JPS62147870A - ビデオカメラのオ−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】 〔産業上の利用分野〕 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
。

〔発明の概要〕

本発明ビデオカメラのオートフォーカス装置はレンズユ
ニットと、このレンズユニットのフォーカスを制御する
フォーカス制御手段と、このレンズユニットよシの被写
体光像が得られる撮像手段と、この撮像手段より得られ
る映像信号を供給するフレームメモリ（又はフィールド
メモリ）ト。

このフレームメモリ（又はフィールドメモリ）の所望の
ウィンＰ位置を選択する様にしたウィンド位置選択手段
と、この選択された位置のウィンド内に於ける近隣画素
間のデータの差を計算する演算回路とを有し、この演算
回路の演算信号に応じてこのフォーカス手段を制御して
フォーカスを制御する様にすると共にこの演算回路の演
算信号が最大になる様にフォーカスを制御する様にする
ことにより、被写体の焦点を合せたい部分を所雫の部分
に選択できるようにすると共にこのオートフオーカス装
置を小形化できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

先にビデオカメラのオートフォーカス装置として赤外線
をレンズ系外から発射し、この反射信号から被写体との
距離を計測し、これによりフォーカスを自動調節する様
にしたものが提案されている。これは第３図に示す如き
もので、例えば被写体（１）を撮影するものとし、被写
体（１）にフォーカスレン：ｇｅ（３）とマスターレン
ズ（４）とで構成されるレンズユニット（２）ヲ向け、
このレンズユニット（２）を透過し走光束を撮像管（６
）の撮像面（６ａ）に結像させ。

撮像’ｉ！ｆ　（６）で電気信号に変換し、この撮像管
（６）に得られる電気信号を増幅回路（刀を介して信号
処理回路（８）に供給し、信号処理回路（８）で同期信
号等を付加してこの出力端子（８ａ）に適正な複合映像
信号を得、この映像信号をビデオテープレコーダ等テ記
録する如くする。なお、第３図例のレンズユニツ）　（
２）　ｔ−構成ｆるフォーカスレンズ（３）及ヒマスタ
ーレンス（４）は夫々１枚のレンズで示したが、実際に
は複数のレンズ群より構成されていて、フォーカスレン
ズ（３）はフォーカス調整リング（５）を回動させるこ
とによシ光軸方向に動いてフォーカスを調整することが
出来るようになっている。

ここで、このビデオカメラは、オートフォーカス機能を
有するもので、この第３図に示したものは赤外光による
三角測量方法で被写体からの距離を検出するアクティブ
形のオートフォーカス機構を有する。このオートフォー
カス機構は、レンズユニット（２）に近接させて赤外発
光部（１１１と赤外受光部ａ７Ｊとを備える。この赤外
発光部αＤ及び赤外受光部ａｚの位置は、第４図に示す
如く、レンズユニット（２）の光軸ａと平行に発光部（
１１１を構成する発光部レンズ（ｌｌｂ）とこのレンズ
（ｌｌｂ）の後方に赤外線発光ダイオード（ｌｌａ）を
配置し、同様にレンズユニット（２）の光軸ａと平行に
受光部（１２１を構成する受光部レンズ（ｌｌｃ）とこ
のレン’　（ｌｌｃ）の後方に赤外線受光セ／す（１２
ａ）　、　（１２ｂ）を配置しである。発光部１１１の
赤外線発光ダイオ−Ｐ（ｌｌａ）の位置は。

発光部レンズ（ｌｌｂ）の光軸すとの間隔にが後述する
モータα穆により駆動されて変化するものである。

また、赤外線受光センナ（１２ａ）　、　（１２ｂ）は
、左右に第１赤外線受光センナ（１２ａ）と第２赤外線
受光センサ（１２ｂ）とに２分割しである。そして、発
光部レンズ（ｌｌｂ）を介した赤外線発光ダイオード（
ｌｌａ）からの赤外線を被写体（１）に向けて照射し、
被写体（１）の表面での反射光を受光部レン！　（１２
ｃ）を介して赤外線受光センナ（１２ａ）　、　（１２
ｂ）に入射させる。

このようにすることにより、例えばレンズユニット（２
）から被写体（１１までの距離が一定であるとすると、
発光ダイオード（ｌｌａ）と発光部レン−’　（ｌｌｂ
）との間隔βを変えることで、赤外線受光センナ（１２
ａ）　、　（１２ｂ）への赤外線照射部Ｃの位置が動き
、間隔２が特定の値のときに赤外線照射部Ｃが第１赤外
線受光センサ（１２ａ）と第２赤外線受光センサ（１２
ｂ）とに半分ずつ、即ち双方の受光センサ（１２ａ）　
。

（１２ｂ）に同量ずつ赤外線の入射がある。このとき（
７）ｆｉｌｌが、レンズユニット（２）から被写体（１
）までの距離に対応した特定の間隔ｐとなり、この被写
体（１）までの距離が変化するごとに特定の間隔２も変
化し、この間隔Ｐの検知で被写体（１）までの距離を検
出することが出来る。

以上のようにして距離が検出されるもので、第３図に示
す如く、モータαｌによる駆動で発光部レンｆ　（ｌｌ
ｂ）の光軸すと発光部ａυとの間隔ｉの変化に連動して
フォーカス調整リング（５）が回動するようにし、赤外
受光部Ｏ２は双方の赤外線受光センサ（１２ａ）　、　
（１２ｂ）に入射する赤外線の光量の差に応じた電圧の
電気信号を出力し、増幅回路０３を介して比較器αｅの
一方の入力端子（１６ａ）に供給する。そして、比較器
＋１６１の他方の入力端子（１６ｂ）に電源［りからの
基準電位を供給し、比較器（１６１で双方の入力信号を
比較して、この比較の結果によシモータ制御回路αηに
制御信号を供給し、モータ制御回路ａＤによりモータα
ｇを所定量回転駆動させ、赤外発光部Ｕの発光ダイオ−
Ｙ　（ｌｌａ）の移動及びフォーカス調整リング（５）
の回動を行わせる。そして、双方の赤外線受光センナ（
１２ａ）　、　（１２ｂ）に入射する赤外線の光量の差
がないときに赤外線受光部Ｌ５から出力する電気信号の
電圧と電Ｍ（１５１からの基準電位の電圧とを等しくし
、比較器ｔｔｅで双方の入力信号の電圧に差がないとき
にはモータαｇの回転を止めて７オーカス調整を止め、
被写体（１）に対する良好なフォーカス調整がされた状
態即ちジャストフォーカス状態となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから斯るビデオカメラのオートフォーカス装置に
於いては、赤外線発光ダイオード（ｌｌａ）、発光部レ
ンズ（ｆｌｂ）　、第１及び第２の受光センサ（１２ａ
）及び（１２ｂ）　、受光部しｙ　、ｅ　（１２ｃ）等
の距離測定用の付加部品を必要としているので、この付
加部品等の製造上の加工精度、付加部品の特性のばらつ
き等多くの問題があり、また２等付加部品を取シ付ける
のでレンズ系の形状が大きくなり、更に斯るオートフォ
ーカス装置に於いては一般に焦点を合わせる点が例えば
画面中央と特定されていた。

本発明は斯る点に鑑み、距離測定用の付加部品を必要と
せず且つ画面内に於ける被写体の任意の位置に焦点を合
わせることができる様にすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明ビデオカメラのオートフォーカス装置は第１図に
示す如く、レンズユニット（２）と、このレンズユニッ
ト（２）の７オーカスを制御するフォーカス制御手段（
５）　（１８１と、このレンズユニット（２）よシの被
写体光像が得られる撮像手段（６）（６ａ）と、この撮
像手段（６１（６ａ）より得られる映像信号を供給する
フレームメモリ■と、このフレームメモリ■の所望のウ
ィンド位置を選択する様にしたウィンド位置選択手段ｃ
２１１ノと、この選択された位置のウィンド内に於ける
近隣画素間のデータの差を計算する演算回路（２３とを
有し、この演算回路！２渇の演算信号に応じて、このフ
ォーカス手段（５）　（１８１を制御してフォーカスを
制御する様にすると共にこの演算回路（２漕の演算信号
が最大になる様にフォーカスを制御する様にしたもので
ある。

〔作用〕 本発明に依れば近隣画素間のデータの差を計算し、この
近隣画素間のデータの差が最大になる様にフォーカス手
段（５）　（１８１を制御しているので（焦点が合って
いるときにはこの近隣画素間のデータの差が大きくなる
。）、自動的に焦点を合わせることができ、またこの近
隣画素間のデータの差を計算する部分をフレームメモリ
（イ）よりウィン・ド位置選択手段圓ノにより所望の部
分に選択できるので被写体（１）の所望の部分に焦点を
合わせることができる。

〔実施例〕

以下第１図を参照しながら本発明ビデオカメラのオート
フォーカス装置の一実施例につき説明しよう。この第１
図に於いて第３図に対応する部分には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。

この第１図例に於いてもフォーカスレンズ（３）とマス
ターレンズ（４）とで構成されるレンズユニット（２）
を設けると共にフォーカスレンズ（３）をフォーカス調
整リング（５）を介してモータαｌで光軸方向に移動で
きる如くし、このレンズユニット（２）のフォーカスを
調整することが出来る如くする。このフォーカスレンズ
（３）を透過して得られる被写体（１）よりの光束をｌ
＆儂管（６）の光電変換面より成る撮像面（６ａ）に結
像させる如くする。この撮像面（６ａ）に得られる映像
信号を増幅回路（７）を介して信号処理回路（８）に供
給し、この信号処理回路（８）の出力端子（８ａ）に複
合映像信号を得る如くする。

本例に於いては撮像面（６ａ）より得られる映像信号を
アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換回
路Ｃ２４）を介してフレームメモリ（２１に供給する。

また（２Ｄはフレームメモリ■のウィン）’　（２０ａ
）の位置を選択するウィンド位置選択回路を示し、この
ウィンド位置選択回路（２Ｄの入力端子（２１ａ）には
キー＆　　Ｐにより選定した所望の位置選定信号が供給
され、このウィンド位置選択回路Ｑυよりのウィンド位
置選択信号がアｒレスカウンタ＋２２１を介してフレー
ムメモリ（至）に供給され、これによりウィンド（２０
ａ）の位置が決定される。この場合このウィンド（２０
ａ）の位置はキーボード釦よシ任意に指定できる如くす
る。このフレームメモリ■の選定されたウィンド（２０
ａ）内の記憶データを所定のタイミングで読み出してマ
イクロプロセッサより構成される演算回路（ハ）に供給
すると共にウィンド位置選択回路Ｑυよシのウィンド位
置選択信号をこの演算回路（ハ）に供給する。この場合
本例に於いてはこのウィンド内の記憶ｒ−夕を赤色信号
Ｒ１緑色信号Ｇ及び青色信号Ｂに分けて夫々第２図に示
す如くセグメントメモリに入力して記憶する。このマイ
クロプロセッサより成る演算回路（ハ）に於いてはこの
セグメントメモリに記憶された赤色信号Ｒ１緑色信号Ｇ
及び青色信号Ｂの夫々について水平方向ｉ、垂直方向ｊ
の近隣画素データとの差を計算し、それをウィンド（２
０ａ）内で行い、これを全て加算し、このデータを第１
番目のデータ（フレーム単位で読み出すときには第１番
目のフレームのデータ）として演算回路（ハ）のメモリ
に格納しておく。この場合筒■番目のデータＤＩは次式
で表現できる。

ｏｒ　＝　Ｉ）ｒｇ　＋　ＤＩＧ　＋　ＤＩＲここでＤ
ＩＲは赤信号凡のデータ、ＤＩＧは緑信号のデータ、Ｄ
ＩＲは青信号Ｂのデータである。

またこの場合この演算回路（２３よりアップ・ダウンカ
ウンタ（ハ）に所定の値例えばフォーカスレンズ（３）
がこの移動範囲の中間位置になる値Ｉを供給する如くす
る。その後この演算回路（ハ）よシこのアップ・ダウン
カウンタ（ハ）を［＋ＩＪづつ増加又は「−１ｊづつ減
する如くする。このアップ・ダクンカウ／り（ハ）の出
力信号をディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ−
Ａ変換回路（至）を介してモータ制御回路αηに供給し
、とのモータ制御回路αＤの出力信号によシモータα梯
を正又は逆回転してフォーカスレン１（３）を光軸方向
に移動する如くする。この演算回路（ハ）に於いては、
このカウンタ（ハ）に「＋１」してフォーカスレンズ（
３）を、それだけ−の方向に移動し、そのときのフレー
ムメモリ翰のウィンＰ（２０ａ）のデータを所定タイミ
ングで読み出し、上述同様にこのデー夛を計算し、これ
をメモリに格納した第１番目のデータＤＩと比較して、
その第■＋１番目のデータＤＩ＋１がこの第１番目のデ
ータＤＩよシも大きかった場合は、更にこのカウンタ１
２５）をｒ＋ＩＪＬ、上述同様にしてこの第１＋２番目
のデータＤＩ＋２と第！＋１番目のデータＤＸ＋１　と
を比較し、これらの操作を順次繰り返し、第１＋Ｎ番目
のデータＤＩ　十Ｎが第１　＋　ｉｙ　−１番目のデー
タＤＩ＋Ｎ−１より小さくなったときには、この第１＋
Ｎ−１番目のデータＤＩ＋Ｎ−１が最大のデータを示す
ことになるので、カウンタ□□□にはこの「Ｉ＋Ｎ−Ｉ
Ｊを入力したままとする。この場合本例に於いては、焦
点が合っているときには近隣画素間の映像信号のレベル
の傾きが最大となるので、上述データが最大のときを焦
点が合っているときと判断するものである。

また他の場合で第１＋１番目のデータＤＩ＋１が逆に第
１番目のデータＤＩよりも小さかった場合は、カウンタ
（ハ）をｒ−２ＪＬ、て、フォーカスレンズ（３）ヲそ
れだけ他の方向に移動し、そのときのフレームメモリ■
の選定されたウィンド（２０ａ）のデータを所定タイミ
ングで読み出し、上述同様にこのデータを計算し、この
計算されたデータＤＩ−１とこの第１＃目のデータＤＩ
とを比較する。もしこのとぎも第１．３目のデータＤＩ
の方が大きければ、このカウンタ（２９をｒｌＪとして
保持する如くする。またこのときこの第１番目のデータ
ＤＩがこのデータＤＩ−１よりも小さければ、更にこの
カウンタ（ハ）を「−１」し、上述の如くデータの比較
をし、このデータが最大のところにカウンタ（ハ）の値
を固定する。

この場合実際にはこのビデオカメラより得られる映像信
号は動画が対象となるので以上の動作を高速（−（−ム
レンノのモータ（ＩＦｊが追従する範囲で高速）で行わ
れる。

本例は上述の如く構成されているのでフレームメモリ■
のウィンド（２０ａ）を被写体（１）の所望位置く対応
する部分に位置を選択することにより、被写体（１）の
所望部分に焦点を自動的に合わせることができる。また
本例に依れば映像信号の近隣画素のレベル差の最大にな
る点を捜して焦点合わせをしているので距離測定用の付
加部品を必要とせず、このため製造上の加工精度」整の
煩雑さ、ばらつき等の問題がなくなると共に小形化する
ことができる利益がある。

上述実施例に於いてはフレームメモリ■を使用したが、
この代シにフィールドメモリを使用しても上述実施例と
同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。

また上述実施例に於いては撮像管（６）を使用した例に
つき述べたが、この代ｆｉ　Ｋ　ＣＣＤを使用したイメ
ージヤ−等その他の撮像手段が使用できる。また更に上
述実施例に於いてはウィンド（２０ａ）内の色信号を赤
色信号Ｒ１緑色信号Ｇ及び青色信号ＢＫ分離して、近隣
画素のデータの差を計算する様にしたが、この代りにウ
ィンド（２Ｏａｌ内の信号の輝度信号だけＫよりデータ
差の最大点を計算する様にしても上述同様の作用効果が
得られることは容易に理解できよう。また上述例ではセ
グメントメモリを使用したが、これを省略することがで
きる。この場合は前述式の水平方向の近隣画素間の引算
に当るｄＬＪ−ｄｉ＋ｌｅＪをコーディングを考慮して
、同じ色の近隣画素が選ばれるようにｄｉｓＪ−ｄ　１
　＋ｎ　＋　Ｊのｎを選べば良い。例えば赤色、緑色及
び青色点順次フィルタの場合ｎ　＝　３である。垂直方
向についても同様とする。

また本発明は上述実施例に限ることなく本発明の要旨を
逸脱することなくその他種々の構成が取り得ることは勿
論である。

〔発明の効果〕

本発明に依れば近隣画素間のデータの差を計算し、この
近隣画素間のデータの差が最大になる様にフォーカスレ
ンズ（３）を制御しているので自動的に焦点を合わせる
ことができると共にこのデータの差を計算する部分であ
るフレームメモリ（至）のウィンド（２０ａ）を被写体
（１１の所望位置に対応する部分に自由に選定すること
ができるので被写体（１）の所望部分に焦点を合わせる
ことかできる。また本発明に依れば近隣画素のレベル差
の最大になる点を捜して焦点合わせをしているので距離
測定用の付加部品を必要とせず、このため製造上の加工
精度、ｖＩｌ整の煩雑さ、ばらつぎ等の問題がなくなる
と共にそれだけ小形化することができる利益がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明ビデオカメラのオートフォーカス装置の
一実施例を示す構成図、第２図は第１図の説明に供する
線図、第３図は従来のビデオカメラのオートフォーカス
装置の例を示す構成図、第４図は第３図の侠部の例を示
す構成図である。 ｍ　は被写体、（２）はレンズユニット、（３１はフォ
ーカスレンズ、（５）はフォーカス調整リング、（６）
は撮像管、（６ａ）は撮像面、αＤはモータ制御回路、
αＳはモータ、■はフレームメモリ、（２０ａ）はウィ
ンド争、１２Ｄはウィンド位置選択回路、（ハ）は演算
回路、（ハ）はアップ・ダウンカウンタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レンズユニットと、該レンズユニットのフォーカスを制
   御するフォーカス制御手段と、上記レンズユニットより
   の被写体光像が得られる撮像手段と、該撮像手段より得
   られる映像信号を供給するフレームメモリ（又はフィー
   ルドメモリ）と該フレームメモリ（又はフィールドメモ
   リ）の所望のウインド位置を選択するようにしたウイン
   ド位置選択手段と、該選択された位置のウインド内に於
   ける近隣画素間のデータの差を計算する演算回路とを有
   し、該演算回路の演算信号に応じて上記フォーカス制御
   手段を制御してフォーカスを制御する様にすると共に上
   記演算回路の演算信号が最大になる様にフォーカスを制
   御する様にしたことを特徴とするビデオカメラのオート
   フォーカス装置。