JPH0213877B2 - - Google Patents
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- JPH0213877B2 JPH0213877B2 JP57072107A JP7210782A JPH0213877B2 JP H0213877 B2 JPH0213877 B2 JP H0213877B2 JP 57072107 A JP57072107 A JP 57072107A JP 7210782 A JP7210782 A JP 7210782A JP H0213877 B2 JPH0213877 B2 JP H0213877B2
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- JP
- Japan
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- signal
- frequency component
- lens
- optical path
- path length
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Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 26
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はテレビジヨンカメラの撮像素子より得
た信号の高周波成分を検出し、その振巾が最大に
なる様にレンズの焦点整合装置を駆動する自動焦
点整合装置に関するものである。
た信号の高周波成分を検出し、その振巾が最大に
なる様にレンズの焦点整合装置を駆動する自動焦
点整合装置に関するものである。
従来技術として、赤外線を被写体に向けて発射
し、被写体より反射した赤外線を受光して被写体
までの距離を測定し、その距離によりレンズの焦
点装置を駆動する方式がある。被写体までの距離
測定は正確にできるが、その出力でレンズを駆動
するためにはレンズの焦点整合装置の組立精度が
必要であつた。
し、被写体より反射した赤外線を受光して被写体
までの距離を測定し、その距離によりレンズの焦
点装置を駆動する方式がある。被写体までの距離
測定は正確にできるが、その出力でレンズを駆動
するためにはレンズの焦点整合装置の組立精度が
必要であつた。
本発明は被写体と撮像素子の受光面との光路長
を微動し、撮像素子より得た高周波成分の信号の
振巾が最大になるようにレンズの焦点整合装置を
駆動するもので、レンズの焦点整合装置を帰還ル
ープ内に入れることにより、高精度の自動焦点整
合装置を提供するものである。
を微動し、撮像素子より得た高周波成分の信号の
振巾が最大になるようにレンズの焦点整合装置を
駆動するもので、レンズの焦点整合装置を帰還ル
ープ内に入れることにより、高精度の自動焦点整
合装置を提供するものである。
まず、従来例についてくわしく説明する。赤外
線を発射し、被写体までの距離を測定する方法を
第１図に示す。図において１は赤外線を発信する
発光ダイオードで、２は赤外線を集光するレン
ズ、３は被写体、４は被写体３より反射した赤外
線を集光するレンズ、５は赤外線を受光するホト
ダイオードである。被写体３との距離により実
線、破線に示す様に受光位置が異なる。したがつ
てホトダイオード５の位置により被写体３との距
離を測定するわけである。その距離によりレンズ
の焦点整合装置を駆動する。そのため整合装置は
高精度なものが要求される。
線を発射し、被写体までの距離を測定する方法を
第１図に示す。図において１は赤外線を発信する
発光ダイオードで、２は赤外線を集光するレン
ズ、３は被写体、４は被写体３より反射した赤外
線を集光するレンズ、５は赤外線を受光するホト
ダイオードである。被写体３との距離により実
線、破線に示す様に受光位置が異なる。したがつ
てホトダイオード５の位置により被写体３との距
離を測定するわけである。その距離によりレンズ
の焦点整合装置を駆動する。そのため整合装置は
高精度なものが要求される。
また整合装置の精度をラフにするために、整合
装置を自動焦点システムの帰還ループ内に入れる
従来技術もある。次にこれについて第２図を用い
て説明する。図において６はレンズ、７は被写体
の光学情報を電気信号に変換する撮像管、８は撮
像管７から得た電気信号を増巾する前置増巾器、
９はガンマ補正、ブランキング（BLK）処理、
同期信号（SYNC）の加算等を行うプロセス回路
である。１０は同期信号発生回路で、各回路に同
期信号（SYNC）、ブランキング信号（BLK）、
垂直駆動信号（VD）、水平駆動信号（HD）等を
供給する。１３は高周波成分を検出する回路で、
例えば中心周波数1MHzのバンドパスフイルタで
ある。１８のモータでレンズの焦点整合装置を基
準周波数発生回路１４より得た信号で微動させ、
目に検知できない程度にレンズのフオーカスを変
化させる。この結果、高周波成分検出回路１３の
出力信号はフオーカスを微変化させているので、
その変化成分を含んでいる。１６は基準周波数成
分を検出する回路で、同期検波回路１５で基準周
波数成分信号の極性と振巾を検出し、モータ駆動
回路１７に加え、撮像管７の出力信号の高周波成
分の振巾が最大になる様にモータ１８を駆動す
る。
装置を自動焦点システムの帰還ループ内に入れる
従来技術もある。次にこれについて第２図を用い
て説明する。図において６はレンズ、７は被写体
の光学情報を電気信号に変換する撮像管、８は撮
像管７から得た電気信号を増巾する前置増巾器、
９はガンマ補正、ブランキング（BLK）処理、
同期信号（SYNC）の加算等を行うプロセス回路
である。１０は同期信号発生回路で、各回路に同
期信号（SYNC）、ブランキング信号（BLK）、
垂直駆動信号（VD）、水平駆動信号（HD）等を
供給する。１３は高周波成分を検出する回路で、
例えば中心周波数1MHzのバンドパスフイルタで
ある。１８のモータでレンズの焦点整合装置を基
準周波数発生回路１４より得た信号で微動させ、
目に検知できない程度にレンズのフオーカスを変
化させる。この結果、高周波成分検出回路１３の
出力信号はフオーカスを微変化させているので、
その変化成分を含んでいる。１６は基準周波数成
分を検出する回路で、同期検波回路１５で基準周
波数成分信号の極性と振巾を検出し、モータ駆動
回路１７に加え、撮像管７の出力信号の高周波成
分の振巾が最大になる様にモータ１８を駆動す
る。
モータ１８の駆動方向の検出を第３図を用いて
説明する。レンズの焦点整合装置を近距離から遠
距離まで駆動し、距離D1のところに被写体があ
つたとき、高周波成分の信号の振巾は第３図のよ
うになる。a1，a2はモータの微変動を示す。被写
体より近距離に合わされていたときはb1のような
波形信号、遠距離に合わされていたときにはb2の
ような波形信号をおのおの得る。b1の信号を同期
検波した信号でモータ１８をc1の矢印方向駆動す
ると、b2の信号ではc2の矢印の方向にモータ１８
は駆動されるので、振巾の最大値で安定する。こ
のようにレンズの焦点整合装置を帰還ループ内に
入れることができるので、焦点整合装置の精度は
ラフで良い。
説明する。レンズの焦点整合装置を近距離から遠
距離まで駆動し、距離D1のところに被写体があ
つたとき、高周波成分の信号の振巾は第３図のよ
うになる。a1，a2はモータの微変動を示す。被写
体より近距離に合わされていたときはb1のような
波形信号、遠距離に合わされていたときにはb2の
ような波形信号をおのおの得る。b1の信号を同期
検波した信号でモータ１８をc1の矢印方向駆動す
ると、b2の信号ではc2の矢印の方向にモータ１８
は駆動されるので、振巾の最大値で安定する。こ
のようにレンズの焦点整合装置を帰還ループ内に
入れることができるので、焦点整合装置の精度は
ラフで良い。
しかしモータでレンズを微動させるのは、非常
に困難で、またモータを常時反転運動をさせるの
はモータの寿命を短かくするので実用化は困難で
ある。さらに一般のテレビジヨンカメラ用レンズ
の焦点整合装置を微動させると、画角が変化し見
苦しくなるという欠点も有していた。そのため、
赤外線の反射等で被写体までの距離を測定し、そ
の結果によりレンズの焦点整合装置を駆動する方
式が実用化されている。
に困難で、またモータを常時反転運動をさせるの
はモータの寿命を短かくするので実用化は困難で
ある。さらに一般のテレビジヨンカメラ用レンズ
の焦点整合装置を微動させると、画角が変化し見
苦しくなるという欠点も有していた。そのため、
赤外線の反射等で被写体までの距離を測定し、そ
の結果によりレンズの焦点整合装置を駆動する方
式が実用化されている。
本発明はモータの微動方式ではなく、被写体と
撮像素子までの光路長を変化させる自動焦点整合
装置を提供するものである。そのために、例えば
レンズと撮像素子の間にガラスを挿入し、このガ
ラスを微動させ光路長を変化させたり、撮像素子
を微動させて光路長を変化させるものである。ま
た、レンズの一部を微動させて、等価的に光路長
を変化させる方法もある。光路長の変化量は
100μｍ前後であれば、映像信号の変化は目にみ
えなくて、高周波成分信号の変化は検出可能であ
る。
撮像素子までの光路長を変化させる自動焦点整合
装置を提供するものである。そのために、例えば
レンズと撮像素子の間にガラスを挿入し、このガ
ラスを微動させ光路長を変化させたり、撮像素子
を微動させて光路長を変化させるものである。ま
た、レンズの一部を微動させて、等価的に光路長
を変化させる方法もある。光路長の変化量は
100μｍ前後であれば、映像信号の変化は目にみ
えなくて、高周波成分信号の変化は検出可能であ
る。
本発明の一実施例を第４図に示し、以下説明す
る。第４図の６〜１３，１５〜１８は第２図と同
一で、同じ動作をする。第４図では同期信号発生
器１０の垂直同期信号を1/3または1/4に分周器１
９で分周し、その分周出力で振動子２０を変動さ
せ、レンズ６と撮像管７との間に配置したガラス
を用いた光路長を変化させる素子２１を微動させ
る。その結果、撮像管７の出力信号の高周波成分
信号は分周された基準周波数で振巾が変化する。
この振巾成分を基準周波数成分検出回路１６で検
出し、この検出信号を同期検波し、焦点整合装置
の駆動方向を検出する。そして高周波成分信号が
最大になるように帰還ループを構成する。
る。第４図の６〜１３，１５〜１８は第２図と同
一で、同じ動作をする。第４図では同期信号発生
器１０の垂直同期信号を1/3または1/4に分周器１
９で分周し、その分周出力で振動子２０を変動さ
せ、レンズ６と撮像管７との間に配置したガラス
を用いた光路長を変化させる素子２１を微動させ
る。その結果、撮像管７の出力信号の高周波成分
信号は分周された基準周波数で振巾が変化する。
この振巾成分を基準周波数成分検出回路１６で検
出し、この検出信号を同期検波し、焦点整合装置
の駆動方向を検出する。そして高周波成分信号が
最大になるように帰還ループを構成する。
この様にモータを用いてレンズの焦点整合装置
を微動させないで、光路長を変化させているた
め、実現が容易で、モータの寿命にも影響を与え
ない。またレンズの焦点整合装置が帰還ループ内
に入つているので、整合装置の精度はラフなもの
で十分である。
を微動させないで、光路長を変化させているた
め、実現が容易で、モータの寿命にも影響を与え
ない。またレンズの焦点整合装置が帰還ループ内
に入つているので、整合装置の精度はラフなもの
で十分である。
なお、基準周波数成分信号は非常に少ないの
で、基準周波数成分検出回路（バンドパスフイル
タ）１６のＱを非常に高くして、他成分を十分除
去する必要がある。そしてこのため、基準周波数
は十分安定している必要がある。そのために同期
信号発生器１０から垂直同期信号を得、それを分
周して基準信号にすれば、安定でしかも容易に構
成できる。標準テレビジヨン信号はいろんな周波
数成分を含んでおり、特にインターレース走査を
しているために第１フイールドと第２フイールド
では若干ではあるが信号振幅が異なり、映像信号
としてはフレーム走査周波数（垂直同期信号の周
波数の1/2）成分を含んでいる。この成分を含ん
でいて、かつこのフレーム走査周波数で周期的・
光学的に被写体と撮像素子の受光面との光路長を
変化させ高周波成分の変化成分を検出した場合、
本来は合焦時に変化成分が零となり系が安定に停
止するはずなのに、映像信号がもつフレーム走査
周波数成分と周期的・光学的変化による変化成分
が干渉し誤動作となる。そのためフレーム走査周
波数では光路長変化の動作をさせることはできな
い。しかし、この周期的・光学的変化の周波数を
あまり遅くすると、周期検波回路によつて基板周
波数成分信号の極性と振幅を検出して焦点外れの
方向や量を検知する周期が遅くなり、応答が遅く
なるために垂直同期信号の周波数に近く、かつ分
周しやすい整数分の一倍の周波数で、フレーム走
査周波数（垂直同期信号1/2倍）でない周波数と
いうことから１／ｎ倍（ｎ：３以上の整数）とな
る。したがつて、実用的には垂直同期信号の1/3
か1/4の周波数が最良である。
で、基準周波数成分検出回路（バンドパスフイル
タ）１６のＱを非常に高くして、他成分を十分除
去する必要がある。そしてこのため、基準周波数
は十分安定している必要がある。そのために同期
信号発生器１０から垂直同期信号を得、それを分
周して基準信号にすれば、安定でしかも容易に構
成できる。標準テレビジヨン信号はいろんな周波
数成分を含んでおり、特にインターレース走査を
しているために第１フイールドと第２フイールド
では若干ではあるが信号振幅が異なり、映像信号
としてはフレーム走査周波数（垂直同期信号の周
波数の1/2）成分を含んでいる。この成分を含ん
でいて、かつこのフレーム走査周波数で周期的・
光学的に被写体と撮像素子の受光面との光路長を
変化させ高周波成分の変化成分を検出した場合、
本来は合焦時に変化成分が零となり系が安定に停
止するはずなのに、映像信号がもつフレーム走査
周波数成分と周期的・光学的変化による変化成分
が干渉し誤動作となる。そのためフレーム走査周
波数では光路長変化の動作をさせることはできな
い。しかし、この周期的・光学的変化の周波数を
あまり遅くすると、周期検波回路によつて基板周
波数成分信号の極性と振幅を検出して焦点外れの
方向や量を検知する周期が遅くなり、応答が遅く
なるために垂直同期信号の周波数に近く、かつ分
周しやすい整数分の一倍の周波数で、フレーム走
査周波数（垂直同期信号1/2倍）でない周波数と
いうことから１／ｎ倍（ｎ：３以上の整数）とな
る。したがつて、実用的には垂直同期信号の1/3
か1/4の周波数が最良である。
次に光路長を変化させる具体例を第５図に示
す。２２は平行な面をもつガラスで支点２３にて
回動可能にささえられ、また２４は圧電振動子
で、電圧を加えると振動する。それによつてガラ
ス２２を振動させると（実線、破線のように変化
する）、光が平行な面をもつガラス２２に垂直に
入るときと、傾斜をもつて入るときがある。ガラ
ス２２は空気より屈折率が大きいので、傾斜をも
つて入つたときは光路長は長くなる。このように
簡単な構成で光路長を微動できる。
す。２２は平行な面をもつガラスで支点２３にて
回動可能にささえられ、また２４は圧電振動子
で、電圧を加えると振動する。それによつてガラ
ス２２を振動させると（実線、破線のように変化
する）、光が平行な面をもつガラス２２に垂直に
入るときと、傾斜をもつて入るときがある。ガラ
ス２２は空気より屈折率が大きいので、傾斜をも
つて入つたときは光路長は長くなる。このように
簡単な構成で光路長を微動できる。
次に光路長を変える他の実施例を第６図に示
す。図中２５，２６はプリズム状のガラスで、傾
斜する面を互いに向い合せ、他の面は平行になる
ように構成する。一方のガラス２５は一端が固定
部２７に固定され、他方のガラス２６は振動子２
８、例えば圧電振動子に接続されている。ここで
振動子２８を上下に振動させると光の通るガラス
の厚さは変動する。そのため光路長が変化する。
また撮像管や撮像素子を光軸方向に振動させても
光路長が変化するし、レンズの一部を光軸方向に
振動させても、画角が変化することなく焦点位置
が変わり、等価的に光路長が変化する。このよう
に本発明の装置は焦点の微変化をレンズと撮像素
子の間に入れた光路長変動素子で行うようにした
ため簡単に構成でき、しかもモータを微動反転さ
せてないので、モータの寿命にも影響しない。一
方圧電振動子は小型、軽量であり、寿命、信頼性
がモータに比べ格段に向する。また、レンズの焦
点整合装置も帰還ループに入つているため焦点合
致は高精度になる。また、撮像素子より得た信号
を用いるため、いろいろなレンズ、例えば12倍ズ
ームレンズが使用できる。またプラスチツクレン
ズは温度によつて膨脹して焦点が変化するが、レ
ンズも帰還ループ内に入つているので、焦点整合
は安定である。さらに垂直同期信号より分周して
基準信号を得ているので、回路構成が簡単で、し
かも安定である。このように本発明は極めて卓越
した作用効果を有するものである。
す。図中２５，２６はプリズム状のガラスで、傾
斜する面を互いに向い合せ、他の面は平行になる
ように構成する。一方のガラス２５は一端が固定
部２７に固定され、他方のガラス２６は振動子２
８、例えば圧電振動子に接続されている。ここで
振動子２８を上下に振動させると光の通るガラス
の厚さは変動する。そのため光路長が変化する。
また撮像管や撮像素子を光軸方向に振動させても
光路長が変化するし、レンズの一部を光軸方向に
振動させても、画角が変化することなく焦点位置
が変わり、等価的に光路長が変化する。このよう
に本発明の装置は焦点の微変化をレンズと撮像素
子の間に入れた光路長変動素子で行うようにした
ため簡単に構成でき、しかもモータを微動反転さ
せてないので、モータの寿命にも影響しない。一
方圧電振動子は小型、軽量であり、寿命、信頼性
がモータに比べ格段に向する。また、レンズの焦
点整合装置も帰還ループに入つているため焦点合
致は高精度になる。また、撮像素子より得た信号
を用いるため、いろいろなレンズ、例えば12倍ズ
ームレンズが使用できる。またプラスチツクレン
ズは温度によつて膨脹して焦点が変化するが、レ
ンズも帰還ループ内に入つているので、焦点整合
は安定である。さらに垂直同期信号より分周して
基準信号を得ているので、回路構成が簡単で、し
かも安定である。このように本発明は極めて卓越
した作用効果を有するものである。
第１図は赤外線距離計方式の距離測定の原理
図、第２図はモータによつて焦点を微変動させる
自動焦点整合装置の従来例を示すブロツク図、第
３図はモータの駆動方向を検出する原理を説明す
るための図、第４図は本発明の一実施例における
自動焦点整合装置のブロツク図、第５図、第６図
はおのおの光路長を変化させる具体的手段を示す
図である。 ６……レンズ、７……撮像管、１３……高周波
成分検出回路、１６……基準周波数成分検出回
路、１５……同期検波回路、１９……基準信号発
生用分周器、２０……振動子、２１……光路長変
化素子。
図、第２図はモータによつて焦点を微変動させる
自動焦点整合装置の従来例を示すブロツク図、第
３図はモータの駆動方向を検出する原理を説明す
るための図、第４図は本発明の一実施例における
自動焦点整合装置のブロツク図、第５図、第６図
はおのおの光路長を変化させる具体的手段を示す
図である。 ６……レンズ、７……撮像管、１３……高周波
成分検出回路、１６……基準周波数成分検出回
路、１５……同期検波回路、１９……基準信号発
生用分周器、２０……振動子、２１……光路長変
化素子。
Claims (1)
- １ 被写体と撮像素子の受光面との光路長を標準
テレビジヨン信号の垂直同期信号の周波数の1/3
もしくは1/4倍の基準周波数で圧電振動子を用い
て変化させ、撮像素子より得た映像信号の高周波
成分信号を取り出し、前記高周波成分信号より前
記基準周波数成分の信号を得、前記基準周波数成
分信号と基準周波数信号と比較し、比較して得た
信号でレンズの焦点整合装置を駆動し、前記高周
波成分信号の振幅が最高になる様に帰還回路を構
成したことを特徴とする自動焦点整合装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57072107A JPS58188965A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 自動焦点整合装置 |
| US06/488,605 US4484806A (en) | 1982-04-28 | 1983-04-25 | Automatic focussing apparatus |
| EP83104131A EP0092850B1 (en) | 1982-04-28 | 1983-04-27 | Automatic focussing apparatus |
| CA000426858A CA1212459A (en) | 1982-04-28 | 1983-04-27 | Automatic focussing apparatus |
| DE8383104131T DE3361983D1 (en) | 1982-04-28 | 1983-04-27 | Automatic focussing apparatus |
| AU14011/83A AU538849B2 (en) | 1982-04-28 | 1983-04-28 | Automatic focussing tv camera |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57072107A JPS58188965A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 自動焦点整合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58188965A JPS58188965A (ja) | 1983-11-04 |
| JPH0213877B2 true JPH0213877B2 (ja) | 1990-04-05 |
Family
ID=13479831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57072107A Granted JPS58188965A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 自動焦点整合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58188965A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628404B2 (ja) * | 1985-11-20 | 1994-04-13 | 三洋電機株式会社 | オ−トフオ−カス機構 |
| JP2816308B2 (ja) * | 1994-06-06 | 1998-10-27 | 株式会社日立製作所 | ビデオカメラのオートフォーカス装置 |
-
1982
- 1982-04-28 JP JP57072107A patent/JPS58188965A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58188965A (ja) | 1983-11-04 |
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