JPH04137872A

JPH04137872A - ビデオ・カメラ

Info

Publication number: JPH04137872A
Application number: JP2259006A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Henmi; 和弘逸見
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-12

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、撮像素子を用いたビデオ・カメラに係わり、
特に自動焦点調節機構の改良をはかったビデオ・カメラ
に関する。

（従来の技術）従来、ビデオ・カメラに使用されている自動焦点調節機
構としては、例えば第４図に示すようなものが良く知ら
れている。この図において、ビデオ・カメラのレンズ系
は、被写体側からフォーカス−レンズ１．ズーム・レン
ズ２．焦点位置補正レンズ３及びリレー・レンズ（又は
結像系レンズ）４を配置して構成されている。これらの
レンズを介して得られる光学像は、ＣＯＤ等の撮像素子
５に結像される。撮像素子５で得られる画像信号は、レ
ンズ系の焦点ずれに対応した信号を検出する焦点ずれ検
出回路６に供給され、フォーカス・モータ７にフィード
バックされるものとなっている。

レンズ系の焦点合わせは、撮像素子５で得られる画像信
号から、焦点ずれ検出回路６により焦点ずれに対応した
焦点ずれ信号を検出する。

そして、この焦点ずれ信号をフォーカス・モータ７の駆
動信号に変換した後、駆動信゛号をモータ７に印加し、
フォーカス・レンズ１を移動することで行われる。

上記の構成では、フォーカス・レンズ１をモータ７によ
り移動させて焦点合わせすることから、レンズ系の機構
が非常に複雑になる。また、フォーカス・レンズ１の移
動量が大きい等の理由で、ビデオ・カメラの低価格化、
軽量化に対して問題となる。

そこで最近、ビデオ・カメラの自動焦点調節機構として
、撮像素子を圧電アクチュエータにより移動可能な構成
とし、焦点ずれ信号を圧電アクチュエータにフィードバ
ックして撮像素子を移動させる構成が提案されている（
特開昭６１−５４７８８号公報）。この装置では、モー
タ及びモータの回転運動をフォーカス・レンズの直進運
動に変換する機構等が不要となることから、レンズ系の
機構が簡略化され、ビデオ・カメラを安価に実現できる
と共に、小型軽量化によって操作性が向上するとされて
いる。

しかしながら実際には、撮像素子を移動して焦点合わせ
するために必要とされるストロークは数Ｉオーダと大き
く、バイモルフ素子等の圧電アクチュエータでこれを実
現することは極めて困難である。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、モータによりフォーカス・レンズを移
動して合焦を行う方式では、レンズ系の機構が複雑にな
る、フォーカス・レンズの移動量が大きい等から、ビデ
オカメラの低価格化、軽量化に対して問題がある。また
、撮像素子を圧電アクチュエータで移動して合焦を行う
方式では、バイモルフ素子等の圧電アクチュエータの駆
動ストロークが足りないという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたしので、その目
的とするところは、圧電アクチュエータにより撮像素子
を移動させることにより合焦を行うことができ、且つ圧
電アクチュエータに対するストロークの負担を軽減させ
ることのできるビデオ・カメラを提供するこ乏にある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、撮像素子をバイモルフ素子等の圧電ア
クチュエータで移動して合焦を行うと共に、レンズ系か
らの異なる光学距離に設置した撮像素子に異なる焦点範
囲を受は持たせることにより、圧電アクチュエータに対
するストロークの負担を軽減させることにある。

即ち本発明は、撮像素子により得られる画像信号からピ
ントを検出し、このピント化・号により撮像素子を駆動
してピント調整を行うビデオカメラにおいて、レンズ系
を介して得られる光を複数の光路に分割する手段と、こ
の手段により分割された各光路にそれぞれ設置され、且
つ前記レンズ系からの光学的距離を相互に異ならせで設
置された複数の撮像素子と、これらの撮像素子で得られ
た画像のピントをそれぞれ検出するピント検出手段と、
このピント検出手段で得られたピント信号により対応す
る撮像素子を光学軸方向に移動する手段とを具備してな
り、焦点範囲全域を複数に分割して各々の撮像素子に分
担させるようにしたものである。

（作用）本発明によれば、モータを用いることなく、圧電アクチ
ュエータのみで合焦を行うことができる。しかも、レン
ズ系を介して得られる光学像を複数の光路に分割し、各
々に異なる光路差を設けた後に個々に撮像素子で受像し
、焦点範囲全域を複数の分割して各々の撮像素子に分担
させることにより、合焦のために必要な撮像素子（或い
はレンズ）の移動量が少なくなり、圧電アクチュエータ
に対するストロークの負担を軽減することができる。

撮像素子を２個使用する場合、各々の光路差を適当に設
定すれば、上記ストロークは１／２て済む。従って、レ
ンズ系の機構を従来のものに比べ簡単な構成にすること
ができ、ビデオ・カメラとしては低価格化、軽量化が可
能となる。

さらに、圧電アクチュエータを用いることがら、モータ
に比べ撮像素子或いはレンズを高速で移動させることが
でき、これにより合焦の高速化も可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるビデオ・カメラを示
す概略構成図である。レンズ系１０は被写体側から順に
、フォーカシングに使われズーミングでは移動しないフ
ォーカス・レンズ１１、移動によってフォーカス・レン
ズ１１による像の大きさを変えるズーム・レンズ１２、
その像の位置を一定に保つために移動するコンベンセー
タと呼ばれる焦点位置補正レンズ１３及びリレー・レン
ズ（又は結像系レンズ）１４を配置して構成されている
。ここで、各レンズ１１〜１４は各々複数のレンズ群か
ら形成されており、レンズ系１０は４群レンズ構成とな
っている。

レンズ系１０の後端には、ローパス・フィルタ１５が配
置されている。ローパス・フィルタ１５の後方には、直
角プリズム４１の斜面に半透反射膜を施した同一形状プ
リズム４２を接合したプリズム４０が配置されている。

レンズ系１０及びローパス・フィルタ１５を介して入射
する光学情報はこのプリズム４０で２分割される。分割
された光学情報は、撮像素子２０ａ及び２０ｂで各々の
撮像面に結像されるものとなっている。このとき、撮像
素子２０ｂは撮像素子２０ａよりも光路が距離ｄだけ長
くなるようにプリズム４０を構成しておく。

また、撮像素子２０ａ、２０ｂにより得られた画像信号
はピント検出回路５０に供給され、この検出回路５０で
検出されたピント信号に応じて圧電アクチュエータ３０
が駆動される。そして、ピントが合うように撮像素子２
０ａ又は２０ｂが光軸方向に駆動されるものとなってい
る。なお、撮像素子２０ａを光軸方向（紙面左右方向）
に移動すると、撮像素子２０ｂも光軸方向に移動するこ
とになる。

ここで、上記光路差ｄと各々の撮像素子の合焦範囲の分
担について、説明する。第２図は、１／２インチ光学系
で６倍ズーム（ｆ　−５４）のビデオ・カメラにおいて
撮像素子のみを移動して合焦する場合の撮像素子の移動
量を示したものである。無限遠方の被写体から１ｍまで
の範囲で合焦するために必要な撮像素子の移動量は約３
．３０である。２個の撮像素子で分担する場合、無限回
から　１．９ｍまでを一方の撮像素子が、１．９ｍから
１ｍの範囲を他方の撮像素子か受は持つことにすれば、
合焦のために必要な移動距離はどちらも約１．６５ａ＋
ｓと等しくなる。

次に、第３図を参照して本実施例における具体的な撮像
素子の配置例を説明する。直角プリズムの斜面に半透反
射膜を施した同一形状プリズム４１．４２を接合したプ
リズム４０において、撮像素子２０ｂの光路が撮像素子
２０ａのそれに比べ１．８５＋ｕ＋だけ長くなるように
図示の如くプリズム形状を設定し、各々の撮像素子を図
示の如く接着する。この構成として、図の水平方向に圧
電アクチュエータを用い撮像素子を移動することて合焦
ができ、無限遠から　１．９ｍまでの範囲を撮像素子２
０ａに、１．９ｍから１ｍまでの範囲を撮像素子２０ｂ
が受像するようにすれば、圧電アクチュエータ３０に必
要なストロークは撮像素子が１個の場合に比べ１／２に
軽減でき、しかも圧電アクチュエータは１個で済む。

このように本実施例によれば、レンズ系１０を介して得
られる光をプリズム４０により複数の光路に分割し、各
々に異なる光路差を設けた後に個々に撮像素子２０ａ、
２０ｂで受像し、焦点範囲全域を複数に分割して各々の
撮像素子２０ａ、２０ｂに分担させることにより、合焦
のために必要な撮像素子の移動量が少なくなり、圧電ア
クチュエータ３０に対するストロークの負担を軽減する
ことができる。撮像素子を２個使用する場合、各々の光
路差を適当に設定すれば、上記ストロークは１／２で済
む。従って、レンズ系１０の機構を従来のものに比べ簡
単な構成にすることができ、ビデオ・カメラとしては低
価格化、軽量化が可能となる。さらに、圧電アクチュエ
ータ３０を用いることから、モータに比べ撮像素子を高
速で移動させることができこれにより合焦の高速化も可
能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例では、光路を分割する手段としてプリズムを
用いたが、この代わりにハーフミラ−を用いることも可
能である。さらに分割する光路は２つに限るものではな
く３つ以上にしてもよい。この場合、撮像素子も３つ以
上となるが、合焦のために必要な個々の撮像素子の移動
量は、より少なくて済むことになる。

また、実施例では１つの圧電アクチュエータで複数の撮
像素子を駆動（移動）したが、それぞれの撮像素子を独
立した圧電アクチュエータで駆動するようにしてもよい
。さらに、撮像素子を駆動する代わりに、レンズ系を駆
動することも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、撮像素子をバイモ
ルフ素子等の圧電アクチュエータで移動して合焦を行う
と共に、レンズ系からの異なる光学距離に設置した撮像
素子に異なる焦点範囲を受は持たせているので、圧電ア
クチュエータに対するストロークの負担を軽減させるこ
とができ、焦点範囲全体に渡って高速の合焦を行うこと
が可能なビデオ・カメラを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるビデオ・カメラを示
す概略構成図、第２図は合焦に対する撮像素子の移動動
作の説明図、第３図は上記実施例における複数の撮像素
子の配置例を示す図、第４図は従来のビデオ・カメラの
自動焦点機構を示す概略構成図である。１０・・・レンズ系、１〕・・・フォーカス・レンズ群、１２・・・ズーム・レンズ群、１３・・・焦点位置補正レンズ群、１４・・・リレー・レンズ群（結像系レンズ群）、１５
・・・ローパス・フィルタ、１６・・・ズーム・モータ、２０・・・撮像素子、３０・・・圧電アクチュエータ、４０・・・プリズム、５０・・・ピント検出回路。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　豚箱図１．９ｍ被写体までの距離（ｍ）第図第図

Claims

【特許請求の範囲】レンズ系を介して得られる光を複数の光路に分割する手
段と、この手段により分割された各光路にそれぞれ設置され、
且つ前記レンズ系からの光学的距離を相互に異ならせて
設置された複数の撮像素子と、これらの撮像素子で得られた画像のピントをそれぞれ検
出するピント検出手段と、このピント検出手段で得られたピント信号により対応す
る撮像素子を光学軸方向に移動する手段とを具備してな
り、焦点範囲全域を複数に分割して各々の撮像素子に分担さ
せたことを特徴とするビデオ・カメラ。