JPH0263275A - フォーカス制御装置 - Google Patents

フォーカス制御装置

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JPH0263275A
JPH0263275A JP63214360A JP21436088A JPH0263275A JP H0263275 A JPH0263275 A JP H0263275A JP 63214360 A JP63214360 A JP 63214360A JP 21436088 A JP21436088 A JP 21436088A JP H0263275 A JPH0263275 A JP H0263275A
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JP
Japan
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focus
focus ring
luminance component
low speed
point
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Katsuaki Hirota
廣田 克明
Kenichi Hamada
憲一 濱田
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

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〕 本発明は、例えばビデオカメラのオーI・フォーカスシ
ステムに通用して好適なコントラスト検出方式のフォー
カス制御回路に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、例えばビデオカメラのオートフォーカスシス
テムに通用して好適なコントラスト検出方式のフォーカ
ス制御回路において、撮像信号中の輝度成分の最大値の
検出を行うとき、起動点から輝度成分が増大する方向を
判別する所定時間低速でフォーカスリングを回動駆動し
た後、輝度成分が所定レベルを越えるまでフォーカスリ
ングを高速で回動駆動し、所定レベル以上で再びフォー
カスリングを低速により回動駆動するようにしたことに
より、フォーカスリングの動きが円滑になると共に短時
間で合焦点に近づき、合焦点の変動に対する追従性が良
くなるようにしたものである。
〔従来の技術〕
ビデオカメラのオートフォーカス方式には、合焦方式の
原理から分類すると、測距方式とピント検出方式がある
。測距方式は、被写体までの距離を測距し、これに応じ
てレンズを位置制御するものである。ピント検出方式は
、抛像向でのピントを検出し、ピントが合った位置にレ
ンズを位置制御するものである。
ピント検出方式に分類されるもののひとつに、コントラ
スト検出方式がある。コントラス日★出方式は、例えは
特願昭62−146628号に示される如く、レンズが
合焦位置に近づくと、撮像画像のエツジが明瞭になって
いくことを利用してフォーカス制御を行うものである。
撮像画像のエツジが明瞭になっていくことは、ビデオ信
号中の高域成分が増加していくことに対応する。
このようなコントラスト検出方式によるオートフォーカ
ス回路は、ピントが合った位置である合焦点の判定を、
以下に示す方法で行われていた。
即ち、例えば撮像信号中の輝度信号より合焦点を検出す
る場合、画面中に予め設定された複数箇所の検出点での
輝度信号レベルの1画面分の積分値は、第2図に特性曲
線yで示す如く、撮像レンズのピントの合った距N(フ
ォーカス位置)が合焦点(この例では2m)に近づくに
従って山なりに増大し、この合焦点を越えると再び減少
する。このため、この輝度信号レベルの積分値が最大値
になる2mを検出すれば良いのであるが、実際には撮像
レンズのフォーカスリングを2mの位置から前後に多少
回動させて、2mの位置の輝度レベルの積分値yoがこ
の前後の位置の輝度レベルの積分値y−,y+よりも高
いことを検出することで、2mのフォーカス位置が最大
値であることを検出する。そして、このような検出作業
でフォーカスリングが2mになって合焦状態になると、
周期的にフォーカスリングを前後に多少回動させて、こ
の前後のフォーカス位置での輝度レベルの積分値が最大
値yoを越えないことを検出し続ける間、合焦状態にあ
ると判断し、このフォーカス位置での撮像を維持させる
そして、例えばこの合焦点である2mでの輝度レベルの
1画面分の積分値が大幅に変化したとき或いは2mの直
前又は直後のフォーカス位置での積分値が2mでの積分
値を越えたことを検出したときには、被写体の移動等に
より合焦点のフォーカス位置が変化したと判断し、再度
輝度レベルの積分値の最大値の検出作業を行い、合焦点
を捜索する。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、合焦点の捜索時に高速でフォーカスリングを
回動させれば、フォーカスリングの回動位置が合焦点か
ら離れているときにも短時間で合焦点に近づくが、この
場合単位時間当りの回動量が大きいので、最大値である
曲1! yのm上を検出するために必要な前後の位置の
輝度レベルの積分値’/ap、?−の検出地点が、最大
値yoから離れてしまい、合焦点近傍での撮像レンズの
フォーカス位置の変動量が大きく円滑に動かない不都合
があった。さらに高速での回動は、起動時に輝度レベル
が増大する方向を判別するときにも、フォーカスリング
が円滑でない動きをする不都合があった。また、低速で
フォーカスリングを回動させると、フォーカスリングの
回動位置が合焦点がら離れているときには、合焦点に近
づくまでに時間がかかり、オートフォーカス動作の応答
性が怒くなる不都合があった。
本発明は斯かる点に鑑み、オートフォーカス動作の応答
性を速くすると共にフォーカスリングの動きが円滑なフ
ォーカス制御回路を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のフォーカス制御回路は、例えば第1図に示す如
く、撮像信号中の輝度成分の最大値を検出し、この検出
結果に基づいて撮像レンズ(1)のフォーカスリング(
la)の回動位置を調整するフォーカス制御回路におい
て、輝度成分の最大値の検出を行うとき、起動点から輝
度成分が増大する方向を判別する所定時間低速でフォー
カスリング(1a)を回動駆動した後、輝度成分が所定
レベルを越えるまでフォーカスリング(1a)を高速で
回動駆動し、所定レベル以上で再びフォーカスリング(
1a)を低速により回動駆動するようにしたものである
〔作用〕
本発明のフォーカス制御回路によると、回動させる方向
を判別する必要のある起動時から所定時間は低速でフォ
ーカスリング(1a)を回動させるので、回動方向の切
換わり等が低速による少ない動きで円滑に行われ、合焦
点である可能性が低い低輝度レベル時には高速でフォー
カスリング(1a)の回動位置を合焦点に近づけさせる
ので短時間で合焦点に近づき、合焦点である可能性の高
い高輝度レベル時には低速でフォーカスリング(la)
を回動させて合焦点近傍での最高値の検出が少ない動き
で円滑に行われる。
(実施例〕 以下、本発明のフォーカス制御回路の一実施例を、第1
図及び第2図を参照して説明しよう。
本例はビデオカメラのオートフォーカス機構に適用した
フォーカス制御回路で、第1図は全体構成を示す。この
第1図において(1)は撮像レンズを示し、この撮像レ
ンズ(1)を通した像光がCCD型の固体撮像体(以下
CODと称す)(2)の結像面に結像する。この場合、
撮像レンズ(11のフォーカスリング(1a)を後述す
るモータ(11)が回動駆動させることで、フォーカス
位置が変化し、CC1)(2)の結像面に結像する像光
のフォーカス調整が行われる。
そして、このCCD (21が撮像により出力する撮像
信号を、撮像信号処理回路(3)に供給し、この撮像信
号処理回路(3)で撮像信号を所定の映像信号に変換し
、この映像信号を出力端子(4)より出力させる。
また、撮像信号処理回路(3)が撮像信号より抽出した
ベースバンドの輝度信号成分を、バイパスフィルタ(以
下HPI’と称する)(5)に供給する。このHP F
 (51は100kHz以上の信号を通過させるフィル
タで、このHP F (5)の出力輝度信号を、増幅器
(6)を介してローパスフィルタ(以下LPFと称する
)(7)に供給する。このL P F(71は3 M 
llz以下の信号を通過させるフィルタである。
そして、このL P F (7)が出力する輝度信号を
、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・
ディジタル変換器(8)によりディジタル信号化した後
、積分回路(9)に供給し、この積分回路(9)で積分
処理を行う。この場合、積分回路(9)はディジタル積
分回路で、1フイールド毎に1画面分の輝度信号の全て
のフォーカス検出点の輝度レベルを積分化する回路であ
る。なお、1内向中のフォーカス検出点は、予め画面の
中央部の近傍で複数箇所設定しである。そして、この積
分回路(9)が演算した積分値データを、中央処理装置
(以下cpuと称する)  (10)に供給する。
そして、CPU(10)がこの積分回路(9)からの積
分値データより判断した結果に基づいて、フォーカスリ
ング(1a)回動用のモータ(11)に所定の駆動信号
を供給し、フォーカス調整を行うようにしである。
この場合、CPU(10)が行うフォーカス調整は、モ
ータ(11)に高速駆動信号又は低速駆動信号を供給し
て、フォーカスリング(1a)を晶速又は低速の2段階
の速度で回動駆動させるようにしである。この高速と低
速とでは、速度に例えば1.6倍の違いがある。そして
この速度の切換わりは、合焦点の変動を検出してフォー
カスリング(la)を最初に起動させるときは低速で起
動させ、回動方向の検出(即ち輝度レベルが増大する方
向の検出)を行うのに必要な0.5秒間はこの低速での
回動を維持させる。そして、この起動時から0.5秒間
が経過すると、輝度レベルの積分値が一定の閾値Dsp
(第2図参照)以上であるときには、フォーカスリング
(1a)を高速で回動駆動させる。
この闇値Dspは、合焦点での輝度レベルの積分値が比
較的高い値に集中していることを利用して設定したもの
で、闇値Dsp以上で合焦点になる6J能性が高く、閾
値Dsp以下では合焦点になる可能性が低い。
そして、起動時から0.5秒間が経過した後に、輝度レ
ベルの積分値が一定の闇値Dspを越えると、フォーカ
スリング(la)を低速で回動駆動させるようにしであ
る。
次に、本例のフォーカス制御回路が行うフォーカス制御
動作を説明する。まず、CCU (21が出力する撮像
信号より撮像信号処理回路(3)が抽出したベースバン
ドの輝度信号が、HP F f51及び増+l!a器(
6)を介してL PF (7)に供給されるようになる
。このため、HP F (5)と1. )’ F(”7
)とで輝度信号より100kHz以上3MHz以下の信
号成分が抽出され、この100に〜3MHzの輝度信号
成分がアナログ・ディジタル変換器(8)でディジタル
信号化された後、積分回路(9)で1画面分の全てのフ
ォーカス検出点のデータが積分される。この場合の積分
値としては、例えばこのビデオカメラの結像面から2m
の距離に撮像物体があり、合焦点までの距離が2mであ
るとすると、第2図に示す如く撮像レンズ(1)のフォ
ーカスリング(1a)が距に2mの位置であるときを頂
点として、積分値が増大する曲線の特性yが得られる。
ここで、この制御回路の起動時にフォーカスリング(1
a)の回動位置が距N 1 mであるとすると、CPU
(10)には積分値y1が得られる。このとき、この起
動時にはCPU(10)がモータ (11)に低速駆動
信号を供給して、フォーカスリング(1a)を低速でわ
ずかに両方向に回動させ、いずれの方向にフォーカスリ
ング(la)を回動させたとき積分値が増大するかをC
PU(10)が判別する。この判別動作は0.5秒以内
に終了する。
そしてこの判別動作が終了すると、cps(10)の制
御により積分値が増大する方向、即ち第2図例の場合に
はフォーカス位置の距離を長くする方向(矢印U方向)
にフォーカスリング(1a)を回動させる。このとき、
この方向が定まったaj作を開始した直後に起動時から
0.5秒を経過するので、以後は積分値が闇値Dspを
越えたか否かの判別を行って回動速度を制御する0例え
ば第2図例の場合、起動時から0.5秒を経過したとき
、積分値が閾値Dspよりも下の値y2であるとすると
、CPU(10)はモータ(11)に高速駆動信号を供
給し、フォーカスリング(1a)を高速で回動させる。
そしてこの回動によりフォーカス位置が2mに近づいて
、積分値が闇値DspO値y3を越えると、CPLJ(
10)はモータ(11)に低速駆動信号を供給し、フォ
ーカスリング(1a)を低速で回動させる。そして、こ
の低速回動により、積分値が距離2mのときの最大値y
Oになることを検出する。
このときには、フォーカスリング(1a)が距@2rn
を一旦越えて最大値yoかられずかに減少した積分値y
+を検出することで、距離2mのときの積分値yoが最
大値であるとCPIJ(10)が’PI別し、この2m
の位置が合焦点であると判断して、低速回動のままフォ
ーカスリング(la)を距離2mの位置に戻して止めさ
せる。
そして、この駄犬の積分値yOを検出した後は、合焦状
態が継続しているか否かを検出する。即ち、一定間隔毎
にフォーカスリング(la)をわずかに前後に回動させ
て、直前及び直後のフォーカス位置での輝度成分の積分
値がyoよりも減少した積分値y−,y+を検出するこ
とで、距M2mでの積分値yoが最大値であることを確
認し、合焦状態が継続していると判断する。この合焦判
定を行うときにも、輝度成分の積分値は閾値Dspを越
えているので、低速でフォーカスリング(1a)を回動
させる。
そして、この合焦判定により合焦状態でなくなったこと
を検出したときには、再度この回路を起動させて上述し
た輝度成分の積分値の最大値を捜索する作業を行う。
このように本例のフォーカス制御回路によると、フォー
カスリング(1a)の回動方向を判別するのに必要な0
.5秒間は低速でフォーカスリング(la)を回動させ
るので、起動時の回動方向の切換わり等が低速による少
ない動きで円滑に行われる。そして、この0.5秒が経
過すると、合焦点である可能性が低い閾値Dsp以下の
低輝度レベル時には、高速でフォーカスリング(1a)
を回動させるので、短時間でフォーカス位置が合焦点に
近づく、そして、合焦点である可能性が高い閾値Dsp
以上の面輝度レベル時には、低速でフォーカスリング(
1a)を回動させるので、合焦点近傍での最高値の検出
が少ない動きで円滑に行われる。このため、フォーカス
リング(1a)の動きが円滑になると共に合焦点に短時
間で近づき、合焦点の変動に対する追逆性が良くなる利
益がある。
なお、上述実施例においては高速と低速とを切換える闇
値Dspを絶対的な値として設定したが、例えば単位時
間当りの積分値の変化量に応じて高速と低速との切換え
を行うようにしても良い。即ち、第2図に示す如く、特
性yはフォーカス位置が合焦点に近づくに従って傾斜が
急になる性質があり、この傾斜が急になることを単位時
間当りの変化量が増大することで検出できる。このため
、単位時間当りの積分値変化量が一定量以上になると合
焦点に近づいたと判断して、フォーカスリング(1a)
の回動を高速駆動から低速駆動に切換えるようにしても
良い、また、この変化量に応じて閾値Dspを多少変化
させるようにしても良い。
また、本発明は上述実施例に限らず、本発明の要旨を進
展することなく、その他種々の構成が取り得ることは勿
論である。
〔発明の効果〕
本発明のフォーカス制御回路によると、撮像信号中の輝
度成分の積分値の検出結果に基づいてフォーカスリング
(1a)の回動速度を最適な状態に制御するので、フォ
ーカスリングの動きが内湯になると共に合焦点に短時間
で近づき、合焦点の変動に対する追従性が良くなる利益
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のフォーカス制御回路の一実施例を示す
構成図、第2図は第1図例の説明に供する特性図である
。 (1)は撮像レンズ、(1a)はフォーカスリング、(
10)は中央制御装置、(11)はモータである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 撮像信号中の輝度成分の最大値を検出し、この検出結果
    に基づいて撮像レンズのフォーカスリングの回動位置を
    調整するフォーカス制御回路において、 上記最大値の検出を行うとき、起動点から輝度成分が増
    大する方向を判別する所定時間低速で上記フォーカスリ
    ングを回動駆動した後、上記輝度成分が所定レベルを越
    えるまで上記フォーカスリングを高速で回動駆動し、上
    記所定レベル以上で再び上記フォーカスリングを低速に
    より回動駆動するようにしたことを特徴とするフォーカ
    ス制御回路。
JP63214360A 1988-03-04 1988-08-29 フォーカス制御装置 Expired - Lifetime JP2737945B2 (ja)

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US07/318,138 US5005086A (en) 1988-03-04 1989-03-02 Focus control apparatus having two focusing speeds
EP89302118A EP0331502B1 (en) 1988-03-04 1989-03-03 Focus control apparatus and methods
ES89302118T ES2072894T3 (es) 1988-03-04 1989-03-03 Aparato de control de foco y metodos.
DE68922872T DE68922872T2 (de) 1988-03-04 1989-03-03 Vorrichtung und Verfahren zur Fokussierungssteuerung.

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KR (1) KR0185168B1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5576764A (en) * 1992-05-07 1996-11-19 Goldstar Co., Ltd. Automatic focusing apparatus and method for video camera system by processing luminescence signal
JP2009175384A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Canon Inc 焦点調節装置及びそれを用いた光学機器

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KR900003674A (ko) 1990-03-26
KR0185168B1 (ko) 1999-05-01
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