JP2529668B2 - ビデオ撮像装置の自動合焦方法 - Google Patents
ビデオ撮像装置の自動合焦方法Info
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- JP2529668B2 JP2529668B2 JP61077573A JP7757386A JP2529668B2 JP 2529668 B2 JP2529668 B2 JP 2529668B2 JP 61077573 A JP61077573 A JP 61077573A JP 7757386 A JP7757386 A JP 7757386A JP 2529668 B2 JP2529668 B2 JP 2529668B2
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
- H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は対物レンズを有し、ディジタル像を発生する
ビデオ撮像装置の自動合焦方法に関するものである。
ビデオ撮像装置の自動合焦方法に関するものである。
本発明は、動作状態にしばしば合焦補正を必要とする
場合に任意の型のビデオカメラに使用するに特に好適で
あり、特にゲルマニウム光学系がある屈折率、従って温
度と共に変化する焦点距離を有する赤外線カメラに好適
である。
場合に任意の型のビデオカメラに使用するに特に好適で
あり、特にゲルマニウム光学系がある屈折率、従って温
度と共に変化する焦点距離を有する赤外線カメラに好適
である。
ビデオカメラの自動合焦装置は米国特許第4,392,726
号明細書に記載されている。この従来の装置ではカメラ
の光検出面を像の高周波成分を積分する直流検出信号が
最大値に保持されるような位置に常時位置決めされるよ
うにする。この直流検出信号はサンプリング後アナログ
態様で微分しその後合成微分信号を或るしきい値と比較
する。この操作によって直流検出信号の最大値近くの点
をサンプルされた微分信号がしきい値以上となる時点の
点により規定する。しかし、サンプリング動作及びしき
い値との比較を考慮すると、かくして決まった点が微分
信号の零点と正確に一致せず、従って直流検出信号の最
大値を表わさなくなる。これがため、従来の装置では、
ビデオカメラの感光表面を予め定めた位置から直流検出
信号の最大値を得る位置まで変位する補正を行い得る手
段を設けるようにする。
号明細書に記載されている。この従来の装置ではカメラ
の光検出面を像の高周波成分を積分する直流検出信号が
最大値に保持されるような位置に常時位置決めされるよ
うにする。この直流検出信号はサンプリング後アナログ
態様で微分しその後合成微分信号を或るしきい値と比較
する。この操作によって直流検出信号の最大値近くの点
をサンプルされた微分信号がしきい値以上となる時点の
点により規定する。しかし、サンプリング動作及びしき
い値との比較を考慮すると、かくして決まった点が微分
信号の零点と正確に一致せず、従って直流検出信号の最
大値を表わさなくなる。これがため、従来の装置では、
ビデオカメラの感光表面を予め定めた位置から直流検出
信号の最大値を得る位置まで変位する補正を行い得る手
段を設けるようにする。
しかし、この従来装置には多数の欠点がある。即ち従
来の装置は、濾波、積分、サンプリング、微分、比較等
を含む、到来ビテオ信号に対する比較的複雑な、主とし
てアナログ処理を必要とする。その理由は、装置自体に
より生ずる統計的な誤差を補正する処理に上述した一連
の処理を加える必要があるからである。又、この従来の
装置は像が充分な高周波成分を有していない限り有効で
はなく、従ってこれはフィルムの景色が数個のディテー
ルのみを有している場合に対応しない。
来の装置は、濾波、積分、サンプリング、微分、比較等
を含む、到来ビテオ信号に対する比較的複雑な、主とし
てアナログ処理を必要とする。その理由は、装置自体に
より生ずる統計的な誤差を補正する処理に上述した一連
の処理を加える必要があるからである。又、この従来の
装置は像が充分な高周波成分を有していない限り有効で
はなく、従ってこれはフィルムの景色が数個のディテー
ルのみを有している場合に対応しない。
本発明の目的は、上述した欠点を除去し、像の輪郭の
純粋なディジタル解析に基づいて、充分簡単で且つ補正
を必要とせず、しかも多数の高周波成分を有する像及び
数個のディテールを有する像の双方に対し良好な結果を
生ずるようにしたビテオ撮像装置の自動合焦方法を提供
せんとするにある。
純粋なディジタル解析に基づいて、充分簡単で且つ補正
を必要とせず、しかも多数の高周波成分を有する像及び
数個のディテールを有する像の双方に対し良好な結果を
生ずるようにしたビテオ撮像装置の自動合焦方法を提供
せんとするにある。
本発明方法は、対物レンズを有しディジタル像を発生
するビデオ撮像装置の自動合焦を行うに当り、少なくと
も１つのディジタルオペレータを用いて１つのウインド
ウ内でディジタル像を解析し、１フィールドに対するデ
ィジタル像の輪郭の所定方向におけるいわゆる１次導関
数を得、次いでこれら１次導関数の絶対値をとり、その
後同一ウインドウ内で同一ディジタルオペレータにより
前記１次導関数の絶対値のいわゆる２次導関数を計算
し、次いでこれら２次導関数の絶対値をとり、最後に前
記ウインドウ内における２次導関数の絶対値の和によっ
て決まる品質パラメータを計算し、更にこの品質パラメ
ータの最大値が得られるように制御手段によりビデオ撮
像装置の対物レンズの位置を光軸方向に変位制御するよ
うにしたことを特徴とする。
するビデオ撮像装置の自動合焦を行うに当り、少なくと
も１つのディジタルオペレータを用いて１つのウインド
ウ内でディジタル像を解析し、１フィールドに対するデ
ィジタル像の輪郭の所定方向におけるいわゆる１次導関
数を得、次いでこれら１次導関数の絶対値をとり、その
後同一ウインドウ内で同一ディジタルオペレータにより
前記１次導関数の絶対値のいわゆる２次導関数を計算
し、次いでこれら２次導関数の絶対値をとり、最後に前
記ウインドウ内における２次導関数の絶対値の和によっ
て決まる品質パラメータを計算し、更にこの品質パラメ
ータの最大値が得られるように制御手段によりビデオ撮
像装置の対物レンズの位置を光軸方向に変位制御するよ
うにしたことを特徴とする。
後述するように、１次導関数の絶対値の和によって決
まるこの品質パラメータはビデオ信号の変動のピーク−
ピーク値のウインドウにおける和に相当する。従って、
この種のパラメータは像が充分な高周波分を有する場合
に極めて好適である。これに対し、景色の物体が数回変
動する場合には上記方法は左程有効ではない。
まるこの品質パラメータはビデオ信号の変動のピーク−
ピーク値のウインドウにおける和に相当する。従って、
この種のパラメータは像が充分な高周波分を有する場合
に極めて好適である。これに対し、景色の物体が数回変
動する場合には上記方法は左程有効ではない。
しかし、本発明によれば、前記原理例の操作を２回行
うようにし、その結果ビデオ信号の１次導関数の変動ピ
ーク−ピーク値の和に等しい第２品質パラメータを決め
るようにする。この第２品質パラメータは像の輪郭の傾
斜を表わすと共に合焦の品質をも表わす。
うようにし、その結果ビデオ信号の１次導関数の変動ピ
ーク−ピーク値の和に等しい第２品質パラメータを決め
るようにする。この第２品質パラメータは像の輪郭の傾
斜を表わすと共に合焦の品質をも表わす。
本発明の好適な例ではディジタルオペレータをフィー
ルドラインに沿う水平微係数のオペレータとし、これに
より像の輪郭のライン方向における導関数を得るように
する。同様に本発明の他の例ではディジタルオペレータ
をフィールドラインに対し垂直に適用される垂直微係数
オペレータとする場合にフィールドラインに対し垂直な
方向における像の輪郭の導関数を得ることができる。し
かし、好適な例では水平係数ディジタルオペレータオペ
レータ及び垂直微係数ディジタルオペレータをウインド
ウ内で像に対し同時に適用し得るようにする。実際上、
この２次元的処理によって品質パラメータの如何なる値
をも像のローリングに対し殆ど感応せしめないようにす
る。
ルドラインに沿う水平微係数のオペレータとし、これに
より像の輪郭のライン方向における導関数を得るように
する。同様に本発明の他の例ではディジタルオペレータ
をフィールドラインに対し垂直に適用される垂直微係数
オペレータとする場合にフィールドラインに対し垂直な
方向における像の輪郭の導関数を得ることができる。し
かし、好適な例では水平係数ディジタルオペレータオペ
レータ及び垂直微係数ディジタルオペレータをウインド
ウ内で像に対し同時に適用し得るようにする。実際上、
この２次元的処理によって品質パラメータの如何なる値
をも像のローリングに対し殆ど感応せしめないようにす
る。
最後に、入力データに悪影響を及ぼす雑音による誤警
報を防止するために１次及び２次導関数の絶対値を各し
きい値に対し比較してこれら絶対値が上記各しきい値以
上となる際にこれら導関数の絶対値を保持し得るうよに
する。更に、かように配列することによって信号対雑音
比を増大し得るようにし、この比は本発明による方法に
より全測定ウインドウで導関数の絶対値の和が得られる
点で更に改善することができる。
報を防止するために１次及び２次導関数の絶対値を各し
きい値に対し比較してこれら絶対値が上記各しきい値以
上となる際にこれら導関数の絶対値を保持し得るうよに
する。更に、かように配列することによって信号対雑音
比を増大し得るようにし、この比は本発明による方法に
より全測定ウインドウで導関数の絶対値の和が得られる
点で更に改善することができる。
図面につき本発明を説明する。
第１図は対物レンズ12を有しディジタル像13を発生す
るビデオ撮像装置11の自動合焦方法の原理の種々の段階
を線図的に示す。この自動合焦方法によれば、例えば像
13の中心部に位置するウインドウ14内で像13を少なくと
も１個のディジタルオペレータにより解析して所定の方
向ｕ（ｕは例えばｘ又はｙは等しい）における像13の輪
郭ｆの導関数df/du、いわゆる１次導関数を１フィール
ドに対して得るようにする。第１図は、最大値Ｈ及び各
最大傾斜が値ｍ及び−ｍ′（ここにｍ′＞０）を有する
２つの縁部を表わす輪郭ｆを示す。関連する曲線df/du
を、極大値ｍ及び−ｍ′のＳ字状曲線とする。第１図に
示す方法によれば、これら１次導関数は、その絶対値を
とり、且つ次式で示すようにウインドウ14内で１次導関
数の絶対値の和により規定された品質パラメータP1を計
算する。
るビデオ撮像装置11の自動合焦方法の原理の種々の段階
を線図的に示す。この自動合焦方法によれば、例えば像
13の中心部に位置するウインドウ14内で像13を少なくと
も１個のディジタルオペレータにより解析して所定の方
向ｕ（ｕは例えばｘ又はｙは等しい）における像13の輪
郭ｆの導関数df/du、いわゆる１次導関数を１フィール
ドに対して得るようにする。第１図は、最大値Ｈ及び各
最大傾斜が値ｍ及び−ｍ′（ここにｍ′＞０）を有する
２つの縁部を表わす輪郭ｆを示す。関連する曲線df/du
を、極大値ｍ及び−ｍ′のＳ字状曲線とする。第１図に
示す方法によれば、これら１次導関数は、その絶対値を
とり、且つ次式で示すようにウインドウ14内で１次導関
数の絶対値の和により規定された品質パラメータP1を計
算する。
この品質パラメータP1は次式で示すように関数|df/du
|のウインドウ14内における積分値と等価となる。
|のウインドウ14内における積分値と等価となる。
このパラメータの値は次式に示すように得ることがで
きる。
きる。
従ってP1＝2Hとなる。
これがため、品質パラメータP1は概算的に、ビデオ信
号の変動のピーク・ピーク値の和にほぼ等しくなる。
号の変動のピーク・ピーク値の和にほぼ等しくなる。
この品質パラメータは、この合焦時の誤差が信号の変
動のピーク・ピーク値の減少により明らかとなる際、即
ち像に多数の高周波分が含まれる場合の合焦を明らかに
表わすものである。
動のピーク・ピーク値の減少により明らかとなる際、即
ち像に多数の高周波分が含まれる場合の合焦を明らかに
表わすものである。
第３図はかかる状態の例、即ち曲線ｆが良好に合焦さ
れた輪郭の曲線を表わし、これに関連するパラメータP1
が2Hとなり、P1＝2Hとなる場合を示す。曲線ｆ′は離焦
時の同一輪郭を示し、離焦時の影響は、輪郭が広くな
り、且つピーク値が減少すると同時にこのピーク値がＨ
からＨ′＜Ｈとなり、曲線ｆ′に関連する品質パラメー
タP1′が、P1′＝2H′＜P1となることである。しかし第
４に示すように品質パラメータP1は、これが離焦に感応
しないため使用できない。第４図は高さＨの上昇縁を有
する型の正しく合焦された輪郭ｆを示す。曲線ｆ′は曲
線ｆに合焦誤差がある場合の輪郭である。上昇縁の傾斜
は左程急峻ではないが離焦が著しくない場合には曲線
ｆ′の最大値も値Ｈとなる。従って曲線ｆ及びｆ′に夫
々関連する２つの品質パラメータP1及びP1′はＨに等し
くなる。これがため上述したように規定した品質パラメ
ータP1は最早や好適ではなくなる。この場合には本発明
の実施例を用いて複数の高周波分を有する像に好適な他
の品質パラメータを規定するのが好適である。
れた輪郭の曲線を表わし、これに関連するパラメータP1
が2Hとなり、P1＝2Hとなる場合を示す。曲線ｆ′は離焦
時の同一輪郭を示し、離焦時の影響は、輪郭が広くな
り、且つピーク値が減少すると同時にこのピーク値がＨ
からＨ′＜Ｈとなり、曲線ｆ′に関連する品質パラメー
タP1′が、P1′＝2H′＜P1となることである。しかし第
４に示すように品質パラメータP1は、これが離焦に感応
しないため使用できない。第４図は高さＨの上昇縁を有
する型の正しく合焦された輪郭ｆを示す。曲線ｆ′は曲
線ｆに合焦誤差がある場合の輪郭である。上昇縁の傾斜
は左程急峻ではないが離焦が著しくない場合には曲線
ｆ′の最大値も値Ｈとなる。従って曲線ｆ及びｆ′に夫
々関連する２つの品質パラメータP1及びP1′はＨに等し
くなる。これがため上述したように規定した品質パラメ
ータP1は最早や好適ではなくなる。この場合には本発明
の実施例を用いて複数の高周波分を有する像に好適な他
の品質パラメータを規定するのが好適である。
第２図に示す本発明の実施例では実際に上述した原理
的な処理を再び繰返すようにする。１次導関数の絶対値
|df/du|から、同一のウインドウ14内で前述した１次導
関数の計算に用いた所と同一のディジタルオペレータを
使用して１次導関数の絶対値の導関数 即ち２次導関数を計算すると共にその絶対値をとるよう
にする。その後次式で示す２次導関数の絶対値の上記ウ
インドウ内における和により規定される品質パラメータ
P2を計算する。
的な処理を再び繰返すようにする。１次導関数の絶対値
|df/du|から、同一のウインドウ14内で前述した１次導
関数の計算に用いた所と同一のディジタルオペレータを
使用して１次導関数の絶対値の導関数 即ち２次導関数を計算すると共にその絶対値をとるよう
にする。その後次式で示す２次導関数の絶対値の上記ウ
インドウ内における和により規定される品質パラメータ
P2を計算する。
この品質パラメータP2は次式で示すように関数 のウインドウ14内における積分値と等価となる。
第２図に示す例ではP2＝２（ｍ＋ｍ′）とする。
これがため品質パラメータP2はビデオ信号の１次導関
数のピーク値の和に等しくなる。
数のピーク値の和に等しくなる。
第４図に示す例では品質パラメータP2及びP2′が曲線
ｆ及びｆ′に夫々関連し、従ってP2＞P2′となることを
確かめた。P2＞P2′は、第２品質パラメータP2が合焦品
質を充分表わすことを示す。
ｆ及びｆ′に夫々関連し、従ってP2＞P2′となることを
確かめた。P2＞P2′は、第２品質パラメータP2が合焦品
質を充分表わすことを示す。
第５図に示すようにディジタルオペレータを、フィー
ルドのラインｘに沿って適用される水平係数オペレータ
〔＋1,−１〕とするか又はフィールドのラインに垂直に
方向ｙに適用される垂直微係数オペレータ とすることができる。
ルドのラインｘに沿って適用される水平係数オペレータ
〔＋1,−１〕とするか又はフィールドのラインに垂直に
方向ｙに適用される垂直微係数オペレータ とすることができる。
第６図に示すようにラインを飛越しラインとし、且つ
２つのラインのうちの１ラインのみを用いる場合にはこ
のディジタルオペレータをフィールドのラインｘに沿っ
て適用される水平微係数オペレータ〔＋1,0,−１〕と
し、これらにより水平及び垂直微係数オペレータの双方
をウインドウ14内で同時に適用する場合に両オペレータ
の動作に対称性を与えるようにする。本例は、唯１個の
一次元的な微係数オペレータを用いて像の回転に対して
品質パラメータを不変とする場合に好適である。
２つのラインのうちの１ラインのみを用いる場合にはこ
のディジタルオペレータをフィールドのラインｘに沿っ
て適用される水平微係数オペレータ〔＋1,0,−１〕と
し、これらにより水平及び垂直微係数オペレータの双方
をウインドウ14内で同時に適用する場合に両オペレータ
の動作に対称性を与えるようにする。本例は、唯１個の
一次元的な微係数オペレータを用いて像の回転に対して
品質パラメータを不変とする場合に好適である。
第７図は２つの品質パラメータP1及びP2を決める動作
の全体をブロック図で示す。第７図から明らかなように
１次及び２次導関数の絶対値 を各しきい値S1,S2,S1′,S2′と比較し、しかしもこれ
ら絶対値が前記しきい値以上となる際は上記導関数の絶
対値を保持し得るようにする。しきい値S1,S2,S1′,S
2′の値を適宜調整してこれらしきい値によって雑音の
統計に入れると共に導関数の再生手段に導入される誤り
警報部分を有する信号によって生ずる導関数の絶対値を
通過せしめないようにする。例えば、雑音をガウス雑音
及び白色雑音とすると、水平係数としてフィールドのオ
ペレータ〔＋1,0,−１〕を適用し、且つ垂直微係数とし
て像のオペレータ に相当するフィールドのオペレータ を適用することにより、各導関数の雑音の標準偏差を計
算することができ、この偏差値は となる。ここにδは雑音の標準偏差とする。
の全体をブロック図で示す。第７図から明らかなように
１次及び２次導関数の絶対値 を各しきい値S1,S2,S1′,S2′と比較し、しかしもこれ
ら絶対値が前記しきい値以上となる際は上記導関数の絶
対値を保持し得るようにする。しきい値S1,S2,S1′,S
2′の値を適宜調整してこれらしきい値によって雑音の
統計に入れると共に導関数の再生手段に導入される誤り
警報部分を有する信号によって生ずる導関数の絶対値を
通過せしめないようにする。例えば、雑音をガウス雑音
及び白色雑音とすると、水平係数としてフィールドのオ
ペレータ〔＋1,0,−１〕を適用し、且つ垂直微係数とし
て像のオペレータ に相当するフィールドのオペレータ を適用することにより、各導関数の雑音の標準偏差を計
算することができ、この偏差値は となる。ここにδは雑音の標準偏差とする。
第8a図及び第8b図から明らかなように本発明の利点
は、伝達関数Ｔ（ｆ）が|sin 2 πf/fe|（ここにfeはサ
ンプリング周波数）の上述した導関数のオペレータによ
り構成するディジタルフィルタの通過帯域を微弱信号に
適用し得る点である。第8a図は伝達関数Ｔ（ｆ）及び良
好に合焦された像のスペクトルＳ（ｆ）を示す。また、
第8b図はサンプリング周波数を例えば1/2に分周して、
これを離焦像に相当する信号Ｓ′（ｆ）に整合させ得る
ようにした場合を示す。
は、伝達関数Ｔ（ｆ）が|sin 2 πf/fe|（ここにfeはサ
ンプリング周波数）の上述した導関数のオペレータによ
り構成するディジタルフィルタの通過帯域を微弱信号に
適用し得る点である。第8a図は伝達関数Ｔ（ｆ）及び良
好に合焦された像のスペクトルＳ（ｆ）を示す。また、
第8b図はサンプリング周波数を例えば1/2に分周して、
これを離焦像に相当する信号Ｓ′（ｆ）に整合させ得る
ようにした場合を示す。
本発明は、上述した導関数のオペレータに限定される
ものではなく、水平微係数を計算するためにマトリック
ス の形態をとり、垂直微係数を計算するためにマトリック
ス の形態をとるソーベル（Sobel）フィルタとして既知の
ディジタルフィルタと同一の型の他のオペレータを用い
ることができる。
ものではなく、水平微係数を計算するためにマトリック
ス の形態をとり、垂直微係数を計算するためにマトリック
ス の形態をとるソーベル（Sobel）フィルタとして既知の
ディジタルフィルタと同一の型の他のオペレータを用い
ることができる。
品質パラメータＰ（Ｐは値P1又はP2を有する）を決め
た後、このパラメータを用いて制御処理によりビデオ撮
像装置11の対物レンズ12の位置を制御して品質パラメー
タＰの最大値を得るようにする。第１図及び第７図に従
って対物レンズの位置を与える変数をＸとし、完全な合
焦に相当する変数の値をX0とする。第9a図に示すように
品質パラメータＰはＸ＝X0に対し最大値PMと交差する変
数Ｘの関数となる。
た後、このパラメータを用いて制御処理によりビデオ撮
像装置11の対物レンズ12の位置を制御して品質パラメー
タＰの最大値を得るようにする。第１図及び第７図に従
って対物レンズの位置を与える変数をＸとし、完全な合
焦に相当する変数の値をX0とする。第9a図に示すように
品質パラメータＰはＸ＝X0に対し最大値PMと交差する変
数Ｘの関数となる。
或る制御モードでは先ず最初品質パラメータＰの変数
をビデオ撮像装置の対物レンズの位置Ｘによって表わす
第9a図の曲線をサンプリングする。このサンプリング処
理によって次式で示す接触放物線の式中の係数ｋを決
め、これによりX0を中心とするパラメータＰの展開を得
るようにする。
をビデオ撮像装置の対物レンズの位置Ｘによって表わす
第9a図の曲線をサンプリングする。このサンプリング処
理によって次式で示す接触放物線の式中の係数ｋを決
め、これによりX0を中心とするパラメータＰの展開を得
るようにする。
Ｐ＝−Ｋ（Ｘ−X0）２＋PM サンプリング処理、即ち最良の放物線を計算する処理
及び係数ｋを再生する処理は計算機により行うことがで
きる。従って次式で示すパラメータＰの微係数誤差dP/d
Xの関数及び位置Ｘの関数として用いる直線性制御手段
により対物レンズの位置Ｘを位置X0に保持することがで
きる。
及び係数ｋを再生する処理は計算機により行うことがで
きる。従って次式で示すパラメータＰの微係数誤差dP/d
Xの関数及び位置Ｘの関数として用いる直線性制御手段
により対物レンズの位置Ｘを位置X0に保持することがで
きる。
この直接性制御による直線を第9b図に示す。
本発明方法を用いる直線性制御手段の回路を第10図に
示す。本例では導関数dP/dXを比較器15により目標値０
と比較し、比較器から誤差電圧を発生する。この比較器
15の後段には補正器16（Ｃ）及び利得Ｇの増幅器17を設
け、これにより合焦モータ18（Ｍ）を制御する。対物レ
ンズ12のＸの各位置に対し第10図に示す回路によってパ
ラメータＰ及びＸに対する導関数を計算する。
示す。本例では導関数dP/dXを比較器15により目標値０
と比較し、比較器から誤差電圧を発生する。この比較器
15の後段には補正器16（Ｃ）及び利得Ｇの増幅器17を設
け、これにより合焦モータ18（Ｍ）を制御する。対物レ
ンズ12のＸの各位置に対し第10図に示す回路によってパ
ラメータＰ及びＸに対する導関数を計算する。
本発明は上述した直線制御に限定されず、既知の型の
制御、即ち非直線性の制御をも用いることができること
は勿論である。
制御、即ち非直線性の制御をも用いることができること
は勿論である。
第１図は本発明ビデオ撮像装置の自動合焦方法の原理を
示すブロック回路図、 第２図は本発明自動合焦方法の実施例を示すブロック回
路図、 第３及び４図は本発明により規定された品質パラメータ
を特定の輪郭に適用する手段を示す説明図、 第５及び６図はビデオ撮像装置により生ずる像の輪郭の
１次及び２次導関数を計算するディジタルオペレータの
例を示す説明図、 第７図は品質パラメータを決める種々の処理を示すブロ
ック回路図、 第8a及び8b図は理想的な合焦及び離焦の場合の伝達関数
及び信号スペクトルを示す特性図、 第9a及び9b図は品質パラメータ及びその導関数と、撮像
装置の対物レンズの位置との関係を示す特性図、 第10図は本発明自動合焦方法を実施する直線性制御回路
の構成を示すブロック図である。 11……ビデオ撮像装置 12……対物レンズ 13……ディジタル像 14……ウインドウ 15……比較器 16……補正器 17……増幅器 18……合焦モータ
示すブロック回路図、 第２図は本発明自動合焦方法の実施例を示すブロック回
路図、 第３及び４図は本発明により規定された品質パラメータ
を特定の輪郭に適用する手段を示す説明図、 第５及び６図はビデオ撮像装置により生ずる像の輪郭の
１次及び２次導関数を計算するディジタルオペレータの
例を示す説明図、 第７図は品質パラメータを決める種々の処理を示すブロ
ック回路図、 第8a及び8b図は理想的な合焦及び離焦の場合の伝達関数
及び信号スペクトルを示す特性図、 第9a及び9b図は品質パラメータ及びその導関数と、撮像
装置の対物レンズの位置との関係を示す特性図、 第10図は本発明自動合焦方法を実施する直線性制御回路
の構成を示すブロック図である。 11……ビデオ撮像装置 12……対物レンズ 13……ディジタル像 14……ウインドウ 15……比較器 16……補正器 17……増幅器 18……合焦モータ
Claims (9)
- 【請求項１】対物レンズを有しディジタル像を発生する
ビデオ撮像装置の自動合焦を行うに当り、少なくとも１
つのディジタルオペレータを用いて１つのウインドウ内
でディジタル像を解析し、１フィールドに対するディジ
タル像の輪郭の所定方向におけるいわゆる１次導関数を
得、次いでこれら１次導関数の絶対値をとり、その後同
一ウインドウ内で同一ディジタルオペレータにより前記
１次導関数の絶対値のいわゆる２次導関数を計算し、次
いでこれら２次導関数の絶対値をとり、最後に前記ウイ
ンドウ内における２次導関数の絶対値の和によって決ま
る品質パラメータを計算し、更にこの品質パラメータの
最大値が得られるように制御手段によりビデオ撮像装置
の対物レンズの位置を光軸方向に変位制御するようにし
たことを特徴とするビデオ撮像装置の自動合焦方法。 - 【請求項２】ディジタルオペレータを、１フィールドラ
インに沿って適用される水平微係数オペレータ〔＋1,−
１〕とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載のビデオ撮像装置の自動合焦方法。 - 【請求項３】フィールドラインを飛越しラインとし、デ
ィジタルオペレータを、フィールドラインに沿って適用
される水平微係数オペレータ〔＋1,0,−１〕とすること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のビデオ撮像
装置の自動合焦方法。 - 【請求項４】ディジタルオペレータを、フィールドライ
ンに対し垂直に適用される垂直微係数オペレータ とするようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のビデオ撮像装置の自動合焦方法。 - 【請求項５】ディジタルオペレータを、１フィールドラ
インに沿って適用される水平微係数オペレータ〔＋1,−
１〕とし、且つフィールドラインに対し垂直に適用され
る垂直微係数オペレター とし、これら両オペレータを前記ウインドウ内でディジ
タル像に同時に適用するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のビデオ撮像装置の自動合焦
方法。 - 【請求項６】フィールドラインを飛越しラインとし、デ
ィジタルオペレータを、フィールドラインに沿って適用
される水平微係数オペレータ〔＋1,0,−１〕とし、且つ
フィールドラインに対し垂直に適用される垂直微係数オ
ペレータ とし、これら両オペレータを前記ウインドウ内でディジ
タル像に同時に適用するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のビデオ撮像装置の自動合焦
方法。 - 【請求項７】１次及び２次導関数の絶対値を各しきい値
と比較し、これら絶対値が前記しきい値以上である場合
に前記導関数の絶対値を保持するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れか１項に
記載のビデオ撮像装置の自動合焦方法。 - 【請求項８】品質パラメータＰ対撮像装置の対物レンズ
の位置Ｘの変化を表わす曲線をサンプリングすることに
よって、次式で表わす接触放物線の式中に生ずる係数ｋ
を決めてX0を中心とするパラメータの展開を行い、 Ｐ＝−ｋ（Ｘ−X0）２＋PM 且つＸの関数としてのパラメータＰの導関数 をエラー信号として用いてX0の位置に対し直線状に対物
レンズの位置Ｘを制御するようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第７項の何れか１項に記載の
ビデオ撮像装置の自動合焦方法。 - 【請求項９】サンプリング周波数を分周してこれを離焦
像の合焦に用いるようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項乃至第８項の何れか１項に記載のビデオ撮
像装置の自動合焦方法。
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