JPH06311413A - 光学調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、調整設備の振動を許容し得る
ビデオカメラの光学調整装置を低コストに提供すること
にある。 【構成】本発明は、ＣＣＤ撮像素子５、カメラ回路６、
ハイパスフィルタ７、検波回路８、積分回路９、シャッ
ター回路１０、ＡＦマイコン、調整用パソコン１７、照
明制御装置１８によって構成されている。 【効果】光学調整装置に振動があっても、高速シャッタ
ー装置を用いるため合焦点を検出するための焦点電圧の
変動が生じないため、防振構造が不要の光学調整装置を
安価に構築できる。また、高速シャッター装置は、ビデ
オカメラに標準機能として装備されている装置であるた
め、光学調整用に新たな装置とする必要はなく、低コス
ト化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラの自動合
焦装置の光学調整装置に係わり、特に振動を有する光学
調整現場の撮像装置の光学調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】映像信号の高域周波数成分が最大になる
ようにフォーカシングレンズ位置を制御し、合焦状態を
得る方式のビデオカメラのズームレンズの調整方法につ
いては、下記のように行われていた。

【０００３】ビデオカメラの撮像素子（例えば、ＣＣ
Ｄ）に結像される光学像は、その強度と露光時間に応じ
て、ＣＣＤの受光部に発生する蓄積電荷の分布に変換さ
れる。この蓄積電荷を垂直、水平ＣＣＤを用いて、順次
転送し、時系列の映像信号を生成する。この時系列の映
像信号を高域フィルタまたはバンドパスフィルタによっ
て、所定の高域周波数成分を抽出する。抽出された高域
周波数成分を、検波、積分する。この積分器出力は、上
記フォーカシングレンズが、合焦状態になると最大値と
なり、合焦状態からずれるに従って、小さくなる性質を
有している。以下、上記積分器出力を焦点信号と呼ぶ。

【０００４】上述したように、焦点信号は、光学像の強
度と、ＣＣＤの露光時間に依存するため、露光時間が、
長い場合、露光中に振動が有ると、ある画素（ＣＣＤの
受光部）に照射している光束が、振動によって、近傍の
別の画素に照射するようになる。すなわち、振動による
光束の照射位置変動によって、複数の合同な光学像が、
位置を少しずつずらせて重なり合ったものと等価な光学
像となる。すなわち、空間周波数の高い成分ほど抑圧さ
れた、いわゆるローパスフィルタを通した、映像信号と
なる。

【０００５】従って、上記焦点信号が最大になるように
フォーカシングレンズを制御している最中に、調整中の
ビデオカメラに外部からの振動が加わると、焦点信号
が、急変し、偽の合焦点を検出することがある。従来
は、かかる誤動作を防止する為に、振動の抑圧装置を調
整装置に組み込む等、振動を、所定量以下にする工夫を
していた。そのため、光学調整のための設備も、大がか
りなものとなり、設備費用も高価なものになったばかり
か、設備の変更も容易でなかった。

【０００６】本件に関し、特に調整装置に関する公知例
は、特に無いが、焦点信号が、最大になるようにフォー
カシングレンズの位置を制御する自動合焦装置に関して
は、特開昭５８−２１５８９３号公報記載の自動焦点整
合装置がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、調
整設備の振動を、防止してビデオカメラの光学調整を行
うことにあった。

【０００８】本発明では、調整設備の振動を許容し得る
ビデオカメラの光学調整装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、被調整ズーム
レンズと、ズームレンズの光学像を結像するＣＣＤ撮像
素子、ＣＣＤ撮像素子の出力を映像信号に変換するカメ
ラ回路、映像信号の高域周波数成分を抽出し、検波、積
分する焦点電圧生成回路、ＣＣＤ撮像素子の露光時間を
設定するシャッター回路とズームレンズの操作および焦
点電圧の読みだしおよびシャッター速度の設定を行う制
御回路と、制御回路とデータの通信を行い自動調整を行
うパーソナルコンピュータ（以下パソコンと略称する）
と、無限遠被写体像を作るコリメータ装置とコリメータ
装置の被写体照明装置によって構成される。

【００１０】

【作用】本発明の作用を、図２及び図３を用いて説明す
る。被写体像として、コリメータ像を使用する。まず、
カメラのＣＣＤ撮像素子の電子シャッターのシャッター
速度を、調整環境の振動によって絵振れの生じない速度
に設定する。通常ビデオカメラのシャッター速度は、１
／６０秒から１／１００秒が設定されるが、レンズのバ
ックフォーカス調整、ズームトラッキング調整など、振
動のある環境では、１／１０００秒ないし１／２０００
秒位が適当である。

【００１１】かかるシャッター速度に設定した上で、バ
ックフォーカス調整を行う。すなわち、所定のズーム位
置にレンズの変倍レンズ（図示せず）を位置決めし、そ
の状態を保持する。カメラの映像信号から、高域周波数
成分をバンドパスフィルタ等で抽出し、検波、積分を行
い、焦点電圧をパソコンで読みとる。パソコンは、焦点
電圧が、最大値になるようにレンズのフォーカシングレ
ンズ位置を制御し、無限遠被写体での合焦位置を得る。
これら一連の動作において、調整環境の振動による焦点
電圧の変動について、図２を用いて、説明する。

【００１２】図２において、ＣＣＤ撮像素子における光
電電荷の蓄積中に、振動が生じると、ＣＣＤ受光面上の
光量分布が変化する。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔｎ
まで露光した場合を考える。

【００１３】図２において、（Ａ）は、振動のないとき
の光量分布、（Ｂ）は振動があるときの光量分布で、時
刻ｔ１からｔｎまで変化したときの位置ズレを示す。
（Ｃ）は、（Ｂ）に示す光量分布の平均化された光量分
布であって、振動のあるときの実質的な光量分布を示
す。

【００１４】（Ｃ）に示すように、露光時間の平均され
た光量分布は、時刻ｔ１から時刻ｔｎまでの各光量分布
の平均の光量分布となる。従って、従来のように、低速
のシャッターの場合、平均化された光量分布は、各瞬間
の光量分布（被写体の本当の光量分布）にたいして、低
域フィルタをかけたものになる。その結果、焦点電圧が
最大になるようにフォーカシングレンズを駆動している
最中に振動を加えると、図３の破線に示すように焦点電
圧が低下するため、偽の合焦点（Ｄ）を検出することに
なり、真の合焦点（Ｅ）に対して、レンズ位置のズレが
生じ、調整不良要因となる。

【００１５】しかし、ＣＣＤ撮像素子を高速シャッター
で制御すると、ＣＣＤ受光面上の光量分布の変動範囲
は、低速シャッターの時に比べてシャッター速度の比率
で小さくなる。その結果、上述した、平均化された光量
分布においても各瞬間の光量分布に近づくことになる。
従って、焦点電圧が最大になるようにフォーカシングレ
ンズを駆動している最中に振動を加えても、図３の実線
に示すように焦点電圧が低下することなく、合焦点
（Ｅ）を検出することが出来、調整可能となる。

【００１６】同様に、振動のある環境におけるズームト
ラッキング調整に関しても、複数のズーム位置毎の無限
遠被写体に対する合焦位置を各々について求めることが
できるため、パソコンまたは、ビデオカメラに内蔵して
いるマイクロコンピュータによって、トラッキング誤差
の補正計算を行うことによって、調整を行う。

【００１７】以上、無限遠被写体を使用した調整につい
て述べたが、有限遠被写体を使用した調整についても、
同様に適用できる。

【００１８】また、上記した自動調整装置の、被写体照
度については、ビデオカメラの機種が変われば変えるべ
きであるが、その機種に応じた照度を、カメラの識別デ
ータに基づいて、判別し、あらかじめ定めた照度にすべ
く、被写体照度の制御装置をパソコンにて、遠隔制御す
ることで、効率の良い調整装置を実現する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１、図４、図５
により説明する。図１は、本発明の自動合焦装置に適用
する光学調整装置の信号処理部のブロック図で有り、１
は前玉レンズ、２はズーム倍率を可変するバリエータレ
ンズ、３は撮影光学系の入射光量を調節する絞り装置、
４は被写体像を結像するフォーカスレンズ、５はＣＣＤ
等の撮像素子、６はＣＣＤ５からの光電信号を自動合焦
装置および図示しない映像処理手段において信号処理し
やすい映像信号に変換するカメラ回路、７は映像信号の
高域周波数成分を抽出するハイパスフィルタ、８はハイ
パスフィルタ７の出力を検波する検波回路、９は検波し
た信号を所定期間積分する積分回路であって、以下積分
出力を焦点電圧と呼ぶ、１０はＣＣＤ５の電気的露光時
間を制御するシャッター回路、１１は自動合焦装置の制
御を行うマイクロコンピュータ（以下、ＡＦマイコンと
略称する）、１２はフォーカスレンズ４の位置制御をす
るためのモータドライバ、１３はモータドライバ１２の
出力に応じて、フォーカスレンズ４の位置を移動するフ
ォーカスモータ、１４はバリエータレンズ２の位置制御
をするためのモータドライバ、１５はモータドライバ１
４の出力に応じて、バリエータレンズ２の位置を移動す
るズームモータ、１６はバリエータレンズ２の位置を検
出するズームエンコーダ、１７はＡＦマイコン１１を光
学調整のために制御する調整用パソコン、１８は撮影レ
ンズの被写体として図示しない調整用チャートの照明照
度を制御する照明制御装置、１９は調整用チャートの照
明用電球、２０はＡＦマイコン１１と調整用パソコン１
７との通信を行う通信ライン、２１は映像信号の照度情
報をＡＦマイコンに伝える信号線を示す。

【００２０】調整用パソコン１７より、ＡＦマイコン１
１に対して、ＣＣＤ５のシャッター速度を高速化する指
令を送る。次に、調整用パソコン１７より、ＡＦマイコ
ン１１に対して、バリエータレンズ２を所定の位置に位
置決めする指令を送る。

【００２１】かかる状態で、映像信号の高域周波数成分
の抽出された、積分回路９より得られる焦点電圧をＡＦ
マイコン１１によって監視し、焦点電圧が、最大となる
ようにモータドライバ１３を介して、フォーカスレンズ
４の位置を制御する。その結果、所定の被写体距離にお
ける、所定のズーム位置での合焦点に対応するフォーカ
スレンズ４の位置が決定される。また、あらかじめＣＣ
Ｄ５のシャッター速度を高速化しているため、環境の振
動の影響を受けない。

【００２２】図４は、横軸はズーム位置、すなわちバリ
エータレンズ２の位置、縦軸は、所定被写体距離におけ
る合焦状態を保つためのフォーカスレンズ４の繰り出し
量を示している。バリエータレンズ２に連動する摺動抵
抗器によって構成されるズームエンコーダ１６の出力を
ＡＦマイコン１１の入力に接続することによって、バリ
エータレンズ２の位置を検出し、ズーム位置としてい
る。

【００２３】図４に示す各ポイントは、光学調整で評価
するズーム位置におけるフォーカスレンズ４の繰り出し
量を示す。上述したように、各ズーム位置における合焦
点を順次求め、補正量を計算する。

【００２４】図５は、光学調整の１実施例を示す。図に
おいて、３１は所定の距離に設置された被写体、３２は
調整用パソコン１７とのインターフェース、３３は調整
するビデオカメラ、３４は調整ラインの架体、３５はビ
デオカメラを搭載する台板を示す。前述した調整用パソ
コン１７は、図５に示すように、ビデオカメラ３３と
は、インターフェース３２を介して接続され、順番に並
んでいるビデオカメラを順次調整する。

【００２５】被写体とするチャートを照明する照明手段
は、電球１９を照明制御装置１８によって照度を調節す
る。この調節の手法としては、図示しないビデオカメラ
の機種等の識別データを調整用パソコン１７で判断し
て、照明制御装置１８を制御する。

【００２６】また、図１において、映像信号からの照度
情報を、信号線２１でＡＦマイコン１１経由で調整用パ
ソコン１７に転送して、所定の照度になるように照明制
御装置を制御することによって、照明用電球の照度変化
にも対応することが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の結果、光学調整装置に振動があ
っても、高速シャッター装置を用いるため合焦点を検出
するための焦点電圧の変動が生じないため、防振構造が
不要の光学調整装置を安価に構築できる。

【００２８】また、高速シャッター装置は、ビデオカメ
ラに標準機能として装備されている装置であるため、光
学調整用に新たな装置とする必要はなく、この点に関し
ても低コスト化が可能となる。

【００２９】さらに、本実施例によれば、光学調整用の
被写体照度を調整用パソコンで制御するので、ライン上
のビデオカメラの機種が途中で変更になっても、人手を
介さないで適正な照度に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック構成図で
ある。

【図２】本発明の高速シャッターの効果の説明図であ
る。

【図３】本発明の高速シャッターの効果の説明図であ
る。

【図４】本発明のズーム調整の説明図である。

【図５】本発明の実施例の外観図である。

【符号の説明】

１…前玉レンズ、 ２…バリエータレンズ、 ４…フォーカスレンズ、 ５…ＣＣＤ撮像素子、 ６…カメラ回路、 ７…ハイパスフィルタ、 ８…検波回路、 ９…積分回路、 １０…シャッター回路、 １１…ＡＦマイコン、 １２…モータドライバ、 １３…フォーカスモータ、 １４…モータドライバ、 １５…ズームモータ、 １６…ズームエンコーダ、 １７…調整用パソコン、 １８…照明制御装置、 １９…照明用電球、 ２１…通信ライン、 ２２…信号線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｆ 5/238 Ｚ (72)発明者 相良 浩 茨城県勝田市稲田1410番地株式会社日立製 作所ＡＶ機器事業部内 (72)発明者 戸高 義弘 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者 大坂 一朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者 塩川 淳司 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者 千葉 浩 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャッター装置を有する撮像装置の光学調
   整装置において、該シャッターのシャッター速度を、高
   速度に設定した状態で、フォーカシングレンズの位置を
   調節し、合焦点の検出の為の焦点情報を得ることを特徴
   とする光学調整装置。
2. 【請求項２】シャッター装置は、撮像装置に含まれる光
   電変換素子の電荷蓄積期間を可変にすることで実現され
   たものであることを特徴とする請求項１記載の光学調整
   装置。
3. 【請求項３】撮像装置の光学調整するための被写体の被
   写体照度は、所定の照度に調節可能な制御手段によっ
   て、制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の
   光学調整装置。
4. 【請求項４】撮像装置の種別を判定する判定手段と、該
   判定手段の判定結果に基づいて、被写体の被写体照度
   を、所定の照度に制御する制御手段とを有することを特
   徴とする請求項１、２又は３記載の光学調整装置。
5. 【請求項５】撮像装置の光学調整において、合焦点の検
   出手段として、被写体の像の光電変換信号を、映像信号
   に変換するカメラ回路手段と、該カメラ回路手段の出力
   する映像信号の高域周波数成分を抽出するハイパスフィ
   ルタまたはバンドパスフィルタと、前期ハイパスフィル
   タまたはバンドパスフィルタの出力を検波する検波手段
   と、該検波手段の出力を所定期間積分する積分手段と、
   該積分手段の積分出力信号の最大値が、被写体像の合焦
   点と判別する合焦判別手段とを有することを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学調整装置。
6. 【請求項６】被写体像結像装置として、ズームレンズを
   有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項
   に記載の光学調整装置。
7. 【請求項７】シャッター速度は２５０分の１秒以下の高
   速シャッターとしたことを特徴とする請求項１乃至６の
   いずれか１項に記載の光学調整装置。