JPS5966274A - 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】 〔発明６目的〕 本発明はオートフォーカス装置に係わり、特にビデオカ
メラに好適なオートツー−カス装置に関するものである
。

〔従来技術〕

従来、ビデオカメラあオートフォーカス装置として、映
像ｍ号中の高域周波数成分から撮影画面の精細度を検□
出し、精細度が最大となるようにレンズの位置を制御す
るいわゆる山登り方式が知られている。この方式はたと
えば本出願人が先に出願した特、開昭５６−５１１６４
号などに詳細に述べられている７５７．、以下第１図を
用いてこの方式を部門に説明する。同図で１はレンズ２
はカメラ回路、３は焦Ａ量検出回路、４は差分検出回路
、５はＩ）？モータ駆動用制御回路。

６はｌ）Ｃモータ１．７はレンだ１あ焦点距離検出回路
、８はレンズ移動範囲計算回路、９はレンズ位置検出回
路である。

レンズ１に入射する被写、体よりの光はカメラ回路２で
電気信号に変換される０この電気信号の高域周波数成分
はレンズ１のピント状態が甘ければ少なく、ピントが倉
っているほど多いことを利用して、焦点距離出回路苧は
カメラ回路２の出力信置を高域フィルタを通過させた後
択画面１枚を形成する期間ζすなわち１フイ一ルド期間
（テレビジョン方式の場合へ秒）にわたって検波積分し
、ピントの合い具合が良いほど旨い電圧（以後この電圧
を焦点電圧と呼ぶ）を出力する。従って、この方式のオ
ートフォーカス装置は、ＪＪＣモータ６により、レンズ
１のピント部分を駆動し、かつ、レンズ位置検出回路９
でその時点のレンズ１の位置を記憶、確認し１ な□か□ら、差分検出回路４で焦点業検出回路６の、出
力である焦点電圧の増加あるいは減少を、検出し焦点電
圧が増加している間はＩＪＣモ＝□り駆動用制御回路５
はＤＣモータ６の回転方向門その壕まに保つことにより
レンズ１のピントがますます合う方向へと制御し、つい
にはジャストピント点を行きすぎて差分検出回路４の出
力が減少を検出した時点で、６Ｃモータ駆動用−ｊ−回
路５は９−夕６を逆転し・そ、れまでの過程ア最も高い
焦点電圧を得、九装置１．すなわちジャストピント点へ
とレンズ位置轡出回路９？出力信号を参照しつつレンズ
１を戻す。ここで、焦点距離検出器７およびレンズ移動
範囲計算回路８は、あらかじめ定めたピント合わせ可能
距離範囲、たとえば至近距離１．５ｍ〜無限遠（■）を
確保するために設置される。すなわち、レンズ１の必要
な移動範囲はレンズ１の焦点距離により異なり、レンズ
１のズーム倍率が低い場合には、被写界深度が深いので
その範囲ゆ狭くて良く、レンズ１のズーム倍率が高くな
るにつれて広くなることを利用して、オート、フォーカ
ス装置の合焦動作所要時間を短縮し、かつ誤動作などに
よるピント外れの確率の増大を未然に防ぐ。レンズ位置
検出回路、９はレンズ１の位置が上述のレンズ移動範囲
計算回路８の指示する範囲内にあることを確認するため
にも用いら些、レンズ１のピント合わせ機構に連動する
接触式あるいは非接触式ポテンショメータなどが用いら
れる。

以上が、山登り方式のオートフォーカス装置の動作であ
る。

さて、この装置に用いるモータとして、通常のＩ）　Ｃ
モータを使用するかわりに、それ自身が無接点構造であ
るパルスモータを使用−ｔ−ること（例えば、特開昭５
６−１４７１３２号参照）ができれば、装＋１９長寿命
化が達成できる利点が生ずる。さらには、し、、ンズ１
の位置、をパルスモータを駆動するパルスの数ケカウン
トすることにより知ることができるため、同時にレンズ
位置検出回路９を削除することにより低コスト化が行な
えると単純な理解をし勝ちであるがζ・この　□アイデ
ィアをその′！！ま適用するには棹々の問題がある。

第１の問題点は、ビデオカメラの撮像信号から焦点電圧
を得ていることに起因する。すなわち、テレビジョン方
式では、一枚の画像が１秒０ 毎という一定時間周期で完成するため、ピント合抄せに
用いる焦点電圧も一定周期毎にしか得られず、従って差
分検出はめ秒毎、あるいはその整数倍の時間毎に行なわ
れることになる。□ＤＣモータにより、レンズ１の位置
駆動が一定速度で連続的に行なわれる場合、差分検出周
期に生スルレンズ１の移動量は一定なので、この１秒毎
という断続的な動作は問題を生じないが、パルスモータ
により、レンズ１の位置駆動が差分検出の周期と異なる
周期で、階段的に行なわれる場合は、差分検出の周期で
ある１秒の間に生０ するレンズ１の移動量が各差分検出周期間で士１パルス
駆動分の変動を生ずることにより、必ずしも−・定の値
とならないので、□発生する差分電圧にむらを生じ、誤
動作を生じやすくなる□。

これはＤ　Ｃモータの駆動スピードが各州分周期で一定
でないことに相当す゛ると考えれば蓮解しやすい。この
現象はパルスモニタの°駆動周期が１秒に対して十分小
さな値の場合は問題とならないが、パルスモータの駆動
周期が一秒に近ずくにつれて大きな障害となるのは明白
である。

その・第２の問題・は、レシズ１の位置検出に関するこ
とである。パルスモータを使用する場合上記したパルス
の数をカウントｆるととによりレンズ１の相対的な位置
の移動を検出することはできるが、オートフォーカス装
置が必要：とするレンズ１の絶対位置を知ることかで膚
ない。

すなわち、オー　トラオーカス装置の動作の初期状態た
とえば装置の電源が投入された時のレンズ１の絶対位置
が知られない限り、パル艮の数をカウントして得たレン
ズ１の検出位置と、実際のレンズ１の位置は平行的□な
ズレを有してしまうため、レンズ１の位置訃移動範囲計
算回路８の定める絶対位装置の範囲にと、どり）、る、
こ、とができ、ない。更には、仮憾し、ン、ズ１（１７
Ｊ期倍、す知□りえたとし、□その位置番基準としてパ
ルス数’　ｔ′”’−ｔｙウントした□としてもレンズ
１の検出位置、、ｊ！正、シシンズ１の□位置をとらえ
ているとするわけにはいかな！、そ、ｏ竺申は１．・ク
ルスモータとレンズ１のピア）移門構造な接結する機構
が実′質的ｉり♀有□するた′→２．長期動作のうちに
このガタによる空送り誤、差が蓄積しンしまい、その旗
門分が無視できな七なることによる。

ト萌？目１　　　　■　　　　　　　　　　□本発明あ
目的は、上記した欠点のない、・ジスモー。夕によるレ
ンズ駆動、機構を有するオートフォーカス装置を提供す
ることにある○　　　。

□〔発明の概要〕 上詰！的を達成するため、本発明におけるオートフォー
カス装置においては、パルスモータの駆動タイミングを
焦点電圧が更新されるタイミングに同期さ姦て行雇うこ
とにより、各差分周期期間での送りパルス数を同一にす
る。さらに、オートフォーカス装置の初期動作時などに
レンズが、どの位置にあってもパルスモータをレンズ移
動機構の端たとえば無限遠位置に十分おしあてられる以
上の時間、又はパルス数だけ駆動すると同時に、その時
９点のレンズ位置メモリを初期値にセットしてからオー
トフォーカス動作に移行することでレンズ位置の絶対値
を検出する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図を用いて説明する。同
図で１．２．！Ｉ、４，７．．ｅは各々レンズ、カメラ
回路、焦点桃、検出回路、差分検出回路、焦点距離検出
回路、移動範囲計算回路であり、第１図を用いて説明し
た従来のオートフォーカス装置の同一番号を付した機能
９回路と同一の機能を有する０′１０はレンズ１のピン
ト合わせ機構を駆動するパルスモータ、１１はレンズ位
置メモリ、１２はこすりつけ回路、１３は端子１４はパ
ルスモータ駆動制御回路である。パルスモータ駆動制御
回路１４はパルスモータ１０の駆動タイミングパルスを
焦点電圧が更新されるタイミングに同期しヤ発生する。

この点は後に詳述する。

こすりつけ回路１２０機能は、パルスモータ１０により
駆動されるレンズ１のピント合わせ機構の位置（、レン
ズ位置）を□、レンズ位置メモリ１１の内容と一致させ
るだめの初期位置合わせにあり、それは下記の２動作か
ら晟る。　　　□（動作１）初期位置合わせ：オートフ
ォーカス装置の動作開始時、たとえばこの装置が装備さ
れたビデオカメラの電源の投入直後にこすりつけ回路１
２は、端子１６に信号が印加されたことを検出し、パル
ス・モータ駆動用制御回路１４を介１〜てパルスモータ
１０を所□定方向たとえば無限遠方向へと、レンズ１の
レンズ移動機構の全ストロークを移動させるに十分な所
定のパルス数だけ駆動すると□共に、レンズ位置メモリ
１１の内容を所定□の初期値、たとえばセロに設定する
。

このようにすると、オートフォーカス装置の勤作□開始
時に、レンズ１のレンズ位置が！、かｉる位置にあろう
とも、その位置はパルスモータ１０の駆動に併、うて寅
夷限二労向に移動して；遂には無限遠□位置にある機構
的なストッパに突き当りそ０後は）：）ｂ７−Ｅニー１
ｊＯ，がデ転、、し？’ｐ無限遠位ス・モータ駆動用制
御゛回路１４より全て送出された直後はレンズ位置は無
限遠位置にあり、レンズ位置メモリ１１の内容もその位
置に対応し、た値となテンている、以上が動作１である
。その後のオートフォーカス動作は、パルスモータ駆動
回路１４の送出パルス数に対応してレンズ位置メモリ口
の内容を増加、あ、るいは竺少させるこ、とにより、し
：／ズ位置とレン〉位置メモリ１．１の内容は絶対値と
シで一致することになるので、この構成の場合も、後述
のガタがない限り第１図を□ Ｆ７．−７１作ゆ行藩ゎｈ’ｂの＋ニーーに推察できる
。

（動作２ご山登り動作害のレンズ倍型補正：上記した動
作１．憾よって初期位置合わされた後のレンだ位置とレ
ンズ位１輯）４．、　ＩＪ月の内容は、雪の後、のオー
トフォー、カス動作で、パルス・モ、、−夕駆動、回路
１４がパル、スモーク１ｏを送る正転又、は、逆、転の
パルス数と、レンズ位置メモ１月１の内容の増：１加又
は、減少を対応させて行なえば、ずれを生じること、が
無諭、かに見える１、しかしながらパルス、モータ１０
トレ、ンズ１のピントＮ１１節機構ヲ歯車又、はそ、れ
、に類する構造により減速させて、又は、減速さ哀゛ず
、に連結する通、常・の方法では、この、連結、区、、
間にわずかながちガタを有し、・１ルスモーク１０の駆
動、、、停止９反転の毎にこのガタによるし、ンズ位置
、、＋１！：レン、ズ位置メモリ１１の内容が誤差を生
じ、長時間の動作中にこの誤差分が蓄積し、貯芥し得な
い値となる。そこで、通常の、オート、イオーカス動１
作をしている間もレンズ位置メモ、：Ｊｌ、１の内容が
あらかじめ定めた値より先の（動作１）で設定した所定
の初期値に近い値となつ乍場合は、こすりつけ回路１２
はパルス・モータ駆動回路１４を、差分検出回路４の出
力に優、先して駆動し、パルスモニタ１０を一担、（動
作１）と同じ所定の方向、たとえば無限遠方向へとあら
かじめ定めたバ、ル、ス、、数尼け、送、ると共に、レ
ンズ位置メモリ１１の内容を所定の初期値たとえばゼロ
に設定し直してから改めてパルスモータを反対方向に駆
動した後に、パルス−、モータ駆動回路１４の制御入力
を差せ検出回路４に戻す。

このようにすると、それまでのオートノオ・−カス動作
中の誤差蓄積盆が補正さ些る。この場合の送りパルス数
は（動作１）より少ない数で良いのは９１日であり、通
常は継パルスで良いのでこの（動作２つによ、；　、＝
ｔ−−トフォーカス装置の　。

本来の動作はほとんどそこなわれない。、以上が（動作
２）である６、　、　　　　　　　　。

第３図にこすりつけ回路、１２を下イクロコンピュータ
のプログジムとして実施した例を示す。。

同図で、電源の投入など、を、第２図の端子１３に印加
される信号で検知した場合、用意され、たレンズ送り、
カウンタにレンズの機構、的な移動可能！囲よりも、犬
なる数（たとえば１２Ｂ）をセットしレンズをあらかじ
め定めた方向（、，０方向）に送ると同時、にレンズ送
りカウンタの内容をそれに連動上でセロ（又は負）にな
るまで減算し、これが終了した時点で、レンズ位置メー
モリ１１め内容を初期値にクリアすることによりこすり
つけ回路１２の（動作１）を行なっている。

父、こすりつけ回路１．２の（動作２）はオートフォー
カス動作のプログラムの中に含まれてふ・す、オートフ
ォーカス動作の途中でレンズ位置メモリ１１の内容が一
定の数Ｃ（たとえばＳ）以下となったら、上記・したレ
ンズ送りカウンタの内容をあらかじめ定めた数Ｃより大
きな数（たとえば１０）だけレンズを（動作１）と同じ
方向に駆動し、その後レンズ位置メモリ１１の内容を初
期値にクリアしてヲ１、ら、レンズを至近方向に駆動し
１．オートフォーカス動作に復帰する。同図において、
パルス・モータ駆動回路１４．差分検出回路４．レンズ
位置メモリ１１．レンズ移動範囲計算回路８などの検出
、制御回路は同一マイクロコンピュータ内・に収納□可
能であり、当業者にとってはたとえば日立製作所製のワ
ンチップ４ビツトマイク′ロコンピユータＨＭ’Ｃ８４
４゜８ＭＣ８４５などを用いて容易に構成しうる１次Ｋ
　ハルそモーター０の駆動を差分検出回路４と同期させ
る方法につき説明する。第２図中でカメラ回路２からパ
ルスモータ駆動回路１４に導かれた線はテレビジョン信
号□の垂直同期信号妄はそれに類する信号線を示してお
υ、パルス・モータ駆動回路１４ｉｄ差分検出回路４の
指令に応じてこの信号に同期してパルスモータ１０を駆
動し、パルスモータ１０を正転あるいは逆転させる。

従ってパルスモータ１０はテレビジョン信号の垂直同期
信号に同期した位相でとの垂直同期信号周期毎に、あら
かじめ定められたパルス数たとえば１パルスに相当する
量だ轄レンズ１のレンズ位置を移動させることになる。

このようにすると焦点量検出回路３の発生する焦点・電
圧の更新される周期が上記垂直□同期信号と一致してい
るので、隣接する焦点電圧の差、すなわち差分検出回路
４で増加、ある”いは減少判断される電圧・：に寄与す
るルンズトのレシズ□位ｉ′：移動姻：が一定で□ある
ζどを意□味す：るので１、差□分電圧の□むらカド生
じな込ことにな′シ、誤動作が□生じない。

次に以□上説耐したパルスモー□り１ｏの駆１１；差分
検出回路−４と同期さ□せ不動”作をマイクロフン・ピ
ユータ寸実施する場合につき説明□する。第４図は′□
第２図に示１し九本発明の実施例□の構成のう１、差分
検出回路４．゛パルス・モ」□り１Ｂ””ｍ制御回路１
４．移動□範囲１算回路８．レシズ位置メモ１月１．：
こすりつけ回路１２をマイクロコニ／′ンユータ１００
により構成しており、その動作１機能は第２図の構成の
それぞれの構成の動作、ｍ能と同一である。ｔｏｉはプ
ロ久ラムを格納す％’にめのＲＯＭ、′１０２はＣＰＵ
、１ｏ３はメモリとして使用す、ＲＲＡＭ’、１□ｏ４
は入出力端子群、１ｏ５はタイ→であ・す、□それぞれ
はマイクロコンピュータ１００に内蔵されている。第４
図において、移動範囲計算回路８．レンズ位置メモリ１
１．こすりつけ回路１２がマイクロコンピュータ１ｏｏ
で構成しうるのは明らかであり、その説明は省略する。

第５図はパルスモータ１０の駆動を焦点１％圧の差分検
出動作゛と同期させるマイクロコンピュータ１００の動
作を説明するだめのプログラムのフローチャート、第６
図は波形図である。第４図にセいてカメラ回路２から撮
影映像信号に対応する垂直同期信号（第６図（ａ）に示
す）が端子１０７に入力される。端子１０７には、マイ
クロコンピュータ１００の割り込み入力端子が接続され
ているので、この端子１０７に垂直同期信号が印加され
ると、第５図に示またプログラムが始動され、タイマ１
０５が起動する。この場合、、・タイマ１′０５の動作
時間は垂直同期信号周期の約プが選択されているので、
タイマ１０５は第６図（ｇ）に示す様に、垂直同期信号
に同期して、・その周期の１は動作し、残りの−は停止
していることになる≦従って、第６図（ｈ）に示すよう
に、タイマ１０５の起動および停止に対応してその都度
パルスモータ１０を駆動すれば、パルスモータ１０はカ
メラ回路２より供給される垂直同期信号に同期して動作
し、レンズ１の位置を移動させることになる。一方ミカ
メラ回妬２において、撮影−像信号は、第６図（ｂ）に
示す′ように、垂直同期信号に同期して出力され鴛いる
ので、焦点電圧もこれに同期して廃年すフ二とこに焦点
電圧波形（同図（Ｃ））が垂直同期信号周期め中程で縞
加し垂直同期信号の立ち上シ時割に′着口電位にクリア
されているのは、焦点電圧発生回路６に番いで、撮影画
面の中央付近に対応する映像倫秀是けを通過させてから
その高域廟波数成分を検波積分じて積分′電圧を□得、
その栖分電圧逅となりの撮像信萼に対応する積分電圧と
混合するめを防止する目的で購直□同期信号の立ち上シ
で一分電圧をクリアすることにより焦点量・圧を得てい
　　　　゛るからアある。廃生じた焦点電圧は、第８図
’（ｄ）に示すクイ゛ミングバ□ルスを第４図中の端子
”１０φに発生させる□ことにより’　Ａ／Ｄ変換器３
１でゲイジタル量に変換し七マイクロコンビ゛ユータ１
′面に入力し、ＲＡ’Ｍ　ＩＯ２内に確保された焦点電
圧゛メモリに格納すネ。従って、々イクロコンピュータ
、、、ｉ　ｃ＋、ｏが認知する焦点電圧は、、第６図（
ｅ）′に模式的に示す如く、垂直同期信号□に同期した
値１となる。マ、イクロコ、ン、ビラータ１００は、こ
の゛記憶した焦点電圧の値と先行して同様に、興憶した
焦点電圧の値の差ｆ：ＣＰＵ１０２で計算することによ
り差分検出を行なう。この差、、分検・出は、マイクロ
コンピュータ１００に垂直同期信号周期で撮影画像に対
応した焦点電圧が入力されるわけであるから、第６図（
ｇ）顛示す如きタイミン、グで垂・直同期信号に同期し
て、行なわれる。以上説明したように、マイクロコンピ
ユー・ｌ１１００は、差分検出動作と、パルスモータ１
０の駆動タイミングの両方を垂直同期性・号に同期して
行なう。ここでパルスモータ１０の正転、逆転、停止が
差分検出の結果あるいは移動範囲計算の結果などにより
行ない得るのは説明するまでもなく理解されるので第４
図の構成が第２図に示した構成と同一の動作９．機能を
有する。

なお、上記の説明で、マイクロコンピュータ１００の割
り込み信号入力として垂直同期信号を用いたが、この信
号入力は、垂直同期信号そΩものではなくても、これに
同期した信号であ・れば１．第５図のフローチャートの
タイマの動作：時間、、を変更、したり、オ、るいはフ
ローチャートに記・載さ、れたクログラムブロックの順
序金入れかえ・、ることにより同一の機能を実現しうる
。また、・第４１に示した構成、ではＭ〕変換器３１を
用りたが、とのＶｖ変換器の機能もマイクロコンビ１ユ
ータ１００に内蔵さすることは容易である。

〔発明の効果〕

以上、第２図〜第６図を用いて詳細に説明したように本
発明によるパルスモータを用いたオート７メーカス装置
は、従来のＤＣモータを用いた装置に′対して高い信頼
性を有し、かつ接触式あ・るいは無接触式：、のボテツ
ショメータな、ど：を川砂たレンズ位置検出回路が不要
なので：安価である０なお、本発明の実施例、による説
明では、差分検出回路が焦点電圧の発生周期、すなわち
へ秒毎に増減検出動作を行なうとして説明したが、−減
検出動作の基本が相異なるし・ン′ズ位、置間のボケの
差を検、中することにあることを考えれば１．所定のパ
ルス数をモータ駆動回路が送出する毎に一分検出動作を
行なうことにしても良いＱは明白であり、この場合はレ
ンズ位置メモ９１１に所定の数を計数する毎にリセット
されると同時に差分検出回路４に差分検出や作を指示す
るための指令回路を挿入す°れば良い。

また、上記した説明では、レンズ１．のピント調節機構
には特に触れなかったが、この機構はどの様な方式で４
．　Ｊｌいが、ヂルスモータの効率が同一形状の１）Ｃ
モー　タに比す不低いことなどからレンズの後玉９全那
あるい、は一部、コンベンセータ部など小さくて軽り部
分を移動して行なう方式に特に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＩ）　Ｃモニタを用いた従来の山登り方式のオ
ートフォーカス装置、を示す構成ブロック図、第２図は
不発明によるパルスモータを用いたオート７メーカス装
置の゛−実、施例を示す構成ブロック図、第６図は第２
図の構成の一部をマイクロコンピュータで実施する場合
のフローチャーｈ　ｌ第４図は□本発明の別の実施例の
構成を示す構成ブロック図、第５図は第４図の構成め動
作を説明するだめのフローチャート、第６図は波形概念
図である。 に・！レンズ□　２華・・カメラ回路　３・・・焦点量
検出回路　４・・・差分検出回路　５・・・モータ駆動
回路　６・・・Ｄ　Ｃモータ　７川魚点距離検出回路　
８・・・移動範囲計算回路　９・・・レンズ位置検出回
路　１０・・・パルスモータ　１１・・・レンズ位置メ
モリ１２・・・こすりつけ回路　３１・・・へ４Ｊ変換
器　′１０１・・・ＲＯＭ　１０２・・・ＣＰＵ　　１
０３・・・ＱＡＭ＝（ｏ４・・・入出力端子群　１０５
・・・タイマ１００・・・マイクロコンピュータ　１０
７・・・割込み・入力端子 維１図 １ 艷　３　ｌ ＠朗吸殺入↑Ｊと′ 第　５　口 １　　　ら　　　旧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　撮影した被写体の映像信号の高域周波数成分より
   焦点量を抽出し、該焦点量が最大となるように撮影レン
   ズのピント合わせ機構をモータで駆動してピント合わせ
   を行なうオートフォーカス装置において、該モータとし
   てパルスモータを用い、咳パルスモータの駆動周期を該
   映像信号を生成する周期に同期させることを特徴とする
   オートフォーカス装置。 ２、　上記装置に入力端子とメギリを設け、ｊｌ力端子
   に信号が印加された時は、該パルスモータをあらかじめ
   定めた方向Ａに、あらかじめ定めだパルス数Ｂだけ駆動
   すると共に該メモリの内容をあらかじめ定め・た数Ｃと
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のオー
   トフォーカス装置。　　　　　　　　　　・３、　該メ
   モリの内容を該パルス：モータの駆□動方向、パルス数
   に対応して増加あ：るいは減少させ、その過程で該メモ
   リの内容と、該数Ｃとの差があらかじめ殖めた別の値１
   ノ以下となったらオートフォーカス動作を一時中断して
   該パルス：−タを該方向”Ａ　Ｋ　ｖ数Ｂより少ないあ
   らか七め楚めだ別のパルス数Ｅだけ駆動すると共畝ｉメ
   モリの内容を該数Ｃとした後に該バｉスモータを該方向
   Ａと逆方□向に駆動してから該吊断已ていたオートフォ
   ーカス動作を再開するこ□とを特徴とする特ｉｔ青求の
   範囲第２項記載のオートフォーカス装置。