JPS6412434B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビデオカメラのオートフオーカス装置
に関するものである。

ビデオカメラの特徴を生かした自動合焦装置
（オートフオーカス装置）として、撮映中の映像
信号の高域成分を用いて画面の精細度を検出し、
精細度が最大となるようにレンズの距離環（以後
ヘリコイドと表わす）を回転制御する、いわゆる
山登り制御が知られている。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
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」として詳細に述べら
れているが、以下この方式を第１図、第２図を用
いて簡単に説明する。

第１図は山登り方式による自動焦点合わせ装置
の構成を示すブロツク図であり、１はレンズ、２
はカメラ回路、３は映像信号の出力端子、４はハ
イパスフイルタ、５は検波器、６は差分ホールド
回路、７はモータ駆動回路、８はレンズ１のヘリ
コイドを回転するためのモータである。

以下第１図の構成の動作を第２図の特性図を用
いて説明する。レンズ１に入射する被写体よりの
光は結像し、カメラ回路２で電気信号となり、端
子３には映像信号として出力される。この映像信
号の高域成分だけがハイパスフイルタ４で抽出さ
れ、検波器５で検波された後、端子５１にあらわ
れる。端子５１にあらわれる映像信号の高域成分
に対応する電圧（以後焦点電圧と表わす、第２図
の曲線１）は撮映像の精細度に対応しているの
で、レンズ１のヘリコイドの位置（Ａとする）が
レンズ１と被写体間の距離に合致していれば最大
となり、ここからずれるに従つて低下する。第２
図で曲線２はヘリコイド位置を至近→∞方向に移
動した場合の、曲線３はヘリコイド位置を∞→至
近方向に移動した場合の端子６１の出力電圧波形
を示す。

第２図から判断されることは何らかの手段によ
りヘリコイド位置を焦点電圧の山を登るように制
御し、焦点電圧が最大となる山の頂上にヘリコイ
ドを導ければ自動焦点合わせが達成される。

このことは第１図の差分ホールド回路６〜モー
タ８により達せられる。すなわち、モータ８によ
りヘリコイド位置を動かしながら、差分ホールド
回路６は端子５１にあらわれる焦点電圧を一定時
間毎にサンプルホールドし、焦点電圧が時間経過
に対して増加方向であれば正の電圧を、減少方向
であれば負の電圧を発生する回路であり、モータ
駆動回路７は端子６１にあらわれる差分ホールド
回路５の出力電圧が正であればモータ８の回転方
向をそのままに保つて更に山を登りつづけ、同出
力電圧が負であればモータ８を逆転してヘリコイ
ドを山を下る方向へと戻す。

このようにすれば第１図の構成のヘリコイド位
置制御閉ループは焦点電圧により作られる山を差
分ホールド回路６の出力電圧を参照して登つてゆ
き、ついにはこの山の頂上で小きざみに振動しな
がら定常状態に達することにより自動的に焦点合
せができる。以上が山登り方式によるビデオカメ
ラの自動焦点合わせである。

この方式は撮影像そのものを用いて焦点合わせ
動作を行なうため、独立の測距機構で測距した結
果でヘリコイド位置を開ループ制御する方式に比
べて構造も簡単で初期調整数も少なく安価に正確
な自動焦点合わせ装置を構成しうるが、以下に述
べる改良すべき点を有する。この改良すべき点は
焦点電圧のダイナミツクレンジに関することであ
る。すなわち、カメラ回路２の出力信号である映
像信号の振幅はカメラ回路２内の自動又は手動利
得調整回路により一定値となるよう制御されてい
ても、検波器５の出力信号は映像信号中に含まれ
る高域成分の量に対応するため、撮影画像がりん
かくのはつきりした縦線成分をあまり含まない場
合、焦点電圧の山は低く、撮影画像がりんかくの
はつきりした縦線成分を多く含む場合、焦点電圧
の山は高くなり、この差は実際の画像においては
非常に大きい。一方検波器５は主に電源電圧によ
りダイナミツクレンジに制限を受けるため、先の
高い山に対しても検波器５の出力電圧が飽和しな
いように設計するとはつきりした縦線成分をあま
り含まない映像に対して検波器５の出力電圧が低
くなり差分ホールド回路６が動作するに足るレベ
ルに達しない場合が生じ、焦点電圧の増減に対応
した差分ホールド回路６の出力電圧が得られな
い。逆に、はつきりした縦線成分をあまり含まな
い映像に対して検波器５の出力電圧が山登り動作
を行なうのに十分なように設計するとはつきりし
た縦線成分を多く含む映像に対して検波器５の出
力電圧が飽和してしまい焦点電圧の山がつぶされ
てしまうのでこの場合にも差分ホールド回路６に
は正しい信号が供給されず正確な山登り動作が行
なえない。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、撮影画像の縦線りんかく成分の多少にかかわ
らず良好な山登り動作を行なうオートフオーカス
装置を提供することにある。

従来のオートフオーカス装置の欠点は検波器の
検波電圧のダイナミツクレンジの不足にあつた。
ダイナミツクレンジの不足を補なう方法は何らか
の自動利得制御手段により検波器の出力電圧が飽
和するのを防ぐことである。本発明では検波器の
出力電圧が撮影画像の明暗差の大きな縦線成分の
数に大きく依存することに注目し、撮影画像に含
まれる明暗差の大きな縦線成分の数を抽出、計数
してこの計数に応じて映像信号を走査線単位でゲ
ートし、検波器への入力信号を時間軸上で小さく
することにより、検波器の飽和を防いだものであ
る。

以下本発明の一実施例を第３図、第４図を用い
て説明する。

第３図は本発明の一実施例であるオートフオー
カス装置の構成ブロツク図、第４図は第３図の構
成の動作を説明するための撮影画面の模式図であ
る。第３図で１，２，３，４，５，６，７，８，
５１，６１はそれぞれレンズ、カメラ回路、端
子、ハイパスフイルタ、検波器、差分ホールド回
路、モータ駆動回路、モータ、端子、端子であつ
て第１図を用いて説明した従来のオートフオーカ
ス装置の構成要素と同じである。１０は電子スイ
ツチ、１１はローパスフイルタ、１２は微分回
路、１３はスレツシヨルドアンプ、１４はカウン
タ、１５はゲート信号発生回路、１６は同期分離
回路である。

第３図の構成において、電子スイツチ１０が閉
じたままであれば、レンズ１〜モータ８により構
成される閉ループは第１図を用いて説明した従来
のオートフオーカス装置と全く同一であるので改
めての説明は省略する。

先ず、撮影画像の縦線のりんかく数に対応した
信号を得る手段につき説明する。

カメラ回路２の出力信号である映像信号はロー
パスフイルタ１１に入力された後に微分回路１２
に導かれ、画像のりんかく部分に対応する信号を
得る。ローパスフイルタ１１が挿入されている理
由はレンズ１のヘリコイド位置に依存する撮影画
像のボケに対して微分回路１２の入力信号があま
り敏感に反応しないようにするためであり、ロー
パスフイルタ１１のしや断周波数は数百キロヘル
ツ以下が望ましい。

微分回路１２の出力信号はスレツシヨルドアン
プ１３であらかじめ定めたしきい値以下の低コン
トラストのりんかく成分を除いた後にカウンタ１
４で計数される。カウンタ１４は同期分離回路１
６の出力信号により、垂直同期信号の周期でリセ
ツトされるため、カウンタ１４の計数値は走査線
が画面上左部から走査を開始し、画面右下部で終
了することにより撮影画像１枚（１フイールド）
が完成されるまでのりんかくの数に対応する数と
なつている。

第４図ａはこの様子を模式的に示したもので、
図をわかりやすくするため走査線の数を（１）〜
（７）の７本（現在用いられている標準テレビジ
ヨン方式の実際の走査線数は262.5本である。）と
してある。この図の場合りんかく数は走査線
（１）には０本、走査線（２）には２本、の如く
計数し、結局、合計でカウンタ１４の計数値は12
となる。

次に、以上で説明したりんかく数に対応した信
号を用いた自動利得制御につき説明する。

カウンタ１４の出力信号であるりんかく数に対
応した計数値はゲート信号発生回路１５に入力さ
れる。ゲート信号発生回路１５は入力する計数値
があらかじめ設定した値よりも小であれば電子ス
イツチ１０を閉じたままとし、大であればもう１
つの入力である同期分離回路１６の出力信号であ
る水平同期信号、垂直同期信号を参照しながら電
子スイツチ１０を画面上の水平走査を一本飛ばし
になるよう開閉し、検波器５への入力信号を減ら
す。この様子を第４図ｂに示し、この場合実線で
描かれた走査線（１），（３），（５），（７）では電
子スイツチ１０は閉、点線で描かれた走査線
（２），（４），（６）は電子スイツチ１０は開とさ
れている。

以上詳細に説明したように、本発明によるオー
トフオーカス装置は、従来、縦線のりんかく成分
が多いために検波器５の出力信号は飽和してしま
うため、良好な山登り動作ができなかつた場合に
も、電子スイツチ１０の開閉により検波器５への
入力信号数が減少するため飽和のない良好な山動
り動作が可能となる。

なお、第４図を用いて説明した例ではゲート信
号発生回路１５は入力する計数値に対応して電子
スイツチ１０をいつも閉じているか、又は水平走
査線を一本おきに開閉するかの２段階の動作しか
しなかつたが、必要に応じて二本おきあるいは４
本おきに閉じるなどの複数段の切替動作、あるい
は画面上部、および下部は一本あるいは二本おき
に閉じ、画面中央部は閉じたままにするなどして
も良い。このようなゲート信号発生回路１５は通
常のデイジタル回路技術、あるいはマイクロコン
ピユータの応用などにより当業者にとつて容易に
構成しうるものである。また、第４図の構成例で
は電子スイツチ１０をハイパスフイルタ４の後部
に配置したが、ハイパスフイルタ４の前部にあつ
ても良い。

なお、第４図を用いて説明した本発明の一実施
例では電子スイツチ１０を制御する信号として、
ローパスフイルタ１１〜カウンタ１４によるりん
かく数計数手段を用いたが、本発明の主目的が、
検波器５の出力電圧の飽和を防止することにある
ことを考えれば、りんかく数計数手段を用いるか
わりに、２個の閾値回路を検波器５の出力側に設
け、１方の閾値をほぼ検波器５の飽和レベルに、
他方をほぼ検波器５の無信号出力レベルに設定
し、それぞれの出力をゲート信号発生回路１５に
導くことによつてもつと直接的に目的を達しても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のオートフオーカス装置の構成例
を示すブロツク図、第２図は第１図の構成の動作
を説明するための波形図、第３図は本発明による
オートフオーカス装置の一実施例を示す構成ブロ
ツク図、第４図ａ，ｂは第３図の構成を説明する
ための撮影画面模式図、である。 １：レンズ、２：カメラ回路、４：ハイパスフ
イルタ、５：検波器、６：差分ホールド回路、
７：モータ駆動回路、８：モータ、１０：電子ス
イツチ、１１：ローパスフイルタ、１２：微分回
路、１３：スレツシヨルドアンプ、１４：カウン
タ、１５：ゲート信号発生回路、１６：同期分離
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レンズと該レンズが取付けられたヘリコイド
   と該ヘリコイドを駆動するヘリコイド駆動装置と
   を有し、被写体を撮影し、映像信号を発生して出
   力する撮影手段と、前記撮影手段より出力された
   映像信号が入力され、映像信号より撮影画像の精
   細度を検出してその結果を出力する第１の精細度
   検出手段と、該第１の精細度検出手段の結果に応
   じて前記ヘリコイド駆動装置を制御する制御手段
   とからなり、画面の精細度が最大となるようにヘ
   リコイドが駆動されることによりレンズが合焦位
   置に駆動されて成るオートフオーカス装置におい
   て、前記撮影手段と第１の精細度検出手段との間
   に、撮影手段より出力された映像信号を第１の精
   細度検出手段に供給またはしや断するスイツチ手
   段を有し、かつ、映像信号が入力され撮影画像の
   精細度を検出してその結果を出力する第２の精細
   度検出手段と、該第２の精細度検出手段の結果に
   応じて前記スイツチ手段の開閉を制御するゲート
   信号発生回路とを有し、撮影画像の高域成分が所
   定の値より多い場合には前記スイツチ手段のしや
   断する時間が長くなり、撮影画像の高域成分が所
   定の値より少さい場合には、前記スイツチ手段の
   しや断する時間が短かくなることを特徴とするオ
   ートフオーカス装置。 ２ 前記第２の精細度検出手段は、撮影画像中の
   縦線輪郭成分の数を所定の周期毎に計数する輪郭
   成分検出手段よりなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のオートフオースス装置。 ３ 前記輪郭成分検出手段は、映像信号が入力さ
   れるローパスフイルタと、ローパスフイルタの出
   力信号が入力される微分回路と、微分回路の出力
   信号が入力されるスレツシヨルドアンプと、前記
   映像信号が入力され、映像信号中より同期信号を
   分離して出力する同期分離回路と、前記スレツシ
   ヨルドアンプの出力信号と前記同期信号とが入力
   され、所定期間ごとに輪郭成分数を計数して出力
   するカウンタとより構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のオートフオーカ
   ス装置。 ４ 前記第２の精細度検出手段は、前記第１の検
   出手段と、前記第１の精細度検出手段の出力信号
   が入力され、該入力された信号の飽和レベルを検
   出してその結果を前記ゲート信号発生回路に供給
   する第１の閾値回路と、前記第１の精細度検出手
   段の出力信号が入力され、該入力された信号の無
   信号出力レベルを検出してその結果を前記ゲート
   信号発生回路に供給する第２の閾値回路とから成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   オートフオーカス装置。