JPS6043973A - ビデオカメラの自動焦点調節装置 - Google Patents

ビデオカメラの自動焦点調節装置

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JPS6043973A
JPS6043973A JP58152075A JP15207583A JPS6043973A JP S6043973 A JPS6043973 A JP S6043973A JP 58152075 A JP58152075 A JP 58152075A JP 15207583 A JP15207583 A JP 15207583A JP S6043973 A JPS6043973 A JP S6043973A
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JP
Japan
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aperture
light
lens
signal
focusing
Prior art date
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Pending
Application number
JP58152075A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitomi Nagaoka
長岡 良富
Yoshiaki Hirao
平尾 良昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6043973A publication Critical patent/JPS6043973A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/671Focus control based on electronic image sensor signals in combination with active ranging signals, e.g. using light or sound signals emitted toward objects

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 本発明は撮影すべき被写体の像を最適外熱点位置に自動
的にフォーカシングするビデオカメラの自動焦点調節装
置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 カメラの自動焦点調節方式についてd:、とれ丑でに何
種類か提案・奨施されている。その中で撮影すべき被写
体(以下、被写体と称す)に赤外光等を照射し、前記被
写体よりの反射光を用いて被写体までの距離または被写
体の撮像素子相当面上での焦点状態を検出する所謂アク
ティブ方式は低コントラストの被写体や暗所にても安定
して動作するので有力なものである。とくに撮影レンズ
を構成するレンズ群の一部丑たは全部を焦点検出用投光
部および受光部の収束レンズとして兼用した所謂T T
 L (Through ’l°heLens)アクテ
ィブ方式は視差がなく、ズームレンズを常用レンズとす
るビデオカメラ等にはとくに効果的である。
第1図に従来のTTLアクティブ方式の原理図を示す。
同図において、予定焦点面γとほぼ等価な位置に設置さ
れた投光部1より投射された焦点検出用光ビーム(以下
、光ビームと称す)は、全反射ミラー2で反射された後
、撮影レンズ3(同図では模式的に1枚の凸レンズで示
したが、実際には多数の異なった曲率を有するレンズ群
から成ることは明らかである)の一方の端部を通って被
写体4に照射され、その反射光が再び撮影レンズ3の他
方の端部を通った後、全反射ミラー5により反射され、
ピント面とほぼ等価な位置に設置された受光素子6上に
結像する。撮影レンズ3と予定焦点面7との距離または
撮影レンズ3と被写体4までの距離が変化し、予定焦点
面Y上でのピント状態が変化すると、それに伴って受光
素子6上での光ビームのスポット位置が一定方向に変化
する。
例えば、前記ズームレンズの距離環の位置は不変とし、
被写体が遠方より前記ズームレンズの方へ近づいてくる
場合には、前記光ビームのスポットは第2図にその輝度
分布とその移動方向を矢印で示した如く、その輝度中心
(すなわちスポット位置)を移動する。したがって第1
図にて前記受光素子60表面上での前記光ビームのスポ
ット位置が所定の位置にくるように撮影レンズ3を駆動
すれば焦点調節が行なえる。例えば、前記撮影レンズが
合焦状態の時に前記スポット位置が前記受光素子の中心
に一致するように前記受光素子6を配置することができ
る。この場合、前記スポット位置が受光素子6の中心に
あれば撮影レンズ3はそのま丑の位置でピントが合って
おり、前記スポット位置が受光素子6の中心よシ右側に
ずれている場合は撮影レンズ3を前記スポット位置が受
光素子6の中心に一致するまで被写体4側に繰9出せば
正しいピントが得られ、前記スポット位置が受光素子6
の中心より左側にずれている場合は逆に撮影レンズ3を
予定焦点面Y側に前記スポット位置が受光索子6の中心
に一致するまで移動すればよい。
第3図に標準的なビデオカメラ用ズームレンズの構成を
示す。第3図において、8はフォーカシングレンズ群、
9はバリエータレンズ群、10はコンペンセータレンズ
群、11は結像レンズ群ヲ各々模式的に示したものであ
る。また、12は光量調節用の開口絞りであり、一般に
第3図に図示するように、コンペンセータレンズ群1o
と結像レンズ群11との間に設置されるが、あるいは結
像レンズ群11を構成するレンズ群の間に設置されてい
る。したがって、前記光ビームを投射する投光部および
被写体よりの反射光ビームを受光する受光素子が前記開
口絞りよりも後方(予定焦点面側)に設置1σされた場
合、撮影に帰与する被写体からの光(勿論可視光)の計
を調節するため前記開1−1絞りが絞られていくと、前
記投光部より投射される前記光ビームの光量および前記
受光素子にて受光される前記光ビームの被写体よシの反
射光量が次第に減少していく。したがって、一定値以上
の絞り値に前記開口絞りが絞られていくと(開口絞りの
開口の大きさが縮小される)、前記TTLアクティブ方
式の焦点調節は不可能となる。
寸だ、前記投光部および受光素子を前記フォーカシング
レンズ群とバリエータレンズ群との間に設置する第2の
設置方法は周知である。この方法では前記フォーカシン
グレンズ群のみを前記投光部および受光素子用の収束レ
ンズとして使用しており開]二1絞りの影響はなく」1
記の如き問題はない。
しかし通常前記フォーカシングレンズ群の焦点距離は長
く、丑た前記受光素子はその収束レンズ(今の場合、フ
ォーカシングレンズ群)の焦点の近傍に設置されるため
前記第2の設置方法では焦点検出装置を含むズームレン
ズの形状が大きくなってし1うとともに前記投光部およ
び受光素子の光路をおり曲げるために特殊な光学系が必
要となることもある。さらに前記第2の設置方法におい
てハ、バリエータレンズ群、コンペンセータレンズ群、
結像レンズ群を構成するレンズ群の一部または全部にプ
ラスチック材料が用いられる場合には、プラスチックの
屈折率の温度変化がガラスに比して非常に大きいため合
焦検出精度が著しく低下する。
発明の目的 本発明は、上記のような問題点を有する従来のビデオカ
メラの焦点調節装置を改善し、撮影レンズの開口絞りに
妨害されることなく常に視差のない高精度々焦点調節を
可能ならしめるビデオカメラ用自動焦点調節装置を提供
することを目的りするものである。
発明の構成 本発明のビデオカメラの自動焦点調節装置は、ビデオカ
メラの映像信号の垂直ブランキング信号と同期して、撮
影すべき被写体の明るさと無関係に、前記ビデオカメラ
用撮影レンズに具備されるIji]rl絞りを開放状態
にし、垂直ブランキング期間中の一定期間前記開放状態
を保持するとともに、前記開口絞りが開放された一定期
間内に焦点検出用光ビームを前記撮影レンズの一部ある
いは全部を介して投光および受光することにより前記撮
影レンズの焦点iiMI節を行なうように構成したもの
であり、と瓦により前記開口絞りに妨害されることなく
前記光ビームを投受光し、常に視差のない高精度な焦点
調節装置を実現するものである・実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第4図は本発明をビデオカメラのTTLアクティ
ブ方式の自動焦点調節装置に応用した場合の要部結線図
である。第4図において、13はフォーカシングレンズ
群14、バリエータレンズ群15、コンペンセータレン
ズ群16、結像レンズ群17および開口絞り18より成
るズームレンズ、19は撮像素子、20は前置増幅器2
1゜撮像素子駆動回路22.映像信号処理回路23、同
期信号発生回路24よりなるビデオカメラ回路、25は
赤外LED、26は赤外LED駆動部、27は2分割さ
れたSPD (シリコンホトダイオード)、28は焦点
演算回路、29はレンズ駆動部、30は開ロ絞シ駆動部
である。
以上のように構成された本実施例の自動焦点調節装置に
ついて、その動作を説明する。1ず、ビデオカメラ回路
2oは、被写体31の像がズームレンズ13により撮像
素子19上に結像され、光−電気変換された信号を受け
て、これを映像信号(vo)に変換し端子32に出力す
る。
次に本実施例における自動焦点調節の仕組を説明する。
この自動焦点調節装置は公知のTTLアクディプ方式を
基本としている。前記ビデオカメラ回路2oに具備され
る同期信号発生回路24によシ発生される映像信号の同
期タイミングを決定する垂直ブラ/ギング期間の内の一
定期間を規定する発光制御信号(VLE )を受けた時
のみパルス的に動作する発光素子駆動部26により駆動
され、かつ、撮像素子190表面と等価な位置に設置さ
れた赤外LED25が赤外反射ミラー33およびズーム
レンズ13を経て被写体31にパルス状の焦点検出用赤
外光を投射すると、その反射光は再びズームレンズ13
および赤外反射ミラー34を経て撮像素子19の表面と
等価な位置に設置された2分割された5PD2了」二に
到達する。この2分割された5PD27J:の前記焦点
検出用赤外光(以下、赤外光と称す)のスポットの位置
は前記ズームレンズ13のフォーカシング状態により移
動する。したがって第5図に示す如く、合焦状態の赤外
光スボ、)・35の中心が2分割された5PD27の中
心に一致するように設定しておけば、ズームレンズ13
のフォーカシングレンズ群14が合焦状態よりも被写体
側に繰シ出されている場合の赤外光スポット36の中心
は右方向にずれ、フォーカシングレンズ群14が合焦状
態よりも撮像素子側に移動している場合の赤外光スポッ
ト37は左方向にずれることになる。この場合、前記2
分割された5PD27の右半分の受光部27−1および
左半分の受光部2γ−2より各々出力される信号電流(
受光する前記赤外光の光量に比例する) L l 工2
 の間には次式で示すような関係が成立する。
I、=I2(35で示す赤外光スポットの場合)・・・
 (1) 工1>■2(36で示す赤外光スボ、1・の場合)・・
・(2) ■I<l2(37で示す赤外光スポットの場8−)・・
 ・(鴎 したがって、上記2つの信号電流工++工2 の値を比
較し、その比較結果に基づき撮影レンズを駆動すれば焦
点調節が遂行できる。この過程は、第4図に示す(ss
−1) 、 (ss−2)の電流−電圧変換回路、(3
9−1)、(39−2)のバイパスコンデンザ、(40
−1) 、 (40−2)の電圧増幅器および41の比
較回路からなる焦点演算回路28で実行される。比較回
路41は、前記発光制御信号(VLE )と同期して前
記2つの電圧増幅H<4o−1,4O−277)各出力
値v1.v2ヲ比較し、ズームレンズ13のフォーカシ
ングレンズ群14の停止あるいは駆動方向を表わす焦点
電圧vFを出力し、レンズ駆動部29はその焦点電圧(
vF)によりフォーカシングレンズ群14を適切な位置
1で駆動し焦点調節が完了する。
開口絞り駆動部30ば、通常は被写体31の明るさに応
じて撮像素子19上に適切な光量を力えるため、撮像素
子より光−電気変換して取り出される信号電流1pを電
圧に変換し増加する前置増幅器21の出力(VA)を受
けて開口絞り18を適当な大きさの絞り値にまで絞るよ
うに動作する。
しかし、本実施例の焦点検出プロセスに開口絞りの開口
径の影響を与えることのなきよう、映像信号の垂直ブラ
ンキング期間に開口絞り1駆動部3゜は開口絞り18を
開放状態にし、この間に焦点検出動作が実施される。
上記記載内容を第6図に示す前記同期信号発生回路24
にて発生される各同期信号のタイミングチャートを用い
てさらに詳細に説明する。第6図に示すように、垂直ブ
ランキング信号(vBL)が規定する映像信号の現われ
ない垂直ブランキング期間(tBr、で示す)の開始の
タイミング(1=0)を基準としてパルス幅t1を有す
る開口絞りの開放信号(Vop )が発生する。開口絞
り駆動部30は前記開放信号(Vop )を受け開口絞
り18を開放させ、t1秒後には最初如何なる絞り値に
あった開1」絞り18も開放状態に達している。その後
、時刻1 = 12において、赤外LED25の発光期
間(t5 tz)を決定する発光制御信号(VLE)が
発生する。焦点検出に必要な前記光ビームの投光および
受光は前記発光期間(t3t2)の内に完了する。さら
にその後、時刻1 = 14にて、開口絞り18を閉じ
る閉口信号(VsH)を発生する。
開口絞り駆動部3oは前記閉口信号(VsH)を受け開
口絞り18を適切な絞り値にまで絞り込む。
この過程は前記閉[]信号(VSH)の規定する期間(
t5t4)にて完了する。以上の開口絞りの閉口完了1
での一連の過程はすべて前記垂直フ゛ランギング期間(
tBr、 )の間にて遂行される。
L+< t2< t3< t4< ts< tBt、 
・・・・・・ (4)かくして本実施例のビデオカメラ
の自動焦点調節装置は、撮影レンズの開口絞りの影響な
く常にM度の高いTTLアクティブ方式の焦点検出を実
施することができる。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は映像信号を伴
なわないビデオカメラの垂直ブランキング期間に着目し
、この期間内の一定期間撮影しンスの開口絞りを開放に
した後、撮影レンズのレンズ群の一部または全部を介し
て焦点検出用光ビームの投光および受光を実施するよう
に構成しているので、撮影レンズの絞り値によらず常に
精度の1’;:+い自動焦点検出を可能ならしめるとい
う優れた効果を有する。丑だ、映像信号を伴なわない前
記垂直ブランキング期間に1)11記光ビームを投光す
るように構成しているので、通常・くルス的に数アンペ
アもの電流を前記赤外LEDに駆動ぜねばならない本実
施例の如きアクティブ方式においては、映像信号に前記
パルス電流駆動の影響が現われにくいという利点もある
【図面の簡単な説明】
第1図はTTLアクティブ方式の原理図、第2図は受光
素子面上での焦点検出用光ビームの輝度分布を示す模式
図、第3図は一般的なズームレンズの構成図、第4図は
本発明の一実施例の要部結線図、第5図は本実施例に用
いられる受光素子の形状と光スポツト位置を示す図、第
6図は本実施例に用いられる同期信号発生回路が発生す
る各回期体温を示すタイミングチャー1、である。 1・・・・・投光部、3 ・・撮影レンズ、6・・・・
受光素子、8 ・・フォーカシングレンズ群、9・ ・
ノくリエータレンズ群、10 ・・・コンペンセータレ
ンズ群、11 ・・・・結像レンズ群、12・・・・・
開口絞9.13・−・ズームレンズ、19 ・・撮像素
子、2゜・・・・ビデオカメラ回路、21 ・・・・前
置増幅器、22 ・・撮像素子駆動回路、23・・・・
映像信号処理回路、24・・・・・・同期信号発生回路
、25・ 赤外LED、26・・・・・発光素子駆動部
、27・・・・・・2分割SPD、28・・・・焦点演
算回路、29・・・・レンズjl1g動部、30・・・
開口絞り駆動部、38−1゜38−2 ・・・電流−電
圧変換回路、40−1゜40−2・・・・・電圧増幅器
、41・・・・比較回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ビデオカメラの映像信号の垂直ブランキング信号と同期
    して、撮影すべき被写体の明るさと無関係に、前記ビデ
    オカメラ用撮影レンズに具備される開口絞りを開放状態
    にし、垂直ブランキング期間中の一定期間前記開放状態
    を保持するとともに、前記開口絞りが開放された一定期
    間内に焦点検出用光ビームを前記撮影レンズの一部ある
    いは全部を介して投光および受光することにより前記撮
    影レンズの焦点調節を行なうように構成したととを%徴
    とするビデオカメラの自動焦点調節装置・
JP58152075A 1983-08-20 1983-08-20 ビデオカメラの自動焦点調節装置 Pending JPS6043973A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61204320A (ja) * 1985-03-06 1986-09-10 Kawasaki Steel Corp 耐リジング性に優れる加工用アズロ−ルド薄鋼板の製造方法
JPS62291511A (ja) * 1986-06-11 1987-12-18 Canon Inc 距離測定装置
JPS63226318A (ja) * 1987-03-16 1988-09-21 東芝テック株式会社 電動調理器

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