JPH0378606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種のビデオカメラ等に用いられるオ
ートフオーカス装置に関し、確実かつ迅速にフオ
ーカシングを行ない得るようにしたものである。

（従来の技術） 従来から、被写体を撮影することによつて得ら
れる映像信号の高域成分の電圧レベルが再生画像
の精細度に対応していることに着目し、この高域
成分の電圧を焦点電圧として取り出し、この焦点
電圧が最大レベルとなるようにフオーカスレンズ
を駆動させることによりこのレンズの位置をジヤ
ストピント位置に一致させるようなフオーカシン
グを行なうオートフオーカス装置が知られてい
る。

そして、このようなフオーカシングの方式は、
いわゆる山登りサーボ方式として知られているも
のであり、この方式はNHK技術研究報告昭40.第
17巻・第１号通巻第86号第21ページ、あるいは昭
和57年11月発表のテレビジヨン学会技術報告ED
第675ページ７等の文献に詳細に説明されている。

（発明が解決すべき問題点） ところで、上述の如き山登りサーボ方式におい
ては、互いに時間的（位置的）にズレた二点での
焦点電圧を逐次レベル比較していき、これら二点
での焦点電圧の大小関係によつてピントずれの有
無、及び方向を検出することによりフオーカスレ
ンズを所定方向に移動させていく。

そのため、上記フオーカスレンズがジヤストピ
ント位置に達するまでの間、常に上述の如きレベ
ル比較を行ないながら上記レンズを移動させなけ
ればならないため、このレンズを高速でジヤスト
ピント位置に移動させることができずフオーカシ
ングに要する時間が長いという問題点がある。

また、ジヤストピント位置近傍では上記フオー
カスレンズが光軸方向に振動しながらジヤストピ
ント位置に収束するための再生画像に不自然さを
与えるという問題点があつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の如き事情に鑑みてなされたもの
であり、上記フオーカスレンズをジヤストピント
位置まで高速に移動させるとともに、ジヤストピ
ント位置近傍でのフオーカスレンズの振動を伴わ
ないオートフオーカス装置を提供することを目的
とする。

そして、本発明はこの目的を達成するために第
１図に示す如く、被写体を撮影することによつて
得られる映像信号S₁の高域成分を焦点電圧Ｅとし
て取り出し、この焦点電圧Ｅからフオーカシング
部材１のジヤストピント位置Ｐまでの距離ｘを得
て、この距離ｘが０となるように上記フオーカシ
ング部材１を移動手段２にて移動させてフオーカ
シングを行なうオートフオーカス装置であつて、
フオーカシング時における所定時の焦点電圧Ｅの
微分値を、二回微分値にて除することによつて上
記フオーカシング部材１のジヤストピント位置Ｐ
までの距離ｘを得るとともに、この距離ｘに応じ
た制御信号S₂を出力する演算手段３を備え、上記
制御信号S₂によつて上記移動手段２を駆動させる
ようにした。

（作用） 上述の如き構成のオートフオーカス装置におい
ては、フオーカシング開始時における焦点電圧Ｅ
から直ちにフオーカシング部材１のジヤストピン
ト位置Ｐまでの距離ｘを得ることができ、これに
より上記フオーカシング部材１をジヤストピント
位置Ｐまで高速に移動させることができる。

よつてフオーカシングに要する時間の短縮化を
計ることができる。

また、ジヤストピント位置Ｐの近傍における振
動等は生じないため、フオーカシング部材１の振
動に起因する再生画像の不自然さといつた従来の
問題点を解決することができる。

（実施例） 以下、本発明に係る好適な実施例を第１図及び
第２図を用いて詳細に説明する。

本実施例に係るオートフオーカス装置は、第１
図に示す如くアホーカル系レンズ５とフオーカス
レンズ（マスタ系レンズ）１とから構成された光
学系６を備えており、上記フオーカスレンズ１を
パルスモータ等のモータ２によつて光軸方向（矢
印Ａ方向）に移動させることによりフオーカシン
グを行なうようになつているとともに、このフオ
ーカスレンズ１はフオーカシング開始時と同時に
移動されるようになつている。

また、上述の如き光学系６を介して入射される
被写体からの撮像光は、CCD（電荷結合素子）等
を用いた撮像素子７にて電気的な映像信号S₁に光
電変換される。

そして、この映像信号S₁は増幅器８にて増幅さ
れて図示しない記録回路等に供給されるととも
に、自動利得制御回路（AGC）１３を介してバ
ンドパスフイルタ（BPF）９に供給される。

このバンドパスフイルタ９は、上記映像信号S₁
から所定の高域成分を抽出して検波器１０に供給
する。

そして、この検波器１０にて上記映像信号S₁の
高域成分に対応する第２図に示す如き焦点電圧Ｅ
が得られる。

ここで、この焦点電圧Ｅは上記映像信号S₁を再
生した再生画像の精細度に対応するものであり、
上記フオーカスレンズ１がジヤストピント位置Ｐ
にあるときに最大となる。

上記焦点電圧Ｅは、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタ
ル）変換器１１にてデジタル化されて本実施例に
おける演算手段であるマイコン３に供給される。

そして、本実施例においてこのマイコン３は、
フオーカシング開始時における上記焦点電圧Ｅの
みを取込み、後述する如く演算処理して上記フオ
ーカスレンズ１がジヤストピント位置Ｐまでの距
離ｘを算出するとともに、この距離ｘに応じたパ
ルス数の制御信号S₂を出力する。

この制御信号S₂は上記モータ２を回転駆動させ
るドライブ回路１２に供給され、上記パルスモー
タ等のモータ２を所定方向に所定量だけ回転させ
る。これにより、上記フオーカスレンズ１はジヤ
ストピント位置Ｐに移動してフオーカシングが終
了する。

次に本実施例における上記マイコン３の演算処
理について説明する。

先ず、第２図に示す焦点電圧Ｅの曲線、すなわ
ち、この焦点電圧Ｅと上記フオーカスレンズ１の
ジヤストピント位置Ｐまでの距離ｘとの関係は、 Ｅ（ｘ）＝be^-(ax)2 …(1) なる式にて近似することができる。

なお、この(1)式におけるａは焦点電圧Ｅの曲線
の傾きを決定する係数であり、ｂは焦点電圧Ｅの
曲線の最大値を決定する係数である。

次に、上記(1)式をｘで微分すると、 Ｅ（ｘ）′＝−2a²xbe^-(ax)2 …(2) となる。

上記(2)式を(1)式で除すると、 Ｅ（ｘ）′／Ｅ（ｘ）＝−2a²x …(3) となる。

また、この(3)式を再度ｘで微分すると、 （Ｅ（ｘ）′／Ｅ（ｘ））′＝−2a²…(4) となる。

そして、上記(3)式を(4)式で除すると、 （Ｅ（ｘ）′／Ｅ（ｘ））／（Ｅ（ｘ）′／Ｅ（
ｘ））′＝ｘ…(5) となる。

よつて、上記焦点電圧Ｅの微分値を、二回微分
値にて除することによつて上記フオーカスレンズ
１のジヤストピント位置Ｐまでの距離ｘを求める
ことができる。

なお、この場合の距離ｘとはフオーカシング開
始時における上記フオーカスレンズ１のジヤスト
ピント位置Ｐまでの値である。

また、この値には正又は負の符号がつき、この
符号によつて上記フオーカスレンズ１の移動すべ
き方向が決められる。

これにより、本実施例によれば上記フオーカス
レンズ１とジヤストピント位置Ｐとのフオーカシ
ング開始時における距離ｘ、及び上記フオーカス
レンズ１に対するジヤストピント位置Ｐの相対位
置、すなわち光軸方向に対して前方に位置する
か、後方に位置するかを、フオーカシング開始時
における焦点電圧Ｅのみに基づいて求めることが
できる。

よつて、上述の如く求められた結果に基づき上
記距離ｘを０にするように前記モータ２を回転制
御する回転制御信号S₂を前記ドライブ回路１２に
供給することにより、上記フオーカスレンズ１の
ジヤストピント位置Ｐまで高速で移動させること
ができる。

また、ジヤストピント位置Ｐ近傍でのフオーカ
スレンズ１の振動は生ずることなくフオーカスレ
ンズ１は上記制御信号S₂に基づいて滑らかにジヤ
ストピント位置Ｐに到達する。

また、前記テレビジヨン学会技術報告ED第675
ページ７より上記(4)式におけるａの値は、焦点距
離、被写体の周波数e及びレンズのＦ値等の関
数であることが知られている。

そして、焦点距離についていえば、上記ａの
値は前玉フオーカス方式の場合には²に反比例
し、後玉フオーカス方式の場合には無関係であ
る。

さらに、実際のレンズを用いた実験の結果、上
記ａの値はeに比例し、レンズのＦ値に反比例す
ることが判明した。

よつて、ａの値は、前玉フオーカス方式の場合
には、 ａ＝ｋe／²・Ｆ …(6) となり、 後玉フオーカス方式の場合には、 ａ＝k′e／Ｆ …(7) となる。

したがつて、前もつて上記(6)式及び(7)式におけ
るｋ及びk′を求めておき、e、、Ｆに関する情
報を上記マイコン３に与えればａの値を求めるこ
とができる。

なお、前玉フオーカス方式とは、光学系６の前
方に位置するフオーカスレンズ１を移動させてフ
オーカシングを行なう方式であり、後玉フオーカ
ス方式とは光学系６の後方に位置するフオーカス
レンズ１を移動させてフオーカシングを行なう方
式である。

ところで、上述の実施例で演算手段３としてマ
イコンのみを用いたが、このマイコンの他に微分
回路や除算回路を設けることによりマイコンの処
理の負担を軽減することができ、これによりマイ
コンの設計、製造が容易となる。

また、例えばフオーカスレンズ１の前記撮像素
子７からの距離l₁をロータリエンコーダや前記モ
ータ２へのパルス数をカウントすることによつて
予め求めておくことにより、この距離l₁に上記距
離ｘに加算することによつて上記撮像素子７から
のジヤストピント位置Ｐの絶対距離l₂を求めるこ
とができる。

そして、これによりこのオートフオーカス装置
が搭載されたカメラと被写体との距離を求めるこ
とができ、これをビユーフアインダ等に表示した
り、ズーム時の補正に供することができる。

また、上述の実施例では、後玉フオーカス方式
のオートフオーカス装置について述べたが、前玉
フオーカス方式のオートフオーカス装置に本発明
を適用しても同様な効果を得ることができ、その
場合には上記距離ｘをフオーカスリングのジヤス
トピント位置までの距離とすればよい。

さらに、上述の実施例では、フオーカシング時
における所定時をフオーカシング開始時とした
が、本発明としてはフオーカシング開始時直後あ
るいは途中であつてもよい。

なお、フオーカシング部材としてはフオーカス
レンズ１のかわりに上記撮像素子７を用いてもよ
く、この撮像素子７を光軸方向に移動させてフオ
ーカシングを行なうようにしてもよい。

（発明の効果） 上述の説明からも明らかなように、本発明によ
ればフオーカシング部材をジヤストピント位置に
高速で移動させることができ、フオーカシングに
要する時間の短縮化を図ることができる。

また、ジヤストピント位置近傍においてもフオ
ーカシング部材が滑らかに移動されるため再生画
像上の不自然さの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るオートフオーカス装置の
実施例を示すブロツク図、第２図は焦点電圧と距
離との関係を示すグラフである。 １……フオーカシング部材（フオーカスレン
ズ）、２……移動手段（モータ）、３……演算手段
（マイコン）、６……光学系、Ｅ……焦点電圧、Ｐ
……ジヤストピント位置、ｘ……フオーカスレン
ズのジヤストピント位置までの距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体を撮影することにより得られる映像信
   号の高域成分を焦点電圧として取り出し、この焦
   点電圧からフオーカシング部材のジヤストピント
   位置までの距離を得て、この距離が０となるよう
   に上記フオーカシング部材を移動手段にて光軸方
   向に移動させてフオーカシングを行なうオートフ
   オーカス装置であつて、 フオーカシング時における所定時の焦点電圧の
   微分値を、上記焦点電圧の二回微分値で除するこ
   とにより上記フオーカシング部材のジヤストピン
   ト位置までの距離を得るとともに、この距離に応
   じた制御信号を出力する演算手段を備え、 上記制御信号によつて上記移動手段を駆動させ
   ることを特徴とするオートフオーカス装置。