JPH03150975A - 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〕 本発明は映像信号を出力するビデオカメラに対して撮像
レンズの焦点を自動的に合わせるオートフォーカス装置
に関する。

〔従来の技術〕

ビデオカメラの特徴を生かした自動焦点調整装置（オー
トフォーカス装置）としては、いわゆるｒ山登り制御」
が知られている。

この方式は、撮影中の映像信号の高域成分を用いて画面
の精細度を検出し、その精細度が最大となるようにレン
ズの距離環を回転制御するもので。

Ｎ１１に技術報告昭和４０年第１７巻第１号（通巻第８
６号）第２１頁にｒ山登りサーボ方式によるテレビカメ
ラの自動焦点調整」として詳述されている。

そして以来、この山登り制御に関する焦点正合度、正合
変時間の短縮に関する改良が多く発表されている。

この山登り制御方式は、撮像レンズの絞り値Ｆ、焦点比
ｆｉｆに対応する被写界深度の違いにより、レンズの距
離環位置が同じでもボケの程度が異なる欠点が存在する
。

被写界深度が変化すると１画面上で同一物を撮像しても
、レンズの繰り出し量に対するボケの量が変化する為、
焦点電圧（映像信号の高域成分に対応する電圧）の波形
（山の形、高さ）は影響を受けることになる。

この焦点電圧の例を第６図に示す、この第６図において
、（イ）は適正な場合、（ロ）は被写界深度が浅い場合
、（ハ）は被写界深度が深い場合であるこの図から明ら
かなように、（ロ）の場合１合焦点付近では充分な電圧
が得られているが、合焦点から離れたところ（以下バカ
ボケという）ではレンズの距離環をまわしでも差分電圧
が生じないためその位置を頂上と判断し、山登り動作が
終了されればその撮映画像はボケることになる。また（
ハ）の場合は、レンズの距離環がどの位置でも山の形が
平坦なため差分電圧が検出できないので、その位置を頂
上と判断し、山登り動作が終了される。

このように、山登り制御方式は、レンズの状態によって
山登り動作に誤動作を生じることがある。

他方、オートフォーカス装置として、例えば実公昭６３
−５０６４８号公報に見られるような、ＴＴＬ位相検出
方式が製品に普及している。

このＴＬＬ位相検出方式は１例えばＣＣＯ等の固体撮像
素子でなる一群の受光素子と、同じく他の一群の受光素
子とを配列した受光素子とを用い、−群の受光素子は撮
影レンズの上半分を通過した結像作用光線を、他の一群
の受光素子は撮影レンズの下半分を通過した結像作用光
線をそれぞれ受光し、これら二群の受光素子を走査して
得られる出力分布の位相差を検出することにより、デイ
フォーカス量を検出して、かかる位相差を無くする方向
にレンズの距離環を制御するものである６スチルカメラ
のオートフォーカスと異なり、ビデオカメラの場合は、
レンズ光軸以外のところに焦点検出のための第２光学系
を設けなければならない。そのため、ビデオカメラにＴ
ＴＬ位相検出方式を採用する場合、第２光学系で必要な
撮影映像（光量）を例えばハーフミラ−を使って、撮像
のための第１光学系から分割して送り込まなければなら
ないので、肝心な第１光学系（ビデオカメラ）の撮影映
像（光量）が減少し、暗くなる欠点がある。

〔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においては、山登り制御方
式は撮影映像そのものを用いて焦点合わせを行なうため
確実な映像が得らハるが、バカボケに弱い欠点があり、
またＴＴＬ位相検出方式は、前ピン、後ピンを判断する
のに最適な方法であるが、映像を得る本来の光学系が暗
くなる欠点があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、出登
り制御方式およびＴＴＬ位相検出方式の特徴を生かし、
光学系を明るくシ、かつバカボケを無くして確実な映像
を得るようにするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のオートフォーカス装置は、被写体を撮像する撮
像レンズと、撮像レンズを介して入射される光を受光し
、被写体の映像信号を出力する第１の受光素子と、第１
の受光素子の出力より焦点正合度に対応した焦点信号を
生成する制御回路と、制御回路からの出力に対応して撮
像レンズの焦点位置を制御するモータと、映像信号の垂
直ブランキング期間に対応する期間だけ、第１の受光素
子へ向かう光を所定の方向に反射するシャッタと。

シャッタにより反射された光を受光し、前ピン、後ピン
の判断のための信号を出力する第２の受光素子とを備え
ることを特徴とする。

〔作用〕

上記植成のオートフォーカス装置においては、映像信号
を発生する第１の受光素子の光軸外に第２の受光素子を
設けると共に、垂直ブランキング期間のみ第１の受光素
子への光を第２の受光素子に反射するシャターを設け、
このシャターの反射光を第２の受光素子で検出して例え
ばτＴＬ位相検出方式により前ピン、後ピンを判断した
後、第１の受光素子から得られる映像信号の高域成分を
用い画面の精細度を検出し、精細度が最大となるように
撮像レンズの距Ｍ環を回転制御する植成になっている。

従って、バカボケすることや映像信号を得る光学系の光
量を減少させることなく、確実に映像信号を得ることが
できる。

（実施例〕 以下、図を参照しながら本発明のオートフォーカス装置
の実施例を説明する。

第１図は本発明によるオートフォーカス装置の一実施例
の構成を示す。

この第１図において、Ａはビデオカメラ本体であり、内
部には、被写体の撮影映像を受光し、映像信号を出力す
る第１の受光素子１が設けられている。Ｂは撮像レンズ
部であり、この撮像レンズ部Ｂは、被写体の撮影映像が
入射されるフォーカスレンズ群りいバリエータレンズ群
し２．コンペンセータレンズ群Ｌ３、マスターレンズ前
群りいマスターレンズ後群り、及び絞り２からなる第１
の光学系を主体として構成されている。

撮像レンズ部Ｂのコンペンセータレンズ群り。

と絞り２との間には、シャッター用モーター４により回
転駆動される回転シャッター３が配置されている。

回転シャッター３は第２図に示されるように、透明円板
３１の一部に蒸着などの手段により、反射膜３２が形成
され、これが全反射ミラーの機能を果すようになってい
る０反射膜３２の面積は透明円板３１の全面積に対し、
垂直ブランキング期間内の走査線数の１フイールド内の
走査線数に対する割合（ＮＴＳＣでは３５１５２５）で
設けられている。そして回転シャッター３は例えばビデ
オカメラ本体Ａからのジエンロック信号に同期して、１
フイールドに１回の回転周期でシャッター用モータ４に
より回転駆動されている。なお第２図中３３は、フォー
カスレンズ群し工から第１の受光素子１を結ぶ第１の光
学系の光軸である。

この回転シャッター３は１００％光量が得られる絞り２
の前段に設置されている。

ミラー６、第２光学系用レンズＬい第２の受光素子５か
らなる第２の光学系は、第１の光学系の光軸外に設けら
れており１回転シャッター３の反射膜３２からの反射光
が入射される。

ビデオカメラ本体Ａの制御回路１１は、第１の受光素子
１と第２の受光素子５の出力に対応して、撮像レンズ部
Ｂのモータ１２を駆動し、フォーカスレンズ群Ｌ１を駆
動するようになっている。

以下、上記した構成のオートフォーカス装置の動作を説
明する。

第３図に示されるように、複合映像信号の波形には、１
フイールド毎（ＮＴＳＣではｌ／６０秒毎、ＰＡＬでは
１１５０秒毎）に表示画像には直接関与しない垂直ブラ
ンキング期間がある。この期間であればビデオカメラ本
体Ａの第１の受光素子１に撮影映像を送り込まなくても
全く支障がない。

そこでこの期間のみ第２の光学系に撮影映像が回転シャ
ッター３の反射膜３２により入射される。

第２の光学系の第２の受光素子５は、１フイールド毎に
入射される撮影映像を受けて、　ＴＴＬ位相検出を行な
う信号を制御回路１１に送出し、制御回路１１において
瞬時に前ピン、後ピンの状態が演算判定される。

例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御回路１１は
演算結果に対応して、モータ１２に供給する駆動信号の
極性を決定する。どの程度の大きさの駆動信号にするか
は、第１の受光素子１の出力より制御口１１１が山登り
制御方式に従って演算する。この演算結果に対応してモ
ータ１２が駆動され、フォーカスレンズ群Ｌｉが駆動制
御される。

従来の山登り制御方式は、バカボケ時に合焦点を検出で
きない欠点があったが１本発明のように初めにＴＴＬ位
相検出方式により前ピン、後ピンを判断した後に、出登
り制御方式で合焦点をサーチするようにしたので、映像
信号による演算処理で迅速かつ正確に合焦点を検出する
ことができる。

なお、上記した実施例ではフォーカスレンズ群Ｌ□が、
被写体に近い部分に配置されているが。

インナーフォーカスレンズの場合には、その位置が後方
になる。

第４図は本発明によるオートフォーカス装置の他の実施
例の構成を示し、光軸外に配置される第２の光学系に用
いられたミラー６をプリズム７に置換して構成したもの
である。

第５図は本発明によるオートフォーカス装置のさらに他
の実施例の構成を示す、この実施例では絞り２とマスタ
ーレンズ前群Ｌ４との間に距離調整レンズ群り、を設け
、この距離調整レンズ群Ｌ７にピエゾ（圧電）素子８を
連結した構成になっている。

本実施例は、ピエゾ素子８をワーリング（振動）させる
ことにより焦点正合度を演算して合焦点を計る方式と、
Ｔ几位相検出方式を併用したものである。この場合、Ｔ
ＴＬ位相検出にて前ピン、後ピンの判断ができるため、
ピエゾ素子８の振幅が少なくてすみ、その結果、距離調
整レンズ群Ｌ７が振動中でも映像品位を損なうことが無
くなり、良好な映像が得られるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のオートフォーカス装置によれば、
映像信号を出力する第１の受光素子の光軸外に第２の受
光素子を設けると共に、垂直ブランキング期間のみ第１
の受光素子への光を第２の受光素子に反射するシャッタ
ーを設け、このシャッターの反射光を第２の受光素子で
検出してＴＴＬ位相検出方式等により前ピン、後ピンを
判断した後、第１の受光素子から得られる映像信号の高
域成分を用い画面の精細度を検出し、精細度が最大とな
るように撮像レンズの位置を制御する構成になっている
ので、バカボケや、映像信号を得る光学系の光量の減少
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるオートフォーカス装置の一実施例
の構成図、第２図は本発明のオートフォーカス装置に用
いられる回転シャッターの正面図、第３図は複合映像信
号の波形図、第４図は本発明によるオートフォーカス装
置の他の実施例の要部構成図、第５図は本発明によるオ
ートフォーカス装置のさらに他の実施例の要部構成図、
第６図は山登り制御方式におけるレンズ距離環位置に対
する焦点電圧の変化を示す特性図である。 Ａ・・・ビデオカメラ本体、Ｂ・・・撮像レンズ部、１
・・・第１の受光素子、２・・・絞り、３・・・回転シ
ャッタ、４・・・シャッター用モータ、５・・・第２の
受光素子、６・・・ミラー、７・・・プリズム、８・・
・ピエゾ素子、Ｌｌ・・・フォーカスレンズ群、Ｌ２・
・・バリエータレンズ群、Ｌ、・・・コンベンセータレ
ンズ群、Ｌ４・・・マスターレンズ前群、Ｌ、・・・マ
スターレンズ後群、Ｌ６・・・第２光学系用レンズ、Ｌ
７・・・距離調整レンズ群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体を撮像する撮像レンズと、 前記撮像レンズを介して入射される光を受光し、前記被
   写体の映像信号を出力する第１の受光素子と、 前記第１の受光素子の出力より焦点正合度に対応した焦
   点信号を生成する制御回路と、 前記制御回路からの出力に対応して前記撮像レンズの焦
   点位置を制御するモータと、 前記映像信号の垂直ブランキング期間に対応する期間だ
   け、前記第１の受光素子へ向かう光を所定の方向に反射
   するシャッタと、 前記シャッタにより反射された光を受光し、前ピン、後
   ピンの判断のための信号を出力する第２の受光素子とを
   備えることを特徴とするオートフォーカス装置。