JPH0293509A - 自動焦点合せ装置 - 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】 【発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、カメラやビデオカメラにおいて、被写体の
画像信号からフォーカスレンズの合焦状態を示す焦点評
価情報を検出し、この焦点評価情報を基に山登りサーボ
によってフォーカスレンズを自動的に合焦点に位置決め
する自動焦点合せ装置に関する。

（従来の技術） カメラやビデオカメラにおいては、一般に、フォーカス
レンズを自動的に合焦点に位置決めするための自動焦点
合せ装置、いわゆるオートフォーカス装置（以下、ＡＦ
装装置記す）が設けられている。

このＡＰ装装置は、大別すると、アクティブ方式とパッ
シブ方式のＡＦ装装置ある。そして、アクティブ方式の
ＡＰ装装置は、さらに、赤外線方式と超音波方式のＡＰ
装装置ある。また、パッシブ方式のＡＦ装装置は、ＴＣ
Ｌ方式と画像検出方式のＡＰ装装置ある。

アクティブ方式のＡＰ装装置、ビデオカメラ等から赤外
線光や超音波等を発射し、被写体からの反射光や反射波
を利用して被写体との距離を測定し、このＭ１定結果に
従ってフォーカスレンズを合焦点に位置決めするもので
ある。

しかし、このアクティブ方式の場合、被写体までの距離
の測定精度が、赤外線光等の測距媒体に対する被写体の
反射率、測距媒体の進行距離による減衰、／ｌ−１距空
間の状態等に大きく影響されるため、フォーカスレンズ
の位置決め精度が低くなる可能性が高い。

これに対し、パッシブ方式のＡＰ装装置撮像装置から得
られる画像信号に従って合焦点にフォーカスレンズを位
置決めするものであるため、位置決め精度が上記反射率
等の影響を受けることがない。

但し、このパッシブ方式のＡＦ装装置場合、フォーカス
レンズの位置決め精度は、被写体のコントラストや輝度
、さらには、パターンの影響を受ける。

しかし、この影響は、近年の画像処理技術の向上に伴っ
て解決されつつある。したがって、フォーカスレンズの
位置決め精度から見れば、ＡＰ装装置しては、パッシブ
方式のＡＰ装装置用いる方が有利である。

パッシブ方式の１つである画像検出方式のＡＰ装装置、
フォーカスレンズを通して撮像された被写体の画像信号
から、フォーカスレンズの合焦状態を示す情報（以下、
焦点評価値と記す）を検出し、この検出出力に従ってフ
ォーカスレンズを合焦点に位置決めするものである。

焦点評価値の検出方式としては、例えば、画像のコント
ラストのピーク値を検出する方式と平均値を検出する方
式とがある。両方式とも、画像の焦点が合うにつれてコ
ントラストのピーク値あるいは平均値が大きくなること
に着目し、ピーク値あるいは平均値が最大となる点を合
焦点として、ここに、フォーカスレンズを位置決めする
ものである。

焦点評価値に従ってフォーカスレンズを合焦点に位置決
めするためのサーボ方式としては、例えば、山登りサー
ボ方式がある。

ここで、第５図乃至第８図を用いてサーボ方式として山
登りサーボ方式を用いた従来のＡＦ装装置説明する。

第５図において、１１はフォーカスレンズである。１２
はこのフォーカスレンズ１１を通して与えられる被写体
像を撮像して画像信号に変換する撮像部である。１３は
撮像部１２から出力される画像信号に従って、焦点評価
値を検出する焦点評価値検出回路である。１４はこの評
点評価値検出回路１３で検出された焦点評価値に従って
、山登りサーボを行うマイクロプロセッサである。１５
はマイクロプロセッサ１４から供給される制御信号に従
ってレンズモータ１６を駆動するモータ駆動回路である
。

上記焦点評価値検出回路１３は例えば第６図のように構
成されている。図示の焦点評価値検出回路１３は、焦点
評価値として、例えば、コントラストの平均値を検出す
るものである。

すなわち、第５図の撮像部１２から与えられる画像信号
は高域通過フィルタ１３１にて高周波成分を抽出される
。この高周波成分は検波回路１３２とアナログ／デジタ
ル変換回路１３３によってデジタル信号化される。この
デジタル信号はゲート回路１３４に供給され、予め定め
られた合焦エリアの部分だけゲートされる。この合焦エ
リアは例えば画面中央部に設定されている。このゲート
出力は積分回路１３５により積分され、焦点評価値とし
て出力される。

積分回路１３５は例えばアダー回路とラッチ回路により
構成され、アダー回路で合焦エリアのデジタル信号を加
算し、この加算出力を１フイールドごとにラッチ回路に
ラッチし、このラッチ出力を焦点評価値として出力する
ようになっている。

なお、１３６．１３７はそれぞれゲート回路１３４のゲ
ートパルスの生成に使われる同期分離回路およびゲート
制御回路である。

第７図および第８図は上記マイクロプロセッサ１４によ
って実行される山登りサーボを説明するための図である
。ここで、第７図はフォーカスレンズ１１を変化させて
いったときの焦点評価値の変化を示す特性図であり、第
８図はマイクロプロセッサ１４の処理プログラムを示す
フローチャートである。

この山登りサーボは、焦点評価値が大きくなる方向にフ
ォーカスレンズ１１を移動させることにより、フォーカ
スレンズ１１が合焦点Ｘｌ　（第７図参照）を通り過ぎ
たことを検出し、この通過を検出した点（以下、通過検
出点と記す）Ｘ２　（第７図参照）と合焦点ｘ１との距
離分だけフォーカスレンズ１１を戻すことにより、フォ
ーカスレンズ１１を合焦点Ｘ、に位置決めするものであ
る。

すなわち、フォーカス調整のためのトリガ入力（例えば
、電源のオン）があると、マイクロプロセッサ１４は初
期化処理を行なった後、フォーカスレンズ１１を予め定
めた方向に移動させる（第８図のステップｓ、、ｓ２参
照）。今、フォーカスレンズ１１が第７図のＡ点にある
とすると、マイクロプロセッサ１４はフォーカスレンズ
１１を例えばＩＮＦ側に移動させる。次に、移動前の焦
点評価値と移動後の焦点評価値を比較しく第８図のステ
ップＳ３参照）、前者が大きければフォーカスレンズ１
１の移動方向を反対方向に切り換え（第８図のステップ
Ｓ４参照）、逆に、前者が小さければ、フォーカスレン
ズ１１の移動方向をそのままにする（第８図のステップ
Ｓ３参照）。今の場合、前者の方が大きいから、フォー
カスレンズ１１の移動方向は反対方向に切り換えられる
。

ステップＳ６では、フォーカスレンズ１１を移動させな
がら焦点評価値が上昇し続けているか否かを判断し、上
昇している場合はそのままフォーカスレンズ１１を移動
させる。これに対し、上昇から下降に転じた場合は、フ
ォーカスレンズ１１の移動方向を切り換え、合焦点Ｘ、
まで戻す（第８図のステップＳ７参照）。これにより、
フォーカスレンズ１１は合焦点Ｘ１に位置決めされるこ
とになる。

この後、マイクロプロセッサ１４はステップＳ８にて被
写体の移動等による焦点のずれを監視し、焦点がずれた
場合はステップＳ２に戻り再び同じ動作を繰返す。

この山登りサーボ方式は古くから試みられたサーボ方式
であるが、従来は、回路のダイナミックレンジが小さい
ことから、種々多用な被写体に対処することができない
との理由でほとんど使われていなかった。しかし、近年
のデジタル技術の向上により、この問題も解消され、今
では、多くのＡＦ装装置サーボ方式として採用されてい
る。

以上サーボ方式として山登りサーボ方式を使った従来の
画像検出方式のＡＰ装装置説明したが、この種のＡＦ装
装置おいては、被写体が固定である場合には、−旦、焦
点合せを行った後は、焦点評価値が固定でなければなら
ない。

しかし、従来のＡＰ装装置は、例えばビデオカメラ等を
蛍光燈の照明下で使用すると、焦点合せを行った後にも
、焦点評価値が変動し、山登りサーボが誤動作してしま
うという問題があった。これは、蛍光燈が所定の周波数
で点灯しているために、画像信号に所定の周期でフリッ
カが生じ、このフリッカにより焦点評価値が変動するか
らである。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたようにサーボ方式として山登りサーボ方式を
用いる従来の画像検出方式のＡ　Ｆ　ｇｔ置においては
、ビデオカメラを蛍光燈の照明下等で使用すると、画像
信号に所定周期のフリッカが生じるため、被写体が固定
であっても、焦点合せを行った後、焦点評価値が変動し
、山登りサーボが誤動作してしまうという問題があった
。

そこで、この発明は、被写体が固定である場合、蛍光燈
等の影響により画像信号に生じた所定周期のフリッカに
より山登りサーボが誤動作してしまうことがないＡＦ装
装置提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明は、画像信号から所
定の周期で検出された焦点評価値を、その検出周期より
長い周期で積分し、この積分出力に従って山登りサーボ
を行うようにしたものである。

（作用） 蛍光燈の照明等の影響により画像信号に所定の周期のフ
リッカが生じる場合、焦点評価値はある一定の周期の正
弦波を描くように変動する。したがって、この正弦波の
周期に従って焦点評価値を積分すれば、その変動が除去
された一定レベルの積分出力を得ることができる。ゆえ
に、この積分出力に従って山登りサーボを行えば、焦点
合せを行った後に、焦点評価値が変動しても山登りサー
ボが誤動作してしまうというようなことがない。

（実施例） 以下、図面を参照しながらこの発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図はこの発明の一実施例の要部の構成を示す回路図
である。図示の回路は焦点評価値検出回路の一部の構成
を示すものである。

この第１図において、記憶回路２１には先の第６図の積
分回路１３５から１フイールドごとに出力される焦点評
価値（コントラストの平均値）が供給される。記憶回路
２１はこの焦点評価値をメモリ２３の３つの記憶領域１
，２．３に順次書き込む。この書き込みタイミングは１
フイ一ルド周期（１ｖ）のクロックＣＰをカウントする
カウンタ２３のカウント出力によって規定される。この
カウンタ２３はクロックＣＰを３つ数えると、キャリー
を出力する。このキャリー出力はアダー回路２４に供給
される。アダー回路２４はこのキャリー出力を受けると
、メモリ２２の記憶領域１゜２．３に記憶されている焦
点評価値を読み出して加算する。この加算出力は３フイ
一ルド周期（３ｖ）のラッチパルスＬＰに従ってラッチ
回路２５にラッチされる。このラッチ出力は先の第５図
に示すマイクロプロセッサ１４に供給される。

マイクロプロセッサ１４はこのラッチ出力に従って山登
りサーボを行う。

上記構成において動作を説明する。

例えば、ＮＴＳＣ方式のビデオカメラを５０１１ｚで点
灯している蛍光燈の照明下で使用すると、焦点合せが済
んだ後の焦点評価値は、第２図（ａ）に示すように、２
０Ｈｚの正弦波を描くように変動する。第１図の回路で
は、このように変動する焦点評価値を、第３図に示すよ
うに、最初の３フイールドでは、焦点評価値ＦＶＩ　、
ＦＶ２　、ＦＶ３を加算し、次の３フイールドでは焦点
評価値ＦＶ、、、ＦＶ９．ＦＶ６を加算するというよう
に、３フイールドごとにその３フイ一ルド分の焦点評価
値を加算するようになっている。これにより、焦点評価
値は３フイールドごとに積分されることになる。この場
合、各３フイ一ルド区間の間では焦点評価値が対称であ
るから、積分出力は、第２図（ｂ）に示すように、はぼ
一定の値を示すようになる。したがって、この積分出力
に従って山登りサーボを行えば、画像信号のフリッカに
より焦点評価値が変動するとしても、山登りサーボがこ
の変動の影響を受け、誤動作してしまうというようなこ
とはない。

以上述べたようにこの実施例は、１フイ一ルド周期で出
力される焦点評価値が画像信号のフリッカの影響により
２０Ｈｚの正弦波を描くように変動することに着目し、
焦点評価値を３フイ一ルド周期で積分し、この積分出力
に従って山登りサーボを行うようにしたものである。

このような構成によれば、各積分区間の間での焦点評価
値の対称性により、積分出力が一定となるので、焦点評
価値の変動により山登りサーボが誤動作してしまうこと
を防止することができる。

なお、この発明は、先の実施例に限定されるものではな
い。

先の実施例では、焦点評価値の各積分区間を全く重なら
ないように設定する場合を説明したが、ｍ４図に示すよ
うに、重なるように設定してもよい。第４図には一例と
して、各積分区間を１フイールドずつずらす場合を示す
。このようにしても、各積分区間の間での焦点評価値の
対称性により、一定レベルの積分出力を得ることができ
る。また、このように積分区間を重ねる構成によれば、
より細かな積分を行うことができるので、積分出力をよ
り一層安定にすることができる。

また、焦点評価値の積分はマイクロプロセッサ１４のソ
フトウェアによって行ってもよい。

また、この発明は、コントラストのピーク値を検出する
方式だけでなく、サーボ方式として山登りサーボ方式を
採用する画像検出方式のＡＦ装装置般に適用することが
できる。

さらに、この発明はＮＴＳＣ方式のビデオカメラを５０
Ｈｚで点灯している蛍光燈の照明下で使用する場合だけ
でなく、画像信号に所定周期のフリッカが生じる場合一
般に適用することができる。

この他にもこの発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
様々変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、焦点評価値の積分
出力により山登りサーボを行うようにしたので、被写体
が固定である場合に、画像信号に生じる所定周期のフリ
ッカにより、焦点合せ終了後に山登りサーボが誤動作し
てしまうことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部の構成を示す回路図
、第２図及び第３図は第１図の動作を説明するための図
、第４図はこの発明の他の実施例を説明するための図、
第５図は従来のＡＦｖｔ置の構成を示す回路図、第６図
は第５図に示す焦点評価値検出回路の具体的構成の一例
を示す回路図、第７図は第５図の動作を説明するための
特性図、第８図は同じくフローチャートである。 １１・・・フォーカスレンズ、１２・・・撮像部、１３
・・・焦点評価値検出回路、１４・・・マイクロプロセ
ッサ、１５・・・モータ駆動回路、１６・・・レンズモ
ータ、２１・・・記憶回路、２２・・・メモリ、２３・
・・カウンタ、２４・・・アダー回路、２５・・・ラッ
チ回路、１３１・・・高域通過フィルタ、１３２・・・
検波回路、１３３・・・アナログ／デジタル変換回路、
１３４・・・ゲート回路、１３５・・・積分回路、１３
６・・・同期分離回路、１３７・・・ゲート制御回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第３図 第４図 第２図 （ン 第 図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フォーカスレンズを通して撮像された被写体の画像信号
   から上記フォーカスレンズの合焦状態を示す焦点評価情
   報を検出し、この検出出力を基に山登りサーボによって
   上記フォーカスレンズを合焦点に位置決めする自動焦点
   合せ装置において、上記画像信号から所定の周期で上記
   焦点評価情報を検出する焦点評価情報検出手段と、 この焦点評価情報検出手段により検出された上記焦点評
   価情報をその検出周期より長い周期で積分する焦点評価
   情報積分手段と、 この焦点評価情報積分手段の積分出力を基に山登りサー
   ボによって上記フォーカスレンズを上記合焦点に位置決
   めする山登りサーボ手段とを具備するように構成されて
   いることを特徴とする自動焦点合せ装置。