JP2640042B2 - オートフォーカスカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像素子から得られる
映像信号を基に焦点の自動調節を行うビデオカメラ等の
オートフォーカス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラのオートフォーカス装置に
於て、撮像素子からの映像信号自体を焦点制御状態の評
価に用いる方法は、本質的にパララックスが存在せず、
また被写体深度が浅い場合や遠方の被写体に対しても、
精度よく焦点を合わせられるなど優れた点が多い。しか
も、オートフォーカス用の特別なセンサーも不要で機構
的にも極めて簡単である。

【０００３】特開昭63-215268号公報(H04N5/232)には、
前述のごときオートフォーカス装置 の一例が開示され
ている。以下に、この従来技術の骨子を図２、図３を参
照に説明する。

【０００４】図２はオートフォーカス回路の全体の回路
ブロック図である。レンズ１によっ て結像された画像
は、撮像素子を含む撮像回路４によって映像信号とな
り、焦点評価値発生回路５に入力される。

【０００５】この焦点評価値発生回路５は、例えば図３
に示すように構成される。 映像信号中の輝度信号は、
高域通過フィルタ（ＨＰＦ）５ｃを通過して高域成分の
みが分離され、次段の検波回路５ｄにて振幅検波され
る。この検波出力はＡ／Ｄ変換器５ｅで、所定のサンプ
リング周期にてデジタル値に変換され、ゲート回路５ｆ
で図５の様に撮像画面の中央部に設定されたサンプリン
グエリアであるフォーカスエリアＦＡ内の情報だけが抜
き取られて、積算回路５ｇでフィールド毎に積算され、
即ち１フィールド分についてディジタル積分されてフォ
ーカスエリアＦＡ内の全サンプリング点のディジタルデ
ータの総和が算出され、現フィールドの焦点評価値とし
て出力される。このとき、輝度信号より同期分離回路５
ａによって分離された垂直及び水平同期信号は、フォー
カスエリアを設定するためにゲート制御回路５ｂに入力
される。ゲート制御回路５ｂでは、垂直、水平同期信号
及び固定の発振器出力に基いて、画面中央部分に長方形
のサンプリングエリアを設定し、このサンプリングエリ
アの範囲内のみの輝度信号の通過を許容するゲート開閉
信号をゲート回路５ｆに供給している。前述のように構
成された焦点評価値発生回路５は、常時１フィールド分
の焦点評価値をフィ−ルド毎に出力する。

【０００６】合焦動作開始直後に、最初の焦点評価値は
最大値メモリ６と初期値メモリ７に 保持される。その
後、フォーカスモータ制御回路１０は、フォーカスモー
タ３を予め決められた方向に回転させるようにフォーカ
スモ−タ駆動回路３１の駆動を制御して、受光レンズ１
を支持するフォーカスリング２を回動させ、受光レンズ
１を光軸方向に変位させて撮像素子との間の距離を変化
させ第２比較器９出力を監視する。第２比較器９は、フ
ォーカスモータ駆動後の焦点評価値と初期値メモリ７に
保持されている初期評価値を比較し、その大小を出力す
る。

【０００７】フォーカスモータ制御回路１０は、第２比
較器９が大または小という出力を発 するまで、最初の
方向にフォーカスモータ３を回転せしめ、最新の焦点評
価値が初期評価値に比べ大であるという出力がなされた
場合にはそのままの回転方向を保持し、最新の評価値が
初期評価値よりも小さいと判断された場合には、フォー
カスモータの回転方向を逆にして、第１比較器８出力を
監視する。

【０００８】第１比較器８は、最大値メモリ６に保持さ
れている今までの最大の焦点評価値 と現在の評価値を
比較し、最新の焦点評価値が最大値メモリ６の内容に比
べて大きい（第１モード）、予め設定した第１の閾値以
上に減少した（第２モード）の２通りの比較信号Ｓ１、
Ｓ２を出力する。ここで最大値メモリ６は第１比較器８
の出力Ｓ１に基づいて、現在の評価値が最大値メモリ６
の内容よりも大きい場合には、その値が更新され、常に
現在までの焦点評価値の最大値が保持される。

【０００９】１３は、受光レンズ１を支持するフォーカ
スリング２の位置を指示するフォー カスリング位置信
号をその時のレンズ位置として位置検出回路３０より受
けて、このフォーカスリング位置を記憶する位置メモリ
であり、最大値メモリ６と同様に第１比較器８出力Ｓ１
に基づいて最大評価値となった場合のフォーカスリング
位置を常時保持するように更新される。

【００１０】フォーカスモータ制御回路１０は、第２比
較器９出力に基づいて決定された方 向にフォーカスモ
ータ３を回転させながら、第１比較器８出力を監視し、
焦点評価値が最大評価値に比べて予め設定された第１の
閾値Ｍより小さいという第２モードが指示されると同時
にフォーカスモータ３は逆転される。

【００１１】このフォーカスモータ３の逆転により、受
光レンズ１の移動方向は、例えば撮 像素子に接近する
方向から離れる方向へ、あるいはその逆に離れる方向か
ら接近する方向に変わる。

【００１２】この逆転後、位置メモリ１３の内容と、現
在のフォーカスリング位置信号とが 第３比較器１４に
て比較され、一致したとき、即ち受光レンズ１が焦点評
価値が最大となるレンズ位置に戻ったときに、フォーカ
スモータ３を停止させるようにフォーカスモータ制御回
路１０は機能する。同時にフォーカスモータ制御回路１
０はレンズ停止信号ＬＳを出力する。 尚、図４は上述
の山登り合焦動作におけ るレンズ位置と焦点評価値の
変化を示す図である。

【００１３】１１はフォーカスモータ制御回路１０によ
る合焦動作が終了して、レンズ停止信号ＬＳが発せられ
ると同時に、その時点での焦点評価値が保持される第４
メモリであり、後段の第４比較器１２でこの第４メモリ
１１の保持内容は現在の焦点評価値と比較され、現在の
焦点評価値が第４メモリ１１の内容に比べ、予め設定さ
れた変動幅である第２の閾値以上に変動したときに、被
写体が変化したと判断され、被写体変化信号が出力され
る。フォーカスモータ制御回路１０はこの信号を受け取
ると、再び合焦動作をやり直して被写体の変化に追随す
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のオー
トフォーカスシステムに於いては、サンプリングエリア
内のサンプル数を仮に２０００とすると、Ａ／Ｄ変換
器５ｅの直流オフセット電圧に±１／２ＬＳＢ（ＬＳ
Ｂ：Ａ／Ｄ変換の最下位ビットに相当する量）の誤差が
あるだけで焦点評価値が２０００の誤差を持つことにな
り、被写体のコントラストが低い場合、この誤差によっ
て合焦動作に誤動作を起こす原因となっていた。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、合焦動作の開
始前に、外光を遮断した状態で焦点評価値の算出を行
い、この評価値をオフセット値として、これ以後に得ら
れる撮像映像信号の直流バイアス電位をオフセット値に
相当するオフセット電圧にて制御することを特徴とす
る。

【００１６】

【作用】本発明は、上述のように構成したので、Ａ／Ｄ
変換回路の直流オフセット電圧誤差による焦点評価値へ
の影響がなくなり、低コントラストの被写体の撮影時に
も安定した合焦動作が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、図面に従って本発明の一実施例につい
て説明する。図１は本実施例の回路ブロック図である。
尚、前述の従来例の各図と同一部分については同一符号
を付して説明を省略する。

【００１８】撮像回路４から出力される撮像映像信号中
の輝度信号は、ゲート回路５ｆにて画面中央のフォーカ
スエリア内に相当する信号のみが抜き出されて、ＨＰＦ
５ｃに入力され、更にその高域成分のみが抜き出され、
コンデンサ２０に入力される。尚、ゲート回路５ｆは、
従来技術と同様に、同期分離回路５ａ、ゲ−ト制御回路
５ｂから得られるゲ−ト開閉信号により制御される。

【００１９】コンデンサ２０は、ＨＰＦ５ｃ出力の交流
成分のみを通過させ、更にこのコンデンサ２０と一定電
圧値を維持する電源電圧ライン＋Ｂ間に抵抗２１を挿入
することにより、コンデンサ２０から出力される交流信
号に基準の所定ＤＣバイアスが付与される。

【００２０】こうして得られる交流信号は、減算器２２
に入力される。ここで、減算器２２はコンデンサ２０出
力電圧より、後述する保持回路４４からのオフセット電
圧をアナログ的に減じて後段のＡ／Ｄ変換回路５ｅに出
力する。

【００２１】Ａ／Ｄ変換器５ｅは、積算回路５ｇと共に
評価値作成回路４５を構成するもので、入力された交流
信号は、Ａ／Ｄ変換器５ｅにて所定のサンプリング周期
にてサンプリングされ、各サンプリングデータはディジ
タル値に変換される。こうしてＡ／Ｄ変換されたデータ
は、積算回路５ｇにて１フィールド期間にわたって積算
され、即ち１フィールド間に得られる全データの総和が
算出され、焦点評価値としてマイコン５０に出力され
る。

【００２２】マイコン５０は、図２の一点鎖線で囲んだ
フォーカス制御部の動作をソフトウェア的に処理する機
能を有し、通常撮影時には１フィールド毎に入力される
焦点評価値が極大値をとるようにフォーカスモータ駆動
回路３１を制御して、レンズ１を撮像素子に対して光軸
方向に変位させて合焦動作を実行する。

【００２３】また、マイコン５０は合焦動作の実行直
前、即ち本ビデオカメラに電源が投入された直後にオフ
セット電圧検出モードとなる。この検出モードでは、ま
ず絞り機構６０の絞り量の制御を為すアイリスモ−タ６
１を駆動させるアイリスモータ駆動回路６２を制御し
て、合焦動作の実行直前に絞り機構６０を完全な閉状態
として外部からの光の撮像素子への入射を阻止し、この
状態で評価値発生回路４５から得られる１フィールド分
の焦点評価値をオフセット値とし、このオフセット値に
比例してデュ−ティ−比が変化するＰＷＭに変換してオ
フセット電圧発生回路４０に出力する。

【００２４】オフセット電圧発生回路４０は、検波回路
４１、バッファアンプ４２、ゲイン調整回路４３及び電
圧保持回路４４にて構成され、マイコン５０からのＰＷ
Ｍ出力が検波回路４１にて振幅検波されてＤＣ電圧に変
換され、バッファアンプ４２を経てゲイン調整回路４３
にて所定のゲイン調整が為された後に、電圧保持回路に
入力されてオフセット電圧として保持され、この電圧保
持が完了した時点でマイコン５０はオフセット電圧検出
モードから解除される。尚、ゲイン調整回路４３のゲイ
ンは、予め減算器２２にてオフセット電圧分が完全に相
殺されるように最適値に設定されている。また、ゲイン
調整回路４３出力電圧が負の場合には、減算器２２は実
質的に加算器として機能する。更に、遮光状態でのオフ
セット値用の焦点評価値算出は１フィールド期間のみで
ある。

【００２５】このようにして、検出モードが解除される
と、絞り機構６０の完全閉状態が解除され、これ以降は
最適露出状態が維持されるように、図示省略の露出調整
装置からの露出制御信号によりアイリスモータ駆動回路
６２が作動し、通常の撮影状態となると共にマイコン５
０からのＰＷＭ出力が発せられなくなる。

【００２６】オフセット電圧発生回路４０は、オフセッ
ト電圧検出モードが終了した以降は、新たなオフセット
電圧の検出は為さず、従って、検出モード以降に実行さ
れる通常撮影時には、検出モード時に保持回路４４に保
持されているオフセット電圧が減算器２２に入力され
る。

【００２７】こうして通常撮影時には、Ａ／Ｄ変換器５
ｅへの入力信号中でＡ／Ｄ変換器５ｅのオフセット電圧
が相殺されるように、抵抗２１を介して設定されている
ＤＣバイアスに、保持回路４４に保持されているオフセ
ット電圧が減ぜられて評価値検出回路４５に入力される
ことになり、得られる焦点評価値にはＡ／Ｄ変換器５ｅ
の直流オフセット電圧誤差が除去されていることにな
る。

【００２８】尚、前述の実施例では、マイコン５０から
のＰＷＭ出力は遮光時の１フィールド分の焦点評価値に
ついてのみ出力し、通常撮影時には出力されないが、こ
れに代えて、遮光時のオフセット値をマイコンに内蔵さ
れたメモリに記憶しておき、これに相当するデュ−ティ
−比のＰＷＭを通常撮影中も出力し続けるように構成す
れば、電圧保持回路４４が不要になる。また，合焦動作
に際して，レンズを固定にして，撮像素子を光軸方向に
変位させてレンズと撮像素子間の距離を変化させる様に
構成することも可能である。

【００２９】

【発明の効果】上述の如く本考案によれば、Ａ／Ｄ変換
器の直流オフセット電圧誤差による焦点評価値への影響
が取り除かれ、低コントラストの被写体に対しても安定
した合焦動作が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路ブロック図である。

【図２】従来例の回路ブロック図である。

【図３】従来例の要部回路ブロック図である。

【図４】合焦動作の説明図である。

【図５】フォーカスエリアの説明図である。

【符号の説明】

４５ 評価値作成回路 ４０ オフセット電圧発生回路 ２２ 減算器 ５０ マイクロコンピュータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像画面の特定領域内の複数サンプリン
   グ点での撮像輝度信号の高域成分レベルのＡ／Ｄ変換出
   力の総和を焦点評価値として算出する評価値算出手段
   と、 レンズへの外光入力を遮断した状態で前記算出手段での
   算出結果であるオフセット値に相当するオフセット電圧
   作成手段と、 通常撮影時の撮影輝度信号の直流バイアス電位より前記
   オフセット値に該当するオフセット電圧を減ずるバイア
   ス制御手段と、 前記焦点評価値が極大値となるように前記レンズと撮像
   素子間の相対位置関係を制御するフォーカス制御手段を
   備えるオートフォーカスカメラ。