JP2000324379A - 合焦調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電源周波数に依存する照明光のゆらぎに拘るこ
となく、常に安定に、しかも高速に撮像画信号のコント
ラスト情報に従う合焦調節を行なうこと。 【解決手段】撮像素子（２）にて撮像される被写体像信
号の平均的信号成分を検出する第１の検出手段（１２）
と、撮像素子（２）にて撮像される被写体像信号の高周
波成分を検出する第２の検出手段（８）と、第１の検出
手段（１２）における平均的信号成分の検出領域である
第１の領域を特定する第１のゲート手段（１１）と、第
２の検出手段（８）における高周波成分の検出領域であ
って上記第１の領域とは同一でない第２の領域を特定す
る第２のゲート手段（５）と、第２の検出手段（８）に
て検出された前記第２の領域に関する高周波成分を第１
の検出手段（１１）にて検出された前記第１の領域に関
する平均的信号成分にて正規化して合焦調節の為の鮮鋭
度を示す信号を生成する手段（１３）と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像光学系を介し
て撮像素子上に結像される被写体像の鮮鋭度を検出し
て、当該鮮鋭度が高くなるように前記撮像光学系を調節
して被写体に対する合焦調節を行う合焦調節装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、撮像素子を用いて被写体を電子的
に撮像してその撮像画信号をフロッピーディスクや磁気
テープ等の記録媒体に記録保存し、この記録媒体に記録
保存した電子画信号をＴＶ受像機等を用いて画像再生す
るようにした電子カメラシステムが種々開発されてい
る。特に家庭用のビデオムービーシステムの普及には目
覚ましいものがあり、また最近では電子スチルカメラが
種々製品化されるに至っている。

【０００３】このような電子カメラシステムにおけるＡ
Ｆ制御（自動焦点調節）の特徴的な技術として、例えば
ＣＣＤ等の被写体の撮像入力に用いられる撮像素子をそ
のまま上記ＡＦ制御の為のセンサとして利用し、この撮
像素子にて撮像される被写体像信号のコントラスト成分
を検出して撮像光学系レンズの被写体に対する合焦調節
を行なう技術がある。即ち、このＡＦ制御技術は、撮像
光学系レンズが被写体に対して合焦状態にある時、上記
撮像光学系レンズを介して撮像素子上に結像される被写
体像の鮮鋭度が高くなり、特にその高周波成分が顕著に
生じることを利用したもので、撮像素子の出力信号（撮
像画信号）の高周波成分を検出し、この画信号の高周波
成分で示される被写体像の鮮鋭度が高くなるように撮像
光学系レンズの被写体に対する焦点位置を調節するもの
である。

【０００４】図５はこの種の従来一般的な合焦調節装置
の要部概略構成図であり、１は撮像光学系レンズ、２は
上記撮像光学系レンズ１により結像される被写体像を電
子的に撮像入力する為のＣＣＤ等からなる撮像素子、３
はこの撮像素子２にて撮像入力された被写体像信号（撮
像画信号）に対して所定の信号処理を施す前処理回路で
ある。この前処理回路３にて、例えば前記被写体像信号
に対するサンプリング処理や、色分離処理等の予め定め
られた信号処理が実行される。

【０００５】ビデオプロセッサ等のカメラ系の信号処理
回路（図示せず）は、この前処理回路３を介して所定の
信号処理が施された撮像画信号を入力し、その撮像画信
号の記録保存処理等を実行する。

【０００６】しかしてこの合焦調節装置が特徴とすると
ころは、上記前処理回路３を介して所定の処理が施され
てカメラ系に与えられる撮像画信号を入力し、ハイパス
フィルタ（ＨＰＦ）またはバンドパスフィルタ（ＢＰ
Ｆ）からなるフィルタ回路４を介して前記撮像画信号中
の高周波成分を選択的に抽出し、この高周波成分を前記
撮像光学系レンズ１の被写体に対する合焦調節に利用す
るようにしている点にある。エリアゲート５はシステム
コントローラ６の制御を受けてゲーティング動作し、前
記撮像素子２にて撮像入力される画像中の、例えば画面
中央部の所定の領域についてのみ、前記フィルタ回路４
にて抽出された画像信号の高周波成分を抜き出してい
る。

【０００７】このようにしてエリアゲート５を介して抽
出された信号（所定領域部分についての高周波成分）は
検波器７を介して検波され、積分器８を介して上記所定
領域部分に亘って積分される。そしてその高周波成分の
積分値は、Ａ／Ｄ変換器９を介してディジタル化され、
撮像光学系レンズ１の被写体に対する合焦調節を行う為
の情報、つまり被写体像の鮮鋭度（コントラスト）を示
す情報として前記システムコントローラ６のメモリ６ａ
に書込まれる。システムコントローラ６はメモリ６ａに
書込まれた鮮鋭度を示す情報に従い、例えば図７に示す
制御手順に従ってフォーカシング回路１０を駆動し、前
記撮像光学系レンズ１のフォーカシング機構を駆動して
当該撮像光学系レンズ１の被写体に対する合焦調節を行
わしめる。

【０００８】このシステムコントローラ６による撮像光
学系レンズ１の被写体に対する合焦調節は、基本的には
図６（ａ）に示すように、所謂山登り法によって、或い
は図６（ｂ）に示すような走査法によって行われる。こ
の山登り法は撮像光学系レンズ１のフォーカシング機構
を駆動しながら各フォーカシング位置での前記コントラ
スト情報を逐次比較し、図６（ａ）に示すようにそのコ
ントラストが高くなるようにそのフォーカシング位置を
順次可変し、コントラスト値がピークとなった位置Ｐを
合焦位置として定めるものである。これに対して走査法
は、図６（ｂ）に示すように撮像光学系レンズ１の全フ
ォーカシング領域について予めそのコントラスト値をス
キャニング的に調べてコントラスト値が最も高くなるフ
ォーカシング位置を合焦位置Ｐとして求め、その情報に
従って前記撮像光学系レンズ１を合焦調節する方式であ
る。

【０００９】いずれの制御方式にしろ、被写体像のコン
トラストが最も高くなるように撮像光学系レンズ１のフ
ォーカシング調節が行われて被写体に対する合焦調節が
なされる。

【００１０】山登り法による合焦調節の手順を図７を参
照して簡単に説明すると、先ず撮像光学系レンズ１のフ
ォーカシング位置をどちらかの向き（最遠撮影距離側ま
たは最短撮影距離側）に所定量移動させる（ステップ
ａ）。そしてこのレンズ移動によって前記コントラスト
値が増加したか否かを判定し（ステップｂ）、コントラ
スト値の増大が検出される場合には、同じ向きに所定量
だけレンズを移動させる（ステップｃ）。そして同様に
してこのレンズ移動によって前記コントラスト値が増加
したか否かを判定し（ステップｄ）、コントラスト値の
増大がなくなるまで上記レンズの移動を繰返す。その
後、コントラスト値の増大が検出されなくなった時点で
レンズの移動を停止させ（ステップｅ）、合焦完了の表
示を行って合焦処理を終了する（ステップｆ）。

【００１１】これに対して前述したステップｂの処理に
おいてコントラスト値の増加が検出されなかった場合に
は、レンズを逆向きに所定量だけ移動させる（ステップ
ｇ）。そしてこの状態でコントラスト値の増大が検出さ
れるか否かを判定し（ステップｈ）、コントラスト値の
増大が検出される場合には前述したステップｃからの処
理手続きに従って撮像光学系レンズ１を合焦調節駆動す
る。

【００１２】尚、撮像光学系レンズ１を逆向きに移動し
てもコントラスト値の増大が検出できなかった場合に
は、このレンズ移動の向きの変更を所定の回数内で繰返
し行い、コントラスト値増大の向きを調べる。そしてこ
れにも拘らずコントラスト値の増大を検出することが出
来なかった場合には（ステップｉ）、レンズの移動を停
止させ（ステップｊ）、合焦動作不能な旨を表示してそ
の合焦動作を中止する（ステップｋ）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如く
撮像素子２から求められる被写体像の高周波成分、つま
りコントラスト情報に従って撮像光学系レンズ１の被写
体に対する合焦調節を行う場合、被写体照明光にその駆
動電源周波数に依存する光のゆらぎが含まれていると次
のような問題が生じる。

【００１４】即ち、被写体照明光源が蛍光灯等の放電灯
であるとその照明光に電源周波数に同期した光強度の変
動、つまりゆらぎが生じることが否めない。例えば電源
周波数５０Ｈｚで駆動される放電灯からの照明光には５
０Ｈｚまたは１００Ｈｚに対応する周期で光のゆらぎが
存在し、また電源周波数６０Ｈｚで駆動される放電灯か
らの照明灯には６０Ｈｚまたは１２０Ｈｚに対応する周
期の光のゆらぎが存在する。

【００１５】これに対して撮像素子２による被写体像の
電子的な撮像は、例えばその撮像画の再生がＮＴＳＣ方
式のＴＶ受像機を用いて行われる場合には、上記ＮＴＳ
Ｃ方式における６０Ｈｚのフィールド周波数に同期して
行われ、またＰＡＬ方式やＳＥＣＡＭ方式のＴＶ受像機
を用いて画像再生が行われる場合には、その５０Ｈｚの
フィールド周波数に同期して被写体像の撮像が行われ
る。

【００１６】しかして５０Ｈｚの電源周波数の下で駆動
される放電灯による照明光条件下にて上記ＮＴＳＣ方式
に準拠して被写体像の電子的撮像を行うと、照明光のゆ
らぎの周期と電子カメラによる被写体像の撮像周期との
間にずれが生じ、前述した撮像光学系レンズ１を合焦調
節する為に用いられるコントラスト情報にフリッカの問
題を招来する。同様に、６０Ｈｚの電源周波数の下で駆
動される放電灯による照明光条件下にて前記ＰＡＬ／Ｓ
ＥＣＡＭ方式に準拠した被写体像の電子的撮像を行う場
合にも、上述したフリッカの問題が生じる。

【００１７】例えば撮像光学系レンズ１を一定の速度で
フォーカシング駆動しながら上述した所定の周期で被写
体を電子的に撮像し、その撮像画信号の高周波成分（コ
ントラスト値）を求めると、図８に模式的に示すよう
に、そのコントラスト値には電源周波数に依存した照明
光のゆらぎに伴う変動分が重畳する。このコントラスト
値の照明光のゆらぎに伴う変動は前述したコントラスト
値を利用した合焦調節の制御誤りの原因となる。

【００１８】そこで従来、この種の問題に対処するべ
く、例えば特公平１−２６５８８号公報に開示されるよ
うに光電変換部における撮像走査周波数自体を変えてし
まうことが考えられている。しかしこのような方式は、
この公報に示されるファクシミリ装置における撮像走査
のように閉じた系を構成するシステムでは非常に有用で
あるが、ＴＶ方式に準拠した撮像周期が設定される電子
カメラに適用するには問題がある。

【００１９】また電子カメラにおける合焦調節でのフリ
ッカ対策として、その露光時間を電源周期のｎ／２倍に
することが提唱されている。しかし露光感度の低下や映
像信号へのジャーキネス妨害等の問題が生じることが否
めない。更には、例えば特開昭５７−３５４８０号公報
には合焦調節に用いる画像信号のサンプリング周期を、
そのフリッカ周期の１／ｎ倍にすることでフリッカの影
響を除去することが提唱されている。しかしこのように
すると、コントラスト情報が得られる周期が長くなるの
で、合焦調節動作の速度が遅くなることが否めない。

【００２０】一方、特開昭５６−１０６４７８号公報に
は、撮像画信号の高周波成分を、当該撮像画信号の低周
波数成分の微分値にて除算することでフリッカによるレ
ベル変動分を吸収することが提唱されている。しかしこ
のような手法によると、例えば低域周波数成分の少ない
被写体を撮像するような場合、上述した除算の分母にあ
たる信号入力が小さくなり、コントラスト信号のＳ／Ｎ
が大幅に劣化すると云う不具合が生じる。しかもこの場
合には、高速動作可能な除算器を必要とするので、その
システム構成が大掛かりとなり、高価格化すると云う問
題が生じる。

【００２１】このように従来にあっては、撮像素子から
得られる撮像画信号のコントラスト情報を用いて被写体
に対する合焦調節を行う場合、被写体照明光の電源周波
数に依存するゆらぎに起因して合焦動作が不安定化した
り、またこれに対して対策を講じた場合には、その動作
速度が遅くなったり、高価格な高速除算器を必要とする
上、被写体によってはＳ／Ｎ劣化に起因して制御性が悪
くなる等の問題が生じた。

【００２２】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的とするところは、電源周波数に依存
する照明光のゆらぎに拘ることなく、常に安定に、しか
も高速に撮像画信号のコントラスト情報に従う合焦調節
を行なうことのできる実用性の高い合焦調節装置を提供
することにある。

【００２３】また本発明の目的とするところは、演算回
路にかかる負担を少なくした効率的な構成をなす合焦調
節装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の合焦調節装置
は、撮像光学系を介して撮像素子上に結像される被写体
像の鮮鋭度を検出して、当該鮮鋭度が高くなるように前
記撮像光学系を被写体に対して合焦調節する合焦調節装
置において、前記撮像素子にて撮像される被写体像信号
の平均的信号成分を検出する第１の検出手段と、前記撮
像素子にて撮像される被写体像信号の高周波成分を検出
する第２の検出手段と、前記第１の検出手段における被
写体像信号の平均的信号成分の検出領域である第１の領
域を特定する第１のゲート手段と、前記第２の検出手段
における被写体像信号の高周波成分の検出領域であって
上記第１の領域とは同一でない第２の領域を特定する第
２のゲート手段と、前記第２の検出手段にて検出された
前記第２の領域に関する高周波成分を前記第１の検出手
段にて検出された前記第１の領域に関する平均的信号成
分にて正規化して前記合焦調節の為の鮮鋭度を示す信号
を生成する手段と、を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００２５】また本発明の合焦調節装置は、上記正規化
をディジタル演算で行なうことを特徴とするものであ
る。

【００２６】このように構成された本発明に係る合焦調
節装置によれば、撮像素子にて撮像された被写体像のコ
ントラスト情報を示す高周波成分を、当該被写体像の平
均的信号成分にて、例えば除算することにより正規化
し、この正規化された高周波成分を合焦調節の為のコン
トラスト情報として用いるので、電源周波数に依存する
フリッカが被写体照明光に含まれており、これによって
前記撮像素子にて撮像される被写体像に周期的なレベル
変動が生じるような場合であっても、上述した正規化に
より被写体像の高周波成分から上記フリッカに起因する
レベル変動分を除去することが可能となる。つまり高周
波成分に含まれるフリッカに起因するレベル変動要素
と、平均的信号成分に含まれるフリッカに起因するレベ
ル変動要素とを上述した正規化により相殺し、フリッカ
の影響を受けることのない被写体像のコントラスト情報
を求めることが可能となる。

【００２７】従って本発明によれば、従来のようにフリ
ッカの周期に応じて被写体像の撮像入力周期を可変する
等の対策が不要となるので、簡易に、しかも高速に合焦
調節動作を行わせることが可能となる。

【００２８】よって、情報取得のための領域設定の自由
度が増し、例えば、従来ではフォーカシングのための最
適領域設定と測光のための最適領域設定とは必ずしも一
致しないという事情から、一般にはデータを兼用し得な
かったような場合においても、正規化のための情報たる
平均的信号成分を測光回路のデータに兼用することが容
易になり、回路規模の縮小や制御演算の簡単化が図られ
る。

【００２９】また、上記正規化をディジタル演算で行な
うことにより、一般的にＡ／Ｄ変換器が持つところの実
質的に除算を行う性質を効果的に利用して高周波成分の
正規化を行うようにすることで、演算回路にかかる負担
を少なくし、その回路構成の効率化、回路構成規模の簡
素化を図ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態に係る合焦調節装置について説明する。

【００３１】図１は第１の実施の形態を示す合焦調節装
置の概略構成図で、図５に示す従来装置と同一部分につ
いて同一符号を付して示してある。

【００３２】この実施の形態の装置が特徴とするところ
は、撮像素子２にて求められた被写体像信号からその高
周波成分を抽出する為の前述したフィルタ回路４、エリ
アゲート５、検波器７、積分器８からなる信号処理回路
に加えて、上記被写体像信号から高周波成分と同時にそ
の平均的信号成分を抽出する為のエリアゲート１１、お
よび積分器１２からなる信号処理回路を備え、このエリ
アゲート１１と積分器１２とを介して前記被写体像から
検出される平均的信号成分にて前記積分器８にて求めら
れる高周波成分を除算器１３にて除算し、この除算器１
３による除算処理により正規化された上記高周波成分を
Ａ／Ｄ変換器９を介してディジタル変換してシステムコ
ントローラ６のメモリ６ａに書込むようにした点にあ
る。

【００３３】即ち、エリアゲート１１はシステムコント
ローラ６の制御を受けてゲーティング動作し、前述した
エリアゲート５と共に前記被写体画像中の合焦調節対象
領域である中央部領域の画像信号を選択的に抽出してい
る。

【００３４】尚、このエリアゲート１１が前記エリアゲ
ート５と異にするところは、エリアゲート５が被写体像
信号のフィルタ回路４を介して抽出された高周波成分を
予め定められた画面領域に対応して抽出しているのに対
し、エリアゲート１１は被写体画像信号そのものを上記
予め定められた画面領域に対応して抽出している点にあ
る。

【００３５】しかしてこのエリアゲート１１を介して抽
出された所定の画像領域の被写体画像信号は、その画像
領域の全域に亘って積分器１２により積分され、その平
均的な信号成分が求められている。除算器１３はこの積
分器１２により求められる被写体像の平均的信号成分Ｓ
A を用いて前述した如くフィルタ回路４から積分器８を
経て求められる被写体像の高周波成分ＳB を除算するこ
とで、その高周波成分ＳB を正規化している。

【００３６】この除算処理による高周波成分ＳB の正規
化について説明すると、被写体像信号を所定の領域に亘
って積分して求められる平均的信号成分ＳA は、被写体
の所謂絵柄Ｐによって定まる係数をＫ1(p)とし、照明光
源のフリッカの影響による第ｎフィールド撮像時のレベ
ル変動要素をＦn とすると ＳA ＝Ｋ1(p)・Ｆn …（１） として与えられる。

【００３７】尚、上記フリッカの影響によるレベル変動
要素Ｆn は、平均的には［１］なる値をとり、通常一般
的には被写体照明光の電源周波数に依存するゆらぎの周
期と撮像素子２による被写体像の撮像周期とのずれの影
響だけを受ける。そしてこのレベル変動要素Ｆn は、そ
の撮像フィールド毎に、例えば周期的に異なる値をと
る。

【００３８】これに対して同じ被写体像信号の所定の領
域に亘って積分される高周波成分ＳB は、一般的には被
写体の所謂絵柄によって定まるジャストフォーカス時の
高周波成分に対する係数をＫ2(p)とした場合、 ＳB ＝Ｋ2(p)・Ｆn ・Ｄ(P,δ) …（２） で示される。但し、関数Ｄは撮像光学系のデフォーカス
による出力変化を示すもので、撮像光学系のジャストフ
ォーカス位置にて最大値をとる。そして被写体の絵柄Ｐ
に依存した特性で、ジャストフォーカス位置からのデフ
ォーカス量δに依存して減少する関数として上記関数Ｄ
が定義される。また被写体の絵柄Ｐについては、或る被
写体に対して合焦調節しようとする場合、これによって
被写体の絵柄が特定されてその合焦動作期間には被写体
の変化がないと看做し得るから、ここでは被写体によっ
て決定される或る定数として考えることができる。

【００３９】この第（２）式に示すように被写体像の高
周波成分ＳB は、一般的には被写体照明光の電源周波数
に依存するゆらぎの周期と撮像素子２による被写体像の
撮像周期とのずれに起因したフリッカによるレベル変動
要素Ｆn の影響を受けて変化すると共に、デフォーカス
量δおよび被写体の絵柄Ｐに大きく依存する関数Ｄの影
響を受けて変化するものとなっている。

【００４０】ちなみに被写体照明光にゆらぎがない場合
には、被写体像の高周波成分ＳB は ＳB ＝Ｋ2(p)・Ｄ(P) として与えられ、その値は専らデフォーカス量δのみに
依存して変化することになる。従来一般的にはこのよう
な高周波成分ＳB とデフォーカス量δとの関係を利用
し、上記高周波成分ＳB が最も大きくなるようにしてそ
の合焦調節がなされている。

【００４１】しかしてフィルタ回路４から積分器８に至
る信号処理回路は、上述した第（２）式に示されるよう
な被写体像の高周波成分ＳB を求めており、一方、新た
にこの実施の形態の装置にて設けられた積分器１２は前
述した第（１）式に示されるような被写体像の平均的信
号成分ＳA を求めている。除算器１３はこのようにして
求められる被写体像の高周波成分ＳB を上記平均的信号
成分ＳA にて除算しており、この除算処理には次のよう
な意味がある。即ち、除算器１３における除算処理は、

【００４２】

【数１】

【００４３】なる結果を求めることを意味する。

【００４４】この第（３）式に示されるように、除算器
１３により求められる高周波成分ＳB の平均的信号成分
ＳA による除算結果は、フリッカに起因する第ｎフィー
ルドでのレベル変動要素Ｆn の影響を全く受けることの
ないものとなっており、前述したように合焦動作期間に
は被写体の変化がないと看做し得る場合には、デフォー
カス量δにのみ依存して変化するものとなる。

【００４５】つまり被写体の絵柄によるジャストフォー
カス時における高周波成分に対する係数Ｋ2(p)、および
その平均的信号成分に対する係数Ｋ1(p)は、被写体が一
定である時にはそれぞれ特定の値となり、［Ｋ2(p)／Ｋ
1(p)］なる項目は当該被写体に対して一定の値をとるこ
とになる。従って上述した除算結果は、主としてデフォ
ーカス量δにのみ依存して変化することになり、前述し
た如く被写体像から求められる高周波成分ＳB を正規化
してなる情報を示すことになる。

【００４６】この結果、前記除算器１３にて高周波成分
ＳB を平均的信号成分ＳA にて除算することにより正規
化された高周波成分［ＳB／ＳA ］をＡ／Ｄ変換器９を
介してディジタル変換し、撮像光学系に対する合焦調節
の為のコントラスト情報としてシステムコントローラ６
のメモリ６ａに与えれば、これによって電源周波数に依
存する被写体照明光のゆらぎの影響を受けることなし
に、常に安定に合焦調節を行うことが可能となる。

【００４７】ところで上述した図１に示す実施の形態で
は、被写体像信号、およびこの被写体像信号の高周波成
分毎にそれぞれ積分し、その積分値間での除算演算を行
う為にアナログ系の積分器８，１２と除算器１３とを用
いた。これ故、一般的にそのハードウェア構成が複雑化
することが否めず、またアナログ系での演算処理精度を
確保する上で幾つかの問題がある。従って上述した演算
処理をディジタル的に行い、その演算処理精度等を簡易
にして十分高めるようにすることが望ましい。

【００４８】図２はこのような観点に立脚してなされた
本発明に係る合焦調節装置の第２の実施の形態を示す要
部概略構成図であり、基本的には先の実施の形態と同一
部分には同一符号を付して示してある。

【００４９】この実施の形態の装置が特徴とするところ
は、フィルタ回路４からエリアゲート５を介して抽出さ
れる所定の画像領域における被写体の高周波成分と、他
方のエリアゲート１１を介して抽出される所定の画像領
域における被写体像信号とを２つの独立したＡ／Ｄ変換
器９ａ，９ｂを用いてそれぞれディジタル変換する。そ
してこれらのディジタル変換された上記各信号成分を前
記システムコントローラ６のメモリ６ａにそれぞれ格納
し、当該システムコントローラ６に設けられた演算プロ
セッサ６ｂを用いて上記各信号成分に対する積分処理
と、それらの積分結果に対する前述した除算処理（正規
化処理）とを実行させるようにしたものである。

【００５０】このように構成された実施の形態の装置に
よれば、被写体像信号およびその高周波成分をそれぞれ
リアルタイムにＡ／Ｄ変換し、システムコントローラ６
のメモリ６ａに収集した上で、前記演算プロセッサ６ｂ
を用いて全ディジタル的にコントラスト情報を求める為
の信号処理を実行することができるので、前述した第１
の実施の形態に見られるようにアナログ演算処理を行う
場合に比較して、アナログ演算素子のばらつきに起因す
る誤差要素の入り込みが大幅に少なくなり、高精度にそ
のコントラスト情報を求めて合焦調節の制御に供するこ
とが可能となる。またアナログ信号処理回路を構築する
ことに比較してそのハードウェア構成の大幅な簡略化を
図ることが可能となるので、実用的利点が多大である。

【００５１】ところで上述した各実施の形態では、撮像
素子２により撮像される被写体像の、例えば画面中央部
を合焦調節の対象範囲として定め、エリアゲート５，１
１をそれぞれゲーティング制御して上記各領域における
被写体像の高周波成分ＳB およびその平均的信号成分Ｓ
A を求めるようにした。然し乍ら、被写体像の平均的信
号成分ＳA を求める為の領域としては、必ずしも上記合
焦調節の対象領域として定める必要はない。例えば被写
体像の画面全体からその被写体像の平均的信号成分ＳA
を求めるようにしても良い。

【００５２】また図４に示すように被写体画面Ｘ中の中
央部分を合焦調節の対象領域Ｙとして定めたとき、撮像
素子２からこの対象領域Ｙの画像信号の読出しに先立っ
て読み出されるところの、上記対象領域Ｙに密接に関連
した上部領域Ｚの画像信号からその平均的信号成分ＳA
を求めるようにしても良い。

【００５３】このことは次のようにして示すことができ
る。即ち、第（１）〜（３）式を用いてフリッカの影響
を除去し得る作用について説明したが、被写体像信号の
抽出領域を若干異ならせることは、被写体の絵柄Ｐに若
干の違いが生じることを意味する。従ってエリアゲート
５，１１により抽出される画面領域が異なることから、
前述した第（１），（２）式をそれぞれ ＳA ＝Ｋ1(p1)・Ｆn …（１）′ ＳB ＝Ｋ2(p2)・Ｆn ・Ｄ(P,δ) …（２）′ として考えるようにすれば良い。但し、Ｐ１は平均的信
号成分ＳA を求める領域部分での絵柄を示し、Ｐ２は高
周波成分ＳB を求める領域部分での絵柄を示している。

【００５４】しかしてこの場合には、前述した第（３）
式は

【００５５】

【数２】

【００５６】となり、合焦動作期間には被写体の変化が
ないと云う前述した仮定の下では、やはりこの場合でも
フリッカの影響を受けることがなくデフォーカス量δの
みに依存すると云う結論に至る。

【００５７】以上をまとめると一般的に撮像素子２にて
撮像される被写体像には、撮像目的とする主要被写体の
みならず、その他の背景的な画像成分も種々含まれるこ
とから、前述したように合焦調節の対象範囲として定め
た領域からその平均的信号成分ＳA と高周波成分ＳB と
をそれぞれ求めることがより好ましい。しかし上記合焦
調節の対象領域に関連する他の領域から平均的信号成分
ＳA を求めるようにすることも可能である。

【００５８】図３はこのような観点に立脚したときに、
特にＡ／Ｄ変換器の性質を利用して回路構成の簡略化を
図った第３の実施の形態を示す図である。尚、信号抽出
の領域としては既に説明したように図４に示すように設
定されているものとする。

【００５９】即ち、この図３に示す実施の形態の装置で
は、エリアゲート５，１１をそれぞれ独立にゲーティン
グ制御し、エリアゲート５を介して上記対象領域Ｙにつ
いての被写体像の高周波成分を抽出するようにしてい
る。そして他方のエリアゲート１１では上記エリアゲー
ト５による信号抽出タイミングに先立って、対象領域Ｙ
の画像信号の撮像素子２からの読出し以前にその信号読
出しがなされる上記領域Ｚの画像信号を抽出し、積分処
理によって前記合焦対象領域Ｙの画像信号が読み出され
る前に、その被写体像の平均的信号成分ＳA を求めるも
のとなっている。

【００６０】そしてこの積分器１２にて求められる平均
的信号成分ＳA をＡ／Ｄ変換器１４に対するディジタル
化基準信号Ｖref.として直接的に与え、その後、前記エ
リアゲート５を介して抽出される被写体像の高周波成分
を上記ディジタル化基準信号Ｖref.を用いてディジタル
変換する。そしてこのディジタル変換された高周波成分
を逐次システムコントローラ６のメモリ６ａに格納し、
前述した対象領域Ｙに亘って積分するように構成されて
いる。

【００６１】ところでＡ／Ｄ変換は、基本的には入力ア
ナログ信号を所定のディジタル化基準信号Ｖref.を用い
て量子化することによりなされ、通常は予め定められた
一定のディジタル化基準信号Ｖref.を与えた状態で入力
アナログ信号のディジタル化処理が行われる。

【００６２】ここで比較の為に前述した図２に示すディ
ジタル化信号処理を振り返って考察してみると、エリア
ゲート５を介して抽出される被写体像の高周波成分を変
換するＡ／Ｄ変換器９ａは、その高周波成分（アナログ
値ＳBA）をディジタル化基準信号Ｖref.にて量子化し、
［ＳBA／Ｖref.］としてそのディジタル値ＳBDを求めて
いる。またＡ／Ｄ変換器９ｂは、上記被写体像信号（ア
ナログ値ＳAA）をディジタル化基準信号Ｖref.にて量子
化し、［ＳAA／Ｖref.］としてそのディジタル値ＳADを
求めている。

【００６３】しかして積分処理によって求められる被写
体像の平均的信号成分ＳA は［＝ΣＳAD］で示され、ま
たその高周波成分ＳB は［＝ΣＳBD］で示されることか
ら、その正規化処理は

【００６４】

【数３】

【００６５】としてなされることを意味する。

【００６６】一方、この第３の実施の形態ではディジタ
ル化基準信号Ｖref.として上記平均的信号成分ＳA （ア
ナログ量）を与えているので、図３に示したＡ／Ｄ変換
器１４は［ＳBA／ＳA ］として、その出力値ＳD を求め
ていることになる。従ってその積分値Ｓをシステムコン
トローラ６にてディジタル演算にて求めれば、

【００６７】

【数４】

【００６８】なる意味を持つことになる。この結果、Ａ
／Ｄ変換器の特性を利用して前述した高周波成分の正規
化を行うことが可能となり、簡易に、且つ効率的に被写
体像のコントラスト情報を求めることが可能となる。

【００６９】即ち、このようにしてコントラスト情報の
算出処理を行うようにすれば、１つのＡ／Ｄ変換器１４
を有効に用いて信号処理することができ、且つその信号
処理演算量も大幅に少なくなるので、簡易にして効率的
にその信号処理の高速化を図り、またその信号処理負担
も大幅に軽減することが可能となる。またその信号処理
精度も十分高くすることが可能となる。

【００７０】尚、この例では合焦対象領域Ｙよりも先行
して被写体像信号の読出しがなされる領域として上記合
焦対象領域Ｙの上部に平均的信号成分ＳA を求める為の
領域Ｚを設定したが、撮像素子２からの信号読出しを、
その画面の下側から逆向きに行うことが可能なシステム
にあっては、図４中一点鎖線領域として示すように合焦
対象領域Ｙの下部に平均的信号成分ＳA を求める為の領
域を定めるようにすれば良い。

【００７１】このようにすれば、一般的な被写体画像に
あっては画面中央部の合焦対象領域Ｙに関連の強い画像
領域が画面下部に多いことから、画面上方部に平均的信
号成分ＳA を求める為の領域Ｚを設定する場合よりも不
確定要素が低減されるので、より精度の高い信号処理を
行うことが可能となる。

【００７２】以上、本発明に係る合焦調節装置の幾つか
の実施の形態について説明したように、本発明では被写
体像の高周波成分をその平均的信号成分にて正規化し、
これをコントラスト情報として合焦調節に供するものと
なっている。

【００７３】このようにして正規化された被写体像の高
周波成分によれば、仮に被写体照明光が交流電源周波数
の影響を受けてゆらぎを生じており、この照明光のゆら
ぎの周波数（周期）と撮像素子２における被写体像の撮
像周期との間にずれがある場合であっても、上記照明光
のゆらぎの影響を受けることのないコントラスト情報を
効果的に求めることができる。しかも前述した実施の形
態にて示すように比較的簡単な処理により、また簡単な
ハードウェア構成のシステムにより高速にコントラスト
情報を求めて合焦調節を行うことができる。この結果、
撮像素子を用いて被写体像を電子的に撮像する種々の電
子カメラに適用して、その撮像光学系の合焦調節を効果
的に行わせることができる等の実用上多大なる効果が奏
せられる。

【００７４】尚、本発明は上述した実施の形態に限定さ
れるものではない。例えば撮像画面のどの領域を合焦調
節の対象領域とするか、またその領域の大きさをどの程
度に設定するか等は、電子カメラにおける合焦仕様に応
じて定めれば良いものである。また被写体像信号の高周
波成分をどの程度の周波数帯域の信号として抽出するか
等についても、その仕様に応じて定めれば良いものであ
る。また実施の形態では高周波成分を積分してコントラ
スト情報を求めたが、高周波成分に対するピーク検出等
によりコントラスト情報を求めることも勿論可能であ
る。また合焦調節の為の処理対象とする被写体像信号と
しては、前処理回路３を介して求められる色分離信号で
あっても良く、或いは撮像素子２から読み出された被写
体像信号そのものであっても良い。更にはγ補正が施さ
れた撮像信号等であっても良いことは云うまでもない。
その他、撮像光学系レンズとしては単焦点レンズに限ら
ず、所謂ズームレンズであっても良いことは勿論のこと
であり、要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
写体像中の予め特定された領域の信号成分から求められ
る被写体像信号の高周波成分を、この高周波成分が求め
られる領域と同一ではない所定領域の信号成分から求め
られる被写体像信号の平均的信号成分にて正規化して合
焦調節の為のコントラスト情報として用いるので、被写
体照明光のゆらぎに起因するフリッカの問題を生じるこ
となしに効果的に合焦調節を行うことが可能となる。

【００７６】よって、情報取得のための領域設定の自由
度が増し、例えば、従来ではフォーカシングのための最
適領域設定と測光のための最適領域設定とは必ずしも一
致しないという事情から、一般にはデータを兼用し得な
かったような場合においても、正規化のための情報たる
平均的信号成分を測光回路のデータに兼用することが容
易になり、回路規模の縮小や制御演算の簡単化が図られ
るといった効果が得られる。

【００７７】このように本発明によれば、簡易なハード
ウェア構成で、簡易な処理により高速に、しかも高精度
に合焦調節を行わせることを可能とする等の実用上多大
なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る合焦調節装置
の概略構成図。

【図２】第２の実施の形態に係る合焦調節装置の概略構
成図。

【図３】第３の実施の形態に係る合焦調節装置の概略構
成図。

【図４】第３の実施の形態における合焦調節対象領域と
平均的信号成分検出領域との関係を示す図。

【図５】従来提唱されている合焦調節装置の概略構成
図。

【図６】被写体像のコントラスト情報に従う合焦調節の
形態を模式的に示す図。

【図７】山登り法による合焦調節の制御手順の例を示す
図。

【図８】被写体照明光のゆらぎに起因する被写体像信号
のフリッカとこれによる問題点を説明する為の模式的な
信号図。

【符号の説明】

１…撮像光学系レンズ ２…撮像素子 ３…前処理回路 ４…フィルタ回路（被写体像信号の高周波成分抽出手
段） ５…エリアゲート ６…システムコントローラ ６ａ…メモリ ６ｂ…演算プロセッサ ７…検波器 ８…積分器 ９，９ａ，９ｂ…Ａ／Ｄ変換器 １０…フォーカシング回路 １１…エリアゲート １２…積分器 １３…除算器 １４…Ａ／Ｄ変換器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像光学系を介して撮像素子上に結像さ
   れる被写体像の鮮鋭度を検出して、当該鮮鋭度が高くな
   るように前記撮像光学系を被写体に対して合焦調節する
   合焦調節装置において、 前記撮像素子にて撮像される被写体像信号の平均的信号
   成分を検出する第１の検出手段と、 前記撮像素子にて撮像される被写体像信号の高周波成分
   を検出する第２の検出手段と、 前記第１の検出手段における被写体像信号の平均的信号
   成分の検出領域である第１の領域を特定する第１のゲー
   ト手段と、 前記第２の検出手段における被写体像信号の高周波成分
   の検出領域であって上記第１の領域とは同一でない第２
   の領域を特定する第２のゲート手段と、 前記第２の検出手段にて検出された前記第２の領域に関
   する高周波成分を前記第１の検出手段にて検出された前
   記第１の領域に関する平均的信号成分にて正規化して前
   記合焦調節の為の鮮鋭度を示す信号を生成する手段と、 を具備したことを特徴とする合焦調節装置。
2. 【請求項２】 上記正規化をディジタル演算で行なうこ
   とを特徴とする請求項１に記載の合焦調節装置。