JP2578770B2 - 自動焦点整合装置 - Google Patents

自動焦点整合装置

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JP2578770B2
JP2578770B2 JP61165862A JP16586286A JP2578770B2 JP 2578770 B2 JP2578770 B2 JP 2578770B2 JP 61165862 A JP61165862 A JP 61165862A JP 16586286 A JP16586286 A JP 16586286A JP 2578770 B2 JP2578770 B2 JP 2578770B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673Focus 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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  • Multimedia (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラの撮像素子より得た映像信号の
高域周波数成分を検出し、その振幅が最大になるように
レンズの焦点整合装置を制御する自動焦点整合装置に関
するものである。
従来の技術 自動焦点整合装置のなかで、ビデオカメラの撮像素子
の出力電気信号より高域周波数成分を得て、前記高域周
波数成分の振幅が最大となるように、レンズの焦点整合
装置を制御するものがある。(例えば実公昭40−26568
号公報) 以下に前述の自動焦点整合装置の一例として、レンズ
の焦点整合装置を振動させることにより、撮像素子の受
光面上に結像している被写体像を、周期的・光学的にボ
カし、前記撮像素子の出力信号より前記ボケによる信号
を検出し、前記検出信号により前記高域周波数成分の振
幅が最大になるようにレンズの焦点整合装置を駆動する
ものを、従来例として説明する。
第6図は従来の自動焦点整合装置のブロック図を示す
ものである。1はレンズ、2はレンズ1により受光面上
に結像している被写体像を電気信号に変換する撮像素
子、3は前記電気信号を増幅する前置増幅器、4は前置
増幅器3の出力信号に種々の処理を加えてテレビジョン
信号にするプロセス回路、5は同期信号・ブランキング
信号等を発生する同期信号発生器、6は撮像素子2を駆
動する撮像素子駆動回路である。7は前置増幅器3の出
力信号より高域周波数成分を検出する高域周波数成分検
出回路で、例えば中心周波数1「MHz」のバンドパス・
フィルタである。8は基準周波数を同期検波回路10とモ
ータ駆動回路11に供給する基準周波数発生器、9は高域
周波数成分検出回路7で得た高域周波数成分に含まれる
基準周波数成分を基準周波数で同期検波し、前記同期検
波出力でモータ駆動回路11を通じてモータ12を駆動する
同期検波回路である。
以上のように構成された従来の自動焦点整合装置につ
いて、以下その動作を説明する。
撮像素子の出力信号に含まれる高域周波数成分の振幅
は、合焦時に最大になり、ボケるに従って減少する。第
7図はその様子を示したものである。縦軸は撮像素子2
の出力信号に含まれる高域周波数成分の振幅である。横
軸はレンズ1の焦点整合装置の位置で、「近」は近距離
の被写体、「遠」は遠距離の被写体に合焦する位置を示
している。いま距離D1の被写体に対しては、D1に対応す
るD1′の位置で合焦して高域周波数成分の振幅は最大と
なり、その位置よりずれるに従って減少する山型特性と
なる。
一方、レンズ1の焦点整合装置は前述したように基準
周波数で振動しており、目に検知できない程度にフォー
カスが変化している。a1,a2はその様子を示したもので
ある。前述した振動のために、b1,b2に示すように撮像
素子の出力信号に含まれる高域周波数成分は振幅変調を
受け、基準周波数成分を持つことになる。基準周波数成
分は第7図からも明らかなように、レンズの焦点整合装
置が合焦位置より近距離側にあるか遠距離側にあるかで
その位相が180゜反転する。従って、a1の状態にある撮
像素子の出力信号より高域周波数成分を検出し、次に高
域周波数成分に含まれる基準周波数成分を検出し、基準
周波数成分を基準周波数で同期検波してその位相と振幅
を検出し、検出信号でモータを矢印C1の方向に駆動する
なら、a2の場合では矢印C2の方向に駆動されることにな
り、常に高域周波数成分の振幅が最大になる点で安定す
る。
この方式は、レンズの焦点整合装置を含めてクローズ
ド・ループを形成しており、焦点整合装置の組立精度が
ラフにできるなどの特徴を有している。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では次のような問題点
を有していた。
高輝度の被写体を写した場合、撮像素子の受光面上に
結像する被写体像の光量が、撮像素子のダイナミック・
レンジを越えていると、撮像素子から得られる映像信号
は飽和して歪んでしまう。このように飽和した映像信号
からは、正確に高域周波数成分を検出することができな
いので、合焦精度が落ちてしまうことがある。また、映
像信号が飽和していなくても、画面上の一部に光源など
の高輝度の被写体があれば、高域周波数成分検出部のゲ
インはその高輝度部にあわせられ、残りの低輝度部から
高域周波数成分を検出することが困難になり、合焦精度
が落ちることになる。
本発明はかかる点に鑑み、画面上に高輝度の被写体を
含んでも合焦精度が劣化しない、高合焦精度の自動焦点
整合装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明の自動焦点整合装置は、映像信号の高周波数成
分を検出する高周波数成分検出回路と、撮像素子から得
られる映像信号を遅延手段を介して該高周波数成分検出
回路に導く手段と、前記高周波数成分を後述の焦点整合
装置に導く手段と、前記高周波数成分の振幅が最大にな
るようにレンズの焦点整合手段を駆動する焦点整合装置
と、前記遅延手段に入力される撮像素子から得られる映
像信号の大振幅部分を検出して制御信号を発生し且つこ
の制御信号を少なくとも前記遅延手段の遅延時間以上の
期間保持するレベル検出回路と、前記高周波数成分検出
回路の前段もしくは前記焦点整合装置の前段に設置され
たゲート回路とを備え、該ゲート回路は前記レベル検出
回路出力信号によって遮断するよう制御されるよう構成
されていることを特徴とするものである。
作用 上記技術的手段による作用は次のようになる。
撮像素子から得られる撮像信号の振幅と所定の検出レ
ベルとを比較し、前記映像信号が前記検出レベルを越え
た場合に、映像信号の隣接画素間の相関やフィールド相
関を利用して前記映像信号もしくは前記映像信号から検
出した高域周波数成分信号を遮断してレンズの焦点整合
装置の制御装置に入力しないことにより、撮像素子が飽
和したときの出力による誤動作を防ぎ、且つ系のゲイン
を有用な低輝度部に合わせることによって高域周波数成
分レベルを正確に検出することができ、合焦精度の高い
自動焦点整合装置とすることができる。
実 施 例 第1図は、本発明の第一の実施例における自動焦点整
合装置のブロック図を示すものである。21はレンズ、22
はレンズ21により受光面上に結像している被写体像を電
気信号に変換する撮像素子である。23は前記電気信号を
増幅する前置増幅器、24は前置増幅器23の出力信号に種
々の処理を加えテレビジョン信号によるプロセス回路、
25は同期信号,ブランキング信号等を発生する同期信号
発生器、26は撮像素子22を駆動する撮像素子駆動回路で
ある。27は前置増幅器23の出力映像信号より高域周波数
成分を検出する高域周波数成分検出回路である。28は基
準周波数を同期検波回路30とモータ駆動回路31に供給す
る基準周波数発生器、29は高域周波数成分検出回路27で
得た高域周波数成分に含まれる基準周波数成分を検出す
る基準周波数成分検出回路、30は前記基準周波数成分を
基準周波数で同期検波し、前記同期検波出力でモータ駆
動回路31を通じてモータ32を駆動する同期検波回路であ
る。33は前置増幅器23から得られる映像信号の振幅が所
定のレベルを越えたことを検出する比較器である。34は
前置増幅器23の出力映像信号を3水平走査時間遅らせる
遅延線、35は比較器33の出力によって、遅延線34の出力
映像信号を水平走査のタイミングに同期して5水平走査
時間のあいだ遮断して高域周波数成分検出回路27へ映像
信号を入力しないようにするゲート回路である。
以上のように構成された本実施例の自動焦点整合装置
について、第2図を参照しながら以下その動作を説明す
る。
比較器33は、前置増幅器23の出力映像信号(第2図
「a」)の振幅と所定の検出レベルとを比較して、その
結果を出力する(第2図「b」)。このときの遅延線34
の出力には3水平走査期間遅れた映像信号が出力されて
いる(第2図「c」)。比較器33によって映像信号中に
高輝度部分を検出すると、ゲート回路35は水平走査のタ
イミングに同期して、5水平走査期間のあいだ映像信号
を遮断して、高域周波数成分検出回路29へ映像信号を入
力しないようにする。つまり、映像信号中で高輝度部分
が検出された部分を含む水平走査期間から2水平走査時
間だけさかのぼって映像信号を5水平走査時間のあいだ
遮断することになる(第2図「d」)。このような構成
とすることにより、比較器33で検出された高輝度部分に
対しそれを含む水平走査線、およびその垂直方向の上下
2水平走査線にわたって映像信号を遮断することができ
る。第3図において、「a」,「b」はそれぞれ画面を
表わし、「a」の斜線部は映像信号の振幅が検出レベル
を越えた箇所を示し、破線は水平走査線を表わす。ゲー
ト回路35は第3図「b」の斜線部に示すように、検出さ
れた部分の周囲を二次元的にすべて除くことができる。
比較器33の検出レベルを適当な値に安める、あるいは調
節することにより、本実施例の自動焦点整合装置は従来
例のものと同じように動作する。しかも画面の一部に高
輝度の被写体を含む場合においても、不要な高輝度信号
はゲート回路35で除かれ、高域周波数成分検出回路27以
後のゲートを最適に設定することができる。
以上のように本実施例によれば、高輝度信号を時間軸
上にさかのぼって除くことができるので、比較器33の応
答速度が遅くてもその影響を全く除くことができる。ま
た、不要な高輝度信号が所定の検出レベルの僅か下側に
広く分布していても、一ヶ所でも検出レベルを越えてい
れば画面上での水平,垂直方向に十分除くことができ
る。
第4図は本発明の第二の実施例における自動焦点整合
装置のブロック図を示すものである。41は比較器33の出
力を、画面上の位置に対応したブロックごとに記憶する
とともに、次のフィールドで、記憶しているデータを画
面上の位置に同期させてゲート回路42を制御する記憶装
置である。42は記憶装置41の出力に応じて、高域周波数
成分検出回路27から得られる高域周波数成分信号を基準
周波数成分検出回路29へ通したり遮断したりするゲート
回路である。他の詳細な説明は第1図と同様であり、省
略する。
以上のように構成された本実施例の自動焦点整合装置
について、第5図を参照しながら以下その動作を説明す
る。
比較器33は、前置増幅器23の出力映像信号の振幅と、
所定の検出レベルとを比較して、その結果、映像信号の
振幅が所定の検出レベルを越えていれば“H"を出力し、
越えていなければ“L"を出力する。第5図「a」〜
「c」は、それぞれ1フィールドの画面を表わし、
「a」における斜線部は、比較器33が出力が“H"である
領域とする。記憶装置41はフィールドの画面を、第5図
「b」のようにブロックにわけ、比較器33の出力を、画
面上の位置に対応するブロックに記憶する(第5図
「c」斜線部)。次のフィールドでは、記憶装置41は、
高域周波数成分検出回路27から出力される高域周波数成
分信号に同期して、各ブロックに記憶されたデータ
(“H"または“L")を出力する。遮断装置42はこのデー
タにより、“H"のブロックにあたる部分(第5図「c」
斜線部)の高域周波数成分信号を遮断し、基準周波数成
分検出回路29に入力しないようにする。このような構成
により、本実施例の自動焦点整合装置は従来例のものと
同じように動作する。しかも、画面の一部に高輝度の被
写体を含む場合には、映像信号のフィールド相関を利用
して、不要な高輝度信号が、検出位置周辺を併せて完全
に除かれるので、系のゲインを有効な信号部に合わせる
ことができる。
以上のように本実施例によれば、映像信号の振幅が所
定レベルを越えると、その周辺部を併せて、不要な信号
を完全に取り除くことができるのみならず、有効な信号
をほとんど遮断することがないので、低輝度部での高域
周波数成分の検出が容易になり、高合焦精度の自動焦点
整合装置とすることができる。
以上の述べた各実施例では、撮像素子の受光面上に結
像する被写体像を光学的に変調し、撮像素子から得られ
る映像信号の高域周波数成分の変調成分を同期検波して
レンズの焦点整合装置を駆動する方式の自動焦点整合装
置について説明したが、本発明は上記方式の自動焦点整
合装置に限らず、映像信号中の高域周波数成分が最大に
なるようにレンズの焦点整合装置を制御する自動焦点整
合装置には全て応用できるものである。さらに、第一の
実施例では遅延線を用いているが、これはCCD等でもよ
い。遅延線の遅延時間、およびゲート回路の遮断時間
は、水平走査時間の整数倍であればよい。また第二の実
施例において、記憶装置41の“H"のデータを数フィール
ドのあいだ保存することにより、映像信号のフィールド
相関によって高輝度信号をより一層除くことができる。
また、ブロックを画素単位まで細分化し、記憶装置にフ
ィールド・メモリー等を用いてもよい。
発明の効果 以上説明したように、本発明の自動焦点整合装置は、
所定のレベルを越える高輝度信号を検出するレベル検出
回路の応答速度が遅く、しかも、その高輝度信号を検出
するための所定のレベルが多少ばらついても、その所定
のレベルより1箇所でも撮像素子の出力信号が大きけれ
ば、その周辺の信号の除去が可能となり、自動焦点制御
に不要な信号を取り除くことができる。これにより、従
来方式では合焦し難かった光源などの高輝度の被写体を
含む画像に対し合焦精度が著しく向上するほか、簡単な
回路を付加するだけで上記効果が現われるなど、その実
用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例における自動焦点整合装
置のブロック図、第2図は本発明の第一の実施例におけ
る自動焦点整合装置の動作を説明する波形図、第3図は
本発明の第一の実施例における自動焦点整合装置の動作
を説明するための画面を表わす模式図、第4図は本発明
の第二の実施例における自動焦点整合装置のブロック
図、第5図は本発明の第二の実施例を説明するための画
面を表わす模式図、第6図は従来の自動焦点整合装置の
ブロック図、第7図は従来の自動焦点整合装置の動作を
説明するための特性図である。 21……レンズ、22……撮像素子、27……高域周波数成分
検出回路、33……比較器、34……遅延線、35,42……ゲ
ート回路、41……記憶装置。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】映像信号の高周波数成分を検出する高周波
    数成分検出回路と、撮像素子から得られる映像信号を遅
    延手段を介して前記高周波数成分検出回路に導く手段
    と、前記高周波数成分の振幅が最大になるようにレンズ
    の焦点整合手段を駆動する焦点整合装置と、前記高周波
    成分を前記焦点整合装置に導く手段と、前記遅延手段に
    入力される撮像素子から得られる映像信号の大振幅部分
    を検出して制御信号を発生し且つこの制御信号を少なく
    とも前記遅延手段の遅延時間以上の期間保持するレベル
    検出回路と、前記高周波数成分検出回路の前段もしくは
    前記焦点整合装置の前段に設置されたゲート回路とを備
    え、前記ゲート回路は前記レベル検出回路出力信号によ
    って遮断するよう制御されるよう構成されていることを
    特徴とする自動焦点整合装置。
  2. 【請求項2】遅延手段の遅延時間が水平走査期間のn倍
    (n:1以上の整数)に設定され、前記レベル検出回路は
    映像信号の大振幅部分を検出した直後の水平同期信号に
    同期して制御信号を発生するよう構成されたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の自動焦点整合装置。
  3. 【請求項3】画面を複数の領域に分割し、映像信号の振
    幅が所定のレベルを超えたことを検出したときに、前記
    検出結果を検出位置に対応する前記領域ごとに、1もし
    くは複数フィールドの期間記憶する記憶装置と、前記映
    像信号が所定レベルを超えたことが前記記憶装置に記憶
    されている前記領域では、前記映像信号もしくは高域周
    波数成分信号を前記領域単位で遮断して、焦点整合装置
    に前記高域周波数成分信号を入力しないようにする遮断
    装置とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の自動焦点整合装置。
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