JPS581379A - オ−トフオ−カス装置 - Google Patents

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オートフォーカス装置に関する
ものである。

ビデ才力メツの特徴を住かし九自勘合焦装置（オートフ
ォーカス装置）としｆ、撮映中の映像信号の高域成分を
用すて画ｗＯ精細度を検出し、精細駅が最大となるよう
にレンズの距ＩＩＩＩ１ｍｌ（以後へリコイドと表わす
）を回転制御する、いわゆる山登シ制御が知られている
。この方式はＮｌ１Ｋ技術研究報告、昭４０．第１７畳
、第１号、通巻第８４号２１ページに石田他著「山登ク
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。

９１図は山登）方式による自動焦点合わせ装置の構成を
示すプ四ツク図であｐ、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−・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１のへリコイドを回転するためのモータで
ある。

以下第１１１の構成の動作を＠２図の特性図を用いテＡ
Ｍ明する。レンズ１に入射する被写体よシの光は結像し
、カメラ回路２で電気１号となシ、端子墨には映像信号
として出力される。この映像信号の高域成分だけが７・
イパスフィルタ４で抽出され、検波ｓ５で検波された後
、端子５１にあられれる。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、
第２図の一！Ｉ（１））は撮映像の精細度に対応してい
るので、レンズ１のへリコイドの位ｔ（ムとする）がレ
ンズ１と被写体間の距離に合致してｈれば最大となｐ、
ここからずれるに従って低下する。第２図で＄　４９（
２）はへリコイド位置を至近→一方向に移動し九場合の
、Ｉｌｌ　ＩＩ（３）はへリコイド位置を―→至近方向
に移動し念場合の端子６１の出力電圧波形を示す。

第２ＷＩから判断されることは何らかの手段によシヘリ
コイド位置を焦点電圧の山を登るように制御し、焦点電
圧が最大となる山の頂上にヘリコイドを導ければ自動焦
点合わせが達成される。

このことは第１図の差分ホールド回路６〜モータ８によ
ル違せられる。すなわち、モータ８によ）ヘリコイド位
置を動かしながら、差分ホールド回路４は端子５１にあ
られれる焦点電圧を一定時間毎にｔ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、減少方向であれば負の電圧を発生する回路でｔｂｊ
ｌ、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Ｓの回転方向
をそのオオに保って更に山を登りつづけ、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を山を下る方
向へと戻す。

このようにすれば第１図の構成のへリコイド位置制御閉
ループは焦点電圧によシ作られる山を差分ホールド回路
４の出力電圧を参照して登ってゆ暑、ついにはこの山の
頂上で小暑ざみに振動しながら定常状態に達することに
よ〕自動的に焦点合せができる０以上が山登）方式によ
るビデオカメラの自動焦点合わせである。

この方式は撮影像そのものを用いて焦点合わせ動作を行
なうため、独立の測距機構で測距した結果てへリコイド
位置を開ループ制御する方式に比べて構造も簡単で初期
調整数も少なく安価に正確な自動焦点合わせ装置を構成
しうるが、以下に述べる改良すべき点を有する。この改
良ナベき点は焦点電圧のダイナンツクレンジに関するこ
とである。すなわち、カメラ回路２の出力信号である映
像信号の振幅はカメラ回路２内の自動又は手動利得脚ｌ
Ｉ＠路によシ一定値となるよう制御されていても、検波
器５の出力信号は映像信号中に含まれる高域成分の量に
対応するため、撮影画像かりんかくのはっＩシした＃Ｉ
Ｉ成分をあま）含まない場合、焦点電圧の山は低く、撮
影画像かりんかくのはっきりした縦線成分を多く含む場
合、焦点電圧の山は高くな〕、この差は実際の画像にお
いては非常に大きい、一方検波器５は主に電源電圧にょ
シダイナＺｙクレンジに制限を受けるため、先の高い山
に対しても検波器５の出力電圧が飽和しないように設計
するとはつき）シ九縦纏成分をＴｏｔシ含！ない映像に
対して検波器５の出力電圧が低くな）差分ホールド回路
６２８動作するに足るレベルに遍しない場合が生じ、焦
点電圧の増減に対応し次差分ホールド回路４の出力電圧
が得られない。

逆に、はりきルした縦線成分をあｔ〕含まない映像に対
して検波器５の出力電圧が山登多動作を行なうのに十分
なように設計するとはつき９し次層線成分を多く含む映
像に対して検波器６の出力電圧が飽和してしまい焦点電
圧の山がつぶされてしまうのでこの場合にも差分ホール
ド回路６には正しい信号が供給されず正確な山登シ動作
が行なえない。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をな（し、撮影
画像の縦線りんかく成分の多少にかかわらず良好な山登
シ動作を行なうオートフォーカス装置を提供することに
ある。

従来のオートフォーカス装置の欠点は検＃器の検波電圧
のダイナ２ツクレンジの不足にあった。

ダイナミックレンジの不足を補なう方法は何らかの自動
利得制御手段によシ検波器の出力電圧が飽和するのを防
ぐことである。本発明では検波器の出力電圧が撮影画像
の明暗差の大きな縦線成分の数に大きく依存することに
注目し、撮影画像に金管れる明暗差の大きなｌＩ線成分
の数を抽出、計数してこの計数に応じて映像信号を走査
線単位でゲートシ、検波器への入力信号を時間軸上で小
さくすることにより、検波器の飽和を防いだものである
。

以下本発明の一実ｍ例を第３図、第４図を用いて説明す
る。

第６図は本発明の一実施例であるオートフォーカス装置
の構成ブロック図、第４図は第１図の構成の動作を説明
する九めの撮影画面の模式図である。

第１図で１，２，３，４，５，６，７，８，５１．６１
はそれぞれレンズ、カメラ回路、端子、バイパスフィル
タ。

検波器、差分ホールド回路、モータ駆動回路、そ−タ、
端子、端子であって第１図を用いて説明し九従来のオー
トフォーカスａｍの構成要素と同じである。１０は電子
スイッチ、１１はローパスフィルタ、１２は微分回路、
１３はスレッシ■ルドアンプ、１４はカウンタ、１５は
ゲート信号発生回路、１６は同期分１１回路である。

第５図の構成において、電子スイッチ１０が閉じたｔｔ
であれば、レンズ１〜モータ８により構成される閉ルー
プは第１図を用いて説明し九従来のオートフォーカス装
置と全く同一であるので改めての説明は省略する。

先ず、撮影ｉｉ儂の縦線のりんかく数に対応した信号を
得る手段につき説明する。

カメラ回路２の出力信号である映像信号はローパスフィ
ルタ１１に入力された螢に微分回路１２に導かれ、画像
のりんか（部分に対応する信号を得る。ローパスフィル
タ１１が挿入されている理由はレンズ１のへリコイド位
置に依存する撮影画像のボケに対して微分回路１２０人
力信号があまり敏感に反応しないようにするためであ夛
、ローパスフィルタ１１のし中断周波数は数百キロヘル
ツ以下が層重しい。

微分回路１２０出力信号はスレッシ冒ルドアンプ１ｉて
あらかじめ定め皮しきい値以下の低コントラストのシん
か〈成分を除いた後にカウンタ１４で計数される。カウ
ンタ１４は同期分離回路１６の出力信号によ）、−直同
期信号の周期でり七ットされる皮め、カウンタ１４０針
数値は走査線が画面上左部から走査を開始し、画面右下
部で終了することにより撮影画像１枚（１フイールド）
が完成されるまでのヤんかくの数に対応する数となって
いる。

第４図（ａｌはこの様子を模式的に示したものて、図を
わかりやすくする念め走査線の数を（１）〜（７）の７
本（ｊＪ在用いられている標準テレビジ曹ン方式の実際
の走査１数は２４２．５本である。）としである、この
図の場合のりんかく数は走査線（１）には０本、走査４
９（りにＦｉ２本、の如く計数し、結局、合計でカウン
タ１４０針数値は１２となる。

次に、以上で説明し九〕んか〈数に対応した信号を用い
た自動利得制御につき説明する。

カウンタ１４の出力信号である〕んか〈数に対応し良計
数値はゲー　ト信号発生回路１＠に入力される。ゲート
信号発生回路１５は入力する計数値があらかじめ設定し
虎値よシも小であれば電子スイッチ１０を閉じたオオと
し、大であればもう１つの入力である同期分１ｍ＠路１
６の出力信号である水平同期信号、ＩＩ厘同期信号を参
照しながら電子スイッチ１０をｋＷＪ上の水平走査を一
本飛ばしになるよう開閉し、検波６５への入力信号を減
らす。

この様子を＠４図（ｂ）に示し、この場合実線で描かれ
九走査線（１）　、　（３）　、　（５）　、　（７）
では電子スイッチ１０は閉２点線で描かれた走査Ｊｌ（
２）、　（４）　、　（ａ）は電子スイッチ１０は開と
されている。

以上詳細に説明したように、本発明によるオートフォー
カス装置は、従来、縦線のりんか（成分が多いために検
波器５の出力信号は飽和してし首うため、夷好な山登夛
動作ができなかった場合にも、電子スイッチ１０の開閉
によシ検波＠５への入力信号数が減少するため飽和のな
い曳好な自動り動作が可能となる。

なお、第４図を用いて説明した例ではゲート信号発生回
路１５は入力する計数値に対応して電子スイッチ１０を
いつも閉じているか、又は水平走査層を一本おきに開閉
するかの２段階の動作しかしなかったが、必要に応じて
二本おきあるいは４本おきに閉じるなどの複数段の切替
動作、Ｔｏるいは画面上部、および下部は一本あるいは
二本おきに閉じ、画面中央部は閉じたｔまにするなどし
ても良い、このようなゲート信号発生回路１５は通常の
ディジタル回路技術、あるいはマイクロ；ンピ鳳−夕の
応用などによシ当業者にとって容易に構成しうるもので
ある。また、第４ｒＩＡの構成例では電子スイッチ１０
をバイパスフィルタ４の後部に配置したが、バイパスフ
ィルタ４の前部にあっても良い。

なお、第４１ＩＩを用いて説明した本発明の一実施例で
は電子スイッチ１０を制御する信号として、ローパスフ
ィルタ１１〜カクンタ１４による夛んか〈数計数手段を
用い九が、本発明の主目的が、検波器６の出力電圧の飽
和を防止することにあることを考えれば、りんか〈数針
数手段を用いるかわシに、２匍の両値回路を検波ｒＩ５
の出力側に設け、１方の閾値をほぼ検波器５の飽和レベ
ルに、他方をは埋積波器５の無信号出力レベルに設定し
、それぞれの出力をゲート信号発生回路１５に導くこと
によってもっと直接的に目的を達してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１ＩＮは従来のオート７オーカス装置のＳ数例を示ナ
プｐツク図、＠２図はｌ／１１１図の構成の動作を説明
するための波形図、ＢＳ図は本発明によるオートフォー
カス装置の一実施例を示す構成ブロック図、第４図（ａ
ｌ　、　（ｂｌは第３図の構成を説明するための撮影画
面模式図、である、。 １：レンズ、　２：カメラ回路。 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〜り、　　１ａ：電子スイッチ。 １１：ローパスフィルタ、１２：微分回路。 １ｓ＝スレッシ曹ルドアンプ、　　１４：カクンタ。 １５：ゲート信号発生回路、１６：同期分離回路才　／
Ｌ！１ ケ２図 道　　　　　　へクコイド１ｒｆｌ ケ　３　図 遂　４Ｇ！１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　撮會したビデオ信号から焦点整合度に対応し
   九信号を抽出する信号抽出手段と、抽出された該信号が
   最大となるように撮會レンズを制御する制御手段とを有
   して成るビデオカメラのオートフォーカス装置において
   、ビデオ信号を水平同期信号に同期して開閉するスイッ
   チ手段を介して前記信号抽出手段に導くことを特徴とす
   るオートフォーカス装置。 Ｃ２、特許請求の範囲第１項に記載し九オートフォーカ
   ス装置において、抽出された該信号があらかじめ定め死
   票−の値を超え走時は該スイッチ手段の開閉回数を減じ
   、抽出され九該信号があらかじめ定めた第二の値以下と
   なった時は該スイッチ手段の開閉回数を増すことを％徽
   とするオートフォーカス装置。 （３）特許請求の範囲第２項に記載されたオートフォー
   カス装置において、上記スイッチ手段はビデオ信号にお
   叶る縦纏りんかく成分の数を所定周期毎に計数して、該
   計数結果に依存して開閉回数が制御されるようにし危こ
   とを特徴とするオートフォーカス装置。