JPH0785575B2 - オートフォーカスビデオカメラ - Google Patents

オートフォーカスビデオカメラ

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JPH0785575B2
JPH0785575B2 JP63268985A JP26898588A JPH0785575B2 JP H0785575 B2 JPH0785575 B2 JP H0785575B2 JP 63268985 A JP63268985 A JP 63268985A JP 26898588 A JP26898588 A JP 26898588A JP H0785575 B2 JPH0785575 B2 JP H0785575B2
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俊宣 春木
健一 菊地
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Sanyo Electric Co Ltd
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【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
の自動整合を行うビデオカメラのオートフォーカス回路
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於て、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、精度よく焦点を
合わせられるなど優れた点が多い。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。
この様なオートフォーカス装置としては、特開昭63−12
5910号(G02B7/11)に一例が開示されている。
以下にこの従来技術の骨子を第2図、第3図を参照に説
明する。
第2図は上記従来技術に関わるオートフォーカス回路の
全体の回路ブロック図である。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(焦点評価値検
出手段)(5)に入力される。
この焦点評価値発生回路(5)は、例えば第3図に示す
ように構成される。撮像映像信号より同期分離回路(5
a)によって分離された垂直同期信号及び水平同期信号
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、水平同期信号及び固定の発振器出力に基い
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が、高域通過フィルタ(HPF)(5
d)を通過してその高域成分のみが分離され、次段の検
波回路(5e)にて振幅検波される。この検波出力はA/D
変換回路(5f)にてデジタル値に変換され、積算回路
(5g)でフィールド毎に積算されて、この1フィールド
分の積算値が現フィールドの焦点評価値として出力され
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。
合焦動作開始直後に、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(フォーカス制御手段)(10)
は、フォーカスモータ(フォーカス制御手段)(3)を
予め決められた方向に回転させて、受光レンズ(1)を
支持するフォーカスリング(2)を回動させ、受光レン
ズ(1)を光軸方向に変位させて撮像素子との距離を変
化させ第2比較器(9)出力を監視する。第2比較器
(変化認識手段)(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、両者が予め第2閾値メモリ(16)に設
定された第2閾値(R2)以上に異なる時に、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
が初期評価値に比べ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
評価値よりも小さいと判断された場合には、フォーカス
モータの回転方向を逆にして、剤1比較器出力を監視す
る。
第1比較器(変化認識手段)(8)は、最大値メモリ
(6)に保持されているこれ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)、予め第
1閾値メモリ(15)に設定した第1閾値(R1)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、常に現在までの焦点評価値の最大値が保持される。
(30)はフォーカスモータ(3)のモータ位置の検出す
るモータ位置検出回路で、具体的にはフォーカスモータ
(3)の回転に応じて出力されるFGパルス(例えば1回
転に100個発生する)をカウントするUP/DOWNカウンタで
あり、レンズを近点側から遠点側に移動させる方向にフ
ォーカスモータ(3)が回転する場合には、FGパルスを
加算し、逆方向に回転する場合にはFGパルスを減算す
る。従って、このカウンタのカウント値自体がモータ位
置となり、モータ位置信号として出力される。
(13)はフォーカスレンズ(1)を支持するフォーカス
リング(2)を回転駆動するフォーカスモータ(3)の
回転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)出力に基づいて最大評
価値となった場合のモータ位置を常時保持するように更
新される。尚、フォーカスリング(2)は受光レンズ
(1)を支持し、リング自体の回転により受光レンズ
(1)を光軸方向に進退させることになり、従って、前
述のモータ位置は受光レンズ(1)の光軸方向について
のレンズ位置に略対応することになる。
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、焦点評価値が最大評価値に比べて予め設定された第
1閾値(R1)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)を逆転させる。
このフォーカスモータ(3)の逆転により、受光レンズ
(1)の移動方向は、例えば撮像素子に接近する方向か
ら離れる方向へ、あるいはその逆に離れる方向から接近
する方向に変わる。
この逆転後、モータ位置メモリ(13)の内容と、現在の
モータ位置信号とが第3比較器(14)にて比較され、一
致したとき、即ちフォーカスリング(2)が焦点評価値
が最大となる位置に戻ったときに、フォーカスモータ
(3)を停止させるよう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。尚、第4図
は上述の合焦動作に伴うレンズ位置と焦点評価値との関
係を示す図であり、点(P)はレンズ(1)の初期位置
を示す。
(11)はフォーカスモータ制御回路(10)による合焦動
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、現在の
焦点評価値が第4メモリ(11)の内容に比べ、予め第3
閾値メモリ(17)に設定された第3閾値(R3)以上に小
さくなったときに、被写体が変化したと判断され、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)はこの信号を受け取ると、再び合焦動作をやり直
して被写体の変化に追随する。
(ハ) 発明が解決しようとする課題 前記従来技術にとして示したオートフォーカス装置は、
合焦精度及び広範囲な被写体への対応性には優れている
が、以下に示す欠点を有している。
即ち、第1乃至第3閾値(R1)(R2)(R3)は焦点評価
値の大きさに無関係に予め決められた固定値であるた
め、これらの値を小さく設定すると、焦点評価値が大き
い場合には微少な変動の影響を受け、ピンボケの状態で
の合焦動作の終了や煩雑な合焦動作の再開の原因とな
る。また、上述の各値を大きく設定すると、合焦点を一
旦行き過ぎて反転する際の行き過ぎ量の増大や、画面が
変化してもピンボケのままで合焦動作の再起動が為され
ないという事態が発生する。
そこで、各閾値を焦点評価値(F)を定数(P)で除し
た値とすることも考えられる。即ち、例えば再起動のた
めの第3閾値(R3)をR3=F/Pと指定すると、この第3
閾値(R3)は第5図の如く右上りの直線(傾きはI/P)
に沿って焦点評価値に応じて変化することになる。
この様に第3閾値(R3)を設定すると上述の如く単純に
固定値と設定する場合に比べ、誤動作を生じにくくなる
が、単純な右上りの直線状の変化では、今度は逆に焦点
評価が特に高い被写体に関しては第3閾値(R3)が極端
に大きくなり、焦点評価値が特に低い被写体に関しては
極端に小さくなってしまう。特に焦点評価値がもともと
低い被写体ではピンボケの度合と焦点評価値の直線性が
取り難く、通常の被写体に比べて被写体自体の僅かな動
きや、ノイズによるばらつきにより焦点評価値の変動が
大きくなり、極端に小さい第3閾値(R3)により誤って
再起動がかかってしまう惧れもある。
(ニ) 課題を解決するための手段 本発明は焦点評価値の変化を確認するための閾値を決定
するための演算回路を設け、前記従来技術の定数(P)
をも焦点評価値に応じて変化させることを特徴とする。
(ホ)作用 本発明は上述の如く構成したので焦点評価値が極端に低
い被写体や高い被写体に対しても適切な閾値が得られ
る。従って、被写体やその環境によって焦点評価値の大
きさが異なっても各々に最適な閾値が得られ、常に安定
したオートフォーカス動作が為される。
(ヘ) 実施例 以下、図面に従い本発明の一実施例について説明する。
尚、図面において第2図及び第3図と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。
第1図は本実施例におけるオートフォーカス回路の回路
ブロック図である。レンズ(1)によって結像された画
像は、撮像素子を含む撮像回路(4)によって撮像映像
信号となり、この中の輝度信号が焦点評価値発生回路
(5)に入力されて、以下従来例と同様の動作により合
焦動作が実行される。
この時、従来例では予め各メモリ内に設定されていた第
1乃至第3閾値(R1)(R2)(R3)はいずれも固定値で
あったが、本実施例では、第1閾値(R1)は最大値メモ
リ(6)に格納された最大の焦点評価値より第1演算回
路(閾値変更手段)(15)にて算出され、同様に第2閾
値(R2)は初期値メモリ(7)に格納された焦点評価値
より第2演算回路(閾値変更手段)(16)にて算出さ
れ、第3閾値(R3)は現在の焦点評価値より第3演算回
路(基準値変更手段)(17)にて算出される。
次に演算回路における演算内容について説明する。現在
の焦点評価値を(F)とすると第3閾値(R3)は次の様
に求まる。
焦点評価値(F)が所定値(C1)以上の場合、即ち F≧C1の時には R3=F/P1となり、 焦点評価値(F)が所定値(C1)と(C2)(但し、C1
C2)の間の値である場合、即ち C2≦F<C1の時には R3=F/P2となり、 焦点評価値(F)が所定値(C2)より小さい場合である F<C2の時には R3=max(F/P3,b) 即ち、F/P3が限界値(b)の中の大きい方を第3閾値
(R3)とする。
ここで、所定値(P1)(P2)(P3)にはP1>P2>P3の関
係が成り立つため、上述の演算によって決定された第3
閾値(R3)と焦点評価値(F)との関係は第6図に示す
様になる。即ち、焦点評価値が小さい範囲では第3閾値
(R3)は傾きが最大の1/P3の直線(40)に沿って中間の
範囲では傾きも中間の1/P2の直線(41)に沿って、大き
い範囲では傾きが最小の1/P1の直線(42)に沿って変化
することになり、前述の従来例の如く焦点評価値の全て
の範囲に亘って固定値を設定した場合に生じた焦点評価
値が大きい(または小さい)被写体に対して第3閾値
(R3)が小さ過ぎる(または大き過ぎる)事態は回避さ
れる。更に焦点評価値の全ての範囲に亘って傾きが一定
の直線上に変化する様に設定した場合に生じた、焦点評
価値が大きい(または小さい)被写体に対して第3閾値
(R3)が大き過ぎる(または小さ過ぎる)事態は回避さ
れる。
尚、定数(P1)(P2)(P3)は予め実験的に設定された
値であり、限界値(b)は焦点評価値が極端に小さい時
に、これ以上小さくすると誤動作発生率が極めて大きく
なると判断される閾値である。
第1及び第2閾値(R1)(R2)も前述の第3閾値(R3)
の算出方法と同様に、最大値メモリ(6)及び初期値メ
モリ(7)内に格納された焦点評価値を複数の範囲に分
割し、各範囲に応じて傾きが異なる直線に沿って変化さ
せる様に第1及び第2演算回路(15)(16)にて算出さ
れる。
尚、第1図の回路動作は、マイクロコンピュータにより
ソフトウェア的に容易に処理可能であることは言うまで
もない。
(ト)発明の効果 上述のように本発明によれば、被写体が個々に有する高
域成分レベルに応じて、焦点評価値の変化確認の為の基
準値や閾値がその都度、適切な値に設定され、被写体に
よって合焦動作終了後の被写体の僅かな動きに応じて頻
繁に合焦動作が再開されたり、逆に被写体が大きく変化
しているにもかかわらず合焦動作の再開が遅れたりする
ことがなくなり、また合焦動作中の合焦点の検出に際し
て合焦点からの行き過ぎ量のばらつきがなくなり、レン
ズ相対位置の変化に対する焦点評価値の変化が緩やかな
被写体の撮影時に、合焦点を行き過ぎて再び合焦点に戻
るまでに長時間を要するような事態を回避できる。更に
合焦動作開始時に合焦方向とは逆方向にレンズ相対位置
が変化した時に、変化方向を逆転するタイミングが遅れ
るような事態が回避でき、常に高速で安定したオートフ
ォーカス動作が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第6図は本発明の一実施例に係り、第1図は回
路ブロック図、第6図は第3閾値の変化を示す図であ
る。第2図、第3図は従来例の回路ブロック図、第4図
は合焦動作時のレンズ移動に伴う焦点評価値の変化を示
す図、第5図は従来例の第3閾値の設定方法を示す図で
ある。 (5)……焦点評価値発生回路(焦点評価値検出手
段)、(1)……レンズ、(3)……フォーカスモータ
(フォーカス制御手段)、(10)……フォーカスモータ
制御回路(フォーカス制御手段)、(17)……第3演算
回路(基準値変更手段)、(8)、(9)……第1、第
2比較器(変化認識手段)、(15)、(16)……第1、
第2演算回路(閾値変更手段)。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子を有する撮像手段から得られる映
    像信号の高域成分レベルを一定期間毎に焦点評価値とし
    て出力する焦点評価値検出手段と、 レンズと前記撮像素子との距離を制御して焦点評価値が
    最大となる時点で固定する合焦動作を実行するフォーカ
    ス制御手段と、 該合焦動作完了時の焦点評価値を保持する保持手段と、 該合焦動作完了後に得られる焦点評価値と該保持手段出
    力を比較し、前記保持手段出力に対して焦点評価値が基
    準値以上変化したと判断される時に、検知信号を発する
    比較手段を備え、 該比較手段より該検知信号が発せられた時に前記フォー
    カス制御手段にて合焦動作を再開させるオートフォーカ
    スビデオカメラにおいて、 前記基準値を該比較手段に順次入力される焦点評価値の
    1/P倍(P:実数)に設定する基準値変更手段を備え、 焦点評価値が小さくなるにつれて前記Pを小さくするこ
    とを特徴とするオートフォーカスビデオカメラ。
  2. 【請求項2】撮像素子を有する撮像手段から得られる映
    像信号の高域成分レベルを一定期間毎に焦点評価値とし
    て出力する焦点評価値検出手段と、 レンズの前記撮像素子に対する相対的な位置であるレン
    ズ相対位置を変化させるレンズ相対位置変更手段と、 該レンズ相対位置変更手段によりレンズ相対位置を一方
    向に変化させつつ、焦点評価値が最大となる毎にこの時
    点での焦点評価値を最大評価値として記憶する最大値メ
    モリと、 焦点評価値が最大となる毎にこの時点でのレンズ相対位
    置を記憶する位置メモリと、 該レンズ相対位置変更手段によりレンズ相対位置を前記
    一方向に変化させて前記最大値メモリに記憶される最大
    評価値と焦点評価値を比較し、焦点評価値が最大評価値
    に対して閾値R2以上小さくなった時に検知信号を発する
    比較手段を備え、 該比較手段から該検知信号が発せられると前記レンズ相
    対位置変更手段はレンズ相対位置の変化方向を逆転して
    前記位置メモリに記憶された位置にて停止させるオート
    フォーカスビデオカメラにおいて、 前記閾値R2を前記最大値メモリに記憶された最大評価値
    の1/P倍(P:実数)に設定する閾値変更手段を備え、 最大評価値が小さくなるつれて、前記Pの値を小さくす
    ることを特徴とするオートフォーカスビデオカメラ。
  3. 【請求項3】撮像素子を有する撮像手段から得られる映
    像信号の高域成分レベルを一定期間毎に焦点評価値とし
    て出力する焦点評価値検出手段と、 レンズの前記撮像素子に対する相対的な位置であるレン
    ズ相対位置を変化させるレンズ相対位置変更手段と、 該レンズ相対位置変更手段によるレンズ相対位置の変化
    前の焦点評価値を初期評価値として記憶する初期値メモ
    リと、 該レンズ相対位置変更手段によりレンズ相対位置を所定
    の方向に変化させて、前記初期評価値と焦点評価値を比
    較し、焦点評価値が初期評価値に対して閾値R1以上小さ
    くなった時に検知信号を発する比較手段を備え、 該比較手段から該検知信号が発せられると前記レンズ相
    対位置変更手段はレンズ相対位置の変化方向を逆転する
    オートフォーカスビデオカメラにおいて、 前記閾値R1を前記初期評価値の1/P倍(P:実数)に設定
    する閾値変更手段を備え、 前記初期評価値が小さくなるつれて、前記Pの値を小さ
    くすることを特徴とするオートフォーカスビデオカメ
    ラ。
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