JPS62146080A - 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 本発明はビデオカメラの撮像素子より得られる映像信号
の高周波成分が最大になるようにレンズの焦点整合装置
を駆動する自動焦点整合装置に関するものである。

従来の技術 従来の自動焦点整合装置としては、たとえば特願昭４３
−９１９４４号に示されるものがある。

第３図は前記従来例と同じ働きをする自動焦点整合装置
のブロック図を示すものである。１はレンズ、２は撮像
面に結像している被写体像を電気信号に変換する撮像素
子である。３は前記撮像素子２の出力信号を増幅する前
置増幅器、４は前置増幅器３の出力信号に種種の処理を
加えテレビジョン信号にするプロセス回路である。５は
プロセス回路４や撮像素子駆動回路６に同期信号やブラ
ンキング信号を供給する同期信号発生装置である。

６は前期撮像素子２を駆動する撮像素子駆動回路である
。７は撮像素子２より得た電気信号の高周波成分を検出
する高周波成分検出回路で、例えば中心周波数１ＭＨｚ
　のバンドパスフィルタである。

８は［ｙＩ記高周波成分より基準周波数成分を検出する
基準周波数成分検出回路である。）９は基準周波数発生
器で、基準周波数を同期検波回路１０に供給するととも
に、モータ駆動回路１１に供給し、レンズ１の焦点整合
装置をモータ１２で微変動させて、フォーカスを目に検
知できない程度に変化させる。前記変化により前記電気
信号の高周波成分は基準周波数で振幅変調を受ける。１
０は同期検波回路で、前記基準周波数で、基準周波数成
分検出回路８で検出した前記レンズ１の微変動により高
周波成分に含まれる基準周波数成分を同期検波し、その
振幅と位相を検出する。前記検出された信号はモータ駆
動回路１１に加えられ撮像素子２より得られる電気信号
の高周波成分が最大になるようにモータ１２を駆動する
。

以上のように構成さｎた自動焦点整合装置について、第
４図を用いて、その動作を説明する。

第４図において、横軸はレンズ１の焦点整合装置の位置
を示しており、近は近距離の被写体に焦点が合う位置で
あり、遠は遠距離の被写体に合う位置である。縦軸は高
周波成分の振幅を示している。いま、被写体までの距離
がＤとすると、前記焦点整合装置がｐｉＴｒ記距離りに
対応する位置ｄにちる時、合焦しｒｉｆＪ記高周波高周
波成分は最大になり、その位置より近距離側、遠距離側
にズしても減少する山形特性になる。さて、前述したよ
うにモータ１２は基準周波数で微変動しているが、２Ｌ
、、＆２はその様子を示したものである。ａ、はレンズ
の焦点整合装置がｄより近距離側にある場合のモータの
微変動を示しており、この時高周波成分は＋ｆｆｆ記微
変動によるフォーカス変化によりす、のような振幅変調
を受ける。２Ｌ２は遠距離側の振幅変調の様子を示した
ものである。前記す１．ｂ２の振幅変調は図から明らか
な様に焦点整合装置が合焦位置より近距離側にあるか遠
距離側にあるかによって位相が反転する。従って、ｂ、
の信号を基準周波数で同期検波し、前記同期検波した信
号でモータを矢印Ｃ１の方向に駆動すると、ｂ２の信号
では矢印Ｃ２方向に駆動することになり、常に高周波成
分が最大になる点で安定することになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記構成では以下に述べるような、問題
点を有していた。

現代一般的なテレビジョン方式は、インターレース方式
と呼ばれるもので、撮像素子より得られる電気信号は、
その垂直走査周波数ｆｖの半分の周波数成分まで有して
いる。従って、前述の基準周波数ｆｓとしてはｆｖ　／
　４が設定される。これは、例えば次式で表される。

ｆｓ　＝　ｓｉｎ　（２ｒｒ　ｔｆｖ／ａ　）一方、撮
像素子は光の入力によって発生した電気信号を一定の時
間次々と積分し、その後所定の方法で出力する。よって
、撮像素子より得られる電気信号に含まれる高周波成分
が受ける振幅変調は、次式で表される。

Ａ’！（＝ＡＩ（（１＋Ｓｉｎ　（２πｔｒｖ　／４＋
φ））Ａ、：高周波成分の振幅 これは、基準周波数と前記電気信号に含まれる基準角波
数成分の位相がずれることを意味し、同期検波回路１０
が十分に動作せず、自動焦点整合装置としての機能も十
分に果たさない事を意味する。

また、６７７式は被写体の画面上の位置によって、得ら
れる基準周波数成分の量が変わることを意味し、実用上
問題となる。

本発明はかかる点に鑑み、前述した撮像素子の持つ積分
機能や読み出しによる基準周波数成分の位相のずれが引
き起こす、自動焦点機能の低下のない自動焦点整合装置
を提供する事を目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、被写体の光学的情報を電気信号に変換する撮
像素子と、基準となる信号を発生する手段と、前記撮像
素子の撮像画に結像している被写体像を＋ｉｆｆ記基準
となる信号で周期的・光学的にボカす手段と、ｔｆ？前
記ポケにより撮像素子より得らｎる電気信号の高周波成
分に含まれる変調成分の位相と振幅を１）１ｉ記基塾と
なる信号で検出し、＋ｉｒｒ記検出信号で前記高周波成
分が最大になるようにレンズの焦点整合装置を不動する
手段と、ｆｔｒＪ記周期的・光学的にボカす際か［ｊＮ
記変調成分の位相を検出する際の基準となる信号の位相
を制御する手段か、もしくは変調成分の位相を制御する
手段のうち少なくとも一つを有する自動焦点整合装置で
ある。

作用 本発明は前記した構成により、基準周波数成分または基
準周波数の位相を制御して、基準周波数で基準周波数成
分の位相と振幅を正確に検出し、十分な自動焦点整合機
能を果たす事を可能にする。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例における自動焦点整合装
置のブロック図を示すものである。第１図において、１
３は基準周波数発生器９で出力された基準周波数の位相
を曲成のφ分だけ遅らせる位相制御器である。

以上のように構成された本実施例の自動焦点整合装置に
ついて、以下その動作を説明する。

同期検波回路１ｏに入力される基準周波数成分は、周期
的・光学的にボカす位相が前記位湘制御器１３によって
φだけ遅れるために、基準周波数と同じ位相になり、正
確にその位相と振幅が検出される。従って、本実施例で
は、撮像素子の積分機能や読み出しによる電気信号の位
相遅れかもたらす、自動焦点整合機能の低下を完全に解
消することができる。また、前記位相制御により、画面
中央部分の基準周波数成分の量が最大になるように設定
されている。一般に使用者は被写体を画面中央部にして
使用するため、実用上画面の位置によるＦ）ｆ？記信号
量の変化の問題は解消できる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す自動焦点整合装置
のブロック図を示すものである。同図において、１４は
テレビジラン信号によって構成される画面の特定の部分
だけを取り出すゲート信号を発生するゲート信号発生器
、１６は前記ゲート信号発生器のゲート信号によって高
周波成分検出回路７の出力信号の特定部分だけを取り出
すゲート回路、１６はゲート信号発生器１４にどの部分
を取り出すか指示を与えるとともにその指示によって位
相制御器１７の位相変化量を変える制御回路、１７は位
相制御器１３とほぼ同じ構成であるが制御回路１６の信
号によって位相の変化量を変えることが出来る位相制御
器である。

前記のように構成された第２の実施例の自動焦点整合装
置について、以下その動作を説明する。

本実施例の自動焦点整合装置は第１の実施例とほぼ同じ
働きをするが、ゲート回路１５の働きによって画面の特
定の部分の高周波成分が最大に成る様に、すなわちその
部分の被写体に焦点が合うような働きをする。この場合
位相制御器１３の働きによって性能は向上するが、さら
にゲート回路１６によって取り出される部分の高周波成
分の周期的・光学的ボケによる変調量が最も大きくなる
ようにするのが動作として最適である。そこで、位相制
御器１７は制御回路１６の指示によって、前述の状態に
なるようにゲートの位置により基準周波数の位相を変え
ている。これにより、ゲート回路で取り出した部分の変
調量が最大になり、自動焦点整合機能が増大する。

以上のように、本実施例によれば、撮像素子による位相
の遅れが解消出来、性能が向上するとともに、ゲート回
路の位置に応じ基準周波数の位相を変える事□により、
画面上の任意の被写体に対し常に最良の自動焦点整合機
能が得られる。

なお、第２の実施例において、基準周波数成分検出回路
８がゲート回路１５の出力信号を一定タイミングでピー
クホールドしその後基準周波数成分を検出するものであ
れば、その出力信号の位相はゲート回路の位置に関係な
く一定になる。従って、同期検波回路１ｏに人力される
基準周波数は常に一定の位相でよくなり、逆にモータ駆
動回路１１に人力される信号は位相制御器１３と１７を
合成した回路を通過する必要がある。

また、位相制御器１３は同期検波回路１ｏの前や基準周
波数成分検出回路８の後にあっても同様な働きをするこ
とは言うまでもない。

また、位相制御器の制御ｉ＋には、撮像素子の読み出し
方法等によって変わることは言うまでもない。

さらに、周期的・光学的にボカす手段が本文で述べた方
法にとられれないことは言うまでもない。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、撮像素子の持つ積
分機能や読み出しによる基準周波数成分の位相のずれが
引き起こす、自動焦点機能の低下のない自動焦点整合装
置を提供する事ができ、その実用的効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の自動焦点整合装置の
ブロック図、第２図は本発明の他の実施例の自動焦点整
合装置のブロック図、第３図は従来の自動焦点整合装置
のブロック図、第４図は同従来例の動作を説明するだめ
の波形図である。 １・・・・・・レンズ、２・・・・・・撮像素子、７・
・・・・・高周波成分検出回路、８・・・・・・基準周
波数成分検出回路、９・・・・・・基準周波数発生器、
１ｏ・・・・・・同期検波回路、１２・・・・・・モー
タ、１３・・・・・・位相制御器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体の光学的情報を電気信号に変換する撮像素子と、
   基準となる信号を発生する手段と、前記撮像素子の撮像
   面に結像している被写体像を前記基準となる信号で周期
   的・光学的にボカす手段と、前記ボケにより撮像素子よ
   り得られる電気信号の高周波成分に含まれる変調成分の
   位相と振幅を前記基準となる信号で検出し、前記検出信
   号で前記高周波成分が最大になるようにレンズの焦点整
   合装置を駆動する手段と、前記周期的・光学的にボカす
   際か前記変調成分の位相を検出する際の基準となる信号
   の位相を制御する手段か、もしくは変調成分の位相を制
   御する手段のうち少なくとも一つを有する自動焦点整合
   装置。