JPS59221081A - ビデオカメラ - 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、光学系の自動合焦（幾能を備えたビデオカメ
ラに関する。

〔背景技術とその問題点〕

従来よシ、ビデオカメラや光学フィルムカメラ等におけ
る光学系の自動合焦制御を行なう場合の合焦点検出方法
としては、超音波や赤外光を被写体に投射して該被写体
による反射を利用する能動型検出法と、被写体による自
然光の反射を利用する受動型検出法とが一般に知られて
いる。上記能動型検出法は、遠距離にある被写体につい
て合焦検出を行なう場合に、超音波を利用するとその指
向性があまり良好でないため正確な検出が困難であシ、
また赤外光を利用するとその光弾の電力消費が大きくな
るという問題点があり、ズーム比の大きなレンズを多用
するビデオカメラには適さない。また、受動型検出法は
、被写体像を分離して画像の相関よシ検出する相関法と
、被写体１逮の鮮鋭度より検出する鮮鋭度法とがあシ、
いずれも自然光を利用するので上述の能動型検出法のよ
うな問題点がない。しかし、相関法では、微細で且つ複
雑な構造のセンサを必要とし実装コストが高くなるとい
う欠点がちシ、また複雑な被写体や繰返しパターンの被
写体像に対して誤動作する虞れがある。また、鮮鋭度法
では、不整合状態における不野合の極性すなわち合焦点
からのずれの方向判別能力が低いという欠点がある。さ
らに、上記相関法と鮮鋭度法とを組合せた方法も提案さ
れているが、その検出出力信号の処理回路や光学系が複
雑になるという欠点があった。

ところで、静止画を撮影するスチルカメラでは自動合焦
装置の応答性が低くても合焦状態でシャッタを操作すれ
ば適正な撮影を行なえるのでるるか、連続的な撮影を行
なうビデオカメラでは、光学系が不整合の状態でも撮像
出力信号が出力され、例えばモニターテレビジョン受像
機の画面に画質の悪い画１逮がその゛まま再生されてし
まうので、自動合焦装置の性能が撮影出力の品質に直接
影響する。

〔発明の目的〕 そこで、本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑み、自
動合焦制御を行なうｒ’ｃめの被写体像の不整合状態の
方向判別および合焦点の検出を高精度に且つ安定に行な
い得るようにして、常に画質の良好な撮像出力を得られ
るようにしたビデオカメラを提供するものである。

〔発明の（既製〕

本発明に係るビデオカメラは、上述の目的を達成するた
めに、焦点距離を変化させるズーム機構を設けた主光学
系を通じて撮像画に導ひかれる被写体光の一部を副光学
系を通じてセンサ部に導びき、上記センサ部にて得られ
る検出出力信号に基いて上記主光学系の合焦制御を行な
うようにした自動合焦機能を備えたビデオカメラにおい
て、上記ズーム機構の動作位置を検出する位置検出手段
と、上記センサ部にて得られる検出出力信号と上記位置
検出手段にて得られる検出出力信号に基いて、上記ズー
ム機構の動作制御を行なう制御手段とを設け、被写体光
による画像の不整合状態が犬なるときに上記ズーム機構
を中ソ、を点距離の動作位置に強制的に作動させるよう
にしたことを！ｊチ徴とするものである。

〔実施例〕

り下、本発明に係るビデオカメラの一実施例について、
図面に従い詳組に説明する。

第１図は、電荷結合素子ＣＣＣＤ　：　ＣｈａｒｇｅＣ
ｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　　）　％にて形成した固
体イメージセンサ１０を用いて撮像を行なうようにした
ビデオカメラに本発明を適用した場合の一実施例を示す
ブロック図である。

この実施例において、被写体１からの被写体光を固体イ
メージセンサ１０の撮像画１０Ａに導び＜主光学系は、
フォーカスレンズ部２、ズームレンズ部３、絞り部４お
よびリレーレンズ部５から成す、上記フォーカスレンズ
部２が８ｇ１のモータ６０の、６動によシミ動操作され
、上記ズームレンズ部３が第２のモータ７０の駆動によ
シミ動１桑作され、さらに上記ズームレンズ部３の操作
位置が位置検出器８０により検出されるようになってい
る。上記主光学系は、合焦状態において、被写体光によ
る被写体像を上記固体イメージセンサ１０の撮像面１０
Ａ上に結球する。ここで、上記絞り部４の設けられてい
る主光学系のズームレンズ部３とリレーレンズ部５との
間は、合焦状態で平行光学系となる所謂アホーカル領域
となっている。

そして、このアホーカル頌域に設けた絞り部４によって
、固体イメージセンサ１０の撮像画１０Ａに照射する被
写体光の絞り調整すなわち光量調整を行なうようにしで
ある。

上記固体イメージセンサ１０にてイ↓Ｉられる撮像出力
は、バッファ増幅器１１から自動利得制御回路１２を通
じて信号出力端子１３より出力され、るようになってい
る。

ここで、上記自動利得制御回路１２を通じて出力される
撮ｔＪ出力は、バイパスフィルタ１５、ゲー・ト回路１
６およびピーク検出回路１７にて構成した所謂輪郭検出
回路を用いたコントラスト検出回路１８に供給されてお
り、このコントラス］・検出回路１８によるコントラス
ト検出出力が後述する自動合焦制御部４０の判別回路４
５に供給されている。また、上記位置検出器８０は、主
光学系のズームレンズ部３の操作位置をイ寅出して、そ
の検１１眉り力を上記判別回路４５に供給するとともに
、後述する復帰制御回路１００に供給するようになって
いる。

そして、この実施例では、上記主光学系のズームレンズ
部３と絞９部４との間すなわちアホーカル領域にビーム
スプリンタプリズム８が設けられており、上記主光学系
を通る被写体光の一部が上記ビームスプリッタプリズム
８によって副光学系に導びかれ結像レンズ２１を介して
合焦検出用のセンサ部３０に照射されるよう１ｃなって
いる。上記合焦検出用のセンサ部３０は、それぞれＣＣ
Ｄ１ｃて形成した４個のラインセン゛す３１Ａ、３１Ｂ
。

３２Ａ、３２Ｂから成り、第２図に示すように主光学系
が合焦状態にあるときの上記結像レンズ２１による被写
体像の正規の結像位置すなわち合焦点Ｐ。を中間にして
、副光学系の前方位置ＰＦと後方位置ＰＢとに２（固ず
つ互いに平行に隣接配置されている。

そして、上述の前方位置ＰＦに配置した各ラインセンサ
３１Ａ、３１Ｂにて得られる検出出力をＳ　ＡＩ　Ｉ　
Ｓ　Ｂｌとし、後方位置Ｐｎに配置した各ラインセンサ
３２Ａ、３２Ｂにて得られる検出出力をＳＡ２　＋　Ｓ
Ｂ２として、自動合焦制御部４ｏにより、上記検出出力
ＳＡｔ　ｌ　ＳＢｉ　ｙ　ＳＡ２　ｒ　Ｓ　Ｂ２　Ｋ基
イテ合焦点検出および方向判別を次のようにして行ない
、上記フォーカスレンズ部２を操作する第１のモータ６
０の駆動回路５０の動作を制御するようになっている。

上記自動合焦制御部４ｏは、上述の前方位＠ＰＦに配置
した各ラインセンサ３１Ａ、３１８による各検出出力Ｓ
ＡＩ、ＳＢ□に基いてコントラスト検出を行なう第１の
コントラスト検出回路４？と、上述の前方位置ＰＢに配
置した各ラインセンサ３２Ａ　Ｐ　３２　Ｂによる各検
出出力に基いてコントラスト検出を行なう第２のコント
ラスト検出回路４２とを備え、各コントラスト検出回路
４１．４２にて得られる各検出出力をレベル比較回路４
３に供給し、このレベル比較回路４３による比較出力に
て上記モータ６ｏの駆動回路５ｏの制御を行なうように
なっている。

上記各コントラスト検出回路４１，４２は、上述の前方
位置ＰＦと後方位置ＰＢにおける被写体光による画像の
各コントラストを検出する。そして、主光学系が合焦状
態にあれば各コントラスト検出回路４１．４２による各
検出出力の信号レベルは一致し、上記主光学系が不整合
状態にあればそのデフォーカス量に応じて各検出出力の
信号レベルが変化するので、上記レベル比較回路４３は
、上記各検出出力の比較誤差出力にて上記１継動回路５
０の動作制御を行なうことによって、主光学系のフォー
カスレンズ部２の自動合焦制御を行なうことができる。

また、この実施例における自動合焦制御部４０（弓：、
主光学系が極端に不整合状態となっているこＭＲバカボ
ケ状態を判別する判別回路４５を備え、とのＮ’−１ｊ
別回路の出力によって上記主光学系のズームレンズ部３
を操作する第２のモータ７００駆動回路７５を制御して
、上記バカボケ状態のときに主光学系のズームレンズ部
３を強制的に中焦点距離状態にさせるようにしである。

上記判別回路４５は、上記第１および第２のコントラス
ト検出回路４１．４２による各検出出力、上記コントラ
スト検出回路７８による撮像出力についてのコントラス
ト検出出力に基いて、主光学系が所謂バカボケ状態にな
っていることを検出する。すなわち、この実施例では上
記副光学系による所定位置のコントラスト検１１着」３
力と、固体イメージセンサ１０からの撮像出力について
の画面の全体あるいは局部的なコントラスト検１」ｊ　
ｌｉｉ力の双方が低下したときに、所謂バカボケ状態と
判定するようにしである。さらに、上記判別回路４５は
、上記位置検出器８０による検出出力に基いて主光学系
のズームレンズ部３の操作位置を判別して、上記ズーム
レンズ部２が長焦点ずなわぢ望遠１［１１１に位置して
おり、バカボケ状態であるときに、上記ズームレンズ部
３を中焦点距離位置に強制的に一旦移動させる。

ここで、この実施例において、上述の如き主光学系から
副光学系に導びかれた被写体光を七ンサ都４０に照射す
るようにした光学系の被写界深度りは、その焦点距離を
ｆとし、紋り直をＦとし、被写体１までの距離を１とし
た場合に、上記結像レンズ２１による合焦点Ｐ。におけ
る錯乱円径をｔとすると、近点までの距離１□が なる式にて示され、また、遠点までの距離１２がなる式
にて示される。すなわち、上記被写界深度ＣＤ”Ａ２−
Ｊ、＋）は、１／ｆ２．　Ｆあるいは２２にＪ：Ｌｆｌ
ｌ　Ｉ、て深くなり、主光学系の焦点距離が犬なる望遠
の状態、絞りが少ない状態あるいはフォーカスレンズ部
２が至近距離に合焦した状態にあると上記被写界深度り
が浅くなって不整合状態における画ト４りのコントラス
とが著しく低下し、逆に不整合状態であっても上記被写
界深度りを深くすれば画（象のコントラストを高めるこ
とができる。

そとで、この実施例では、上述の如く上記判別回路４５
によって主光学系がバカボケ状態にあることを検出した
ときに、自動合焦制御部４０における合焦制御の方向判
別が可能な状態に丑でコントラストを高めるように上記
ズームレンズ部３を中焦点距離位置に強制的に移動させ
て被写界深度りを深くすることによって、自動合焦制御
を広い制御範囲に亘って確実に行なうことができる。

また、この実施例において、上記位置検出器８０の位置
検出出力が供給されている復帰制御回路１００は、上記
位置検出出力にて与えられる主光学系のズームレンズ部
３の操作位置を示す情報を一時記憶するメモリ１０１と
、このメモリ１０１に記憶した位置情報を実際の位置検
出出力にて与えられる位置情報と比較する比較器１０２
とを備え、上述の合焦制御により中熱点位置に移動され
たズームレンズ部３を元の位置に戻すように、復帰制御
信号を上記判別回路４５に供給するようになっている。

このように、この実施例における自動合焦制御部４０で
は、主光学系がバカボケ状態にあるときにズームレンズ
部３を強制的に中焦点距離位置に移動させて被写体光の
コントラストを高めることによって、広範囲に亘って制
御方向の判別を確実に行なうことができ、且つ合焦点Ｐ
。の検出を高４′３度に行って、主光学系の自動合焦制
御を安定に行なうことがてき、極端な不整合状態（所謂
バカボケ状態）に対しても迅速に合焦状態に移行して、
常に画質の良好な撮像を可能にできる。また、上記自動
合焦制御部４０は、差動型の検出動作を行なっているの
で、同相雑音を相殺する効果によってＳ　／　Ｎが同一
ヒし、高感度で低輝度、低コントラストの被写体に対し
ても確実な合焦’ｊ：ｉｌｊ御を行なうことができる。

〔発明の効果〕

上述の実施例の説明から明らかなように、本発明に係る
ビデオカメラでは極端な不整合状態のときに主光学系を
中焦点距離位置にしてコントラストを高めて合焦点検出
と不整合状態の方向判別を行なうので、上記主光学系の
自動合焦制御を広いＸ：ｉｌｌ　２１７１４１　範囲に
亘って高精度に且つ安定に行なう−ことができ、常に画
質の良好な撮像出力を有ることができ、所期の目的を十
分に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るビデオカメラの一実施例の構成を
模式的に示すブロック図である。 第２図は上記実施例における合焦、演出用のセンサ部の
各ラインセンサの配置状態を示す模式図である。 １・・・被写体　２・・・フォーカスレンズ部　３・・
・ズームレンズ部　８・・・ビームスプリンタレンズ　
１０・・・イメージセンサ　１０Ａ・・・撮像面　２１
・・・結像レンズ　３０・・・合焦検出用のセンサ部　
３１Ａ。 ３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ・・ラインセンサ　４０・・・
自動合焦制御部　１Ｂ、４１．４２・・・コントラスフ
　８０・・・位置検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焦点距離を変化させるズーム機構を設けた主光学系を通
   じて撮像面に導ひかれる被写体光の一部を副光学系を通
   じてセンサ部に導びき、上記センサ部にて得られる検出
   出力信号に基いて上記主光学系の合焦１ｉｆｔ制御を行
   なうようにした自動合焦機能を備えたビデオカメラにお
   いて、上記ズーム機構の動作位置を検出する位置検出手
   段と、上記センサ部にて得られる検出出力信号と上記位
   置検出手段にて得られる検出出力信号に基いて、上記ズ
   ーム機構の動作制御を行なう制御手段とを設け、被写体
   光による画像の不整合状態が犬なるときに上記ズーム機
   構を中焦点距離の動作位置に強制的に作動させるように
   したことを７１￥徴とするビデオカメラ。