JPS6097783A - ビデオカメラの自動焦点調整装置 - Google Patents

ビデオカメラの自動焦点調整装置

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JPS6097783A
JPS6097783A JP58205606A JP20560683A JPS6097783A JP S6097783 A JPS6097783 A JP S6097783A JP 58205606 A JP58205606 A JP 58205606A JP 20560683 A JP20560683 A JP 20560683A JP S6097783 A JPS6097783 A JP S6097783A
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

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等の自動焦点調整装置に関する。
ビデオカメラの自動焦点調整方式として、超音波の反射
時間、赤外線による三角測量、CCDによる三角測量、
像の位相ズレの検出方法(TCL方式)がある。
ビデオカメラには高解像度撮像管または撮像板というセ
ンサが内蔵されているので、このセンサをAF(自動焦
点調節)のセンサに利用することができる。
このセンサをAF、(自動焦点調節)のセンサに利用す
ると、例えばTCL方式と比較すれば、附属光学系(ビ
ームスプリンタ、結像用レンズ)が不用になり、小型化
ができる。
また撮像管(坂)の解像が高いので細かい被写体パター
ンとか白黒ハイコントラストの段差型チャート、白地に
黒−直線などのパターンの合焦が可能である。
このようなビデオカメラの特徴を利用した自動焦点合せ
装置として、ビデオ信号の高周波成分を検出し、画面の
精細度に対応する焦点電圧に変換し、この焦点電圧が最
大値になるようレンズの距離環(ヘリコイド)を回転制
御する、いわゆる“山登り制御”が知られている。この
方式はN HK技術研究報告、昭和40年、第17巻、
第1号1通巻第86号P21〜 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f
P細に述べられている。
この方式は、ビデオ信号を用いて焦点合せ動作を行うた
めに、独立の測定機構で測距した結果でヘリコイド位置
を制御する方式に比べて構造の簡単である利点がある。
近時、一般にビデオ信号等の画像情報の処理を行う場合
、高価な高速のA/I)コンバータでA/D変換し、そ
のデータを高速のCPUでFFT変換を行う手段が多く
採用されている。
しかし前記山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動
焦点調整方式を、前記ii!ii4#!処理技術により
実現しようとすると、A/DコンバータでA(illi
テあること、FFT変換にある一定の演算時間を有する
(高速のCPUを使えば数msで処理できる)ので実時
間処理を要求される場合問題が生ずる。
本発明の目的は、前述した山登りサーボ方式によるテレ
ビカメラの自動焦点調整に示されている方式を、比較的
安価なアナログ回路によって前処理を行い、その後A/
D変換して、CPUを演算処理を行うことによってコス
トホーマンスの良い自動焦点調整装置を提供することに
ある。
前記目的を達成するために、本発明による自動焦点調整
装置は、ビデオカメラの焦点調節が最も良く行われたと
きに、ビデオ信号に含まれる高い周波数成分が多くなる
ことを利用して焦点調節を行うビデオカメラの自動焦点
調整装置において、基準となる正負の同じ大きさの振幅
を有するビデオ信号の高周波域幅に対応する時間間隔の
矩形波の信号を発生する基準信号発生回路と、ビデオ信
号と前記基準信号とを乗算するアナログ乗算回路と、前
記乗算回路の出力電圧を絶対値電圧に変換する絶対値回
路と、前記絶対値回路の出力電圧を電流に変換する変換
回路と、前記電流を積分する積分回路と、前記積分回路
の出力をディジタル量に変換するA/D回路と、前記A
/D回路出力を順次比較して最も大きい値が得られる方
向にレンズ駆動を制御する制御回路から構成されている
以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
第1図は本発明による自動焦点調整装置の実施例を示す
ブロック図であって、主としてビデオカメラ用APシス
テムの構成部分を示しである。
まずこのシステムの基本構成を説明する。
ビデオレンズlによって撮像板2の光電変換面に形成さ
れた被写体像はビデオ信号として取り出される。
または撮像板2から出力されるビデオ信号は映像増幅回
路3により増幅される。
Vs(基準となる高周波の矩形波形)信号発生回路10
は前記映像増幅回路3により増幅されたビデオ信号の同
期パルス(帰線消去時間、垂直同期信号、水平同期信号
を含む)を基準として、基準となる高周波の矩形波形を
発生する。
Vs倍信号基準となる高周波の矩形波形は正および負の
同じ振幅の大きさを有し、水平期間に対して高い周波数
を持っている。
アナログ乗算回路4は、ビデオ信号とVs倍信号の積を
めるアナログ乗算回路である。
絶対値回路41は、アナログ乗算回路4の出力をその絶
対値に対応する電圧に変換する回路である。
電圧電流変換回路5は絶対値回路41の出力電圧を対応
する電流に変換する回路である。
アナログ積分回路6により、前記電圧電流変換回路5の
出力電流が積分される。
アナログ積分回路6の出力電圧はA/D変換のためにサ
ンプリング回路7により、一定期間保持さる。
直並列変換回路11は矩形波のVs発生回路10におけ
るVsの発生するタイミング時間をコントロールする回
路である。
マイクロコンピュータ9はA/Dコンバータ8のディジ
タル出力を演算処理し自動焦点調節のためのデータをモ
ータ駆動回路14等に出力する。
レンズlはモータ駆動回路14により駆動されるモータ
13により駆動される。
モータ13の回転量つまりモータ13の移動量はフォト
カプラ12を持つエンコーダにより、レンズの移動情報
としてマイクロコンピュータ9に入力される。
撮像レンズ1が任意の位置にある状態において撮像板2
から生ずるビデオ信号は映像増幅回路3で増幅される。
いまテレビ画面上で第2図に示す画像が生成されたとき
、理解を容易にするために一つの水平走査線に着目し、
そのビデオ信号は第3図に示す。
良く知られているように、レンズ1により最も良い焦点
調節状態が形成されたときに、そのビデオ信号は最も多
い高周波成分を含む。
画面上の視界のaの部分の走査線−Lのビデオ信号を抽
出し、そのビデオ信号の高周波成分を取り出して、焦点
合致を行う場合についてさらに説明する。
第4図にビデオ信号と基準となる矩形波(Vs倍信号の
関係を示しである。なお第4図において、ビデオ信号は
時間軸に対して拡大しである。
矩形波は振幅Vmで、基準電圧(゛例えば0ボルト)に
対して正、負の電圧をもつ(平均電圧は0ボルト)。
ビデオ信号のある時刻、例えばt−nΔtについて考察
する。
第1図の乗算回路4においてViとVsの乗算電圧が出
力されるわけであるが、第4図に示す波形の場合、次に
示す関係が成立する。
VixVs=・・・・・+ (−Vm) ・f ((n
−1)Δt)+ (Vm) ・f (nΔt) + (
−Vm) ・f ((n+1)Δt) + u/m) 
・f ((n+2)Δt)+・・ ・・・(11 +11式は次の式に変形できる。
VixVs=・−−・+Vm・ (f (nΔ1)−f
(n−1)Δt) +Vm・ (f ((n+2)ΔL
)−f ((n+3)Δt)l +・・・・・・・(2
) (2)式は次の意味をもつ。
t= (n−1)Δtにおけるf (t)の差をΔとす
れば、(3)式が成立する。
Δ−f (nΔL) −(((n−1)Δt ) −+
31このΔはt= (n−1)Δt、t=nΔもの時間
差nΔt−’(n−1)Δを一Δtを示す。
原関数Δを時間間隔における差となるので、f (t)
の勾配が大きくなればこのΔが大きくなる。
すなわち、高周波成分が多いことはΔの値が大きくなる
ことを意味する。
(2)式は、各時刻において、Δtの時間間隔に対する
原関数の差分を加算したことになる。
原関数が時刻の増加に対して増加するならば、Δ〉0に
なる。しかし、時刻の増加に対し、原関数が減少すれば
、Δく0になる。この場合、原関数が時刻の増加に対し
て、一度増加し、再び減少するとすれば、(2)式では
Δ〉0.Δ〈0の各項の加算のため相殺されてしまう。
高周波成分の含有をモンホールするのであるから(2)
式を変形して各項の絶対値を加算する。すなわち f” Vi−Vs#・−・+Vml f (nΔ1)−
f[(n−1) Δt)l +Vm l f ((n+
2)Δt)−f C(n′+3) Δt)l+−・ ・
・・・(4) (4)式で示す加算式を導入すれば良い。
そこで(4)式を満足する回路は第1図に示す絶対値回
路41を用いる。
絶対値回路41には乗算回路4の出方を受けて前記Δt
だけ遅らせた信号が形成し、その信号と前記遅らせてい
ない出力の間で前記(4)式の関係を満足するタイミン
グでサンプリングして両者間の差をめる、その差(絶対
値)を出力する。
この正電圧は電圧電流回路5で電流変換される。
この電流は積分回路6にてコンデンサに充電される。
この充電電圧は(4)式に対応する電圧が得られるねし
りである。
このVcの電圧はザンプルボールド回路7で、サンプリ
ングされ、その出力電圧はA/D変換中、一定に保持さ
れる。
A/Dコンバータ8によってディジタル量に変換され、
CPU9によって読み取られ、メモリに記憶される。
このディジタル量は(11で示す高次のフーリエ係数に
比例しているので、ビデオ信号の高周波成分に対応して
いるわけである。
レンズの合焦点をめるためのモータ制御は、まず一定量
決めた方向にレンズを繰り出し、その時点のビデオ信号
から前述のディジタルD (t)を記憶する。次に再び
同じ方向にレンズを繰り出し、再度ビデオ信号から前述
のディジタルD(t+1)をめる。
もし、D (t+l)>D (t)ならばさらに同じ方
向にレンズを繰り出す。
再度ディジタルl’D(t+2)をめ、D(t+2)>
1)(t+1) ならば同じ方向にレンズを繰り出す。
もし、D (t+2)<D (t+1)ならばレンズの
繰り出し方向を逆向にする。その結果ディジクル1)(
t+3)をめて過去のデル夕と比較する。
この操作を繰り返すことによってディジクル量が當に最
大値に収斂するようにCPU9が判断し、モータ13の
回転方向を制御する。
常に、ビデオ信号の高周波成分、すなわちフーリエ係数
を最大に保持するようにレンズの繰り出しを制御するこ
とによって焦点合致を行うわけである。
ビデオ画面上で中央部にコントラストのない特殊画面で
、焦点合致が不可能な場合、画面上でコントラストのあ
る部分をめて回路が作動して、コントラストのある部分
が見つかれば、その点の最高コントラストになるようレ
ンズ制御を行い、焦点合致を行う。この場合当然、CP
U9には画面上でコントラスト部分をサーチする手順(
順序)はプログラム化されている。
中央部でコントラストがない場合、CPU9から直列デ
ータにVs発生のタイミングデータの直並列変換回路1
1を加える。この回路11はVs発生回路10に対して
、走査線の何本口に対してVs倍信号発生するかのタイ
ミングデータを並列信号でVs発生回路10に印加する
。このデータによってVs発生回路10は走査線のfI
IS本目にVsを発生するかを決める。
Vs発生回路10は、同時に水平帰線期間に積分回路6
のコンデンサの両端をトランジスタで短絡し、充電電圧
を0にセットする。
本発明による自動焦点調整装置は、ビデオ信号の高周波
成分を検出する方法として乗算回路4と電圧電流変換5
とアナログ積分回路6で構成することによってビデオ信
号の高周波信号のフーリエ係数をめる場合、FFTδ1
算による演算時間が長い点に比べ、定時間で演算できる
しかも水平時間中にA/Dコンバータがディジクル変換
すればよいので、A/Dコンバータ変換速度は比較的遅
い1.C,で可能であり、より回路が安くなる。
ビデオ信号をA/D変換する場合、ディジクル化量子化
による誤差が生ずるがアナログ回路の場合時間軸上の量
子化誤差は少ない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自動焦点調整装置の実施例を示す
ブロック図である。 第2図は、画面上の任意の走査線を示す略図である。第
3図は水平走査線に対応するビデオ信号を示すグラフで
ある。 第4図は基準信号と、ビデオ信号の関係を拡大して示し
たグラフである。 1・・・撮影レンズ 2・・・撮像板 3・・・映像増幅器 4・・・乗算回路41・・・絶対
値回路 5・・・電圧電流変換回路 6・・・積分回路7・・・
サンプルホールド回路 8・・・A/Dコンバータ 9・・・CPU10・・・
Vs(基準信号)発生回路 11・・・直列変換回路 12・・・ホトカプラ13・
・・モータ 14・・・モータ駆動回路特許出願人 京
セラ株式会社 代理人 弁理士 井 ノ ロ 壽 2・2図 才3図 第4m 手続補正書 昭和58年12月1癲。 特許庁長官 若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和58年特 許 願第205606号2、発明の名称 ビデオカメラの自動焦点調整装置 3、補正をする者 4、代 理 人

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ビデオカメラの焦点調節が最も良く行われたと
    きに、ビデオ信号に含まれる高い周波数成分が多くなる
    ことを利用して焦点調節を行うビデオカメラの自動焦点
    調整装置において、基準となる正負の同じ大きさの振幅
    を有するビデオ信号の高周波域幅に対応する時間間隔の
    矩形波の信号を発生° する基準信号発生回路と、ビデ
    オ信号と前記基準信号とを乗算するアナログ乗算回路と
    、前記乗算回路の出力電圧を絶対値電圧に変換する絶対
    値回路と、前記絶対値回路の出力電圧を電流に変換する
    変換回路と、前記電流を積分する積分回路と、前記積分
    回路の出力をディジタル量に変換するA/D回路と、前
    記A/D回路出力を順次比較して最も大きい値が得られ
    る方向にレンズ駆動を制御する制御回路から構成したビ
    デオカメラの自動焦点調整装置。
  2. (2) ビデオカメラの焦点調節が最も良く行われたと
    きに、ビデオ信号に含まれる高い周波数成分が多くなる
    ことを利用して焦点調節を行うビデオカメラの自動焦点
    調整装置において、基準となる正負の同じ大きさの振幅
    を有するビデオ信号の高周波域幅に対応する時間間隔の
    矩形波の信号を発生する基準信号発生回路と、前記基準
    信号発生回路の信号発生時点をビデオ信号に含まれる同
    期信号を基準として、画面上の特定の位置に対応するよ
    うに発生させる直並列変換回路と、ビデオ信号と前記基
    準信号とを乗算するアナログ乗算回路と、前記乗算回路
    の出力電圧を絶対値電圧に変換する絶対値回路と、前記
    絶対値回路の出力電圧を電流に変換する変換回路と、前
    記電流を慎分する積分回路と、前記積分回路の出力をデ
    ィジタル量に変換するA/D回路と、前記A/D回路出
    力を順次比較して最も大きい値が得られる方向にレンズ
    駆動を制御する制御回路から構成したビデオカメラの自
    動焦点調整装置。
JP58205606A 1983-11-01 1983-11-01 ビデオカメラの自動焦点調整装置 Granted JPS6097783A (ja)

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JPH0562504B2 JPH0562504B2 (ja) 1993-09-08

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5397826A (en) * 1977-02-07 1978-08-26 Ricoh Co Ltd Focal point detecting system
JPS58169109A (ja) * 1982-03-31 1983-10-05 Hitachi Ltd オ−トフオ−カス装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5397826A (en) * 1977-02-07 1978-08-26 Ricoh Co Ltd Focal point detecting system
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