JPS63203065A - オ−トフオ−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基に、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。

（口〉　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
合せられる等優れた点が多い。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。

従来、このオートフォーカスの方法の一例が、“ＮＨＫ
技術報告′”Ｓ４０、第１７巻、第１号、適者８６号２
１ページに石田他著「山登りサーボ方式によるＴレビカ
メラの自動焦点調整Ｊとして述へられている、いわゆる
山登りサーボ制御が知られている。この山登りサーボ制
御について第２図を参考に説明する。

レンズく１）によって結像した画像は、撮像回路（４）
によって映像信号となり、焦点評価値発生回路（５）に
入力される。焦点評価値発生回路（５〉の構成は、例え
ば第３図に示す様に構成される。映像信号より同期分離
回路（５ａ）によって分離された垂直同期信号（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（５ｂ）に入力される。ゲート
制御回路（５ｂ）では、垂直同期信号（ＶＤ）、水平同
期信号（）ＩＤ）及び固定の発振器出力に基づいて、画
面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範囲のみの輝度信号の通過を許
容するゲート開閉信号をゲート回路（５ｃ〉に供給する
。

ゲート回路（５Ｃ）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のみが、Ｈ，Ｐ、Ｆ（５ｄ）を通
過して高域成分のみが分離され、次段の検波回路（５ｅ
）で振幅検波される。この検波出力は積分回路（５ｆ）
でフィールド毎に積分されて、へル変換回路（５ｇ）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。前述の如く構成された焦点評価値発生回路
〈５〉から出力される焦点評価値は、まず第１メモリ（
６）に蓄えられ、次の焦点評価値が入力されると、第２
メモリ〈７）に転送される。即ち、第１メモリ（６）に
は最新の評価値が、第２メモリ（７）には１フイールド
前の評価値が常に更新されて蓄えられる。この２つのメ
モリの内容は比較器（８）にて比較され、この比較出力
はフォーカスモータ制御回路（９）に入力される。

フォーカスモータ制御回路（９〉では、比較器（８）出
力によって、第１メモリの評価値〉第２メモリの評価値
の場合には、フォーカスモーフ（３）の現在の回転方向
を維持し、第１メモリの評価値〈第２メモリの評価値の
場合には、評価値は減少傾向にあるから、フォーカスモ
ーフ（３）は逆転する。このフォーカスモーフ（３）の
動きによりレンズ（１）を支持するフォーカスリング（
２）は常に焦点評価値を大きくする方向に動きつづけて
合焦し、合焦した後は、評価値の極大点付近で振動する
。この方式では、焦点評価値の傾斜がある限り、被写体
が変っても常に焦点評価値を大きくする方向にレンズ（
１）を動かすために、ピントがポケたままで停止する様
なこともなく追従できる。

しかし、この方式には、レンズを常に動かし続けること
による大きな欠点が存在する。

この欠点の１つは、合焦してもレンズが停止しないため
に、静止物に合焦した後も、撮影画面が常に揺れ続ける
ことである。現在テレビカメラに用いられるレンズは、
フォーカスリングを回転せしめる二とによって焦点距離
が変り、このために撮影画面の画角が変化する。このた
めに、合焦した後もフォーカスリングが振動しつづける
この方４一 式では、画面に映る被写体がある周期で大きくなったり
小さくなったりして非常に見づらい画面となる。

２つ目の欠点は、消費電力である。現在家庭用ビデオカ
メラはその可搬性のために電池を’１ｔｆｆＩＸとする
場合が多く、常時フォーカスモーフを駆動せしめて正転
←逆転を繰り返している時には、突入電流のために一定
方向にモータを回転させる場合以上に電力を消費し、撮
影可能時間は短くなる。

他にも常にフォーカスリングを回転させるためにギアの
摩耗等の問題が生じる。

これらの欠点を改善するために、実開昭６０−１３５７
１２号公報（ＧＯ２Ｂ　　７／１１）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方向
から減少方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させる方式が提案されている
。しかし、ビデオカメラの場合、刻々と変化する被写体
に対してピント位置を追従させる必要があり、一旦合焦
位置にレンズを停止させた後も被写体距離が変化した場
合には、レンズの山登り動作を再開する必要がある。

このため本出願人は、先に特願昭６０−２５２５４５号
（ＨＯ４Ｎ　５／２５５）にて、レンズ停止中に評価値
がしきい値以上変化した場合には、被写体が変化したと
判断して山登り動作を再開することで、刻々と変化する
被写体に追従する方法を提案し、た。しかし、この方法
にも以下に述べる欠点が存在する。

即ち、出登り動作中に被写体が激しく動いた場合などの
様にレンズの変位によって生じる合焦の良否による焦点
評価値の増減と、手プレや被写体の動きによる焦点評価
値の増減が重なった形となって焦点評価値が増減する。

ここで、手ブレや被写体の動きがあまりに激しいと、後
者による焦点評価値の増減に対する影響が支配的となっ
−Ｃ５合焦の良否に拘らずに、手ブレや被写体の動きに
よって焦点評価値が、増加から減少に転じた点を極大点
として認識し停止してしまう場合がある。この手ブレや
被写体の動きがＪｌ！ｉｔｆされる場合には、再び山登
りＡＦ動作が再開されるので、合焦状態に達するまでに
余分な時間が必要となるだけにとどまるが、誤った極大
点で停止した時点で手ブレや被写体の動きが停止すると
、以後焦点評価値は変化しないため、山登りＡＦ動作は
再開されずにレンズはピントがボケだ位置で停止し続け
ることになる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 」二連の如く、前記従来技術によると、合焦してもレン
ズが振動しつづけて見苦しい画面になったり、これを防
止した場合にはピントがボケたままでレンズが停止して
しまう誤動作が生じた。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、山登り動作中の焦点評価値の最大値を保持す
るメモリと、焦点評価値が最大に達した時のフォーカス
レンズ位置を保持するメモリを有シ１、前者のメモリに
保持された最大値に比べて焦点評価値が予め設定されて
いる閾値以上に小さくなった時に前記両メモリの更新を
禁止し、フォーカスモータを逆転して最終的に保持され
ているフォーカスレンズ位置までフォーカスレンズを戻
して停止許せた後、保持されている最大値と現在の焦点
評価値を比較し、その差が所定値より小さい場合にその
レンズ位置を合焦点としてレンズを静止せしめ、その差
が所定値より大きい場合に山登り動作を再開することを
特徴とする。

（ホ）作用 本発明は上述の如く構成したので、手プレや被写体の激
しい動きが生じても、フォーカスレンズが偽の極大点に
て停止することが防止される。

〈へ）実施例 以１、図面に従い本発明の一実施例について説明する。

尚、従来例（第２図及び第３図）と同一部分は同一符号
を付して説明を割愛する。

第１図は本実施例回路の回路ブロック図である。レンズ
＜１）によって結像された画像は、ＣＣＤく撮像素子）
を有する撮像回路（４）によって輝度信号となり、焦点
評価値発生回路（評価値検出手段）く５）に入力される
。焦点評価値発生回路（５）は前述の第３図と同一構成
を有しており、１フイールドの焦点評価値が出力される
。

オートフォーカス動作開始直後に、最初の焦点評価値は
最大値メモリ（１０〉と初期値メモリ（１１）に保持さ
れる。その後、フォーカスモータ制御回路（１５〉は、
フォーカスモータ（３）を予め決められた方向に回転せ
しめ第２比較器（１３）出力を監視する。第２比較器（
１３）は、フォーカスモータ駆動後の焦点評価値と初期
値メモリ（１１）に保持されている初期評価値を比較し
、その大小を出力する。

フォーカスモータ制御回路（１５）は、第２比較器（１
３〉出力が大または小という出力を発するまで最初の方
向にフォーカスモータ（３）を回転せしめ、現在の評価
値が初期評価値よりも犬であるという出力が為された場
合には、そのままの回転方向を保持し、現在の評価イー
が初期評価値より小である場合にはフォーカスモータ（
３）の回転方向を逆転して、次に第１比較器（１２）の
出力を監視する。

尚、第２比較器（１３）は評価値の雑音による誤動作を
防止するために、初期評価値と現在の焦点評価値の差が
、しきい値を越えない間は犬・小の出力を発せず同しで
あるという出力を発する様にしてもよい。

第１比較器（１２〉は最大値メモリ（１０）に保持きれ
ている今までで最大の評価値と現在の評価値を比較し、
現在の評価値が最大値メモリ（１０）の内容に比へて大
きいことを示す比較信号（Ｓｌ〉を最大値メモリ（１０
）と後述のモータ位置メモリ（１６）に出力し、また充
分少さいく即ち、予め設定された第１の閾値以上に小さ
い〉ことを示す比較信号をフォーカスモータ制御回路（
１５）に出力する。ここで最大値メモリ（１０〉は、第
１比較器（１２）からの比較信号（５１）に基いて現在
の評価値が最大値メモリ（１０）の内容より大きい場合
にその値が更新され、常に現在までの評価値の最大値が
保持される。

（１６）はレンス（１〉を支持するフォーカスリング（
２）の位置を指示するフォーカスリング位置信号を受け
て、フォーカスリング位置を記憶するモータ位置メモリ
であり、最大値メモリ（１０）と同様に第１比較器（１
２）からの入力に基いて、最大評価値となった場合のフ
ォーカスリング位置を常時保持する様に更新される。

フォーカスモータ制御回路り１５〉は、第２比較器（１
３）出力に基いて決定された方向にフォーカスモータ（
３）を回転させながら、第１比較器（１２）出力（Ｓ２
）を監視し、評価値の雑音による誤動作を防止するため
に、第１比較器（１２）出力（Ｓ２）にて現在の評価値
が最大評価値より充分に小さいと指示されると直ちにフ
ォーカスモータ（３）を逆転させる。

この逆転後、フォーカスモータ制御回路（１５）からの
出力によって最大値メモリ（１０）とモータ位置メモリ
（１６）の保持値の更新が停止きれ、モータ位置メモリ
（１６）の内容と、現在のフォーカスリング位置信号と
が第５比較器（１７）にて比較きれ、一致した時、即ち
フォーカスリング（２）が焦点評価値が最大となる位置
に戻った時にフォーカスモータ（３）を停止させる様に
フォーカスモータ制御回路（１５）は機能する。

こうして焦点評価値が最大となった位置に戻った後、フ
ォーカスモータ制御回路（１５〉は第３比較器（比較手
段）（１４＞の出力を参照する。第３比較器＜１４）に
は、モータ逆転後更新を停止された最大値メモリ（１０
〉の内容と現在の焦点評価値が入力されており、その両
者の差が予め設定された第２の閾値より太きければＨレ
ベルの比較信号を発する。

もし、カメラ自体及び被写体も静止している場合には焦
点評価値はフォーカスリング（２）の位置のみに依存す
るから、フォーカスリングを焦点評価値が最大となる位
置に戻せば、この時点での焦点評価値と最大値メモリ（
１０）の内容は略等しく、第３比較器（１４）からの比
較信号はＬレベルを維持する。ところが、カメラの手ブ
レや被写体の激しい動きがあって、以前に保持した最大
値が、真の頂点でない場合には、フォーカスリング（２
）を元の位置に戻しても焦点評価値は最大値メモリ（１
０）とは等し、くならず、第３比較器（１４）の比較出
力はＨレベルとなる。そこで、フォーカスリング（２＞
が逆転し王停止した後、第３比較器（１４〉の比較出力
が前述の如くＨレベルであれば、最大値メモリ（１０）
及び初期値メモリ（１１）をクリアしてオートフォーカ
ス動作を最初からやり直す。また、フォーカスリングの
逆転停止後に、第３比較器（１４）の比較出力がＬレベ
ルであるから、フォーカスモー夕制御回路（１５）はレ
ンズ停止信号（ＬＳ）を出力し、フォーカスモータ（３
）の停止を維持せしめて１回のオートフォーカス動作を
完了する。

第４メモリ（１８）はレンズ停止信号（ＬＳ）が発せら
れると同時にその時点での焦点評価値が保持される。後
段の第４比較器（１９〉で、この第４メモリ（１８）の
保持内容は、現在の焦点評価値と比較され、その差が予
め設定された第３の閾値より大きくなった場合に、被写
体が変化したとして、被写体変化信号が発せられると、
フォーカスモータ制御回路（１５）は最初からフォーカ
ス動作を開始して、被写体の変化に追従する。

尚、本実施例回路の動作はマイクロプロセッサによりソ
フトウェア的に容易に処理可能であることは言うまでも
ない。

（ト）発明の効果 上述の如く本発明によれば、山登り動作中での極大点に
フォーカスリングを一旦通過後に戻して停止させる時点
で、焦点評価値と保持されている極大値とを比較して極
大点の再確認を行なうため、カメラの手プレや被写体の
激しい動きによる誤動作もなく、また合焦点近傍で常に
レンズが振動し続けることもない安定したオートフォー
カス動作が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路ブロック図であり、第
２図及び第３図は従来例の回路ブロック図である。 （１）・・・レンズ、（４）・・・撮像回路、（３）・
・・フォーカスモータ、（５）・・・焦点評価値発生回
路（評価値検出手段）、（１０）・・・最大値メモリ、
（１４）・・・第３比較器（比較手段〉、（１５）・・
・フォーカスモーフ制御回路くフォーカスモーフ制御手
段＞、　＜１６）・・・モータ位置メモリ。

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、 レンズを変位せしめるフォーカスモータを一方向に回転
   せしめる時に、焦点評価値の最大値を保持する最大値メ
   モリと、 焦点評価値が最大値となる時の前記フォーカスモータの
   回転位置を記憶するモータ位置メモリと、 前記焦点評価値が前記最大値メモリの値より所定量減少
   した時点で前記フォーカスモータを反転せしめ、前記モ
   ータ位置メモリに保持される位置まで逆行せしめて停止
   させるフォーカスモータ制御手段と、 前記モータ位置メモリにて保持される位置に前記フォー
   カスモータが停止している時の焦点評価値と前記最大値
   メモリの値とを比較し、両者の差が所定値に達するか否
   かを検出する比較手段とから成り、 前記比較手段にて所定値に達したことが検出された時に
   前記最大値メモリ及び前記モータ位置メモリをクリアし
   、前記フォーカスモータ制御手段による制御を再開する
   ことを特徴とするオートフォーカス回路。