JPS60204181A - 自動合焦装置 - Google Patents

自動合焦装置

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JPS60204181A
JPS60204181A JP59060436A JP6043684A JPS60204181A JP S60204181 A JPS60204181 A JP S60204181A JP 59060436 A JP59060436 A JP 59060436A JP 6043684 A JP6043684 A JP 6043684A JP S60204181 A JPS60204181 A JP S60204181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
filter
signal
lens
evaluation function
Prior art date
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Pending
Application number
JP59060436A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuki Sagane
砂金 光記
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60204181A publication Critical patent/JPS60204181A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

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】 (技術分野) 本発明は、自動合焦装置に関するものであシ、特に、固
体撮像素子を用いたビテオカメラに有効な自動合焦装置
に関するものである。
(従来技術) 近年、CCD、 PDA等のエリア型し1体撮像素子を
用いた小型で信頼性の高いビテオカメラが提供されるよ
うになってきた。固体撮像素子は外部からのクロックパ
ルスによシ容易に自己走査することができるため、その
受光面に結像された被写体像を走査することによって得
られる映像信号から合焦検出信号を得て自動合焦を行う
方式のものが提案されて−る。
第7図はかかる従来の自動合焦装しの例を示す。
第7図において、レンズ1は、CCD寺の固体撮像素子
でなるエリアセンサ2の受光面に被写体像を結イΔζざ
ぜるものであシ、エリアセンサ2はエリアセンサ駆動回
路3によシ駆動されて矩形状受光面に結1琢された被写
体像を走査することにより、映像信号を得るようになっ
ている。この映像信号はj′1)“幅2:;4で増幅さ
れたのち映像信号処理回路に入力さJ−Lると共に、面
域通過フィルタ5によって高周波成分が取り出されるよ
うになっている。取9出された高周波成分は合焦検出回
路6に入力◇れて1□゛ど価閏数信号が出力さ」t、こ
の評価関数信号の大小が比11&判定回路7によって予
め指定された基準と比覧判足され、この比較判定結果に
基づきモータ、(駆動1lill ti+1回路8を介
してモータ9が:Iit制御され、このモータ9により
レンズ1が光軸方向に移動さぜられて自動合焦が行なわ
れるようになっている。
上記第7図のような自動合焦装置は周波数方式と呼ばれ
るものであシ、合焦点近傍では映像信号中に1’1;+
) Ii’il彼成分の占める割合が高くなることを利
用して高周波成分の割合が最も大きくなるように、モー
タ等ケ用いた駆動装置によシ調整しようとするものであ
る。高域通過フィルタ5は映像信号から高周波成分ン検
出するために用いられるものであって、高域通過フィル
タを通過した信号を合焦検出回路6で検波しかつ一定区
間ごとに粕分し。
ビテオlI!II像の一画面内における高周波成分の;
jilJ合を合焦検出信号(以下これを「評価関数信号
」という)として出力するようになっている。レンズ位
置の調整は、評価関数信号の増減を比較判定回路7で検
出し、評価関数信号の増加が最小となる位置、ν1jち
t・1′価1及1数が最大となる位1ふでレンズを停止
させるようになっている。
しかし、」二記従来例によれば、高域通過フィルタの遮
断周波数を高(すると評価関数が尖鋭にな9、合焦位置
付近での検出精度が高くなる反面、合焦位置から極端に
外れると5゛1箸+IIi関数の値が極A11;に小さ
くなり、合焦が不可能になってしまう。一方、高域通過
フィルタの遮断周波数を低くすると合焦位置から大きく
外れた場合でも合焦判定がn]能になる反面、評価関数
の尖鋭度が低いため金魚位置近傍での精度が悪くなって
しまう。
そこで、比較的低い遮断周波数を有するフィルタと比1
1り的高い遮断周波数を有するフィルタを使用し、これ
らの各フィルタの出力を適当な重みをつけて加算して3
゛ト価関数信号を出力させ、もって。
合焦位置付近の検出j′八へを同上させると共に、合焦
位置から大きく外れだ場合の検出感度の向上を図ったも
のがある(特開昭55−87114号公報参+!f+ 
)。
しかし、何れにせよ従来の自動合焦装置は、合;1、H
−位iD (”:l近であろうと合焦位置から大きく外
わ、た位iijであろうとレンズの移動ステップは常に
一定であり、後渚の例のように遮断周波数が異なる二つ
のフィルタを用いたものであっても、仮りに移動スデッ
プを密にすると合焦検出速度が遅く、移動ステップを粗
にずれば合焦検出速度は早いが。
合焦精度が悪くなるという問題点があった。
(目 的) 本発明の目的は1合焦位置から太き(外れている場合で
も焦点検出が可能で、しかも焦点検出fW度が高く、さ
らに、合焦位置から大きく外れているときはレンズを迅
速に駆動して焦点検出時間の短縮化を図り、合焦缶’ 
lljに近づくとレンズを緩徐に駆動して焦点検出精度
の同上を図った自動合焦装置を提供することにある。
(構 成) 本発明の自動合焦装置は、高域通過フィルタは少なくと
も高低二つの遮断周波数をイ〕し、との肌断崗波数を切
シ換えるフィルタ切り換え手段と、比較判定回路からの
信号に応じ上記フィルタ切り換え手段の切シ換え動作に
同ル:してモータi駆動制御回路によるレンズの移動ス
テップを切り挨える移動ステップ切り換え回路とを有し
てなり、上記比較判定回路は、上記高域通過フィルタの
切り換えによって比較判定基準が切シ候えもれるように
構成されるものである。
以下、第1図乃至第6図を参照しながら本発明を説明す
る。
第1図において、レンズ11はCCD等のし1体撮像素
子でなり、かつ、エリアセンサ12の矩形状の受光面に
被写体1象を結像させるようになってbる。
エリアセンサ12はエリアセンサ駆動回路13に上り駆
動されて受光面に結像された被写体像を走査することに
より83!:像信号を得るものである。この映1以信号
は」11り幅器14で増幅されたのち図示されない映像
信号処理回路に入力されると共に、二つの高J戎通過フ
ィルタ21.22に入力されるようになっている。第3
図はこの二つのフィルタの特性を示すものであって、曲
線aはフィルタ21の特性ヲ、曲線すはフィルタ22の
特性を示す。曲線Cは上記111ノ白1こ信号の周波数
特性を示す。また、第2図は、遮断周波数が相異なる二
つのフィルタ21 、22の出力に基づき後述の合焦検
出回路16によって検出される評仙1[脚数を示してお
り、曲線Aはフィルタ21の出力に基づく評価関数を、
曲線Bはフィルタ22の出力に基づく評価関数を示す。
第2図及び6133図に示されて因るように、一方のフ
ィルタ21の遮断周波数fCIは比較的低い帯域に設定
されてレンズ移動範囲全域について評価関数を検出する
ことができるようになっており、他方のフィルタ22の
遮断周波数、I’C2は映像信号の遮断周波数fucに
近い比fil的高い帯域に設定されて、合焦位置付近で
評価関数が尖鋭となるようになっている。
各フィルタ21.22によって取シ出された高周波成分
はアナログスイッチ23でなるフィルタ切シ拡え手段に
よシ何れか一方が選択され、合焦検出回路16に入力さ
れるようになっている。合焦検出回路16は上記高周波
信号を検波し積分する”!Iの方法により一画向内にお
ける高周波成分の割合を検出し、これを前述の評価関数
の信号として出力し、比較判定回路17に入力するよう
になってbる。比軟判定回路17Gま上記評価関数信号
を予め設定された比較判定基準と比較し、その比較判定
信号なモータ、駆動制御11回路18に入力するように
なっている。
モータ駆動制御回路18は上記比較判定信号に基づいて
モータ19を駆動器側1し、とのモータ19によりレン
ズJ1が光軸方向に駆動されるようになっている。上記
モータ駆動側@1回路18は、アナログスイッチ23が
連断周波数の低いフィルタ21を選択しているときはモ
ータ19によるレンズ11の移動ステップを第4図に示
されているように大きくとシ、逆に、アナログスイッチ
23がフィルタ22を選択しているときはモータ19に
よるレンズ11の移動ステップを第51ン1に示されて
いるように小さくとるようになっている。このようなモ
ータ駆動制御回b’:i 18による’+1ilJ 1
mステップの切9換えは、四助信号発生回11憤24か
らの同期信号に基き、アナログスイッチ23の切シ換え
に同期して、移動ステップ切換回lI’ii 25 ケ
介して行なわれるようになっている。また、アナログス
イッチ23の切シ換えとモータ駆動!ti制御回路18
の移動ステップ切シ換えに同期して比較判定回路17の
比較判定基準が切シ換えられるようになっているものと
する。
次に、上記実施例の動作を第6図を参照しなから説ψJ
する。自動合焦動作開始時には、四期信号発生回fG2
4からの同期信号によシ、アナログスイッチ23がフィ
ルタ21を選択しておシ、また、モルタ駆動fIJ御回
ん18は、移動ステップ切換回路25により移動ステッ
プが大きくなるように、従って、粗動で動作するように
切り換えられる。このときの移動ステップを△e1とす
る。フィルタ21から出力されるi゛F価関数信号をS
kとすると、この信号Skは第4図に示されているよう
な信号となる。この信号Skは比較判定回路]7におい
て予め指定された比較判定基準信号Δ5thlと比較さ
れる。このとき、評価関数信号Skの傾きが予め指定さ
れた値より大きいとき、即ち、 Sk −Sk−、≧△sth。
のときは、モータ駆動制御回路18がモータ19を駆動
してレンズ11を粗動させる。レンズ11の移動により
評価関数信号Skが平坦な特性を示したとき、即ち、 5kSk−1<△5thl になったら、同期信号発生回路24がらの同期信号に同
期してアナログスイッチ23がフィルタ22を選択する
と共に、移動ステップ切換回路25がモ〜り駆動制御回
路18によるレンズ11の移動ステップが密になるよう
に切シ換えられる。このときの移動ステップなべ2とす
る。紀5図は、遮断周波数が高い方のフィルタ22が選
択されたときのレンズの移動ステップと合焦検出回路1
6による評価関数との関係を示す。この評価関数信号s
Jは比較判定回ji1517において予め指定された比
較判定基準信号△5th2と比較される。このとき、評
価関数信号sjの傾きが予め指定された値よシ大きいと
き、即ち、sJ 5j−t >Δ5th2 のときは、前述の制御ループによりレンズ11が駆動制
御される。このときのレンズの移動ステップは小さく、
微動によって制御される。評価関数信号SJの変化分が
指定された@凹円にあるとき、aち、 SJ 5j−r M Δ5th2 のときは、モータ駆動制御回路18がモータ19を停止
させ、レンズ11の移動を停止させて自動合焦動作を停
止させる。
第5図を参照すれば明らかなように、フィルタを遮断周
波数の高いフィルタに切シ、換えるのに同期してモータ
駆動制御回路18によるレンズ移動ステップを密に切シ
換えることにょシ1合焦位置近房での検出精度が向上す
る。
なお、第6図から明らかなように、評価関数の比較判定
に先立って、評価関数の傾き、ff14ち、5k−1が
Skよシも大きいか小さいかが判定され。
sk4 sk−、のときはモータの回転方向の切シ換え
が行なわれる。
比較判定回路17における比較判定基準△5th1゜△
5th2は、使用するレンズの特性、諸元等に適合する
ように決定される。そして、△s thlシ△5th2
に設定することにょシ、まず、レンズの粗調整により広
範な調整領域で迅速に合焦位置近傍を検出し、次にレン
ズの微調整により高い精度で合焦位置を検出することが
できる。
なお、高域通過フィルタは、遮断周波数が異なる少なく
とも二つのフィルタがあることdf’J件Tあシ・高域
フィルタな′3個あるいはそれ以上に増やし、これに応
じてモータ駆動制御回路による制御ステップの切シ換え
段数を増やしてもよい。
(効 果) 本発明によれば、少なくとも高低二つの遮断周波数を准
する高域通過フィルタと、このフィルタの切シ換えに同
期して移動ステップを切シ換えるモータ駆動制御回路と
を有しているから、合焦位II“′1から大きく外れて
いる場合でも遮断周波数の低いフィルタを選択すること
によシ焦点を検出することが可能であり、しかもこのと
きモータ駆動制御回路による移動ステップを太き(する
ことにより迅速な自動焦点検出が可能であシ、さらに1
合焦位置近傍では遮断周波数の高いフィルタを選択し、
かつ、モータ駆動制御回路による移動ヌテップを小さく
することによシ焦点検出精度の同上を図ることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を丞すプロ、り図、第2図は」
二記実施例に用いられる二つの)づルタの1−シカに基
づく評価関数を示す特性線図、第3図は映像信号と上記
二つのフィルタの周波数特性線図、第4図は上記実施例
に用いられる二つのフィルタのうち一方のフィルタの出
力に基づく評価関数とレンズの移動ステップとの関係を
示す線図、第5図は同じく他方のフィルタの出力に基づ
く評価関数とレンズの移動ステップとの関係を示す線図
、第6図は上記本発明の実施例の動作を示すフローチャ
ート、第7図は従来の自動合焦動作の例を示すブロック
図である。 11・・・レンズ、12・・・固体撮像素子(エリアセ
ンサ)、21.22・・・高域通過フィルタ、23・・
・フィルタ切挾手段(アナログスイッチ)、16・・・
合焦検出回路、17・・−比較判定回路+ 18・・・
モータ駆動器側」回路、 19・・・モータ。 年1図 側2図 第 づ 図 勿 7 図 第4図 第5図 iG図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. レンズを通して矩形状の受光面に結像された被写体1象
    乞走有し、映像信号を得る自己走査型固体価シ像素子と
    、上記映像信号の高周波成分を通す高域通過フィルタと
    、このフィルタを通った高周波成分から評価関数信号を
    出力する合焦検出回路と、との合焦検出回路からの評価
    関数信号の大小を判定する比較判定回路と、この比較判
    定回路からの信号によシレンス1駆動モータを制御し、
    合焦位置で停止させるモータ駆動制御開回路とヲ治して
    なる自動合焦装置において、上記高域通過フィルタは、
    少なくとも茜低二つの遮断周波数を有し、この遮断周波
    数を切シ換えるフィルタ切、!lll換え手段と、上記
    比較判定回路からの信号に応じ上記フィルタ切シ挨え手
    段の切、!2換え動作に同期して上記モータ駆動制仙1
    回路によるレンズの移動ステップを切り換える移動ステ
    ップ切り換え回路とを有してなシ、上記比較判定回路は
    、上記高域通過フィルタの切シ換えによって比較判定基
    準が切り換えられる自動合焦装置。
JP59060436A 1984-03-28 1984-03-28 自動合焦装置 Pending JPS60204181A (ja)

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