプラスチック製の中空円柱であり、駆動軸14と
一体的に回転するように、駆動軸に固定されている。31
aは磁性体、例えば磁石であり、中空円柱33に埋めこま
れている31aは必らずしも埋め込む必要はなく、磁性粉
末を塗布してもよい。12aは移動枠であるが、非磁性体
でできている。移動枠12aは、非磁性体でメネジ部を形
成して、駆動軸14とネズ結合してもよいが、メネジ部を
他の物質、例えば黄銅で形成し、これを非磁性体で形成
した移動枠12に組み合わせてもよい。31bは、磁性体、
例えば永久磁石であり、移動枠12aに埋め込まれてい
る。31bは必ずしも埋め込む必要はなく、磁気粉末を塗
布してもよい。第１の磁気センサ31aは、駆動軸14が回
転し、第１の磁性体31aが接近すると信号を出力し、最
接近時に最大値を出力する。所期のレベル以上の出力を
制御回路18は、出力信号として受けとめる。従って、駆
動軸14が１回転するごとに１つの出力信号が得られる。
また、移動枠12aが、第２の磁気センサ32bに接近する
と、第２の磁性体31bにより、信号が出力される。基準
位置の設定手順は、第２の実施例と同様である。

本実施例によれば、初期設定を行なうために、磁気セ
ンサを用いるので、ホコリやゴミの影響を受けることな
く、確実な動作を得ることができる。

第６図，第７図は、別の実施例である。検出器にホト
インタラプタを用いた例である。14cは、駆動軸14に直
角に設けた貫通穴である。また、36は、移動枠12に設け
た遮光板である。第７図は、貫通穴14cの代わりに切り
かき14dを設けた例である。

本実施例によれば、発光素子からの光線が直接受光素
子に到達するため、高出力の信号が得られ動作が確実に
なり、高い信頼性が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パルスモータでフォーカスレンズを
駆動するオートフォーカス装置において、２つの検出器
を用いて、電源投入時に初期設定を行なうため、高精度
の初期設定が行なわれ、ズーミングによるフォーカスレ
ンズの位置を高精度に設定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本発明の一実施例を示す部分断面図
である。 １……ズームレンズ、２……前玉レンズ群、３……バリ
エータレンズ群、４……コンペンセータレンズ、５……
フォーカスレンズ、６……絞り装置、７……撮像素子、
８……内筒、９……外筒、10……ボール、11……リテー
ナ、12……移動枠、13……パルスモータ、14……駆動
軸、15……第１の検出器、16……円板、17……第２の検
出器、18……制御回路。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体像を撮像素子上に結像させるズーム
   レンズと、該撮像素子より得た映像信号から高域周波数
   成分信号を抽出する抽出回路と、該抽出回路の高域周波
   数成分信号が最大となるようにズームレンズのフォーカ
   スレンズを光軸方向に移動させる移動機構と該移動機構
   を制御する制御回路からなり、被写体にオートフォーカ
   スする装置において、前記移動機構として、光軸と平行
   に設けられた駆動軸と、駆動軸を回転させる駆動モータ
   と、該フォーカスレンズに接続され、駆動軸の回転にと
   もない駆動軸上を光軸方向に移動して、フォーカスレン
   ズを移動させる可動手段と、フォーカスレンズが駆動軸
   の回転に伴なって回転することを制止する制止手段とフ
   ォーカスレンズが電源投入時第１の所期位置に達すると
   第１の信号を発生する第１の検出器と該駆動軸１回転に
   つき、信号出力を１回行なう第２の検出器と駆動モータ
   を駆動するモータ駆動回路と、第１と第２の検出器から
   の信号により駆動モータを停止させる制御回路からな
   り、第１の信号出力後第２の検出器からの最初の出力信
   号で駆動モータを停止させることを特徴とする自動合焦
   装置。
2. 【請求項２】前記第１の検出器と前記第２の検出器を非
   接触式センサーを用いたことを特徴とする請求項１記載
   の自動合焦装置。
3. 【請求項３】前記駆動軸に対する第２の検出器の回転方
   向の位置を連続に調整する機構を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の自動合焦装置。