JPH07298119A - 自動合焦装置 - Google Patents

自動合焦装置

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JPH07298119A
JPH07298119A JP6086877A JP8687794A JPH07298119A JP H07298119 A JPH07298119 A JP H07298119A JP 6086877 A JP6086877 A JP 6086877A JP 8687794 A JP8687794 A JP 8687794A JP H07298119 A JPH07298119 A JP H07298119A
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lens
flicker
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フリッカのある照明のもとで自動合焦動作を
行ってもレンズの移動方向を正しく判別すること。 【構成】 撮像素子2からアンプ3を通じて得られる映
像信号の高周波成分がBPF5、検波回路6で検出され
ると共に、映像信号のレベル変化からフリッカ周期検出
部10がフリッカ周期を検出する。マイコン7はフリッ
カ周期と同期してレンズ1のウォブリングを行うように
モータ駆動回路8、モータ9を制御する。ウォブリング
1により得られた高周波成分の検出値の変化に基づいて
レンズ1の移動方向を決定した後、上記検出値が最大と
なる位置までレンズ1を移動させることにより合焦状態
を得る。 【効果】 フリッカのために上記検出値の変化が乱れて
レンズの移動方向を誤って判断することを防ぐことがで
きる。

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の撮像装
置の焦点を自動的に合焦させるための自動合焦装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の自動合焦装置として、撮
像素子から得られる映像信号に含まれる高周波成分をバ
ンドパスフィルタ等で抽出するかあるいは被写体のエッ
ジ部分の鋭さを微分回路等で抽出することにより被写体
像の焦点状態を判断し、この抽出した量、即ち合焦値が
最大になるようにレンズを移動させることにより、被写
体像の合焦状態を得る方式が知られている。次にこの方
式による自動合焦装置について図3〜図6を用いて説明
する。
【0003】図3は従来の撮像装置の構成を示すブロッ
ク図であり、1はレンズ、2はCCD等の撮像素子、3
はプリアンプ、4はプロセス回路、5はバンドパスフィ
ルタ(以下「BPF」と略す。)、6は検波回路、7は
論理制御部(以下「マイコン」と称す。)、8はモータ
駆動回路、9はレンズを移動させるモータである。
【0004】次に動作について説明する。レンズ1によ
り被写体像が撮像素子2の撮像面に投影され、撮像素子
2より電気信号に変換された映像信号が得られる。この
映像信号はプリアンプ3により適当なレベルまで増幅さ
れた後、プロセス回路4によりNTSC等の規格化され
た映像信号に変換される。プリアンプ3の出力はまたB
PF5により映像信号に含まれる高周波成分を抽出さ
れ、検波回路6により、この高周波成分の絶対量に相当
する出力を得る。
【0005】この検波回路6の出力は図4に示すように
レンズ1の繰りだし量により変化し、ある位置(B点)
で最大値をもつ。これはレンズ1の繰りだし量が変化す
ると、撮像素子2の撮像面に投影される被写体像の焦点
状態が変化し、これが合焦状態のとき、その投影像の鮮
鋭度が最大となり、撮像素子2で電気信号に変換された
場合は、その信号に含まれる高周波成分の絶対量が最大
となるためである。
【0006】マイコン7はこの検波回路6の出力をA/
D変換してとり込み、これが最大となる方向にレンズ1
が移動するようにモータ駆動回路8を介してモータ9の
回転方向を制御する。そして検波回路6の出力が最大と
なる位置でモータ9を停止させることにより、合焦状態
が得られる。
【0007】以上の過程において、例えば初め図4のA
点に示す位置にレンズ1が繰りだされていたとすると、
先ず合焦位置であるB点の方向を判別するためにウオブ
リングと呼ばれる補助振動を行なう。これはA点を中心
に極く短い幅でレンズ1を前後に何回か往復させ、この
間にA点の傾きの方向を検波回路6の出力から検出する
ものである。この動作によりB点の方向を判別し、次に
レンズ1をB点まで移動させて検波回路6の出力が最大
となる位置で停止させる。
【0008】以下、このウォブリング動作による傾きの
検出の原理を説明する。先ず、図4A点に示す位置にレ
ンズ1があった場合、この位置でウォブリング動作を行
なうと、aに示す方向に振れた場合はS1 に示すように
少し高い合焦値が検出され、bに示す方向に振れた場合
はS2 に示すように少し低い合焦値が検出される。一
方、図4のC点に示す位置にレンズ1があった場合は逆
にCの方向に振れた場合S3 に示すような少し低い合焦
値が検出され、dの方向に振れた場合はS4 に示すよう
な少し高い合焦値が検出される。このようにウォブリン
グの振動方向による合焦値の変化を検出することによ
り、各レンズ位置における傾きの方向、即ち合焦位置で
あるB点の方向を判別することができる。
【0009】ここで、ウォブリングによるレンズ1の振
動の周期は撮像素子より出力される映像信号の周期が1
垂直同期期間(以下「1V」と略す。)毎であるため、
これと同期させて図5(a)に示すように1V毎にレン
ズ1を至近側と無限側とに交互に振る、即ち2V周期で
振らせたり、また振動させる幅を大きくとりたい場合は
5図(b)に示すように途中にレンズ1の駆動期間をは
さんで4V周期で振らせたりといったウォブリングが一
般に行われている。
【0010】
【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、例えば家庭用の蛍光灯のような放電による照明
器具を光源として撮影を行なうとその光源の交流電源の
周波数により放電が起きたり停止したりを繰り返す、所
謂フリッカが生じ、このため撮像素子の映像出力が変化
し、ウォブリング動作による方向検出を誤ることがあ
る。
【0011】図6は交流電源の周波数を50Hz、ビデ
オカメラの出力信号の規格をNTSC方式、即ち垂直同
期周波数が60Hzの場合におけるフリッカと、撮像素
子2の出力の変化を示すものである。図6(a)は交流
電圧の絶対電圧の時間に対する変化を示すもので、交流
電源波形は正弦波なので絶対電圧は正弦波の正の部分の
波形が100Hz周期で繰り返される。
【0012】図6(b)は蛍光灯の放電の繰り返し現象
を示すものである。蛍光灯は電源電圧の絶対値がある
値、即ち図6(a)に示すところのVth以上になると
放電を開始し、Vth以下になると放電を停止するた
め、電源電圧の絶対値の変化に応じて図6(b)のよう
に100Hz周期で発光量が変化する。
【0013】図6(c)は撮像素子2に1V毎に蓄積さ
れる電荷量の変化を示すものである。撮像素子2は1V
毎、即ち60Hz周期で電荷の蓄積を繰り返す。このた
め図6(c)に示すV1 の期間ではほぼ2回の蛍光灯の
放電が行なわれるのに対し、V2 の期間では1回と2/
3回、V3 の期間では1回と1/3回といったように光
量が変化し、従って蓄積される電荷も図6(c)に示す
ように変化する。
【0014】撮像素子2の映像信号の出力レベルは蓄積
された電荷量に比例するため同様に変化し、これにより
抽出された高周波成分及び合焦値も同様に変化する。こ
のような状態でウォブリング動作を行なうと、例えば、
図4のA点におけるウォブリングのように比較的大きな
合焦値変化が得られればよいが、C点におけるウォブリ
ングの場合は、ウォブリングによる合焦変化なのか、フ
リッカによる合焦値変化なのか判別できず、このため移
動方向検出を誤まってしまう場合がある。例えば図4の
C点においてcの方向に振れた時の電荷の蓄積期間が図
6の(c)で示すV1 であったとすると、図4のS3
示すような低い方の合焦値変化が得られず、逆に高くな
り、更にdの方向に振れた時が図6のCに示すV3 の期
間であったとすると、図4のS4 で示すような高い方の
合焦値変化が低い値になってしまう。このような場合は
ウォブリングによる方向判別を間違え、合焦点である図
4のB点の方向と反対方向にレンズを駆動し、非常に合
焦動作の時間が長くなり、例えば、撮影タイミングを失
するなどの不都合が生じる問題があった。
【0015】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、被写体に対する照明の光量変化によ
るフリッカが生じている状態でウォブリングを行っても
レンズの移動方向を誤ることのない自動合焦装置を得る
ことを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明において
はレンズを通じて被写体を撮影する撮像素子から得られ
る映像信号の高周波成分を検出し、その検出値が最大と
なる位置まで上記レンズを移動させることにより上記レ
ンズの合焦状態を得るように成され、その際上記レンズ
を前後に振動させるウォブリングを行い、このウォブリ
ングにより得られる上記高周波成分の検出値の変化に基
づいて上記レンズの移動方向を決定するように成された
自動合焦装置において、上記レンズのウォブリングを行
なうレンズ駆動手段と、上記被写体に対する照明光の変
化によるフリッカの周期を検出するフリッカ周期検出手
段と、上記フリッカ周期検出手段で検出されたフリッカ
周期と上記ウォブリングの周期とが同期するように上記
レンズ駆動手段を制御する制御手段とを設けている。
【0017】請求項2の発明よれば、上記構成の自動合
焦装置において、フリッカの周期を検出するフリッカ周
期検出部を設けている。
【0018】請求項3の発明においては、上記構成の自
動合焦装置において、上記映像信号のレベル変化により
フリッカの周期を検出するフリッカ周期検出部を設けて
いる。
【0019】
【作用】請求項1、2の発明によれば、検出されたフリ
ッカ周期と同期してウォブリング動作を行うことによ
り、フリッカのある照明のもとでもレンズの移動方向が
正しく判別される。
【0020】請求項3の発明によれば、フリッカによる
映像信号の出力レベル変化に同期してウォブリング動作
を行うことにより、フリッカのある照明のもとでもレン
ズの移動方向が正しく判別される。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図1においては1〜9の各部は図3の同一符号部分
と実質的に同一であるので説明を省略する。
【0022】図1において、10はフリッカの周期を検
出するフリッカ周期検出部である。このフリッカ周期検
出部10としては、撮像素子2の出力レベルの変化から
周期的なレベル変動を検出し、マイコン7によりフリッ
カ周期を検出するものが用いられる。あるいはフリッカ
を光学的に検出したり、照明器具の電源周波数等からフ
リッカ周期を検出してもよい。また製品の使用地域が限
定される場合には予め生じることがわかっているフリッ
カ周期をメモリに書き込んでおいてもよい。
【0023】尚、モータ駆動回路8とモータ9とにより
レンズ駆動手段が構成され、マイコン7により制御手段
及びフリッカ周期検出部10の一部が構成されている。
【0024】次に上記構成による動作について説明す
る。図1においてレンズ1によって投影された被写体像
を電気信号に変換し、合焦値を得るまでの過程は図3の
従来例と同じである。検波回路6の出力は従来例と同様
に図4に示す変化をとる。ここでレンズ1の位置が図4
のC点にあったとすると、このC点を中心にウォブリン
グ動作を行なう。
【0025】このとき蛍光灯等によるフリッカが生じ、
これがフリッカ周期検出部10で検出される。このとき
図2(a)に示すように撮像素子2の出力に3V周期の
変化が生じた場合は、ウォブリングの周期をこれと同期
させて6V周期で振動させる。図2(b)はこのように
振らせた場合のレンズ1の位置変化と合焦値の変化を示
すものである。
【0026】図2(a)に示すように蛍光灯によるフリ
ッカが生じても、撮像素子2の出力は3V周期で変化す
るため、V1 、V4 、V7 、V10に示す垂直同期期間
は、レンズ位置が動かなければ一定である。ウォブリン
グ動作によりV1 期間に図4に示すCの方向にレンズ1
が振れた場合はS3 に示すように少し低い合焦値が得ら
れ、V4 期間にdの方向にレンズ1が振れた場合は、S
4 に示すように少し高い合焦値が得られる。この変化は
純粋にウォブリング動作によるものであるため、この変
化を基にレンズ1の移動方向の判別を行なっても間違え
ることはない。
【0027】ウォブリングによりレンズ1を図4のcの
方向やdの方向に振らせるタイミングは特に上述の
1 、V4 、V7 、V10のようなフリッカによる撮像素
子2の出力変化が最大となるタイミングでなくともよ
い。例えば図2(c)に示すように、V3 、V6
9 、V12のような撮像素子2の出力変化が最小となる
タイミングであっても、よく、また図2(d)に示すよ
うにV2 、V5 、V8 、V11のように(b)(c)の中
間のタイミングであってもよい。
【0028】更にまた、ウォブリングによりレンズ1が
振れている期間は、特に上述の1V期間でなくとも、図
2(e)に示すように2V期間であってもよいし、モー
タ8の駆動速度が速ければ図2(f)に示すように3V
期間であってもよい。このような場合は、例えば図2
(e)に示す2V期間の振れならば、V1 とV2 、V4
とV5 といった期間のそれぞれの合焦値の和に基づいて
方向判別を行なえばよい。
【0029】以上は、全てフリッカによる映像信号出力
の変化の周期3Vの2倍の周期、即ち6V周期でウォブ
リング動作を行なっているが、これは特に6V周期に限
らず、3倍の9V周期や4倍の12V周期といったよう
に整数倍ならよい。
【0030】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明は、フリ
ッカ周期を検出し、そのフリッカ周期と同期してウォブ
リング動作を行うように構成した。
【0031】また、請求項3の発明は、フリッカによる
映像信号の出力レベルの変化に同期してウォブリング動
作を行うように構成した。
【0032】従って、本発明によれば、蛍光灯等のフリ
ッカのある照明下の撮影でもレンズの移動方向を正しく
判別することができ、良好な合焦動作を行うことができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】実施例の動作を示すタイミングチャートであ
る。
【図3】従来の撮像装置を示すブロック図である。
【図4】合焦動作を説明するためのグラフである。
【図5】合焦動作を説明するためのタイミングチャート
である。
【図6】合焦動作を説明するためのタイミングチャート
である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 撮像素子 5 バンドバスフィルタ 6 検波回路 7 マイコン 8 モータ駆動回路 9 モータ 10 フリッカ周期検出部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズを通じて被写体を撮影する撮像素
    子から得られる映像信号の高周波成分を検出し、その検
    出値が最大となる位置まで上記レンズを移動させること
    により、上記レンズの合焦状態を得るように成され、そ
    の際、上記レンズを前後に振動させるウォブリングを行
    い、このウォブリングにより得られる上記高周波成分の
    検出値の変化に基づいて上記レンズの移動方向を決定す
    るように成された自動合焦装置において、 上記レンズのウォブリングを行うレンズ駆動手段と、 上記被写体に対する照明光の変化によるフリッカの周期
    と上記ウォブリングの周期とが同期するように上記レン
    ズ駆動手段を制御する制御手段とを備えた自動合焦装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の自動合焦装置において、
    さらに上記フリッカを検出するフリッカ検出手段を備
    え、上記制御手段は上記フリッカ検出手段によって検出
    されたフリッカ周期と上記ウォブリングの周期とを同期
    させて上記レンズ駆動手段を制御するように構成されて
    いることを特徴とする自動合焦装置。
  3. 【請求項3】 レンズを通じて被写体を撮影する撮像素
    子から得られる映像信号の高周波成分を検出し、その検
    出値が最大となる位置まで上記レンズを移動させること
    により、上記レンズの合焦状態を得るように成され、そ
    の際、上記レンズを前後に振動させるウォブリングを行
    い、このウォブリングにより得られる上記高周波成分の
    検出値の変化に基づいて上記レンズの移動方向を決定す
    るように成された自動合焦装置において、 上記レンズのウォブリングを行うレンズ駆動手段と、 上記被写体に対する照明光の変化によるフリッカの周期
    を上記映像信号のレベル変化から検出するフリッカ周期
    検出手段と、 上記フリッカ周期検出手段で検出されたフリッカ周期と
    上記ウォブリングの周期とが同期するように上記レンズ
    駆動手段を制御する制御手段とを備えた自動合焦装置。
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