JPS63107276A - オ−トフォ−カス回路 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、撮像素子から得られる映像信号をもとに、焦
点の自動整合を行うビデオカメラのオートフォーカス回
路に関する。

（ロ）従来の技術 ビデオカメラのオートフォーカス装置において、撮像素
子からの映像信号自体を焦点制御状態の評価に用いる方
法は、本質的にバララックスが存在せず、また被写界深
度の浅い場合や遠方の被写体に対しても、正確に焦点が
合せられる等位れた点が多い。しかも、オートフォーカ
ス用の特別なセンサも不必要で機構的にも極めて簡単で
ある。

この方式のオートフォーカス回路は、基本的には特開昭
６０−１０３７７６号公報に開示きれる様な山登りサー
ボ方式と呼ばれる制御方法にてフォーカスモーフを制御
する。即ら、撮像映像１８号の高域成分を評価値として
検出し、この評価値を１フイールド前のものと常時比較
し、極大値をとる様に常にフォーカスモーフを微小振動
きせ統ける吃・、のである。

また、実開昭６０−１３５７１２号に見られる様にフォ
ーカスリングを一方向に駆動して評価値が増加傾向から
減少傾向に転じる点を極大点として、この点にフォーカ
スリングを戻して停止きせるものもある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 前述の如く、前記従来技術においては、評価値を１フイ
ールド前の評価値と直接比較して減少すればフォーカス
リングを反転あるいは停止せしめる様に制御していた。

ところで、実際のビデオカメラによる撮影において、カ
メラと被写体が共に静止している場合には、前記従来技
術の方法により良好なオートフォーカス動作が期待でき
る。

しかし、カメラ自体あるいは被写体の一方でも動いてい
る場合には、合焦の良否にかかわらず、評価値自体が変
動する。特に所謂子ぶれによるカメラぶれ、被写体の急
激な動きによる被写体ぷれの場合に問題が生じる。ふれ
とは露光時間（通常のビデオカメラでは１７６０秒か１
７３０秒）に撮像素子の結像面における被写体像が動く
ために生じるもので、結果的に被写体の細いパターンが
流れて判別不可能となり、ピントのボケと同様に映像信
号の高周波成分が減少し評価値が減少する。このような
ぶれが生じた場合、本来のピントの良否にかかわらず、
一時的に大きく評価値が減少する。

このため、前記従来技術では、フォーカスリングの不要
な反転や、本来の極大点以外での停止が生じ、実際の掻
像時において大きな不都合が生じていた。また、極大点
で停止させる方法においては、ピントが合っているにも
かかわらず、ブレによる評価値が減少し、これをピント
のボケと判断して再びフォーカスリングの駆動を開始し
、この不必要な動きにより画面が見苦しくなる欠点が生
じる。

り二）問題点を解決するための手段 本発明は、一定の時間間隔で順次検出される焦点評価値
のうちの最新の″？ａ数個のものを記憶し、この中の最
大値を選択し、これに基いてフォーカスモータを制御す
ることを特徴とする。

（ホ）　作用 本発明は、上述の如く構成したので、ぶれによって生じ
る一時的な評価値の減少が、オートフォーカス動作に影
響することが防止される。

（へ）　実施例 以下、図面に従い本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１実施例の回路ブロック図である。

（１）はビデオカメラであり、フォーカスレンズを進退
せしめるフォーカスリング（２）と、このフォーカスリ
ングを駆動スるフォーカスモータ（３）が配される。こ
こで、オートフォーカス動作開始直後、即ちフォーカス
モータ（３）の起動時には、図示しない検知手段により
合焦方向にフォーカスモータ（３）はとりあえず駆動す
る。

ビデオカメラの撮像素子を含む撮像回路（４）によって
得られた撮像映像侶号中の輝度信号（Ｙ）は　ゲート回
路（５）及び同期分離回路（６）に送られる。同期分離
回路（６）にて輝度信号（Ｙ）より分離きれた垂直同期
で６号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）は、サンプリン
グエリアを設定するためにゲート制御回路（７）に供給
きれる。

ゲート制御口′Ｍｇ（７）では、垂直・水平同期信号（
ＶＤ）（ＨＤ）及び固定の発振器出力に基づいて、画面
の中央部分に長方形のサンプリングエリアを設定し、こ
のサンプリングエリアのｇｌｉ！囲のみの輝度信号（Ｙ
）の通過を許容するゲート開閉信号をゲート回路（５）
に供給する。尚、このゲート回路（５）は後述の積分回
路（１０）の前段であれば、どこにあってもよい。

ゲート回路（５）によってサンプリングエリアの範囲内
に対応する輝度信号（Ｙ）のみが、６００ｋＨｚのＨＰ
Ｆ（Ｂ）を通過して高域成分のみが分離される。この高
域成分は検波回路（９）にて振幅検波され、検波出力は
積分回路（評価値検出手段）（１０）に於てフィールド
毎に積分され、更にＡ／Ｄ変換回路（１１）にてディジ
タル値に変換されて現フィールドの焦点評価値が得られ
る。こうして得られた焦点評価値は、評価値保持回路（
１２）に入力される。

評価値保持回路く保持手段）（１２）は第１乃至第５メ
モリ（１３）（１４）（１５）（１６）（１７）にて構
成され、夫々のメモリに記憶きれたデータは新しい評価
値がＡ／Ｄ変換回路（１１）より導出される毎に、第１
メモリ（１３）→第２メモリク１４〉、第２メモリ（１
４）→第３メモリ（１５）、・・・と転送され、第５メ
モリ（１７）の旧データは破棄キれる。即ち、第１メモ
リ（１３）には現フィールドの評価値が、第２メモリ（
１４）には１フィール１：前の評価値、第３メモリ（１
５）には２フイールド前の評価値、第４メモリ（１６）
には３フイールド前の評価値、第５メモリ（１７）には
４フイールド前の評価値が保持されている。尚、評価値
保持回路（１２）は、実際には、Ａ／Ｄ変換回路（１１
）出力のピット数に相当する数のシフトレジスタをパラ
レルに配置することにより構成される。

また、各メモリのデータを順次転送せずに、新しい評価
値を各メモリに順次入力する様に構成してもよい。

第１乃至第５メモリ（１３）・・・（１７）の各データ
は最大値検出回路（１８）に供給され、５つのデータの
最大値が選択され、第６メモリ（１９）に供給される。

第７メモリ（２０）には第６メモリ（１９）の１フイー
ルド前のデータが遅延されて記憶され、この第６及び第
７メモリ（１９＞（２０）のデータは第１比較回路（２
１）に入力されて比較が為され、比較出力は第６・第７
メモリ（１９）（２０）・第１比較回路（２１）と共に
制御手段を構成するフォーカスモータ制御回路（２２）
に入力される。

フォーカスモータ制御回路（２２）は、第７メモリ（２
０）データより第６メモリ（１９）データが大の時フォ
ーカスモータ（３）を一方向に回転せしめ、犬→小に移
行すると常時一方向に回転しているフォーカスモータ（
３）を反転せしめ、周知の山登り制御によって焦点評価
値の極大点で微振動をして合焦点位置にフォーカスレン
ズを保持せしめる。

次に本発明の第２実施例を第２図を参照に説明する。尚
、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を割
愛する。

Ａ／Ｄ変換回路り１１）より出力される評価値は第１メ
モリ（１３）に入力されると同時に第８メモリク２３）
に供給され、第８メモリ（２３）の１フイールド前のデ
ータが記憶される第９メモリ（２４）のデータと第２比
較回路（２５）にて比較が為され、初期状態、即ち焦点
評価値の極大点に達するまでは、この比較出力がゲート
回路（２６）を経てフォーカスモータ制御回路（２２）
に入力され、フォーカスモータ（３）は一方向に駆動さ
れる。尚、ゲート回路（２６）は初期状態において閉路
が維持される。

この後、比較出力により第９メモリ（２４）データが第
８メモリ（２３）データより犬となる、即ち評価値の極
大点を通過したことが頂点検出回路（２７）にて検知さ
れると、ゲート回路（２６）、フォーカスモータ制御回
路（２２）に頂点検出１８号が発せられ、ゲート回路（
２６）は開路されると共に、フォーカスモータ制御回路
（２２）はフォーカスモータ（３）を停止きせ、フォー
カスリング（２）を合焦点位置に固定する。尚、ゲート
回路〈５）が開路されると、比較出力のフォーカスモー
タ制御回路（２２）への入力は阻止され、山登り制御は
為されず、フォーカスリング（２）は合焦点位置に保持
される。

頂点検出回路（２７）からの頂点検出１８号の立上りに
同期して、第１０メモリク２８）にＡ／Ｄ変換回路（１
１）からの焦点評価値が取り込まれ、最大値検出回路（
１８）出力と共に第３比較回路（２９）に入力され、比
較が為される。この比較結果が第１１メモリ（３０）に
予め記憶されたしきい値を超えた場合には、被写体は変
化したとして頂点検出回路（２７〉に被写体変化信号が
出力される。

頂点検出回路（２７）はこの被写体変化信号によってリ
セットされ、頂点検出信号の出力が阻止されゲート・回
路（２６）は再び閉路となって、再びフォーカスモータ
制御回路（２２）にて山登り制御によるオートフォーカ
ス動作が為される。即・ち、ブレによる一時的な評価値
の減少が発生しても不必要なオートフォーカス動作は禁
止きれることになる。

前述の如く第１・第２実施例を別々に説明したが、この
構成を共に備えるオートフォーカス回路も、後述の第３
実施例の如く両実施例を組み合°ｂせることにより容易
に実現できることは言うまでもない。

次にこの第３実施例を第３図を参照に説明する。尚、第
１及び第２実施例と同一部分には同一符号を付して説明
を割愛する。この第３実施例は、以下の点を除いて、第
１実施例及び第２実施例に示した実施例と同一である。

即ち、最大値選択回路（１８）の出力は第１２メモリ（
３１）に与えられると共に、第１４メモリ（３３）にも
与えられる。そして、第１３メモリ（３２）には、１フ
イールド前に第１２メモリ（３１）に保持されていたデ
ータが遅延されて保持されており、これらの第１２及び
第１３メモリ（３１）（３２）のデータは第２比較回路
（２５）に与えられて比較される。そして、この第２比
較回路（２５）によって焦点評価値の極大値に到達した
ことが検出されるまでの初期状態においては、第２比較
回路（２５）の出力は、第２実施例と同様にゲート回路
（２６）を経てフォーカスモーフ制御回路（２２）に入
力され、これに応じてフォーカスモーフ（３）は合焦方
向に駆動きれる。このような初期状態中にわたってゲー
ト回路（２６）の閉路が維持される。その後、第２比較
回路（２５）の出力に応じて、第１３メモリ（３２）の
データが第１２メモリ（３１）のデータより大となった
こと、即ち焦点評価値の極大値を通過したことが頂点検
出回路（２７）によって検知きれると、頂点検出回路（
２７）は、第２実施例と同様に頂点検出信号を発してゲ
ート回路（２６）とフォーカスモーフ制御回路（２２）
とに与える。ゲート回路（２６）はこの頂点検出信号に
応じて開路され、さらにフォーカスモータ制御回１１Ｇ
（２２）は、この頂点検出信号に応じてフォーカスモー
フく３）を停止きせ、フォーカスレンズ（２）を合焦点
位置に固定する。更に、頂点検出回路（２７）からの頂
点検出Ｇ号の立ち上がりに同期して、そのときの最大値
選択回路（１８）の出力が第１４メモリ（３３）に取り
込まれる。そし、で、最大値選択回路〈１８）から得ら
れる最大値の最新のものと、第１４メモリ（３３）に保
持されている最大値とは、第３比較回路（２９）に入力
されて比較される。そして、この比較結果が、第１１メ
モリ（３０）に予め記憶されている所定のしきい値を越
えた場合には、被写体に変化が生じたものと判断きれ、
第３比較回路（２９）は、被写体変化信号を頂点検出回
路（２７）に与える。頂点検出回路＜２７）は、この被
写体変化信号によってリセット・され、頂点検出信号の
出力は阻止される。そして、ゲート・回路（２６）は再
び閉路きれ、フォーカスモーフ制御回路（２２）によっ
て、山登り制御によるオートフォーカス動作が再開され
る。

即ち、上述の第３実施例では第１実施例の如く最大値選
択回路（１８）の出力に基づいて焦点評価値の極大値へ
の到達を検出すると共に、第２実施例の如く最大Ｉｌ！
選択回路（１８）出力に基づいて被写体の変化を検知し
ているので、より良好なオートフォーカス動作を実現す
ることができる。

次に第１乃至第３実施例における１フイールド毎のＡ／
Ｄ変換器（１１）から得られる実際の焦点評価値の変化
（第４図及び第５図）と、最大値選択回路（１８）の出
力の変化（第６図）の様子を説明する。

第４図は、焦点制御開始後の時間と焦点評価値（Ａ／Ｄ
変換器り１１）の出力）との関係を概略的に示す波形図
であり、横軸は時間（フィールド数）、縦軸は焦点評価
値を示している。第４図中、破線は前述のような手ぶれ
等が生じない場合における関係を示しており、実線は、
実際の撮像時においてぶれが生じた場合の関係を示して
いる。第４図中、焦点評価値が最初に極大値に到達した
後は、本来は合焦位置にフォーカスレンズが保持される
べきである。しかし、実際には実線で示す様にぶれのた
めに合焦の良否にかかわりなく焦点評価値が一時的に大
キく減少する場合がある。

第５図は、第４図の実線を部分的に拡大したものであり
、１フイールド毎に検出きれた焦点評価値をプロットし
た折れ線グラフである。

第６図は第５図と同υ時間軸上において、最大値選択回
路（１８）の出力を１フイールド毎にプロットした折れ
線グラフである。

第５図において、最初の５フイールド（第１〜第５フイ
ールド）間に検出された焦点評価値の最大値は、第５図
中の“ａ　”で示す値であり、従ってこの時の最大値選
択回路（１８）の出力は第６図における５フイールド目
の如くａ”となる。次に１フィールド進んだ時点におい
て最新の５フイールドく第２〜第６フイールド）間に検
出きれた焦点評価値の最大値は第５図の６フイールド目
の“ｂ”の値であり、従って第６図の６フイールド目の
出力は“ｂ”の値となる。以後６〜１０フイ一ルド間で
は最大値は′″ｂ　”であるため、第６図の６〜１０フ
イ一ルド間では最大値選択回路り１Ｂ）出力は一定の値
“ｂ“に維持きれる。第１１フィールド目の焦点評価値
“ｃ　ｔｌがＡ／Ｄ変換器（１１）より出力きれると、
６フイールド目の“ｂｌｌの値は第５メモリ（１７）か
ら破棄きれるので、第６図の１１フイールトロはＣ”の
値に変化する。更に１２フイールド目以降は第５図では
１２フＩ−ルド目の′ｄ”が最大となるので、第６図の
１２フイールド目以降は一定値″ｄ　Ｉ＋に維持される
。

なお上記実施例においては、積分回路（１０）はアナロ
グ式のものを用いたが、Ａ／Ｄ変換回路を内蔵したディ
ジタル式のものを用いることも可能である。

また、上記実施例では、焦点評価値として合焦点位置に
おいて最大値をとるような信号を用いた場合について説
明したが、合焦点位置において最小値をとる信号を焦点
評価値として用いてその最小値を検出する回路を設け、
その検出値の最小値を維持するような制御を行なっても
同様の効果を得ることができる。

また、上記実施例では、焦点評価値保持回路（１２）に
保持する複数の連続する焦点評価値はａ新のものを用い
ているが、これらの焦点評価値を所定期間たとえば数フ
ィールドに相当する期間だけ遅延させたものであっても
同様の効果を得ることができる。

さらに、上記実施例では、最大値検出回路は各フィール
ドごとに最大値の検出を行なったが、所定期間、たとえ
ば５フイールドに相当する期間ごとに１度最大値の検出
を行なうようにしても、実際の画像上では特に問題は生
じない。

さらに、Ａ／Ｄ変換回路（１１）よりも後段の回路にお
ける信号処理はすべてディジクル信号によってなきれる
ため、これらの回路構成をすべてマイクロプロセッサに
よってソフトウェア的に実現することも可能であること
は言うまでもない。

また、前述の各実施例においてフォーカスレンズの進退
はフォーカスモーフにより行ったが、モータに代えて圧
電素子を用いて行ってもよく、またフォーカスレンズの
代わりに撮像素子自体を進退せしめる様に構成してもよ
い。

（ト）　発明の効果 上述の如く本発明によれば、ぶれの周期より長い期間の
焦点評価値を記憶し、その中の最大値を検出すればブレ
の影響のない本来の評価値が得られ、ブレによる一時的
な評価値の減少によって生じるオートフォーカス誤動作
、即ち無駄な逆転や不必要なオートフォーカス動作の再
開を防止することが可能となり、スムーズでチラッキの
ない良好なオートフォーカス動作が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の回路ブロック図、第２図
は第２実施例の回路ブロック図、第３図は第３実施例の
回路ブロック図、第４図は焦点評価値の変化を示す図、
第５図は第４図の要部拡大図、第６図は第５図に対応す
る最大値検出回路出力を示す図である。 （３）・・・フォーカスモーフ、（４）・・・撮像回路
、（１０〉・・・積分回路（評価値検出手段）、（１２
）・・・評価値保持回路く保持手段）、（１８）・・・
最大値検出回路（最大（１な／最小値検出手段）、（１
９）・・・第６メモリ（制御手段）、（２０）・・・第
７メモリ（制御手段）、＜２１）・・・第１比較回路〈
制御手段）、（２２）・・・フォーカスモーフ（制御手
段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子から得られる映像信号の高域成分レベル
   を焦点評価値として検出する評価値検出手段と、一定期
   間毎に得られる連続した前記評価値を複数個保持する保
   持手段と、前記保持手段にて保持される前記評価値の中
   の最大値または最小値を検出する最大値／最小値検出手
   段と、前記最大値／最小値検出手段出力に基づいてフォ
   ーカスを制御する制御手段を備えることを特徴とするオ
   ートフォーカス回路。