JPS60126976A - 自動焦点整合装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明はＴＶカメラにおける自動焦点整合装置に関する
ものである。

従来例の構成とその問題点 近年ＴＶカメラにおいては自動焦点機能が操作性の向上
という点で重要視されている。

従来技術として、撮像素子よシ得た映像信号をバンドパ
スフィルタを通すことにより高周波成分を検出し、この
検出信号の例えば１フイールド又は１フレーム内でのピ
ーク値が最大になる様に、レンズの焦点整合装置を駆動
する方式がある。

まず従来技術について第１図を用いて説明する。

１は焦点整合装置付レンズで、１４のモータでこの装置
を駆動する。２は撮像素子、３は撮像素子出力信号を増
幅するプリアンプ、４は標準ＴＶ信号に変換するプロセ
ス回路、５は同期信号発生器、６は撮像素子の走査用駆
動回路、７は映像信号の′高周波成分を通過させるバン
ドパスフィルタ（以下ＢＰＦと称す。）、８は前記ＢＰ
Ｆ出力のうち、ＴＶ受像機等に表示した時の合焦させる
画面範囲（以下画角と称す。）に相当する信号のみを通
過させるゲート回路、９は前記ゲート回路出力の１フイ
ールド又は１フレ一ム期間内のピーク値を検出する検波
器、１１はフレーム周波数の１／Ｎ（Ｎ：１以上の整数
）の基準周波数を発生する基準周波数発生回路、１０は
９の検波器出力よシ前記基準周波数成分を検出する基準
周波数成分検出回路、１２は１０により検出された基準
周波数成分を、１１により発生する基準周波数信号で同
期検波する同期検波回路、１３はモータ１４を駆動する
モータ駆動回路で、モータ１４を微動させてレンズ１の
フォーカスを周期的に微変化させる（以下ウオブリング
と称する。）為の基準周波数発生回路１１の出力信号と
、同期検波回路１２の出力信号とが入力される。

次に第２図を用いて、自動的な合焦動作について説明す
る。第２図は距離Ｄ１の被写体に対する焦点整合装置の
焦点位置を合焦位置から近距離・遠距離側に移した時の
検波回路９の出力レベルを表わしている。まず焦点位置
がＤｌより近距離の時、基準周波数によるウオブリング
Ａ１によシ、検波出力からＡ２なる基準周波数成分が検
出され、これを基準周波数で同期検波すると、Ａ３なる
正極性信号が得られる。この信号により焦点整合装置の
焦点位置は矢印Ａ４の方向に移動する。次にＤｌより遠
距離の時、ウオブリングＢ１により、Ａ２と逆位相のＢ
２なる基準周波数成分が検出され、同期検波によりＢ３
なる負極性信号が得られる。これはＡ３と逆極性である
ので焦点位置は矢印Ｂ４の方向に移動する。つまり遠・
近どちらの場合も合焦位置の方向に移動し、合焦点では
基準周波数成分はなくなるので移動を停止し、合焦点に
て安定する。

この様にレンズ系も帰環ルーズに入っているので合焦精
度は非常に高いが、画像信号そのものを検出するため同
一画面内に距離の異なる被写体を撮影したり、コントラ
ストを有する部分が画面内で一部分しかない被写体を撮
影したりする時に不都合が生じる。

これを第３図と共に説明する。令弟３図ａ）Ｋ示す様に
同一画面内に距離の異なる被写体○Ｂ■１゜０ＢＪ２　
があり、これを広い画角ａで合焦動作させると０ＢＪ１
，０ＢＩ２のどちらに合焦するかは不定であり、これは
使用者にとって、目的の被写体に常に合焦するとは限ら
ない現象となって誤動作と見なされる。これを防ぐ方法
としては画角を°狭くし画面中央部の被写体のみに合焦
させる事が考えられる。しかしながらこの方法は第３図
ｂ）に示す様に狭い画角すの中にコントラストのある被
写体が存在しない場合合焦不可能になるという欠点があ
り、特に動画を撮影するＴＶカメラにおいては被写体の
移動などで狭い画角の外に出てしまう頻度が多く重大な
欠点となる。つまり広画角・狭画角のいずれも一長一短
があり、これを解決しない限り画像のコントラストによ
るオートフォーカスというものは実用化が困難である。

発明の目的 本発明は前記の画角設定による不都合を解消し、実用的
な自動焦点整合装置を提供する事にある。

発明の構成 本発明は前述の合焦用画角として狭い画角と広い画角を
併用し、 ■　狭画角内の高周波成分が規定レベル以上あれば優先
して狭画角内の信号で合焦動作（これを狭画角ループと
略す。）を行う。

■　前記狭画角ルーズの状態で狭画角内の高周波成分が
規定レベル以下になった時、広画角内の高周波成分が規
定レベル以上あれば広画角内の信号で合焦動作（これを
広画角ループと略す。）を行わせ、広画角内の高周波成
分も規定レベル以下であれば、大きくぼけた状態と見な
して高周波成分が検出出来るまで、レンズの焦点位置を
連続的に変化させる（これをサーチモードと略す。）。

■　前記サーチモードにおいては、広画角内の高周波成
分が規定レベル以上になってもすぐ広画角ループに遷移
させず、一度レンズ焦点位置の全範囲（近距離から遠距
離まで）をサーチして狭画角ループに遷移しなかった時
に、広画角ループに遷移させる。

■　広画角ループ状態の時に、パン・テルトなどにより
別の被写体となっても、たまたま高周波成分が規定レベ
ル以上であれば、広画角ループ状態を保ち続ける不具合
を生ずる。従って狭画角ループ優先とする為に、例えば
大きな輝度変化があった事を示す信号入力や、外部マニ
ュアルスイッチ入力などによシ強制的にサーチモードに
遷移させるリセット機能を有する。

等の判断制御機能によシ、画面中央部を優先的に合焦し
、かつ中央部だけでなく画面の広い部分をも合焦可能な
実用的な自動焦点整合装置である。

実施例の説明 第４図は本発明の一実施例を示したもので、図において
１〜１４は従来例第１図に示した要素と同一であり、同
一機能については同一番号を附している。但し８，９に
ついては狭い画角用のゲート回路８ａと検波回路９ａ、
広い画角用のゲート回路８ｂと検波回路９ｂ、！：（分
かれる。９は判断・制御を行うコントローラでマイクロ
コンピュータが用いられ、ＡＤコンバータ１６の出力、
レンズ焦点位置が近距離端・遠距離端にあることを示す
レンズ位置データ、そして広画角ループ状態をリセット
するだめの外部リセット信号が入力される。１５は次の
フレーム期間までホルトされている狭画角ゲート側（９
ａ）と広画角ゲート側（９ｂ）の検波出力を順次ＡＤコ
ンバータに入力するためへアナログスイッチ、１７は狭
画角ゲート側と広画角ゲート側の検波出力の一方を基準
周波数検出回路１０の入力に切換えるアナログスイッチ
、１８はモータ駆動回路１３の入力を、帰還ループでレ
ンズ駆動するだめの同期検波回路１２の出力、ザチモー
ドで高速にレンズ駆動を行うだめの正電圧■Ｍ、負電圧
−■Ｍ、そして停止用のグランド電圧Ｇのいずれかに切
換えるアナログスイッチであり、１Ｂ、１７．１８のア
ナログスイッチの切換は全てコントローラ１９により制
御される。

次に本実施例の動作を第５図に示すフローチャートを用
いて説明する。本実施例では映像信号中の高周波成分の
検波は１フレ一ム単位で行っており、従って各フローチ
ャートの動作は１フレーム毎に行う。また、高周波成分
の有無の判別は検波出力があらかじめ設定した規定レベ
ル以上か否かの判別で行う。

まず狭画角・広画角共に検波出力が規定レベル未満の時
はサーチモードに遷移し、第４図アナログスイッチ１８
を＋ＶＭ又は−ｖＭに切換えることにより近距離側又は
遠距離側にレンズを駆動する。そして１フレーム毎に狭
画角側の検波出力をＡ／Ｄコンバータ１６により読取り
、規定レベル以上の時は狭画角ルーズに遷移し、規定レ
ベル未満の時は広画角側検波出力の判別を行う。但しこ
の時は規定レベル以上でかつ、コントローラ１９に入力
されるレンズ位置データにより近距離端又は遠距離端寸
でレンズが移動した時にカウントされるレンズ端回数が
２以上（すなわち一度全範囲をサーチしても狭画角ルー
ズに遷移しなかったことを意味する。）の時にのみ広画
角ループに遷移する。狭画角ループ、広画角ループのど
ちらにも遷移しなかった時は、前述の遠距離端又は近距
離端までレンズが移動したか否かを検出するレンズ端検
出が行なわれ、レンズ端の時はレンズ端回数をカウント
アツプすると共に、レンズ移動方向を反転する。

狭画角ループに遷移すると、まず第４図のアナログスイ
ッチ１７は狭画角検波出力側に、アナログスイッチ１８
は同期検波回路１２の出力側にセットされ、狭画角ルー
プ状態となる。この状態は狭画角側の検波出力が規定レ
ベル以上の間保持される。規定レベルより下がると、ま
ず広画角側の検波出力が読み込まれ、この出力が規定レ
ベル以上であれば広画角ループに遷移し、規定レベル未
満の時はサーチモードに遷移する。

広画角ループでは、まず遷移した時にアナログスイッチ
１了は広画角検波出力側に、アナログスイッチ１８は同
期検波回路１２の出力側にセットされ広画角ループ状態
となる。この状態においては狭画角側検波出力は常に読
み込まれ、これが規定レベル以上になると狭画角ルーズ
に優先的に遷移する。又パン、チルトなどで被写体がか
わっても、たまたま広画角の検波出力のみが規定レベル
以上で、狭画角側の検波出力は大きくぼけている為に規
定レベル未満の時は広画角ループ状態が保持され、これ
は狭い画角内の被写体を優先的に合焦させる上での誤動
作となる。この為に、広画角ループ状態を解除し、サー
チモードに遷移させるリセット機能を設けている。これ
はフレーム間で゛大きな輝度変化があった事を示す信号
やマニアルスイッチ入力をコントローラ１９の外部リセ
ット入力とする事で実現出来る。そして狭画角ループと
同様に広画角側検波出力が規定レベル未満になるとサー
チモードに遷移する。

発明の効果 以上の様に本発明によれば、画面中央部を優先的に合焦
させ、かつ画面中央部から被写体がはずれだ場合でも、
より広い画面部分に対しても合焦可能という、従来例で
述べた様な使用者に誤動作と見なされる不都合な現象が
解消され、実用的な自動焦点整合装置が具現できる。

なお、本発明はレンズウオブリング法にだけでなく、例
えば特願３６７−了２１０９に記載されている様な光路
長可変素子を用いる方式でも可能であり、また山登りサ
ーボ方式の様な自動焦点方式にも適用出来ることは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

例の構成を示すブロック図、第５図は同実施例の動作フ
ローチャート図である。 １・・・・・・焦点整合装置付レンズ、２・・・・・・
撮像素子、７・・・・・・バンドパスフィルタ、８ａ、
８ｂ・・・・・・ゲー回路、９ａ　、　９ｂ・・・・・
・検波器、１０・・・・・基準周波数成分検出回路、１
１・・・・・・基準周波数発生回路、１２・・・・・同
期検波回路、１３・・・・・・モータ駆動回路、１４・
・・・・・モータ、１５，１７．１８・・・・・・アナ
ログスイッチ、１６・・・・・・ＡＤコンバータ、１９
・・・・・・コントロー２゜ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 セー怠双１作監−長 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）撮像素子から得られる映像信号の高域周波数成分
   を通過せしめるバンドパスフィルタと、前記バンドパス
   フィルタ出力のうち撮像画面中央部の画角に相当する信
   号を通過せしめる狭画角ゲート回路と、より広い画角に
   相当する信号を通過せしめる広画角ゲート回路とを有し
   、前記狭画角ゲート回路出力が規定レベル以上の時は優
   先的に狭画角ゲート回路出力が最大となる様に、前記狭
   画角ゲート回路出力が規定レベル未満でかつ前記広画角
   ゲート回路出力が規定レベル以上の時は広画角ゲート回
   路出力が最大となる様に焦点整合装置を駆動する事を特
   徴とする自動焦点整合装置。 χ２）狭画角・広画角ゲート回路の両川力とも規定レベ
   ル未満の時は、焦点整合装置の焦点状態を近距離から遠
   距離まで変化せしめるレンズサーチモードの状態にする
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動焦点整
   合装置。 （３）サーチモードにおいて、広画角ゲート出力のみが
   規定レベル以上あった時は、近距離から遠距離までサー
   チして狭画角ゲート出力が規定レベル未満の時に広画角
   ゲート出力が最大となる様に焦点整合装置を駆動する事
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の自動焦点整合
   装置。 （４）広画角ゲート出力が最大になる様に焦点整合装置
   を駆動する状態を強制的に解除し、前記サーチモードの
   状態に遷移させる機能を有する事を特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の自動焦点整合装置。