(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含むレンズブロックと、
このレンズブロックによって撮像面に被写体像が結像される撮像素子と、
この撮像素子より出力される撮像信号を処理して輝度信号および色信号を得る信号処理部と、
一定の停止期間を間において、上記フォーカスレンズを一の方向および他の方向に交互に微少移動させる第１のフォーカスレンズ移動手段と、
上記微少移動による上記輝度信号の高周波成分の変化に基づいてフォーカス情報を得るフォーカス情報取得手段と、
上記フォーカス情報に基づいてフォーカス位置が合焦位置に近づくように上記フォーカスレンズを移動させる第２のフォーカスレンズ移動手段とを備え、
上記第２のフォーカスレンズ移動手段による上記フォーカスレンズの移動は、上記第１のフォーカスレンズ移動手段による上記フォーカスレンズの移動に同期して行われ、上記停止期間後における上記第２のフォーカスレンズ移動手段による上記フォーカスレンズの移動量は、上記停止期間分の移動量を加算したものとする
ことを特徴とするビデオカメラのオートフォーカス装置。
【請求項２】
ズーム動作中であるか否かを判断するズーム動作判断手段をさらに有し、
上記ズーム動作中には、上記第１のフォーカスレンズ移動手段に同期して行われることを解除する
ことを特徴とする請求項１に記載のビデオカメラのオートフォーカス装置。
【請求項３】
上記撮像素子のシャッタ速度が一定速度より低いか否かを判断するシャッタ速度判断手段をさらに有し、
上記シャッタ速度が一定速度よりも低いときは、上記第１のフォーカスレンズ移動手段に同期して行われることを解除する
ことを特徴とする請求項１に記載のビデオカメラのオートフォーカス装置。
【請求項４】
上記フォーカス情報に基づいて算出される上記フォーカスレンズの移動量よりフォーカス位置が合焦位置の近傍にあるか否かを判断するフォーカス位置判断手段をさらに有し、
上記フォーカス位置が合焦位置の近傍にないときは、上記第１のフォーカスレンズ移動手段に同期して行われることを解除する
ことを特徴とする請求項１に記載のビデオカメラのオートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビデオカメラのオートフォーカス装置に関する。詳しくは、ピント合わせのためのフォーカスレンズの移動がフォーカス情報を得るためのフォーカスレンズの移動に同期して間欠的に行われると共に、そのピント合わせのためのフォーカスレンズの間欠的な移動が停止期間分の移動量を加算して行われるようにすることによって、オートフォーカスの追従性の劣化を抑えつつ、消費電力の低減を図るようにしたビデオカメラのオートフォーカス装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のビデオカメラ２０の構成例を示している。このビデオカメラ２０は、フォーカスレンズ２２等を含むレンズブロック２１と、このレンズブロック２１によって被写体像が撮像面に結像されるＣＣＤ（Charge Coupled Device）固体撮像素子２３と、この撮像素子２３より出力される撮像信号に対してサンプリング処理やＹＣ分離処理を行って、輝度信号Ｙおよび色信号Ｃ（色差信号や原色信号等）を得る信号処理部２４と、この信号処理部２４より出力される輝度信号Ｙおよび色信号Ｃをそれぞれ出力する出力端子２９ａ，２９ｂとを有している。
【０００３】
また、ビデオカメラ２０は、信号処理部２４より出力される輝度信号Ｙの高周波成分を取り出し、それを整流検波してオートフォーカスに必要な評価値を得る検波部２５と、システムの全体を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）２６と、このＣＰＵ２６内に構成され、上述した検波部２５で得られる評価値を取り込み、その値が最大値となるようにフォーカスレンズ２２の移動を制御するオートフォーカスモジュール２６ａと、フォーカスレンズ２２を移動させるためのモータ２８と、オートフォーカスモジュール２６ａからの制御信号に応じてモータ２８を駆動するモータドライバ２７とを有している。
【０００４】
次に、図４に示すビデオカメラ２０の動作を説明する。レンズブロック２１によって撮像素子２３の撮像面に被写体像が結像され、この撮像素子２３より被写体に対応した撮像信号が出力される。この撮像信号は、信号処理部２４に供給され、サンプリング処理やＹＣ分離処理が行われて、輝度信号Ｙおよび色信号Ｃが得られる。そして、これら輝度信号Ｙと色信号Ｃは、それぞれ出力端子２９ａ，２９ｂより出力される。また、信号処理部２４より出力される輝度信号Ｙは、検波部２５に供給され、この輝度信号Ｙより高周波成分が取り出されて整流検波され、評価値が得られる。そして、この評価値がＣＰＵ２６内に構成されるオートフォーカスモジュール２６ａに供給され、この評価値が最大値となるようにフォーカスレンズ２２の移動が制御され、オートフォーカスの動作が実現される。
【０００５】
ここで、上述した評価値およびオートフォーカスモジュール２６ａの制御動作について、さらに詳細に説明する。
【０００６】
図５は、検波部２５より出力される評価値の変化の例を示したものである。
【０００７】
この図において、横軸（ｘ軸）にフォーカス位置をとり、縦軸（ｙ軸）に評価値をとっている。フォーカス位置をｆａｒ方向からｎｅａｒ方向へ移動していくと、ある位置で評価値は最大値ａをとる。これを「評価値の山」と呼び、評価値が最大値ａをとるフォーカス位置が、その被写体での合焦位置となる。
【０００８】
したがって、オートフォーカスモジュール２６ａでは、上述したように、検波部２５から出力される評価値を取り込み、この評価値が最大値になるようにフォーカスレンズ２２を移動させるという「山登り制御」を行っている。また、このときオートフォーカスモジュール２６ａでは、現在のフォーカス位置から合焦位置がどの方向にあるかを調べるためにフォーカス位置を微少振動させ、そのときに得られる評価値の微分成分ｄｙ／ｄｘの正負により合焦位置への方向を推測している。このフォーカス位置の微少振動をウォブリングと呼ぶ。
【０００９】
図６Ａは、ウォブリングを時間軸で表している。この場合、フォーカス位置は、フィールド単位で制御されている。そして、上述したウォブリングによるフォーカス位置の移動は、１フィールドの停止期間を間において、１フィールドおきにｆａｒ方向およびｎｅａｒ方向に交互に移動するように制御される。オートフォーカスモジュール２６ａでは、このときに得られる評価値の微分成分ｄｙ／ｄｘを調べ、フォーカス位置を合焦位置に近づけるように、フォーカスレンズ２２を移動させ、オートフォーカスを実現している。
【００１０】
図７のフローチャートは、オートフォーカスモジュール２６ａによるフォーカスレンズ２２の移動制御の動作を示している。この図７のフローチャートの動作は、１フィールド周期で繰り返し行われる。
【００１１】
ステップＳＴ２０で、オートフォーカスモジュール２６ａによる制御動作がスタートすると、まず、ステップＳＴ２１で検波部２５から評価値を取り込み、ステップＳＴ２２でウォブリングで得られる評価値の微分成分を抽出し、合焦位置方向を推測する。そして、ステップＳＴ２３で、評価値に基づいてフォーカス位置を合焦位置に近づけるため、つまりピント合わせのためのフォーカスレンズ２２の移動量（フォーカス移動量）を算出する。そして、ステップＳＴ２４で、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであるか否かを判断し、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであるときは、ステップＳＴ２６に移行してウォブリングに係るフォーカスレンズ２２の移動量（ウォブリング量）を計算し、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドでないときは、ステップＳＴ２５に移行してウォブリング量を０とする。
【００１２】
そして、ステップＳＴ２７で、フォーカスレンズ２２の移動量をフォーカス移動量とウォブリング量の和としてモータドライバ２７を制御する。そして、ステップＳＴ２８で、オートフォーカスモジュール２６ａによる制御動作を終了する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図６Ｂは、上述したビデオカメラ２０のオートフォーカス時のフォーカスレンズ２２の移動状態の例を示している。
【００１４】
この図においては、ウォブリングに係る移動が２フィールドに１回行われると共に、ピント合わせのための移動がウォブリングに係る移動とは無関係に行われることから、オートフォーカス時にはフォーカスレンズ２２が、略毎フィールドで移動するように制御されている。そのため、消費電力が大きくなるという問題があった。
【００１５】
そこで、この発明では、オートフォーカスの追従性の劣化を抑えつつ、消費電力を低減し得るビデオカメラのオートフォーカス装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、フォーカスレンズを含むレンズブロックと、このレンズブロックによって撮像面に被写体像が結像される撮像素子と、この撮像素子より出力される撮像信号を処理して輝度信号および色信号を得る信号処理部と、一定の停止期間を間において、フォーカスレンズを一の方向および他の方向に交互に微少移動させる第１のフォーカスレンズ移動手段と、微少移動による輝度信号の高周波成分の変化に基づいてフォーカス情報を得るフォーカス情報取得手段と、フォーカス情報に基づいてフォーカス位置が合焦位置に近づくようにフォーカスレンズを移動させる第２のフォーカスレンズ移動手段とを備え、第２のフォーカスレンズ移動手段によるフォーカスレンズの移動は、第１のフォーカスレンズ移動手段によるフォーカスレンズの移動に同期して行われ、停止期間後における第２のフォーカスレンズの移動量は、上記停止期間分の移動量を加算したものとすることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明においては、一定の停止期間を間において、フォーカスレンズが一の方向および他の方向に微少移動することによる輝度信号の高周波成分の変化に基づいて、フォーカス位置が合焦位置にあるか否かが判断され、合焦位置にないときは、合焦位置がどの方向にあるか否か等のフォーカス情報が得られる。そして、このフォーカス情報に基づいて、フォーカス位置が合焦位置に近づくようにフォーカスレンズが移動制御されてオートフォーカスが実現される。
【００１８】
この場合、フォーカス位置が合焦位置に近づくようにフォーカスレンズが移動制御されるが、その移動は、上述のフォーカス情報を得るためのフォーカスレンズの移動に同期して間欠的に移動するようにされる。さらに、フォーカス位置が合焦位置に近づくようにフォーカスレンズが間欠的に移動する際の移動量に、停止期間分の移動量が加算される。これにより、フォーカスレンズが移動している時間が短くなり、消費電力を低減することが可能となる上、オートフォーカスの追従性の劣化を抑えることができる。
【００２０】
また、ズーム動作中や撮像素子のシャッタ速度が低速である場合、さらにはフォーカス位置が合焦位置より大きく離れている場合は、オートフォーカスの追従性が損なわれることは好ましくない。したがって、このような場合には、フォーカス位置を合焦位置に近づけるためのフォーカスレンズの移動が連続的に行われることで、オートフォーカスの追従性の低下が防止される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としてのビデオカメラ１０の構成を示している。
【００２２】
このビデオカメラ１０は、フォーカスレンズ１２等を含むレンズブロック１１と、このレンズブロック１１によって被写体像が撮像面に結像されるＣＣＤ固体撮像素子１３と、この撮像素子１３より出力される撮像信号に対してサンプリング処理やＹＣ分離処理を行って、輝度信号Ｙおよび色信号Ｃを得る信号処理部１４と、この信号処理部１４より出力される輝度信号Ｙおよび色信号Ｃをそれぞれ出力する出力端子１９ａ，１９ｂとを有している。
【００２３】
また、ビデオカメラ１０は、信号処理部１４より出力される輝度信号Ｙの高周波成分を取り出し、それを整流検波してオートフォーカスに必要な評価値を得る検波部１５と、システムの全体を制御するためのＣＰＵ１６と、このＣＰＵ１６内に構成され、上述した検波部１５で得られる評価値を取り込み、その値が最大値となるようにフォーカスレンズ１２の移動を制御するオートフォーカスモジュール１６ａと、フォーカスレンズ１２を移動させるためのモータ１８と、オートフォーカスモジュール１６ａからの制御信号に応じてモータ１８を駆動するモータドライバ１７とを有している。
【００２４】
次に、図１に示すビデオカメラ１０の動作を説明する。レンズブロック１１によって撮像素子１３の撮像面に被写体像が結像され、この撮像素子１３より被写体に対応した撮像信号が出力される。この撮像信号は、信号処理部１４に供給され、サンプリング処理やＹＣ分離処理が行われて、輝度信号Ｙおよび色信号Ｃが得られる。そして、これら輝度信号Ｙと色信号Ｃは、それぞれ出力端子１９ａ，１９ｂより出力される。また、信号処理部１４より出力される輝度信号Ｙは、検波部１５に供給され、この輝度信号Ｙより高周波成分が取り出されて整流検波されて評価値が得られる。
【００２５】
そして、この評価値がＣＰＵ１６内に構成されるオートフォーカスモジュール１６ａに供給され、この評価値が最大値となるように、フォーカスレンズ１２の移動が制御され、オートフォーカスの動作が実現される。
【００２６】
ここで、オートフォーカスモジュール１６ａの制御動作について、さらに詳細に説明する。
【００２７】
オートフォーカスモジュール１６ａでは、検波部１５から出力される評価値を取り込み、この評価値が最大値をとるようにフォーカスレンズ１２を移動させるという「山登り制御」を行っている。また、このときオートフォーカスモジュール１６ａでは、現在のフォーカス位置から合焦位置がどの方向にあるかを調べるためにフォーカス位置を微少振動させ、そのときに得られる評価値の微分成分ｄｙ／ｄｘの正負により合焦位置への方向を推測している。
【００２８】
図２Ａは、上述のフォーカス位置の微少振動であるウォブリングを時間軸で表している。この場合、フォーカス位置は、フィールド単位で制御されている。そして、上述したウォブリングによるフォーカス位置の移動は、１フィールドの停止期間を間において、１フィールドおきにｆａｒ方向およびｎｅａｒ方向に交互に移動するように制御される。
【００２９】
そして、オートフォーカスモジュール１６ａ内では、このときに得られる評価値の微分成分ｄｙ／ｄｘを調べ、フォーカス位置を合焦位置に近づけるようにオートフォーカスレンズ１２を移動させ、オートフォーカスを実現している。
【００３０】
本実施の形態において、上述したウォブリングに係るフォーカスレンズ１２の移動制御は従来と同じであるが、ピントを合わせるためのフォーカスレンズ１２の移動は、ウォブリングに係るフォーカスレンズ１２の移動に同期するように間欠的に行われる。
【００３１】
図３のフローチャートは、オートフォーカスモジュール１６ａによるフォーカスレンズ１２の移動制御の動作を示している。この図３のフローチャートの動作は、１フィールド周期で繰り返し行われる。
【００３２】
ステップＳＴ１で、オートフォーカスモジュール１６ａによる制御動作がスタートすると、まずステップＳＴ２で検波部１５から評価値を取り込み、ステップＳＴ３でウォブリングで得られる評価値の微分成分を抽出し、合焦位置方向を推測する。そして、ステップＳＴ４で、評価値に基づいてフォーカス位置を合焦位置に近づけるため、つまりピント合わせのためのフォーカスレンズ１２の移動量（フォーカス移動量）を算出する。
【００３３】
そして、ステップＳＴ５で、ズーム動作中であるか否かを判断する。このときズーム動作中であると判断するときは、オートフォーカスを速く追従させるため、ウォブリングでのフォーカス移動に同期させることなく、ステップＳＴ１０に移行して、フォーカス移動量を、算出された現フィールドのフォーカス移動量とバッファに記憶されている前フィールドでのフォーカス移動量との和として算出する。そして、バッファに記憶される前フィールドのフォーカス移動量を０とする。
【００３４】
ステップＳＴ５で、ズーム中でないと判断されたときは、ステップＳＴ６に移行して、撮像素子１３のシャッタ速度が低速であるか否か、つまり低速シャッタ中であるか否かが判断される。低速シャッタ中であると判断されたときは、上述と同様に、ステップＳＴ１０に移行して、オートフォーカスを速く追従させるため、フォーカス移動量を現フィールドでのフォーカス移動量とバッファに記憶されている前フィールドでのフォーカス移動量との和として算出する。そして、バッファに記憶される前フィールドのフォーカス移動量を０とする。
【００３５】
そして、ステップＳＴ６で、低速シャッタ中でないと判断するときは、ステップＳＴ７に移行して、算出された現フィールドでのフォーカス移動量と閾値ＤTHとを比較する。このときフォーカス移動量が閾値ＤTHより大きいと判断するとき、すなわちフォーカス位置が合焦位置の近傍にないと判断するとき、上述と同様に、ステップＳＴ１０に移行して、オートフォーカスを速く追従させるため、フォーカス移動量を現フィールドでのフォーカス移動量とバッファに記憶されている前フィールドでのフォーカス移動量との和として算出する。そして、バッファに記憶される前フィールドのフォーカス移動量を０とする。
【００３６】
そして、ステップＳＴ７で、フォーカス移動量が閾値ＤTH以下と判断するとき、すなわちフォーカス位置が合焦位置付近の近傍にあると判断するときは、ステップＳＴ８に移行して、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであるか否かを判断する。そして、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであるときは、ステップＳＴ１０に移行して、フォーカス移動量を現フィールドでのフォーカス移動量とバッファに記憶されている前フィールドでのフォーカス移動量との和として算出する。そして、バッファに記憶される前フィールドのフォーカス移動量を０とする。
【００３７】
また、ステップＳＴ８で、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドでないときは、ステップＳＴ９に移行して、バッファに現フィールドでのフォーカス移動量を記憶させると共に、現フィールドでのフォーカス移動量を０とする。
【００３８】
次に、ステップＳＴ１１に移行し、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであるか否かを判断し、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであるときは、ステップＳＴ１３に移行して、ウォブリングに係るフォーカスレンズ１２の移動量（ウォブリング量）を計算し、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドでないときは、ステップＳＴ１２に移行して、ウォブリング量を０とする。そして、ステップＳＴ１４で、フォーカスレンズ１２の移動量をフォーカス移動量とウォブリング量の和としてモータドライバ１７を制御する。そして、ステップＳＴ１５で、オートフォーカスモジュール１６ａによる制御動作を終了する。
【００３９】
上述したように、図３に示すフローチャートにより、オートフォーカスモジュール１６ａによる制御動作が行われるとき、ビデオカメラ１０のフォーカスレンズ１２はズーム動作中、低速シャッタ中およびフォーカス位置が合焦位置の近傍にない場合を除き、図２Ｂに示すように、ウォブリングに係るフォーカス移動に同期して、ピント合わせのためのフォーカスレンズ１２の移動が間欠的（１フィールドおき）に行われるようになる。このため、フォーカスレンズ１２が移動している時間が短くなり、消費電力を低減することができる。例えば、ズームが広角（ＷＩＤＥ）端にあり、被写体が広範囲となる部分を撮影するときには、フォーカスレンズ１２の動く範囲は狭くなるので、消費電力の低減に大きく貢献することができる。
【００４０】
また、ズーム動作中、低速シャッタ中およびフォーカス位置が合焦位置の近傍にない場合には、ピント合わせのためのフォーカスレンズ１２の移動が連続的に行われるため、オートフォーカスの追従性の低下が防止される。
【００４１】
さらに、ピント合わせのためのフォーカスレンズ１２の移動が間欠的に行われる場合に、移動が行われない前フィールドのフォーカス移動量を加算してフォーカスレンズ１２の移動を制御するものであり、オートフォーカスの追従性の劣化が抑えられる。
【００４２】
また、本実施の形態においては、現状のオートフォーカスモジュール１６ａによる制御方法、つまりプログラムの変更のみで達成することができ、周辺回路の変更や改修などが全く必要ないため、コストが上昇することもない。
【００４３】
また、上述した実施の形態では、オートフォーカスモジュール１６ａによる制御動作がスタートする周期であるフィールドという単位で考えているが、オートフォーカスモジュール１６ａがスタートするタイミングであれば、フィールド単位でなくてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、ピント合わせのためのフォーカスレンズの移動がフォーカス情報を得るためのフォーカスレンズの移動に同期して間欠的に行われるものであり、フォーカスレンズが移動している時間が短くなり、消費電力の低減を図ることができる。また、ピント合わせのためのフォーカスレンズの間欠的な移動が停止期間分の移動量を加算して行われるものであり、オートフォーカスの追従性の劣化を抑えることができる。また、オートフォーカスモジュールの制御方法の変更のみであるため、従来のフォーカスレンズの周辺回路を変更することなく使用できる利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としてのビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】フォーカスレンズのウォブリングと移動の関係を示した図である。
【図３】実施の形態としてのフォーカスレンズの移動制御の例を示す図である。
【図４】従来のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図５】輝度信号から得られる評価値の変化の例を示す図である。
【図６】従来のフォーカスレンズのウォブリングと移動の関係を示した図である。
【図７】従来のフォーカスレンズの移動制御の例を示す図である。
【符号の説明】
１１・・・レンズブロック、１２・・・フォーカスレンズ、１３・・・撮像素子、１４・・・信号処理部、１５・・・検波部、１６・・・ＣＰＵ、１６ａ・・・オートフォーカスモジュール、１７・・・モータドライバ、１８・・・モータ、１９ａ，１９ｂ・・・出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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