JP2001339628A - ビデオカメラのオートフォーカス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビデオカメラによる撮像が低コントラストに
なっても最適なフォーカス制御を行えるビデオカメラの
オートフォーカス装置を提供する。 【解決手段】 ＣＣＤ６からの映像信号の高周波成分を
所定の水平期間毎に取り込んでその高周波成分から複数
のピーク値を検出してメモリ３０に保存する水平ピーク
検出回路２９と、制御信号に基づいて水平期間毎のピー
ク値をメモリ３０から複数読み込んで水平方向に積分す
る水平積分回路３１と、その積分された値を１画面分に
ついて垂直方向に積分して積算レベルＦＶを生成する垂
直積分回路３２と、生成された最初の積算レベルＦＶと
その後に生成された積算レベルＦＶとに基づいてフォー
カスレンズ１の移動を制御し、最初の積算レベルＦＶと
その後に生成された積算レベルＦＶから変化量を算出し
て予め設定された下限基準値と比較し、変化量が下限基
準値よりも小さいときは水平期間毎のピーク値を複数選
択させる制御信号を水平積分回路３１に出力するマイコ
ン回路５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号を用いて
フォーカス制御を行うビデオカメラのオートフォーカス
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より周知のビデオカメラにはオート
フォーカス装置が内蔵されている。映像信号を用いてフ
ォーカス制御を行う装置として例えば図４に示すものが
ある。図４は従来のビデオカメラのオートフォーカス装
置を示すブロック回路図であり、図中に示すフォーカス
レンズ１はモータ３を駆動源とするレンズ駆動機構２の
動作に基づいて前後に移動し、モータ３はドライバ４を
介して接続されたマイクロコンピュータ（マイコン）回
路５の回動制御に基づいて駆動する。

【０００３】ＣＣＤ６はフォーカスレンズ１を介して入
ってきた被写体の映像を映像信号に変換し、ビデオ回路
７はＣＣＤ６によって変換された映像信号に基づいて輝
度信号を生成する。

【０００４】焦点評価回路８は、ビデオ回路７からの輝
度信号（１画面分）のうち高周波成分を通過させるハイ
パスフィルタ（ＨＰＦ）９と、ＨＰＦ９を通過した高周
波成分の信号を検波する検波回路１０と、検波回路１０
により検波された１画面分の検波信号を積分し、高周波
成分の焦点評価値ＦＶを得る積分回路１１とで構成され
ている。

【０００５】この積分回路１１は、図５に示すように水
平ピーク検出回路１１ａと、垂直積分回路１１ｂとから
なっている。図６に示すように、水平ピーク検出回路１
１ａは、検波回路１０により検波された高周波成分の最
大値（最大のピークを有する波形）を１水平期間内にお
いて水平積分（水平ピーク値）する。そして、垂直積分
回路１１ｂが１水平期間毎に水平積分された複数の水平
ピーク値を垂直期間内で垂直積分し、焦点評価値ＦＶを
マイコン回路５に出力する。

【０００６】次に、輝度信号に基づいて逐次得られる焦
点評価値ＦＶに応じてフォーカス制御を実行するマイコ
ン回路の動作を図７に基づいて説明する。図７は従来の
ビデオカメラのオートフォーカス装置におけるマイコン
回路の動作を示すフローチャートである。

【０００７】先ず、フォーカスレンズ１の現在位置の焦
点評価値ＦＶ［ｉ］を焦点評価回路８を通じて検出し
て、内蔵のＲＡＭ（図示せず）にデータとして保存する
（Ｓ１）、。次に、フォーカスレンズ１を例えば僅かに
前方へ移動させてその位置での焦点評価値ＦＶ［ｉ＋
１］を検出し（Ｓ２，Ｓ３）、前記焦点評価値ＦＶ
［ｉ］と比較する（Ｓ４）。この時、ＦＶ［ｉ＋１］＝
ＦＶ［ｉ］であればフォーカスレンズ１をその位置で停
止させ（Ｓ５）、ＦＶ［ｉ＋１］とＦＶ［ｉ］とが同一
レベルでないときはＦＶ［ｉ＋１］＞ＦＶ［ｉ］である
かどうかを判定する（Ｓ６）。

【０００８】フォーカスレンズ１を僅かに前方へ移動さ
せたときの焦点評価値ＦＶ［ｉ＋１］の方が大きいとき
は前記と同様にフォーカスレンズ１をさらに前方へ移動
させ（Ｓ７）、最初に検出した焦点評価値ＦＶ［ｉ］の
方が大きいときは前記と逆方向の後方へフォーカスレン
ズ１を移動させる（Ｓ８）。

【０００９】そして、前記ＲＡＭにデータとして保存し
た焦点評価値ＦＶ［ｉ］をＦＶ［ｉ＋１］に書き換える
と共に、フォーカスレンズ１を停止又は移動（前方或い
は後方）させた位置での焦点評価値ＦＶ［ｉ＋２］を新
たに検出し（Ｓ３）、書き換えた焦点評価値ＦＶ［ｉ＋
１］と比較する（Ｓ４）。

【００１０】このように、フォーカスレンズ１は被写体
の映像をＣＣＤ６に合焦させる位置へ自動的に制御さ
れ、常に合焦状態でボケのない撮影や録画ができるよう
にしている。即ち、焦点評価値ＦＶは、フォーカスレン
ズ１が合焦位置にあるとき最大となり、合焦位置から前
後にずれたときは減衰し、このことからもフォーカスレ
ンズ１の位置と焦点評価値ＦＶの関係は図８に示すよう
に山形曲線となるが、フォーカス制御は常に矢印Ａ又は
矢印Ｂのように合焦位置へ収斂するように実行される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の制御方
式は、図８における山形曲線の微係数に基づいてフォー
カスレンズ１の移動制御を実行していることに他なら
ず、フォーカスレンズ１の移動方向は微係数の正負か
ら、また、その移動速度は微係数の絶対値から求めて適
応制御が行われている。

【００１２】しかし、実際のビデオカメラによる撮像で
は被写体が逐次変化しており、コントラストの高い絵柄
の場合と低い絵柄の場合とでは、図９に示すように山形
曲線が大きく異なるため、フォーカスレンズ１の位置が
同一であっても撮像された絵柄によって前記の微係数は
相違することになる。

【００１３】従って、フォーカスレンズ１が合焦位置か
らどの程度ずれているかの情報が絵柄の内容によって異
なることになり、ボケの度合が大きいときにはフォーカ
スレンズ１を高速で合焦点側へ移動させ、逆に映像のボ
ケが小さいときには緩やかに移動させるような最適な制
御が安定的に行えなかった。

【００１４】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、ビデオカメラによる撮像が低コントラス
トになっても最適なフォーカス制御を行えるビデオカメ
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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るビデオカメ
ラのオートフォーカス装置は、撮影された被写体の映像
信号を用いてフォーカスレンズを制御して合焦させるビ
デオカメラのオートフォーカス装置において、前記映像
信号の高周波成分毎の複数の水平ピーク値を水平期間毎
に検出して積分し、この積分された値を１画面分につい
て垂直方向に積分して焦点評価値を生成した後に、その
焦点評価値とその後に生成された焦点評価値とに基づい
て前記フォーカスレンズを制御させる焦点評価回路を備
えたことを要旨とする。

【００１６】また、前記焦点評価回路は、前記映像信号
の高周波成分を所定の水平期間毎に取り込んで当該高周
波成分から複数の水平ピーク値を検出する水平ピーク検
出手段と、前記水平ピーク値を保存するメモリと、制御
信号に基づいて水平期間毎の水平ピーク値を前記メモリ
から複数読み込んで水平方向に積分する水平積分手段
と、該水平積分手段により積分された値を１画面分につ
いて垂直方向に積分して焦点評価値を生成する垂直積分
手段と、該垂直積分手段により生成された最初の焦点評
価値とその後に生成された焦点評価値とに基づいて前記
フォーカスレンズの移動を制御する第１制御手段とから
なることを要旨とする。

【００１７】また、前記焦点評価回路は、前記垂直積分
手段で得られた最初の焦点評価値とその後に生成された
焦点評価値から変化量を算出して予め設定された下限基
準値と比較し、前記変化量が下限基準値よりも小さいと
きは水平期間毎の水平ピーク値を複数選択させる前記制
御信号を出力する第２制御手段とを備えたことを要旨と
する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ビデオカメラのオートフォーカス装置を図１及び図２に
基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係るビ
デオカメラのオートフォーカス装置の構成を示すブロッ
ク回路図、図２は実施の形態における積分回路の信号処
理の説明図である。

【００１９】本実施の形態のオートフォーカス装置は、
フォーカスレンズ１と、モータ３の駆動に基づいてフォ
ーカスレンズ１を前後に移動させるレンズ駆動機構２
と、本発明の第１及び第２制御手段の機能を有し、輝度
信号に基づいて逐次得られる焦点評価値ＦＶに応じてモ
ータ３の回動制御をドライバ４を介して実行するマイコ
ン回路５と、フォーカスレンズ１を介して入ってきた被
写体の映像を映像信号に変換するＣＣＤ６と、カメラ信
号処理回路２１とを備えたものである。

【００２０】このカメラ信号処理回路２１は、ＣＣＤ６
からの映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバ
ータ２２と、そのデジタル信号に基づいて輝度信号（１
画面分）を生成するカメラ回路２３と、焦点評価回路２
４と、タイミングジェネレータ回路２５とからなってい
る。

【００２１】前記焦点評価回路２４は、カメラ回路２３
からの輝度信号（１画面分）のうち高周波成分のみを通
過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２６と、このＨＰ
Ｆ２６を通過した高周波成分の信号を検波する検波回路
２７と、積分回路２８とを備えている。この積分回路２
８は、水平ピーク検出回路２９と、メモリ３０と、水平
積分回路３１と、垂直積分回路３２とから構成されてい
る。

【００２２】水平ピーク検出回路２９は、図２（ａ）に
示すようにタイミングジェネレータ回路２５で決められ
た水平期間毎に高周波成分の水平ピーク値を検出し、メ
モリ３０は水平ピーク検出回路２９により検出された水
平ピーク値を保存し（図２（ｂ）参照）、水平積分回路
３１はメモリ３０に保存された水平期間毎の複数の水平
ピーク値をマイコン回路５の制御に基づいて所定数、例
えば「１」又は「３」の水平ピーク値を選択して水平積
分する（図２（ｃ）参照）。

【００２３】また、垂直積分回路３２は、水平積分回路
３１により水平積分された水平期間毎の水平ピーク値を
１画面分について垂直積分し、高周波成分の焦点評価値
ＦＶを生成する（図２（ｄ）参照）。

【００２４】次に、本実施の形態の動作を図３に基づい
て説明する。図３は実施の形態に係るビデオカメラのオ
ートフォーカス装置におけるマイコン回路の動作を示す
フローチャートである。

【００２５】先ず、初期状態として水平積分回路３１で
水平積分する回数を「１」とし（Ｓ１１）、次いで、フ
ォーカスレンズ１の現在位置の焦点評価値ＦＶ［ｉ］を
検出し（Ｓ１２）、内蔵のＲＡＭ（図示せず）にセーブ
する。

【００２６】そして、フォーカスレンズ１を例えば僅か
に前方へ移動させてその位置での焦点評価値ＦＶ［ｉ＋
１］を検出し（Ｓ１３，Ｓ１４）、最初に検出した焦点
評価値ＦＶ［ｉ］と同じ値かどうかを判定する（Ｓ１
５）。

【００２７】この時、ＦＶ［ｉ＋１］＝ＦＶ［ｉ］であ
ればフォーカスレンズ１をその位置で停止させ（Ｓ１
６）、ＦＶ［ｉ＋１］＝ＦＶ［ｉ］でないときはＦＶ
［ｉ＋１］＞ＦＶ［ｉ］かどうかを判定する（Ｓ１
７）。

【００２８】焦点評価値ＦＶ［ｉ＋１］の方が大きいと
きはフォーカスレンズ１をさらに前方へ移動させ（Ｓ１
８）、逆に焦点評価値ＦＶ［ｉ］の方が大きいときはフ
ォーカスレンズ１を逆方向の後方へ移動させる（Ｓ１
９）。

【００２９】そして、最初に前方へ移動させたときの焦
点評価値ＦＶ［ｉ＋１］から移動前の焦点評価値ＦＶ
［ｉ］を減算して変化量の焦点評価値ＤＦＶ［ｉ］を求
め（Ｓ２０）、予め設定された下限基準値と上限基準値
の間にその変化量の焦点評価値ＤＦＶ［ｉ］が位置する
かどうかを判定する（Ｓ２１）。

【００３０】この変化量の焦点評価値ＤＦＶ［ｉ］が下
限基準値と上限基準値の間に位置するときはカウンタＪ
をリセットし（Ｓ２２）、変化量の焦点評価値ＤＦＶ
［ｉ］が前記範囲外にあるときはカウンタＪをインクリ
メントし（Ｓ２３）、予め設定された数値２０と比較す
る（Ｓ２４）。

【００３１】この数値２０は２０画面分に相当する値
で、カウンタＪの方が少ないときはＳ２９に進むが、カ
ウンタＪが数値２０よりも多いときは、変化量の焦点評
価値ＤＦＶ［ｉ］と下限基準値とを比較する（Ｓ２
５）。焦点評価値ＤＦＶ［ｉ］が下限基準値よりも大き
いときは水平積分回数「１」を選択し（Ｓ２６）、焦点
評価値ＤＦＶ［ｉ］が下限基準値よりも小さいときは水
平積分回数「３」を選択し（Ｓ２７）、その旨を制御信
号として水平積分回路３１に出力する。

【００３２】一方、水平積分回路３１は、選択された水
平積分回数が「１」のとき、水平ピーク検出回路２９に
よって１水平期間内に検出された複数の水平ピーク値の
中から最大値を水平期間毎にメモリ３０から取り込んで
水平積分して垂直積分回路３２に出力する。

【００３３】また、選択された水平積分回数が「３」の
ときは、水平ピーク検出回路２９によって１水平期間内
に検出された複数の水平ピーク値のうち最大から順に３
番目までの各水平ピーク値をメモリ３０から読み出して
水平積分し、これを水平期間毎に行って垂直積分回路３
２に出力する。

【００３４】垂直積分回路３２は、水平積分回路３１に
より水平積分された水平期間毎の水平ピーク値を１画面
分について垂直積分し、高周波成分の焦点評価値ＦＶを
生成し、マイコン回路５に出力する。

【００３５】この時、マイコン回路５は、Ｓ２８におい
てカウンタＪをリセットし、前記ＲＡＭに保存した焦点
評価値ＦＶ［ｉ］を焦点評価値ＦＶ［ｉ＋１］に書き換
え（Ｓ２９）、Ｓ１４において新たな焦点評価値ＦＶ
［ｉ＋２］を検出する。つまり、垂直積分回路３２から
出力された焦点評価値ＦＶをＦＶ［ｉ＋２］として検出
する。

【００３６】このように本実施の形態においては、最初
に前方へ移動させたときの焦点評価値ＦＶ［ｉ＋１］か
ら移動前の焦点評価値ＦＶ［ｉ］を減算して得られる変
化量の焦点評価値ＤＦＶ［ｉ］が下限基準値よりも小さ
いときは、水平積分回数を「３」にして１画面に相当す
る最終の垂直積分値が大きくなるようにしたので、低コ
ントラスト状態の映像の絵柄でも焦点評価値が大きくな
り、このため、図８に示すような山形曲線が安定して得
られ、最適なフォーカス制御を行えるという効果があ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、映像信号
の高周波成分を所定の水平期間毎に取り込んでその高周
波成分から複数の水平ピーク値を検出してメモリに保存
し、制御信号に基づいて水平期間毎の水平ピーク値をメ
モりから複数読み込んで水平方向に積分する。

【００３８】そして、水平方向に積分された値を１画面
分について垂直方向に積分して焦点評価値を生成し、生
成された最初の焦点評価値と、その後に生成された焦点
評価値から変化量を算出して予め設定された下限基準値
と比較し、その変化量が下限基準値よりも小さいときは
水平期間毎の水平ピーク値を複数選択させるようにす
る。

【００３９】このため、低コントラスト状態の映像の絵
柄でも焦点評価値が大きくなるので、従来よりも焦点判
別に適した山形曲線が安定して得られ、最適なフォーカ
ス制御を行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るビデオカメラのオー
トフォーカス装置の構成を示すブロック回路図である。

【図２】実施の形態における積分回路の信号処理の説明
図である。

【図３】実施の形態に係るビデオカメラのオートフォー
カス装置におけるマイコン回路の動作を示すフローチャ
ートである。

【図４】従来のビデオカメラのオートフォーカス装置を
示すブロック回路図である。

【図５】従来の積分回路の構成を示すブロック回路図で
ある。

【図６】従来の積分回路の信号処理の説明図である。

【図７】従来のビデオカメラのオートフォーカス装置に
おけるマイコン回路の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】積算レベルとフォーカスレンズの位置の関係を
説明するための曲線図である。

【図９】映像のコントラストの高低に応じて異なる積算
レベルとフォーカスレンズの位置の関係を説明するため
の曲線図である。

【符号の説明】

１ フォーカスレンズ ２ レンズ駆動機構 ５ マイクロコンピュータ回路 ６ ＣＣＤ ２１ カメラ信号処理回路 ２２ Ａ／Ｄコンバータ ２３ カメラ回路 ２４ 焦点評価回路 ２５ タイミングジェネレータ回路 ２６ ハイパスフィルタ ２７ 検波回路 ２８ 積分回路 ２９ 水平ピーク検出回路 ３０ メモリ ３１ 水平積分回路 ３２ 垂直積分回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影された被写体の映像信号を用いてフ
   ォーカスレンズを制御して合焦させるビデオカメラのオ
   ートフォーカス装置において、 前記映像信号の高周波成分毎の複数の水平ピーク値を水
   平期間毎に検出して積分し、この積分された値を１画面
   分について垂直方向に積分して焦点評価値を生成した後
   に、その焦点評価値とその後に生成された焦点評価値と
   に基づいて前記フォーカスレンズを制御させる焦点評価
   回路を備えたビデオカメラのオートフォーカス装置。
2. 【請求項２】 前記焦点評価回路は、 前記映像信号の高周波成分を所定の水平期間毎に取り込
   んで当該高周波成分から複数の水平ピーク値を検出する
   水平ピーク検出手段と、 前記水平ピーク値を保存するメモリと、 制御信号に基づいて水平期間毎の水平ピーク値を前記メ
   モリから複数読み込んで水平方向に積分する水平積分手
   段と、 該水平積分手段により積分された値を１画面分について
   垂直方向に積分して焦点評価値を生成する垂直積分手段
   と、 該垂直積分手段により生成された最初の焦点評価値とそ
   の後に生成された焦点評価値とに基づいて前記フォーカ
   スレンズの移動を制御する第１制御手段とを有すること
   を特徴とする請求項１記載のビデオカメラのオートフォ
   ーカス装置。
3. 【請求項３】 前記焦点評価回路は、 前記垂直積分手段で得られた最初の焦点評価値とその後
   に生成された焦点評価値から変化量を算出して予め設定
   された下限基準値と比較し、前記変化量が下限基準値よ
   りも小さいときは水平期間毎の水平ピーク値を複数選択
   させる前記制御信号を出力する第２制御手段とを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のビデオカメラの
   オートフォーカス装置。