JPH06268895A - オートフォーカス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低照度撮影環境下での合焦点の検出を容易に
し、安定したフォーカス調整が出来るオートフォーカス
装置を得る。 【構成】 撮像素子から得られる撮像信号の高域成分量
を焦点評価値として検出し、この焦点評価値が最大とな
る点を合焦位置とするフォーカス調整装置において、予
め暗状態での焦点評価値ＹＮを測定して記憶回路３１に
記憶させておき、そして実際の撮影時に、低照度である
ことを検出したとき、得られた焦点評価値Ｙから、上記
記憶回路３１に記憶されている焦点評価値ＹＮより多目
の値を減じた結果にもとづいてフォーカス調整を行うよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオカメラ等に適
用されるオートフォーカス装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオムービ等に利用されるフォ
ーカス装置として、映像信号の高域成分を用いて画面の
コントラストを検出し、このコントラストが最大となる
ようにフォーカスレンズを駆動制御して合焦点を得る、
いわゆる山登りオートフォーカス方式の装置が主流であ
る。

【０００３】これを背景として、始めにインナーフォー
カス方式のレンズを用い、上記コントラスト検出による
山登りオートフォーカス方式の装置について説明する。

【０００４】図３はインナーフォーカス方式のレンズ群
と、その出力である映像信号を利用したコントラスト処
理の構成を示すもので、インナーフォーカス方式のレン
ズ鏡筒１は、固定の集光用前玉レンズ２、ズーム、すな
わち変倍用のバリエータ３、バリエータ３の移動に伴う
像面補正を行うコンペンセータ４、リレー系レンズの一
部であってフォーカス用に使用するマスタレンズ５，お
よび明るさを調節する絞り６からなるインナーフォーカ
ス式ズームレンズ７を収納している。これらのレンズ１
〜５は、一般にそれぞれ複数枚のレンズ群で構成されて
いるが、ここでは、便宜上、１枚のレンズとして表わし
ている。

【０００５】８は光電変換手段（以下、「ＣＣＤ」とい
う）で、レンズ鏡筒１への外部からの入射光を電気信号
に変換する。９はＡＧＣ回路で、ＣＣＤ８から入力され
る電気信号を規定のレベルに調整してカメラ信号処理回
路１０へ出力する。カメラ信号処理回路１０は、入力さ
れた電気信号を処理し、映像信号Ａと輝度信号ａとにそ
れぞれ分離して取り出す。

【０００６】１１は焦点検出回路で、入力された輝度信
号ａのある周波数以上の信号を通過させるハイパスフィ
ルタ（以下、「ＨＰＦ」という）１２と、このＨＰＦ１
２の出力を増幅する増幅器１３と、この増幅器１３の出
力から不要な高域成分をカットするローパスフィルタ
（以下、「ＬＰＦ」という）１４と、このＬＰＦ１４の
出力をなだらかな波形とする検波器１５と、この検波器
１５の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
１６と、このＡ／Ｄコンバータ１６の出力をデジタル的
に加算する加算器１７とで構成されており、このデジタ
ル加算出力Ｙは、焦点評価値（合集の状態を表わす指
標）となって制御回路１８に送られる。

【０００７】１９はモータドライバで、制御回路１８か
らのズーム指令に基づきズームモータ２０を駆動し、バ
リエータ３を移動させる。同様に、モータドライバ２１
は制御回路１８からのフォーカス指令に基いてパルスモ
ータ２２を駆動し、フォーカス用のマスタレンズ５を移
動させる。これらのモータドライバ１９，２１とズーム
モータ２０、パルスモータ２２でレンズ移動手段を構成
している。

【０００８】ポテンショメータで構成された位置検出器
２３は、バリエータ３の位置、つまり焦点距離を検出す
るもので、レンズ位置と１対１に対応した電位で読み取
る。マスタレンズ５の可動範囲の端点を検知する端点検
知スイッチ２４は、マスタレンズ５が無限遠の被写体に
合焦している点でＯＮとなるもので、この点を基準とし
てマスタレンズ５の移動量を表わす。

【０００９】２５は輝度検出回路でこの検出結果は制御
回路１８に送られ、ＡＧＣ回路９の増幅度と、絞り６の
開閉が制御される。なお、ここで、ＡＧＣ回路９，輝度
検出回路２５，絞り６および絞り６を駆動する絞りドラ
イバ２６，絞りモータ２７で明るさを制御する手段を構
成している。

【００１０】次に動作について説明する。最初に、基本
となる山登りフォーカスについて説明する。レンズ鏡筒
１を通して入射された被写体光は、ＣＣＤ８によって電
気信号に変換された後、ＡＧＣ回路９で規定信号レベル
に調整されてカメラ信号処理回路１０に入る。そしてこ
のカメラ信号処理回路１０で、映像信号Ａと輝度信号ａ
に分けられる。

【００１１】そのうち、輝度信号ａ（図４（ａ））は焦
点検出回路１１に導かれ、まずＨＰＦ１２において所定
高域周波数成分のみが抽出される（図４（ｂ））。次
に、増幅器１３で増幅された後、ＬＰＦ１４で帯域制限
され（図４（ｃ））、次に検波器１５で検波される（図
４（ｄ））。次に、Ａ／Ｄコンバータ１６でデジタル値
に変換され、加算器１７で図５に示す１画面中イ中の所
定領域（オートフォーカスゾーン）ロの値が加算され
て、焦点評価値Ｙとして出力される。つまり、焦点評価
値Ｙは高域周波数成分の積分値である。

【００１２】また、ＨＰＦ１２の出力信号である上記高
域周波数成分は、画面イのコントラストと対応している
ので、コントラスト最大、すなわちフォーカスレンズと
してのマスタレンズ５が合焦点にある時最大となり、合
焦点からずれるに従って低下する。故に焦点評価値Ｙの
マスタレンズ５の移動に伴うデフォーカス特性は、図６
に示すような山形特性を示す。

【００１３】制御回路１８は、焦点評価値Ｙが常に最大
となるように、モータドライバ２１を介してパルスモー
タ２２をコントロールし、マスタレンズ５を合焦点に駆
動する。なお、図６中の特性ｙ1 とｙ2 の違いは、ＨＰ
Ｆ１２のカットオフ周波数が違うことによるもので、ｙ
1 ＞ｙ2 のカットオフ周波数の関係の場合を示してい
る。

【００１４】今、撮影環境が低照度であるとすると、輝
度検出回路２５は全体的に撮影光量が足りないことを検
出し、検出結果を制御回路１８に送る。この結果、制御
回路１８は、まずレンズ鏡筒１内の絞り６を絞りドライ
バ２６および絞りモータ２７を介して駆動して開放（全
開）にする。しかし、この場合でもＣＣＤ８からの出力
信号は小さい為、制御回路１８はＡＧＣ回路９での増幅
度がほぼ最大によるように制御する。

【００１５】ところが、ＣＣＤ８から出力される信号
は、ＣＣＤ８そのものの暗電流によるノイズ（暗電流の
バラツキによる固定雑音およびショット雑音）の発生
と、本来の信号レベルが小さいこと等により非常にＳ／
Ｎが悪い。このような出力信号による焦点検出回路１１
からの焦点評価値Ｙのデフォーカス特性は、図７のよう
になる。つまり、本来の合焦用焦点評価値ハ以上のノイ
ズ成分が焦点評価値として検出されるため、図７中のニ
に示すように全体的に焦点評価値そのものが大きくなっ
ており、ところどころに偽の焦点評価値ピーク点が発生
している。

【００１６】この理由は、ＣＣＤ８からの出力信号に含
まれるノイズがほぼ全帯域に渡って存在していること、
ノイズとして固定，ランダム双方が発生していること、
更に得られる本来の信号成分が小さいこと等によるもの
であって、このような焦点評価値が発生する低照度時の
山登りフォーカス制御では、ノイズによる偽の合焦点に
合焦して映像がボケた状態になることがあった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
山登りフォーカス方式を用いた装置では、低照度撮影時
の信号のＳ／Ｎが悪く、この結果、ＣＣＤのノイズなど
による偽の合焦点（焦点評価値）が発生し、この偽の合
焦点に合焦して満足な合焦特性が得られないという問題
点があった。

【００１８】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、低照度撮影時でも真の合焦点に容易に
合焦させることが出来る山登りフォーカス方式のオート
フォーカス装置を得ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るオートフ
ォーカス装置は、レンズ鏡筒への入射光が遮光された時
の焦点評価値を記憶手段に予め記憶させておき、撮影時
に低照度環境を検出したとき、得られた焦点評価値から
上記記憶手段に記憶されている焦点評価値を減じ、この
減じた結果の焦点評価値にもとづいて山登りフォーカス
を行うようにしたものである。

【００２０】

【作用】この発明によれば、ノイズによる焦点評価値の
影響を除去することが出来るため、偽の合焦点の発生を
無くすことができるので、真の合焦点への合焦が容易に
なる。

【００２１】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図に
ついて説明する。図１は実施例１のブロック回路図で、
図３と同一部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省
略する。図において、２８は絞り量検出器で、例えばホ
ール素子等で構成され、レンズ鏡筒１内の絞り６の開口
量を検出する。２９はゲイン検出器で、ＡＧＣ回路９の
出力レベルと増幅度を検出する。絞り量検出器２８およ
びゲイン検出器２９の検出結果は、ともに制御回路１８
に送られる。

【００２２】１２ａは第１のＨＰＦ，１２ｂは第２のＨ
ＰＦで、図６中に示す特性ｙ2 のように、特性ｙ1 で示
した第１のＨＰＦ１２ａよりもカットオフ周波数が低く
設定される。また、２８は第１のＨＰＦ１２ａと第２Ｈ
ＰＦ１２ｂを切り換えるスイッチで、被写界深度、つま
り絞り量検出器２８の検出結果等に応じて制御回路１８
で切り換えられる。３１は不揮発性のメモリで構成され
る記憶回路で、制御回路１８によって制御される。

【００２３】次に動作について説明する。本実施例で
は、まず、最初に、レンズ鏡筒１への入射光を遮光した
状態での焦点評価値ＹＮを記憶回路３１に書き込む。つ
まり、レンズ鏡筒１に蓋をするなどの方法で入射光を遮
光すると、制御回路１８は輝度検出回路２５からの出力
で低輝度（低照度）になったことを確認し、絞り６を絞
りドライバ２６，絞りモータ２７により駆動して開放す
る。

【００２４】制御回路１８は、この状態で、絞り量検出
器２８から絞り６の解放の検出結果を受けると、次にＡ
ＧＣ回路９の増幅度を最大に制御する。この時ゲイン検
出器２９の検出結果がＡＧＣ回路９の増幅度が最大で、
かつ出力レベルが規定のレベルに達していないときは、
制御回路１８はこの時点でモータドライバ２１を介して
パルスモータ２２を駆動し、フォーカスレンズ５をフォ
ーカスエリア内全域にわたって移動させる。そして、こ
のフォーカスレンズ５の移動中に焦点検出回路１１から
出力される最も大きな焦点評価値ＹＮを記憶回路３１に
書き込む。

【００２５】つまり、記憶回路３１には、低照度時のノ
イズ成分のみによる焦点評価値ＹＮが記憶されているこ
とになる。図２（ａ）はこの時の焦点評価値のデフォー
カス特性を示しており、図中のイの点の焦点評価値が記
憶回路３１に書き込まれることになる。

【００２６】この場合の焦点評価値は、第２のＨＰＦ１
２ｂを通過した評価値である。これは、絞り量検出器２
８の検出結果が解放であるため、制御回路１８は被写界
深度が浅いと判断し、切換スイッチ３０をカットオフ周
波数の低い第２のＨＰＦ１２ｂに切換える（図６中のｙ
2 ）。以上が撮影の前段階としての動作である。

【００２７】低照度撮影時には、制御回路１８は、絞り
量検出器２８からの絞り６の解放検出結果と、ＡＧＣ回
路９のゲインをゲイン検出器２９で検出する。ここで絞
り６の解放結果と、ゲイン検出器２９の最大増幅度の検
出結果から低照度撮影環境に入ったと判断する。

【００２８】この時の焦点検出回路１１から出力される
焦点評価値Ｙのデフォーカス特性は、図２（ｂ）に示す
ように、本来の合焦用信号とノイズ成分が含まれる。な
お、図中のホは、合焦用信号による真の合焦点を示して
いる。

【００２９】ここでこの低照度撮影時の焦点評価値Ｙに
含まれるノイズ成分量は、先に説明した記憶回路３１に
記憶されているノイズ成分量とほぼ同じである。従って
低照度撮影時に得られる焦点評価値から、記憶回路３１
に記憶されている焦点評価値を減ずれば、本来の合焦用
の信号に対応する焦点評価値を得ることが出来る。

【００３０】ところがノイズにはランダム性のものも含
まれており、これらの影響を除去する、つまりある程度
ノイズマージンを持たせるために、制御回路１８は記憶
回路３１から取り出した焦点評価値ＹＮを本実施例１で
は１．２倍し、この１．２倍された少し大きめのノイズ
成分による焦点評価値を低照度撮影時に焦点検出回路１
１から出力される焦点評価値Ｙから逐次減算し、この減
算結果の焦点評価値でモータドライバ２１を介してパル
スモータ２２を駆動し、フォーカスレンズ５を移動させ
て山登りフォーカスを行う。この時の焦点評価値のデフ
ォーカス特性は、図２ｃのようになり、ヘの点の真の合
焦点が容易に検出出来る。

【００３１】以上の動作をすることにより低照度撮影時
に、真の合焦信号成分のみによる合焦調整が可能にな
る。

【００３２】実施例１では、予め測定したノイズによる
焦点評価値ＹＮを記憶回路に記憶し、合焦動作を行うと
きにこの記憶内容を１．２倍して使用したが、この倍数
は装置に応じて自由に設定してよい。

【００３３】また、実施例１では、低照度の検知を、絞
りの開口量とＡＧＣ回路の増幅度で検知したが、映像信
号の輝度信号から直接検出するようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低照度
撮影時に、真の合焦点が容易に検出出来るため、安定し
たフォーカス調整が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のオートフォーカス装置のブ
ロック回路図である。

【図２】実施例１の動作を説明するための各場合におけ
る焦点評価値のデフォーカス特性を示す図である。

【図３】従来のビデオカメラのオートフォーカス装置の
ブロック回路図である。

【図４】従来例の焦点検出回路の各部の信号波形図であ
る。

【図５】焦点評価値を得るエリアの説明図である。

【図６】山登りオートフォーカス動作における焦点評価
値のデフォーカス特性を示す図である。

【図７】従来例で得られる焦点評価値のデフォーカス特
性を示す図である。

【符号の説明】

５ マスタレンズ ６ 絞り ７ インナーフォーカス式ズームレンズ ８ 光電変換手段（ＣＣＤ） ９ ＡＧＣ回路 １０ カメラ信号処理回路 １１ 焦点検出回路 １２ａ 第１のハイパスフィルタ（ＨＰＦ） １２ｂ 第２のハイパスフィルタ（ＨＰＦ） １８ 制御回路 ２１ モータドライバ ２２ パルスモータ ２５ 輝度検出回路 ２６ 絞りドライバ ２７ 絞りモータ ２８ 絞り量検出器 ２９ ゲイン検出器 ３０ 切換スイッチ ３１ 記憶回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの光をズームレンズで集光
   し、この集光された光を光電変換して映像信号に変換
   し、この映像信号から高域成分を抽出して所定期間にわ
   たって積算して焦点評価値を得、この焦点評価値を所定
   時間後に得た焦点評価値と比較してこの比較結果にもと
   づいて上記ズームレンズの合焦調整を行うように構成さ
   れたものにおいて、前記ズームレンズを遮光したときの
   焦点評価値を測定する測定手段と、この測定された焦点
   評価値を記憶する記憶手段と、撮影時に得た焦点評価値
   から上記記憶手段に記憶された焦点評価値を所定倍した
   値を減算する演算手段と、低照度撮影時に、上記演算に
   よって得た焦点評価値にもとづいて合焦調整を行う手段
   とを備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、焦点評価値を測定す
   る手段に入力される輝度信号を通過させるカットオフ周
   波数の異なるハイパスフィルタを選択して通過させる手
   段を備え、ズームレンズを遮光したとき、上記複数のハ
   イパスフィルタのうち、少なくともカットオフ周波数が
   一番低いハイパスフィルタを通過したときの焦点評価値
   を記憶手段に記憶するように構成したことを特徴とする
   オートフォーカス装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、ズームレンズの絞り
   の開口量と、光電変換手段から出力される映像信号の出
   力レベルと、映像信号増幅手段の増幅度とから、低照度
   撮影環境であることを検出する手段を備えたことを特徴
   とするオートフォーカス装置。