JPH0634501B2 - オ−トフオ−カスビデオカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、撮像素子から得られる映像信号を基に、焦点
の自動調整を行うビデオカメラのオートフォーカス方式
に関する。

(ロ)従来の技術 ビデオカメラのオートフォーカス装置において撮像素子
からの映像信号自体を焦点制御状態の評価に用いる方法
は、本質的にパララックスが存在せず、また被写界深度
が浅い場合や遠方の被写体に対しても、精度良く焦点を
合わせられる等優れた点が多い。しかも、オートフォー
カス用の特別なセンサも不必要で、機構的にも極めて簡
単である。

従来、このオートフォーカスの方法の一例が、“ＮＨＫ
技術報告”Ｓ40、第17巻、第１号、通巻86号21ページ
に、石田他著「山登りサーボ方式によるテレビカメラの
自動焦点調節」として述べられている、いわゆる山登り
サーボ制御が知られている。この山登りサーボ制御は常
に映像信号の高域成分の量が最大になる様に、レンズの
フォーカスリングを回転するので、ピントがボケた状態
でレンズが停止したままになる事が無く、非常に追随性
の良い方法である。

しかし、この方法には、レンズを常に動かし続ける事に
よる大きな欠点が存在する。

この欠点の１つは、合焦してもレンズが停止しないため
に、静止物に合焦した後も撮影画面が常に揺れ続ける事
である。現在テレビカメラに用いられるレンズは、フォ
ーカスリングを回転する事によって焦点距離が変わり、
このために撮影画面の画角が変化する。このため、合焦
した後もフォーカスリングが振動し続けるこの方式で
は、画面に写る被写体がある周期で大きくなったり、小
さくなったりして非常に見づらい画面となる。

２つめの欠点は、消費電力である。現在家庭用ビデオカ
メラはその可搬性のために電池を電源とする場合が多
く、常時フォーカスモータを駆動せしめて を繰り返している時には、突入電流のために一定方向に
モータを回転させる場合以上に電力を消費し、撮影可能
時間が短くなる。他にも常にフォーカスリングを回転さ
せるためにギアの摩耗等の問題が生じる。

出願人は特願昭61−273212号（Ｈ04N 5/232）におい
て、これらの欠点を除去するための新しいオートフォカ
ス回路方式を提案している。以下に従来例としてその内
容の骨子を述べる。尚、上記出願では合焦精度を向上さ
せるために極めてキメ細かい制御法が採用されている
が、ここでは、本発明に関係のある部分についてのみ説
明するに留める。

第２図は上記出願に係るオートフォーカス回路のブロッ
ク図である。

レンズ(1)によって結像した画像は、撮像素子を含む撮
像回路(4)によって映像信号となり、焦点評価値発生回
路(5)に入力される。焦点評価値発生回路(5)は、例えば
第３図に示す様に構成される。映像信号より同期分離回
路(5a)によって分離された垂直同期信号(VD)、水平同期
信号(HD)はサンプリングエリアを設定するためにゲート
制御回路(5b)に入力される。ゲート制御回路(5b)では垂
直同期信号(VD)、水平同期信号(HD)及び固定の発振器出
力に基づいて、画面中央部分に長方形のサンプリングエ
リアを設定し、このサンプリングエリアの範囲のみの輝
度信号のの通過を許容するゲート開閉信号をゲート回路
(5c)に供給する。

ゲート回路(5c)によってサンプリングエリアの範囲内に
対応する輝度信号のみが、高域通過フィルター(H.P.F.)
(5d)を通過して高域成分のみが分離され、次段の検波回
路(5e)で振幅検波される。この検波出力は積分回路(5f)
にてフィールド毎に積分された後、Ａ／Ｄ変換器(5g)に
てディジタル値に変換されて現フィールドの焦点評価値
が得られる。前述のように構成された焦点評価値発生回
路(5)は常時１フィールド分の焦点評価値を出力する。

オートフォーカス動作開始直後に、最初の焦点評価値は
最大値メモリ(6)と初期値メモリ(7)に保持される。その
後、フォーカスモータ制御回路（フォーカスモータ制御
手段）(10)は、フォーカスモータ(3)を予め決められた
方向に回転させ第２比較器(9)出力を監視する。第２比
較器(9)は、フォーカスモータ駆動後の焦点評価値と初
期値メモリ(7)に保持されている初期評価値を比較し、
その大小を出力する。

フォーカスモータ制御回路(10)は、第２比較器(9)が大
または小という出力を発するまで最初の方向にフォーカ
スモータ(3)を回転せしめ、現在の焦点評価値が初期の
評価値よりも、予め設定された変動幅よりも大であると
いう出力がなされた場合には、そのままの回転方向を保
持し、現在の評価値が初期評価値に比べて、上記変動幅
よりも小であるという出力がなされた場合にはフォーカ
スモータ(3)の回転方向を逆にして、第１比較器(8)の出
力を比較する。

第１比較器(8)は最大値メモリ(6)に保持されている今ま
での最大の焦点評価値と現在の評価値を比較し、現在の
焦点評価値が最大値メモリ(6)の内容に比べて大きい
（第１モード）、予め設定した第１の閾値以上に減少し
た（第２モード）の２通りの比較信号(S1)(S2)を出力す
る。ここで最大値メモリ(6)は、第１比較器(8)の出力に
基づいて、現在の評価値が最大値メモリ(6)の内容より
も大きい場合にはその値が更新され、常に現在までの評
価値の最大値が保持される。

(13)はフォーカスモータ(3)の位置を指示するモータ位
置信号を受けて、モータ位置を記憶するモータ位置メモ
リであり、最大値メモリ(6)と同様に第１比較器(8)の出
力に基づいて、焦点評価値が最大値となった時のモータ
位置を常時保持する様に更新される。

フォーカスモータ制御回路(10)は、第２比較器(9)出力
に基づいて決定された方向にフォーカスモータ(3)を回
転させながら、第１比較器(8)出力を監視し、評価値の
雑音による誤動作を防止するために、第１比較器(8)出
力にて現在の評価値が最大評価値に比して上記予め設定
された第１の閾値より小さいという第２モードが指示さ
れると同時にフォーカスモータ(3)は逆転される。この
逆転後、モータ位置メモリ(13)の内容と、現在のモータ
位置とが第３比較器(14)にて比較され、一致した時に、
フォーカスリング(2)が焦点評価値の極大点に戻ったと
してフォーカスモータ(3)を停止させる様にフォーカス
モータ制御回路(10)は機能する。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。

(11)はフォーカスモータ制御回路(10)によるオートフォ
ーカス動作が終了して、レンズ停止信号(LS)が発せられ
ると同時にその時点での焦点評価値が保持される第４メ
モリであり、後段の第４比較器(12)でこの第４メモリ(1
1)の保持内容は現在の焦点評価値と比較され、その値が
再起動のための第２の閾値より大きくなった場合には、
被写体が変化したとしてフォーカスモータ制御回路(10)
に被写体変化信号が出力される。フォーカスモータ制御
回路(10)はこの信号を受けると再びオートフォーカス動
作をやりなおして被写体の変化に追随する。

しかし、以下に述べる２つの理由によってフォーカスリ
ング(2)が焦点評価値の極大点に正確には戻らない。

１つは、あるレンズ位置に対する焦点評価値が出力され
るまである一定時間を要するためである。例えば、ある
レンズ位置Ａにおける焦点評価値は、レンズ位置Ａにお
いて撮像素子に１フィールド期間光学像が撮像され、つ
ぎの１フィールドで映像信号として読み出し終ってはじ
めて焦点評価値が出力される。即ちあるレンズ位置Ａの
焦点評価値は２フィールド遅れて出力されることにな
る。つまりフォーカスモータ(3)が動いている場合、焦
点評価値の極大値が出力された時には既にフォーカスリ
ング(2)は極大点を行き過ぎていることになり、焦点評
価値の極大が出力された時のモータ位置にフォーカスモ
ータ(3)を戻すのではフォーカスリング(2)を戻し足りな
いことになってしまう。

２つめはフォーカスモータ(3)からフォーカスリング(2)
までの駆動系のガタ（バックラシュ）によるものであっ
て、フォーカスモータ(3)を逆転しても、逆転後最初の
ある量だけはフォーカスリング(2)に動きが伝達されな
いことによる。このために前記第１の要因がなくてもモ
ータ位置を焦点評価値極大値を記録したモータ位置に戻
してもフォーカスリング(2)は焦点評価値極大値を示す
位置には戻りきらないことになってしまう。

(ハ)発明が解決しようとする問題点 従来のオートフォーカス制御回路では焦点評価値の極大
値を示す点を行き過ぎた後逆転させる際焦点評価値の出
力の遅れと、フォーカスリング駆動系のガタのために、
フォーカスリングを焦点評価値極大点に戻しきれずに正
確なオートフォーカス動作が行なえない場合があった。

(ニ)問題点を解決するための手段 本発明はそれまでの最大焦点評価値を記録したモータ位
置を保持する手段と、フォーカスリングを戻す際に前記
モータ位置メモリの値と現在のモータ位置が一致したこ
とを検出する手段と、前記モータ位置メモリの値と現在
のモータ位置が一致した後一定値行き過ぎてからモータ
を停止させる手段によりオートフォーカス動作を行うこ
とを特徴とする。

(ホ)作用 本発明は上記の如く構成したので、フォーカスリングを
焦点評価値の極大点に戻す際、戻し不足を生じること無
く正確に、合焦点にフォーカスリングを戻すことが出来
る。

(ヘ)実施例 以下、図面によって本発明の一実施例について説明す
る。なお、従来例（第２図、第３図）と同一の部分につ
いては同一の符号を付して説明を割愛する。

第１図は本発明の一実施例であるオートフォーカス回路
のブロック図である。レンズ(1)によって結像された画
像は、撮像素子を有する撮像回路(4)によって輝度信号
となり、焦点評価値発生回路（焦点評価値検出手段）
(5)に入力される。焦点評価値発生回路(5)は前述の第３
図と同一の構成を有しており、１フィールド分の焦点評
価値が出力される。

フォーカスモータ制御回路(10)は、第２比較器(9)出力
に基づいて決定された方向にフォーカスモータ(3)を回
転させながら、第１比較器(8)の出力を監視し、評価値
の雑音による誤動作を防止するために、第１比較器(8)
出力にて現在の評価値が最大評価値に比して上記予め設
定された第１の閾値より小さいという第２モードが指示
されると同時にフォーカスモータ(3)は逆転される。こ
の逆転後、モータ位置メモリ(13)の内容と、現在のモー
タ位置とが第３比較器（モータ位置比較手段）(30)にて
比較される。同時に第３比較器(30)にはモータ戻し補正
量保持回路(15)が入力されており、第３比較器(30)はモ
ータ位置メモリ(13)の内容と現在のモータ位置を比較し
両者が一致した後に、モータ位置がモータ戻し補正量保
持回路(15)のモータ戻し補正量だけ余分に動いてはじめ
てモータ位置一致信号をフォーカスモータ制御回路(10)
に出力する。ここでフォーカスモータ制御回路(10)はフ
ォーカスリング(2)が焦点評価値の極大点に戻ったとし
てフォーカスモータ(3)を停止させる様に機能し、同時
にレンズ停止信号(LS)を出力する。

ここでモータ戻し補正量(15)は、前述の焦点評価値出力
の遅れの間にフォーカスモータ(3)が動く量と、フォー
カスモータ(3)とフォーカスリング(2)間のガタ量の和に
設定されている。以上の様に動作するためにフォーカス
リング(2)は正確に焦点評価値の極大値を示す位置に戻
り、正確なオートフォーカス動作が実現できる。

(ト)発明の効果 上述の如く本発明によれば、フォーカスリングが焦点評
価値の極大を示す点を一旦行き過ぎて戻る際に、焦点評
価値の出力の遅れや、フォーカスモータとフォーカスリ
ング間のガタによる戻りの不足が無く正確なオートフォ
ーカス動作が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路ブロック図、第２図は
従来例の回路ブロック図、第３図は評価値検出回路の回
路ブロック図である。 (1)……レンズ、(3)……フォーカスモータ、(5)……焦
点評価値発生回路（評価値検出手段）、(10)……フォー
カスモータ制御回路、(13)……モータ位置メモリ、(30)
……第３比較器（モータ位置比較手段）、(15)……モー
タ戻し補正量保持回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像素子から得られる輝度信号の高域成分
   レベルを焦点評価値として出力する焦点評価値検出手段
   と、 フォーカスレンズを変位させるフォーカスモータと、 前記焦点評価値が最大評価値となるときの前記フォーカ
   スモータのモータ位置を記憶するモータ位置メモリと、 前記焦点評価値が最大評価値に達した後に、予め設定し
   た閾値以上減少した場合に前記フォーカスモータを逆転
   させるフォーカスモータ制御回路と、 前記フォーカスモータの逆転時に現在のモータ位置が前
   記モータ位置メモリの値と一致した後に更に前記焦点評
   価値検出手段から前記フォーカスレンズの駆動機構まで
   の応答時間遅れに相当する所定量だけ変化したことを検
   出するモータ位置比較手段とを設け、 前記モータ位置比較手段にてモータ位置が前記所定量だ
   け変化したことが検出されたときに前記フォーカスモー
   タを停止せしめることを特徴とするオートフォーカスビ
   デオカメラ。