JPH05122579A - オートフオーカス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、最大コントラスト出力に対応するレ
ンズ系の位置情報に基づいてオートフォーカス動作を実
行するようにしている。 【構成】ＣＣＤ２３により撮像される画像信号の輝度信
号から撮影画像のコントラストに応じた出力を検出する
コントラスト検出部５５とＣＣＤ２３に対するレンズ系
２１の位置を調整するフォーカス駆動回路５７を有し、
フォーカス駆動回路５７によりレンズ系２１を∞端から
至近端まで移動させ、各ポイントでコントラスト検出部
５５より検出されるコントラスト出力およびレンズ系２
１の位置情報を保持するとともに、各ポイントでのコン
トラスト出力の最大値に対応するレンズ系２１の位置情
報を保持し、この最大コントラスト出力に対応するレン
ズ系２１の位置情報に基づいてフォーカス駆動回路５７
によるレンズ系２１の位置調整を制御するように構成し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子カメラなどに利用
されるオートフォーカス装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子カメラの発達は目覚ましいものがあ
り、最近のカメラに見られるようなオートフォーカス装
置を採用したものも実用化されつつある。しかして、従
来、このような電子カメラに適用されるオートフォーカ
ス装置として、図５に示すように構成したものがある。

【０００３】図において、１はレンズ系で、このレンズ
系１の光軸上には絞り２を介してＣＣＤ３を配置し、こ
れらレンズ系１および絞り２を介して被写体の撮影像を
ＣＣＤ３の撮像面に結像するようにしている。この場
合、レンズ系１には、該レンズ系１をその光軸方向に移
動するフォーカスモータ４を設け、結像のピント調整を
可能にし、また、絞り２には、該絞り２の開度を制御す
る絞りモータ５を設けている。

【０００４】そして、ＣＣＤ３より撮像された画像信号
を撮像回路６に与え、この撮像回路６より輝度信号を抽
出し、この輝度信号をハイパスフィルタ７に与えて輝度
信号中に含まれる高域成分を検出する。さらに、この輝
度信号中の高域成分を整流回路８に与え、ここで整流す
ることにより撮影された画像のコントラストに比例した
直流電圧をコントラスト電圧として求め、このコントラ
スト電圧をオートフォーカス駆動回路９に与える。これ
によりオートフォーカス駆動回路９では、この時のコン
トラスト電圧によりフォーカスモータ４を駆動してレン
ズ系１によるピント調整を行うようになるが、この場
合、レンズ系１を移動してピント位置を動かしていく
と、撮影された画像のコントラストが変化していき、合
焦位置で最大となることから、オートフォーカス駆動回
路９では、コントラスト電圧が最大になるようにフォー
カスモータ４を駆動することにより、いわゆるコントラ
ストオートフォーカスを実現するようにしている。

【０００５】ここで、同じ画像を撮影している際に、周
囲の明るさが変化したような場合、ピント位置が変化し
ないのに画像のコントラストに変化を生じ、コントラス
ト電圧が変動してオートフォーカスに誤動作が生じるこ
とがある。そこで、このような誤動作を防止するため、
撮像回路６で抽出される輝度信号を積分回路１０で積分
して明るさの値を検出し、これを絞り駆動回路１１に与
え、この絞り駆動回路１１により積分回路１０より求め
られる明るさの値が一定になるように絞り２の開度を調
整することにより、コントラストオートフォーカスの明
るさ変化に伴う誤動作を防止するようにしている。

【０００６】ところで、このようなオートフォーカス装
置によりコントラスト値が最大になるようにフォーカス
モータ４を駆動するには、例えば図６に示すように勾配
の緩やかなＡ曲線と勾配の急峻なＢ曲線を有するコント
ラスト曲線を用意し、まず、フォーカスモータ４により
レンズ系１を任意の方向Ｍ１に移動したのちＡ曲線によ
って山登り方向（レンズ系１の移動方向）Ｍ２を指定
し、Ａ曲線のピーク点（合焦点）を目指してレンズ系１
の移動を行う。そして、ピーク点を通過したのを確認し
たら、今度はレンズ系１の移動方向を逆転すると同時
に、Ｂ曲線に切り替えて、Ｂ曲線のピーク点を目指して
レンズ系１の山登り方向Ｍ３の移動を行う。また、この
移動でＢ曲線のピーク点を通過したのを確認したら、再
びレンズ系１の移動方向を山登り方向Ｍ４に反転させ、
以下、レンズ系１の移動方向を交互に切り替えながらＢ
曲線のピーク点をサーチしながら合焦点Ｍ０を求めるよ
うにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
フォーカスモータ４の正転、逆転を繰り返し、レンズ系
１の移動方向を切り替えながら合焦点を求めるのでは、
合焦までに時間がかかる問題点があった。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、オートフォーカス動作の際の合焦速度を高めること
ができ、合焦までの時間の短縮を可能にしたオートフォ
ーカス装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のオートフォーカ
ス装置は、撮像手段により撮像される画像信号の輝度信
号から撮影画像のコントラストに応じた出力を検出する
コントラスト検出手段と撮像手段に対するレンズ系の位
置を調整するフォーカス駆動手段を有し、フォーカス駆
動手段によりレンズ系を∞端から至近端まで移動させ
て、各ポイントでコントラスト検出手段より検出される
コントラスト出力および前記レンズ系の位置情報を保持
するとともに、これら各ポイントでのコントラスト出力
の最大値に対応するレンズ系の位置情報を保持し、この
最大コントラスト出力に対応するレンズ系の位置情報に
基づいてフォーカス駆動手段によるレンズ系の位置調整
を制御するように構成している。

【００１０】

【作用】この結果、本発明によれば、レンズ系位置を∞
端から至近端まで移動させた過程で各ポイントで得られ
たコントラスト出力およびレンズ系の位置情報より各ポ
イントでのコントラスト出力の最大値に対応するレンズ
系の位置情報を検出し、この位置情報に基づいてレンズ
系の位置調整を行うようになるので、レンズ系の移動方
向を頻繁に切り替えるような動作がなくなり、合焦位置
を速やかに設定することができるようになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。

【００１２】図１は同実施例のオートフォーカス装置が
適用される電子カメラの概略的構成を示すものである。
図において、２１はレンズ系で、このレンズ系２１は、
フォーカスモータ２２によりその光軸上に沿って移動可
能にしている。そして、レンズ系２１の光軸上にＣＣＤ
２３を配置し、レンズ系２１を介して被写体の撮影像を
ＣＣＤ２３の撮像面に結像するようにしている。ここ
で、ＣＣＤ２３は、タイミング発生器２３１により動作
タイミングが計られるＣＣＤドライバ２３２によりその
撮像動作を制御されるようになっている。

【００１３】ＣＣＤ２３より撮像された画像信号はプロ
セス回路２４に与えられる。プロセス回路２４では、画
像信号より輝度信号ＹH と色信号Ｃを抽出するようにし
ている。

【００１４】プロセス回路２４からの輝度信号ＹH と色
信号Ｃは、Ａ／Ｄ変換器２５に与えられ、ここでデジタ
ル化される。そして、デジタル化された輝度信号ＹH
は、加算器２６、２７の一方の入力端子にそれぞれ与え
られる。加算器２６は、その加算出力をスイッチ２８を
介してフィールドメモリ２９に与え、このフィールドメ
モリ２９の出力が他方の入力端子に与えられる。また、
加算器２７は、その加算出力をスイッチ３０を介してフ
ィールドメモリ３１に与え、このフィールドメモリ３１
の出力が他方の入力端子に与えられる。この場合、各ラ
イン毎の輝度信号ＹH のデータとしてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆ、…が与えられるとすると、フィールドメモリ２
９では、Ａ＋Ｂ、Ｃ＋Ｄ、Ｅ＋Ｆ、…の内容のフィール
ドデータが記憶され、また、フィールドメモリ３１で
は、Ｂ＋Ｃ、Ｄ＋Ｅ、Ｆ＋Ｇ、…の内容のフィールドデ
ータを記憶するようにしている。

【００１５】ここで、ビデオスルーの場合（ビューファ
インダでＣＣＤからの画像を見る場合）は、フィールド
メモリ３１の出力がスイッチ３２を介して取出され、ガ
ンマ補正部３３にてガンマ補正された後、エンハンサ部
３４にて輪郭強調され、スイッチ３５を通して出力され
る。一方、これと同時にＡ／Ｄ変換器２５でデジタル化
された色信号Ｃは、スイッチ３６、輝度信号ＹH とのタ
イミングを合わせるための同時化部３７を介して色差生
成部３８に与えられ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号として
生成され、スイッチ３９、４０を介してフィールドメモ
リ４１、４２にそれぞれ記憶される。そして、これらフ
ィールドメモリ４１、４２より取出されるＲ−Ｙ、Ｂ−
Ｙの色差信号は、スイッチ３５を通して出力される輝度
信号ＹHとともにカラービューファインダＲＯＭテーブ
ル４３に与えられる。これにより、ドライバ４４の制御
によりＲＯＭテーブル４３より対応表示データが出力さ
れ、カラービューファインダ４５にビデオスルー画像と
して表示される。このＲＯＭテーブル４３は輝度信号Ｙ
H 、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−ＹからＲＧＢ信号を作るもの
である。

【００１６】また、スチル画撮像の場合は、フィールド
メモリ２９の出力が１Ｈメモリ４６に与えられ、この１
Ｈメモリ４６の出力を加算器４７の一方の入力端子に与
える。この加算器４７は、他方の入力端子にフィールド
メモリ２９からの出力が与えられ、これらの加算結果を
出力する。そして、加算器４７の出力はスイッチ３２を
介して取出され、ガンマ補正部３３にてガンマ補正さ
れ、エンハンサ部３４にて輪郭強調され、再びフィール
ドメモリ２９に戻される。また、これと同時にＡ／Ｄ変
換器２５でデジタル化された色信号Ｃは、フィールドメ
モリ４８に与えられるとともに、加算器４９の一方の入
力端子に与えられる。この加算器４９は他方の入力端子
にフィールドメモリ４８からの出力が与えられ、これら
の加算結果を出力する。そして、加算器４９の出力は、
スイッチ３６、同時化部３７を介して色差生成部３８に
与えられ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号として生成され、
スイッチ３９、４０を介してフィールドメモリ４１、４
２にそれぞれ記憶される。そして、これらのフィールド
メモリ２９の輝度信号ＹH とフィールドメモリ４１、４
２の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、フレームスチル画像と
して外部メモリ５０に記憶されるようになる。

【００１７】なお、画像再生の場合は、外部メモリ５０
より輝度信号ＹH がスイッチ３０を介してフィールドメ
モリ３１に書き込まれ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙがスイ
ッチ３９、４０を介してフィールドメモリ４１、４２に
書き込まれる。そして、フィールドメモリ３１の出力は
スイッチ３２、３５を介して取出され、フィールドメモ
リ４１、４２からの出力とともにＲＯＭテーブル５１に
与えられる。これにより、エンコーダ／タイミング発生
器５２の制御によりＲＯＭテーブル５１より対応表示デ
ータが出力され、Ｄ／Ａ変換器５３でアナログ信号に変
換され、アンプ／バッファ５４を介してビデオ再生信号
として出力されるようになる。

【００１８】一方、上述のプロセス回路２４には、コン
トラスト検出部５５を接続している。このコントラスト
検出部５５は、プロセス回路２４より出力される輝度信
号ＹH が与えられ、この輝度信号ＹH より撮像コントラ
ストを検出するようにしている。

【００１９】図２は、このようなコントラスト検出部５
５の構成を示している。図において、５５１はバンドパ
スフィルタで、プロセス回路２４より与えられる輝度信
号ＹH より所定帯域の信号を抽出するようにしている。
そして、このバンドパスフィルタ５５１より抽出された
所定帯域の信号は、スイッチ５５２を介して整流回路５
５３に与えられる。ここで、スイッチ５５２は後述する
メインコントローラ５６から与えられるタイミング信号
により切り替え動作されるもので、バンドパスフィルタ
５５１より出力される所定帯域の信号のうち撮影画像の
所定範囲に相当するもののみを整流回路５５３に与える
ようにしている。そして、整流回路５５３で整流した信
号を積分回路５５４で積分し、これをＡ／Ｄ変換器５５
５を介してコントラスト値を示す信号として出力するよ
うにしている。そして、このようなコントラスト検出部
５５のコントラスト信号は、メインコントローラ５６に
与えられる。

【００２０】メインコントローラ５６は、コントラスト
検出部５５からの出力に応じてフォーカス駆動回路５７
を、後述する図３のフローチャートに従って制御するよ
うにしている。

【００２１】フォーカス駆動回路５７は、メインコント
ローラ５６の制御に従ってフォーカスモータ２２を駆動
し、レンズ系２１を∞端から至近端まで移動することで
ＣＣＤ２３に対する合焦位置を調整するようにしてい
る。次に、以上のように構成した実施例の動作を図３に
示すフローチャートにより説明する。

【００２２】まず、フォーカスモータ２２によりレンズ
系２１位置を至近端に移動する（ステップＳ３１）。こ
の状態からＣＣＤ２３がＣＣＤドライバ２３２により駆
動され、レンズ系２１を通して被写体を撮像する。撮像
された画像信号は、プロセス回路２４に与えられ、輝度
信号ＹH と色信号Ｃが抽出される。プロセス回路２４の
輝度信号ＹH は、コントラスト検出部５５に与えられ、
コントラスト値が測定される（ステップＳ３２）。

【００２３】ここで、コントラスト検出部５５での動作
を説明すると、いま、プロセス回路２４より図４（ａ）
に示す輝度信号ＹH が入力され、バンドパスフィルタ５
５１に与えられると、図４（ｂ）に示す所定帯域の信号
が抽出される。そして、このバンドパスフィルタ５５１
より抽出された所定帯域の信号は、スイッチ５５２を介
して整流回路５５３に与えられ、図４（ｃ）に示す出力
として取り出され、この出力を積分回路５５４で積分
し、図４（ｄ）に示すような出力が生成され、Ａ／Ｄ変
換器５５５を介して撮影画像のコントラスト値として出
力される。

【００２４】コントラスト検出部５５より得られたコン
トラスト値は、ワーク（メインコントローラ５６内のメ
モリのワークエリア）に格納される（ステップＳ３
３）。次いで、フォーカスモータ２２を起動してレンズ
系２１の位置を∞端側に僅かに移動する（ステップ３
４）。そして、この時点で撮像された画像信号の輝度信
号ＹH から再びコントラスト検出部５５によりコントラ
スト値が測定され（ステップＳ３５）、次いでフォーカ
スモータ２２の位置座標が検出される（ステップＳ３
６）。

【００２５】次に、フォーカスモータ２２によるレンズ
系２１の位置が∞端か判断される（ステップＳ３７）。
この場合、∞端でなければ、ステップＳ３８に進み、コ
ントラスト値がワークに格納されたコントラスト値より
大きいか判断する（ステップＳ３８）。ここで、コント
ラスト値がワークの値より大きければ、ステップＳ３９
に進み、ワークの内容を現コントラスト値に変更し、同
時にフォーカスモータ２２の現位置座標をワークに格納
する（ステップＳ４０）。そして、ステップＳ３４に戻
り、再びフォーカスモータ２２を起動する。一方、ステ
ップＳ３８でコントラスト値がワークの値より大きくな
いと判断されると、直ちにステップＳ３４に戻り、フォ
ーカスモータ２２を起動するようになる。

【００２６】このような動作は、ステップＳ３７でフォ
ーカスモータ２２によるレンズ系２１の位置座標が∞端
と判断するまで行われ、ここでＹＥＳと判断されると、
ステップＳ４１に進み、フォーカスモータ２２の動作を
停止し、この時点でのコントラスト値がワークに格納さ
れたコントラスト値より大きいか判断する（ステップ４
２）。そして、ここで、コントラスト値がワークの値よ
り大きければ、フォーカスモータ２２の位置座標がレン
ズ系２１の∞端の時最大のコントラストが得られるとし
て処理を終了する。一方、コントラスト値がワークの値
より大きくないと判断されると、ステップＳ４３に進
み、ワークに格納されている位置座標になるようにフォ
ーカスモータ２２が駆動され、これによりレンズ系２１
の位置が決定され処理を終了する。

【００２７】つまり、レンズ系２１の位置を∞端から至
近端まで移動させた過程で各ポイント毎に得られたコン
トラスト出力の最大値に対応するレンズ系の位置情報が
得られ、この位置情報に従ってフォーカスモータ２２は
駆動され、レンズ系２１を光軸方向に移動することによ
り、ＣＣＤ２３の被写体に対する合焦点が調整されるコ
ントラストオートフォーカスが実現されることになる。

【００２８】そして、このようなコントラストオートフ
ォーカス動作により最適なフォーカス位置に設定された
状態で、ＣＣＤ２３より撮像された画像信号は、プロセ
ス回路２４に与えられ輝度信号ＹH と色信号Ｃが抽出さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２５に与えられ、ここでデジタル化さ
れたのち、上述したビデオスルーおよびスチル画撮像な
どに供されるようになる。

【００２９】従って、このようにすれば、レンズ系２１
の位置をフォーカス駆動回路５７により∞端から至近端
まで移動させ、この過程で各ポイント毎にコントラト検
出部５５で検出されるコントラスト出力とレンズ系２１
の位置情報からメインコントローラ５６により各ポイン
トでのコントラスト出力の最大値に対応するレンズ系２
１の位置情報を検出し、この位置情報に基づいてフォー
カス駆動回路５７を制御し、レンズ系の位置調整を行う
ようにしたので、従来のレンズ系の移動方向を頻繁に切
り替えるような動作を必要にしたものと比べ、合焦速度
を高めることができ、合焦までの時間の短縮を大幅に短
縮することができるようになる。

【００３０】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
ず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
例えば、上述した実施例では、電子カメラに本発明を適
用した例を述べたが、ビデオカメラなどにも適用するこ
とができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、レンズ系位置を∞端か
ら至近端まで移動させた過程で得られる最大コントラス
ト値に対応するレンズ系の位置情報に基づいてレンズ系
の位置調整を行うことができるので、レンズ系の移動方
向を頻繁に切り替えるような動作がなくなり、オートフ
ォーカス動作の際の合焦速度を高めることができ、合焦
までの時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック
図。

【図２】図１に示す実施例に用いられるコントラスト検
出部の概略構成を示すブロック図。

【図３】図１に示す実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャート。

【図４】図１に示す実施例に用いられるコントラスト検
出部の動作を説明するための波形図。

【図５】従来のコントラスト検出を利用したオートフォ
ーカス装置の一例を示すブロック図。

【図６】従来のオートフォーカス装置による動作を説明
するための図。

【符号の説明】

２１…レンズ系、２２…フォーカスモータ、２３…ＣＣ
Ｄ、２３１…タイミング発生器、２３２…ＣＣＤドライ
バ、２４…プロセス回路、２５…Ａ／Ｄ変換器２６、２
７、４７、４９…加算器、２９、３１、４１、４２、４
８…フィールドメモリ、３３ガンマ補正部、３４…エン
ハンサ部、３７…同時化部、３８…色差生成部、４３…
カラービューファインダＲＯＭテーブル、４４…ドライ
バ、４５…カラービューファインダ、４６…１Ｈメモ
リ、５０…外部メモリ、５１…ＲＯＭテーブル、５２…
エンコーダ／タイミング発生器、５３…Ｄ／Ａ変換器、
５４…アンプ／バッファ、５５…コントラスト検出部、
５５１…バンドパスフィルタ、５５２…スイッチ、５５
３…整流回路、５５４…積分回路、５５５…Ａ／Ｄ変換
器、５６…メインコントローラ、５７…フォーカス駆動
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段により撮像される画像信号の輝度信号から
   撮影画像のコントラストに応じた出力を検出するコント
   ラスト検出手段と、 前記撮像手段に対するレンズ系の位置を調整するフォー
   カス駆動手段と、 このフォーカス駆動手段により前記レンズ系を∞端から
   至近端まで移動させ各ポイントで前記コントラスト検出
   手段より検出されるコントラスト出力および前記レンズ
   系の位置情報を保持するとともに前記コントラスト出力
   の最大値に対応する前記レンズ系の位置情報を保持し該
   最大コントラスト出力に対応するレンズ系の位置情報に
   基づいて前記フォーカス駆動手段による前記レンズ系の
   位置調整を制御する制御手段を具備したことを特徴とす
   るオートフォーカス装置。