JPH0325984B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動焦点調整装置に関し、特にビデ
オカメラ等のカメラ装置において、ビデオ信号中
に含まれる高周波信号成分の量が最大になるよう
に焦点調整を行なう、いわゆる山登りサーボ制御
方式による自動焦点調整装置に関する。

第１図は、従来形の自動焦点調整装置を示す。
同図において、１はズームレンズ、２はフオーカ
スレンズであつてズームレンズ１と共に撮像レン
ズを構成するものである。３は絞り口径を調整す
るアイリス、４は例えばCCD等の撮像素子、５
はビデオ増幅回路、６は焦点量検出回路、７は極
大値検出回路、８はサーボ増幅回路、９はモータ
ー、そして１０はサンプリングパルス発生回路で
ある。

第１図のカメラ装置において、被写体からの光
はズームレンズ１、フオーカスレンズ２およびア
イリス３を通り撮像素子４の光電変換面に入射さ
れる。撮像素子４により光電変換面上の光学像は
ビデオ信号に変換され、次段のビデオ増幅回路５
によつて適切な振幅に増幅され焦点量検出回路６
に入力される。焦点量検出回路６は、図示しない
ハイパスフイルタ、検波回路および直流増幅回路
等から構成されており、ビデオ増幅回路５からの
ビデオ信号の中から高周波信号成分を抜き取り整
流および増幅を行ない、焦点量信号を出力する。

この焦点量信号は、第２図に示すように、焦点
リングが合焦位置を中心として至近側および無制
限側のいずれの方向に移動しても小さくなり、焦
点リング１の位置に対して山形の特性を示す。ま
た、この焦点量信号の山形特性の形状は、焦点深
度が浅い場合に山の傾斜が急峻になり、焦点深度
が深い場合に山の傾斜が緩慢になる。なお、焦点
深度は撮像レンズの焦点距離が短くなればなるほ
ど、またアイリスの絞り口径が小さくしたがつて
Ｆ値が大きくなればなるほど深くなる。

上述のような特性を有する焦点量信号は次に極
大値検出回路７に入力され、サンプリングパルス
発生回路１０から出力されるサンプリングパルス
の周期ｔに応じてｔ秒前の焦点量Vt₁と現在の焦
点量Vt₂が比較される。そしてVt₁よりもVt₂が大
きい場合はサーボ増幅回路８を介してモーター９
を現在回転している方向と同一の方向に回転を続
行させ、逆にVt₁がVt₂より大きい場合にはモー
ター９を逆回転させる。すなわち、現在フオーカ
スレンズ２の移動している方向が合焦位置（山の
頂上）に向つて移動しているかどうかを常にチエ
ツクしもし、合焦位置と反対の方向に動いている
時はモーター９の回転方向を逆転させてフオーカ
スレンズ２を合焦方向に移動させる。なお、第１
図のカメラ装置においてはサンプリングパルス発
生回路１０はビデオ信号と同期した同期パルスを
受け、該ビデオ信号とある一定の同期状態を保ち
ながら駆動され、ビデオ信号と同期しかつ一定の
周波数を有するサンプリングパルスを出力する。

このような従来形の自動焦点調整装置において
は、サンプリング周期が一定の値に固定されてい
るため、また焦点量信号が一般に低周波ノイズを
含んでいるため、焦点深度が深い場合に焦点量の
山の傾斜が緩慢になりかつ焦点量信号のレベルも
小さくなり、焦点調整の精度が低下するとともに
焦点調整が正常に行なわれなくなるという不都合
があつた。第３図を参照してこれを詳細に説明す
ると、焦点量信号は低周波ノイズを含んでいるた
め同図に示すようにある幅を持つた曲線となる。
したがつて例えば焦点深度が浅い場合の特性Ｂに
おいては、ｔ秒前のサンプルをノイズのために発
生した外側の山の交点b₁より、また、現在のサン
プルを内側の山の交点b₂よりとり、それぞれのサ
ンプル値をV_fb1およびV_fb2とするとV_fb1よりV_fb2
の方が大きくなり、各サンプル値の関係は山の傾
斜方向と一致しているため正しい山登り制御を行
なうことができる。ところが、焦点深度が深くな
り、山の傾斜が緩慢になつた場合の特性Ａにおい
ては、各サンプル点付近の山の傾斜方向が右上が
りになつているにも係らずｔ秒前のサンプル値
V_fa1（外側の山の交点a₁の焦点量）の方が現在の
サプル値V_fa2（側の山の交点a₂の焦点量）り大き
くすなわちV_fa1＞V_fa2となり焦点がさらにずれる
方向にレンズを移動させるような誤つた信号が発
生される。

さらに、前記従来形においては、サンプリング
周期ｔが一定値であるため焦点深度が浅くなるに
したがつて焦点量の山の頂上付近すなわち合焦点
付近において合焦時の行き過ぎ量が大きくなり精
度の高い合焦が行なわれない。すなわち第４図に
示すように、 V_fa1−V_fa2≪V_fb1−V_fb2 となり、焦点深度が浅く山の頂上付近の特性が鋭
い場合における行き過き量が極めて大きくなる。
したがつて、山の頂上に達すると焦点調整用のモ
ーターを停止させる装置のない場合は頂上を中心
として至近側と無限側との間の移動を繰り返し画
面が非常に見苦しくなる。

本発明の目的は、前述の従来形における問題点
に鑑み、自動焦点調整装置において、焦点深度に
応じてサンプリング周期を変化させるという構想
に基づき、焦点調整の精度を向上させるとともに
焦点調整における誤動作を防止することにある。

以下図面により本発明の実施例を説明する。

第５図は、本発明の１実施例に係る自動焦点調
整装置の構成を示す。同図において、ズームレン
ズ１、フオーカスレンズ２、アイリス３、撮像素
子４、ビデオ増幅回路５、焦点量検出回路６、極
大値検出回路７、サーボ増幅回路、およびモータ
ー９はそれぞれ第１図のものと同じであり、同一
参照数字が使用されている。また、１１はサンプ
リングパルス発生回路であり、１２は絞り値検出
回路であり、さらに１３は焦点距離検出回路であ
る。

第５図の装置において、ズームレンズ１が駆動
されずかつアイリス３による絞り値が一定の場合
はその動作は第１図の装置と同じである。ところ
が、ズームレンズ１が駆動され、その焦点距離が
変化すると例えばポテンシヨンメータ等で構成さ
れる焦点距離検出回路１３によつてその焦点距離
に応じた電圧がサンプリングパルス発生回路１１
に入力されサンプリングパルスの周期が変化され
る。すなわち、焦点距離が短くなつた場合（ワイ
ド側）は、焦点深度が深くなり焦点量の山の傾斜
が緩慢になるとサンプリングパルスの周波数が低
くすなわち周期が長くなるように制御され、逆に
焦点距離が長くなり（望遠側）焦点深度が浅くし
たがつて焦点量の山の傾斜が急峻になると、サン
プリングパルスの周波数が高くしたがつてサンプ
リング周期が短くなるように制御される。

一方、アイリス３が被写体の輝度に応じて深度
の深い小絞り側あるいは深度の浅い開放側へ移動
すると、この移動量は図示しないアイリスモータ
ーの振れ角を例えばポテンシヨンメータあるいは
該アイリスモーターに内蔵されたホール素子等に
よつて構成される絞り値検出回路１２によつて検
知することにより検出される。この移動量に対応
した検出信号がサンプリングパルス発生回路１１
に入力されサンプリングパルスの周波数が調整さ
れる。すなわち、アイリス３が小絞りになり焦点
量の山の傾斜が緩慢になるとサンプリングパルス
の周波数が低くなり、逆にアイリス３が開放側に
駆動され焦点量の山の傾斜が急峻になるとサンプ
リングパルスの周波数が高くなるように制御され
る。

このように、絞り値検出回路１２および焦点距
離検出回路１３を設けることによつて、ズームレ
ンズ１またはアイリス３の状態変化による焦点深
度の度合に応じてサンプリングパルスの周波数が
制御される。これにより焦点調整の精度が向上し
かつ誤動作が防止される。

第６図は、絞り値検出回路１２および焦点距離
検出回路１３にそれぞれポテンシヨメータを使用
した場合のサンプリングパルス発生のための回路
構成を示す。同図において、１４はズームレンズ
１の移動に応じて摺動子が移動するポテンシヨメ
ータ、１５はアイリスモーターの振れ角に応じて
摺動子が移動するポテンシヨメータ、１６は差動
増幅回路、１７は電圧周波数変換回路、１８は波
形整形回路、そして１９はサンプリングパルス出
力端子である。

第６図において、ズームレンズ側のポテンシヨ
メータ１４の出力は差動増幅回路１６の非反転入
力端子に、またアイリス側のポテンシヨメータ１
５の出力は反転入力端子に印加される。したがつ
て、差動増幅回路１６の出力はズームレンズある
いはアイリスによつて変化する焦点深度が深くな
ると小さくなり、逆に浅くなると大きくなる。第
７図は、焦点深度と差動増幅回路１６の出力電圧
との関係を示す。このような差動増幅回路１６の
出力は電圧周波数変換回路１７に入力されて電圧
周波数変換が行なわれる。電圧周波数変換回路１
７の特性は第８図に示すように入力電圧が大きく
なると、すなわち焦点深度が浅くなると周波数が
高くなる。電圧周波数変換回路１７の出力は波形
整形回路１８において波形整形され出力端子１９
よりサンプリングパルスとして出力される。した
がつて、第６図の回路においては、焦点深度が浅
い時はサンプリングパルスの周波数が高くなり、
逆に焦点深度が深い時は該周波数が低くなり、焦
点深度の度合に応じた周波数を有するサンプリン
グパルスが発生される。

なお、上述においては焦点深度の度合に応じて
サンプリングパルスの周波数を調整したが、サン
プリングパルスの周波数の調整は例えば焦点量信
号の低周波ノイズの大きさに応じて行なうことも
可能である。すなわち、ノイズの大きい時はサン
プリング周期を大きくし逆にノイズが小さい時は
サンプリング周期を小さくするように自動的に制
御することによつて誤動作のない自動焦点調整装
置を実現することもできる。

このように本発明によれば、焦点深度の度合に
応じてサンプリング周期を調整することによつて
自動焦点調整装置の誤動作を防止することが可能
となるとともに、合焦点における行き過ぎ量を小
さくすることによつて高い合焦精度を得ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形の自動焦点調整装置を示すブロ
ツク回路図、第２図は焦点深度が深い場合および
浅い場合における焦点量信号の特性を示すグラ
フ、第３図は焦点量信号に含まれるノイズおも考
慮した焦点量信号の特性を示すグラフ、第４図は
焦点量信号特性の合焦点付近の行き過ぎ量を示す
グラフ、第５図は本発明の１実施例に係る自動焦
点調整装置を示すブロツク回路図、第６図は第５
図の装置におけるサンプリングパルス発生回路付
近の詳細を示すブロツク回路図、第７図は第６図
における差動増幅回路の出力電圧特性を示すグラ
フ、そして第８図は第６図の電圧周波数変換回路
の入出力特性を示すグラフである。 １……ズームレンズ、２……フオーカスレン
ズ、３……アイリス、４……撮像素子、５……ビ
デオ増幅回路、６……焦点量検出回路、７……極
大値検出回路、８……サーボ増幅回路、９……モ
ーター、１０，１１……サンプリングパルス発生
回路、１２……絞り値検出回路、１３……焦点距
離検出回路、１４……ズームレンズ側ポテンシヨ
メータ、１５……アイリス側ポテンシヨメータ、
１６……差動増幅回路、１７……電圧周波数変換
回路、１８……波形整形回路、１９……サンプリ
ングパルス出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビデオ信号中に含まれる高周波信号成分を周
   期的にサンプリングして該高周波信号成分が最大
   になるように焦点調整を行なうカメラ装置におけ
   る自動焦点調整装置において、該自動焦点調整装
   置に該カメラ装置の焦点深度に対応する信号を発
   生する焦点深度検出手段と、該焦点深度検出手段
   からの信号に応じて前記高周波信号成分のサンプ
   リング周期を前記焦点深度が深くなると長くする
   ように変化させる手段を設けたことを特徴とする
   自動焦点調整装置。 ２ 該焦点深度検出手段は該カメラ装置における
   撮像レンズの焦点距離を検出する装置を具備し、
   撮像レンズの焦点距離が長くなると該サンプリン
   グ周期を短かくし、撮像レンズの焦点距離が短か
   くなると該サンプリング周期を長くすることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動焦点
   調整装置。 ３ 該焦点深度検出手段は該カメラ装置における
   アイリスの絞り口径を検出する装置を具備し、該
   絞り口径が大きくなると該サンプリング周期を短
   かくし、該絞り口径が小さくなると該サンプリン
   グ周期を長くすることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の自動焦点調整装
   置。