JPH04165773A

JPH04165773A - ビデオ・カメラ

Info

Publication number: JPH04165773A
Application number: JP2292574A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Henmi; 和弘逸見; Mamoru Izumi; 守泉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1992-06-11
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP3099893B2

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、ビデオ・カメラに係わり、特にオートフォー
カス方式の改良をはかったビデオ・カメラに関する。

（従来の技術）従来、ビデオ・カメラにおけるオートフォーカス方式は
、大別すると測距のために基準となる信号を自ら出すか
出さないかて、アクティブ方式とパッシブ方式とに分類
される。例えば、超音波や赤外線を発して、その反射を
捕らえるのがアクティブ方式であり、映像信号だけから
距離を決定するのがパッシブ方式である。これらオート
フォーカス方式は、いずれかの手段により合焦を判定す
る信号を得て、それに応じた駆動信号によりフォーカス
レンズをモータにより移動してピント合わせを行ってい
る。

これら従来の方式では、合焦判定を行った後にピント合
わせ動作にいるため、モータの速度が律速となり、合焦
速度に限界がある。このため、高速で動く被写体に対し
ては誤動作する場合もあった。また、従来のピント合わ
せして焦点位置を固定して撮像した画像は、被写界深度
範囲内でピントが合うが、それ以外の領域は、ピンぼけ
で広い範囲でピントの合った画像を得ることはできなか
った。

（発明か解決しようとする課題）このように、従来のビデオ・カメラのオートフォーカス
方式においては、合焦速度に限界かあり、高速で動く被
写体に対しては誤動作する問題があった。また、撮像領
域全体に渡り遠近の範囲でピントの合った画像を得るこ
とは困難であった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、合焦速度を速めることができ、高速
且つ誤動作のないオートフォーカス動作を実現し得るビ
デオ・カメラを提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するだめの手段）本発明の骨子は、合焦を行って一つの画像を得る代わり
に、撮像素子を常時光学軸に沿って振動させて任意の複
数位置で撮像して複数の画像を得て、そのうちの少なく
とも一つの焦点のあった画像を得ることにある。

即ち本発明は、オートフォーカス機能を備えたビデオ・
カメラにおいて、レンズ系を介して得られる光学像を撮
像する撮像素子と、レンズ系又は撮像素子を光学軸方向
に所定の周期で振動させ、任意の複数位置て撮像素子の
撮像動作を行う手段と、前記撮像素子で得られる合焦位
置の異なる複数の画像信号から所定の画像信号を抽出す
る手段とを具備してなることを特徴としている。

なお、所定の画像信号を抽出する手段としては、合焦位
置の異なる複数の画像信号から合焦精度の最も高い画像
信号を抽出する方法、又は複数の画像信号をそれぞれ複
数の領域に分割し、各分割領域毎にピント検出を行い、
最もピントの合った分割領域を抽出して合成する方法等
を採用することができる。また、撮像素子の振動周期は
画像信号のフレーム周期に同期した方か望ましい。さら
に、撮像素子を駆動する駆動源としては圧電アクチュエ
ータが望ましい。

（作用）本発明では、ビデオ・カメラにおいて、撮像素子を常時
光学軸に沿って振動させて撮像している。そうして得ら
れた映像信号を様々に信号処理することで、高速合焦や
遠近の広い範囲でピントの合った画像を得ることができ
るようになる。

一つは、撮像素子移動間の複数の任意の点において画像
信号をサンプリングし、その中で最も合焦精度の高い画
像のみを出画することである。これを撮像素子の振動周
期を画像信号のフレーム周期に同期させて行うと、常に
ピントの合った動画を得ることができる。また、サンプ
リング画像の処理方法を変えることにより、遠近の広い
範囲でピントの合った画像を得ることもできる。もう一
つは、撮像素子の振動周期を画像信号のフレーム周期に
同期させ、画像取り込み位置が同一点となるようにして
、その取り込み位置をフォーカス信号と連動させ、電子
的にオートフォーカス制御することでも、常にピントの
合った動画を得ることができる。

このように本発明によれば、従来のビデオ・カメラに比
べ、高速且つ誤動作のないオートフォーカスを実現する
ことができ、遠近の広い範囲でピントの合った画像を得
ることか可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるビデオ・カメラを示
す概略構成図である。レンズ系１゜は被写体側から順に
、フォーカシングに使われズーミングでは移動しないフ
ォーカス・レンズ１１、移動によってフォーカス・レン
ズ１１による像の大きさを変えるズーム・レンズ１２、
その像の位置を一定に保つために移動するコンベンセー
タと呼ばれる焦点位置補正レンズ１３及びリレー・レン
ズ（又は結像系レンズ）１４を配置して構成されている
。ここで、各レンズ１１〜１４は各々複数のレンズ群か
ら形成されており、レンズ系１０は４群レンズ構成とな
っている。

レンズ系１０の後端には、ローパス・フィルタ１５が配
置されている。ローパス・フィルタ１５の後方には、撮
像素子２０が配置されている。そして、光学情報はレン
ズ系１０を通して撮像素子２０に入射し、この撮像素子
２０により撮像されるものとなっている。

撮像素子２０は圧電アクチュエータ（図示せず）等によ
って、常時光学軸方向に約３■のストロークで振動して
いる。このストロークは、。

１／２インチ光学系６倍ズームにおいて、無限遠から至
近１ｍまでレンズ固定で撮像素子を移動してピント合わ
せを行うのに必要な値である。

被写体までの距Ｍ■に対する撮像素子位置ｘ−は最もレ
ンズ系に近付いた位置で、逆に被写体までの距離１ｍに
対する撮像素子位置Ｘ）ｍは最もレンズ系から離れた位
置になる。撮像素子２Ｄでは、この２点間で振動させな
がら画像信号が得られるものとなっている。

撮像素子２０で得られた複数の画像信号は、画像信号処
理回路４０に供給され、図示しないフレームメモリ等に
記憶される。そして、これらの画像信号から合焦判定回
路４０によりそれぞれの画像におけるピントが検出され
、この検出結果に応じて複数の画像信号のいずれかが選
択されて出力されるものとなっている。なお、第１図に
おいて５０はズーム・レンズ１２を駆動するモータを示
している。

第２図は本実施例における高速合焦の例を示すグラフで
、撮像素子２０の動きを表わしている。横軸が撮像素子
位置Ｘで、縦軸が時間ｔである。撮像素子２０の移動範
囲内の任意の複数位置において画像をサンプリングする
。図中では画像サンプリング回数を数回に設定している
。

撮像素子２０の移動用アクチュエータの駆動は画像サン
プリング時にはサンプリング時間以上静止するように設
定している。サンプリング時間が撮像素子の移動時間よ
りも十分に速ければ、静止時間を設定する必要もない。

Ｘ−からｘ１１間でサンプリングした画像は、例えば第
３図（ａ）に示すように複数個得られる。

これらの画像から、各々の画像信号の高周波成分を抽出
し積分することで焦点の合い具合を評価する焦点評価値
を検出し比較を行い、合焦精度か最も高い画像を選択し
て出画する。撮像素子２０の振動周期を画像信号のフレ
ーム周期に同期させると、例えばＮＴＳＣ方式の場合、
Ｘ−からｘｌ−間の移動速度をｌ　／　６０ｓｅｃとす
ると一往復（１周期）でＮＴＳＣ方式の一画面に相当し
、常にピントの合った動画を得ることができる。

また、１回のＸ−からｘ１ｆｆｉ間の移動で得たサンプ
リング画像を、第３図（ｂ）に示すように各々複数の領
域に分割し、各分割領域毎にピント検出を行い、１回の
Ｘ−からＸＨｍ間の移動でピントの合った領域のみ合成
することにより、焦点深度の非常に大きな画像（動画）
、即ち遠近の全域に渡ってピントの合った画像を得るこ
とができる。また、この代わりに、各々の画像の中の惚
けている部分をフィルタリング処理、或いは削除した後
に合成するようにしてもよい。

次に、高速合焦の他の実施例について説明する。先の実
施例と同様に、撮像素子２０は画像信号のフレーム周期
と同期させて振動させる。

１フレームを形成する画像信号の取り込み時間を振動周
期よりも十分小さくして、振動範囲内のある焦点位置の
画像信号のみ読出すようにする。振動周期とフレーム周
期が一致しているため、この読出し位置を任意に制御す
ることは電子的に容易に行える。読み出された画像信号
から焦点評価値を検出して読出し位置をフィードバック
制御を行えばオートフォーカスができ、オートフォーカ
スのフィードバック系が全て電子回路でできるため、常
にピントの合った動画を得ることができる。

また、Ｘ−とｘｌ、、の遠近の２点の位置を移動中の画
像信号を取り込み表示する。例えば、ＮＴＳＣ方式のよ
うに毎秒３０フレームで表示すると、近点の画像から遠
点の画像を重ねて見た画像が得られる。画質は多少落ち
るが、これだけでも遠近の広い範囲でピントの合った画
像が得られ、コントラストのはつきりした被写体では十
分認識可能である。画像処理すればさらに良好な画像も
得られる。

これまでの説明では、１フイールド内でピントの合った
画像を得ることを説明してきたが、そこまで高速にしな
くとも、さらに簡単な処理でピントの合った画像が得ら
れれば、それでもよい。また、これまでの説明では撮像
素子を振動させたが、フォーカス調整レンズを同様に振
動させても同じ効果が得られる。さらに、撮像素子或い
はレンズを振動させる手段は、圧電アクチュエータに限
定されるものではなく、ボイスコイルモータ等の他の手
段でもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種々変形して実施することができる。

［発明の効果コ以上述べたように本発明によれば、従来のビデオ・カメ
ラでは実現できなかった、非常に合焦速度の速いオート
フォーカス機構が実現できる。また、サンプリング画像
の処理方法を変えることにより、遠近の全域に渡ってピ
ントの合った動画を撮影することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるビデオ・カメラを示
す概略構成図、第２図は上記実施例を説明するためのも
のて撮像素子位置と時間及び被写体までの距離との関係
を示す模式図、第３図は画像抽出の様子を示す模式図で
ある。１０・・・レンズ系、２０・・・撮像素子、３０・・・画像信号処理回路、４０・・・合焦判定回路、５０・・・モータ。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

レンズ系を介して得られる光学像を撮像する撮像素子と
、レンズ系又は撮像素子を光学軸方向に所定の周期で振
動させ、任意の複数位置で撮像素子の撮像動作を行う手
段と、前記撮像素子で得られる合焦位置の異なる複数の
画像信号から所定の画像信号を抽出する手段とを具備し
てなることを特徴とするビデオ・カメラ。