JPH05236324A

JPH05236324A - オートフォーカス装置

Info

Publication number: JPH05236324A
Application number: JP4031954A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Haruki; 俊宣春木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1993-09-10
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: EP0556783A3; DE69328700T2; JP2725937B2; EP0556783A2; EP0556783B1; US5430483A; DE69328700D1

Abstract

(57)【要約】【目的】被写体の照明光の影響を受けることなく、短
時間でかつ高信頼性でオートフォーカス動作を行なうこ
とができるオートフォーカス装置を提供することであ
る。【構成】このオートフォーカス装置は、フォーカスレ
ンズ１と、撮像回路４と、フォーカスモータ３と、焦点
評価値発生回路５と、フィールド周期に同期したタイミ
ングで、フォーカスモータ３の間欠駆動を行なうフォー
カスモータ制御回路１０と、フォーカスモータ３の停止
中に所定の期間Ｔ１の間の焦点評価値の変化を検出する
減算器２３と、フォーカスモータ３の移動を挟む所定の
期間Ｔ２の間の焦点評価値の変化を検出する減算器２４
とを備えている。フォーカスモータ制御回路１０は、減
算器２３および２４の検出出力を比較して、減算器２３
の出力が大きいときにはフォーカスモータ３の回転方向
を逆転し、減算器２４の出力が大きいときにはフォーカ
スモータ３の回転方向を維持しながら、フォーカスモー
タ３の間欠駆動を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オートフォーカス装
置に関し、特に、オートフォーカス機能を有するビデオ
カメラなどの撮像装置において、撮像素子から得られる
映像信号に基づいて、被写体に対する焦点の自動整合を
行なうオートフォーカス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえばビデオカメラなどの撮像
装置に用いられるオートフォーカス装置においては、撮
像素子から得られる映像信号自体を焦点制御状態の評価
に用いる方法が開発されている。このような方法では、
本質的にパララックスが存在せず、また被写界深度の浅
い場合や被写体が遠方に位置する場合においても正確に
焦点が合わせられるなどの多くの優れた特徴を有してい
る。しかもこの方法によれば、オートフォーカス用の特
別なセンサを別途設ける必要がなく、機構的にも極めて
簡単である。

【０００３】このような映像信号を用いた焦点制御方法
の一例として、従来から、いわゆる山登りサーボ方式と
呼ばれる制御方法が知られている。この山登りサーボ方
式を用いたオートフォーカス装置については、たとえば
特開昭６３−２１５２６８（Ｈ０４Ｎ５／２３２）に
おいて説明されているが、簡単に説明すると、撮像映像
信号の高域成分を１フィールドごとに焦点評価値として
検出し、この焦点評価値を１フィールド前のものと常時
比較し、焦点評価値が常に極大値をとるようにフォーカ
スレンズ位置を微小振動させ続けるものである。

【０００４】図６は、このような山登りサーボ方式を用
いた従来のオートフォーカス装置を示す概略ブロック図
であり、図７は、図６中の焦点評価値発生回路の詳細を
示すブロック図である。

【０００５】図６において、ビデオカメラは、フォーカ
スレンズ１を進退せしめるフォーカスリング２と、この
フォーカスリング２を駆動するフォーカスモータ３と、
ＣＣＤのような撮像素子（図示せず）を含む撮像回路４
とを備えている。フォーカスレンズ１の進退は、モータ
の代わりに圧電素子を用いて行なってもよく、またフォ
ーカスレンズ１の代わりにＣＣＤのような撮像素子自体
（図示せず）を進退せしめるように構成してもよい。

【０００６】フォーカスレンズ１によって撮像素子面上
に結像した画像は、撮像回路４によって撮像映像信号に
変換され、図示しない磁気記録媒体上に記録されるかま
たは外部出力されるとともに、焦点評価値発生回路５に
も入力される。

【０００７】焦点評価値発生回路５の詳細を示す図７を
参照すると、撮像回路４から出力された映像信号中の輝
度信号成分が、同期分離回路５ａおよびハイパスフィル
タ（ＨＰＦ）５ｃに与えられる。このＨＰＦ５ｃによっ
て抽出された、映像信号の高域成分は、検波回路５ｄに
よって振幅検波され、その検波出力は、Ａ／Ｄ変換回路
５ｅに与えられる。このＡ／Ｄ変換回路５ｅは、与えら
れた検波出力をデジタル値に変換し、ゲート回路５ｆに
与える。

【０００８】一方、同期分離回路５ａは、入力された輝
度信号から垂直同期信号および水平同期信号を分離して
ゲート制御回路５ｂに与える。ゲート制御回路５ｂは、
入力された垂直同期信号および水平同期信号と、発振器
（図示せず）の固定された出力とに基づいて、画面の中
央部分に長方形のサンプリングエリアを設定する。

【０００９】そして、ゲート制御回路５ｂは、このサン
プリングエリアの範囲内においてのみＡ／Ｄ変換回路５
ｅの出力の通過を許容するように各フィールドごとにゲ
ートを開閉させる信号をゲート回路５ｆに与える。な
お、このゲート回路５ｆは、後述する積算回路５ｇの前
段であればどこに設けてもよい。

【００１０】このゲート回路５ｆによって、各フィール
ドごとに、サンプリングエリアの範囲内に対応する高域
成分のＡ／Ｄ変換値のみが積算回路５ｇに与えられる。
積算回路５ｇは、与えられたＡ／Ｄ変換値を各フィール
ドごとにデジタル的に積算し、得られた積算値を現在の
焦点評価値として供給する。

【００１１】次に、オートフォーカス制御開始直後の動
作について説明する。オートフォーカス動作開始直後
に、焦点評価値発生回路５から出力された最初の１フィ
ールド分の焦点評価値はまず、最大値メモリ６と初期値
メモリ７とに与えられそこに保持される。その後、フォ
ーカスモータ制御回路１０は、フォーカスモータ３のＯ
Ｎ／ＯＦＦを指示する信号ＭＳおよびフォーカスモータ
３の回転方向を指示する信号ＤＳを発生してフォーカス
モータ駆動回路３１に与え、フォーカスモータ３を所定
の方向に回転せしめる。その後比較器９は、初期値メモ
リ７に保持されている初期焦点評価値と、焦点評価値発
生回路５から出力された現在の焦点評価値とを比較して
比較信号を発生し、フォーカスモータ制御回路１０はこ
れに応じてフォーカスモータ３の回転方向の初期設定を
行なう。

【００１２】すなわち、フォーカスモータ制御回路１０
は、比較器９が大または小の比較出力を発生するまで、
上記所定の方向にフォーカスモータ３を回転せしめる。
そして、現在の焦点評価値が、初期値メモリ７に保持さ
れている初期焦点評価値と比較して、所定の第１のしき
い値以上大であるという比較出力が比較器９から出力さ
れた場合は、フォーカスモータ制御回路１０は、上記所
定の回転方向をそのまま維持する。一方、現在の焦点評
価値が初期焦点評価値に比較して、第１のしきい値以上
小さいという比較出力が得られた場合には、フォーカス
モータ制御回路１０は、フォーカスモータ３の回転方向
を逆転せしめる。

【００１３】以上で、フォーカスモータ３の回転方向の
初期設定を完了し、フォーカスモータ制御回路１０は以
後、比較器８の出力を監視する。なお、初期焦点評価値
と現在の焦点評価値との差が、所定の第１のしきい値を
超えない間は、比較器９が大または小の比較出力を発生
しないように構成しているのは、焦点評価値の雑音によ
る誤動作を防止するためである。

【００１４】一方、比較器８は、最大値メモリ６に保持
されている現在までの最大の焦点評価値と、焦点評価値
発生回路５から出力された現在の焦点評価値とを比較し
て、現在の焦点評価値が、最大値メモリ６に保持されて
いる焦点評価値に比べて大きい（第１モード）、または
所定の第２のしきい値を超えて減少した（第２モード）
の二通りの比較信号（Ｓ₁，Ｓ₂）を出力する。ここ
で、現在の焦点評価値が最大値メモリ６の内容より大き
い場合には、最大値メモリ６の内容は、比較器８の出力
（Ｓ₁）に応答して更新され、最大値メモリ６には、現
在までの焦点評価値の最大値が常に保持される。

【００１５】フォーカスレンズ１を支持するフォーカス
リング２を駆動するフォーカスモータ３の位置に対応し
て、モータ位置検出回路３０からは、フォーカスモータ
位置信号が発せられており、このフォーカスモータ位置
信号は、フォーカスモータ位置メモリ１３に与えられ
る。このフォーカスモータ位置メモリ１３は、比較器８
の出力に基づいて、焦点評価値が最大となったときのフ
ォーカスモータ位置信号を常に保持するように更新され
る。

【００１６】フォーカスモータ制御回路１０は、前述の
ように比較器９の出力に基づいて初期設定された方向に
フォーカスモータ３を回転させながら、比較器８の出力
を監視している。そして現在の焦点評価値が、最大焦点
評価値に比べて、上記第２のしきい値を超えて減少した
という第２モードの比較出力（Ｓ₂）が比較器８から得
られたとき、フォーカスモータ制御回路１０はフォーカ
スモータ３の回転方向を逆転せしめる。所定の第２しき
い値を超えて減少したときに初めてフォーカスモータ３
の回転方向を逆転させるのは、焦点評価値の雑音による
誤動作を防止するためである。

【００１７】このフォーカスモータ３の回転方向の逆転
により、フォーカスレンズ１の移動方向は、撮像素子に
接近する方向から離れる方向へ、または撮像素子から離
れる方向から接近する方向へ、変化する。

【００１８】フォーカスモータ３の逆転後、焦点評価値
の最大値に対応する、フォーカスモータ位置メモリ１３
の内容と、フォーカスモータ位置検出回路３０から発せ
られる現在のフォーカスモータ位置信号とが比較器１４
において比較される。そして、両者が一致したとき、す
なわち焦点評価値が最大値となる位置にフォーカスリン
グ２が戻ったときに、フォーカスモータ制御回路１０
は、フォーカスモータ３の回転を停止させる。同時に、
フォーカスモータ制御回路１０は、レンズ停止信号ＬＳ
を出力する。以上で一連のオートフォーカス動作が完了
する。

【００１９】メモリ１１および比較器１２は、フォーカ
スレンズの停止時に、焦点評価値が所定の第３しきい値
以上変化した場合には、フォーカスモータ制御回路１０
によるオートフォーカス動作を再開するための回路であ
る。すなわち、フォーカスモータ制御回路１０によるフ
ォーカス動作が終了してレンズ停止信号ＬＳが発せられ
た時点での焦点評価値がメモリ１１に保持される。そし
て、比較器１２によって、メモリ１１の内容と、焦点評
価値発生回路５から出力される現在の焦点評価値度が比
較され、その差が所定の第３のしきい値よりも大きくな
った場合には、被写体に変化が生じたものとして被写体
変化信号がフォーカスモータ制御回路１０に与えられ
る。この結果、フォーカスモータ制御回路１０によるオ
ートフォーカス動作が再開され、被写体の広範囲の変化
に追従した、高精度のオートフォーカス動作が実現され
る。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなオートフォーカス装置では、以下に説明するよう
な欠点が存在する。

【００２１】まず、オートフォーカス動作の開始時に
は、前述のように、フォーカスモータ３の回転方向を初
期設定するために、フォーカスモータ３をとりあえず所
定の方向に回転せしめる。この場合、焦点評価値の雑音
による誤動作を防止し、動作の信頼性を確保するために
は、上述の第１のしきい値を大きくすることが好まし
い。しかしながら、この第１のしきい値を大きく設定す
ると、最初の回転方向が本来の合焦方向とは逆であった
場合に、フォーカスレンズ位置が合焦位置から大きく逆
行してしまうことになる。

【００２２】また、焦点評価値発生回路５から比較器９
に入力される焦点評価値は、撮像素子における光電荷の
蓄積および焦点評価値発生回路５における１フィールド
期間の積算によって、現実に光が撮像素子に入射した時
点からの遅延をともなっている。このような遅延時間は
通常、ある時点の入射光の撮像素子における光電荷蓄積
のための期間を平均して０．５フィールド期間とする
と、その撮像素子の出力の積算に要する１フィールド期
間と合わせて、計１．５フィールド期間となる。したが
って、上述のようにフォーカスモータ３を回転させなが
ら焦点評価値を監視した場合、実際の光の入射時点から
焦点評価値発生までの上述の遅延時間のために、フォー
カスレンズの合焦位置からの逆行がさらに大きくなって
しまうことになる。

【００２３】また、これらの問題点は、合焦方向の初期
判定に限らず、合焦位置の検出に際しても生じることに
なる。すなわち、合焦位置の検出の際には、焦点評価値
の雑音による誤動作を防止するために、上述の第２のし
きい値を大きくすることが同様に望ましいが、この第２
のしきい値を大きく設定すると、フォーカスレンズは合
焦位置を大きく行き過ぎることになる。また、上述の焦
点評価値の遅延も、このような行き過ぎをさらに顕著な
ものにしてしまうことになる。

【００２４】このようなフォーカスレンズ位置の逆行や
行き過ぎを防止するために、フォーカスレンズが往復動
作を繰り返すようにフォーカスモータの回転を駆動し、
このフォーカスレンズの往復動作によって生じる焦点評
価値の変調成分の、上記往復動作の周期を基準とした位
相を検出し、この検出された位相に基づいて合焦方向を
判定する方法が提案されており、たとえば特開昭５８−
２１５８７３（Ｈ０４Ｎ５／２６）に開示されてい
る。しかしながら、このような方法では、合焦方向の判
定の信頼性を高めるために、フォーカスレンズの往復動
作の回数を多くする必要があり、比較的合焦位置に近い
位置からオートフォーカス動作を開始した場合であって
も、オートフォーカス動作に時間がかかってしまうとい
う問題がある。

【００２５】また、被写体の照明光が、たとえば蛍光灯
のように明滅する場合、映像信号のフィールド周波数と
の関係で焦点評価値の振動が生じるため、常に一定の周
波数で上述のようなフォーカスレンズの往復動作を行な
う方法では、合焦の判定の信頼性を確保できないという
問題点がある。たとえば、５０Ｈｚの電源周波数の下で
蛍光灯が１００Ｈｚの明滅周波数で明滅する場合を考え
ると、ＮＴＳＣ方式の映像信号ではフィールド周波数は
６０Ｈｚであるため、両周波数のずれに起因して、焦点
評価値の大きさすなわち再生画面上の輝度は、２０Ｈｚ
の周波数で（すなわち３フィールド周期で）周期的に振
動する。したがって、上述のようなフォーカスレンズの
往復動作による焦点評価値の周期的変化は、この照明光
の明滅による２０Ｈｚの振動の影響を受けてしまい、合
焦方向の正確な判定ができなくなってしまう場合があ
る。

【００２６】より具体的に説明すると、フォーカスレン
ズの往復運動の周期が２０Ｈｚの整数倍または１／整数
倍でなければ、本来焦点評価値が小さくなるはずの方向
にフォーカスレンズを動かした際に実際に発生する焦点
評価値が大きくなったり、逆に本来大きくなるはずの方
向に動かした際に実際に発生する焦点評価値が小さくな
ったりする場合があり、合焦の判定の信頼性を確保でき
なくなってしまうという問題点があった。

【００２７】この発明の目的は、短時間でかつ高信頼性
でオートフォーカス動作を行なうことができるオートフ
ォーカス装置を提供することである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明は、要約すれ
ば、フォーカスレンズと撮像素子とを有する撮像手段か
ら得られる映像信号に基づいて、被写体に対する焦点の
自動整合を行なうオートフォーカス装置であって、撮像
素子に対するフォーカスレンズの光軸方向の相対的な位
置を変化させる相対位置変更手段と、撮像手段から得ら
れる映像信号の高域成分レベルを一定期間ごとに検出し
て、合焦点位置において最大値をとる焦点評価値に変換
して順次供給する焦点評価値検出手段と、映像信号のフ
ィールドに同期したタイミングで、フォーカスレンズの
相対位置の停止および移動からなる間欠動作を行なうよ
うに相対位置変更手段を制御する手段と、フォーカスレ
ンズの相対位置の停止中に所定の第１の時間間隔で焦点
評価値を２回検出して、その差を算出する第１の差検出
手段と、フォーカスレンズの相対位置の移動を途中に挟
む所定の第２の時間間隔で焦点評価値を２回検出して、
その差を算出する第２の差検出手段とを備えており、制
御手段は、第１および第２の差検出手段の出力を比較し
て、第１の差検出手段出力の方が大きいときにはフォー
カスレンズの相対位置の移動方向を逆にし、かつ第１の
差検出手段出力の方が小さいときにはフォーカスレンズ
の相対位置の移動方向を保ちながら、間欠動作を繰り返
すように相対位置変更手段を制御する。

【００２９】この発明の他の局面に従うと、オートフォ
ーカス装置は、被写体の照明光の明滅の周波数を検出す
る手段をさらに備え、制御手段は、検出された明滅の周
波数と、映像信号のフィールド周波数との関係に基づい
て、第１および第２の時間間隔を決定する。

【００３０】

【作用】この発明に係るオートフォーカス装置において
は、フォーカスレンズの停止および移動からなる間欠動
作を行ないながら焦点評価値の変化を検出して合焦の判
定を行なうようにしているので、合焦位置からの逆行や
合焦位置の行き過ぎを抑制することができ、さらに従来
の往復動作を用いた合焦方法よりも短時間で合焦位置に
到達することが可能となる。

【００３１】また、この発明に係るオートフォーカス装
置は、照明光の明滅周波数と映像信号のフィールド周波
数との関係に基づいて、焦点評価値の検出の時間間隔を
決定しているので、両周波数のずれによる焦点評価値の
周期的変動の合焦判定への影響を打消し、合焦判定の信
頼性を高めることが可能となる。

【００３２】

【実施例】図１は、この発明の一実施例によるオートフ
ォーカス装置を示す概略ブロック図である。この図１に
示した実施例は、以下の点で、図６に示した従来のオー
トフォーカス装置と異なっており、共通部分については
説明を省略する。

【００３３】すなわち、オートフォーカス動作開始直後
に、フォーカスモータ３は停止状態にあり、焦点評価値
発生回路５から出力された焦点評価値は、基準値メモリ
２０，２１および２２に与えられる。フォーカスモータ
制御回路１０はまず、基準値メモリ２０に指示を与え
て、そのときの焦点評価値をメモリ２０に取込む。次
に、フォーカスモータ制御回路１０は、所定期間Ｔ１を
カウントし、Ｔ１経過時に基準値メモリ２１に指示を与
えて、そのときの焦点評価値をメモリ２１に取込む。減
算器２３は、基準値メモリ２０および２１に保持されて
いる両焦点評価値の差を算出してフォーカスモータ制御
回路１０に与える。また、上記所定期間Ｔ１の経過直前
に、フォーカスモータ制御回路１０は、フォーカスモー
タ３を所定の方向に一定量だけ間欠的に回転させる。

【００３４】次に、フォーカスモータ制御回路１０は、
上記期間Ｔ１の経過時からさらに所定期間Ｔ２をカウン
トし、Ｔ２経過時に基準値メモリ２２に指示を与えて、
そのときの焦点評価値をメモリ２２に取込む。減算器２
４は、基準値メモリ２１および２２に保持されている両
焦点評価値の差を算出してフォーカスモータ制御回路１
０に与える。以後、上述の期間Ｔ１およびＴ２のカウン
トおよび焦点評価値の差の検出が繰り返され、期間Ｔ１
の経過時におけるフォーカスモータ３の間欠動作も繰り
返される。

【００３５】フォーカスモータ制御回路１０は、減算器
２３および２４から出力される焦点評価値の２つの差を
比較し、減算器２３の出力すなわち期間Ｔ１の間の焦点
評価値の変化が、減算器２４の出力すなわち期間Ｔ２の
間の焦点評価値の変化よりも大きいときは、次の期間Ｔ
１におけるフォーカスモータの間欠動作に際しての回転
方向を逆転し、逆に減算器２４の出力の方が減算器２３
の出力よりも大きいときには、フォーカスモータの回転
方向を維持する。

【００３６】一方、撮像回路４から出力される映像信号
は、明滅周期検出回路２５に与えられ、明滅周期検出回
路２５は、与えられた映像信号に基づいて被写体の照明
光の周期または周波数を検出するためのデータを発生し
てフォーカスモータ制御回路１０に与える。フォーカス
モータ制御回路１０は、この明滅周期検出回路２５から
の検出データに応じて、上記所定の期間Ｔ１およびＴ２
を決定する。この実施例では、後で説明する理由で、期
間Ｔ１およびＴ２はそれぞれ、３フィールド期間に設定
される。

【００３７】図２は、この明滅周期検出回路２５の詳細
を示すブロック図である。図２を参照すると、図１の撮
像回路４から供給された撮像映像信号は、同期分離回路
２５ａに与えられるとともに、メモリ２５ｂ，２５ｃお
よび２５ｄに与えられる。同期分離回路２５ａは、撮像
映像信号から垂直同期信号を抽出し、フィールド周期
（６０Ｈｚ）でサンプリング信号を発生してメモリ２５
ｂ，２５ｃおよび２５ｄに与える。これにより、撮像映
像信号は、フィールド周期でサンプリングされ、最初の
３回分（３フィールド分）のサンプリングの結果が、そ
れぞれ、メモリ２５ｂ，２５ｃおよび２５ｄに保持され
る。

【００３８】タイミング検出回路２５ｅは、これら３つ
のメモリ２５ｂ，２５ｃおよび２５ｄに保持されている
データを比較し、そのうちの最大値をとるタイミング、
すなわち３回のサンプリングのうち、Ｍ番目（Ｍ：１〜
３の整数）のサンプリングで最大値をとることを検出
し、このデータＭをメモリ２５ｆにストアする。さらに
その後の３回分（３フィールド分）のサンプリングの結
果が、それぞれ、メモリ２５ｂ，２５ｃおよび２５ｄに
保持され、タイミング検出回路２５ｅは、これら３つの
メモリに保持されているデータを比較し、そのうちの最
大値をとるタイミング、すなわち３回のサンプリングの
うち、Ｎ番目（Ｎ：１〜３の整数）のサンプリングで最
大値をとることを検出し、このデータＮをメモリ２５ｇ
にストアする。

【００３９】比較器２５ｈは、メモリ２５ｆおよび２５
ｇにそれぞれストアされたデータＭおよびＮを互いに比
較し、その結果をフォーカスモータ制御回路１０に与え
る。このような３フィールド単位のデータの比較を連続
して行ない、ＭとＮとが継続して一致すれば、フォーカ
スモータ制御回路１０は、焦点評価値に３フィールド周
期（２０Ｈｚ）の周期的な変動があると判断する。すな
わち、この場合被写体は１００Ｈｚの周波数で明滅する
照明光の下にあるものと判断され、フォーカスモータ制
御回路１０は、この焦点評価値のうねりの影響を排除す
るために、上記期間Ｔ１およびＴ２の各々を３フィール
ド期間に設定する。

【００４０】次に、図３の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）
は、それぞれ、上述の実施例の動作を説明するためのグ
ラフであり、（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の各々におい
て、横軸はモータ位置（またはフォーカスレンズの位
置）を示し、縦軸は時間の経過を示している。また、各
図中、○および●は、そのときの焦点評価値が図１のメ
モリ２０ないし２２のいずれかに取込まれるタイミング
を示し、特に●は、減算器２３および２４の出力である
焦点評価値の差成分の比較が行なわれるタイミングを示
している。

【００４１】まず、図３の（Ａ）は、上述のように期間
Ｔ１およびＴ２がそれぞれ、３フィールド期間に設定さ
れた場合の動作を示している。この図３の（Ａ）を参照
して、この発明の一実施例の動作を説明すると、まず期
間Ｔ１のカウント開始時に、そのときの焦点評価値が基
準値メモリ２０に取込まれ（○）、Ｔ１経過時にそのと
きの焦点評価値が基準値メモリ２１に取込まれる
（○）。ここで、期間Ｔ１の経過直前にフォーカスモー
タ３は、所定方向に一定量だけ回転されるが、従来技術
の説明の部分で述べたように、焦点評価値は、実際の光
の入射から１．５フィールド期間遅れているため、メモ
リ２０および２１に保持された期間Ｔ１の両端における
焦点評価値はともに、実際にはフォーカスモータの停止
時における焦点評価値である。したがって、減算器２３
の出力すなわちこのときの２つの焦点評価値の差は、フ
ォーカスモータ停止中の焦点評価値の変化分となる。

【００４２】次に、期間Ｔ２経過時にそのときの焦点評
価値が基準値メモリ２２に取込まれる（●）。そして、
上述のように焦点評価値は、１．５フィールド期間の遅
延をともなっているので、メモリ２１および２２に保持
された焦点評価値は、実際にはフォーカスモータの回転
を途中に挾む期間Ｔ２の両端における焦点評価値であ
る。したがって、減算器２４の出力すなわちこのときの
２つの焦点評価値の差は、フォーカスレンズの移動によ
る焦点評価値の変化分となる。そして、この期間Ｔ２の
経過時のタイミング（●）で、フォーカスモータ１０
は、両減算器２３および２４の出力を比較する。そし
て、このような期間Ｔ１およびＴ２からなる上述の動作
が、以後も連続して繰り返されることになる。

【００４３】ここで、フォーカスモータ３の間欠的な回
転のタイミングは、上述の焦点評価値の１．５フィール
ド期間の遅延に鑑み、データが各メモリに取込まれるタ
イミング（図中の○および●）から１．５フィールド前
の時点すなわち実際の光の入射のタイミングがフォーカ
スモータの回転中にならないように決められる。

【００４４】そして、前述のように、停止中の焦点評価
値の変化分が、フォーカスレンズの移動による焦点評価
値の変化分よりも大きいときには、フォーカスモータの
回転方向を逆転し、逆の場合には回転方向を維持しなが
ら、フォーカスモータの間欠動作を続行する。そして、
１回おきにモータの回転方向の逆転がなされた場合に
は、フォーカスレンズをどちらの方向に動かしても焦点
評価値が減少するということを意味するため、フォーカ
スレンズが前後に移動する間に焦点評価値が極大値に達
したものと考えられる。したがって、このような場合に
は、フォーカスモータ制御回路１０は、フォーカスレン
ズ位置が合焦位置に到達したものと判断し、オートフォ
ーカス動作を終了する。

【００４５】なお、照明光の明滅の周波数が１２０Ｈｚ
であることが明滅周期検出回路２５によって検出された
場合には、６０Ｈｚのフィールド周波数との関係から、
焦点評価値には２フィールド周期（３０Ｈｚ）の周期的
な変動が生じているものと考えられる。そこで、この場
合には、この焦点評価値のうねりの影響を排除するため
に、フォーカスモータ制御回路１０は、上記期間Ｔ１お
よびＴ２の各々を、２フィールド期間に設定する。図３
の（Ｂ）は、このような場合の動作を示している。

【００４６】また、間欠動作の周期をより短縮するため
に、図３の（Ｃ）に示すように、期間Ｔ１を１フィール
ド期間に、期間Ｔ２を２フィールド期間に設定すること
も可能である。特に、被写体の状況が変化しているため
に焦点評価値が増減しているような場合には、その変化
よりも十分短い周期でフォーカスモータの間欠動作を行
なえるようにＴ１およびＴ２を設定すれば、被写体の変
化による焦点評価値への影響を取り除くことができる。

【００４７】なお、これらの動作は、マイクロコンピュ
ータを用いてソフトウェア的に容易に実行可能であるこ
とは言うまでもない。図４は、このような実施例の動作
を示すフロー図である。

【００４８】図４を参照すると、まず撮像映像信号に基
づいて照明光の明滅の周期が検出され（ステップＳ
１）、その結果に基づいて期間Ｔ１およびＴ２が決定さ
れる（ステップＳ２）。そして、図３に示すようなフォ
ーカスモータ３の間欠動作を繰り返し行ない（ステップ
Ｓ３およびＳ４）、合焦位置に到達したことが判定され
ると（ステップＳ４）、オートフォーカス動作を一旦終
了し、焦点評価値の変動の監視動作に移る（ステップＳ
５）。そして、焦点評価値の変動が検出された場合に
は、被写体が変化したものと判断し（ステップＳ５）、
プログラムはステップＳ１に戻って、フォーカスモータ
の間欠動作を始めからやり直す。

【００４９】また、図５は、他の実施例として、オート
フォーカス動作開始時の合焦方向の判定と、合焦位置の
確認と、一旦合焦した後に被写体が変化した場合の再起
動とに、この発明の実施例による間欠動作を適用した場
合を示すフロー図である。

【００５０】図５を参照すると、まず撮像映像信号に基
づいて照明光の明滅の周期が検出され（ステップＳ１
１）、その結果に基づいて期間Ｔ１およびＴ２が決定さ
れる（ステップＳ１２）。そして、合焦方向が判定され
るまで、図３に示すようなフォーカスモータ３の間欠動
作を繰り返し行ない（ステップＳ１３，Ｓ１４およびＳ
１５）、間欠動作によるフォーカスモータ３の回転方向
が所定期間にわたって同一方向を維持すれば、当該方向
に合焦位置があると判断する。そして、このようにして
合焦方向が判別されると（ステップＳ１５）、通常の山
登り動作を実行して合焦位置を検出し（ステップＳ１
６）、真の合焦位置に到達したことが間欠動作によって
判定されると（ステップＳ１３およびＳ１４）、オート
フォーカス動作を一旦終了し、焦点評価値の変動の監視
動作に移る（ステップＳ１７）。そして、焦点評価値の
変動が検出された場合には、被写体が変化したものと判
断し（ステップＳ１７）、プログラムはステップＳ１１
に戻って、フォーカスモータの間欠動作を始めからやり
直す。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明によるオートフ
ォーカス装置は、撮像素子に対するフォーカスレンズの
光軸方向の相対的な位置を変化させる相対位置変更手段
と、撮像手段から得られる映像信号の高域成分レベルを
一定期間ごとに検出して、合焦点位置において最大値を
とる焦点評価値に変換して順次供給する焦点評価値検出
手段と、映像信号のフィールドに同期したタイミング
で、フォーカスレンズの相対位置の停止および移動から
なる間欠動作を行なうように相対位置変更手段を制御す
る手段と、フォーカスレンズの相対位置の停止中に所定
の第１の時間間隔で焦点評価値を２回検出して、その差
を算出する第１の差検出手段と、フォーカスレンズの相
対位置の移動を途中に挟む所定の第２の時間間隔で焦点
評価値を２回検出して、その差を算出する第２の差検出
手段とを備え、制御手段は、第１および第２の差検出手
段の出力を比較して、第１の差検出手段出力の方が大き
いときにはフォーカスレンズの相対位置の移動方向を逆
にして、かつ第１の差検出手段出力の方が小さいときに
はフォーカスレンズの相対位置の移動方向を維持しなが
ら、間欠動作を繰り返すように相対位置変更手段を制御
するので、合焦位置からのフォーカスレンズの逆行や行
き過ぎを抑制することができ、さらに従来の往復動作を
用いた合焦方法よりも短時間で合焦位置に到達すること
が可能となる。

【００５２】また、この発明に係るオートフォーカス装
置は、被写体の照明光の明滅の周波数を検出する手段を
さらに備え、制御手段は、検出された明滅の周波数と、
映像信号のフィールド周波数との関係に基づいて、第１
および第２の時間間隔を決定するので、両周波数のずれ
による焦点評価値の周期的変動の合焦判定への影響を排
除し、合焦判定の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるオートフォーカス装
置を示す概略ブロック図である。

【図２】図１に示した明滅周期検出回路の詳細を示すブ
ロック図である。

【図３】この発明の実施例の動作を模式的に説明する図
である。

【図４】この発明の一実施例の動作を説明するフロー図
である。

【図５】この発明の他の実施例による動作を説明するフ
ロー図である。

【図６】従来のオートフォーカス装置の一例を示す概略
ブロック図である。

【図７】図６に示した焦点評価値発生回路の詳細を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１フォーカスレンズ２フォーカスリング３フォーカスモータ４撮像回路５焦点評価値発生回路６，７，１１，１３，２０，２１，２２メモリ８，９，１２，１４比較器１０フォーカスモータ制御回路２３，２４減算器２５明滅周期検出回路３０モータ位置検出回路３１フォーカスモータ駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォーカスレンズと撮像素子とを有する
撮像手段から得られる映像信号に基づいて、被写体に対
する焦点の自動整合を行なうオートフォーカス装置であ
って、前記撮像素子に対する前記フォーカスレンズの光軸方向
の相対的な位置を変化させる相対位置変更手段と、前記撮像手段から得られる映像信号の高域成分レベルを
一定期間ごとに検出して、合焦点位置において最大値を
とる焦点評価値に変換して順次供給する焦点評価値検出
手段と、前記映像信号のフィールドに同期したタイミングで、前
記フォーカスレンズの相対位置の停止および移動からな
る間欠動作を行なうように前記相対位置変更手段を制御
する手段と、前記フォーカスレンズの相対位置の停止中に所定の第１
の時間間隔で焦点評価値を２回検出して、その差を算出
する第１の差検出手段と、前記フォーカスレンズの相対位置の移動を途中に挟む所
定の第２の時間間隔で焦点評価値を２回検出して、その
差を算出する第２の差検出手段とを備え、前記制御手段は、前記第１および第２の差検出手段出力
を比較して、前記第１の差検出手段出力の方が大きいと
きには前記フォーカスレンズの相対位置の移動方向を逆
にして、かつ前記第１の差検出手段出力の方が小さいと
きには前記フォーカスレンズの相対位置の移動方向を保
ちながら、前記間欠動作を繰り返すように前記相対位置
変更手段を制御する、オートフォーカス装置。
【請求項２】前記フォーカスレンズ相対位置の停止期
間中に行なう２回目の焦点評価値の検出と、前記フォー
カスレンズ相対位置の移動を挟んで行なう１回目の焦点
評価値の検出とは兼用して行なわれる、請求項１記載の
オートフォーカス装置。
【請求項３】前記被写体の照明光の明滅の周波数を検
出する手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出された明滅の周波数と、前記
映像信号のフィールド周波数との関係に基づいて、前記
第１および第２の時間間隔を決定する、請求項１記載の
オートフォーカス装置。