JPS6326082A - ビデオカメラのオ−トフオ−カス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種のビデオカメラ等に用いられるオートフォ
ーカス装置に関し、竹実かつ迅速（＝フォーカシングを
行ない得るようにしたちのである。

（従来の技術） 従来から、被写体を撮影することによって得られる映像
信号の高域成分の電圧レベルが再生画像の′ｖ４ＩＩＩ
Ｉ度に対応していることに着目し、この高域成分の電圧
を焦点電圧として取り出し、この焦点電圧が最大レベル
となるようにフォーカスレンズを駆動させることにより
このレンズの位置をジャストピント位置に一致させるよ
うなフォーカシングを行なうオートフォーカス装置が知
られている。

そして、このようなフォーカシングの方式は、いわゆる
山登りサーボ方式として知られているものであり、この
方式はＮＨＫ技術研究報告昭４０第１７巻・第１号通巻
第８６号第２１ページ、あるいは昭和５７年１１月発表
のテレビジョン学会技術報告ＥＤ第６７５ページ等の文
献に詳細に説明されている。

（発明が解決すべき問題点） ところで、上述の如き山登りサーボ方式においては、互
いに時間的（位置的）にズした二点での焦点電圧を逐次
レベル比較していき、これら二点での焦点電圧の大小関
係によってピントずれの有無、及び方向を検出すること
によりフォーカスレンズを所定方向に移動させていく。

そのため、上記フォーカスレンズがジャストピント位置
に達するまでの時間、常に上述の如きレベル比較を行な
いながら上記レンズを移動させなければならないため、
このレンズを高速でジャストピント位置に移動させるこ
とができずフォーカシングに要する時間が長いという問
題がある。

また、ジャストピント位置近傍では上記フォーカスレン
ズが光軸方向に振動しながらジャストピント位置に収束
するため再生画像に不自然さを与えるという問題点があ
った。

（問題点を解決するための手段） 未発ｉは上述の如き実情に鑑みてなされたものであり、
上記フォーカスレンズをジャストピント位置まで高速に
移動させるとともに、ジャストピント位置近傍でのフォ
ーカスレンズの＠動を伴わないオートフォーカス装置を
提供することを目的とする。

そして、本発明はこの目的を達成するために第１図に示
す如く、被写体を撮影することによって得られる映像信
号Ｓ１の高域成分を焦点電圧Ｅとして取り出し、この焦
点電圧Ｅからフォーカスレンズ１のジャストピント位置
Ｐまでの距ｌｘを得て、この距ＭＸが０となるように上
記フォーカスレンズ１を移動手段２にて移動させてフォ
ーカシングを行なうオートフォーカス装置であって、振
動用レンズを上記ビデオカメラにおける１フィールド期
間の偶数倍の周期で微小撮動させる撮動手段３と、一の
撮動内において上記周期の半分の時間差を有する二点で
の焦点電圧計ｔ−と上記微小１１ｉｉＵの振幅値２ｄ及
び上記焦点電圧Ｅの傾き係数ａとから上記距離×を算出
する演算手Ｑ４と、算出された上記距離×に応じた制御
信号Ｓ２を出力する制御信号発生手段５とを備え、上記
制御信号Ｓ２を上記移動手段２に供給することにより上
記フォーカスレンズ１をジャストピント位置Ｐに移動さ
せるようにした。

（作　用） 上述の如き構成のオートフォーカス装置においては、上
記二点での焦点電圧Ｅ（ｘ＋ｄ）。

Ｅ（ｘ　−ｄ　＞　、Ｓ幅値２ｄ及び傾き係数ａの各個
、から直ちにフォーカスレンズ１のジャストピント位置
Ｐまでの距離×を得ることができ、これにより上記フォ
ーカスレンズ１をジャストピント位置Ｐまで高速に移動
させることができる。

よって、フォーカシングに要する時間の短縮化を図るこ
とができ、迅速なフォーカシングを実現することができ
ろ。

また、ジャストピント装置Ｐの近傍における撮動が生じ
ないため、上記フォーカスレンズ１の撮動に起因する再
生画像の不自然さといった従来の問題点を解決すること
ができ、確実なフォーカシングを実現することができる
。

（実施例） 以下、本発明に係る好適な実施例を第１図ないし第４図
を用いて詳細に説明する。

本実施例に係るオートフォーカス装置は第１図に示す如
く、フォーカスレンズ（マスターレンズ）１と振動用レ
ンズ６とを備えた光学系７を有しており、上記フォーカ
スレンズ１を本実施例における移動手段であるパルスモ
ータ２にて光軸方向に（矢印へ方向）に適宜移動させて
フォーカシングを行なうようになっている。

また、本実施例において上記振動用レンズ６は、例えば
ピエゾ素子を用いた振動子Ｑ３にて光軸方向に振幅が２
ｄ０周期がビデオカメラが取り扱うテレビジョン信号の
４フィールド期間で振動速度が矩形波状に微小振動され
るようになっている。

一方、上記光学系７を介して入射される被写体からの撮
像光は、ＣＣＤ　（電荷結合素子）等の遊像素子８にて
現像信号Ｓ１に光電変換される。

そして、この映像信号Ｓ１は増幅器９を介して、図示し
ないカメラ回路に供給されるとともに、フィルタ回路１
０に供給され、このフィルタ回路１０にて所定の高域成
分が抽出される。

そして、この高域成分は、時定数が少なくとも４フィー
ルド期間以上の自動利得制御回路（ＡＧＣ）１１にて所
定レベルに利得制御された後検波器１２にて検波され、
第２図に示す如き焦点電圧Ｅとして取り出される。

この焦点電圧Ｅは、Ａ／Ｄ　（アナログ−デジタル）変
換器１３を介して本実施例における演葬手段であるマイ
コン４に供給される。

ここで、上記振動用レンズ６の微小撮動によって上記検
波器１２にて検波されて取り出される焦点電圧Ｅは第３
図に示す如く４フィールド期間の周期の矩形波状の電圧
信号として取り出される。

そして、上記マイコン４は、上記微小振動における一の
振動の周期の半分の周期である２フィールド期間の時間
差を有する二点での焦点電圧Ｅ　（ｘ　＋ｄ　）　、　
Ｅ　（ｘ　−ｄ　）をサンプリングして取り込む。

また、このマイコン４には、本実施例における制御信号
発生手Ｑであるコントローラ５から出力され、前記振動
手段３を振動させるための駆動信＠Ｓ３が撮動の邊幅値
２ｄに関するデータとして供給される。

さらに、このマイコン４には、イロ出器１４から第２図
に示す如き焦点電圧Ｅの傾きを示す傾き係数ａの値のデ
ータが供給される。

そして、このマイコン４は、上述の如く供給される二点
での焦点電圧Ｅ　（Ｘ　＋ｄ　＞、　Ｅ　（Ｘ　−ｄ　
）振幅値２ｄ及び傾き係数ａの値から上記フォーカスレ
ンズ１のジャストピント位置Ｐまでの距＠ｙ。

を算出し、この距離×のデータを上記コントローラ５に
供給する。

このコントローラ５は、供給された距ｌｘ、及び距離Ｘ
の符号に応じた正又は負の所定パルス数の制御信号Ｓ２
を前記パルスモータ２に供給する。

そして、このパルスモータ２は、上記制御信号Ｓ２に応
じて所定方向に所定回転数だけ回転駆動して上記フォー
カスレンズ１をジャストピント位置Ｐに移動させてフォ
ーカシングを終了させる。

次に、上記演算手段４における演算方法について説明す
る。

先ず、上記フォーカスレンズ１のジャストピント位置Ｐ
までの距離がＸのときの焦点電圧は、Ｅ　（Ｘ　）　＝
　ｂ６−（ａｘ）２　　　　　　　・・・（１）なる式
にて近似することができる。

なお、（１）式においてａは焦点電圧Ｅの傾き係数、ｂ
は被写体によって変化する変数である。

次に、上記（１）式を微分すると、 Ｅ−（ｘ）＝−２ａ”ｂｘｅ−”２・（（２Ｊこれら（
１）式及び（２）式より となる。

一方、上記フォーカスレンズ１を小さな振幅２ｄで振動
させた場合には、 なる式が成り立つ。

また、上記Ｅ（×）は、 ・・・（５） と置き換えることができる。

よって、（４）式及び（５）式を上記（３）式に代入す
ると、となる。

したがって、上記マイコン４は、供給される二点での焦
点電圧Ｅ（ｘ−ｄ）、’Ｅ（ｘ＋ｄ）、ｆｆｉ幅幅２ｄ
及び焦点電圧Ｅの傾き係数ａの値を上記（７）式に基づ
いて演算することにより上記フォーカスレンズ１のジャ
ストピント位置Ｐまでの距離×を直ちに算出することが
できる。

また、上記（７）式において、上記フォーカスレンズ１
とジャストピント位置Ｐとの位置関係によって二点での
焦点電圧Ｅ　（Ｘ　−ｄ　）　、　Ｅ　（ｘ　＋ｄ　）
の大小関係が変わるため算出された距ｆｌｘの符号が異
なる。

よって、上述の如く算出された距ｌｘの符号によってフ
ォーカスレンズ１とジャストピント位置Ｐとの位置関係
を判別することができ、フォーカスレンズ１を移動させ
る方向を知ることができる。

また、上記傾き係数ａは、レンズのＦ値が焦点距ＷＢｆ
に反比例し、被写体の周波数ｆｅ、すなわち前記フィル
タ回路１０の遮断周波数に比例する関数であることが一
般的に知られている。

よって、前記ａ算出器１４に、焦点距［の情報を入れて
おくとともに、前記光学系７の絞り１５からＦ（Ｖｉの
データ等を供給することにより上記傾き係数ａを算出す
ることができる。

上述の如く、本実施例によれば、必要な各個を演算する
ことによって、上記フォーカスレンズ１のジャストピン
ト位置Ｐまでの距１１ｘ、及びフォーカスレンズ１とジ
ャストピント位置Ｐとの位置関係を直ちに算出すること
ができ、これに基づいて前記パルスモータ２を回転駆動
させることにより極めて迅速かつ正確にフォーカシング
を行なうことができる。

また、本実施例においては、上記フォーカスレンズ１の
機動速度を矩形波状に設定することにより、一の微小振
動における焦点電圧も第２図に示す如く矩形波状のもの
となる。

よって、上記マイコン４におけるサンプリングのタイミ
ングが若干変動したとしても二点での必要な焦点電圧Ｅ
（ｘ−ｄ）、Ｅ（ｘ＋ｄ）を得ることができる。

ところで、上記（４）式は、振幅値２ｄが傾き係数ａに
比して比較的小さい場合には成り立つ。

ところが、振幅値２ｄが大きくなると、上記（４）式が
成り立たなくなり、上述の如き演算方法にて算出した距
離Ｘと、実際の距！Ｉｔ（真直）とが第４図に示す如く
一致しなくなり誤差が生ずる。

そして、この誤差は、上記撮幅直２ｄを大きくすればす
るほど大きくなり、特にフォーカスレンズ１とジャスト
ピント位ＩＰとの距１１ｊｌｉｘが大きいほど大きくな
る。

一方、上記振幅値２ｄを小さくしすぎると、差分電圧Δ
Ｅ　にＥ　（ｘ　＋ｄ　）　−Ｅ　（ｘ　−ｄ　））の
値が小さくなってしまい算出された距ＭＸの有効ケタ数
が下がり誤差発生の原因となる。

ローラ５との間にノンリニア処理回路を設け、上記マイ
コン４にて算出された距！ｌｔＸの直をノンリニア処理
して真価に変換することにより、誤差を発生させること
なく上記振幅値２ｄをある程度大きくすることができる
。

（発明の効果） 上述の説明から明らかなように、本発明によればフォー
カスレンズをジャストピント位置に高速で移動させるこ
とができ、フォーカシングに要する時間の短縮化を閏る
ことができる。

また、ジャストピント位置近傍においても、フォーカス
レンズが滑らかに移動されるため再生画像上の不自然さ
の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るオートフォーカス装置の実施例を
示すブロック図、第２図は焦点電圧と距離との関係を示
すグラフ、第３図は一の振動内における焦点電圧を示す
タイムチャート、第４図は振幅値と算出された距離との
関係を示すグラフである。 １・・・フォーカスレンズ、２・・・移動手段（パルス
モータ）、３・・・振動手段、４・・・演算手段（マイ
コン）、５・・・制御信号発生手段（コントローラ）、
６・・・摂動用レンズ、Ｅ・・・焦点電圧、ａ・・・傾
き係数、ｄ・・・振幅値の半分、Ｅ　（ｘ　−ｄ　）　
・Ｅ　（ｘ　＋ｄ　）・・・二点での焦点電圧。 特許出願人　日本ビクター株式会社 代表者　埋木　邦人　　〜） 。＝Ｊ’、１ オ　１　図 才　３Ｆａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体を撮影することによって得られる映像信号の高域
   成分を焦点電圧として取り出し、この焦点電圧に基づい
   てフォーカスレンズのジャストピント位置までの距離を
   得て、この距離が０となるように上記フォーカスレンズ
   を移動手段にて移動させてフォーカシングを行なうビデ
   オカメラのオートフォーカス装置であって、 振動用レンズを上記ビデオカメラにおける１フィールド
   期間の偶数倍の周期で微小振動させる振動手段と、 一の振動内において上記周期の半分の時間差を有する二
   点での焦点電圧と上記微小振動の振幅値及び上記焦点電
   圧の傾き係数とから上記距離を算出する演算手段と、 算出された上記距離に応じた制御信号を出力する制御信
   号発生手段とを備え、 上記制御信号を上記移動手段に供給することにより上記
   フォーカスレンズをジャストピント位置に移動させるよ
   うにしたことを特徴とするビデオカメラのオートフォー
   カス装置。