JPH0332265B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビデオカメラ等の連続的な被写体の
状態を再生することを目的とした装置における撮
影レンズの自動的な焦点調節方法および装置に関
するものである。

従来より被写体までの距離を検出し撮影レンズ
の焦点を自動的に調節する方法は、被写体までの
距離測定に使用する媒体をもとにして光学式ある
いは超音波式、また媒体の処理方式をもとにして
能動型、受動型というように種々に分類され周知
である。

一方、撮影レンズを有し、自動的な焦点合せ
が、極めて有効に働く装置としては、スチールカ
メラビデオカメラ等の種々の装置が考えられ、現
実に実用化もなされている。

ところで、前述したいずれの自動焦点調節方法
においても、被写体までの距離情報を得るという
いわゆる測距動作のために、何らかのエネルギー
消費を必要とすることはいうまでもなく、特に能
動型と分類されるものは、比較的多くのエネルギ
ーを必要としている。

ここで、上記した測距動作時のエネルギー消費
についてもう少し詳しくみてみる。

スチールカメラ等の極めて短時間の内に焦点合
わせを必要とした動作、即ち撮影動作が終了する
装置、換言すれば連続的な被写体の状態の再生を
目的としない瞬間的な状態の再生を目的とした装
置においては、一度測距動作を行なえば撮影動作
を行なうことができ上記したエネルギー消費は大
きな問題となることはない。

一方、ビデオカメラ等の連続的な撮影動作を行
なう装置、即ち連続的な被写体の状態を再生する
目的でつくられている装置においては、移動中の
被写体に対する追従特性をも考慮した連続的な測
距動作が必要であり、従来は測距動作を一定の間
隔で連続的に行なつており、そのためのエネルギ
ー消費は、スチールカメラ等の場合に比べて極め
て大きなものとなつていた。

本発明は上記のような測距動作時のエネルギー
消費を考慮してなしたもので、被写体が移動して
いない場合と移動している場合とで、測距動作を
行なう間隔を異ならせることにより、ビデオカメ
ラ等の自動焦点調節装置を構成するにあたつて、
エネルギー消費を少なくできる極めて実用的な自
動焦点調節方法および装置を提供するものであ
り、以下、図面と共に説明する。

第１図は、本発明による自動焦点調節方法を説
明するための過程ブロツク図である。図面からも
明らかではあるが、本発明による自動焦点調節方
法は、外部からの入力信号により後述する各過程
を行なわせるためのエネルギー供給、あるいは動
作開始時期の設定等を行なう初期過程１、被写体
までの距離を測定する測距過程２、撮影レンズの
位置を検出するレンズ位置検出過程３、測距過程
２によつて得られる距離情報と、レンズ位置検出
過程３によつて得られるレンズ位置情報とを比較
する比較過程４、比較過程４によつて得られる比
較情報によつて撮影レンズを駆動する駆動過程
５、同様に比較過程４の比較情報により初期過程
１を制御する制御過程６を有している。

各過程間の関係をもう少し詳しく述べると、
今、初期過程が終了し、各過程が行なわれ得る状
態になされると、いうまでもなく、まず測距過程
２、レンズ位置検出過程３より、それぞれ距離情
報、レンズ位置情報が得られる。

次いで、比較過程４により前記距離情報、レン
ズ位置情報の比較結果に基づいて比較情報、即
ち、撮影レンズの移動方向、移動量を設定できる
レンズ駆動情報が得られる。

レンズ駆動情報が得られると、最後にレンズ駆
動過程５あるいは制御過程６に移行する。

レンズ駆動過程５は、先の比較過程４によるレ
ンズ駆動情報が移動方向、移動量を設定した時に
選択され、撮影レンズを前記レンズ駆動情報の内
容に基づき所定位置に駆動する。

一方、制御過程６は、先の比較過程４によるレ
ンズ駆動情報が移動方向、移動量を設定しない
時、即ち、距離情報とレンズ位置情報との比較結
果が一致し、合焦点状態であると判断された場合
に選択され、初期過程１の動作を所定期間中断す
る動作を行なう。したがつて、比較過程４におけ
る比較結果が一致した場合、測距過程２等の動作
が所定期間中断されることになる。

なお、比較結果が一致していない場合は、この
制御過程６が設定されることはなく、先にも述べ
たようにレンズ駆動過程５が選択されており、こ
の場合、初期過程１は初めに設定されている所定
の一定間隔あるいはレンズ駆動過程５の終了に供
なう信号により連続的に動作を行なうべく測距過
程２等を制御することになる。

以上の各過程の説明からも明らかなように、本
発明による自動焦点調節方法は比較過程よりの情
報により、初期過程の動作を制御する制御過程を
有していることを大きな特徴としている。即ち、
本発明は、測距過程における任意の測距動作によ
つて得られる距離情報と、レンズ位置検出過程に
よつて得られる前回の測距過程等により、所定位
置に制御されたレンズのレンズ位置情報とが一致
する場合、被写体は移動状態ではない停止状態に
あると判断すると共に、この停止状態において、
追従特性を考慮した測距過程を行なう必要性はな
いとみなした点に大きな特徴を有している。

尚、上述の被写体が停止状態にあると判断する
手段は、測距情報とレンズ位置情報の比較という
手段に限定されるわけではなく、一般に知られて
いる例えばボケ像検出方式等の種々の合焦点検出
手段における合焦信号を得る手段によつても判断
できることはいうまでもない。

したがつて、本発明に基づいて得られる作用に
ついてみれば、基本的には合焦状態が維持されて
いない場合には、短かい間隔で測距動作が行なわ
れ、合焦状態が維持されている場合には、測距動
作の行なわれる間隔が長くなることになり、測距
動作に伴なうエネルギー消費量を、被写体が移動
しておらず合焦状態が維持されている場合、節約
できることになるわけである。

第２図は上述したような本発明による自動焦点
調節方法に基づく自動焦点調節装置のブロツク図
を示すものである。

動作について述べると、今、操作ボタンあるい
は他の何らかの起動信号により起動手段７が動作
を開始すると、測距手段８、レンズ位置検出手段
９は動作し、それぞれの距離信号ａ、レンズ位置
信号ｂを出力する。距離信号ａと、レンズ位置信
号ｂは、比較手段１０に入力されて比較され、比
較手段１０は比較結果が不一致、即ち、非合焦時
である場合レンズの移動方向、移動量を設定する
レンズ駆動信号ｃをレンズ駆動手段１１に、比較
結果が一致、即ち、合焦時である場合、振動手段
の動作を制御する指令信号ｄを制御手段１２に出
力する。

レンズ駆動手段１１は、比較手段１０よりのレ
ンズ駆動信号ｃによつてレンズ１３を所定位置、
即ち合焦位置まで、例えばモータによつて駆動す
る。

制御手段１２は、比較手段１０よりの指令信号
ｄにより起動手段７を所定期間休止させる休止信
号ｅを起動手段７に供給し、起動手段７はその動
作状態を変化させられることになる。

換言すれば、本発明による自動焦点調節装置は
測距手段の任意の測距動作による焦点状態の判断
結果によつて、非合焦時、あるいは合焦時によつ
て起動回路の動作である測距動作を行なう間隔が
制御されることになり、極めて有効なエネルギー
消費が可能となるものである。

第３図は、本発明による自動焦点調節装置の他
の実施例を示すブロツク図を示し、超音波を利用
する方式での例である。

図中、１４は種々の入力信号により超音波の送
信動作や、後述するレンズを駆動するモータ動作
等を制御する信号を出力できるマイクロプロセツ
サユニツト（以下、M.P.U.と記す）を示してい
る。１５はM.P.U.１４に超音波の送信開始信号
を供給する起動回路、１６はM.P.U.１４からの
信号により動作制御されて発振する発振回路、１
７は送信用増幅回路、１８は超音波の送・受信を
行なう超音波センサ、１９は被写体、２０は超音
波センサ１８よりの受信信号を検知する受信回
路、２１は受信回路２０と電気的な信号の授受を
行ない受信回路２０の動作時期設定あるいは受信
信号の波形成形等を行なう信号保持回路、２２は
レンズ２５と機械的に連結され、その移動を制御
するモータ２３の動作をM.P.U.１４の出力によ
り制御するモータ制御回路、２４はモータ２３に
よつて種々の位置に移動せしめられるレンズ２５
の位置を検出し、電気信号に変換M.P.U１４に
供給するレンズ位置検出回路をそれぞれ示してい
る。

以上の構成からも明らかではあるが、この実施
例においては第１図に示した本発明による自動焦
点調節方法の各過程は、M.P.U.を中心に行なわ
れ、以下、第４図に示したこの実施例のフローチ
ヤートと共に動作について説明する。

第３図に示したような構成において、まず装置
の図示していない電源スイツチによりM.P.U.１
４に電源が投入されると、M.P.U.１４はステツ
プ100にて初期化の処理を行なう。これは周辺回
路の非能動状態になす処理である。

つぎに、ステツプ101に進み、第３図には図示
していないが、この自動焦点調節装置を使用する
か否かの判断が行なわれる。即ち、操作者が撮影
レンズを自動的に制御する動作を選択したのか手
動で制御する動作を選択したのか判断するわけで
ある。そしてステツプ101で手動で制御する状態
であると判断されると、フローチヤートの動作は
ステツプ100に戻り、自動的に制御する状態であ
ると判断されればステツプ102に進む。

ステツプ102において、M.P.U.１４は周辺回路
群に電源を与え、これらの回路群を能動状態にな
し、自動的なレンズの制御を行なう動作の準備が
なされる。

つぎに、発振回路１６、送信増幅回路１７等の
動作による超音波の被写体１９への送信が行なわ
れることになる。この動作は、まずステツプ102
のつぎのステツプ103で起動回路１５からのスタ
ート信号が入力されたか否かを検出することによ
り開始される。

なお、起動回路１５の出力信号としては、本発
明装置を今、ビデオカメラに適用する場合、例え
ば、映像信号のうちの垂直同期信号を使用するよ
うに構成できる。

ステツプ103で起動回路１５からのスタート信
号を検出すると、M.P.U.１４はステツプ104に進
み、発振回路１６の発振をまず開始させる。発振
回路１６が発振を開始すると、その発振出力が、
送信増幅回路１７に供給され、増幅されて超音波
センサ１８に供給されるため、超音波センサ１８
は被写体１９に向けて超音波の送信を開始する。
一方、超音波の送信開始と同時に受信回路２０、
保持回路２１にも送信のための信号が供給される
ことになり、このままでは本来の受信信号の検出
を行なえないことが生じる。

このため、M.P.U.１４はステツプ104で発振回
路１６の発振を開始させると、つぎのステツプ
105で保持回路２１を動作不能状態になす。

即ち、送信のために超音波センサ１８に供給さ
れる信号が受信回路２０に入力されても、保持回
路２１が動作不能であれば、この保持回路２１の
動作により受信信号の検出動作を行なう場合、そ
の検出動作が送信のための信号によつて誤動作す
ることは防止できることになるわけである。

上記如くのステツプ104、105がなされた後、
M.P.U.１４は、その内部で任意に設定できる時
間が経過すると、ステツプ106で発振回路１６の
発振が停止させられる。

発振回路１６の発振が停止させられれば超音波
の発生および送信も終了することはいうまでもな
く、ステツプ106は超音波の送信時間を決定する
ステツプということができる。ステツプ106で超
音波の送信が終了すると、装置は被写体１９から
の反射波を検出する状態になされる。

即ち、ステツプ107で先にステツプ105でリセツ
ト状態になされていた保持回路２１のリセツトが
解除され、動作可能状態に復帰させられると共に
ステツプ108の被写体からの反射波が受信される
までの時間を検出すべく、タイマーの計時がスタ
ートさせられる。

次いで、ステツプ109で、反射波が受信回路２
０で検出され、保持回路２１を介して受信信号と
してM.P.U.１４に入力されるのを持つ。

即ち、受信回路２０にて被写体からの反射波が
検出されたか否かをステツプ109で判断する。被
写体１９よりの反射波が受信回路２０で検出さ
れ、保持回路２１を介してM.P.U.１４に入力さ
れ、ステツプ109での処理が受信信号が有りと判
断されると、つぎのステツプ110で先のステツプ
108でスタートしていたタイマーの計時が停止せ
しめられる。

なお、被写体が無限遠にある場合等に受信回路
２０で反射波を検出できなかつた場合には、ステ
ツプ108でスタートしたタイマーは、所定の時間
を計時すると、ステツプ109を飛ばしてステツプ
110、即ち、計時動作を停止する如くに構成され
ている。

ところで、上記ステツプ108、110におけるタイ
マーであるが、例えば、M.P.U.１４内のカウン
タを使用することが可能である。その使用例につ
いて述べると、例えば、保持回路２１を受信回路
２０が受信信号を検出すると、動作状態が変化す
る如くに構成しておくと、ステツプ109を所定の
周期で上記保持回路２１の状態を判断する動作、
例えば、所定地点の電位の判断動作として実施で
きることになるため、先のステツプ108は、例え
ば、ステツプ109における判断動作が行なわれる
毎に所定カウンタの内容を加算してゆく動作とし
て構成できることになる。

即ち、上記カウンタの内容は、所定周期毎に加
算されるため、計時動作機能を有することにな
り、ステツプ109と、ステツプ108を並行して実施
でき、極めて効率よく被写体からの反射波を検出
する処理を実現できることになる。

タイマーの計時動作がステツプ110で停止する
と、その計時内容はいうまでもなく被写体距離に
対応したものであり、つぎのステツプ111におい
て、タイマーの計時内容は演算処理され被写体ま
での距離信号に変換される。

なお、ステツプ111における計時内容の演算処
理は、M.P.U.１４内で行なわれると共に、第３
図には図示していないがM.P.U.１４には周囲温
度による補正信号、レンズ２５と超音波センサ１
８との位置関係による補正信号等が入力されてお
り、これらの種々の補正信号が加味された処理と
なることはいうまでもない。

ステツプ111による演算処理で得られた距離信
号は、M.P.U.１４にレンズ位置検出回路２４よ
り供給されているレンズ２５の現在位置を示すレ
ンズ位置信号と、ステツプ112で比較される。ス
テツプ112における比較は、いうまでもなく上記
距離信号とレンズ位置信号とが等しいかどうかの
判断動作となる。

ここで、上記ステツプ112の判断結果が等しく
ないとされれば、現在のレンズ位置は測距した被
写体に対応していないということであり、レンズ
２５の移動が必要となるためにステツプ113に進
み、モータ２３の回転がステツプ112の判断結果
にもとづき行なわれる。

このステツプ113におけるモータ２３の回転は、
第３図からも明らかなようにモータ２３は、モー
タ制御回路２２によつて動作制御される構成とな
つており、このため、先のステツプ112における
判断結果に基づくM.P.U.１４からの情報はまず
モータ制御回路２２に供給され、このモータ制御
回路２２の前述の情報にしたがつた動作によつ
て、モータ２３は回転せしめられることになる。

ステツプ113でモータ２３が回転しはじめると、
ステツプ114に進み、再び前述の距離信号とレン
ズ位置信号との比較が行なわれる。

即ち、モータ２３が回転すると、レンズ２５は
移動するわけであり、当然、刻一刻とレンズ位置
検出回路２４によつて検出されるレンズ位置信号
が変化することになり、ステツプ114における比
較は、上記レンズ２５の移動によるレンズ位置信
号の変化に伴なう距離信号との関係の変化を判断
するものである。

ステツプ114における比較結果が一致すればス
テツプ115において、モータ２３の回転が停止せ
しめられる。即ち、ステツプ114の比較結果が一
致するということは、モータ２３の回転によるレ
ンズ２５の移動が距離信号に対応した位置まで行
なわれたことを示しており、この状態はいうまで
もなく、合焦点状態であり、モータ２３の回転は
必要とせず、したがつて、つぎのステツプ115に
おいて、モータ２３の回転が停止せしめられるわ
けである。

ステツプ115でモータ２３の回転が停止すると、
再びステツプ101に戻り、上述してきた如くの動
作が繰り返して行なわれ、常時、レンズ２５は合
焦状態に維持されるように制御されることにな
る。

一方、モータ２３の回転を指令するステツプ
112における距離信号とレンズ位置信号との比較
判断結果が等しいとされた場合には、ステツプ
116が選択されるよう構成されている。

ステツプ116は、一定の待ち時間を設定する作
用を行ない、この設定待ち時間が経過すれば、フ
ローチヤートはステツプ101に復帰させられる。

したがつて、この場合もステツプ115が終了し
た場合同様、先に述べてきた如くの各ステツプが
繰り返して行なわれることになる。

以上、第３図に示したような本発明による自動
焦点調整装置の動作について、第４図のフローチ
ヤートと共に説明したが、以下にこの実施例にお
けるステツプ116による待ち時間について考えて
みる。

一般に連続的な被写体の状態を再生する装置に
おいては、被写体が移動している場合の撮影レン
ズの移動特性、即ち合焦状態の得られる追従特性
を考慮しなければならず、測距動作からモータ２
３の駆動による合焦状態の得られるまでの時間を
出来るだけ短かくする必要があるため、本実施例
においても、被写体からの反射波が受信できれ
ば、即座にステツプ111以降の処理が行なわれる
よう構成してある。

したがつて、例えば温度15℃で被写体１９まで
の距離を２ｍと一定とすれば、送信から受信まで
の時間Ｔは、約12ｍsecとなり、第４図に示した
フローチヤートにおいて、ステツプ116がないと
すると、任意時期の動作において、ステツプ101
からの各ステツプが経過し、再びステツプ101に
戻るまでの時間は、約12ｍsecとなる。

このため、ステツプ103におけるスタートパル
スとして先に述べたような垂直同期信号を利用し
た場合、垂直同期信号の周期は1/60sec（約16.7ｍ
sec）であることから、上述したステツプ101以降
の各ステツプの繰り返し動作は垂直同期信号の周
期にしたがつて行なわれることになる。

即ち、被写体が移動していないにもかかわらず
１秒間に60回のステツプ101以下の繰り返し動作
がなされることになり、もちろん超音波の送信の
ためのエネルギー消費も生じることになる。

上記のような動作は装置の電源として電池を使
用する場合、使用可能時間の短縮という大きな問
題点につながり、エネルギー消費の点からみると
浪費とみなすことができ、この浪費を防止するた
めにステツプ116の待ち時間が設定されているわ
けである。

即ち、被写体が移動しておらず、ステツプ112
でステツプ116に進み待ち時間が設定されると、
その待ち時間が経過するまでステツプ101に戻ら
ないため、この時間内に先に述べた垂直同期信号
がいくら発生しても各ステツプの動作が行なわれ
ることはなくなるわけである。

換言すれば、被写体が移動していない場合、測
距動作の行なわれる間隔が極めて長くなる。即
ち、ステツプ101以下の繰り返し動作が例えば１
秒間に数回となる如くに上述の待ち時間で制御で
きることになり、いうまでもなく超音波の送信等
で消費するエネルギー量は、先に説明したステツ
プ116がない場合に比して極めて少なくなり、有
効なエネルギーの利用を実現できることになる。

なお、ステツプ116における待ち時間の期間で
あるが、被写体が停止状態から移動し始めた時に
使用者に不快感を与えない程度の遅れで、レンズ
２５の移動動作系、即ち、ステツプ113以下の動
作系が動作を再開できる程度の長さに設定され、
種々の時間を試みてみたが、約１秒程度までの待
ち時間であれば実用上、応答性には何らの問題も
生じなかつた。

以上述べたように、本発明は連続的な被写体の
状態を検知する装置の撮影レンズの焦点を自動的
に調節する方法および装置に関し、被写体が移動
している場合と移動していない場合とで測距動作
を行なう間隔を異ならせた。即ち、被写体が移動
していない場合の測距動作を被写体が移動してい
る場合のそれに比して、長い間隔で行なうことを
特徴とし、被写体が移動していない場合のエネル
ギー消費を少なくすることにより極めて有効なエ
ネルギー利用を実現できた、実用価値の高い自動
焦点調節方法および装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動焦点調節方法を説明
するための過程ブロツク図、第２図は本発明のブ
ロツク図、第３図は本発明の超音波を利用した一
実施例を示すブロツク図、第４図は前記第３図で
示した実施例のフローチヤートである。 １……初期過程、２……測距過程、３……レン
ズ位置検出過程、４……比較過程、５……駆動過
程、６……制御過程、７……起動手段、８……測
距手段、９……レンズ位置検出手段、１０……比
較手段、１１……レンズ駆動手段、１２……制御
手段、１３……レンズ、１４……M.P.U.、１５
……起動回路、１６……発振回路、１７……送信
用増幅回路、１８……超音波センサ、１９……被
写体、２０……受信回路、２１……信号保持回
路、２２……モータ制御回路、２３……モータ、
２４……レンズ位置検出回路、２５……レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビデオカメラ等の連続的な被写体の状態を再
   生することを目的とした装置における撮影レンズ
   の自動的な焦点調節方法であつて、前記被写体ま
   での距離を計測する測距過程と、撮影レンズの位
   置を検出するレンズ位置検出過程と、前記測距過
   程により得られる距離信号と、前記レンズ位置検
   出過程により得られるレンズ信号の両信号を比較
   し、比較信号を出力する比較過程と、前記比較出
   力により前記測距過程を行う間隔を制御する制御
   過程とを有し、前記被写体が移動しておらず停止
   状態にあり、前記比較過程より前記距離信号と前
   記レンズ信号との一致を示す比較信号が出力され
   た場合、前記制御過程の動作により前記測距過程
   の行われる間隔を前記被写体が移動している場合
   に比較して長く制御することを特徴とする自動焦
   点調節方法。 ２ 比較過程は、撮影レンズの合焦点位置まで駆
   動するレンズ駆動過程を行わせるレンズ駆動信号
   を出力する特許請求の範囲第１項に記載の自動焦
   点調節方法。 ３ 制御過程は、比較手段より入力される比較出
   力により、測距過程あるいはレンズ位置検出過程
   へのエネルギー供給および動作時期等を設定する
   初期過程の動作に所定の待ち時間を持たせること
   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節方法。 ４ ビデオカメラ等の連続的な被写体の状態を再
   生することを目的とした装置における撮影レンズ
   の自動的な焦点調節装置であつて、前記被写体ま
   での距離を計測する測距手段と、撮影レンズの位
   置を検出するレンズ位置検出手段と、前記測距手
   段により得られる距離信号と前記レンズ位置検出
   手段により得られるレンズ位置信号とを比較する
   比較手段と、前記比較手段の比較出力により前記
   撮影レンズを合焦位置まで動作させるレンズ駆動
   手段と、外部からの起動信号の供給により前記各
   手段へのエネルギー供給および動作時期等を設定
   する起動手段と、前記比較手段の出力が合焦状態
   を示した時、この合焦信号が供給され動作し、前
   記起動手段による前記設定の状態を制御する制御
   手段とを備え、前記被写体が停止状態である場
   合、前記起動手段が動作する間隔を前記被写体が
   移動中である場合に比較して前記制御手段により
   長く設定できることを特徴とする自動焦点調節装
   置。 ５ 比較手段と制御手段はマイクロプロセツサに
   よつて形成され、前記マイクロプロセツサは、距
   離信号とレンズ位置信号とが一致しているか否か
   を比較する第１のステツプと、前記第１のステツ
   プの結果が一致していない場合に選択されレンズ
   駆動手段の動作を開始させる駆動信号を出力する
   第２のステツプと、前記第２のステツプが行われ
   ると選択され前記距離信号と前記レンズ駆動手段
   により移動している撮影レンズのレンズ位置信号
   とが一致しているか否かを比較する第３のステツ
   プと、前記第３のステツプの結果が一致した場合
   に選択され前記レンズ駆動手段の動作を停止させ
   る停止信号を出力する第４のステツプと、前記第
   １のステツプの結果が一致していた場合に選択さ
   れ、所定の時間間隔を設定する第５のステツプと
   を実行するようにプログラムされ、前記第４のス
   テツプあるいは第５のステツプによつて生成され
   る出力信号により前記起動手段の動作を開始させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の自動焦点調節装置。