JPS63215269A - オ−トフオ−カスビデオカメラ - 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
の自動調整を行うビデオカメラのオートフォーカス方式
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
が浅い場合や遠方の被写体に対しても、精度良く焦点を
合わ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、通巻８６号２１
ページに、石田他著１山登りサーボ方式によるテレビカ
メラの自動焦点調節、として述べられている、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
御は常に映像信号の高域成分の量が最大になる様に、レ
ンズのフォーカスリングを回転するので、ピントがボケ
た状態でレンズが停止したままになる事が無く、非常に
追随性の良い方法である。

しかし、この方法には、レンズを常に動かし続ける事に
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事
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する事によって焦点距離が変わり、
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〉・グが振動し続けるこの方式
では、画面に写る被写体がある周期で大きくなったり、
／Ｊ％さくなったりして非常に見づらい画面となる。

２つめの欠点は、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電源とする場合が多く
、常時フォーカスモータを駆動せしめて正転曽逆転を繰
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
が短くなる。

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。

出願人は特願昭６１−２７３２１２号（ＨＯ４Ｎ　　Ｓ
／２３２）において、これらの欠点を除去するための新
しいオートフォカス回路方式を提案している。以下に従
来例としてその内容の骨子を述べる。尚、上記出願では
合焦精度を向上させるために極めてキメ細かい制御法が
採用されているが、ここでは、本発明に関係のある部分
についてのみ説明するに留める。

第２図は上記出願に係るオートフォーカス回路のブロッ
ク図である。

レンズ（１）によって結像した画像は、撮像素子を含む
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）
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（ＨＤ）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、高域通過フィルター（
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（５Ｃ）で振幅検波される。

この検波出力は積分回路（５ｆ）にてフィールド毎に積
分された後、Ａ／Ｄ変換器（５ｇ）にてディジタル値に
変換されヱ現フィールドの焦点評価値が得られる。航述
のように構成された焦点評価値発生回路（５）は常時１
フイ一ルド分の焦点評価値を出力する。

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（６）と初期値メモリ（７）に保持される
。その後、フォーカスモータ制御回路（フォーカスモー
タ制御手段）（１０）は、フォーカスモータ（３）を予
め決められた方向に回転させ第２比較器（９）出力をを
視する。第２比較器（９）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（７）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（１０）は、第２比較器（９
）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、現在の焦点評価値
が初期の評価値よりも、予め設定された変動幅よりも大
であるという出力がなされた場合には、そのままの回転
方向を保持し、現在の評価値が初期評価値に比べて、上
記変動幅よりも小であるという出力がなされた場合には
フォーカスモータ（３）の回転方向を逆にして、第１比
較器（８）の出力を比較する。

第１比較器（８）は最大値メモリ（６）に保持されてい
る今までの最大の焦点評価値と現在の評価値を比較し、
現在の焦点評価値が最大値メモリ（６）の内容に比べて
大きい（第１モード）、上記予め設定した第１の閾値以
上に減少した（第２モード）の２通りの比較信号（ＳＬ
）（５２）を出力する。ここで最大値メモリ（６）は、
第１比較器（８）の出力に基づいて、現在の評価値が最
大値メモリ（６）の内容よりも大きい場合にはその値が
更新され、常に現在までの評価値の最大値が保持きれる
。

り１３）はフォーカスモータ（３）の位置を指示するモ
ーフ位置信号を受けて、モータ位置を記憶するモータ位
置メモリであり、最大値メモリ（６）と同様に第１比較
器（８）の出力に基づいて、焦点評価値が最大値となつ
た時のモータ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（１０）は、第２比較器（９
）出力に基づいて決定された方向にフォーカスモータ（
３）を回転許せながら、第１比較器（８）出力を監視し
、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（８）出力にて現在の評価値が最大評価値に比して
上記予め設定された第１の閾値より小さいという第２モ
ードが指示されると同時にフォーカスモータ（３）は逆
転される。この逆転後、モータ位置メモリ＜１３〉の内
容と、現在のモータ位置とが第３比較器（１４）にて比
較きれミ一致した時に、フォーカスリング（２）が焦点
評価値の極大点に戻ったとしてフォーカスモータ（３）
を停止させる様にフォーカスモータ制御回路（１０）は
機爺する。同時にフォーカスモータ制御回路（１０）は
レンズ停止信号（ＬＳンを出力する。

（１１）はフォーカスモータ制御回路（１０）によるオ
ートフォーカス動作が終了して、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
される第４メモリであり、後段の第４比較器（１２）で
この第４メモリ（１１）の保持内容は現在の焦点評価値
と比較され、その値が再起動のためのｆｇ２の閾値より
犬きくなった場合には、被写体が変化したとしてフォー
カスモータ制御回路（１０）に被写体変化信号が出力さ
れる。フォーカスモータ制御回路（１０）はこの信号を
受けると再びオートフォーカス動作をやりなおして被写
体の変化に追随する。

しかし、以下に述べる２つの理由によってフォーカスリ
ング（２）が焦点評価値の極大点に正確には戻らない。

１つは、あるレンズ位置に対する焦点評価値が出力され
るまである一定時間を要するためである０例えば、ある
レンズ位置Ａにおける焦点評価値は、レンズ位置Ａにお
いて撮像素子に１フイ一ルド期間光学像が撮像され、つ
ぎの１フイールドで映像信号として読み出し終ってはじ
めて焦点評価値が出力される。即ちあるレンズ位置Ａの
焦点評価値は２フイールド遅れて出力されることになる
。つまりフォーカスモータ（３）が動いている場合、焦
点評価値の極大値が出力された時には既にフォーカスリ
ング（２）は極大点を行き過ぎていることになり、焦点
評価値の極大が出力された時のモータ位置にフォーカス
モータ（３）を戻すのではフォーカスリング（２）を戻
し足りないことになってしまう。

２つめはフォーカスモータ（３）からフォーカスリング
（２）までの駆動系のガタ（バラクラシュ）によるもの
であって、フォーカスモータ（３）を逆転しても、逆転
後最初のある量だけはフォーカスリング〈２）に動きが
伝達されないことによる。このために前記第１の要因が
なくてもモータ位置を焦点評価値極大値を記録したモー
タ位置に戻してもフォーカスリング（２）は焦点評価値
極大値を示す位置には戻りきらないことになってしまう
。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 従来のオートフォーカス制御回路では焦点評価値の極大
値を示す点を行き過ぎた後逆転させる際焦点評価値の出
力の遅れと、フォーカスリング駆動系のガタのために、
フォーカスリング−を焦点評価値極大点に戻しきれずに
正確なオートフォーカス動作が行なえない場合があった
。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明はそれまでの最大焦点評価値を記録したモータ位
置を保持する手段と、フォーカスリングを戻す際に前記
モータ位置メモリの値と現在のモ−タ位置が一致したこ
とを検出する手段と、前記モータ位置メモリの値と現在
のモータ位置が一致した後−・定値行き過ぎてからモー
タを停止させる手段によりオートフォーカス動作を行う
ことを特徴とする。

（ホ）作用 本発明は上記の如く構成したので、フォーカスリングを
焦点評価値の極大点に戻す際、戻し不足を生じること無
く正確に、合焦点にフォーカスリングを戻すことが出来
る。

（へ）実施例 以下、図面によって本発明の一実施例について説明する
。なお、従来例（第２図、第３図）と同−一　の部分に
ついては同一の符号を付して説明を割愛する。

第１図は本発明の一実施例であるオートフォーカス回路
のブロック図である。レンズ（１）によって結像された
画像は、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（焦点評価値検出手段
）（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・−の構成を有しており、１フイ一ルド
分の焦点評価値が出力される。

フォーカスモータ制御回路（１０）は、第２比較器（９
）出力に基づ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（８）の出力を裔視
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（８）出力にて現在の評価値が最大評価値に比し
て上記予め設定された第１の閾値より小さいという第２
モードが指示されると同時にフォーカスモータ（３）は
逆転される。この逆転後、石−夕位置メモリ（１３）の
内容と、現在のモータ位置とが第３比較器（モータ位置
比較手段＞（３０）にて比較される。同時に第３比較器
（３０）にはモータ戻し補正量保持回路（１５）が入力
されており、第３比較器（３０）はモータ位置メモリ（
１３）の内容と現在のモータ位置を比較し両者が一致し
た後に、モータ位置がモータ戻し補正量保持回路（１５
）のモータ戻し補正量だけ余分に動いてはじめてモータ
位置一致信号をフォーカスモータ制御回路（１０）に出
力する。ここでフォーカスモータ制御回路（１０）はフ
ォーカスリング（２）が焦点評価値の極大点に戻ったと
してフォーカスモータ（３）を停止させる様に機能し、
同時にレンズ停止信号（ＬＳ）を出力する。

ここでモータ戻し補正量（１５）は、前述の焦点評価値
出力の遅れの間にフォーカスモータ（３）が動く量と、
フォーカスモータ（３）とフォーカスリング（２）間の
ガタ量の和に設定されている０以上の様に動作するため
にフォーカスリング（２）は正確に焦点評価値の極大値
を示す位置に戻り、正確なオートフォーカス動作が実現
できる。

（ト）　発明の効果 上述の如く本発明によれば、フォーカスリングが焦点評
価値の極大を示す点を一旦行き過ぎて戻る際に、焦点評
価値の出力の遅れや、フォーカスモータとフォーカスリ
ング間のガタによる戻りのイく足が無く正確なオートフ
ォーカス動作が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路ブロック図、第２図は
従来例の回路ブロック図、第３図は評価値検出回路の回
路ブロック図である。 （１）・・・・レンズ、（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）・・・・フォーカスモータ制御回路、（
１３）・・・・モータ位置メモリ、（３０）・・・・第
３比較器（モータ位置比較手段）、（１５〉・・・・モ
ータ戻し補正量保持回路。

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出力する焦点評価値検出手段と、 前記焦点評価値が最大評価値となる時のフォーカスモー
   タのモータ位置を記憶するモータ位置メモリと、 前記焦点評価値が最大評価値となる位置を行き過ぎ、予
   め設定した第１の閾値以上減少した場合に前記フォーカ
   スモータを逆転し、前記モータ位置メモリに記憶される
   位置にて前記レンズを停止させるフォーカスモータ制御
   回路から成るオートフォーカスビデオカメラにおいて、 前記フォーカスモータの逆転時に現在のモータ位置が前
   記モータ位置メモリの値と一致した後、更に所定量だけ
   変化したことを検出するモータ位置比較手段を配し、 前記モータ位置比較手段にてモータ位置が前記所定量だ
   け変化したことが検出された時に前記フォーカスモータ
   を停止せしめることを特徴とするオートフォーカスビデ
   オカメラ。