JP2773126B2 - 焦点制御装置 - Google Patents

焦点制御装置

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JP2773126B2
JP2773126B2 JP63051295A JP5129588A JP2773126B2 JP 2773126 B2 JP2773126 B2 JP 2773126B2 JP 63051295 A JP63051295 A JP 63051295A JP 5129588 A JP5129588 A JP 5129588A JP 2773126 B2 JP2773126 B2 JP 2773126B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばコントラスト検出方式の焦点制御
装置に関する。
〔発明の概要〕
この発明は、例えばコントラスト検出方式の焦点制御
装置において、レンズ位置を移動させるフォーカスモー
タの回転に伴って発生するFG信号を用いてフォーカスモ
ータの回転速度を制御することにより、レンズを所望の
移動速度で正確に移動できるようにしたものである。
〔従来の技術〕
ビデオカメラに用いられるオートフォーカス方式に
は、所謂山登り制御を行って合焦位置を得るようにした
ものがある。例えば、オートフォーカス方式のひとつと
して、合焦位置ではビデオ信号の直流分を除く周波数成
分が最大になることを利用して、ビデオ信号の直流分を
除く周波数成分を積算した値を評価値データとし、この
評価値データが最大となる位置にレンズポジションを制
御するようにしたものがある(例えは特願昭62−146628
号)。このようなオートフォーカス方式では、評価値デ
ータが最大となる合焦位置にレンズポジションを制御す
るのに、前後の評価値データを比較していき、評価値デ
ータが増加から減少に転じるかどうかを判断していくよ
うな処理がなされる。このような処理は、山登り制御と
呼ばれている。
第3図は、このような方式の従来のオートフォーカス
機構の一例である。
第3図において、レンズ51は、駆動モータ52により移
動される。レンズ51を介された像がCCD撮像素子53で撮
像される。CCD撮像素子53の出力が信号処理回路54に供
給される。信号処理回路54から輝度信号Yが取り出さ
れ、この輝度信号Yがバンドパスフィルタ55を介して検
波回路56に供給される。検波回路56の出力がA/Dコンバ
ータ57に供給される。A/Dコンバータ57の出力が積算回
路58に供給される。積算回路58で所定領域内のA/Dコン
バータ57の出力が積算される。この積算回路58の出力が
評価値データとされ、この評価値データがコントローラ
60に供給される。コントローラ60から駆動モータ52の駆
動信号が出力さ、この駆動信号がドライバインターフェ
ース61を介して駆動モータ52に供給される。
コントローラ60は、積分回路58から出力される評価値
データが最大となる位置にレンズ51のレンズポジション
を制御するものである。このような制御には、前述した
ように、山登り制御が用いられる。
すなわち、例えばレンズポジションと評価値データの
関係が第4図に示すようなカーブで示されるとする。こ
の場合、レンズ51を一方向に移動させながら、レンズポ
ジションlnで得られる評価値データDnと、これに連続す
るレンズポジションln+1で得られる評価値データDn+1
比較され、レンズポジションlnで得られる評価値データ
Dnがこれに連続するレンズポジションln+1で得られる評
価値データDn+1より小さくなるまでレンズ51が移動され
る。
第4図に示すように、レンズポジションを右方に移動
させた場合、評価値データが最大値Dmaxとなるレンズポ
ジションlfocusを通過するまでは、評価値データは増加
していく。評価値データが最大値Dmaxとなるレンズポジ
ションlfocusを通過すると、評価値データが減少に転じ
る。したがって、このようにレンズポジションを一方向
に移動させながら、前後のレンズポジションln、ln+1
評価値データDn、Dn+1が増加から減少に転じるかどうか
を判断していくような山登り制御を行うと、評価値デー
タが最大値Dmaxとなるレンズポジションlfocusを通過し
たことが判断でき、これにより合焦位置が得られる。
ところで、レンズポジションの変化と評価値データの
変化の関係を示すカーブ中には、ノイズが混入したり、
手ぶれ等の影響を受けたりして、第5図に示すような凹
凸が生じることがある。このようにカーブ中に凹凸が生
じている場合、上述したようにレンズポジションを一方
向に移動させながら、前後のレンズポジションの評価値
データが増加から減少に転じるかどうかを判断していく
ような山登り制御を行うと、凹凸の部分を評価値データ
が最大となるレンズポジションであると誤判別してしま
うことがある。
すなわち、例えば、第5図において、レンズポジショ
ンlaの評価値データDaと、レンズポジションla+1の評価
値データDaの評価値データDa+1を比較すると、レンズポ
ジションlaよりレンズポジションla+1の評価値データD
a+1の方が小さい。このように前後のレンズポジション
の評価値データが増加から減少に転じているので、この
位置で評価値データが最大となるレンズポジションを通
過したと判断してしまう。
そこで、前後のレンズポジションの評価値データが増
加から減少に転じるかどうかを判断する際に、所定のス
レショルド値をもたせることが行われている。すなわ
ち、前後のレンズポジションの評価値データが所定のス
レショルド値以上減少しているかどうかを判断し、所定
のスレショルド値を越えて減少に転じた場合には、評価
値データが最大となるレンズポジションを通過したと判
断するようにしている。
ところで、山登り制御では、評価値データが最大とな
るレンズポジションを検出したときのレンズポジション
は、評価値データが最大となるレンズポジションよりオ
ーバーランする。そこで、このオーバーラン分だけレン
ズ51の位置を戻すような処理がなされている。
このように、評価値データが最大となるレンズポジシ
ョンを見つけてからオーバーラン分だけレンズ51の位置
を戻すような処理を行う際に、駆動モータ52を高速回転
させたままの状態にしておくと、レンズ51が評価値デー
タが最大となるレンズポジションで正しく停止できな
い。
そこで、評価値データが最大となるレンズポジション
を見つけてからーバーラン分だけレンズ51の位置を戻す
ような処理を行う際には、駆動モータ52を低速回転させ
るようにしている。従来のオートフォーカス機構では、
駆動モータ52の速度を変える場合、駆動モータ52に与え
る電圧を切り換えるようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような従来のオートフォーカス機構では、駆動モ
ータ52の速度を駆動モータ52に与える駆動電圧に応じて
設定するようにしている。そして、駆動モータ52の速度
を変える場合、駆動モータ52に与える電圧を切り換える
ようにしている。しかしながら、温度変動やトルク変動
により、同じ電圧を駆動モータ52に与えても常に同じ回
転数で駆動モータ52が駆動されるとは限らない。このた
め、このような従来のオートフォーカス機構では、駆動
モータ52を常に所望の回転速度に設定して回転させるこ
とができないという問題がある。
駆動モータ52を常に所望の回転速度で回転させること
ができないと、評価値データが最大となるレンズポジシ
ョンを見つけてから駆動モータ52を低速回転させてオー
バーラン分だけレンズ51の位置を戻すような処理を行う
際に、レンズ位置を正しく設定できない。
したがって、この発明の目的は、温度変動やトルク変
動が生じてもレンズを所定の速度で移動させることがで
きる焦点制御装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、レンズ位置を移動させるフォーカスモー
タ52の回転に伴ってFG信号発生を発生させ、このFG信号
に基づいてフォーカスモータ52の回転速度を制御するよ
うにしたことを特徴とする焦点制御装置である。
〔作用〕
駆動モータ2が回転するのに伴って、駆動モータ2か
ら逆起電力が生じる。この逆起電力が駆動モータ2の回
転を検出するFG信号としてドライバインターフェース11
を介してコントローラ10に供給される。
駆動モータ2を回転させる際の回転速度は、このFG信
号を用いて制御される。すなわち、所定の時間内のFG信
号がカウントされる。この所定時間内のFG信号のカウン
ト値から駆動モータ2の回転速度が検出される。検出さ
れた回転数と設定すべき回転数と比較して、これに応じ
た駆動電圧が駆動モータ2に与えられる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。
第1図において、レンズ1は、駆動モータ2により矢
印a及びb方向に回転可能とされる。これにより、レン
ズ1は矢印c及びd方向に移動し、フォーカス位置が制
御される。すなわち、駆動モータ2により、レンズ1が
矢印a方向に回転されると、レンズ1が矢印c方向に移
動する。この場合、レンズ1が近距離に合焦される。レ
ンズ1が矢印b方向に回転されると、レンズ1が矢印d
方向に移動する。この場合、レンズ1が遠距離に合焦さ
れる。レンズ1を介された像は、CCD撮像素子3で撮像
される。CCD撮像素子3の出力信号が信号処理回路4に
供給される。
信号処理回路4は、CCD撮像素子3の出力信号から輝
度信号Y及びクロマ信号Cを形成するもので、プロセス
回路、カラーエンコーダ等を有している。信号処理回路
4から輝度信号Yが取り出され、この輝度信号Yがバン
ドパスフィルタ5A及び5Bに供給される。バンドパスフィ
ルタ5Aは、中心周波数が例えば100kHzであり、バンドパ
スフィルタ5Bは、中心周波数が例えば500kHzである。
バンドパスフィルタ5A及び5Bで信号処理回路4から出
力される輝度信号Y中の所定の周波数成分が取り出され
る。このバンドパスフィルタ5A及び5Bの出力がスイッチ
回路6を介して選択的に出力される。
スイッチ回路6は、コントローラ10から出力されるス
イッチ制御信号SCにより被写体の状態により切り換えら
れる。例えばコントラストが強い被写体のときには、バ
ンドパスフィルタ5Aの出力が選択され、コントラストが
弱い被写体のときには、バンドパスフィルタ5Bの出力が
選択される。
スイッチ回路6の出力が検波回路7に供給される。検
波回路7の出力から、バンドパスフィルタ5A又は5Bから
出力される輝度信号Y中の所定の周波数成分のレベルが
検出される。検波回路7の出力がA/Dコンバータ8に供
給され、検波回路7から出力される輝度信号Y中の所定
の周波数成分のレベルの信号がディジタル化される。
A/Dコンバータ8の出力が積算回路9に供給される。
積算回路9には、コントローラ10から積算エリア制御信
号SAが供給される。A/Dコンバータ8から出力される輝
度信号Y中の所定の周波数成分のレベルのデータは、積
算回路9で、この積算エリア制御信号SAで指定されるエ
リアの間積算される。この積算された輝度信号Y中の所
定の周波数成分のレベルのデータが評価値データDとし
てコントローラ10に供給される。
コントローラ10は、積算回路9から出力される評価値
データDを用いて、山登り制御によりレンズ1の位置制
御を行い、レンズ1の合焦位置を得る。コントローラ10
からは、駆動モータ2の駆動信号が出力される。この駆
動信号がドライバインターフェース11を介して駆動モー
タ2に与えられる。
駆動モータ2が回転するのに伴って、駆動モータ2か
ら逆起電力が生じる。この逆起電力が駆動モータ2の回
転を検出するFG信号としてドライバインターフェース11
を介してコントローラ10に供給される。
駆動モータ2を回転させる際の回転速度は、このFG信
号を用いて制御される。すなわち、所定の時間内のFG信
号がカウントされる。この所定時間内のFG信号のカウン
ト値から駆動モータ2の回転速度が検出される。駆動モ
ータ2の回転速度は、FG信号の1周期当たりの時間をク
ロックをカウントして求めることも可能である。検出さ
れた回転数と設定すべき回転数と比較して、これに応じ
た駆動電圧がドライバインターフェース11を介して駆動
モータ2に与えられる。
FG信号は、光学的手段や磁気的手段により得るように
しても良い。
なお、ズームレンズの位置を検出するポテンショメー
タ12が設けられ、このポテンショメータ12の出力がコン
トローラ10に供給される。また、アイリス開度を検出す
るアイリス開度検出素子13が設けられ、アイリス開度検
出素子13の出力がコントローラ10に供給される。積算回
路9から出力される評価値データDを用いて山登り制御
を行う際には、ポテンショメータ12及びアイリス開度検
出素子13の出力により、評価値データDに対する係数が
設定される。
レンズ1の外周の一部には、このレンズ1を覆うよう
に反射膜15が取り付けられる。この反射膜15に対して発
光ダイオード16とフォトダイオード17が設けられる。フ
ォトダイオード17の出力がコントローラ10に供給され
る。
反射膜15は、レンズ1が可動範囲にある間に対応して
配置される。レンズ1の可動範囲外に対応する間は、欠
落部18とされている。レンズ1が可動範囲にあるときに
は、発光ダイオード16の出力光が反射膜15で反射され、
この反射光がフォトダイオード17で受光される。したが
って、フォトダイオード17から出力が得られる。レズ1
が端点に到達すると、発行ダイオード16の出力光は反射
膜15が配置されていない欠落部18を照射するため、フォ
トダイオード17から出力が得られなくなる。
レンズ1の合焦位置は、輝度信号Y中の所定の周波数
成分のレベルのデータを所定のエリア分積算して得られ
た評価値データDを用いて行える。すなわち、完全なピ
ンボケ状態から合焦状態に達し、再びピンボケになって
いく過程でのスペクトル成分の分布とその強度を測定し
て行くと、ピンボケ状態ではスペクトル成分は低域側に
あるとともにその大きさも小さく、ピントが合ってくる
に従ってスペクトル成分が高域側に移りその大きさも大
きくなる。このことから、ビデオ信号中の直流成分を除
いた全ての成分を積分したものをフォーカス評価値とし
て用いることができる。
前述したように、積算回路9の出力から評価値データ
Dが得られ、この評価値データDがコントローラ10に供
給される。そして、第2図に示すような山登り制御によ
り評価値データDが最大となるレンズポジションが検索
され、この評価値データDが最大となるレンズポジショ
ンが合焦位置とされる。
すなわち、第2図にフローチャートで示すように、駆
動モータ2によりレンズ1を一方向に移動させながら、
評価値データDnを得(ステップ)、これに連続する評
価値データDn+1を得る(ステップ)。評価値データDn
と評価値データDn+1との差をとり、評価値データが所定
のスレショルド値Δを越えて減少に転じたかどうかを判
断する(ステップ)。評価値データDn+1が評価値デー
タDnより大きいときには、評価値データの最大値に達し
ていないので、ステップに戻り、駆動モータ2の駆動
が続けられる。評価値データDn+1がスレショルド値Δを
越えて評価値データDnより小さくなったら、評価値デー
タの最大値を越えたと判断される(ステップ)。な
お、スレショルド値Δを設けているのは、レンズポジシ
ョンの変化と評価値データの変化の関係を示すカーブ中
に凹凸が生じた場合に対処するためである。このように
して評価値データの最大値を越えたと判断されたら、駆
動モータ2がオーバーラン分戻される。
ところで、実際の撮像画面は、コントラストの大きい
ものから、コントラストの小さいものまで非常に変化に
富んでいる。コントラストの大きい被写体では、レンズ
ポジションと評価値データの関係を示すカーブが急峻に
なり、その最大値が大きくなる。コントラストの小さい
被写体では、評価値データの関係を示すカーブが緩やか
になり、その最大値が小さい。したがって、ビデオ信号
中の直流成分を除いた全ての成分を積分して得られるフ
ォーカス評価値を処理する際には、広いダイナミックレ
ンジが要求される。
また、このようにビデオ信号中の直流成分を除いた全
ての成分を積分して得られるフォーカス評価値を処理す
るようにした場合、ダイナミックレンジを広くとらなけ
ればならなくなるので、コントラストの低い被写体には
合焦しにくくなる。
そこで、例えばビデオ信号を対数圧縮して処理するよ
うにしても良い。すなわち、第1図におけるバンドパス
フィルタ5A又は5Bから出力される輝度信号Yの所定の周
波数成分の信号を、logアンプを介して検波回路7に供
給するようにする。このようにすれば、広いダイナミッ
クレンジが確保できるとともに、コントラストの低い被
写体でのレンズポジションと評価値データの関係を示す
カーブの最大値が明瞭になる。したがって、コントラス
トの低い被写体からコントラストの高い被写体まで、正
確に合焦できる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、駆動モータ2が回転するのに伴っ
て生じる逆起電力が、駆動モータ2の回転を検出するFG
信号としてドライバインターフェース11を介してコント
ローラ10に供給される。駆動モータ2を回転させる際の
回転速度は、このFG信号を用いて制御される。このた
め、温度変動やトルク変動が生じても駆動モータ2を所
定の設定速度で回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のブロック図,第2図は山
登り制御の説明に用いるフローチャート,第3図は従来
のオートフォーカス機構の一例のブロック図,第4図及
び第5図は従来のオートフォーカス機構の一例の説明に
用いるグラフである。 図面における主要な符号の説明 1:レンズ,2:駆動モータ,3:CCD撮像素子,4:信号処理回
路,5A、5B:バンドパスフィルタ,9:積算回路,10コントロ
ーラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−17634(JP,A) 特開 昭63−60435(JP,A) 特開 昭63−174019(JP,A) 実開 昭61−24741 (JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/11 H04N 5/232

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビデオ信号の高域成分を検出し、上記ビデ
    オ信号の高域成分レベルのピーク値を検出して合焦状態
    を判断する合焦検出手段と、 レンズ位置を移動させるフォーカスモータと、 上記フォーカスモータから発生される逆起電力をカウン
    トし、上記フォーカスモータからの逆起電力のカウント
    値から上記フォーカスモータの回転速度を検出し、検出
    された上記フォーカスモータの回転速度と目標とする速
    度とを比較し、この比較出力に基づいて上記フォーカス
    モータの回転速度を制御する制御手段とを備え、 上記制御手段により上記レンズを所定の速度で送ると共
    に、上記合焦検出手段により上記高域成分レベルのピー
    ク値を検出して上記レンズを合焦位置に制御する ようにした焦点制御装置。
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