JP2006267247A - 撮像装置及び撮像装置の合焦方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合焦動作時間を短くすることができる撮像装置及び撮像装置の合焦方法を提供する。
【解決手段】絞り−ゲイン制御部１６を設けて、絞りを絞り込むことでフォーカスレンズ２の可動域における輝度信号のフィルタ処理後の検波積分器７の出力特性の検出範囲を広げる。即ち、合焦動作開始前のフォーカスレンズ２の位置での検波積分出力が所定の規定値以上である場合には山登り制御を行って合焦点を探索し、フォーカスレンズ２の位置での検波積分出力が規定値未満である場合には該規定値を超えるまで撮像センサ１に入射する光量を調整する絞りの径を小さくし、該規定値を超えた時点から山登り制御を行って合焦点を探索し、この探索で合焦点を発見できなれければ、合焦点を探索できるまで絞りの径を所定量だけ大きくする毎に繰り返し山登り制御を行う。これにより、早い段階で山登り動作が可能となり合焦動作時間の短縮化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、ディジタルカメラ等の撮像装置及び該撮像装置の合焦方法に関する。

従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像センサを用いたカメラの自動焦点調節（オートフォーカス）機能については幾つかの方式が実施されている。その中の１つとしてカメラの撮像センサを用いて、該撮像センサの撮像信号の高周波成分を利用する所謂「山登り方式」がある（例えば、特許文献１参照）。この山登り方式は、合焦時におけるボケのない鮮明な映像信号には高周波成分が多く存在し、ぼけた像になるに従って高周波成分が減少することを利用したものである。即ち、撮像信号を処理した映像信号をバンドパスフィルタに通して高周波成分を抽出する。抽出した高周波成分の信号を検波積分した出力は、例えば図１０に示すように焦点の移動に従って山形の特性曲線となる。この特性曲線の最大となるときが合焦点であり、その最大点に向かってフォーカスレンズを移動させる。この山登り方式は撮像センサからの信号を処理することによって実現でき、他の方式のように合焦のためのセンサ類を必要としないために小型で且つ比較的安価にできるという特徴がある。

特開平２−１４００７４号公報（第７−８頁、第１−２図）

しかしながら、上述した従来の山登り方式の撮像装置においては、次のような問題がある。即ち、図１０に示すように焦点近傍の位置Ｈでのデフォーカスの場合は高周波成分は存在するが、位置Ｐのように焦点位置よりある程度離れた場所では大きくぼけた状態となり高周波成分が殆どない。この状態では山登り動作ができないので、山を探すためにフォーカスレンズを前後方向に大きく移動させて山の裾野を探す必要がある。この動作に多くの時間を費やすことから、合焦時間が長くなってしまう。図１０に示す移動経路はその一例である。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、合焦動作時間を短くすることができる撮像装置及び撮像装置の合焦方法を提供することを目的とする。

上記目的は下記構成及び方法により達成される。
（１） 撮像装置において、フォーカスレンズと、前記フォーカスレンズをその光軸方向に前後に移動させるフォーカスレンズ駆動手段と、前記フォーカスレンズを透過する透過光の光路上に配置される撮像手段と、前記撮像手段に入射する光の量を調整する絞り手段と、前記撮像手段から出力される撮像信号の高周波成分を抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段で抽出された高周波成分の大きさが前記フォーカスレンズの移動に従って山形の特性曲線をなすことを利用して山登り制御により合焦点の探索処理を行い、該探索処理において、合焦動作開始前の前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが所定の規定値以上である場合には、山登り制御を行って合焦点を探索し、前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが前記規定値未満である場合には、該規定値を超えるまで前記絞り手段の絞りの径を小さくし、該規定値を超えた時点から山登り制御を行って合焦点を探索し、前記探索で前記合焦点を発見できなければ、前記合焦点を探索できるまで前記絞り手段の絞りの径を所定量だけ大きくする毎に繰り返し山登り制御を行う合焦制御手段と、を備える。

（２） 上記（１）に記載の撮像装置において、前記絞り手段は、複数の羽根型片を有する羽根型絞りと、該羽根型絞りを駆動する絞り駆動手段と、を備える。

（３） 上記（１）に記載の撮像装置において、前記絞り手段は、透過型液晶素子を用いた液晶型絞りと、該液晶型絞りを駆動して透過面積を変化させる絞り駆動手段と、備える。

（４） 撮像センサから出力される撮像信号を映像信号に変換して得られる輝度信号の高周波成分の大きさがフォーカスレンズの移動に従って山形の特性曲線をなすことを利用して山登り制御により合焦点を探索する撮像装置の合焦方法であって、合焦動作開始前の前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが所定の規定値以上である場合には、山登り制御を行って合焦点を探索し、前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが前記規定値未満である場合には、該規定値を超えるまで前記撮像センサに入射する光量を調整する絞りの径を小さくし、該規定値を超えた時点から山登り制御を行って合焦点を探索し、前記探索で前記合焦点を発見できなければ、前記合焦点を探索できるまで前記絞りの径を所定量だけ大きくする毎に繰り返し山登り制御を行う。

以上のように本発明は、絞り径を小さくして被写界深度を深くすることでフォーカスレンズ可動域における検波積分出力特性の検出範囲を広げることができるので、該出力特性を探索することなく山登り方式の合焦制御が可能となり、合焦動作時間の短縮化が図れるという効果を有する撮像装置及び撮像装置の合焦方法を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。この図において、本実施の形態の撮像装置は、撮像センサ（撮像手段）１と、フォーカスレンズ２と、フォーカスレンズ駆動部（フォーカスレンズ駆動手段）３と、増幅器（増幅手段）４と、カメラプロセス回路（信号処理手段）５と、バンドパスフィルタ（フィルタ手段）６と、検波積分器（検波積分手段）７と、メモリ８と、比較器９と、合焦判定回路１０と、山登りサーボ制御回路１１と、絞り１３と、絞り駆動部１４と、絞り−ゲイン制御部１６と、ズームレンズ１７と、ズームレンズ駆動部１８と、ズーム駆動制御部１９と、ＮＤフィルタ２１とを備えて構成される。なお、バンドパスフィルタ６、検波積分器７、メモリ８、比較器９、合焦判定回路１０及び山登りサーボ制御回路１１は合焦検出制御部１２を構成する。また、合焦検出制御部１２と、ズーム駆動制御部１９及び絞り−ゲイン制御部１６はカメラ合焦制御部（合焦制御手段）２０を構成する。また、絞り１３と絞り駆動部１４は絞り部（絞り手段）１５を構成する。

撮像センサ１は、撮像対象物の映像を捉えるものであり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等が用いられ、捉えた撮像対象物の映像に応じた撮像信号を出力する。フォーカスレンズ２は、撮像センサ１に焦点を合わすものである。フォーカスレンズ駆動部３は、フォーカスレンズ２を光軸上の合焦位置に移動させるものであり、モータ及びカム等の機構部と駆動回路並びにレンズ位置センサ（いずれも図示略）で構成される。増幅器４は、撮像センサ１から出力される撮像信号を整形し増幅する。カメラプロセス回路５は、増幅器４で増幅された撮像信号をＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等のテレビ映像信号に変換する。バンドパスフィルタ６は、合焦時のカメラプロセス回路５から出力されるＹ（輝度）信号のうち、合焦時に鮮明な映像成分として発生する数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚの周波数を通過させる。検波積分器７は、バンドパスフィルタ６の信号を検波積分する。

メモリ８は、フィールド間又はフレーム間の検波積分信号を保存する。比較器９は、フィールド間又はフレーム間の検波積分信号を前回のフィールド間又はフレーム間の検波積分信号や基準値等と比較する。合焦判定回路１０は、内部にメモリを持ち以前の比較器９の出力を記憶しており、今回の比較器９の出力を検出し合焦か否かを判定する。山登りサーボ制御回路１１は、信号処理のタイミングや合焦動作を制御する。合焦検出制御部１２は、合焦動作前のフォーカスレンズ２の位置での検波積分器７の出力が有意な値となるように絞り１３を調整し、山登り方式の合焦制御を行うものである。

本実施の形態では、合焦検出制御部１２を、バンドパスフィルタ６、検波積分器７、メモリ８、比較器９、合焦判定回路１０及び山登りサーボ制御回路１１で構成したが、それぞれの機能をプログラム化してマイコン制御するようにしても良い。なお、合焦検出制御部１２、ズーム駆動制御部１９及び絞り−ゲイン制御部１６を備えたカメラ合焦制御部２０もマイコン制御構成として良い。

絞り駆動部１４は、絞りを調整するモータ等の機構及び回路並びに絞り量センサ（いずれも図示略）で構成されている。絞り−ゲイン制御部１６は、合焦動作時以外は定められた増幅率に対し増幅器４の撮像信号出力が適正な値となるように絞り１３を調整するオートアイリス動作を行い、合焦動作時に於いては合焦検出制御部１２で指定された絞り値に対し増幅器４の撮像信号出力が指定前の絞り値の撮像信号出力と同等となるように増幅率を調整するいわゆる絞り優先のＡＧＣ機能を備えている。

ズームレンズ１７は、撮像倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ駆動部１８は、ズームレンズ１７を光軸上を移動させるものであり、モータ等の機構部と駆動回路並びにレンズ位置センサ（いずれも図示略）で構成されている。ズーム駆動制御部１９は、外部からのＷＩＤＥ、ＴＥＬＥのズーム指定によりズーム方向とズーム量を設定する。ＮＤ（減光）フィルタ２１は、絞りレンジを拡大させるときに使用される。

以上のように構成された撮像装置について、図２を用いてその動作を説明する。まず、図２は図１における映像のＹ（輝度）信号のフィルタ後の検波積分器７の出力値を縦軸に、フォーカスレンズ２の移動方向を横軸にしたときの出力特性である。また、横軸左方向は遠（Ｆａｒ）方向、右方向は近（Ｎｅａｒ）方向の合焦方向を示しており、左右端はレンズ移動限界点であり、更に移動可能範囲：Ｌを４等分し、それぞれ範囲Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。

ここでは合焦動作前のフォーカスレンズ２の位置をＰ点、合焦点をＦ点とした場合について説明する。合焦動作前での絞り−ゲイン制御部１６のオートアイリス機能による絞り値をＥ１、増幅器４への増幅率をＧ１としたときの出力特性を特性Ｃｈａ１とする。これは従来例で説明した図１０に対応している。図２中の特性Ｃｈａ２，３，４，５は絞り径を段々小さく（絞り値を増加）した場合の特性である。絞り径を小さくするに従って被写界深度が深くなる。ここで、絞り値と絞り量とは逆になり、絞りを絞り込むと絞り値は大きくなり、開くと絞り値は小さくなる。

絞り値をＥ２としたときとＥ１のときとが等しい撮像出力が得られるように、絞り−ゲイン制御部１６により増幅器４の増幅率を増加させる。このときの増幅率をＧ２とする。特性Ｃｈａ２は、絞り値がＥ２、増幅率がＧ２のときの特性である。同様に、特性Ｃｈａ３は絞り値Ｅ３と増幅率Ｇ３、特性Ｃｈａ４は絞り値Ｅ４と増幅率Ｇ４、特性Ｃｈａ５は絞り値Ｅ５と増幅率Ｇ５のときの特性である。このとき、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４＜Ｅ５、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３＜Ｇ４＜Ｇ５の関係がある。また、図中の規定値：Ｋは、出力がノイズ成分よりも大きい有意な値であり、この値以上の特性値が得られたときに山登り方式による合焦動作を実行させる。また、図中の点Ｑは特性Ｃｈａ３において増加が止まり、平坦になった場所の点であり、点Ｒは特性Ｃｈａ２において増加が止まり、平坦になった場所の点である。この平坦の部分が被写界深度である。

図３及び図４は本実施の形態の撮像装置の動作を示すフロー図、図５は撮像装置の動作状態の遷移を説明するための図である。

図３において、電源が投入されたときに先ず合焦動作を行い（ステップＳＴ１０）、次いで電源オフ（ＰＯＷＥＲ ＯＦＦ）されたかどうかを判定し（ステップＳＴ１１）、電源オフされた場合は動作を終了し、オフされてない場合はＰＡＮ、ＴＩＬＴ、ＷＩＤＥ-ＺＯＯＭ、ＴＥＬＥ-ＺＯＯＭの各種入力信号を取得する（ステップＳＴ１２）。これらの信号は、ＰＡＮ、ＴＩＬＴ、ＷＩＤＥ-ＺＯＯＭ、ＴＥＬＥ-ＺＯＯＭ等を行うユーザ操作部（図示略）より得られる。

次いで、入力信号の何れかがアクティブかどうかを判定し（ステップＳＴ１３）、いずれか１つでもアクティブ状態であればステップＳＴ１０に移行して合焦動作を行う。これに対して、いずれもアクティブ状態でない場合は、Ｙ（輝度）信号１周期分を取得し（ステップＳＴ１４）、映像シーンが変化しているか否かを検出する（ステップＳＴ１５）。これは例えば図１における映像信号の検波積分器７の１周期分の信号Ｓｃを取得し、前回取得した検波積分器７の１周期分の信号をＳｐとし｜Ｓｃ−Ｓｐ｜を演算して、｜Ｓｃ−Ｓｐ｜≧Ｖ（Ｖは定数）のときにシーン変化があるとして（ステップＳ１６）、ステップＳＴ１０に移行して合焦動作を行う。これに対して、｜Ｓｃ−Ｓｐ｜がＶ未満の場合は電源がオフされるまで上記動作を繰り返し行う。

ここで、図５に示すように、電源投入後にアイドル状態からオートフォーカス状態となり、この状態はＰＡＮ、ＴＩＬＴ、ＷＩＤＥ-ＺＯＯＭ、ＴＥＬＥ-ＺＯＯＭの各種入力信号のいずれかがアクティブ状態である場合に継続し、更に全てがアクティブ状態でなくても前回の映像のシーンに変化があった場合にオートフォーカス状態に移行する。

次に、図４のフロー図に従って合焦動作について説明する。図中ステップＳＴ５０からステップＳＴ７３はフローの各動作を示す。図２で説明したように合焦動作前の増幅器４の増幅率Ｇ１における絞り値をＥ１とした場合、先ずその絞り値Ｅ１を記憶する（ステップＳＴ５０）。

また、現在の絞り値をＥｃ、絞り値の最大値をＥｍｘとする。なお、上述したように、絞り値と絞り量とは逆になり、絞りを絞り込むと絞り値は大きくなり、開くと絞り値は小さくなる。

次に、Ｙ（輝度）信号の検波積分器７の出力信号を１フィールド又は１フレームである１周期分取得する（ステップＳＴ５２）。このときの出力信号をＳｃとし、その出力信号Ｓｃと規定値：Ｋとを比較し（ステップＳＴ５３）Ｋ以上であれば、ステップＳＴ５４に移行し、山登り方式による合焦動作を開始する。もし比較結果がＫ値未満であれば現在の絞り値をＥｃがＥｍｘでないことを確認し（ステップＳＴ６６）Ｍを正整数として絞り値をＭ段絞り（ステップＳＴ５１）、Ｅｃ＝［Ｅ１＋Ｍ］とした後、１フィールド又は１フレームである１周期分のＹ（輝度）信号の検波積分器７の出力信号がＫ以上になるまで絞り値をＭ段ずつ大きくして行き、検波積分器７の出力信号がＫ以上になる絞り値になると、そのときから合焦動作を開始する。

山登りによる合焦動作開始のステップＳＴ５４では、フォーカスレンズ２を先ずＮｅａｒ方向にＷ（ただしＷは正整数）ステップ移動させ、検波積分器７の１周期分の出力信号Ｓｃを取得する（ステップＳＴ５５）。そして、フォーカスレンズ２を移動させる前の１周期分の出力信号をＳｐとし、今回の出力信号Ｓｃが前回の出力信号Ｓｐ以上即ちＳｐ≦Ｓｃであるかを判定する（ステップＳＴ５６）。今回の出力信号Ｓｃが前回の出力信号Ｓｐ以上即ちＳｐ≦Ｓｃである場合、ステップＳＴ５７に移行する。ステップＳＴ５７で、Ｅｃ＝Ｅ１である場合、即ち合焦動作開始前のフォーカスレンズ２の位置が増幅率Ｇ１で絞り値Ｅ１による特性内にある場合であって、ステップＳＴ５１に１度も移行していない場合である。別な言い方をすれば、合焦動作開始前からフォーカスレンズ２が合焦点付近例えば、図２のＲ点にある場合である。

Ｅｃ＝Ｅ１である場合、山登り動作させるために、フォーカスレンズ移動ステップ数Ｘ（Ｘは正整数）をＸ＝１とする（ステップＳＴ５７）。そして、フォーカスレンズ２を同じ方向（Ｎｅａｒ方向であればＮｅａｒ方向、Ｆａｒ方向であればＦａｒ方向）にＸステップ進める（ステップＳＴ５８）。一方、ステップＳＴ５６で、今回の１周期分の出力信号Ｓｃが前回の１周期分の出力信号Ｓｐ未満即ちＳｐ＞Ｓｃであれば、フォーカスレンズ２を２Ｗステップ逆方向に進める（ステップＳＴ６１）。即ち、ステップＳＴ５４でＷステップ進めているので、その分を含めて２Ｗステップ逆方向に進める。

フォーカスレンズ２をＸステップ進めた後、ステップＳＴ５９で再度１周期分の信号を取り、これを新たな出力信号Ｓｃとし、フォーカスレンズ２をＸステップ移動させる前の出力信号ＳｃをＳｐとし、新たな出力信号Ｓｃと以前の出力信号Ｓｐの大きさを判定する（ステップＳＴ６０）。ここで新たな出力信号Ｓｃが以前の出力信号Ｓｐを超える場合即ちＳｐ＜Ｓｃの場合、ステップＳＴ５７に戻り、更に同じ方向にフォーカスレンズ２をＸステップ進める（ステップＳＴ５８）。即ち、山頂に到着していないとして更にフォーカスレンズ２をＸステップ進める。この動作をＳｐ≧Ｓｃとなるまで繰り返してフォーカスレンズ２をＸステップずつ移動させて山登り動作をさせる。

フォーカスレンズ２をＸステップずつ移動させて、Ｓｐ≧Ｓｃになれば、即ち山頂又は山頂を超えると、絞り値Ｅｃを確認し、Ｅｃ＞Ｅ１であるかどうか判定する（ステップＳＴ６２）。即ち、現在の絞り値Ｅｃが合焦動作開始時の絞り値Ｅ１を超える値であるかどうか即ちＥｃ＞Ｅ１であるかどうかを判定する。Ｅｃ＞Ｅ１の場合は、合焦動作開始時のフォーカスレンズ２の位置が増幅率Ｇ１で絞り値Ｅ１による特性内になかったことを意味する。上述したように、フォーカスレンズ２が図２のＰ点にある場合である。

Ｅｃ＞Ｅ１であれば、絞りをＴ（ただしＴは正整数）段開く。ここでもし［Ｅｃ−Ｔ］＜Ｅ１となったときはＥｃ＝Ｅ１とする。更に、Ｓｃ＝Ｋとする（ステップＳＴ６３）。次に、フォーカスレンズ２を前と同じ方向にＺ（ただしＺは正整数）ステップ移動させる（ステップＳＴ６４）。フォーカスレンズ２を前と同じ方向にＺステップ移動させた後、ステップＳＴ５７に戻り、山登りによる合焦動作を継続しフォーカスレンズ２を移動させ、Ｅｃ＝Ｅ１になるまで繰り返し絞りをＴ段ずつ開く。そして、Ｅｃ＝Ｅ１となると、そのときのフォーカスレンズ２の位置を記憶し（ステップＳＴ６５）、合焦動作を終了する。

一方、ステップＳＴ５３でＳｃが規定値：Ｋ未満の場合は、絞り値が最大値であるか否かを判定した後、最大値でないときは規定値以上になるまで繰り返し絞りをＭ段毎に絞り込む。このとき［Ｅｃ＋Ｍ］＞Ｅｍｘとなったときは、Ｅｃ＝Ｅｍｘとする（ステップＳＴ６６、ステップＳＴ５１、ステップＳＴ５２、ステップＳＴ５３）。Ｅｃ＝Ｅｍｘのとき、つまり絞りを最小に絞り込んでもＳｃ≧Ｋとならない場合例えば図２において合焦前のフォーカスレンズがＮｅａｒリミットの直近にある場合は、ステップＳＴ６７に進み、絞り値Ｅｃを合焦動作前の絞り値Ｅ１に戻す。そして、フォーカスレンズ２の移動方向をＦａｒ方向に設定し、Ｎを正整数とするとき、現在の出力信号Ｓｃが規定値：Ｋ以上になるまで繰り返し、フォーカスレンズ２をＮステップ毎移動する（ステップＳＴ６８、ステップＳＴ６９、ステップＳＴ７０、ステップＳＴ７１、ステップＳＴ７２）。このときＮｅａｒまたはＦａｒリミットに当たれば反転させる（ステップＳＴ７２、ステップＳＴ６８、ステップＳＴ７３）。現在の出力信号Ｓｃが規定値：Ｋ以上になったとき、ステップＳＴ５４に移り山登りによる合焦動作を行う。

次に、図１、図４に基づき図２における合焦動作を説明する。合焦動作開始時では絞り値がＥ１であるため点Ｐでは、検波積分出力Ｓｃ＜Ｋであり、Ｓｃ≧Ｋとなるまで絞り径を小さくする。絞り値Ｅｃ＝Ｅ３、つまりＹ（輝度）信号の検波積分出力特性Ｃｈａ３のときＳｃ≧Ｋとなり、ここからフォーカスレンズ２をＸステップずつ移動させながら山登り方式による合焦動作を行い、点Ｑに至る。

点ＱではＳｃ＝Ｓｐとなるために、絞り径をＴ段開き、絞り値Ｅｃ＝Ｅ３−Ｔ＝Ｅ２として合焦方向にＺステップ移動させ、その後、出力特性Ｃｈａ２に従って再び山登り方式による合焦動作を行い、フォーカスレンズ２をＸステップずつ移動させながら点Ｒに至る。

点ＲではＳｃ＝Ｓｐとなるために、絞り径を更にＴ段開き、絞り値Ｅｃ＝Ｅ２−Ｔ＝Ｅ１として合焦方向にＺステップ移動させ、その後、ステップＳＴ５７でＥｃ＝Ｅ１であることからＸ＝１とし、フォーカスレンズ２を１ステップずつ移動させ、出力特性Ｃｈａ１に従って再び山登り方式による合焦動作を行い、点Ｆに至る。ステップＳＴ６２で絞り値Ｅｃ＝Ｅ１であることを確認し、その点Ｆを合焦点としステップＳＴ６５で位置を記憶する。

以上のように、合焦動作前のフォーカスレンズ２の位置では検出できなかった出力特性を、絞り径を変化させて出力特性をサーフィンのように次々に乗り変えることにより合焦動作前の絞り径による出力特性にたどり着き合焦点を求める。

このように本実施の形態の撮像装置によれば、絞り−ゲイン制御部１６を設けて、絞りを絞り込むことによって、フォーカスレンズ２の可動域におけるＹ（輝度）信号のフィルタ処理後の検波積分器７の出力特性の検出範囲を広げることができ、早い段階で山登り動作が可能となり合焦動作時間の短縮化が図れる。また、今までの山登り方式の合焦機能つき撮像装置に対し、少しの回路を付加する以外に付加部品を必要としないため、小型で比較的安価に実現できる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る撮像装置の羽根型絞りユニット及びその周辺部分を示す図である。図６に示すように本実施の形態の撮像装置の羽根型絞りユニット２５は、複数の羽根型片を有する羽根型絞り２３と、該羽根型絞り２３を駆動する絞り駆動部２４とを備える。羽根型絞り２３は、図７の平面図に示すように複数の羽根を円状に組み込み一端を大円の周上に固定し、可動部となる長円状の穴に通した棒をもう一方の小円上に固定した構造を採り、大円を固定し小円を回転させることにより、絞り開口径を変化させることができるようにしたものである。絞り駆動部２４は、小円を回転させるためのカム、モータ、ソレノイド等の機構部及び、駆動回路、絞り量センサ等（いずれも図示略）で構成されている。本実施の形態の撮像装置の合焦動作については、図１〜図５で示した実施の形態１と同じであるので省略する。羽根型絞りは多くのカメラで使用されているものであり信頼性が高い。この羽根型の絞りを用いることで信頼性が高く、比較的安価な絞り手段を得ることができる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る撮像装置の液晶型絞りユニット及びその周辺部分を示す図である。図８に示すように本実施の形態の撮像装置の液晶型絞りユニット３５は、透過型液晶素子を用いた液晶型絞り３３と、この液晶型絞り３３を駆動して透過面積を変化させる絞り駆動部３４とを備える。液晶型絞り３３は、図９の平面図に示すように、液晶を封入した合わせ硝子板の一方の面に複数の同心円状のＩＴＯ（透明電極）を他方の面にベタ状ＩＴＯを設けるか又は両方の面に複数の同心円状のＩＴＯを設け、その上に偏向版を９０度方向を違えて張り合わせたものである。透過させたい円状の両面のＩＴＯには逆相の電圧を、透過させたくない部分の電極には同相の電圧を印加することにより、絞り開口径を自由に変化させることができる。

本実施の形態の撮像装置の合焦動作については、図１〜図５で示した実施の形態１と同じであるので省略する。本実施の形態の撮像装置によれば、絞り手段として液晶型の絞りを設けることで絞り動作速度が格段に速くなり、更なる高速のオートフォーカスを実現することができる。

なお、上記実施の形態１〜３では、絞り手段（絞り部１５、羽根型絞りユニット２５、液晶型絞りユニット３５）をズームレンズ１７とフォーカスレンズ２との間に設けたが、ズームレンズ２の撮像対象物側に設けても同様に実施可能である。

また、上記実施の形態１〜３では、ズームレンズ１７とフォーカスレンズ２を分離独立させたものであったが、ズームレンズとフォーカスレンズとを１連のレンズ群としたインナーフォーカスズームレンズが供されており、このようなレンズを使用した場合に於いてもズーム動作、フォーカス動作、絞り動作は全く同じように扱うことができる。

本発明は、絞り径を小さくし被写界深度を深くすることによりフィルタを通した検波積分出力特性の山の部分と裾野がフォーカスレンズ移動方向に広がり、合焦動作前でのレンズ位置と合焦点との距離が長い場合でも即座に山登り方式の合焦制御が可能となるために合焦動作時間を短縮することができるといった効果を有し、合焦機能を必要とする監視用、一般用ビデオカメラ、ディジタルカメラ等へのオートフォーカス撮像装置として有用である。

本発明の実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る撮像装置の検波積分器出力特性を説明するための概略図 本発明の実施の形態１に係る撮像装置の動作説明のためのフロー図 本発明の実施の形態１に係る撮像装置の動作説明のためのフロー図 本発明の実施の形態１に係る撮像装置の動作状態の遷移を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る撮像装置の羽根型絞りユニットとその周辺部分を示す図 図６の羽根型絞りユニットの羽根型絞りの構造を示す平面図 本発明の実施の形態３に係る撮像装置の液晶型絞りユニットとその周辺部分を示す図 図８の液晶型絞りユニットの液晶型絞りの構造を示す平面図 従来の撮像装置の検波積分器出力特性と合焦動作を説明するための図

符号の説明

１ 撮像センサ
２ フォーカスレンズ
３ フォーカスレンズ駆動部
４ 増幅器
５ カメラプロセス回路
６ バンドパスフィルタ
７ 検波積分器
８ メモリ
９ 比較器
１０ 合焦判定回路
１１ 山登りサーボ制御回路
１２ 合焦検出制御部
１３ 絞り
１４、２４、３４ 絞り駆動部
１５ 絞り部
１６ 絞り−ゲイン制御部
１７ ズームレンズ
１８ ズームレンズ駆動部
１９ ズームレンズ駆動制御部
２０ カメラ合焦制御部
２３ 羽根型絞り
２５ 羽根型絞りユニット
３３ 液晶型絞り
３５ 液晶型絞りユニット

Claims (4)

1. フォーカスレンズと、
   前記フォーカスレンズをその光軸方向に前後に移動させるフォーカスレンズ駆動手段と、
   前記フォーカスレンズを透過する透過光の光路上に配置される撮像手段と、
   前記撮像手段に入射する光の量を調整する絞り手段と、
   前記撮像手段から出力される撮像信号の高周波成分を抽出するフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段で抽出された高周波成分の大きさが前記フォーカスレンズの移動に従って山形の特性曲線をなすことを利用して山登り制御により合焦点の探索処理を行い、該探索処理において、合焦動作開始前の前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが所定の規定値以上である場合には、山登り制御を行って合焦点を探索し、前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが前記規定値未満である場合には、該規定値を超えるまで前記絞り手段の絞りの径を小さくし、該規定値を超えた時点から山登り制御を行って合焦点を探索し、前記探索で前記合焦点を発見できなければ、前記合焦点を探索できるまで前記絞り手段の絞りの径を所定量だけ大きくする毎に繰り返し山登り制御を行う合焦制御手段と、
   を備える撮像装置。
2. 前記絞り手段は、複数の羽根型片を有する羽根型絞りと、該羽根型絞りを駆動する絞り駆動手段と、を備える請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記絞り手段は、透過型液晶素子を用いた液晶型絞りと、該液晶型絞りを駆動して透過面積を変化させる絞り駆動手段と、備える請求項１に記載の撮像装置。
4. 撮像センサから出力される撮像信号を映像信号に変換して得られる輝度信号の高周波成分の大きさがフォーカスレンズの移動に従って山形の特性曲線をなすことを利用して山登り制御により合焦点を探索する撮像装置の合焦方法であって、
   合焦動作開始前の前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが所定の規定値以上である場合には、山登り制御を行って合焦点を探索し、前記フォーカスレンズの位置での前記高周波成分の大きさが前記規定値未満である場合には、該規定値を超えるまで前記撮像センサに入射する光量を調整する絞りの径を小さくし、該規定値を超えた時点から山登り制御を行って合焦点を探索し、前記探索で前記合焦点を発見できなければ、前記合焦点を探索できるまで前記絞りの径を所定量だけ大きくする毎に繰り返し山登り制御を行う撮像装置の合焦方法。

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