JPS6214806B2

JPS6214806B2 -

Info

Publication number: JPS6214806B2
Application number: JP53149291A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Watanabe
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1978-12-01
Publication date: 1987-04-03
Also published as: JPS5576309A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は光学式カメラ、テレビジヨンカメラ等
のズームレンズ装置を使用したカメラに適用して
好適な自動焦点調節装置に関し、特に連続的に焦
点調節ができると共に、ズームレンズ装置の焦点
距離の如何に拘らず適確な焦点調節ができるもの
を提案せんとするものである。

本発明による自動焦点調節装置は、モータ１７
で駆動するフオーカシングレンズ２と、ズームレ
ンズ３と、フオーカシングレンズ２と上記ズーム
レンズ３とを通過した像を電気信号に変換する光
電変換手段５と、この光電変換手段５から得られ
た電気信号よりの高周波成分を取り出すハイパス
フイルタ２３と、発振器の出力に同期してフオー
カンシグレンズ２を光路上の前後に振動させるた
めの波形を作る波形成形手段１４と、ハイパスフ
イルタ２３を通過した信号を発振器の出力に同期
して検波する検波回路２６と、この検波回路２６
の出力と波形成形手段１４の出力とを混合する合
成器２８と、この合成器２８の出力信号を増幅し
フオーカシングレンズ２振動用のモータ１７を駆
動する第１の増幅器１６とからなる自動焦点調節
装置において、ズームレンズ３の位置を検出する
移動位置検出器１８を設けると共に、波形成形手
段１４と合成器２８との間に移動位置検出器１８
の出力に応じて利得が変化する第２の増幅器１５
を設け、ズームレンズ３の位置に応じてフオーカ
シングレンズ２を光路上の前後に振動させる振動
量を変化するようにしたことを特徴とするもので
ある。

以下に第１図を参照して本発明をテレビカメラ
に適用した一実施例を詳細に説明する。１はズー
ムレンズ装置、２はそのフオーカシングレンズ、
３はそのズーミング用移動レンズ、４は主レンズ
である。フオーカシングレンズ２は焦点調節のた
めに光路上を移動せしめられる。ズーミング用移
動レンズ３が光路上を移動せしめられることによ
つて、ズームレンズ装置１の焦点距離が変化す
る。尚、ズームレンズ装置では焦点距離が長くな
ると、焦点深度が浅くなり、焦点距離が短くなる
と焦点深度は深くなる。

５は撮像管（ビジコン）である。６は撮像管５
の偏向コイルである。撮像管５の光電変換面が結
像面となされ、その結像面とズームレンズ装置１
の主レンズ４との間の距離は固定されている。撮
像管５よりの撮像出力は増幅器９を介して合成器
１０に供給される。一方同期盤７よりの複合同期
信号が合成器１０に供給されて撮像出力と合成さ
れ、出力端子１１には合成映像信号が出力され
る。又、同期盤７よりの垂直及び水平同期信号が
偏向回路８に供給され、これよりの水平及び垂直
偏向出力が偏向コイル６に供給されるようになさ
れている。

１２はフオーカシングレンズ２と光電変換手段
としての撮像管５の光電変換面との間の光路長を
所定周波数及びズームレンズ装置１の焦点距離に
応じた振幅で振動可変する振動手段である。以下
これについて説明する。同期盤７よりの垂直同期
信号が分周比が例えば1/6の分周器１３に供給さ
れる。そしてこの分周器１３からは垂直周波数の
1/6、即ち10Hzの周波数信号が出力される。この
周波数信号は後述する同期検波回路２６に供給さ
れるが、そのパルス幅は例えば１垂直周期であ
る。分周器１３よりの周波数信号は正弦波発生器
１４に供給されて、これより10Hzの正弦波信号が
出力される。この正弦波信号は可変利得増幅器１
５に供給され、その出力が合成器２８―増幅器１
６を介してモータ１７に供給される。モータ１７
は正逆両方向に回転し、図示せざるも機械手段を
介してフオーカシングレンズ２を光路上の前後に
移動させ得るようになされている。

１９はズーミング用移動レンズ３の移動位置を
検出する移動位置検出器であつて、電源＋Ｂと接
地との間にポテンシヨメータ１８が接続され、そ
の可動接点１８ａがズーミング用移動レンズ３の
光路上の移動に応じて移動し、その移動位置に応
じた電圧が可動接点１８ａより得られ、これが利
得制御信号として増幅器１５に供給されるように
なされている。この場合、ズームレンズ装置１の
焦点距離が大きいときは焦点深度が浅くなるか
ら、移動位置検出器１９の出力によつて増幅器１
５の利得を小さくして正弦波発生器１４よりの正
弦波電圧の振幅を小にし、ズームレンズ装置１の
焦点距離が短いときは焦点深度が深くなるので、
移動位置検出器１９の出力に基づき増幅器１５の
利得を大にして正弦波発生器１４よりの正弦波電
圧の振幅を大にする。

２５は光電変換手段としての撮像管５よりの出
力中の高周波成分のレベルを検出する高周波レベ
ル検出回路である。これは増幅器９よりの撮像出
力が後述するゲート回路２１を介してハイパスフ
イルタ２３に供給され、その出力がピーク検波回
路２４に供給されるようにして構成される。この
高周波レベル検出回路２５では撮像出力のうちの
１〜2MHz以上の高周波成分のレベルを検出する
回路である。

ゲート回路２１は、撮像画面の中央の被写体に
焦点を合せるために撮像出力から第２図に示す如
き矩形部分を抜き取るための回路である。２２は
このゲート回路２１に供給するウインド信号を発
生するウインド信号発生回路である。このウイン
ド信号発生回路２２は、これに同期盤７からの水
平及び垂直同期信号が供給され、これら信号を
夫々カウンタにて計数することにより撮像画面の
縦横中央に於て約１／３の寸法の矩形の画面に対応する撮像信号を抽出するためのウインド信号を発生
する。

２６は振動手段１２の振動に同期した周波数信
号を以つて高周波レベル検出回路２５の出力を同
期検波する検波回路である。この同期検波回路２
６には分周器１３よりの10Hzのパルス信号が搬送
波信号として供給される。

２０はフオーカシングレンズ駆動手段であつ
て、本例では振動手段１２と重複する構成を有
し、このレンズ駆動手段２０に検波回路２６より
の出力が供給され、その出力によつてフオーカシ
ングレンズ２の光路上の位置を可変するものであ
る。以下にこのレンズ駆動手段２０について説明
する。同期検波回路２６の出力がローパスフイル
タ２７を介して合成器２８に供給される。更に、
正弦波発生器１４よりの正弦波信号が増幅器１５
によつて適当なレベルに可変されて合成器２８に
供給される。そして合成器２８の出力が増幅器１
６を介してモータ１７に供給され、モータ１７の
回転力が機械手段を介してフオーカシングレンズ
２に伝達され、これによりフオーカシングレンズ
２と撮像管５の結像面たる光電変換面との間の光
路長を自動的に可変することにより、自動焦点調
節を行うものである。

次に第３図及び第４図を参照して本発明自動焦
点調節装置の動作説明を行う。正弦波発生器１４
からは第４図ＡにS₁₁として示す如き正弦波電圧
が発生する。このためズームレンズ装置１のフオ
ーカシングレンズ２は振動手段１２によつて光路
上の前後に可変移動せしめられる。この正弦波電
圧S₁₁の振幅は、ズームレンズ装置１の焦点距離
が長い程振幅が小さく、短い程大となるように移
動位置検出器１９の出力が可変利得増幅器１５に
供給されることによつて設定される。

第３図はフオーカシングレンズ２と撮像管５の
結像面たる光電変換面との間の光路長Ｄと高周波
レベル検出回路２５より検出される高周波成分の
レベルとの関係を示す。ｄはズームレンズ装置１
が焦点が合つている場合のフオーカシングレンズ
２と結像面との間の距離を示す。光電変換手段と
しての撮像管５の撮像出力はズーム装置レンズ１
の焦点が合つている程、撮像画面のコントラスト
は強くなるので高周波レベル検出回路２５の検出
出力レベルは大となり、焦点が外れる程撮像出力
の撮像画面のコントラストは低下するので高周波
レベル検出回路２５よりの検出出力のレベルは小
となることから、光路長Ｄと高周波成分のレベル
との関係は第３図の３０のような略三角形の曲線
にて示される特性を呈することとなる。尚、曲線
３０に於て、光路長Ｄがｄとなる部分は上に凸の
曲線を呈しており、ズームレンズ装置１の焦点距
離が長い程その部分が尖つており、焦点距離が短
い程その部分が破線３０′のように鈍ることにな
る。

次にフオーカシングレンズ２と結像面との間の
光路長Ｄがｄと０との間にあるときに、振動手段
１２によつてフオーカシングレンズ２を曲線S′₂₁
の如く光路上を振動させると、そのときの高周波
レベル検出回路２５の出力は第３図及び第４図Ｂ
にS₂₁として示す如く曲線S′₂₁と同極性の出力と
なる。従つてこの出力S₂₁を同期検波回路２６に
供給することにより、第４図Ｅに示す如き正の検
出パルスS₃₁が出力される。そして、これがロー
パスフイルタ２７を介して合成器２８に供給され
ることにより増幅器１５よりの正弦波電圧S₁₁に
重畳され、第４図Ｈに示す如き信号S₄₁が得ら
れ、これがフオーカシングレンズ駆動手段２０に
供給される。従つてこの場合にはフオーカシング
レンズ２は第４図Ａの曲線S₁₁の正弦波電圧に応
じて前後に振動しているが、特に第４図Ｈに示す
電圧S₄₁に於ては正の部分に於て負の部分に比し
レベルが大きいのでフオーカシングレンズ２は結
像面に接近する方向に移動せしめられる。

そして、フオーカシングレンズ２と結像面との
間の距離Ｄがｄと一致するとフオーカシングレン
ズ２が振動手段１２によつて第３図のS′₂₃の如く
振動せしめられた場合、高周波レベル検出回路２
５からは第３図及び第４図ＢにS₂₃として示す如
く殆んどレベル変化のない一定の直流電圧が得ら
れる。この高周波レベル検出回路２５よりの出力
S₂₃が同期検波回路２６に供給されると第４図Ｃ
に示す如くその検波出力は略零であり従つて合成
器２８から得られる出力は第４図ＦにS₄₃として
示す如く増幅器１５の出力たる正弦波電圧S₁₁と
同じであるから、フオーカシングレンズ２は結像
面に対し光路長ｄを中心として前後に振動するだ
けである。

次にフオーカシングレンズ２と結像面との間の
距離がｄより大のときはフオーカシングレンズ２
と結像面との間の距離Ｄを第３図の曲線S′₂₂の如
く正弦波電圧を以つて振動させると、高周波レベ
ル検出回路２５からはその増幅器１５から得られ
る正弦波電圧に対し極性の反転した出力電圧S₂₂
が得られ、これが同期検波回路２６に供給され
る。従つて、同期検波回路２６からは第４図Ｄに
S₂₂として示す如き負パルスが得られ、これがロ
ーパスフイルタ２７を介して合成器２８に供給さ
れる。従つて合成器２８の出力は第４図Ｇに示す
如く第４図Ａの曲線S₁₁の正の部分が凹んだ形の
電圧S₄₂が得られ、これに基づいてフオーカシン
グレンズ２が光路上を前後するように振動せしめ
られる。従つてフオーカシングレンズ２は結像面
に接近するように移動せしめられる。そして、Ｄ
＝ｄになれば上述と同様な動作により、フオーカ
シングレンズ２は結像面に対する距離Ｄがｄを中
心として振動することになる。

ズームレンズ装置１の焦点距離が短いと、焦点
深度が深くなりフオーカシングレンズ２と結像面
との間の光路長Ｄと高周波レベル検出回路２５よ
りの出力の高周波成分のレベルとの関係を表わす
曲線はその頂部が３０′の破線で示す如く鈍るの
で、振動手段１２から発生する正弦波電圧の振幅
を大にしないとｄ付近での焦点外れの出力が高周
波レベル検出回路２５から得られないことにな
る。

又、この実施例ではフオーカシングレンズ２が
結像面に対し常に光路上に於て前後に振動してい
るので、ズームレンズ装置１の焦点距離が長くて
焦点深度が浅いときに振動手段１２の振動の振幅
が大きいと、再生画像は焦点が合つたり合わなか
つりを繰返して、見難くなる。

従つて、上述の如くズームレンズ装置１の焦点
距離が長いときは、それに応じて振動手段１２に
よる振動の振幅を小さくし、ズームレンズ装置１
の焦点距離が短いときは振動手段１２の振動の振
幅を大にする。

上述の実施例においては、光電変換手段１２を
撮像管５と兼用せしめたが、撮像管５とは別に例
えばBBC，CCDなどの電荷転送素子よりなる別
の光電変換手段を設け、ズームレンズ装置１より
の入射光をハーフミラーによつて分離してこの光
電変換手段に入射せしめ、この光電変換手段のみ
を振動手段１２によつて振動させるようにしても
よい。その場合は、フオーカシングレンズ２は光
路上に於て振動させる必要はなく、フオーカシン
グレンズ駆動手段２０によつて焦点が合うように
フオーカシングレンズ２を移動させ、焦点が合つ
たらその移動を停止させるようにすればよい。こ
の場合は、光電変換手段に対する振動手段１２
は、分周器１３、正弦波発生器１４、可変利得増
幅器１５、モータ１７とは別のモータ及びこのモ
ータによつて回転せしめられる偏心カムにて構成
し、その偏心カムにて光電変換手段を光路上に於
てフオーカシングレンズ２に対する光路長が変化
するように振動させればよく、又、この光電変換
手段の位置はフオーカシングレンズ２に対しフオ
ーカシングレンズ２と結像面との間の距離に略等
しい位置に選ばれるものである。

上述せる本発明自動焦点調節装置によれば、連
続的に焦点調節ができると共にズームレンズ装置
の焦点距離の如何に拘わらず常に適確な焦点調節
を行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク線
図、第２図は画面を示す説明図、第３図は特性曲
線図、第４図は波形図である。１はズームレンズ装置、２はフオーカシングレ
ンズ、３はズーミング用移動レンズ、４は主レン
ズ、５は撮像管（光電変換手段）、１２は振動手
段、１４は正弦波発生器、１７はモータ、１９は
移動位置検出器、２０はフオーカシングレンズ駆
動手段、２１はゲート回路、２２はウインド信号
発生回路、２４はピーク検波器、２５は高周波レ
ベル検出回路、２６は同期検波回路である。

Claims

【特許請求の範囲】１ａモータで駆動するフオーカシングレンズ
と、ｂズームレンズと、ｃ上記フオーカンシグレンズと上記ズームレン
ズとを通過した像を電気信号に変換する光電変
換手段と、ｄ該光電変換手段から得られた上記電気信号よ
りの高周波成分を取り出すハイパスフイルタ
と、ｅ発振器の出力に同期して上記フオーカシング
レンズを光路上の前後に振動させるための波形
を作る波形成形手段と、ｆ上記ハイパスフイルタを通過した信号を上記
発振器の出力に同期して検波する検波回路と、ｇ該検波回路の出力と上記波形成形手段の出力
とを混合する合成器と、ｈ該合成器の出力信号を増幅し上記フオーカシ
ングレンズ振動用のモータを駆動する第１の増
幅器とから成る自動焦点調節装置において、上記ズームレンズの位置を検出する移動位置検
出器を設けると共に、上記波形成形手段と上記合
成器との間に上記移動位置検出器の出力に応じて
利得が変化する第２の増幅器を設け、上記ズーム
レンズの位置に応じて上記フオーカンシグレンズ
を光路上の前後に振動させる振動量を変化するよ
うにしたことを特徴とする自動焦点調節装置。