JPH099130A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交換レンズ式ビデオカメラにおいて、どのよ
うなレンズを装着しても、あらゆる被写体や撮影条件で
目的の主被写体に安定に合焦する自動焦点調節装置を提
供することにある。 【構成】 カメラ側のＡＦ信号処理回路１１３によつ
て、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当す
る撮像信号中より焦点評価値信号をフィルタによつて抽
出し、その抽出した焦点信号をレンズユニツト側のレン
ズマイコン１１６へと伝送し、レンズマイコン１１６内
で送信されてきた焦点評価値信号のレベルの増減に基づ
いてフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び
駆動速度を決定し、前記フォーカスレンズを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズユニツトを交換
可能なビデオカメラ等に用いて好適な自動焦点調節装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ビデオカメラ等の映像機器に
用いられている自動焦点調節装置としては、ＣＣＤ等の
撮像素子から得られる撮像信号中の高周波成分を抽出
し、この高周波成分が最大となるように撮影レンズを駆
動して焦点調節行う、いわゆる山登り方式が知られてい
る。

【０００３】このような自動焦点調節方式は、赤外線の
発光／受光、あるいは焦点状態に応じて変化する像のず
れ量を検出するための焦点調節用の特殊な光学部材が不
要であり、遠方で近くでも距離によらずに正確にピント
を合わせることができる等の長所を有する。

【０００４】この種の自動焦点調節方式をレンズが交換
できるビデオカメラに使用された例について、図６を用
いて説明する。

【０００５】同図において、５０１はフォーカスレンズ
であって、レンズ駆動用モータ５１１によって、光軸方
向に移動させて焦点合わせを行う。このレンズを通った
光は、撮像素子５０２の撮像面上に結像されて電気信号
に光電変換され、映像信号として出力される。この映像
信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ５０３でサンプルホールドして
から所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器５０４でデ
ジタル映像データへと変換され、不図示のカメラのプロ
セス回路へ入力されて、標準テレビジョン信号に変換さ
れると共に、バンドパスフィルタ（以下ＢＰＦ）５０５
へと入力される。

【０００６】ＢＰＦ５０５では、映像信号中の高周波成
分を抽出し、ゲート回路５０６で画面内の合焦検出領域
に設定された部分に相当する信号のみを抜き出し、ピー
クホールド回路５０７で垂直同期信号の整数倍に同期し
た間隔でピークホールドを行い、ＡＦ評価値を生成す
る。

【０００７】このＡＦ評価値はカメラ本体のＡＦマイコ
ン５０８に取り込まれ、カメラ本体のＡＦマイコン５０
８内で合焦度に応じたフォーカスモータ駆動速度及び、
ＡＦ評価値が増加するようなモータ駆動方向を決定し、
フォーカスモータの駆動速度及び駆動方向をレンズユニ
ツト内のレンズマイコン５０９へと送信する。

【０００８】レンズマイコン５０９は、カメラ本体のＡ
Ｆマイコン５０８に指示されたとうりにモータドライバ
５１０を介してフオーカスモータ５１１によってフォー
カスレンズ５０１を光軸方向に駆動することで焦点調節
を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、レンズ交換可能であることから、自動焦
点調節の制御をカメラ本体側に持つため、特定のレンズ
で最適になるように自動焦点調節の応答性等を決定する
と、他のレンズでは最適にならないことがあり、脱着で
きるすべてのレンズに対して最適な性能を出すのは難し
かった。

【００１０】そこで本発明の課題は上述の問題点を解消
し、どのようなレンズを装着しても、あらゆる被写体や
撮影条件で目的の主被写体に安定に合焦する自動焦点調
節装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本願における請求項１に記載の発明によれば、画面
内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する撮像信
号中より焦点信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段
出力信号のレベルの増減に基づいて光学系のフォーカス
レンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定
する制御手段と、前記制御手段に基づいて前記フォーカ
スレンズを駆動する駆動手段とを備え、前記抽出手段を
カメラ側に配し、前記制御手段及び前記駆動手段をレン
ズユニット内に配し、前記抽出手段の出力をカメラ側よ
り前記レンズユニット側へと引き渡すことにより、前記
フオーカスレンズを駆動するように構成した。

【００１２】また本願における請求項２に記載の発明に
よれば、請求項１において、前記抽出手段を、前記焦点
信号として前記撮像信号中の前記焦点検出領域内に相当
する撮像信号中より特定の周波数成分の信号を抽出する
複数のフィルタ手段を備える構成とした。

【００１３】また本願における請求項３に記載の発明に
よれば、請求項２において、前記抽出手段を、さらに前
記焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成分をピー
クホールドしたピークホールド出力を検出する手段を備
える構成とした。

【００１４】また本願における請求項４に記載の発明に
よれば、請求項２において、前記抽出手段を、さらに前
記焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラスト成
分を検出する手段を備える構成とした。

【００１５】また本願における請求項５に記載の発明に
よれば、請求項４において、前記抽出手段を、前記焦点
検出領域内の輝度成分の最大値と最小値の差をピークホ
ールドすることにより前記コントラスト成分を検出する
ピークホールド手段を備える構成とした。

【００１６】また本願における請求項６に記載の発明に
よれば、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相
当する撮像信号中より焦点信号を抽出する抽出手段と、
自動焦点調節動作を許可する自動焦点許可スイッチと、
前記自動焦点許可スイッチが許可状態のときは前記抽出
手段の出力信号のレベルの増減に基づいて光学系のフォ
ーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度
を決定する制御手段と、前記制御手段の出力に基づいて
前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを備え、前
記抽出手段および前記自動焦点許可スイッチをカメラ側
に配し、前記制御手段及び前記駆動手段をレンズユニッ
ト内に配し、前記抽出手段出力および前記自動焦点許可
スイッチの状態を前記レンズユニットに引き渡すことに
より、前記フオーカスレンズを駆動するように構成し
た。

【００１７】また本願における請求項７に記載の発明に
よれば、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相
当する撮像信号中より焦点信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段出力信号のレベルの増減に基づいて光学系
のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆
動速度を決定する制御手段と、前記制御手段に基づいて
前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを備え、前
記抽出手段をカメラ側に配し、前記制御手段及び前記駆
動手段をレンズユニット内に配し、前記抽出手段より出
力された前記焦点信号を垂直同期信号の整数倍に同期し
たタイミングでレンズユニットに引き渡すように構成し
た。

【００１８】また本願における請求項８に記載の発明の
よれば、焦点検出手段を有するカメラ本体に着脱可能な
レンズユニツトであって、カメラ側より送信されてきた
焦点評価値を受信する受信手段と、前記受信手段によつ
て受信した焦点評価値に基づいて焦点状態を判別し、フ
ォーカスレンズ駆動速度及び駆動方向を演算して決定す
る制御手段と、前記制御手段の演算結果に基づいてフォ
ーカスレンズを駆動する駆動手段とを備えた構成とし
た。

【００１９】また本願における請求項９に記載の発明に
よれば、焦点検出手段を有するカメラ本体に着脱可能な
レンズユニツトであって、カメラ側より送信されてきた
焦点評価値を受信する受信手段と、前記受信手段によつ
て受信した焦点評価値に基づいて焦点状態を判別すると
ともに、変倍動作にともなう焦点面位置の移動を補正す
るための補正情報を演算することによりフオーカスレン
ズ駆動速度及び駆動方向を演算して決定する制御手段
と、前記制御手段の演算結果に基づいてフォーカスレン
ズを駆動する駆動手段とを備えた構成とする。

【００２０】また本願における請求項１０に記載の発明
によれば、レンズユニットを着脱可能なカメラであつ
て、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当す
る撮像信号中より焦点信号を抽出する抽出手段と、前記
抽出手段の出力信号を前記レンズユニツト内のマイコン
へと送信する通信手段とを備えることにより、レンズユ
ニツト側でフォーカスレンズを合焦点へ駆動するための
駆動方向及び駆動速度を演算可能とした構成とする。

【００２１】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、抽出手段によ
つて抽出された焦点検出領域内に相当する焦点評価値と
して用いられる信号が、レンズユニツト側へと転送さ
れ、レンズユニツト内の制御手段によつて光学系のフォ
ーカスレンズの駆動速度及び駆動方向が決定される。

【００２２】また請求項２乃至５の発明によれば、それ
ぞれ焦点状態の評価値として、撮像信号中の特定の周波
数成分、輝度成分のピーク値、コントラスト成分が用い
られ、より高精度の焦点検出を行うことができる。

【００２３】また請求項６の発明によれば、前述の請求
項１の構成に加えて、自動焦点許可スイッチの状態もレ
ンズに引き渡すことで、制御手段はレンズにあるにもか
かわらず、本体で制御可能になる。

【００２４】また請求項７の発明によれば、請求項１の
構成に加えて、前記抽出手段のレンズユニットへの引き
渡しを垂直同期信号の整数倍に同期して送ることで、レ
ンズ交換が可能にもかかわらず、正確な自動焦点調節動
作が実現できる。

【００２５】また請求項８に記載の発明によれば、抽出
手段によつて抽出された焦点検出領域内に相当する焦点
評価値として用いられる信号が、レンズユニツト側へと
転送され、レンズユニツト内の制御手段によつて光学系
のフォーカスレンズの駆動速度及び駆動方向が決定され
る。

【００２６】また請求項９に記載の発明によれば、レン
ズユニツト内において、ＡＦ動作及び変倍動作に伴う焦
点面の変位の補正が同時に行われる。

【００２７】また請求項１０に記載の発明によれば、焦
点評価値がレンズユニツト側へと送信され、レンズユニ
ツト内の制御手段によつて光学系のフォーカスレンズの
駆動速度及び駆動方向が決定される。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明の実施例につい
て説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す図で
ある。

【００２９】同図において、１２７はレンズユニット、
１２８はカメラ本体を示し、レンズユニットはカメラ本
体に対して着脱自在で、いわゆる交換レンズシステムを
構成している。

【００３０】被写体からの光は、レンズユニット１２７
内の固定されている第１のレンズ群１０１、変倍を行う
第２のレンズ群１０２、絞り１０３、固定されている第
３のレンズ群１０４、焦点調節機能と変倍による焦点面
の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備えた第４のレン
ズ群１０５（以下フォーカスレンズと称す）を通って、
カメラ本体内のＣＣＤ等の撮像素子へと結像される。

【００３１】カメラ本体内の撮像素子は、それぞれ赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色それぞれについて
設けられており、いわゆる３板式の撮像系となつてい
る。

【００３２】３原色中の赤の成分は撮像素子１０６上
に、緑の成分は撮像素子１０７上に、青の成分は撮像素
子１０８の上にそれぞれ結像される。

【００３３】撮像素子１０６，１０７，１０８上に結像
された像は、それぞれ光電変換されて増幅器１０９，１
１０、１１１でそれぞれ最適なレベルに増幅された後、
カメラ信号処理回路１１２へと入力され、標準テレビ信
号に変換されて図示しないビデオレコーダ等へと出力さ
れると同時に、ＡＦ信号処理回路１１３へと入力され
る。

【００３４】ＡＦ信号処理回路１１３で生成されたＡＦ
評価値は、カメラ本体内の本体マイコン１１４内のデー
タ読み出しプログラム１１５にしたがつて垂直同期信号
の整数倍の周期で読み出され、レンズユニット側のレン
ズマイコン１１６へ転送される。

【００３５】またカメラ信号処理回路１１２内では、各
撮像素子より出力された撮像信号より輝度信号のレベル
が検出され、本体マイコン１１４を介して、レンズユニ
ット内のレンズマイコン１１６へと転送され、その輝度
信号情報に基づいてアイリスドライバ１２４が制御さ
れ、ＩＧメータ１２３が駆動され、絞り１０３が開閉制
御される。

【００３６】また絞り１０３の絞り値は、エンコーダ１
２９によつて検出され、レンズマイコン１１６へと供給
され、被写界深度情報として用いられる。

【００３７】またカメラ本体側の本体マイコン１１４
は、ズームスイッチ１３０及びＡＦスイッチ（ＯＮのと
きはＡＦ動作を行い、ＯＦＦのときはマニュアルフォー
カス状態とする）１３１の状態をレンズマイコン１１６
へと送信する。

【００３８】レンズマイコン１１６内では、ＡＦプログ
ラム１１７が本体マイコン１１４からのＡＦスイッチ１
３１の状態およびＡＦ評価値を受け取り、ＡＦスイッチ
１３１がオンのときは、このＡＦ評価値に基づいてモー
タ制御プログラム１１８を動作させ、フォーカスモータ
ドライバ１２６でフォーカスモータ１２５を駆動し、フ
ォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点合わ
せを行う。

【００３９】またズームスイッチ１３０の操作状態に応
じてモータドライバ１２２を制御してズームモータ１２
１を駆動し、ズームレンズ１０２を駆動してズーム動作
が行われる。

【００４０】一方、レンズユニットがインナーフォーカ
スタイプであつた場合には、ズームレンズ１０２を駆動
することによつて焦点面が変化するため、ズームレンズ
の駆動に伴ってフォーカスレンズ１０５を所定の特性に
したがって駆動し、前記焦点面の変位によるぼけの発生
を防止する動作が並行して行われる。

【００４１】レンズマイコン１１６内のレンズカムデー
タ１２０は、ズームレンズの位置に対するフォーカスレ
ンズの合焦点位置を、被写体距離ごとに記憶したＲＯＭ
で、コンピユータズーム制御プログラム１１９により、
ズームレンズの位置とフォーカスレンズの位置をそれぞ
れモータの駆動量あるいはエンコーダによつて検出し
て、そのズーム動作中にフォーカスレンズのたどるべき
合焦軌跡を特定してＲＯＭ１２０より読み出し、フォー
カスレンズのズーム動作に伴う補正速度及び方向を演算
する。

【００４２】そしてこの補正速度及び方向の情報は、モ
ータ制御プログラム１１８にてＡＦ回路１１７より出力
されるＡＦのぼけ情報と加算され、総合的なフォーカス
レンズ駆動速度及び駆動方向が演算され、モタドライバ
１２６へと供給される。

【００４３】またアイリス１０３の絞り値は、エンコー
ダ１２９によつて検出され、レンズマイコン１１６へと
供給され、被写界深度情報としてフォーカスレンズの速
度補正等に用いられる。

【００４４】次に図２を用いてカメラ信号処理回路１１
２内のＡＦ信号処理回路１１３について説明する。増幅
器１０８，１０９，１１０でそれぞれ最適なレベルに増
幅された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の撮像素子出力
は、ＡＦ信号処理回路１１３へと供給され、Ａ／Ｄ変換
器２０６，２０７，２０８でそれぞれデジタル信号に変
換され、カメラ信号処理回路１１２へと送られると同時
に、それぞれアンプ２０９，２１０，２１１で適切なレ
ベルに増幅され、加算器２０８で加算され、自動焦点調
節用輝度信号Ｓ５が生成される。

【００４５】輝度信号Ｓ５は、ガンマ回路２１３へと入
力され、予め設定されているガンマカーブにしたがつて
ガンマ変換され、低輝度成分を強調し高輝度成分を抑圧
した信号Ｓ６が作られる。ガンマ変換された信号Ｓ６
は、カットオフ周波数の高いローパスフィルタ（以下Ｌ
ＰＦと称する）であるＴＥ−ＬＰＦ２１４と、カットオ
フ周波数の低いＬＰＦであるＦＥ−ＬＰＦ２１５へと入
力され、本体マイコン１１４がマイコンインターフェー
ス２５３を通して決定したそれぞれのフィルタ特性で低
域成分が抽出され、ＴＥ−ＬＰＦ２１４の出力信号Ｓ７
とＦＥ−ＬＰＦ２１５の出力信号８が生成される。

【００４６】信号Ｓ７及び信号Ｓ８は、スイッチ２１６
で水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号で
あるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号で選択的に切り換えられ、ハイ
パスフィルタ（以下ＨＰＦと称する )２１７へと入力さ
れる。

【００４７】つまり、偶数ラインについては信号Ｓ７を
ＨＰＦ２１７へと供給し、奇数ラインについては信号Ｓ
８をＨＰＦ２１７へと供給する。

【００４８】ＨＰＦ２１７では、本体マイコン１１４が
マイコンインターフェース２５３を介して決定した奇数
／偶数それぞれのフィルタ特性で高域成分のみを抽出さ
れ、絶対値回路２１８で絶対値化することによつて正の
信号Ｓ９が生成される。すなわちＳ９は偶数ライン、奇
数ラインとでそれぞれ異なるフィルタ特性のフィルタに
よつて抽出された高周波成分のレベルを交互に示す信号
である。これによつて１画面の走査で異なる周波数成分
を得ることができる。

【００４９】信号Ｓ９は、それぞれＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠内
における信号のピーク値を検出するためのピークホール
ド回路２２５，２２６，２２７へと供給されて、それぞ
れの枠内における高周波成分のピーク値が検出されると
ともに、ラインピークホールド回路２３１へと入力さ
れ、各水平ラインごとのピーク値が検出される。

【００５０】ここで枠生成回路２５４は、マイコンイン
ターフェース２５３を介して、マイコン１１４より供給
された指令にしたがって、図３で示されるような画面内
の位置に焦点調節用のゲートＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠を形成す
るためのゲート信号Ｌ，Ｃ，Ｒを生成する。

【００５１】ピークホールド回路２２５には枠生成回路
２５４より出力されたＬ枠を毛市営するためのゲート信
号Ｌ及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する
信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号（マイコン１１４によつ
て生成される）が入力され、図３で示されるように焦点
調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１の場所で、ピーク
ホールド回路２２５の初期化をおこない、マイコン１１
４からマイコンインターフェース２５３を通して指定し
た偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ
９をピークホールドし、右下のＩＲ１で、すなわち焦点
調節用の全領域の走査を終了した時点で、エリアバッフ
ァ２２８に枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥ
ピーク評価値を生成する。

【００５２】同様に、ピークホールド回路２２６には枠
生成回路２５４出力のＣ枠及びＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入
力され、図３で示される焦点調節用Ｃ枠の先頭である左
上のＣＲ１で、ピークホールド回路２２６の初期化をお
こない、マイコンからマイコンインターフェース２５３
を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの
各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１で、すな
わち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点で、エリ
アバッファ２２９に枠内のピークホールド値を転送しＴ
Ｅ／ＦＥピーク評価値を生成する。

【００５３】さらに同様に、ピークホールド回路２２７
には枠生成回路２５４出力のＲ枠及びＬｉｎｅＥ／Ｏ信
号が入力され、図３で示される焦点調節用Ｒ枠の先頭で
ある左上のＲＲ１で、ピークホールド回路２２７の初期
化をおこない、マイコンからマイコンインターフェース
２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどち
らかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１
で、すなわち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点
で、バッファ２３０にに枠内のピークホールド値を転送
しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。

【００５４】ラインピークホールド回路２３１には、信
号Ｓ９及び枠生成回路２５４出力のＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠を
生成するためのゲート信号が入力され、各枠内の水平方
向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ９の水平の１
ラインのピーク値をホールドする。

【００５５】積分回路２３２，２３３，２３４，２３
５，２３６，２３７には、ラインピークホールド回路２
３１出力及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別
する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力されると同時
に、積分回路２３２，２３５には、枠生成回路２５４よ
り出力されたＬ枠生成用のゲート信号が、積分回路２３
３，２３６には枠生成回路出力２５４より出力されたＣ
枠生成用のゲート信号が、積分回路２３４，２３７には
枠生成回路２５４より出力されたＲ枠生成用のゲート信
号が入力される。

【００５６】積分回路２３２は、焦点調節用Ｌ枠の先頭
である左上のＬＲ１で、積分回路２３２の初期化をおこ
ない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホ
ールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ
１で、エリアバッファ２３８にピークホールド値を転送
しラインピーク積分評価値を生成する。

【００５７】積分回路２３３は、焦点調節用Ｃ枠の先頭
である左上のＣＲ１の各場所で、積分回路２３３の初期
化を行い、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピー
クホールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、
ＩＲ１でバッファ２３９にピークホールド値を転送しラ
インピーク積分評価値を生成する。

【００５８】積分回路２３４は、焦点調節用Ｒ枠の先頭
である左上のＲＲ１で積分回路２３４の初期化をおこな
い、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホー
ルド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１
で、エリアバッファ２４０にピークホールド値を転送し
ラインピーク積分評価値を生成する。

【００５９】積分回路２３５，２３６，２３７は、それ
ぞれ積分回路２３２，２３３，２３４偶数ラインのデー
タについて加算する代わりに、それぞれ奇数ラインのデ
ータの加算を行なう以外は、それぞれ積分回路２３２，
２３３，２３４と同様の動作を行い、エリアバッファ２
４１，２４２，２４３にその結果を転送する。

【００６０】また信号Ｓ７は、ピークホールド回路２１
９，２２０，２２１及びライン最大値ホールド回路２４
４及びライン最小値ホールド回路２４５に入力される。

【００６１】ピークホールド回路２１９には枠生成回路
２５４より出力されたＬ枠生成用のゲート信号が入力さ
れ、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド
回路２１９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピ
ークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２２にピークホ
ールド結果を転送し、輝度レベル（以下Ｙ信号と称す）
のピーク評価値を生成する。

【００６２】同様に、ピークホールド回路２２０は枠生
成回路２５４より出力されたＣ枠生成用のゲート信号が
入力され、Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホ
ールド回路２２０の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ
７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２３にピ
ークホールド結果を転送し、Ｙ信号ピーク評価値を生成
する。

【００６３】さらに同様に、ピークホールド回路２２１
は枠生成回路２５４より出力されたＲ枠生成用のゲート
信号が入力され、Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピ
ークホールド回路２２１の初期化をおこない、各枠内の
信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２
４にピークホールド結果を転送し、Ｙ信号ピーク評価値
を生成する。

【００６４】ライン最大値ホールド回路２４４及びライ
ン最小値ホールド回路２４５には、枠生成回路２５４よ
り出力されたそれぞれＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠生成用のゲート
信号が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化さ
れ、各枠内の信号Ｓ７の水平１ラインのＹ信号のそれぞ
れ最大値及び最小値をホールドする。

【００６５】これらのライン最大値ホールド回路２４４
及びライン最小値ホールド回路２４５で、それぞれホー
ルドされたＹ信号の最大値及び最小値は、引算器２４６
へと入力され、（最大値ー最小値）信号すなわちコント
ラストを表す信号Ｓ１０が計算され、ピークホールド回
路２４７，２４８，２４９に入力される。

【００６６】ピークホールド回路２４７には枠生成回路
２５４よりＬ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｌ枠の
先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド回路２４７
の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホー
ルドし、ＩＲ１で、バッファ２５０にピークホールド結
果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。

【００６７】同様にピークホールド回路２４８には枠生
成回路２５４よりＣ枠生成用のゲート信号が入力され、
Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホールド回路
２４８の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピー
クホールドし、ＩＲ１、バッファ２５１にピークホール
ド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ値を生成する。

【００６８】さらに同様にピークホールド回路２４９に
は枠生成回路２５４よりＲ枠生成用のゲート信号が入力
され、Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピークホール
ド回路２４９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０
をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２５２にピー
クホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成
する。

【００６９】Ｌ枠，Ｃ枠，Ｒ枠からなる焦点検出用の全
領域の走査を終了したＩＲ１の時点では、それぞれバッ
ファ２２２，２２３，２２４，２２８，２２９，２３
０，２３８，２３９，２４０，２４１，２４２，２４
３，２５０，２５１，２５２にそれぞれ各枠内のデータ
を転送するのと同時に、枠生成回路２５４から、マイコ
ン１１４に対して割り込み信号を送出し、各バッファ内
に転送されたデータをマイコン１１４へと転送する処理
を行う。

【００７０】すなわちマイコン１１４は、前記割り込み
信号を受けてマイコンインターフェース２５３を通して
バッファ２２２，２２３，２２４，２２８，２２９，２
３０，２３８，２３９，２４０，２４１，２４２，２４
３，２５０，２５１，２５２内の各データを、次のＬ
枠，Ｃ枠，Ｒ枠内の走査を終了して各バッファに次のデ
ータが転送されるまでに読み取り、後述のごとく、垂直
同期信号に同期してレンズマイコン１１６に転送する。

【００７１】レンズマイコン１１６はこれらの焦点評価
値を演算して、焦点状態を検出し、フォーカスモータ駆
動速度及び駆動方向等の演算を行い、フォーカスモータ
を駆動制御してフオーカシングレンズを駆動する。

【００７２】ここで図３の画面内における焦点検出のた
めの各領域のレイアウトを示す図を用いて、ＡＦ信号処
理回路１１３内の各種情報の取り込みタイミングを説明
する。外側の枠は撮像素子１０６，１０７，１０８の出
力の有効撮像画面である。

【００７３】内側の３分割された枠は焦点検出用のゲー
ト枠で、左側のＬ枠、中央のＣ枠、右側のＲ枠が枠生成
回路２５４から出力される各Ｌ枠生成用ゲート信号、Ｃ
枠生成用ゲート信号、Ｒ枠生成用ゲート信号にしたがつ
て形成されている。

【００７４】そして、これらのＬ，Ｃ，Ｒ枠の開始位置
でそれぞれリセット信号をＬ，Ｃ，Ｒ各枠ごとに出力
し、初期化（リセツト）用信号ＬＲ１，ＣＲ１，ＲＲ１
を生成し、各積分回路２３２〜２３７、ピークホールド
回路２１９〜２２１，２２５〜２２７，２４７〜２４９
等をリセットする。

【００７５】またＬ，Ｃ，Ｒ枠からなる焦点検出用の領
域の走査終了時にデータ転送信号ＩＲ１を生成し、各積
分回路の積分値、各ピークホールド回路のピークホール
ド値を各バッファに転送する。

【００７６】また偶数フィールドの走査を実線で、奇数
フィールドの走査を点線で示し、偶数フィールド、奇数
フィールド共に、偶数ラインはＴＥ−ＬＰＦ出力を選択
し、奇数ラインはＦＥ−ＬＰＦ出力を選択する。

【００７７】次に各枠内のＴＥ／ＦＥピーク評価値、Ｔ
Ｅラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価
値、Ｙ信号ピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を使用
してマイコンがどのように自動焦点調節動作をするか説
明する。尚、これらの評価値は、レンズユニット内のレ
ンズマイコン１１６へと送信され、実際の制御はレンズ
マイコン１１６にて行われる。

【００７８】ここで各評価値の特性及び用途について説
明する。

【００７９】ＴＥ／ＦＥピーク評価値は合焦度を表わす
評価値で、ピークホールド値なので比較的被写体依存が
少なくカメラのぶれ等の影響が少なく、合焦度判定、再
起動判定に最適である。

【００８０】ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥライン
ピーク積分評価値も合焦度を表わすが、積分効果でノイ
ズの少ない安定した評価値なので方向判定に最適であ
る。

【００８１】さらにピーク評価値もラインピーク積分評
価値も、ＴＥの方がより高い高周波成分を抽出している
ので合焦近傍に最適で、逆にＦＥは合焦から遠い大ボケ
時に最適である。したがつてこれらの信号を加算して、
あるいはＴＥのレベルに応じて選択的に切り換えて用い
ることにより、大ぼけから合焦点近傍までダイナミツク
レンジの広いＡＦを行うことができる。

【００８２】またＹ信号ピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ
評価値は合焦度にあまり依存せず被写体に依存するの
で、合焦度判定、再起動判定、方向判定を確実に行なう
ために、被写体の変化、動き等の状況を把握するのに最
適である。また焦点評価値が明るさの変化による影響を
除去するために正規化するために用いられる。

【００８３】つまりＹ信号ピーク評価値で高輝度被写体
か低照度被写体かの判定を行ない、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価
値でコントラストの大小の判定を行ない、ＴＥ／ＦＥピ
ーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥライン
ピーク積分評価値の山の大きさを予測し補正すること
で、最適なＡＦ制御を行うことができる。

【００８４】これらの評価値は、カメラ本体１２８から
レンズユニット１２７に転送され、レンズユニット１２
７内のレンズマイコン１１６に供給され、自動焦点調節
動作が行われる。

【００８５】図４を用いてレンズユニット１２７内のレ
ンズマイコン１１６での、自動焦点調節動作のアルゴリ
ズムについて説明する。

【００８６】処理を開始すると、最初にstep１の処理で
ＡＦ動作を起動した後、step２の処理に移行し、ＴＥや
ＦＥピークのレベルを所定のしきい値と比較することに
よつて、大ぼけか、合焦点近傍か、合焦点からどの程度
離れているかを判別して速度制御を行う。

【００８７】この際、ＴＥのレベルが低く、山の麓、す
なわち大ぼけであることが予想される場合には、ＦＥラ
インピーク積分評価値を主に使用して方向制御すること
でフオーカシングレンズを山登り制御し、山の頂上付近
となつてＴＥのレベルがある程度まで上昇してきたらＴ
Ｅラインピーク積分評価値を用いてフオーカシングレン
ズを山登り制御し、高精度に合焦点を検出できるように
制御する。

【００８８】次に、合焦点近傍になつた場合には、step
３の処理へと移行し、ＴＥやＦＥピーク評価値の絶対値
やＴＥラインピーク積分評価値の変化量で、山の頂点判
断を行ない、山の頂上すなわち合焦点で最も評価値のレ
ベルの高い点であると判定された場合には、step４でフ
ォーカスレンズを停止し、step５の処理で再起動待機に
入る。

【００８９】再起動待機では、ＴＥやＦＥピーク評価値
のレベルが合焦点を検出したときのピーク値よりも、所
定レベル以上低下したことが検出されたときstep６の処
理で再起動させる。

【００９０】以上の処理を繰り返し行うことにより、常
時ＡＦ動作を行うことができる。この自動焦点調節動作
のループの中で、ＴＥ／ＦＥピークを用いて速度制御を
かける度合いや、山の頂上判断の絶対レベル、ＴＥライ
ンピーク積分評価値の変化量等は、Ｙピーク評価値やＭ
ａｘ−Ｍｉｎ評価値を用いた被写体判断より山の大きさ
の予測を行ない、これに基づいて決定する。

【００９１】また図５は、カメラ本体１２８側の本体マ
イコン１１４より、レンズユニット１２７内のレンズマ
イコン１１６へと、ＡＦ評価値を初めとして各種データ
を通信する際のタイミングを説明するための図で、カメ
ラ本体１２８とレンズユニット１２７の通信のタイミン
グは、前述のように、本体マイコン１１４で読み込まれ
たＡＦ評価値を、次の垂直同期信号（Ｖ同期）に同期し
て、垂直同期信号の直後にレンズマイコン１１６に転送
するものである。

【００９２】これによつて垂直同期信号の同期でＡＦ動
作の制御を行うことができる。

【００９３】尚、上述の実施例において、カメラ信号処
理回路１１２内のＡＦ信号処理回路１１３は抽出手段に
相当し、レンズユニット内のレンズマイコン１１６はフ
ォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速
度を決定する制御手段に相当する。

【００９４】またカメラ本体内のマイコン１１４からレ
ンズユニット内のレンズマイコン１１６へのデータ通信
が、前記抽出手段の出力をカメラ側より前記レンズユニ
ット側へと引き渡す手段に相当する。

【００９５】またＡＦ信号処理回路１１３内のＴＥ−Ｌ
ＰＦ２１４，ＦＥ−ＬＰＦ２１５，ＨＰＦ２１７が複数
のフィルタ手段に相当する。

【００９６】またピークホールド回路２１９，２２０，
２２１は、焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成
分をピークホールドしたピークホールド出力を検出する
手段に相当する。

【００９７】またライン最大値ホールド回路２４４，ラ
イン最小値ホールド回路２４５，引算器２４６は、前記
焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラスト成分
を検出する手段に相当する。

【００９８】またピークホールド回路２４７，２４８，
２４９は、コントラスト成分を検出するピークホールド
手段に相当する。

【００９９】またレンズマイコン１１６ないのコンピユ
ータズームプログラム１１９及びレンズカムデータ１２
０は、変倍動作にともなう焦点面位置の移動を補正する
ための補正情報を演算する手段に相当する。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項１に
記載の発明によれば、焦点信号をレンズユニットに引き
渡し、自動焦点調節の制御をレンズユニット側に持つこ
とにより、どのようなレンズを装着してもレンズ個々に
最適な応答性等を決定でき、あらゆる被写体や撮影条件
で目的の主被写体に安定に合焦できる自動焦点調節装置
を提供することが可能になる。

【０１０１】また請求項２乃至５の発明によれば、それ
ぞれ焦点状態の評価値として、撮像信号中の特定の周波
数成分、輝度成分のピーク値、コントラスト成分が用い
られ、より高精度の焦点検出を行うことが可能となると
ともに、複数の焦点状態評価値を用いることにより、レ
ンズ側の種々の特性及び機能にも対応することができ、
汎用性の高いシステムを実現することができる。

【０１０２】また請求項６の発明によれば、前述の請求
項１の構成に加えて、自動焦点許可スイッチの状態もレ
ンズユニット側に引き渡すことで、制御手段はレンズユ
ニット側にあるにもかかわらず、カメラ本体で制御可能
になり操作性を低下することがなく、上述の交換レンズ
システムを実現することができる。

【０１０３】また請求項７の発明によれば、請求項１の
構成に加えて、前記抽出手段のレンズユニットへの引き
渡しを垂直同期信号の整数倍に同期して送ることで、レ
ンズ交換が可能にもかかわらず、あらゆる被写体や撮影
条件で目的の主被写体に安定に合焦できる正確な自動焦
点調節装置を実現できる。

【０１０４】また請求項８，９に記載の発明によれば、
自動焦点調節の制御あるいは変倍動作に伴う焦点面のず
れを補正する機能をレンズユニット側に持つことによ
り、どのようなレンズを装着してもレンズ個々に最適な
応答性等を決定でき、あらゆる被写体や撮影条件で目的
の主被写体に安定に合焦できる自動焦点調節装置を提供
することが可能になる。

【０１０５】また請求項１０に記載の発明によれば、焦
点評価値をレンズユニツト側へと送信し、レンズユニツ
ト内の制御手段によつてフォーカスレンズの駆動速度及
び駆動方向を決定させるようにしたので、どのようなレ
ンズを装着してもレンズ個々に最適な応答性等を決定で
き、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安定
に合焦できる自動焦点調節装置を提供することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動焦点調節装置の一実施例の構成を
示すブロツク図である。

【図２】図１の自動焦点調節装置において、カメラ本体
側のＡＦ信号処理回路の内部構成を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明の各種焦点評価値の抽出動作及び抽出タ
イミングを説明するための図である。

【図４】本発明の実施例におけるＡＦ動作を説明するた
めのフローチヤートである。

【図５】本発明の実施例におけるＡＦ評価値のレンズユ
ニットへの通信タイミングを示す図である。

【図６】従来の自動焦点調節装置の代表的な構成を示す
ブロツク図である。

【符号の説明】

１０５ フォーカスレンズ １０６ 撮像素子 １０７ 撮像素子 １０８ 撮像素子 １１２ カメラ信号処理回路 １１３ ＡＦ信号処理回路 １１４ （カメラ）本体マイコン １１６ レンズマイコン １１７ ＡＦ制御回路 １１８ モータ制御回路 １２５ フォーカスモータ １２６ モータドライバ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画面内の１つまたは複数の焦点検出領域
   内に相当する撮像信号中より焦点信号を抽出する抽出手
   段と、 前記抽出手段出力信号のレベルの増減に基づいて光学系
   のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆
   動速度を決定する制御手段と、 前記制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動す
   る駆動手段とを備え、 前記抽出手段をカメラ側に配し、前記制御手段及び前記
   駆動手段をレンズユニット内に配し、前記抽出手段の出
   力をカメラ側より前記レンズユニット側へと引き渡すこ
   とにより、前記フオーカスレンズを駆動するように構成
   したことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記抽出手段は、前
   記焦点信号として前記撮像信号中の前記焦点検出領域内
   に相当する撮像信号中より特定の周波数成分の信号を抽
   出する複数のフィルタ手段を備えていることを特徴とす
   る自動焦点調節装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記抽出手段は、さ
   らに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成分
   をピークホールドしたピークホールド出力を検出する手
   段を備えていることを特徴とする自動焦点調節装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記抽出手段は、さ
   らに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラ
   スト成分を検出する手段を備えていることを特徴とする
   自動焦点調節装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記抽出手段は、前
   記焦点検出領域内の輝度成分の最大値と最小値の差をピ
   ークホールドすることにより前記コントラスト成分を検
   出するピークホールド手段を備えていることを特徴とす
   る自動焦点調節装置。
6. 【請求項６】 画面内の１つまたは複数の焦点検出領域
   内に相当する撮像信号中より焦点信号を抽出する抽出手
   段と、 自動焦点調節動作を許可する自動焦点許可スイッチと、
   前記自動焦点許可スイッチが許可状態のときは前記抽出
   手段の出力信号のレベルの増減に基づいて光学系のフォ
   ーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度
   を決定する制御手段と、 前記制御手段の出力に基づいて前記フォーカスレンズを
   駆動する駆動手段とを備え、 前記抽出手段および前記自動焦点許可スイッチをカメラ
   側に配し、前記制御手段及び前記駆動手段をレンズユニ
   ット内に配し、前記抽出手段出力および前記自動焦点許
   可スイッチの状態を前記レンズユニットに引き渡すこと
   により、前記フオーカスレンズを駆動するようにした自
   動焦点調節装置。
7. 【請求項７】 画面内の１つまたは複数の焦点検出領域
   内に相当する撮像信号中より焦点信号を抽出する抽出手
   段と、 前記抽出手段出力信号のレベルの増減に基づいて光学系
   のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆
   動速度を決定する制御手段と、 前記制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動す
   る駆動手段とを備え、 前記抽出手段をカメラ側に配し、前記制御手段及び前記
   駆動手段をレンズユニット内に配し、前記抽出手段より
   出力された前記焦点信号を垂直同期信号の整数倍に同期
   したタイミングでレンズユニットに引き渡すように構成
   したことを特徴とする自動焦点調節装置。
8. 【請求項８】 焦点検出手段を有するカメラ本体に着脱
   可能なレンズユニツトであって、 カメラ側より送信されてきた焦点評価値を受信する受信
   手段と、 前記受信手段によつて受信した焦点評価値に基づいて焦
   点状態を判別し、フォーカスレンズ駆動速度及び駆動方
   向を演算して決定する制御手段と、 前記制御手段の演算結果に基づいてフォーカスレンズを
   駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とするレンズ
   ユニツト。
9. 【請求項９】 焦点検出手段を有するカメラ本体に着脱
   可能なレンズユニツトであって、 カメラ側より送信されてきた焦点評価値を受信する受信
   手段と、 前記受信手段によつて受信した焦点評価値に基づいて焦
   点状態を判別するとともに、変倍動作にともなう焦点面
   位置の移動を補正するための補正情報を演算することに
   よりフオーカスレンズ駆動速度及び駆動方向を演算して
   決定する制御手段と、 前記制御手段の演算結果に基づいてフォーカスレンズを
   駆動する駆動手段と、 を備えたことを特徴とするレンズユニツト。
10. 【請求項１０】 レンズユニットを着脱可能なカメラで
    あつて、 画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する撮
    像信号中より焦点信号を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段の出力信号を前記レンズユニツト内のマイ
    コンへと送信する通信手段とを備えることにより、レン
    ズユニツト側でフォーカスレンズを合焦点へ駆動するた
    めの駆動方向及び駆動速度を演算可能としたことを特徴
    とするカメラ。