JPS6398285A

JPS6398285A - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPS6398285A
Application number: JP61244532A
Authority: JP
Inventors: Kinji Hataya; 畑谷　欣司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-04-28
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0738696B2

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ビデオカメラなどの撮像装置の焦点を自動的に
調節する自動焦点装置に関するものであ、る。　　　　
　　・従来の技術近年、自動焦点装置は、被写体の位置が不定であったり
、ロボットの手先にカメラを取付けだ場合などに、焦点
の調節を自動的に行うことが求められている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の自動焦点装置
の一例について説明する。

第４図は従来の自動焦点装置の機能ブロックダイヤグラ
ムを示すものである。第４図において、２２はレンズで
ある。２３は光を電気信号に変換する撮像素子であり、
２４はその電気信号の前置増幅器であり、２６は電気信
号に重畳された水平。

垂直同期信号を分離し黒レベルを零とする直流信号に変
換するものであシ、２６は直流信号をディジタル化する
Ａ／Ｄ変換器である。２７は前置増幅器から出力された
電気信号のある特定の周波数帯域だけを通過させる帯域
濾波器であシ、２８はその出力のピークレベルを検波す
るピーク検波器であシ、２９はピーク検波器の出力によ
ってモータの回転方向や速度を制御する制御回路であり
、３ｏはレンズを焦点が合うように１駆動するモータで
ある。

以上のように構成された自動焦点装置について説明する
。

まず、被写体がレンズ２２を通して撮像素子２３面上に
像を作る。その像の情報をもつ電気信号が前置増幅器２
４によって増幅される。次いで２１ｖｉＨｚ〜３ＭＨｚ
に中心をもつ帯域濾波器２７を通過しそのピーク検波２
８を行う。今、仮シに焦点が合っていないとすれば前置
増幅器２４から出力される周波数成分で高い周波数はあ
まり強くないのでピーク検波器２８の出力は小さくなる
。そこで制御回路２９はモータ３０を駆動して焦点合せ
をしようとする。もしモータ２９の回転方向がまちがっ
ていて、よシ高周波成分が少なくなれば反対に回わすよ
うにする。そしてピーク検波器２８の出力が最大となる
ところまでモータ３ｏを動かし続け、最大の点でモータ
３Ｑを停止させる。このとき焦点合せが終了し被写体の
俄の情報をもった電気信号は同期分離、直流再生２５を
へてＡＤ変換器２６によりディジタル化され画像処理な
どが行なわれる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成では、水平方向に走査し
たときの電気信号の周波成分を調べて焦点調節を行って
いるので、被写体が水平方向にほとんど変化しないよう
な例えば横縞模様のようなものであれば全く焦点合せが
できないという問題点を有していた。そこでこのような
場合の焦点合せが可能になる方法として、１フレ一ム分
の画像を−たんフレームメモリに記憶させ、これに基づ
いて２次元的周波数分析を行って、１つのフレームに対
応する周波数特性を知り、同様の操作を繰返し周波数比
較を行って焦点合せを行う方法がある。しかし１フレ一
ム分の画像を走査してフレームメモリに記憶させる時間
が最低でも１／３Ｑ秒かかり、焦点合せに長時間を要し
、非能率であるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑み、水平方向に変化がなくても
垂直方向の変化だけでも感知して高速に焦点合せを行う
ことができる自動焦点装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の自動焦点装置は、
１フレームの蓄積時間内て焦点調節手段と同期して撮像
部前面の開口位置を変える手段と、それぞれの開口領域
の画像の２次元的な周波数分析を行いどれが最も高い周
波数成分を含んでいるかを判断する手段と、その画像が
得られた位置に焦点調節を戻す手段を備えたものである
。

前記撮像部前面の開口位置を変える手段は撮像部前面に
設けた液晶シャッタで構成し、被写体の形状に応じて開
口領域の形状、配置、数が異なるパターンを適応させか
つ焦点調節手段と同期してそのパターンを変える手段を
前記液晶シャッタて付設すると好適である。

作　　用本発明は上記した構成によって、横縞模様のように水平
方向に変化がない被写体であっても、２次元形状の開口
領域で、画像の２次元は周波数分析を行って最も高い周
波数成分が得られた焦点調節位置にすることができるの
で１次元的な水平走査の周波数成分しか調べていない従
来例に比べ、上記問題点を回避できるとともに、１フレ
ームの蓄積時間内に複数の焦点調節の異なる画像を得て
処理することができるので高速である。

又、特許請求の範囲第２項に記載したように構成すると
、被写体がいかなる形状であろうとそれに適した開口領
域を液晶シャッタにより任意に形成できるので、２次元
の空間周波成分が高く得られる開口を適応させて、被写
体に依存しない高速な自動焦点を行うことができる。

実施例以下本発明の第１の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第１図は本発明の第一の実施例における自動焦点装置の
機能ブロックダイヤグラムを示すものである。第１図に
おいて、１はレンズ、２は後に第２図で示す開口位置を
焦点調節と同期して動かすことができる可動開口板であ
る。３は光を電気信号（Ｃ変換する撮像素子でるシ、４
はその電気信号を低雑音で増幅する前置増幅器であり、
６は電気信号に重畳された水平・垂直同期信号を分離し
てかつ黒レベルを零とする直流信号に変換する同期分離
、値流再生器であり、６はその直流信号を標本化しかつ
量子化するＡ／Ｄ変換器であり、７は画像内の有限の格
子点上で量子化されたディジタル画像を蓄えるフレーム
メモリである。８は開口された領域のそれぞれについて
、その２次元の空間周波数を求める領域周波数分析手段
であり、９は開口制御や焦点調節制御に同期して動くよ
うに命令を与え、かつ領域周波分析手段８の結果でどの
領域が最も高い空間周波数成分を有していたかを判断し
そのときの焦点調節位置に戻すように命令する判断、命
令手段であり、１０は可動開口板を駆動し、焦点合せ終
了時には撮像素子３前面を開放する開口制御手段であシ
、１１は、焦点調節のためレンズ１を光軸方向に開口制
御と同期して階段状に動かすことができる焦点調節手段
であシ、１２はレンズ１を高速に光軸方向に段階的に動
かすことができるモータである。また第２図は、可動開
口板２の詳しい説明図であり、１３は撮像素子の光電変
換面であシ、１４はしゃ元板であり、１６はしゃ元板１
４のある特定の位置にあけられた開口であり、１６は開
口付しゃ元板１４を撮像素子の光電変換面１３上で特定
の数段階の位置で一定時間開口できるよう高速に動かす
スライド駆動機構である。

以上のように構成された自動焦点調節について、以下第
１図、および第２図を用いてその動作を説明する。

まず、第２図は可動開口板を示すものであって、レンズ
１がある一定の位置のときに第１回目の露出をある定め
られた光電変換面１３上の位置で行う。次てレンズ１を
焦点調節手段１１によりある段階まで光軸上に高速に動
かす。このとき命令・制御手段９はこのことを焦点調節
制御手段１１に命令するとともに開口制御手段１０にも
命令し第１回目とは重ならないように光電変換面上の別
の位置に開口をずらして一定時間露出する。これらの動
作を数回繰シ返して約３３ｍ秒の１フレームの蓄積時間
を終える。焦点調節しながら開口ずらして蓄積した像の
電気信号は前置増幅器４を通って増幅されさらに同期分
離・直流再生６をへてＡ／Ｄ変換器６によシ標本化、量
子化されてフレームメモリ７に一旦蓄えられる。フレー
ムメモリ７内で先はどの露出した開口に相当する部分の
離散的７−リエ変換を行い各開口領の周波数成分を領域
周波数分析手段８によって行う。領域周波数分析手段８
によって得られ結果をもとに最も高い空間周波成分が得
られたとき焦点調節位置に戻すよう、命令判断手段９が
焦点調節制御手段１１に命令する。この命令によシ焦点
調節制御手段１１はモータ１２を動かして焦点の合った
画像が得られる位置にレンズ１を動かす。このとき第２
図で示したじゃ元板１４はスライド機構１６により撮像
素子３の光電変換面１３を開放にするよう動かされる。

また、最も高い周波数成分が得られた画像とその前後の
画像との差を調べもしその差が広ければレンズ１を動か
す範囲を狭くしてまた上記動作を行い焦点合せを収束さ
せる。

以上のように本実施例によれば、１フレームの蓄積時間
内に焦点調節手段と同期して開口位置が変わる手段を設
けることにより、２次元の空間周波が最も高く得られる
ときの焦点調節位置にレンズを動かして、横縞模様のよ
うな被写体であっても焦点合せをすることができ、また
、レンズを動かしながら蓄積する時間が極めて少ないの
で、レンズ駆動を早くすることができ結果、高速の自動
焦点が実現できる。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第３図は本発明の第２の実施例を示す自動焦点装置の液
晶シャッタ部分を示す図である。同図において１７は、
液晶シャッタによりしゃ光された部分であシ、１８は細
長い形状が撮像素子の光電変換面上に写ったものであり
、１９は同様にして形状が丸形をしたものである。２０
は液晶シャノタの特定領域を開口するようにしたときの
１つの領域であり、２１も同様であるがこれらの領域の
サイズは異なってもよい。なおこの液晶シャッタは第１
の実施例で説明した第１図の可動開口板２の代の役目を
果すがその機能は大きい。

上記のように構成された自動焦点調節装置について、以
下その動作を説明する。液晶シャッタにより焦点調節と
同期して開口位置を変えて焦点合せを行うことは第１の
実施例と全く同じ原理であるが、液晶シャッタの開口と
任意の領域に設定することができることを利用して、第
３図（ａ）に示すようだ細長い形状１８のものて対して
は開口をその長手方向に動かしゆくことにより、焦点が
あったときＫできる限り高い周波数成分が得られるよう
な開ロバターンを適応させる。また第３図中）Ｋ示すよ
うな丸形１９の被写体に対しては円周上に開口を配置す
るようなパターンを設けてやはり高い周波数成分の検出
を可能にする。

以上のように被写体に応じて開口形状や数、配置などの
パターンを変えることにより、のっぺらぼうの開口領域
を得ないようにするとともに形状の縁の部分にできる限
シ多く開口領域を設定させることにより２次元空間周波
数成分が高くなるようにすることができる。

発明の効果以上のように本発明によれば、被写体が横縞模様のよう
なものでも２次元の空間周波成分の検出を行っているの
で垂直方向の変化を調べて焦点合せすることができると
ともに、撮像部前面の開口位置を変える手段の働きによ
り蓄積時間中にレンズを動かす時間が極めて少ないので
、レンズを高速に動かすことができその結果高速の焦点
合せをすることができ、その効果は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における自動焦点装置の
ブロックダイヤグラム図、第２図は第１図の可動開口板
を詳しく説明した図、第３図は本発明の第２の実施例に
おける自動焦点装置の液晶シャッタを示す図、第４図は
従来の自動焦点装置のブロックダイヤグラム図である。１・・・・・・レンズ、２・・・・・・可動開口板、３
・・団・撮像素子、８・・・・・・領域周波数分析手段
、９・・・・・・命令・判断手段、１０・・・・・・開
口制御手段、１１・・・・・・焦点調節制御手段、２ｏ
・・・・・・液晶シャッタ開口領域。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
　１　　図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｔ−Ｌシ又゛２−町動開Ｖ狼

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１フレームの蓄積時間内に焦点調節手段と同期し
て撮像部前面の開口位置を変える手段と、それぞれの開
口領域の画像の２次元的な周波数分析を行いどれが最も
高い周波数成分を含んでいるかを判段する手段と、その
画像が得られた位置に焦点調節を戻す手段からなる自動
焦点装置。
（２）撮像部前面の開口位置を変える手段が撮像部前面
に設けた液晶シャッタで構成され、被写体の形状に応じ
て開口領域の形状、配置、数が異なるパターンを適応さ
せかつ焦点調節手段と同期してそのパターンを変える手
段が液晶シャッタに付設されている特許請求の範囲第１
項記載の自動焦点装置。