JPH02274180A - オートフォーカス装置 - 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］ 本発明はオートフォーカス装置に関し、特に、ビデカメ
ラ等におけるオートフォーカス装置に関する。

［従来の技術］ 従来よりビデオカメラ等の撮像装置は、被写体に自動的
に焦点を合わせる（フォーカシングを行なう）ためのオ
ートフォーカス装置を含む。一般に、このようなオート
フォーカス装置は、撮像素子から得られる信号を用いて
焦点合わせを行なう。

このような、映像信号によるフォーカス制御を行なうオ
ートフォーカス装置は、パララックスが存在しないため
ファインダ視野と撮像レンズ視野とのずれを補正する必
要がない、被写界深度が浅い場合や被写体が遠方にある
場合でも正確に焦点合わせを行なうことができる、オー
トフォーカス用の特別なセンサを必要としないため極め
て簡単な機構によって構成される、などの多くの利点を
有する。このようなフォーカス装置は特開昭６０−９３
８８５号公報、６１−１０５９７８号公報等に示されて
いるような山登りサーボ方式と呼ばれる制御方法よって
焦点合わせを行なう。次に、山登りサーボ方式の原理に
ついて簡単に説明する。

まず、撮像素子から得られた輝度信号から所定の高周波
数帯域の信号が取出され、その振幅が検波されて、デジ
タル信号に変換される。このようにして得られたデジタ
ル信号は成る一定期間分（実際には１フイ一ルド分）す
べて積算処理される。この結果得られた値がフォーカス
評価値と呼ばれる。

第４図はフォーカスレンズの位置とフォーカス評価値と
の関係を示す図である。図において、横軸はフォーカス
レンズの位置、縦軸はフォーカス評価値を示す。図中Ｐ
は焦点がぴったりと合うレンズ位置を示す。図かられか
るように、フォーカス評価値はレンズ位置Ｐにおいて最
大値を示し、その前後では単調増加または単調減少する
。そこで、フォーカスレンズを図における正方向に移動
させなから１フイールドごとにフォーカス評価値を求め
、これを前フィールドのフォーカス評価値と比較する。

その結果、現フィールドのフォーカス評価値の方が大き
ければフォーカスレンズをさらにそれまでと同じ方向に
移動させる。逆に、前フィールドのフォーカス評価値の
方が大きければフォーカスレンズの位置が合焦位置Ｐを
越えてしまったと判断できるのでフォーカスレンズをそ
れまでと逆方向に移動させる。たとえば、フォーカスレ
ンズが初期状態において図中Ｑの位置にあったとすると
、上記のようなフォーカス評価値比較によってフォーカ
スレンズは初め正方向に移動する。やがて、フォーカス
レンズは合焦位置Ｐを越えるとフォーカス評価値が減少
し始めるため、フォーカスレンズは負方向に移動する。

以上のような一連の動作が繰返されることによってフォ
ーカスレンズは合焦位置Ｐを中心に微小振動するように
なる。このようにして、フォーカスレンズは焦点の合っ
た位置に自動的に移動する。

なお、実際には画面の中央部に映し出される映像が焦点
の合ったものとなるようにするため、画面全体ではなく
画面中央の一部の領域が焦点合わせの対象とされる（こ
の領域をフォーカス制御エリアという。）。

第３図は上記のような山登りサーボ方式が用いられた、
従来のオートフォーカス装置の一例を示す概略ブロック
図である。図を参照して、まず、撮像素子（図示せず）
から得られた映像信号に含まれる輝度信号Ｙは高域フィ
ルタ（以下、ＨＰＦと略す。）４および同期分離回路３
に入力される。

同期分離回路３は、輝度信号Ｙからそれに含まれる水平
および垂直同期信号を分離出力し、ＨＰＦ４は輝度信号
Ｙから所定の高周波数帯域成分のみを抽出し絶対値デー
タ作成部６に入力する。

絶対値データ作成部６は、絶対値化回路５、Ａ／Ｄ変換
器７、および包絡線検波回路１３を含む。

輝度信号Ｙから抽出された高周波数帯域成分は絶対値化
回路５によって整流され包絡線検波回路１３に入力され
る。包路線検波回路１３は、入力された整流後の信号の
レベル、すなわち、高周波数帯域成分の振幅レベルを検
波しそれに応じたレベルの直流信号をＡ／Ｄ変換器７に
入力する。Ａ／Ｄ変換器７は、入力された直流信号をそ
のレベルに応じたデジタル値（以下、これを絶対値デー
タと呼ぶ。）に変換し積算回路１２に入力する。

積算回路１２は、加算回路１２ａおよびラッチ回路１２
ｂを含む。加算回路１２ａは、絶対値データ作成部６の
出力、すなわち、絶対値データとラッチ回路１２ｂに保
持されているデータとを加算するとともに、その加算結
果をラッチ回路１２ｂに入力する。ラッチ回路１２ｂは
加算回路１２ａから加算データが入力されると、これを
それまで保持していたデータに代わって保持する。さら
に、ラッチ回路１２ｂは同期分離回路３からの垂直同期
信号に同期して、すなわち、１フイ一ルド期間ごとに保
持データを第１メモリ部８に与えるとともに保持データ
をリセットする。したがって、積算回路１２において、
１フイ一ルド分の絶対値データがすべて加算される。つ
まり、リセット直前のラッチ回路１２ｂの保持データが
フォーカス評価値である。

第１メモリ部８は、積算回路１２の出力、すなわち、フ
ォーカス評価値が与えられると、それまで記憶していた
データ、すなわち、前回のフォーカス評価値を第２メモ
リ部９に与えた後新しく与えられた今回のフォーカス評
価値を記憶する。次に、比較回路１０が第１メモリ部８
に記憶されている今回のフォーカス評価値を、第２メモ
リ部９に記憶されている前回のフォーカス評価値と比較
し、その比較結果をフォーカスモータ制御回路１１に与
える。フォーカスモータ制御回路１１は、比較回路１０
からの比較結果に応じて先に述べたような山登り制御方
式の原理に従って、フォーカスレンズ（図示せず）を移
動させるように、フォーカスレンズを移動させるための
フォーカスレンズ移動用モータ（図示せず）の回転方向
を制御する。

一方、ゲート制御回路２は、同期分離回路３からの水平
および垂直同期信号を受けて、フォーカス制御エリアが
走査されているときに限り、ゲート回路１のゲートを開
く信号をゲート回路１に入力する。したがって、発振回
路（以下、Ｏ２０と略す。）１４の出力は、フォーカス
制御エリアが走査されているときだけ、Ａ／Ｄ変換パル
ス発生回路１５およびラッチパルス発生回路１６に入力
される。Ａ／Ｄ変換パルス発生回路１５は、０８Ｃ１４
の出力を、Ａ／Ｄ変換器７を動作させるためのＡ／Ｄ変
換パルスに変換し、ラッチパルス発生回路１６は、ｏｓ
ｃ１４の出力をラッチ回路１２ｂを動作させるためのラ
ッチパルスに変換し出力する。したがって、Ａ／Ｄ変換
パルスおよびラッチパルスは、フォーカス制御エリアが
走査されているときだけ出力されるため、Ａ／Ｄ変換器
７を含む絶対値データ作成部６およびラッチ回路１２ｂ
を含む積算回路１２はフォーカス制御エリアから得られ
る輝度信号の高周波数帯域成分に対してのみその機能を
果たすことができる。つまり、フォーカス制御エリアを
対象とした焦点合わせが行なわれる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来のオートフォーカス装置は１フイー
ルドごとに絶対値データを積算して得られたフォーカス
評価値を常に前回の値と比較することによって焦点合わ
せを行なう。つまり、被写体を撮像して得られる輝度信
号の高周波数帯域成分のレベルが１フイ一ルド期間、す
なわち、１／６０ｓｅｃ分ずつ積分され、その積分値が
前後で比較される。このため、被写体を照らす光源の光
量あるいは被写体自身からの光の量が１　／　６０　ｓ
ｅＣよりも長い周期で周期的に変動すると、輝度信号の
高周波数帯域成分のレベルはその影響も受けるためフォ
ーカスレンズの位置によって一意的に決まらなくなる。

また、このような撮像素子への入射光量の周期的な変動
は映像信号の高周波数帯域成分のレベルにふらつきを生
じさせる。これらの結果、正しいフォーカス評価値が得
られず誤った焦点合わせが行なわれてしまう。このよう
な問題を引き起こす、入射光量の周期的変動の代表的な
例は螢光灯のフリッカである。螢光灯の光量は、これを
点灯させている交流電圧周期の１／２の周期で変動しフ
リッカが生じる。次に、上記問題点を螢光灯を光源とし
た場合について具体的に説明する。

フォーカスレンズが成る位置に固定されていれば得られ
るフォーカス評価値は一定でなければならない。ところ
が、このとき光源が螢光灯であると被写体からの反射光
の量は螢光灯のフリッカに応じて変動し、輝度信号の高
周波数帯域成分のレベルもこれと同じ周波数で変動する
。家庭用１００Ｖｒｉ源の交流周波数は５０または６０
Ｈ２であるから、螢光灯のフリッカによる輝度信号の高
周波数帯域成分のレベルの変動周期は１／１００または
１／１２０ｓｅｃである。一方、フォーカス評価値は１
／６０ｓｅｃごとに輝度信号の高周波数帯域成分レベル
が積算されたものである。したがって、１つのフォーカ
ス評価値が作成される期間（１／６０ｓｅｃ）は、５０
Ｈｚ交流電源によって点灯される螢光灯を光源として用
いた場合の、輝度信号の高周波数帯域成分のレベル変動
の１周期間（１／１００または１／１２０ｓｅｃ）の整
数倍とならない。このため、５０Ｈｚ交流電源によって
点灯される螢光灯のフリッカ下で得られるフォーカス評
価値は同一値とならない。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決し被写体あ
るいは被写体を照らす光源の光量が周期的に変動した場
合でも正確な焦点合わせを行なえるオートフォーカス装
置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記のような目的を達成するために本発明に係るオート
フォーカス装置は、被写体を撮像して得られる輝度信号
から所定の高周波数帯域成分を抽出する手段と、この抽
出手段からの高周波数帯域成分のレベルを検波して絶対
値データを作成する絶対値データ作成手段と、絶対値デ
ータ作成手段から絶対値データを複数フィールドごとに
積算してフォーカス評価値を算出する手段と、この算出
手段からの、前回のフォーカス評価値と今回のフォーカ
ス評価値とを比較して、その比較結果に応じた信号を出
力する手段と、この比較手段からの出力信号に応答して
被写体に対するフォーカシングを行なう手段とを備えた
。

［作用コ 本発明に係るオートフォーカス装置は、上記のように構
成されているため、複数フィードごとに絶交：Ｉ値デー
タを積算することによってフォーカス評価値を算出する
。したがって、フォーカス評価値は、輝度信号の高周波
数帯域成分レベルが従来よりも長い期間分、積分される
ことによって得られる。この結果、撮像素子への入射光
量が周期的に上下に変動した場合に生じる輝度信号の高
周波数帯域成分のレベル変動はフォーカス評価値算出の
際に平均化される。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す、オートフォーカス装
置の概略ブロック図である。図を参照して、このオート
フォーカス装置は、第３図に示される従来のオートフォ
ーカス装置に含まれる機能部に加えてカウンタ１７を含
む。

ＨＰＦ４は、輝度信号Ｙから所定の高周波数帯域成分を
抽出しこれを絶対値データ作成部６に入力する。絶対値
データ作成部６の内部構成は従来例におけるものと同一
であり、従来と同様にＨＰＦ４からの高周波数帯域成分
から絶対値データを作成し積算回路１２に入力する。積
算回路１２の内部構成も従来におけるものと同一であり
、絶対値データ作成部６からの絶対値データを積算しフ
ォーカス評価値を作成する。

一方、同期分離回路３は、輝度信号Ｙからそれに含まれ
る水平および垂直同期信号を分離する。

水平および垂直同期信号は従来と同様に、ゲート回路１
．ゲート制御回路２，０５Ｃ４，Ａ／Ｄ変換パルス変換
回路１５．およびラッチパルス変換回路１６から構成さ
れる一連の機能部を動作させフォーカス制御エリアを設
定する。但し、垂直同期信号は従来と異なりカウンタ１
７にも入力される。カウンタ１７は、垂直同期信号のパ
ルス数をカウントし、３パルスカウントするごとに積算
回路１２内のラッチ回路１２ｂをリセットするためのリ
セットパルスを出力する。したがって、ラッチ回路１２
ｂは従来と異なり、垂直同期信号の３パルス間隔ごと、
すなわち、３フイ一ルド期間ごとに保持データをリセッ
トされる。さて、積算回路１２に人力された絶対値デー
タは従来と同様に加算回路１２ａにおいて、ラッチ回路
１２ｂに保持されているデータと加算されラッチ回路１
２ｂに入力される。ラッチ回路１２ｂはこの加算データ
をそれまで保持していたデータに代わり新しい保持デー
タとして保持する。但し、ラッチ回路１２ｂは従来と違
い３フイ一ルド期間ごとに保持データをリセットされる
とともに、リセット時に保持していたデータを第１メモ
リ部８に与える。したがって、積算回路１２の出力、す
なわち、フォーカス評価値は従来と異なり、３フイ一ル
ド分の絶対値データがすべて加算された値である。

以後の第１メモリ部８．第２メモリ部９．比較回路１０
．およびフォーカスモータ制御部１１の動作は従来と同
様である。したがって、積算回路２１からのフォーカス
評価値は第１メモリ部８に記憶され、次のフォーカス評
価値の第１メモリ部８への入力とともに、第２メモリ部
９に移されここに記憶される。そして、比較回路１０が
第１メモリ部８に記憶されているデータ、すなわち、今
回のフォーカス評価値と、第２メモリ部９に記憶されて
いるデータ、すなわち、前回のフォーカス評価値とを比
較しその比較結果に応じた信号を出力して、山登り制御
が行なわれるようにフォーカスモータ制御回路１１を制
御する。

次に、被写体に螢光灯によるフリッカが生じた場合の、
このオートフォーカス装置の効果について説明する。今
、螢光灯は交流電圧周期が５０Ｈ２の電源に接続されて
いるものとする。また、説明にあたっては第２図（ａ）
および（ｂ）を参照する。第２図（ａ）は、上記電源に
よって点灯している螢光灯の光量変動を示す図、第２図
（ｂ）は輝度信号Ｙのフィールド周期を示す図である。

輝度信号の高周波数帯域成分のレベル変動（フォーカス
レンズの位置を一定とした場合）は、光源の光量変動と
同様であると考えられるから、輝度信号の高周波数帯域
成分レベルの変動周期は螢光灯のフリッカ周期、すなわ
ち、１　／　１００　ｓ　ｅｃである（第２図（ａ）参
照）。一方、上記のようなオートフォーカス装置におけ
るフォーカス評価値は、輝度信号の高周波数帯域成分レ
ベルが３フイ一ルド期間分、３Ｘ１／６０ｓｅｃ　（１
フイ一ルド期間）、すなわち、１／２０ｓｅｃ分積分さ
れたものである。したがって、１つのフォーカス評価値
の作成期間（１／２０ｓｅｃ）内では輝度信号の高周波
数帯域成分レベルの上下変動が整数サイクル（５サイク
ル）繰返されるため、これを積分することは、輝度信号
の高周波数帯域成分レベルを平均化することとほぼ等価
である。したがって、螢光灯のフリッカの影響を受ける
ことなくフォーカス評価値が作成される。

なお、ラッチ回路１２ｂのリセット周期は３フイ一ルド
期間に限定されるものではなく、被写体からの光量の変
動周期を考慮して輝度信号の高周波数帯域成分レベルが
十分に平均化されるような値に設定されればよい。また
、フォーカス評価値を所定の複数フィールド期間ごとに
得るための方法は本実施例における方法、つまり、ラッ
チ回路をその所定の複数フィールド期間ごとにリセット
する方法に限定されない。また、輝度信号からその高周
波数帯域成分を抽出する手段もＨＰＦに限定されず、こ
れと同等の機能を有するものであればよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係るオートフォーカス装置によ
れば、螢光灯のフリッカによるものに代表されるような
、撮像装置への入射光量の周期的な変動の影響を受けな
いフォーカス評価値が得られる。したがって、撮像装置
への入射光量の周期的変動下においても正確な焦点合わ
せを行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すオートフォーカス装置
の概略ブロック図、第２図は螢光灯の光量変動と輝度信
号のフィールド周期との関係を示す図、第３図は従来の
オートフォーカス装置の概略ブロック図、第４図はフォ
ーカス評価値とフォーカスレンズの位置との一般的な関
係を示す図である。 図において、１はゲート回路、２はゲート制御回路、３
は同期分離回路、４はＨＰＦ、５は絶対値化回路、６は
絶対値データ作成部、７はＡ／Ｄ変換器、８は第１メモ
リ部、９は第２メモリ部、１０は比較回路、１１はフォ
ーカスモータ制御回路、１２は桁算回路、１２ａは加算
回路、１２ｂはラッチ回路、１３は包路線検波回路、１
４はＯ３Ｃ，１５はＡ／Ｄ変換パルス発生回路、１６は
ラッチパルス発生回路、１７はカウンタである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体を撮像して得られる輝度信号から所定の高周波数
   帯域成分を抽出する手段と、 この抽出手段からの高周波数帯域成分のレベルを検波し
   て絶対値データを作成する絶対値データ作成手段と、 前記絶対値データ作成手段からの絶対値データを複数フ
   ィールドごとに積算してフォーカス評価値を算出する手
   段と、 前記算出手段からの、前回のフォーカス評価値と今回の
   フォーカス評価値とを比較してその比較結果に応じた信
   号を出力する手段と、 前記比較手段からの出力信号に応答して、前記被写体に
   対するフォーカシングを行なう手段とを備えた、オート
   フォーカス装置。