JPS63253773A - 自動合焦装置 - 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） 本発明はカメラ等の光学装置に用いられる自動合焦装置
に関する。

（従来の技術） カメラにおいて撮影レンズは周波数伝達特性が第１４図
に示すようにローパスフィルター型となっており（図中
のｆｒｅｑは周波数）、被写体像がぼけているときには
被写体固有の空間周波数の低周波成分しか通さず、ピン
トが合うにつれて高周波成分も通すようになる。自動合
焦装置の一つとしてその撮像レンズの周波数伝達特性に
着目してカメラからの映像信号に含まれる高周波成分の
量を利用するものがある。この自動合焦装置では第１５
図に示すように、カメラ１において撮影レンズを通して
撮像することによって得られた映像信号よりゲート２で
走査線設定部３からの信号により映像信号の特定の走査
線部分を選び、バイパスフィルター（以下ＨＰＦという
）４でその高周波成分を取出してピークホールド回路５
でピークホールドすることにより高周波成分の量を検出
する。ここに上記特定の走査線部分は走査線設定部３で
決められた固定のエリアであり、その面積は一定である
。

第１６図はカメラ１のレンズを動かした時のピークホー
ルド回路５の出力電圧例であり、ピントが合った時にピ
ークホールド回路５の出力電圧が最大となる。なお一本
の走査線部分による金魚信号検出では不正確となるため
、実際にはゲート２で複数本の走査線部分を取り出して
いる。

（考案が解決しようとする問題点） 上記自動合焦装置では被写体、カメラ１のレンズ、ＨＰ
Ｆ４等の特性により出力電圧特性が第１７図、第１８図
のようになることがある。第１７図の場合、被写体が完
全にぼける点の、■では出力電圧が出なくてレンズを近
接、■のどちらの方向へ動かせばよいか分からないので
、ピント合わせに時間がかかる。第１８図においてＡは
出力電圧が飽和した場合であり、Ｂはピークが鈍い場合
であるｅＡｙＢとも合焦点がはっきりせず、ピントがあ
まくなる。またフォーカスエリアが固定であるので、例
えば、画面の右上にピントを合わせたい場合には、画面
の中央でピントを合わせてからカメラを移動させなけれ
ばならない。さらにフォーカスエリアが固定しているの
で特定の部分にピントを合わせることができず、被写体
に上下の段差がある場合。

その上下のどちらの面にピントが合うかわからない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は撮像された被写体の映像信号が入力され該映像
信号よりコントラスト信号を得るためのコントラスト信
号検出部と、垂直位置設定手段と。

水平位置設定手段とを備え、上記コントラスト信号検出
部には垂直位置通過部と水平位置通過部とを有する。

（作　　用） 被写体の撮像画面上の垂直位置が垂直位置設定手段によ
り設定され、被写体の撮像画面上の水平位置が水平位置
設定手段により設定される。そしてコントラスト信号検
出部は映像信号のうち垂直位置設定手段によって設定さ
れた垂直位置の信号のみ通過させ、かつ水平位置設定手
段によって設定された水平位置の信号のみを通過させ、
コントラスト信号を得る。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す。

この実施例は低域カットオフ周波数の異なるＨＰＦを使
用し、その出力に適当な重みをつけて加算することによ
り裾が広く、かつ鋭いピークを持つ出力電圧特性のオー
トフォーカス信号を得ている。これにより完全にぼけた
状態からでもピントを合わせる方向がわかって短時間で
ピントを合わせることができ、かつ正確にピントを合わ
せることができる。またフォーカスエリアを任意に設定
できるので、ピントを任意の位置で合わせることができ
る。

この実施例において、カメラ１１の位置はモーター３１
を用いてマイクロコンピュータ−２２により制御される
。カメラ１１は被写体をレンズを通して撮像して映像信
号を出力するが、この映像信号はバッファー１２を介し
て任意に設定する回路（１３〜２１）とオートフォーカ
ス信号発生回路（２３１〜２３ｎ、　２４１、〜２４ｎ
、　２５１〜２５ｎ、　２６．２７１〜２７ｎ、　２８
．２９）に入力される。

まず走査線設定回路について説明する。カメラ１１から
の映像信号は入力インピーダンスの高いバッファー１２
を通って同期信号分離回路１３で同期信号成分のみが取
り出され、水平同期分離回路１４゜垂直同期分離回路１
５により水平同期信号と垂直同期信号が分離される。フ
ィールド検出回路１８は水平同期分離回路１４、垂直同
期分離回路１５からの水平同期信号、垂直同期信号のタ
イミングから第１フイールドと第２フイールドのどちら
かを検出する。ここにカメラ１１からの映像信号は第１
フイールドのものと第２フイールドのものが交互に繰り
返される。検出域設定回路１７は検出域指令手段３２か
らマイクコンピューター２２を介して入力されたデータ
ｔｉｐ　ｔｚにより水平同期分離回路１４からの水平同
期信号の立上りのｔ８秒後からｔ３秒後までの間にゲー
ト２４１〜２４ｎを開くためのゲート信号を発生する。

このゲート信号によりゲート２４１〜２４ｎが開いてピ
ークホールド回路２５１〜２５ｎには映像信号における
走査線中の高周波成分のみが入力され、同期信号に関す
るものが除かれる。水平同期カウンター１６とディジタ
ルコンパレーター２０は処理の対称となる走査線を検出
する。すなわち垂直位置指令手段３３により設定された
値がマイクコンピューター２２を介してラッチ回路１９
でラッチされ、水平同期カウンター１６が水平同期分離
回路１４からの水平同期信号の数をカウントしてディジ
タルコンパレーター２０によりラッチ回路１９の値と水
平同期カウンター１６の値が比較される。制御回路２１
はラッチ回路１９の値と水平同期カウンター１６の値が
一致したときにディジタルコンパレーター２０の出力信
号により各走査線別にサンプルホールド回路２７１〜２
７ｎに加算係数器２６の出力信号をホールドさせる。こ
こに１フイールドの間には垂直位置指令手段３３の設定
により複数本の走査線を処理できる。

制御回路２１は設定した走査線の処理結果（加算係数器
２６の出力信号）をどのサンプルホール回路２７１〜２
７ｎでホールドするかの判断を行なう。このようにして
同じフィールドのｎ　ｉ　ｔ　ｎ　ａ　ｔ・・・ｎａ本
目の走査線の映像信号を検出できる。

第３図においてａはバッファー１２の出力を示し、ｂ、
ｃはその一部を拡大したものである。図中Ｖは垂直同期
信号、Ｈは水平同期信号である。フィールド検出回路１
８はＶの終りからＨが出るまでの時間ｔが第１フイール
ドと第２フイールドで違うことを利用している。検出域
設定回路１７はＣのようにＨの立上りのｔ□秒後からｔ
２秒までの間に映像信号を取り出すようにゲート信号を
発生する。

次にオートフォーカス信号発生回路について説明する。

バッファー１２からの映像信号は複数のＨＰＦ２３１〜
２３ｎにより高周波成分が取り出され、ゲート２４１〜
２４ｎにより映像信号の適当な部分が取り出されてピー
クホールド回路２５１〜２５ｎによりピーク値が検出さ
れる。ＨＰＦ２３１〜２３ｎはそれぞれ出力電圧特性が
違うので、加算係数器２６によりＨＰＦ２３１〜２３ｎ
の各出力に係数をかけて加算し所望の出力電圧特性を得
ている。加算係数器２６は第２図に示すように、各入力
に係数をかける係数器２６１〜２６ｎとその出力を加算
する加算器２６０で構成されるが、ここでは演算増幅器
ＯＰおよび抵抗Ｒ１〜Ｒｎ　、　Ｒｆで構成されている
。

ここまでの処理は全ての走査線に対して行なわれる０次
に加算係数器２６の出力はサンプルホールド回路２７１
〜２７ｎにより垂直位置指令手段３３で設定した走査線
についてのみ走査線毎にサンプルホールドされて加算器
２８で和がとられ、その和がサンプルホールド回路２９
でサンプホールドされてアナログ／ディジタル変換器３
０でディジタル値に変換される。マイクロコンピュータ
−２２はフィールド検出回路１８の出力信号により制御
回路２１、アナログ／ディジタル変換器３０等を制御し
、アナログ／ディジタル変換器３０からデータを取り込
んでカメラ１１のピント合わせを行なう。

ところでＨＰＦ２３１〜２３３（ｎを例えば３とする）
は第４図に示すように低域カットオフ周波数ｆ１〜ｆ２
が異なり、同一の画像に対する出力電圧特性が第５図に
示すように異なる。このＨＰＦ２３１〜２３３の出力に
それぞれ適当な重みをつけて加算したものは第６図に示
すようなコントラスト信号になり、裾が広くて合焦点で
鋭いピークを持つ出力電圧特性が得られる。

マイクロコンピュータ−２２はピント合わせを行なう場
合、各カメラ位置でデータをアナログ／ディジタル変換
器３０から取り込み、それを前のものと比較してレンズ
の働く方向などを判断し、モーター３１によりカメラ１
１のレンズを合焦点へ移動させる。すなわち第７図、第
８図に示すように（１）まず出力電圧（サンプルホール
ド回路２９の出力電圧）をアナログ／ディジタル変換器
３０を介して測定しながらモーター３１にカメラ１１の
レンズを任意の光軸方向へ動かさせる。（２）次にその
動かした方向が上記出力電圧を増加させる方向であれば
モーター３１にカメラ１１のレンズをその方向へ動かし
続けさせる。逆にレンズを動かした方向が出力電圧を減
少させる方向であれば、モーター３１にその方向とは逆
の方向へカメラ１１のレンズを動か゛させる。（３）上
記出力電圧の変動が増加から減少になったことからジャ
ストピント位置（合焦点）をカメラ１１のレンズが通過
したことを検出し、その合焦点を記憶する。（４）上記
記憶した合焦点へカメラ１１のレンズを戻して停止させ
るようにモーター３１を制御する。なおピント合わせの
順番（１）〜（４）はは第７図、第８図の（１）〜（４
）と対応している。

次にバッファー１２、ＨＰＦ２３１〜２３３、ゲート２
４１〜２４３、ピークホールド回路２５１〜２５３の出
力波形について説明する。カメラ１１に例えば第９図（
１）のような画像が入力された場合、バッファー１２か
らの映像信号は走査線ｎ１〜ｎ、について第９図（２）
のような波形になる。この映像信号は第４図に示すよう
な特性のＨＰＦ２３１〜２３３を介してゲート２４１〜
２４３に入力され、ＨＰＦ２３１の出力とゲート２４１
の出力が第９［（３）のような波形になる。　ＨＰＦ２
３１の出力はバッファー１２の出力高域成分のみである
ので。

バッファー１２の出力の立上り、立ち下がり部で鋭いピ
ークができる。ゲート２４１を第９図（２）に示すゲー
ト開の間だけ開けると、第９図（３）のように水平同期
信号に関するピークが除かれて映像に関係したピークの
みが残った出力がゲート２４１から得られる。　）ｆＰ
Ｆ２３２およびゲート２４２の出力、ＨＰＦ２３３およ
びゲート２４３の出力も同様に第９図（４）、（５）の
ような波形となるが、ＨＰＦ２３１，２３２，２３３の
順にその低域カットオフ周波数が高くなっているから第
９図で（３）　＞　（４）　＞　（５）の順に出力振幅
が小さくなる。ここで第９図（６）のようなタイミング
でピークホールド回路２５１〜２５３のセット、リセッ
トを行なうと、ピークホールド回路の出力は第９図（７
）のような波形になる１図中Ｖ、、Ｖ、、Ｖ３はゲート
２４１〜２４３の各出力中で最も大きなピーク・トウ・
ピーク電圧である。加算係数器２６の出力はピークホー
ルド回路２５１〜２５３の出力を適当な割合で加算した
ものであるから、ピークホールド回路２５１〜２５３の
出力とほぼ同じ波形となり、その高さ、つまり電圧は加
算の割合により任意に設定することができる。

また第１０図（１）のような画像がカメラ１１に入力さ
れて３本の走査線ｎ１〜ｎ、を選んだ場合、バッファー
１２、ゲート２４１、サンプルホールド回路２７１〜２
７３（ｍ＝３の時）、加算器２８の出力は第１０図（１
）〜（５）のような波形となる。３本の走査線Ｑ１〜Ｑ
３について信号処理を終ったところで第１０図（５）に
示すＡ／Ｄ変換ホールドのタイミングで加算器２８の出
力がアナログ／ディジタル変換器３０によりアナログ／
ディジタル変換される。このように走査線をとびとびに
選べば、どれか１本の走査線について出力があれば、つ
まりどれか１本の走査線が被写体にかかっていればピン
ト合わせをおこなくことができ、適当な間隔をおいて走
査線を複数本用いるとよい。

また走査域指令手段３２および垂直位置指令手段３３は
例えばキーボードが用いられ、走査線と検出域（ｔｉ〜
ｔ２）を任意に設定して変更することができる。

走査域設定回路１７は第１３図に示すようにカウンター
３４、発振器３５、ディジタルコンパレーター３６゜３
７、ｔエラッチ回路３８、ｔ２ラッチ回路３９．ゲート
信号発生回路４０からなり、カウンター３４は水平同期
信号分離回路１４からの水平同期信号が入力される毎に
その立上りで発振器３５からのパルスを０からカウント
する。ｔ１ラッチ回路３ｇ、ｔ、ラッチ回路３９はマイ
クロコンピュータ−２２からのｔｌｔ　ｔ。

の各データをラッチし、このｔＬデータ、ｔ２データが
ディジタルコンパレーター３６．３７にてカウンター３
４のカウント値と比較される。ゲート信号発生回路４０
はディジタルコンパレーター３６．３７の出力信号によ
りカウンター３４のカウント値がｔ１データからｔ２デ
ータまでのカウント値になった時にゲート信号をゲート
２４１〜２４ｎへ出力してこれを開けさせる。

検出域（ｔｚ〜ｔｘ）と走査線は走査域指令手段３２、
垂直位置指令手段３３により任意に変更でき。

これにより任意の場所にピントを合わせることができる
０例えば真中に人がいる風景などの場合。

第１１図のように３本の走査線、検出域を選べば中心に
いる人物Ｐにピントが合う、また第１２図のように走査
線、検出検出域を選べば画面右上の斜線部分にピントが
合う。

なお、上記実施例ではオートフォーカス信号発生回路は
アナログ回路であるが、ディジタル回路を用いてもよい
、また撮像画面の一部のみを表示したり処理したりする
場合にも本発明を応用できる。また上記実施例ではフォ
ーカスエリアの垂直位置が１本の線であり、水平位置が
区間となっているが、これは逆にしても、あるいは両方
とも区間としてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば被写体の撮像画面上の垂直
位置および水平位置を設定してその映像信号よりコント
ラスト信号を得るので、裾が広くて鋭いピークを持つ出
力電圧特性が得られる。これによりレンズの移動方向が
容易にわかってピント合わせの時間を短縮でき、かつピ
ントをシャープに合わせることができる。さらに上記垂
直位置および水平位置を自由に設定することが可能であ
るので１段差のあるターゲットや特定位置のターゲット
、傾いたターゲット、丸い部分のあるターゲット等にピ
ントを合わせることが簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
加算係数器を示すブロック図、第３図は上記実施例のバ
ッファー出力波形およびその拡大波形を示す波形図、第
４図は同実施例のＨＰＦ特性を示す特性曲線図、第５図
は同実施例の各ＨＰＦ出力電圧特性を示す特性曲線図、
第６図は同実施例の出力電圧特性を示す曲線図、第７図
および第８図は同実施例のピント合わせを説明するため
の図、第９図および第１０図は同実施例の入力画像例と
各部信号波形を示す図、第１１図および第１２図は本発
明を説明するための図、第１３図は上記実施例の走査域
設定回路を示すブロック図、第１４図はレンズの周波数
伝達特性を示す特性曲線図、第１５図は従来の自動金魚
信号検出装置を示すブロック図、第１６図ないし第１８
図は同装置の出力電圧特性を示す特性曲線図である。 ２３１〜２３ｎ、２４１〜２４ｎ、２５１〜２５ｎ、２
６，２７１〜２７ｎ、２８゜２９・・・コントラスト信
号検出部、２４１〜２４ｎ・・・水平位置設定手段、２
７１〜２７ｎ・・・垂直位置設定手段。 嘘　棒　　　ｅ　　　区 寸 １−　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｑ）マ　
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像された被写体の映像信号が入力され、該映像信号よ
   りコントラスト信号を得るためのコントラスト信号検出
   部と、 上記被写体の撮像画面上の垂直位置を設定する垂直位置
   設定手段と、 上記被写体の撮像画面上の水平位置を設定する水平位置
   設定手段とを備え、 上記コントラスト信号検出部には、上記映像信号のうち
   上記垂直位置設定手段によって設定された垂直位置の信
   号のみ通過させる垂直位置通過部と、 上記水平位置設定手段によって設定された水平位置の信
   号のみ通過させる水平位置通過部を有してなる自動合焦
   装置。