JP2002311326A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像装置のセット個体のばらつきに影響を受
けることなく、セット間の自動焦点調節機能の性能ばら
つきをなくす。 【解決手段】 焦点検出領域を移動させ撮影画面の複数
箇所で焦点信号の値を測定し得られた焦点信号の最小値
から比較基準値となるノイズレベルを設定することによ
り、自動焦点調節機能の撮像装置のセット間における性
能ばらつきをなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銀塩フィルムカメ
ラ，電子スチルカメラ，ビデオカメラなどの自動焦点調
節機能を有し、特に焦点検出領域を可変する機能を備え
た撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のビデオカメラなどの撮像装置にお
いて、重要な機能の１つである自動焦点調節（オートフ
ォーカス）機能については、既に何種類かの方式が提
案，実施されている。その中の１つの例であり、現在の
主流となっているものとしてビデオカメラの映像信号を
利用する方式（以下、山登り方式と称する）がある。こ
の山登り方式については、例えば「山登りサーボ方式に
よるテレビカメラの自動焦点調整」（「ＮＨＫ技術研
究」第１７巻 第１号 ２１頁 昭和４０年発行 石田
他）の論文に詳細に発表されている。

【０００３】前記の方式はレンズを介して得られた被写
体情報を利用する、いわゆるパッシブ方式の一つに分類
される。この他のパッシブ方式には、撮影レンズとは別
の光学系を用い被写体の位相差を検出してレンズの合焦
位置を検出する位相差検出方式などがある。

【０００４】また、前記のパッシブ方式に対して、焦点
調節装置より赤外線などを発して被写体の距離を測定し
て自動焦点調節を行う、いわゆるアクティブ方式も提案
されている。

【０００５】現在のビデオカメラの自動焦点調節機能
は、前述の「山登り方式」が主流となっている。この方
式は焦点調節に映像信号そのものを利用するため、他の
方式に比べ、合焦精度が高い、別の光学系を必要としな
いなど多くの特長を持つ。

【０００６】この「山登り方式」は、映像信号の一定値
以上の周波数成分（以下、高周波成分と称する）のレベ
ルが被写体像のコントラストの度合いに対応することを
利用した方式であり、その高周波成分のレベルから被写
体のピント情報となる一定期間（例えば、１フィール
ド）の代表値（以下、焦点信号と称する）を検出した
時、被写体のボケの度合いが小さくなる。すなわちコン
トラストが高くなる程その焦点信号のレベルは高くな
り、合焦点でピークとなる山を形成する。この性質を利
用して、焦点信号が最大となるようにレンズ位置を移
動，制御する（以下、山登り制御と称する）ことで焦点
調節させるものである。

【０００７】以下に、従来例の前記山登り制御を用いた
自動焦点調節機能を有する撮像装置について、その概略
構成を示す図３を用いて説明する。図３において、１は
撮影レンズで４個のレンズ群により構成されている（各
レンズは便宜上、各々１枚の凹レンズもしくは凸レンズ
より構成する）。１ａは焦点調節用レンズ部であり、レ
ンズ駆動手段（例えば、ステッピングモータ等）６によ
り位置制御される。

【０００８】被写体の光学像は、撮像手段となる撮像素
子（例えば、ＣＣＤ等）２上に結像される。撮像素子２
は結像した被写体像を光電変換し、時系列信号として出
力する。カメラプロセス回路３は撮像素子２の出力に各
種信号処理を施し、所定の映像信号Ｃ０（例えば、ＮＴ
ＳＣ信号等）を生成する。ここでいう各種信号処理とは
撮像素子２より出力される時系列信号を所要の同期合
成，変調および補正処理することである。

【０００９】焦点信号検出回路４は、カメラプロセス回
路３より出力される信号のうち、輝度信号Ｙを低周波帯
域通過フィルタ（以下、ＬＰＦと称する）１１により積
分してノイズ成分を除去し、その後、高周波帯域通過フ
ィルタ（以下、ＨＰＦと称する）１２により微分して被
写体のコントラストの度合いに相当する信号を生成す
る。この信号は絶対値化し、検波器１３でそのピーク値
を１走査期間毎に検出し、加算器１４で１フィールドの
限定領域内で累積加算し、焦点信号ＶＦとしてフィール
ド周期で出力される。ここで、輝度信号Ｙは１フィール
ドの画像において焦点信号を検出する領域でゲートがか
けられた信号とする。

【００１０】レンズ制御部５では、焦点信号検出回路４
から出力された過去のフィールドにおける焦点信号と現
在のフィールド焦点信号との差分値△ＶＦが演算され、
この差分値△ＶＦの絶対値より、撮影レンズの合焦状態
が判断される。

【００１１】また、焦点信号ＶＦが、予めコントラスト
のない被写体に対して照度条件を変えて焦点信号を測定
して得られた値を基に設定されたスレッショルドレベル
（以下、ノイズレベルと称する）より低い場合は、山登
り動作を再起動させるようにレンズを制御する信号がレ
ンズ駆動手段６へ出力される。焦点調節用レンズ部１ａ
はこの制御信号に基づきレンズ駆動手段６により合焦位
置へ駆動され、自動焦点調節が実行される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の従来の自動焦点調節機能を有する撮像装置に
おいて、予めコントラストのない被写体に対して照度条
件を変えて焦点信号を測定し得られた値を基に設定され
たノイズレベルは、撮像装置の部品ばらつき等によって
セット毎に得られる焦点信号が異なることから、セット
毎に測定を行う必要があった。しかしながら、その設定
処理がわずらわしいために、代表セットに対して測定を
行った結果に基づきセット全体のノイズレベルとして設
定することが行われ、このためにセット個体に合ったノ
イズレベルの設定がなされていない状況であった。この
結果、セット間で自動焦点調節機能の性能にばらつきが
生じるという問題があった。

【００１３】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ことに指向するものであり、撮像装置のセット個体のば
らつきに影響を受けることなく、性能ばらつきをなくし
て安定したセット間の自動焦点調節機能を得ることを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る撮像装置は、撮影レンズを介して得ら
れる被写体像を光電変換する撮像手段と、撮像手段の出
力に一定の信号処理を施し映像信号を出力する信号処理
手段と、信号処理手段にて生成される映像信号から一定
値以上の周波数成分を抽出し焦点信号を検出する焦点信
号検出手段と、焦点信号検出手段に接続され焦点信号を
検出する焦点検出領域を制御するゲート制御手段と、撮
影レンズの一部であってピント調節機能を有する焦点調
節用レンズ部を撮影レンズの光軸上に沿って移動させピ
ント調節を行うレンズ駆動手段と、ゲート制御手段を用
い撮影画面の複数箇所で焦点信号を検出し、焦点信号検
出手段の結果から最小レベルとなる焦点信号を抽出する
抽出手段とを有し、抽出手段から抽出された値に基づき
比較基準値を設定し、またゲート制御手段を用いピント
調節を目的とする位置から焦点信号を検出し、この焦点
信号と比較基準値とを比較して自動焦点調節することを
特徴とする。

【００１５】また、前記焦点信号検出手段により抽出さ
れる周波数成分を変化させたとき、前記比較基準値を設
定し直すことを特徴とするように構成したものである。

【００１６】前記構成によれば、セット個体のばらつき
に影響を受けることなくセット間の自動焦点調節機能の
性能ばらつきをなくすことができ、さらに、抽出される
周波数成分を変化させたとき、比較基準値を設定し直す
ことにより比較基準値の整合性を保つことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にお
ける実施の形態を詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の実施の形態における自動焦
点調節機能を有する撮像装置の概略構成を示すブロック
図である。ここで、前記従来例を示す図３において説明
した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するもの
には同一の符号を付してこれを示す。図１において、１
は焦点調節用レンズ部１ａを含む撮影レンズであり、被
写体の像を撮像素子２上に結ぶ。また、カメラプロセス
回路３は、撮像素子２より得られる電気信号に各種信号
処理を施し、所定の映像信号Ｃ０を出力する。ここでの
各種信号処理とは撮像素子２より出力される時系列信号
を所要の同期合成，変調および補正処理することであ
る。

【００１９】焦点信号検出回路４は、カメラプロセス回
路３より出力される輝度信号Ｙより、撮影画面上の所定
の検出領域を設定するゲート制御部１６により設定され
た領域内のピント状態に対応した焦点信号ＶＦをフィー
ルド周期で演算し出力する。出力された焦点信号は、レ
ンズ制御部５に入力される。

【００２０】レンズ制御部５はモータ駆動部７にステッ
ピングモータ８の駆動速度、および駆動方向を各々規定
するクロック信号ＣＫ、および正逆転信号ＲＥＶを供給
し、焦点調節用レンズ部１ａを駆動するように構成され
ている。

【００２１】また、レンズ制御部５では、焦点信号検出
回路４の過去２フィールド分の出力値、すなわち焦点信
号ＶＦを保持し、両者の差分値△ＶＦを演算し、この差
分値△ＶＦの符号、差分値△ＶＦの絶対値および焦点信
号ＶＦの絶対値より撮影レンズ１の合焦状態を判断し、
モータ駆動部７に焦点調節用レンズ部１ａの駆動速度、
および駆動方向を規定する信号を供給する。

【００２２】モータ駆動部７は、レンズ制御部５の信号
に基づき焦点調節用レンズ部１ａを駆動し、所定の位置
まで移動させ、焦点信号が最大になるように焦点調節が
実行され、合焦状態に到達する。以上が基本的な山登り
制御の動作説明である。

【００２３】次に、本発明の要点である被写体の変化検
出に関して、図１，図２（ａ）の画面を示す図および図
２（ｂ）のフローチャートを参照しながら説明する。い
ま、画面内の被写体の測距ゾーンにおいて一連の焦点調
節動作が完了し、合焦状態に到達したとする（Ｓ１）。
１フィールドの画像において焦点信号を検出する領域を
選択するゲート位置設定部１５は、撮影画面の中央部と
周辺部から焦点信号を取り込むために焦点信号を検出す
る領域を制御するゲート制御部１６を操作し、焦点信号
を検出する領域のゲートのサイズは変化させないで、複
数箇所の測距ゾーンの焦点信号を取り込む（Ｓ２）。そ
の後、焦点信号を検出する領域は元の撮影画面位置に戻
す。

【００２４】その後、取り込んだ焦点信号から最小値と
なる値を抽出し（Ｓ３）、抽出した焦点信号を比較基準
値のノイズレベルとする。前記の合焦状態に到達してか
らノイズレベルを設定するまでの間、焦点信号ＶＦの更
新は中断される。レンズ制御部５では、このノイズレベ
ルを記憶し、フィールド周期で出力される焦点信号ＶＦ
と比較する（Ｓ４）。比較の結果、焦点信号ＶＦがノイ
ズレベル以下となったとき被写体に変化があったと判断
し、焦点調節動作を再度開始する。

【００２５】以上に示す動作により、本実施の形態の自
動焦点調節機能を有する撮像装置によれば、セット個体
のばらつきに影響を受けることなく被写体変化を確実に
捉えることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予めノイズレベルをマイクロコンピュータの内部のメモ
リ等に設定する必要なしに、撮像装置のセット個体のば
らつきに影響を受けることなくセット間の自動焦点調節
機能の性能ばらつきをなくすことができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である自動焦点調節機能を
有する撮像装置の概略構成を示すブロック図

【図２】（ａ）は画面の測距ゾーンを説明する図、
（ｂ）は比較基準値を求めるフローチャート

【図３】従来の自動焦点調節機能を有する撮像装置の概
略構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ 撮影レンズ １ａ 焦点調節用レンズ部 ２ 撮像素子 ３ カメラプロセス回路 ４ 焦点信号検出回路 ５ レンズ制御部 ６ レンズ駆動手段 ７ モータ駆動部 ８ ステッピングモータ １１ ＬＰＦ（低周波帯域通過フィルタ） １２ ＨＰＦ（高周波帯域通過フィルタ） １３ 検波器 １４ 加算器 １５ ゲート位置設定部 １６ ゲート制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H011 BA31 BB04 2H051 BA45 BA47 CB22 DA07 DA31 DB01 DB02 5C022 AB29 AB30 AC42 AC54 AC69 AC74

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズを介して得られる被写体像を
   光電変換する撮像手段と、前記撮像手段の出力に一定の
   信号処理を施し映像信号を出力する信号処理手段と、前
   記信号処理手段にて生成される前記映像信号から一定値
   以上の周波数成分を抽出し焦点信号を検出する焦点信号
   検出手段と、前記焦点信号検出手段に接続され前記焦点
   信号を検出する焦点検出領域を制御するゲート制御手段
   と、前記撮影レンズの一部であってピント調節機能を有
   する焦点調節用レンズ部を前記撮影レンズの光軸上に沿
   って移動させピント調節を行うレンズ駆動手段と、前記
   ゲート制御手段を用い撮影画面の複数箇所で前記焦点信
   号を検出し、前記焦点信号検出手段の結果から最小レベ
   ルとなる前記焦点信号を抽出する抽出手段とを有し、 前記抽出手段から抽出された値に基づいて比較基準値を
   設定し、また前記ゲート制御手段を用いピント調節を目
   的とする位置の焦点信号を検出し、この焦点信号と前記
   比較基準値とを比較して自動焦点調節を行うことを特徴
   とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記焦点信号検出手段により抽出される
   周波数成分を変化させたとき、前記比較基準値を設定し
   直すことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。