JPH01137887A - 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、ビデオカメラに用いられる自動焦点調節装置
に関する。

従来の技術 ビデオカメラに用いられる自動焦点調節装置としては、
様々なものが提案され、実用化されている。その中でビ
デオカメラの撮像素子の出力信号を用いる方式は、映像
信号の高周波成分が最大になるように光学焦点調節機構
を制御し焦点調節を行う、いわゆる山登り制御が知られ
ている。（例えば、［山登りサーボ方式によるテレビカ
メラの自動焦点調整」石田他、ＮＨＫ技術研究報告、第
１７巻、第１号、２１ページ）。

以下、図面を参照しながら、上述した、従来の自動焦点
調節装置の一例について説明する。

第３図は従来の自動焦点調節装置の構成を示すブロック
図である。第４図（ａ）（ｂ）は、従来の自動焦点調節
装置の出力の要部波形図である。

第３図において、■は撮像レンズ、２は撮像素子及びカ
メラ回路、３は高域ろ波器、４は検波器、５は差分ホー
ルド回路、６はサーボ増幅器、７はモータ駆動回路、８
は１最像レンズ１の距離環を回転させるモータである。

以上のように構成された従来の実施例について第４図の
要部波形図を用いて、動作を説明する。

撮像レンズｌを介して撮像素子２上に結像した被写体像
は電気信号に変換され、カメラ回路２から高域ろ波器３
に入力される。入力された映像信号は、高域ろ波器３で
高周波数成分が抜き取られ、検波器４で検波される。検
波器４の出力は、映像信号中の高周波成分の量に比例し
た値（以下、焦点電圧と称する。）となる。差分ホール
ド回路５に入力された焦点電圧信号は、一定時間間隔で
保持され、差分が取られ、焦点電圧の時間的変位量を示
す信号が出力される。

第４図（ａ）に、横軸に撮像レンズ１の距離環位置、横
軸に検波器４の出力をとり、撮像レンズｌの距離環を至
近位置Ａから無限遠位置Ｂまで回転させたときの検波器
４の出力値の変移をしめす。

（以下、焦点電圧曲線と称する。）撮像レンズ１が合焦
状態にある時、焦点電圧は最大値を示し、合焦状態から
、はずれるにつれ、焦点電圧値は下がり焦点電圧曲線は
全体として山型の形状となる。

第４図（ｂ）は、差分ホールド回路５の出力値の変移で
あり、焦点電圧°曲線を時間軸で微分した形状を示して
いる。

撮像レンズ１を合焦状態にするためには、第４図ら）よ
り差分ホールド回路５の出力値が正のときは、焦点電圧
曲線を登っている状態であるので、さらにその方向へ距
離環を回転させ、焦点電圧の時間的変位が零になったと
き、距離環を停止させるように、モータを駆動すればよ
い。差分ホールド回路５の出力値が負のときは、焦点電
圧曲線を下っている状態であるので、距離環の回転方向
を逆転させる。すなわち、差分ホールド回路５の出力を
サーボ増幅器６で増幅したのち、モータ駆動回路７に入
力し、モータ８で距離環を回転させれば、焦点調節動作
を行うことができる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、画面内に高周波
成分を持つ被写体が少ない場合、あるいは、映像信号の
信号対雑音比が悪いとき、検波回路の出力が、すなわち
焦点電圧が、雑音成分により変動するため、安定な焦点
調節動作が保証されなくなるという問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑み、焦点電圧の変動を減少させ
、常に安定した焦点調節動作を可能とする自動焦点調節
装置を提供するものである。

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、本発明による自動焦点調節
装置は、撮像素子からの映像信号が入力されるアナログ
−デジタル変換器と前記アナログ−デジタル変換器の出
力をデジタル的に微分する微分回路と、前記微分回路の
出力信号に対して時間軸上での抜取りを行うゲート回路
と、前記ゲート回路の出力信号のうち特定の周波数帯域
の信号のみを通過させる帯域ろ波器と、前記帯域ろ波器
の出力の絶対値をとる絶対値回路と、前記絶対値回路の
出力を、帯域制限し、−水平走査期間内のピーク値を検
出する検波回路と、前記検波回路の出力が予め定められ
たレベル以上のときのみ、検波回路の出力を１ラインご
とに、−フィールド期間加算する加算回路と、前記加算
回路の出力が最大になるように↑最像レンズのフォーカ
シングレンズを駆動する信号を出力する制御部と、制御
部の出力に応じて↑最像レンズのフォーカシングレンズ
を駆動する駆動回路とを具備した構成のものである。

作用 本発明の自動焦点調節″装置は上記した構成により、帯
域制限してピーク値を検出する検波回路により高周波成
分の雑音、を抑圧し、また、−水平走査期間の検波回路
の出力を加算することにより、焦点電圧値の変動を抑え
、焦点調節動作の安定化を実現することができる。

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
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例の自動焦点調節装置のブロッ
ク図である。第１図において、１は撮像レンズ、１０は
撮像素子およびカメラ回路であり撮像レンズ１により形
成された被写体像を電気信号に変換し映像信号を出力す
る。撮像素子及びカメラ回路２の出力はアナログ−デジ
タル変換器９で、デジタル信号に変換され、デジタル信
号処理部１０に入力される。１１は微分回路であり、映
像信号の直流成分を除去する。微分回路１１で直流成分
を除去した際に生じる波形のうち、有効走査期間の始ま
りと終わりの部分に含まれる高周波成分は、被写体に含
まれる高周波成分ではないので、時間軸上での抜取りを
行うゲート回路１２により水平走査期間の中央部のみが
抜き取られ、不要部分は除かれる。ゲート回路１２から
出力された信号は、帯域ろ波器１３で所望の周波数成分
が抽出され、絶対値回路１４を介し絶対値がとられたの
ち、検波回路１５で検波される。検波回路１５は、−水
平走査期間のピーク値を検出するように構成される。検
波回路１５の出力は、加算回路１６に入力される。加算
回路１６は、検波回路１５の出力を一フィールド期間、
水平走査期間ごとに加算し、その結果を制御部Ｉ７に出
力する。加算回路１６の出力は、映像信号の高周波成分
の量に比例した値になる。制御部１７は、たとえばマイ
クロコンピュータで構成され、入力データのフィールド
間の差分がとられる。差分データの出力値が正のときは
、焦点電圧曲線を登っている状態であるので、さらにそ
の方向ヘフォーカシングレンズを駆動し、差分データが
ある値以下になった場合、フォーカシングレンズを停止
させるように、モータを駆動する信号をモータ駆動回路
７に出力する。また、差分データの出力値が負のときは
、フォーカシングレンズの駆動方向を逆転させることに
より、検波回路１６の出力が最大になるように撮像レン
ズ１のフォーカシングレンズを駆動することができ、焦
点調節動作を行える。

ここで、本発明の要点である検波回路と加算回路につい
て、第２図を用いて詳しく説明する。第２図は、検波回
路及び加算回路の構成図である。

第２図において、３４は検波回路、３５は加算回路であ
る。１８は検波回路への入力端子であり、信号は、比較
器１９と、スイッチ手段２０に入力される。

スイッチ手段２０の出力は、動作開始時は、入端子１８
に接続されている。２１．２２は加算器、２４は１クロ
ツタの遅延素子、２３．２５は予め定められた係数を乗
じる係数器であり全体として低域ろ波器３６を構成する
。係数器２５の出力は、比較器１９の、スイッチ手段２
０の入力端子に接続される。スイッチ手段２０は比較器
１９の出力によって、加算器２１への入力の切り替えを
行う。３８は端子である。検波回路３４の出力は端子３
８を介して加算回路３５に入力され、スイッチ手段２８
と比較器２７に接続される。２６は予め定められたレベ
ルの入力端子であり、入力端子２６に与えられたデータ
は、検波回路３４の出力と、比較器２７によって比較さ
れ、スイッチ手段２８を制御する。２９は、データの保
持器であり端子３０に入力される水平同期信号により決
定されるタイミングでスイッチ手段２８の出力データを
保持する。３１は加算器、３２は１クロツクの遅延素子
であり出力を人力に帰還するいわゆる巡回型を為し、積
分器３７を構成するように接続されている。遅延素子３
２に供給されるクロックは、水平同期信号に同期した周
波数のものである。３３は出力端子である。

以上のように構成された検波回路および加算回路につい
てその動作を説明する。

絶対値回路１４で絶対値をとられた信号は、検波回路の
入力端子１８に入力される。スイッチ手段２０は入力端
子１８側に接続されているため、信号は低域ろ波器３６
に入る。その出力は、比較器１９で入力信号１９と比較
され、出力信号の方が大きいとき比較器１９の出力によ
りスイッチ手段２０は低域ろ波器３６の出力側に接続さ
れるため、低域ろ波器３６の出力は、保持される。この
動作は水平走査期間続けられ、結果として、映像信号の
１ラインにおける、低域ろ波器３６によって帯域制限さ
れたピーク値を、保持することになる。単なるピーク値
保持回路と異なり、高周波の雑音成分が除去される。検
波回路３４は、水平同期信号でリセットされ次のライン
では、また新たに動作を始める。

このようにして保持された映像信号の１ラインにおける
ピーク値は、加算回路３５に入る。入力端子２６には、
雑音成分のみが入力したときの検波回路３４の出力レベ
ルに相当する値（以下、雑音レベルと称する。）が入力
されている。加算回路３５の入力信号は、比較器２７及
びスイッチ手段２８により、雑音レベル以下の場合には
次段の積分器３７には入力されない。加算回路３５の入
力信号が雑音レベル以上のときは、データ保持器２９に
よって１ラインごとに積分器３７に積分され一フィール
ド期間の積分値が出力端子３３より出力される。加算回
路３５は、垂直同期信号によりリセットされ、次のフィ
ールドでは、また新たに動作を始める。

たとえば、画面上の数ラインにしか高周波成分が存在し
ないような被写体（例えば、白壁にとまった４！ｌ）で
も、雑音レベル以下の信号は除去されるため、高周波成
分の存在するラインの信号のみが加算され、出力は雑音
に埋もれることなく取り出せる。また、ｎラインにまた
がる信号の場合、積分器により加算されて行くため、信
号のレベルは、９倍されるが雑音は、ｌｎ倍にしかなら
ない。

このため加算回路の出力信号の信号対雑音比は、向上す
る。

本発明では、映像信号をデジタル信号に変換して信号処
理を行っているため、ピーク値の保持も漏洩なく行える
。また、ラインごとの信号の加算も掻めて簡単な構成で
実現できる。

なお、低域ろ波器３６、および積分器３７の構成は、本
実施例に服定されるなのではなく、同様の機能を有すれ
ば、置き換えてもよい。

発明の効果 以上のように本発明の自動焦点調節装置によれば、帯域
制限した検波回路と、雑音成分を除去し、かつ信号成分
を加算して行く加算回路により、焦点電圧の雑音成分を
減少させることにより、安定な焦点調節動作を可能とす
る自動焦点調節装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における自動焦点調節装置の
ブロック図、第２図は、本発明の一実施例における検波
回路及び加算回路の構成図、第３図は従来例における自
動焦点調節装置のブロック図、第４図は従来例における
自動焦点調節装置の出力の要部波形図である。 １・・・・・・撮像レンズ、２．１０・・・・・・撮像
素子及びカメラ回路、７・・・・・・モータ駆動回路、
８・・・・・・モータ、９・・・・・・アナログ−デジ
タル変換器、１１・・・・・・微分回路、１２・・・・
・・ゲート回路、１３・・・・・・帯域ろ波器、１４・
・・・・・絶対値回路、１５．３４・・・・・・検波回
路、１６．３５・・・・・・加算回路、１７・・・・・
・制御部、１０・・・・・・デジタル信号処理部、１９
．２７・・・・・・比較器、２０．２８・・・・・・ス
イッチ手段、２１．２２．３１・・・・・・加算器、２
３．２５・・・・・・係数器、２４、３２・・・・・・
遅延素子、１８・・・・・・入力端子、３３・・・・・
・出力端子、３６・・・・・・低域ろ波器、３７・・・
・・・積分器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名昧　　　　
　　　　　９ 第２図 ３５加算回路 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子からの映像信号が入力されるアナログ−
   デジタル変換器と前記アナログ−デジタル変換器の出力
   をデジタル的に微分する微分回路と、前記微分回路の出
   力信号に対して時間軸上での抜取りを行うゲート回路と
   、前記ゲート回路の出力信号のうち特定の周波数帯域の
   信号のみを通過させる帯域ろ波器と、前記帯域ろ波器の
   出力の絶対値をとる絶対値回路と、前記絶対値回路の出
   力の一水平走査期間内のピーク値を検出する検波回路と
   、前記検波回路の出力を一フィールド期間加算する加算
   回路と、前記加算回路の出力が最大になるように撮像レ
   ンズのフォーカシングレンズを駆動するための信号を出
   力する制御部と、前記制御部からの出力に応じ前記撮像
   レンズのフォーカシングレンズを駆動する駆動回路とを
   具備してなることを特徴とする自動焦点調節装置。
2. （２）検波回路は、低域ろ波器と前記低域ろ波器の出力
   と入力信号を比較する比較器と前記比較器の出力によっ
   て制御され、前記低域ろ波器の入力を、前記低域ろ波器
   の出力と前記入力信号から選択するスイッチ手段を具備
   してなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の自動焦点調節装置。
3. （３）加算回路は、入力される信号のレベルを予め定め
   られたレベルと比較する比較器と、前記比較器の出力に
   より切り替えを行うスイッチ手段と、前記スイッチ手段
   により入力が制御される積分器を具備してなることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の自動焦点調節
   装置。