JPH055729Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本考案は、ビデオカメラにおいて、ピントを被
写体に自動的に合わせるためのオートフオーカス
機構に関する。

＜従来技術＞ ビデオカメラのオートフオーカス機構として、
撮像管あるいは固体撮像素子等の撮像素子からの
映像信号に含まれる高周波成分に着目して合焦位
置を検出する方式のものがある。この方式は、映
像信号の周波数成分には、ピントが合つていない
非合焦の状態では、低い周波数成分しかないけれ
ども、ピントが合つてくる程、すなわち、合焦に
近くなる程、高周波成分が現われるという特性を
利用している。

ところが、このような方式のオートフオーカス
機構では、合焦を行なうに当たつて、フオーカス
レンズの初動方向をどちらにすれば合焦位置に近
づくか、すなわち、合焦方向がどちらであるかを
判断することはできない。このため、従来では、
ランダムに一方向にフオーカスリングを回転させ
てフオーカスレンズを移動させ、これによつて、
映像信号の高周波成分が増大したときには、合焦
方向であるとしてフオーカスリングの回転を続
け、一方、高周波成分が減少したときには、合焦
方向とは逆方向であつたとして、改めてフオーカ
スリングを反対方向に回転させるようにしてい
る。

このように従来のオートフオーカス機構では、
フオーカスレンズの初動動作で合焦方向とは逆方
向に動くことがあり、このため、ピントのぼけた
見苦しい画像となるとともに、合焦までの時間が
かかるという難点がある。

＜考案の目的＞ 本考案は、上述の点に鑑みて為されたものであ
つて、フオーカスレンズの初動動作で合焦方向と
は逆方向に動くといつた誤動作を防止して円滑な
合焦動作が可能なオートフオーカス機構を提供す
ることを目的とする。

＜考案の構成＞ 本考案では、上述の目的を達成するために、撮
像素子の撮像面をレンズ系の光軸に対して垂直な
軸線回りに角変位させる駆動手段と、前記撮像素
子からの映像信号の内、撮像面の前記軸線を境界
とする両側の２つの第１、第２水平走査線に対応
する映像信号の高周波成分のレベルをそれぞれ検
出する第１、第２レベル検出手段と、前記角変位
の前後における前記両レベル検出手段の検出レベ
ルの変化に基づいて合焦方向を検知する合焦方向
検知手段と、前記両レベル検出手段の検出レベル
の最大値を検出する最大値検出手段とを備え、前
記合焦方向検知手段および最大値検出手段の出力
に基づいてフオーカスモータの駆動制御を行なう
ようにしている。

上記構成によれば、撮像面を角変位させる前後
における前記第１、第２水平走査線に対応する映
像信号の高周波成分のレベル変化によつて合焦方
向を検知するので、従来のように初動動作でフオ
ーカスレンズを合焦方向と逆方向に駆動するとい
つたことが防止されることになる。

＜実施例＞ 以下、図面によつて本考案の実施例について詳
細に説明する。第１図は本考案の一実施例の概略
構成図である。同図において、１はフオーカスレ
ンズ、２は固体撮像素子である。この固体撮像素
子２の撮像面Ａは、駆動手段３によつて第２図に
示されるように、フオーカスレンズ１を含むレン
ズ系の光軸４に対して垂直な、つまり紙面に垂直
な方向の軸線５回りに角変位可能となつている。

ここで、本考案のオートフオーカス機構の基本
的原理を説明する。本考案では、固体撮像素子２
の撮像面Ａを角変位させることによる映像信号の
高周波成分の変化に基づく合焦方向の検知と、そ
れによる合焦を次のようにして行なう。

すなわち、第３図に示されるような撮像面Ａの
前記軸線５を境界とする両側の上下２つの第１、
第２水平走査線ｈ１，ｈ２を考える。この第１、
第２水平走査線ｈ１，ｈ２は、互いに間隔をあけ
た位置であつて、被写体がよく写される位置に選
ばれる。

先ず、非合焦の状態において、撮像面Ａが角変
位されていない第２図の実線で示される状態、す
なわち、光軸４に対して垂直な状態にあるとす
る。また、被写体としては、例えば、第３図にお
いて白抜きで示されるように白い棒状の物体が写
され、残余の部分はハツチングで示されるように
黒であるとする。このときには、第１、第２走査
線ｈ１，ｈ２に対応する映像信号は、ピントが合
つていないために、高周波成分が少なく、第４図
Ａに示されるように映像信号の波形の立ち上が
り・立ち下がりが緩やかとなる。ただし、第４図
中、Ｈは水平同期信号であり、Ｔ１，Ｔ２は第３
図の黒に、Ｔ３は同じく白の部分に対応してい
る。

次に、駆動手段３によつて撮像面Ａを第２図の
仮想線で示されるように角変位させて傾斜させ
る。今、この角変位によつて撮像面Ａの上部が合
焦に近づき、下部が逆に合焦から遠のいたとす
る。すなわち、ピントが前にある前ピンの状態で
あるとする。このときには、第１走査線ｈ１に対
応する映像信号の周波数成分中には、合焦位置に
近づいたために高周波成分が増大して第４図Ｂに
示されるようにその波形の立ち上がり・立ち下が
りが急峻となる。一方、第２走査線Ｈ２に対応す
る映像信号の高周波成分は合焦位置から離れたた
めに減少して映像信号の波形は、第４図Ｃに示さ
れるようになる。

したがつて、撮像面Ａを角変位させる前後にお
ける第１、第２水平走査線ｈ１，ｈ２に対応する
映像信号の高周波成分の変化を検出することによ
り、合焦方向を検知できることになる。

今、上述のように前ピンの状態であると検知で
きたとすると、次に、撮像面Ａを傾斜させたまま
の状態でフオーカスレンズ１を合焦方向に移動さ
せてゆく。すると、撮像面Ａは傾斜しているため
に、上部の第１水平走査線ｈ１の位置が合焦位置
に達して映像信号の高周波成分が最大となる。こ
の最大となる位置を検出して撮像面Ａを傾斜した
状態から元の光軸４に対して垂直な状態に復帰さ
せる。この復帰の際には、第１水平走査線ｈ１の
位置が合焦方向とは逆方向へ戻ることになるの
で、第１水平走査線ｈ１に対応する映像信号の高
周波成分は、前記最大値から一旦減少するけれど
も、フオーカスレンズ１が合焦位置にさらに近づ
くにつれて高周波成分が再び増大する。この撮像
面Ａが垂直な状態で再び映像信号の高周波成分が
最大値になつたときに、合焦位置であるとしてフ
オーカスレンズ１を停止させて合焦させるもので
ある。

再び第１図を参照して、この実施例のオートフ
オーカス機構は、固体撮像素子２から信号処理回
路６を介して与えられる映像信号の内、前記第
１、第２水平走査線ｈ１，ｈ２に対応する映像信
号の高周波成分のレベルをそれぞれ検出する第
１、第２レベル検出手段７，８と、前記角変位の
前後における前記両レベル検出手段７，８の検出
レベルの変化、すなわち、高周波成分の変化に基
づいて合焦方向を検知する合焦方向検知手段９
と、前記両レベル検出手段７，８の検出レベルの
最大値を検出する最大値検出手段１０と、合焦方
向検知手段９および最大値検出手段１０の出力に
基づいてフオーカスモータ１１および駆動手段３
を制御する制御手段１２とを備えている。

第１レベル検出手段７は、信号処理回路６から
の映像信号の内、第１水平走査線ｈ１に対応する
映像信号のみを抜き取る第１抜き取り回路１３
と、この抜き取り回路１３からの映像信号から高
周波成分を分離する第１ハイパスフイルタ１４
と、この第１ハイパスフイルタ１４からの高周波
成分のレベルを検出する第１レベル検出回路１５
とから成る。第２レベル検出手段８も第１レベル
検出手段７と同様に、第２水平走査線ｈ２に対応
する映像信号を抜き取る第２抜き取り回路１６
と、第２ハイパスフイルタ１７と、第２レベル検
出回路１８とから成る。

各レベル検出手段７，８は、各水平走査線ｈ
１，ｈ２に対応する映像信号に含まれる高周波成
分に対応した検出出力をぞぞれ合焦方向検知手段
９に与えることになる。

合焦方向検知手段９では、固体撮像素子２の撮
像面Ａの角変位の前後における両レベル検出手段
７，８の検出レベルの変化に基づいて、上述の原
理に従つて合焦方向を検知し、対応する出力を制
御手段１２に与える。

最大値検出手段１０は、フオーカスレンズ１を
駆動して合焦位置に達したかどうか、すなわち、
映像信号の高周波成分が最大値に達したか否かを
を検出するためのものである。

制御手段１２は、合焦方向検知手段９からの出
力に基づいてフオーカスモータ１１を合焦方向へ
駆動し、最大値検出手段１０の出力に基づいて、
フオーカスモータ１１の駆動の停止を行なう。さ
らに、この制御手段１２は、駆動手段３を制御し
て固体撮像素子２の撮像面Ａを角変位させる。

合焦方向検知手段９，最大値検出手段１０およ
び制御手段１２は、マイクロコンピユータなどに
よつて実現される。

第５図は上記構成をマイクロコンピユータで構
成したときのオートフオーカス機構の動作説明に
供するフローチヤートである。なお、この動作説
明は、マイクロコンピユータで構成した場合のも
のであるから、前記各手段９，１０，１２に相当
する機能は、以下の各ステツプにより実現される
ようになつている。

先ず、固体撮像素子２が光軸４に対して垂直な
初期状態において第１、第２検出手段７，８によ
る第１、第２水平走査線ｈ１，ｈ２の検出データ
Ｈ１，Ｈ２をそれぞれ取り込む（ステツプn1）。
次に、固体撮像素子２を駆動手段３によつて第２
図の仮想線で示される状態まで角変位させる（ス
テツプn2）。この状態の第１、第２水平走査線ｈ
１，ｈ２に対応する検出データＨ１′，Ｈ２′をそ
れぞれ取り込む（ステツプn3）。

次に第１走査線ｈ１に対応する検出データＨ
１′が初期検出データＨ１より大きいか否かを判
断する（ステツプn4）。大きいと判断したときに
は、前ピンであるとしてフオーカスモータ１１の
合焦方向への駆動を開始する（ステツプn7）。次
に、第１水平走査線ｈ１に対応する検出データＨ
１′を取り込む（ステツプn8）。この取り込んだ
検出データを前回取り込んだデータと比較して最
大値か否かを判断する（ステツプn9）。

最大値であると判断したときには、第１水平走
査線ｈ１の位置は、合焦位置に達したとして撮像
面Ａを元の光軸４に対して垂直な状態に復帰させ
る（ステツプn10）。次に、この垂直な状態で第
１水平走査線ｈ１に対応する検出データＨ１′を
取り込む（ステツプn11）。この検出データが最
大値であるか否かを再び判断する（ステツプ
n12）。最大値であると判断したときには、合焦
したとしてフオーカスモータ１１の駆動を停止し
て（ステツプn13）終了する。

ステツプn4において、第１水平走査線ｈ１に
対応する検出データＨ１′が初期検出データＨ１
より大きくないと判断したときには、第２水平走
査線ｈ２に対応する検出データＨ２′が初期検出
データＨ２よりか大きいか否かを判断する（ステ
ツプn5）。第２水平走査線ｈ２に対応する検出デ
ータＨ２′が初期検出データＨ２より大きいと判
断したときには、後ピンであるとしてフオーカス
モータ１１の前記ステツプn7とは逆方向への駆
動を開始する（ステツプn14）。次に、第２水平
走査線ｈ２に対応する検出データＨ２′を取り込
む（ステツプn15）。この取り込んだ検出データ
を前回取り込んだデータと比較して最大値か否か
を判断する（ステツプn16）。

最大値であると判断したときには、第２水平走
査線ｈ２の位置は、合焦位置に達したとして撮像
面Ａを元の光軸４に対して垂直な状態に復帰させ
る（ステツプn17）。次に、この垂直な状態で第
２水平走査線ｈ２に対応する検出データＨ２′を
取り込む（ステツプn18）。この検出データが最
大値であるか否かを再び判断する（ステツプ
n19）。最大値であると判断したときには、合焦
したとしてフオーカスモータ１１の駆動を停止し
て（ステツプn20）終了する。

ステツプn5において、第２水平走査線ｈ２に
対応する検出データＨ２′が初期検出データＨ２
より大きくないと判断したときには、既に、合焦
しているとして撮像面Ａを元の状態に復帰させて
（ステツプn6）終了する。

＜考案の効果＞ 以上のように本考案によれば、撮像素子の撮像
面をレンズ系の光軸に対して垂直な軸線回りに角
変位させる駆動手段と、前記撮像素子からの映像
信号の内、撮像面の前記軸線を境界とする両側の
２つの第１、第２水平走査線に対応する映像信号
の高周波成分のレベルをそれぞれ検出する第１、
第２レベル検出手段と、前記角変位の前後におけ
る前記両レベル検出手段の検出レベルの変化に基
づいて合焦方向を検出する合焦方向検知手段と、
前記両レベル検出手段の検出レベルの最大値を検
出する最大値検出手段とを備え、前記合焦方向検
知手段および最大値検出手段の出力に基づいてフ
オーカスモータの駆動制御を行なうようにしたの
で、従来のように初動動作でフオーカスレンズを
合焦方向と逆方向に駆動するといつたことが防止
され、円滑な合焦動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の概略構成図、第２
図は第１図のフオーカスレンズと撮像素子との位
置関係を示す側面図、第３図は撮像面を示す図、
第４図は映像信号を示す波形図、第５図は第１図
の動作説明に供するフローチヤートである。 ２……撮像素子、３……駆動手段、７，８……
第１、第２レベル検出手段、９……合焦方向検知
手段、１０……最大値検出手段、１１……フオー
カスモータ、Ａ……撮像面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 撮像素子の撮像面をレンズ系の光軸に対して垂
   直な軸線回りに角変位させる駆動手段と、 前記撮像素子からの映像信号の内、撮像面の前
   記軸線を境界とする両側の２つの第１、第２水平
   走査線に対応する映像信号の高周波成分のレベル
   をそれぞれ検出する第１、第２レベル検出手段
   と、 前記角変位の前後における前記両レベル検出手
   段の検出レベルの変化に基づいて合焦方向を検知
   する合焦方向検知手段と、 前記両レベル検出手段の検出レベルの最大値を
   検出する最大値検出手段とを備え、 前記合焦方向検知手段および最大値検出手段の
   出力に基づいてフオーカスモータの駆動制御を行
   なうことを特徴とするビデオカメラのオートフオ
   ーカス機構。