JPH01224716A - 焦点制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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６２−１４６６
２８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ａ
ｔｌＩ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を介されり像カ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５
６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れ、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５
２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ｉｎで得られる評価値データＤｆｉと、これに
連続するレンズポジション！７．．で得られる評価値デ
ータＤ　ｎ　＋　１が比較され、レンズポジション７！
、で得られる評価値データＤ、、がこれに連続するレン
ズポジションｌ、、。

、で得られる評価値データＤ、、。、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Ｄ□、となるレンズポ
ジション１ｆｏｃｕｔ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Ｄ　ｗａｘとな
るレンズポジションｌｆ６゜５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！。

、１７．１の評価値データＤ、、、Ｄ、、。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Ｄ□、とな゛るレン
ズポジションｌ　ｆｏｃｕｓ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（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
１．の評価値データＤ、と、レンズポジションｌ　ｍａ
ｌの評価値データＤ１．１を比較すると、レンズポジシ
ョン！、の評価値データＤ、よりレンズポジションｌ、
。、の評価値データＤ１．１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しンズ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５
２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１
１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倍
信号用いて制御される。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
ｌが矢印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が矢印す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５
００ｋＨｚ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ｌＯ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ｌＯ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１
０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１
１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
出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。レンズ１が端点に到達すると、発光ダイオード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Ｄ７を得（ステップ■）、これに連続する評
価値データＤｆｉ。１を得る（ステップ■）。評価値デ
ータＤ１と評価値データＤい。、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Ｄ、
、。１が評価値データＤ、１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Ｄ
７．１がスレショルド値Δを越えて評価値データＤ７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
骨灰される。

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−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＝バンドパスフイルタ、９
：積算回路、１０コントローラ。 代理人　　　弁理士　杉　浦　正　知 第２図 イ芝釆イ列 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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ＦＧ信号を発生させ、上記ＦＧ信号に基づいて上記フ
   ォーカスモータの回転速度を制御するようにしたことを
   特徴とする焦点制御装置。