JPH0829667A - オートフォーカス方法 - Google Patents
オートフォーカス方法Info
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- JPH0829667A JPH0829667A JP6165543A JP16554394A JPH0829667A JP H0829667 A JPH0829667 A JP H0829667A JP 6165543 A JP6165543 A JP 6165543A JP 16554394 A JP16554394 A JP 16554394A JP H0829667 A JPH0829667 A JP H0829667A
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- focus lens
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- focusing
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 78
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】焦点評価値が最大となる位置にフォーカスレン
ズを移動させてピント合わせを行うオートフォーカス方
法において、フォーカスレンズを焦点評価値の増加する
方向に移動させている間に焦点評価値が最大となる位置
を予測することによって、合焦時間を短縮しフォーカス
レンズの動作を円滑に行うオートフォーカス方法を提供
することを目的とする。 【構成】フォーカスレンズを焦点評価値の増加する方向
に移動させるとともに（Ｓ１０）、フォーカスレンズの
位置と該位置における焦点評価値を検出していく。そし
て、焦点評価値が増加している間に、この検出されたデ
ータに基づいて焦点評価値が最大となるフォーカスレン
ズの位置を予測し（Ｓ１４）、この予測した位置にフォ
ーカスレンズを移動させ停止させる（Ｓ１８）。そし
て、この位置において焦点評価値の検出を続けて行い、
焦点評価値に変化が生じたときは上記ピント調整を再度
実行させる（Ｓ２０）。
ズを移動させてピント合わせを行うオートフォーカス方
法において、フォーカスレンズを焦点評価値の増加する
方向に移動させている間に焦点評価値が最大となる位置
を予測することによって、合焦時間を短縮しフォーカス
レンズの動作を円滑に行うオートフォーカス方法を提供
することを目的とする。 【構成】フォーカスレンズを焦点評価値の増加する方向
に移動させるとともに（Ｓ１０）、フォーカスレンズの
位置と該位置における焦点評価値を検出していく。そし
て、焦点評価値が増加している間に、この検出されたデ
ータに基づいて焦点評価値が最大となるフォーカスレン
ズの位置を予測し（Ｓ１４）、この予測した位置にフォ
ーカスレンズを移動させ停止させる（Ｓ１８）。そし
て、この位置において焦点評価値の検出を続けて行い、
焦点評価値に変化が生じたときは上記ピント調整を再度
実行させる（Ｓ２０）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオートフォーカス方法に
係り、特に焦点評価値が最大となるようにフォーカスレ
ンズの位置を調整するオートフォーカス方法に関する。
係り、特に焦点評価値が最大となるようにフォーカスレ
ンズの位置を調整するオートフォーカス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、テレビカメラ等におけるオートフ
ォーカス方法において、映像信号中の高域周波数成分に
基づいて被写体像の鮮鋭度を示す焦点評価値を検出し、
この焦点評価値が最大となる位置に撮影光学系のフォー
カスレンズを移動させてピントを合わせていることは良
く知られている。
ォーカス方法において、映像信号中の高域周波数成分に
基づいて被写体像の鮮鋭度を示す焦点評価値を検出し、
この焦点評価値が最大となる位置に撮影光学系のフォー
カスレンズを移動させてピントを合わせていることは良
く知られている。
【０００３】図４は、従来のオートフォーカス方法にお
いて、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズの位置
を検出するまでにフォーカスレンズが移動する径路を示
した説明図である。フォーカスレンズの位置に対する焦
点評価値は同図に示す曲線のような形状をしているもの
と仮定する。最初にフォーカスレンズが同図の点に位
置しているとすると、フォーカスレンズは焦点評価値の
増加する同図右方向に移動していく。このとき同時に焦
点評価値の検出が行われる。そして、フォーカスレンズ
が同図の位置に到達すると焦点評価値が減少し始めた
ことが検知され、同図の位置が焦点評価値の最大点と
なることが認識される。最大点（同図）の位置が認識
されると、フォーカスレンズはこの位置まで移動し停止
する。
いて、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズの位置
を検出するまでにフォーカスレンズが移動する径路を示
した説明図である。フォーカスレンズの位置に対する焦
点評価値は同図に示す曲線のような形状をしているもの
と仮定する。最初にフォーカスレンズが同図の点に位
置しているとすると、フォーカスレンズは焦点評価値の
増加する同図右方向に移動していく。このとき同時に焦
点評価値の検出が行われる。そして、フォーカスレンズ
が同図の位置に到達すると焦点評価値が減少し始めた
ことが検知され、同図の位置が焦点評価値の最大点と
なることが認識される。最大点（同図）の位置が認識
されると、フォーカスレンズはこの位置まで移動し停止
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
オートフォーカス方法は、焦点評価値の最大点を検出す
るために、この最大点に股がって焦点評価値の検出を行
っている。即ち、フォーカスレンズを焦点評価値の増加
する方向に移動させていきながら、焦点評価値が減少し
始める位置まで検出を行っている。従って、フォーカス
レンズは、合焦点を一度通過した後、移動方向を反転し
合焦点まで戻るという動作を行なわなければならず、合
焦まで時間がかかると共に、動作の円滑さに欠けるとい
う欠点があった。
オートフォーカス方法は、焦点評価値の最大点を検出す
るために、この最大点に股がって焦点評価値の検出を行
っている。即ち、フォーカスレンズを焦点評価値の増加
する方向に移動させていきながら、焦点評価値が減少し
始める位置まで検出を行っている。従って、フォーカス
レンズは、合焦点を一度通過した後、移動方向を反転し
合焦点まで戻るという動作を行なわなければならず、合
焦まで時間がかかると共に、動作の円滑さに欠けるとい
う欠点があった。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、オートフォーカス方法における合焦までの時間
を短縮し、フォーカスレンズの動作を円滑に行うことの
できるオートフォーカス方法を提供することを目的とす
る。
もので、オートフォーカス方法における合焦までの時間
を短縮し、フォーカスレンズの動作を円滑に行うことの
できるオートフォーカス方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、フォーカスレンズを含む撮影光学系及び撮
像素子を介して得られる映像信号に基づいて被写体像の
鮮鋭度を示す焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大に
なるように前記フォーカスレンズの位置を調整するオー
トフォーカス方法において、前記フォーカスレンズを前
記焦点評価値が増加する方向に移動させ、焦点評価値の
増加する期間中に少なくとも３点のフォーカスレンズ位
置における焦点評価値をそれぞれ求め、前記フォーカス
レンズ位置とこれらに対応する焦点評価値に基づいて焦
点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を予測し、
前記フォーカスレンズを前記予測したフォーカスレンズ
位置に移動させるようにしたことを特徴としている。
するために、フォーカスレンズを含む撮影光学系及び撮
像素子を介して得られる映像信号に基づいて被写体像の
鮮鋭度を示す焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大に
なるように前記フォーカスレンズの位置を調整するオー
トフォーカス方法において、前記フォーカスレンズを前
記焦点評価値が増加する方向に移動させ、焦点評価値の
増加する期間中に少なくとも３点のフォーカスレンズ位
置における焦点評価値をそれぞれ求め、前記フォーカス
レンズ位置とこれらに対応する焦点評価値に基づいて焦
点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を予測し、
前記フォーカスレンズを前記予測したフォーカスレンズ
位置に移動させるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明によれば、オートフォーカス方法による
ピント調整時に、撮影光学系の焦点距離の調整を行うフ
ォーカスレンズを焦点評価値の増加する方向に移動させ
るとともに、フォーカスレンズの位置と該位置における
焦点評価値を検出していく。そして、焦点評価値が増加
している間に、この検出されたデータを用いて焦点評価
値が最大となるフォーカスレンズの位置を予測し、この
予測した位置にフォーカスレンズを移動させ停止させ
る。これによって、フォーカスレンズは合焦点を通過す
ることなく合焦点で停止する。
ピント調整時に、撮影光学系の焦点距離の調整を行うフ
ォーカスレンズを焦点評価値の増加する方向に移動させ
るとともに、フォーカスレンズの位置と該位置における
焦点評価値を検出していく。そして、焦点評価値が増加
している間に、この検出されたデータを用いて焦点評価
値が最大となるフォーカスレンズの位置を予測し、この
予測した位置にフォーカスレンズを移動させ停止させ
る。これによって、フォーカスレンズは合焦点を通過す
ることなく合焦点で停止する。
【０００８】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るオートフ
ォーカス方法の好ましい実施例を詳述する。図１は本発
明に係るオートフォーカス方法を適用したテレビカメラ
におけるオートフォーカス装置の内部構成を示すブロッ
ク図である。
ォーカス方法の好ましい実施例を詳述する。図１は本発
明に係るオートフォーカス方法を適用したテレビカメラ
におけるオートフォーカス装置の内部構成を示すブロッ
ク図である。
【０００９】同図において、被写体像は、フォーカスレ
ンズ１２、変倍レンズ１４、マスターレンズ１６、絞り
１８等から構成されている撮影光学系１０によって固体
撮像素子（ＣＣＤ）２０の受光面に結像され、ここで電
気信号に変換された後、撮像回路２２に出力される。撮
像回路２２は、ＣＣＤ２０から出力された信号から映像
信号を形成し、この映像信号をビューファインダ４８や
モニタＴＶ等の外部映像表示装置５０に出力する。これ
により、ビューファインダ４８や外部映像表示装置５０
には撮影中の映像が表示される。
ンズ１２、変倍レンズ１４、マスターレンズ１６、絞り
１８等から構成されている撮影光学系１０によって固体
撮像素子（ＣＣＤ）２０の受光面に結像され、ここで電
気信号に変換された後、撮像回路２２に出力される。撮
像回路２２は、ＣＣＤ２０から出力された信号から映像
信号を形成し、この映像信号をビューファインダ４８や
モニタＴＶ等の外部映像表示装置５０に出力する。これ
により、ビューファインダ４８や外部映像表示装置５０
には撮影中の映像が表示される。
【００１０】次に、自動的にピント調整を行うオートフ
ォーカスモードの場合について説明する。尚、フォーカ
スレンズ１２等を手動操作してフォーカスレンズ１２を
移動させ、ピント調整を行うマニュアルフォーカスモー
ドや、リモート操作によってピント調整を行うリモート
フォーカスモードとのモード切り換えは、図示しないモ
ード切換スイッチによって行われるようになっている。
ォーカスモードの場合について説明する。尚、フォーカ
スレンズ１２等を手動操作してフォーカスレンズ１２を
移動させ、ピント調整を行うマニュアルフォーカスモー
ドや、リモート操作によってピント調整を行うリモート
フォーカスモードとのモード切り換えは、図示しないモ
ード切換スイッチによって行われるようになっている。
【００１１】オートフォーカスモード時において、前記
撮像回路２２は、輝度信号をハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）２４に出力するとともに、映像信号に合わせて同期
信号をフォーカスエリア選択ゲート２８、加算器３０、
ＣＰＵ３２に出力する。ＨＰＦ２４は上記輝度信号に含
まれる高周波成分を抽出する。この抽出された高周波成
分は、画像の鮮鋭度が高い程、多く含まれるため、この
高周波成分を積分することによって積分範囲での平均的
な画像の鮮鋭度の高低を数値化することができる。
撮像回路２２は、輝度信号をハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）２４に出力するとともに、映像信号に合わせて同期
信号をフォーカスエリア選択ゲート２８、加算器３０、
ＣＰＵ３２に出力する。ＨＰＦ２４は上記輝度信号に含
まれる高周波成分を抽出する。この抽出された高周波成
分は、画像の鮮鋭度が高い程、多く含まれるため、この
高周波成分を積分することによって積分範囲での平均的
な画像の鮮鋭度の高低を数値化することができる。
【００１２】ＨＰＦ２４を通過した高周波成分は、Ａ／
Ｄ変換器２６によってデジタル信号に変換され、フォー
カスエリア選択ゲート２８に入力する。このフォーカス
エリア選択ゲート２８は、撮像画面上の中央部のフォー
カスエリアに対応する信号のみを抽出する回路であり、
このフォーカスエリアに写された被写体（主要被写体）
に関する情報のみを抽出する。
Ｄ変換器２６によってデジタル信号に変換され、フォー
カスエリア選択ゲート２８に入力する。このフォーカス
エリア選択ゲート２８は、撮像画面上の中央部のフォー
カスエリアに対応する信号のみを抽出する回路であり、
このフォーカスエリアに写された被写体（主要被写体）
に関する情報のみを抽出する。
【００１３】フォーカスエリア選択ゲート２８によって
抽出されたデジタル信号は加算器３０に出力され、１フ
ィールド分の前記デジタル信号が積算される。この積算
された値は画像の鮮鋭度を示す焦点評価値としてＣＰＵ
３２に出力される。ＣＰＵ３２はフォーカスレンズ１２
を焦点評価値の増加する方向に単位移動量づつ移動させ
ながら、フォーカスレンズ１２の位置と加算器３０から
出力される焦点評価値をＣＰＵ３２内部の図示しない記
憶部に記録していく。そして、この記憶したデータを基
に焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１２の位置
を予測し、この位置にフォーカスレンズ１２を移動させ
る。尚、詳細は後述する。
抽出されたデジタル信号は加算器３０に出力され、１フ
ィールド分の前記デジタル信号が積算される。この積算
された値は画像の鮮鋭度を示す焦点評価値としてＣＰＵ
３２に出力される。ＣＰＵ３２はフォーカスレンズ１２
を焦点評価値の増加する方向に単位移動量づつ移動させ
ながら、フォーカスレンズ１２の位置と加算器３０から
出力される焦点評価値をＣＰＵ３２内部の図示しない記
憶部に記録していく。そして、この記憶したデータを基
に焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１２の位置
を予測し、この位置にフォーカスレンズ１２を移動させ
る。尚、詳細は後述する。
【００１４】フォーカスレンズ１２の位置はポテンショ
メータ４０によって検出され、Ａ／Ｄ変換器３８を介し
てＣＰＵ３２に出力される。また、フォーカスレンズ１
２の移動は、ＣＰＵ３２から出力されるフォーカスレン
ズ位置を示す位置指令信号に基づいて行われる。即ち、
ＣＰＵ３２から出力される位置指令信号は、Ｄ／Ａ変換
器３３によってアナログ信号に変換されてモータ駆動回
路３４に加えられる。モータ駆動回路３４の他の入力に
は、前記ポテンショメータ４０からフォーカスレンズ１
２の位置を示す信号が加えられており、モータ駆動回路
３４はこれらの２入力信号の差分をとり、この差信号を
増幅した駆動信号をフォーカスモータ３６に出力する。
フォーカスモータ３６が駆動されると図示しない駆動機
構を介してフォーカスレンズ１２が光軸方向に移動す
る。
メータ４０によって検出され、Ａ／Ｄ変換器３８を介し
てＣＰＵ３２に出力される。また、フォーカスレンズ１
２の移動は、ＣＰＵ３２から出力されるフォーカスレン
ズ位置を示す位置指令信号に基づいて行われる。即ち、
ＣＰＵ３２から出力される位置指令信号は、Ｄ／Ａ変換
器３３によってアナログ信号に変換されてモータ駆動回
路３４に加えられる。モータ駆動回路３４の他の入力に
は、前記ポテンショメータ４０からフォーカスレンズ１
２の位置を示す信号が加えられており、モータ駆動回路
３４はこれらの２入力信号の差分をとり、この差信号を
増幅した駆動信号をフォーカスモータ３６に出力する。
フォーカスモータ３６が駆動されると図示しない駆動機
構を介してフォーカスレンズ１２が光軸方向に移動す
る。
【００１５】次に、図２のフローチャートを用いてオー
トフォーカス方法の処理手順を説明する。まず、ＣＰＵ
３２はフォーカスレンズ１２を光軸に沿って一方向（前
後のどちらか）に単位移動量分移動させ、焦点評価値の
増減を検出する。このとき焦点評価値が増加したならば
フォーカスレンズ１２をそのまま同一方向に移動させ、
焦点評価値が減少したならば反対方向に移動させる。即
ち、焦点評価値の増加する方向を検出し、その方向にフ
ォーカスレンズ１２を移動させる（Ｓ１０）。
トフォーカス方法の処理手順を説明する。まず、ＣＰＵ
３２はフォーカスレンズ１２を光軸に沿って一方向（前
後のどちらか）に単位移動量分移動させ、焦点評価値の
増減を検出する。このとき焦点評価値が増加したならば
フォーカスレンズ１２をそのまま同一方向に移動させ、
焦点評価値が減少したならば反対方向に移動させる。即
ち、焦点評価値の増加する方向を検出し、その方向にフ
ォーカスレンズ１２を移動させる（Ｓ１０）。
【００１６】フォーカスレンズ１２を単位移動量づつ移
動させるとともに、ＣＰＵ３２内部の記憶部に加算器３
０から出力される焦点評価値とフォーカスレンズ１２の
位置を垂直ブランキング期間毎に記憶していく。同時
に、前回の垂直ブランキング期間で得られた焦点評価値
に対する現在の焦点評価値の増分を計算し、単位移動量
でこれを割り増加率を求める。そして、この焦点評価値
の増加率が前回計算した増加率より減少したか否か（即
ち、増加率が極大を過ぎたか否か）を判断する（Ｓ１
２）。ここで、焦点評価値の増加率の計算をおこなって
いるのは、フォーカスレンズ１２が焦点評価値曲線の２
次式近似が成り立つ焦点評価値の最大点近傍に位置して
いるか否かを判断するためである。
動させるとともに、ＣＰＵ３２内部の記憶部に加算器３
０から出力される焦点評価値とフォーカスレンズ１２の
位置を垂直ブランキング期間毎に記憶していく。同時
に、前回の垂直ブランキング期間で得られた焦点評価値
に対する現在の焦点評価値の増分を計算し、単位移動量
でこれを割り増加率を求める。そして、この焦点評価値
の増加率が前回計算した増加率より減少したか否か（即
ち、増加率が極大を過ぎたか否か）を判断する（Ｓ１
２）。ここで、焦点評価値の増加率の計算をおこなって
いるのは、フォーカスレンズ１２が焦点評価値曲線の２
次式近似が成り立つ焦点評価値の最大点近傍に位置して
いるか否かを判断するためである。
【００１７】ステップＳ１２において、焦点評価値の増
加率が減少し初めた後は、フォーカスレンズ１２を単位
移動量分移動させながら、垂直ブランキング期間毎に、
焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１２の位置ｘ
p を予測する（Ｓ１４）。この焦点評価値が最大となる
フォーカスレンズ１２の位置ｘp は、焦点評価値曲線の
最大点付近を２次曲線で近似し、この近似式から計算す
る。焦点評価値曲線の２次式近似はラグランジェの補間
法を用いて３点のフォーカスレンズ位置と焦点評価値の
データから求める。使用する３点のデータは前記記憶部
に記録されたデータの内、新しいものから順に選ぶ。
加率が減少し初めた後は、フォーカスレンズ１２を単位
移動量分移動させながら、垂直ブランキング期間毎に、
焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１２の位置ｘ
p を予測する（Ｓ１４）。この焦点評価値が最大となる
フォーカスレンズ１２の位置ｘp は、焦点評価値曲線の
最大点付近を２次曲線で近似し、この近似式から計算す
る。焦点評価値曲線の２次式近似はラグランジェの補間
法を用いて３点のフォーカスレンズ位置と焦点評価値の
データから求める。使用する３点のデータは前記記憶部
に記録されたデータの内、新しいものから順に選ぶ。
【００１８】ここで、ラグランジェの補間法について説
明する。図３はｘ軸にフォーカスレンズ１２の位置、ｙ
軸に焦点評価値を表している。今、フォーカスレンズ１
２は単位移動量Ｓの間隔で移動し、同図ａ、ｂ、ｃ点の
３点における焦点評価値が検出されているとする（フォ
ーカスレンズ１２の現在位置はｃ点）。この３点のデー
タから焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１２の
位置ｘP を求める。
明する。図３はｘ軸にフォーカスレンズ１２の位置、ｙ
軸に焦点評価値を表している。今、フォーカスレンズ１
２は単位移動量Ｓの間隔で移動し、同図ａ、ｂ、ｃ点の
３点における焦点評価値が検出されているとする（フォ
ーカスレンズ１２の現在位置はｃ点）。この３点のデー
タから焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１２の
位置ｘP を求める。
【００１９】ａ点のｘ座標を０とすると各点の座標は、 ａ（０，ｙA ） …(1) ｂ（Ｓ，ｙB ） …(2) ｃ（２Ｓ，ｙC ） …(3) である。
【００２０】この３点を通る２次曲線の極大点Ｐ
（ｘP ，ｙP ）のｘ座標ｘP をラグランジュの補間多項
式を用いて求める。ａ（ｘ0 ，ｙ0 ）、ｂ（ｘ1 ，
ｙ1 ）、ｃ（ｘ2 ，ｙ2 ）の３点を通る焦点量曲線の式
Ｐ（ｘ）は次のように表される。 ここで(1) 、(2) 、(3) を(5) 式に代入すると、 Ｌ0(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ1)（ｘ−ｘ2)｝／｛（ｘ0 −ｘ1)（ｘ0 −ｘ2)｝ ＝｛（ｘ−ｓ）（ｘ−２ｓ）｝／｛ (０−ｓ)(０−２ｓ）｝ ＝（ｘ2 −３ｓｘ＋２ｓ2 ）／（２ｓ2 ） …(6) Ｌ1(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ0)（ｘ−ｘ2)｝／｛（ｘ1 −ｘ0)( ｘ1 −ｘ2)｝ ＝｛（ｘ−０）（ｘ−２ｓ）｝／｛（ｓ−０)(ｓ−２ｓ）｝ ＝（ｘ2 −２ｓｘ）／（−ｓ2 ） …(7) Ｌ2(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ0)（ｘ−ｘ1)｝／｛（ｘ2 −ｘ0)（ｘ2 −ｘ1)｝ ＝｛（ｘ−０）（ｘ−ｓ）｝／｛（２ｓ−０)(２ｓ−ｓ）｝ ＝（ｘ2 −ｓｘ）／（２ｓ2 ） …(8) 式(6) 、(7) 、(8) を式(4) に代入して Ｐ（ｘ）＝ｙA ・（ｘ2 −３ｓｘ＋２ｓ2 ）／（２ｓ2 ） −ｙB ・（ｘ2 −２ｓｘ）／（ｓ2 ） ＋ｙC ・（ｘ2 −ｓｘ）／（２ｓ2 ） ＝（ｙA ／２ｓ2 −ｙB ／ｓ2 ＋ｙC ／２ｓ2 ）ｘ2 −（３ｙA ／２ｓ−２ｙB ／ｓ＋ｙC ／２ｓ）ｘ＋ｙA Ｐ（ｘ）の微分式が０のとき極大値をとるので ｄＰ（ｘ）／ｄｘ＝２（ｙA ／２ｓ2 −ｙB ／ｓ2 ＋ｙC ／２ｓ2 ）ｘp −（３ｙA ／２ｓ−２ｙB ／ｓ＋ｙC ／２ｓ） ＝０ よってａ点より合焦位置Ｐ点までの距離ｘp は式(9) で
与えられる。
（ｘP ，ｙP ）のｘ座標ｘP をラグランジュの補間多項
式を用いて求める。ａ（ｘ0 ，ｙ0 ）、ｂ（ｘ1 ，
ｙ1 ）、ｃ（ｘ2 ，ｙ2 ）の３点を通る焦点量曲線の式
Ｐ（ｘ）は次のように表される。 ここで(1) 、(2) 、(3) を(5) 式に代入すると、 Ｌ0(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ1)（ｘ−ｘ2)｝／｛（ｘ0 −ｘ1)（ｘ0 −ｘ2)｝ ＝｛（ｘ−ｓ）（ｘ−２ｓ）｝／｛ (０−ｓ)(０−２ｓ）｝ ＝（ｘ2 −３ｓｘ＋２ｓ2 ）／（２ｓ2 ） …(6) Ｌ1(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ0)（ｘ−ｘ2)｝／｛（ｘ1 −ｘ0)( ｘ1 −ｘ2)｝ ＝｛（ｘ−０）（ｘ−２ｓ）｝／｛（ｓ−０)(ｓ−２ｓ）｝ ＝（ｘ2 −２ｓｘ）／（−ｓ2 ） …(7) Ｌ2(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ0)（ｘ−ｘ1)｝／｛（ｘ2 −ｘ0)（ｘ2 −ｘ1)｝ ＝｛（ｘ−０）（ｘ−ｓ）｝／｛（２ｓ−０)(２ｓ−ｓ）｝ ＝（ｘ2 −ｓｘ）／（２ｓ2 ） …(8) 式(6) 、(7) 、(8) を式(4) に代入して Ｐ（ｘ）＝ｙA ・（ｘ2 −３ｓｘ＋２ｓ2 ）／（２ｓ2 ） −ｙB ・（ｘ2 −２ｓｘ）／（ｓ2 ） ＋ｙC ・（ｘ2 −ｓｘ）／（２ｓ2 ） ＝（ｙA ／２ｓ2 −ｙB ／ｓ2 ＋ｙC ／２ｓ2 ）ｘ2 −（３ｙA ／２ｓ−２ｙB ／ｓ＋ｙC ／２ｓ）ｘ＋ｙA Ｐ（ｘ）の微分式が０のとき極大値をとるので ｄＰ（ｘ）／ｄｘ＝２（ｙA ／２ｓ2 −ｙB ／ｓ2 ＋ｙC ／２ｓ2 ）ｘp −（３ｙA ／２ｓ−２ｙB ／ｓ＋ｙC ／２ｓ） ＝０ よってａ点より合焦位置Ｐ点までの距離ｘp は式(9) で
与えられる。
【００２１】上記のように求めた最大点ｘp は、焦点評
価値曲線が実際には２次曲線ではないこと、またデータ
に誤差が含まれていることを考慮すると、実際の焦点評
価値曲線の最大点とは誤差が生じている。そこで、さら
にフォーカスレンズ１２を単位移動量分移動させ、図３
におけるｄ点に移すとともに、ｄ点における焦点評価値
を読み取り、今度はｂ、ｃ、ｄ点のデータを用いて上記
ラグランジュの補間法によって最大点ｘp を求める。こ
のようにしてフォーカスレンズ１２の位置を実際の焦点
評価値曲線の最大点近傍に近づけて行き次々に最大点ｘ
p を計算していく。このとき、ｘp は次第に実際の焦点
評価値曲線の最大点に収束していくと考えられるため、
ｘp の変化量がある閾値より小さくなったときに、ｘp
は収束したとしてこのｘp の位置を合焦点と見なす（Ｓ
１６）。この閾値は、絞り値、ズーム（倍率）に基づい
て決定される焦点深度を目安にして設定する。（絞り値
とズーム（倍率）はそれぞれ図１における絞り１８と変
倍レンズ１４に設けられた図示しない検出装置によって
ＣＰＵ３２に出力されている。） しかしながら、何らかの原因によってｘp が収束しない
場合が生じるため、ｘ p が収束する前に焦点評価値の変
化量が絞り値とズーム（倍率）によって決められる０近
傍の所定範囲内の値になったら、この位置を合焦点とみ
なしフォーカスレンズを停止させるようにしてもよい。
価値曲線が実際には２次曲線ではないこと、またデータ
に誤差が含まれていることを考慮すると、実際の焦点評
価値曲線の最大点とは誤差が生じている。そこで、さら
にフォーカスレンズ１２を単位移動量分移動させ、図３
におけるｄ点に移すとともに、ｄ点における焦点評価値
を読み取り、今度はｂ、ｃ、ｄ点のデータを用いて上記
ラグランジュの補間法によって最大点ｘp を求める。こ
のようにしてフォーカスレンズ１２の位置を実際の焦点
評価値曲線の最大点近傍に近づけて行き次々に最大点ｘ
p を計算していく。このとき、ｘp は次第に実際の焦点
評価値曲線の最大点に収束していくと考えられるため、
ｘp の変化量がある閾値より小さくなったときに、ｘp
は収束したとしてこのｘp の位置を合焦点と見なす（Ｓ
１６）。この閾値は、絞り値、ズーム（倍率）に基づい
て決定される焦点深度を目安にして設定する。（絞り値
とズーム（倍率）はそれぞれ図１における絞り１８と変
倍レンズ１４に設けられた図示しない検出装置によって
ＣＰＵ３２に出力されている。） しかしながら、何らかの原因によってｘp が収束しない
場合が生じるため、ｘ p が収束する前に焦点評価値の変
化量が絞り値とズーム（倍率）によって決められる０近
傍の所定範囲内の値になったら、この位置を合焦点とみ
なしフォーカスレンズを停止させるようにしてもよい。
【００２２】上記のようにして、ステップＳ１６で合焦
点ｘp を決定すると、フォーカスレンズ１２をこの合焦
点まで移動させ停止させる（Ｓ１８）。これにより、ピ
ント調整は終了し、被写体或いはテレビカメラが動かな
ければ、フォーカスレンズ１２は静止している。しか
し、被写体またはテレビカメラ自身が動いて被写体とテ
レビカメラの距離が変化した場合は、新たにピント調整
を行う必要がある。このピント調整の再起動を行うため
にステップＳ２０によって、焦点評価値に変化があるか
否かを判別し、もし、変化があれば、上記ステップＳ１
０からＳ１８までのピント調整を再度行うようにしてい
る。
点ｘp を決定すると、フォーカスレンズ１２をこの合焦
点まで移動させ停止させる（Ｓ１８）。これにより、ピ
ント調整は終了し、被写体或いはテレビカメラが動かな
ければ、フォーカスレンズ１２は静止している。しか
し、被写体またはテレビカメラ自身が動いて被写体とテ
レビカメラの距離が変化した場合は、新たにピント調整
を行う必要がある。このピント調整の再起動を行うため
にステップＳ２０によって、焦点評価値に変化があるか
否かを判別し、もし、変化があれば、上記ステップＳ１
０からＳ１８までのピント調整を再度行うようにしてい
る。
【００２３】尚、上記ラグランジェの補間法では、３点
のデータを用いて焦点評価値曲線を２次曲線で近似して
いたが、補間法に使用する観測データを更に増やせば２
次以上の高次多項式で焦点評価値曲線を近似することも
可能である。また、算出されたｘp が現在位置よりも遠
い場合は、ｘp 直前まで高速で、フォーカスレンズを移
動させ、その後低速で精度良くフォーカスレンズ位置と
焦点評価値を検出することにより、高速、高精度のピン
ト調整が実現できる。
のデータを用いて焦点評価値曲線を２次曲線で近似して
いたが、補間法に使用する観測データを更に増やせば２
次以上の高次多項式で焦点評価値曲線を近似することも
可能である。また、算出されたｘp が現在位置よりも遠
い場合は、ｘp 直前まで高速で、フォーカスレンズを移
動させ、その後低速で精度良くフォーカスレンズ位置と
焦点評価値を検出することにより、高速、高精度のピン
ト調整が実現できる。
【００２４】更に、上記実施例では、本発明に係るオー
トフォーカス方法をテレビカメラに使用していたが、テ
レビカメラに限らず、ピント調整を必要とする光学機器
全てに応用できる。
トフォーカス方法をテレビカメラに使用していたが、テ
レビカメラに限らず、ピント調整を必要とする光学機器
全てに応用できる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るオート
フォーカス方法によれば、撮影光学系の焦点距離を調整
するフォーカスレンズを焦点評価値が増加する方向に移
動さるとともに、焦点評価値が増加している間に焦点評
価値が最大となる位置を予測し、フォーカスレンズをこ
の位置に通過することなく停止させることによって、フ
ォーカスレンズの移動は一方向のみで行われ、短い時間
で円滑にフォーカスレンズを合焦位置まで誘導すること
ができる。
フォーカス方法によれば、撮影光学系の焦点距離を調整
するフォーカスレンズを焦点評価値が増加する方向に移
動さるとともに、焦点評価値が増加している間に焦点評
価値が最大となる位置を予測し、フォーカスレンズをこ
の位置に通過することなく停止させることによって、フ
ォーカスレンズの移動は一方向のみで行われ、短い時間
で円滑にフォーカスレンズを合焦位置まで誘導すること
ができる。
【図１】図１は本発明に係るオートフォーカス方法を適
用したテレビカメラの一実施例を示すブロック図であ
る。
用したテレビカメラの一実施例を示すブロック図であ
る。
【図２】図２は本発明に係るオートフォーカス方法の処
理手順の一実施例を示すフローチャートである。
理手順の一実施例を示すフローチャートである。
【図３】図３は単位移動量ｓで移動するフォーカスレン
ズの位置と焦点評価値の関係を示した図である。
ズの位置と焦点評価値の関係を示した図である。
【図４】図４は従来のオートフォーカス方法におけるフ
ォーカスレンズの移動軌跡を示した説明図である。
ォーカスレンズの移動軌跡を示した説明図である。
１０…撮影光学系 １２…フォーカスレンズ １４…変倍レンズ １６…マスタレンズ １８…絞り ２０…ＣＣＤ ２２…撮像回路 ２４…ＨＰＦ ２６…Ａ／Ｄ変換器 ２８…フォーカスエリア選択ゲート ３０…加算器 ３２…ＣＰＵ ３４…モータ駆動回路 ３６…フォーカスモータ
Claims (4)
- 【請求項１】フォーカスレンズを含む撮影光学系及び撮
像素子を介して得られる映像信号に基づいて被写体像の
鮮鋭度を示す焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大に
なるように前記フォーカスレンズの位置を調整するオー
トフォーカス方法において、 前記フォーカスレンズを前記焦点評価値が増加する方向
に移動させ、 焦点評価値の増加する期間中に少なくとも３点のフォー
カスレンズ位置における焦点評価値をそれぞれ求め、 前記フォーカスレンズ位置とこれらに対応する焦点評価
値に基づいて焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ
位置を予測し、 前記フォーカスレンズを前記予測したフォーカスレンズ
位置に移動させるようにしたことを特徴とするオートフ
ォーカス方法。 - 【請求項２】前記フォーカスレンズ位置の予測を複数回
繰り返し、予測したフォーカスレンズ位置のばらつきが
所定の範囲内に入ったときフォーカスレンズが移動すべ
きフォーカスレンズ位置を決定するようにしたことを特
徴とする請求項１のオートフォーカス方法。 - 【請求項３】前記予測したフォーカスレンズ位置のばら
つきが前記所定の範囲内に入る前に、焦点評価値の増加
量が０近傍の所定範囲内に入ったときはフォーカスレン
ズの移動を停止させるようにしたことを特徴とする請求
項２のオートフォーカス方法。 - 【請求項４】前記予測したフォーカスレンズ位置が現在
位置よりも遠い場合は、該フォーカスレンズ位置直前ま
で高速でフォーカスレンズを移動させ、その後低速でフ
ォーカスレンズを移動させて前記フォーカスレンズ位置
の予測を行うようにしたことを特徴とする請求項１のオ
ートフォーカス方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165543A JPH0829667A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | オートフォーカス方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165543A JPH0829667A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | オートフォーカス方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829667A true JPH0829667A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15814385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6165543A Pending JPH0829667A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | オートフォーカス方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829667A (ja) |
Cited By (12)
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-
1994
- 1994-07-18 JP JP6165543A patent/JPH0829667A/ja active Pending
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