JPH07248446A

JPH07248446A - オートフォーカス装置

Info

Publication number: JPH07248446A
Application number: JP6041120A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Imai; 勉今井; Yoshihiro Todaka; 義弘戸高; Toshio Murakami; 敏夫村上; Ichiro Osaka; 一朗大坂; Junji Shiokawa; 淳司塩川; Hiroshi Chiba; 浩千葉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】リアレンズによるオートフォーカス装置にお
いて、仕様が異なる撮像レンズに変更しても、レンズ側
の制御回路の変更のみで対応できるようにする。【構成】ビデオカメラ１２０にレンズ部１１９が装着
されており、その撮像レンズ１０１の仕様に関するレン
ズデータがレンズ制御回路１１４の記憶回路１１６に予
め記憶されている。撮像レンズ１０１のバリエータレン
ズ群１０３やリアレンズ１０５の位置を制御してズーミ
ングやフォーカシングを行なわせるレンズ制御部１１５
は、通信手段１１８を介して、ビデオカメラ１２０のオ
ートフォーカス制御回路１１７と接続されており、この
オートフォーカス制御回路１１７はレンズ制御回路１１
４からレンズデータを受けてカメラ回路１０７からの映
像信号の高域成分からフォーカシング用の制御信号を生
成し、レンズ制御回路１１４に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラやビデオ
カメラを撮像部とする電子スチルカメラなどのズーミン
グ機能やフォーカシング機能を備えた撮像レンズが取り
付けられたカメラに用いて好適なオートフォーカス装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ズーミング機能やフォーカシング機能を
備えた撮像レンズの制御方法として、例えば、特公昭５
２ー１５２２６号公報に記載のズームフォーカス方式
（以下、これを公知例１とする）が知られている。この
方式は、前玉レンズ群とバリエータレンズ群とコンペン
セータレンズ群と後玉レンズ群とから構成される撮像レ
ンズにおいて、バリエータレンズ群の位置を検出し、そ
の位置をもとに演算回路でコンペンセータレンズ群の位
置を算出し、この位置までコンペンセータレンズ群を移
動させてズーミングを行なう方式である。かかる方式
は、バリエータレンズ群の位置変化に応じて焦点ずれを
起こさないように、他のレンズ群を調整する、いわゆる
ズームトレース動作の一例となっている。

【０００３】また、後玉レンズ群を移動させてピント合
わせを行なうようにして、コンペンセータレンズ群を省
略したレンズ構成のオートフォーカス装置もあり、その
一例が、例えば「Ｎationl Ｔechnical Ｒeport」１９
９１年６月ｐｐ．３３８〜３４４に記載されている
（以下、これを公知例２とする）。これは、撮像レンズ
が前玉レンズ群とバリエータレンズ群と後玉レンズ群と
で構成され、制御回路（公知例２では、マイコンとして
いる）の制御のもとに、映像信号中の高域成分が最大と
なるように後玉レンズ群を移動させることにより、オー
トフォーカスを実行する、いわゆるインナーフォーカス
方式のオートフォーカス装置である。かかるオートフォ
ーカス装置は、小さな後玉レンズ群を駆動するために、
レンズ駆動に要する電力が小さくて済み、また、コンペ
ンセータレンズ群を不要として、上記公知例１と同様な
ズームトレース動作を上記の制御回路で行なうことによ
り、撮像レンズでのズーム用カム環などを省略すること
ができて、撮像レンズ自体の小型化が図れるという特徴
がある。さらに、後玉レンズによるフォーカス方式がマ
クロ撮影機能の便利さを有することと相俟って、上記公
知例２の方式と同様なオートフォーカス装置を採用する
メーカーが多くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公知例２のように
オートフォーカスとズームミングとを１つの制御回路
（以下、必要に応じてマイコンという）で制御すること
は、装置の小型化や低コストという点で利点はあるが、
オートフォーカスとズームミングを１つのマイコンで制
御しているため、撮像レンズの仕様が異なれば、全ての
マイコンを交換しなければならないという問題がある。
このため、ビデオカメラ側の回路構成などを変更せず
に、他の仕様の撮像レンズを付け替て別の機種とする、
いわゆる機種展開が非常に困難になる。

【０００５】これを解決する手法としては、制御回路を
レンズ制御回路とオートフォーカス制御回路とに分け、
レンズ制御回路で使用される撮像レンズの違いを吸収さ
せるようにすることにより、上記のような問題点を解消
することができるが、このように区分すると、オートフ
ォーカス時やズームミング時でのモータの駆動方法、モ
ータの駆動データのセット方法、レンズ制御回路とオー
トフォーカス制御回路との間の通信や通信内容に新たな
問題が生ずる。

【０００６】なお、レンズ側の制御回路とオートフォー
カス用の制御回路とを区分したものとして特公平２ー１
４９０７５号公報に記載されるものがあるが、これは、
前玉レンズ群を移動させてフォーカシングを行なうもの
であり、リアレンズ群を移動させてフォーカシングする
インナーフォーカス方式については何ら考慮されておら
ず、インナーフォーカス方式への適応は不可能である。

【０００７】本発明の目的は、レンズ制御回路とオート
フォーカス制御回路を切り離した構成として、上記のよ
うな問題を解消できるようにし、機種展開を簡単に行な
うことができるようにしたオートフォーカス装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、前玉レンズ群とバリエータレンズ群と可
動の後玉レンズとからなる撮像レンズを備えたレンズ部
が装着されたビデオカメラのオートフォーカス装置であ
って、該ビデオカメラ側の該撮像レンズを介して被写体
像が結像される撮像素子の出力信号から映像信号を生成
するカメラ回路と該カメラ回路から少なくとも映像信号
の高域成分が供給され、該バリエータレンズ群と該後玉
レンズを制御するレンズ制御用信号を生成するオートフ
ォーカス制御回路、及び該レンズ部側の該撮像レンズの
仕様に関するレンズデータを記憶した記憶回路と該オー
トフォーカス制御回路と通信手段によって接続され、該
オートフォーカス制御回路から送信されるレンズ制御用
信号と該記憶回路のレンズデータとに従って該バリエー
タレンズ群と該後玉レンズとを駆動制御する制御処理回
路とで構成される。

【０００９】

【作用】オートフォーカス制御回路からレンズ制御用信
号が通信手段を介してレンズ制御回路に送信されると、
記憶回路に収納されているレンズデータに基づいて、レ
ンズ制御回路が撮像レンズを制御し、これにより、制御
用信号の通信のみで撮像レンズの制御が可能となり、撮
像レンズ側とビデオカメラ側とを切り離すことができ
る。

【００１０】従って、ビデオカメラにレンズ仕様が異な
る撮像レンズを装着する場合でも、撮像レンズのレンズ
制御回路などを変更するだけで、ビデオカメラ側の回路
変更を行なうことなく、機種の異なるカメラセットを得
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明によるオートフォーカス装置の一実施
例を示すブロック図であって、１０１は撮像レンズ、１
０２は対物レンズ、１０３はバリエータレンズ、１０４
は絞り、１０５はリアレンズ、１０６は撮像素子、１０
７はカメラ回路、１０８は位置検出手段１０９はズーム
モータ、１１０，１１２は駆動回路、１１１はフォーカ
スモータ、１１４はレンズ制御回路、１１５は制御処理
回路、１１６は記憶回路、１１７はオートフォーカス制
御回路、１１８は通信手段、１１９レンズ部、１２０は
ビデオカメラである。

【００１２】同図において、ビデオカメラ１２０にレン
ズ部１１９が装着されており、レンズ部１１９におい
て、撮像レンズ１０１は固定された対物レンズ１０２
と、ズーミングのためのバリエータレンズ１０３と、フ
ォーカシングのためのリアレンズ１０５と、バリエータ
レンズ１０３とリアレンズ１０５との間に設けられた絞
り１０４とによって構成されている。この実施例では、
レンズ部１１９に直接バリエータレンズ１０３やリアレ
ンズ１０５の位置制御をするレンズ制御回路１１４が設
けられ、これとは別に、被写体に対するフォーカス状態
を検出してオートフォーカスのための制御信号（レンズ
制御用信号）を生成するオートフォーカス制御回路１１
７がビデオカメラ１２０側に設けられている。これら制
御処理回路１１５とオートフォーカス制御回路１１７と
では、通信手段１１８を介して信号の通信ができるよう
になっている。

【００１３】バリエータレンズ１０３は駆動回路１１０
で駆動されるステッピングモータなどからなるズームモ
ータ１０９によって光軸方向に移動可能であり、これに
よってズーミングが行なわれる。また、リアレンズ１０
５は駆動回路１１２で駆動されるステッピングモータな
どからなるフォーカスモータ１１１によって光軸方向に
移動可能であり、これによってフォーカシングが行なわ
れる。

【００１４】かかる駆動回路１１０，１１２はレンズ制
御回路１１４によって制御され、このレンズ制御回路１
１４は制御処理回路１１５と記憶回路１１６とで構成さ
れている。記憶回路１１６には、撮像レンズ１０１のズ
ームトレースデータなどのレンズ仕様に応じた各種のレ
ンズデータが予め記憶されており、制御処理回路１１５
は、オートフォーカス制御回路１１７からのレンズ制御
用信号と記憶回路１１６のレンズデータとにより、駆動
回路１１０，１１２を制御する。

【００１５】また、ビデオカメラ１２０において、オー
トフォーカス制御回路１１７はカメラ回路１０７で得ら
れる映像信号の高域成分を積分検波して焦点電圧を生成
し、この焦点電圧を最大にするためのレンズ制御用信号
を生成して、通信手段１１８を介し、レンズ制御回路１
１４に送る。

【００１６】以下、この実施例の動作を説明する。

【００１７】被写体像が撮像レンズ１０１を介して撮像
素子１０６の撮像面上に結像され、これを撮像素子１０
６が光電変換して電気信号を出力する。この電気信号は
カメラ回路１０７に供給されて映像信号に変換される。

【００１８】オートフォーカス制御回路１１７は、この
映像信号の高域成分を抽出し、検波・積分することによ
って焦点電圧を生成する。この焦点電圧はリアレンズ１
０５が被写体に合焦方向に移動するにつれて増加し、合
焦状態となったときに最大となる山状に変化するもので
あって、オートフォーカス制御回路１１７はこの焦点電
圧を最大にするようなリアレンズ１０５の駆動量を示す
レンズ制御用信号を生成してレンズ制御回路１１４の制
御処理回路１１５に送る。制御処理回路１１５はこのレ
ンズ制御用信号と記憶回路１１６のレンズデータに応じ
て駆動回路１１２を制御し、フォーカスモータ１１１を
駆動してリアレンズ１０５を合焦する方向に上記の駆動
量だけ移動させる。

【００１９】いま、リアレンズ１０５が停止しているも
のとすると、この状態では、オートフォーカス制御回路
１１７で得られる焦点電圧をその山状の特性の頂上（即
ち、山頂）に向わせるには、リアレンズ１０５をどの方
向に移動させたらよいかわからない。このため、オート
フォーカス制御回路１１７はリアレンズ１０５を振動さ
せるための信号（以下、振動用信号という）も制御処理
回路１１５に供給し、フォーカスモータ１１１を駆動し
てリアレンズ１０５を光軸方向に振動させる。リアレン
ズ１０５のかかる振動により、カメラ回路１０７から得
られる映像信号の高域成分にリアレンズ１０５の振動に
同期した振動成分が付加されることになり、この振動成
分の上記振動用信号に対する位相関係から合焦のための
リアレンズ１０５の移動方向（即ち、上記焦点電圧がそ
の特性曲線の山頂に向かう方向）を検出することができ
る。

【００２０】このようにしてリアレンズ１０５の移動方
向が決まると、その方向に焦点電圧がその特性曲線の山
頂付近に達するまでリアレンズ１０５を高速に移動させ
る。オートフォーカス制御回路１１７は、この移動期
間、順次焦点電圧を生成して１つ前に生成した焦点電圧
との差分値を検出する。リアレンズ１０５がいずれの方
向に移動しても、焦点電圧が山頂に達するまではこの差
分値は正値であり、焦点電圧が山頂を通過するときに
は、この差分値が正値から零を通って負値に転じること
になる。このことから、焦点電圧が山頂に達したことを
検出することができる。

【００２１】焦点電圧の差分値が正から負に反転する
と、焦点電圧が山頂を通過したことになるから、リアレ
ンズ１０５を若干戻し、再度リアレンズ１０５を前後に
振動させて、焦点電圧が山頂にあるように、リアレンズ
１０５の位置を微調整する。しかる後、リアレンズ１０
５を停止させる。

【００２２】このようにして、閉ループ制御によってオ
ートフォーカスを行なうが、リアレンズ１０５の停止と
ともに、ループゲインを小さくしてハンチングなどの不
安定な動作が発生しないようにし、焦点電圧の変化や輝
度レベルの変化から被写体変化の検出を行なう。そし
て、被写体が変化すると、合焦状態からずれているおそ
れがあるため、リアレンズ１０５を振動させて上記の動
作を再開する。

【００２３】ズーミングの指令は、ユーザが図示しない
手段を操作することによって行なわれる。かかる操作が
行なわれると、この操作に応じてオートフォーカス制御
回路１１７がレンズ制御用信号を生成する。このレンズ
制御用信号に応じて制御処理回路１１５が駆動回路１１
０を制御し、ズームモータ１０９を駆動してバリエータ
レンズ群１０３を移動させ、これにより、ズーミングが
行なわれる。

【００２４】ところで、このようにバリエータレンズ群
１０３を移動させてズーム倍率が変化させると、合焦状
態からのずれが生ずる。かかるずれも、リアレンズ１０
５を移動させることにより、補償する。

【００２５】即ち、記憶回路１１６には、ズーム倍率
（バリエータレンズ群１０３の位置）及び被写体距離
（至近距離から無限遠まで）に応じた合焦状態となるリ
アレンズの位置の変化（ズームトレース）を表わすデー
タ（ズームトレースデータ）が予め記憶されている。図
２はかかるズームトレースデータの一例を模式的に示し
たものであり、ここでは、被写体が至近距離にある場合
と無限遠にある場合のみについて、バリエータレンズ１
０３の位置に対するリアレンズ１０５の合焦時での位置
を示している。

【００２６】いま、設定されたズーム倍率で合焦状態に
あるものとすると、バリエータレンズ１０３の位置（即
ち、ズーム倍率）が高精度のズームエンコーダなどで構
成された位置検出回路１０８によって検出され、また、
被写体の距離を表わすリアレンズ１０５の位置が高精度
のズームエンコーダなどで構成された位置検出回路１１
３によって検出され、夫々制御処理回路１１５に供給さ
れる。ズーミングによってバリエータレンズ群１０３が
移動し、ズーム倍率が変化すると、制御処理回路１１５
は位置検出手段１０８の出力からこれを検出し、これと
位置検出回路１１３から得られるリアレンズ１０５の位
置情報とから被写体までの距離を算出し、この被写体距
離とズーム倍率とから、記憶回路１１６に格納されてい
るこの被写体距離に対応したズームトレースデータをも
とに、合焦するためのリアレンズ１０５の位置を決め
る。そして、駆動回路１１２を駆動してリアレンズ１０
５をこの決められた位置まで移動（即ち、ズームトレー
ス）させる。

【００２７】このようにして、インターフォーカス方式
においても、ズーミングに伴うオートフォーカスが実現
できる。かかる制御動作は上記の公知例２の場合と同様
であるが、この実施例では、制御回路としてレンズ制御
回路１１４とオートフォーカス制御回路１１７とを別々
に設け、レンズ制御回路１１４でもってズーミングに伴
うオートフォーカスを行なわせ、被写体変化に伴うオー
トフォーカスをオートフォーカス制御回路１１７とレン
ズ制御回路１１４とで行なわせるようにしている。

【００２８】ズーム倍率や至近距離などのレンズ仕様は
撮像レンズ１０１の種類によって異なるものである。こ
の実施例では、同じビデオカメラ１２０に異なる仕様の
撮像レンズ１０１を備えたレンズ部１１９を使用して
も、制御処理回路１１５からこの仕様に応じた情報をオ
ートフォーカス制御回路１１７が取り込むことにより、
オートフォーカス制御回路１１７がこの仕様に適した動
作をなし、ビデオカメラ１２０での回路などの変更をし
なくてもよいようにしている。これにより、１種類のビ
デオカメラに種々の仕様のレンズ部１１９を取り付ける
ことにより、種々の機種のビデオカメラが簡単に得られ
ることになる。

【００２９】図３（ａ）はこのようなレンズ制御回路１
１４とオートフォーカス制御回路１１７との間で送受信
される情報の一具体例を示している。

【００３０】同図（ａ）において、オートフォーカス制
御回路１１７からレンズ制御回路１１４に送られる情報
は、撮像レンズ１０１の制御用データが主であり、バリ
エータレンズ群１０３の駆動量としてテレ・ワイド方
向、速度、オン・オフなどであって、リアレンズ１０５
の駆動量として移動速度、振幅（移動量）などであり、
また、リアレンズ１０５の振動のタイミングを取るため
に、例えば、映像信号の４フィールド周期のタイミング
信号が含まれる。

【００３１】一方、レンズ制御回路１１４からオートフ
ォーカス制御回路１１７に送られる情報は、各レンズの
現在の状態を示す情報が主であり、バリエータレンズ群
１０３やリアレンズ１０５の位置を表わす情報、バリエ
ータレンズ群１０３やリアレンズ１０５の移動可能範囲
の端点を表わす情報、これら端点の状態を表わす情報な
どである。

【００３２】これらの情報がレンズ制御回路１１４とオ
ートフォーカス制御回路１１７との間で送受信されるこ
とにより、使用するレンズ部１１９のレンズ仕様が異な
っても、オートフォーカス制御回路１１７はバリエータ
レンズ群１０３やリアレンズ１０５の状態やそれらの移
動範囲などを知りつつ、これらを移動させてズーミング
やフォーカシングを行なわせることができるのである。

【００３３】なお、かかるレンズ制御回路１１４とオー
トフォーカス制御回路１１７との間の通信のタイミング
は、図３（ｂ）に示すように、映像信号の垂直同期信号
Ｖを基準にして設定される。

【００３４】次に、リアレンズ１０５を微小振動させな
がら移動させるときのフォーカスモータ１１１のマイク
ロステップ駆動の一具体例を図４により説明する。

【００３５】この駆動は垂直同期信号Ｖを基準にして行
なわれる。図４は横軸が垂直同期信号の１周期、即ち１
フィールド期間を単位期間とする時間軸であり、縦軸は
リアレンズ１０５の位置を表わしている。

【００３６】図４の（ｂ）はリアレンズ１０５の合焦位
置への移動経過を表わすものであって、ここでは、４フ
ィールド期間毎に８ステップずつ（１フィールド期間毎
に２ステップ）移動するものとしている。図４の（ｃ）
は振動によるリアレンズ１０５の位置変化を示すもので
あって、この振動の振幅は±４ステップとしている。以
下では、かかる振動を±４振動という。かかる±４振動
では、４フィールドからなる１サイクルにおいて、図示
するように、１フィールド毎の移動ステップ数は、順に
＋８ステップ，０ステップ，−８ステップ，０ステップ
である。

【００３７】図４の（ａ）は、図４の（ｂ）の４フィー
ルドで８ステップの移動と図４の（ｃ）の±４振動とを
組み合わせ、リアレンズ１０５を微動させながら移動さ
せる振動移動状態を表わす駆動パターンである。かかる
駆動パターン（ａ）においては、４フィールドを１サイ
クルとして、各フィールドの移動ステップ数は、順に、＋８＋２＝＋１０ステップ０＋２＝＋２ステップ −８＋２＝−６ステップ０＋２＝＋２ステップとなる。

【００３８】制御処理回路１１５は、図４の（ａ）の斜
線でハッチングした部分と図４の（ｃ）の斜線でハッチ
ングした部分との面積が等しくなるように、駆動回路１
１２を制御する。ここでは、図４の（ａ）に示す振動移
動のときの駆動波形の１サイクルは４フィールドとして
おり、また、１フィールド単位で駆動量が設定される。

【００３９】次に、記憶回路１１６に記憶されたレンズ
データに従うリアレンズ１０５の駆動について説明す
る。

【００４０】図２で記憶回路１１６に記憶されているリ
アレンズ１０５のバリエータレンズ群１０３の変位に伴
うズームトレース特性の情報の一具体例を示した。かか
るズームトレース特性は撮像レンズ１０１のズーム倍率
や焦点距離などの仕様及びその光学設計に応じたもので
あり、撮像レンズ１０１が異なれば、当然ズームトレー
ス特性も異なる。従って、レンズ仕様が異なる撮像レン
ズ１０１に変更した場合には、変更後の撮像レンズ１０
１に対応したズームトレース特性を用いる必要がある。
このために、レンズ部１１９においては、そこに使用さ
れる撮像レンズ１０１の仕様に応じたズームトレース特
性が予め記憶回路１１６に設定されている。

【００４１】記憶回路１１６に設定されるズームトレー
ス特性の個数は多ければ多いほどバリエータレンズ群１
０３に対するリアレンズ１０５の位置設定の精度が高ま
る。しかし、記憶されるズームトレース特性の個数があ
まり多いと、記憶回路１１６としては容量が大きい高価
なものなる。

【００４２】そこで、記憶回路１１６に設定するズーム
トレース特性の個数を必要最小限度（例えば、８個）と
し、これら以外を補間演算によって求め、算出されたズ
ームトレース特性によってリアレンズ１０５の位置を決
定することにより、リアレンズ１０５の位置設定の精度
を高めるようにすることができる。以下、これを図５に
より説明する。

【００４３】同図においては、被写体距離（イ）と
（ハ）についてズームトレース特性曲線（以下では、説
明の便宜上、前者をズームトレース特性曲線（イ）、後
者をズームトレース特性曲線（ハ）という）が設定され
ており、被写体距離（イ），（ハ）間の被写体距離
（ロ）に対し、リアレンズ１０５の合焦位置を設定する
ものとする。

【００４４】いま、バリエータレンズ群１０３が位置Ｚ
Ａにあり、リアレンズ１０５が位置ＲＡにあるものとす
る。また、被写体距離が（イ）であって、バリエータレ
ンズ群１０３が位置ＺＡにあるときには、リアレンズ１
０５の位置はズームトレース特性曲線（イ）上の点Ａ１
に対するＲ１であり、被写体距離が（ハ）であって、バ
リエータレンズ群１０３が位置ＺＡにあるときには、リ
アレンズ１０５の位置はズームトレース特性曲線（ハ）
上の点Ａ２に対するＲ３である。さらに、被写体距離が
（ロ）のときのズームトレース特性を想定すると（以下
では、説明の便宜上、これを図示するズームトレース特
性曲線（ロ）という）、バリエータレンズ群１０３が位
置ＺＡにあって、リアレンズ１０５が位置ＲＡにあると
きのズームトレース特性（ロ）上の点をＡとする。

【００４５】ここでは、一例として、ズームトレース特
性曲線（ロ）は、被写体距離（ロ）が被写体距離
（イ），（ハ）間を内分する比率でズームトレース特性
曲線（イ），（ハ）間に存在するものとする。この比率
は（被写体距離（ハ）−被写体距離（ロ））と（被写体
距離（ロ）−被写体距離（イ））との比である。

【００４６】そこで、バリエータレンズ群１０３が位置
ＺＡにあり、リアレンズ１０５が位置ＲＡにあるときに
は、ズームトレース特性曲線（ロ）上の点Ａは、ズーム
トレース特性曲線（イ），（ハ）上の点Ａ１，Ａ２間の
距離を（Ｒ３−ＲＡ）と（ＲＡ−Ｒ１）との比率で内分
する点である。Ｒ１が位置検出手段１１３によって得ら
れ、また、バリエータレンズ群１０３が位置ＺＡが位置
検出手段１０８により得られ、かかる位置ＺＡをもとに
記憶回路１１６に記憶されているズームトレース特性曲
線（イ），（ハ）からＲＡ，ＲＢが得られるから、上記
の比率は簡単に得られる。

【００４７】次に、バリエータレンズ群１０３を位置Ｚ
Ｂに移動させたとすると、位置検出手段１０８の出力と
記憶回路１１６に記憶されているズームトレース特性曲
線（イ），（ハ）から、被写体距離（イ），（ハ）での
リアレンズ１０５の合焦位置Ｒ２，Ｒ４を求めることが
できる。このときのズームトレース特性曲線（イ），
（ハ）上の点が夫々Ｂ１，Ｂ２である。そこで、被写体
距離（ロ）でのリアレンズ１０５の合焦位置は、位置Ｒ
４，Ｒ２間の距離を上記の（Ｒ３−ＲＡ）と（ＲＡ−Ｒ
１）との比率で内分した位置ＲＢであり、簡単な演算で
もって求めることができる。この位置はズームトレース
特性曲線（ロ）上で点Ｂであり、換言すると、ズームト
レース特性曲線（ロ）は点Ａと点Ｂを通るものとなる。

【００４８】なお、このような位置設定は、リアレンズ
１０５が図４で説明したように振動しながら移動する場
合には、その振動の中心位置を設定するものである。

【００４９】以上のように、記憶回路１１６に必要最小
限のズームトレース特性のデータを記憶しておくことに
より、これら以外のズームトレース特性曲線を推定する
ことができ、任意の被写体距離に対してリアレンズ１０
５の合焦位置を精度良く設定することができる。

【００５０】なお、記憶回路１１６に記憶されるズーム
トレース特性のデータはその特性曲線全体にわたって記
憶するようにしてもよいが、図５に示すような特性曲線
のリニアな部分では、一部の特性曲線でデータを削減
し、補間間隔を広げるようにしてもよい。これにより、
さらに記憶回路１１６の容量を低減することができる。

【００５１】次に、リアレンズ１０５が振動しつつズー
ムトレース特性曲線上を移動してオートフォーカス動作
を行なう場合に、この振動から得られる被写体の方向を
検出して正しい被写体位置の方向及びその方向への移動
速度を推定し、ズームトレースとオートフォーカスを組
み合わせてパンニングしつつズーミングをする場合など
に有効なオートフォーカスのズーミング動作の一具体例
を第６図により説明する。

【００５２】このような場合には、パンニングによって
被写体が変化するから、オートフォーカス制御回路１１
７はリアレンズ１０５を振動させるための振動用信号を
制御処理回路１１５に送り、制御処理回路１１５はこれ
によってリアレンズ１０５を振動させるとともに、ズー
ミングすることによってリアレンズ１０５を被写体距離
に応じたズームトレース特性曲線に沿って移動させる。

【００５３】そこで、図６において、リアレンズ１０５
の振動によってその移動方向と移動速度を検出した場合
のオートフォーカスによる移動ベクトルをΔＲとし、ズ
ーミングによるズームトレースを行なうための移動ベク
トルをΔＺとすると、これらの合成移動ベクトルΔＣは
ΔＺ＋ΔＲで表わされる。従って、合成移動ベクトルΔ
Ｃで決まる位置Ｃを決定し、この位置Ｃにリアレンズ１
０５が到達するようにリアレンズ１０５を駆動すること
により、オートフォーカスのズーミングでの振動移動を
実現できる。この場合のオートフォーカスでの移動成分
ΔＲは、オートフォーカス制御回路１１７において、映
像信号中の振動成分を抽出することによって得られ、こ
れに応じた振幅と速度と方向とを表わす振動用信号が制
御処理回路１１５に送られる。

【００５４】次に、図１でのレンズ制御回路１１４をマ
イクロコンピュータ（以下、マイコンという）などで構
成した場合のリアレンズ１０５の駆動パターンをセット
するためのアルゴリズムの一具体例を図７により説明す
る。

【００５５】まず、リアレンズ１０５の振動移動などを
行なわせるために、オートフォーカス制御回路１１７と
レンズ制御回路１１４との同期を取る必要がある。その
ために、マイコンの内部カウンタと駆動波形の位相が合
っているかをチェックする（ステップ７０１）。位相が
合っていない場合には、内部ソフトウェアカウンタと合
わせ（ステップ７０２）、オートフォーカス制御回路１
１７から通信手段１１８を介して送られてくる方向判定
の結果からリアレンズ１０５の移動方向をセットする
（ステップ７０３）。このオートフォーカス制御では、
リアレンズ１０５を微小振動させる信号の位相と焦点電
圧の変動成分の位相から山頂の方向を判定してリアレン
ズ１０５を移動させるものであるから、オートフォーカ
ス制御回路１１７から送られてくる移動量の情報から移
動量の設定を行ない（ステップ７０４）、オートフォー
カス制御回路１１７から送られてくる振動量の情報から
振幅量を設定する（ステップ７０５）。そして、ステッ
プ７０４，７０５で設定された移動量と振幅量とから、
４フィールド期間での振動移動のステップ数を決定し、
その駆動波形に合うような駆動パターンをテーブルから
引き出して、該当する１フィールド期間でのステップ数
をセットする（ステップ７０６）。そして、方向反転ヤ
移動量の変更、振幅量の変更などがあったかどうかの判
定を２フィールド毎に実行し（ステップ７０７）、変更
があったと判定したときには、変更前の波形と変更後の
波形を結合する処理を実行して駆動パターンをセットす
る（ステップ７０８）。

【００５６】次に、フォーカスモータ１１１の駆動パタ
ーンに変更があったときの動作について説明する。

【００５７】図８はリアレンズ１０５の移動方向の反転
があったときのマイクロステップ駆動の一具体例を示す
ものである。

【００５８】同図において、駆動パターンＡはリアレン
ズ１０５の移動方向反転前のものであって、図４の
（ａ）と同じ駆動パターンとし、駆動パターンＢは移動
方向反転後のものであって、図４の（ａ）とは勾配が逆
の駆動パターンとする。従って、駆動パターンＡにおい
ては、その４フィールドの１サイクルでの各フィールド
毎の移動ステップ数は夫々、図４の（ａ）の駆動パター
ンと同様に、＋１０ステップ，＋２ステップ，−６ステ
ップ，＋２ステップの順にフォーカスモータ１１１を駆
動することにより、リアレンズ１０５を移動させながら
振動させる。また、駆動パターンＡにおいては、全体的
な移動が４フィールドで−８ステップとするものとなる
から、その４フィールドの１サイクルでの各フィールド
毎の移動ステップ数は夫々、８−２＝＋６ステップ０−２＝−２ステップ −８−２＝−１０ステップ０−２＝−２ステップの順にフォーカスモータ１１１が駆動される。

【００５９】移動方向の反転によっても駆動パターンの
位相は変化しないように、駆動パターンが変更される。
従って、変更後として想定される駆動パターンＢの振動
成分は変更前の現在の駆動パターンＡの変動成分と位相
が同期している。

【００６０】いま、図８に接続点として示すフィールド
で移動方向の反転があり、駆動パターンＡから駆動パタ
ーンＢに変更するものとすると、この移動方向反転フィ
ールドでの駆動パターンＡ，Ｂのステップ数は、図８か
ら明らかなように、夫々＋１０ステップ，＋６ステップ
である。そこで、かかる移動方向反転フィールドでの移
動ステップ数はこれらの平均、即ち、（＋１０＋６）／
２＝＋８ステップとする。そして、この移動方向反転フ
ィールドの次のフィールドから駆動パターンＢとなるの
である。従って、実線の波形が方向反転をしたときの駆
動パータンであり、点線で示した波形は方向反転がなく
てそのまま移動するときの駆動パータンである。

【００６１】ところで、上記のように、方向反転によっ
て駆動パターンの波形の位相が変化しないように、変更
前の駆動パータンの波形と変更後の駆動パータンの波形
とを決定しなければならない。このために、駆動を変更
する（即ち、移動方向を反転する）タイミングは、図８
に丸印で示すように、振動の節にあたる個所とし、これ
により、２フィールドに１回駆動の変更ができる期間が
設定される。かかるタイミングで駆動パターンの波形を
変更することにより、駆動パターンの波形の位相が変化
しないように方向反転前後の駆動パターンの波形どうし
を接続することができ、方向反転を伴うフォーカスモー
タ１１１の駆動パターンをセットすることができる。

【００６２】各フィールド毎の移動量と方向などを決め
てフォーカスモータ１１１を駆動するモータ駆動用パラ
メータのセットは１フィールドに１回行われるが、以上
説明したように、駆動パターンの波形の変更は、上記の
理由により、２フィールドに１回行なう。

【００６３】図９は上記のような動作をマイクロステッ
プ駆動パルスを用いて行なわせる場合の図１における制
御処理回路１１５のマイクロステップ駆動パルスの発生
手段の一具体例を示すブロック図であって、９０１は内
部クロック発生回路、９０２は内部ハードウエアカウン
タ、９０３はコンペアレジスタ、９０４は出力制御回
路、９０５はソフトウエアカウンタである。

【００６４】同図において、内部クロック発生回路９０
１から発生された内部クロックは内部ハードウエアカウ
ンタ９０２でカウントされ、そのカウント値がコンペア
レジスタ９０３に設定されている値と比較される。この
比較により、内部ハードウエアカウンタ９０２のカウン
ト値がコンペアレジスタ９０３に設定されている値とな
る毎にパルスが出力される。この出力パルスの周期はこ
のコンペアレジスタ９０３の値によって決まり、かつマ
イクロステップ駆動パルスの周期を決めるものであっ
て、この値を変えることによって所望周期のマイクロス
テップ駆動パルスを得ることができる。出力パルスは出
力制御回路９０４に供給され、フォーカスモータ１１１
の１ステップ当たり８発または４発の方形波パルスが出
力される。

【００６５】この方形波パルスはソフトウエアカウンタ
９０５でソフトウエア的にカウントされてその数が制御
され、図１０（ｂ）に示すようなマイクロステップ駆動
パルスとして駆動回路１１２に供給され、これによって
図１０（ａ）に示すような駆動電流が形成されてフォー
カスモータ１１１に供給される。このように方形波パル
スがソフトウエアカウンタ９０５でソフトウエア的にカ
ウントされ、フォーカスモータ１１１の指定されたステ
ップ数に相当するマイクロステップ駆動パルスが駆動回
路１１１に供給されることにより、リアレンズ１０５が
所定の方向に所定の距離だけ移動する。なお、図１０
（ｃ）は、リアレンズ１０５の移動量を示している。

【００６６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、かかる実施例においては、勿論ズーム倍率などの検
出をポテンションメータで行なう必要はなく、例えば、
ズーミングモータ１０９をステップモータとし、このス
テッピングモータの機械的原点をフォトインタラプタな
どの手段により検出し、この機械的原点からのステップ
モータの駆動カウント数で掌握してもよいことはいうま
でもない。

【００６７】また、レンズ制御回路１１４とオートフォ
ーカス制御回路１１７との間の通信において、レンズ駆
動量として振動振幅と移動速度、及びテレ・ワイド方
向、ズームスピードなどとしたが、レンズの位置でもよ
いことはいうまでもない。

【００６８】さらに、レンズデータを記憶回路１１６に
記憶するようにしたが、勿論記憶回路１１６として使用
できるメモリ、例えば、電気的に書込み可能なＥＥＰＲ
ＯＭやそのデータを内部で活用できるような形としてお
くＲＡＭなどの容量が充分に大きいメモリであれば、レ
ンズ制御回路１１４とオートフォーカス回路１１７とで
使用されるデータをかかるメモリに記憶し、レンズ制御
回路１１４とオートフォーカス回路１１７と代わりに、
これらの機能を持つ１つの制御回路を用いるようにして
もよい。この場合、さらに、カメラ回路１０７の白調整
などを行なうためのカメラ制御用のマイコンなども取込
んで、１つのメインマイコンとしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御回路をオートフォーカス制御回路とレンズ制御回路
とを分け、レンズ制御回路でレンズの違いを吸収させる
ような構成とすることによって、従来は不可能であった
カメラ側の回路構成等を変更せずにレンズ制御回路の変
更のみで他の仕様の撮像レンズを付け替えることが可能
となって、いわゆる機種展開が容易にできるようにな
り、さらには、インナーフォーカス方式の交換レンズも
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオートフォーカス装置の一実施例
をしめすブロック図である。

【図２】図１における記憶回路に記憶されるズームトレ
ースデータの一具体例を模式的に示した図である。

【図３】図１におけるオートフォーカス制御回路とレン
ズ制御回路との間で通信される情報とその通信のタイミ
ングとを示す図である。一実施例のフォーカスモータの
マイクロステップ駆動波形である。

【図４】図１におけるリアレンズを微小振動させながら
移動させるときのフォーカスモータのマイクロステップ
駆動の一具体例を示す図である。

【図５】図１における記憶回路に記憶されないズームト
レースデータを求める方法の一具体例を示す図である。

【図６】図１に示した実施例のパンニングしながらズー
ミングする場合などに有効なオートフォーカスのズーミ
ング動作の一具体例を示す図である。

【図７】図１に示した実施例の制御アルゴリズムの一具
体例を示す図である。

【図８】図１に示した実施例でのリアレンズの移動方向
を反転するときのフォーカスモータのマイクロステップ
駆動の一具体例を示す図である。

【図９】図１におけるフォーカスモータをマイクロステ
ップ駆動するための駆動パルスの発生回路の一具体例を
示すブロック図である。

【図１０】図９における各部の信号を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１０１撮像レンズ１０２対物レンズ１０３バリエータレンズ群１０４絞り１０５リアレンズ１０６撮像素子１０７カメラ回路１０８位置検出手段１０９ズームモータ１１０駆動回路１１１フォーカスモータ１１２駆動回路１１３位置検出手段１１４レンズ制御回路１１５制御処理回路１１６記憶回路１１７オートフォーカス制御回路９０１内部クロック発生回路９０２ハードウエアカウンタ９０３コンペアレジスタ９０４出力制御回路９０５ソフトウエアカウンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/232 Ａ (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

【特許請求の範囲】

【請求項１】前玉レンズ群とバリエータレンズ群と可
動の後玉レンズとからなる撮像レンズを備えたレンズ部
が装着されたビデオカメラのオートフォーカス装置にお
いて、該ビデオカメラ側の該撮像レンズを介して被写体像が結
像される撮像素子の出力信号から映像信号を生成するカ
メラ回路と、該カメラ回路から少なくとも映像信号の高域成分が供給
され、該バリエータレンズ群と該後玉レンズを制御する
レンズ制御用信号を生成するオートフォーカス制御回路
と、該レンズ部側の該撮像レンズの仕様に関するレンズデー
タを記憶した記憶回路と、該オートフォーカス制御回路と通信手段によって接続さ
れ、該オートフォーカス制御回路から送信されるレンズ
制御用信号と該記憶回路のレンズデータとに従って該バ
リエータレンズ群と該後玉レンズとを駆動制御する制御
処理回路とで構成され、該カメラ回路から出力される映
像信号の高域成分が最大となるように該後玉レンズ群の
位置を制御することを特徴とするオートフォーカス装
置。
【請求項２】請求項１において、前記オートフォーカス制御回路は、前記制御処理回路を
介して送られてくる主として前記撮像レンズの状態を表
わすデータを参酌して、前記カメラ回路からの映像信号
の高域成分からレンズ駆動量を決定して前記制御処理回
路に送信し、前記制御処理回路が該レンズ駆動量に応じた方向、距離
だけ前記リアレンズを移動させてフォーカシングを行な
うことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項３】請求項１において、前記オートフォーカス制御回路から前記制御処理回路へ
の通信信号は、垂直同期信号と前記リアレンズを振動さ
せるタイミングをとるためのタイミング信号と前記レン
ズ制御用信号であることを特徴とするオートフォーカス
装置。
【請求項４】請求項１において、前記レンズ制御回路がマイクロコンピュータで、前記リ
アレンズを駆動するモータがステップモータで、前記駆
動回路が前記ステップモータをマイクロステップ駆動す
るマイクロステップ駆動回路で夫々構成され、該マイクロコンピュータにおいては、内部クロックをカ
ウントする内部ハードウエアカウンタと、コンペアレジ
スタと、前記ハードウエアカウンタと前記コンペアレジ
スタの一致信号出力をソフトウエアによりカウントする
ソフトウエアカウンタが含まれ、該コンペアレジスタからの一致信号により該ステップモ
ータ駆動回路のマイクロステップ駆動パルスを発生して
前記ステッピングモータを駆動し、該ソフトウエアカウ
ンタでカウントした前記マイクロステップ駆動パルスの
パルス数に従って駆動を規制することを特徴とするオー
トフォーカス装置。
【請求項５】請求項１において、前記オートフォーカス制御回路と前記制御処理回路との
間の通信は、前記オートフォーカス制御回路からの同期
信号と垂直同期信号を基準とし、前記制御処理回路は、１フィールド単位で前記リアレン
ズの駆動データを生成し、４フィールドを１サイクルと
して振動するレンズ駆動パターンで前記リアレンズを振
動させることを特徴とするオートフォーカス装置。