JP3412713B2 - ピント調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピント調整方法係り、特
に焦点評価値が最大となるようにピント補正を行うピン
ト調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のテレビカメラ等においては、カメ
ラマンがビューファインダーの被写体像を見ながら、マ
ニュアル操作によってフォーカスレンズの位置を移動し
てピント調整を行っている。しかし、長焦点レンズでフ
ォーカシングの感度が高い場合や、カメラの解像力の割
にビューファインダが小さくピントが確認しにくい場合
には、マニュアル操作で常に満足するようなピント調整
を行うのは難しいという問題がある。

【０００３】そこで、特開平１ー１５８８８１号公報に
おいて次のようなピント調整方法が提案されている。こ
のピント調整方法によると、初めのピント調整は、マニ
ュアル操作等に基づいて行われる（第１の合焦手段）。
そして、第１の合焦手段によるピント調整の後、合焦動
作終了又は外部手動操作に基づいて発生する起動信号を
受けて、コントラスト検出法による自動ピント調整が行
われる（第２の合焦手段）。

【０００４】上記コントラスト検出法は、撮影光学系を
透過した画像のコントラストを焦点評価値という電気的
な量で評価し、コントラストが最も高くなるように、即
ち、焦点評価値が最大となるように撮影光学系のピント
調整を行うというものである。上記第２の合焦手段は、
撮影光学系のフォーカスレンズを所定の時間間隔で複数
回、所定移動量だけ移動させ、それぞれの移動位置でフ
ォーカスレンズの位置と焦点評価値を検出する。そし
て、検出されたフォーカスレンズの位置と焦点評価値か
ら焦点評価値が最大となるフォーカスレンズの位置を決
定し、その位置にフォーカスレンズを移動する。この結
果、目視判断が困難な高域空間周波数成分に対するピン
ト合わせを行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１ー１５８８８１号公報に記載のピント調整方法で
は、第１の合焦手段と第２の合焦手段を独立に行ってい
るため、第１の合焦手段によってフォーカスレンズを焦
点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置近傍に設定
した場合においても、第２の合焦手段によって、これと
は無関係に焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位
置を検出するためにフォーカスレンズを無用に移動させ
てしまうという問題がある。従って、第１の合焦手段が
有効に生かされず、また、第１の合焦手段から第２の合
焦手段への切り換え時にピントがずれたり、第２の合焦
手段でのピント調整に時間がかかるという問題があっ
た。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、マニュアル操作によって、フォーカスレンズを
所要の位置に移動させると、その後、その位置から焦点
評価値が最大となる位置にフォーカスレンズを円滑に且
つ短時間で移動させることができるピント調整方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、マニュアル操作によってフォーカスレンズ
の位置を調整する第１の合焦手段と、フォーカスレンズ
を含む撮影光学系及び撮像素子を介して得られる映像信
号に基づいて得られる被写体像の鮮鋭度を示す焦点評価
値が最大になるように前記フォーカスレンズの位置を調
整する第２の合焦手段とを併用するピント調整方法であ
って、前記第１の合焦手段によるフォーカスレンズ位置
の調整中に順次フォーカスレンズ位置と該位置における
焦点評価値を検出し、これらのフォーカスレンズ位置と
焦点評価値を記憶し、前記第１の合焦手段による調整終
了後又は前記第２の合焦手段の起動指令後、前記記憶し
たフォーカスレンズ位置と焦点評価値とに基づいて焦点
評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を検出し、前
記検出した位置にフォーカスレンズを移動させるように
したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明によれば、マニュアル操作によってフォ
ーカスレンズの位置を移動させピント調整を行っている
間に、順次フォーカスレンズ位置と該位置における焦点
評価値の検出を行い、これらフォーカスレンズ位置と焦
点評価値を記憶する。そして、前記マニュアル操作の終
了後、前記記憶したフォーカスレンズ位置と焦点評価値
の中から焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置
を検出し、このフォーカスレンズ位置が前記記憶したフ
ォーカスレンズ位置の内で最端位置のものでない場合
は、このフォーカスレンズ位置を合焦点とする（即ち、
マニュアル操作時において記憶した焦点評価値が極大値
を持つ場合はこの焦点評価値に対応するフォーカスレン
ズ位置を合焦点とする）。

【０００９】もし、前記焦点評価値が最大となるフォー
カスレンズ位置が前記記憶したフォーカスレンズ位置の
内で最端位置のものであった場合は、前記記憶したフォ
ーカスレンズ位置と焦点評価値に基づいて焦点評価値が
最大となる位置を予測し、この予測したフォーカスレン
ズ位置を合焦点とする。そして、マニュアル操作が終了
すると、即座にフォーカスレンズを前記合焦点に移動さ
せる。

【００１０】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るピント調
整方法の好ましい実施例を詳述する。図１は本発明に係
るピント調整方法を適用したテレビカメラにおけるオー
トフォーカス装置の内部構成を示すブロック図である。

【００１１】同図において、被写体像は、フォーカスレ
ンズ１２、変倍レンズ１４、マスターレンズ１６、絞り
１８等から構成されている撮影光学系１０によって固体
撮像素子（ＣＣＤ）２０の受光面に結像され、ここで電
気信号に変換された後、撮像回路２２に出力される。撮
像回路２２は、ＣＣＤ２０から出力された信号から映像
信号を形成し、この映像信号をビューファインダ４８や
モニタＴＶ等の外部映像表示装置５０に出力する。これ
により、ビューファインダ４８や外部映像表示装置５０
には撮影中の映像が表示される。

【００１２】ピント調整時において、まず、カメラマン
のマニュアル操作に基づいてピント調整が行われ、カメ
ラマンがフォーカス操作部４２を操作すると、その操作
量（回転量）と回転方向に対応したパルス信号が、イン
クリメンタルロータリエンコーダ４４から出力される。
このパルス信号はロータリエンコーダカウンタ４６によ
ってアップカウント又はダウンカウントされ、回転量に
比例した値に数値化される。そして、ＣＰＵ３２はロー
タリエンコーダカウンタ４６から出力されるカウント値
に基づいて、フォーカスレンズ位置を示す位置指令信号
を出力し、フォーカスレンズ１２を移動させる。即ち、
ＣＰＵ３２から出力される位置指令信号は、Ｄ／Ａ変換
器３３によってアナログ信号に変換されてモータ駆動回
路３４に加えられる。モータ駆動回路３４の他の入力に
は、ポテンショメータ４０からフォーカスレンズ１２の
位置を示す信号が加えられており、モータ駆動回路３４
はこれらの２入力信号の差分をとり、この差信号を増幅
した駆動信号をフォーカスモータ３６に出力する。フォ
ーカスモータ３６が駆動されると図示しない駆動機構を
介して、フォーカスレンズ１２が光軸方向に移動する。
尚、ロータリエンコーダカウンタ４６のカウント値は、
ＣＰＵ３２が読み出す毎に０にリセットされる。

【００１３】そして、上記マニュアル操作時において、
前記撮像回路２２は、輝度信号をハイパスフィルタ（Ｈ
ＰＦ）２４に出力するとともに、映像信号に合わせて同
期信号をフォーカスエリア選択ゲート２８、加算器３
０、ＣＰＵ３２に出力する。ＨＰＦ２４は上記輝度信号
に含まれる高周波成分を抽出する。この抽出された高周
波成分は、画像の鮮鋭度が高い程、多く含まれるため、
この高周波成分を積分することによって積分範囲での平
均的な画像の鮮鋭度の高低を数値化することができる。

【００１４】ＨＰＦ２４を通過した高周波成分は、Ａ／
Ｄ変換器２６によってデジタル信号に変換され、フォー
カスエリア選択ゲート２８に入力する。このフォーカス
エリア選択ゲート２８は、撮像画面上の中央部のフォー
カスエリアに対応する信号のみを抽出する回路であり、
このフォーカスエリアに写された被写体（主要被写体）
に関する情報のみを抽出する。

【００１５】フォーカスエリア選択ゲート２８によって
抽出されたデジタル信号は加算器３０に出力され、１フ
ィールド分の前記デジタル信号が積算される。この積算
された値は画像の鮮鋭度を示す焦点評価値としてＣＰＵ
３２に出力される。ＣＰＵ３２はマニュアル操作を行っ
ている間にフォーカスレンズ１２の位置と加算器３０か
ら出力される焦点評価値をＣＰＵ３２内部の図示しない
記憶部に記録していく。そして、この記録したフォーカ
スレンズ位置と焦点評価値を基に焦点評価値が最大とな
るフォーカスレンズ１２の位置を求め、前記マニュアル
操作の終了後、この求めた位置にフォーカスレンズ１２
を移動させる。尚、詳細は後述する。

【００１６】フォーカスレンズ１２の位置はポテンショ
メータ４０によって検出され、Ａ／Ｄ変換器３８を介し
てＣＰＵ３２に出力される。フォーカスレンズ１２の移
動は、ＣＰＵ３２から出力される位置指令信号に基づい
て行われる。次に、図２のフローチャートを用いてピン
ト調整の処理手順を説明する。最初に、フォーカス操作
部４２からマニュアル操作がされているか否かを判断す
る（Ｓ１０）。もし、マニュアル操作がされている場合
は、アドレスを示すカウンタを０にセットする（Ｓ１
２）。そして、焦点評価値を加算器３０から読み込み、
カウンタの示すＣＰＵ３２の記憶部のアドレスに記録す
る（Ｓ１４）。続いて、カウンタを１増加し（Ｓ１
６）、フォーカスレンズ１２の位置を読み込み、このフ
ォーカスレンズ位置をカウンタの示すアドレスに記憶す
る（Ｓ１８）。

【００１７】次に、マニュアル操作がされているか否か
の判断を行い（Ｓ２０）、マニュアル操作がされている
場合は、カウンタを１増加し（Ｓ２２）、このカウンタ
が記憶部の最大アドレスｍ（ｍは奇数）を越えているか
否かを判断する（Ｓ２４）。もし、最大アドレスｍを越
えている場合は、カウンタを０にリセットし（Ｓ２
６）、ステップＳ１４に戻る。尚、カウンタを０にリセ
ットするのは古いデータから順に新しいデータに書き換
わるようにするためである。

【００１８】ステップＳ１４からステップＳ２６までの
処理は、マニュアル操作が行われている間繰り返し行わ
れ、垂直ブランキング期間において処理される。マニュ
アル操作が終了した後は、ステップＳ２０の判断処理に
よって、ステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０で
は、上記ステップＳ１４からステップＳ２６までの処理
でＣＰＵ３２の記憶部に記憶された焦点評価値の中から
最大であるものを検出する。そして、最大の焦点評価値
を検出すると、この最大の焦点評価値が記録されている
アドレスの次のアドレスに記録されているフォーカスレ
ンズの位置（即ち、最大の焦点評価値を検出した時のフ
ォーカスレンズの位置）をＰ_MAXに代入し（Ｓ３２）、
このＰ_MAXの値がＣＰＵ３２の記憶部に記録されている
フォーカスレンズ位置の中で最端のフォーカスレンズ位
置と等しいか否かを判断する（Ｓ３４）。もし、等しい
場合には、Ｐ_MAXのフォーカスレンズ位置以外に焦点評
価値が最大となるフォーカスレンズ位置が存在する可能
性があるため、ＣＰＵ３２の記憶部に記録してあるフォ
ーカスレンズ位置と焦点評価値に基づいて焦点評価値が
最大となる位置をラグランジュの補間法を用いて算出す
る。そして、この算出したフォーカスレンズ位置をＰ
_MAXに代入する（Ｓ３６）。尚、ラグランジェの補間法
については後述する。

【００１９】焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ
の位置Ｐ_MAXが決定されると、このＰ_MAXの位置にフォー
カスレンズを移動させ、再び、ステップＳ１０に戻りフ
ォーカス操作が行われるまで待機する。以上のピント調
整方法によりピント調整が行われる様子を図３に示す。
図３には、（Ａ）と（Ｂ）の２つのタイプが示され、そ
れぞれ横方向はフォーカスレンズの位置、縦方向は焦点
評価値を表している。同図に記されているａからｄまで
はマニュアル操作の間にフォーカスレンズが移動した軌
跡を表し、これらａからｄまでの位置において、焦点評
価値が検出されＣＰＵ３２の記憶部にフォーカスレンズ
の位置とともに記録されている。同図ｅは上記Ｐ_MAXの
位置を表し、最終的にピントの微調整によってフォーカ
スレンズを移動させ停止させる位置を表している。

【００２０】同図（Ａ）は、マニュアル操作によってフ
ォーカスレンズが焦点評価値の最大となる位置を通過し
た場合で、同図ｃの位置が図２のステップＳ３０によっ
て検出され、このフォーカスレンズ位置がＰ_MAXに代入
される。この場合、図３のｃ点は、ＣＰＵ３２の記憶部
に記録されているフォーカスレンズ位置（ａ、ｂ、ｃ、
ｄ点）の中で最端に位置するものではないため、フォー
カスレンズはｃの位置（即ち、ｅの位置）に移動する。

【００２１】同図（Ｂ）は、マニュアル操作によって焦
点評価値が最大となる位置を通過しなかった場合で、同
図ｄの位置が図２のステップＳ３０によって検出され、
このフォーカスレンズ位置がＰ_MAXに代入される。この
場合は、ｄ点がＣＰＵ３２の記憶部に記録されているフ
ォーカスレンズ位置の中で最端に位置するものであるた
め、焦点評価値が最大となる位置Ｐ_MAXは、ｂ、ｃ、ｄ
の３点のフォーカスレンズの位置と焦点評価値を参照
し、ラクランジェの補間法によって求める。

【００２２】ここで、上記ラグランジェの補間法の説明
を行う。本実施例においては、フォーカスレンズの位置
に対する焦点評価値を２次曲線で近似する。従って、こ
の２次曲線のパラメータを算出するために３点のフォー
カスレンズの位置とこの位置における焦点評価値のデー
タを用いる。このデータは、上記記憶部に最後に記録さ
れたメモリのアドレスから５単位上位アドレスまでのも
のを用いる。即ち、マニュアル操作が終了したときのフ
ォーカスレンズの位置から２回前の焦点評価値検出時に
おけるフォーカスレンズの位置までのデータを用いる
（図３（Ｂ）においてはｂ、ｃ、ｄの３点のデータを用
いる）。ただし、アドレス０の上位アドレスは最大メモ
リアドレスｍとみなす。

【００２３】図４はラグランジェの補間法の説明に用い
るための説明図で、Ｘ軸方向にフォーカスレンズ位置、
Ｙ軸方向に焦点評価値を表している。今、フォーカスレ
ンズは同図ｄ点に位置しており、同図ｂ、ｃ、ｄ点の３
点において検出された焦点評価値を用いて焦点評価値が
最大となるフォーカスレンズ１２の位置ｘ_P を求める。

【００２４】各点の座標は、 ｂ（ｘ₀ ，ｙ₀ ） …(1) ｃ（ｘ₁ ，ｙ₁ ） …(2) ｄ（ｘ₂ ，ｙ₂ ） …(3) である。

【００２５】この３点を通る２次曲線の極大点Ｐ
（ｘ_P ，ｙ_P ）のｘ座標ｘ_P をラグランジュの補間多項
式を用いて求める。ｂ（ｘ₀ ，ｙ₀ ）、ｃ（ｘ₁ ，
ｙ₁ ）、ｄ（ｘ₂ ，ｙ₂ ）の３点を通る焦点量曲線の式
Ｐ（ｘ）は次のように表される。 ここで(1) 、(2) 、(3) を(5) 式に代入すると、 Ｌ₀(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ₁)（ｘ−ｘ₂)｝／｛（ｘ₀ −ｘ₁)（ｘ₀ −ｘ₂)｝ …(6) Ｌ₁(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ₀)（ｘ−ｘ₂)｝／｛（ｘ₁ −ｘ₀)( ｘ₁ −ｘ₂)｝ …(7) Ｌ₂(ｘ）＝｛（ｘ−ｘ₀)（ｘ−ｘ₁)｝／｛（ｘ₂ −ｘ₀)（ｘ₂ −ｘ₁)｝ …(8) 式(6) 、(7) 、(8) を式(4) に代入して Ｐ(ｘ）＝ ｙ₀ ・Ｌ₀(ｘ）＋ｙ₁ ・Ｌ₁(ｘ）＋ｙ₂ ・Ｌ₂(ｘ） …(9) (9) 式からＰ(ｘ）の最大値となるｘ_P の値を求める。
この値はＰ'(ｘ）＝０を解くことによって得られ、ＣＰ
Ｕ３２による数値解析によって導出される。

【００２６】尚、上記ラグランジェの補間法において
は、２次曲線によって焦点評価値曲線を近似していた
が、これよりも高次の曲線によって近似することも可能
である。ただし、近似する曲線の次数に応じて、参照す
るデータの数を増やす必要がある。このようにして図３
（Ｂ）の場合は、ラグランジェの補間法を用いてＰ_MAX
を計算し、ＣＰＵ３２によってフォーカスレンズ１２を
Ｐ_MAXの位置（同図ｅ）に移動させ停止させる。

【００２７】尚、図３（Ａ）のように、カメラマンのマ
ニュアル操作によって焦点評価値が最大となる位置を通
過した場合においても、焦点評価値の検出を行った位置
が必ずしも焦点評価値が最大となる位置と一致するとは
限らない。即ち、図５に示すように実際の焦点評価値の
最大点で焦点評価値の検出を行っていない場合がある。
従って、特に、ＣＰＵ３２の記憶部に記録されているフ
ォーカスレンズ位置の間隔が広すぎて十分な精度が得ら
れない場合等には、図３（Ａ）の場合と同様にラグラン
ジェの補間法を用いてＰ_MAXを求めるようにしてもよ
い。

【００２８】また、上記ラグランジェの補間法において
は、参照するフォーカスレンズ位置と該位置における焦
点評価値を新しいものから順に３点抽出していたが、参
照するフォーカスレンズ位置の間隔が狭すぎると、実際
の焦点評価値の最大位置と上記ラグランジェの補間法に
よって予測した焦点評価値の最大位置との誤差が大きく
なるため、参照するフォーカスレンズ位置の間隔が適度
な大きさになるように抽出するようにしてもよい。

【００２９】更に、上記実施例では、ピント補正をマニ
ュアル操作が終了するとともに行っていたが、ピント補
正起動スイッチを設けて、このスイッチを操作すること
によってピント補正が開始されるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るピント
調整方法によれば、マニュアル操作によってフォーカス
レンズを移動させピント調整を行っている間に、フォー
カスレンズの位置と該位置における焦点評価値の検出を
行い、マニュアル操作によるピント調整が終了した後、
これら検出したフォーカスレンズ位置と該位置における
焦点評価値に基づいて焦点評価値が最大となるフォーカ
スレンズ位置を求め、この決定位置にフォーカスレンズ
を移動させることによって、円滑に且つ短時間でフォー
カスレンズを最良結像位置に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るピント調整方法を適用した
テレビカメラにおけるオートフォーカス装置の内部構成
を示すブロック図である。

【図２】図２は本発明に係るピント調整方法の処理手順
を示すフローチャートである。

【図３】図３は本発明に係るピント調整方法においてフ
ォーカスレンズが移動する軌跡を示す説明図である。

【図４】図４はラグランジェの補間法の説明に用いる説
明図である。

【図５】図５は図３の（Ａ）において、十分な精度で焦
点評価値の検出が行われない場合を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…撮影光学系 １２…フォーカスレンズ １４…変倍レンズ １６…マスタレンズ １８…絞り ２０…ＣＣＤ ２２…撮像回路 ２４…ＨＰＦ ２８…フォーカスエリア選択ゲート ３０…加算器 ３２…ＣＰＵ ３４…モータ駆動回路 ３６…フォーカスモータ ４２…フォーカス操作部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−203485（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−308555（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119385（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−37827（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−114773（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−158881（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/36 H04N 5/232

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マニュアル操作によってフォーカスレン
   ズの位置を調整する第１の合焦手段と、フォーカスレン
   ズを含む撮影光学系及び撮像素子を介して得られる映像
   信号に基づいて得られる被写体像の鮮鋭度を示す焦点評
   価値が最大になるように前記フォーカスレンズの位置を
   調整する第２の合焦手段とを併用するピント調整方法で
   あって、 前記第１の合焦手段によるフォーカスレンズ位置の調整
   中に順次フォーカスレンズ位置と該位置における焦点評
   価値を検出し、これらのフォーカスレンズ位置と焦点評
   価値を記憶し、 前記第１の合焦手段による調整終了後又は前記第２の合
   焦手段の起動指令後、前記記憶したフォーカスレンズ位
   置と焦点評価値とに基づいて焦点評価値が最大となるフ
   ォーカスレンズ位置を検出し、 前記検出した位置にフォーカスレンズを移動させるよう
   にしたことを特徴とするピント調整方法。
2. 【請求項２】 前記焦点評価値が最大となるフォーカス
   レンズ位置は、前記記憶したフォーカスレンズ位置と焦
   点評価値とから焦点評価値曲線を予測し、該焦点評価値
   曲線の最大値に対応するフォーカスレンズ位置である請
   求項１のピント調整方法。
3. 【請求項３】 前記焦点評価値が最大となるフォーカス
   レンズ位置は、前記記憶した焦点評価値に極大値が存在
   する場合には、その極大値に対応するフォーカスレンズ
   位置である請求項１又は２のピント調整方法。