JPS6332510A - オ−トフオ−カス方式 - 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） 本発明は各種のビデオカメラ等に用いられるオートフォ
ーカス方式に関し、特に迅速にフォーカシングを行ない
得るようにしたものである。

（従来の技術） 従来から、被写体を撮影することによって得られる映像
信号の高域成分の電圧レベルが再生画像の精細度に対応
していることに着目し、この高域成分の電圧を焦点電圧
として取り出し、この焦点電圧が最大レベルとなるよう
にフォーカスレンズを駆動させることによりこのレンズ
の位置をジャストピント位置に一致させるようなフォー
カシングを行なうオートフォーカス装置が知られている
。

そして、このようなフォーカシングの方式は、いわゆる
山登りサーボ方式として知られているものであり、この
方式はＮＨＫ技術研究報告昭４０・第１７巻・第１号通
巻第８６号第２１ページ、あるいは昭８］５７年１１月
発表のテレビジョン学会技術報告ＥＤ第６７５ページ等
の文献に詳細に説明されている。

このような山登りオートフォーカス方式においては、上
記焦点電圧がオートフを一カス回路による検出可能な最
大レベル又は最小レベルを越えてしまうと誤動作の原因
となる。

そのため、従来は上記焦点電圧を増幅する増幅器の利得
を可変制御することにより、この焦点電圧を所定レベル
以内に制御するようにしており、このような方式は特開
昭６０−２１２０７１号公報等に詳細に説明されている
。

（発明が解決すべき問題点） ところで、上述の如く増幅器の利得を制御することによ
り焦点電圧のレベル制御を行なうものにおいては、焦点
電圧の変化に伴なって、上記増幅器の利得制御を複数回
行なわなければならない。

すなわち、上記焦点電圧が検出可能な最大レベル近くま
で近づいた場合に上記増幅器の利得を可変しても可変量
が十分でないとフォーカスレンズがジャストピント位置
に近づくにつれて再度上記焦点電圧が上昇して上記最大
レベルに近づいてしまう。

そのため、再度上記増幅器の利得を下げる必要があり、
これが何回か繰り返される。

そして、このことはオートフォーカス回路の動作を複雑
にするとともに、フォーカシングに要する時間を長くす
る原因となり、迅速なフォーカシングの実現を阻害して
しまうという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の如き実情に鑑みてなされたものであり、
迅速なフォーカシングを実現し得るオートフォーカス方
式を提供することを目的とする。

そして、本発明は上記目的を達成するために、被写体を
県影することにより得られる映像信号の高域成分を利得
制御回路にて増幅又は減衰するとともに、検出回路にて
焦点電圧として取り出し、この焦点電圧に基づいてフォ
ーカシングを行なうオートフォーカス方式であって、被
写体に応じた上記焦点電圧のジャストピント位置におけ
る最大焦点電圧と、上記検出回路による検出可能な最大
レベルとを比較し、この差に応じて上記利得制御回路の
利得を制御することにより上記最大焦点電圧が上記検出
回路による検出可能な範囲内になるようにしたオートフ
ォーカス方式を提供するものである。

（作用） 上述の如きオートフォーカス方式によれば、利得制御回
路の利得を一回可変制御すれば、所定のレベル範囲内の
焦点電圧を取り出すことができるため、確実かつ迅速な
フォーカシングを実現することができる。

（実施例） 以下、本発明に係る好適な一実施例を第１図及び第２図
を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明に係るオートフォーカス方式を実現する
ためのオートフォーカス装置の構成を示すブロック図で
あり、このオートフォーカス装置はアホーカル系レンズ
１とフォーカスレンズ（マスク系レンズ）２とから構成
される光学系３を備えている。

そして、このオートフォーカス装置においては、上記フ
ォーカスレンズ２を光軸方向（矢印へ方向）に移動させ
ることによりフォーカシングを行なうようになっている
。

また、上述の如き光学系３を介して入射される被写体か
らの撮像光は、Ｃ０Ｄ（電荷結合素子）等のＷ１像素子
４にて電気的な映像信号Ｓ１に光電変換される。

そして、この映像信号Ｓ１は、前置増幅器５にて増幅さ
れて図示しない記録回路に供給されるとともに、バンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）６に供給される。

このバンドパスフィルタ６は、上記映像信号Ｓ１から所
定の高域成分を抽出して利得制御回路７に供給し、この
利得制御回路７は、後述するマイコン等の演算処理回路
８から供給される利得制御信号Ｓ２に応じて上記高域成
分を所定量（利得）増幅又は減衰して出力する。

そして、この利得制御回路７の出力は、本実施例におけ
る検出回路である検波器（ＤＥＴ）９に供給され、この
検波器９にて上記映像信号Ｓ１の高域成分に対応する第
２図に示す如き焦点電圧Ｅが取り出される。

なお、この焦点電圧Ｅは、上記映像信号Ｓ１を再生した
再生画像の精細度に対応するものであり、上記フォーカ
スレンズ２がジャストピント位置Ｐにあるときに最大焦
点電圧Ｅ　ｍａｘとなる。

また、本実施例において上記検波器９は、上記利得制御
回路７の出力レベルが第２図に示す如きこの検出器９に
おける検出可能な最大レベルＬ１（飽和レベル）と最小
レベルＬ２との範囲内にあるときに上述の如き焦点電圧
Ｅを取り出することができるような性能をもっている。

そして、上述の如く取り出された焦点電圧Ｅは、Ａ／Ｄ
　（アナログ−デジタル）変換器１０にてデジタル化さ
れて上記演算処理回路８に供給される。

この演算処理回路８は、デジタル化された上記焦点電圧
Ｅを１フイールド毎に取り込み、このデータをもとにし
て前述した山登りサーボ方式を実行する。すなわち、こ
の演算処理回路８は、上記データに基づいてレンズ移動
制御信号Ｓ３をパルスモータ１１等の移動手段に供給し
てこのパルスモータ１１を所定方向に回転させることに
より上記フォーカスレンズ２をジャストピント位置Ｐへ
移動させ、これによりフォーカシングを行なうようにな
っている。

また、この演算処理回路８は、フォーカシングが開始さ
れると上記最大焦点電圧Ｅ　ｍａｘを算出し、この最大
焦点電圧Ｅ　ｍａｘと、上記検波器９における検出可能
な最大レベルＬ１とのレベル比較を行ない、これらの差
に応じた上記利得制御信号Ｓ２を上記利得制御回路７に
供給する。

これにより、この利得制御回路７による利得が可変され
、例えば上記焦点電圧Ｅの最大焦点電圧Ｅ　ｍａｘが第
２図に示す如く、上記最大レベルＬ１よりも大きい場合
には上記利得が小さくされる。

そして、本実施例においては上記最大焦点電圧Ｅ　ｍａ
ｘが最大レベルＬ１と等しくなるようにレベル制御され
、これにより第２図中一点破線にて示す如き理想的な焦
点電圧Ｅｌｌを得ることができる。

同様に、第２図ウニ点破線にて示す如く焦点電圧Ｅ′の
最大焦点電圧Ｅ　−ｍａｘが上記最大レベルＬ１よりも
小さい場合には、上記利得が大きくされ、これにより上
記焦点電圧Ｅ−も理想的な焦点電圧Ｅｂとされる。

なお、上記焦点電圧Ｅが、上記検波器９によるそこで、
このような場合には、一旦上記利得制御回路７の利得を
小さくすることにより上記焦点電圧Ｅを検出可能な範囲
内に引き込む。

同様に、上記焦点電圧Ｅが検出可能な最小レベルＬ２よ
りも小さい場合には、上記検波器９の出力レベルがＯに
なるため、この場合には上記利得制御回路７の利得を大
きくして上記焦点電圧Ｅを検出可能な範囲内に引き込む
。

これにより、上記焦点電圧Ｅのレベルに関係すくフォー
カシングを行なうことができるようになっている。

次に、上記演算処理回路８による最大焦点電圧Ｅ　ｍａ
ｘの算出方法について説明する。

先ず、上記焦点電圧Ｅの曲線、すなわちこの焦点電圧Ｅ
と、所定時における上記フォーカスレンズ２のジャスト
ピント位置Ｐまでの距離Ｘとの関係は、 Ｅ（ｘ）　＝　ｂｅ−（”）２ ・・・（１） なる一式にて表わすことができる。

ここで、上記（１）式におけるａの値は、焦点電圧Ｅの
傾きを決定する係数であり、このａの値は実験的に得ら
れた なる式にて求めることができる。

なお、この（２）式において、ｆｅは被写体の周波数、
すなわち上記バンドパスフィルタ６の遮断周波数を示し
、Ｆは上記フォーカスレンズ２のＦ値を示す。

また、この（２）式におけるＫは、レンズ固有の値（例
えば９．５）である。

一方、上記（１）式におけるｂの値は、焦点電圧Ｅの曲
線の最大値、すなわち上記最大焦点電圧Ｅ　ｍａｘに等
しい係数である。

したがって、この最大焦点電圧Ｅ　ｍａｘは、上記（１
）式から、 なる式にて求めることができる。

次に、この（３）式を解くためのＸの値、すなわち上記
フォーカスレンズ２のジャストピント位置Ｐまでの距離
を求める算出方法について説明する。

まず、上記所定時から例えば１フイ一ルド期間経過後の
焦点電圧は、上記フォーカスレンズ２の１フイ一ルド期
間の移動量をｍとすると、Ｅ（ｘ＋ｍ）　＝　ｂｅ−”
（ｘ＋ｒｒ１月２・（４）となる。

そして、上記（１）式をこの（４）式で除すると、 ＝　６−（ａｘ）　２＋ａ　２（ｘ２＋２ｍｘ＋ｍ２）
＝　６ａ２ｍ（２ｘ−＋ｍ）　　　　　、−、（５）と
なる。

この（５）式の対数をとると、 となる、。

よって、この（６）式をＸについて解くと、となる。

このように、所定時における焦点電圧Ｅ　（ｘ　）を１
フイ一ルド期間経過後における焦点電圧Ｅ　（Ｘ　＋ｍ
　）で除した値の対数をとることによって、このときの
上記フォーカスレンズ２のジャストピント位置Ｐまでの
距離Ｘを直ちに求めることができる。

よって、この（７）式にて求められるＸの値を上記（３
）式に代入することによって、焦点電圧εの最大焦点電
圧Ｅ　ｗａｘを求めることができる。

これにより、上記焦点電圧Ｅの曲線を決定する２つのパ
ラメータａ、ｂが求まり、この曲線が特定される。そし
て、本実施例においては、この特定された曲線を利用し
て上述の如き出登りサーボを行なうようになっている。

なお、上記各式におけるＥ（Ｘ）、ε（ｘ　＋ｍ　）の
値は、上記Ａ／Ｄ変換器１０が出力する焦点電圧の検出
データである。

そして、上記マイコン８は、上述の如く求められた最大
焦点電圧Ｅ　ｗａｘと、上記最大レベルＬ１との差（Ｌ
ｌ−Ｅｍａｘ　）に応じた利得制御信号Ｓ２を出力し得
るようになっている。

これにより、本実施例によれば被写体に応じてレベルが
変化する焦点電圧Ｅを、上記利得制御回路７における利
得を適宜可変制御することにより常に最適な焦点電圧Ｅ
ｂとして取り出すことができる。

よって、焦点電圧Ｅに基づいて行なわれる山登りサーボ
方式の如きフォーカシングの精度を向上させることがで
き、確実なフォーカシングを実現することができる。

また、本実施例によれば、上記利得ｆ！ＩＪ１１１回路
７の利得の可変が一回で済むため、フォーカシングに要
する時間を短縮することができ、迅速なフォーカシング
を実現することができる。

な番、本実施例においては、上記利得制御回路７をバン
ドパスフィルタ６の次段に設けたが、本発明としてはこ
のフィルタ６の前段に上記利得制御回路７を設けてもよ
い。

また、本発明としては、上記最大焦点電圧Ｅ　ｍａｘを
必らずしも上記最大レベルにする必要はなく、この最大
レベルと前記最小レベルとの範囲内となるように目的に
応じて設定すればよい。

ところで、上記バンドパスフィルタ６等の前段にエリア
制限回路を設けた場合には焦点電圧の取出し範囲が限定
され、これにより、画像の一部分（例えば中央部分）の
みのフォーカシングを行なうことができる。

そして、このような場合には、上記焦点電圧レベルが低
（なり、上記利得制御回路７による利得制御と同様な機
能を得ることができる。

そこで、本発明においては、上記利得制御回路７のみに
よって焦点電圧Ｅのレベル！Ｉ１１御をマチなうように
構成したが、本発明とともに上記エリア制限回路によっ
ても焦点電圧Ｅのレベル制顛を行なうように構成するこ
とによって、より一層利得制御範囲を広くすることがで
きる。

（発明の効果） 上述の説明から明らかなように、本発明によれば、被写
体に応じた上記焦点電圧のジャストピント位置における
最大焦点電圧と、上記検出回路による検出可能な最大レ
ベルとを比較し、この差に応じて上記利得制御回路の利
得を制御することにより上記最大焦点電圧が上記検出回
路による検出可能な範囲内になるため、迅速かつ確実な
フォーカシングを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のブロック図、第２図は
焦点電圧の曲線を示すグラフである。 ２・・・フォーカスレンズ、４・・・ｌｆｉ像素子、７
・・・利得制御回路、８・・・演算処理回路、９・・・
検出回路（検波器）。 一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体を撮影することにより得られる映像信号の高域成
   分を利得制御回路にて増幅又は減衰するとともに、検出
   回路にて焦点電圧として取り出し、この焦点電圧に基づ
   いてフォーカシングを行なうオートフォーカス方式であ
   つて、 被写体に応じた上記焦点電圧のジャストピント位置にお
   ける最大焦点電圧と、上記検出回路による検出可能な最
   大レベルとを比較し、この差に応じて上記利得制御回路
   の利得を制御することにより上記最大焦点電圧が上記検
   出回路による検出可能な範囲内になるようにしたことを
   特徴とするオートフォーカス方式。