JPH0473628A - 自動焦点合わせ装置 - 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】 ご発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は被写体に対する通常エリア及びマクロエリアの
両エリアにて焦点を合わせる二とかて゛きるレンズ系の
自動焦点合わせ装置に関する。

（従来の技術） 従来より、カメラ又はビデオカメラに用いられている自
動焦点合わせ装置のオートフォーカス（以下ＡＦと略す
）方式には、大別してアクティブ方式とパッシブ方式が
ある。アクティブ方式には赤外線方式や超音波方式等が
あり、パ・ノシブ方式にはＴＣＬ方式や画像検出方式が
ある。

アクティブ方式はカメラ側から電波又は音波等を発射し
、これら発射波の被写体からの反射を利用して被写体ま
での距離を測定（測距）するため、測距媒体の被写体に
対する反射率の影響、距離による減衰、測距空間の状態
によりその性能に限界かある。これに対１−で、バ・ｌ
シブ方式は画像情報から合焦点を得る方式であり（石田
順−他、山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦
点調節、ＮＨＫ技術研究、第１７巻第１号通巻８６号昭
和４０年）、被写体のコントラスト、輝度、パターンに
より合焦、検出に困難が生じるが、画像処理技術の向上
に伴って性能が改善されている。

上記の如〈従来のＡＦ機能は各方式によって異なる金魚
信号を用いて、合焦、非合焦を判定し、非合焦状態であ
れば、レンズ部のピントリングを合焦制御用モータによ
って回転して、前記レンズの合焦を行う方法を採用して
いる。しかし、この際に、合焦点がない場合があり、こ
のような時には前記しンズ部のピントリングを所定の位
１で止めることにより、制御用モータが永久に動いてし
まうことを防止している。

第６図（Ａ＞は上記非合焦時に制御用モータが永久に動
作することを防止するための制御系のアルゴリズム示し
、（Ｂ）はＡＦ制御系の一例を示したブロック図である
、パ・ｌシブ方式の例を採れば、まず、制御系２はステ
・Ｉプロ０１にて、ＣＣＤ１から取り出された映像信号
によりピントの合い具合を判定して、非合焦と判定され
た場合には、ステ・ノブ６０２にて駆動系３を介してき
焦制御用モータ４を駆動させる二とにより、合焦点を検
出する処理を行う。しかし、この制御の際、ステ・ツブ
６０３にて、現在のピントリングのポジションを位置検
出部５により常時検索して、レンズ６が一周してもまだ
最良点が定まらないときは、ステップ６０１には戻らず
、ステップ６０４に進みここで予め定めておいたポジシ
ョン（デフオールド点）にピントリングを停止する処理
を行う。尚、レンズのポジションを定めるにはフォトセ
ンサ、機械ＳＷ、モータのカウントなどの手法が考えら
れる。

従って、上記従来のＡＦ制御系において、第７図におけ
るレンズ６の位置とモータ４の駆動軌跡の関係に示すが
如く、合焦点を検出て°きずレンズをデフオールド点で
停止させた場合には、合焦制御用モータ４か永久に動い
ていることはないが、映像と１−でみれば非合焦な状態
が生じてしまうという欠点かぁ−）な。

（発明か解決しようとする課題） 上記の如く、従来のＡＦ制御系では、合焦点を検出でき
ずレンズをデフオールド点て゛停止させた場合には、永
久に合焦制御用モータが動いていることはないが、映像
としてみれば非合焦状態になってしまうという欠点があ
った。この理由は、通常の場合のレンズでは１ｍ程度以
下の距離においては、ＣＣＤの最終結像面がレンズの回
転角度だけではストロークが足りず、合わせ込めないた
めである。しかし、このような場合には、ズームリング
位置を移動させることにより、合わせ込むことが可能で
あるが、現在のところ、ここまで、レンズ焦点を連続的
に合わせ込めるものはない。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、レンズの
焦点を全ての距離において自動的に合わせることを可能
として、非合焦状態で制御が停止されることを防止した
自動焦点合わせ装置を提供することを目的としでいる、 ご発明の構成− （課題を解決するための手段） 本発明は、レンズのピントリングを動作させて、被写体
までの通常距離における焦点の合わせ込みを行うことか
て゛きると共に、前記レンズのピントリングを動作させ
て、被写体までの至近距離における焦点の合わせ込みを
行う二とかで゛きるレンズ系を有するものにあって、前
記レンズ系により得られた光学像を映像信号に変換する
撮像手段と、この撮像手段から得られる信号又は被写体
からの反射波より得られる信号に基づいて合焦、非合焦
を判定する判定手段と、前記しンズのピントリング又は
ズームリングを駆動する駆動手段と、前記ピントリング
の位置を検出する位置検出手段と、前記駆動手段により
前記レンズのピントリングを動作させても前記判定手段
により合焦点を得ることができず、且つ、前記位置検出
手段により前記ピントリングの端点が検出された場合は
、前記駆動手段によりズームリングを動作させて前記判
定手段によって合焦点を探る制御を行う制御手段とを具
備した構成を有する。

（作用） 本発明の自動焦点合わせ装置においで、撮像手段は前記
レンズ系により得られた光学像を映像信号に変換する。

判定手段は前記撮像手段から得られる信号又は被写体か
らの反射波より得られる信号に基づいて合焦、非合焦を
判定する。駆動手段は前記レンズのピントリング又はズ
ームリングを駆動する。位置検出手段は前記ピントリン
グの位置を検出する。制御手段は前記駆動手段により前
記レンズのピントリングを動作させても前記判定手段に
より合焦点を得ることができず、且つ、前記位置検出手
段により前記ピントリングの端点が検出された場合は、
前記駆動手段によりズームリングを動作させて前記判定
手段によって合焦点を探る制御を行う。

（実施例） 以下、本発明の−・実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の自動焦点合わせ装置の一実施例を示１
−たプロ・ツク図て′ある、１１は被写体をとらえるレ
ンズ、１２はレンズ１１のピントリングを回転させるフ
ォーカスモータ、１３はしンズ１１にて結像された光学
像を光電変換して映像情報を得る撮像部、１４は撮像部
１３により得られる映像情報に基づいて前記光学像の合
焦、非合焦を判定して、モータ駆動系１３を制御する情
報を作成する演算部、１５は前記フォーカスモータ１２
又は後記ズームモータ１７を駆動するモータ駆動系、１
６はレンズ１１の位置を検出する位置検出部、１７はレ
ンズ１１のズームリングを回転させるズームモータであ
る。

ここで、撮像部１３は撮像手段を、演算部１４は判定手
段と制御手段を、駆動系１５は駆動手段を、位置検出部
１６は位置検出手段を構成している。

次に本実施例の動作について説明する。レンズ１１によ
ってとらえられた被写体の光学像は撮像部１３で画像情
報に変換されて、演算部１４に入力される。演算部１４
は合焦非合焦を判定してしンズの焦点を合わせる制御信
号を発生して、これを駆動系１うに与える。駆動系１５
は前記制御信号に基づいでモータ１２を駆動し、レンズ
１１のピントリングを回転させるため、結局、しンズの
焦点を合わせる閉ループの制御が行われる。

この際、位置検出部１６はレンズの位置を常時検出して
、得られたレンズの端点情報等を演算部１４に与える。

これにより、演算部１４はレンズ端点情報を得ると、モ
ータ１２の印加電圧を逆転した後、合焦点を検出する制
御を続行する。

ところで、映像信号は基本的にピントが合うに従い、そ
の高周波成分が増加する傾向にある。第２図はその一例
を示したものである。同図（Ａ）においては、ピントリ
ングの中間点において合焦点があるなめ、山の形をした
曲線となる。この場合には、演算部１４はピントリング
を回転させ山の頂上を検出させるというアルゴリズムで
自動焦点制御を行うことができる。ところが、同図（Ｂ
）、（Ｃ）に示すようにピントリングが端点にある場合
には、端点において山登りを途中で中断しているため、
レンズ′位置検出によつ端点て′且っ山登っ途中である
場合には、演算部１４は端点が合焦て”あるという制御
か必要になる。

しかし、遠方−近接間で、映像信号の高周波成分の増減
特性に山の傾斜かまったく無い場合には第３図（Ａ）に
示す如くなる。このような場合には、ピントリング回転
距離内において、合焦のポイントがない場合と考えられ
、又、しンズの特性から遠距離になるに従いピントリン
グの回転角度は第４図に示す如く収束する方向にある。

即ち、第３図（Ａ＞に示すような平坦なカーブを描く場
合には、非常に近距離における撮影て゛あると考えられ
る。この場合には、ズームリングのワイド−マクロ領域
において、第３図（Ｂ）に示すような高周波成分のカー
ブを描くことになる。

通常、ピントリングにおいて、合焦点がなく、更に、ピ
ントリングの両端点を検出した際には、演算部１４はピ
ントリングを駆動させて合焦動作を行うことを停止し、
ズームリングを駆動させて合焦動作を行わせる第５図に
示すアルゴリズムを実行ｔｈばよい。

ます、第５図のステ・ツブ５０１において、レンズ１１
による光学像か合焦したか否かを判定し、合焦したと判
定された場合はこのステ・ツブ３０１に止まり、合焦し
ていないと判定された場合は、ステップラ０２に進む。

ステップｚ０２では、駆動系１３を介してモータ１２（
最初はモータ１２を駆動対象とする）を駆動することに
より、ピントリングを回転させて山登り制御動作を行う
、これにより、ステ・ソプヲ０３にて高周波成分の頂上
を検出したか否かを判定し、検出した場合は、ステップ
５０１に戻り、検出していない場合は、ステップ５０４
に進む。

ステップ５０４では、位置検出部１６が両端点を検出し
たか否かを判定し、検出してない場合は、ステップヲ０
２に戻り、検出した場合は、ステップ５０３に進む。ス
テップ５０３で駆動対象モータをズームモータ１７に切
り替えて、ステ・／プ５０２に戻る。

本実施例によれば、レンズ１１のピントリングの回転角
度だけて゛焦点を合わせ込めない場合には、ズームリン
グを回転させて焦点を合わせる制御を行うため、自動焦
点制御を行う範囲を限定することなく、全ての距離にお
いて自動的に焦点を合わせる二とができ、焦点が合って
いない状態で放置されてしまうことを、防止する二とか
て°きる。

こ発明の効果〕 以上記述した如く本発明の自動焦点合わせ装置によれば
、レンズの焦点を全ての距離において自動的に合わせる
ことを可能として、非合焦状態で制御が停止されること
を防止した自動焦点合わせ装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動焦点合わせ装置の一実施例を示し
たブロック図、第２図及び第３図はピントリングの位置
と高周波成分のレベル変化例を示した特性図、第４図は
ピントリングの回転角度と焦点距離との関係を示した特
性図、第５図は第１図に示した演算部の焦点制御フロー
チャート、第６図は従来の自動焦点合わせ装置の一例を
示したフロック図、第７図は第６図の装置におけるレン
ズＬ装置とモータ駆動軌跡との関係を示］−た図て′あ
る２ １１・・ルンズ １２・・・フォーカスモータ １３・撮像部 １４・・演算部 １５・・駆動系 １６・位置検出部 １７・・・ズームモータ 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　宇治　弘 第１図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レンズのピントリングを動作させて、被写体までの通常
   距離における焦点の合わせ込みを行うことができると共
   に、前記レンズのピントリングを動作させて、被写体ま
   での至近距離における焦点の合わせ込みを行うことがで
   きるレンズ系を有するものにあって、前記レンズ系によ
   り得られた光学像を映像信号に変換する撮像手段と、こ
   の撮像手段から得られる信号又は被写体からの反射波よ
   り得られる信号に基づいて合焦、非合焦を判定する判定
   手段と、前記レンズのピントリング又はズームリングを
   駆動する駆動手段と、前記ピントリングの位置を検出す
   る位置検出手段と、前記駆動手段により前記レンズのピ
   ントリングを動作させても前記判定手段により合焦点を
   得ることができず、且つ、前記位置検出手段により前記
   ピントリングの端点が検出された場合は、前記駆動手段
   によりズームリングを動作させて前記判定手段によって
   合焦点を探る制御を行う制御手段とを具備したことを特
   徴とする自動焦点合わせ装置。