JPS58129878A

JPS58129878A - 自動合焦装置

Info

Publication number: JPS58129878A
Application number: JP57009997A
Authority: JP
Inventors: Toshio Murakami; 敏夫村上; Kentaro Hanma; 謙太郎半間
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-01-27
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1983-08-03
Also published as: JPH0534871B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はビデオカメラの自動焦点合焦装置に関するもの
である。

従来、ビデオカメラの自動焦点合わせ装置として、映像
信号中の高周波成分によって画面の精細度を検出し、精
細度が最大となるようにレンズの焦点合わせリング（以
後へリコイドと表わす）を回転制御するいわゆる山登り
制御が知られている。との方式はＮＨＫ技術研究報告昭
４０・第１７巻・第１号通巻第８６号２１ページに石田
他著［山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点
調整」として詳細に述べられているが以下この方式を第
１図、第２図を用いて簡単に説明する。

第１図は山登シ方式による自動焦点合わせ装置（以後Ａ
Ｆ装置と表わす）の構成を示すブロック図である。１は
レンズ、２はカメラ回路、３は映像信号の出力端子、４
はバイパスフィルタ、５は検波器、６は差分ホールド回
路、７はモータ駆動回路、８はレンズのへリコイドを回
転するためのモータである。

以下第１図の構成の動作を第２図の特性図を用いて説明
する。

レンズ１に入射する被写体よりの光はカメラ回路２で電
気信号となシ、端子３に映像信号として出力される。映
像信号の高域成分だけがバイパスフィルタ４で抽出され
、検波器５で検波された後、端子５１にあられれる。こ
こで注目すべきは、端子５１にあられれる映像信号の高
域成分に対応する電圧（以後焦点電圧と表わす）は撮映
倫の精細度に対応しているので、第２図に示すように焦
点電圧はレンズ１のへリコイド位置（Ａとする）が被写
体までの距離に合致していれば最大となり、レンズ１の
へリコイド位置が上記位置Ａからずれるに従がって低下
する。

第２図から判断されることは何らかの手段によりヘリコ
イド位置を制御し、ヘリコイド位置を端子５１の出力で
ある焦点電圧が最大となるようにすれば、自動的に焦点
合わせを行ないうる。

この手段は第１図の差分ホールド回路６〜モータ８によ
り達せられる。すなわち、差分ホールる焦点電圧を一定
時間毎にサンプルホールドし焦点電圧が時間経過に対し
て増加方向であれば正の電圧を、焦点電圧が時間経過に
対して減少方向であれば負の電圧を発生する回路であり
、モータ駆動回路７は端子６１にあられれる差分ホール
ド回路６の出力電圧が正であればモータ８を正転してヘ
リコイド位置を順方向へと移動し同出力電圧が負であれ
ばモータ８を逆転してヘリコイド位置を逆方向へと移動
する。

第２図中の差分ホールド回路出力電圧はへリコイドを至
近から無限大方向に回転した場合を示したが、ヘリコイ
ドを無限大から至近方向へと回転した場合も同様である
ことは容易に理解される。

このようにすれば、モータ８のへリコイド位置制御ルー
プは焦点電圧により作られる山を差分ホールド回路６の
出力電圧により登ってゆきついにはこの山の頂上で小き
ざみに振動しながら定常状態に達することにより自動的
に焦点合わせができることが理解される。

以上が山登り方式によるビデオカメラの自動焦点合わせ
装置である。

さて、上記した装置は自動焦点合わせ装置としての性能
は充分であるが、以下に述べる欠点を有する。

すなわち、被写体が動いたり、カメラをパンしたり、手
ぶれにより撮影する被写体が変化する場合には焦点電圧
が変動してしまうため第２図に示すような焦点電圧は得
られない。そこで山登り動作が誤動作し大きくピント外
れを生ずる場合があるという欠点がある。この欠点をな
くするため本出願人は先に第３図に示す方法を提案（％
願昭５６−５）５８７０号参照）している。

第５図において、ブロック１〜９は第１図と同様のもの
とする−１０は被写体変化゛検出回路、１１はゲート回
路を示す。

被写体変化がない場合には、前述のように、カメラ回路
２の出力を利用し山登り回路９によりモータ駆動回路７
．モータ８によってレンズ１を動かして山登り動作を行
なう一被写体が変化している時には、カメラ回路２の出
力から被写体変化検出回路１０によって変化を検出し、
ゲート回路１１によって山登り回路９とモータ駆動回路
７の間を切シ離し、山登り動作を中止させることにより
、被写体の変化による山登り動作の不要を防止している
。さらに被写体変化検出回路１０の一構成例として第４
図に示す回路を提案している。

本図で１２はゲート回路、１５はローパスフィルタ、１
４は増幅器、１５は微分回路、１６はモノステー７’ル
マルチバイプレータ、１７はパルス数カウント回路、１
８は変動検出回路である。まず、カメラ回路２の出力で
ある映倫信号３をゲート回路１２で画面の特定の部分を
画角ゲート信号１２２によって抜き出し信号１２１とす
る。さらにカメラのピントが外れても出力に影響しない
ようにするため数百Ｋ　Ｈｚのしゃ断層波数を有するロ
ーパスフィルタ１６を通して波形をなまらせた後に増幅
器１４によってあらかじめ設定した灰色値あるいは入力
する信号の平均値などを閾値として飽和するまで増幅し
、パルス列１４１にする。このパルス列１４１を微分回
路１５で微分しモノステープルマルチパイプレータ１６
によって、一定のパルス幅のパルス列１６１に変換シ、
ハルス数カウント回路１７によってアナログ出力１７１
にする。

このようにするとアナログ出力１７１には撮映中の画柄
に対応した電圧が得られることになる。

なお、この時、画角ゲート信号１２２に対応するリセッ
ト信号１７２によって計数を画柄毎にリセットすること
により、瞬時の画柄の変動に対しても応答できるように
している。アナログ出力１７１の変動を変動検出回路１
８によって検出することにより被写体が変化したことを
識別できる。

上記説明の如く、先願の構成においては絵柄１枚毎の絵
柄のもつ輪郭数を計数し、輪郭数が変動したを変動検出
回路１８が検知して被写体が変化したことを識別してい
る。しかし上記第４図の構成例は、かなシの状況におい
て被写体の変化による山登り動作の不良を軽減すること
ができたが以下に述べる欠点を有する。すなわち合焦点
近傍（第２回出の頂上付近）では絵柄変動に伴なう輪郭
数の変化のみを忠実に識別できレンズ位置が合焦点近傍
で多少移動しても問題はない。しかしながら何らかの影
響でレンズ位置が合焦点から大きくずれた場合、レンズ
の著るしい低域フィルタ特性（たとえばカットオフ周波
数が２０〜３０ＫＩｌｌｚ程度にもなる）のため、被写
体のカメラ回路からの信号が完全になまってしまい、も
はや被写体のもつ輪郭数を忠実に計数することができな
くなり、レンズ位置の移動とともに計数値が異なったり
、計数できなかったりするという誤った計数を行なうこ
とがあるこのことは被写体が変動していなくても変動検
出回路１８がレンズ位置の移動に伴なう変動検出信号を
発生し、レンズの山登り動作を停止させボケたところに
止まってしまうという不都合が発生し良好な焦点合わせ
動作ができなくなってη しまう。かつ゛第４図に示すごとく、パルス回路リニア
回路表ど必要とし、回路規模がかなり複雑化する。

本発明の目的は上記した先願技術の欠点をなくし被写体
が変化したときのみ、より忠実に変動検出信号を発生さ
せる回路を簡易に提供することであり、被写体変化によ
る誤動作を少なくし、ビデオ信号を利用したより良好な
自動合焦装置を実現することにある。

本発明の要点は被写体の変化を良好にビデオ信号から検
出する方法として、映像信号を極めてカットオフ周波数
の低い（例えば３０Ｈｚ〜１００Ｈｚ　）低域フィルタ
を通過させた信号を直接利用し、その被写体変化による
レベル変動を利用するにある。

第５図は本発明による被写体変化検出回路１０の回路構
成を示す一実施例である。３はカメラからの映像信号入
力端子、１９はレンズの等測的低域フィルタ特性の、も
つともボケた位置にきたときのカットオフ周波数ｆｃＬ
（２０〜５ｏＫＨｚ）に比らべ低いカットオフ周波数に
設定した低域フィルタ回路（たとえばカットオフ周波数
ｆｃｃ５０　Ｈｚ　〜１００　ｆｉｚ程度ｆｃｃ　＜　
ｆｃｔ、　）　、２０は増幅回路１日は第４図と同様変
動検出回路である。いまある被写体を撮映して端子５に
得たカメラからの映像信号を低域フィルタ１９を通過さ
せ、増幅回路２０によって増幅すると端子１７１には第
６図実線に示すような信号波形が得られる。この信号波
形は上述のようにレンズがもつともボケた位置にきたと
きのレンズの等測的低域フィルタ特性のカットオフ周波
数ｆＣＬに比らベカットオ７周波数ｆｃｃの充分低い低
域フィルタ回路１９を通過させているのでレンズ位置を
合焦点から最大ボケとなる位置にもってきてもその波形
は第６図破線に示すように極めて軽微である。ところが
被写体すなわち絵柄が変化した場合は、その絵柄のもつ
周波数スペクトラムの低域周波数成分（輝度、階調成分
）から高域周波数成分まで変化するので、上記低域周波
数成分のみ抽出してもその波形の様子は第６図一点鎖線
に示すように大きく変化する。し九がって端子１７１に
得た被写体変化に伴なう波形のレベル変動（例えば１枚
の絵柄毎Ａのタイミングのレベル変動全検出）を変動検
出回路１８によって検出して被写体変動検出信号１８１
を得る。

第７図は第５図における変動検出回路１８の一例であり
、第８図はその動作を説明するための図である。前記低
域フィルタ２０の出力信号を、互いの位相が１フイ一ル
ド周期ＴＦＩ　（垂直周期）異なり、かつ２フイールド
の周期ＴＦ２を有するサンプリングパルスＰ”　＊　Ｐ
Ｓ２によってそれぞれサンプルホールドするサンプルホ
ールド回路２２．２３に入力する０該サンプルホ一ルド
回路２２゜２３の出力信号を電圧比較回路２４に入力し
電圧比較する。電圧比較回路２４は所定の電圧差以上を
生じている期間Ｔｐだけ出力端子にパルス電圧を発生さ
せる（もしくは所定の電圧差以上を生じてから所定の期
間）。これが被写体変動検出信号であるが第８図の構成
によって絵柄一枚毎（垂直周期毎）の変動を検出するこ
とができる。

第８図を用いてその動作機能を詳述する。いま被写体が
変化、あるいはカメラをパンするととたとすると低域フ
ィルタ２０の出力信号は同図（Ａ）に示す信号■が得ら
れる。信号Ｖｌ、を上記サンプルホールド回路２２．２
３によってサンプルホールドすると、サンプルホールド
回路２２の出力には鎖線で示す信号が、サンプルホール
ド回路２５の出力には実線に示す電圧が得られる。

この両電圧の差電圧を示すと同図（Ｂ）になるが差電圧
が所定の電圧ＶＴＲを越えると電圧比較回路２４はこの
期間、もしくは所定の期間パルス信号を発生させる。所
定の電圧ＶＴＨの設定は回路の電圧ドリフトなど極めて
微少な電圧には感応しないようにするためである○ 第９図は別の発明の回路構成図であり、第５図の発明を
さらに改良するものである。すなわち第６図において、
絵柄内容によってはＡのタイミングにおいてもＢのタイ
ミングに示すように絵柄が変化してもレベル変動を検出
できないタイミングがひん度は少ないが発生し、このよ
うな場合は被写体の変動を検出できないことになる。第
９図はこれを改良するもので端子１７１に得た第６図に
示す波形を回路２１によって両波整流、平滑、かつ一枚
の絵柄毎（垂直周期毎）に端子１７２に印加されたリセ
ット信号によってリセットして得た直流電圧を端子１７
３に得て、端子１７６に得た被写体変化に伴なう１枚の
絵柄毎の直流電圧の変化を変動検出回路１８によって検
出して被写体変動検出信号を得るものである。

第１０図は端子１７６に得た波形でありそれぞれ第６図
の波形を整流、平滑かっ一垂直期間毎リセットした波形
である。本図に示すように第一の実施例での説明と同様
、レンズ位置の移動によっては実線と破線に示すように
、そのレベルはさほど変化しない。一方絵柄が変化すれ
ば一点鎖線に示すようにレベルの変化を生じ、かつリセ
ット期間も除く一垂直期間（１枚の絵柄に相当）内レベ
ルが一定であるので第一の実施例で述べた不充分な点が
さらに改善される。

上記説明したように本発明による被写体変化検出回路に
よればレンズ位置の移動に伴なう誤つた検出信号を発生
することなく被写体の変化のみに応じた検出信号を発生
することができる。

この信号によって出登り動作を中止させることにより、
被写体の変化による山登り動作の不良を良好に防止する
ことができる。さらに従来の絵柄の輪郭数を計数する方
法に比らべ簡易な回路によって実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は山登り方式の自動合焦装置のブロック図、第２
図は第１図の構成の動作を説明するだめの波形図、第５
図は被写体変化検出回路の機能をそなえた自動合焦装置
のブロック図、第４図は先願の被写体変化検出回路の構
成図、第５図は本発明の一実施例図、第６図、第８図は
本発明を説明するための図、第７図は第５図の要部を説
明するための図、第９図は本発明の他の実施例を示す図
、第１０図は第９図の実施例を説明するための図である
。１・・・レンズ　　　　　２・・・カメラ回路６・・・
端子　　　　　　４・・・バイパスフィルタ５・・・検
波器　　　　　６・・・差分ホールド回路７・・・モー
タ駆動回路　８・・・モータ９・・・山登り回路　　　
５１・・・端子６１・・・端子１０・・・被写体変化検出回路１１・・・ゲート回路　　　１２・・・ゲート回路１５
・・・ローパスフィルタ１４・・・増幅器　　　　　１５・・・微分回路１６・
・・モノステーブルマルチバイブレータ１７・・・パル
ス数カウント回路１日・・・変動検出回路　　１９・・・低域フィルタ２
０・・・増幅器２１・・・整流、平滑、リセット回路茶　１　図第　？　圀漉ヘリコイド徨置

Claims

【特許請求の範囲】

撮影した被写体の映像信号から合焦用信号を得る手段と
、該合焦用信号により、レンズ位置を制御して焦点合わ
せを行なうレンズ位置制御手段と、映像信号から被写体
が変化したことを検出する被写体変化検出手段と、モー
タ駆動禁止手段とを具備し、該被写体変化検出手段によ
って被写体の変化を検出したときには該モータ禁止手段
によってモータを停止させ焦点合わせ動作を停止させる
ようにした自動合焦装置において、レンズがもつともボ
ケた位置にきたときのレンズの等測的低域フィルタ特性
のカットオフ周波数より低いカットオフ周波数を有する
低域フィルタに映像信号を印加し、該低域フィルタの出
力信号を変動検出回路に印加してなる被写体変化検出手
段を具備することを特徴とする自動合焦装置。