JPH044563B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビデオカメラのオートフオーカス装置
に関するものである。

従来、ビデオカメラに装備されているフオーカ
ス装置はいわゆる二重像合致方式などの三角測量
の原理を用いてカメラと被写体間の距離を計測
し、その後に計測した距離にピントを合わせるよ
うにレンズの前玉部分をモータであらかじめ距離
軸上で較正された位置まで移動させる方法が採用
されている。

この方式あるいは類似の方式は通常距離たとえ
ば１ｍ〜∞の被写体に対するオートフオーカス機
能を得ることができるが、被写体がこれ以下、た
とえばレンズから数cmしか離れていない場合のク
ローズアツプ撮影、いわゆるマクロ撮影には無力
である。

この方式がマクロ撮影時にオートフオーカス動
作できない理由は主に以下の３点である。

(1) 三角測量方式あるいはその類似の方式では数
cm〜∞もの大きな距離範囲にわたる精度の良い
距離測定ができない。

すなわち三角測量方式は鏡の振れ角を距離に
対応、較正して使用するものであるが、数cm〜
∞を測定するための鏡の振れ角幅は数十度必要
となり、非現実的な値となる。

(2) 数cm先の被写体に対しては三角測量用ユニツ
トとレンズのバララツクスが大きくなり、測定
した距離が必ずしも撮像すべき被写体までの距
離ではない確率が著しく増大する。

(3) オートフオーカス装置はレンズの前玉部分の
距離リングを回転制御することによりピント合
わせするが、通常マクロ域のピント合わせはズ
ームリングを用いて行なうため、オートフオー
カス装置ではマクロ域のピント合わせができな
い。

これらの理由は原理上から見れば超高精度の鏡
振れ角較正制御、パララツクス補正手段、ズーム
リングにもオートフオーカス信号を送り制御する
などの手段を用いれば解決可能に見えるが、現在
のところその実現は不可能に近く、マクロ撮影時
はオートフオーカス機能を停止させるものが提案
されていることからも知ることができる。

また、特開昭49−115322号公報記載のように、
フオーカシングレンズと前側に設けた場合には、
被写体距離が短いほどフオーカシングレンズの繰
出量が大きくなるため、レンズ部の大きさにより
最至近距離が制限され、逆に後側に設けた場合に
は、レンズ部の大きさによる制限は解決されるも
ののフオーカシングレンズの移動量が被写体距離
およびズーム倍率の両方に応じるため、調整その
ものが困難である。

本発明の目的は、上記従来技術に鑑みて、マク
ロ撮影可能なビデオカメラのオートフオーカス装
置を提供するにある。

本発明では、 レンズ系後部に配置され、所定の可動範囲で前後
に移動可能にされたマスターレンズを有し、ズー
ム倍率が所定の範囲で可変のズームレンズと、 マスターレンズの後方に配置されズームレンズ
より得られた光学像を電気信号に変換する撮像素
子、および上記電気信号を処理してビデオ信号を
得る信号処理回路からなるカメラ回路と、 カメラ回路より出力されたビデオ信号に基づい
て垂直走査周期ごとに焦点正合度を検出する焦点
量検出回路と、 マスターレンズを前後に移動させる駆動手段
と、 焦点量検出回路により検出された焦点正合度に
応じて、駆動手段を介してマスターレンズの位置
を制御してピント合わせする合焦手段と、 ズーム倍率が変化可能な所定の範囲全部にわた
つて、マスターレンズが上記所定の可動範囲の全
範囲で移動可能にされた第１の状態と、 ズーム倍率が大きいほどマスターレンズの可動
範囲がより制限され、この制限された可動範囲の
最至近端における合焦可能な最至近距離がズーム
倍率によらずに一定にされた第２の状態と のいずれかに上記マスターレンズの移動可能範囲
を切換る切換手段と、 が設けられるので、ビデオカメラの操作者が使用
状況に応じて、 超近接まで自動合焦が可能な第１の状態と、ズ
ーム倍率が変化しても合焦可能な最至近距離が一
定である従来の自動合焦カメラと同様な第２の状
態とを 切換選択することができる。

以下本発明の一実施例を第１図のシステム構成
ブロツク図、および第２図の特性図を用いて説明
する。

第１図で１はズームレンズであり、マスタレン
ズの一部あるいは全部を移動することによりピン
ト合わせ動作可能な構造を有する。

２はビデオカメラの撮像素子、信号処理回路な
どから成るカメラ回路、３は焦点量検出回路、４
は差分検出回路、５はモータ駆動回路、６はズー
ムレンズ１の上記ピント合わせ構造を駆動するモ
ータ、７はズームレンズ１のズーム位置、すなわ
ち焦点距離を検出するため、ズームレバーに連動
して回転するポテンシヨメータなどのズーム位置
検出器、８は移動範囲計算回路、９は上記ピント
合わせ構造がいかなる距離に正合しているかを検
出するためのレンズ位置検出器であり、１０はこ
の構成が通常距離範囲のオートフオーカス動作を
するのか、それともマクロ域の動作をするのかを
設定するための押釦スイツチである。

先ず、押釦スイツチ１０により同図の構造が通
常距離範囲、たとえば至近距離１cm〜∞の範囲で
オートフオーカス動作をする場合につき説明す
る。ズームレンズ１に入射する被写体像がカメラ
回路２で撮像ビデオ信号となり、焦点量検出回路
３に入力する。焦点量検出回路３は撮影中の画面
のピント具合、すなわち画面のりんかくのシヤー
プさに対応する上記撮像ビデオ信号の高域周波数
成分の量を一枚の画面周期、たとえば1/60秒毎に
差分検出回路４に入力する。従つて、モータ駆動
回路５でモータ６によりズームレンズ１のピント
合わせ構造を移動しながら上記機能を動作させる
と差分検出回路４の出力には、もしモータ８の回
転方向がピントが合つてゆく方向であれば正の、
逆にピントがボケてゆる方向なら負の電圧出力が
得られるわけであり、この出力が正ならばモータ
８の回転方向をそのままに保ち、負であればモー
タ８の回転方向を逆転することにより第１図の構
成がオートフオーカス装置を構成していることが
わかる。ここで注目すべきは、ズームレンズ１の
ピント合わせはマスタレンズ系の一部あるいは全
部を移動することにより行なつていることであ
り、この場合、マスタレンズの位置とその位置で
ピントの合う被写体距離は第２図中のイ，ロ，ハ
に示すごとく、∞距離の被写体はズーム倍率によ
らぬ一定値（図中イ）であるが、その他の距離
（至近距離１ｍの場合は図中ハの２ｍの場合は図
中ロのようにズームレンズ１のズーム倍率すなわ
ち焦点距離に依存していることである。すなわ
ち、焦点距離が最大（ズーム倍率が最大）たとえ
ば同図Ａ２の値のときは１ｍ〜∞の通常距離範囲
の中にある被写体にピントを合わせるためのマス
タレンズ位置の移動範囲は同図中の０〜B₂であ
るが、焦点距離が最小（ズーム倍率が最小）たと
えば同図A₁の値のときは同じ距離範囲をカバー
するためのマスタレンズ位置の移動範囲は同図中
の０〜B₁という小さな値で良い。この焦点距離
の違いによる移動範囲の違いはほぼズームレンズ
１のズーム倍率の２乗に比例する。すなわち６倍
のズームレンズの場合は約36倍の移動範囲の違い
となるわけであり、撮像中の被写体の動き、ある
いはカメラのパン操作などに起因すると差分検出
回路６の誤動作などによるモータ移動方向の誤判
断によるボケ方向への動きを最小限にとどめるた
め、通常距離範囲のオートフオーカス動作では、
ズームレンズ１のズーム環に連動するズーム位置
検出器７により焦点距離を検出し、これを第２図
の特性を計算式あるいは表として内蔵する移動範
囲計算回路８に入力することにより、マスタレン
ズ位置を検出するレンズ位置検出器９の出力を参
照しつつモータ駆動回路５を介してモータ６を制
御し、ズームレンズ１のピント合わせ構造の移動
範囲を必要最小限の値の範囲内に留めるのが良
い。

また、この場合、第２図にズームレンズ１の可
動領域をＹとして示すように、合焦可能な最至近
距離がズーム倍率によらず１ｍの一定値となるた
め、ズーム倍率によらず合焦可能な最至近距離が
一定な従来の前玉フオーカス方式カメラと同様な
操作特性をもつことになり、従来カメラの操作に
慣れた人にも違和感を生じさせることがない。

次に押釦スイツチ１０により第１図の構成がマ
クロ域、すなわち数cm〜１ｍ（あるいわそれ以上
の距離）のオートフオーカス装置として動作する
場合（領域Ｙに領域Ｘを加えた領域をズームレン
ズ１の可動領域とした場合）につき説明する。ズ
ームレンズ１の如くマスタレンズ移動によるピン
ト合わせを行なう場合、いわゆるマクロ操作は焦
点距離がいかなる値の場合も可能であるが、説明
を簡単にするため、焦点距離が最小値A₁、すな
わちズーム倍率が最小の場合につき説明する。焦
点距離がA₁の場合、通常距離範囲の撮影には、
前述の如くマスタレンズの移動範囲は０〜B₁に
制限できるが、逆に移動範囲をこれに制限せず、
ズーム倍率が最大値の場合の移動範囲を０〜B₂
とした場合はピント合わせの可能な距離範囲がほ
ぼ通常距離範囲ピント合わせの至近距離／ズーム倍率の
２乗〜∞す なわち、至近距離１ｍ、ズーム倍率６倍のときは
約2.8cm〜∞となる。言いかえれば押釦スイツチ
１０によりマクロ域のオートフオーカス動作が指
定された場合、移動範囲計算回路８のマスタレン
ズ移動範囲を０〜B₂とすることにより第１図の
構成はマクロ域から∞領域までの全域を切替えな
しに連続にオートフオーカス動作が可能である。

以上第１図および第２図を用いて説明したよう
に本発明によれば押釦スイツチ１０の開閉により
マスタレンズ位置の移動範囲を変えることにより
通常距離範囲、マクロ域両方のオートフオーカス
を行なうことができる。なお上述の説明ではマク
ロ域のオートフオーカス動作を最小焦点距離の場
合につき説明したが、焦点距離が別の値であつて
も焦点距離の増加に従つてマクロ動作時の最至近
距離が大きな値となつてゆくのを許せば同様の機
能が得られることは明白である。

また、上述の説明ではマクロ動作時のマスタレ
ンズ移動範囲を０〜B₂とし、無限遠被写体まで
ピント合わせ可能としたが、移動範囲の下限を０
でない有限の値とすることによりレンズの移動範
囲を狭くすることによりマクロ動作時のオートフ
オーカスの誤動作を減じる手段としてもよい。

また、上述の説明では押釦スイツチ１０は焦点
距離に関係なく開閉できるが、一般消費者を対象
とする家庭用ビデオカメラなどでは操作の単純化
による操作性向上を行なうため押釦スイツチ１０
をズームレバーが特定の値あるいは範囲でしか開
閉出来ない構造とするものも良い。また、上述の
説明ではズームレンズ１の変倍構造につき特に説
明しなかつたが、これが通常の変倍機構であつて
もよいし、いわゆるマクロ機能付のものであつて
も良い。

また、第１図の構成にモータ６を直接回転させ
るための操作スイツチなどを追加し、手動操作に
よるピント合わせを可能とする構成としても良
く、この場合、手動と自動の切替スイツチを兼備
する必要があるのは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるビデオカメラのオートフ
オーカス装置の一実施例を示すブロツク図、第２
図はその動作を説明するための特性図である。 １：ズームレンズ、２：カメラ回路、３：焦点
量検出回路、４：差分検出回路、５：モータ駆動
回路、６：モータ、７：ズーム位置検出器、８：
移動範囲計算回路、９：レンズ位置検出器、１
０：押釦スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レンズ系後部に配置され、所定の可動範囲で
   前後に移動可能にされたマスターレンズを有し、
   ズーム倍率が所定の範囲で可変のズームレンズ
   と、 マスターレンズの後方に配置されズームレンズ
   より得られた光学像を電気信号に変換する撮像素
   子、および上記電気信号を処理してビデオ信号を
   得る信号処理回路からなるカメラ回路と、 カメラ回路より出力されたビデオ信号に基づい
   て垂直走査周期ごとに焦点正合度を検出する焦点
   量検出回路と、 マスターレンズを前後に移動させる駆動手段
   と、 焦点量検出回路により検出された焦点正合度に
   応じて、駆動手段を介してマスターレンズの位置
   を制御してピント合わせする合焦手段と、 ズーム倍率が変化可能な所定の範囲全部にわた
   つて、マスターレンズが上記所定の可動範囲の全
   範囲で移動可能にされた第１の状態と、 ズーム倍率が大きいほどマスターレンズの可動
   範囲がより制限され、この制限された可動範囲の
   最至近端における合焦可能な最至近距離がズーム
   倍率によらずに一定にされた第２の状態と のいずれかに上記マスターレンズの移動可能範囲
   を切換る切換手段と、 からなることを特徴とするビデオカメラのオート
   フオーカス装置。 ２ 上記焦点量検出回路は、上記ビデオ信号の高
   周波成分量に基づいて焦点正合度を検出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のビデオ
   カメラのオートフオーカス装置。 ３ 上記切換手段により切換えられた第２の状態
   では、マスターレンズの前後方向位置とズーム倍
   率とに応じて、マスターレンズの移動可能範囲の
   制限が行われることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のビデオカメラのオートフオーカス装
   置。