JP2709491B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、CCDなどの撮像素子の映像信号から情報を
得て合焦検出を行うビデオカメラ等の自動焦点調節装
置、さらに詳しく言えば山登り方式の自動焦点調節方式
に改良を施し、合焦時間を短縮した改良された自動焦点
調節装置に関する。

（従来の技術） 従来、映像信号の高周波成分に基づきオートフォーカ
シングを行う装置については、数多くの提案がある。

また、変倍レンズであるバリエータレンズによってズ
ーミングを行い、コンペンセータによりフォーカシング
を行うズームレンズ構成とオートフォーカスを組み合わ
せた提案（特開昭63−195632号公報）もなされている。

（発明が解決しようとする課題） これまでの映像信号によるオートフォーカス方式（山
登り方式）では、フォーカシング用レンズを動かしてみ
ないと、合焦方向へ近づいているかどうかの判定ができ
なかった。

また、光路を微動させ光学的に変調させ前後判定する
方式も提案されているが、この方式は構成が複雑とな
る。

また、前記提案（特開昭63−195632号公報）に係る発
明で用いられているレンズ構成は鏡胴の小形化，フォー
カスレンズの低負荷，小ストロークを特徴とするもので
ある。

そしてこの発明で、フォーカス補正を良く知られてい
る位相差方式の焦点検知を行っている。

位相差方式の焦点検知は、本来焦点の前後判定に関し
ては有利であるが、光路スペースの確保，光学・光路調
整などが必要である。

本発明の目的は、CCDなどの撮像素子の映像信号から
情報を得て合焦検出を行う形式の自動焦点調節装置に改
良を施し、合焦時間を短縮することができる自動焦点調
節装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明による自動焦点調節
装置は、バリエータレンズによるズーミング、コンペン
セータレンズによりフォーカシングを行うズームレンズ
を撮像部より得られる焦点信号により焦点調節をする自
動焦点調節装置において、 レンズ駆動信号により前記バリエータレンズおよびコ
ンペンセータレンズを駆動する手段と、 前記バリエータレンズの位置およびコンペンセータレ
ンズの位置を検知するレンズ位置情報検知手段と、 前記バリエータ位置情報と被写体距離により決まるコ
ンペンセータ合焦位置情報を記憶する記憶手段と、 前記バリエータの移動の際に撮像部より得られた映像
信号から焦点信号を発生する手段と、 前記焦点信号がバリエータの移動により増減したこと
を検出して前記記憶手段に記憶されたコンペンセータ合
焦位置情報と検出された増減情報とからコンペンセータ
レンズの合焦方向判定を行いレンズ駆動信号を発生する
コントロール回路とから構成されている。

前記映像信号から焦点信号を発生する手段はバリエー
タ位置情報により常に同じ被写体をその領域内に含むよ
うに領域可変できる焦点信号検出領域設定手段を含むよ
うに構成することができる。

前記映像信号から焦点信号を発生する手段は固定され
た検出領域からの信号を抽出する焦点信号検出領域設定
手段を含むように構成することができる。

（実施例） 以下、図面等を参照して、本発明をさらに詳しく説明
する。

第１図は、本発明による自動焦点調節装置の実施例を
示すブロック図である。

ズームレンズ10は物側レンズ11、ズーミングを行うバ
リエータレンズ12,フォーカシングを行うコンペンセー
タレンズ13および像側レンズ14を有している。

バリエータレンズ12、コンペンセータレンズ13はそれ
ぞれモータ27,28の軸に直結したリードスクリューをも
つ送り機構31,32でそれぞれ光軸方向に移動可能に設け
られている。

前記モータ27,28は、それぞれコントロール回路26か
らの信号により駆動されるモータ駆動回路24,25により
駆動される。

前記バリエータレンズ12、コンペンセータレンズ13の
位置の情報はレンズ位置情報検出手段がモータ27,28の
回転量等から位置の情報を検出してコントロール回路に
入力する。

撮像素子20より信号処理回路21を経由した映像信号に
よりコントラスト検出回路22から焦点状態に応じたレベ
ルの信号（焦点信号）をコントロール回路に出力する。

なお、エリアゲート回路23は、画面上のどの領域を検
出エリアとするかを選択，設定する。

これらの信号処理回路21、コントラスト検出回路22、
エリアゲート回路23は前記映像信号から焦点信号を発生
する手段を形成する。

エリアゲート回路23は焦点信号検出領域設定手段を形
成し、バリエータ位置情報により常に同じ被写体をその
領域内に含むよう構成されている。なお、固定された検
出領域からの信号を抽出するようにしても良い。

合焦情報記憶回路29にはズーム状態（バリエータ12の
位置）と、被写体距離と、コンペンセータレンズ13の有
るべき位置の関係（第２図参照）のデータが格納されて
いる。

第２図はズームレンズの焦点調節動作を説明するため
のグラフである。

自動焦点調節動作としては、バリエータレンズ12を移
動させズーミングをし、その両角において焦点信号を取
り込み，比較しながらコンペンセータレンズ13を移動さ
せフォーカシングを行う。

この実施例のレンズ10の撮影領域（ズーミング状態に
応じたある被写体距離で合焦するためのコンペンセータ
レンズ13の繰出量）は第２図に示すような曲線となる。

例えば、1mの距離にある被写体に合焦させるには、ズ
ーム状態に対応してコンペンセータレンズは1mの示す曲
線上にあればよい。

今被写体が2mの位置にあったとする。

そしてバリエータレンズ12の位置（ズーム状態）はA,
コンペンセータの位置をａとする。

ここでは、焦点信号はピークではないある値Vaをも
つ。なお2mの示す曲線上の位置にコンペンセータがあれ
ばピーク値となる。

この後バリエータレンズ12を移動させズーム状態がＢ
になったとすると、移動していないコンペンセータの合
焦位置までの繰出量はズーム状態Ａのときより大きくな
る。

つまり、焦点信号は低下しVbとなる。

この位置でオートフォーカス動作を行うとする。通常
は、フォーカシングレンズをどちらへ移動させるかわか
らないため、まずある方向（例えば至近側）へ移動させ
てみて、もし焦点信号が増加すれば合焦方向であるとわ
かる。

またもし、信号が減少すれば逆方向へ移動させなけれ
ばならないことがわかる。つまり、前後判定動作が不可
欠となる。

しかし、本発明では、先程、取り込んだVaの値より今
のVbの値が小さくなったとわかると、コントロール回路
26は合焦情報記憶回路29の内容からＡ→Ｂ間では、この
繰出量カーブ（コンペンセータの合焦位置情報）は右上
がりであるとわかっているため、合焦方向は至近側であ
るということになる。

そこでコントロール回路26はコンペンセータレンズ13
を至近方向（第２図において上方向）に移動させる信号
をモータ駆動回路25に出力する。つまり、ズーミング動
作後であれば、オートフォーカスのための前後判定は不
要となり、これに要する時間は短縮でき、合焦速度を短
縮させることができる。

ここで、バリエータレンズ12の移動によるズーミング
により画角が変わるため、検出エリア内の被写体内容が
一緒に変わってしまわないよう、ズーミングに合わせて
エリアゲート23によるエリア領域設定を変化させ、常に
同じ被写体がエリア内に納まるように構成することが効
果的である。また、例示した領域では撮影領域のカーブ
が右上がりであるが、ズーム状態によってこの傾きが異
なるため、バリエータの位置情報および代表的な繰出量
曲線に対応するデータは、合焦情報記憶回路29の内容で
すでに把握されている。

また、検出エリアの大きさをズーミングとともに変化
させなくても、焦点信号のわずかな変化から（画角や被
写体内容が大きく変わりだす前に）前後判定は可能であ
るため、より簡易な構成としてはエリアのサイズは固定
であってもかまわない。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による焦点調節装
置は、バリエータレンズによるズーミング，コンペンセ
ータレンズによるフォーカシングを行うレンズ構成（コ
ンペンセータ合焦式インナーフォーカスレンズ）と映像
信号によるオートフォーカスを組み合わせたため、 小形化に有利である。

レンズ駆動時、小ストローク，小負荷である。

また、ズーミングによる焦点信号変化により前後判定
ができるため、高速合焦が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による自動焦点調節装置の実施例を示
すブロック図である。 第２図は、ズームレンズの焦点調節動作を説明するため
の図である。 10……ズームレンズ 11……物側レンズ 12……バリエータレンズ 13……コンペンセータレンズ 14……像側レンズ 20……撮像素子 21……映像信号処理回路 22……コントラスト検出回路 23……エリアゲート回路 24,25……モータ駆動回路 26……コントロール回路 27,28……レンズ駆動モータ 29……合焦情報記憶回路 31,32……送り機構

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バリエータレンズによるズーミング、コン
   ペンセータレンズによりフォーカシングを行うズームレ
   ンズを撮像部より得られる焦点信号により焦点調節をす
   る自動焦点調節装置において、 レンズ駆動信号により前記バリエータレンズおよびコン
   ペンセータレンズを駆動する手段と、 前記バリエータレンズの位置およびコンペンセータレン
   ズの位置を検知するレンズ位置情報検知手段と、 前記バリエータ位置情報と被写体距離により決まるコン
   ペンセータ合焦位置情報を記憶する記憶手段と、 前記バリエータの移動の際に撮像部より得られた映像信
   号から焦点信号を発生する手段と、 前記焦点信号がバリエータの移動により増減したことを
   検出して前記記憶手段に記憶されたコンペンセータ合焦
   位置情報と検出された増減情報とからコンペンセータレ
   ンズの合焦方向判定を行いレンズ駆動信号を発生するコ
   ントロール回路とから構成したことを特徴とする自動焦
   点調節装置。
2. 【請求項２】前記映像信号から焦点信号を発生する手段
   はバリエータ位置情報により常に同じ被写体をその領域
   内に含むように領域可変できる焦点信号検出領域設定手
   段を含むことを特徴とする請求項１記載の自動焦点調節
   装置。
3. 【請求項３】前記映像信号から焦点信号を発生する手段
   は固定された検出領域からの信号を抽出する焦点信号検
   出領域設定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の
   自動焦点調節装置。