JPH01132279A - オートフォーカスビデオカメラ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、撮像素子から得られる映像信号を基に、焦や
の自動調整を行うビデオカメラのオートフォーカス方式
に関する。

幹）　従来の技術 ビデオカメラのオートフォーカス装置において撮像素子
からの映像信号自体を焦点制御状態の計測に用いる方法
は、本質的にバララックスが存在せず、まな被写界深度
が浅い場合や遠方の被写体に対しても、精度よく焦点を
合わせられる等優れ次点が多い。しかも、オートフォー
カス用の！別なセンサも不必要で機構的にも極めて簡単
である。

従来、このオート７オーカス方法の一例として、特開昭
６０−９７７８４号会報（ＨＯ４Ｎ５／２３２）に開示
されている、所謂山登り方式のオートフォーカス方法が
よく知られている。

この方法は、撮像素子から得られる撮像映像信号中の輝
度信号の高域成分を１フイ一ルド分にわたって順次積算
し、この積算値を焦点評価値として１フイールド毎に比
較して、この焦点評価値が最大値となるまで、フォーカ
スレンズを光軸方向に変位させる様にフォーカスモータ
の駆動を制御している。

ところで、一般にビデオカメラには、無限遠点或いは近
点な越えてフォーカスレンズを支持スるフォーカスリン
グが回転する事の無い様にストッパーが設けられている
。

従って、前述の山登り方法は、被写体がフォーカスレン
ズの近盾から無限遠＃ｒまでの間に存在する場合には適
用可能であるが、被写体が近点よりも至近距離にある、
即ち、マクロ領域にある場合には、フォーカスレンズは
合焦位置まで移動不可能となる。

そこで、通常この返点よシも近距離でのフォーカス動作
を実行する場合には、例えば°套≠≠ビデオカメラとそ
の使い方°　（昭和５６年５月２０日、日本放送出版協
会発行）のｐ１４４〜ｐ１４５に開示される方法が賞月
されている。

即ち、ビデオカメラにマクロ（超接写）機構を採用した
ズームレンズ！装着し、近点から無限遠点までの通常領
域で望遠位置から広角位置までのズーミングを為すズー
ムレンズを被写体が至近距離にある場合のフォーカス動
作に使用し、このズームレンズを通常の広角限界から更
に広角方向に手動で強制的に移動せしめ、使用者が合焦
状態にあると認識できる位置で停止させる様に構成され
ている０尚、このマクロ領域では、フォーカスレンズは
近点にて固定されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 前記従来技術によると、マクロ領域でのフォーカス動作
は手動にてズームリングを回転させてズームレンズ全変
位させている為、操作性が極めて悪い。

に）問題点を解決するための手段 本発明は、通常領域ではその最大値になる位置にフォー
カスレンズを変位せしめるフォーカスモータの駆動制御
を為すための焦点計測値ｔ１マクロ領域でのズームモー
タの駆動制御にも用い、その最大値となる位置にズーム
レンズを変位せしめることを特徴とする。

（ホ）作　用 本発明は、上述の如く構成したので、マクロ領域で、ズ
ームレンズが自動的に合焦位置を検出する様に変位する
。

（へ）実施例 以下、図面に従い本発明の一実施例について説明する。

第２図は本実施例装置の撮像機構の側面図であり、（１
）はフォーカスレンズ（２１を支持子るフォーカスリン
グであり、局面に噛合部（１ａ）が形成され、この噛合
部（１ａ）にはフォーカスモータ（３）にて回転するギ
ア（６＆）が噛合している。

（５）はズームレンズ（４）を支持するズームリングで
あり、周面にズームそ一タ（６）にて回転するギア（６
＆）が噛合する噛合部（５ａ）が形成されている０ （７）はズームリング（５）に形成されたズームボジシ
ョ／検出用の第１段付リプであり、支持部（８）に固定
された検出スイッチ（９）の可動接片（９ａ）が凸部（
７ａ）　、中間部（７Ｄ）　、凹部（７ｏ）と当接可能
であり、凸部（７ａ）との当接状態で’ｐｇｊｅ　　（
望遠）領域に、中間部（７ｂ）との当接状態でＭｉｄｄ
ｌｅ　　（中間）領域に、凹部（７ｃ）との当接状態で
Ｗｉｄｅ（広角）領域にズームレンズ（４）があること
を検出する〇 （１（ｌは第１段付リプ（７）と同様にズームリング（
５）に形成されたマクロ領域検出用の第２段付リプであ
り、第１段部（１０ａ）に可動接片（９！Ｌ）カ当接し
ている時にズームレンズ（４）がマクロ領域にあること
が、第２段部（１０ｍ））Ｋ乗り上げた時にマクロ領域
の限界点に達したことが検出される。

（Ｉｌｌはズームリング（５）の動きをマクロ領域と他
の領域に区別する九めの電磁ロックであり、ズームリン
グ（５）が矢印方向に回転して、可動接片（９ａ）が凹
部（７ａ）から第１段部（１０ａ）に乗り上げる直前位
置で、ズームリング（５）の回転を阻止せしめるメカロ
ック手段である。

ｔｉりは電磁ロック（ｌυによるロックを手動で解除さ
せる解除メカスイッチである。０はレンズ鏡筒、Ｑ４は
ＯＯＤ　（撮像素子）を固定した基板である。

次に第１図の回路ブロック図を用いてフォーカス動作に
ついて詳述する。

被写体からの入射光は、フォーカスレンズ（２）及びズ
ームレンズ（４）を経て、０ＯＤＯ４＋に結像され、こ
こで作成された撮像出力がプロセス回路ｔ１！９にて撮
像映像信号となり、焦点評価値発生回路ｔｉｅに入力さ
れる。

焦点評価値発生回路＜ＩＧは、第３図に示すように構成
される。映像信号より同期分離回路（１６ａ）によって
分離された垂直同期信号（”／Ｄ）％水平同期信号（Ｈ
Ｄ）はサンプリングエリアを設定するためにゲート制御
回路（１６１））に入力される。ゲート制御回路（１６
１））では、垂直同期信号（ＶＤ）％水平同期信号（Ｈ
Ｄ）及び固定の発振器出力に基づいて、画面中央部分に
長方形のす／プリングエリアを設定し、このサンプリン
グエリアの範囲のみの輝度信号の通過を許容するゲート
開閉信号をゲート回路（１６０）に供給する。

ゲート回路（１６Ｑ’）によってサンプリングエリアの
範囲内に対応する輝度信号のみが、高域通過フィルター
（Ｈ，Ｐ、Ｆ）　（１６（１）を通過して高域成分のみ
が分離され、次段の検波回路（１６θ）で振幅検波され
る。この検波出力は積分回路（１６ｆ）でフィールド毎
に積分されて、Ａ／Ｄ変換回路（１６ｇ）にてディジタ
ル値に変換されて現フィールドの焦点評価値が得られる
。前述のように構成された焦点評価値発生回路１１ｅは
常時１フイ一ルド分の焦点評価値を出力する。

この焦点評価値は一旦第１メモリαＤに保持された後に
、第２メモリαＳ及び比較回路（１９に入力される。第
２メモリーは第１メモリ（１７１の１フイールド前の焦
点評価値を保持するもので、比較回路ａ９では現フィー
ルドと１フイールド前の焦点評価値を逐次比較する。

（イ）はフォーカスリング（１１が近点ストッパーに当
接して、フォーカスレンズ（２）が近点に達したことを
メカ的に検出する近点スイッチである。

（２１Ｊは比較回路（１９出力と近点スイッチ■出力に
基いて、切換回路のを制御するモータ切換回路である０ 例えば、被写体がフォーカスレンズ（２）の近点から無
限遠点までの間にある場合には、焦点評価値とレンズ距
離（フォーカスレンズ（２）から被写体までの距離）の
関係は、第４図に示す様になり、最大評価値となる山の
頂点が出現するため、モータ切換回路（２Ｄにて切換回
路のは比較回路（１９出力がフォーカスモータ制御回路
−に供給され、この比較出力に基いてフォーカスモータ
（３）の回転方向及び停止タイミングが決定される。

この場合のフォーカス動作は、まず初期状態としてフォ
ーカスモータ（３）をいずれかの方向に回転させ、焦虜
評価値が増加するならばそのままの回転方向を維持し、
減少するならば、回転方向を逆転して、常時増加方向に
フォーカスレンズを移動せしめ、頂点（財）を通過して
減少傾向になると、フォーカスモータ（３）を直ちに逆
転して所定量戻してフォーカスモータ（３）を頂点（財
）にて停止させる。

この近点から無限遠点までの間に被写体がある場合には
、ズーム指令手段鏝にてズームレンズ（４）がＴｅ１ｅ
、　Ｍｉｄｄｌｅ、、Ｗｉｄｅ　　の３領域を選択でき
る様に、ズームモータ制御回路Ｃ１１に指令を発して、
ズームモータ（６）を制御せしめる。尚、ズーム領域の
検出は、前述の様に可動接片（９ａ）と第１没付リプ（
７）との当接状態に応じて検出スイッチ（９）にて検出
される０ また、この場合、電磁ロックαＤは作動状態にあり、ｗ
ｔａｅ領域が選択されて、ズームリング（５）が回転し
続ける場合でも、可動接片（９ａ）が凹部（７０）から
第１段部（１０＆）に乗り上げる直前位置で回転は阻止
されるため、マクロ領域になることはない。

次に被写体が近点より至近距離にある場合には焦点評価
値は第５図の如く、近点にて最大とはなるが、近点より
遠方では山の頂点は出現しない０従って、モータ切換回
路Ｃ！υは近点にて最大評価値となり、ここまで単純に
増加傾向が続くことを検出して切換信号を発し、切換回
路のを切換えて、比較回路０出力をズームモータ制御回
路（３１＋に供給する。また、この切換信号は電磁ロッ
クＱｌｌにも供給され、電磁ロックａυはこれによりロ
ックを解除する。

ズームモータ制御回路Ｇｌｌは、比較出力を受けるとズ
ーム指令手段（７）によっては非作動となり、無条件で
ズームレンズ（４）がマクロ領域に進入する様にズーム
リング（５）をＷ　ｉ　６　ｅ領域から更に第２図の矢
印方向に回転させ、可動接片（９ａ）を第１段部（ＩＣ
Ｉ）に移動させる。

このマクロ領域では、ズームレンズ（４１ｕ　Ｔ　ｅ　
ｌ　ｅ〜Ｗｉａｅ　　のズーム領域で示した様に、合焦
位置を変化させずにＣｔＯＤまでの焦点距離を変化させ
て、ズームに伴う焦点状態の変化な生ぜしめない様な動
作はせず、既に一般によく知られたマクロ、フォーカシ
ングを実行する。

即ち、ズームリング（５）に支持される通常のズームレ
ンズ（４）は説明を容易にするために第２図の様に１個
のレンズにて図示したが、実際には変倍レンズであるバ
リエータ−、ピント面を変動させないタメのコンペンセ
ーター、更にはエレクタ−やリレーレンズと呼ばれる複
数のレンズ群にて構成され、マクロ領域では、各レンズ
群の動きがズーム領域での動きとは異なり、あたかもフ
ォーカスレンズ（２）を変位せしめた場合と同様にフォ
ーカス動作の実行が可能となる特性を有している。

従って、このマクロ領域でも、比較回路α９出カにて焦
点評価値の山の頂点いに達する様にズームモータ（６）
の回転制御が父−ムモータ制御回路ｃ３１３にて為され
る。即ち、第１メモリｆｉηの現フィールドの焦点評価
値が、第２メモリα秒の１フイールド前の焦点評価値に
比べて常に大きくなる方向に、ズームモータ（６）の回
転方向を決定し、頂点−に達した時点でズームモータ（
６）を停止させる。この際のフォーカス動作は、前述の
フォーカスモータの制御による山登りサーボとモータが
ズームモータである以外は全く同様である。

尚、解除メカスイッチ（１２１にて手動で電磁ロックａ
υを解除して、手動でズームリング（５）を回転させて
従来例と同様にマクロ領域における手動によるフォーカ
ス動作も可能である。更に、マクロ領域において、ズー
ムリング（５）が第２図の矢印方向に移動して、第２段
部（１０１））に可動接片（９ａ）が乗り上げる、即ち
被写体が極端にレンズに接近しているためにマクロ領域
でもカバーできない場合には、マクロ領域の限界点（近
点）にズームレンズ（４）を停止させてフォーカス動作
を終了する。

また、第１図の回路ブロックをマイクロコンピュータを
用いて、ソフトウェア的に処理可能であることは言うま
でもない。

第６図は第１図の回路ブロック図の動作を説明するフロ
ーチャートである。

この第６図において、手順（４０の山登りサーボはフォ
ーカスレンズ（２）の変位に伴うフォーカス動作を、ま
た手順（４１１の山登りサーボは、ズームレンズ（４）
のマクロフォーカシングを示している。また、手順（４
？Ｊの遠点到達検出は、フォーカスレンズ（２）が無限
遠点に達するまでフォーカスリング（１）が回転したこ
とを検出する遠、白ストッパー（図示省略）にて為され
、被写体が極端に遠方にある場合には無限遠点にてフォ
ーカスレンズ（２）を固定している。

尚、手順（４３（４４（４！９（４６）はフォーカス動
作が終了した後、被写体が動いた場合に、焦点評価値が
ある閾値以上変動したことを検出して、フォーカス動作
を最初からやり直すことを示している。

（ト）発明の効果 上述の如く本発明によれば、マクロ領域以外の領域では
、焦点評価値が山の頂点に達する様にフォーカスレンズ
が自動的に変位し、マクロ領域でも焦点評価値が山の頂
点に達する様にズームレンズが自動的に変位してマクロ
フォーカシングＤ１゛実行され、精度が高く操作性に優
れたオートフォーカス動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は全て本発明の一実施例に係り、＠１図は回路ブロ
ック図、第２図は撮像機構の側面図、第３図は要部回路
ブロック図、第４図、第５図″は焦点評価値とレンズ位
置との関係図、第６図はフローチャートである。 ａ４・・・０ＯＤ（撮像素子）　、（ｌＧ・・・焦点評
価値発生回路、（２）・・・フォーカスレンズ、（３）
・・・フォーカスモータ、＋４）・・・ズームレンズ、
（６）・・・ズームモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子により得られる撮像映像信号の高域成分
   のレベルを焦点評価値として出力する焦点評価値発生手
   段と、 被写体がフォーカスレンズの遠点から近点の間にある場
   合に、前記焦点評価値が最大となる位置に前記フオーカ
   スレンズを変位せしめるフォーカスモータと、 被写体が前記フォーカスレンズの近点より近距離にある
   場合に、前記焦点評価値が最大となる位置にズームレン
   ズを変位せしめるズームモータとから成るオートフォー
   カスビデオカメラ。