JPH03282407A - レンズ装置のフォーカス範囲規制機構 - 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、テレビカメラ等に装着されるレンズ装置に関
し、特に、ズーミング動作に応じてフォーカスレンズを
自動的に変位させて焦点調整を行うようにしたオートフ
ォーカス機能を持ったレンズ装置において、ズーム位置
に応じてフォーカス範囲を規制するレンズ装置のフォー
カス範囲規制機構に関するものである。

［従来技術とその問題点］ テレビカメラて撮影を行うに当っては、被写体に合せて
レンズ装置におけるフォーカスレンズを光軸方向に動か
せることによって焦点調整を行うか、この焦点調整は、
従来、撮影者がレンズ駆動用のモータを操作したり、直
接手動操作で行ったりする、所謂マニュアル操作によっ
て行うようにしたものか用いられていた。然るに、近年
においては、自動的に焦点調整を行う１所謂オートフォ
ーカス（ＡＦ）機構を備えたレンズ装置も開発されてい
る。さらに、マニュアルフォーカス撮影方式とＡＦ撮影
方式とに切り換え可能にしたレンズ装置も提案されてい
る。

ところで、写真用のカメラとは異なり、テレビカメラは
連続した動画状態の撮影を行うものであるから、ＡＦに
よる撮影を行う際において、撮影状況の変化にフォーカ
ス動作が迅速に対応じて焦点合せを行わなければ画面が
不鮮明になる時間か長くなってしまう。特に、ワイド方
向にズーミングさせたときにおいては、被写界深度等の
関係から、フォーカスレンズの位置によっては、焦点か
合うまでの間における映像のボケか極めて大きくなり４
画面か非常に見難くなってしまうために、放送用等のテ
レビカメラとしては、オートフォーカス機構を備えたレ
ンズ装置は実用化されていないのが現状である。

【発明の目的Ｊ 本発明は叙上の点に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、ズーミング動作させたときにおい
て、極めて迅速に焦点調整を行うことができるようにし
たレンズ装置のフォーカス範囲規制機構を提供すること
にある。

［目的を達成するための手段１ 前述した目的を達成するために、本発明は、ズームレン
ズの位置を検出するズーム位置検出手段と、該ズームレ
ンズをテレ側からワイド方向に動作させたときに、前記
ズーム位置検出手段からの信号を指数関数的に増大する
信号に変換して出力する関数発生器と、前記フォーカス
レンズの位置を検出して、その位置に応じた信号を出力
するフォーカス位置検出手段とを備え、前記関数発生器
からの出力信号を前記フォーカスレンズ位置の一方の極
限信号として、この極限信号とフォーカス位置検出手段
から出力されるフォーカス位置信号とを比較して、ズー
ム位置に応じて）オーカス範囲を規制し、このフォーカ
ス範囲内において自動的に焦点合せを行うようにしたこ
とをその特徴とするものである。

［作用１ ここて、レンズ装置における撮影倍率な変倍するために
、ズーミング動作させたときにおいて、それぞれのズー
ム位置において焦点調整を行うためのフォーカス用レン
ズの移動量は一定てはない。即ち、ズームレンズが高倍
率側、即ちテレ側にあるときには、フォーカスレンズを
移動させるための範囲は広いが、低倍率側、即ちワイド
側においては、フォーカスレンズは狭い移動範囲内て焦
点が合うことになる。しかも、ワイド側においては、こ
のフォーカス範囲の外にフォーカスレンズか位置してい
ると、映像のボケか極めて犬きくなってしまう。従って
、ズーム位置とは無関係にフォーカスレンズの移動範囲
を一定にしておくと、ＡＦ機構による焦点調整動作か遅
くなることがあり、この間においては映像は不鮮明な状
態となるのて、少なくともズーム位置に応じてフォーカ
ス範囲を規制して、ズームレンズを変位させたときに、
フォーカスレンズをこの）オーカス範囲内に置いた上で
、ＡＦ機構を作動させるようにしなければならない。

ここで、既に説明したように、ズーム位置におけるフォ
ーカスレンズの移動範囲はテレ側においては広く、ワイ
ド側では狭くなるが、このフォーカス範囲は直線的な変
化を示すものてはなく、はぼ指数関数的に変化する。

そこで、本発明においては、ズーム位置検出手段によっ
て検出されるズームレンズの位置信号を関数発生器を介
することによって、ズーム位置検出手段からの信号を指
数関数的に増大する信号に変換し、この信号をフォーカ
ス範囲における一方の側の位置極限信号として、当該位
置極限信号とフォーカス位置検出手段から出力されるフ
ォーカ人位置信号とを比較し、フォーカス位置がフォー
カス範囲からから外れないように変位させる。この状態
で、ＡＦ機構からの信号に基づいて正確に焦点が合う位
置にフォーカスレンズを移動させる。これによって、オ
ートフォーカスによる焦点調整の迅速化が図られると共
に、映像に極端なボケが生じるのを防止することができ
る。

【実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、第２図にレンズ装置の概略構成を模式的に示す。

図中において、１はレンズ鏡筒を示し、該レンズ鏡筒１
内には、被写体側からフロントレンズ２゜ズームレンズ
３及びリヤレンズ４からなる３組のレンズか内蔵されて
いる。これら各レンズ２，３．４はそれぞれレンズ支持
枠５，６．７に装着されている。各レンズ支持枠５，６
．７には、第３図に示したように、作動枠５ａ、　６ａ
、　７ａが動作的に連結されており、これら各作動枠５
ａ、　６ａ、　７ａを回転させることによって、各レン
ズ２，３．４を移動させることができるようになってい
る。このために、各作動枠５ａ、　６ａ、　７ａにはリ
ングギヤ５ｂ、　６ｂ、　７ｂが連結され、これら各リ
ングギヤ５ｂ、　６ｂ、　７ｂには、それぞれモータ８
，９．１０に装着した駆動ギヤ８ａ、　９ａ、　１０ａ
が噛合しており、モータ８，９．１０を作動させること
によって、その駆動ギヤ８ａ、　９ａ、　１０ａと噛合
する各リングギヤ５ｂ、　６ｂ、　７ｂと共に作動枠５
ａ、　６ａ、　７ａを光軸口りに回転させることによっ
て、レンズ支持枠５，６．７に装着したフロントレンズ
２．ズームレンズ３及びリヤレンズ４を光軸方向に移動
させることかできるようになっている。また、フロント
レンズ２は、手動操作によっても操作することがてきる
ようになっている。前述したモータ８，９．１０はレン
ズ鏡筒１の側面に装着されるレンズグリップハウジング
１１内に装着されている。

ここで、ズームレンズ３は変倍系を構成するものであり
、これに対して焦点調整、即ちピント合せはフロントレ
ンズ２及びリヤレンズ４により行われるようになってい
る。マニュアルモードで撮影する場合には、フロントレ
ンズ２によって焦点調整を行うことができるようになっ
ており、またオートフォーカスモード、即ちＡＦモード
で撮影する場合には、リヤレンズ４により焦点調整が行
われるようになっている。

ところで、ズームレンズ３を操作して、ズーミング動作
させたときには、これに応じてフォーカス系のレンズで
あるフロントレンズ２またはりャレンズ４を変位させな
ければならない。ここで、フロントレンズ２はマニュア
ルモートで撮影されるときに作動せしめられるものであ
るから、マニュアルモートて撮影を行う場合には、撮影
者か適宜モータ８を作動させて、レンズ支持枠５に設け
たフロントレンズ２を光軸方向に変位させることにより
焦点調整を行う。

一方、ＡＦモートで撮影を行う際においては、迅速な焦
点調整を行うために、リヤレンズ４の移動範囲を規制す
る必要がある。然るに、ズーミング動作を行ったときに
、ズーム位置に応じてリヤレンズ４によって焦点か合う
範囲、即ち、フォーカス範囲は変化する。即ち、第４図
に示したように、フォーカス範囲における無限遠側の極
限位置は、極限線Ｆて示したように、ズーム位置とは無
関係にほぼ一定ではあるが、至近側の極限位置はズーム
位置に応じて変化し、ズームレンズ３が高倍率側である
テレ側にあるときには、広い範囲て、低倍率側であるワ
イド側に向かうに従って狭くなる。しかも、この至近側
の極限位置の変化は直線的なしのてはなく、極限線Ｎて
示したように、指数関数的な変化を示す。

このために、ＡＦモードで撮影を行う場合において、ズ
ーミング動作を行ったときに、ズーム位置に応じてフォ
ーカス範囲を規制しなければならない。このために、第
１図に示したフォーカス範囲規制機構２０が用いられる
。このフォーカス範囲規制機構２０は、ズームレンズ３
の位置を検出するズーム位置検出器２１及びフォーカス
機構を構成するりャレンズ４の位置を検出するりャレン
ズ位置検出器２２を備え、これらズーム位置検出器２１
及びリヤレンズ位置検出器２２はポテンショメータ、エ
ンコーダ等から構成されている。そして、このズーム位
置検出器２１の出力信号とりャレンズ位置検出器２２の
検出信号とを比較して、この比較結果に基づいてモータ
１０を作動させることによってリヤレンズ４をズーム位
置に追従させてその位置が常にフォーカス範囲内に入る
ように制御するようにしている。

このために、ズーム位置検出器２１におけるズーム位置
検出信号は関数発生器２３を介することによって、テレ
側からワイド側に向けて操作したときに指数関数的に増
大し、これとは逆にテレ側からワイド側に向けて操作し
たときに減少する電圧信号に変換されて、比較器２４の
一方側の端子に入力され、またリヤレンズ位置検出器２
２からの信号は比較器２４の他方の端子に入力されるよ
うになっている。これによって、リヤレンズ４の至近側
の極限位置が規制される。また、リヤレンズ４の無限遠
側の極限位置を規制するために、もう１つの比較器２５
が設けられている。ここで、無限遠側の極限位置はズー
ム位置の遺憾に拘らず常にほぼ一定である。従って、こ
の比較器２５の一方の端子には基準信号発生器２６から
所定の電圧信号が入力されるようになっており、この電
圧信号とりャレンズ位置検出器２２からの信号とか比較
されるように構成している。

両比較器２４．２５からの出力信号は、フォーカス動作
制御回路２６に入力されて、これら各比較器２４、２５
からの出力信号に基づいてモータ１０の動作を制御して
、ズーム位置に応じて変化するフォーカス範囲内にリヤ
レンズ４を配置するようにしている。また、このように
してリヤレンズ４をフォーカス範囲内に位置させた状態
で、ＡＦ制御手段２７からのＡＦ動作信号によってモー
タ１０を制御して、自動的に焦点調整を行うようにして
いる。

そこで、以下においては、ＡＦモードてズームレンズ３
を作動させて、該ズームレンズ３をテレ側からワイド側
に向けてズーミング動作させた場合について、その作動
を説明する。

而して、ズーミング動作を行ってズームレンズ３を前述
の方向に変位させると、ズーム位置検出器２１によって
この変位か検出されて、この検出信号は関数発生器２３
に入力される。そして、該関数発生器２３からは、第４
図における極限線Ｎて示したように、テレ側からワイド
側に向けて指数関数的に増大する電圧信号に変換されて
、この信号か比較器２４に入力される。また、これと同
時にリヤレンズ位置検出器２２からのりャレンズ４の位
置に関する信号か比較器２４の他方の端子に入力されて
１両信号か比較される。

いま、第４図において、ズームレンズ３及びリヤレンズ
４が位置Ｘにおいて焦点が合っていたとして、ズームレ
ンズ３をＸ′の位置にまて変位させたとする。このとき
に、フォーカス機能を発揮するりャレンス４かそのまま
の位置であると、フォーカス範囲から外れて映像が極め
て不鮮明となる。ところか、ズームレンズ３を移動させ
て、点ｐの位置に至るまでは、関数発生器２３からの信
号よりリヤレンズ位置検出器２２からの信号の方か大き
いのて、リヤレンズ４を駆動するモータ１０は作動しな
いか、この点ｐを越したときには、関数発生器２３から
の信号の方か大きくなる。このために、フォーカス動作
制御回路２６によってモータ１０か作動せしめられて、
第４図の仮想線で示したように、ズームレンズ３の変位
に追従してリヤレンズ４も無限遠側に向けて変位して、
該ズームレンズ４は至近側の極限線Ｎを越えないように
保持される。従って、実際には、ズームレンズ３とリヤ
レンズ４との位置関係は同図にＸ″で示した位置となる
。

この結果、映像が極端にボケることはなく、しかもＡＦ
制御手段２７からの信号に基づいてリヤレンズ４を当該
ズーム位置における至近側の極限線Ｎと無限遠側の極限
線Ｆとの間のフォーカス範囲内で移動させて、焦点調整
を行う動作を円滑かつ迅速に行わせることかできること
になる。

なお、前述した実施例においては、ＡＦモードでの撮影
とマニュアルモートでの撮影とに切り換え可能な構成と
したものを示したか、オートフォーカス専用のレンズ装
置にも適用し得ることはいうまでもない。また、リヤレ
ンズにフォーカス機能を持たせるようにしたものとして
説明したが、フロントレンズによって焦点調整を行わせ
るようにする場合には、このフロントレンズの位置に関
する信号を比較器２４．２５に入力するように構成すれ
ばよい。

［発明の効果］ 以北説明したように、本発明は、ズーム位置検出手段か
らの信号を関数発生器を介することによって、指数関数
的に増大する信号に変換して、フォーカスレンズにおけ
る一方の極限位置信号となし、この極限信号とフォーカ
ス位置検出手段から出力されるフォーカス位置信号とを
比較することによって、ズーム位置に応じたフォーカス
範囲の規制を行うようになし、このフォーカス範囲内に
おいて自動的に焦点合せを行うように構成したのて、オ
ートフォーカス撮影時において、ズーミング動作を行わ
せたとき、これに追従して行われるフォーカスレンズに
よる焦点の調整を極めて迅速に行わせることかできると
共に、このズーミング動作時に大きなピントずれが生じ
て映像が極端に不鮮明になるのを防止することかてきる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
フォーカス範囲規制機構の構成説明図、第２図はレンズ
装置の概略構成図、第３図はレンズ装置を構成する各レ
ンズの駆動機構を示す構成説明図、第４図はズーム位置
とフォーカス範囲との関係を示す線図である。 １：レンズ鏡筒、２：フロントレンズ、３：スームレン
ズ、４：リヤレンズ、５，６，７：レンズ支持枠、５ａ
、　６ａ、　７ａ：作動枠、　８，９，１０：モータ、
２０：フォーカス範囲規制機構、２１：ズーム位置検出
器、２２：リヤレンズ位置検出器、２３：関数発生器、
２４．２５・比較器、２６：フオーカス動作制御回路、
２７・ＡＦ制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ズームレンズの位置を検出するズーム位置検出手段と
   、該ズームレンズをワイド側からテレ方向に動作させた
   ときに、前記ズーム位置検出手段からの信号を指数関数
   的に増大する信号に変換して出力する関数発生器と、前
   記フォーカスレンズの位置を検出して、その位置に応じ
   た信号を出力するフォーカス位置検出手段とを備え、前
   記関数発生器からの出力信号を前記フォーカスレンズ位
   置の一方の極限信号として、この極限信号とフォーカス
   位置検出手段から出力されるフォーカス位置信号とを比
   較して、ズーム位置に応じてフォーカス範囲を規制し、
   このフォーカス範囲内において自動的に焦点合せを行う
   ようにことを特徴とするレンズ装置のフォーカス範囲規
   制機構。