JPS6261016A - 自動焦点調節装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動焦点調節装置、詳しくは、撮像手段より
得た信号の高周波成分を検出し、この検出された高周波
成分に基づいて合焦識別を行ない光学系の合焦調節を行
なうようにした自動焦点調節装置に関する。

［従来の技術］ ビデオカメラの特徴を生かした自動焦点調節装置として
、撮影中の映像信号の高域成分を用いて画面の精細度を
検出し、精細度か最大になるようにレンズの距離環を回
動制御する。いわゆる山登り制御方式が知られている。

この方式は、ＮＨＫ技術研究報告、昭和４０、第１７巻
、第１号、通巻第８６号２１ページに石１）他者「山登
りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」とし
て詳細に述べられている。しかし、この方式では、前ピ
ンであるか或いは後ビンであるかを検出する手段を別に
設ける必要があった。そこで、被写体と撮像索子の受光
面との光路長を高周波信号によって微動させながら、撮
像素子より得た映像信号の高周波成分を取り出し、この
高周波成分に基づいて距離環の回転方向若しくは合焦を
決定するようにしたものが提案されている（特公昭５８
−１８８９６５号公報参照）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、この従来の、光路長を可変させる方式の自動焦
点調節装置においては、光路長を可変させる手段として
、第６図に示すように、発振？５１による交番電圧を圧
電素子２に印加させることにより、同圧電素子２に固定
され上記光路内に配置されたガラス等の透明部材３を支
点４を中心に実線で示す位置３Ａと破線で示す位置３Ｂ
との間で機械的に振動させて透明部材３の光軸０の方向
に沿った厚みを変えるようにしていたので、機械的可動
部を有し動作速度に限界があるとともに機械的な摩耗に
よる故障の虞れがあり、消費電力も多い等の問題があっ
た。また、機械的部分が多く構成が複雑で、このため、
精密に作られることが必要であった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
、機械的な可動部がないため摩耗による故障がなく、し
かも高速動作し、さらに消費電力の少ない簡１ｉな構成
の光路長可変手段を用いた自動焦点調節装置を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用コこの自動焦
点調節装置では、被写体と撮像手段との間の光路中に、
高周波信号を用いた電気制御により物性変化を生じる透
明部材を有してなる光路長可変手段を配置させ、この光
路長可変手段の厚みや屈折率を可変させることにより光
路長を変化させ、撮像手段から得られる上記高周波信号
に基づいて合焦識別の動作を行ない、この合焦識別出力
に応じて合焦調節動作を行なう。

［実　施　例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す自動焦点調節装置の
電気回路のブロック図である。テレビカメラの撮像管１
４の撮像面上には光路長可変部材である周知の透明電歪
部材１３が配置されている。

従って、被写体１１から出た光は撮像レンズ１２を通り
、透明電歪部材１３を透過して撮像管１４の撮像面上に
結像される。撮像管１４で光電変換された信号は、これ
より後段の焦点調節装置の電気回路により処理される。

まず、撮像管１４からの電気信号は前置増幅器１５によ
り増幅され、この増幅された信号はガンマ補正、ブラン
キング処理および同期信号の加算処理等を行なうための
プロセス回路１６に入力されているとともに、高周波成
分検出回路１７に入力される。プロセス回路１６からは
テレビジョン映像信号が得られ、高周波成分検出回路１
７からは、前置増幅器１５の出力中に含まれる高周波成
分が検出される。同期信号発生器１８は上記プロセス回
路１６に垂直同期信号ｖ　５ｙｎｃ、水平同期信号Ｈ５
ｙｎｃ、ブランキング信号Ｂ等を供給し撮像管１４の偏
向コイルを駆動するための偏向回路１９に垂直駆動信号
ＶＤ、水平駆動信号ＨＤを供給し、さらに、分周器２０
に垂直同期信号ｖ　５ｙｎｃを供給する。分周器２０は
垂直同期信号ｖ　５ｙｎｃを１／ｎ　（ｎは３以上の整
数）に分周し、この分周した基準周波数の信号を上記透
明電歪部材１３に供給する。電歪部材は周知のように、
交番する電気信号があたえられることにより厚みが可変
振動するもので、この透明体で形成された透明電歪部材
１３も上記垂直同期信号ｖｓｙｎｃを１　／　ｎに分周
した基準周波数信号を与えられることにより、この基準
周波数信号の周期で光軸Ｏの方向に沿って厚みが可変し
振動する。また、この基準周波数信号は分周器２０より
同期検波回路２１に導かれる。上記透明電歪部材１３が
上記基準周波数信号によって厚みを可変する振動を行な
うと、その結果、撮像管１４の出力信号に含まれる高周
波成分信号は上記分周された基準周波数で振幅が変化す
る。この振幅成分は上記高周波成分検出回路１７の出力
に含まれるので、この高周波成分検出回路１７の出力は
基準周波数検出回路２２に供給されて同検出回路２２よ
り上記高周波信号の振幅成分および基準周波数信号が検
出される。この高周波信号の振幅成分および基準周波数
信号は同期検波回路２１に供給されると、同期検波回路
２１は上記分周器２０からの基準周波数信号を基準にし
て上記基準周波数検出回路２２からの基準周波数信号の
極性を検知するとともに上記高周波信号の振幅を検知し
、これに基づいてモータ駆動回路２３を制御する。モー
タ駆動回路２３は上記極性に応じてモータ２４の回転方
向を決定して撮像レンズ１２を光軸０に沿って前方或い
は後方へ駆動し、上記高周波信号が最大となる位置でモ
ータ２４の駆動を停止させる。

次に、上記実施例の自動焦点調節動作を説明すると、上
記透明電歪部材１３に分周器２０から基準周波数信号の
電圧が印加されるとき、この基準周波数で透明電歪部材
１３の厚みが変化し、光路長が変化する。従って、撮影
レンズによる被写体像の焦点位置が撮像管１４の撮像面
に対して光軸方向に前後動する。今、例えば、撮像レン
ズ１２による被写体像の焦点位置が撮像管１４の撮像面
の位置からずれている場合、上記透明電歪部材１３の厚
みが上記基準周波数で変化することにより撮像面に対す
る被写体像の焦点位置が振動変化すると、この被写体像
の焦点位置が撮像面の前方に位置しているときと撮像面
の後方に位置しているときとで上記同期検波回路２１に
よって検知される基準周波数検出回路２２からの基準周
波数の極性が変化して前ピンであるか後ピンであるかが
判別される。このためモータ２４はこの極性に応じた回
動方向に駆動し、上記被写体像の焦点位置が撮像面に近
づく方向に撮像レンズ１２を移動させる。被写体像の焦
点位置が撮像面に近づく方向に撮像レンズ１２が移動す
ると、撮像管１４の出力の高周波成分信号は大きく、ま
た焦点位置か撮像面より遠去かる方向に移動すると、高
周波成分信号は小さくなるが、このとき、上記極性に応
じた方向のモータ２４の回転により高周波成分信号が大
きくなり、同高周波成分信号が最大になった状態でモー
タ駆動回路２３はモータ２４の回転を停止させ撮像レン
ズ１２を合焦状態の位置にストップさせる。

上記実施例の自動焦点調節装置においては、透明電歪部
材１３に基準周波数の信号電圧を加えることにより機械
的な可動部分なしに撮像面に対する被写体像の焦点位置
を前後に可変させて前ピン状態、後ピン状態を検出する
ようにしているので、構成が簡単であり摩耗による故障
がなく、高速動作し、しかも消費電力の少ない自動焦点
調節装置を提供することができる。

なお、上記実施例では、透明電歪部材１３を撮像管１４
の撮像面の直前に配置しているが、この撮像面と披写体
１１間の光路中であればどこに配置させてもかまわない
。撮像面直前に上記透明電歪部材１３を配置させれば、
その面積を最も小さくすることができる。また、上記透
明電歪部材１３は撮像面に対応する全領域を厚みの変化
する可動部分として説明しているが、撮像面の一部と対
向する部分領域を可動部分とした透明電歪部材を用いる
こともできる。

第２図は、本発明の他の実施例を示す自動焦点調節装置
の電気回路のブロック図である。この第２図に示す自動
焦点調節装置においては、撮像管１４の撮像面上には、
光路長可変部材として平行電極体のＰＬＺＴ板２６板対
６され、その前面には偏光子２５が配置されている。Ｐ
ＬＺＴ板２６板対６電極には分周器２０で分周された基
準周波数の信号電圧が印加されるようになっている。透
光性セラミックスであるＰＬＺＴは周知（■技献（株）
発行、季刊雑誌「エレクトロニク・セラミクスＪ　１９
８４春号、光と薄膜特集、ｐｐ、１５〜１９　ｒＰＬＺ
Ｔ電子シャッタの動向」、■（社）窯業協会、月刊雑誌
「セラミックスＪＶｏｌ、１９（１９８４）Ｎｏ、４、
Ｉ）ｐ、２９０〜２９５　ｒＰＬＺＴ透光性セラミック
ス及び薄膜」参照）であり、上記ＰＬＺＴ板２６におい
ても、第３図に示すように平行透明電極２６ａ、２６ｂ
間に電圧Ｖが印加されない場合は、光学的に等方性であ
るので、単なる透明板としての性質を有しているにすぎ
ないが、電圧Ｖが印加されると、ＰＬＺＴ板２６板対６
体となって複屈折の現象を示し、異常光線に対する屈折
率が変化するようになる。偏光子２５はＰＬＺＴ板２６
板対６、異常光線となる光成分のみを入射させる偏向面
を有している。その他の電気回路の構成については前記
第１図に示した実施例と同様である。

この実施例は電気光学効果を用いたものであり、今、分
周器２０によって基準周波数の信号電圧が上記ＰＬＺＴ
板２６に印加されると、偏光子２５で選択されてＰＬＺ
Ｔ板２６に入射する異常光線に対する屈折率が振動変化
し、撮影レンズと撮像管の撮像面との間の光路長が振動
変化する。従って、この実施例においても、前記第１図
に示した自動焦点調節装置と同様に、前ビン状態である
か後ビン状態であるか焦点位置のずれ方向を同期検波回
路２１により検知してモータ駆動回路２３を作動させ、
また、前置増幅器１５からの高周波成分信号が最大とな
るる位置でモータ２４を停止させて合焦状態を得ること
ができる。

上記ＰＬＺＴ板２６は屈折率の変化により光路長を可変
させるものであるので機械的な振動等が全くなく、故障
の虞れがなくて高速で動作し、かつ消費電力の少ない自
動焦点調節装置を提供することができる。

なお、上記ＰＬＺＴ板２６は第３図に示したように、撮
像管１４の撮像面に対応する全領域に大きく１組の平行
電極２６ａ、２６ｂが設けられているものであるが、例
えば、第４図に示すように、撮像面の中央部分のみに透
明電極部２７Ａを有したＰＬＺＴ板２７を用いることも
でき、この場合、撮像面の中央部のみの屈折率を変化さ
せて焦点調節動作を行なわせることができる。

また、第５図に示すように撮像面に対向する全領域に多
数の透明電極部２８Ａを設けたＰＬＺＴ板２８を用いる
ようにしてもよい。この場合、これら多数の透明電極部
２８Ａのうち任意の電極部に電圧を印加することにより
、電圧を印加した電極部の位置の屈折率が変化するので
撮像面上の任意の位置の光路長を変化させることができ
る。従って、このＰＬＺＴ板２８を用いた自動焦点調節
装置においては、撮像面ヒで焦点を合わせたい場所を限
定することができ、しかもその制御のための電気回路が
簡単になり、また、消費電力も全面に１つの透明電極部
を設けたものに較べて少なくできる。また、このように
撮像面の全面の中の一部に小さな電極部を設けたものは
光路長の変化する部分が小さいので映像のぼけや画角の
変化が記になりにくい。従って、全面を変化させるより
は光路長の変化を大きくしても気にならない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、光路長可変手段が
機械的な動作を行なうものでないため、摩耗や故障が少
なく寿命が飛躍的に延び、また無用な振動がなく動作が
非常に速くなり、消費電力も少なくすることができて、
自動焦点：ｉＪ節動作の信頼性が向上する等の優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す自動焦点調節装置の
電気回路のブロック図、 第２図は、本発明の他の実施例を示す自動焦点調節装置
の電気回路のブロック図、 第３図は、上記第２図に示す自動焦点調節装置に用いら
れるＰＬＺＴ板の斜視図、 第４図は、ＰＬＺＴ板の他の例を示す斜視図、第５図は
、ＰＬＺＴ板の更に他の例を示す正面図、 第６図は、従来の光路長可変手段の一例を示す側面図で
ある。 １３・・・・・・・・・透明電歪部材（光路長可変手段
）２６、２７．２８・・・・・・・・・ＰＬＺＴ板（光
路長可変手段） 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社代理人　藤
　　川　　七　　部１１ ６２区 る３区　　　　罵４図 易う区 ち６区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体の像を結ぶための光学系と、撮像面上における上
   記光学系による像を光電変換して画像信号を得るための
   撮像手段と、被写体から上記撮像面に至る光路中に介挿
   され所定の高周波によって駆動される光路長可変手段と
   、上記撮像手段から出力される画像信号から上記所定の
   高周波の成分を抽出する高周波抽出回路と、この高周波
   抽出回路の出力に基づいて合焦識別動作を行なう合焦識
   別回路と、この合焦識別回路の出力に応じて上記光学系
   を駆動して合焦調節を行なう合焦調節手段と、を具備し
   た自動焦点調節装置において、上記光路長可変手段は、
   物性により光路長が変化する透明部材を含んでなるもの
   であることを特徴とする自動焦点調節装置。