JPH07143387A - オートフォーカス装置 - Google Patents

オートフォーカス装置

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JPH07143387A
JPH07143387A JP5290268A JP29026893A JPH07143387A JP H07143387 A JPH07143387 A JP H07143387A JP 5290268 A JP5290268 A JP 5290268A JP 29026893 A JP29026893 A JP 29026893A JP H07143387 A JPH07143387 A JP H07143387A
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focus
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lens
band
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JP5290268A
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Shigeo Fujishi
重男 藤司
Toshihiko Kubo
俊彦 久保
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Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォーカスレンズの移動可能範囲が広くて
も、迅速且つ確実に合焦を行うこと。 【構成】 CCDセンサより得られる信号を低域成分か
ら高域成分まで通過させる第1のバンドパスフィルタ8
と、これより高域成分を多く通過させる第2のバンドパ
スフィルタ9とに通し、各バンドパスフィルタの出力か
ら第1,第2の評価値生成部10,11により第1,第
2の両評価値f(x),g(x)を生成し、これら評価
値の比s(x)=f(x)/g(x)を微分演算部12
aで微分することにより、微分値がプラスまたはゼロの
場合は合焦位置近傍ではないと判定してフォーカス制御
部12bがフォーカスドライバ13を高速で動作させ、
マイナスの場合は合焦位置近傍と判定して低速で動作さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ等、各種カ
メラのオートフォーカス(Auto-Focus(自動焦点):以
下AFとも称す)機構の調整装置に関し、迅速且つ確実
に合焦を行うための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のオートフォーカス装置では、フォ
ーカスレンズの移動速度は移動可能範囲の全域で一定で
あり、しかも合焦位置を行き過ぎた時でも急にピントが
ぼけることがない程度の低速に設定されている。しか
し、近年ズームレンズの倍率が大きくなり、これに伴っ
てフォーカスレンズの移動可能範囲が広くなってきた。
そのため、オートフォーカス動作を開始してからピント
が合うまでに長い時間がかかり、カメラの操作者に心理
的ないらだちを与えるおそれがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑み、フォーカスレンズの移動可能範囲
が広くても迅速且つ確実に合焦を行うことができるオー
トフォーカス装置の提供を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のオートフォーカス装置は、撮像手段のフォーカスレ
ンズを合焦の評価値がピークとなる位置に位置決めする
オートフォーカス装置において、フォーカスレンズが合
焦位置近傍に存在するか否かを判定する判定手段と、フ
ォーカスレンズが合焦位置近傍に存在しない場合はフォ
ーカスレンズを高速で移動させ、フォーカスレンズが合
焦位置近傍に存在する場合はフォーカスレンズを低速で
移動させる制御手段とを具備することを特徴とするもの
である。この場合、前記判定手段としては請求項2の発
明のように、合焦位置に近づくにつれてピークに至る第
1の評価値を生成する第1の評価値生成手段と、合焦位
置に近づくにつれて第1の評価値よりも急峻にピークに
到る第2の評価値を生成する第2の評価値生成手段とを
有し、第1の評価値と第2の評価値からフォーカスレン
ズが合焦位置近傍に位置するか否かを判定するもの、あ
るいは請求項3の発明のように、撮像手段から得られる
信号の低域成分から高域成分までを抽出する第1のバン
ドパスフィルタと、第1のバンドパスフィルタよりも高
域成分を多く抽出する第2のバンドパスフィルタと、第
1のバンドパスフィルタの出力と第2のバンドパスフィ
ルタの出力の比の変化率を算出する微分手段とを有し、
変化率が負の場合にフォーカスレンズが合焦位置近傍に
位置すると判定するものを使用することができる。
【0005】
【作用】フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在しない
場合はフォーカスレンズを高速で移動させて短時間で合
焦位置に近づけ、合焦位置近傍に存在する場合は低速で
移動させて合焦位置を行き過ぎた時でも急にはピントの
ぼけが生じないようにする。これにより、フォーカスレ
ンズの移動可能範囲が広くなっても、迅速且つ確実に合
焦を行うことができる。
【0006】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明の一実施例に係るオートフォーカス
装置を備えたビデオカメラを示し、図2はバンドパスフ
ィルタの特性例を示し、図3は判定手段を示す。
【0007】図1において、ビデオカメラにはズームレ
ンズ1と、アイリス2と、フォーカスレンズ3と、CC
Dセンサ4とが備えられており、CCDセンサ4からの
信号はAGC(自動利得制御)回路5を通り、更にA/
D変換器6によりデジタル信号に変換された後、DSP
(デジタル信号処理)回路7により信号処理されて、デ
ジタルCCD信号として出力される。このデジタルCC
D信号はフォーカス制御のために、第1のバンドパスフ
ィルタ(BPF1 )8と第2のバンドパスフィルタ(B
PF2 )9をそれぞれ通して、第1の評価値生成部10
と第2の評価値生成部11に与えられる。
【0008】第1のバンドパスフィルタ8の周波数特性
は、図2に符号F(f)で示すように、低域成分から高
域成分までを通過させるように設定してある。第2のバ
ンドパスフィルタ9の周波数特性は、図2に符号G
(f)で示すように、第1のバンドパスフィルタ8より
も高域成分を全体に多く通過させるように設定してあ
る。なお、第1のバンドパスフィルタ8に比較すると、
低域成分は少ししか通過させないようにしてある。
【0009】第1の評価値生成部10は第1のバンドパ
スフィルタ8を通過した信号の大きさから第1の評価値
f(x)を生成し、カメラ制御用マイコン12に与え
る。また第2の評価値生成部11は第2のバンドパスフ
ィルタ9を通過した信号の大きさから第2の評価値g
(x)を生成し、マイコン12に与える。ここで、デジ
タルCCD信号はフォーカスレンズ3が合焦位置に近づ
くほど、画像が鮮明になることから高域成分を多く含む
ようになる。そのため第1の評価値f(x)も第2の評
価値g(x)もフォーカスレンズ3の位置xの関数であ
り、合焦位置に近づくにつれて大きくなってピークに至
り、離れるほど小さくなる。但し、第1のバンドパスフ
ィルタ8の周波数特性F(f)が低域成分から高域成分
までを通過させるものであるから、図3に示すように第
1の評価値f(x)はフォーカスレンズ位置xに対して
ブロードに変化する。これに対し第2の評価値g(x)
は、第2のバンドパスフィルタ9の周波数特性G(f)
が高域成分をより多く通過させるものであるから、第1
の評価値f(x)よりも図3に示すようにシャープに変
化する。なお、図3中の関数h(x)はg(x)を拡大
したものであり、f(x)よりもピークがシャープにな
っていることが良く判る。
【0010】このように第1,第2のバンドパスフィル
タ8,9間で出力信号の大きさが異なること、言い換え
れば第1,第2の評価値f(x),g(x)間でピーク
の急峻さが異なることを利用することにより、フォーカ
スレンズ3が合焦位置xP の近傍に位置しているか否か
を判定することができる。例えば第1の評価値f(x)
と第2の評価値g(x)の比s(x)=f(x)/g
(x)を求めると、図3に符号s(x)に示すように、
合焦位置xP の近傍両側xPF,xPBにピークを持つ双峰
特性を呈する。このことから、比s(x)が増大して1
つのピークを越えた場合、言い換えれば、比s(x)の
変化の割合が数1に示す次式(1)の如くマイナスにな
った場合が合焦位置近傍にフォーカスレンズ3が存在す
るものと判定することができる。
【数1】 d[s(x) ]/dx=s′(x) =(f(x) /g(x))′<0 …式(1)
【0011】更に詳述すると、前式(1)は数2に示す
次式(2)(3)に変形でき、更にこの式(3)を移項
して整理し、f(x)とg(x)はゼロにならないもの
とすると、次式(4)が成立し、更に次式(5)が成立
する。
【数2】 [f′(x) g(x) −f(x) g′(x) ]/[g(x) ]2 <0 …式(2) f′(x) g(x) −f(x) g′(x) <0 …式(3) [f′(x) /[f(x) ]<[g′(x) /g(x) ] …式(4) [log(f(x))]′<[log(g(x))]′ …式(5)
【0012】一般に、人間の感覚は物理量を対数変換し
たものに近いということが良く知られている。このこと
をピントが合ったと感じる感覚に当てはめると、前式
(5)は各評価値f(x),g(x)が高域成分を多く
含んだ時に成立することになり、前式(1)を合焦位置
近傍か否かの判定に利用することができる。
【0013】上述した判定を実行するために、図1に示
すようにカメラ制御用マイコン12には微分演算部12
aがあり、演算結果に応じてフォーカス制御部12bが
フォーカスレンズ3を駆動するフォーカスドライバ13
の速度を切り換える。即ち、微分演算部12aは第1及
び第2の各評価値f(x),g(x)を入力すると共に
フォーカスレンズ3の位置xを位置センサ14から入力
し、(f(x)/g(x))′なる微分演算を行う。フ
ォーカス制御部12bは微分値が正またはゼロのときは
ぼけ状態が最小期間となるようにフォーカスドライバ1
3を最高速で動作させてフォーカスレンズ3を最高速で
移動させ、微分値がマイナスになったときにフォーカス
ドライバ13を低速で動作させてフォーカスレンズ3を
ぼけが目立たない低速で移動させる。
【0014】なお、オートフォーカスの動作に際し、動
作開始時はフォーカスレンズ3が合焦位置XP の前後い
ずれに存在するかが不明なので、これを素早く検出する
ため、初めはフォーカス制御部12bは第1の評価値f
(x)を用いてこの評価値f(x)が増大するフォーカ
スレンズ移動方向を検出し、この方向にフォーカスレン
ズ3を移動させながら、次は第2の評価値g(x)を用
いてこの評価値g(x)がピークとなる位置にフォーカ
スレンズ3を止めるようにフォーカスドライバ13を制
御する。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればフ
ォーカスレンズが合焦位置近傍に存在しない場合はフォ
ーカスレンズを高速で移動させ、合焦位置近傍に存在す
る場合は低速で移動させるので、フォーカスレンズの移
動可能範囲が広くても、迅速且つ確実に合焦を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るオートフォーカス装置
を備えたビデオカメラを示すブロック図。
【図2】バンドパスフィルタの周波数特性例を示す図。
【図3】判定方法を示す図。
【符号の説明】
1 ズームレンズ 2 アイリス 3 フォーカスレンズ 4 CCDセンサ 5 AGC回路 6 A/D変換器 7 DSP回路 8 第1のバンドパスフィルタ 9 第2のバンドパスフィルタ 10 第1の評価値生成部 11 第2の評価値生成部 12 カメラ制御用マイコン 12a 微分演算部 12b フォーカス制御部 13 フォーカスドライバ 14 位置センサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像手段のフォーカスレンズを合焦の評
    価値がピークとなる位置に位置決めするオートフォーカ
    ス装置において、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存
    在するか否かを判定する判定手段と、フォーカスレンズ
    が合焦位置近傍に存在しない場合はフォーカスレンズを
    高速で移動させ、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存
    在する場合はフォーカスレンズを低速で移動させる制御
    手段とを具備することを特徴とするオートフォーカス装
    置。
  2. 【請求項2】 前記判定手段が合焦位置に近づくにつれ
    てピークに至る第1の評価値を生成する第1の評価値生
    成手段と、合焦位置に近づくにつれて第1の評価値より
    も急峻にピークに到る第2の評価値を生成する第2の評
    価値生成手段とを有し、第1の評価値と第2の評価値か
    らフォーカスレンズが合焦位置近傍に位置するか否かを
    判定するものであることを特徴とする請求項1記載のオ
    ートフォーカス装置。
  3. 【請求項3】 前記判定手段が撮像手段から得られる信
    号の低域成分から高域成分までを抽出する第1のバンド
    パスフィルタと、第1のバンドパスフィルタよりも高域
    成分を多く抽出する第2のバンドパスフィルタと、第1
    のバンドパスフィルタの出力と第2のバンドパスフィル
    タの出力の比の変化率を算出する微分手段とを有し、変
    化率が負の場合にフォーカスレンズが合焦位置近傍に位
    置すると判定するものであることを特徴とする請求項1
    記載のオートフォーカス装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006064970A (ja) * 2004-08-26 2006-03-09 Fujinon Corp オートフォーカスシステム
JP2012103708A (ja) * 2011-12-07 2012-05-31 Hitachi Ltd フォーカス制御装置及び方法
JP2012255896A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Canon Inc 撮像装置、その焦点調整方法およびプログラム
JP2015094859A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 キヤノン株式会社 焦点調節装置、撮像装置、焦点調節方法、及びプログラム

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