JPH0698230A - 自動合焦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ズームレンズの変倍動作後に、フォーカスレ
ンズを大きく移動することによって画像を見苦しくする
ことなく、スムーズな合焦動作を行うことが可能な自動
合焦装置を提供する。 【構成】 ズームモータドライバ１０８で駆動されるズ
ームモータ１０７によりズームレンズ１０２が駆動され
ると、マイコン１１１の第１の制御手段によつて、フォ
ーカスレンズ１０４を、光軸上で現在位置を中心に前後
に微小駆動する第１の駆動手段と、フォーカスレンズ１
０４を、光軸上で現在位置から低速で駆動する第２の駆
動手段との何れかが、ズームレンズ１０２の駆動開始直
前のフォーカスレンズ１０４の合焦動作モードに応じて
選択され、フォーカスレンズ１０４を大きく移動させず
にスムーズに合焦制御が行われる構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号に基づいて合
焦制御を行う自動合焦装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラなどの２次元撮像素子を有
する装置では、被写体の映像信号より画像の鮮鋭度を検
出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカスレンズ
位置を制御して、合焦動作を行う方式が一般に採用され
ている。この場合の鮮鋭度の評価としては、通常バンド
パスフィルタ（以下ＢＰＦという）により抽出された映
像信号の高周波成分の強度、或いは微分回路などで抽出
された映像信号のぼけ幅検出強度などを使用している。
通常の被写体を撮影した場合には、これらの高周波成分
の強度やぼけ幅の強度は、ピントがぼけている状態では
小さく、ピントが合うにつれて大きくなり、完全にビン
トが合った状態で最大値に達する。

【０００３】このために、フォーカスレンズの制御で
は、前記鮮鋭度が小さい場合には、フォーカスレンズ
を、鮮鋭度が大きくなる方向になるべく早く移動させ、
鮮鋭度が大きくなるにつれ、次第にゆっくりと移動させ
て、鮮鋭度の山の頂上でフォーカスレンズを止めて合焦
状態にする。このようなフォーカス方式は、一般に山登
り法オートフォーカス（以下山登りＡＦという）と呼ん
でおり、これがフォーカスレンズの合焦動作の山登りモ
ードである。

【０００４】この山登りＡＦを行うためには、無限側と
至近側の何れの方向にフォーカスレンズを駆動すべきか
の判断を行うことが必要であり、そのために、図６に示
すようにフォーカスレンズを前後に即ち至近側と無限側
に、所定の駆動パルスで微小駆動を行い、その時の鮮鋭
度信号を検出し、駆動によって鮮鋭度信号が増加する方
向に山登りＡＦを行うようにしている。このような山登
りＡＦのためのフォーカスレンズの駆動方向を判定する
動作が、方向判定モードである。

【０００５】ところで、近年のビデオカメラの小型化の
傾向のために、ビデオカメラのレンズが、前玉フォーカ
スタイプからリアフォーカスタイプに移行している。こ
のリアフォーカスレンズでは、フォーカスレンズがズー
ムレンズの後方に位置しているので、ズームレンズが変
倍動作を行うと、フォーカスレンズがコンペレンズとし
て移動するようになっている。図７はこの場合ズームレ
ンズ位置とフォーカスレンズ位置とを、被写体距離をパ
ラメータとして示す特性図である。図７に示すように、
ズームレンズが変倍動作を行うと、フォーカスレンズも
移動するので、ズームレンズでの変倍動作後に山登りＡ
Ｆ動作を行う場合には、現在のフォーカクレンズの位置
が合焦状態にあるとは限らない。

【０００６】そこで、特開平２−１４００７４号公報に
開示されているように、ズームレンズの変倍動作後に図
６に示す方向判定モードでの動作を行って、フォーカス
レンズの駆動方向を判定すると共に、現在位置が合焦点
かどうかの判定を行って、ズームレンズでの変倍動作か
ら山登りＡＦ動作への移行をスムーズにする方式が提案
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の方式で
は、ズームレンズの変倍動作後には、全て方向判定モー
ドに移行して微小駆動動作を行っているので、小ぼけ状
態でズームレンズの変倍動作が終了すると、微小駆動動
作で合焦点の方向を検知して、山登りＡＦ動作が行わ
れ、不用意にフォーカスレンズが大きく移動し過ぎて、
画像が見苦しくなるという問題があった。

【０００８】本発明は、前述したこの種の自動合焦装置
の現状に基づいてなされたものであり、その目的は、ズ
ームレンズの変倍動作後に、フォーカスレンズを大きく
移動して画像を見苦しくすることなく、スムーズな合焦
動作を行うことが可能な自動合焦装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、映像信号に基づいて、合焦制御を行う自
動合焦装置において、前記映像信号から鮮鋭度信号を抽
出する抽出手段と、フォーカスレンズを駆動するフォー
カスレンズ駆動手段と、ズームレンズを駆動するズーム
レンズ駆動手段と、前記フォーカスレンズを光軸上で現
在位置を中心に前後に微小駆動する第１の駆動手段と、
前記フォーカスレンズを光軸上で現在位置から低速で駆
動する第２の駆動手段と、前記ズームレンズの駆動前の
前記フォーカスレンズの合焦動作モードに応じて、前記
第１の駆動手段か前記第２の駆動手段かの何れかを選択
して、合焦制御を行う制御手段とを有する構成にしてあ
る。

【００１０】同様に前記目的を達成するために、本発明
は、前述の構成に、ズームレンズ位置を検出する検出手
段と、前記ズームレンズの駆動前後の検出位置に応じ
て、前記第１の駆動手段または前記第２の駆動手段の何
れかを選択して、合焦制御を行う第２の制御手段とをさ
らに設けた構成にしてある。

【００１１】

【作用】このような構成なので、ズームレンズ駆動手段
によりズームレンズが駆動されると、制御手段によつ
て、フォーカスレンズを光軸上で現在位置を中心に前後
に微小駆動する第１の駆動手段またはフォーカスレンズ
を光軸上で現在位置から低速で駆動する第２の駆動手段
の何れかが、ズームレンズの駆動前のフォーカスレンズ
の合焦動作モードに応じて選択され、選択された駆動手
段によって、フォーカスレンズを大きく移動させずに合
焦制御が行われる。

【００１２】同様に、ズームレンズ駆動手段によりズー
ムレンズが駆動されると、第２の制御手段によって、フ
ォーカスレンズを光軸上で現在位置を中心に前後に微小
駆動する第１の駆動手段か、フォーカスレンズを光軸上
で現在位置から低速で駆動する第２の駆動手段かの何れ
かが、ズームレンズ位置を検出する検出手段が検出し
た、ズームレンズの駆動前後の位置に応じて選択され、
選択された駆動手段によって、フォーカスレンズを大き
く移動させずに合焦制御が行われる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５を参照
して説明する。ここで、図１は第１の実施例の構成を示
すブロック図、図２は第１の実施例の動作を示すフロー
チャート、図３は図２の合焦モードの動作を示すフロー
チャート、図４は図３の動作時のフォーカスレンズの軌
跡と鮮鋭度信号の変化を示す特性図、図５は第２の実施
例の動作を示すフローチャートである。

【００１４】図１において、１０１は固定レンズであ
り、第１の実施例では、この固定レンズ１０１に光軸を
一致させて、ズームレンズ（変倍レンズ）１０２、固定
レンズ１０３、フォーカスレンズ１０４が、この順に配
列してある。また、フォーカスレンズ１０４に対向し
て、撮像素子１０５が配置してあり、被写体像はフォー
カスレンズ１０４によつて、撮像素子１０５に結像さ
れ、光電変換されて映像信号が得られ、この映像信号
は、アンプ１０６に入力されて増幅される。このアンプ
１０６には、映像信号から輝度信号Ｙを分離するカメラ
プロセス回路１１３が接続してあり、カメラプロセス回
路１１３で分離された輝度信号は、カメラプロセス回路
１１３に接続されたＢＰＦ１１２に入力される。ＢＰＦ
１１２では、輝度信号から鮮鋭度信号を検出し、この鮮
鋭度信号は、ＢＰＦ１１２に接続されたマイコン１１１
に入力される。

【００１５】このマイコン１１１には、ズームレンズ１
０２を駆動するズームモータ１０７用のドライバ１０８
と、フォーカスレンズ１０４を駆動するフォーカスモー
タ１０９用のドライバ１１０とが接続してあり、また、
マイコン１１１には、フォーカス至近スイッチ１２１、
フォーカス無限スイッチ１２２、ズームテレスイッチ１
２３及びズームワイドスイッチ１２４が接続してある。
これらのフォーカス至近スイッチ１２１、フォーカス無
限スイッチ１２２、ズームテレスイッチ１２３及びズー
ムワイドスイッチ１２４は、押し込み操作でスイッチＯ
Ｎとなり、押し込みを解除すると、スイッチＯＦＦとな
る構造にしてある。さらに、マイコン１１１には、ズー
ムレンズ１０２の位置を検出するズームエンコーダ１１
５と、フォーカスレンズ１０４の位置を検出するフォー
カスエンコーダ１１４とが接続してある。

【００１６】このようにして、マイコン１１１には、映
像信号から得られた鮮鋭度信号、ズームレンズ１０２の
位置情報、フォーカスレンズ１０４の位置情報、フォー
カススイッチ情報及びズームスイッチ情報が入力され、
マイコン１１１は、これらの情報に基づいてズームモー
タドライバ１０８に駆動指令を出力して、ズームモータ
１０７を駆動することによりズームレンズ１０２の変倍
動作を行い、フォーカスモータドライバ１１０に駆動指
令を出力して、フォーカスモータ１０９を駆動すること
により、フォーカスレンズを移動して合焦動作を行う。
特に、第１の実施例では、マイコン１１１に、フォーカ
スレンズ１０４を、前後に微小駆動する指令を出力する
第１の指令手段と、フォーカスレンズ１０４を、低速で
一方向に駆動する指令を出力する第２の指令手段とが設
けてある。そして、第１の実施例では、さらにマイコン
１１１に、ズームレンズ１０２の駆動後の合焦動作時
に、ズームレンズ１０２の駆動前のフォーカスレンズ１
０４の合焦動作モードに応じて、第１の指令手段か第２
の指令手段かの何れかを選択して、合焦動作を行わせる
制御手段が設けてある。

【００１７】ここで、図２を参照して第１の実施例の動
作を説明する。ステップＳ２０１では一般のオートフォ
ーカス制御が行われ、ステップＳ２０２において、ズー
ムテレスイッチ１２３、またはズームワイドスイッチ１
２４が操作されない限り、ステップＳ２０１のオートフ
ォーカス制御が続けられる。ステップＳ２０２で、ズー
ムテレスイッチ１２３、またはズームワイドスイッチ１
２４が操作され、ズーム動作が開始すると、ステップＳ
２０３に進んで、ズーム動作開始直前のＡＦ（オートフ
ォーカス）動作のモードをＡＦモード１として記憶す
る。このＡＦ動作のモードとしては、微小駆動を行って
合焦点の方向が至近か無限かを判定する方向判定モー
ド、鮮鋭度信号の最大点を探して、山登りＡＦを行う山
登りモード、及び鮮鋭度信号の真の最大点を検出するた
めに、低速微小駆動を行う合焦モードがある。

【００１８】次いで、ステップＳ２０４では、ズームテ
レスイッチ１２３、またはズームワイドスイッチ１２４
から手が離され、操作が解除されるまでズーム動作が行
われる。そして、ステップＳ２０５でズーム動作が終了
したと判定されると、ステップＳ２０６に進んで、ステ
ップＳ２０３で記憶したＡＦモード１が合焦モードであ
るかどうかの判定が行われる。このステップＳ２０６で
合焦モードであると判定されると、制御手段は第２の指
令手段を選択し、ステップＳ２０８において、フォーカ
スレンズ１０４を低速で駆動する指令が、フォーカスモ
ータドライバ１１０に出力され、合焦モードの低速微小
駆動が行われ、ステップＳ２０１に戻る。また、ステッ
プＳ２０６で合焦モードでないと判定されると、第１の
制御手段は第１の指令手段を選択し、ステップＳ２０７
に進んで、フォーカスレンズ１０４を前後に微小駆動す
る指令が、フォーカスモータドライバ１１０に出力さ
れ、方向判定モードの微小駆動が行われ、ステップＳ２
０１に戻る。

【００１９】図３は、ステップＳ２０８での合焦モード
の低速微小駆動の詳細動作を示すフローチャートであ
り、ステップＳ３０１で現在のフォーカスレンズ位置と
鮮鋭信号レベルとが記憶され、ステップＳ３０２ａでフ
ォーカスレンズ１０４を、至近方向に予め定められた距
離だけ移動する。そして、ステップＳ３０３で、該移動
によって鮮鋭度信号のレベルが上昇したかどうかが判定
され、この判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ３０
４において、ステップＳ３０１で記憶されたフォーカス
レンズ位置と鮮鋭度信号レベルとが、ステップＳ３０２
ａでの移動で得られた値に書換えられる。

【００２０】次に、ステップＳ３０５において、現在の
鮮鋭度信号のレベルが、記憶された鮮鋭度信号のレベル
よりも、予め設定した所定値を越えて低下したかどうか
が判定され、この判定結果がＹＥＳであると、ステップ
Ｓ３０２ｂに進み、ステップＳ３０５の判定結果がＮＯ
であると、ステップＳ３０２ａに戻り、ステップＳ３０
５の判定結果がＹＥＳになるまで、同一動作が実行され
る（図４のＢ領域）。

【００２１】次いで、カテップＳ３０５の判定がＹＥＳ
になると、ステップＳ３０２ｂに進んで、フォーカスレ
ンズ１０４は無限大側に予め設定された所定距離駆動さ
れ、ステップＳ３０６で鮮鋭度信号レベルが上昇したか
どうかの判定が行われ、この判定結果がＹＥＳである
と、ステップＳ３０７で現在のフォーカスレンズ位置及
び鮮鋭度信号レベルへの記憶の書き換えが行われる。そ
して、ステップＳ３０８で、鮮鋭度信号が、記憶されて
いる鮮鋭度信号よりも、予め設定した所定値低下するま
で、ステップＳ３０２ｂ乃至ステップＳ３０７の動作が
実行される（図４のＣ領域）。そして、ステップＳ３０
８の判定結果がＹＥＳになると、ステップＳ３０９に進
んで、記憶された最大鮮鋭度信号に対応するフォーカス
レンズ位置まで、フォーカスレンズが駆動され（図４の
Ｄ領域）、ステップＳ３１０で当該位置にフォーカスレ
ンズを停止させ（図４のＥ領域）、合焦動作が終了す
る。

【００２２】図４で（ａ）は、ズーム動作後のフォーカ
スレンズ位置が実際の合焦位置と一致している場合、
（ｂ）はズーム動作後のフォーカスレンズ位置が実際の
合焦位置とはずれている場合を示すが、（ｂ）のような
場合であっても、第１の実施例によると、フォーカスレ
ンズ１０４をゆっくりと移動させることにより、合焦位
置に到達させることができる。また、図４でズーム動作
中にフォーカスレンズ１０４が移動しているのは、第１
の実施例のレンズシステムがリァフォーカスタイプなの
で、フォーカスレンズ１０４がコンペレンズとして作用
しているからである。なお、第１の実施例において設定
されている所定値は、合焦点であれば、鮮鋭度信号が当
該所定量低下しても、見た目には判別できない値で、且
つノイズ成分とは誤判断されないように、実験的に求め
られた値である。

【００２３】このようにして、第１の実施例によると、
ズームレンズ１０２の変倍動作後の合焦動作時に、変倍
動作開始直前のＡＦモードが合焦モードであるとき、フ
ォーカスレンズ１０４が低速微小駆動され、合焦モード
でないときフォーカスレンズが現在位置を中心に前後に
微小振動され、フォーカスレンズ１０４を不用意に大き
く移動させず、画像を見苦しくしないでスムーズな合焦
動作が行なうことができる。

【００２４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。第２の実施例では、マイコン１１１に、ズームレ
ンズ１０２の駆動後の合焦動作時に、ズームレンズ１０
２の駆動前後の位置に応じて、第１の指令手段と第２の
指令手段との何れかを選択して、合焦動作を行わせる第
２の制御手段が設けてある。第２の実施例のその他の部
分の構成は、すでに説明した第１の実施例と同一であ
る。

【００２５】すでに、リアフォーカスタイプのレンズシ
ステムの説明に使用したズームレンズ位置とフォーカス
レンズ位置との特性図である図７で明らかなように、焦
点距離のワイド側ではカム軌跡が密になっており、被写
体距離が無限大から８０ｃｍまでの間で、フォーカスレ
ンズ位置があまり変化しないことが明らかである。この
ために、テレ側からワイド側にズーム動作が行われ、予
め設定した焦点距離ｆｔｈよりワイド側でズーム動作か
らＡＦ動作に移行すると、ぼけの発生している確率の少
ない状態でスムーズに移行を行うことができる。また、
ワイド側からテレ側にズーム動作を行う場合も、ズーム
開始直前の焦点距離が予め設定した焦点距離ｆｔｈより
ワイド側にあると、ズーム開始直前のＡＦモード１がど
のような状態でも、ぼけの発生している状態でズームを
開始した確率は低くなり、ズーム終了後にＡＦに移行す
る場合に、ぼけの発生している確率は低下する。

【００２６】従って、テレ側からワイド側にズーム動作
を行って、予め設定した焦点距離ｆｔｈよりワイド側で
ズーム動作が終了した場合、或いは、ワイド側からテレ
側に行うズーム動作の開始点が予め設定した焦点距離ｆ
ｔｈよりもワイド側の場合には、合焦モードの低速微小
駆動でＡＦ動作を行うことにより、ズーム動作からＡＦ
動作にスムーズに移行することが可能になる。

【００２７】次に、図５のフローチャートを参照して、
第２の実施例の動作を説明する。図５のフローチャート
において、ステップＳ５０１乃至ステップＳ５０５は、
すでに第１の実施例の図２に示すフローチャートで説明
したステップＳ２０１乃至ステップＳ２０５に対応し、
図２で説明した第１の実施例と同一の動作が行われる。

【００２８】そして、ステップＳ５０５でズーム動作の
終了が確認されると、ステップＳ５０６において、終了
前のズーム動作がテレ側からワイド側に行われていたか
どうかが判定され、ステップＳ５０６の判定結果がＹＥ
Ｓであると、ステップＳ５０７に進んで、ズームレンズ
１０２の焦点距離ｆが記憶される。次いで、ステップＳ
５０８において、ステップＳ５０３で記憶したＡＦモー
ド１が合焦モードであるかどうかの判定が行われ、ＡＦ
モード１が合焦モードでないと判定されると、ステップ
Ｓ５０９に進んで、焦点距離ｆが予め設定した焦点距離
ｆｔｈよりワイド側にあることが確認されると、ステッ
プＳ５１１に進んで、フォーカスレンズ１０４の低速微
小駆動を行う合焦モードに移行し、ステップＳ５０８の
判定結果がＮＯの場合も、ステップＳ５１１に進んで、
合焦モードに移行し低速微小駆動が行われる。また、ス
テップＳ５０９で、焦点距離ｆが予め設定した焦点距離
ｆｔｈよりテレ側にあると判定されると、ステップＳ５
１０において、方向判定モードに移行して、フォーカス
レンズ１４の前後への微小駆動が行われる。

【００２９】このように、第２の実施例によると、ズー
ムレンズ１０２の変倍動作後の合焦動作時に、変倍動作
開始直前のＡＦモードが合焦モードであるか、またはズ
ームレンズ１０２の焦点距離ｆが予め設定した焦点距離
ｆｔｈよりワイド側にあると、フォーカスレンズ１０４
が低速微小駆動され、ズームレンズ１０２の焦点距離ｆ
が予め設定した焦点距離ｆｔｈよりテレ側にあると、フ
ォースカスレンズ１０４が現在位置を中心に前後に微小
振動されるので、フォーカスレンズ１０４を不用意に大
きく移動させず、画像を見苦しくしないでスムーズな合
焦動作が行なうことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による
と、ズームレンズ駆動手段によりズームレンズが駆動さ
れると、制御手段によつて、ズームレンズの駆動前のフ
ォーカスレンズの合焦動作モードに応じて、フォーカス
レンズを光軸上で現在位置を中心に前後に微小駆動する
第１の駆動手段と、フォーカスレンズを光軸上で現在位
置から低速で駆動する第２の駆動手段との何れかを選択
して、合焦制御が行われるので、ズーム動作後に小ぼけ
状態になった時に、フォーカスレンズを不用意に大きく
移動させることがなく、画像を見苦しくせずにスムーズ
な合焦動作が行われる。

【００２９】また、本発明によると、ズームレンズ駆動
手段によりズームレンズが駆動されると、第２の制御手
段によって、ズームレンズ位置を検出する検出手段が検
出した、ズームレンズの駆動前後の検出位置に応じて、
フォーカスレンズを光軸上で現在位置を中心に前後に微
小駆動する第１の駆動手段と、フォーカスレンズを光軸
上で現在位置から低速で駆動する第２の駆動手段との何
れかを選択して、合焦制御が行われるので、ズーム動作
後に小ぼけ状態になった時に、フォーカスレンズを不用
意に大きく移動させることがなく、画像を見苦しくせず
にスムーズな合焦動作が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャ
ートである。

【図３】図２の合焦モードの動作を示すフローチャート
である。

【図４】図３の動作時のフォーカスレンズの軌跡と鮮鋭
度信号の変化を示す特性図である。

【図５】本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャ
ートである。

【図６】自動合焦装置の方向判定モードでの動作の説明
図である。

【図７】リアフォーカスタイプのレンズシステムでのズ
ームレンズ位置とフォーカスレンズ位置とを、被写体距
離をパラメータとして示す特性図である。

【符号の説明】

１０１ 固定レンズ １０２ ズームレンズ １０３ 固定レンズ １０４ フォーカスレンズ １０５ 撮像素子 １０６ アンプ １０７ ズームモータ １０８ ズームモータドライバ １０９ フォーカスモータ １１０ フォーカスモータドライバ １１１ マイコン １１２ ＢＰＦ １１３ カメラプロセス回路 １１４ フォーカスエンコーダ １１５ ズームエンコーダ １２１ フォーカス至近スイッチ １２２ フォーカス無限スイッチ １２３ ズームレススイッチ １２４ ズームワイドスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号に基づいて、合焦制御を行う自
   動合焦装置において、前記映像信号から鮮鋭度信号を抽
   出する抽出手段と、フォーカスレンズを駆動するフォー
   カスレンズ駆動手段と、ズームレンズを駆動するズーム
   レンズ駆動手段と、前記フォーカスレンズを光軸上で現
   在位置を中心に前後に微小駆動する第１の駆動手段と、
   前記フォーカスレンズを光軸上で現在位置から低速で駆
   動する第２の駆動手段と、前記ズームレンズの駆動前の
   前記フォーカスレンズの合焦動作モードに応じて、前記
   第１の駆動手段または前記第２の駆動手段の何れかを選
   択して、合焦制御を行う制御手段とを有することを特徴
   とする自動合焦装置。
2. 【請求項２】 ズームレンズ位置を検出する検出手段
   と、前記ズームレンズの駆動前後の検出位置に応じて、
   前記第１の駆動手段または前記第２の駆動手段の何れか
   を選択して、合焦制御を行う第２の制御手段とをさらに
   有することを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装
   置。