JPH0686142A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズの駆動方向判定を正確に行うことがで
きるようにする。 【構成】 焦点状態に応じた信号に基づいて、合焦点か
らの低下量と現在の焦点電圧の変化量とから自動焦点調
節の再起動を決定するようにして、パンニング中に再起
動してウォブリングすることをなくし、レンズの駆動方
向の判定に誤りが生じるのを防止する。また、焦点電圧
の変化量が小さくならなくても、一定時間が経過したら
再起動を行うようにすることにより、いつまでも再起動
が行われない不都合を防止するようにしてもよい。更
に、ウェブリングの後でレンズの駆動方向が分からない
場合には、先に行ったウェブリングと反対の向きでウェ
ブリングを行うようにして、ウェブリングによる焦点電
圧の変化が打ち消されてレンズの駆動方向を判定できな
くなる不都合を防止するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に関し、特に、
撮像素子を介して得られる映像信号の状態から光学系の
撮像画上への合焦状態を把握し、自動的に焦点調節を行
う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等を始めとする映像
機器の進歩は、目覚ましく、オートフォーカス制御、オ
ートアイリス制御、ズーム機能等が標準的に装備され、
あらゆる部分において、操作性の改善や多機能かが図ら
れている。

【０００３】ところで、従来のオートフォーカス装置を
見ると、撮像素子等によって被写体像を光電変換して得
られた映像信号中より画面の鮮鋭度を検出し、それが最
大となるようにフォーカスレレンズの位置を制御して、
焦点調節を行うようにした方式が主流になりつつある。

【０００４】上記画面の鮮鋭度の評価としては、一般
に、複数の異なった帯域制限のバンドパスフィルター
（Ｂ．Ｐ．Ｆ．）により抽出された各々の映像信号の高
周波成分のレベル（焦点電圧）等を用いている。これ
は、通常の被写体像を撮影した場合、焦点が合ってくる
に従って高周波成分のレベル（焦点電圧）が大きくなる
ことを利用したものであり、そのレベルが最大になる点
を合焦位置としている。

【０００５】したがって、フォーカスレンズの制御は上
記焦点電圧が低い場合は、これが高くなる方向に可能な
限り高速で駆動し、焦点電圧が高くなるにつれて減速
し、精度よく焦点電圧の高い点で停止させるように、焦
点電圧の高低と微分量の大小を用いて制御している。こ
のような方式を、一般に、山登りオートフォーカス方式
と称している。

【０００６】次に、合焦後に焦点電圧が一定時間にわた
って所定の値より低下したら、被写体が変化したと判断
して、フォーカスレンズを再び動かすようにしている。
これを再起動と称している。再起動では、レンズを前後
に振り（ウォブリング）そのときの焦点電圧の変化を見
て、焦点電圧が大きくなるほうにレンズを駆動する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の場合には再起動させると以下に述べるような問題
があった。すなわち、合焦状態からカメラをパンニング
すると、図３のに示すように焦点電圧が変化し、パンニ
ング中は焦点電圧が低くなり、停止中は高くなる。した
がって、パンニング中はレンズの動き以外の要因で焦点
電圧が変化しているので、パンニング中に再起動してウ
ォブリングすると、レンズの駆動方向判定を誤ることが
ある。

【０００８】本発明は上述の問題点にかんがみ、レンズ
駆動方向の判定を正確に行うことができるようにするこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像信号中よ
り検出される焦点状態に応じた信号に基づいて焦点調節
を行う焦点調節手段と、上記焦点状態に応じた信号に基
づいて、焦点状態の合焦点からの低下量と、現在の焦点
電圧の変化量から自動焦点の再起動を決定する演算手段
とを備えている。

【００１０】また、本発明の他の特徴とするところは、
撮像素子を介して得られる撮像信号中より検出される焦
点状態に応じた信号に基づいて焦点調節を行う焦点調節
手段と、上記焦点状態に応じた信号に基づいて、焦点状
態の合焦点からの低下量と現在の焦点電圧の変化量とか
ら自動焦点の再起動を決定する演算手段と、上記焦点状
態に応じた信号に基づいて、現在の焦点電圧の変化量に
関わりなく、焦点状態が合焦点から低下してから一定時
間が経過した後、自動焦点の再起動を決定する演算手段
とを備えている。

【００１１】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、撮像素子を介して得られる撮像信号中より検出され
る焦点状態に応じた信号に基づいて焦点調節を行う焦点
調節手段と、上記焦点調節の方向を決定するレンズの振
動方向を一回ごとに反転させる演算手段とを備えてい
る。

【００１２】

【作用】焦点状態に応じた信号に基づいて、合焦点から
の低下量と現在の焦点電圧の変化量とから自動焦点調節
の再起動を決定することにより、パンニング中に再起動
してウォブリングすることをなくして、レンズの駆動方
向の判定に誤りが生じるのを防止する。また、望ましく
は、焦点電圧の変化量が小さくならなくても、一定時間
が経過したら再起動を行うようにして、いつまでも再起
動が行われない不都合を防止する。更に、望ましくは、
ウェブリングの後でレンズの駆動方向が分からない場合
には、先に行ったウェブリングと反対の向きでウェブリ
ングを行うことにより、ウェブリングによる焦点電圧の
変化が打ち消されてレンズの駆動方向を判定できなくな
る不都合が生じないようにする。

【００１３】

【実施例】次に、添付図面の図１〜図４に従って本発明
の撮像装置の第１実施例を説明する。図１において、１
０１は固定の第１レンズ群、１０２は変倍を行う第２の
レンズ群（ズームレンズ）、１０３は絞り、１０４は固
定の第３のレンズ群、１０５は変倍に伴う焦点画の移動
を補正する機能と、ピント合わせの機能とを兼ね備えた
第４のレンズ群（フォーカスレンズ、あるいはコンペン
セータレンズ）である。

【００１４】また、１０６は撮像素子の撮像面である。
次いで、１０７、１０８、１０９はズームレンズ１０
２、絞り１０３、フォーカスレンズ１０５をそれぞれ移
動させるためのアクチュエータである。そして、１１
０、１１１、１１２はドライバであり、システム全体を
制御するシステムコントロール回路１１９から与えられ
る信号に基づいてアクチュエータ１０７、１０８、１０
９を駆動するためのものである。

【００１５】１１３、１１４、１１５はそれぞれ位置エ
ンコーダであり、ズームレンズ１０２、絞り１０３、フ
ォーカスレンズ１０５の機械的な位置を検出して電気信
号に変換するためのものであり、１１３はズームエンコ
ーダ、１１４はアイリスエンコーダ、１１５はフォーカ
スエンコーダである。また、１１６は撮像素子１０６の
出力を所定のレベルに増幅する増幅器、１１７は撮像素
子１１６の出力信号中より焦点検出に用いられる広域成
分を抽出するバンドパスフィルタである。

【００１６】１１８は、撮像素子１１６の出力信号レベ
ルを用いて絞りの状態をコントロールする調整器、１１
９は本システム全体を総合的に制御するとともに、ズー
ムエンコーダ１１３、アイリスエンコーダ１１４、フォ
ーカスエンコーダ１１５、バンドパスフィルタ１１７の
出力信号に基づいて、アクチュエータ１０７、１０９を
コントロールするシステムコントロール回路であり、マ
イクロコンピュータ（マイコン）によって構成されてい
る。

【００１７】図１のように構成されたカメラシステムに
おいては、一般に、バンドパスフィルタ１１７の出力信
号レベルが最大となるようにフォーカスレンズ１０５を
移動させることによって自動焦点調節（ＡＦ）を行って
いる。

【００１８】次に、合焦後にバンドパスフィルタ１１７
の出力信号レベルが一定時間にわたって所定の値より低
下したら、被写体が変化したと判断してフォーカスレン
ズ１０５を再び動かすようにしており、これを再起動と
称している。この再起動では、フォーカスレンズ１０５
を前後に振り（ウォブリング）そのときのバンドパスフ
ィルタ１１７の出力信号レベルの変化を見て、焦点電圧
が大きくなるほうにレンズを駆動する。

【００１９】図３は、カメラを合焦状態からパンニング
した時の、バンドパスフィルタ１１７の出力信号レベル
を特性図である。すなわち、パンニング中は信号レベル
が低く、停止中は高くなる。このため、パンニング中に
再起動してウォブリングすると、レンズの動き以外の要
因で信号レベルが変化しているので、レンズの駆動方向
判定を誤ることがある。

【００２０】本実施例においては、このような不都合を
防止するために、次のようにしている。すなわち、図４
に示すように、ステップＰ１でバンドパスフィルタ１１
７の出力信号レベル（焦点電圧）が一定時間にわたって
所定の値より低下したか否かを判定する。

【００２１】そして、低下していない場合にはステップ
Ｐ１で待機し、一方、低下した場合にはステップＰ２に
進んで再起動することを決定する。この際、本実施例に
おいては、パンニング中に再起動することを避けるた
め、再起動を決定した後でステップＰ３に進み、バンド
パスフィルタ１１７の出力信号レベル（焦点電圧）の変
化量が所定の値よりも低下したか否かを判断する。

【００２２】この場合、低下していないときは、バンド
パスフィルタ１１７の出力信号レベル（焦点電圧）の変
化量が小さくなるまで、再起動してウォブリングするの
を待つ。そして、変化量が小さくなったらステップＰ４
に進み、ここで再起動してウォブリングする。すなわ
ち、焦点電圧の変化量が小さくなり安定した状態となっ
てからウォブリングを行うようにしている。

【００２３】本実施例では、このようにしてウォブリン
グを行うようにしているので、パンニング中に再起動し
てウォブリングすることにより、レンズの動き以外の要
因で信号レベルが変化してレンズの駆動方向の判定を誤
ることが無くなる。

【００２４】次に、図５および図６に従って本発明の撮
像装置の第２実施例を説明する。上記第１実施例のよう
に、焦点電圧の変化量が大きいときには再起動しないよ
うにしていると、図５に示したように、パンニングの後
に手振れがあると、いつまでも再起動が行われないこと
により、画像がぼけたままになってしまう不都合があ
る。

【００２５】本実施例では、このような不都合を防止す
るために、焦点電圧が振動してその変化量が小さくなら
なくても一定時間が経過したら再起動して、ウォブリン
グを行うようにしたものである。

【００２６】すなわち、図６のフローチャートに示した
ように、本実施例の撮像装置においては、先ず、ステッ
プＰ１でバンドパスフィルタ１１７の出力信号レベル
（焦点電圧）が一定時間、所定の値より低下したか否か
を判定し、低下したら、ステップＰ２に進んで再起動す
ることを決定する。

【００２７】次に、ステップＰ３に進み、パンニング中
に再起動することを避けるため、バンドパスフィルタ１
１７の出力信号レベル（焦点電圧）が小さくなるまで、
再起動してウォブリングするのを待つ。そして、焦点電
圧の変化量が所定の値よりも低下したときにステップＰ
５に進み、再起動してウォブリングを行う。

【００２８】また、ステップＰ３の判定の結果、パンニ
ング後の手振れにより焦点電圧の変化量が所定の値より
も小さくならない場合にはステップＰ４に進み、再起動
決定後に一定時間が経過したか否かの判断を行う。そし
て、一定時間が経過していない場合にはステップＰ３に
戻る。また、経過した場合には、ステップＰ５に進んで
再起動してウォブリングを行う。

【００２９】本実施例の場合には、上述したようにして
再起動してウォブリングを行うので、パンニングの終了
後に手振れ等によって焦点電圧が振動してその変化量が
小さくならなくても、一定時間が経過したら再起動す
る。このため、いつまでも再起動しないことにより、画
像がぼけたままになっているという不都合を確実に防止
することができる。

【００３０】次に、図７〜図１０を参照して本発明の撮
像装置の第３実施例を説明する。上述した山登りオート
フォーカス方式において、始めにレンズの駆動方向を決
定するときは、図７に示すようにレンズを前後に振り、
そのときの焦点電圧の変化を見て、焦点電圧が大きくな
る方向にレンズを駆動するようにしている。

【００３１】すなわち、図７において、（ａ）はウォブ
リングの始めであり、（ｂ）でレンズを至近側へ移動
し、焦点電圧を取り込む。そして、（ｃ）でレンズを無
限側へ移動して焦点電圧を取り込み、（ｄ）でレンズを
元のに戻す。そして、（ｂ）および（ｃ）で取り込んだ
それぞれの焦点電圧の大きさに基づいて山登り方向を決
定している。

【００３２】しかしながら、このようにして山登り方向
を決定していると、次のような不都合が生じることがあ
った。すなわち、図７の（ｂ）から（ｃ）へのレンズの
移動中に、レンズの移動による焦点距離の変化と同じだ
け、被写体が図８において矢印で示すようにカメラから
遠ざかると、図７の（ｂ）と（ｃ）とで被写体のぼけ方
が変わらないので、焦点電圧の差が出ずに方向を判別電
圧いない不都合が生じる。

【００３３】この第３実施例の場合は、このような不都
合を解決するためになされたもので、被写体がウォブリ
ングによる焦点電圧の変化を打ち消すように動いても、
方向を確実に判別できるようにしている。

【００３４】以下、図１０のフローチャートに従って第
３実施例の撮像装置の動作を説明する。先ず、ステップ
Ｐ１でレンズを無限側に移動し、ステップＰ２で焦点電
圧を取り込む。次に、ステップＰ３でレンズを至近側に
移動し、ステップＰ４で焦点電圧を取り込む。次いで、
ステップＰ５でレンズを初期位置へ移動するとともに、
ステップＰ２およびステップＰ４で取り込んだ焦点電圧
を比較して方向を判断する。上述したレンズの移動状態
を図９に示す。

【００３５】次に、ステップＰ６において、方向が決定
されているか否かを判定し、決定されている場合にはス
テップＰ７に進んでレンズを駆動する。また、方向が決
定されていない場合にはステップＰ８に進み、先に行っ
たウォブリングと反対のウォブリングをもう一度行う。
すなわち、ステップＰ８でレンズを至近側に移動するウ
ォブリングを行う。そして、ステップＰ９で焦点電圧を
取り込む。

【００３６】次いで、ステップＰ１０でレンズを無限側
に移動するとともに、ステップＰ１１で焦点電圧を取り
込む。また、ステップＰ１２でレンズを初期位置へ戻す
とともに、方向を判定する。そして、ステップＰ１３で
方向が決定しているか否かを判定し、方向が決定してい
ればステップＰ７に進んでレンズを駆動する。また、ス
テップＰ１３の判定の結果、方向が決定していない場合
にはそのままでいる。

【００３７】上述したように、この第３実施例において
は、先ず始めに至近から無限の方向にウォブリングを行
う。次に、これとは反対に、無限から至近の側にウォブ
リングを行うようにしているので、ウォブリングによる
焦点電圧の変化が被写体の移動によって打ち消される不
都合を無くすことができる。したがって、レンズの駆動
方向を確実に判定することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、再起動を決定した後、焦点電圧の変化量が小さ
くなるまで、ウォブリングするのを待つことにより、レ
ンズの駆動方向判定を誤ることが無くなり、パンニング
後の被写体に対しても快速な合焦を得ることが可能とな
った。

【００３９】請求項２の発明によれば、パンニングが終
了しても手振れ等によって焦点電圧が振動することによ
りその変化量が小さくならなくても、一定時間が経過し
たら再起動するようにしたので、いつまでも再起動しな
いことにより、画像がぼけたままになっているという不
都合を確実に防止することができる。

【００４０】請求項３の発明によれば、ウォブリングの
後で方向が判定できなければ、もう一度先におこなった
ウォブリングと反対の方向にウォブリングを行うことに
より、ウォブリングによる焦点電圧の変化が打ち消され
てレンズ駆動方向を判定できなくなる不都合を無くすこ
とができる。したがって、画像がぼけていて自動焦点調
節を行わなければならないのに、方向が決まらずにぼけ
たままでいることを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すビデオカメラの構成
図である。

【図２】焦点電圧とレンズ位置との関係を表す図であ
る。

【図３】パンニング時の焦点電圧の変化を表す図であ
る。

【図４】第１実施例の撮像装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図５】手振れにより焦点電圧が変化すること説明する
ための図である。

【図６】第２実施例の撮像装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図７】ウォブリングを行う手順を説明するための図で
ある。

【図８】ウォブリングによる焦点電圧の変化を打ち消す
ように被写体が移動する様子を示す図である。

【図９】図７に示した方向とは異なる方向からウォブリ
ングを行う手順を説明するための図である。

【図１０】第３実施例の撮像装置の動作を説明するため
のフローチャートである。

【符号の説明】

１０１ 固定の第１のレンズ群 １０２ ズームレンズ １０３ 絞り １０４ 固定の第３のレンズ群 １０５ フォーカスレンズ １０６ 撮像素子の撮像面 １０７ ズームレンズのアクチュエータ １０８ 絞りのアクチュエータ １０９ フォーカスレンズのアクチュエータ １１０ ドライバ １１１ ドライバ １１２ ドライバ １１３ ズームエンコーダ １１４ アイリスエンコーダ １１５ フォーカスエンコーダ １１６ 増幅器 １１７ バンドパスフィルタ １１８ アイリス調整器 １１９ システムコントロール回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子を介して得られる撮像信号中よ
   り検出される焦点状態に応じた信号に基いて焦点調節を
   行う焦点調節手段と、 上記焦点状態に応じた信号に基づいて、焦点状態の合焦
   点からの低下量と現在の焦点電圧の変化量とから自動焦
   点の再起動を決定する演算手段とを備えたことを特徴と
   する撮像装置。
2. 【請求項２】 撮像素子を介して得られる撮像信号中よ
   り検出される焦点状態に応じた信号に基づいて焦点調節
   を行う焦点調節手段と、 上記焦点状態に応じた信号に基づいて、焦点状態の合焦
   点からの低下量と現在の焦点電圧の変化量とから自動焦
   点の再起動を決定する演算手段と、 上記焦点状態に応じた信号に基づいて、現在の焦点電圧
   の変化量に関わりなく、焦点状態が合焦点から低下して
   から一定時間が経過した後、自動焦点の再起動を決定す
   る演算手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 撮像素子を介して得られる撮像信号中よ
   り検出される焦点状態に応じた信号に基づいて焦点調節
   を行う焦点調節手段と、 上記焦点調節の方向を決定するためにレンズの振動方向
   を一回ごとに反転させる演算手段とを備えたことを特徴
   とする撮像装置。