JPH02114774A

JPH02114774A - オートフォーカスビデオカメラ

Info

Publication number: JPH02114774A
Application number: JP63268984A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Haruki; 春木　俊宣; Kenichi Kikuchi; 健一菊地
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1990-04-26
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0771212B2

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、焦点
の自動整合を行うビデオカメラのオートフォーカス回路
に関する。

（ロ）　従来の技術ビデオカメラのオートフォーカス装置に於て、撮像素子
からの映像信号自体を焦点制御状態の評価に用いる方法
は、木質的にパララックスが存在せず、また被写界深度
が浅い場合や遠方の被写体に対しても、精度よく焦点を
合わせられるなど優れた点が多い。しかも、オートフォ
ーカス用の特別なセンサも不必要で機構的にも極めて筒
車である。

この様なオートフォーカス装置としては、特開昭６３−
１２５９１０号（Ｇ　Ｏ２Ｂ　７／１１）に−例が開示
されている。

以下にこの従来技術の骨子を第２図、第３図を参照に説
明する。

第２図は上記従来技術に関わるオートフォーカス回路の
全体の回路ブロック図である。レンズ（１）によって結
像きれた画像は、撮像素子を含む撮像回路（４）によっ
て映像信号となり、焦点評価値発生回路（５）に入力さ
れる。

この焦点評価値発生回路（５）は、例えば第３図に示す
ように構成される。撮像映像信号より同期分離回路（５
ａ〉によって分離された垂直同期信号及び水平同期信号
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（５ｂ）に入力される。

ゲート制御回路（５ｂ）では、垂直同期信号、水平同期
信号及び固定の発振器出力に基いて、画面中央部分に長
方形のフン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（５Ｃ）に供給する。

ゲート回路（５ｃ）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が、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）
（５ｄ）を通過してその高域成分のみが分離され、次段
の検波回路（５ｅ）にて振幅検波きれる。この検波出力
はＡ／Ｄ変換回路（５ｆ）にてデジタル値に変換きれ、
積算回路（５ｇ）でフィールド毎に精算きれて、この１
フイ一ルド分の積算値が現フィールドの焦点評価値とし
て出力きれる。

前述のように構成された焦点評価値発生回路（５）は常
時１フイ一ルド分の焦点評価値を出力する。

合焦動作開始直後に、最初の焦点評価値は最大値メモリ
（６）と初期値メモリ（７）に保持きれる。

その後、フォーカスモータ制御回路（１０）は、フォー
カスモータ（レンズ位置変更手段）（３）を予め決めら
れた方向に回転さ七て、受光レンズく１）を支持するフ
ォーカスリング（２）を回動きせ、受光レンズ（１）を
光軸方向に変位させて撮像素子との距離を変化させ第２
比較器（９）出力を監視する。第２比較器（９）は、フ
ォーカスモータ駆動後の焦点評価値と初期値メモリ（７
）に保持されている初期評価値を比較し、その大小を出
力する。

フォーカスモータ制御回路（１０）は、第２比較器（９
）が大または小という出力を発するまで、最初の方向に
フォーカスモータ（３）を回転せしめ、現在の焦点評価
値が初期評価値に比べ大であるという出力がなされた場
合にはそのままの回転方向を保持し、現在の評価値が初
期評価値よりも小きいと判断された場合には、フォーカ
スモータの回転方向を逆にして、第１比較器出力を監視
する。

第１比較器（８）は、最大値メモリ（６）に保持きれて
いるこれまでの最大の焦点評価値と現在の評価値を比較
し、現在の焦点評価値が最大値メモリく６）の内容に比
べて大さいく第１モード〉、予め設定した第１閾値（Ｒ
１）以上に減少した（第２モード）の２通りの比較信号
（Ｓ　１　）（Ｓ　２　＞を出力する。ここで最大値メ
モリ（６）は第１比較器〈８）の出力に基ついて、現在
の評価値が最大値メモリ（６）の内容よりも大きい場合
には、その値が更新され、常に現在までの焦点評価値の
最大値が保持される。

（３０）はフォーカスモータ（３）のモータ位置を検出
するモータ位置検出回路で、具体的にはフォーカスモー
タ（３）の回転に応じて出力されるＦＧパルスく例えば
１回転に１００個発生ずる）をカウントする［ＪＰ／Ｄ
ＯＷＮカウンクであり、レンズを近点側から遠点側に移
動させる方向にフォーカスモーフ（３〉が回転する場合
には、ＦＧパルスを加算し、逆方向に回転する場合には
ＦＧパルスを減算する。従っτ、このカウンタのカウン
ト値自体がモタ位置となり、モータ位置信号として出力
される。

〈１３）はフォーカスリング（１）を支持するフォカス
リング（２）を回転駆動するフォーカスモーフ（３）の
回転位置を指示するモータ位置信号を受１′Ｊで、モー
タ位置を記憶するモータ位置メモリであり、最大値メモ
リ（６）と同様に第１比較器（８）出力に基ついて最大
評価値となった場合のモータ位置を常時保持するように
更新いれる。尚、フ」カスリング（２〉は受光リング（
１）を支持し、リング自体の回転により受光レンズ（１
）を光軸方向に進退させることになり、従って、前述の
モータ位置は受光レンズ（１）の光軸方向についてのレ
ンズ位置に略対応することになる。

フォーカスモーフ制御回路（１０）は、第２比較器（９
〉出力に基づいて決定された方向にフォーカスモーフ（
３）を回転させながら、第１比較器（８）出力を監視し
、焦点評価値が最大評価値に比べて予め設定された第１
閾値（Ｒ１）より小さいという第２モードが指示される
と同時にフォーカスモーフく３）を逆転させる。

このフ討−力スモーク（３）の逆転により、受光レンズ
（１）の移動方向は、例えば撮像素子に接近する方向か
ら離れる方向へ、あるいはその逆に離れる方向から接近
する方向に変わる。

この逆転後、モータ位置メモリ（１３）の内容と、現在
のモータ位置信号とが第３比較器（１４）にて比較きれ
、一致したとき、即ちフォーカスリング（２）が焦点評
価値が最大となる位置に戻ったときに、フォーカスモー
フ（３）を停止きけるようにフォーカスモーフ制御回路
（１０）は機能する。同時にフォーカスモーフ制御回路
（１０）はレンズ停止信号（ＬＳ）を出力する。尚、第
４図は上述の合焦動作に伴うレンズ位置と焦点評価値と
の関係を示す図であり、点（Ｐ）はレンズ（１）の初期
位置を示す。

（１１）はフォーカスモーフ制御回路（１０）による合
焦動作が終了して、レンズ停止信号（ＬＳ＞が発せられ
ると同時に、その時点での焦点評価価が保持される第４
メモリであり、後段の第４比較器（１２〉でこの第４メ
モ１１（１１）の保持内容は現在の焦点評価値と比較さ
れ、現在の焦点評価値が第４メモリ（１１）の内容に比
へ、予め設定された第３閾値以、１−に小さくなったと
きに、被写体が変化したと判断され、被写体変化信号が
出力される。フォーカスモーフ制御回路り１０）はこの
信号を受は取ると、再び合焦動作をやり直し工被写体の
変化に追随する。

（ハ）発明が解決しようとする課題前記従来技術におけるオートフォーカス装置は、合焦精
度及び広範囲な被写体への対応性に優れでいるが、次に
示す欠点を有している。

即ち、レンズ移動中に第５図に示す様に画面の高域成分
が少なく焦点評価値が低い画面に、パンニングや被写体
の動きにより、例えば、黒と白のストライブが交互に混
じった大きな高域成分を持つ被写体がサンプリングエリ
ア内に進入してくると、レンズが合焦点から遠ざかって
いくにも拘らず焦点評価値が増加していく場合が生しる
。逆にサンプリングエリアから前述の如き大きな高域成
分を有する被写体が出ていく場合には、レンズが合焦点
に近づいているにも拘らず焦点評価値が減少していく場
合が生しる。この様な事態が生した時に、レンズは誤っ
た方向に大きく移動することになり、見苦しい画面とな
る。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、撮像映像信号の高域成分レベルとして出力さ
れる焦点評価値が、最大値となる位置にてフォーカスレ
ンズを停止させることによりオートフォーカス動作を行
わせるに当たり、焦点評価値がレンズ位置に対して急峻
な変化を示す第１焦点検出手段と、レンズ位置に対して
緩やかな変化を示す第２焦点検出手段の２種類の焦点評
価値検出手段と、第１焦点評価値を第２焦点評価値で除
することによって、第３焦点評価値を出力する第３焦点
評価値検出手段を有し、レンズ移動手段は、レンズ移動
中に前記第３焦点評価値が減少した場合、レンズの移動
方向を反転させる機能、及び同評価値が減少した場合、
レンズめ反転を規制する機能を持つことを特徴とする。

（ホ）作用本発明は、前述の如く構成したので、フォーカスエリア
内に被写体が出入りしたために焦点評価値が変動した場
合にも、レンズが合焦方向に向かっているか否かが正し
く判断でき、誤ったレンズ動作が防止される。

くへ）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。

尚、図面において第２図及び第３図と同部分には同一符
号を付して説明を省略する。

第１図は本実施例におけるオートフォーカス回路の回路
ブロック図である。レンズ（１）によって結像された画
像は、撮像素子を含む撮像回路（４）により撮像映像信
号となり、この中の輝度信号がゲート回路（５ｃ）及び
同期分離回路（５ａ）に入力される。ゲート回路（５ｃ
）によって画面中央に設定されたサンプリングエリア内
の輝度信号のみが後段の第１及び第２フィルタ回路（１
５）（１６）に入力される。両フィルタ回路（１５）（
１６）はいずれも輝度（ｉ？号の高周波成分のみを抜き
出すバイパスフィルタ（ＨＰＦ）であるが、第１フィル
タ回路（１５）は第２フィルタ回路（１６）に比してよ
り高い力７トオフ周波数を有している。具体的には第１
フィルタ回路（１５）のカットオフ周波数は５００ＫＨ
ｚ、第２フィルタ回路（１６）のそれは１００ＫＨ７に
設定されている。フィルタ回路（１５）及び（１６）の
出力はフォーカスモータ制御回路（１００）によって制
御されるスイッチ回路（１７〉に入力されて、交互に積
算回路（１８）に入力される。積算回路（１８）は従来
例の第３図で示した検波回路（５ｅ）、Ａ／Ｄ変換回路
（５ｆ）、積算回路（５ｇ）を−括して示したもの（直
列接続したもの）である。

又フィルタ回路（１５）、（１６）は第３図のＨＰＦ〈
５ｄ〉に対応している。この結果第１フィルタ回路（１
５）、スイッチ回路（１７）、積算回路（１８〉で第１
焦点評価値検出手段が構成され、第２フィルタ回路（１
６）、スイッチ回路（１７〉、積算回路（１８）で第２
焦点評価値検出手段が構成きれる。

第１の焦点評価値発生手段は、カントオフ周波数が第２
の焦点評価値発生手段に比して高いので、その出力であ
る第１焦点評価値（Ａ＞は、第２の焦点評価値発生手段
からの第２焦点評価値（Ｂ）に比べて、第６図の様に山
の形が急峻になっている。

積算回路（１８）の出力はスイッチ回路（１９）に入力
される。スイッチ回路（１９）はスイッチ回路（１７〉
と同様にフォーカスモータ制御回路（１０）によって、
第１及び第２の焦点評価値を切り換える。このうち第１
焦点評価値（Ａ＞は、合焦検出回路（２ｏ）に入力され
る。

合焦検出回路り２０）は、従来例の第２図で示した最大
値メモＩＪ（６Ｌ初期値メモリ（７）、第１比較器【８
〉、第２比較器（９）、モータ位置メモリ（１３）、第
３比較器（１４）を−括して示したものであり、第８図
の如き構成となっている。

合焦検出回路（２０〉及びフォーカスモータ制御回路（
１００）は、各比較器の出力と各メモリへの制御信号で
やりとりを行い、従来例で示したフォーカスモータ制御
回路（１０）と略同様の動作を行ってフォーカスレンズ
（１〉を合焦位置に導く。

ところでスイッチ回路（１７）（１９）の切換は、フォ
カスモーフ制御回路（１００）からの切換信号（ｑ）に
より実行きれ、共に同期し、且つスイッチ回路（１７）
が固定接点（１７＋１）側に切換わっている場合には、
スイッチ回路（１９）が固定接点（１９ａ）側に切換わ
り、逆にスイッチ回路（１７）が固定接点（１７ｂ）側
に切換わっている場合には、スイッチ回路（１９）は固
定接点（１９ｂ）側に切換わる。また、切換信号（ｑ）
は１フイールド毎に発せられることにより、スイッチ回
路（１７）（１９）は１フイールド毎に交互に切換わる
ことになる。このため、固定接点＜１９ａ＞に生しる第
１焦点評価値（Ａ）及び固定接点（１９ｂ）に生じる第
２焦点評価値（Ｂ）は２フィールド毎即ち１フレーム毎
に更新されることになる。

合焦検出回路（２０）は固定接点（１９ａ＞に生しる第
１焦点評価値（Ａ）に基いて従来例と同様の合焦動作を
実行する。但（７、この第１焦点評価値は前述の様に１
フレーム毎に更新きれるため　合焦検出回路（２０）を
構成する各比較器の比較動作は１フレム毎に実行される
。この合焦検出回路（２０）からの出力に基いてフォー
カスモータ制御回路（１００）がフォーカスモータ（３
）の駆動を制御セることにより、第４図の如く合焦点へ
の山登り制御が実現される。

方、合焦検出回路（２０）にお（りる前述の合焦動作中
にスイッチ回路（１９）かＣり出力される２種の焦点評
価値は演算回路（第３焦点評価値検出手段）＜２１〉に
入力きれ、第１焦点評価値＜Ａ）を第２焦点評価値（Ｂ
）で除して、両者の相対比である第３焦点評価値Ｃ（＝
　Ａ／Ｂ　）を得１、−れが第５比較器（２２）に送ら
れる。尚、この第３焦点評価値（Ｃ）は、第１または第
２焦点評価値のいｒれかが更新される毎に夫々最新の両
評価値を用いて算出される。

この第３焦点評価値＜Ｃ＞と被写体のボウ度合（合焦時
のレンズ位置よりの移動量あるいはスレ蓋）との関係を
グラフに示すと、第７図に示すような単調減少特性曲線
となる。

これは、第１及び第２焦点評価値の相対比である第３焦
点評価値（Ｃ）は、第１及び第２焦点評価値と同様に被
写体の合焦状態（ボケ度合）を表現できる関数値であり
、比率で表現されているため種の正規化された状態量で
あり、被写体の種類、環境による影響を受けにくいもの
である。このように、この第３焦点評価値（Ｃ）は、ボ
ケ度合のパラメータとして使用が可能である。

第５比較器（２２）では、この値を第５メモリ（２３）
に格納された前回の結果即ち１フイールド前の第３焦点
評価値と比較し、今回の値が小なるとき即ちボウ°でき
たと思われるとき、減少検知パルス（ＴＤ）を発してカ
ウンタ（増減判別手段）＜２４）をインクリメントし、
犬なるとき増加検知パルス（ＴＵ）を発してカウンタ（
２４）をリセツトする。カウンタ（２４）のカウント値
は第６比較器（増減判別手段）（２５）にて予め閾値メ
モリ（２６）に記憶されている所定の値（Ｎ）と比較さ
れ、カウント値がＮに達した時、即ち所定のＮフィール
ド連続して第３焦点評価値（Ｃ）が減少したとき、レン
ズが合焦点から遠ざかっていると判断して、フォーカス
モータ制御回路（１００）に対してモータ（３）を反転
させるよう反転指示信号＜Ｍ　Ｒ）を出力するっ尚、こ
の回数（Ｎ）は、実験によって求められる適切な値に設
定される。又、演算回路（２１）の結果は、第５比較器
（２２）での比較終了後第５メモＩＪ（２３）に格納き
れる。

フォーカスモータ制御回路（１ｏ）ではカウンタ（２４
）から反転指示信号（Ｍ　Ｒ＞を受は取ると直ちにフォ
ーカスモータ（３）の回転方向を反転し、再び合焦動作
を最初からやり直す。

従って、実際には合焦点から遠ざかっているのに第２焦
点評価値（Ｂ）が増加する場合に、第３焦点評価値（Ｃ
）の増減からこれを検知し、誤った方向へのレンズの移
動を阻止することができる。

ところで、本実施例では、第３焦点評価値（Ｃ）が減少
傾向にある場合のみに注目したが、増加傾向にある場合
にフォーカスモータ（３）の反転を制限する様に構成す
ることも可能である。例えば、第９図に示す様に第５比
較器（２２）からの減少検知パルス（ＴＤ）にてカウン
トダウンし、増加検知パルス（ＴＵ）にてカウントアツ
プするＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ（１２４）を前記カウン
タ＜２４）に代用し、カウンタ（１２４）のカラン１−
値を第７比較器（増減判別手段＞＜４１）にて閾値メモ
リ（４２）に予め設定されている閾値と比較し、この比
較の結果、カウント値が＋Ｎ以上となった時に反転制限
指令信号（Ｍ　Ｇ　＞を、−Ｎ以下となった時に反転指
令信号（ＭＲ）をフォーカスモータ制御回路（１００）
に入力する様に構成し、レンズ位置が合焦点に近うき、
第１焦点評価値（Ａ）が最大値より第１閾値（Ｒ１）だ
け落ち込んだ時に、合焦検出回路（２０）からの出力に
基いてフ１−カスモーク制御回路（１００）はモータ（
３）を反転させようとするが、この時第３焦点評価値（
Ｃ）が増加傾向にあると反転制限指令信号（ＭＧ＞が入
力されてこのモータ（３）の反転が阻止されて再び合焦
動作がやり直される。従って、実際には合焦点に近づい
ているのに第１焦点評価値（Ａ）が減少する場合に、第
３焦点評価値（Ｃ）の増減からこれを検知し、誤った方
向へのレンズの移動を阻止することができる。尚、カウ
ンタ（２４）（１２４）は共に合焦動作のやり直し時点
で−・旦リセットされる。

前述の実施例では、第３焦点評価値（Ｃ）の変動の検出
に、同一方向・＼の連続した変化の回数を用いた力釈こ
れに代わってモータ（３）が現在と同プ）向に回転を開
始１．た時点での第３焦点評価値（Ｃ）を基準として、
この基準値からの差の大きさをとる方法も考えられる。

尚、前述の実施例では、合焦検出回路＜２０）における
合焦動作には第１焦点評価値（Ａ＞を用いたが、これに
代えて第２焦点評価値（Ｂ）を用いることも可能であり
、また評価値の変化が顕著な合焦点近傍では第１焦点評
価値（Ａ）を用い、合焦点より離間した位置では第２焦
点評価値（Ｂ）または第１及び第２焦点評価値の和を用
いることも可能である。

更に第１図の回路動作をマイクｒコ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。この時のフローチへ・−トを第１０図に示す。

クト）発明の効果上述のごとく本発明によれは、被写体のボケ度合が正規
化された状態で検出きれるので、サンブノングエリア内
の被写体の変化によって焦点評価値が変動した場合でも
、レンズが合焦方向に向かっているが否かが正しく判断
でき、誤ったレンズ動作が防止きれる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第６図乃至第８図、第１０図は本発明の一実施
例に係り、第１図は回路ブロック図、第８図は要部回路
ブロック図、第６図、第７図はレンズ位置及びボケ度合
と第３焦点評価値との関係を示す図、第１０図フローチ
ャートである。第９図は他の実施例の要部回路ブロック
図である。第２図、第３図は従来例の回路ブロック図、第４図は合
焦動作時のレンズ移動に伴う焦点評価値の変化を示す図
、第５図は高域成分を多く含む被写体がザンブリングエ
リアに進入する時の図である。（Ａ）・・・第１焦点評価値、（Ｂ）・・・第２焦点評
価値、（Ｃ）・・・第３焦点評価値、（１）・・・レン
ズ、く３）・・・フォーカスモーフ（レンズ位置変更手
段）、（２１）・・・演算回路（第３焦点評価値検出手
段）、（２４）（１２４）・・・カウンタ（増減判別手
段）、（２５）・・・第６比較器（増減判別手段〉、（
４１）・・・第７比較器（増減判別手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮像素子から得られる映像信号の高域成分レベル
を第１焦点評価値として出力する第１焦点評価値検出手
段と、前記映像信号の前記高域成分レベルよりも低域の成分を
も含むレベルを第２焦点評価値として出力する第２焦点
評価値検出手段と、前記第１又は第２焦点評価値が最大となるまで、レンズ
を前記撮像素子に対して接近あるいは離間せしめるべく
光軸方向に移動させるレンズ位置変更手段と、前記両焦点評価値の比を第３焦点評価値として出力する
第３焦点評価値検出手段と、前記第３焦点評価値が増加傾向あるいは減少傾向のいず
れの傾向にあるかを検出する増減判別手段とを備え、前記レンズの一方向への移動中に、前記増減判別手段に
て減少傾向にあると判断される時には、前記レンズの移
動方向を反転させることを特徴とするオートフォーカス
ビデオカメラ。
（２）撮像素子から得られる映像信号の高域成分レベル
を第１焦点評価値として出力する第１焦点評価値検出手
段と、前記映像信号の前記高域成分レベルよりも低域の成分を
も含むレベルを第２焦点評価値として出力する第２焦点
評価値検出手段と、前記第１又は第２焦点評価値が最大となるまで、レンズ
を前記撮像素子に対して接近あるいは離間せしめるべく
光軸方向に移動させるレンズ位置変更手段と、前記両焦点評価値の比を第３焦点評価値として出力する
第３焦点評価値検出手段と、前記第３焦点評価値が増加傾向あるいは減少傾向のいず
れの傾向にあるかを検出する増減判別手段とを備え、前記レンズの一方向への移動中に、前記増減判別手段に
て増加傾向にあると判断される時には前記レンズの移動
方向の反転を阻止することを特徴とするオートフォーカ
スビデオカメラ。