JPH0447773A

JPH0447773A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH0447773A
Application number: JP2156702A
Authority: JP
Inventors: Kitahiro Kaneda; 北洋金田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1992-02-17
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: US6184931B1; JP2749961B2

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、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等の撮像装
置に用いて好適なレンズ制御装置に関するものである。

（従来の技術）従来より、ビデオカメラ等の撮像装置では、その撮像手
段より出力される映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、
それが最大となるようにフォーカシングレンズ位置を制
御して、焦点を合わせる方式が用いられている。

また、鮮鋭度の評価としては、一般に、バンドパスフィ
ルタ（以下ＢＰＦと称す）により抽出された映像信号の
高周波成分の強度、あるいは微分回路などにより映像信
号中より検出された被写体像のボケ幅検出強度等を用い
る。

そして、通常の被写体を撮影した場合、ピントがぼけて
いる状態すなわち鮮鋭度が低゛い状態では、高周波成分
の値は小さくボケ幅は広くなり、ピントが合うにつれて
高周波成分のレベルが高くボケ幅は小さくなり、完全に
ピントが合った状態では、高周波成分は最大値となり、
ボケ幅検出値は最小となって鮮鋭度が最大となる。

従って、フォーカシングレンズを、鮮鋭度が低い状態で
は、鮮鋭度が高くなる方向になるべく高速で駆動し、鮮
鋭度が大きくなるにつれて減速して鮮鋭度が最大となる
山の頂上に停止させるように制御することにより、精度
良（合焦点にフォーカシングレンズを停止させ、ピント
合わせな行うことができる。このようなフォーカシング
レンズ制御を行うオートフォーカス方式を一般に山登り
オートフォーカス方式（以下山登りＡＦ）と称している
。

また、近年ビデオカメラ等の普及および多機能化の一環
として、焦点を合わせる範囲を拡大した、所謂ワイドレ
ンジオートフォーカスシステムも提案されている。これ
は、従来の光学系の可動範囲を至近側（マクロ領域）に
拡大してより近（の被写体に焦点を会え焦ることができ
るようにしたものである。

（発明の解決しようとする問題点）しかしながら、上述したような従来の山登りＡＦ方式を
用いたワイドレンジＡＦによると、電源遮断時、フォー
カシングレンズ位置が至近側にある場合、電源投入直後
のピント合わせが正常に行なわれない場合があった。た
とえば、ぼけたまま止まってしまったり、ピントが合う
まで遅いというような問題である。これは、電源投入直
後にピントを合わせようとする被写体は、一般的に通常
領域にある場合が多（、また至近領域内では、通常領域
でピントを合わせるのに比べ、同じ被写体距離の変化に
要するフォーカシングレンズの移動量が多いので、フォ
カシングレンズが至近領域内にある場合は、ピントが合
わないうちに誤って）オーカシングレンズが至近領域に
ある場合は、通常領域の被写体を見失いやす（、そこか
ら脱出するのに時間がかかったり、ピントが合わないう
ちに誤ってフォーカシングレンズを停止させてしまうよ
うな誤動作を生じやすい。

（問題点を解決するための手段）本発明は上述した問題点を解決することを目的としてな
されたもので、その特徴とするところは、撮影光学系の
焦点状態を調節する焦点調節手段と、前記焦点手段の位
置する領域を検出する検出手段と、電源投入時における
前記焦点調節手段の位置する領域を前記検出手段により
検出し、前記焦点調節手段の位置が所定の領域内になか
った場合、前記所定の領域内の初期位置へと駆動するた
めの駆動制御信号を出力する制御手段とを備えた撮像装
置にある。

また本発明の他の特徴は、撮影光学系の焦点状態を検出
して自動的に焦点調節する焦点調節手段と、前記焦点手
段の位置する領域を検出する検出手段と、前記焦点調節
手段の動作開始前に前記記焦点調節手段の位置する領域
を前記検出手段により検出し、前記焦点調節手段の位置
が所定の領域内になかった場合、前記所定の領域内の初
期位置へと駆動するための駆動制御信号を出力する制御
手段とを備えた撮像装置にある。

（作用）これによって、電源投入時、レンズ位置が通常領域にな
く、レンズ位置が適正でない場合であっても、レンズを
適正領域に強制的に移動し、誤動作のない正確な焦点調
節動作を行なうことができる。

（実施例）以下本発明における撮像装置をビデオカメラに適用した
場合を例にし、各図を参照しながらその一実施例につい
て詳述する。

第１図は本発明の自動合焦装置をビデオカメラ等に実施
した場合を示すブロック図である。

同図において、】は焦点調節を行なうためのフォーカシ
ングレンズで、フォーカシングモータ駆動回路９によっ
てフォーカシングモータ１０を駆動することにより制御
される。ここで、フォーカシングレンズ１の移動範囲は
たとえば１．２ｍ〜無限遠端菌の通常領域と、至近端０
．６ｍ〜１．２ｍのマクロ領域を移動可能に構成されて
いる。

２は入射光量を制御する絞り（アイリス）で、アイリス
駆動回路７によって絞り駆動用の１ｇメータ８を駆動す
ることによって制御される。３はフォーカシングレンズ
１によって撮像面に結像された被写体像を光電変換して
撮像信号に変換するたとえばＣＣＤ等の撮像素子、４は
撮像素子３より出力された撮像信号を所定のレベルに増
幅するプリアンプ、５はプリアンプ４より出力された映
像信号にガンマ補正、ブランキング処理、同期信号の付
加等の所定の処理を施して規格化された標準テレビジョ
ン信号に変換し、ビデオ出力端子より出力するプロセス
回路である。プロセス回路５より出力されたテレビジョ
ン信号は図示しないビデオレコーダ、電子ビューファイ
ンダ等によるモニタへと供給される。

また６はプリアンプ４より出力された映像信号を入力し
、該映像信号のレベルが所定のレベルに一定となるよう
に絞り２の開口量を制御すべくアイリス駆動回路７を介
して１ｇメータ８を自動制御するアイリス制御回路であ
る。

１１は同じくプリアンプ４より出力された映像信号中よ
り合焦検出を行なうために必要な高周波成分を抽出する
バンドパスフィルタ、１２は映像信号中より被写体像の
ボケ幅（被写体像のエツジ部分の幅）を検出回路で、合
焦状態に近付くほど被写体のボケ幅が小さくなる性質を
利用して合焦検出を行なうものである。このボケ幅検出
回路による合焦検出方法自体は、たとえば特開昭６２−
１０３６１Ｂ号等によって公知となっているため、その
詳細な説明は省略する。

１３はバンドパスフィルタ１１、ボケ幅検出回路１２の
出力にゲートをかけ、撮像画面上の指定領域内に相当す
る信号のみを通過させるゲート回路で、後述する論理制
御装置１５により供給されるゲートパルスに従い、１フ
イ一ルド分のビデオ信号中の指定領域に相当する信号の
みを通過させ、これによって、撮像画面内の任意の位置
に高周波成分を抽出する通過領域すなわち合焦検出を行
なう合焦検出領域の設定を行なうことができる。

１４はゲート回路１３によって抽出された合焦検出領域
内に相当する映像信号中よりバンドパスフィルタ１１に
よって抽出された高周波成分のピーク値及びボケ幅検出
回路１２より出力されたボケ幅の最小値を検出するとと
もに、前記高周波成分のピーク値の得られた撮像画面内
における水平、垂直方向の位置を検出するピク検出回路
である。このピーク検出回路は、１フイ一ルド期間にお
いて検出された高周波成分のピーク値、ボケ幅の最小値
、ピーク検出位置が、合焦検出領域を水平、垂直方向に
所定個数のブロックに分割したどのブロックに位置する
かを検出し、その水平、垂直座標を出力するものである
。

また１６はフォーカシングレンズ１の移動位置を検出す
るフォーカスエンコーダで、たとえば光学検出式のもの
が使用され、本実施例では、フォーカシングレンズ１の
移動位置を至近端（０，６ｍ）、０．６ｍ〜１．２ｍ（
至近領域すなわちマクロ領域）　、　　１　、２ｍ−ｏ
ｏ　（通常領域）、無限遠端（ｏＯ）の４つの領域に分
割して検出するものである。そして自動焦点調節の可能
な領域を通常領域及び至近領域とに拡張したシステムを
ワイドレンジＡＦと称することにする。

また１７は絞り２の開口量を検出するアイリスエンコー
ダである。これらの検出情報は論理制御装置１５へと供
給される。

また、１８は、レンズの各種制御のための操作、たとえ
ばマクロ領域オートフォーカスや、高速電子シャッター
操作等の操作を読み取り、後述の論理制御回路１５へと
供給するレンズ操作読み取り回路である。

論理制御回路１５はシステム全体を統括して制御するも
ので、たとえばマイクロコンピュタによって構成され、
その内部には図示しない入出力ポート、Ａ／Ｄ変換器、
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）を備えている。

この論理制御回路１５は、ゲート回路１３によって撮像
画面上に設定された合焦検出領域内に対して、ピーク検
出回路１４より出力されたバンドパスフィルタ１１の出
力に基づく高周波成分の１フイ一ルド期間内におけるピ
ーク値及びそのピーク位置座標、ボケ幅検出回路１４の
出力に基づくボケ幅情報、さらに各エンコーダからの検
出情報を取り込んで所定のアルゴリズムにしたがって演
算し、これらの時系列的な変化から、合焦検出領域の撮
像画面上における位置、大きさ、移動方向、移動応答速
度の設定すなわち被写体追尾を行なうとともに、合焦点
の得られるフォーカシングレンズの移動方向及び移動速
度等を演算するものである。

すなわち、バンドパスフィルタ１１の出力に基づく高周
波成分の１フイ一ルド期間内におけるピーク値及びその
ピーク位置座標にもとづいて、各フィールドごとに被写
体の移動を検出し、その変化したピーク位置すなわち被
写体位置を中心とする位置に合焦検出領域を設定すべく
ゲート回路１３にゲートパルスを供給してこれを開閉制
御し、映像信号の合焦検出領域内に相当する部分の映像
信号のみを通過させる。

また論理制御装置１５は、設定された合焦検出領域内に
相当する映像信号に基いて、被写体に対する合焦検出を
行い、焦点調節を行う。すなわちボケ幅検出回路１２よ
り供給されたボケ幅情報とバンドパスフィルタ１１より
供給された高周波成分のピーク値情報を取り込み、１フ
イ一ルド期間におけるボケ幅が最小に、高周波成分のピ
ーク値が最大となる位置へとフォーカシングレンズ１を
駆動すべくフォーカス駆動回路９にフォーカシングモー
タ１０の回転方向、回転速度、回転／停止等の制御信号
を供給し、これを制御するものである。

この際、論理制御装置１５は、合焦度に応じて、また絞
りエンコーダ１７によって検出された絞り値から演算し
た被写界深度に応じて、ゲート制御信号１５Ａをゲート
回路１３に供給して合焦検出領域の大きさを制御すると
ともに、移動範囲、移動応答速度を制御する。このよう
にして、動きのある被写体像を自動追尾しながらに焦点
を合わせ続けることができる。

ここで本発明において、合焦検出にボケ幅検出回路１２
より出力されたボケ幅信号と、バンドパスフィルタ１１
より出力された高周波成分のピーク値を用いているのは
、以下の理由による。

すなわちボケ幅は合焦点に近付くほど小さい値となって
合焦点で最小となり、被写体のコントラストの影響を受
けにくいため高い合焦検出精度を得ることが出来る特長
を有する反面、ダイナミックレンジが狭（、合焦点を大
きく外れると十分な検出精度を得ることができない。

これに対して、高周波成分は、ダイナミックレンジが広
（、合焦点を大きく外れても合焦度に応じた出力を得る
ことができる反面、コントラストの影響を大きく受ける
性質があり、ボケ幅情報はどの合焦精度を得ることがで
きない。

したがって、これらを組み合わせることにより、ダイナ
ミックレンジが広（、且つ合焦点近傍で高い検出精度の
得られる合焦検出方法を実現することができる。

次に第１図に示す本発明の撮像装置における論理制御回
路１５の制御動作を、第２図に示すフローヂャートを参
照しながら順を追って説明する。

同図において、５ｔｅｐ　１は、第１図における論理制
御回路１５のリセット信号人力ルーチンで、このリセッ
ト信号の入力により、論理制御回路１５はリセットされ
て動作を開始する。

このリセット信号は、通常カメラのシステムに電源が投
入されたときに発生するものである。

５ｔｅｐ２．３．４．５本発明の主要部をなすルヂンで
、５ｔｅｐ２は、論理制御回路１５の動作開始時におけ
るフォーカシングレンズ１の位置情報を読み取るルーチ
ンであり、ここでは、フォーカスエンコーダ１６によっ
て検出されたフォーカシングレンズ位置情報（至近端、
マクロ領域１適常領域９無限遠端）が論理制御回路１５
へと取り込まれる。

５ｔｅｐ３はフォーカスエンコーダ１６の出力に基づい
て、フォーカシングレンズが至近領域に位置しているか
否かの判別を行なうルーチン、５ｔｅｐ　４はフォーカ
シングレンズ１をマクロ領域から強制的に通常領域へと
駆動制御するルーチン、５ｔｅｐ　５は前述したように
、バンドパスフィルタ１１、ボケ幅検出回路１２よりそ
れぞれ出力された高周波成分レベル信号及びボケ幅信号
に基づいてフォーカシングレンズを合焦点へと山登り駆
動制御する自動焦点調節動作を行なうＡＦメインルーチ
ンである。

さて５ｔｅｐ　１でカメラに電源が投入されたことが検
出されると、５ｔｅｐ　２へと進み、フォーカスエンコ
ーダ１１６の検出出力からフォーカシングレンズ１の現
在の移動位置の情報が論理制御回路１５へと読み込まれ
る。

続いて論理制御回路１５は、５ｔｅｐ３でフォカシング
レンズ１の位置している領域が通常領域かマクロ領域か
を判別し、通常領域内に位置していた場合には５ｔｅｐ
５へと進んでＡＦ動作を開始する。また５ｔｅｐ３にお
いて、フォーカシングレンズがマクロ領域内に位置して
いた場合には、５ｔｅｐ４へと移行してフォーカシング
レンズ１を強制的に通常領域内へと駆動し、通常領域内
の例えば被写体距離１．２ｍの位置へと移動した後、５
ｔｅｐ　５へと進んでフォーカシングレンズの初期位置
を通常領域の１．２ｍに設定し、ＡＦ動作を開始する。

ここで、電源ＯＮ直後、すなわちＡＦ動作の開始に先駆
けて、通常領域へとフォーカシングレンズを駆動する理
由について説明する。

すなわち、本願のようなワイドレンジＡ、　Ｆシステム
において、至近領域においては、通常領域で焦点を合わ
せるものに比べ、同じ被写体距離の変化に要するフォー
カシングレンズの移動量が大きい。したがって、何らか
の理由で、至近領域にフォーカシングレンズが入ると、
通常領域の被写体に再び焦点を合わせようとする際に被
写体を見失いやす（、焦点が合うまでに長い時間を要し
たり、焦点が合わずにフォーカシングレンズが停止して
しまうような誤動作をしばしば生じる。

また実際にビデオカメラを使用する際、撮影の対象とす
る被写体は多くの場合通常領域に位置することが多く、
電源ＯＮと同時にマクロ領域から撮影開始する場合はま
れである。

そこで本発明においては、電源ＯＮ直後の撮影開始時は
、必ずフォーカシングレンズが通常領域にある状態から
自動焦点調節動作を開始するように構成し、上述のマク
ロ領域からＡＦ動作を開始して通常領域にある被写体に
合焦させる場合に生じやすい誤動作を未然に防止してい
る。

このように、本発明においては、ワイドレンジＡＦにお
いて、カメラ電源投入時のフォーカシングレンズの位置
を検出し、それを常に適正な状態に保つことにより、た
とえフォーカシングレンズの初期位置が至近領域内にあ
ったとしても、正確な合焦動作を行なうことができるも
のである。

なお、上述の実施例によれば、電源ＯＮに応じて、まず
自動焦点調節モードに入る装置を想定しているが、ＡＰ
動作モードに入るために別の操作を要する装置であった
場合には、ＡＦモードに設定する動作に応じてフォーカ
シングレンズの初期位置設定動作を行なうようにしても
よい。

第３図はこのような場合の制御動作のフローチャートを
示すものである。

上述の第２図のフローチャートと異なる点は第２図の５
ｔｅｐ　１に示す「電源ＯＮによってリセット信号を出
力するステップ」を５ｔｅｐ　１°のように変更するだ
けで、他のステップは第２図と同様であり、その説明を
省略する。

すなわち、５ｔｅｐｌ’で、ＡＦ動作開始の要求が行な
われることにより、リセット信号を発生させ、５ｔｅｐ
　２移行へと進んでＡＦシステムのリセット動作を実行
し、ＡＦ動作開始に先駆けてフォーカシングレンズのリ
セット動作を行なうようにしたものである。

上述の実施例によれば、至近領域を０．６〜１．２ｍの
被写体距離で定義しているが、これに限定されるもので
はな（、たとえば、至近領域がさらに拡大しているよう
な光学系を用いた場合には、至近領域Ｏ〜１．２ｍに設
定してもよく、使用する光学系の特製を考慮して決定す
ればよい。

また上述の実施例によれば、フォーカシングレンズの初
期位置を被写体距離１．２ｍとしたが、これに限定され
るものではなく、たとえば高倍率のレンズでは１．２ｍ
より遠方に設定する等、同様に光学系の特製に応じて決
定することができる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明における撮像装置によれば
、通常領域からマクロ領域にわたってＡＦ動作可能とし
た所謂ワイドレンジＡＦシステムを備えた撮像装置にお
いて、カメラ電源投入時のフォーカシングレンズの位置
を検出し、所定の適正位置に初期設定してからＡＦ動作
を行なうように構成したので、たとえばフォーカシング
レンズの初期位置がマクロ領域にあったとしても通常領
域における被写体に合焦できなかったり、合焦に長時間
を要したりする問題を未然に防止することができ、常に
正確で且つ迅速なＡＦ動作を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における撮像装置をビデオカメラ等の自
動焦点調節装置に適用した場合の構成を示すブロック図
、第２図は本発明の自動焦点調節装置における制御を説明
するためのフローチャート、第３図は本発明の自動焦点
調節装置における制御の他の例を説明するためのフロー
チャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮影光学系の焦点状態を調節する焦点調節手段と
、前記焦点手段の位置する領域を検出する検出手段と、電源投入時における前記焦点調節手段の位置する領域を
前記検出手段により検出し、前記焦点調節手段の位置が
所定の領域内になかつた場合、前記所定の領域内の初期
位置へと駆動するための駆動制御信号を出力する制御手
段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
（２）特許請求の範囲第（１）項において、前記焦点調
節手段はフォーカシングレンズを駆動する手段であり、
前記検出手段は前記フォーカシングレンズの被写体距離
を所定の分解能で検出する位置エンコーダによつて構成
され、前記制御手段は、電源ＯＮ時、前記フォーカシン
グレンズがマクロ領域に位置していた場合これを通常領
域内の初期設定位置へと強制的に移動するように構成さ
れていることを特徴とする撮像装置。
（３）撮影光学系の焦点状態を検出して自動的に焦点調
節する焦点調節手段と、前記焦点手段の位置する領域を検出する検出手段と、前記焦点調節手段の動作開始前に前記記焦点調節手段の
位置する領域を前記検出手段により検出し、前記焦点調
節手段の位置が所定の領域内になかつた場合、前記所定
の領域内の初期位置へと駆動するための駆動制御信号を
出力する制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置
。
（４）特許請求の範囲第（３）項において、前記焦点調
節手段はフォーカシングレンズを駆動する手段であり、
前記検出手段は前記フォーカシングレンズの被写体距離
がマクロ領域か通常領域かを検出し、前記制御手段はＡ
Ｆ動作開始に先駆けて前記フォーカシングレンズがマク
ロ領域に位置していた場合には、これを通常領域内の初
期設定位置へと強制的に移動するように構成されている
ことを特徴とする撮像装置。