(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段のフォーカスレンズを合焦の評価値がピークとなる位置に位置決めするオートフォーカス装置において、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在するか否かを判定する判定手段と、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在しない場合はフォーカスレンズを高速で移動させ、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在する場合はフォーカスレンズを低速で移動させる制御手段とを具備し、前記判定手段は、
前記撮像手段から得られる信号を第１のバンドパスフィルタにより低域成分から高域成分まで抽出して、合焦位置に近づくにつれてピークに至る第１の評価値を生成し、
第１のバンドパスフィルタに比べ低域遮断周波数が高い第２のバンドパスフィルタにより前記第１のバンドパスフィルタよりも前記撮像手段から得られる信号の高域成分を多く抽出して、合焦位置に近づくにつれて第１の評価値よりも急峻にピークに至る第２の評価値を生成し、
合焦位置近傍にて双峰特性を呈する、第２の評価値に対する第１の評価値の比の変化率を微分手段により算出し、
算出した変化率が負の場合に前記フォーカスレンズが合焦位置近傍に位置すると判定するものである
ことを特徴とするオートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はビデオカメラ等、各種カメラのオートフォーカス（Ａｕｔｏ−Ｆｏｃｕｓ（自動焦点）：以下ＡＦとも称す）機構の調整装置に関し、迅速且つ確実に合焦を行うための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオートフォーカス装置では、フォーカスレンズの移動速度は移動可能範囲の全域で一定であり、しかも合焦位置を行き過ぎた時でも急にピントがぼけることがない程度の低速に設定されている。
しかし、近年ズームレンズの倍率が大きくなり、これに伴ってフォーカスレンズの移動可能範囲が広くなってきた。そのため、オートフォーカス動作を開始してからピントが合うまでに長い時間がかかり、カメラの操作者に心理的ないらだちを与えるおそれがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み、フォーカスレンズの移動可能範囲が広くても迅速且つ確実に合焦を行うことができるオートフォーカス装置の提供を目的とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記目的を達成する本発明のオートフォーカス装置は、撮像手段のフォーカスレンズを合焦の評価値がピークとなる位置に位置決めするオートフォーカス装置において、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在するか否かを判定する判定手段と、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在しない場合はフォーカスレンズを高速で移動させ、フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在する場合はフォーカスレンズを低速で移動させる制御手段とを具備し、前記判定手段は、前記撮像手段から得られる信号を第１のバンドパスフィルタにより低域成分から高域成分まで抽出して、合焦位置に近づくにつれてピークに至る第１の評価値を生成し、第１のバンドパスフィルタに比べ低域遮断周波数が高い第２のバンドパスフィルタにより前記第１のバンドパスフィルタよりも前記撮像手段から得られる信号の高域成分を多く抽出して、合焦位置に近づくにつれて第１の評価値よりも急峻にピークに至る第２の評価値を生成し、合焦位置近傍にて双峰特性を呈する、第２の評価値に対する第１の評価値の比の変化率を微分手段により算出し、算出した変化率が負の場合に前記フォーカスレンズが合焦位置近傍に位置すると判定するものであることを特徴とする。
【０００５】
【作用】
フォーカスレンズが合焦位置近傍に存在しない場合はフォーカスレンズを高速で移動させて短時間で合焦位置に近づけ、合焦位置近傍に存在する場合は低速で移動させて合焦位置を行き過ぎた時でも急にはピントのぼけが生じないようにする。これにより、フォーカスレンズの移動可能範囲が広くなっても、迅速且つ確実に合焦を行うことができる。
【０００６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例に係るオートフォーカス装置を備えたビデオカメラを示し、図２はバンドパスフィルタの特性例を示し、図３は判定手段を示す。
【０００７】
図１において、ビデオカメラにはズームレンズ１と、アイリス２と、フォーカスレンズ３と、ＣＣＤセンサ４とが備えられており、ＣＣＤセンサ４からの信号はＡＧＣ（自動利得制御）回路５を通り、更にＡ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換された後、ＤＳＰ（デジタル信号処理）回路７により信号処理されて、デジタルＣＣＤ信号として出力される。
このデジタルＣＣＤ信号はフォーカス制御のために、第１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ１  ）８と第２のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ２  ）９をそれぞれ通して、第１の評価値生成部１０と第２の評価値生成部１１に与えられる。
【０００８】
第１のバンドパスフィルタ８の周波数特性は、図２に符号Ｆ（ｆ）で示すように、低域成分から高域成分までを通過させるように設定してある。
第２のバンドパスフィルタ８の周波数特性は、図２に符号Ｇ（ｆ）で示すように、第１のバンドパスフィルタ８よりも高域成分を全体に多く通過させるように設定してある。なお、第１のバンドパスフィルタ８に比較すると、図２から判るように低域遮断周波数が高く、低域成分は少ししか通過させないようにしてある。第２のバンドパスフィルタ９の高域遮断周波数は、図２に示す例では第１のバンドパスフィルタ８に比べて高いが、第１のバンドパスフィルタ８よりも高域成分を全体に多く通過させるには、低域成分が少しか通過しないことから、第１のバンドパスフィルタ８の高域遮断周波数と同じであってもよいことになる。
【０００９】
第１の評価値生成部１０は第１のバンドパスフィルタ８を通過した信号の大きさから第１の評価値ｆ（ｘ）を生成し、カメラ制御用マイコン１２に与える。また第２の評価値生成部１１は第２のバンドパスフィルタ９を通過した信号の大きさから第２の評価値ｇ（ｘ）を生成し、マイコン１２に与える。
ここで、デジタルＣＣＤ信号はフォーカスレンズ３が合焦位置に近づくほど、画像が鮮明になることから高域成分を多く含むようになる。そのため第１の評価値ｆ（ｘ）も第２の評価値ｇ（ｘ）もフォーカスレンズ３の位置ｘの関数であり、合焦位置に近づくにつれて大きくなってピークに至り、離れるほど小さくなる。
但し、第１のバンドパスフィルタ８の周波数特性Ｆ（ｆ）が低域成分から高域成分までを通過させるものであるから、図３に示すように第１の評価値ｆ（ｘ）はフォーカスレンズ位置ｘに対してブロードに変化する。
これに対し第２の評価値ｇ（ｘ）は、第２のバンドパスフィルタ９の周波数特性Ｇ（ｆ）が高域成分をより多く通過させるものであるから、第１の評価値ｆ（ｘ）よりも図３に示すようにシャープに変化する。なお、図３中の関数ｈ（ｘ）はｇ（ｘ）を拡大したものであり、ｆ（ｘ）よりもピークがシャープになっていることが良く判る。
【００１０】
このように第１，第２のバンドパスフィルタ８，９間で出力信号の大きさが異なること、言い換えれば第１，第２の評価値ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）間でピークの急峻さが異なることを利用することにより、フォーカスレンズ３が合焦位置ｘＰ  の近傍に位置しているか否かを判定することができる。
例えば第１の評価値ｆ（ｘ）と第２の評価値ｇ（ｘ）の比ｓ（ｘ）＝ｆ（ｘ）／ｇ（ｘ）を求めると、図３に符号ｓ（ｘ）に示すように、合焦位置ｘＰ  の近傍両側ｘＰＦ，ｘＰＢにピークを持つ双峰特性を呈する。
このことから、比ｓ（ｘ）が増大して１つのピークを越えた場合、言い換えれば、比ｓ（ｘ）の変化の割合が数１に示す次式（１）の如くマイナスになった場合が合焦位置近傍にフォーカスレンズ３が存在するものと判定することができる。
【数１】
ｄ［ｓ（ｘ）  ］／ｄｘ＝ｓ′（ｘ）  ＝（ｆ（ｘ）  ／ｇ（ｘ））′＜０  …式（１）
【００１１】
更に詳述すると、前式（１）は数２に示す次式（２）（３）に変形でき、更にこの式（３）を移項して整理し、ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）はゼロにならないものとすると、次式（４）が成立し、更に次式（５）が成立する。
【数２】
［ｆ′（ｘ）  ｇ（ｘ）  −ｆ（ｘ）  ｇ′（ｘ）  ］／［ｇ（ｘ）  ］２  ＜０  …式（２）
ｆ′（ｘ）  ｇ（ｘ）  −ｆ（ｘ）  ｇ′（ｘ）  ＜０                  …式（３）
［ｆ′（ｘ）  ／［ｆ（ｘ）  ］＜［ｇ′（ｘ）  ／ｇ（ｘ）  ］          …式（４）
［ｌｏｇ（ｆ（ｘ））］′＜［ｌｏｇ（ｇ（ｘ））］′                    …式（５）
【００１２】
一般に、人間の感覚は物理量を対数変換したものに近いということが良く知られている。このことをピントが合ったと感じる感覚に当てはめると、前式（５）は各評価値ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）が高域成分を多く含んだ時に成立することになり、前式（１）を合焦位置近傍か否かの判定に利用することができる。
【００１３】
上述した判定を実行するために、図１に示すようにカメラ制御用マイコン１２には微分演算部１２ａがあり、演算結果に応じてフォーカス制御部１２ｂがフォーカスレンズ３を駆動するフォーカスドライバ１３の速度を切り換える。
即ち、微分演算部１２ａは第１及び第２の各評価値ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）を入力すると共にフォーカスレンズ３の位置ｘを位置センサ１４から入力し、（ｆ（ｘ）／ｇ（ｘ））′なる微分演算を行う。
フォーカス制御部１２ｂは微分値が正またはゼロのときはぼけ状態が最小期間となるようにフォーカスドライバ１３を最高速で動作させてフォーカスレンズ３を最高速で移動させ、微分値がマイナスになったときにフォーカスドライバ１３を低速で動作させてフォーカスレンズ３をぼけが目立たない低速で移動させる。
【００１４】
なお、オートフォーカスの動作に際し、動作開始時はフォーカスレンズ３が合焦位置ＸＰ  の前後いずれに存在するかが不明なので、これを素早く検出するため、初めはフォーカス制御部１２ｂは第１の評価値ｆ（ｘ）を用いてこの評価値ｆ（ｘ）が増大するフォーカスレンズ移動方向を検出し、この方向にフォーカスレンズ３を移動させながら、次は第２の評価値ｇ（ｘ）を用いてこの評価値ｇ（ｘ）がピークとなる位置にフォーカスレンズ３を止めるようにフォーカスドライバ１３を制御する。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればフォーカスレンズが合焦位置近傍に存在しない場合はフォーカスレンズを高速で移動させ、合焦位置近傍に存在する場合は低速で移動させるので、フォーカスレンズの移動可能範囲が広くても、迅速且つ確実に合焦を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るオートフォーカス装置を備えたビデオカメラを示すブロック図。
【図２】バンドパスフィルタの周波数特性例を示す図。
【図３】判定方法を示す図。
【符号の説明】
１  ズームレンズ
２  アイリス
３  フォーカスレンズ
４  ＣＣＤセンサ
５  ＡＧＣ回路
６  Ａ／Ｄ変換器
７  ＤＳＰ回路
８  第１のバンドパスフィルタ
９  第２のバンドパスフィルタ
１０  第１の評価値生成部
１１  第２の評価値生成部
１２  カメラ制御用マイコン
１２ａ  微分演算部
１２ｂ  フォーカス制御部
１３  フォーカスドライバ
１４  位置センサ
【図１】
0003547777.tif 000002
【図２】
0003547777.tif 000003
【図３】
0003547777.tif 000004