JPS63121830A - 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 本発明はカメラの焦点調節をする際に、撮影すべき被写
体の像を最適な焦点位置に自動的にフォーカシングする
カメラの自動焦点調節装置に関するものである。

従来の技術 スチルカメラやビデオカメラの分野で定着しつつある自
動焦点調節（オートフォーカス：ＡＦと称する）につい
ては、既に何種類かの方式が提案・実施されている。そ
の中の一つであるビデオカメラの映像信号を利用する方
式については、「山登りサーボ方式によるテレビカメラ
の自動焦点調整」　（例えばｒＮＨＫ技術研究」第１７
巻　第１号　２１頁　昭和４０年発行　石田他）の論文
に詳細に発表されている。

また現在、とくにビデオカメラ用ＡＦにおいては、撮影
用レンズとしてズームレンズの使用が一般的である。従
来、ズームレンズのフォーカシングは最前方の大口径レ
ンズ群を移動することにより行われていた。しかし、こ
の機構では小型モータ等のアクチュエータによるフォー
カシングに大きな電力が必要であり、又応答速度も遅い
という欠点があった。

この観点より特開昭５７−４０１８号公報において、最
前方群ではないレンズ群（通常、最後方群）や、あるい
はそのレンズ群の一部のレンズを移動してフォーカシン
グを行う、いわゆるインナーフォーカス方式が開示され
ている。

発明が解決しようとする問題点 上に述べたインナーフォーカス方式ではズーミングによ
り前記フォーカシング用レンズ部の焦点距離が変化する
のに伴い、同一の被写体距離に対しても焦点位置の移動
を生ずる。この現象は以下に示すような近似式で表され
ることが知られている：即ち、ある被写体までの距離Ｕ
に対して、フォーカシング用レンズ部の被写体距離■に
対する位置からの移動量Ｓは、ズームレンズの任意の位
置でのフォーカシング用レンズ部の焦点距離をｆＪ、同
じくフォーカシング用レンズ部の主点間隔をｈｆとして
、Ｕ）２ｆｆ、Ｕ）ｈｆなる関係式が成立するとき、次
の近似式で表される。

５＝ｆｆ２／Ｕ　　　　　　　　　　・・・・・・（１
１インナ一フオーカス方式のレンズでは、ズーミングに
伴いフォーカシング用レンズ部の焦点距離ｆｆが変化す
るため、（１）式に基づき被写体までの距離Ｕが一定に
保たれるような値だけフォーカシング用レンズ部を適切
に移動させる必要がある。

これを機構的に実現しようとすると、一般的には２次元
カム構造が必要とされ、製造上及び鏡胴設計上の障害と
成っていた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の自動焦点調節装置
は、手動フォーカシング状態を検出する手段と、前記撮
影用ズームレンズのズーミングを行うズームモータと、
その駆動を制御するズームモータ駆動装置と、前記撮影
用ズームレンズのズーミングに伴う焦点距離の変化量を
検出し、これに基づき前記フォーカシング用レンズ部の
移動量を演算する焦点補正手段と、前記焦点補正手段の
出力に基づき前記フォーカシング用レンズ部を最適な焦
点位置に駆動するレンズ駆動装置とを具備したものであ
る。

作用 本発明は上記の構成によって、撮影用ズームレンズが手
動フォーカシング状態にあることが検出され、かつ前記
撮影用ズームレンズがズーミングされた場合、前記焦点
補正手段が前記ズームモータの回転方向と停止するまで
に要した変位量に基づき、前記フォーカシング用レンズ
部の焦点距離の変化量を検出し、これに基づき前記フォ
ーカシング用しンズ部の移動量を演算し、この演算結果
に基づき前記レンズ駆動装置が前記フォーカシング用レ
ンズ部を最適な焦点位置まで駆動し、前記撮影用ズーム
レンズのズーミングに伴う焦点移動を自動的に補正する
ようにしたものである。

実施例 以下、本発明の一実施例の自動焦点調節装置について図
面を用いて説明する。

本実施例では、ビデオカメラより出力される被写体の輝
度を示す輝度信号の高周波成分に着目して自動焦点調節
を行う装置例について、本発明の発揮する機能（手動フ
ォーカシング時のズーミングによる焦点移動の自動補正
）と、その具体的な構成法について説明する。

第１図に本発明の一構成法を示す。■は撮影用ズームレ
ンズであり、フォーカシング用レンズ部２、ズーミング
用レンズ部３（各々便宜上２枚の凸レンズで示すが、実
際には複数枚の凸レンズ又は凹レンズより構成されてい
る）を含んで構成される。被写体４の像はズームレンズ
１を介し、撮像素子５（例えばＣ０Ｄ）上に形成される
。撮像素子５は、撮像素子駆動回路６にて駆動され、映
像信号Ｃを出力する。出力された映像信号Ｃは、前置増
幅器７を介してビデオ信号処理回路８、及びＡＦ信号処
理回路１０、ＡＦ制御回路１１より成る焦点検出手段９
に入力される。ビデオ信号処理回路８では周知の通り、
所定の映像信号、同期信号の合成・変調及び補正処理を
実施し、ビデオ信号（例えばＮＴＳＣ信号）ｃｏが出力
される。

本実施例における自動焦点調節装置の動作を説明する。

ＡＦ信号処理回路１０は、ズームレンズ１の一部、又は
撮像素子５を周期的に振動（ＡＦ用光路変調と称する）
させ（振動機構は図示しない）、前記映像信号中の輝度
信号の高周波成分を前記ＡＦ用光路変調と同期して取り
出す。ＡＦ制御回路１１は、ＡＦ信号処理回路１０の出
力よりズームレンズ１の焦点状態を判定し、これにより
フォーカシング用レンズ部２の移動方向、移動速度を決
定する。レンズ駆動袋Ｗ１２は、前記ＡＦ制御回路１１
の出力によりフォーカシング用レンズ部２をレンズの光
軸に沿って移動させ、焦点調節が完了する。ＡＦ動作が
実施され、前記焦点検出手段９が作動しているかぎり、
ズーミングが実施され焦点移動が起きたとしても、直ち
に焦点検出手段９が新たな焦点位置を検出する動作に入
るため、特別な焦点補正手段を付与する必要はない。

次に、手動によるフォーカシングが実施される場合を考
える。まず、ズーミングが成されていない状態を想定す
る。ＡＦ切換スイッチ１３は、フォーカシングの手動・
自動を選択するものであり、手動フォーカシングが選択
されている場合、ＡＦ切換スイッチ１３の出力を受けて
電源スィッチ１４が焦点調節装置９に入力される電源Ｖ
ｃｃからの経路を遮断し、手動フォーカス時の省電力化
を図っている。次に、ズーミングが実施される場合を考
える。ズーミングは撮影者が外部より操作するズームス
イッチ１５によりズーミングの方向、速度が規定され、
ズーム駆動装置１６に入力される。ズーム駆動装置１６
はズームモータ１８を介してズーミング用レンズ部３を
駆動してズーミングを実施する。焦点補正手段１７はＡ
Ｆ切換スイッチ１３から手動フォーカシング状態である
という情報とズーム駆動装置１６からのズーミングに関
する情報−即ちズーミングの方向と停止するまでに要し
た時間−を受は取り、以下のようにズーミングに伴う焦
点移動の自動補正を実施する：ズーム駆動装置１６では
ズームスイッチ１５の出力を受けて、ズーミングの速度
を一定値に規定し、またズームスイッチ１５が閉じられ
ている間ズーミングは継続して実施される。従って、焦
点補正手段１７はズーム駆動袋Ｗ１６からズーミングの
方向と停止するまでに要した時間の情報を受は取ること
により、前記フォーカシング用レンズ部２の機構的な移
動量を演算し、これを基に予め決められた関係式よりフ
ォーカシング用レンズ部の焦点距離の変化量を導出し、
さらに前出の（１）弐に基づき前記フォーカシング用レ
ンズ部２の移動量を演算するよう構成される。そしてレ
ンズ駆動装置１２が、以上の過程で決定された最適な焦
点位置までフォーカシング用レンズ部２を駆動し、ズー
ミングによる焦点移動の補正が完了する。

ズームモータ１８の機構的な変位量とフォーカシング用
レンズ部２の移動量との間の関係は、例えばＲＯＭを用
いて予め電子的に記憶しておくことが可能である。

次に第２の実施例について説明する。この場合の構成は
第１図に示したものとほぼ同様であり、第１図のズーム
レンズ１８にステッピングモータが採用されたものであ
る。従って、その動作も第１の実施例とほぼ同様であり
、以下に相違点のみを説明する：ズーム駆動装置１６は
、第１の実施例と同様にステッピングモータ１８の回転
方向と回転量を規定するが、この際、回転量については
ステッピングモータに供給される制御用パルス数の形で
与えられる。焦点補正手段１７はズーム駆動装置１６か
らズーミングの方向と停止するまでに要した制御用パル
ス数の情報を受は取ることにより、前記フォーカシング
用レンズ部の機構的な移動量を演算し、これを基に予め
決められた関係式よりフォーカシング用レンズ部の焦点
距離の変化量を導出し、さらに前出の（１）式に基づき
前記フォーカシング用レンズ部の移動量を演算するよう
構成される。この例では、ステッピングモータの制御用
パルス数により前記フォーカシング用レンズ部の機構的
な移動量を検出するため、第１の実施例よりさらに高精
度にズーミングによるピント移動の補正が可能である。

第２図は、上記の実施例に使用される電源スィッチ１４
のトランジスタを用いたー構成例を示す。

ｐｎｐ　）ランジスタ１９の、エミッタ端子ａは電源Ｖ
ｃｃに接続されるとともに抵抗２０を介してベースに接
続される。１）ｎｌ））ランジスタ１９のベースは抵抗
２１を介して第１図のＡＦ切換スイッチ１３に接続され
る。Ｉ）ｎｌ））ランジスタ１９のコレクタ端子すは第
１図の焦点検出手段９に接続される。次に本実施例の電
源スィッチの動作を説明する。第１図のＡＦ切換スイッ
チ１４は手動フォーカシング状態である時り信号を出力
する。

この時、１）ｎｐ）ランジスタ１９はオンし、焦点検出
手段９に電流が供給され焦点検出手段９が作動する。オ
ートフォーカスによるフォーカシングが実施される時、
ＡＦ切換スイッチ１４はＨ信号を出力し、Ｉ）ｎｐ）ラ
ンジスタ１９はオフ状態となり焦点調節装置９は作動し
ない。

発明の効果 この様に本発明は、インナーフォーカス方式を採用する
撮影用ズームレンズにおいて、手動フォーカシングの実
施時、ズームモータの回転方向と停止するまでに要した
変位量に基づき、前記フォーカシング用レンズ部の移動
量を演算し、この演算結果に基づき前記レンズ駆動装置
が前記フォーカシング用レンズ部を最適な焦点位置まで
駆動することにより、前記撮影用ズームレンズのズーミ
ングに伴う焦点移動を自動的に補正するので常に安定し
たフォーカシングが行える。また構成も比較的簡単であ
る。以上詳細に説明したように本発明は自動焦点調節に
極めて優れた効果を有するものである。

【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ック図、第２図は
本発明に使用される電源スィッチの一構成例を示す回路
図である。 １・・・・・・撮影用ズームレンズ、２・・・・・・フ
ォーカシング用レンズ部、３・・・・・・ズーミング用
レンズ部、５・・・・・・撮像素子、９・・・・・・焦
点検出手段、１０・・・・・・ＡＦ信号処理回路、１１
・・・・・・ＡＦ制御回路、１２・・・・・・レンズ駆
動装置、１４・・・・・・電源スィッチ、１６・・・・
・・ズーム駆動装置、エフ・・・・・・焦点補正手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮影用ズームレンズと、前記撮影用ズームレンズ
   を介して得た光情報より被写体の焦点状態を検出する焦
   点検出手段と、この焦点検出手段の出力に基づき前記撮
   影用ズームレンズの少なくとも１枚のレンズより成るフ
   ォーカシング用レンズ部をレンズ光軸上に沿って移動さ
   せ焦点調節を行うレンズ駆動装置と、外部より手動にて
   前記焦点検出手段の動作をオンオフする、即ちオートフ
   ォーカスによるフォーカシングと手動によるフォーカシ
   ングとを選択する切換スイッチと、前記撮影用ズームレ
   ンズのズーミングを行うズームモータと、そのズームモ
   ータの駆動を制御するズーム駆動装置と、前記ズームモ
   ータの回転方向と停止するまでに要した変位量より前記
   撮影用ズームレンズの焦点距離の変化量を検出し、これ
   に基づき前記フォーカシング用レンズ部のズーミングに
   よる移動量を演算する焦点補正手段とを具備してなり、
   前記切換スイッチにより前記焦点検出手段の動作を停止
   させた状態であっても、前記撮影用ズームレンズがズー
   ミングされた場合のみ、前記切換スイッチの状態とは独
   立に前記焦点補正手段出力に基づき、前記レンズ駆動装
   置が前記フォーカシング用レンズ部を最適な焦点位置ま
   で駆動することを特徴とする自動焦点調節装置。
2. （２）フォーカシング用レンズ部に最前方部のレンズ群
   を含まない特許請求の範囲第（１）項記載の自動焦点調
   節装置。
3. （３）焦点補正手段は、撮影用ズームレンズがズーミン
   グされる間、常にズーミングモータの回転方向と始動よ
   り現時点までの時間を計測し、これに基づき前記フォー
   カシング用レンズ部のズーミングによる移動量を演算す
   る特許請求の範囲第（１）項記載の自動焦点調節装置。
4. （４）ズームモータにステッピングモータが使用され、
   焦点補正手段は撮影用ズームレンズがズーミングされる
   間、常に前記ステッピングモータの回転方向と始動より
   現時点までのステップ数を計測し、これに基づき前記フ
   ォーカシング用レンズ部のズーミングによる移動量を演
   算する特許請求の範囲第（１）項記載の自動焦点調節装
   置。
5. （５）焦点検出手段の作動・停止は、前記焦点検出手段
   に電力を供給する電源からの経路を導通又は遮断するこ
   とにより実施される特許請求の範囲第（１）項記載の自
   動焦点調節装置。