JPH06319069A

JPH06319069A - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPH06319069A
Application number: JP5105521A
Authority: JP
Inventors: Hidemitsu Shimamoto; 秀満島元
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1994-11-15

Abstract

(57)【要約】【目的】正確な再起動判定が行えるようになり、被写
体の動きやカメラ揺れによって不要な再起動動作を行い
焦点ボケを誘発することがない安定な自動焦点調節装置
を得る。【構成】合焦時の焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を最大値
メモリ８に記憶し、次に合焦位置を中心としてフォーカ
スレンズ２を所定周期で繰り返し振動させる。そして、
振動中の焦点評価値を補正メモリで一定期間保持し、焦
点評価値から補正メモリの出力を減算する。さらに、こ
の減算結果を所定のしきい値と比較し、しきい値より小
となったときに“Ｈ”となる信号を出力する。制御回路
１０１はこの信号が“Ｈ”となったときに上記最大値メ
モリ８に焦点評価値を再記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ一体型ＶＴＲ等
の自動焦点調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラ一体型ＶＴＲ等に用いられる自動
焦点調節装置は、映像信号のうち輝度信号の中高域成分
の量が合焦の度合いに対応していることを利用し、この
量が常に最大となるように焦点調節用のレンズ（以下、
フォーカスレンズという）をモータで位置制御する、い
わゆる山登りサーボ方式を使用している。この山登りサ
ーボ方式による自動焦点調節の原理については、ＮＨＫ
技術研究報告昭４０第１７巻第１号通巻第８６号２１貢
に石田他著「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自
動焦点調整」として詳しく記述されている。この方式は
測距のための特別な光学系やセンサを用いないため装置
が簡便で、また高精度な焦点合わせができるという多く
の利点を有する。

【０００３】図１８は従来の自動焦点調節装置を示すブ
ロック回路図である。図において、１はＣＣＤ３への入
射光量を調節するアイリス、２は被写体に焦点を調節す
るフォーカスレンズ、３は被写体像を電気信号に変換す
るＣＣＤ、４はＣＣＤ３から出力された電気信号のレベ
ルを調節するＡＧＣ、５はＡＧＣ４の出力をデジタル値
に変換するＡ／Ｄコンバータ、６はＡ／Ｄコンバータ５
の出力から映像信号を生成するカメラ信号処理回路、７
は映像信号の輝度信号Ｙが入力され合焦の度合に対応し
た焦点評価値を出力する焦点検出回路、８は合焦時の焦
点評価値を記憶する最大値メモリ、１０６は焦点評価値
が入力され山登りサーボ方式によりフォーカスレンズ２
の位置を調節するとともに、アイリス１を制御して画面
の明るさを一定に調節する制御回路、１１は制御回路１
０６の指令によりパルスモータ１２を駆動するモータド
ライバ、１２はフォーカスレンズ２を光軸方向に進退さ
せるパルスモータ、１３はフォーカスレンズ２の基準位
置を検知するホトセンサ、１４は制御回路１０６の指令
によりアイリス１の開口径を調節するアイリスモータ、
１５はアイリス１の開口径を検出するホールセンサで、
１８は画面全域にわたって輝度信号Ｙを累積加算する明
るさ検出回路である。

【０００４】また、図１９は従来の焦点検出回路を示す
ブロック回路図であり、図において、７０２は輝度信号
Ｙが入力され中高域周波数成分を通過させる第１のバン
ドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）、７０３は第１
のＢＰＦ７０２よりも通過域を狭く設定した第２のＢＰ
Ｆ、７０４は第１のＢＰＦおよび第２のＢＰＦの出力信
号を絶対値化する絶対値回路、７０５は絶対値回路７０
４の出力信号のピーク値を一水平走査期間単位で検出す
るピーク検出回路、ＨＷはピーク検出回路７０５の検出
範囲を与える水平窓信号、７０６はピーク検出回路７０
５の出力信号を垂直走査線方向に加算し、特性の異なる
焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を出力する加算回路、ＶＷは
加算回路７０６の加算範囲を与える垂直窓信号である。

【０００５】次に、動作について説明する。アイリス１
によって光量が調節されフォーカスレンズ２によって焦
点を調節された被写体像は、ＣＣＤ３によって電気信号
に変換される。この電気信号はＡＧＣ４によって明るい
ときは低い利得で、暗いときは高い利得で増幅され、さ
らにＡ／Ｄコンバータ５でデジタル信号に変換される。
ここで、ＡＧＣ４の利得は、この電気信号がコンデンサ
（図示せず）にも導かれて１画面毎に蓄積され、その蓄
積された電荷のレベルに応じて自動的に調節される。こ
のデジタル信号はカメラ信号処理回路６に送られ、輝度
信号Ｙ（図２０（ａ））と図示しない色信号とからなる
映像信号となる。輝度信号Ｙは焦点検出回路７に入力さ
れ、まず第１のＢＰＦ７０２および第２のＢＰＦ７０３
によって合焦の度合に対応する中高域の周波数成分（図
２０（ｂ））が抽出される。次に、絶対値回路７０４に
より負の成分は正方向に折り返され（図２０（ｃ））、
ピーク検出回路７０５により一水平走査期間ごとのピー
ク値が検出される。この水平走査期間毎のピーク値は加
算回路７０６によって垂直走査線方向に累積加算されて
焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２となる。この焦点評価値ＦＶ
１，ＦＶ２は図２１に示すような画面の中央の焦点検出
領域で１フィールド毎に求められ、この領域は水平窓信
号ＨＷ、垂直窓信号ＶＷで指示される。また輝度信号Ｙ
は明るさ検出回路１６にも入力され、画面全域にわたっ
て累積加算された信号を制御回路１０６に出力する。制
御回路１０６はＣＣＤ３への入射光量が一定となるよう
にアイリスモータ１４を動作させアイリス１の開口径を
調節する。またその開口径はホールセンサ１５によって
検出され、制御回路１０１に報知される。

【０００６】このように、焦点評価値は輝度信号Ｙの中
高域周波数成分の積分値であり、この中高域周波数成分
は撮影像のコントラストと対応しているので、コントラ
スト最大、すなわち焦点評価値が最大のとき合焦状態に
あり、焦点ボケとなるに従い小さな値となる。従って、
焦点評価値はフォーカスレンズ位置をパラメータとする
と図２２に示すように合焦位置をピークとする山形の特
性を示す。ここで、図２２中のＦＶ１は第１のＢＰＦ７
０２を用いた焦点評価値ＦＶ１の特性、ＦＶ２は第２の
ＢＰＦ７０３を用いた焦点評価値ＦＶ２の特性であり、
この特性の違いは各ＢＰＦの通過帯域の設定の違いによ
るものである。ここでは、第２のＢＰＦ７０３は第１の
ＢＰＦ７０２の場合よりも通過帯域が狭く設定されてお
り、図２３（ａ）が第１のＢＰＦ７０２の通過帯域特性
を、図２３（ｂ）が第２のＢＰＦ７０３の通過帯域特性
を示している。この特性ＦＶ１は、合焦位置付近で焦点
評価値の変化が小さいため合焦位置の検出が困難である
が焦点ボケの度合が大きくなった場合でも出力が得られ
るという特徴があり、一方特性ＦＶ２は、合焦位置付近
で焦点評価値の変化が大きいため合焦位置の検出が容易
であるが、焦点ボケの度合が大きくなった場合に出力が
得られないという特徴がある。また焦点評価値の特性は
図２４に示したように被写体の空間周波数分布やアイリ
ス１の開口径で変化する。特にアイリス１の開口径の影
響は大きく、開口径が小さいときすなわち撮影環境が明
るいときは焦点評価値の特性がなだらかで、合焦位置の
検出が行いにくい。

【０００７】次に合焦動作について説明する。焦点評価
値ＦＶ１，ＦＶ２は制御回路１０６に送られ、フォーカ
スレンズ２の位置制御に供される。この制御回路１０６
は、まず最初にモータドライバ１１を通じてパルスモー
タ１２を駆動し、フォーカスレンズ２を光軸方向の前後
いずれかに進退させる（図２５（１））。そして、焦点
評価値が増加すれば最初の駆動方向を維持し、減少すれ
ば反転させることで合焦の方向を判断する。さらに焦点
評価値が増加する方向にフォーカスレンズ２の駆動を保
持し（図２５（２））、減少に転じた状態（図２５
（３））をもって合焦位置を行き過ぎたことを検知して
停止し、駆動方向を反転する（図２５（４））。そし
て、焦点評価値が最大を示した位置にフォーカスレンズ
を移動させ（図２５（５））、そのときの焦点評価値Ｆ
Ｖ１，ＦＶ２を最大値メモリ８に記憶して停止する。こ
こで、焦点評価値ＦＶ１は焦点ボケの度合が大きい場合
でも出力が得られるので合焦方向の判断や合焦方向の保
持を行ってる場合に用い、合焦位置に近づいて焦点評価
値ＦＶ２が大きくなった時は焦点評価値ＦＶ２を用いて
合焦位置への停止動作を行う。また、合焦位置を行き過
ぎたことの検知は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２の両方の値
が減少に転じたことを条件として行うが、これは図２２
に示したいわゆる疑似ピーク（合焦位置以外の位置に生
じるピークで、ＢＰＦの帯域が異なると位置が異なる）
への誤合焦を防止するためである。また、最大値メモリ
８には焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２がそれぞれ記憶され、
合焦状態の変化の検出に用いられる。

【０００８】このようにして合焦動作が達成されると、
制御回路１０６は毎フィールド得られる焦点評価値と最
大値メモリ８に記憶した合焦時の焦点評価値を比較し、
焦点評価値の変化によって焦点ボケの発生を監視する。
今、パン、チルト等により撮影シーンが変化し焦点ボケ
が生じた場合（図２６（ａ）時刻ｔ₀ ）、焦点評価値は
大きく減少し最大値メモリ８の記憶値との間にレベル差
を生じ、これにより制御回路１０６が焦点ボケの発生を
検出する。制御回路１０６は上記した合焦手順により再
び合焦動作を実行し、フォーカスレンズ２を第１の合焦
位置から第２の合焦位置に移動させる（図２６
（ｂ））。これを再起動という。図２６のｔ₁ は新たな
合焦位置を検出した時刻、ｔ₂ はフォーカスレンズ２が
新たな合焦位置に停止した時刻を表わしている。一般
に、撮影シーンが変化すると画面の明るさも変化するの
で、アイリス１やＡＧＣ４が動作し画面の明るさを一定
に保持しようとする（図２６（ｃ））。これらの動作は
上記合焦動作とは独立に作用するが、合焦動作のような
俊敏な応答は要求されないので制御の時定数は大きくな
る。従ってこのような場合、合焦動作の終了後にさらに
焦点評価値が変化して最大値メモリ８に記憶した値との
間に少なからぬレベル差を生じてしまう（図２６ΔＦ
Ｖ）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の自動焦点調節装
置は以上のように構成されているので、アイリスやＡＧ
Ｃの動作により合焦位置は変化していないにもかかわら
ず合焦後の焦点評価値に変化が生じ、合焦時点での記憶
値との間にレベル差が発生する。そのため、再起動を開
始するか否かの判定が不正確になり、被写体の動きやカ
メラ揺れに対して安定性を欠き、誤動作を誘発して焦点
ボケを生じてしまうという問題点がある。

【００１０】また、従来の自動焦点調節装置の別の問題
点は、焦点の調節動作と画面の明るさの調整動作が競合
するため焦点評価値の変動が合焦状態の変化による変動
のみに対応しない、被写体に中高域周波数成分が少ない
か、または撮影環境が明るいために焦点評価値のピーク
が得にくい、疑似ピークがあるために合焦位置の検出が
不正確になるということにあり、さらにフリッカやフィ
ールド毎の焦点評価値の変動のため動作を誤ってしまう
ことにある。

【００１１】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、被写体の動きやカメラ揺れに対し
て安定であるとともに、撮影シーンの変化に即して正確
な合焦動作を行い、誤動作の少ない自動焦点調節装置を
提供することを目的とする。

【００１２】また、本発明の別の目的は、合焦動作によ
り検出されたフォーカスレンズの停止位置が真の合焦位
置からずれていた場合でも、速やかに真の合焦位置へフ
ォーカスレンズを移動させることの可能な自動焦点調節
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る自動焦点調
節装置は、合焦時の焦点評価値を記憶する最大値メモリ
と、合焦位置を中心として焦点調節レンズを所定周期で
繰り返し移動させる振動手段と、振動中の焦点評価値を
記憶する補正メモリと、焦点評価値と補正メモリの出力
を演算してその結果に応じた信号を発生する信号発生手
段と、この信号に同期して上記最大値メモリに焦点評価
値を再記録する最大値補正手段とを備えたものである。

【００１４】また、第２の発明に係る焦点調節装置は、
合焦位置を中心として焦点調節レンズを所定周期で繰り
返し移動させる振動手段と、振動中の焦点評価値を記憶
する補正メモリと、焦点評価値と補正メモリの出力を演
算してその結果の符号を記憶する符号メモリと、この演
算結果の符号と符号メモリの出力を論理演算する論理演
算手段と、この論理演算手段の論理に応じて合焦位置に
オフセットを与えるオフセット付加手段とを備えたもの
である。

【００１５】また第３の発明に係る焦点調節装置は、合
焦位置を中心として焦点調節レンズを所定周期で繰り返
し移動させる振動手段と、アイリスの開口径を検出する
検出手段と、この検出手段の出力に対応した焦点深度を
あらかじめ求めこれを焦点調節レンズの最小移動量の整
数倍に変換した値として記憶した深度メモリと、上記検
出手段の出力に対応した深度メモリの値を参照して前記
焦点調節レンズの振動量を制御する振動量制御手段とを
備えたものである。

【００１６】

【作用】第１の発明における最大値補正手段は、焦点評
価値と補正メモリの出力を演算する信号発生手段の出力
信号に同期して、最大値メモリに焦点評価値を再記録す
る。

【００１７】第２の発明におけるオフセット付加手段
は、焦点評価値と補正メモリの出力を演算した結果の符
号と符号メモリの出力とを論理演算する論理演算手段の
出力論理に応じ、合焦位置にオフセットを与える。

【００１８】第３の発明における振動量制御手段は、ア
イリスの開口径を検出する検出手段の出力に対応した深
度メモリの値を参照し、フォーカスレンズの振動量を制
御する。

【００１９】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例１による自動焦点調節
装置を示すブロック回路図である。図において、図１８
と同一構成部分にはそれぞれ同一符号を付している。９
は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力され最大値メモリ８
の再書き込みタイミングを指示する補正信号ＲＷを出力
する第１の補正信号発生回路、１０１は焦点評価値ＦＶ
１，ＦＶ２が入力されフォーカスレンズ２の位置制御を
行うとともに、補正信号ＲＷが入力されて最大値メモリ
８の焦点評価値を書き換え、さらにアイリス１を制御し
て画面の明るさを一定に調節する制御回路である。

【００２０】また、図２は実施例１における第１の補正
信号発生回路を示すブロック回路図であり、図におい
て、９０３は焦点評価値ＦＶ１を一定期間保持する第１
の補正メモリ、９０４は第１の平均回路９０２の出力か
ら第１の補正メモリの出力を減算する第１の減算回路、
９０５は第１の減算回路９０４の出力と第１のしきい値
９０６を比較する第１のコンパレータで、補正信号ＲＷ
１を出力する。

【００２１】次に、動作を図に基づいて説明する。ま
ず、山登り制御によりフォーカスレンズ２を合焦位置に
移動させ、その時点での焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を最
大値メモリ８に記憶するまでの動作は前記従来例と同一
である。この合焦時の停止位置を図３に示すｘとする。
次に、制御回路１０１は図３のｎフィールドでフォーカ
スレンズ２を（ｘ＋２）まで移動させ、１フィールド期
間停止する。ここで、フォーカスレンズ２の移動量はパ
ルスモータ１２のステップ角に対応した量に換算してい
る。すなわち、位置ｘから位置（ｘ＋２）まではパルス
モータ１２が２ステップ回転し、フォーカスレンズ２が
その回転量に応じた分だけ光軸上を移動していることを
示している。ここで、（ｎ＋１）フィールドの焦点評価
値をＦＶ１_n+1 とする。次に制御回路１０１はパルスモ
ータ１２を上記と逆の方向に４ステップ回転させ、フォ
ーカスレンズ２を（ｘ−２）の位置に移動させ、１フィ
ールド期間停止する。そして、（ｎ＋３）フィールドの
焦点評価値ＦＶ１_n+3 を得る。以下、制御回路１０１は
４フィールドを１シーケンスとして合焦位置ｘを中心に
フォーカスレンズ２を振動させ、焦点評価値ＦＶ１_n+5,
ＦＶ１_n+7,…を得る。

【００２２】第１の補正メモリ９０３は焦点評価値を２
フィールド期間保持するように構成する。この第１の補
正メモリ９０３で２フィールド期間保持された焦点評価
値ＦＶ１_n+1は第１の減算回路９０４でＦＶ１_n+3から減
算され、その減算結果は第１のコンパレータ９０５で第
１のしきい値９０６と比較される。このコンパレータか
らは、減算結果の出力がしきい値より大である期間
“Ｌ”で、しきい値より小となったときに“Ｈ”となる
補正信号ＲＷが出力される。以上の動作は２フィールド
毎に逐次繰り返される。いま、合焦時の焦点評価値が図
４（１）でこれがアイリス１またはＡＧＣ４の動作で図
４（２）,（３）,…と変化するとき、焦点評価値ＦＶ１
_n+9が焦点評価値ＦＶ１_n+7から減算された場合にその減
算結果が第１のしきい値９０６より小さくなったとする
と、補正信号ＲＷはこの時点で“Ｈ”となって制御回路
１０１に評価値変動の収束を報知する。これにより制御
回路１０１は図３の（ｎ＋１０）フィールドでフォーカ
スレンズ２を合焦位置ｘに戻して停止し、（ｎ＋１１）
フィールドで得られる焦点評価値ＦＶ１_n+11，ＦＶ２
_n+11を最大値メモリ８に再書き込みする。ここで第１の
しきい値９０６は、たとえば定常状態での焦点評価値変
動をあらかじめ測定しておき、その変動の平均的な値に
設定しておくとよい。

【００２３】実施例２．図５は本発明の実施例２による
自動焦点調節装置を示すブロック回路図である。図にお
いて、図１８と同一構成部分にはそれぞれ同一符号を付
している。９は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力され最
大値メモリ８の再書き込みタイミングを指示する補正信
号ＲＷを出力する第１の補正信号発生回路、１６は第１
の補正信号発生回路９の減算回路出力の符号が入力され
合焦位置にオフセットを与えるタイミングを指示する信
号ＯＡを出力するオフセット信号発生回路、１０２は焦
点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力されフォーカスレンズ２
の位置制御を行うとともに補正信号ＲＷが入力されて最
大値メモリ８の焦点評価値を書き換え、また信号ＯＡが
入力されて合焦位置にオフセットを与えるとともにアイ
リス１を制御して画面の明るさを一定に調節する制御回
路である。

【００２４】また、図６は実施例２のオフセット信号発
生回路のブロック回路図である。図において、１６１は
第１の減算回路９０４の出力の符号を一定期間保持する
第１の符号メモリ、１６２は第１の符号メモリ１６１の
出力と第１の減算回路９０４の出力の符号との排他的論
理和をとる第１のエクスクルーシブオアで、オフセット
信号ＯＡを出力する。

【００２５】次に、動作について説明する。まず、山登
り制御によりフォーカスレンズ２を合焦位置に移動させ
て停止し、その時点での焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を最
大値メモリ８に記憶するまでの動作、および補正信号Ｒ
Ｗが“Ｈ”となるタイミングで焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ
２を最大値メモリ８に再起録する動作は上記実施例１の
動作と同一である。

【００２６】第１の減算回路９０４は、第１の平均回路
９０２の出力から第１の補正メモリ９０３の出力を減算
しその結果を出力する。従って、合焦動作が正確に行わ
れフォーカスレンズ２が真の合焦位置に停止している場
合、焦点評価値は図４（１）から（７）と収束していく
ので、第１の減算回路９０４の出力の符号は一様に正と
なる。今、合焦後の停止位置が図７の焦点評価値（１）
の（ｘ＋１）上にある場合にフォーカスレンズ２の振動
動作を行うと、（ＦＶ１_n+3−ＦＶ１_n+1）の減算結果の
符号は正となるが、（ＦＶ１_n+5−ＦＶ１_n+3）の減算結
果の符号は負となる。このように、合焦後の停止位置が
真の合焦位置からずれていた場合、減算結果の符号は一
様とはならない。第１の符号メモリ１６１は第１の減算
回路９０４の出力の符号を２フィールド期間保持し、第
１のエクスクルーシブオア１６２に出力する。第１のエ
クスクルーシブオア１６２は第１の符号メモリ１６１の
出力と第１の減算回路９０４の出力の符号の排他的論理
和をとるので、（ＦＶ１_n+3−ＦＶ１_n+1）の演算が行わ
れた時点でその出力は“Ｈ”となる。制御回路１０２は
オフセット信号ＯＡの論理が“Ｈ”となったのをうけ、
図８の（ｎ＋６）フィールドでフォーカスレンズ２を駆
動する際に１ステップのオフセットを付加する。従っ
て、（ｎ＋７）フィールドではフォーカスレンズ２は
（ｘ−２）の位置に停止し、振動の中心位置は（ｘ＋
１）からｘに移動する。また、さらに位置ｘが真の合焦
位置でない場合でも、以上の動作を繰り返すことで真の
合焦位置にいたることが可能となる。そして、図７の
（ＦＶ１_n+9−ＦＶ１_n+7）の演算結果がしきい値以下と
なり、制御回路１０２はフォーカスレンズ２を真の合焦
位置ｘに移動させて停止し、得られた焦点評価値ＦＶ１
_n+11，ＦＶ２_n+11を最大値メモリ８に再起録する。よっ
て、これ以降再起動の判定は焦点評価値ＦＶ１_n+11，Ｆ
Ｖ２_n+11を基準として行われる。

【００２７】実施例３．図９は本発明の実施例３による
自動焦点装置を示すブロック回路図である。図におい
て、図１８と同一構成部分にはそれぞれ同一符号を付し
ている。９は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力され最大
値メモリ８の再書き込みタイミングを指示する補正信号
ＲＷを出力する第１の補正信号発生回路、１６は第１の
補正信号発生回路９の減算回路出力の符号が入力され合
焦位置にオフセットを与えるタイミングを指示する信号
ＯＡを出力するオフセット信号発生回路、１７は焦点深
度に応じたフォーカスレンズ２の振動量をあらかじめ記
憶している深度メモリ、１０３は焦点評価値ＦＶ１，Ｆ
Ｖ２が入力されフォーカスレンズ２の位置制御を行うと
ともに補正信号ＲＷが入力されて最大値メモリ８の焦点
評価値を書き換え、また信号ＯＡが入力されて合焦位置
にオフセットを与えるとともに深度メモリ１７の出力を
用いてフォーカスレンズ２の振動量を制御し、さらにア
イリス１を制御して画面の明るさを一定に調節する制御
回路である。

【００２８】次に、動作について説明する。まず、山登
り制御によりフォーカスレンズ２を合焦位置に移動させ
て停止し、その時点での焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を最
大値メモリ８に記憶するまでの動作、および補正信号Ｒ
Ｗが“Ｈ”となるタイミングで焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ
２を最大値メモリ８に再起録する動作、またオフセット
信号ＯＡが“Ｈ”となるタイミングでフォーカスレンズ
２の振動中心にオフセットを付加する動作については上
記実施例１の動作と同一である。

【００２９】フォーカスレンズ２を振動させて焦点評価
値の変動を補正する場合に、振動量が少ないと焦点評価
値の変動を検出しにくい場合が生じる。そこで、振動量
を大きくとり焦点評価値の変動を検出し易くすると、ア
イリス１の開口径が大きいとき、すなわち撮影環境が暗
いときに振動による焦点ボケが生ずる恐れがあり、撮影
環境に応じて振動量を適応的に制御することが求められ
る。一般に、焦点ボケが認知されるか否かの判断には焦
点深度が用いられており、焦点深度以内でフォーカスレ
ンズ２を移動しても焦点ボケは生じないと考えられる。
今、焦点深度をε、許容錯乱円径をδ、レンズのＦ値を
Ｆとするとε＝δ×Ｆが知られている。ここで、δは撮
影環境によらず一定で、Ｆはアイリス１の開口径の逆数
で求められる。よって、撮影時にアイリス１の開口径を
求め、これより適宜焦点深度を演算し、振動量を決定す
ればよい。しかし、アイリス１の開口径を直接測定する
ことは困難で、実際にはホールセンサ１５でアイリスモ
ータ１４の磁界を測定しこれを推測する。従って、あら
かじめホールセンサ１５の出力とＦ値の関係を測定し、
これよりホールセンサ１５の出力に対応した焦点深度を
求める。次に、その焦点深度をパルスモータ１２のステ
ップ角に対応したフォーカスレンズ２の移動量で除し、
それを振動量とする。この振動量はホールセンサ１５の
出力をアドレスとして深度メモリ１７に記憶し、撮影時
引用するようにする。

【００３０】図１０は深度メモリの記憶内容を説明する
図で、アドレス部分がホールセンサ１５の出力と一対一
で対応し、データ部分がフォーカスレンズ２の振動量を
示している。合焦動作を終了し最大値メモリ８に焦点評
価値を書き込んだ制御回路１０３は、ホールセンサ１５
の出力値を読み込み、さらに深度メモリ１７からその出
力値と同一のアドレスに記憶されたデータを読み込む。
そしてそのデータを用いてフォーカスレンズ２の振動量
を設定し、図１１のようにフォーカスレンズ２を振動さ
せる。例えばホールセンサ１５の出力がｋであれば、図
１０より振動量は２となるので、図１１のｎフィールド
では位置ｘから位置（ｘ＋２）に振り出す。またホール
センサ１５の出力が（ｋ＋３）であれば、図１０より振
動量は３となるので、図１１のｎフィールドでは位置ｘ
から位置（ｘ＋３）に振り出す。

【００３１】実施例４．図１２は本発明の実施例４によ
る自動焦点調節装置を示すブロック回路図である。図に
おいて、図１８と同一構成部分にはそれぞれ同一符号を
付している。９１は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力さ
れ最大値メモリ８の再書き込みタイミングを指示する補
正信号ＲＷ１を出力する第２の補正信号発生回路、１０
４は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力されフォーカスレ
ンズ２の位置制御を行うとともに、補正信号ＲＷ１が入
力されて最大値メモリ８の焦点評価値を書き換え、さら
にアイリス１を制御して画面の明るさを一定に調節する
制御回路である。

【００３２】また、図１３は実施例４の第２の補正信号
発生回路のブロック回路図であり、図において、９０１
は焦点評価値ＦＶ１を１フィールド期間保持する第１の
ラッチ、９０２は焦点評価値ＦＶ１と第１のラッチ９０
１の出力とを平均化する第１の平均回路、９０３は第１
の平均回路９０２の出力を一定期間保持する第１の補正
メモリ、９０４は第１の平均回路９０２の出力から第１
の補正メモリの出力を減算する第１の減算回路、９０５
は第１の減算回路９０４の出力と第１のしきい値９０６
を比較する第１のコンパレータで、補正信号ＲＷ１を出
力する。

【００３３】次に、動作を図について説明する。まず、
山登り制御によりフォーカスレンズ２を合焦位置に移動
させ、その時点での焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を最大値
メモリ８に記憶するまでの動作は前記従来例と同一であ
る。この合焦時の停止位置を図１５に示すｘとする。次
に、制御回路１０１は図１５のｎフィールドでフォーカ
スレンズ２を（ｘ＋２）まで移動させ、２フィールド期
間停止する。（ｎ＋１）フィールドの焦点評価値ＦＶ１
は第１のラッチ９０１に１フィールド期間保持され、第
１の平均回路９０２で（ｎ＋２）フィールドの焦点評価
値ＦＶ１と加算された後１／２され平均化される。この
焦点評価値をＦＶ１_m とする。次に、制御回路１０４は
パルスモータ１２を上記と逆の方向に４ステップ回転さ
せ、フォーカスレンズ２を（ｘ−２）の位置に移動さ
せ、２フィールド期間停止する。そして、（ｎ＋４），
（ｎ＋５）フィールドの焦点評価値ＦＶ１を平均化し、
ＦＶ１_m+1 を作成する。以下、制御回路１０４は６フィ
ールドを１シーケンスとして合焦位置ｘを中心にフォー
カスレンズ２を振動させ、焦点評価値の平均値ＦＶ１
_m+2,ＦＶ１_m+3 ，…を得る。このように、２フィールド
の焦点評価値を平均するのは、映像信号のフリッカを除
去するためと、フィールド間の焦点評価値のレベル差を
なくすためである。

【００３４】映像信号のフリッカは、５０Ｈｚの電源周
波数で点灯された照明具と６０Ｈｚの映像周波数との干
渉で生じ、このとき輝度信号Ｙは図１４（ａ）のように
変動する。この変動は３フィールド周期となるので、例
えばｎフィールドの焦点評価値は（ｎ＋３）フィールド
の焦点評価値と比較する必要がある。また、映像信号は
インターレース走査されているので、偶数フィールドと
奇数フィールドでは焦点評価値の検出ポイントが異なる
（図１４（ｂ））。従って、２フィールドの焦点評価値
の平均値を新たな焦点評価値とすれば、フィールド間の
レベル差の影響をなくすことができる。

【００３５】第１の補正メモリ９０３は平均化された焦
点評価値を３フィールド期間保持するように構成する。
この第１の補正メモリ９０３で３フィールド期間保持さ
れた焦点評価値ＦＶ１_m は第１の減算回路９０４でＦＶ
１_m+1 から減算され、その減算結果は第１のコンパレー
タ９０５で第１のしきい値９０６と比較される。このコ
ンパレータからは、減算回路の出力がしきい値より大で
ある期間“Ｌ”で、しきい値より小となったときに
“Ｈ”となる補正信号ＲＷ１が出力される。以上の動作
は３フィールド毎に逐次繰り返される。そして、補正信
号ＲＷ１は制御回路１０４に入力され、制御回路１０４
補正信号ＲＷ１が“Ｈ”となったときにフォーカスレン
ズ２を合焦位置に戻して停止し、そのときの焦点評価値
を最大値メモリ８に再書き込みする。

【００３６】実施例５．図１６は本発明の実施例５によ
る自動焦点調節装置を示すブロック回路図である。図に
おいて、図１８と同一構成部分にはそれぞれ同一符号を
付している。９は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力され
最大値メモリ８の再書き込みタイミングを指示する補正
信号ＲＷ４を出力する第３の補正信号発生回路、１０５
は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２が入力されフォーカスレン
ズ２の位置制御を行うとともに、補正信号ＲＷ４が入力
されて最大値メモリ８の焦点評価値を書き換え、さらに
アイリス１を制御して画面の明るさを一定に調節する制
御回路である。

【００３７】また、図１７は実施例５の第３の補正信号
発生回路のブロック回路図であり、図において、９０３
は焦点評価値ＦＶ１を一定期間保持する第１の補正メモ
リ、９０４は焦点評価値ＦＶ１から第１の補正メモリ９
０３の出力を減算する第１の減算回路、９０５は第１の
減算回路９０４の出力と第１のしきい値９０６を比較
し、補正信号ＲＷ２を出力する第１のコンパレータ、９
０９は焦点評価値ＦＶ２を一定期間保持する第２の補正
メモリ、９１０は焦点評価値ＦＶ２から第２の補正メモ
リの出力を減算する第２の減算回路、９１１は第２の減
算回路９１０の出力と第２のしきい値９１２を比較し、
補正信号ＲＷ３を出力する第２のコンパレータ、９１３
は第１のコンパレータ９０５の出力信号ＲＷ２と第２の
コンパレータ９１１の出力信号ＲＷ３との論理積をとり
補正信号ＲＷ４を出力するアンドである。

【００３８】次に動作を図について説明する。まず、山
登り制御によりフォーカスレンズ２を合焦位置に移動さ
せ、その時点での焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を最大値メ
モリ８に記憶するまでの動作は前記従来例と同一であ
る。この合焦時の停止位置をｘとする。制御回路１０５
はｎフィールドでフォーカスレンズ２を（ｘ＋２）まで
移動させ、１フィールド期間停止する。この焦点評価値
をＦＶ１_n+1，ＦＶ２_n+1とする。次に、制御回路１０５
はパルスモータ１２を上記と逆の方向に４ステップ回転
させ、フォーカスレンズ２を（ｘ−２）の位置に移動さ
せ１フィールド期間停止する。この焦点評価値をＦＶ１
_n+3，ＦＶ２_n+3とする。以下、制御回路１０５は４フィ
ールドを１シーケンスとして合焦位置を中心にフォーカ
スレンズ２を振動させ、焦点評価値の平均値（ＦＶ１
_n+5，ＦＶ２_n+5）,（ＦＶ１_n+7，ＦＶ２_n+7），…を得
る。

【００３９】第１の補正メモリ９０３、第２の補正メモ
リ９０９は焦点評価値ＦＶ１，ＦＶ２を２フィールド期
間保持するように構成する。この第１の補正メモリ９０
３で２フィールド期間保持された焦点評価値ＦＶ１_n+1
は第１の減算回路９０４で２フィールド後の焦点評価値
ＦＶ１_n+4 から減算され、その減算結果は第１のコンパ
レータ９０５で第１のしきい値９０６と比較される。ま
た、第２の補正メモリ９０９で２フィールド期間保持さ
れた焦点評価値ＦＶ２_n+2 は第２の減算回路９１０で２
フィールド後の焦点評価値ＦＶ２_n+4 から減算され、そ
の減算結果は第２のコンパレータ９１１で第２のしきい
値９１２と比較される。これらのコンパレータからは、
それぞれ減算回路の出力がしきい値より大である期間
“Ｌ”で、しきい値より小となったときに“Ｈ”となる
信号が出力される。第１のコンパレータ９０５の出力信
号ＲＷ２および第２のコンパレータ９１１の出力信号Ｒ
Ｗ３はアンド９１３に入力されて論理積がとられ、両信
号の論理が“Ｈ”となったときに補正信号ＲＷ４の論理
が“Ｈ”となる。以上の動作は２フィールド毎に逐次繰
り返される。この補正信号ＲＷ４は制御回路１０５に入
力され、制御回路１０５は補正信号ＲＷ４が“Ｈ”とな
ったときに、その時点での焦点評価値を最大値メモリ８
に再書き込みする。

【００４０】なお、上記実施例ではパルスモータを用い
てフォーカスレンズを駆動する場合について説明した
が、ＤＣモータやリニアモータ等に位置検出センサを組
み合わせて駆動するように構成してもよい。

【００４１】また、上記実施例ではＢＰＦが２個の場合
について説明したが、３個またはそれ以上であっても同
様の効果を奏する。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アイリ
スやＡＧＣの動作の収束を検出した後に焦点評価値を再
記憶するように構成したので正確な再起動判定が行える
ようになり、被写体の動きやカメラ揺れによって不要な
再起動動作を行い焦点ボケを誘発することがない安定な
自動焦点調節装置を得ることができる。

【００４３】また、合焦位置のずれを検出して合焦位置
にオフセットを付加するように構成したので、合焦後で
あっても再起動することなく位置の補正が可能で、真の
合焦位置に的確に到達することができる。

【００４４】また、あらかじめ焦点深度に応じた振動量
をメモリに保持し、合焦時アイリスの開口径に対応した
振動量をこのメモリから引用して振動量を適応的に制御
するように構成したので、フォーカスレンズの移動量が
常に焦点深度内に制御でき、不要な焦点ボケを生じるこ
とやあるいは振動量の不足による制御誤りが無い。

【００４５】また、フォーカスレンズの振動の周期を６
フィールドとしたので、フリッカやフィールド間の焦点
評価値の変動に影響されず、従って動作を誤ることが無
い。

【００４６】また、焦点評価値変動の収束を複数のフィ
ルタの出力から判断するように構成したので、疑似ピー
クなどに影響されず、より正確な収束判断を下すことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による自動焦点調節装置を示
すブロック回路図である。

【図２】実施例１における補正信号発生回路を示すブロ
ック回路図である。

【図３】実施例１のフォーカスレンズの挙動を説明する
ための軌跡図である。

【図４】実施例１の焦点評価値変化を説明するための軌
跡図である。

【図５】本発明の実施例２による自動焦点調節装置を示
すブロック回路図である。

【図６】実施例２のオフセット信号発生回路のブロック
回路図である。

【図７】実施例２の焦点評価値変化を説明するためのブ
ロック回路図である。

【図８】実施例２のフォーカスレンズの挙動を説明する
ためのタイミング図である。

【図９】本発明の実施例３による自動焦点調節装置を示
すブロック回路図である。

【図１０】実施例３の深度メモリの記憶内容を説明する
図である。

【図１１】実施例３のフォーカスレンズの挙動を説明す
るためのタイミング図である。

【図１２】本発明の実施例４による自動焦点調節装置を
示すブロック回路図である。

【図１３】実施例４の第２の補正信号発生回路のブロッ
ク回路図である。

【図１４】実施例４のフリッカおよびフィールド間の焦
点評価値変動を説明するための図である。

【図１５】実施例４のフォーカスレンズの挙動を説明す
るためのタイミング図である。

【図１６】本発明の実施例５による自動焦点調節装置を
示すブロック回路図である。

【図１７】実施例５の第３の補正信号発生回路のブロッ
ク回路図である。

【図１８】従来の自動焦点調節装置を示すブロック回路
図である。

【図１９】従来の焦点検出回路を示すブロック回路図で
ある。

【図２０】従来の焦点検出回路の動作を説明するための
波形図である。

【図２１】従来の焦点検出回路の焦点検出領域を示す図
である。

【図２２】従来の焦点評価値の特性を示す図である。

【図２３】従来の焦点検出回路内のＢＰＦの特性を示す
図である。

【図２４】焦点評価値の特性を説明する図である。

【図２５】山登り動作を説明するための図である。

【図２６】合焦動作後の焦点評価値の特性を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１アイリス２フォーカスレンズ３ＣＣＤ４ＡＧＣ５Ａ／Ｄコンバータ６カメラ信号処理回路７焦点検出回路８最大値メモリ９補正信号発生回路１０１制御回路１２パルスモータ１５ホールセンサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦点を調節可能な光学手段により被写体
を撮像して得られる光学像を電気信号に変換して映像信
号を生成し、この映像信号のうち輝度信号の中高域成分
量を焦点評価値としてこの焦点評価値が最大となる位置
に焦点調節レンズを移動する自動焦点調節装置におい
て、合焦時の焦点評価値を記憶する最大値メモリと、合
焦位置を中心として焦点調節レンズを所定周期で繰り返
し移動させる振動手段と、振動中の焦点評価値を記憶す
る補正メモリと、焦点評価値と補正メモリの出力を演算
してその結果に応じた信号を発生する信号発生手段と、
この信号に同期して上記最大値メモリに焦点評価値を再
記録する最大値補正手段とを備えたことを特徴とする自
動焦点調節装置。
【請求項２】焦点を調節可能な光学手段により被写体
を撮像して得られる光学像を電気信号に変換して映像信
号を生成し、この映像信号のうち輝度信号の中高域成分
量を焦点評価値としてこの焦点評価値が最大となる位置
に焦点調節レンズを移動する自動焦点調節装置におい
て、合焦位置を中心として焦点調節レンズを所定周期で
繰り返し移動させる振動手段と、振動中の焦点評価値を
記憶する補正メモリと、焦点評価値と補正メモリの出力
を演算してその結果の符号を記憶する符号メモリと、こ
の演算結果の符号と符号メモリの出力を論理演算する論
理演算手段と、この論理演算手段の論理に応じて合焦位
置にオフセットを与えるオフセット付加手段とを備えた
ことを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項３】焦点を調節可能な光学手段により被写体
を撮像して得られる光学像を電気信号に変換して映像信
号を生成し、この映像信号のうち輝度信号の中高域成分
量を焦点評価値としてこの焦点評価値が最大となる位置
に焦点調節レンズを移動する自動焦点調節装置におい
て、合焦位置を中心として焦点調節レンズを所定周期で
繰り返し移動させる振動手段と、アイリスの開口径を検
出する径検出手段と、この径検出手段の出力に対応した
焦点深度をあらかじめ求めこれを焦点調節レンズの最小
移動量の整数倍に変換した値として記憶した深度メモリ
と、上記径検出手段の出力に対応した深度メモリの値を
参照して前記焦点調節レンズの振動量を制御する振動量
制御手段とを備えたことを特徴とする自動焦点調節装
置。
【請求項４】前記振動手段の振動周期は６フィールド
であることを特徴とする請求項１乃至３記載の自動焦点
調節装置。
【請求項５】前記演算は輝度信号の中高域成分を抽出
するフィルタ出力毎に行い、その積和を演算結果とする
ことを特徴とする請求項１乃至３記載の自動焦点調節装
置。