JP3109862B2

JP3109862B2 - オートフォーカス装置

Info

Publication number: JP3109862B2
Application number: JP03148848A
Authority: JP
Inventors: 一也小林
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH057324A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオートフォーカス装置、
詳しくは、撮像素子からの映像信号出力に基づく光電変
換面上の像の鮮鋭度を表わす信号（以下、コントラスト
情報と呼称する）の変化より合焦状態を検出するオート
フォーカス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動合焦方式の一つとして、撮像
素子を用いる撮像装置において結像レンズを繰り出しま
たは繰り込むときの映像信号に基づき、その合焦の度合
いを示す被写体のコントラスト情報を得て、その値のピ
ーク値を求め、このピーク値を示す位置を合焦位置と判
断して、その位置に結像レンズを駆動する方式のものが
あった。この合焦方式は、「山登り方式」と呼称され、
例えば、ＮＨＫ技術研究報告（昭和４０年，第１７巻・
第１号，通算第８６号，第２１ページ〜第３７ページ）
に詳しく説明されている。

【０００３】この山登り方式を使った合焦検出装置の中
で、結像レンズを繰出しまたは繰込むことにより順次得
られるコントラスト情報の毎回の値が過去との比較にお
ける最大値よりも所定の自然数ｍ回低い値を示したこと
を認識したら、上記最大値を示したレンズ位置を合焦位
置と判定する方式が、先に本出願人より特願平２−４０
１３２７号として提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特願平
２−４０１３２７号で提案された焦点調節方法では、所
定の自然数ｍを大きく設定した場合、レンズの駆動速度
が速ければピーク点（合焦点）をオーバーランして行き
過ぎる量が大きくなる。即ち、レンズ１段当りの駆動量
を一定とし、例えば１フィールドが１／６０秒のＮＴＳ
Ｃ方式の映像信号周期に同期してコントラスト情報を取
り込んでレンズ駆動するシステムの場合、１フィールド
期間に、レンズを２段，３段と動かすと、コントラスト
検出回数は同じでもレンズ駆動速度が速くなり、レンズ
駆動量が大きくなる。従って、上記自然数ｍの値が一定
でも、レンズ駆動速度によってはピーク点のオーバラン
量が変ってしまう。

【０００５】上記を図６により説明すると、上記所定の
自然数ｍを３とした場合、レンズ駆動速度が１段／フィ
ールドではレンズ位置がＬ₃になったとき点Ｐを合焦ポ
イントと判定できる。しかしながら、レンズ駆動速度が
２段／フィールドでは、レンズ位置がＬ₆に達して始め
て点Ｐを合焦ポイントと判定する。

【０００６】さて、この場合レンズ位置がＬ₃で十分ピ
ーク越えを判断できる量であるとすれば、レンズ駆動速
度が２段／フィールドの場合には、３段分余分に行き過
ぎることになり合焦速度がその分遅くなるという問題が
ある。更にバックラッシュがあればそのバックラッシュ
分が加算される。つまり、山登り方式の合焦動作では、
レンズの戻し動作開始位置を適切に設定する必要があ
る。

【０００７】そこで本発明の目的は、上記問題点を解消
し、結像レンズと撮像素子の光電変換面との距離の所定
時間間隔毎の変化量つまりレンズ駆動速度に相応して上
記自然数ｍの値つまりレンズの戻し動作開始位置を適切
に設定し、これによって山登り動作時の合焦精度、速度
を向上することのできるオートフォーカス装置を提供す
るにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】本発明のオー
トフォーカス装置は、結像レンズと該レンズに対応する
撮像素子の光電変換面との距離を漸次変化させ、この漸
次の変化の過程で、所定時間間隔で、該撮像素子からの
映像信号出力に基づく上記光電変換面上の像の鮮鋭度を
表わす信号を毎回得、この毎回の信号レベルをその過去
の最大値と比較してｍ回連続して低くなったことが認識
されたとき、結果的に該過去の最大値の信号レベルがそ
のピーク値であるとして、上記結像レンズと撮像素子の
光電変換面との距離をこのピーク値に対応する値に至ら
しめるようにしたオートフォーカス装置であって、上記
結像レンズと撮像素子の光電変換面との距離の上記所定
時間間隔毎の変化量に相応して上記ｍの値を、該変化量
が比較的大なるときはｍの値を比較的小さく、該変化量
が比較的小なるときはｍの値を比較的大きく設定する手
段を備えたことを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を電子スチルカメラに適用した
実施例により説明する。なお、本発明の第１実施例は図
２〜４の、第２実施例は図５の、それぞれのフローチャ
ートに示すように構成されているが、ハード面の構成は
同じなので、そのブロック構成を図１により先づ説明す
る。

【００１０】本発明に係るオートフォーカス装置を内蔵
する電子スチルカメラは、図１に示すように、主に結像
レンズ１と、撮像素子２と、撮像信号増幅やサンプルホ
ールド処理を行う撮像処理回路３と、出力端子部４と、
コントラスト情報を撮像信号から抽出するＢ．Ｐ．Ｆ．
（バンドパスフィルタ）回路５と、上記コントラスト情
報をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路６と、
ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，などで構成される演算処理回
路７と、上記結像レンズ１を駆動するモータ８と、この
モータ８のためのモータドライブ回路９と、図示されな
い映像記録再生系とによって構成されている。

【００１１】以上の構成を持つ撮像装置の動作は、ま
ず、被写体光が結像レンズ１を介して取り込まれ、撮像
素子２の受光面上に被写体像として結像する。撮像素子
２よりの出力信号は撮像処理回路３においてサンプルホ
ールドされ、撮像信号として出力端子部４およびＢ．
Ｐ．Ｆ．回路５に出力される。そして、その信号は出力
端子部４から記録再生系の回路へ出力される。

【００１２】上記Ｂ．Ｐ．Ｆ．回路５では、所定の高周
波成分がコントラスト値として抽出され、更に、Ａ／Ｄ
変換回路６によりデジタル値に変換され、演算処理回路
７のＲＡＭに取り込まれる。この演算処理回路７は、上
記コントラスト値のピーク点の認識手段、所定の自然数
ｍの値を決定する手段、並びに、合焦判別手段等を内蔵
し、更に、合焦検出動作並びに合焦動作時にモータドラ
イブ回路９を介してモータ８を駆動し、結像レンズ１を
所定の位置に移動せしめる制御手段等を内蔵している。

【００１３】次に、本発明の第１実施例を示すオートフ
ォーカス装置における合焦処理を含む処理動作を図２の
フローチャートを用いて説明する。この場合、合焦検出
処理はレンズ繰り出し方向（以下、正転方向と呼称す
る）で検出を行うものとする。また、フローチャート中
に出てくる変数を説明すると、ｎは現レンズ繰り出し位
置を示す段数、ｓは第１のレンズ位置から第２のレンズ
位置までの間におけるコントラスト情報の毎回の値が過
去の最大値ＣMAX より低い場合の検出回数で以後低値検
出回数と呼称する。更に、レンズ駆動速度をＡ，Ｂ，Ｃ
の３通りに分けその速さの順にＡ＞Ｂ＞Ｃとする。更にまた、ｍを所定の自然数としてＭmax ，Ｍ
typ ，Ｍmin ，に分けＭmax ＞Ｍtyp ＞Ｍmin とする。

【００１４】また、このフローでは上記光学系の焦点調
節状態をある方向に変化させる過程において、順次得ら
れる上記コントラスト値の毎回の値が過去の最大値Ｃma
x よりも低い値が検出された回数である低値検出回数ｓ
が設定値ｍと等しくなった場合、少なくともレンズ位置
がピーク位置を越えたものと判断する。

【００１５】図２において、このフローがスタートする
と、段数ｎを初期リセットつまり最も繰り込まれた∞位
置に設定する（ステップＳ１１６）。そして、ハード的
に設定されたレンズ駆動速度をチェックし（ステップＳ
１１７）、速い速度Ａなら所定の自然数ｍに最小値Ｍmi
n を（ステップＳ１１８）、中間の速度Ｂなら中間値Ｍ
typ を（ステップＳ１１９）、遅い速度Ｃなら最大値Ｍ
max を（ステップＳ１２０）、それぞれセットしてステ
ップＳ１０１に進む。

【００１６】このステップＳ１０１においては、現レン
ズ繰り出し位置を示す段数ｎにおけるコントラスト値Ｃ
ｎを演算処理回路７に取り込む。そして、ステップＳ１
０２でモータ８を１段正転駆動し、結像レンズ１を繰り
出す。ステップＳ１０３において同様に現レンズ繰り出
し位置の段数ｎ＋１におけるコントラスト値Ｃｎ＋１を
演算処理回路７に取り込む。そして、ステップＳ１０４
で上記コントラスト値ＣｎとＣｎ＋１とを比較し、Ｃｎ
＋１の方が小であった場合は、コントラスト値が山登り
処理の降下領域に入ったと判断してステップＳ１０５に
進む。また、小でなかった場合は、まだコントラスト値
の上昇領域が続いていると判断してステップＳ１０６に
ジャンプする。そのステップＳ１０６では段数ｎをイン
クリメントしてステップＳ１０２に戻る。

【００１７】一方、ステップＳ１０５に進んだ場合、低
値検出回数ｓを１に設定して、ステップＳ１０７で上記
最大値Ｃmax に値Ｃｎを読み込む。回数の認識手段であ
るステップＳ１０８で上記低値検出回数ｓと所定の自然
数ｍとを比較し、まだ値ｓがｍに達していない場合はス
テップＳ１０９に進む。しかし、値ｓとｍが等しくなっ
た場合、設定回数だけ上記低値検出が行われたことにな
り、コントラスト値ピーク点を検出できたものとしてス
テップＳ１１５にジャンプする。そして、後述する合焦
処理サブルーチンを実行した後、本処理を終了する。

【００１８】上記ステップＳ１０９においては、モータ
８を更に１段正転駆動しレンズ１を繰り出す。ステップ
Ｓ１１０で現レンズ位置の段数ｎ＋２におけるコントラ
スト値Ｃｎ＋２を演算処理回路７に取り込む。そして、
ステップＳ１１１で上記コントラスト値Ｃmax とＣｎ＋
２とを比較しＣmax の方が大である場合は、この低値検
出を続行するためステップＳ１１２に進む。また、大き
くなかった場合、即ち、現コントラスト値の方が過去の
最大値より大きかったときは、コントラスト値は再び上
昇状態になったと判断され、ステップＳ１１４にジャン
プする。そして、段数ｎを２回インクリメントしてステ
ップＳ１０２に戻る。上記ステップＳ１１２に進んだ場
合、低値検出回数ｓをインクリメントし、更に、ステッ
プＳ１１３で段数ｎもインクリメントする。そして、ス
テップＳ１０８に戻り、再び検出動作を繰り返す。

【００１９】前記ステップＳ１１５でコールされるサブ
ルーチン合焦処理は図３に示す合焦処理Ａが該当する。
この処理はステップＳ１２１において、前記ステップＳ
１０７で書き替えられているコントラスト値の過去の最
大値Ｃmax に対応する段数位置を合焦位置と見做し、そ
の位置まで結像レンズ１を移動する。そして、本サブル
ーチンからリターンする。

【００２０】上記合焦処理Ａの変形例として合焦処理Ｂ
を提案することができる。この変形例のものも、同様に
上記最大値Ｃmax に対応するレンズ位置データに基づい
て合焦処理されるが、この場合は、図４に示されるステ
ップＳ１２３において他の合焦処理動作が実行される。
そして、他の合焦処理動作の装置としては、レンズ駆動
系の機械的バックラッシュ補正処理を有する駆動系を適
用することができる。この場合上記レンズ位置は駆動時
にはバックラッシュ分ずらして合焦位置が設定される。

【００２１】上記第１実施例では、コントラスト値のピ
ーク点を単一ごとのコントラスト値の変化のみで判断せ
ず、所定の自然数ｍ回低値検出されたときをもって、上
記ピーク点として認識する。そして、所定の自然数ｍ
を、前記図１に示す結像レンズ１と撮像素子２の光電変
換面との距離の所定時間間隔毎の変化量つまりレンズ駆
動速度に応じて、該駆動速度が比較的大なるときは自然
数ｍの値を比較的小さく、該駆動速度が比較的小なると
きはｍの値を比較的大きく設定するようにしている（上
記ステップＳ１１７〜Ｓ１２０参照）。

【００２２】従って、従来のオートフォーカス装置のよ
うに低い値の認識を直前の値と比較するようなことはな
く、常に過去の最大値と比較することによって、必ずし
も、コントラスト値が一様に減少する状態でなく、減少
の傾向にあれば、低い値が検出されたとして回数に加算
してゆく。そして、レンズ駆動速度が遅い場合には１フ
ィールド当りの駆動量が小さいためコントラスト値の変
化が小さいから所定の自然数ｍを多くすることにより合
焦点通過の精度を向上することができる。一方、レンズ
駆動速度が速い場合には所定の自然数ｍを少なくするこ
とにより、合焦点を通過する際のオーバーラン量が小さ
くなるから合焦速度を向上させることができる。これに
よりピーク点、またはピーク点を越えたことを正確に且
つ迅速に検出できる。

【００２３】次に、本発明の第２実施例を図５により説
明する。上記第１実施例ではレンズ駆動速度をハード的
に設定していたのに対し、この第２実施例では合焦動作
に影響を与えるパラメータ、例えばコントラスト値、輝
度情報、結像レンズ１の焦点距離あるいはＦＮｏ等によ
りソフト的に設定するレンズ駆動速度設定手段（ステッ
プＳ１２１）を、ステップＳ１１６とＳ１１７の間に介
挿した点が異なる。この点を除けば上記図２に示した第
１実施例と異なるところがないので、同じフローには同
じステップ番号を付してその説明を省略する。

【００２４】この第２実施例によれば、レンズ駆動速度
が遅い場合には所定の自然数ｍを多くすることにより合
焦点通過の精度を向上させ、一方、レンズ駆動速度が速
い場合には所定の自然数ｍを少なくすることにより、合
焦点を通過する際のオーバーラン量を小さくして合焦速
度を向上させた点は上記第１実施例と同じであるが、レ
ンズ駆動速度の初期値設定を自動的に、合焦動作に影響
を与えるパラメータを斟酌して行うようにしたので、上
記第１実施例より正確に且つ迅速にピーク点またはピー
ク点越えを検出することができる。

【００２５】上記各実施例によれば、合焦動作時のレン
ズ駆動速度を判断し、自然数ｍの最適値を決定するよう
にしたので、正確な且つ無駄のないＡＦシステムを構成
できる。

【００２６】上記各実施例では本発明を電子スチルカメ
ラに適用した例で説明したが、本発明はこれに限定され
るものでなく、銀塩カメラやビデオムービ等に広く適用
することができることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、結像
レンズと撮像素子の光電変換面との距離の所定時間間隔
毎の変化量つまりレンズ駆動速度に相応して自然数ｍの
値を、該変化量が比較的大なるときはｍの値を比較的小
さく、該変化量が比較的小なるときはｍの値を比較的大
きく設定するようにしたので、山登り方式の合焦動作を
最適化して合焦精度，速度を向上することができるとい
う顕著な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオートフォーカス装置が適用され
た電子スチルカメラのブロック構成図。

【図２】本発明の第１実施例を示すオートフォーカス装
置における合焦処理動作のフローチャート。

【図３】上記図２におけるサブルーチン合焦処理のフロ
ーチャート。

【図４】上記図２におけるサブルーチン合焦処理の別の
フローチャート。

【図５】本発明の第２実施例を示すオートフォーカス装
置における合焦処理動作のフローチャート

【図６】従来のオートフォーカス装置におけるレンズ位
置に対するコントラスト値を示す線図。

【符号の説明】

１…結像レンズ２…撮像素子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】結像レンズと該レンズに対応する撮像素
子の光電変換面との距離を漸次変化させ、この漸次の変
化の過程で、所定時間間隔で、該撮像素子からの映像信
号出力に基づく上記光電変換面上の像の鮮鋭度を表わす
信号を毎回得、この毎回の信号レベルをその過去の最大
値と比較してｍ回連続して低くなったことが認識された
とき、結果的に該過去の最大値の信号レベルがそのピー
ク値であるとして、上記結像レンズと撮像素子の光電変
換面との距離をこのピーク値に相応する値に至らしめる
ようにしたオートフォーカス装置であって、上記結像レ
ンズと撮像素子の光電変換面との距離の上記所定時間間
隔毎の変化量に相応して上記ｍの値を、該変化量が比較
的大なるときはｍの値を比較的小さく、該変化量が比較
的小なるときはｍの値を比較的大きく設定する手段を備
えたことを特徴とするオートフォーカス装置。