JP2737945B2 - フォーカス制御装置 - Google Patents

フォーカス制御装置

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JP2737945B2
JP2737945B2 JP63214360A JP21436088A JP2737945B2 JP 2737945 B2 JP2737945 B2 JP 2737945B2 JP 63214360 A JP63214360 A JP 63214360A JP 21436088 A JP21436088 A JP 21436088A JP 2737945 B2 JP2737945 B2 JP 2737945B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばビデオカメラのオートフォーカスシ
ステムに適用して好適なコントラスト検出方式のフォー
カス制御装置に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、例えばビデオカメラのオートフォーカスシ
ステムに適用して好適なコントラスト検出方式のフォー
カス制御装置において、撮像信号中の輝度成分の最大値
を検出し、この検出結果に基づいて撮像レンズのフォー
カス位置を調整するフォーカス制御装置において、起動
点から所定時間低速でフォーカス位置を移動させて、輝
度成分が増大する方向を判別する判別手段と、所定時間
経過後、輝度成分が所定レベルより小さいときは、この
所定レベルを超えるまでフォーカス位置を高速で移動さ
せ、輝度成分が所定レベルより大きいときは、フォーカ
ス位置を低速で移動させる移動手段とを有することによ
り、フォーカス位置の動きが円滑になると共に短時間で
合焦点に近づき、合焦点の変動に対する追従性が良くな
るようにしたものである。
〔従来の技術〕
ビデオカメラのオートフォーカス方式には、合焦方式
の原理から分類すると、測距方式とピント検出方式があ
る。測距方式は、被写体までの距離を測距し、これに応
じてレンズを位置制御するものである。ピント検出方式
は、撮像面でのピントを検出し、ピントが合った位置に
レンズを位置制御するものである。
ピント検出方式に分類されるもののひとつに、コント
ラスト検出方式がある。コントラスト検出方式は、例え
ば特願昭62−1466228号に示される如く、レンズが合焦
点位置に近づくと、撮像画像のエッジが明瞭になってい
くことを利用してフォーカス制御を行うものである。撮
像画像のエッジが明瞭になっていくことは、ビデオ信号
中の高域成分が増加していくことに対応する。
このようなコントラスト検出方式によるオートフォー
カス回路は、ピントが合った位置である合焦点の判定
を、以下に示す方式で行われていた。即ち、例えば撮像
信号中の輝度信号より合焦点を検出する場合、画面中に
予め設定された複数箇所の検出点での輝度信号レベルの
1画面分の積分値は、第2図に特性曲線yで示す如く、
撮像レンズのピントの合った距離(フォーカス位置)が
合焦点(この例では2m)に近づくに従って山なりに増大
し、この合焦点を越えると再び減少する。このため、こ
の輝度信号レベルの積分値が最大値になる2mを検出すれ
ば良いのであるが、実際には撮像レンズのフォーカスリ
ングを2mの位置から前後に多少回動させて、2mの位置の
輝度レベルの積分値y0がこの前後の位置の輝度レベルの
積分値y-,y+より高いことを検出することで、2mのフォ
ーカス位置が最大値であることを検出する。そして、こ
のような検出作業でフォーカスリングが2mになって合焦
状態になると、周期的にフォーカスリングを前後に多少
回動させて、この前後のフォーカス位置での輝度レベル
の積分値が最大値y0を越えないことを検出し続ける間、
合焦状態にあると判断し、このフォーカス位置での撮像
を維持させる。
そして、例えばこの合焦点である2mでの輝度レベルの
1画面分の積分値が大幅に変化したとき或いは2mの直前
又は直後のフォーカス位置での積分値が2mでの積分値を
越えたことを検出したときには、複写体の移動等により
合焦点のフォーカス位置が変化したと判断し、再度輝度
レベルの積分値の最大値の検出作業を行い、合焦点を捜
索する。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、合焦点の捜索時に高速でフォーカスリング
を回動させれば、フォーカスリングの回動位置が合焦点
から離れているときにも短時間で合焦点に近づくが、こ
の場合単位時間当りの回動量が大きいので、最大値であ
る曲線yの頂上を検出するために必要な前後の位置の輝
度レベルの積分値y+,y-の検出時点が、最大値y0から離
れてしまい、合焦点近傍での撮像レンズのフォーカス位
置の変動量が大きく円滑に動かない不都合があった。さ
らに高速での回動は、起動時に輝度レベルが増大する方
向を判別するときにも、フォーカスリングが円滑でない
動きをする不都合があった。また、低速でフォーカスリ
ングを回動させると、フォーカスリングの回動位置が合
焦点から離れているときには、合焦点に近づくまでに時
間がかかり、オートフォーカス動作の応答性が悪くなる
不都合があった。
本発明は斬かる点に鑑み、オートフォーカス動作の応
答性を速くすると共にフォーカスリングの動きが円滑な
フォーカス制御装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のフォーカス制御装置は、撮像信号中の輝度成
分の最大値を検出し、この検出結果に基づいて撮像レン
ズのフォーカス位置を調整するフォーカス制御装置にお
いて、起動点から所定時間低速でフォーカス位置を移動
させて、輝度成分が増大する方向を判別する判別手段
と、上記所定時間経過後、上記輝度成分が所定レベルよ
り小さいときは、該所定レベルを超えるまで上記フォー
カス位置を高速で移動させ、上記輝度成分が該所定レベ
ルより大きいときは、上記フォーカス位置を低速で移動
させる制御手段とを有するものである。
〔作用〕
本発明のフォーカス制御装置によると、回動させる方
向を判別する必要のある起動時から所定時間は低速でフ
ォーカスリング(1a)を回動させるので、回動方向の切
換わり等が低速による少ない動きで円滑に行われ、合焦
点である可能性が低い低輝度レベル時には高速でフォー
カスリング(1a)の回動位置を合焦点に近づけさせるの
で短時間で合焦点に近づき、合焦点である可能性の高い
高輝度レベル時には低速でフォーカスリング(1a)を回
動させて合焦点近傍での最高値の検出が少ない動きで円
滑に行われる。
〔実施例〕
以下、本発明のフォーカス制御装置の一実施例を、第
1図及び第2図を参照して説明しよう。
本例はビデオカメラのオートフォーカス機構に適用し
たフォーカス制御回路で、第1図は全体構成を示す。こ
の第1図において(1)は撮像レンズを示し、この撮像
レンズ(1)を通した像光がCCD型の固体撮像体(以下C
CDと称す)(2)の結像面に結像する。この場合、撮像
レンズ(1)のフォーカスリング(1a)を後述するモー
タ(11)が回動駆動させることで、フォーカス位置が変
化し、CCD(2)の結像面に結像する像光のフォーカス
調整が行われる。
そして、このCCD(2)が撮像により出力する撮像信
号を、撮像信号処理回路(3)に供給し、この撮像信号
処理回路(3)で撮像信号を所定の映像信号に変換し、
この映像信号を出力端子(4)より出力させる。
また、撮像信号処理回路(3)が撮像信号より抽出し
たベースバンドの輝度信号成分を、ハイパスフィルタ
(以下HPFと称する)(5)に供給する。このHPF(5)
は100k Hz以上の信号を通過させるフィルタで、このHPF
(5)の出力輝度信号を、増幅器(6)を介してローパ
スフィルタ(以下LPFと称する)(7)に供給する。こ
のLPF(7)は3M Hz以下の信号を通過させるフィルタで
ある。
そして、このLPF(7)が出力する輝度信号を、アナ
ログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジ
タル変換器(8)によりディジタル信号化した後、積分
回路(9)に供給し、この積分回路(9)で積分処理を
行う。この場合、積分回路(9)はディジタル積分回路
で、1フィールド毎に1画面分の輝度信号の全てのフォ
ーカス検出点の輝度レベルを積分化する回路である。な
お、1画面中のフォーカス検出点は、予め画面の中央部
の近傍で複数箇所設定してある。そして、この積分回路
(9)が演算した積分値データを、中央処理装置(以下
CPUと称する)(10)に供給する。
そして、CPU(10)がこの積分回路(9)からの積分
値データより判断した結果に基づいて、フォーカスリン
グ(1a)回動用のモータ(11)に所定の駆動信号を供給
し、フォーカス調整を行うようにしてある。
この場合、CPU(10)が行うフォーカス調整は、モー
タ(11)に高速駆動信号又は低速駆動信号を供給して、
フォーカスリング(1a)を高速又は低速の2段階の速度
で回動駆動させるようにしてある。この高速と低速とで
は、速度に例えば1.6倍の違いがある。そしてこの速度
の切換わりは、合焦点の変動を検出してフォーカスリン
グ(1a)を最初に起動させるときは低速で起動させ、回
動方向の検出(即ち輝度レベルが増大する方向の検出)
を行うのに必要な0.5秒間はこの低速での回動を維持さ
せる。そして、この起動時から0.5秒間が経過すると、
輝度レベルの積分値が一定の閾値Dsp(第2図参照)以
下であるときには、フォーカスリング(1a)を高速で回
動駆動させる。
この閾値Dspは、合焦点での輝度レベルの積分値が比
較的高い値に集中していることを利用して設定したもの
で、閾値Dsp以上で合焦点になる可能性が高く、閾値Dsp
以下では合焦点になる可能性が低い。
そして、起動時から0.5秒間が経過した後に、輝度レ
ベルの積分値が一定の閾値Dspを越えると、フォーカス
リング(1a)を低速で回動駆動させるようにしてある。
次に、本例のフォーカス制御回路が行うフォーカス制
御動作を説明する。まず、CCD(2)が出力する撮像信
号より撮像信号処理回路(3)が抽出したベースバンド
の輝度信号が、HPF(5)及び増幅器(6)を介してLPF
(7)に供給されるようになる。このため、HPF(5)
とLPF(7)とで輝度信号より100k Hz以上3M Hz以下の
信号成分が抽出され、この100k〜3M Hzの輝度信号成分
がアナログ・ディジタル変換器(8)でディジタル信号
化された後、積分回路(9)で1画面分の全てのフォー
カス検出点のデータが積分される。この場合の積分値と
しては、例えばこのビデオカメラの結像面から2mの距離
に撮像物体があり、合焦点までの距離が2mであるとする
と、第2図に示す如く撮像レンズ(1)のフォーカスリ
ング(1a)が距離2mの位置であるとき頂点として、積分
値が増大する曲線の特性yが得られる。ここで、この制
御回路の起動時にフォーカスリング(1a)の回動位置が
距離1mであるとすると、CPU(10)には積分値y1が得ら
れる。このとき、この起動時にはCPU(10)がモータ(1
1)に低速駆動信号を供給して、フォーカスリング(1
a)を低速でわずかに両方向に回動させ、いずれの方向
にフォーカスリング(1a)を回動させたとき積分値が増
大するかをCPU(10)が判別する。この判別動作は0.5秒
以内に終了する。
そしてこの判別動作が終了すると、CPU(10)の制御
により積分値が増大する方向、即ち第2図例の場合には
フォーカス位置の距離を長くする方向(矢印U方向)に
フォーカスリング(1a)を回動させる。このとき、この
方向が定まった動作を開始した後に起動時から0.5秒を
経過するので、以後は積分値が閾値Dspを越えたか否か
の判別を行って回動速度を制御する。例えば第2図例の
場合、起動時から0.5秒を経過したとき、積分値が閾値D
spよりも下の値y2であるとすると、CPU(10)はモータ
(11)に高速駆動信号を供給し、フォーカスリング(1
a)を高速で回動させる。
そしてこの回動によりフォーカス位置が2mに近づい
て、積分値が閾値Dspの値y3を越えると、CPU(10)はモ
ータ(11)に低速駆動信号を供給し、フォーカスリング
(1a)を低速で回動させる。そして、この低速回動によ
り、積分値が距離2mのときの最大値y0になることを検出
する。このときには、フォーカスリング(1a)が距離2m
を一旦越えて最大値y0からわずかに減少した積分値y+
検出することで、距離2mのときの積分値y0が最大値であ
るとCPU(10)が判別し、この2mの位置が合焦点である
と判断して、低速回動のままフォーカスリング(1a)を
距離2mの位置に戻して止めさせる。
そして、この最大の積分値y0を検出した後は、合焦状
態が継続しているか否かを検出する。即ち、一定間隔毎
にフォーカスリング(1a)をわずかに前後に回動させ
て、直前及び直後のフォーカス位置での輝度成分の積分
値がy0よりも減少した積分値y-,y+を検出することで、
距離2mでの積分値y0が最大値であることを確認し、合焦
状態が継続していると判断する。この合焦判定を行うと
きにも、輝度成分の積分値は閾値Dspを越えているの
で、低速でフォーカスリング(1a)を回動させる。
そして、この合焦判定により合焦状態でなくなったこ
とを検出したときには、再度この回路を起動させて上述
した輝度成分の積分値の最大値を捜索する作業を行う。
このように本例のフォーカス制御回路によると、フォ
ーカスリング(1a)の回動方向を判別するのに必要な0.
5秒間は低速でフォーカスリング(1a)を回動させるの
で、起動時の回動方向の切換わり等が低速による少ない
動きで円滑に行われる。そして、この0.5秒が経過する
と、合焦点である可能性が低い閾値Dsp以下の低輝度レ
ベル時には、高速でフォーカスリング(1a)を回動させ
るので、短時間でフォーカス位置が合焦点に近づく。そ
して、合焦点である可能性が高い閾値Dsp以上の高輝度
レベル時には、低速でフォーカスリング(1a)を回動さ
せるので、合焦点近傍での最高値の検出が少ない動きで
円滑に行われる。このため、フォーカスリング(1a)の
動きが円滑になると共に合焦点に短時間で近づき、合焦
点の変動に対する追従性が良くなる利益がある。
なお、上述実施例においては高速と低速とを切換える
閾値Dspを絶対的な値として設定したが、例えば単位時
間当りの積分値の変化量に応じて高速と低速との切換え
を行うようにしても良い。即ち、第2図に示す如く、特
性yはフォーカス位置が合焦点に近づくに従って傾斜が
急になる性質があり、この傾斜が急になることを単位時
間当りの変化量が増大することで検出できる。このた
め、単位時間当りの積分値変化量が一定量以上になると
合焦点に近づいたと判断して、フォーカスリング(1a)
の回動を高速駆動から低速駆動に切換えるようにしても
良い。また、この変化量に応じて閾値Dspを多少変化さ
せるようにしても良い。
また、本発明は上述実施例に限らず、本発明の要旨を
逸脱することなく、その他種々の構成が取り得ることは
勿論である。
〔発明の効果〕
本発明のフォーカス制御装置によると、撮像信号中の
輝度成分の積分値の検出結果に基づいてフォーカス位置
の移動速度を最適な状態に制御するので、フォーカス位
置の移動が円滑になると共に合焦点に短時間で近づき、
合焦点の変動に対する追従性が良くなる利益がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のフォーカス制御装置の一実施例を示す
構成図、第2図は第1図例の説明に供する特性図であ
る。 (1)は撮像レンズ、(1a)はフォーカスリング、(1
0)は中央制御装置、(11)はモータである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像信号中の輝度成分の最大値を検出し、
    この検出結果に基づいて撮像レンズのフォーカス位置を
    調整するフォーカス制御装置において、 起動点から所定時間低速で上記フォーカス位置を移動さ
    せて、輝度成分が増大する方向を判別する判別手段と、 上記所定時間経過後、上記輝度成分が所定レベルより小
    さいときは、該所定レベルを超えるまで上記フォーカス
    位置を高速で移動させ、上記輝度成分が該所定レベルよ
    り大きいときは、上記フォーカス位置を低速で移動させ
    る制御手段と を有することを特徴とするフォーカス制御装置。
JP63214360A 1988-03-04 1988-08-29 フォーカス制御装置 Expired - Lifetime JP2737945B2 (ja)

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EP89302118A EP0331502B1 (en) 1988-03-04 1989-03-03 Focus control apparatus and methods
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JPH06169420A (ja) * 1992-05-07 1994-06-14 Gold Star Co Ltd ビデオカメラシステムの焦点調節装置及び焦点調節方法
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