JP5028945B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォーカスレンズを駆動するフォーカスリングを備えたレンズ装置を備えた撮像装置に関する。

従来、業務用などの比較的高度な操作が可能なビデオカメラにおいては、フォーカスレンズの位置を移動させるフォーカスリングがレンズ筐体に設けられており、フォーカスを合わせたい時にはフォーカスリングを手動で回転させることにより、その回転量に基づいてフォーカスレンズが光軸上を前後方向に移動するように構成してある。

この場合、フォーカスリングとフォーカスレンズの駆動機構とを直接機械的に連動させているわけではなく、フォーカスリングの回転量を電気的に検出してモータを駆動させることにより、フォーカスレンズ駆動機構を介してレンズを移動させている。つまり、フォーカスリングの回転量を検出するエンコーダがあり、エンコーダで検出された回転量が信号に変換されてモータに伝送されることで、モータを介してフォーカスレンズが駆動される。よって、フォーカスリングには固定端が設けられておらず、左右どちらの方向にも制限無くエンドレスに回転するようになっている。このような固定端を設けていない構成としてあることで、例えばオートフォーカス機能で自動的なフォーカス調整が行われている最中にも、手動で自由にフォーカスリングを回動させて、フォーカス調整状態を補正することが簡単にできる。

特許文献１には、オートフォーカス時にはフォーカスリングを目盛りリングから切り離し、フォーカスリングを回転させないようにしたことについての開示がある。
特開平８−１４６２８２号公報

ところで、フォーカスリングに固定端が無い構成とした場合には、オートフォーカス時のフォーカス補正が比較的簡単に行える利点があるが、オートフォーカスにおける合焦の状態がどの程度であるかは、ファインダの画面上で確認を行う必要があった。フォーカスリングに固定端があるタイプのレンズの場合には、フォーカスリングの回動位置が、フォーカス調整状態（合焦距離）と一致するので、手動での調整は行い易いが、オートフォーカス時に、その固定端のあるフォーカスリングを、合焦状態と一致させて回動させる必要があり、フォーカスリングを回動させる機構が複雑化する問題があった。

また、オートフォーカス機能を使用する場合にも、モータの回転速度には限界があるため、モータの回転速度を越えた速さで合焦させることができないという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、オートフォーカス時と手動によるフォーカス調整のいずれの際も良好な操作が行えるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、フォーカスレンズと、光軸上の第１の位置と第２の位置との間を移動可能であり、第１の位置にある場合に回動範囲が制限されない第１のフォーカスリングと、第１のフォーカスリングの第１の位置における回転量を検出する第１の回転角度検出部と、第１のフォーカスリングが第２の位置にある場合に第１のフォーカスリングと連結し、回動範囲が、フォーカスレンズの調整可能な範囲に連動して対応した制限された範囲である第２のフォーカスリングと、第２のフォーカスリングの回転量を検出する第２の回転角度検出部と、フォーカスレンズを駆動する駆動部と、第２のフォーカスリングの回転方向の位置を検出する第２のフォーカスリング位置検出部と、第２のフォーカスリングの回動量に対応するフォーカスレンズの移動量による合焦位置を示す距離計と、第１のフォーカスリングが第１の位置にある場合には、第１の回転角度検出部で検出した回転量を基に制御信号を生成して駆動部に供給し、第１のフォーカスリングが第２の位置にある場合には、フォーカスレンズの合焦距離を距離計が示す距離に定めて駆動部を制御し、第２の回転角度検出部で検出した回転量を基に制御信号を生成して駆動部に供給する制御部とを具備する。

このようにしたことで、第１のフォーカスリングを第１の位置に合わせたときには、固定端がない第１のフォーカスリングの回転量に応じてフォーカスレンズが駆動され、第１のフォーカスリングを第２の位置に合わせたときには、固定端がある状態となって、その回動位置を基にフォーカスレンズが駆動される。

本発明によると、固定端がない状態でのフォーカス調整と、固定端がある状態でのフォーカス調整との双方が、第１のフォーカスリングの位置の切り替えで簡単に行え、状況に応じて２つのモードを切り替えることにより、素早い焦点合わせを実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図５を参照して説明する。

本実施の形態においては、オートフォーカス機能を働かせることのできるマニュアルモードと、距離計と連動した焦点合わせを行えるフルマニュアルモードとを備えたビデオカメラに適用したものである。図１及び図２は、ビデオカメラ１００のレンズ部の外観の例を示す斜視図である。本例においては、フォーカスレンズを駆動するフォーカスリングを、光軸方向の前後の２つの位置で切り替え可能な構成としてあり、図１はフォーカスリング１が光軸方向の後ろ側に位置している状態を、図２はフォーカスリング１が光軸方向の前側に位置している状態を示している。

図１及び図２において、レンズ部５０は、フォーカスレンズ（図示略）等で構成されるレンズ群１０と、レンズ群１０を保持するレンズ筐体７、レンズ群１０内のフォーカスレンズを光軸の前後方向に移動させる第１のフォーカスリング１、被写体までの距離を計測する距離計３、レンズ群１０の焦点距離を変化させるズームリング５、ズームリング５の回転を助けるズームリング用レバー５ａ、各種設定の切り替えを行うスイッチ群６、ビデオカメラ本体との接続部であるマウント部８とで構成される。

第１のフォーカスリング１は、右方向又は左方向に回転させることで、レンズ群１０内のフォーカスレンズを光軸の前後方向に移動させる。第１のフォーカスリング１とレンズ群１０間の連動の詳細については後述する。第１のフォーカスリング１は、光軸方向の前側の位置（第１の位置：図１に表示された位置）と、光軸方向の後ろ側の位置（第２の位置：図２に表示された位置）の２つの位置を切り替えられる構成としてある。第１のフォーカスリング１が、図２に示されたような光軸方向後ろ側の位置にあるときには、フォーカスレンズの移動と距離計３とが連動するように構成してある。第１のフォーカスリング１の各位置におけるレンズ部５０内部の動作の詳細については後述する。

第１のフォーカスリング１の内部には、ギア（歯部）を設けてあり、同じく歯部を備えた第２のフォーカスリング２と連結又は非連結されるクラッチ機構を構成してある。第１のフォーカスリング１が光軸上に前に移動することによりクラッチの連結が解かれ、光軸上を後ろに移動すると連結されるようにしてある。第１のフォーカスリング１と第２のフォーカスリング２とのクラッチ機構について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、第１のフォーカスリング１と第２のフォーカスリング２とを接続するクラッチが連結した様子を示す図であり、図３（ｂ）は、クラッチが開放された状態を示す図である。図３（ａ）及び（ｂ）においては、第１のフォーカスリング１と第２のフォーカスリング２との連結又は非連結の状態を分かりやすく示すため、第２のフォーカスリング２の外周部を破線で示してある。

図３（ａ）においては、第１のフォーカスリング１が光軸上を矢印で示された方向に移動しており、第１のフォーカスリング１の歯部１ａと第２のフォーカスリング２の歯部２ａとが離れていることが示されている。この状態において第１のフォーカスリング１を回転させると、その回転量は、回転角度検出部としてのエンコーダ４ａ（第１の回転角度検出部）により検出され、検出信号が後述するモータに伝送される。なお、本例においては、回転角度検出部としてエンコーダ（ロータリエンコーダ）を使用した例を挙げているが、回転角度を検出可能なセンサであれば、他の装置を用いるようにしてもよい。

図３（ｂ）においては、第１のフォーカスリング１が光軸上を矢印で示された方向に移動しており、第１のフォーカスリング１の歯部１ａと第２のフォーカスリング２の歯部２ａとが結合していることが示されている。第１のフォーカスリング１と第２のフォーカスリング２とが結合していることにより、第１のフォーカスリング１を回転させると第２のフォーカスリング２も連動して一緒に回転する。第２のフォーカスリング２の両端には固定端を設けてあり、その回動角範囲は例えば１２０°等としてある。

次に、ビデオカメラ１００の内部構成例について、図４のブロック図を参照して説明する。図４に示すビデオカメラ１００において、フォーカスレンズ１１により被写体の像が撮像素子１３の受光部（図示略）に結像され、撮像素子１３により光電変換されて撮像信号とされる。なお、撮像素子１３に入射される光の量は、絞り１２の開閉量によって制御される。撮像素子１３で生成された撮像信号は、アナログ信号処理部１４に出力される。

アナログ信号処理部１４は、相関二重サンプリング回路やＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路（いずれも図示略）等で構成される。相関二重サンプリング回路では、入力された画像信号に含まれるリセットノイズの除去を行い、ＡＧＣ回路では入力された画像信号を増幅して一定の信号レベルに制御する。アナログ信号処理部１４で信号処理された撮像信号は、アナログ／デジタル変換部１５に供給され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。

アナログ／デジタル変換部１５でデジタル信号に変換された撮像信号は、信号処理部１６に供給される。信号処理部１６では、入力された撮像信号に対して画像信号処理を行い、出力撮像信号を生成する。画像信号処理としては、例えば、撮像信号のあるレベル以上を圧縮するニー補正、撮像信号のレベルを設定されたγカーブに従って補正するγ補正、撮像信号の信号レベルが所定範囲となるように制限するホワイトクリップ処理やブラッククリップ処理等を行う。また、信号処理部１６は、映像信号から輝度信号(Ｙ)と色信号(Ｃ)を分離するＹ／Ｃ分離を行い、分離した輝度信号をオートフォーカス（以下ＡＦと称す）検出部１７に供給する。

ＡＦ検出部１７は、撮像画枠内に設けた特定領域の撮像信号の高周波成分を抽出して、画像のコントラストに対応した評価値を算出する。評価値は、一般的な被写体において、ジャストピンに近づくとその値が上昇し、ジャストピンでは評価値が極大となる。ＡＦ検出部１７で算出された評価値は、制御部１８へ出力される。

制御部１８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）より構成され、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上に読み出して実行することにより、ビデオカメラ１００の各部の制御を行う。また制御部１８は、ＡＦ検出部１７から入力された評価値を基に、後述するモータ２１を制御するための制御信号を生成し、モータ駆動部２０に供給する。モータ駆動部２０は、モータ２１を駆動するための回路である。モータ駆動部２０は、制御部１８から供給された制御信号に基づいてモータ２１を駆動し、モータ２１によってフォーカスレンズ１１が光軸方向に前後に移動する。オートフォーカス機能を用いて撮像が行われる場合は、フォーカスレンズ１１の光軸方向への移動は、評価値が極大（ジャストピン）となるように制御されて行われる。

ＡＦ検出部１７での処理は、図示しないフォーカスモード切り替えスイッチにより、ＡＦモードが選択された時や、１ショットＡＦを作動させる１ショットスイッチ１９が押下されたときに行われる。

また本例におけるビデオカメラ１００は、図３（ａ）で説明したクラッチ開放状態における第１のフォーカスリング１の回転を検知して、回転量に応じた検出信号を生成するエンコーダ４ａと、図３（ｂ）で説明したクラッチ連結状態において、第２のフォーカスリング２（図３参照）の回転を検知して、回転量に応じた検出信号生成するエンコーダ４ｂ（第２の回転角度検出部）とを備える。エンコーダ４ａ又は４ｂで生成された検出信号は制御部１８に供給される。

さらに本例におけるビデオカメラ１００は、第２のフォーカスリング２の回転方向の位置を検出する第２のフォーカスリング位置検出部２２を備える。第２のフォーカスリング位置検出部２２で検出された位置情報は、距離計３に伝送される。

距離計３は、第２のフォーカスリング２の回動量、即ち、フォーカスレンズ１１の移動量による合焦位置を示す距離計である。距離計３と連動した焦点合わせは、第１のフォーカスリング１が光軸方向の後方に位置しているときに行え、第１のフォーカスリング１が光軸方向の前方に位置しているときには、合焦位置と一致しない。

また、第２のフォーカスリング２は距離計３と連動させてあるため、図３（ａ）に示されたようなクラッチ開放状態から、図３（ｂ）に示されたようなクラッチ接合状態に状態が変化すると、合焦距離が距離計３で示された距離に合わせこまれ、それに連動して、制御部１８の制御に基づきフォーカスレンズ１１の位置も移動するようにしてある。これにより、クラッチ開放状態においてレンズと被写体像との距離がどのように定められていようとも、フォーカスリング１が後方に動かされて第２のフォーカスリング２と連結すると、レンズの合焦距離は、距離計３上で示されている距離に調整される。

反対に、図３（ｂ）に示されたようなクラッチ接合状態から、図３（ａ）に示されたようなクラッチ開放状態に状態が変化すると、クラッチ開放状態におけるレンズと被写体像との距離（フォーカスレンズ１１の位置）は保持されたままとなる。

次に、第１のフォーカスリング１を光軸方向に前後に移動させる操作に伴い、マニュアルモードとフルマニュアルモードが切り替わる処理の例について、図５のフローチャートを参照して説明する。

マニュアルモードとは、オートフォーカス機能を働かせることのできるモードであり、このモードにおいては、オートフォーカスで合焦後に、第１のフォーカスリング１を回転させることで合焦位置の手動調整を行うことができる。フルマニュアルモードとは、距離計３に連動させた焦点合わせを行えるモードで、このモードにおいては、オートフォーカス機能を働かせることはできない。

図５のフローチャートの説明を始めると、まず、クラッチが連結しているか、つまり、第１のフォーカスリング１と第２のフォーカスリング２とが連結されているかの判断において（ステップＳ１）、連結ありと判断されると、ステップＳ１３に移動する。連結なしと判断された場合には、マニュアルモードに遷移する（ステップＳ２）。クラッチ連結の有無は、図３（ａ）及び（ｂ）で説明したように、第１のフォーカスリング１を光軸方向に前後に移動させる動作により切り替わるものであり、第１のフォーカスリング１を前に移動させることによりクラッチが開放になり、後ろに移動させることによりクラッチが連結される。

次に、マニュアルモードにおいて、ＡＦ操作が行われた否かの判断がされる（ステップＳ３）。オートフォーカス操作、つまり１ショットスイッチが押下されてオートフォーカスによる合焦が行われたか否かの判断において、オートフォーカス操作ありと判断されると、次に第１のフォーカスリング１が回動したか否かについての判断がされる（ステップＳ４）。第１のフォーカスリング１の回動を確認できなかった場合は、後述するステップＳ１０へ移動する。第１のフォーカスリング１が回動したと判断された場合には、第１のフォーカスリング１側のエンコーダ４ａからその回転量が検出される（ステップＳ５）。そして、回転量に応じてＡＦのフォーカス調整量が修正される（ステップＳ６）。

ステップＳ３で、オートフォーカスの操作が行われなかったと判断された場合には、次に第１のフォーカスリング１が回動したか否かの判断がされ（ステップＳ７）、第１のフォーカスリング１の回動を確認できなかった場合は、後述するステップＳ１０へ移動する。第１のフォーカスリング１が回動したと判断された場合には、第１のフォーカスリング１側のエンコーダ４ａからその回転量が検出される（ステップＳ８）。そして、回転量に応じてフォーカスレンズ１１が駆動される（ステップＳ９）。

次に、ステップ１０で、クラッチが連結状態に変化したか否かの判断が行われる。クラッチが開放状態のままであれば、再びステップＳ３に戻る。クラッチが連結状態に変化したと判断された場合には、フルマニュアルモードに遷移する（ステップＳ１１）。

フルマニュアルモードに遷移すると、レンズと被写体像との距離が、距離計３上で選択された距離に合うようにフォーカスレンズ１１が駆動される（ステップＳ１２）。そして次に、第１のフォーカスリング１が回動したか否かの判断がされる（ステップＳ１３）。第１のフォーカスリング１の回動を確認できなかった場合は、後述するステップＳ１６へ移動する。第１のフォーカスリング１が回動したと判断された場合には、第２のフォーカスリング２側のエンコーダ４ｂから回転量が検出され（ステップＳ１４）、検出された回転量に応じてフォーカスレンズ１１が駆動される（ステップＳ１５）。

そして次に、クラッチが開放状態に変化したか否かの判断が行われ（ステップＳ１６）、変化したと判断された場合には、その時点のフォーカス位置を保持した上で（ステップＳ１７）、ステップＳ２に移動する。つまり、最後のフォーカス位置を保持したままでマニュアルモードに遷移する。ステップＳ１６でクラッチの状態に変化が無い（連結状態のまま）と判断された場合には、ステップＳ１３に戻る。

このように、第１のフォーカスリング１を光軸方向の前後に移動可能な構成とし、第１のフォーカスリング１を後ろに移動させることで第１のフォーカスリング１と距離計３とを連動させるようにしため、第１のフォーカスリング１の位置切り替えにより、距離計３と連動した焦点合わせを行えるようになる。

このため、被写体との距離がつかめている場合には、第１のフォーカスリング１を光軸後ろ側に移動させることで、距離計３と連動させた焦点合わせを行うことができるようになる。つまり、ファインダで合焦状態の確認を行う必要がなくなるため、より素早い焦点合わせを行えるようになる。

また、第１のフォーカスリング１を光軸後ろ側に移動させることにより、焦点が距離計３上で選択されている距離に自動的に合うようになるため、フルマニュアルモードにおいて、焦点が例えば無限遠に合っている状態から３ｍ等に合わせ込みたい場合なども、第１のフォーカスリング１を延々と回し続けるよりも早く焦点合わせを行えるようになる。

また、焦点合わせのマニュアル操作において、固定端の無い状態で第１のフォーカスリング１を回転させる操作と、固定端があり距離計３と連動した状態で第１のフォーカスリング１を回転させる操作の２種類の操作を行えるようになるため、被写体の状態に応じた臨機応変な撮像を行えるようになる。

なお、ここまで説明した実施の形態では、ビデオカメラに適用した例を説明したが、撮影部と録画部とを一体化したビデオカメラ又はこれと同等の機能を有するその他の装置等であってもよく、様々な装置に広く適用可能である。また、レンズ部は、ビデオカメラに対して着脱自在に構成して、レンズ部を交換可能に構成してもよい。

本発明の一実施の形態によるレンズ装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるレンズ装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるレンズ装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるビデオカメラの内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による第１のフォーカスリングを光軸方向に前後に移動させる操作に伴い、マニュアルモードとフルマニュアルモードが切り替わる処理の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…第１のフォーカスリング、２…第２のフォーカスリング、３…距離計、４…エンコーダ、５…ズームリング、１１…フォーカスレンズ、１２…絞り、１３…撮像素子、１４…アナログ信号処理部、１５…Ａ／Ｄ変換部、１６…信号処理部、１７…ＡＦ検出部、１８…制御部、１９…１ショットスイッチ、２０…モータ駆動部、２１…モータ、２２…第２のフォーカスリング位置検出部

Claims (5)

1. フォーカスレンズと、
   光軸上の第１の位置と第２の位置との間を移動可能であり、前記第１の位置にある場合に回動範囲が制限されない第１のフォーカスリングと、
   前記第１のフォーカスリングの第１の位置における回転量を検出する第１の回転角度検出部と、
   前記第１のフォーカスリングが前記第２の位置にある場合に前記第１のフォーカスリングと連結し、回動範囲が、前記フォーカスレンズの調整可能な範囲に連動して対応した制限された範囲である第２のフォーカスリングと、
   前記第２のフォーカスリングの回転量を検出する第２の回転角度検出部と、
   前記フォーカスレンズを駆動する駆動部と、
   前記第２のフォーカスリングの回転方向の位置を検出する第２のフォーカスリング位置検出部と、
   前記第２のフォーカスリングの回動量に対応する前記フォーカスレンズの移動量による合焦位置を示す距離計と、
   前記第１のフォーカスリングが第１の位置にある場合には、前記第１の回転角度検出部で検出した回転量を基に制御信号を生成して前記駆動部に供給し、前記第１のフォーカスリングが第２の位置にある場合には、前記フォーカスレンズの合焦距離を前記距離計が示す距離に定めて前記駆動部を制御し、前記第２の回転角度検出部で検出した回転量を基に制御信号を生成して前記駆動部に供給する制御部と
   を具備する撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置において、
   前記第１のフォーカスリングが前記第１の位置にある場合に、前記フォーカスレンズのフォーカス合焦状態の検出に基づいて自動フォーカス調整を行いながら、前記第１のフォーカスリングの回動による手動フォーカス調整が行えるようにし、
   前記第１のフォーカスリングが前記第２の位置にある場合に、前記第１及び第２のフォーカスリングの回動による手動フォーカス調整が行えるようにした
   撮像装置。
3. 請求項１記載の撮像装置において、
   前記第１のフォーカスリングが前記第１の位置から前記第２の位置に切り替わった場合に、前記フォーカスレンズの位置を、前回第２の位置となった際の最後のフォーカスレンズの調整位置に設定する
   撮像装置。
4. 請求項１記載の撮像装置において、
   第１のフォーカスリングが前記第２の位置にある場合には、前記第１のフォーカスリングは、前記フォーカスレンズの位置を示す距離計と連動する
   撮像装置。
5. 請求項１記載の撮像装置において、
   撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて評価値を算出するオートフォーカス検出部を備え、
   前記制御部は、前記第１のフォーカスリングが前記第１の位置にある場合に、前記オートフォーカス検出部により算出された評価値に応じて制御信号を生成し、該制御信号を前記駆動部に供給して、前記評価値に基づいたオートフォーカス制御を行う
   撮像装置。

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