JPH078023B2

JPH078023B2 - オ−トフオ−カス回路

Info

Publication number: JPH078023B2
Application number: JP62034763A
Authority: JP
Inventors: 弘嗣村島; 暁前田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPS63203065A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、撮像素子から得られる映像信号を基に、焦点
の自動整合を行うビデオカメラのオートフォーカス回路
に関する。

（ロ）従来の技術ビデオカメラのオートフォーカス装置において、撮像素
子からの映像信号自体を焦点制御状態の評価に用いる方
法は、本質的にパララックスが存在せず、また被写界深
度の浅い場合や遠方の被写体に対しても、正確に焦点が
合せられる等優れた点が多い。しかも、オートフォーカ
ス用の特別なセンサも不必要で機構的にも極めて簡単で
ある。

従来、このオートフォーカスの方法の一例が、“NHK技
術報告"S40、第17巻、第１号、通巻86号21ページに石田
他著「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点
調整」として述べられている、いわゆる山登りサーボ制
御として知られている。この山登りサーボ制御について
第２図を参考に説明する。

レンズ（１）によって結像した画像は、撮像回路（４）
によって映像信号となり、焦点評価値発生回路（５）に
入力される。焦点評価値発生回路（５）の構成は、例え
ば第３図に示す様に構成される。映像信号より同期分離
回路（5a）によって分離された垂直同期信号（VD）、水
平同期信号（HD）はサンプリングエリアを設定するため
にゲート制御回路（5b）に入力される。ゲート制御回路
（5b）では、垂直同期信号（VD）、水平同期信号（HD）
及び固定の発振器出力に基づいて、画面中央部分に長方
形のサンプリングエリアを設定し、このサンプリングエ
リアの範囲のみの輝度信号の通過を許容するゲート開閉
信号をゲート回路（5c）に供給する。

ゲート回路（5c）によってサンプリングエリアの範囲内
に対応する輝度信号のみが、H.P.F（5d）を通過して高
域成分のみが分離され、次段の検波回路（5e）で振幅検
波される。この検波出力は積分回路（5f）でフィールド
毎に積分されて、A/D変換回路（5g）にてディジタル値
に変換されて現フィールドの焦点評価値が得られる。前
述の如く構成された焦点評価値発生回路（５）から出力
される焦点評価値は、まず第１メモリ（６）に蓄えら
れ、次の焦点評価値が入力されると、第２メモリ（７）
に転送される。即ち、第１メモリ（６）には最新の評価
値が、第２メモリ（７）には１フィールド前の評価値が
常に更新されて蓄えられる。この２つのメモリの内容は
比較器（８）にて比較され、この比較出力はフォーカス
モータ制御回路（９）に入力される。

フォーカスモータ制御回路（９）では、比較器（８）出
力によって、第１メモリの評価値＞第２メモリの評価値
の場合には、フォーカスモータ（３）の現在の回転方向
を維持し、第１メモリの評価値＜第２メモリの評価値の
場合には、評価値は減少傾向にあるから、フォーカスモ
ータ（３）は逆転する。このフォーカスモータ（３）の
動きによりレンズ（１）を支持するフォーカスリング
（２）は常に焦点評価値を大きくする方向に動きつづけ
て合焦し、合焦した後は、評価値の極大点付近で振動す
る。この方式では、焦点評価値の傾斜がある限り、被写
体が変っても常に焦点評価値を大きくする方向にレンズ
（１）を動かすために、ピントがボケたままで停止する
様なこともなく追従できる。

しかし、この方式には、レンズを常に動かし続けること
による大きな欠点が存在する。

この欠点の１つは、合焦してもレンズが停止しないため
に、静止物に合焦した後も、撮影画面が常に揺れ続ける
ことである。現在テレビカメラに用いられるレンズは、
フォーカスリングを回転せしめることによって焦点距離
が変り、このために撮影画面の画角が変化する。このた
めに、合焦した後もフォーカスリングが振動しつづける
この方式では、画面に映る被写体がある周期で大きくな
ったり小さくなったりして非常に見づらい画面となる。

２つ目の欠点は、消費電力である。現在家庭用ビデオカ
メラはその可撓性のために電池を電源とする場合が多
く、常時フォーカスモータを駆動せしめて正転逆転を
繰り返している時には、突入電流のために一定方向にモ
ータを回転させる場合以上に電力を消費し、撮影可能時
間は短くなる。他にも常にフォーカスリングを回転させ
るためにギアの摩耗等の問題が生じる。

これらの欠点を改善するために、実開昭60−135712号公
報（G02B 7/11）に見られる様に、フォーカスリングを
一方向に駆動して評価値が増加方向から減少方向に転じ
る点を極大点として、この点にフォーカスリングを戻し
て停止させる方式が提案されている。しかし、ビデオカ
メラの場合、刻々と変化する被写体に対してピント位置
を追従させる必要があり、一旦合焦位置にレンズを停止
させた後も被写体距離が変化した場合には、レンズの山
登り動作を再開する必要がある。

このため本出願人は、先に特願昭60-252545号（H04N 5/
255）にて、レンズ停止中に評価値がしきい値以上変化
した場合には、被写体が変化したと判断して山登り動作
を再開することで、刻々と変化する被写体に追従する方
法を提案した。しかし、この方法にも以下に述べる欠点
が存在する。即ち、山登り動作中に被写体が激しく動い
た場合などの様にレンズの変位によって生じる合焦の良
否による焦点評価値の増減と、手ブレや被写体の動きに
よる焦点評価値の増減が重なった形となって焦点評価値
が増減する。

ここで、手ブレや被写体の動きがあまりに激しいと、後
者による焦点評価値の増減に対する影響が支配的となっ
て、合焦の良否に拘らずに、手ブレや被写体の動きによ
って焦点評価値が、増加から減少に転じた点を極大点と
して認識し停止してしまう場合がある。この手ブレや被
写体の動きが継続される場合には、再び山登りAF動作が
再開されるので、合焦状態に達するまでに余分な時間が
必要となるだけにとどまるが、誤った極大点で停止した
時点で手ブレや被写体の動きが停止すると、以後焦点評
価値は変化しないため、山登りAF動作は再開されずにレ
ンズはピントがボケた位置で停止し続けることになる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上述の如く、前記従来技術によると、合焦してもレンズ
が振動しつづけて見苦しい画面になったり、これを防止
した場合にはピントがボケたままでレンズが停止してし
まう誤動作が生じた。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、山登り動作中の焦点評価値の最大値を保持す
るメモリと、焦点評価値が最大に達した時のフォーカス
レンズ位置を保持するメモリを有し、前者のメモリに保
持された最大値に比べて焦点評価値が予め設定されてい
る閾値以上に小さくなった時に前記両メモリの更新を禁
止し、フォーカスモータを逆転して最終的に保持されて
いるフォーカスレンズ位置までフォーカスレンズを戻
し、このフォーカスレンズ位置での焦点評価値と前記メ
モリに保持されている前記最大値とを比較し、その差が
所定値よりも小さいときは上記レンズ位置を合焦点とし
てこの位置にフォーカスレンズを停止せしめ、所定値以
上のときは引き続き山登り制御を継続させるようにして
いる。

（ホ）作用本発明は上述の如く構成したので、手ブレや被写体の激
しい動きが生じても、フォーカスレンズが偽の極大点に
て停止することが防止される。

（ヘ）実施例以下、図面に従い本発明の一実施例について説明する。
尚、従来例（第２図及び第３図）と同一部分は同一符号
を付して説明を割愛する。

第１図は本実施例回路の回路ブロック図である。レンズ
（１）によって結像された画像は、CCD（撮像素子）を
有する撮像回路（４）によって輝度信号となり、焦点評
価値発生回路（評価値検出手段）（５）に入力される。
焦点評価値発生回路（５）は前述の第３図と同一構成を
有しており、１フィールドの焦点評価値が出力される。

オートフォーカス動作開始直後に、最初の焦点評価値は
最大値メモリ（10）と初期値メモリ（11）に保持され
る。その後、フォーカスモータ制御回路（15）は、フォ
ーカスモータ（３）を予め決められた方向に回転せしめ
第２比較器（13）出力を監視する。第２比較器（13）
は、フォーカスモータ駆動後の焦点評価値と初期値メモ
リ（11）に保持されている初期評価値を比較し、その大
小を出力する。

フォーカスモータ制御回路（15）は、第２比較器（13）
出力が大または小という出力を発するまで最初の方向に
フォーカスモータ（３）を回転せしめ、現在の評価値が
初期評価値よりも大であるという出力が為された場合に
は、そのままの回転方向を保持し、現在の評価値が初期
評価値より小である場合にはフォーカスモータ（３）の
回転方向を逆転して、次に第１比較器（12）の出力を監
視する。尚、第２比較器（13）は評価値の雑音による誤
動作を防止するために、初期評価値と現在の焦点評価値
の差が、しきい値を越えない間は大・小の出力を発せず
同じであるという出力を発する様にしてもよい。

第１比較器（12）は最大値メモリ（10）に保持されてい
る今までで最大の評価値と現在の評価値を比較し、現在
の評価値が最大値メモリ（10）の内容に比べて大きいこ
とを示す比較信号（S1）を最大値メモリ（10）と後述の
モータ位置メモリ（16）に出力し、また充分小さい（即
ち、予め設定された第１の閾値以上に小さい）ことを示
す比較信号をフォーカスモータ制御回路（15）に出力す
る。ここで最大値メモリ（10）は、第１比較器（12）か
らの比較信号（S1）に基いて現在の評価値が最大値メモ
リ（10）の内容より大きい場合にその値が更新され、常
に現在までの評価値の最大値が保持される。

（16）はレンズ（１）を支持するフォーカスリング
（２）の位置を指示するフォーカスリング位置信号を受
けて、フォーカスリング位置を記憶するモータ位置メモ
リであり、最大値メモリ（10）と同様に第１比較器（1
2）からの入力に基いて、最大評価値となった場合のフ
ォーカスリング位置を常時保持する様に更新される。

フォーカスモータ制御回路（15）は、第２比較器（13）
出力に基いて決定された方向にフォーカスモータ（３）
を回転させながら、第１比較器（12）出力（S2）を監視
し、評価値の雑音による誤動作を防止するために、第１
比較器（12）出力（S2）にて現在の評価値が最大評価値
より充分に小さいと指示されると直ちにフォーカスモー
タ（３）を逆転させる。この逆転後、フォーカスモータ
制御回路（15）からの出力によって最大値メモリ（10）
とモータ位置メモリ（16）の保持値の更新が停止され、
モータ位置メモリ（16）の内容と、現在のフォーカスリ
ング位置信号とが第５比較器（17）にて比較され、一致
した時、即ちフォーカスリング（２）が焦点評価値が最
大となる位置に戻った時にフォーカスモータ（３）を停
止させる様にフォーカスモータ制御回路（15）は機能す
る。

こうして焦点評価値が最大となった位置に戻った後、フ
ォーカスモータ制御回路（15）は第３比較器（比較手
段）（14）の出力を参照する。第３比較器（14）には、
モータ逆転後更新を停止された最大値メモリ（10）の内
容と現在の焦点評価値が入力されており、その両者の差
が予め設定された第２の閾値より大きければＨレベルの
比較信号を発する。

もし、カメラ自体及び被写体も静止している場合には焦
点評価値はフォーカスリング（２）の位置のみに依存す
るから、フォーカスリングを焦点評価値が最大となる位
置に戻せば、この時点での焦点評価値と最大値メモリ
（10）の内容は略等しく、第３比較器（14）からの比較
信号はＬレベルを維持する。ところが、カメラの手ブレ
や被写体の激しい動きがあって、以前に保持した最大値
が、真の頂点でない場合には、フォーカスリング（２）
を元の位置に戻しても焦点評価値は最大値メモリ（10）
とは等しくならず、第３比較器（14）の比較出力はＨレ
ベルとなる。そこで、フォーカスリング（２）が逆転し
て停止した後、第３比較器（14）の比較出力が前述の如
くＨレベルであれば、最大値メモリ（10）及び初期値メ
モリ（11）をクリアしてオートフォーカス動作を最初か
らやり直す。また、フォーカスリングの逆転停止後に、
第３比較器（14）の比較出力がＬレベルであるから、フ
ォーカスモータ制御回路（15）はレンズ停止信号（LS）
を出力し、フォーカスモータ（３）の停止を維持せしめ
て１回のオートフォーカス動作を完了する。

第４メモリ（18）はレンズ停止信号（LS）が発せられる
と同時にその時点での焦点評価値が保持される。後段の
第４比較器（19）で、この第４メモリ（18）の保持内容
は、現在の焦点評価値と比較され、その差が予め設定さ
れた第３の閾値より大きくなった場合に、被写体が変化
したとして、被写体変化信号が発せられると、フォーカ
スモータ制御回路（15）は最初からフォーカス動作を開
始して、被写体の変化に追従する。

尚、本実施例回路の動作はマイクロプロセッサによりソ
フトウエア的に容易に処理可能であることは言うまでも
ない。

（ト）発明の効果上述の如く本発明によれば、山登り動作中での極大点に
フォーカスリングを一旦通過後に戻した時点で、焦点評
価値と保持されている極大値とを比較して極大点の再確
認を行なうため、カメラの手ブレや被写体の激しい動き
による誤動作もなく、また合焦点近傍で常にレンズが振
動し続けることもない安定したオートフォーカス動作が
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路ブロック図であり、第
２図及び第３図は従来例の回路ブロック図である。（１）…レンズ、（４）…撮像回路、（３）…フォーカ
スモータ、（５）…焦点評価値発生回路（評価値検出手
段）、（10）…最大値メモリ、（14）…第３比較器（比
較手段）、（15）…フォーカスモータ制御回路（フォー
カスモータ制御手段）、（16）…モータ位置メモリ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子から得られる映像信号の高域成分
レベルを焦点評価値として検出する焦点評価値検出手段
と、フォーカスモータにより駆動されるフォーカスレンズの
移動に伴い変化する前記焦点評価値の最大値を順次更新
して記憶する最大値メモリと、前記焦点評価値の最大値に対応する前記フォーカスモー
タのモータ位置を順次更新して記憶するモータ位置メモ
リと、前記焦点評価値が最大値に一旦達した後、予め設定した
閾値以上減少したときに前記フォーカスモータを逆転さ
せるフォーカスモータ制御回路と、前記フォーカスモータの逆転後のモータ位置が前記モー
タ位置メモリに記憶されたモータ位置と一致したときの
焦点評価値と前記最大値メモリに記憶された最大値とを
比較し、その両者の値の差が所定値以上か否かを検出す
る比較手段とを備え、前記比較手段は前記差の値が前記所定値未満のときは前
記フォーカスモータを前記モータ位置メモリに記憶され
たモータ位置に停止させてオートフォーカス動作を完了
させ、前記所定値以上のときは前記最大値メモリ及びモ
ータ位置メモリをクリアすると共に前記モータを引き続
き駆動してオートフォーカス動作をやり直すよう前記モ
ータ制御回路を動作させることを特徴とするオートフォ
ーカス回路。