JPH08186752A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビデオカメラ等の合焦方式であるＴＶＡＦ方
式において、フォーカスレンズを駆動するモータのヒス
テリシスにが原因となって、ピントのずれが発生するの
を防止する。 【構成】 ＴＶＡＦ方式にてフォーカスレンズを光軸方
向に駆動する事で焦点評価値が最大値となる合焦位置を
検出し、次に該位置にフォーカスレンズを戻して停止さ
せて合焦動作を行う際に、焦点評価値の最大値を検出し
た駆動方向と、フォーカスレンズを合焦位置へ停止させ
る時の駆動方向を一致させるように、フォーカスレンズ
をＵターンさせ、ヒステリシスの影響を避ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像信号を用いて合焦
動作を行う撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来ビデオカメラ等の撮像装置に用いら
れている合焦方式では、撮像信号を用いて行うＴＶＡＦ
方式が良く知られている。

【０００３】図２に、このＴＶＡＦ方式の合焦方式を用
いた撮像装置のブロック図を示し、以下説明する。

【０００４】１１は被写体像の倍率を変更可能に構成さ
れた主レンズである。１２は後記するフォーカスモータ
ーにより光軸方向に移動可能に構成され、被写体像を後
記する光電変換素子上にフォーカス結像させるフォーカ
スレンズである。このフォーカスレンズ１２は図中の像
面側方向（右方向）に駆動されると現位置より無限側被
写体に、物体側方向（左方向）に駆動されると現位置よ
り至近側被写体にピントが合う様に成っている。１３は
後記する光電変換素子上に入射する被写体光量を適性光
量に調整する公知のＩＧメーターである。１４は被写体
像のフォーカスを行う為にフォーカスレンズ１２を光軸
方向に移動させるステッピングモーターで構成されるフ
ォーカスモーターであり、正転でフォーカスレンズ１２
を物体側へ、逆転でフォーカスレンズ１２を像面側へ駆
動する様構成されている。１５はフォーカスレンズ１２
の位置リセットを行う為のリセットスイッチ、１６は結
像された被写体像を電気信号に変換する光電変換素子で
ある。１７は光電変換素子１６で光電変換された被写体
像の電気信号を不図示の記録装置に適した形の信号や、
後記する演算回路１８に適した信号に変換する撮像回路
である。

【０００５】１８は撮像回路１７から送られている輝度
信号から焦点評価値を求める演算回路であり、図３に示
す構成で成っている。すなわち、撮像回路１７より送ら
れてくる輝度信号は、広域通過フィルタ（ＨＰＦ）１８
ｃを通過して高域成分のみが分離され、次段の検波回路
１８ｄにて振幅検波される。この検波出力はＡ／Ｄ変換
回路１８ｅにてデジタル値に変換され、ゲート回路１８
ｆで画面中央に設定されたフォーカスエリアの信号だけ
抜き取られ、積分回路１８ｇでフィールド毎に積分され
現フィールドの焦点評価値が得られる。

【０００６】ここで公知の様にこの焦点評価値の値が大
きい方が、より被写体にピントが有った状態である。こ
の様にして得られた焦点評価値は、後記するＣＰＵ１９
に送られる。

【０００７】１９は、前記ＩＧメータ１３をコントロー
ルを行ったり、演算回路１８より送られてくる焦点評価
値よりフォーカスモーター１４のコントロールを行う
等、システム全体をコントロールするＣＰＵであり、図
４に示す最大焦点評価値メモリ１９ａ・最新焦点評価値
メモリ１９ｂ・パルスメモリ１９ｃ・パルスカウンター
１９ｄの領域も有す。最大焦点評価値メモリ１９ａは上
記演算回路１８より送られてくる焦点評価値の内最大の
ものを保持するものであり、最新焦点評価値メモリ１９
ｂは上記演算回路１８より送られてくる焦点評価値の内
の最も新しい焦点評価値を保持するものであり、パルス
カウンター１９ｄは上記フォーカスモーター１４の駆動
ステップ数を正転をプラス、逆転をマイナスとして累積
カウントするものであり、パルスメモリ１９ｃは上記焦
点評価値が最大に成った時のパルスカウンター１９ｄの
パルス数（ステップ数のプラスマイナスを累積カウント
したもので、フォーカスモーター１４に駆動されるフォ
ーカスレンズ１２の位置を表す）を保持するものであ
る。

【０００８】ここでフォーカスレンズ１２と光電変換素
子１６の位置関係を図７に示し、説明する。光電変換素
子１６から所定距離だけ物体側のｈの位置で、リセット
スイッチ１５がＯＮする。ｈの位置より所定距離だけ更
に物体側のｉの位置で、無限被写体にピントが合う。ｉ
の位置より更に物体側に移動する事で、より至近側の物
体にピントが合う位置関係になっている。

【０００９】次に、上記構成の撮像装置における合焦動
作のフローチャートを図５，６に示し説明する。最初に
ＣＰＵ１９は、フォーカスレンズ１２をリセットスイッ
チ１５がＯＮするまでフォーカスモーター１４を逆転さ
せる（Ｓ１）（Ｓ２）。フォーカスレンズ１２がリセッ
ト位置にリセットされると、ステッピングモーターであ
るフォーカスモーター１４の駆動ステップ数をカウント
するＣＰＵの中のパルスカウンター１９ｄのパルス数Ｓ
が零にリセットされる（Ｓ３）。次に、フォーカスモー
ター１４は、予め測定されたＣＰＵ１９に記憶されてい
るフォーカスレンズ１２が無限被写体にピントの合う位
置、即ち図５，６中ｉの位置に駆動される様にＮパルス
正転する（Ｓ４）。

【００１０】フォーカスモーターがＮステップ正転した
事で、パルスカウンター１９ｄのパルス数Ｓには＋Ｎパ
ルスがカウントされる（Ｓ５）。ここでフォーカスレン
ズ１２は図７のｉの位置（無限被写体にピントの合う位
置）に駆動された事になる。この位置で光電変換素子１
６により被写体信号を取り込み、演算回路１８にて１フ
ィールドの焦点評価値Ｚを演算する（Ｓ６）。上記焦点
評価値Ｚは最大焦点評価値メモリ１９ａにＸとして記憶
される（Ｓ７）と同時にパルスカウンター１９ｄに記憶
されているパルス数Ｓをパルスメモリ１９ｃの値Ｈに記
憶する（Ｓ８）。

【００１１】次にＣＰＵ１９の指令によりフォーカスモ
ーター１４が１ステップ正転する（Ｓ９）。フォーカス
モーター１２が１ステップ正転したことでパルスカウン
ター１９ｄのパルス数Ｓも１パルスカウントアップする
（Ｓ１０）。ここで光電変換素子１６より被写体信号を
取り込み、演算回路１８にて１フィールドの焦点評価値
Ｚを演算する（Ｓ１１）。そして、この焦点評価値は最
新焦点評価値メモリ１９ｂにＹとして保持される（Ｓ１
２）。次に上記最大焦点評価値メモリに保持されている
値Ｘと上記最新焦点評価値メモリ１９ｄに保持されてい
る値Ｙの大きさを比較する（Ｓ１３）。

【００１２】ここでＹの値の方がＸの値に比べて大きい
場合、即ち最新焦点評価値メモリ１９ｂに保持された値
の方が最大焦点評価値メモリ１９ａに保持されている値
よりも大きい場合は、最大焦点評価値の値Ｘを最新焦点
評価値メモリに保持されている値Ｙに置き換え（Ｓ１
８）、（Ｓ８）に戻りパルスメモリ１９ｃの値Ｈを現在
のパルスカウンター１９ｄのパルス数Ｓに置き換える。
即ち、パルスメモリ１９ｃには、常に現在までの最大焦
点評価値を示したフォーカスレンズの位置がパルス数と
いう形で保持されている事に成る。

【００１３】また、Ｘの値の方がＹの値に比べて大きい
場合、即ち最大焦点評価値メモリ１９ａに保持されてい
る値の方が最新焦点評価値メモリ１９ｂに保持された値
より大きい場合には、ＣＰＵ１９の中に設けられた不図
示のカウンターを１つ進め（Ｓ１４）、Ｓ９に戻る。こ
こでＳ９〜Ｓ１２を実行し、Ｓ１３にてＸ＞Ｙがｎ＝ｎ
１回続いた時（Ｓ１５）、上記パルスメモリ１９ｃに保
持されているパルス位置にフォーカスレンズ１２が位置
する状態が合焦位置であると判断し、フォーカスモータ
ー１４を、パルスカウンター１９ｄのパルス値がパルス
メモリ１９ｃに保持されているパルス値Ｈに成るまでフ
ォーカスモーターを逆転させ（Ｓ１６）（Ｓ１７）（Ｓ
１９）、合焦という事になる（Ｓ２０）。

【００１４】次に、上記説明を、焦点評価値とフォーカ
スモーター１４のパルスカウンターのパルス数Ｓとの関
係で図８に示し、簡単に説明する。この図で被写体距離
は０．８ｍ、上記図５，６のフローチャートのｎｌを５
パルスとする。フォーカスレンズ１２がリセット位置に
駆動されるとパルスカウンター１９ｄのパルス数が零リ
セット（位置）され、フォーカスモーター１４がＮパ
ルス正転されフォーカスレンズには無限ピント位置（
位置）に駆動される。次にフォーカスモーター１４が正
転するにつれ焦点評価値も大きくなっていき、Ｎ＋１５
パルス正転された位置で焦点評価値が最大になる（位
置）とする。ここで、上記図５，６のフローチャートで
説明した様に、パルスメモリ１９ｄにはこの時のＮ＋１
５パルスが記憶される様に構成されている。フォーカス
モーター１４はこのピークが偽ピークでない事を確認す
る為に、位置から更に正転５パルス間は焦点評価値の
値が下がることを確認する（位置）。ここで初めて
位置が合焦位置であると判断し、フォーカスモーター１
４は、上記パルスメモリ１９ｄ記憶されている焦点評価
値が最大となったＮ＋１５パルスの位置まで、逆転しフ
ォーカスレンズ１２を戻して合焦という事になる（位
置）。

【００１５】即ち、フォーカスレンズ１２の駆動方向
は、焦点評価値の最大値を検出した駆動方向と最後に合
焦位置へ停止させる時の駆動方向とでは異なっている。

【００１６】また、被写体距離が変化した場合の合焦再
起動においても、公知のウォブリング動作の後に焦点評
価値の高くなる方向にフォーカスレンズ１２を駆動し合
焦位置にフォーカスレンズ１２を停止させる場合も、上
記同様のフォーカスレンズ１２の駆動を行う為、フォー
カスレンズ１２の駆動方向は焦点評価値の最大値を検出
した駆動方向と最後に合焦位置へ停止させる時の駆動方
向とでは異なっている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
示した合焦動作においては以下の様な問題点がある。

【００１８】即ち、上記の様にフォーカスレンズ１２の
駆動をおこなうフォーカスモーター１４にステッピング
モーターを用いたとき、フォーカスレンズ１２を同一パ
ルス位置へ、正転にて駆動させた場合と逆転にて駆動さ
せた場合とではフォーカスレンズ１２の位置が異なる事
になる。

【００１９】これは主に、ステッピングモーターに正転
・逆転においてヒステリシスが存在する事が原因であ
る。また、ステッピングモーターでは無くフォーカスレ
ンズ駆動にＤＣモーターとギヤトレインを使用した場合
も、同じ様なヒステリシスが存在する。

【００２０】このフォーカスレンズ１２を同一パルス位
置へ正転にて駆動させた場合と逆転にて駆動させた場合
とでは、フォーカスレンズの位置が事なる事について図
９を用いて簡単に説明する。図９は、フォーカスモータ
ー１４を６パルス（ステップ）正転させた後に６パルス
（ステップ）逆転させた時のフォーカスレンズ１２の絶
対位置を示したものである。この図から明らかな様に４
パルス位置におけるフォーカスレンズ１２の位置は正転
時にａ１、逆転時にａ２となり絶対位置が異なってい
る。

【００２１】以上説明したヒステリシスが存在すること
により、焦点評価値が最大となるステップ位置を捜して
いったフォーカスモーター１４の駆動方向と、最後に合
焦位置にフォーカスレンズ１２を戻して停止させる時の
フォーカスモーター１４の駆動方向が異なるため、パレ
スメモリ１９ｃに保持されているパルス値Ｈの位置にお
けるフォーカスレンズ１２の位置は、パルスモーター１
４が正転する方向（焦点評価値が最大となるパルス位置
を捜しにいった方向）と、逆転する方向（最後に合焦位
置にフォーカスレンズ１２を停止させる方向）とでは、
異なる位置となる。

【００２２】従って、結果としてフォーカスレンズ１２
が実際の合焦位置より少しずれた位置に停止し、若干の
ピントずれが発生する事となる。

【００２３】このフォーカスレンズ１２の停止位置のズ
レによるピントのずれは、ビテオカメラにおける動画撮
影の時にはさほど問題てはなく、むしろ最低限のフォー
カスレンズの駆動にて合焦を行う為の結果であり、最低
限の駆動は動体追従性が良いという利点を持っている。

【００２４】しかし、近年フレームの静止画とフィール
ドの動画を、モードを切り替えることで撮影可能な撮像
装置が提案されている。このような撮像装置におけるフ
レーム静止画撮影時においては、より高画質の画像撮影
を可能となるように、より高精度に合焦動作を行う必要
が生じて来ており、上記フォーカスレンズの停止位置の
ズレによるピントのずれも除去する事が必要となって来
ている。

【００２５】この発明は以上の問題点を解決するために
成されたもので、静止画と動画を撮影可能な撮像装置
で、より高度な合焦動作を行うことができるようにする
ことを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、静止画モードとムービーモード
を切り換え可能で、静止画モードにおいては静止画をム
ービーモードにおいては動画を撮影可能に構成され、Ｔ
ＶＡＦ方式にてフォーカスレンズを光軸方向に駆動する
事で焦点評価値が最大値となる合焦位置を検出し、次に
該位置にフォーカスレンズを戻して停止させて合焦動作
を行う撮像装置において、静止画モードが選択されてい
る状態では、合焦動作におけるフォーカスレンズの合焦
位置へ停止させる時の駆動方向を、ＴＶＡＦ方式におけ
る焦点評価値の最大値を検出した駆動方向と常に一致さ
せる事を特徴とする。

【００２７】請求項２の発明は、静止画モードとムービ
ーモードを切り換え可能で、静止画モードにおいては静
止画をムービーモードにおいては動画を撮影可能に構成
され、ＴＶＡＦ方式にてフォーカスレンズを光軸方向に
駆動する事で焦点評価値が最大値となる合焦位置を検出
し、次に該位置にフォーカスレンズを戻して停止させて
合焦動作を行う撮像装置において、静止画モードが選択
されている状態では、合焦動作におけるフォーカスレン
ズの合焦位置へ停止させる時の駆動方向を、ＴＶＡＦ方
式における焦点評価値の最大値を検出した駆動方向から
行い、ムービーモードが選択されている状態では、合焦
動作におけるフォーカスレンズの合焦位置へ停止させる
時の駆動方向を、ＴＶＡＦ方式における焦点評価値の最
大値を検出した駆動方向に対して規定する事無く行うこ
とを特徴とする。

【００２８】

【作用】請求項１または２の発明では、静止画モードが
選択されている状態では、フォーカスレンズを合焦位置
へ停止させるときの駆動方向を、ＴＶＡＦ方式における
焦点評価値の最大値を検出した駆動方向を常に一致させ
ることで、フォーカスモーターに用いられるステッピン
グモーターやＤＣモーターなどに存在するヒステリシス
の影響を受けずに済み、合焦位置より少しずれた位置に
フォーカスレンズが停止してしまうことを防止できる。

【００２９】また、請求項２の発明では、更に、ムービ
ーモードが選択されている状態では、フォーカスレンズ
を合焦位置へ停止させる時の駆動方向をあえて規定する
ことなく従来のＴＶＡＦ方式における駆動方向とするこ
とで、従来どおり最低限のフォーカスレンズの駆動によ
って合焦動作を行うことができ動体追従性を保持でき
る。

【００３０】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る撮像装置の構
成ブロック図である。構成要素１０〜１２・１４〜１９
は従来例（図２）で示す構成要素と同一要素・同一構成
・同一機能である。２０は撮影モードをムービーモード
・静止画モードに切り換えるモード切り換えＳＷであ
る。２１は、モード切り換えＳＷ２０にてムービーモー
ドが選択されている時は絞り動作を行い、モード切り換
えＳＷ２０にて静止画モードが選択されている時は絞り
動作のみならず、シャッター後幕の機能も果たしうる様
に構成された絞り兼用シャッターである。

【００３１】上記構成の撮像装置における合焦動作につ
いて説明する。

【００３２】モード切り換えＳＷ２０にてムービーモー
ドが選択されている場合は、従来例と同じである。この
とき、合焦再起動についても従来例と同じである。これ
により、後述する静止画撮影モードの時の様にフォーカ
スレンズ１２がフオーカスモータ１４のヒステリシスの
影響を除去する様な複雑な動きを特に行わない。すなわ
ち、最低限のフォーカスレンズ１２の駆動にて合焦を行
うので、動体追従性が良い。

【００３３】次にモード切り換えＳＷ２０にて静止画モ
ードが選択されている場合のフローチャートを図１０，
１１に示し説明する。Ｓ１〜Ｓ１５、Ｓ１８は従来例と
同じである。Ｓ１５にてＣＰＵ１９の上記内部カウンタ
ーがｎ１となった時、フォーカスモーター１４はパルス
カウンター１９ｄの値がパルスメモリ１９ｃの値に対し
ｎ２だけ小さくなるまでフォーカスモーター１４を逆転
させる（Ｓ１６）（Ｓ１７）（Ｓ１９）。次に、フォー
カスモーター１４はパルスメモリ１９ｃに対してｎ２だ
け小さくなっているパルスカウンター１９ｄのパルス数
Ｓがパルスメモリ１９のパルス値Ｈと同じになるまで正
転し（Ｓ２０）（Ｓ２１）（Ｓ２２）、合焦となる（Ｓ
２３）。

【００３４】次に上記説明を、焦点評価値とフォーカス
モーター１４のパルスカウンター１９ｄのパルス数Ｓの
関係で図１２に示し簡単に説明する。この図で被写体距
離は０．８ｍ、上記図１０，１１のフローチャートのｎ
１・ｎ２を５パルスとする。フォーカスレンズ１２がリ
セット位置に駆動されるとパルスカウンター１９ｄのパ
ルス数Ｓが零リセット（位置）され、フォーカスモー
ターがＮパルス（ステップ）正転されフォーカスレンズ
１２は無限ピント位置（位置）に駆動される。次にフ
ォーカスモーター１４が正転するにつれ焦点評価値も大
きくなっていき、Ｎ＋１５パルス（ステップ）正転され
た位置で焦点評価値が最大になる（位置）。ここで上
記図１０，１１のフローチャートで説明した様に、パル
スメモリ１９ｃには、この時のパルスカウントＮ＋１５
パルスが記憶される様に構成されている。

【００３５】フォーカスモーター１４はこのピークが偽
ピークでない事を確認する為に、位置から更に正転５
パルス（ステップ）間は焦点評価値の値が下がることを
確認する（位置）。ここで初めて位置が合焦位置で
あると判断し、フォーカスモーター１４は上記パルスメ
モリ１９ｃに記憶されている焦点評価値が最大となった
パルス数Ｎ＋１５パルスに対し−５パルス（ステップ）
のＮ＋１０パルスの位置（位置）まで逆転し、その位
置から焦点評価値が最大となったパルス数Ｎ＋１５の位
置（位置）まで正転し合焦という事になる。

【００３６】即ち、焦点評価値が最大となるステップ位
置（合焦位置）を捜しにいったフォーカスレンズ１２の
駆動方向と、最後に合焦位置に戻してフォーカスレンズ
１２を停止させる時のフォーカスレンズの駆動方向は同
じということになる。これにより、フォーカスレンズ１
２のフォーカスモータ１４のヒステリシスの影響を受け
ることなく、焦点評価値の最大になった位置へフォーカ
スレンズを正確に停止させる事が可能となる。よって、
ピントズレのない高精度な静止画像の撮影が可能とな
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
の発明では、静止画モードが選択されている状態では合
焦動作におけるフォーカスレンズの合焦位置への駆動方
向を、焦点評価値の最大値を検出した方向から常に行う
様にした事で、フォーカスレンズの駆動系のヒステリシ
スの影響を受けることなく、焦点評価値の最大になった
位置へフォーカスレンズを正確に停止させる事が可能と
なり、ピントズレのない高精度な静止画像の撮影が可能
となった。

【００３８】また請求項２の発明では、更に、ムービー
撮影モードが選択されている状態では、静止画撮影モー
ドの時の様にフォーカスレンズはフオーカスレンズ駆動
系のヒステリシスの影響を除去する様な動きを特に行わ
ない為、動画撮影に必要な動体追従性を損ねる事のない
撮影が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の構成ブロック図である。

【図２】従来の撮像装置の構成ブロック図である。

【図３】図２の演算回路内部の構成を示す図である。

【図４】図２のＣＰＵの内部のメモリーを示す図であ
る。

【図５】従来の合焦動作のフローチャート図である。

【図６】従来の合焦動作のフローチャート図である。

【図７】従来のフォーカスレンズと光電変換素子との位
置関係を示す図である。

【図８】従来の合焦動作を説明するためのパルスカウン
ターのパルス数と焦点評価値との関係を示す図である。

【図９】合焦動作の問題点を説明するためのパルスカウ
ンターのパルス数と焦点評価値との関係を示す図であ
る。

【図１０】本発明の撮像装置において静止画撮影モード
が選択されている時の合焦動作のフローチャート図であ
る。

【図１１】本発明の撮像装置において静止画撮影モード
が選択されている時の合焦動作のフローチャート図であ
る。

【図１２】本発明の合焦動作を説明するためのパルスカ
ウンターのパルス数と焦点評価値との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１ 主レンズ １２ フォーカスレンズ １３ ＩＧメーター １４ フォーカスモーター １５ リセットスイッチ １６ 光電変換素子 １７ 撮像回路 １８ 演算回路 １９ ＣＰＵ ２０ モード切り換えＳＷ ２１ 絞り兼用シャッター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/36 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止画モードとムービーモードを切り換
   え可能で、静止画モードにおいては静止画をムービーモ
   ードにおいては動画を撮影可能に構成され、ＴＶＡＦ方
   式にてフォーカスレンズを光軸方向に駆動する事で焦点
   評価値が最大値となる合焦位置を検出し、次に該位置に
   フォーカスレンズを戻して停止させて合焦動作を行う撮
   像装置において、 静止画モードが選択されている状態では、合焦動作にお
   けるフォーカスレンズの合焦位置へ停止させる時の駆動
   方向を、ＴＶＡＦ方式における焦点評価値の最大値を検
   出した駆動方向と常に一致させる事を特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 静止画モードとムービーモードを切り換
   え可能で、静止画モードにおいては静止画をムービーモ
   ードにおいては動画を撮影可能に構成され、ＴＶＡＦ方
   式にてフォーカスレンズを光軸方向に駆動する事で焦点
   評価値が最大値となる合焦位置を検出し、次に該位置に
   フォーカスレンズを戻して停止させて合焦動作を行う撮
   像装置において、 静止画モードが選択されている状態では、合焦動作にお
   けるフォーカスレンズの合焦位置へ停止させる時の駆動
   方向を、ＴＶＡＦ方式における焦点評価値の最大値を検
   出した駆動方向から行い、ムービーモードが選択されて
   いる状態では、合焦動作におけるフォーカスレンズの合
   焦位置へ停止させる時の駆動方向を、ＴＶＡＦ方式にお
   ける焦点評価値の最大値を検出した駆動方向に対して規
   定する事無く行うことを特徴とする撮像装置。