JPS63198026A - オートフォーカス装置とズームレンズ群の駆動方法 - 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、ビデオカメラなどに用いて好適なオートフォ
ーカス装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ビデオカメラ用のオートフォーカス装置としては
、たとえば、ｒ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌＲｅｐｏｒｔ　Ｊ　Ｖ　ｏ　Ｌ３１　　Ｎｏ、６　　
（Ｄｅｃ、１９８５）ｐｐ、６５−６６に開示されるよ
うに、赤外線測距方式、ＴＴＬ映像方式などが知られて
いる。

赤外線測距方式のオートフォーカス装置は三角測量を原
理とするものであって、赤外発光ダイオードで赤外光を
発光させて被写体に照射し、この被写体からの反射赤外
光を受光して被写体の位置を検出して、ズームレンズ系
前部に配置された距離調整用の前玉レンズの位置を自動
的に調整する。

また、ＴＴＬ映像方式のオートフォーカス装置は、合焦
時には撮像素子から得られる映像信号の高域成分が最大
となることから、この映像信号の高域成分を検出して焦
点電圧を生成し、この焦点電圧が最大となるように、前
玉レンズの位置を自動的に調整するものである。

このように、いずれの方式においても、前玉レンズを制
御してオートフォーカス動作を行なう。

ところで、このような前玉レンズによるフォーカス可能
な領域は１ｍ−鏝であり、これより至近の領域では、前
玉レンズによって被写体に合焦させることはできない、
なお、前玉レンズによる合焦可能な領域を通常撮影領域
、これより至近な領域をマクロ撮影領域という。

マクロ撮影領域での撮影（近接撮影、接写撮影）を可能
とするために、ズーミングのために操作されるズーム環
にズームレバーを設け、ズーム環を操作して変倍レンズ
（以下、バリエータという）と補正レンズ（以下、コン
ペンセータという）と　　　　′を通常撮影領域での最
も至近なズーミングとしたときの位置（最広角端位置）
に設定し、しかる後、操作用レバーを操作してズーム環
をさらに望遠方向とは逆方向に回動可能とし、これによ
り、バリエータは固定でコンペンセータの位置を微動可
変とし、コンペンセータを手動で微調整することによっ
て被写体に合焦させるようにすることが一般的であり、
かつ現実的である。

ここで、第５図により、このようにマクロ撮影を可能と
したズームレンズについて説明する。なお、同図におい
て、１はズームレンズ、２は可動距離環、３はズーム環
、４は固定指標、５は絞り装置、６はマスクレンズ系、
７はズームレバー、８は押釦スイッチである。

ズームレンズ内には、図示しないが、前玉レンズ、バリ
エータ、コンペンセータの各レンズ系が設けられ、これ
らと固定されたマスクレンズ系６および絞り装置５とで
光学系を構成している。前玉レンズは可動距離環２の回
動によって光軸方向に移動される。この可動距離環２の
周囲には距離指標が設けられ、ズームレンズ１の鏡筒に
固定して設けられた固定指標４に合致した距離指標の値
が被写体までの距離を表わすようになっている。

また、バリエータ、コンペンセータはズーム環３の回動
によって光軸方向に移動される。ズーム環３の周囲には
、通常撮影領域でのズーム値（ｆ値）を表わす指標とマ
クロ撮影領域を表わす指標とが設けられ、通常撮影領域
は置型遠端を表わす−の指標と量広角端を表わすＷの指
標とで区分されている。マクロ撮影領域はＷの指標で通
常撮影領域と境し、ｒＭＡｃＲＯＪの指標が設けられて
いる。

固定指標４に合致したズーム環３の指標は、通常撮影時
のズーム値あるいはマクロ撮影時を表わしている。

ズーム環３には、また、押釦スイッチ８を備えたズーム
レバー７が設けられ、これによって通常撮影領域とマク
ロ撮影領域との切換えが行なえる。

通常撮影時においては、固定指標４はズーム環３の通常
撮影領域のいずれかの指標に合致しており、このズーム
環３を回動させてズーミングを行ない、かつ可動距離環
２を回動させることによって、所望被写体に合焦させる
ことができる。この通常撮影領域からマクロ撮影領域に
移す場合には、まず、ズーム環３をＷの指標が固定指標
４に一致するまで回動させる。ズームレンズにはクリッ
ク機構も設けられており、ズーム環３のＷの指標が固定
指標４に合致すると、クリック機構により、ズーム環３
はそれ以上回動できなくなる。この状態で押釦スイッチ
８を操作するとクリック機構が解除し、ズームレバー７
によってズーム環３が回動可能となってマクロ撮影領域
に入ることができる。このマクロ撮影領域では、先に説
明したように、バリエータは最広角端位置に固定されて
おり、ズーム環３を回動させることによってコンペンセ
ータが移動し、数Ｃ１１〜１ｍの至近距離にある所望被
写体に合焦させることができる。

クリック機構を設けたのは、通常撮影時に、ズーム環３
の操作中、誤ってマクロ撮影領域に入って撮影画像が大
きくぼけてしまうなどの不都合が生じないようにするた
めである。マクロ撮影領域から通常撮影領域に移す場合
には、クリック機構を動作させず、ズーム環３を比較的
抵抗感なしにスムーズに回動できるようにしているが一
般的であるが、この場合もクリック機構を作動させるよ
うにすることもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

数Ｃｆｆ１〜１ｍ近傍でのマクロ撮影領域では、前玉レ
ンズを制御して合焦を行なおうとすると、この前玉レン
ズの（り出し！（移動りを極めて大きくする必要があり
、ズームレンズの設計上非現実的である。

特に、赤外線測距方式オートフォーカス装置においては
、三角測量ユニットと撮影レンズとの位置がずれている
ために、これら間にパララックス（視差）があり、数１
〜１ｍ近傍の至近距離になると、三角測量ユニットで測
量した被写体までの距離と撮像素子からこの被写体まで
の実際の距離との誤差が大きくなり、合焦精度が大幅に
低下するし、また、これを防止するように三角測量ユニ
ットを設けると、構造が非常に複雑となって非現実的な
ものとなる。

このように、赤外線測距方式オートフォーカス装置にお
いては、マクロ撮影領域での自動化は原理的に不可能で
あるし、ＴＴＬ映像方式オートフォーカス装置において
も、被写体までの測定距離と実際の距離との誤差は小さ
いが、マクロ撮影領域で前玉レンズをくり出すようにす
ると現実的ではなく、このために、上記のように、マク
ロ撮影では手動による合焦調整を行なっている。

このように、従来のオートフォーカス装置においては、
マクロ撮影領域では、手動によるズーム環の微少調整で
もって被写体への合焦操作を行なわなければならず、操
作性に問題があった。

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、マクロ撮影領
域のオートフォーカスも可能とし、操作性を一層向上さ
せることができるようにしたオートフォーカス装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、ＴＴＬ映像方式
オートフォーカス装置において、ズーム環駆動手段と、
映像信号の高域成分の量に応じたフォーカス制御電圧を
可動距離環駆動手段と該ズーム環駆動手段とのいずれか
一方に選択供給する切替え手段とを設ける。

〔作用〕

上記切替手段は、通常撮影領域では、フォーカス制御電
圧を上記可動距離環駆動手段に供給する。

該可動距離環駆動手段は、手動によるズーム環の操作に
よるフォーカス制御電圧に応じて可動距離環を駆動し、
所望ズーミングに対して所望被写体への合焦動作を行な
う。押釦による通常撮影領域からマクロ撮影領域への切
替え操作が行なわれると、上記切替手段はフォーカス制
御電圧を上記可動距離環駆動手段から上記ズーム環駆動
手段に切替える。該ズーム環駆動手段は該フォーカス制
御電圧に応じてマクロ撮影領域内でズーム環を駆動し、
至近距離にある所望被写体への合焦動作を行なう。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明によるオートフォーカス装置の一実施例
を示す構成図であって、９は撮像素子、１０はカメラ回
路、１１は焦点電圧検出回路、１２はフォーカス制御回
路、１３は開閉スイッチ、１４゜１５は切替スイッチ、
１６．１７は駆動回路、１８゜１９はモータ、２０．２
１は歯車、２２はズーミング制御回路、２３Ｗ、２３Ｔ
はズーミングスイッチ、２４はパワーズーム回路であり
、第５図に対応する部分には同一符号をつけている。

第１図において、ズームレンズｌは第５図と同様の構成
をなしており、このズームレンズｌを介して入射された
光が偏像素子９に照射される。楊像素子９は、その撮像
面に結像された像を走査することにより映像信号を生成
し、出力する。この映像信号はカメラ回路ｌＯで所定の
処理が施こされる。

この映像信号は焦点電圧検出回路１１に供給される。焦
点電圧検出回路１１はバイパスフィルタまたはローパス
フィルタ、検波回路、積分回路などからなり、映像信号
の高域成分を分離、検波。

積分してこの高域成分の量に応じたレベルの焦点電圧Ｖ
Ｆを生成する。この場合、積分範囲は撮像素子９からみ
た視野の合焦しようとする被写体を含む所定範囲に対応
した映像信号の範囲である。

この焦点電圧はフォーカス制御回路１２でフォーカス制
御電圧ＣＦに変換され、開閉スイッチ１３を介して切替
スイッチ１４のＮ接点と切替スイッチ１５のＭ接点とに
供給される。開閉スイッチ１４のＭ接点は開放接点であ
り、開閉スイッチ１５のＮ接点には、ズーミングスイッ
チ２３Ｗ、２３Ｔとズーミング制御回路２２とからなる
パワーズーム回路２４からズーミング制御電圧ＣＺが供
給される。これら開閉スイッチ１４．１５は、ズームｆ
ｆ１３に連動し、通常撮影領域、マクロ撮影領域の一方
から他方へ移行するときに切替わる。

一方、ズームレンズ１の可動距離環２は歯車２０などを
介してモータ１８に結合され、ズーム環３は歯車２１な
どを介してモータ１９に結合されている。モータＩＢは
切替スイッチ１４からフォーカス制御電圧ＣＦが供給さ
れる駆動回路１６によって駆動され、モータ１９は切替
スイッチ１５からズーミング制御電圧ＣＺまたはフォー
カスＣＦが供給される駆動回路１７によって駆動される
。

かかる構成において、通常撮影時では、切替スイッチ１
４．１５はともにＮ接点側に閉じている。

そこで、パワーズーム回路２４から切替スイッチ１５を
介して駆動回路１７にズーミング制御電圧ＣＺが供給さ
れ、モータ１９が正転あるいは逆転することによってズ
ーム環３が回動されるが、ズーミングスイッチ２３Ｗが
操作されている間、ズーム環３はバリエータ、コンペン
セータが最広角端側に移動する方向に回動し、ズーミン
グスイッチ２３Ｔが操作している間、ズーム環３はバリ
エータ、コンペンセータが置型遠端側に移動する方向に
回動する。したがって、ズームレバー７の操作によって
ズーム環３を回動させ、ズーミングを行なうこと（手動
ズーミング）ができるが、また、ズーミングスイッチ２
３Ｗ、２３Ｔを適宜操作することにより、ズーミングを
行なうこと（パワーズーミング）もできる。

一方、フォーカス制御回路１２で生成されたフォーカス
制御電圧ＣＦは開閉スイッチ１３、切替スイッチ１４を
介しｙ駆動回路１６に供給され、モータ１８が正転ある
いは逆転することによって可動距離環２が回動して前玉
レンズが移動し、焦点電圧検出回路１１で得られる映像
信号の高域成分の積分値が最大となったとき、可動距離
環２は停止する。これにより、所望被写体に合焦した状
態となる。

かかる通常撮影時において、ズーム環３を手動操作して
Ｗの指標を固定指標４に合致させると、クリック機構（
図示せず）によってズーム環３は回動できなくなるが、
ズームレバー７に設けられた押ｉロスイッチ８を操作す
るとクリック機構が解除され、ズーム環３はさらに同方
向に回動可能となってマクロ撮影領域に移る。これと同
時に、切替スイッチ１４．１５はＭ接点側に切替わる。

そこで、ドライブ回路１６の入力側は開放となり、可動
距離環２は固定されて前玉レンズは通常撮影時での最終
位置に固定されるし、パワーズーム回路２４からのズー
ミング制御電圧Ｃ２は切替スイッチ１５によって遮断さ
れる。これに対し、フォーカス制御回路１２からのフォ
ーカス制御電圧ＣＦは開閉スイッチ１３．切替スイッチ
１５を介してドライブ回路１７に供給され、これに応じ
てズーム環３が回動する。このとき、バリエータは置床
角位置に固定されており、コンペンセータのみがズーム
環３の回動とともに移動して合焦動作が行なわれる。焦
点電圧検出回路１１で得られる積分値が最大となると、
ズーム環３が停止し、マクロ撮影領域での被写体に合焦
する。

マクロＩ最影から通常撮影に切換える場合にも、手動に
よってＷの指標が固定指標を越えるまでズーム環３を回
動させればよい。このマクロ撮Ｌ　ｊＪＴ域から通常盪
影領域に移るときにも、切替スイッチ１４．１５はＮ接
点側からＮ接点側に切替わる。

なお、開閉スイッチ１３は手動フォーカス、オートフォ
ーカス切替えのためのものである。この開閉スイッチ１
３が閉じているときには、フォーカス制御回路１２から
のフォーカス制御電圧ＣＦはドライブ回路１６または１
７に供給され、通常撮影時、マクロ撮影時ともにオート
フォーカス動作が行なわれるが、開閉スイッチ１３を開
くとフォーカス電圧ＣＦが遮断され、通常撮影時、マク
ロ撮影時ともに手動フォーカス操作ができる。

以上のように、この実施例においては、ズーム環３に連
動する切替スイッチ１４．１５を設けるだけで、従来の
機能を損なうことなく、比較的簡単に、マクロ撮影時で
もオートフォーカス機能をもたせることができる。

第２図は本発明によるオートフォーカス装置の他の実施
例を示す要部構成図であって、２５．２６は切替スイッ
チであり、第１図に対応する部分には同一符号をつけて
重複する説明は省略する。

第２図において、フォーカス制御回路１２で生成された
フォーカス制御電圧ＣＦは、開閉スイッチ１３を介し、
切替スイッチ２６の可動接点に供給される。この切替ス
イッチ２６は第１図における切替スイッチ１４．１５と
同様にズーム環３（第１図）に連動し、そのＮ接点は駆
動回路１６に、そのＭ接点は切替スイッチ２５のＡ接点
に夫々接続されている。切替スイッチ２５は、そのＢ接
点がパワースイッチ回路２４に、可動接点が駆動回路１
７に夫々接続されており、常時Ａ側に閉じているが、パ
ワースイッチ回路２４のズーミングスイッチ２３７．２
３Ｗの操作期間のみＢ側に閉じる。他の部分については
第１図と同様である。

そこで、まず、通常撮影時においては、切替スイッチ２
６はＮ接点側に閉じており、フォーカス制御回路１２か
ら開閉スイッチ１３．切替スイッチ２６を介して駆動回
路１６にフォーカス制御電圧ＣＦが供給される。また、
ズーミングスイッチ２３Ｔ、２３Ｗのいずれかを操作す
ると、その操作期間ズーミング制御回路２２によって切
替スイッチ２５がＢ接点側に閉じ、パワーズーム回路２
４から切替スイッチ２５を介して駆動回路１７にズーミ
ング制御電圧ＣＺが供給される。これにより、オートフ
ォーカス動作とズーミング動作が行なわれる。

マクロ撮影時には、第１図の切替スイッチ１４゜１５と
同様に、切替スイッチ２６はＮ接点側に閉じる。ここで
、切替スイッチ２５は常時Ａ接点側に閉じているために
、通常、フォーカス制御電圧ＣＦは開閉スイッチ１３゛
、切替スイッチ２６．２５を介して駆動回路１７に供給
され、コンペンセータによるオートフォーカス動作が行
なわれる。

かかる状態でズーミングスイッチ２３Ｔ、２３Ｗのいず
れかを操作すると、この操作期間切替スイッチ２５はＢ
接点側に閉じ、ズーミング電圧ＣＺが、フォーカス電圧
として、切替スイッチ２５を介して駆動回路１７に供給
される。これによってコンペンセータによる合焦動作が
行なわれる。したがって、ズーミングスイッチ２３Ｔ、
２３Ｗによる合焦動作すなわち、パワーフォーカス動作
も行なうことができる。

第１図に示した実施例では、マクロ撮影時、開閉スイッ
チ１３のオン、オフにより、手動フォーカス操作とオー
トフォーカス動作とが可能であるが、第２図に示した実
施例では、これに加えて、さらにパワーズーム回路２４
によるパワーフォーカス操作も可能となり、さらに使い
勝手が良くなる。

さて、以上のように、マクロ撮影領域でオートフォーカ
スを行なうようにすると、通常撮影時にズーム環３がＷ
の指標と固定指標４とが合致するまで回動しても、クリ
ック機構が作動してマクロ撮影領域に移行することがな
いから、特に問題はないが、逆にマクロ撮影時、ズーム
環３のＷの指標と固定指標とが合致したときに作動する
クリック機構が設けられていないズームレンズにおいて
は、マクロ撮影時、オートフォーカス時には、不要な動
作をした後、合焦水に落ち着（場合があるし、撮像素子
１の視野から被写体が一瞬ずれたり、第２図のパワーズ
ーム回路２４によるパワーフォーカス操作を誤まったり
すると、何ら抵抗もなく自然に通常撮影領域に移行して
しまうこともある。

この場合には、再度マクロ撮影領域へ移行のための操作
が必要となり、操作性に問題が生ずる。

第３図はかかる問題を解消するためのマクロ撮影領域逸
脱防止装置の一興体例を示す構成図であって、２７はマ
クロ撮影領域指標、２８は可動導体片、２９は固定導体
片、３０はマクロ撮影領域検出回路であり、第１図およ
び第２図に対応する部分には同一符号をつけている。

第３図において、ズームレンズｌの鏡筒には、ズーム環
３に関して固定指標４側とは反対側に固定導体片２９が
設けられ、また、ズーム環３には、固定指標４とによっ
てマクロ撮影領域を表わすマクロ撮影領域指標の通常撮
影領域側端部Ａ、すなわち、Ｗの指標位置に対向して可
動導体片２８が設けられている。したがって、ズーム環
３が回動してＷの指標と固定指標４とが合致すると、可
動導体片２８と固定導体片２９とが接触する。

いま、マクロ撮影領域指標２７と固定指標４とが対向し
ているマクロ撮影時において、−ズーム環３が回動して
Ｗの指標と固定指標４とが合致して可動導体片２８が固
定導体片２９に接触したとすると、マクロ撮影領域検出
回路３０はこれを検出して検出信号を出力する。フォー
カス制御回路１２は、この検出信号により、モータ１９
（第１図。

第２図）の回転方向が逆転するようなフォーカス電圧Ｃ
Ｆを出力する。これにより、ズーム環３の回動方向も逆
転し、マクロ撮影領域から通常撮影領域の移行が防止さ
れる。

第４図はマクロ撮影領域逸脱防止装置の他の具体例を示
す構成図であって、３１は抵抗体、３２はマクロ撮影領
域検出回路であり、第３−図に対応する部分には同一符
号をつけている。

第４図において、ズーム環３に関して固定指標４側とは
反対側に、ズーム環３と平行にＷの指標に対向する位置
から固定指標４に対向する位置にわたって抵抗体３１が
設けられている。可動導体片２８はズーム環３上Ｗの指
標に対向した位置に設けられており、マク、口振影領域
では可動導体片２８が常時抵抗体３１に接触している。

マクロ撮影領域検出回路３２は抵抗体３１の固定指標４
と対向する点Ｂと可動導体片２８との間の抵抗値を常時
検出している。

いま、マクロ撮影時において、ズーム環３の回動によっ
てＷの指標が固定指標４に合致したとすると、可動導体
片２８は抵抗体３１４の点Ｂと重なり、可動導体片２８
９点Ｂ間の抵抗値が所定値以下となる。マクロ撮影領域
検出回路３２は、これを検出すると、検出信号を出力し
、これによってフォーカス制御回路１２は、第３図の具
体例と同様に、ズーム環３の回動方向を反転させる。し
たがって、この具体例においても、マクロ撮影領域から
不当に通常撮影領域に移行することが防止できる。

なお、第２図および第３図において、マクロ撮影領域か
ら通常撮影領域に移行させる場合には、上記のように、
手動でズーム環３を回動させればよい。また、可動導体
片２８．固定導体片２９および抵抗３１の設置位置は、
マクロ撮影時に通常撮影領域との境が検出できれば、上
記の位置に限定されるものではない、さらに、可動導体
片２８゜固定導体片２９や抵抗体３１の代りに、ポテン
シオメータ、ａ械的スイッチなどの他の手段を用いても
よいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、従来のオートフ
ォーカス機能を損なうことな（、簡単な切替手段を付加
するだけでマクロ撮影領域でのオートフォーカスが可能
となり、操作性が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるオートフォーカス装置の一実施例
を示す構成図、第２図は本発明によるオートフォーカス
装置の他の実施例を示す要部構成図、第３図および第４
図は夫々これら実施例に用いることができるマクロ逼影
領域逸脱防止装置の具体例を示す構成図、第５図はズー
ムレンズの一例を示す構成図である。 ｌ・−−−−−−ズームレンズ、２・−・−・可動距離
環、３−・−・ズーム環、？−−−−−−−ズームレバ
ー、８−・−押釦スイッチ、９−−−−一・−撮像素子
、１１・・−・−焦点電圧検出回路、１２・−・−・・
・フォーカス制御回路、１４．１５・・・・−切替スイ
ッチ、１８　、　１９−−−−−−−モータ、２５゜２
６・・・＝−切替スイッチ。 第１図 １１：患点電圧槓出回路 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、通常撮影領域でのズーミング動作とマクロ撮影領域
   でのフォーカス動作とを行なわせるためのズーム環を備
   えたズームレンズを通して撮像し、該撮像によつて得ら
   れた映像信号の高域成分に応じたフォーカス制御電圧を
   形成し、該フォーカス制御電圧によつて該高域成分の量
   が最大となるように該ズームレンズを制御するようにし
   たオートフォーカス装置において、該ズーム環の回動に
   連動して制御され該フォーカス制御電圧を、該通常撮影
   領域では該ズームレンズの前玉レンズ駆動手段に、該マ
   クロ撮影領域では該ズーム環の駆動手段に供給する切替
   手段を設け、該通常撮影領域、該マクロ撮影領域ともに
   オートフォーカス動作可能に構成したことを特徴とする
   オートフォーカス装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記切替手段と前
   記ズーム環の駆動手段との間に第２の切替手段を設け、
   該第２の切替手段は、通常、前記切替手段からの前記フ
   ォーカス制御電圧を前記ズーム環の駆動手段に供給する
   とともに、パワーズーム回路におけるズーミングスイツ
   チの操作時、該ズーミングスイツチの操作にともなう制
   御電圧を、前記通常撮影領域ではズーミング制御電圧と
   して、前記マクロ撮影領域ではフォーカス制御電圧とし
   て前記ズーム環の駆動手段に供給することを特徴とする
   オートフォーカス装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   マクロ撮影領域で前記ズーム環が前記通常撮影領域との
   境界状態にあることを検出する手段と該検出手段の出力
   信号によつて前記ズーム環の回動方向を逆転する手段と
   を設け、マクロ撮影時での前記マクロ撮影領域からの逸
   脱を防止可能に構成したことを特徴とするオートフォー
   カス装置。