JPS63175816A - 自動焦点調節方法 - 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、カメラから出力される映像信号を処理して得
られるコントラスト信号を用いて、被写体の焦点を自動
的に調節するようにした自動焦点調節方法に関する。

（従来の技術及びその問題点） 従来、テレビカメラ等において、映像信号を処理して得
たコントラスト信号の値が極大値となるレンズの位置を
検出して焦点が合った状態（以下、「合焦」という）と
判断し、その位置でレンズを固定する自動焦点調節方法
は種々提供されている。

然るに、この方式においては、レンズを一方向に回転移
動させて焦点を検出する際に、レンズの初期位置によっ
てコントラスト信号の値が極大となる位置を探索する前
にレンズがその移動可能領域の限界に達してしまう場合
があり、その場合には人為的なスイッチ操作によってレ
ンズの回転移動方向を逆転させる等の煩雑な処理が必要
であった。

また、極度な低コントラスト時や低光量時のように撮像
環境が悪く焦点の検出が不可能であるにも拘らず、無駄
な検出動作を続行している場合があり、極めて効率が悪
いものであった。

本発明は上記の問題点を解決するべく提案されたもので
、その目的とするところは、レンズの移動可能領域の両
端に設けたリミットスイッチの出力信号によってレンズ
を駆動制御することにより。

レンズの初期位置や被写体の焦点の位置に拘らず自動的
かつ正確に焦点の検出を可能とし、しかも検出不能時の
無駄な動作を解消して調節効率の向上を図った自動焦点
調節方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、被写体のコントラ
スト信号が極大値となる合焦位置を検出してこの合焦位
置にレンズを移動させる自動焦点調整方法において、レ
ンズの移動可能領域の両端にレンズにてオン・オフ可能
なリミットスイッチをそれぞれ設け、これらのリミット
スイッチの出力信号を検出してレンズを駆動することを
特徴とする。

また、本発明においては、例えば低光量、低コントラス
ト時のようにコントラスト信号の極大値が検出されない
場合には、焦点検出不可能としてリミットスイッチのオ
ンによってレンズの駆動を停止させ、検出動作を終了さ
せることも可能である。

（作用） 本発明では、レンズの初期位置に拘らず、一定方向にレ
ンズを移動させてコントラスト信号の変化を逐次検出し
、コントラスト信号が極大値となったレンズの位置を検
出してその位置でレンズを固定する。この間、レンズの
初期位置により、レンズが移動可能領域の限界に達した
場合にはリミットスイッチがこれを検出してレンズを逆
方向に移動させる等の駆動制御を行い、また、焦点が前
記移動可能領域の外部または付近にある場合には、リミ
ットスイッチがオンした時点で合焦状態とみなし、レン
ズを固定する。

更に、コントラスト信号の変化が少なく焦点検出が不可
能な場合には、リミットスイッチがオンした時点で検出
不可能としてレンズの駆動を中止する。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。

この実施例は、本発明をテレビカメラに適用した場合の
もので、まず、第１図はカメラのレンズ部を示している
。この第１図において、１はレンズであり、このレンズ
１は第１図の矢印ａ方向に回転するに伴って第２図の矢
印す方向（軸方向）に移動可能である。また第１図にお
いて、レンズ１の上端部には操作子１ａが取付けられて
いると共に、レンズ１のｂ方向の移動可能範囲に対応す
るａ方向の移動可能領域Ａの両端には一対のリミットス
イッチｌｌａ、ｌｌｂがレンズ１と隔離されて配設され
ている。すなわち、レンズ１はその移動可能領域Ａの両
端においてリミットスイッチｌｌａ、ｌｌｂをそれぞれ
オンさせるものである。

第２図は、上述したレンズ１等からなる光学系を駆動し
て焦点を自動的に検出するための回路構成を示すブロッ
ク図であり１図において２はレンズ１を介した被写体の
光学像を映像信号４に変換するテレビカメラ本体で、映
像信号４は時定数の大きいバイパスフィルタ５及びピー
クホールド回路６の直列回路、または時定数の小さいバ
イパスフィルタ７及びピークホールド回路８の直列回路
を介してワンチップマイクロコンピュータ（以下、単に
「マイコン」という）９に入力される。このマイコン９
からの出力信号はモータ駆動回ｉ１０に加えられ、モー
タ３によりレンズ１を所定変位だけ移動させるようにな
っている。更に、前記各リミットスイッチｌｌａ、ｌｌ
ｂの出力信号はマイコン９に入力されている。

ここで、各フィルタ５，７及びピークホールド回路６，
８の各直列回路は、焦点検出動作の初期にレンズ１の移
動方向を何れかに仮定して数取えずレンズ１を駆動し、
コントラスト信号の変化を児ながら初期に設定した移動
方向が妥当かどうか（すなわち、コントラスト信号が増
加する傾向にあるか否か）を検知する場合（以下、この
動作を「初期検知」という）と、その後の焦点検出動作
のためにレンズ１を駆動する場合とで使い分けるもので
ある。つまり、初期検知時には、映像信号４がバイパス
フィルタ５を通り、−垂直走査内のコントラスト信号の
ピーク値をピークホールド回路６にて保持してマイコン
９がモータ駆動回路１０への指令信号を演算し、また、
初期検知以後の通常検知時には、映像信号４がバイパス
フィルタ７を通り、同じくコントラスト信号のピーク値
をピークホールド回路８にて保持してマイコン９がモー
タ駆動回路１０への指令信号を演算する。

次に、焦点調節の具体的方法について、レンズ１の初期
位置がそれぞれ異なるものとして第３図ないし第１１図
を参照しつつ詳述する。

まず、レンズ１の回転方向は例えば向かって左回りとい
うように予め設定されているが、第３図（イ）ではレン
ズ１がその初期位置において移動可能領域Ａの限界にあ
り、操作子１ａによって一方のリミットスイッチｌｌａ
がオンしている状態であるため、このリミットスイッチ
ｌｌａのオンを解除して他方のリミットスイッチｌｌｂ
方向にレンズ１を回転させるべきであるから、リミット
スイッチ１１ａのオン信号をマイコン９が検出してモー
タ３の回転方向を決定する（第９図ステップＳｌ）。

次いで、光量が焦点検出に十分か否かを適宜なセンサに
より判断しく同Ｓ２）、十分であればマイコン９による
駆動指令に基づいてモータ駆動回路１０を介しモータ３
を前記の方向に回転させる（同Ｓ３）。そして、第３図
（ロ）に示すようにレンズ１の移動方向はコントラスト
信号を増加させる方向であるから、この段階で初期検知
を終了しく同Ｓ４）、以後、コントラスト信号Ｖｃが極
大値か否かを逐次判断する（同Ｓ５）。この極大値の判
定は、例えばｄ　Ｖｃ／　ｄ　Ｄ　＝　Ｏか否かによっ
て行なうことができる。なお、第３図において、Ａｉは
初期検知状態を示している（以下、同じ）。

こうして、第３図（ロ）の移動距離ｄ工においてＶｃが
極大値であることが検出された後、Ｖｃの値及び光量に
対する割合が十分であるかどうかを判断すると共に（第
１０図ステップＳ６）、現在のコントラスト信号Ｖｃが
極大値より任意の一定値α１だけ低下したかどうかを判
定する（同３７）。つまり、この例では点ｄ工で合焦状
態になったわけであるが、点ｄ１の位置を通過した後の
例えば点ｄ２においてＶｃが一定値だけ低下すれば１点
ｄ工におけるＶｃが極大値であることを確認できるため
、このような方法を採る。

そして、先のステップＳ７においてＶｃの低下が検出さ
れれば、合焦位置はその位置よりも若干戻った位置であ
るから、第３図（ロ）の点ｄ２においてモータ３を逆転
させ、逐次検出したＶｃの値が極大値に等しくなった点
（第３図（ロ）の点ｃｔｉ）をもって合焦状態としく同
Ｓ９）、モータ３を停止させて焦点調節動作を終了する
（同ＳＩ０，１１）。ここで、移動距離ｄ工の点と同ｄ
１の点とは同一の位置となる。なお、以上の一連の判定
動作やモータ３の駆動制御動作はすべてマイコン９によ
り行なわれるものである。

次に、第４図はレンズ１の初期位置がその移動可能領域
Ａの限界近くにあり、初期検知の段階で一方のリミット
スイッチ１１ａがオンする場合である。この場合には、
第４図（ロ）の点ｄ□でリミットスイッチｌｌａがオン
し、モータ３が逆転すると共にＶｃの極大値を与えるｄ
２の点を通過した後、点ｄ、でモータ３が再度逆転し、
ｄ４の点で合焦状態となる。この場合の動作フローは、
第９図においてステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ４
１→Ｓ４２→Ｓ４３→Ｓ４→Ｓ５を経た後、第１０図の
ステップＳ６以後は第３図の場合と同様である。

第５図はコントラスト信号Ｖｃの変化が移動可能領域Ａ
の全般にわたって少ない場合であり、初期検知時に双方
のリミットスイッチｌｌａ、ｌｌｂがオンした後、第１
１図に示す別の手順に従って焦点を検出するものである
。すなわち、第５図（ロ）における点ｄ工でリミットス
イッチｌｌａがオンしてモータ３が逆転し、同じく点ｄ
２でリミットスイッチ１１ｂがオンしてモータ３が再度
逆転すると共に、この時点で初期検知を終了する。そし
て点ｄ３に至るまで移動可能領域Ａの全域をスキャンし
た後、ｄ４の点で合焦状態とするものである。

この場合の動作フローは、第９図のステップＳ１→Ｓ　
２→Ｓ　３→Ｓ４→Ｓ４１→Ｓ４２→Ｓ４３→Ｓ４→Ｓ
４１→Ｓ４２を経て、第１１図のステップＳ４４→Ｓ４
６→Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ４８→Ｓ５０となる。

また、第６図は焦点がレンズ１の移動可能領域Ａの外部
に存在する場合である。この場合、第６図（ロ）の点ｄ
工においてモータ３が逆転し、レンズ１が逆方向に回転
移動することでコントラスト信号Ｖｃが単調に増加して
いくが、ｖｃが極大となる位置が存在せず移動可能領域
Ａの外部にあることが明らかであるから、操作子１ａが
リミットスイッチｌｌｂを点ｄ３にてオンさせた時点で
合焦状態とみなし、焦点調節を終了する。　　　　゛こ
の時の動作フローは、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４
→Ｓ４１→Ｓ４を経た後、図示されていないがモータ３
が逆転し、更にステップＳ５→Ｓ５１→Ｓ５→５５１−
）Ｓ５２→Ｓ５３の順で終了する。

次いで、第７図はレンズ１の移動可能領域Ａの限界付近
に合焦位置が存在する場合であり、この場合には初期検
知後のコントラスト信号Ｖｃの増加が次第に飽和し、リ
ミットスイッチｌｌａの近傍にて極大値に達する。この
ため、第７図（ロ）の点ｄ工にてリミットスイッチｌｌ
ａをオンさせた時点で合焦状態とみなすものである。

この時の動作フローは、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ
４→Ｓ４１→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ５１→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→
５７１−＋Ｓ７→Ｓ７１→Ｓ７２→Ｓ７３→Ｓ７４とな
る。なお、ステップＳ７２においてコントラスト信号ｖ
ｃと（極大値−α２）とが比較されるが、ここにおける
α２はα□よりも小さい任意の定数である。また、ステ
ップＳ７２の判断結果が是であればリミットスイッチｌ
ｌｂがオンされた位置よりも若干戻ったところに合焦位
置があるため、ステップＳ７２以後、同８８以下の動作
フローに移行し、第３図（ロ）のような移動軌跡となる
。

更に、第８図は撮像環境が悪く、低光量、低コントラス
ト時に焦点検出不可能として動作を終了させる場合を示
している。すなわち、第８図（ロ）の点ｄ１にてリミッ
トスイッチｌｌａがオンしてモータ３が逆転し、移動可
能領域Ａの全領域をスキャンした後１点ｄ２にて他方の
リミットスイッチｌｌｂがオンしてモータ３が再度逆転
し、先のリミットスイッチｌｌａがオンした段階でコン
トラスト信号Ｖｃの極大値検出不可能として検出動作を
終了する。

この場合の動作フローは、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ４４
→Ｓ４６→Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ４９→Ｓ４８→
Ｓ５０となる。従って、この動作フローを経た場合に適
宜な表示ないし警告等を行なうことにより、撮影者に対
して焦点検出が不可能であるのを告知することができる
。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれば、レンズの移動可能
領域の両端に設けたリミットスイッチの出力信号によっ
てレンズを駆動制御するものであるから、レンズの初期
位置や被写体の焦点の位置がいかなる場合でも正確に焦
点を検出かつ調節して自動的に合焦状態とすることがで
きる。

また、低光量時や低コントラスト時の如く撮像環境が悪
い場合には、焦点検出不可能として自動的に動作を終了
するため、無駄な労力を解消し、調節効率の向上に寄与
できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図はレンズ部
の説明図、第２図は回路構成を示すブロック図、第３図
ないし第８図はそれぞれレンズの初期位置が異なる場合
を示し、各図（イ）はレンズ部の説明図、各図（ロ）は
レンズの移動距離に対するコントラスト信号の変化を示
すグラフ、第９図ないし第１１図は動作を示すフローチ
ャートである。 Ｊ、・・・レンズ　　　　　　　　１ａ・・・操作子２
・・・テレビカメラ本体　　　３・・・モータ４・・・
映像信号 ９・・・ワンチップマイクロコンピュータ１１ａ、１１
ｂ・・・リミットスイッチ第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 （イ）（Ｏ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レンズを介して得た被写体のコントラスト信号が
   極大値となる合焦位置を検出してこの合焦位置に前記レ
   ンズを移動させる自動焦点調整方法において、 前記レンズの移動可能領域の両端に前記レンズにてオン
   ・オフ可能なリミットスイッチをそれぞれ設け、これら
   のリミットスイッチの出力信号を検出して前記レンズを
   駆動することを特徴とした自動焦点調節方法。
2. （２）コントラスト信号の極大値が検出されない時に、
   リミットスイッチのオンによってレンズの駆動を停止し
   てなる特許請求の範囲第１項記載の自動焦点調節方法。