JPH06339059A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焦点状態、被写体の状態、カメラの撮影状態
等にかかわらず、一連の自動焦点調節動作を誤動作なく
正確、安定に行うことの可能な自動焦点調節装置を提供
することにある。 【構成】 撮像信号中より合焦度に応じた焦点信号を抽
出する抽出手段と、フォーカスレンズと、合焦状態をは
ずれたとき抽出手段の出力に基づいてフォーカスレンズ
の駆動方向を決定する方向判定手段とを備え、抽出手段
は異なる周波数成分を有する複数の焦点信号を同時に抽
出し、前記方向判定手段は前記複数の焦点信号の各々に
対してフォーカスレンズの駆動方向を別々に演算し、該
演算結果が一致した時にフォーカスレンズの駆動方向を
決定するように構成する。また焦点信号の変化を監視し
ながら方向判定動作を行うまでの時間を制御する手段を
備え、急激なパンニング、外乱に影響されない安定且つ
正確な自動焦点調節動作を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動焦点調節装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、電子カメラ等を始
めとする映像器機の発展は目覚ましく、特にその機能及
び操作性の向上のため、自動焦点調節（ＡＦ）等の機能
が標準的に装備されるに至っている。

【０００３】ところで、自動焦点調節装置を見ると、撮
像素子等により複写体像を香典変換して得られた映像信
号中より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるよう
にフォーカスレンズ位置を制御して焦点調節を行う方式
が主流となりつつある。

【０００４】前記鮮鋭度信号の評価としては、一般にバ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）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抽出
された映像信号のボケ幅（複写体のエッジ部分の幅）検
出強度を用いる。

【０００５】これは、通常の複写体像を撮影した場合、
焦点がぼやけている状態では、高周波成分のレベルは小
さくボケ幅は広くなり、焦点が合ってくるにしたがって
高周波成分のレベルは大きく、ボケ幅は小さくなり、完
全に合焦点に達した状態で、それぞれ最大値、最小値を
とる。従って、フォーカシングレンズの制御は、前記鮮
鋭度が低い場合はこれが高くなる方向に可能な限り高速
で駆動し、鮮鋭度が高くなるに連れて減速し、精度よく
鮮鋭度の山の頂上で停止させるように制御される。この
ような方法を一般に山登りオートフォーカス方式（山登
りＡＦ）と称しており、このような自動焦点調節装置が
採用されたことにより、特に動画を撮影するビデオカメ
ラなどでは、その操作性が飛躍的に向上し、近年では必
須の機能となっている。

【０００６】図１は上述の本願以前の自動焦点調節装置
の一例を示すブロック図である。同図において、１０１
〜１０４はレンズ群であり、１０１、１０４は固定のレ
ンズ群、１０２は変倍レンズ群（以下変倍レンズと称
す）、１０３は絞り、１０５は焦点調節及び変倍による
焦点面の補正用レンズ群（以下フォーカスレンズと称
す）である。

【０００７】１０６は撮像素子、１０７はレンズ駆動制
御及びＡＦ制御等システム全体を統括して制御するＡＦ
制御マイクロコンピュータ（以下ＡＦ制御マイコンと称
す）、１０８は絞り値を検出する絞りエンコーダ、１０
９は絞りエンコーダの出力信号を増幅するためのアン
プ、１１０は絞りエンコーダ出力信号をレベルの変化す
る直流信号に変換する変換回路、１２８は変換回路１１
０の出力をＡ／Ｄ変換してシステムコントロール回路１
０７へと供給するＡ／Ｄ変換器である。

【０００８】１１１は撮像素子の出力を増幅あるいはイ
ンピーダンス変換するバッファアンプ、１１２はＡＧＣ
回路、１１３は撮像素子１０６の出力である映像信号成
分からＡＦ制御において用いる高周波信号成分を取り出
すバンドバスフィルタ（ＢＰＦ）、１１４はバンドパス
フィルタ１１３より出力された高周波信号成分よりＡＦ
処理を行うために鮮鋭度信号を作るＡＦ信号処理回路、
１１５はＡＦ信号処理回路１１４の出力をＡ／Ｄ変換し
てシステムコントロール回路１０７へと供給するＡ／Ｄ
変換器である。

【０００９】１１９、１２２はそれぞれ変倍レンズ駆動
用モータ、フォーカスレンズ駆動モータ、１２０、１２
３はそれぞれ変倍レンズ駆動用モータ、フォーカスレン
ズ駆動モータ１１９、１２２の回転軸に常時噛合しそれ
ぞれ変倍レンズ、フォーカスレンズに結合されたラッ
ク、１２１、１２４はＡＦ制御マイコン１０７の指令に
より変倍レンズ駆動用モータ、フォーカスレンズ駆動モ
ータ１１９、１２２を駆動するドライバである。

【００１０】１２５はＡＧＣ回路１１２の出力信号を積
分する積分器、１２６は積分器１２５の出力信号を参照
して適正な露出量となるように絞り１０３の開口状態を
制御絞り制御回路、１２７は絞りドライバである。

【００１１】ＡＦ制御マイコン１０７に入力されるＡ／
Ｄ変換器１１５の出力信号は、映像信号の高周波成分の
大小によって変化する値であって、この高周波成分は、
ピントが完全に合ったときに最大となり、ピントがぼけ
て来ると小さくなる。

【００１２】以下の説明においては、Ａ／Ｄ変換器１１
５の出力信号を焦点電圧と称し、ＡＦ制御マイコン１０
７は、Ａ／Ｄ変換器１１５の出力信号が最大となるよう
にフォーカスレンズを移動させ、また図示しないズーム
スイッチの図容態によって、変倍レンズ１０２をテレ側
またはワイド側に移動させるべくドライバ１２１と１２
４に駆動命令を出力する。

【００１３】次にピント合わせの方法であるが、図１に
示した構成をはじめとする映像信号の高周波成分量（焦
点電圧）の増減を監視する自動焦点調節装置では、前述
のように前記高周波成分量が最大となるようにフォーカ
スレンズを移動させる。フォーカスレンズ位置に対する
映像信号の高周波成分量の増減の様子を図２の２０１に
示す。また、自動焦点調節の概略のフローを図７に示
す。図７において合焦してフォーカスレンズが停止した
状態において、今まで合焦していた被写体が変化したと
き、再びフォーカスレンズを駆動して焦点電圧が最大と
なるようにフォーカスレンズを移動させる場合、 Ｉ．現在のフォーカスレンズ位置が、合焦位置から外れ
たかどうかを判断（図７のステップ７０６）し、非合焦
と判断されたなら、 ＩＩ．焦点電圧が最大となる位置が、現在のフォーカス
レンズ位置に対して至近側にあるのか∞側にあるのかを
判断（図７のステップ７０１）して、 ＩＩＩ．合焦位置に向かってレンズを移動させながら、
山登り動作を行って最大値を示すところでレンズを停止
させる（図７のステップ７０２〜７０５）。 という手順が必要となる。

【００１４】まず、Ｉ．の非合焦判断について説明す
る。

【００１５】図２の２０１で示されている焦点電圧の山
において、被写体が移動した場合、その焦点電圧の山
は、２０２のように変化する。このときのフォーカスレ
ンズ位置での焦点信号の大きさは、２０３で示された大
きさＡだけ変化することになる。

【００１６】さて、ここで、再起動を開始するかどうか
のスレショルドレベルとして、２０４で示されるレベル
を設定しておく。このレベルは、前回の合焦時の焦点信
号から決定され、前回の焦点信号のレベルをＸとすれ
ば、たとえば、本出願人が先に提案した方法によれば、 Ａ＝Ｘ−Ｘ×Ｎ÷１００…………（１） により与えられる。

【００１７】式（１）におけるＮの値は、フォーカス、
ズームレンズの位置によりあらかじめ与えられている定
数であり、この値が大きいとそれだけレンズが動きにく
いことを示している。

【００１８】一方、図５に本実施例のようにフォーカス
レンズが変倍レンズの後方にあるリアフォーカスタイプ
のレンズシステムにおける、被写体距離とフォーカス、
ズームレンズとの関係を示す。横軸はズームレンズ位置
（焦点距離）、縦軸はフォーカスレンズ位置である。こ
の図からわかるように、ワイド側で、かつ∞よりの被写
体においては、被写体距離変化に対するフォーカスレン
ズ位置の変化量があまりにも小さいために、フォーカス
レンズを動かさなくても合焦状態となっている可能性が
大きい。そのため、前述のＮの値は、ワイド側では大き
く、テレ側では小さくすることが行われている。

【００１９】そして以上のように設定されたスレショル
ドレベルより、焦点信号の値が大きく変化したとき（図
２の２０５）、再起動と判断され、次に示す、駆動方向
の選択を行うことになる。

【００２０】なお、再起動判定時、焦点電圧がこのスレ
ッシュをはるかに下回ったとき（図２の２０６）は、急
激なパンニング等が行われたと判断し、再起動方向判定
において、合焦判定をしないようにし、被写体のボケが
発生する時間を短くし、快適な焦点調節を行えるように
するものである。

【００２１】次に、ＩＩ．駆動方向の選択手段について
説明する。図３はフォーカスレンズ位置と焦点信号レベ
ルの変化の関係を示す図である。

【００２２】図３において、フォーカスレンズが合焦位
置より∞側の３０８にある場合、レンズを３０５の〜
の軌跡のように移動（この動作をウォブリングと称す
ることにする）させる。すると、レンズが合焦位置に対
して近づいたり遠ざかったりするので、焦点電圧は３０
６のような変化を呈する。一方、フォーカスレンズが合
焦位置よりも至近側に存在する場合、３０５のウォブリ
ング動作を行うと、焦点電圧が３０７のような変化を呈
する。３０６と３０７を比較すると、焦点電圧の成す増
減カーブの位相が３０６と３０７で１８０度異なってい
ることがわかる。すなわち、駆動方向の選択に際して
は、一定のウォブリング動作を行って、そのときの焦点
電圧の変化の仕方を見ることによって、前ピンまたは後
ピンの判断をすることができる。

【００２３】さらに、このウォブリング動作により、合
焦判定を行なうこともできる。

【００２４】図３の３０９は、合焦点でウォブリング動
作を行ったときの焦点電圧の変化である。合焦点ではフ
ォーカスレンズをいずれの方向に振っても同相の焦点信
号変化を呈する。したがって３０９のような焦点電圧の
変化を検出した場合、合焦と判断し、次に示す焦点電圧
の最大点の検出を行なわずにレンズを停止させる。

【００２５】次に、ＩＩＩの焦点電圧が最大となる点の
検出方法について説明する。

【００２６】焦点電圧の最大値は、被写体や撮影条件に
よって大きく変化する。つまり、焦点電圧がある値に到
達したときに最大であることは定義できない。そこで図
４に示すように、フォーカスレンズがウォブリングによ
って選択された向きに移動中、焦点電圧を常にピークホ
ールドして、焦点電圧が増加から減少に転じた時点でレ
ンズを反転させ、焦点電圧がピークホールド値と等しく
なるまでレンズを戻し、停止させるといった方法が考え
られる。

【００２７】以上のような制御を行うことによって、自
動焦点調節が行われているのである。

【００２８】ところで、フォーカスレンズが合焦状態に
ある時、被写体のかすかな移動によって焦点電圧が、非
合焦と判定されるほどではないが、若干低下することが
ある。このような時には、フォーカスレンズを現在の位
置に対して、ゆっくり微小に動かして合焦状態の再確認
を行なう手法がある。

【００２９】この手法を用いることにより、ゆっくりと
被写体変化に対しても確実に合焦状態を維持することが
できる。

【００３０】また最近では、１０倍、１２倍という高倍
率のズームレンズを搭載する製品が増えてきたが、その
ような高倍率の場合、手持ちで撮影するときに、どうし
ても手振れが発生することが多い。手振れは焦点電圧を
低下させ、フォーカスレンズを再起動させてしまう危険
があるため、防震機構を備えたカメラが一般的になって
きている。

【００３１】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例においては、その一連の動作の中に、以下に示
すような欠点があった。すなわち、 （１）ウォブリングによって、焦点信号の変化を見たと
き、焦点信号の山の頂上が至近、∞のどちらにあるかを
判断していたために、合焦近傍では確実に方向が判断で
きたが、図６に示すようにあまりにも大きくボケてい
て、山の裾野にいるような状態では、ウォブリングによ
って焦点信号の変化が現れにくく、雑音などの影響によ
り、合焦方向の誤判定をすることがあった。そして、ウ
ォブリングの結果が誤りになると、フォーカスレンズが
合焦点と逆の方向に焦点信号の山の頂上（合焦点）を探
しに行き、合焦までの時間が長くなり、また、ボケ止ま
りの原因になっていた。 （２）パンニング中は、被写体が動いていることに等し
いため、適当な早さのパンニングを行った場合、映像信
号のばらつきの度合いは、様々に変化する。そのような
状態でウォブリングを行うと、焦点信号の変化は実際の
焦点信号の変化であるのか、あるいは被写体移動による
見かけ上の変化であるのかの判断がつかず、ノイズによ
る誤判定を起こしやすい。 （３）前述の急激なパンニング動作の検出および、その
後の制御方法において、例えば、カメラからの距離が同
じ２つの被写体に対して急激なパンニングを行った場
合、パンニング中の焦点電圧の低下により、パンニング
終了時に動く必要のない被写体にカメラを止めても、フ
ォーカスを駆動してしまい、ふわつきが目立つ。 （４）前述のリアフォーカスタイプのレンズ（図５）に
おいて、とくにズーム位置がワイド側であり、フォーカ
スレンズ位置が∞側にある被写体において、前記のウォ
ブリング動作を行った場合、実際に方向判定が可能な振
幅を振ったとき、そのフォーカスレンズパルス数と被写
体距離の関係において、どうしても前記ウォブリング動
作が目立ってしまう。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本願の第１の発明における自動焦点調節装置によ
れば、撮像手段より出力された撮像信号中より合焦度に
応じた焦点信号を抽出する抽出手段と、焦点調節を行う
フォーカスレンズと、合焦状態をはずれたとき前記抽出
手段より出力される焦点信号に基づいて前記フォーカス
レンズの駆動方向を決定する方向判定手段とを備え、前
記抽出手段は異なる周波数成分を有する複数の焦点信号
を同時に抽出する手段であって、前記方向判定手段は、
前記複数の焦点信号の各々に対して前記フォーカスレン
ズの駆動方向を別々に演算し、該演算結果が一致した時
に前記フォーカスレンズの駆動方向を決定するように構
成する。

【００３３】また本願の第２の発明によれば、撮像手段
より出力された撮像信号中より合焦度に応じた焦点電圧
を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出され
た焦点信号を記憶する記憶手段と、焦点調節を行うフォ
ーカスレンズと、合焦状態をはずれたとき前記抽出手段
より出力される焦点電圧に基づいてフォーカスレンズの
駆動方向を決定する方向判定手段と、前記記憶手段に記
憶された焦点信号のレベルと前記抽出手段によって抽出
された焦点信号のレベルとを比較してその差分を検出す
る検出手段と、前記検出手段によって検出された焦点信
号の差の信号の時間的変化を監視する監視手段と、前記
監視手段において焦点信号の変化量が小さいと判断され
た後、あるいは前記抽出手段により抽出された焦点信号
のレベルが所定値を越えたと判断された後に方向判定手
段により前記フォーカスレンズの駆動方向を決定するよ
うに制御する制御手段とを備えた構成とする。

【００３４】また本願の第３の発明によれば、撮像手段
より出力された撮像信号中より合焦度に応じた焦点電圧
を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出され
た焦点信号を記憶する記憶手段と、焦点調節を行うフォ
ーカスレンズと、合焦状態をはずれたとき前記抽出手段
より出力される焦点電圧に基づいてフォーカスレンズの
駆動方向を決定する方向判定手段と、前記記憶手段に記
憶された焦点信号のレベルと前記抽出手段によって抽出
された焦点信号のレベルとを比較してその差分を検出す
る検出手段と、前記抽出手段によって抽出された焦点信
号に基づいて合焦判定を行う合焦判定手段とを備え、前
記記憶手段は合焦時の焦点信号を記憶し、前記検出手段
によって検出された焦点信号の差の時間的変化に応じ
て、前記方向判定手段によって前記フォーカスレンズ駆
動方向を決定する前に、前記検出手段の動作が行われる
ように構成する。

【００３５】また本願の第４の発明によれば、撮像手段
より出力された撮像信号中より合焦度に応じた焦点電圧
を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出され
た焦点信号を記憶する記憶手段と、焦点調節を行うフォ
ーカスレンズと、合焦状態をはずれたとき前記抽出手段
より出力される焦点電圧に基づいてフォーカスレンズの
駆動方向を決定する第１の方向判定手段と、該第１の方
向判定手段とは別個に設けられ、前記抽出手段によって
抽出された焦点信号レベルに基づいて前記フォーカスレ
ンズの駆動方向を決定する第２の方向判定手段と、前記
フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位
置検出手段と、前記変倍レンズの位置を検出する変倍レ
ンズ位置検出手段と、前記抽出手段により抽出された焦
点信号レベル及び前記フォーカスレンズ位置検出手段と
前記変倍レンズ位置検出手段の出力に応じて、前記第１
の方向判定手段と前記第２の方向判定手段の一方を選択
して前記フォーカスレンズの駆動方向を決定する制御手
段とを備えた構成とする。

【００３６】また本願の第５の発明によれば、撮像手段
より出力された撮像信号中より合焦度に応じた焦点電圧
を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出され
た焦点信号を記憶する記憶手段と、焦点調節を行うフォ
ーカスレンズと、合焦状態をはずれたとき前記抽出手段
より出力される焦点電圧に基づいてフォーカスレンズの
駆動方向を決定する方向判定手段と、外部から供給され
る所定の情報に基づいて前記方向判定手段の動作開始タ
イミングを変更する制御手段とを備える構成とする。

【００３７】

【作用】第１の発明によれば、異なる複数の周波数信号
それぞれについて方向判定動作を行った結果によって最
終的な方向を決定するため、確実且つ高精度の方向判定
動作を行うことができる。

【００３８】第２の発明によれば、焦点信号の変化を監
視しながら方向判定動作を行うまでの時間を制御するこ
とができ、誤動作なく安定で正確な方向判定ができる。

【００３９】第３の発明によれば、急激なハプニング等
による焦点信号の大幅な低下検出動作を、方向判定動作
の前後において行い、焦点信号レベルがある程度まで増
加してから焦点信号のレベル変化検出を解除するように
したので、パンニング等の外乱に影響されない安定且つ
正確な自動焦点調節動作を行うことができる。

【００４０】第４の発明によれば、焦点電圧の変化量
と、フォーカスレンズ位置、ズームレンズ位置に応じて
方向判定方法を変更するようにしたので、ズーム状態に
よらず安定且つ正確な自動焦点調節動作を行うことがで
きる。

【００４１】第５の発明によれば、防震制御装置等の外
部装置からの情報に応じて、非合焦から方向判定動作を
行うまでの時間を制御するようにしたので、常に安定し
た状態で正確な方向判定動作を行うことができる。

【００４２】

【実施例】

《実施例１》以下本発明における自動焦点調節装置を各
図を参照しながらその実施例について説明する。

【００４３】図８は本発明における自動焦点調節装置の
回路構成を示すブロック図である。同図において、図１
の構成と同一構成の部分については、同一の符号を用い
てその説明を省略する。

【００４４】本実施例において図１の構成と異なるの
は、ＡＧＣ回路１１２より出力された映像信号中よりバ
ンドパスフィルタ１１３とは異なる周波数成分を抽出す
るバンドパスフィルタ（本実施例ではバンドパスフィル
タ１１３より高い周波数通過帯域を有する）８０１、バ
ンドパスフィルタ周波数成分を抽出することバンドパス
フィルタ８０１より出力された所定の高周波成分信号よ
りＡＦ処理を行うための鮮鋭度信号を生成するＡＦ信号
処理回路８０２、ＡＦ信号回路８０２の出力信号をＡ／
Ｄ変換してＡＦ制御マイコン１０７′へと供給するＡ／
Ｄ変換器８０３が設けられている点であり、内部のＡＦ
処理プログラムの異なるＡＦ制御マイコン１０７′が設
けられている。

【００４５】以下、ＡＦ制御マイコン１０７′によって
実行される本発明におけるＡＦ制御動作を順を追って説
明する。

【００４６】図９は、フォーカスレンズ位置に対するバ
ンドパスフィルタ１１３及びバンドパスフィルタ８０１
の出力信号すなわち焦点電圧をそれぞれ示すものであ
る。

【００４７】バンドパスフィルタ１１３は、バンドパス
フィルタ８０１より周波数通過帯域が高く、合焦点を中
心に、急峻な『山』型の特性ａを呈するが、バンドパス
フィルタ８０１の出力は、その通過帯域が低いため、合
焦点を中心になだらかな『山』型の特性ｂを呈する。こ
れらの特性は、もちろん同一の被写体に対するものであ
ることは言うまでもない。

【００４８】フォーカスレンズを（１）、（２）、
（３）、（４）の順に駆動してウォブリングを行ったと
きのバンドパスフィルタ１１３、８０１の出力信号レベ
ルの変化をそれぞれａ１、ｂ１で示す。

【００４９】図１０は、これらａ１、ｂ１の信号レベル
変化はＡＦ制御マイコン１０７′に取り込まれ、これら
の信号レベルの変化の位相から合焦点が至近側、無限側
のいずれの方向にあるかを判定し、フォーカスレンズ駆
動方向を決定する。

【００５０】この方向判定アルゴリズムを図１０のフロ
ーチャートに示す。

【００５１】図１０において処理を開始すると、ステッ
プ１００１において、図９の（１）の時点におけるバン
ドパスフィルタ１１３の出力信号レベルａ（１）とバン
ドパスフィルタ８０１の出力信号レベルｂ（１）を取り
込み、ステップ１００２でフォーカスレンズを至近方向
に微小駆動させ、ステップ１００３で図９の（２）の時
点におけるバンドパスフィルタ１１３の出力信号レベル
ａ（２）とバンドパスフィルタ８０１の出力信号レベル
ｂ（２）を取り込む。

【００５２】続いてステップ１００４でフォーカスレン
ズを無限方向に微小駆動させ、ステップ１００５で同図
の（３）の時点におけるバンドパスフィルタ１１３の出
力信号レベルａ（３）とバンドパスフィルタ８０１の出
力信号レベルｂ（３）を取り込む。

【００５３】その後ステップ１００６へと進み、フォー
カスレンズを至近方向へと微小駆動して最初の位置へと
移動し、ステップ１００７において（４）の時点におけ
るバンドパスフィルタ１１３の出力信号レベルａ（４）
とバンドパスフィルタ８０１の出力信号レベルｂ（４）
を取り込む。

【００５４】そしてステップ１００８で各（１）〜
（４）の時点で取り込んだ各バンドパスフィルタの各出
力信号レベルからフォーカスレンズ駆動方向の判定が行
われる。すなわちフォーカスレンズが最初の位置に対し
て至近側に移動したときと、無限側に移動したときとで
どちらが信号レベルが大きいかを演算によって求める。
通常は各バンドパスフィルタの出力信号レベルが大きく
なる方向に合焦点があると判断される。

【００５５】具体的には各バンドパスフィルタごとに演
算され、バンドパスフィルタ１１３の出力信号レベルａ
に関する判定は、 ａａ＝（ａ（１）−ａ（２））＋（ａ（３）−ａ
（４）） バンドパスフィルタ８０１の出力信号レベルｂに関する
判定は、 ｂｂ＝（ｂ（１）−ｂ（２））＋（ｂ（３）−ｂ
（４）） の演算によってそれぞれ行われる。

【００５６】ここでバンドパスフィルタ１１３の出力信
号レベルａに関する判定結果ａａ、バンドパスフィルタ
８０１の出力信号レベルｂに関する判定結果ｂｂがとも
に『正』である場合には、無限方向に合焦点があり、
『負』なら至近法区緒に合焦点があると考えられる。

【００５７】そしてステップ１００９において、ａａと
ｂｂの正負が同じ判定結果となっているか否かを確認
し、同じ判定結果となっていればウォブリングの判定結
果に信頼性があるとしてステップ１０１０へと進み、ス
テップ１０１１へと進んでａａが『正』であるか否かを
判定し、ａａが『正』であれは、ステップ１０１１へと
進んでフォーカスレンズを無限方向へ、ａａが『負』で
あれば、ステップ１０１２へと進んでフォーカスレンズ
を至近方向にそれぞれ駆動させ、山登り動作を行うもの
である。

【００５８】一方、ステップ１００９において、ａａと
ｂｂとが互いに等しくない場合にはウォブリング判断が
正確になされなかったと判断し、ステップ１００１へと
復帰して再度（１）〜（４）の順にウォブリングして焦
点信号レベルの変化を再度確認する動作を行う。

【００５９】このように周波数通過帯域の高いバンドパ
スフィルタ１１３と、バンドパスフィルタ１１３に対し
て周波数通過帯域のバンドパスフィルタ８０１の出力信
号レベルにおけるウォブリング結果が一致しなければウ
ォブリング動作を繰り返して行うようにしたので、ノイ
ズ、外乱等に影響されて誤動作することなく、真の合焦
点の方向を検出することができ、ぼけた状態から合焦点
に到達するまでに要する時間を短縮することができる。

【００６０】尚、上述の実施例においては、互いに対域
の異なる２種類バンドパスフィルタの焦点信号電圧を用
いた場合について述べたが、その数は多い方が判定が正
確で信頼性の高いものとなる。

【００６１】《実施例２》実施例２は、ウォブリングの
開始タイミングに関するものである。本実施例の構成図
は図８のブロック図と同様である。図１１は非合焦と判
定されてから実際にフォーカスレンズ駆動方向判定のた
めのウォブリングを開始するまでのフローチャートを示
す。

【００６２】図１１において、ステップ７０６およびス
テップ７０２の処理はそれぞれ図７に対応している。ス
テップ７０６で非合焦と判断されたならば、ステップ１
１０２で前述の図９に示すバンドパスフィルタ８０１の
出力焦点信号電圧ｂが安定しているかどうかを調べてい
る。これは、数Ｖ間の焦点電圧のｂの差分を見ており、
図９からもわかるように、焦点電圧ｂは、バンドパスフ
ィルタ１１３の焦点電圧ａに比べて安定性が良いため、
焦点電圧ｂが不安定であれば、その状態というのは、被
写体が大きく変化している最中か、あるいはパンニング
をしている状態と考えられる。そこで安定するまで方向
判定を行わずにここで待つようにしている。焦点電圧ｂ
が安定すると、ステップ１１０３に移る。ステップ１１
０３からステップ１１０６までにおいては、焦点電圧ａ
の状態によって待ち時間を設定している部分である。こ
こでは、待ち時間があらかじめ設定された時間を越えて
しまつたならば次の動作へ移行する（ステップ１１０
４）、焦点電圧ａの数Ｖ間の変化量が小さければ次の動
作へ移行する（ステップ１１０５）、焦点電圧ａのレベ
ルが大きければ次の動作に移行する（ステップ１１０
６）という３つの部分からなっている。ステップ１１０
４では、あまりにも長く待ち過ぎてしまうとぼけ止まり
と同じ状態になってしまうので、待ち時間の限界を設定
したものである。ステップ１１０５においては、焦点電
圧ａの変化量が安定しているかどうかを見ている。ステ
ップ１１０６では、やはり図９からわかるように、焦点
電圧ａのレベルが高いところは、合焦近辺であると考え
られるので、レベルが高ければ次の動作に移行するよう
にしている。

【００６３】そして、ステップ１１０８において方向判
定のためのウォブリング動作を行うのである。ウォブリ
ング動作後、ステップ１１０９にてフォーカスレンズ駆
動方向に決定し、ステップ７０２の山登り制御へと移行
していくのである。この様に、ウォブリング動作を行う
前に、焦点電圧の安定を待ち、その後方向判定をするこ
とによって、パンニング中の焦点信号が不安定な状態で
のウォブリング動作による方向の誤判定を防止すること
ができる。

【００６４】《実施例３》図１２は、本発明の第３の実
施例のフローチャートである。以下、図１２にしたがっ
て、本発明の第３の実施例について詳細に説明する。図
１２において、ステップ７０６は前述の図７のフローチ
ャートの処理と同様の非合焦判定の部分である。ここで
非合焦と判定されたならば、フローは１２０１へと進
み、今回の非合焦判定は急激なパンニングであるかどう
かの判定を行う。そして、焦点電圧のレベルが、図２の
２０６で示されるように、合焦時の電圧に対して大きく
下がっていたならば、急激なパンニングと判断され、ス
テップ１２０２において、急激なパンニングを検出した
ことを示すフラグ（以下パンニングフラグと称す）をセ
ットする。次のステップ１２０３は、前述の図１２実施
例２で示される、ウォブリング動作の待ち時間である。
さて、ステップ１２０４においては、再び急激なパンニ
ングかどうかの判定を行っている。ただし、ここでは、
ステップ１２０１、１２０２で示される急激なパンニン
グの判定とは違い、急激なパンニングでないことを検出
している。ステップ１２０４における急激なパンニング
判定の方法も、前記ステップ１２０１における急激なパ
ンニングの判定と同じであり、前回の合焦時の焦点電圧
と、現在の焦点電圧との差の大きさから判定される。

【００６５】ステップ１２０４において、急激なパンニ
ングではないと判定されたならば、ステップ１２０５で
急激なパンニングを検出したことを示すパンニングをク
リアする。そしてステップ１２０６においてフォーカス
レンズ駆動方向判定のためのウォブリング動作を行な
う。ウォブリング動作が終了すると、ステップ１２０７
において、再び急激なパンニングの判定を行なう。ここ
での判定方法もステップ１２０１と同じである。ここで
急激なパンニングでないと判定されると、ステップ１２
０８においてパンニングフラグがクリアされる。ステッ
プ１２０９は現在パンニングフラグがセットされている
かどうかを監視しており、パンニングフラグがクリアさ
れていれば、ステップ１２１０において、合焦判定を
し、合焦であればステップ７０６にもどる。ステップ１
２１０で再び非合焦と判定された場合、また、ステップ
１２０９でパンニングフラグがセットされている場合
は、ステップ１２１１において、先に行なったステップ
１２０６におけるウォブリングの結果に従って駆動方向
の決定を行なっている。ステップ１２１２においては、
次の合焦後の非合焦判定時にそなえてパンニングフラグ
をクリアし、山登り制御へ移行するのである。尚、ステ
ップ１２０４及びステップ１２０７においてはステップ
１２０１において、急激なパンニングの判定をしてから
ある程度の時間が経過しているため、例えば、被写体距
離が同じものに対してパンニングを行なった場合、ステ
ップ１２０１で急激なパンニング判定されても、ステッ
プ１２０４、１２０７においては、被写体に焦点が合っ
ている可能性が高いため、ここで再度急激なパンニング
か否かの判定を行ない本当に急激なパンニングが行われ
たのかどうかを確かめることによって、不用意にフォー
カスレンズを駆動してしまうことを防ぐことができる。

【００６６】以上説明したように、急激なパンニングの
判定を非合焦と判定されてから、実際にフォーカスレン
ズを決定方向へ動かすまでに数回行なうことにより、急
激なパンニングの判定の誤判断による画像のふわつきを
防ぐことができる。

【００６７】《実施例４》図１３はフォーカスレンズ位
置における方向判定手段変更方法のフローチャートであ
る。ステップ１３０１においては、合焦時の焦点電圧と
非合焦の時の焦点電圧との差を見ている。この差が小さ
い時はステップ１３０２へ進み、ステップ１３０２では
ズームレンズ位置をステップ１３０３ではフォーカスレ
ンズ位置を監視している。

【００６８】ステップ１３０２、１３０３で、ワイドで
しかも内側にレンズがあった場合、ステップ１３０４へ
と進む。そして、ステップ１３０４においては、従来例
で述べたような微小駆動を行なう。図５を見てわかる様
に複写体距離にして∞から３ｍぐらいまではフォーカス
レンズの位置差がほとんどないため、微小駆動をするこ
とによって合焦点を見つけ出すことができるのである。
その結果として、このときはウォブリングを行なわない
ため、画像がふれることなく焦点調節が行える。もし被
写体が∞から至近端付近まで移動したとすれば、焦点電
圧としては大きく低下するため、ステップ１３０１から
１３０５へと進み、ウォブリングによる方向判定を行な
いステップ１３０６の山登り制御を行なうため、例えば
微小駆動によって合焦までに時間がかかりすぎるといっ
たことも起こらない。

【００６９】このように焦点電圧の変化、各レンズ位置
を監視し、その状態によりフォーカスレンズの制御方向
を変更することにより、特にワイド側で落ち着き性のあ
る自動焦点調節を行うことができる。

【００７０】《実施例５》前述したようにビデオカメラ
に、防振機構等が設けられている場合、防振機構の性質
上、現在パンニング中であるのかチルティング中である
のかを判断することができる。

【００７１】図１４は、この防振機構からの情報をＡＦ
制御に利用した場合の処理を示すフローチャートであ
る。同図において、ステップ１４０１で非合焦と判定さ
れたなら、防振機構からの情報によりパンニング中ある
いはチルティング中かの判定を行なう。どちらでもなけ
ればステップ１４０４でウォブリングを行ない、その判
定結果の方向に従ってステップ１４０５で山登り制御を
行うことによりフォーカスレンズを合焦点へと移動する
ことができる。ステップ１４０２の判定の結果、パンニ
ングあるいはチルティングである場合は、ステップ１４
０３でカメラが安定しているかどうかを調べる。この安
定したかどうかの判定は、やはり防振機構からの情報で
判断することが可能である。図１４はカメラを振った時
の防振機構からの情報の概略を示している。１５０１は
カメラが動かされた時であり、この時は信号が大きく振
れるが、その後も同じ速さでカメラが動かされていれ
ば、１５０２で示すように信号はしだいに安定してい
く。そしてカメラの動きが止められると、１５０３で示
すようになり、信号はしだいに収束していく。ここで防
振機構が１５０２の状態にある時カメラの状態は安定し
ていると考えられる。ステップ１４０３においてカメラ
が不安定であれば、安定となるまで待機し、安定となっ
たならば、ステップ１４０４においてウォブリングを行
ない、フォーカスレンズの駆動方向判定を行う。その結
果、パンニングやチルティングなどによる焦点電圧の変
動時にウォブリングすることがなくなり、焦点電圧変動
によるフォーカスレンズの駆動方向の誤判定が回避でき
る。

【００７２】また、本実施例の処理と実施例２で行った
処理を組み合わせることにより、さらに方向判定の精度
を上げることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明における自動
焦点調節装置によれば、異なる複数の周波数信号それぞ
れについて方向判定動作を行った結果によって最終的な
方向を決定するため、確実且つ高精度の方向判定動作を
行うことができるとともに、焦点信号の変化を監視しな
がら方向判定動作を行うまでの時間を制御することがで
き、誤動作なく安定で正確な方向判定ができる。

【００７４】また急激なパンニング等による焦点信号の
大幅な低下検出動作を、方向判定動作の前後において行
い、焦点信号レベルがある程度まで増加してから焦点信
号のレベル変化検出を解除するようにしたので、パンニ
ング等の外乱に影響されない安定且つ正確な自動焦点調
節を行うことができる。

【００７５】また焦点電圧の変化量と、フォーカスレン
ズ位置、ズームレンズ位置に応じて方向判定方法を変更
するようにしたので、ズーム状態によらず安定且つ正確
な自動焦点調節動作を行うことができる。

【００７６】また防振制御装置等の外部装置からの情報
に応じて、非合焦から方向判定動作を行うまでの時間を
制御するようにしたので、常に画像が安定した状態で正
確な方向判定動作を行うことができる。さらに方向判定
動作が目立つ場合には、その動作方法を変更することに
よって、円滑な品位の良い自動焦点調節動作を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明前における自動焦点調節装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】フォーカスレンズの移動に伴う焦点信号レベル
の変化を示す特性図である。

【図３】ウォプリング動作を説明するための図である。

【図４】合焦動作を説明するための特性図である。

【図５】リアフォーカスレンズを用いた場合における、
変倍レンズの移動に伴うピント面の移動を被写体距離を
パラメータとして示した図である。

【図６】フォーカスレンズの移動に伴う焦点信号レベル
の変化を示す特性図において、合焦点を外れた状態を示
す図である。

【図７】自動焦点調節動作の基本アルゴリズムを示すフ
ローチャートである。

【図８】本発明における自動焦点調節装置の構成を示す
ブロック図である。

【図９】本発明における自動焦点調節装置の動作を説明
するための焦点信号特性図である。

【図１０】本発明の第１の実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１１】本発明の第２の実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１２】本発明の第３の実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１３】本発明の第４の実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１４】本発明の第５の実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１５】本発明の第５の実施例において用いられる防
振機構による振れ信号の変化を示す図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段より出力された撮像信号中より
   合焦度に応じた焦点信号を抽出する抽出手段と、 焦点調節を行うフォーカスレンズと、 合焦状態をはずれたとき前記抽出手段より出力される焦
   点信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動方向を決
   定する方向判定手段とを備え、 前記抽出手段は異なる周波数成分を有する複数の焦点信
   号を同時に抽出する手段であって、 前記方向判定手段は、前記複数の焦点信号の各々に対し
   て前記フォーカスレンズの駆動方向を別々に演算し、該
   演算結果が一致した時に前記フォーカスレンズの駆動方
   向を決定することを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 【請求項２】 撮像手段より出力された撮像信号中より
   合焦度に応じた焦点電圧を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段によって抽出された焦点信号を記憶する記
   憶手段と、 焦点調節を行うフォーカスレンズと、 合焦状態をはずれたとき前記抽出手段より出力される焦
   点電圧に基づいてフォーカスレンズの駆動方向を決定す
   る方向判定手段と、 前記記憶手段に記憶された焦点信号のレベルと前記抽出
   手段によって抽出された焦点信号のレベルと比較してそ
   の差分を検出する検出手段と、 前記検出手段によって検出された焦点信号の差の信号の
   時間的変化を監視する監視手段と、 前記監視手段において焦点信号の変化量が小さいと判断
   された後、あるいは前記抽出手段により抽出された焦点
   信号のレベルが所定値を越えたと判断された後に方向判
   定手段により前記フォーカスレンズの駆動方向を決定す
   るように制御する制御手段と、とを備えたことを特徴と
   する自動焦点調節装置。
3. 【請求項３】 撮像手段より出力された撮像信号中より
   合焦度に応じた焦点電圧を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段によって抽出された焦点信号を記憶する記
   憶手段と、 焦点調節を行うフォーカスレンズと、 合焦状態をはずれたとき前記抽出手段より出力される焦
   点電圧に基づいてフォーカスレンズの駆動方向を決定す
   る方向判定手段と、 前記記憶手段に記憶された焦点信号のレベルと前記抽出
   手段によって抽出された焦点信号のレベルと比較してそ
   の差分を検出する検出手段と、 前記抽出手段によって抽出された焦点信号に基づいて合
   焦判定を行う合焦判定手段とを備え、 前記記憶手段は合焦時の焦点信号を記憶し、前記検出手
   段によって検出された焦点信号の差の時間的変化に応じ
   て、前記方向判定手段によって前記フォーカスレンズ駆
   動方向を決定する前に、前記検出手段の動作が行われる
   ように構成したことを特徴とする自動焦点調節装置。
4. 【請求項４】 撮像手段より出力された撮像信号中より
   合焦度に応じた焦点電圧を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段によって抽出された焦点信号を記憶する記
   憶手段と、 焦点調節を行うフォーカスレンズと、 変倍を行う変倍レンズと、 合焦状態をはずれたとき前記抽出手段より出力される焦
   点電圧に基づいてフォーカスレンズの駆動方向を決定す
   る第１の方向判定手段と、 該第１の方向判定手段とは別個に設けられ、前記抽出手
   段によって抽出された焦点信号レベルに基づいて前記フ
   ォーカスレンズの駆動方向を決定する第２の方向判定手
   段と、 前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレン
   ズ位置検出手段と、 前記変倍レンズの位置を検出する変倍レンズ位置検出手
   段と、 前記抽出手段により抽出された焦点信号レベル及び前記
   フォーカスレンズ位置検出手段と前記変倍レンズ位置検
   出手段の出力に応じて、前記第１の方向判定手段と前記
   第２の方向判定手段の一方を選択して前記フォーカスレ
   ンズの駆動方向を決定する制御手段と、を備えたことを
   特徴とする自動合焦装置。
5. 【請求項５】 撮像手段より出力された撮像信号中より
   合焦度に応じた焦点電圧を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段によって抽出された焦点信号を記憶する記
   憶手段と、 焦点調節を行うフォーカスレンズと、 合焦状態をはずれたとき前記抽出手段より出力される焦
   点電圧に基づいてフォーカスレンズの駆動方向を決定す
   る方向判定手段と、 外部から供給される所定の情報に基づいて前記方向判定
   手段の動作開始タイミングを変更する制御手段と、を備
   えたことを特徴とする自動合焦装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記外部から供給さ
   れる情報は、パンニング状態に関する情報であることを
   特徴とする自動合焦装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、前記外部から供給さ
   れる情報は、チルテイング状態に関する情報であること
   を特徴とする自動合焦装置。