JPS6349716A - オ−トフオ−カス装置 - 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〉 本発明は各種のビデオカメラ等に用いられるオートフォ
ーカス装置に関し、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（ｑ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
応していることに看目し、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移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、あるいは昭和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、オートフォー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＠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動作を？！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装
置を提供することを目的とする。

そして、本発明はこの目的を達成するために第１図に示
す如く、被写体を撮影することにより得られる映像信号
８里の高域成分を利得制御回路７にて増幅又は減衰する
とともに、検出回路９にて焦点電圧Ｅとして取り出し、
この焦点電圧Ｅに基づいてフォーカスレンズ２を移動手
段１１にて光軸方向（矢印六方向）に移動させることに
よりフォーカシングを行なうオートフォーカス装置であ
って、上記移動手段１１を制御する制御手段８にて上記
利得制御回路７の利得を制御するようにしたことを特徴
とするオートフォーカス装置を提供するものである。

（作　用） 上述の如きオー・トフォーカス装置によれば、利得制御
回路の利得を適宜設定制御することができ、−回の利得
制御により常に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（矢印六方向）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ｍ像光はＣＯＤ　（電荷結合素子）等のｍ機素子４
にて電気的な映像信号Ｓｔ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
れて図示しないカメラ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Ｓｌ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、後述する本実施例における制御回路
であるマイコン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ＩＰにあるときに最大焦
点電圧Ｅ　ａ＋ａｘ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
れて上記マイコン８に供給される。

このマイコン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、このマ
イコン８は、上記データに基づいてレンズ移動制御信号
＄３を本実施例における移動手段であるパルスモータ１
１に供給してこのパルスモータ１１を所定方向に所定速
度で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ＩＰ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、このマイコン
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　ｗａｘを算出し、この最大焦点電圧Ｅ　ｌ１ｌａｘ
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ＥＩＩｌａｘが
、第２図に示す如く上記最大レベルＬｔ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　ｍａｘ
が最大レベルＬｔ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−点破線にて示す如き理想的な焦点
電圧Ｅｂを得ることができる。

同様に、第２因中破線にて示す如く焦点電圧Ｅ′の最大
焦点電圧Ｅ′ｌ１ｌａｘ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。

次に、上記マイコン８による最大焦点電圧ＥＩｌｌａｘ
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ｌＩＩ×との関係は、 Ｅｉ＝　ｂ＠−”ｘ）−−・（１） なる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 ａ＝にΔ・・・・・・・・・・・・（２）なる式にて求
めることができる。

なお、この（２式におけるＫの値は、実験的に求められ
るレンズ固有の値（例えば９．５）であり、同様にｒｅ
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、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　ｗａｘは、上記（１
）式から Ｅ（ト） Ｅ−ｘ＝　ｂ　＝−（８８）＝”・・・・・（３１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×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
動層を園とすると、 Ｅ　（ｘ＋ｍ）　＝　ｂｅ　−’耐・））２・・・・・
・・・・（４） となる。

そして、上記（１）式をこの（４）式で除すると、＝ｅ
−（ａｘ）２＋ａ２（ｘ２＋２ｍｘ＋ｍ　　）＝ｅａ　
　ｍ（２ｘ±”　　　　、−０−−−９（５）となる。

この（５）式の対数をとると、 となる。

よって、この（０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　＋
ｌ　）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＄のジャストピント位ＩＰ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Ｅの最大焦点電
圧Ｅ　ｍａｘを求めることができ、このようにして焦点
電圧Ｅの曲線を表られす上記（１）式における２つのパ
ラメータａ　、　ｂ　　（１：ｍａｘ　）を特定するこ
とができる。

そして、本実施例においては、上述の如く求められた（
１）式を利用して先に述べた如き山登りサーボを行なう
。

なお、上記各式におけるＥ（ｘ）、Ｅ（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　ＩＩａｘと、上記最大レベルＬ１どの差（
Ｌｌ−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ととも
に、上記利得制御回路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。

また、本実施例におけるオートフォーカス装置では、上
記利得制御回路７の利得に応じて上記フォーカスレンズ
２の移動速度を可変するようになっている。

すなわち、上記利得制御回路７の利得が、上記マイコン
８によって小さくされた場合とは、上記フォーカスレン
ズ２がジャストピント位ＩＰに近づいた場合であるため
、その場合にはフォーカスレンズ２の移動速度を遅くす
る。

これにより、このフォーカスレンズ２の移動速度が早す
ぎる場合に生じやすい、過渡応答動作、すなわちフォー
カスレンズ２がジャストピント位置Ｐを一旦通り過ぎて
しまう、というような問題を未然に防止することができ
る。

また、上記利得制御回路７の利得が大きくされた場合と
は、上記フォーカスレンズ２がジャストピント位置Ｐか
ら離れている場合であるため、その場合にはフォーカス
レンズ２の移動速度をある程度早くする。

これにより、上述の如くジャストピント位置近傍でのフ
ォーカスレンズ２の移動速度を遅くしても、全体として
のフォーカシングに要する時間を早くすることができる
。

また、上述の如き利得制御回路７の利得の制御を、フォ
ーカスレンズ２の移動速度及び方向を制御するマイコン
８にて行なうようにしたため、このマイコン８が新たに
情報を上記利得制御回路７から得る必要がなく効率的で
ある。

なお、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、本発明に係るオー
トフォーカス装置としてはこのフッ イルタ６の前段に上記利得制御回路９を設けてもよい。

また、本実施例としては、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
制限回路を設ける場合には、焦点電圧の取出し範囲を限
定し、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、上記焦点電圧のレベルが
低くなり、上記利得制御回路７による利得制御と同様な
曙能を得ることができる。

よって、本実施例においては、上記利得制御回路７のみ
によって焦点電圧Ｅのレベル制御を行なうように構成し
たが、本発明とともに上記エリア制限回路によって焦点
電圧Ｅのレベル制御を行なうように構成することによっ
ても、より一層利得制御範囲を広くすることができる。

なお、上記利得制御回路７により生じた焦点電圧の不連
続な曲線を、上記マイコン８にて、利得側■をかけない
場合の曲線に換算し、これをフォーカシングに利用して
もよい。

（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、利得
制御回路の利得を一回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・・・撮像素子、７・・・利得制御回路
、８・・・制御手段（マイコン）、９・・・検出回路（
検波器）、１１・・・移動手段（パルスモータ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   いてフォーカスレンズを移動手段にて光軸方向に移動さ
   せることによりフォーカシングを行なうオートフォーカ
   ス装置であって、上記移動手段を制御する制御手段にて
   上記利得制御回路の利得を制御するようにしたことを特
   徴とするオートフォーカス装置。