JPS63258171A - 自動焦点調整装置 - 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、ビデオカメラ等の路影レンズを合焦位置に自
動制御する自動焦点調整装置に関する。

〈従来の技術） 従来、この種の装置としては、例えば特開昭５０−１４
０２１５号に開示された自動焦点調整装置が知られてい
る。

この自動焦点調整装置にあっては、第４図＜ａ　＞に示
す映像信号（立上りエツジ部分を示す）と、同図（ｂ　
）に示す所定周波数の交流成分と直流成分とを加え合わ
せた合成信号すとを同図（Ｃ）に示すように比較器に入
力し比較し、同図（ｄ　）に示すように、零電圧と合成
信号との交差数に応じたパルスを比較出力として発生さ
せ、合焦位置に近づくほど被写体が鮮明になって映像信
号の立上りエツジが急峻になることから、比較器より得
られるパルス数が最小値となるようにレンズを駆動する
ことで自動的に合焦状態を得るようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の自動焦点調整装置にあ
っては、映像信号のエツジ部分における交流成分の零ク
ロスによる比較出力から合焦状態を検知するパルス数を
求めているため、映像信号が比較する交流振幅以下に低
下すると比較出力は連続的なパルス出力となって焦点検
出が不能になる。

また映像信号のエツジ部分における交流成分との零クロ
スパルスを比較器で出力するため、比較器のノイズマー
ジンを大きくとることは零クロスパルスの検出機能を失
うことになるので比較器のノイズマージンを大きくとる
ことは不可能である。

ノイズマージンを大きくとれないことから第４図に示す
如き従来装置においてはノイズに対し非常に弱くなる。

更に、合焦精度は比較される交流成分の周波数に依存し
ており、精度を高めるために周波数を増加させると、更
にノイズによる影響を受は易くなり、安定した焦点調整
が困難であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、映像信号のレベルが低くとも確実に焦点検出がで
き且つノイズを受けても安定した動作ができる自動焦点
調整装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、囮象手段よ
り出力された映像信号を所定時間遅延する遅延手段と；
遅延されない映像信号から遅延された映像信号を差し引
いて近似的な微分信号を発生する減算手段と：近似的に
得られ微分信号と基準信号とを比較して微分信号の時間
幅に応じた比較出力を生ずる比較手段と；比較出力の時
間幅が最小となるようにレンズの焦点位置を調整する手
段とを設けるようにしたものである。

（作用） このような構成を備えた本発明にあっては、合焦状態を
映像信号から求めた近似的な微分信号の時間幅によって
検出するため、映像信号にレベル変動があっても、微分
信号の時間幅はレベル変動の影響を受けることがなく、
高レベルであっても低レベルであっても精度の高い自動
焦点調整ができる。

また映像信号にノイズ成分が含まれていても、遅延時間
を越えるような時間幅の長い特殊なノイズとならない限
り、ノイズによるレベル変動は微分信号の時間幅の計測
にほとんど影響せず、非常にノイズに強い安定した自動
焦点調整ができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示したブロック図である。

まず構成を説明すると、１はレンズであり、モータ駆動
回路１１によってモータ１２を駆動することによりレン
ズ１が合焦位置となるように移動される。

２は被写体の光学情報を電気信号に変換する撮像素子で
あり、例えばＣＯＤ等の固体撮像素子や躍像管等が用い
られる。３は撮像素子２からの出力信号を増幅する前置
増幅器、４は前置増幅器３から得られたイ善号を標準テ
レビジョン方式の複合映像信号に変換するプロセス回路
、５はＲ像素子２を駆動するドライブ回路、６はプロセ
ス回路４及びドライブ回路５の同期をとるための同期信
号発生回路である。

このような通常のビデオカメラにおける回路に加えて本
発明にあっては、遅延素子７、減算手段１５、比較基準
電圧発生回路８、比較器９及び演輝処理回路１０で成る
自動焦点調整のための回路部が設けられる。

この自動焦点調整のための回路部において、遅延索子７
に対しては前置増幅器３で増幅された撮像素子２からの
映像信号が入力されており、遅延素子７は入力した映像
信号を予め設定した所定時間Δｔだけ遅延して減算手段
１５に出力する。減算手段１５は前置増幅器３より出力
された遅延されない映像信号から遅延素子７で遅延した
映像信号を差し引くことで近似的な微分信号を出力覆る
。

減算手段１５で得られた近似的な微分信号は比較器９の
（＋）入力に与えられ、比較器９の（−）入力に対して
は比較基準電圧発生回路８で発生された基準電圧Ｅｒが
与えられる。このため比較器９は減算手段１５からの近
似的な微分信号が基準電圧Ｅｒ以上となったときトＩレ
ベル出力を生ずる。

即ち、比較器９は基準電圧Ｅｒを上回る近似的な微分信
号の時間幅に応じたパルス幅の比較出力を生ずるように
なる。

更に、比較基準電圧発生回路８に対しては前置増幅器３
からの映像信号が入力されており、比較基準電圧発生回
路８が出力する基準電圧Ｅｒは入力した映像信号に応じ
てレベルコントロールされる。

比較器９の比較器出力を入力した演算処理回路１０は、
比較出力の時間幅を演算するもので、例えば比較出力で
ゲートを開いて出力したクロックパルスをカウンタで計
数し、カウンタ計数値として減算手段１５から得られた
微分信号の時間幅を検出する。更に、演算処理回路１０
はモータ駆動回路１１に対し比較器９の比較出力から得
られる微分信号の時間幅を最小とするようにモータ制御
信号を出力してモータ１２を駆動させ、この微分信号の
時間幅を最小とするレンズ１の移動でレンズ１を合焦状
態に調整する。

次に、第１図の実施例の動作を説明する。

レンズ１による搬像素子２に対する被写体の結像で得ら
れた映像信号は遅延素子７でΔを時間遅延され、減算手
段１５において遅延されない映像信号から遅延素子７で
Δを時間遅延された映像信号を差し引くことによって映
像信号の近似的な微分信号を得る。減算手段１５で得ら
れた映像信号の近似的な微分信号は比較器９に与えられ
、そのとぎの映像信号に応じてレベルコントロールされ
た比較基準電圧発生回路８からの基準電圧Ｅｒと比較さ
れ、比較器９は微分信号の時間幅と略同等のパルス幅を
有するパルス信号を演算処理回路１０に出力する。演ｎ
処理回路１０は比較器９より得られる比較出力のパルス
幅、即ら微分信号の時間幅を検出し、この時間幅を最小
とするようにモータ制御信号をモータ駆動回路１１に出
力し、このモータ制御信号を受けてモータ駆動回路１１
はモータ１２を駆動してレンズ１を微分信号の時間幅が
最小となるように移動し、レンズ１を合焦位置に自動調
整するようになる。

第２図は第１図の実施例における非合焦状態と合焦状態
における遅延されない映像信号、遅延された映像信号及
び近似的な微分信号を示す。

まず、第２図（ａ）の非合焦状態にあっては、前置増幅
器３から得られた映像信号ａ１のエツジ波形は被写体像
がボケでいることから、なだらかな立上りをもったエツ
ジ波形となっている。この映像信号ａ１に対し遅延素子
７によってΔを時間遅延された映像信号ａ２が作り出さ
れる。そして、減算手段１５において遅延されない映像
信号ａ１から遅延された映像信号ａ２を差し引くことで
近似的な微分信号ａ３が得られる。

一方、第２図（ｂ）に示す合焦状態にあっては、被写体
像にボケがないことから前置増幅器３から得られる遅延
されない映像信号ｂ１のエツジ波形は急峻な立上りをも
っており、遅延素子７で遅延された映像信号すを減算手
段１５で差し引くことにより映像信号の近似的な微分信
号ｂ　３が得られる。

この第２図に示す非合焦状態と合焦状態の微分信号ａ３
とｂ３から明らかなように、遅延時間Δｔが充分小さけ
れば減算手段１５の出力ａ３゜ｂ３は映像信号ａ１．ｂ
ｉの微分波形と等価になる。また、被写体輝度を一定と
すると、非合焦状態から合焦状態へ移行するに従って微
分信号のパルス幅ｌ）、１は１２に減少し、一方、信号
レベルはｈｌからｈ２に増加するようになる。

ここで、微分信号のレベルｈ１．ｈ２は被写体の輝度に
よって変化する値であるが、パルス幅１１、ｉｔ、２は
被写体輝度によっては影響を受けない。

そして、比較器９は減算手段１５から得られる近似的な
微分信号ａ３またはｂ３を映像信号に応じてレベルコン
トロールされる比較基準電圧発生回路からの基準電圧Ｅ
ｒと比較することで、微分信号ａ３．ｂ３のパルス幅ｆ
Ｌ１．ＩＬ２と同等のパルス幅をもったパルス信号を演
算処理回路１０に与え、被写体輝度による微分信号ａ３
．ｂ３の信号レベルｈ１．ｈ２は比較器出力に影響を及
ぼさない。

第３図は比較器９の入出力関係を示した信号波形図であ
り、第３図（ａ）は同じ非合焦状態にあっても被写体輝
度の相違によってレベルが異なる微分信号Ａ１．Ａ２が
生じた場合を併せて示している。このような映像信号の
レベル変動に対し比較基準電圧発生回路８は映像信号に
応じてレベルコントロールされた基準電圧Ｅｒｌ、Ｅｒ
２を発生しており、その結果、第３図（ｂ）に示づ比較
出力においては、微分信号Ａ１．Ａ２のレベルの影響は
受けず、同じパルス幅の比較出力を生ずる。

このため本発明にあっては、映像信号のレベルが低下し
てもレベル低下に影響されることなく、映像信号の近似
的な微分信号の時間幅を最小とする合焦位置にレンズを
自動調整することができる。

更に、映像信号にノイズが混入したとしても、微分信号
の時間幅を計測していることから、ノイズによる時間幅
の測定値への影響は極く僅かであり、その結果、極めて
ノイズに強い自動焦点調整を行なうことができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、遅延素子と減
算手段で得られた映像信号の近似的な微分信号の時間幅
を最小とするようにレンズを駆動して焦点調整すること
から、被写体輝度のいかんにかかわらず精度の高い自動
焦点調整を行なうことができ、特に空間周波数成分が低
域に存在する被写体に対しても安定した焦点調整を行な
うことができる。

また、近似的な微分信号の時間幅に応じたパルス信号を
作り出す比較器の基準電圧を映像信号に応じてレベルコ
ントロールしていることから、映像信号のレベルのいか
んに係わらず正確に合焦状態の有無を検出することがで
き、また映像信号のレベルの影響を受けないことから、
ノイズに対して強い安定した自動焦点調整を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２図
は第１図における遅延されない映像信号、遅延された映
像信号及び両者の差として得られる近似的な微分信号を
非合焦状態と合焦状態について示した信号波形図、第３
図は第１図の比較器におけるレベルの異なる近似的な微
分信号の比較出力を示した信号波形図、第４図は従来装
置における自動焦点調整のための信号処理を示した信号
波形図である。 １：レンズ ２：搬像素子 ３：前置増幅器 ４：プロセス回路 ５ニドライ１回路 ６：同明信号発生回路 ７：遅延素子 ８：比較基準電圧発生回路 ９：比較器 １０：演算処理回路 １１：モータ駆動回路 １２：モータ １５：減算手段 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像手段より出力された映像信号を所定時間遅延
   する遅延手段と； 遅延されない映像信号から該遅延手段により遅延された
   映像信号を差し引いて近似的な微分信号を発生する減算
   手段と； 該減算手段の微分信号と基準信号とを比較して該微分信
   号の時間幅に応じた比較出力を生ずる比較手段と； 該比較出力の時間幅が最小となるようにレンズの焦点位
   置を調整する手段と； を備えたことを特徴とする自動焦点調整装置。
2. （２）前記比較手段として、基準信号を映像信号の大き
   さに応じて可変制御する基準電圧制御手段を備えたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動焦点調整
   装置。