JPH0370272A - オートフォーカスカメラ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、撮像素子から得られる撮像映像信号中の輝度
信号を基に、焦点の自動整合を行うカメラのオートフォ
ーカス装置に関する。

（ロ）従来の技術 カメラのオート７オーカス装置において撮像素子からの
映像信号自体を焦点制御の評価に用いる方法は、本質的
にバララックスが存在せず、また被写界深度が浅い場合
や遠方の被写体に対しても、精度良く焦点を合わせられ
る等の優れた点が多い。しかも、オートフォーカス用の
特別なセンサも不要で、機構的にも極めて簡単である。

従来、このオートフォーカスの方法の一例が、“Ｎ　Ｉ
（Ｋ技術報告”５４０、第１７巻第１号、通巻８６号２
１ページに石田他者「山登りサーボ方式によるビデオカ
メラの自動焦点調節」として述べられており、いわゆる
山登りサーボ制御として知られている。この山登りサー
ボ制御は常に映像信号の高域成分の量が増大になるよう
にレンズを光軸方向に進退させる方式である。

特開昭６３−１２５９１０号公報（ＧＯ２Ｂ７／１１ン
には、前述の所謂山登りオート７オーカス方式の一例が
開示されている。ここで、この従来技術について、第２
図及び第３図を用いてその骨子を説明する。第２図は従
来技術の全体の回路ブロック図であり、この図において
、レンズ（１）によって結像した画像は、撮像素子を含
む撮像回路（４）によって映像信号となり、焦点評価値
発生回路（５）に入力される。焦点評価値発生回路（５
）は第３図に示すように構成される。映像信号より同期
分離回路（５ａ）によって分離された垂直同期信号（Ｖ
Ｏ）、水平同期信号（ＨＤ）はフォーカスエリアとして
のサンプリングエリアを設定するためにゲート制御回路
（５ｂ）に入力される。ゲート制御回路（５ｂ）では垂
直同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）及び撮像素
子を駆動する固定の発振器出力に基づいて、画面中央部
分に長方形のサンプリングエリアを設定し、このサンプ
リングエリアの範囲のみの輝度信号の通過を許容するゲ
ート開閉信号をゲート回路（５ｃ）に供給する。

デート回路（５ｃ）によってフォーカスエリアの範囲内
に対応する輝度信号のみが、高域通過フィルター（Ｈ，
Ｐ、　Ｆ）（５ｄ）を通過して高域成分のみが分離され
、次段の検波回路（５ｅ）で振幅検波される。この検波
出力はＡ　／′Ｄ変換回路（５ｆ）に所定のサンプリン
グ周期でディジタル値に変換されて、順次積ＴＪ、器（
５ｇ）に入力される。

この積算器（５ｇ）は、具体的にはＡ／Ｄ変換データと
後段のラッチ回路のラッチデータとを加算する加算器と
、この加算値をラッチし、１フイールド毎にリセントさ
れるラッチ回路から成る所謂ディジタル積分器であり、
１フイ一ルド期間についての全Ａ／Ｄ変換データの和が
焦点評価値として出力される。従って、焦点評価値発生
回路はフォーカスエリア内での輝度信号を時分割的に抜
き取り、更にこの高域成分を１フイ一ルド期間にわたっ
てディジタル積分し、この積分値を現フィールドの焦点
評価値として出力することになる。オート７オーカス動
作開始直後に、最初の焦点評価値は最大値メモリ（６）
と初期値メモリ（７）に保持される。その後、フォーカ
スモーフ制御＃回路（１０）はフォーカスリング（２）
を介してレンズ（］）を光光方向に進退させるフォーカ
スモータ１、フォーカス制御手段）（３）を予ぬ決めら
れた方向に回転させ第２比較器（９）出力を監視する。

第２比較器（９）は、７オーカスモータ駆動後の焦点評
価値と初期値メモリ（７）に保持されている初期評価値
を比較しその大小を出力する。

フォーカスモータ制御回路（１ｏ）は、第２比較器（９
）が大または小という出力を発するまで最初の方向にフ
ォーカスモータ（３）を回転せしめ、現在の焦点評価値
が初期の評価値よりも、予め設定された変動幅よりも大
であるという出力がなされた場合には、そのままの回転
方向を保持し、現在の評価値が初期評価値に比べて、上
記変動幅よりも小であるという出力がなされた場合には
フォーカスモータ（３）の回転方向を逆にして、第１比
較器（８）の出力を監視する。

第１比較器（８）は最大値メモリ（６）に保持されてい
る令までの最大の焦点評価値と現在の焦点ｓ・１価値を
比較し、現在の焦点評価値が最大値メモリ（６）の内容
に比べて大きい（第１モード）、予め設定した第１の閾
値以上に減少した（第２モード）の２通りの比較信号（
ＰＩ）（Ｐ２）を出力する。ここで最大値メモリ（６）
は、第１比較器（８）の出力に基づいて、現在の焦点評
価値が最大値メモリ（６）の内容よりも大きい場合には
その値が更新され、常に現在までの焦点評価値の最大値
が保持される。

（１３）はレンズ（１）を支持する７オーカスリング（
２）の位置を指示するフォーカスリング位置信号を受け
て、フォーカスリング位置を記憶する位置メモリであり
、最大値メモリ（６）と同様に第１比較器（８）の出力
に基いて、最大評価値となった場合の７オーカスリング
侘置を常時保持するように更新される。ここで、フォー
カスリング（２）はフォーカスモータ（３）により回転
し、この回転に応じてレンズ（１）が光軸方向に進退す
ることは周知の技術である。

尚、フォーカスリング位置信号は７オーカスリング（ｉ
Ｗを検出するポテンショメータにて出力されるが、）オ
ーカスモーフ（３）をステップピングモータとし、この
モータの返点及び■点方向へへの回転量を正及び負のス
テップ量とし、フォーカスリングあるいは７オーカスモ
ータのイ装置をこのステップ量にて表現することも可能
である。

フォーカスモータ制御回路（１０）は、第２比較器（９
）出力に基づいて決定された方向にフォーカスモータ（
３）を回転させながら、第１比較器（８）出力を監視し
、評価値の雑音による誤動作を防止するために、第１比
較器（８）出力にて現在の評価値が最大評価値に比して
上記予め設定された第１の閾ｆｉ（Δｙ）より小さいと
いう第２モードが指示される（第４図のＱに達する）と
同時にフォーカスモータ（３）は逆転される。この逆転
後、位置メモＪ　（１３）の内容と、現在のフォーカス
リング位置信号とが第３比較器（１４）にて比較され、
一致したとき、即ち７オーカスリング（２）が焦点評価
値が最大となる位ｉ（Ｐ　）に戻ったときに７オーカス
モーク（３）を停止させるようにフォーカスモータ制御
回路（１０）は機能する。同時にフォーカスモーク制御
回路（１０）はレンズ停止信号（ＬＳ）を出力して合焦
動作を完了する。

前記オート７オーカス装置は、ビデオカメラに用いて好
適なものであるが、この装置は所謂電子スチルカメラ等
の撮像装置にも応用可能であり、昭和６３年１２月２２
日のテレビジョン学会技術報告「小型電子スチルカメラ
の開発」にてその−例が開示されている。この回路ブロ
ック図が第５図に示され、更に各回路動作は７Ｊ６図の
フローチャートの通りである。ここで、この従来技術に
ついて説明する。

レリーズ５Ｗ（２１）が押されると、マイコン（マイク
ロコンピュータ’）　（２２）は全回路の電源をＯＮ状
態とする。この電源ＯＮ状態では、スピンドルモータ制
御回路（２３）によりスピンドルモータ（２４）が起動
し一定回転（３６００ｒｐｍ）となる様にスピンドルサ
ーボが付与される。また、これと同時に、フォトダイオ
ードを使用した測光回路（２５）にて測光が為される。

マイコン（２６）には予め各測光値について、適正な絞
り値とシャッタスピードが夫々用意されており、従って
、測光回路（２５）がらの測光値が入力されると、適正
な絞り値及びシャッタスピードがマイコン（２６）にて
一義的に決定される。こうして絞り値が決定されると、
マイコン（２２）よりメカ的な絞り機ｔｌＩ（３１）に
絞り指令が発せられ、絞り機構（３１）は前記絞り値を
維持する様に入射光の光学絞りを行う。

また、タイミングジェネレータ（２７）は撮像回路（４
）内の撮像素子を駆動する駆動信号を発するもので、更
に本実施例の電子スチルカメラでは、電子シャッターを
採用しているため、この撮ｆＩＬ素子でのシャッタスピ
ードの制御もこのタイミングジェネレータ（２７）にて
行なわれる。従って、前述の如くマイコン（２２）にて
シャッタスピードが決定されると、このシャッタスピー
ドとなる様にタイミングジェネレータ（２７）は撮像素
子の駆動を制御する。

こうして適正な露光状態が確保されると、マイコン（２
２）は鎖線内のオートフォーカス回路（３０）に前述の
如く合焦動作を行わせてレンズ（１）を合焦付置に到ら
しめる。この合焦完了後に得られる撮像映像信号は本露
光出力としてカメラプロセス回路（２８）にてγ補正等
のビデオ信号として必要な処理が為され、更に記録信号
処理回路（２９）にてＦＭ変調等の信号処理が為され、
ビデオフロッピー（２６）に記録されて一連の記録動作
が終丁する。

（ハ）発明が解決しようとする課題 前述の映像信号の高域成分を利用したオート７オーカス
方式では、低照度時にも比較的精度良く合焦動作が行え
るが、映像信号の振幅が５％以下となる様な被写体照度
では焦点評価値も非常に小さくなり、精度が落ちる。

通常のビデオカメラでは、第２図の焦点評価値発生回路
（５）の前段にＡＧＣ回路を挿入し、絞りが解放になっ
ても映像信号が適正な振幅にならない時に、このＡＧＣ
回路を動作せしめ信号振幅が適正な振幅となる様に信号
利得を制御することにより対処可能となる。即ちビデオ
カメラでは、連の画面を連続的に記録するため、前記Ａ
ＧＣ回路の時定数は長く設定でき、連続する７ノールド
において映像信号振幅は略一定となるので合焦動作に対
して大きな影響を与えない。

ところが、電子スチルカメラでは、１画面分の映像信号
が記録できることが前提となるので、定照度以下の状況
下では内蔵のストロボを発光させることにより被写体の
照度不足を補っているため信号利得の制御は通常不要で
あった。これは、一般に低照度の補償には、ＡＧＣ回路
を用いるよりもストロボを用いる方が映像信号のＳ／′
Ｎ等の面で優れていることに起因する。

また電子スチルカメラでは、１フイ一ルド分または１フ
レ一ム分の画面を記録する必要から、仮にＡＧＣ回路を
挿入した場合にも、その時定数は極めて短く設定しなけ
ればならず、連続するフィールドに映像信号振幅が著し
く異なる可能性があり、本オート７オーカス方式の様に
映像信号自体を用いて合焦制御を行う場合には、ＡＧＣ
回路の利得に応じて焦点評価値が敏感に反応して合焦動
作の誤動作につながる慣れがある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、合焦動作専用のＡＧＣ回路を挿入し、絞りを
解放しても十分な映像信号振幅を得ることができない様
な低照度時には、適正な振幅となる適正利得まで映像信
号増幅利得を増加させ、この増幅利得を前記適正利得に
固定した状態で撮像映像信号中の輝度信号の高域成分を
用いて合焦動作を行い、更にＡＧＣ回路を動作させても
適正な振幅が得られない時に本体に内蔵した補助光発光
手段により被写体に照射光を付与することを特徴とする
。

（ホ）作用 本発明は、低照度時にも合焦動作の基となる輝度信号の
高域成分を得るに十分な映像振幅が補償され、高精度な
合焦動作が維持できる。

（へ）実施例 以下、図面に従い本発明の一実施例について説明する。

第１図は本実施例の電子スチルカメラの全体の回路ブロ
ック図であり、第７図はこの回路ブロックの動作フロー
チャートである。尚、第１図において第５図と同一部分
には同一符号を付して説明を省略する。

（４１）は測光回路（２５）からの測光値を受けて、絞
りを開放してもシャッタスピードが１／６０ｓｅｃ（１
）ｆ−ルド期間）よりも長くなると判断すると、この測
光値に合わせて、絞り解放でシャッタスピードがＩ／６
０ｓｅｃ以下になる様に後段の利得可変Ａ　Ｍ　Ｐ　（
４２）の利得を設定する利得制御信号を発生する利得制
御回路である。可変利得Ａ　Ｍ　Ｐ（４２）は、撮像回
路（４）と焦点評価値発生回路（５）間に挿入され、前
記利得制御信号に応じて利得を変化させつつ撮像回路（
４〉からの撮像映像信号を増幅する。

被写体が適正な明るさである場合には、測光回路（２５
）からの測光値も十分に大きな値であり、シャッタスピ
ードが１／６０ｓｅｃより大きくなることはなく利得制
御回路（４１）はこれを受けて可変利ｔ’Ｊ　Ａ　Ｍ　
Ｐ　（４２）の利得を１とする利得制御信号を発する。

即ち、この場合、可変利得Ａ　Ｍ　Ｉ）　（４２）によ
る撮像映像信号の増幅は実質的に為されず、焦点評価値
発生回路（５）は可変利得Ａ　Ｍ　Ｐ　（４２）にて増
幅されることのない撮像映像信号の７オーカスエリア内
の輝度信号の高域成分の１フイ一ルド分をディジタル積
分して焦点評価値を出力し、オートフォーカス回路（３
０）はこの評価値が最大値となる合焦位置にレンズ（１
）を保持する合焦動作を為し、この合焦動作が完了する
と、レンズ停止信号（ＬＳ）が発せられ、マイコン（２
２）はこの直後の撮像映像信号が本露光出力としてプロ
セス回路（２８）及び記録信号処理回路（２９）を経て
ビデオフロッピー（２６）に記録される様に制御される
。

一方、被写体が暗く、適正露光値を得ようと絞りを開放
してもシャッタスピードが１／６０ｓｅ（より長くなる
場合には、測光回路（２５）の測光値は極めて小さくな
り、利得制御回路（４１〉はこれを受けて可変利得ＡＭ
Ｐ（４２）の利得を可変状態にし、撮像映像信号の増幅
を行い、この映像増幅後の撮像映像信号は利得制御回路
（４１）に帰還され、この撮像映像信号レベルが所定の
適正レベルに達する様に利得制御が為される。即ち、利
得制御回路（４１）及び可変利得Ａ　Ｍ　Ｐ　（４２）
により所謂Ａ　Ｇ　Ｃループが構成されることになる。

こうして、利得の上昇に伴い撮像映像信号レベルが適正
レベルに一旦到達すると、この時点で利得制御回路（４
１）の利得制御信号はロック状態となり固定値となる。

以後、可変利得Ａ　Ｍ　Ｐ　（４２）はこの利得制御信
号により設定された固定の利得を適正利得として映像増
幅を継続する。

オート７オーカス回路（３０）は、利得制御回路（４１
）からの利得制御信号がロック状態になった時に初めて
動作を開始する。従って、焦点評価値発生回路（５）か
ら出力される焦点評価値は固定利得にて適正なレベルと
なった撮像映像信号のフォーカスエリア内の輝度信号の
高域成分に基いて作成されることになり、前述と同様の
合焦動作が為され、この合焦動作が完了すると、レンズ
停止信号（ＬＳ）が利得制御回路（４１）に入力される
。

利得制御回路（４１）はこれを受けると前記固定利得を
解除し、利得が再び１に固定される様に利得制御信号を
発し、可変利得Ａ　Ｍ　Ｐ　（４２）による映像増幅を
抑えて撮像回路（４）からの撮像映像信号がそのまま可
変利得Ａ　Ｍ　Ｐ　（４２）より出力される様に動作す
る。

そして次にストロボ（４４）を発光させ、この時に得ら
れる撮像映像信号を本露光出力としてプロセス回路（２
８）、記録信号処理回路（２９）に供給し、ビデオフロ
ッピー（２６）に記録する。

この様に被写体が暗い場合には、合焦動作中は撮像輝度
信号レベルが適正レベルとなる様にＡＧＣループにて映
像増幅が為されて、合焦動作の基礎となる焦点評価値を
確実に検出できる状態とし、合焦動作完了後はＡＧＣ動
作によるＳ／Ｎの劣化を防止するためにＡＧＣループを
実質的に非作動とＬでストロボ（４４）により被写体照
度を上昇させることにより、高精度々合焦動作及びＳ／
Ｎの良好な撮像映像信号の記録が実現される。

また、被写体が極めて暗く、可変利得ＡＭＰ（４２）の
利得を最大利得にまで増加させても適正レベルの撮像映
像信号が得られない時には、利得制御回路（４１）から
補助光源（４３）に指令が発せられて補助光［（４３）
の電源がオンとなって補助光を発光する。この発光中に
、測光回路（２５）は再度補助光源（４３ｊによって照
射された被写体を測光し、測光値を出力する。利得制御
回路（４１）はこの測光値に応じて利得制御信号を発し
、これにより可変利得ＡＭＰ（４２）から出力される撮
像映像信号は適正露光状態が確保され、この状態で合焦
動作が実行され、合焦動作完了後は前述と同様に可変利
得ＡＭＰ　（４２）の利得を１に固定した後に、補助光
を消光した上でストロボ（４４）を発光させ、この時の
撮像映像信号を記録する。

（ト）発明の効果 上述の如く本発明によれば、低照度時にも映像信号自体
を使用した合焦動作を高精度に行え、しかも得られる映
像信号のＳ、／’Ｎの悪化を最小限に抑えることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第７図は本発明の一実施例に係り、第１図は
全体の回路ブロック図、第７図はフローチャートである
。また第２図乃至第６図は従来例に係り、第２図、第３
図、第５図は回路プロ・ンク図、第４図は山登り方式の
説明図、第６図はフローチャートである。 （２５）・・・測光回路、（４１）・・・利得制御回路
、（４２）・・・可変利得Ａ　Ｍ　Ｐ、（３０）・・・
オートフォーカス回路、（４３）・・・補助光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測光手段と、 撮像映像信号レベルが適正レベルになる様に該測光手段
   からの測光データにより映像信号増幅利得を設定する利
   得制御手段と、 前記増幅利得にて撮像映像信号を増幅する可変利得増幅
   手段と、 該可変利得増幅手段にて増幅された撮像映像信号中の輝
   度信号の高域成分を用いて合焦動作を行うフォーカス制
   御手段を備え、 低照度時に前記増幅利得は撮像映像信号レベルが前記適
   正レベルとなる適正利得にて固定され、この利得固定状
   態にて前記合焦動作を実行することを特徴とするオート
   フォーカスカメラ。
2. （２）前記利得制御手段の増幅利得が最大利得となって
   も、撮像映像信号レベルが前記適正レベルに達しない時
   には、本体に内蔵した補助光発光手段により被写体を照
   射することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカ
   スカメラ。