JPH04280176A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に用い
て好適な自動焦点調節装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等の撮像装置におい
ては、自動焦点検出装置（以下ＡＦと称す）が必須とな
っているがこの種のＡＦとしては、撮像信号から被写体
の鮮鋭度に応じた信号を抽出して評価し、光学系の焦点
検出動作を行なう自動焦点検出方式が注目されている。

【０００３】この種のＡＦ方式としては、種々のタイプ
があるが、まず本発明を適用可能なＡＦシステムの一例
を示す回路構成について図５を用いて説明する。被写体
像は、フォーカシングレンズ１で結像され、ＣＣＤ等の
撮像素子２の撮像面に結像され、光電変換されて映像信
号に変換される。撮像素子２は、タイシング発生回路５
より発生された基準クロックのタイシングで駆動される
撮像素子駆動回路６によって周期的に光軸方向に振動さ
れ、結像状態を微少変化（ウォブリング）させる。撮像
素子２で光電変換された映像信号は、プリアンプ３で増
幅され、プロセス回路４でγ補正、ブランキング処理、
同期信号の付加等の所定の処理を施されて現格化された
標準映像信号に変換されると同時に、バンドパスフィル
タ７に入力される。バンドパスフィルタ７では、映像信
号中の合焦状態すなわち鮮鋭度に応じて変化する高周波
成分が抽出され、続いてゲート８で画面中の所定の位置
に設定された焦点検出領域に相当する信号のみが通過さ
れ、ピーク検波回路９にて整流化されてピークホールド
され信号Ｓ０が出力される。そして同期検波回路１０に
てタイシング発生回路５より発生された基準クロックの
タイシングで、同期検波されることにより、撮像素子２
の光軸方向における微小ウォブリングに応答した合焦状
態を表わす信号Ｓ１が得られる。また、ピーク検波回路
９出力Ｓ０は、１Ｖ遅延回路１１で１Ｖ（Ｖは垂直同期
期間）遅延され、比較回路１２でＳ０との比較すること
で、現在、山を登っているか下っているかの判定を行な
う信号Ｓ１が得られる。

【０００４】さらに、信号Ｓ０はモード判定用比較器１
３へも入力され、信号Ｓ０の値が閾値ＶＨより大きいと
きにスイッチ１４を信号Ｓ１側に切換えウォブリングに
応答した信号Ｓ１をモータドライバ１５へと印加し、モ
ータ１６を駆動し、フォーカシングレンズ１を動かすこ
とで閉ループモードの自動焦点動作を行なう。一方、信
号Ｓ０がＶＨより小さいときは、スイッチ１４は山登り
信号Ｓ２側に切換えられ、モータドライバ１５へ印加さ
れることでウォブリングを用いない、山登りモードで自
動焦点動作を行なう。

【０００５】次に図６を用いて、さらに自動焦点調節動
作について説明する。図６（ａ）は合焦／非合焦時のフ
ォーカシングレンズ１の位置に対するピーク検波回路９
の出力レベルＳ０を表わしている。フォーカシングレン
ズ位置が合焦点よりも近距離側に位置しているときは、
撮像素子のウォブリングに対する応答信号ＡＮが検出さ
れる。また、フォーカシングレンズ位置が合焦点よりも
遠距離側に位置しているとき撮像素子のウォブリングに
対する応答信号ＡＦが検出される。そして、合焦時には
応答信号ＡＭが検出される。レンズが近距離側にあると
きと、逆に遠距離側にあるときとでは、その位相が逆に
なるため、前ピン、後ピン情報を得ることができる。こ
れらの信号をタイシング発生回路５出力の基準タイシン
グで同期検波すると図６（ｂ）で信号Ｓ１となる。つま
り近距離時のＡＮは基準タイシングと同相であるので同
期検波出力Ｓ１は、正の信号が出力され遠距離時のＡＦ
は基準タイシングと逆相であるので同期検波出力Ｓ１は
負の信号が出力される。また、合焦時は信号Ｓ１はほぼ
０のレベルになる。したがって、この信号Ｓ１をモータ
ドライブ回路１５に入力することにより、モータ１６を
駆動することができる。以上が閉ループモードでのモー
タドライバの説明であるところが信号Ｓ１には欠点があ
り大ボケになると、図６（ａ）におけるＳ０が小さくな
り、図６（ｂ）のＳ１の出力も小さくなるためモータ速
度が遅くなる。したがってＳ０がＶＨ以下のときはＳ１
を用いずに図６（ｃ）に示したような１Ｖ前のＳ０とを
比較した比較信号Ｓ２を用いる。この信号Ｓ２は比較器
出力なので一定の値でかつレンズを駆動すべき符号のみ
を持った信号である。以上が山登りモードである。モー
タドライブ回路１５は正の信号が入力されたときにモー
タを近距離から遠距離方向に、負の信号が入力されたと
きに遠距離から近距離方向に信号Ｓ１、Ｓ２の絶対レベ
ルに比例した速度で駆動し、フォーカシングレンズを移
動する。したがってフォーカシングレンズは大ボケ時は
高速にＳ２の速度で合焦点方向に動き、合焦点に近づく
と、Ｓ１の速度でＳ１がゼロとなる合焦点に収束する動
作を行なうことで、自動焦点調節動作が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、変調信号の応答を用いた閉ループモードと変
調信号の応答を用いない山登りモードの切換をバンドパ
スフィルタ出力のレベルのみで行なっているために、手
ぶれ等で、一時的にバンドパスフィルタ出力Ｓ０が下が
ったときに本来合焦近傍にあって閉ループモードであり
続けなければならないのに過って山登りモードに入って
しまい、かえって合焦点から遠ざかる動作をして、ボケ
が発生してしまい、再度合焦点に戻ってくるまでに時間
がかかるといった問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した問題点
を解決することを目的としてなされたもので、その特徴
とするところは、撮像手段の受光面における結像状態を
周期的に変化させる変調手段と、前記撮像手段より出力
された撮像信号中より合焦度に応じた信号を検出する検
出手段と、前記検出手段により前記変調手段の応答信号
を抽出する抽出手段と、一定の速度信号を出力する出力
手段と、前記抽出手段、前記検出手段及び前記出力手段
のいずれかを選択する選択手段と、前記選択手段で選択
された信号に基づいて焦点調節手段を合焦点へと駆動す
る駆動手段を備えた自動焦点調節装置にある。

【０００８】

【作用】本発明によれば変調信号を用いない山登りモー
ドに入って一定時間そのモードに入っていた場合には、
大ボケ状態であるとみなし、フォーカシングレンズの駆
動速度を高速にするようにして、大ボケ状態になってい
る時を短くすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明における自動焦点調節装置を各
図を参照しながらその実施例について詳述する。

【００１０】図１は本発明における自動焦点検出装置の
実施例の構成を示したブロック図である。なおここで符
号１〜１２、１４〜１６で示す構成は前述の図５と同様
の構成で且つ同様の動作を行なうものであるため、同一
の符号を用いてその説明を省略する。

【００１１】プリアンプ３より出力された撮像信号はバ
ンドパスフィルタ７に入力されるのと同時にエッジ幅検
出回路１７にも入力される。エッジ幅検出回路では、被
写体像のエッジ部分の幅（ボケたときは大きく合焦で最
も小さくなる）に比例した電気信号（エッジ幅信号）を
出力する。このエッジ幅信号は、同期検波回路１０に入
力され撮像素子２の光軸方向における微少ウォブリング
に応答した合焦状態を表わす信号Ｅ６が得られると同時
に、モード判定回路１８へと入力される。また２０はス
イッチ１９を介してモータドライバ１５にモータを大ぼ
け時に一定の速度で高速駆動させる一定レベルの高速サ
ーチ用駆動信号を出力する速度制御回路である。モード
判定回路１８では、入力の被写体のエッジ幅信号に基づ
いてスイッチ１９の切換信号を生成する。スイッチ１９
はモード判定回路１８の出力によって切り換制御され信
号Ｅ６、Ｓ２、Ｓ１０のうち一つを選択してモータドラ
イバに印加することで、自動焦点調節動作を行なわせる
如く動作するものである。

【００１２】ここでエッジ幅信号を用いるのは、単にバ
ンドパスフィルタ等によって抽出された高周波成分は、
コントラスト、明るさによって大きく変化するが、この
エッジ幅信号は輝度レベルに対して正規化された信号で
あるため、明るさ、コントラスト等の影響を受けにくく
、合焦度にのみ依存して変化する信号であり、これによ
って確実に合焦点近傍へと大ぼけ状態との判別を行おう
とするためである。

【００１３】次に図２、図３を用いてエッジ幅検出回路
１７の動作について説明する。図３はエッジ幅検出回路
１７の内部構成を示すもので、エッジ幅検出回路１７に
入力した信号Ｅ０は、微分回路２１で微分され微分信号
Ｅ１を出力する。この微分信号Ｅ１は絶対値回路２２で
絶対値され、ゲート回路２３で画面中の焦点検出領域に
相当する部分信号のみを抜き出される。この信号は、あ
る特定幅だけ積分器２４で積分され、割算器２５の分母
の入力となる。またゲート２３の出力信号は割算器２５
の分子入力となる。そしてこの割算器２５の出力は、最
大値を求めるために、ピークホールド回路２６でピーク
ホールドされることでエッジ幅が求まる。すなわち積分
器２４の積分期間ごとにその期間のピーク値を積分器出
力で割ったピーク値がホールドされる。図３は、コント
ラストの異なる合焦エッジと非合焦エッジについて、Ｅ
０〜Ｅ４の各信号を表わした図である。（ｂ−１）〜（
ｆ−１）は合焦エッジ、（ｂ−２）〜（ｆ−２）は非合
焦エッジである。この図からわかるように、最終出力Ｅ
４は、コントラストに依存することなくエッジの幅（つ
まりは合焦の度合）を表わしている。

【００１４】次に図４を用いて、モード判定回路１８を
中心とした装置の動作について説明する。

【００１５】同図においてフローをスタートすると、ま
ず、ｓｔｅｐ１で合焦しているか否かの判定を行ない、
合焦していればｓｔｅｐ８へと進んでフォーカシングレ
ンズを停止状態に保持し、続いてｓｔｅｐ９において再
起動判定を行なう。

【００１６】ｓｔｅｐ１において合焦していなければ、
ｓｔｅｐ２へと進み、モード判定回路１８において、ま
ず入力されたエッジ幅信号Ｅ５と所定の閾値ＶＥとの比
較を行ない、Ｅ５がＶＥよりも大きい場合には、スイッ
チ１９で信号のＥ６を選択する信号を出力し（ｓｔｅｐ
３）、ウォブリングの応答を用いた閉ループモードに設
定し、ｓｔｅｐ４においてフォーカシングレンズを駆動
し、ｓｔｅｐ１の合焦判定処理へと復帰する。

【００１７】またｓｔｅｐ２において、Ｅ５がＶＥ以下
であった場合には、ｓｔｅｐ５へと移行して、予め決め
られた一定時間を経過したか否かの判定を行なう。一定
時間経過するまでは、ｓｔｅｐ７へと移行してスイッチ
１９で信号Ｓ２を選択する信号を出力した後、ｓｔｅｐ
４でフォーカシングレンズを駆動する。したがって、こ
の間は、フォーカシングレンズはウォブリングの応答に
関する信号を用いず、比較回路２２より出力される高周
波成分のレベルの差分にしたがって駆動されることにな
る。

【００１８】またｓｔｅｐ５において、一定時間経過し
た後は、ｓｔｅｐ６へと進み、スイッチ１９を、速度制
御回路２０より出力される一定速度を示す大ぼけサーチ
用の高速駆動信号Ｓ１０を選択する如く切り換える信号
を出力し、ｓｔｅｐ４へと進んでフォーカシングレンズ
を駆動する。したがってフォーカシングレンズは、速度
制御回路２０によって予め設定されている高速サーチ用
の一定の速度で駆動されることになる。

【００１９】この動作により、手ぶれ等により、一時的
に被写体のエッジ信号Ｅ５が低下し閉ループから山登り
モードに移行してしまっても、ただちにフォーカシング
レンズを大ぼけサーチ用一定信号Ｓ１０で駆動せず、一
定時間は大ぼけサーチ用の駆動速度信号Ｓ２で駆動する
ため、合焦の度合いを表わす信号が小さく、特性曲線の
形状が平らな大ぼけ状態になってしまうといった不都合
がなくなり、大ぼけになってしまったとしても、一定時
間後に高速サーチ用の駆動速度Ｓ１０が選択されるため
、大ぼけになっている時間が少なくてすみ、操作感も良
好となる等の利点がある。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、撮像素子を所定の
タイシングで変調させ、撮像信号中の合焦度に応じた信
号を抽出し、合焦近傍では変調の応答信号に基づき大ボ
ケ時は合焦度信号に基づいて、フォーカシングレングを
駆動する自動焦点検出装置において、合焦近傍から、大
ボケと判定し、それが続いているときは一定期間は山登
り制御用の速度で駆動し、一定時間以後はより速い速度
で駆動するようにすることで完全に大ボケになっている
時間を短縮することができ、良好なＡＦ性能を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における自動焦点調節装置の一実施例に
おける構成を示すブロック図である。

【図２】本発明におけるエッジ幅検出回路の構成図であ
る。

【図３】本発明におけるエッジ幅検出回路の動作を説明
するための図である。

【図４】本発明におけるモード切換を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５】本発明を適用する前提となる自動焦点調節装置
の構成図である。

【図６】図５装置の動作を説明するための図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　撮像手段の受光面における結像状態を
   周期的変化させる変調手段と、前記撮像手段より出力さ
   れた撮像信号中より合焦度に応じた信号を検出する検出
   手段と、前記検出手段により前記変調手段の応答信号を
   抽出する抽出手段と、一定の速度信号を出力する出力手
   段と、前記抽出手段、前記検出手段及び前記出力手段の
   いずれかを選択する選択手段と、前記選択手段で選択さ
   れた信号に基づいて焦点調節手段を合焦点へと駆動する
   駆動手段を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 【請求項２】　　撮像手段より出力された変調された撮
   像信号中より合焦度に応じて変化する第１の信号成分に
   もとづいて焦点検出を行う第１の焦点検出手段と前記撮
   像信号中より合焦度に応じて変化し、前記第１の焦点検
   出手段とダイナミックレンジの異なる第２の信号成分に
   もとづいて焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、焦点
   調節手段と、前記第１の焦点検出手段の出力にもとづい
   て前記焦点調節手段を駆動する第１のモードと、前記第
   ２の焦点検出手段の出力にもとづいて前記、焦点調節手
   段を駆動する第２のモードと、所定の信号レベルを出力
   して前記焦点調節手段を駆動する第３のモードとを選択
   する選択手段と、前記第２の焦点検出手段の出力に応じ
   て前記選択手段を制御する制御手段とを備えたことを特
   徴とする自動焦点調節装置。