JPS58200675A - 撮像装置 - 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】 本発明は撮像装置に関するものであり、自動的に光学的
な焦点を合せることを目的とするＯまず、本発明者が既
に提案している自動焦点調整装置を備えた撮像装置を第
１図ないし第６図を用いて説明する。

第１図は自動調整装置を備えた撮像装置の要部ブロック
図、第２図は同装置の各部波形図である。

被写体１０１の光像を焦点調整レンズ１０２と接眠し／
ズ１０３で構成された光学装置でもって主撮像素）’−
１０４の撮像面に結像させ、出力端子１０６より得た電
気信号を回路処理してテレビジョン信号として用いると
共にノ・〜フミン−１０６で光像の一部ヲ分光し、全反
射ミラー１ｏ７．焦点移動レンズ１０８を経て、焦点検
知撮像素子１０９に結像させる。焦点移動レンズ１０８
は焦点移動モーター１１８と機械的に接続されており、
このレンズを光軸方向に振動させることによって、撮像
索／１０９に結像する光像の焦点を移動させると共に、
その移動周期に同期した基準信号を発生させる。この光
像を受光した撮像素子１０９の電気出力信号はバイパス
フィルター１１０で高周波成分の信号のみを分離し、検
波器１１１で検波、平滑して低周波成分に変換する。こ
の変換低周波信号は焦点移動レンズ１０８の移動と共に
変化し、焦点の最も合一）だ所で最大の振巾値を示す。

最大値検出器１１２により信号振巾が最大になる位置を
検出する。その位置を示すトリガーパルスと焦点移動す
るその始点のトリガーパルスを用いて、マルチバイブレ
ータ１１３ｆ：駆動することにより、始点から最大値を
示す位置までの間が例えば高電位でそこから始点までが
低電位になるパルス信号を得る。その信号を平滑回路１
１４で平滑して直流信号に変換し、比較器１１５で特定
の電位に調整された電圧と比較して誤差信号を得、焦点
調整レンズ１０２を駆動するモーター１１６に供給し、
（１ 主撮像素ｆ１０４に結像する光像の焦点を調整する。

可変抵抗１１７は比較電位を決めるもので、固定抵抗に
おきかえてもよい。

この動作を第２図イ１口を用いてより詳細に説明する。

第２図中Ａは焦点移動レンズ１０８の移動量を示し、そ
の移動量Ａにともなって検波器１１１の出力には、焦点
検知撮像素子１０９に結像される光像の焦点が最も合っ
た点が頂点となる信号波形Ｂが得られる。その頂点の位
置を検出するとトリガー信号Ｃが得られ、移動の始点を
示すトリガー信号りとでマルチバイブレータ１１３を駆
動して信号Ｅを得る。この信号を平滑して得たのが実線
Ｆで／ｆ＜すもので点線は基準電位を示す。この誤差イ
４　＞４でもってレンダラｏ２を動かし、第２図口に示
すように誤差信号がなくなるように各部を調整する。第
２図ロ中Ｂ’、Ｃ’、　Ｅ’、　Ｆ／は第２図イ中のＢ
、Ｃ，Ｅ、ＦＫ対応する信号を示すものである。従−）
てこの位置で主撮像素子１０４に光像の焦点が合うよう
に調整されておれば負帰還方式の自動焦点調整装置とし
て動作する。

次に、本発明者が既に提案している他の装置を第３図、
第４図を用いて説明する。

第３図に於てＩＣＭ〜１１２，１１６，１１８は第１図
に示すものと、機能動作共に全く同じものである。焦点
移動モーター１１８と機械的に接続された焦点移動レン
ズ１０８によって焦点検知撮像素子１０９に焦点移動し
た光像を結像させると同時に、その移動周期に同期した
移動の始点を示すトリガーペルス信号をフリップフロッ
プ財に供給して矩形波の基準信号を得る。一方、最大値
検出器１１２からの最大値になる位置を示す信号を得、
これを別のフリップフロップ３２に加えて矩形波信号を
侶る。この信号を前記基準信号でもって同期検波器３３
で同期検波し、その誤差信号を平滑回路３４で平滑して
焦点−整し／ズ駆動モーター１１６に供給し、主撮像素
子１０４に結像する光像の焦点を合せる。第４図中Ａ−
Ｄは第２図中のＡ−Ｄと同じ信号波形を示すものである
ので説明は省略する。図中Ｇは最大値になる位置を示す
トリガーパルス信号Ｃをフリップフロップ回路３２に加
えて得た矩形波信号で、Ｈは移動の始点を示すトリガー
パルス信号Ｄｉフリップフロップ回路３１に供給して得
た基準矩形波信号で、Ｇとｈでもって同期検波して得た
誤差信号Ｉを平滑回路３４で平滑して信号■を？４Ｊ　
、前述の如くモーター１１６を駆動して誤差信号がなく
なるように動作する。

次に最大値検出器１１２の具体的構成について第６図、
第６図を用いて説明する２、５１は入力端ｆで演算差動
増巾器６２の入力端に接続されていて、ここに高周波成
分の信号を検波平滑した信号を供給する。その出力はダ
イオード６３を介して電界効果型トランジスタ（ＦＥ　
Ｔ’ｓ　ｓのゲートに接続すると共にそのゲートアース
間にコンデンサ５４が接続されている。ＦＥＴ５５はソ
ースホロワ−増ＩＩ器として構成されていて、その出力
と前記演算差動増「１］器６２の別の入力端と接続され
そいる。

今、第６図Ａに示す実線の信号が供給されると、ソース
ホロワ−の出力として一点鎖線で示す出力４ｉ３号が得
られる、いわゆる最大値ホールド回路が構成される。こ
の出力と前記端子６１に供給された１ｄ弓とを別の演算
差動増巾器で演算することによって同図Ｂに示す波形を
得る。これをコンデンサ６７と抵抗器６８で構成する微
分回路で同図Ｃに示すトリガーパルス波形を得る。この
うちの正の部分のパルスが最大値になった位置を示す。

なおトランジスタ６０２はリセット回路を構成し、この
ベース５０１に始点を示すトリガーパルス信号を加える
ことによって、焦点移動の繰返し毎にコンデンサ６４に
蓄積された電荷を放出してリセットする。なお第１図に
おいてマルチバイブレータ１１３を省略して、第６図Ｂ
に示す波形をそのまま用いてもよい。

しかしながら、このような装置では撮像素子を２個用い
なけｈばならないため、高価になりしかも装置の小型化
が困難ＶＣなるという欠点があった。

本発明はこのような欠点を除去するものであり、光学的
な焦点移動を行なわせて副撮像素子に結像する光像の電
気信号のうち高周波成分の最も大なる位置を検知して主
撮像素子（結像する光像の焦点を移動させて自動的に焦
点を合せるように構成し、かつ副撮像素子と主撮像素子
を同一面上に設けることにより、安価にしてかつ小型の
撮像装置を提供するものである。

以ト＼本発明の一実施例を第７図ないし第１０図を用い
て説明する。

第７図は本発明の一実施例である撮像装置の要部ブロッ
ク図、第８図は同装置の撮像面結像図、第９図は同装置
の各部入出カ信号の波形図である。

図中、１０１は被写体、１０２は焦点調整レンズ、１０
３は接眼レンズ、１０４は撮像素子、１ｏ５は出力端子
、１０６はハーフミラ−１１ｏ７は全）又９４　ミラー
、１１０はバイパスフィルター、１１１は検波器、７４
はサンプルホールド回路、７６は端子、１１２は最大値
検出器、１１３はマルチバイブレータ、１１４は平滑回
路、１１６は比較器、１１６はモーター、１１７は可変
抵抗器、７１は垂直方向圧縮レンズ、７２．７３はミラ
ーである。

次ＶＣ１この装置の動作を説明する。

被写体１０１の光像、を焦点調整レンズ１０２と接１１
反レンズ１０３で撮：像素子１０４に結像させると共に
、その光像の一部をハーフミラ−１０６で分光し、全反
射ミラ〜１０７を介して焦点移動レンズ１０８．垂直り
白圧縮レンズ７１を経て、撮像素子１０４の宜撮像面の
上部にミラー７２．７３を介して、第８図に示すように
結像させる。

第８図においてＡは撮像管の主撮像面に結像した像であ
り、Ｂは縦方向を圧縮して結像した焦点検知用の光像で
ある。

これを読み出すために第９図に示すように垂直偏向波形
のビーム電流ｃｌ偏向させることにより撮像管１０４の
出力信号りを得る。この信号りのうち高周波成分のみを
分離したのが信号Ｅで、これを検波して信号Ｆを得る。

この検波波形をパルスＧでゲート又はサンプルホールド
することにより、第８図に示す光像Ｂ部の低域変換さｉ
ｔだ高周波成分の信号のみヲ得る。このサンプルホール
ド回路が第７図［示す７４であり、端子７６より第９図
に示すようなパルスＧを供給する。

第１０図に同期ブイ号とブランキングパルス及び第８図
にボす光像Ｂ部の走査波形との関係を示す。

第１０図において同図Ａはブランキング信号、同図Ｂは
同期信号で、標準テレビジョン信号では垂直グラ／キン
グ期間は最大２１水半期間と定められているので、第８
図に示す光像Ｂ部の走査はそのルｊ間内に限定されるが
その走査波形を同図Ｃに示す。そしてその時の撮像管１
０４の出力を同図りに示す。第１０図においては、第８
図に示す光像Ｂの走査線は１７本である。そしてこの映
像’ｆｉｉ号にブランキング挿入を行ったのが第１０図
Ｅで、第８図に示す光像８部分は全て除去した映像（Ａ
　ｋｊとして用いることができる。

垂直方向圧縮レンズ７１としてはカマボコ型のレンズを
用いれば、その目的を達することができるが、これを用
いる目的として主撮像面に結像する九鼠はできる限り減
少させないことが望ましいので必然的に焦点検知光像の
′ｙＦ量は減るが、一般的に３０％以下にすることが望
ましい。従って、この少ない光量を集めて用いることが
望ましいことと、第１０図に示したように１７水平期間
の映像しか読み出せないので、この期間で映像の情報を
できるだけ多く検知する必要があるからで、その必要が
なければ垂直方向圧縮レンズ７１は必要でない。

本実施例では撮像管を用いた場合について説明したが固
体撮像板でも同様に行えることは云う壕でもない。但し
固体撮像板の場合、出力端子を主撮像用と焦点検知用に
分けて用いれば必ずしも垂直ブランキング１υ１間内に
読み出す必要もないが、前置増巾器が１ケですむこと、
或は素子数を少なくして経済的にしたい等を考えると撮
像管の考え方をそのｉｔとり入れる方が良いと思われる
。

以上のように本発明によれば、撮像素および前置増１１
〕器が１個でよいため小型化することができるとともに
左像を圧縮して用いるので焦点検知用光像の光量を相当
減らしても感度が低下することがないため、高感度、高
精度の自動焦点調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の撮像装置、、置の要部ブロック図、第２
図は同装置の各部人出力の波形図、第３図は従来の他の
撮像装置の要部ブロック図、第４図は同装置の各部入出
力の波形図、第６図は同装置の最大値検出回路の回路図
、第６図は同回路の各部波形図、第７図は本発明の一実
施例である撮像装置の装部ブロック図、第８図は同装置
の撮像面結像図、第９図、第１０図は同装置の各部入出
力信号の波形図である。 ３１．３２．、・・０フリツプフロツプ、３３・・・・
・・同期検波器、３４・・・・・・平滑回路、６１・・
・・・・入力端子、５２．６６・・・・・・演算差動増
巾器、６３０・・Φ・ダイオード、５４１１＠１１１１
＠１１コンデンサ、５５・・・・・・′市界効果型トラ
ンジスタ（ＦＥＴ　）、６７・・・・・・コンデンサ、
６８拳・・・・・抵抗器、５ｏ１・Ｑ・Φ・・ベース、
６０２・・・嗜・・トランジスタ、７１゜・・・・垂直
方向圧縮レンズ、７２．７３・・・・拳・ミラー、７４
０・０・・サンダルホールド回路、１ｏ１・・・０・・
被写体、１０２・・壷・・・焦点調整レンズ、１０３・
・・・・・接眼レンズ、１０４・・・・・・主撮像素子
、１０５・・・・・・出力端子、１ｏ６・・・・・・ハ
ーフミラ−１１ｏ７・・軸・・全反射ミラー、１ｏ８・
・−・０焦点移動レンズ、１０９・・・・・・焦点検知
撮像素子、１１０・・Φ・争・バイバスフィルター、１
１１・１１＠・・・検波器、１１２・・・・・・最大値
検出器、１１３・・・・・・マルチバイブレータ、１１
４１１ＩＩ・・・・平滑回路、１１５・Φ・・Φ・比較
器、１１６・・働・・・モーター、１１７・・・・・・
ｈＴ変低抵抗１１８・・・・・・焦点移動モーター。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名＠１
図 第４図 第５図 第６図 第７図 第　８　図 第９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）副撮像素子に結像する光像の焦点移動を行うこと
   により、その出力信号の高周波成分の振巾が最大になる
   位置を検出して、この検出信号により主撮像素子に結像
   する撮像レンズの焦点を調整する自動焦点調整装置を備
   え、前記主撮像素子と前記副撮像素子を同一面上に設け
   ることを特徴とする撮像装置。
2. （２）主撮像素子の出力信号と副撮像素子の出力信号は
   時分割で得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の撮像装置。
3. （３）副撮像素子の出力信号を標準テレビジョン信号の
   垂直帰線期間内で読み出すことを特徴とする特＃！ｌ−
   請求の範囲第１項記載の撮像装置。
4. （４）副撮像素子に結像する光像は垂直方向に圧縮され
   た光像とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の撮像装置。