JPH0686143A

JPH0686143A - オートフォーカス制御装置

Info

Publication number: JPH0686143A
Application number: JP4255672A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yasuda; 仁志保田; Hideyuki Arai; 秀雪新井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】レンズの移動速度を最適に制御することので
きるオートフォーカス制御装置を得る。【構成】撮像信号の高域成分である焦点電圧の現在の
値Ｖ_F1及びレンズの現在位置Ｐ₁と一定時間前の各値Ｖ
_F2、Ｐ₂とからレンズの単位移動距離当たりの変化量Δ
Ｖ_Fを求め、これに基づいてレンズの移動速度を決定
し、ＡＦ動作を行う。【効果】レンズ速度を焦点のボケ領域で速く、合焦点
付近で遅くし、ハンチングを起こすことなく、確実に合
焦点に到達させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学系と撮像素子を介
して得られる映像信号の状態から光学系の撮像画面上へ
の合焦状態を把握し、自動的に焦点調節を行うオートフ
ォーカス制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等をはじめとする映
像機器の進歩は目覚ましく、オートフォーカス制御、オ
ートアイリス制御、ズーム機能等が標準的に装備され、
機器のあらゆる部分において操作性の改善や多機能化が
はかられている。

【０００３】オートフォーカス制御装置について見る
と、撮像素子等により、被写体像を光電変換して得られ
た映像信号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の光軸方向の位置を制御し
て、焦点調節を行うようにした方式が主流になりつつあ
る。上記鮮鋭度の評価を行うには、一般に複数の異なる
通過帯域を有するバンドパスフィルタにより抽出された
各々の映像信号の高周波成分のレベル（焦点電圧）等を
用いている。即ち、通常の被写体像を撮影した場合、図
６に示すように焦点が合ってくるに従って高周波成分の
レベル（焦点電圧）は大きくなるので、そのレベルが最
大になるレンズ位置を合焦点としている。

【０００４】フォーカスレンズの移動制御を行う場合
は、上記焦点電圧が低い場合は、これが高くなる方向に
可能な限り高速で移動させ、焦点電圧が高くなるにつれ
て減速し、焦点電圧の最も高い点で精度よく停止させる
ように制御する。このような方式を一般に山登りオート
フォーカス方式と称している。しかし、実際には図７の
被写体Ａ、被写体Ｂで示すように、被写体により焦点電
圧のレンズ位置に対する絶対値やその傾きが異なるた
め、フォーカスレンズの制御は、焦点電圧の高低だけで
なく、焦点電圧の変化量の大小によっても制御するよう
にしている。そして、焦点電圧の変化量は、一定時間に
おける焦点電圧の差分値（一次微分量）で求めるように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のオートフォーカス制御装置では、焦点電圧の変
化量を一定時間の差分値で求めているため、次のような
欠点があった。即ち、焦点調節速度（レンズ移動速度）
が変化するので、一定時間の焦点調節量も変化し、この
ため一定時間の差分値である焦点電圧の変化量は相対的
なものとなる。つまり、同じ被写体に対して焦点調節し
ても、図８に示すように、上記焦点調節速度のちがいに
よって焦点電圧の変化量が異なってくる。この変化量に
基づいて速度制御を行うと、その被写体に最適な速度制
御ができなくなる。

【０００６】例えば、図６の焦点電圧カーブの山の麓の
領域は焦点がボケているので、この領域をレンズが速く
通過するように、焦点電圧が低く、その傾きが小さいと
きには、レンズを速く移動させる。そして、焦点電圧が
高くなると、合焦点が近づいたとしてレンズを遅く移動
させる。しかし、図７のように、低コントラストの被写
体Ｂの場合は、合焦点付近でも焦点電圧が小さく、傾き
も小さいため、合焦点に達してもレンズは高速になり、
合焦点を通過してまた戻るというハンチングを起こす原
因となる。

【０００７】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、レンズの移動速度や焦点電圧の変化
に拘らず焦点調節動作を安定に行うことのできるオート
フォーカス制御装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、撮像
信号から検出された焦点状態に応じた信号とレンズの位
置とに基づいてレンズの単位移動距離に対する焦点状態
の変化量を求め、これに応じて焦点調節速度（レンズ移
動速度）を決定する演算手段を設けている。

【０００９】また、本発明においては、上記焦点状態に
応じた信号の一次、二次微分量に基づいて焦点調節速度
を決定する演算手段を設けている。

【００１０】

【作用】本発明によれば、焦点調節速度に拘らず、常に
フォーカスレンズの単位移動量に対する絶対的焦点電圧
の変化量を得、これによって最適なレンズの速度制御が
行われる。

【００１１】また、本発明によれば、被写体の焦点電圧
の高低に影響されず、常に、焦点が大きくボケたときは
速く、合焦点付近では遅くなるようにレンズの速度を制
御することができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の特徴を最も良く表すオートフ
ォーカス制御装置の実施例を示す構成図であり、図１に
おいて、１０１は固定の第１レンズ群、１０２は変倍を
行う第２のレンズ群（ズームレンズ）、１０３は絞り、
１０４は固定の第３のレンズ群、１０５は変倍に伴う焦
点面の移動を補正する機能とピント合わせの機能とを兼
ね備えた第４のレンズ群（フォーカスレンズあるいはコ
ンペンセータレンズ）である。１０６は撮像素子、１０
７、１０８、１０９はそれぞれズームレンズ１０２、絞
り１０３、フォーカスレンズ１０５を移動させるための
アクチュエータ、１１０、１１１、１１２はそれぞれア
クチュエータ１０７、１０８、１０９を後述するシステ
ムコントロール回路１１９からの信号によって駆動する
ためのドライバ、１１３、１１４、１１５はそれぞれズ
ームレンズ１０２、絞り１０３、フォーカスレンズ１０
５の機械的な位置を検出して電気信号に変換するための
位置エンコーダで、１１３はズームエンコーダ、１１４
はアイリスエンコーダ、１１５はフォーカスエンコーダ
である。

【００１３】１１６は撮像素子１０６の出力映像信号を
所定のレベルに増幅する増幅器、１１７は撮像素子１１
６の出力映像信号中より焦点検出に用いられる高域成分
（焦点電圧Ｖ_F）を抽出するバンドパスフィルタ、１１
８は撮像素子１１６の出力映像信号レベルを用いて絞り
１０３の状態を制御するアイリス調整器、１１９は本シ
ステム全体を総合的に制御すると共にズームエンコーダ
１１３、アイリスエンコーダ１１４、フォーカスエンコ
ーダ１１５、バンドパスフィルタ１１７の出力信号に基
づいて、アクチュエータ１０７、１０９を制御するシス
テムコントロール回路で、マイクロコンピュータによっ
て構成されている。

【００１４】上記のように構成されたカメラシステムに
おいては、一般にバンドパスフィルタ１１７の出力信号
レベル（焦点電圧Ｖ_F）が最大となるようにフォーカス
レンズ１０５を光軸方向に移動させることによって自動
焦点調節（以下必要に応じてＡＦと言う）を行うように
している。

【００１５】次に本発明によるＡＦ動作について説明す
る。

【００１６】先ず、第１の実施例について説明する。

【００１７】焦点調節を行うためのフォーカスレンズ１
０５の移動速度制御には焦点電圧Ｖ_Fの変化量ΔＶ_Fを
用いるが、この変化量ΔＶ_Fを求めるために図２のフロ
ーチャートによる動作が行われる。図２において、シス
テムコントロール回路１１９はステップＳ２０１でバン
ドパスフィルタ１１７より現在の焦点電圧Ｖ_F1を取り込
むと共に、フォーカスエンコーダ１１５より現在のレン
ズ位置Ｐ₁を取り込み、ステップＳ２０２でそれらの値
Ｖ_F1、Ｐ₁をメモリに記憶する。次に、ステップＳ２０
３で一定時間前の焦点電圧Ｖ_F2及びレンズ位置Ｐ₂をメ
モリから取り込む。そしてステップＳ２０４で現在と一
定時間前の各焦点電圧の差（Ｖ_F1−Ｖ_F2）を現在と一定
時間前の各レンズ位置の差（Ｐ₁−Ｐ₂）で割ることに
より、レンズの単位移動距離当たりの焦点電圧の変化量
ΔＶ_Fを計算する。

【００１８】この単位移動距離当たりの焦点電圧の変化
量ΔＶ_Fをフォーカスモータ等のアクチュエータ１０９
の速度制御に用いてステップＳ２０５でＡＦ動作を行
う。これにより、焦点調節速度（レンズ移動速度）に影
響されない正確な焦点調節速度が選べる。その後、ステ
ップＳ２０６で合焦なら終了、まだ合焦でなければステ
ップＳ２０１に戻る。

【００１９】他の実施例他の実施例においては、焦点電圧の変化量ΔＶ_Fを求め
るために図３のフローチャートによる動作が行われる。
図３において、ステップＳ３０１で現在の焦点電圧Ｖ_F1
を取り込み、ステップＳ３０２でその値Ｖ_F1を記憶した
後、ステップＳ３０３で一定時間前の焦点電圧Ｖ_F2と焦
点調節速度ｖ₂とを読み込む。次に、ステップＳ３０４
で現在と一定時間前の焦点電圧の差（Ｖ_F1−Ｖ_F2）を、
一定時間前の速度ｖ₂と一定時間ΔＴとの積で割ること
により、レンズの単位移動距離当たりの焦点電圧の変化
量ΔＶ_Fを計算する。

【００２０】このレンズの単位移動距離当たりの焦点電
圧の変化量ΔＶ_Fをアクチュエータ１０９の速度制御に
用いてステップＳ３０５でＡＦ動作を行う。これによ
り、焦点調節速度に影響されない正確な焦点調節速度が
選べる。その後、ステップＳ３０６でステップＳ３０５
で選ばれた焦点調節速度を記憶した後、ステップＳ３０
７で合焦なら終了、まだ合焦でなければステップＳ３０
１に戻る。

【００２１】次に、第２の実施例について図４と共に説
明する。

【００２２】図４（ａ）はある被写体に対してレンズ
を、至近から無限まで振ったときの焦点電圧Ｖ_Fの変化
の様子を示し、また図４（ｂ）は、その時の一次微分量
を示し、図４（ｃ）は二次微分量を示す。ここで、前記
フォーカスモータは大ボケ領域で速く、合焦点付近で遅
くレンズを動かすようにする。

【００２３】この時、大ボケ領域では、二次微分量が正
で、一次微分量は合焦点に近いほど大きいので、「二次
微分量が正のときは、速度を一次微分量に反比例させ
る」。また合焦点付近では、二次微分量が負で、一次微
分量はボケているほど大きいので、「二次微分量が負の
ときは、速度を一次微分量に比例させる」。このように
したときのレンズの速度は図５に示すようになる。これ
により、焦点電圧の大きさや傾きによらず、レンズを大
ボケ領域で速く、合焦点付近で遅く動かすことができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンズの単位移動距離に対する焦点電圧の変化量を用い
るようにしたので、焦点調節速度の違いに影響されず、
絶対的な焦点電圧の変化量を知ることができ、それをも
とに速度制御を行うことにより、最適な速度制御を行う
ことができる。

【００２５】また、本発明によれば、レンズの速度制御
を焦点電圧の一次微分量と二次微分量で行うようにした
ことにより、焦点電圧の大きさによらず、レンズを大ボ
ケ領域で速く、合焦点付近で遅く動かすことができ、こ
れにより、低コントラストの被写体においても合焦点付
近でレンズを遅く動かし、ハンチングすることなく確実
に合焦点を捜すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図３】本発明の他の実施例による動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】本発明の動作を説明する特性図である。

【図５】本発明の動作を説明する特性図である。

【図６】従来のオートフォーカス調節装置に用いられる
焦点電圧とレンズ位置との関係を示す特性図である。

【図７】焦点電圧が被写体により変化することを示す特
性図である。

【図８】レンズの移動速度により焦点電圧の変化量が異
なることを示す特性図である。

【符号の説明】

１０５フォーカスレンズ１０６撮像素子１０９アクチュエータ１１５フォーカスエンコーダ１１７バンドパスフィルタ１１９システムコントロール回路Ｖ_F 焦点電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像信号より検出された焦点状態に応じ
た信号に基づいてレンズを移動させ焦点調節を行う焦点
制御手段と、上記レンズの位置を検出する位置検出手段と、上記焦点状態に応じた信号と上記位置検出手段の出力と
に基づいて上記レンズの単位移動距離当たりの上記焦点
状態に応じた信号の変化量を求め、この変化量に応じて
上記焦点制御手段によるレンズの移動速度を決定する演
算手段とをそれぞれ具備するオートフォーカス制御装
置。
【請求項２】撮像信号より検出された焦点状態に応じ
た信号に基づいてレンズを移動させ焦点調節を行う焦点
制御手段と、上記焦点状態に応じた信号の一次、二次微分量を求め、
その微分量に基づいて上記焦点制御手段によるレンズの
移動速度を決定する演算手段とをそれぞれ具備するオー
トフォーカス制御装置。