JP2603535Y2 - オートフォーカス装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えばビデオカメラな
どに好適なオートフォーカス装置にかかり、特に山登り
サーボ方式によるオートフォーカス装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】山登りサーボ方式によるオートフォーカ
ス装置としては、ＮＨＫ技術研究，VOL17．No.1('65)，
P21〜37に開示された石田らの「山登りサーボ方式によ
るテレビカメラ自動焦点調節」がある。これについて説
明すると、撮影画像の映像信号に含まれる高域周波数成
分は、焦点（ピント）の度合いに対応しており、合焦点
において最大値を示す。図６にはその様子が示されてお
り、横軸がレンズ位置、縦軸が高域周波数成分である焦
点電圧となっている。焦点電圧が最大になるところが適
正頂上（合焦点）ＰＦであるから、焦点電圧が最大とな
るようにフォーカス用のレンズを動かすことで焦点調節
（ピント合せ）が行なわれる（同図矢印ＦＡ参照）。

【０００３】ところで、このような山登りサーボ方式に
おいては、通常、焦点電圧の増減を判断するに当って一
定の不感帯（ヒステリシス）を設け、これによってノイ
ズなどによる誤動作を防ぐようにしている。例えば、同
図に示すように、ノイズなどによって中間位置に局部的
なピークＰＮが存在すると仮定する。このピークＰＮ
は、焦点電圧の最大値ではないので、矢印ＦＡで示すよ
うにこのピークＰＮを通過するように制御を行いたい。
そこで、例えばｈで示すヒステリシスを設定し、この範
囲では焦点電圧の増減にかかわらず、山登りを行うよう
にする。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来技術において、図７（Ａ）に示すように前記
ヒステリシスｈが大き過ぎると、矢印ＦＢのように焦点
電圧頂上のオーバーランＯＲが大きくなってしまう。従
って、フォーカス位置となるまでに時間を要するように
なる。逆に、同図（Ｂ）に示すようにヒステリシスｈが
小さいと、矢印ＦＣのように山登り途中でひっかかって
しまい、ノイズ、手振れ、外乱などの影響を受けやすく
なる。

【０００５】本考案は、これらの点に着目したもので、
ノイズ、手振れ、被写体の動きなどの外乱による誤判断
を低減して、速やかに適正なフォーカス位置を検出する
ことができる山登りサーボ方式のオートフォーカス装置
を提供することを、その目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本考案は、映像信号の高周波成分からフィールド毎
に焦点電圧を検出し、該焦点電圧のフィールド間の差分
電圧に基づいて山登りサーボ方式で撮像装置のフォーカ
ス調整を行うオートフォーカス装置において、複数のフ
ィールドにおいて検出された焦点電圧の最大値と最小値
との差を求める焦点電圧変動量検出手段と、該焦点電圧
変動量検出手段の出力に基づいて該差分電圧の閾値を設
定する閾値設定手段と、該差分電圧の閾値に上限値と下
限値を設定する手段と、を具備したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本考案によれば、複数のフィールドにおいて検
出された焦点電圧の最大値と最小値との差が求められ
る。そして、この差に対応して差分電圧の閾値，すなわ
ち山登りサーボ制御における不感帯であるヒステリシス
の範囲が設定される。山登り途中では、高周波成分の変
動が比較的大きいのでヒステリシスの範囲も大きく設定
される。これによって、ノイズなどによる局部的なピー
クによる影響が低減されるようになる。また、頂上に近
づくに従って高周波成分の変動は小さくなるので、ヒス
テリシスの範囲も小さく設定されるようになる。これに
よって、オーバーランが低減されるようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本考案によるオートフォーカス装置の
一実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明
する。図１には、本実施例にかかるオートフォーカス装
置の構成が示されている。同図において、ＣＣＤなどに
よる撮像素子１０の光入射側には、フォーカス調整用の
レンズ１２が設けられている。撮像素子１０の電荷信号
出力側には、ビデオプロセス回路１４が設けられてい
る。また、映像信号は、焦点電圧検出回路１６にも出力
されるように接続されている。そして、焦点電圧検出回
路１６の出力側にはＡ／Ｄ変換器１８を介してマイクロ
コンピュータ２０が接続されており、そのフォーカス制
御出力側は駆動回路２２に接続されている。

【０００９】以上の各部のうち、レンズ１２は、モータ
２４によって変移可能となっており、これによってフォ
ーカス調整が行われるように構成されている。ビデオプ
ロセス回路１４には、例えばプリアンプ、色分離回路、
γ補正回路などの周知の回路が含まれており、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）あるいは色差の映像信号が
出力されるようになっている。焦点電圧検出回路１６
は、入力映像信号から高周波成分である焦点電圧を取り
出すためのもので、フィルタやサンプルホールド回路に
よって構成されている。

【００１０】マイクロコンピュータ２０は、焦点電圧検
出回路１６によって取り出された焦点電圧データに基づ
いて図４に示すような動作を繰り返し行う機能を有して
いる。これによって得られたフォーカス制御信号は駆動
回路２２に供給され、駆動回路２２では入力制御信号に
基づいてモータ２４の駆動が行われるようになってい
る。なお、同期発生回路２６は、各部に必要なクロック
信号や同期信号を出力するための回路である。

【００１１】次に、図２を参照しながら、本実施例のマ
イクロコンピュータ２０におけるヒステリシスの設定手
法について説明する。例えば、各フィールドの焦点電圧
が図２に示すように変化しているものとする。本実施例
では、現在のフィールドを含めた４フィールド分の焦点
電圧が用いられる。すなわち、新しいフィールドの焦点
電圧が得られた時点で最も古いフィールドの焦点電圧の
データが破棄される。そして、最新の４フィールド分の
焦点電圧の最大値と最小値との差ｘが、ヒステリシスの
大きさとして設定される。

【００１２】次に、このようにして大きさが決められた
ｘを用いて、±ｘの範囲をヒステリシスの範囲、すなわ
ち不感帯として設定する。図３には、その様子が示され
ており、中心Ｐ１に対してｘ離れたＰ２，Ｐ３で示す±
ｘの範囲がヒステリシスの範囲として設定される。

【００１３】次に、以上のような本実施例の動作につい
て、図４のフローチャートや図５のグラフも参照しなが
ら説明する。撮像素子１０では、入力画像の撮像が行わ
れ、電荷信号がビデオプロセス回路１４に出力される。
ビデオプロセス回路１４では、入力信号に対して増幅や
色分離などの所望の処理が行われ、映像信号が出力され
る。この映像信号は、必要に応じてビデオテープあるい
はディスプレイ装置に供給される。

【００１４】本実施例では、この映像信号が焦点電圧検
出回路１６にも供給され、ここでその高周波成分が焦点
電圧として検出される。検出された焦点電圧は、Ａ／Ｄ
変換器１８でデジタル信号に変換されてマイクロコンピ
ュータ２０に取り込まれる。マイクロコンピュータ２０
では、上述したように、最新の４フィールド分の焦点電
圧がそのメモリに格納される（図４，ステップＳ１）。
次に、それらの最大値，最小値からヒステリシスの大き
さｘが求められる（ステップＳ２）。そして、その±ｘ
の範囲では焦点電圧に変化が無かったものとして山登り
の制御が行われる。すなわち、焦点電圧の最大値に至る
まで山登りを行う旨の制御信号が駆動回路２２に出力さ
れる（ステップＳ３）。

【００１５】駆動回路２２では、マイクロコンピュータ
２０から入力された制御信号に基づいてモータ２４を駆
動し、フォーカス用のレンズ１２の変移が行なわれる。
このような動作が、適正頂上を検出するまで繰り返し実
行される（ステップＳ４）。このような動作を、図５を
参照しながら詳述する。まず、山登り途中では合焦位置
に徐々に近づくので、図５（Ａ）に点Ｑ１〜Ｑ４で示す
ように、焦点電圧は新しいフィールド毎に徐々に上昇す
る。よって、４フィールド間の焦点電圧の傾斜の度合が
ヒステリシスｘの大きさを決定する。従って、山登り途
中にノイズなどによって局部的なピークＰＮが存在して
も、±ｘの範囲で山登りが行われるので、ピークＰＮに
よるまよいが軽減されることとなる。

【００１６】次に、合焦位置に近づいて焦点電圧が頂上
付近となると、焦点電圧の曲線が丸くなっているため、
同図（Ｂ）に点Ｑ５〜Ｑ８で示すように、焦点電圧は次
第に変化が小さくなる。このため、ヒステリシスｘは新
しいフィールド毎に徐々に小さくなる。この範囲で山登
りが行われるから、適正な折り返しポイント、つまり適
正頂上が検出されるようになる。

【００１７】このように、本実施例によれば、焦点電圧
の変化に対応して、つまり焦点電圧の変化が大きいとき
はヒステリシスの範囲を広く、焦点電圧の変化が小さい
ときはヒステリシスの範囲を狭く設定することとしたの
で、ノイズ、手振れ、被写体の動きなどの外乱による誤
判断やオーバーランが良好に低減され、速やかに適正な
フォーカス位置が検出される。

【００１８】＜他の実施例＞ なお、本考案は、何ら上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば次のようなものも含まれる。 （１）前記実施例で求めたヒステリシスｘの値に上限や
下限を設けるようにしてもよい。このようにすると、適
正頂上を検出する感度を一定に保つことができるという
効果がある。また、前記実施例では、４フィールド分の
焦点電圧からヒステリシスの値を求めたが、必要に応じ
て適宜設定してよく、適当な演算を組み合わしてもよ
い。例えば、８フィールド分の焦点電圧の最大値と最小
値の差の１／２をヒステリシスｘとするなどである。

【００１９】（２）前記実施例では、映像信号の高周波
成分から焦点電圧を得たが、例えば２以上の適当な帯域
からそれぞれ焦点電圧を得るようにし、それらのヒステ
リシスの値を利用して総合的にフォーカス制御を行うよ
うにしてもよい。例えば、各帯域の焦点電圧について求
めたヒステリシスの値の平均を用いるようにするなどで
ある。

【００２０】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によるオー
トフォーカス装置によれば、次のような効果がある。 （１） 映像信号中に含まれる高周波成分の変動の程度に
対応してヒステリシスの範囲を設定することとしたの
で、ノイズ、手振れ、被写体の動きなどの外乱による誤
判断を低減するとともに、オーバーランを抑制して、速
やかに適正なフォーカス位置を検出することができる。（２）ヒステリシスの値に上限や下限を設けることとし
たので、適正頂上を検出する感度を一定に保つことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるオートフォーカス装置の一実施例
を示す構成図である。

【図２】合焦電圧の時間変化の様子を示す説明図であ
る。

【図３】前記実施例におけるヒステリシスの設定の様子
を示す説明図である。

【図４】前記実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図５】前記実施例の動作を示す説明図である。

【図６】山登りサーボ方式の基本的な動作を示す説明図
である。

【図７】従来技術による山登り制御の不都合を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０…撮像素子、１２…フォーカス用レンズ、１４…ビ
デオプロセス回路、１６…焦点電圧検出回路、１８…Ａ
／Ｄ変換器、２０…マイクロコンピュータ、２２…駆動
回路、２４…モータ、２６…同期発生回路、ＦＡ，Ｆ
Ｂ，ＦＣ…山登りの様子を示す矢印、ＰＦ…合焦ピー
ク、ＰＮ…局部的なピーク、Ｑ１〜Ｑ８…フィールドを
示す点、ｈ，ｘ…ヒステリシスの大きさ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/232 G02B 7/28 G02B 7/36

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号の高周波成分からフィールド毎
   に焦点電圧を検出し、該焦点電圧のフィールド間の差分
   電圧に基づいて山登りサーボ方式で撮像装置のフォーカ
   ス調整を行うオートフォーカス装置において、 複数のフィールドにおいて検出された焦点電圧の最大値
   と最小値との差を求める焦点電圧変動量検出手段と、 該焦点電圧変動量検出手段の出力に基づいて該差分電圧
   の閾値を設定する閾値設定手段と、該差分電圧の閾値に上限値と下限値を設定する手段と、 を具備したことを特徴とするオートフォーカス装置。