JPS62190975A - 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た電気信号の
高周波成分が最大になるようにレンズを駆動する自動焦
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、例えば特公昭４６−
１７１７２号公報に示されるものが知られている。

第２図はこの従来の自動焦点整合装置とはソ同じ働きを
するもののブロック図を示すものであり、１はレンズ、
２は被写体の光学情報を電気信号に変換する撮像素子、
３は前記撮像素子２より得た信号を増幅する前置増幅器
、４は前記前置増幅器３の出力に処理を加えテレビシコ
ン信号にするプロセス回路、５は各種同期信号、ブラン
キング信号等を発生する同期信号発生回路、６は前記撮
像素子２を駆動する撮像素子駆動回路である。７は前記
前置増幅器３の出力であＷ像信号より高周波成分を検出
する高周波成分検出回路で、例えば中心周波ｉＩＣ＆）
のバンドパスフィルタである。８は同じく前記映像信号
より前記高周波成分より低い周波数成分を検出する低周
波成分検波回路で、例えば中心周波数２００（ｋｌｈ）
のバンドパスフィルタである。９は前記高周波成分検出
回路７と前記低周波成分検出回路８の出力に演算処理を
し出力する演算処理回路で、例えば高周波成分検出回路
７の出力が予め定めた所定のレベル以上あるかを検出し
、所定のレベル以上あれば、高周波成分検出回路７の出
力を、燕い場合低周波成分検出回路８の出力を出力する
ように構成されている。１０は前記各周波数成分よシ基
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
。１１は基準周波数発生器で、モータ駆動回路１３を通
してモータ１４でレンズの焦点整合機構を基準周波数で
微変動させる。前記微変動によるフォーカスの変化は目
に検知できない程度であるが、映像信号に含まれる高域
周波数成分は前記変化成分を含んでいる。前記変化成分
、すなわち基準周波数成分は基準周波数検出回路１０で
検出され、同期検波回路１２で基準周波数と比較され位
相と振幅が検出される。前記検出信号はモータ駆動回路
１３に加えられモータ１４で撮像素子２の出力信号に含
まれる高周波成分が最大になるようにレンズ１の焦点整
合機構を駆動する。

以上のように副成された従来の自動焦点整合装置につい
て、以下その動作について第４図を用いて説明する。

第３図において、縦軸は撮像素子２の出力信号に含まれ
る高周波成分の振幅で、横軸はレンズ１の焦点整合装置
の位置である。近は近距離の被写体に合焦する位置、遠
は遠距離の被写体に合焦する位置である。いま、被写体
が距離Ｄ１　０所にある場合を考えると、レンズ１の焦
点整合機構が前記距離Ｄ１　　に対応した位置にある時
合焦し、高周波成分の振幅は最大となる。そして前記位
置より近距離の被写体に合焦する位置または遠距離側の
被写体に合焦する位置にズしても高周波成分の振幅は減
少する、一種の山形特性となりＩのようになる。ａｌ　
、　＆２　、　ａ３はモータ１４の基準周波数での微変
動による焦点整合機構の動きを示している。

ａｌ　　はレンズ１の焦点整合機構が被写体の距離Ｄ１
に対応した位置より近距離側にある場合のモータ１４の
微変動である。高周波成分は前記微変動に伴うフォーカ
スの変化によりｂｌのように振幅変調をうけ基準周波数
成分をもつことになる。またａ２はし／ズ１の焦点整合
機構が遠距離側にあった場合で、ｂ２はこの時受ける振
幅変調を示している。このように高周波成分はモータ１
４の微変動によって、基準周波数で振幅変調を受ける。

前記振幅変調はｂｌ、ｂ２．から明らかなように合焦位
置より近距離側と遠距離側で位相が反転する。従ってす
、のような振幅変調を受けた高周波成分から基準周波数
成分を検出し、基準周波数で同期検波した信号でモータ
１４を矢印ｃ１　　の方向に駆動するなら、ｂ２　の場
合では矢印Ｃ２の方向に駆動することになり、モータ１
４は常に高周波成分が最大になる位置へ駆動される合焦
状態を得られる。

高周波成分は第３図のＩに示すように合焦精度が高いが
、焦点整合機構の位置が合焦位置からのズレが大きくな
ると急激にその振幅が小さくなり、ノイズとの関係から
焦点整合動作が困難になる。

一方、低周波成分検出回路８より得られる低周波成分は
、第４図の■に示すように山の傾斜が緩やかで、高周波
成分と同じ合焦動作をするが合焦精度が悪くなる。しか
し焦点整合機構が合焦位置から大きくズしてもまだ十分
な振幅があり、動作範囲が広くなる。そこで、演算処理
回路９は高周波成分検出回路７の出力振幅が所定レベル
に達するまで低周波成分検出回路８の信号を出力し、焦
点整合動作させ広い動作範囲を得ている。その後、合焦
位置からのズレがある程度小さくなυ高周波成分が所定
のレベルに達すると、高周波成分検出回路７の信号を出
力し、高い合焦精度を得ている。

このように高周波成分と低周波成分を演算処理すること
によって広い動作範囲と高い合焦精度を両立させている
。

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示す問題点があった
。

低周波成分は前述したように傾斜が緩やかなために動作
範囲が広くなるが、その一方で得られる基準周波数成分
が小さくなる。本方式は基準周波数成分の位相と振幅を
検出してモータを駆動しているため、基準周波数成分の
振幅が小さくなるとモータの応答は遅くなる。従って、
本従来例では焦点が大きくズレると応答が遅くなる。こ
れでは、動く被写体をとることの多いビデオカメラ用の
オートフォーカスとしては致命的となる。

本発明は上記点に鑑みなされたもので、動作範囲が広く
かつ応答の速い自動焦点整合装置を提供することを目的
とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、被写体の光学情報を電気信号に変換する撮像
素子の撮像面に結像している被写体の結像状態を基準信
号で周期的１・光学的に変調し、前記電気信号より帯域
の異なる複数の周波数成分を検出・演算処理し、前記演
算処理した信号よシ基準信号成分を検出し、所定の演算
処理状態の場合に前記基準信号成分の振幅により結像状
態の変調量を変え、基準信号成分の位相と振幅を検出し
、前記検出信号により撮像素子の出力信号に含まれる高
周波成分が最大になるようにレンズを、駆動する自動整
合装置である。

作　　用 本発明は前記した構成により、所定の演算処理状態の場
合に基準周波数成分の振幅が所定のレベルになるよう周
期的・光学的変調量を変えるため、焦点が大きくズして
も基準周波数成分が小さくならず、モータの応答を遅く
せず動作できる。

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
６は基準周波数成分検出回路１゜で検出した基準周波数
を整流する整流回路、１６は整流された基準周波数成分
を検波し直流に変換する検波回路、１７は検波回路１６
の出力振幅によって利得の変わる利得制御回路で、振幅
が大きくなると利得が小さくなりように設計されている
。

１８は演算処理回路９によって低周波成分検出回路８の
出力が選択されているときに利得制御回路１７とモータ
駆動回路１３が接続されるようにするスイッチ回路であ
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。

いま、焦点が大きく外れ高周波成分検出回路７の出力が
所定のレベル以下で、低周波成分検出回路８の信号が演
算処理回路８で選択されていたとする。このとき、低周
波成分の示す山形特性の傾斜が緩く得られる基準周波数
成分の振幅が小さくなると、利得制御回路１７の利得が
大きくなる。

これにより周期的・光学的変調量が増え、基準周波数成
分の振幅は大きくなる。逆に基準周波数成分の振幅が大
きくなり過ぎると、再び利得制御回路が働き周期的・光
学的変調量を減らし、結局常に一定の基準周波数成分が
得られるようになる。

また、合焦時は必然的に基準周波数成分がなくなるから
、このとき利得制御回路１７が働き誤動作しないように
焦点の外れ量が小さくなり、高周波成分検出回路７の出
力が所定のレベルに達したときにスイッチ回路１８は演
算処理回路９の働きによシ基準周波数成分検出回路１１
とモータ駆動回路１３を接続する。

以上のように本実施例によれば、焦点が大きく外れて低
周波成分で系を動作させたときにも利得制御回路１７の
働きにより、得られる基準周波数成分は一定となり、モ
ータの応答も一定となり、素早く焦点が合うことになる
。しかも、次のような効果もある。焦点が大きく外れて
いるときは画像もボケており、周期的・光学的変調量を
増やしても画像への影響は少ないが、場合によっては視
覚的影響を与えることがある。しかし、このときは視覚
的に検知できるほど画像が変化しているのであるから、
充分な基準周波数成分が得られ、利得制御回路１７が働
き、周期的・光学的変調量が減り視覚的影響を与えない
ようになる。即ち、基準周波数成分を検出し周期的・光
学的変調量を制御することにより、変調による視覚的影
響も格段に低減できる。従って、低周波成分が選択され
ているときは変調量を増やし、基準周波数成分が所定の
レベルをこえたときに利得を下げるような構成やその逆
の構成であっても充分な効果が得られる。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、検出する周波数成分
の中心周波数が変わり、得られる基準周波数成分の振幅
が変化しても、常に一定の応答をする自動焦点整合装置
を提供でき、動く被写体にも追従することができ、その
実用的効果は大きい。

【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図は従来の自動焦点整合装置のブロッ
ク図、第３図は同従来例の動作説明図である。 １・・・・・・レンズ、２・・・・・・撮像素子、７・
・・・・・高周波成分検出回路、８・・・・・・低周波
成分検出回路、９・・・・・・演算処理回路、１ｏ・・
・・・・基準周波数成分検出回路、１１・・・・・・基
準周波数発生器、１２・・・・・・同期検波回路、１３
・・・・・・モータ駆動回路、１６・・・・・・整流回
路、１６・・・・・・検波回路、１７・・・・・・利得
制御回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名味　
入輔蝦惰・Ｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体の光学情報を電気信号に変換する撮像素子
   の撮像面に結像している被写体の結像状態を基準信号で
   周期的、光学的に変調し、前記電気信号より帯域の異な
   る複数の周波数成分を検出、演算処理し、前記演算処理
   した信号より基準信号成分を検出し、所定の演算処理状
   態の場合に前記基準信号成分の振幅により結像状態の変
   調量を変え、基準信号成分の位相と振幅を検出し、前記
   検出信号により撮像素子の出力信号に含まれる高周波成
   分が最大になるようにレンズを駆動する事を特徴とする
   自動焦点整合装置。
2. （２）電気信号に含まれる高周波成分の振幅が所定レベ
   ル以下の演算処理状態の場合に結像状態の変調量を変え
   、そうでないときは変えないこと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。