JPH0389683A - 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、ビデオカメラ等に用いて好適な自動焦点検出
装置に関する。

［従来の技術］ 従来よりビデオカメラ等の映像機に用いられている自動
焦点検出装置として、ｔｉｔ像素子から得られる映像信
号中の高周波成分を抽出し、この高周波成分が最大とな
るように撮影レンズを駆動して焦点合わせな行なう、い
わゆる山登り方式の自動焦点調節方法が知られている。

このような自動焦点調節方式は、焦点ＷＲｍ用の特殊な
光学部材が不要であり、遠方でも近くでも被写体距離に
よらずに正確にピントを合わせることができる等の長所
を有する。この種の自動焦点調節方式について、第５図
を用いて説明する。

ｌはフォーカシングレンズであって、レンズ駆動用モー
タ１２によって光軸方向に移動され、焦点合わせを行な
う。このレンズを通った光は撮像素子２の撮像面上に結
像されて光電変換され、映像信号として出力される。こ
の映像信号はアンプ３で所定のレベルに増幅され、カメ
ラのプロセス回路（図示せず）へ入力されて、標準テレ
ビジョン信号に変換されるとともにバンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）４へと入力される。ＢＰＦ４では、映像信号
中の高周波成分を抽出し、ゲート回路５で画面の一部に
設定された合焦検出領域に相当する映像信号のみを抜き
出し、検波器６で検波したのちサンプルホールド回路７
で垂直同期信号の整数倍に同期した間隔でサンプルホー
ルドを行なう（以後このサンプルホールドされた値を焦
点電圧値と呼ぶ〉、この焦点電圧値をもとにモータ速度
判定回路９では合焦度に応じたフォーカシングモータ１
２の速度を設定する。すなわち大ボケ時には速く、小ボ
ケ時には遅くなるようにモータドライバー１３に指示し
てモータ速度を可変する。またモータ方向判定回路９で
は焦点電圧値が最大となる方向にモータ駆動方向を設定
する。ただしモータ方向判定回路９は、最初は焦点電圧
値が最大となる方向がわからないので、適当な方向にと
りあえず、モータ１２を動かし、焦点電圧値が最大とな
る方向が判定できるようになるまで回しつづける。また
この間にレンズｌが端にぶつかった場合には、端検出器
１４でこれを判定し、モータを逆転させる。したがって
最初にとりあえずモータを回した方向が第６図に示すよ
うに焦点電圧値が最大となる方向と逆でかつ焦点ＸＩ［
開始時におけるレンズｌの初期位置が合焦点から遠く、
焦点電圧値が低いために焦点電圧値の山のピークの方向
を判定できないときは、−成端まで動いてから戻ってく
るようなサーチ動作を行なうため合焦までに少し時間を
要する。

ところで一般にこの種の装置はカメラから１．２ｍ程度
の距離から無限大の距離までの範囲にある被写体にピン
トか合うように構成されているか、さらに近くのものに
もピントを合わせたいという要望に答えるためには、フ
ォーカシングレンズの移動量を従来よりも増やすことで
１．２ｍ以内の至近距離の被写体も撮影可能とすればよ
く、レンズ設計上は、比較的容易である。たとえばフォ
ーカシングレンズの移動量を２倍にすれば無限遠から０
．６ｍの至近まで撮影可能になる。さらには）オーカシ
ングレンズの位置をズームレンズの最後部や中間に配置
した所謂リアフォーカスレンズタイプとすることにより
最小撮影距離を撮影レンズの直前まで近づけることも可
能である。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながらこのような、最小撮影距離を短くしたレン
ズに従来のような自動焦点調節装置を用いた場合には、
いくつかの不都合を生じる。まず第１ｅフオーカシング
レンズの移動量か増加するために、自動焦点調節装置の
応答性が悪くなる。たとえば従来無限端から至近端（１
，２ｍ）まて約３秒のレンズ速度とすると、至近端を０
．６ｍまで延ばすことで至近端（０，６ｍ）から無限端
までレンズが動くのに倍の約６秒を要する。このモータ
スピードで前述したように、最初のモータ方向の間違い
によるサーチ動作を行なうと、レンズ移動範囲が倍であ
るために約倍の時間を必要とし、応答性において実用上
問題となる。

また第２の不都合は、レンズの偽解像によって生ずる焦
点合わせの誤動作である。偽解像とはレンズの焦点をず
らした際に高い空間周波数の被写体に対して位相が１８
０°ずれた結像現象である。ところで映像信号を利用し
た自動焦点調節装置にあっては、映像信号の中の高周波
成分が極大値をとった時合焦と判断するものであるため
、この偽解像の状態でも極大値をとる。従って、偽解像
の状態で合焦と判断し、レンズか停止してしまう、この
現象はレンズのデフォーカス量が多くなるほど発生頻度
が高くなる。すなわち、最小撮影距離が従来並の１．２
ｍである場合には被写界深度の関係で偽解像を発生しな
くても最小撮影距離が０．６ｍまで延長された場合には
偽解像を発生し、ピントかぼけたまま停止することがあ
る。

［目的１ 本発明の目的は上述の問題点を解消し通常の距離範囲に
焦点を合わせる場合だけでなくごく近距離の範囲の被写
体に対しても速やかに合焦させることのできる自動焦点
調節装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明によれば、撮像信
号中より合焦度に応じた信号を抽出する抽出手段と前記
抽出手段によって抽出された信号にもとづいてフォーカ
シングレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカシン
グレンズの位置情報と前記抽出手段によって抽出された
信号にもとづいて合焦位置予測をする予測手段と、この
予測手段により前記フォーカシングレンズの動作範囲を
制限する制限手段を備えることを特徴とする。

［作用］ これによってフォーカシングレンズの位置情報と焦点電
圧値を用いて、普段使用しないマクロ領域に被写体か存
在するかどうかを予測し、マクロ領域に被写体が存在し
ないと予測されたときは、フォーカシングレンズの移動
範囲を通常領域のみに制限することによってサーチ時間
を短縮させ、マクロ領域での偽解像による応答の悪さを
防ぎ逆にマクロ領域に被写体が存在すると予測されたと
きには、フォーカシングレンズの移動範囲を全領域に広
げることで、近距離から無限まで、すみやかな自動焦点
動作を行なうことか可能となる。

［実施例］ 以下、本発明（おける自動焦点Ｗｙ５装置を図面を参照
しながらその一実施例について詳述する。

第１図は、本発明における自動焦点調節装置の一実施例
の構成を示すブロック図である。

尚、同図において、ｆｔ４４図の従来例と同一の構成部
分については、同一の符合を用い、その説明は省略する
。１１はフォーカスエンコーダであって、フォーカスレ
ンズの位置（至近端／マクロ領域（０，６ｍ　〜１．２
ｍ）／通常領域（１，２ｍ〜ｏｏ）／無限端）を判断す
る。マクロ領域内における焦点電圧値を予測する予測回
路８では、フォーカスエンコーダ１１からのフォーカス
レンズの位置情報とサンプル・ホールド回路７より出力
される焦点電圧値を取り込み、マクロ領域に被写体が存
在するかどうかを予測する。第３図は、この予測回路８
による予測の方法を示すものである。フォーカシングレ
ンズが通常領域（１，２ｍ〜ｏＯ）からマクロ領域（０
，６ｍ〜１．２ｍ）に入ったときに焦点電圧が増加中の
ときは、マクロ領域に被写体が存在すると予測し１通常
領域からマクロ領域に入ったときに焦点電圧か現象中ま
たは変化しない場合にはマクロ領域には被写体か存在し
ないと判断する。この予測結果は、モータ方向判定回路
９へと入力され、第４図のフローチャートに示すアルゴ
リズムにしたがってモータ１２の方向が決定される。す
なわちモータ方向判定回路９では１通常領域からマクロ
領域に入ったときに、マクロ領域に被写体が存在すると
予測されたとき（焦点電圧が増加中）はマクロ領域でそ
のまま合焦動作を行ない、マクロ領域に被写体が存在し
ないと予測されたときはフォーカシングレンズを逆転し
て通常領域において合焦動作を続行する。

第４図のフローチャートで見ると、自動焦点調節動作の
開始とともにフォーカシングレンズｌをいずれかの方向
に駆動されると、５ｔｅｐｌでフォーカシングレンズエ
ンコーダ１１の検出出力からフォーカシングレンズの位
置を判定し、フォーカシングレンズの移動位置が１．２
ｍ〜■の通常領域から０．６ｍ〜１．２ｍのマクロ領域
へと移行したことが検出された場合には、５ｔｅｐ２で
サンプルホールド回路７より出力される焦点電圧が増加
状態にあるか否かが判定される。焦点電圧が増加方向に
あれば、マクロ領域内に被写体があると判断し、５ｔｅ
ｐ４へと進みそのままフォーカシングレンズをマクロ領
域へと移動してマクロ領域内で焦点調節動作を行う。

５ｔｅｐ２で焦点電圧か減少あるいは変化しない状態で
あれば、マクロ領域には被写体がないと判断し、５ｔｅ
ｐ３でフォーカシングレンズを反転してから５ｔｅｐ４
へと進み通常領域内において焦点調節動作を行う。

モして５ｔｅｐ５で合焦点となるまで自動焦点調節動作
を行い、合焦点となったところで５ｔｅｐ６でフォーカ
シングレンズを停止する。その後５ｔｅｐ７で焦点状態
に変化かあり合焦点からはずれて再起動がかかった場合
には、再び５ｔｅｐｌへと復帰して上述のフローを繰り
返し行う。

第２図（Ａ）、（Ｂ）はフォーカシングレンズの移動範
囲と焦点電圧の変化、さらに被写体に合焦させるまでの
フォーカシングレンズ移動軌跡を示す図である。横軸は
レンズ移動範囲、縦軸は焦点電圧をそれぞれ示す。第２
図（Ａ）は、最初通常領域にフォーカシングレンズｌか
位置していて、マクロ領域の被写体に合焦したときのフ
ォーカシングレンズの移動軌跡を示す図である。第２図
（Ｂ）は最初通常領域にフォーカシングレンズか位置し
ており、マクロ領域に被写体がないと予測し、フォーカ
シングレンズを反転して初期位置より、さらに無限より
の通常領域に合焦した場合におけるフォーカシングレン
ズの移動軌跡である。

尚、上述の実施例ではマクロ領域を０．６ｍ〜１．２ｍ
、通常領域を１．２ｍ〜のとして説明したが、これに限
定されることなくマクロ領域を広げることも狭めること
も可能であるし、フォーカス・エンコーダ１１の分割を
増して領域分割を多くすることでエンコーダの分解能を
高め、さらにきめ細かく合焦位置予測をして、フォーカ
シングレンズの移動範囲を高精度に制御することも可能
である。また細かく分割することで、マクロ領域に移動
制限を加えるのではなく、通常領域に移動制限を加える
ように構成することも可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明における自動焦点調節装置によ
れば、フォーカシングレンズの位置情報と焦点電圧を用
いて１合焦位置予測をして、フォーカシングレンズの移
動範囲に制限を加えることにより、通常の距離範囲だけ
でなく、ごく近距離の範囲にピントを合せるときにも速
やかにピントが合うようにしたので、フォーカシングレ
ンズの移動に無駄がなく、合焦点に至り達するまでの時
間を短縮し、さらに偽解像等に誤って合焦するような誤
動作を確実に防止することかでき、高速、高精度、高信
頼性の自動焦点調節装置を実現することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における自動焦点調節装置の一実施例を
示すブロック図、 第２図は本発明の実施例の動作を示す図、第３図は本発
明の予測方法を示す図。 第４図は本発明の焦点調節動作のアルゴリズムを示す流
れ図。 第５図は従来の自動焦点調節装置の一例を示すブロック
図、 第６図は第５図の従来例の動作を示す図である。 ７メーｎニン７Ｌニス” 蔦 ろ □□□ 谷■二　　　　＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像信号中より合焦度に応じた信号を抽出 する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された信号
   にもとづいてフォーカシングレンズを駆動する駆動手段
   と、前記フォーカシングレンズの位置情報と前記抽出手
   段によって抽出された信号にもとづいて合焦位置を予測
   する予測手段と、前記予測手段により前記フォーカシン
   グレンズの動作範囲を制限する制限手段を備えた自動焦
   点調節装置。