(57)【要約】【課題】合焦点に行きつくまでの時間を短縮したビデオカメラを提供すること。【解決手段】映像信号中より合焦度に応じた焦点信号を検出し、該検出信号に基づき焦点調節用レンズを移動させて焦点調節を行うビデオカメラにおいて、前記焦点信号のレベルが所定値より低い時前記焦点調節用レンズを予め決定された方向へ移動させるべく制御する制御手段を設け、前記焦点調節用レンズを予め決定された方向へ移動するか否かの判断をビデオカメラ本体内の被写界深度によって決定する。又、上記被写界深度は焦点距離、絞り値から求める。【選択図】図１
2006065236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号中より合焦度に応じた焦点信号を検出し、該検出信号に基づき焦点調節用レンズを移動させて焦点調節を行うビデオカメラにおいて、
前記焦点信号のレベルが所定値より低い時前記焦点調節用レンズを所定の方向へ移動させるべく制御する制御手段を設け、前記焦点調節用レンズを所定の方向へ移動するか否かの判断をビデオカメラ本体内の被写界深度によって求めることを特徴とするビデオカメラ。
【請求項２】
被写界深度は、絞り値と焦点距離から成ることを特徴とする請求項１記載のビデオカメラ。
【請求項３】
映像信号中より合焦度に応じた焦点信号を検出し、該検出信号に基づき焦点調節用レンズを移動させて焦点調節を行うビデオカメラにおいて、
前記焦点信号のレベルが所定値より低い時前記焦点調節用レンズを所定の方向へ移動させるべく制御する制御手段を設け、前記焦点調節用レンズを予め決定された方向へ移動するか否かの判断をビデオカメラ本体内の焦点距離と絞り値から求めることを特徴とするビデオカメラ。
【請求項４】
映像信号中より合焦度に応じた焦点信号を検出し、該検出信号に基づき焦点調節用レンズを移動させて焦点調節を行うビデオカメラにおいて、
前記焦点信号のレベルが所定値より低い時前記焦点調節用レンズを所定の方向へ移動させるべく制御する制御手段を設け、前記焦点調節用レンズを予め決定された方向へ移動するか否かの判断をビデオカメラ本体内の焦点距離と絞り値から求め、焦点距離が長いほど絞り値が大きく、焦点距離が短いほど絞り値が小さいことを特徴とするビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ等において自動的に被写体に合焦させる自動焦点調節機能を備えたビデオカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラ、電子カメラ等を始めとする映像機器の発展はめざましく、特にその機能及び操作性の向上のため、自動焦点調節（ＡＦ）等の機能が標準的に装備されるに至っている。
【０００３】
ところで、この種の自動焦点調節装置を見ると、撮像素子等により、被写体像を光電変換して得られた映像信号中から画面の鮮鋭度（焦点信号）を検出し、その鮮鋭度が最大となるようにフォーカスレンズ（焦点調節用レンズ）を移動制御して焦点調節を行うようにした方式が主流となりつつある。
【０００４】
前記鮮鋭度信号（焦点信号）の評価としては、一般にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により抽出された映像信号の高周波成分の強度、或は微分回路等により抽出された映像信号のボケ幅（被写体のエッジ部分の幅）検出強度等を用いる。
【０００５】
これは通常の被写体像を撮影した場合、焦点がぼやけている状態では高周波成分のレベルは小さくボケ幅は広くなり、焦点が合ってくるに従って高周波成分のレベルは大きくボケ幅は小さくなり、完全に合焦点に達した状態でそれぞれ最大値、最小値を取る。従って、フォーカシングレンズの制御は、前記鮮鋭度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、鮮鋭度が高くなるに連れて減速し、精度良く鮮鋭度の山の頂上で停止させるように制御される。このような方式を一般に山登りオートフォーカス方式（以下、「山登りＡＦ」と略称する）と称している。
【０００６】
このような自動焦点調節装置が採用されたことにより、従来、特に動画を撮影するビデオカメラ等では、その操作性が飛躍的に向上し、近年では必須の機能となっている。
【０００７】
ところで、上記山登りＡＦにおいては、フォーカスレンズを移動させ、被写体像の高周波成分のレベル変化により合焦させるために、該フォーカスレンズを移動させるべき方向を検出する。従って、この方法ではフォーカスレンズが一度移動しない限り、合焦位置が現在位置を基準にして、その前後のどちらにあるかが不明であり、フォーカスレンズを誤った方向に移動させてしまうことがある。
【０００８】
これに対し、フォーカスレンズを現在位置で、前後に微小駆動させ、そのレベル変化により、該フォーカスレンズを移動する方向を決定する方法が知られている（特許文献１）。この方法によれば、合焦動作を行わせるためのフォーカスレンズの移動方向及び合焦後の被写体の移動等により、合焦点がずれたとき、再起動させるか否かの判断を迅速に行うことができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平２−１４００７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来例では、山登りＡＦ動作を開始したとき、特にテレ端付近でフォーカスレンズが至近端付近にあるときに急なパンニング等により無限遠に近い被写体を見ると、大きなボケとなり、フォーカスレンズが動いても鮮鋭度信号が変化せず、正確な方向判定を行うことができない。そのためにフォーカスレンズの移動方向が反転してしまい、合焦点に行きつくまでに長い時間が掛かってしまうという問題点があった。
【００１１】
又、上記従来例では、山登りＡＦ動作中、特に鮮鋭度信号に明確な差が出る前に、鮮鋭度信号の僅かな変化によって、フォーカスレンズの移動方向が逆転し、その逆転動作が何回も繰り返される結果、合焦点に行きつくまでに長い時間が掛かってしまうという問題があった。
【００１２】
鮮鋭度信号は或る条件によってフォーカスレンズを駆動しても殆ど変化しない領域が存在し、被写界深度によって異なってくる。そのような場合に、上述の問題が発生し易い。特に、近年のレンズは高倍率化の要求が高まり、テレ側になると被写界深度が浅く、フォーカスを動かしても前述した鮮鋭度信号が変化しない領域が多くなる傾向にある。又、絞りが開放なほど深度が浅くなるため、絞りが開放でテレなほど前述したような条件が多く、倍率が高くなるほどその領域は多くなる傾向にある。
【００１３】
従来、フォーカスを動かしても前述した鮮鋭度信号が変化しない領域のための対策として特開平６−１４２４５号公報があるが、この方法では焦点距離のみのため、絞りが明るさ等によって開放だったり、閉じている場合でも同様なＡＦを行うため、例えば、絞っているために十分に鮮鋭度信号があるのに強制的に山登り制御を行い、オーバーシュートしてしまったり、又、絞りが開放で深度が浅いため、強制的に山登り制御に入れたいのになかなか入らず、ボケ止まってしまったりといった問題が発生することがある。
【００１４】
特に、前述したが、レンズが高倍率化する傾向においてはきめの細かいＡＦ制御が要求されるのは言うまでもない。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、合焦点に行きつくまでの時間を短縮したビデオカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は、映像信号中より合焦度に応じた焦点信号を検出し、該検出信号に基づき焦点調節用レンズを移動させて焦点調節を行うビデオカメラにおいて、前記焦点信号のレベルが所定値より低い時前記焦点調節用レンズを予め決定された方向へ移動させるべく制御する制御手段を設け、前記焦点調節用レンズを予め決定された方向へ移動するか否かの判断をビデオカメラ本体内の被写界深度によって決定することを特徴とする。
【００１７】
又、上記被写界深度は焦点距離、絞り値から求めるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、例えば、絞りが開放でミドルからテレ側のズーム位置或は絞りが絞り込み、テレ端付近のズーム位置でフォーカス（焦点調節用）レンズの位置が至近端付近にあり、且つ、鮮鋭度信号（焦点信号）のレベルが所定値より低い場合、一定時間フォーカスレンズを強制的に無限遠方向へ移動させることにより、フォーカスレンズの無駄なハンチングが抑制され、合焦点にいきつくまでの時間が短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るビデオカメラの構成を示すブロック図であり、同図中、１は第１固定レンズ、２は変倍（ズーム）レンズ、３は第２固定レンズ、４はフォーカスレンズである。
【００２１】
これらの各レンズ１〜４を通った光は、撮像素子５の撮像面上に結像されて電気信号に変換される。この電気信号は、アンプ６により増幅された後、カメラプロセス回路７に送られ、このカメラプロセス回路７において、輝度信号が分離された後、鮮鋭度信号（焦点信号）検出回路８に送られる。この鮮鋭度信号検出回路８において検出された鮮鋭度信号は、マイクロコンピュータ９に送られる。このマイクロコンピュータ９は、前記送られた鮮鋭度信号に応じてフォーカスモータドライバ１０に駆動命令信号を出力する。この駆動命令信号によりフォーカスモータ１１が駆動されてフォーカスレンズ４が移動するものである。
【００２２】
又、マイクロコンピュータ９は、ズームモータドライバ１２にも駆動命令信号を出力し、この駆動命令信号によりズームモータ１３が駆動され、変倍レンズ２が移動するものである。
【００２３】
又、マイクロコンピュータ９は、鮮鋭度信号の他に、フォーカスレンズ４の位置を監視するフォーカスエンコーダ１４からのフォーカスレンズ位置信号、変倍レンズ２の位置を監視するズームエンコーダ１５からの変倍レンズ位置信号をそれぞれ取り込み、これらの信号から変倍レンズ２及びフォーカスレンズ４の位置をそれぞれ検出することができる。
【００２４】
前述の鮮鋭度信号はある条件によってフォーカスレンズを駆動しても殆ど変化しない領域が被写界深度によって存在する。図２は被写界深度とその鮮鋭度信号の信号の出方について説明するものである。図２（ａ）は焦点距離がワイド、図２（ｂ）はミドル、図２（ｃ）はテレで、それぞれのときの絞り値におけるフォーカス位置による所定被写体距離に対する鮮鋭度信号の出力を図示したものである。これによるとワイドでも絞りがＦ２の場合は鮮鋭度信号が変化しない領域が存在し、絞り値がＦ８以上になるとその領域がなくなることが分かる。
【００２５】
図２（ｂ）は焦点距離がミドルで絞りが開放に近いほど鮮鋭度信号が変化しない領域があることが分かる。図２（ｃ）はテレで絞り値全てにおいて鮮鋭度が変化しない領域が多くの部分で存在することが分かる。これらから以下のように強制山登りの許可を設定する。例えば、焦点距離がワイドのときはＦ２以下、ミドルのときはＦ８以下、テレのときは絞り値に関係なく強制山登りを行うようにする。
【００２６】
図３は前述のように設定例を示したもので、図のように焦点距離と絞り値の関係で設定する。焦点距離が大きくなるほど、又、絞り値が開放なほど強制山登りに入り易くするように設定すると良い。例えば、焦点距離が短くても絞りが開放のため深度が浅いときに適用可能になる場合に、同じ焦点距離で絞りが閉じ気味で深度が深いときに適用してしまうとＡＦがオーバーシュートしてしまったりする場合があるが、絞り値により所定の絞り値以上の場合はその焦点距離では適用しないようにできるのでこの問題を避けることができる。或は、オーバーシュートを嫌う余りなかなか入らないように設定すると、ボケていてもなかなか合焦に達しないといった問題もある。そこで、焦点距離と絞り値に応じて被写界深度に応じた条件設定を可能としたことで、きめ細かく制御が行えるようになり、必要以上に強制的に山登りにてオーバーシュートしてしまったり、或はその逆でボケたままなかなか合焦に至らないといった問題を抑えることが可能になる。
【００２７】
例えば、焦点距離が１０ｍｍ以上で且つ絞り値がＦ２以下の場合は適用対象、焦点距離が４０ｍｍ以上で且つＦ８以下の場合は適応対象、焦点距離が８０ｍｍ以上の場合は絞り値に関わらず適応対象と読み取ることができる。
【００２８】
又は絞り値に応じて焦点距離を決めて置いても良い。例えば、以下のような具合である。
【００２９】
Ｉｒｉｓ：絞り値、Ｚｏｏｍ：焦点距離として、
Ｆ２≦Ｉｒｉｓ＜Ｆ４      且つ  １０ｍｍ≦Ｚｏｏｍ  又は
Ｆ４≦Ｉｒｉｓ＜Ｆ５．６  且つ  ０ｍｍ≦Ｚｏｏｍ    又は
Ｆ５．６≦Ｉｒｉｓ＜Ｆ８  且つ  ３０ｍｍ≦Ｚｏｏｍ  又は
Ｆ８≦Ｉｒｉｓ＜Ｆ１１    且つ  ４０ｍｍ≦Ｚｏｏｍ  又は
Ｆ１１≦Ｉｒｉｓ＜Ｆ１６  且つ  ５０ｍｍ≦Ｚｏｏｍ  又は
Ｆ１６≦Ｉｒｉｓ          且つ  ６０ｍｍ≦Ｚｏｏｍ
の場合は適用とする、という具合である。
【００３０】
次に、本実施の形態のビデオカメラにおけるフォーカスレンズ２の実際の動きに関して、図３を参照しながら説明する。図３は本実施の形態に係るビデオカメラにおけるマイクロコンピュータ９により行われる制御手順を示すフローチャートである。
【００３１】
山登りＡＦ動作が開始されると、図３のルーチンを実行する。同図においてステップ３０１〜３０３は、本発明の制御を使用するか否かの条件を判定する部分であり、先ず、ステップ３０１では変倍レンズ２位置及び絞り値を読み込み、３０２において３０１において読み込んだ焦点距離及び絞り値が所定の条件（前述したような絞り値と焦点距離条件）を満たすかどうか判定し、条件を満たせばステップ３０３に進み、鮮鋭度信号のレベルが所定値より低いか否かを判別する。このレベルが高いか、低いかの判断には、様々なチャートに関しての鮮鋭度信号の状態を調べた経験から決定されたスレッショルドレベルを設けることにより行われる。
【００３２】
前記各ステップ３０２〜３０３での判別条件に対して、１つでも該当しないものがあればステップ３０６，３０７において通常の山登りＡＦ制御を行い、合焦に至ることになる。又、前記各ステップ３０２〜３０３での判別条件が総て満足されている場合、ステップ３０４へ移行する。このステップ３０４では、フォーカスレンズを強制的に移動させるプログラムが実行される。ここにくると、フォーカスレンズ４はステップ３０５で、予め設定されている時間（一定期間）が経過したと判別されるまで、無限又は至近方向へ移動される。
【００３３】
そして、一定期間が過ぎたならステップ３０６に進み、通常の山登りＡＦ制御により合焦に至ることになる。そして、ステップ３０７で合焦したならばステップ３０８に進んでフォーカスレンズ４の移動を停止させた後、本制御動作を終了する。
【００３４】
図４は鮮鋭度信号のレベル変化とフォーカスレンズ４の動きとの関係を示す図である。
【００３５】
同図の横軸はフォーカスレンズ４の位置であり、テレ端でフォーカスレンズ４が至近端付近にあり、且つ、鮮鋭度信号のレベルが所定値より低い場合、そのときの鮮鋭度信号の変化は、図４のａで示される。このとき、従来の山登りＡＦ制御を行うと、鮮鋭度信号の変化がないため、図４のｃで示すようにフォーカスレンズ４はハンチングを繰り返し、鮮鋭度信号の変化が表われた時点でそのレベルの頂上へ向かうため、このハンチングの時間が合焦までの時間を長くしていた。
【００３６】
本発明においては、上述した図３のステップ３０４，３０５においてフォーカスレンズ４を一定時間強制的に無限遠方向へ移動させることによって、図４のｄで示したようにフォーカスレンズ４の無駄なハンチングがなくなった。
【００３７】
又、合焦点が至近側にある場合は、そのときの鮮鋭度信号の変化は図４のｂのようになり、鮮鋭度信号のレベルは上述した図３のステップ３０３で決定されているスレッショルドレベルより下がらないため、図３のステップ３０６へ移り通常の山登りＡＦ制御を行うので、不用意にフォーカスレンズ４を移動させることなく、合焦状態を得ることができる。
【００３８】
又、ワイド側においては画角が広くなるため、絞り値が或る程度絞っていれば、鮮鋭度信号としてはそのレベル変化が生じ易くなり、従って、通常の山登りＡＦ制御だけで、ハンチングなしに合焦状態を得ることが可能である。
【００３９】
以上説明したように本発明に係るビデオカメラによれば、変倍レンズ位置と絞り値及び鮮鋭度信号のレベルが所定値より低い場合、一定時間フォーカスレンズを移動させることにより、フォーカスレンズの無駄なハンチングをなくすことができ、合焦点にいきつくまでの時間が大幅に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】被写界深度とその鮮鋭度信号の信号の出方についての説明図である。
【図３】本発明に係るビデオカメラにおけるマイクロコンピュータにより行われる制御手順を示すフローチャートである。
【図４】鮮鋭度信号のレベル変化とフォーカスレンズの動きとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    第１固定レンズ
２    変倍（ズーム）レンズ
３    第２固定レンズ
４    フォーカスレンズ
５    撮像素子
６    アンプ
７    カメラプロセス回路
８    鮮鋭度信号（焦点信号）検出回路
９    マイクロコンピュータ
１０  フォーカスモータドライバ
１１  フォーカスモータ
１２  ズームモータドライバ
１３  ズームモータ
１４  フォーカスエンコーダ
１５  ズームエンコーダ
【図１】
2006065236.tif 000003
【図２】
2006065236.tif 000004
【図３】
2006065236.tif 000005
【図４】
2006065236.tif 000006