JP2584019B2 - カメラおよびその合焦制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はカメラ、とくに、撮像デバイスから得られる
映像信号を用いて撮像レンズの合焦を制御する合焦制御
装置に関する。

背景技術 従来の合焦制御装置には、映像信号の比較的高い周波
数成分を用いてそと積分値が最大になるように撮像レン
ズの合焦を制御する高周波検出合焦制御方式をとるもの
があった。これは、映像信号の水平走査線から高周波成
分を抽出しているので、画面の水平方向に高周波成分が
多く含まれる絵柄、たとえば縦縞の絵柄について良好な
合焦精度が得られる特徴があった。

現実の被写体は、輪郭が明瞭なものからはっきりしな
いものまで多岐にわたっている。輪郭が明瞭な絵柄で
は、それを撮影して得られる映像信号に大きな高周波成
分が含まれるが、輪郭の明瞭でない場合は高周波成分が
得られないことがある。前者の例として第10A図に示す
ような白黒の明瞭な縦縞の絵柄では、撮像系がこの被写
体に合焦すると、第10B図に示すような矩形波状の輝度
信号Ｙが得られる。輝度信号Ｙが理想的な矩形波に近い
ほどその高調波スペクトルが増し、したがって第10D図
にその周波数（ｆ）−利得（ｇ）特性を実線400で示す
ような周波数特性を呈する。この被写体に適切に合焦し
ていないときは、輝度信号Ｙは第10C図に例示するよう
に高周波成分の少ない波形となり、したがってその周波
数帯域は第10D図の曲線402のように低周波領域へ移動す
る。このとき、基本波は、画面内にある白黒縞の本数に
より大きく異なるが、１画面の映像信号に１本でもイン
パルス成分があれば、ピーク検波などにより比較的容易
に合焦状態を求めることができる。

しかし、この従来の合焦制御方式は、画面の輝度が中
間階調を呈して変化する絵柄については高い合焦精度が
達成されない欠点があった。たとえば、第11A図に示す
ように、横（Ｈ）方向に波状の緩やかな起伏を有する壁
面に単一光が照射され、かつ反射によるうつり込みがな
い被写体の場合、これより得られる輝度信号は、合焦状
態でも高調波成分の少ない第11B図に示すような波形が
得られる。これが理想的な正弦波であると、当然その電
力スペクトルは第11D図に示すように基本波のみであ
り、高周波成分は期待できない。合焦していない状態で
は、第11C図に示すように、基本波の若干の周波数変動
と、基本成分量の変化を呈するにすぎない。

従来の合焦制御方式はまた、画面の垂直方向にのみ輝
度変化の大きい絵柄についても高い合焦精度が達成され
ない欠点があった。より詳細には、映像信号は垂直方向
に低い周波数、たとえば60Hzのフィールド周波数で走査
されている。したがって、そのような映像信号において
画像の垂直方向に比較的大きな輝度変化が１ラインしか
なかった場合には、その変化はフィールド周波数の基本
波でしか現われず、最低周波数の成分を呈するにすぎな
い。そのため、前述のような高周波成分を抽出して合焦
を制御する回路では、このような低い周波数成分を有効
に利用することができなかった。

たとえば第12図（Ａ）に示すように、垂直（Ｖ）方向
に白黒の急激な階調変化のある横縞の絵柄の場合、映像
信号には前述したような高周波成分が得られない。これ
は、映像信号は画面の水平（Ｈ）方向の走査を繰り返し
ているため、垂直（Ｖ）方向の階調変化はフィールド周
波数の基本波でしか現われないことに起因している。し
たがって合焦状態では、同図（Ｂ）に示すように隣接す
るラインの間にまたがる輝度変化として合焦検出信号が
得られる。また、合焦していない状態では、同（Ｃ）の
ように輝度変化が数Ｈにわたって徐々に生ずる。したが
って、合焦制御の対象とする周波数が横縞の絵柄の場合
と全く相違し、従来の合焦制御装置では処理できなかっ
た。このように、従来の合焦制御装置は、画面の垂直方
向の輝度変化のある被写体については十分な合焦制御が
行なえなかった。

目 的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、たとえ
ば画面の垂直方向にのみ輝度変化のある被写体について
も、水平方向の場合と同様に効果的な合焦制御が行なえ
る合焦制御装置およびカメラを提供することを目的とす
る。

発明の開示 本発明によるカメラの合焦制御装置は、レンズによっ
て撮像された被写界を表わす映像信号の輝度信号から比
較的高い周波数の輝度信号成分を抽出するフィルタ手段
と、抽出された輝度信号成分を映像信号の水平走査線に
ついて累積する第１の累積手段と、累積された輝度信号
成分の２本の水平走査線についての差を求める差分回路
手段と、この差について映像信号の垂直走査期間の少な
くとも一部にわたって最大値を所定の期間、保持した値
を累積する第２の累積手段と、第２の累積手段から出力
される累積値が最大になるようにレンズの合焦を制御す
るための制御信号を出力する制御手段とを含む。

また、この合焦制御装置を含むカメラは、レンズを有
しこのレンズによって被写界を撮像して映像信号を形成
しこの映像信号をフィルタ手段に入力する撮像手段と、
撮像手段のレンズの合焦を制御信号に応じて制御する合
焦手段とを含む。

本発明によるカメラの合焦制御装置はまた、レンズに
よって撮像された被写界を表わす映像信号の輝度信号か
ら比較的高い周波数の輝度信号成分を抽出するフィルタ
手段と、抽出された輝度信号成分を映像信号の水平走査
線について累積し、その累積値の２つの水平走査線につ
いて差を求める累積差分回路手段と、この差について映
像信号の垂直走査期間の少なくとも一部にわたって最大
値を所定の期間、保持した値を累積する第１の累積手段
と、輝度信号の比較的低い周波数成分を抽出し、その変
化分の最大値を所定の期間、保持した値を累積する第２
の累積手段と、第２の累積手段から出力される累積値が
最大になるように前記レンズの合焦を制御するための制
御信号を出力する制御手段とを含む。

さらに、本発明によるカメラの合焦制御装置は、レン
ズによって撮像された被写界を表わす映像信号の輝度信
号から比較的高い周波数の輝度信号成分を抽出するフィ
ルタ手段と、映像信号を走査に同期して映像信号の表わ
す画面における所定の領域を指定する制御信号を発生す
るタイミング生成手段と、所定の領域に対応して設けら
れ、対応する所定の領域について、輝度信号成分を映像
信号の水平走査線について累積し、前記輝度信号の水平
走査線における最大値と最小値の差を垂直走査について
累積する演算手段と、制御信号に応動して演算手段のう
ちこの制御信号の指定する所定の領域に対応するものに
選択的に輝度信号成分を入力する選択手段と、演算手段
から出力される累積値が最大になるようにレンズの合焦
を制御するための制御信号を出力する制御手段とを含
む。

このように本発明によれば、画面の垂直走査方向に高
域の輝度信号成分の差分を累積し、この累積値が最大と
なるように合焦制御を行なっている。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明によるカメラの合焦制
御装置の実施例を詳細に説明する。

第２図には、固体撮像デバイスなどの撮像デバイス40
を有する、たとえばビデオカメラや電子スチルカメラな
どのカメラに本発明を適用した実施例が示されている。
同実施例は、そのような撮像デバイス40を有する撮像系
10を含み、撮像系10は、システム制御回路12からその制
御線14によって合焦を制御される撮像レンズ42を有し、
これを通して被写体を撮影してそれを表わす映像信号を
その出力16に出力する。撮像系10はまた、撮像デバイス
の入射光量を調節する絞り44を備え、その光学開口量が
システム制御回路12から制御線18を介して制御される。
撮像系12からの出力16は映像信号処理回路20に入力され
る。

映像信号処理回路20は、システム制御回路12からの制
御線22から様々な同期信号を得て、たとえばテレビジョ
ン方式の映像信号をその出力24へ生成する信号処理回路
である。この映像信号のうち輝度信号Ｙが信号線26から
合焦制御回路28にも供給される。

このカメラは、撮像系10で撮影した被写体の画像を表
わす動画または静止画の映像信号をその出力24に出力す
る。この撮影動作は、タイミング発生器30で生成される
様々なタイミング信号に応動してシステム制御回路12に
よって制御される。タイミング発生器30は、自走発振器
（図示せず）を有し、その発生するクロックから映像信
号のラスタ走査のための画素クロックCLK,水平同期信号
HDおよび垂直同期信号VDなどを含む様々なタイミング信
号を生成する。これのタイミング信号は、制御線32を通
して撮像系10へ、制御線34からシステム制御回路12へ、
また制御線36を通して合焦制御回路28へそれぞれ供給さ
れる。システム制御回路12やタイミング発生器30は、た
とえば撮影の指示などの手操作入力を含む本装置のカメ
ラとしての動作に必要な様々な機能を有し、様々なタイ
ミングを生成する。しかし、それらは本発明の理解に直
接関係ないので、図示と説明を省略する。

合焦制御回路28は、映像信号処理回路20から輝度信号
Ｙを得て撮像レンズ42の合焦状態を検出し、その検出結
果である評価データを接続線38からシステム制御回路12
に提供する回路である。システム制御回路12は、この合
焦評価データを用いて制御線14から撮像レンズ42の合焦
機構を制御する。後述する本発明のいくつかの実施例で
は、合焦制御回路28は、システム制御回路12と協動して
映像信号の輝度成分を用いて山登り制御方式にて合焦制
御を行なう。また、ある実施例では、合焦制御回路28か
ら得られる評価データを利用してシステム制御回路12
は、制御線18を介して絞り44を制御し、自動露光制御も
行なう。

第１図を参照すると、合焦制御回路28は帯域通過フィ
ルタ（BPF）100を有する。同フィルタ100は、たとえば4
00kHz〜2MHz程度の通過帯域を有し、映像信号処理回路2
0から得られる輝度信号Ｙのうち比較的高い周波数成分Y
hを抽出するフィルタ回路である。フィルタ100の出力10
2に得られる高域の信号成分Yhは検波回路104にて検波さ
れ、クランプ回路106でクランプされてアナログ・ディ
ジタル（A/D）変換器108の入力110に入力される。アナ
ログ・ディジタル変換器108は、タイミング発生器30の
出力36から供給されるクロックCLKに応動してその入力1
10の高周波成分の輝度信号Yhをサンプリングし、対応す
る、たとえば８ビットのディジタルデータに変換してそ
の出力112に出力する。同図において、接続線に交差す
る斜線は、その接続線がビット並列のディジタルデータ
線であることを示している。

タイミング発生器30の出力36から供給されるクロック
CLK,水平同期信号HDおよび垂直同期信号VDは、ゲート信
号発生器114に与えられる。ゲート信号発生器114は、こ
れらの信号CLK,HDおよびVDから水平ゲート信号HGおよび
垂直ゲート信号VGを生成する回路である。両信号HGおよ
びVGは、映像信号のラスタ走査において、画面の所定の
サンプリングエリア、たとえば画面の中央付近に矩形ま
たは円形などの合焦検出領域を画成する、それぞれ水平
方向および垂直方向のタイミングを規定する。

アナログ・ディジタル変換器108の出力112に得られる
ディジタルデータの形の高域輝度成分Yhは、累積回路11
6に入力される。累積回路116は、ANDゲート118から水平
ゲート信号HGの有意期間だけ、すなわち前述のサンプリ
ングエリアに対応する水平走査期間だけクロックCLKを
受け、これに応動して高域輝度成分データ112を累積す
る。換言すれば、累積回路116は、１水平走査（1H）期
間のうちの所定のエリアの部分だけ高域輝度成分Yhを累
積する。この累積値は、水平ゲート信号HDに応動する２
つのラッチ120および122に順次保持される。つまり、あ
る1H期間中に累積回路116に積算された高周波輝度成分
は、次の1H期間は最初のラッチ120にラッチされ、これ
に続く1H期間は次のラッチ122に保持される。

初段のラッチ120に保持された相対的に新しい高周波
輝度成分データは、その出力124から累積回路146に入力
され、累積回路146にて１フィールド（1V）期間積算さ
れる。この累積器146による累算は、ANDゲート130から
垂直ゲート信号VGの有意期間だけ、すなわち前述のサン
プリングエリアに対応する垂直走査期間だけ水平同期信
号HDを受け、これに応動して１フィールド期間ごとに行
なわれ、リセットされる。この部分の回路は、従来の合
焦制御装置で用いられていたものと同様でよい。累積回
路146から出力される高域輝度成分の累積データ148は、
加算回路142の一方の入力に入力される。そこで単純に
は、システム制御回路12がこの高域輝度成分の累積デー
タ148を得て、これが最大になるように撮像レンズ42の
合焦を制御すれば、画像の水平方向に大きく輝度が変化
する画像について高い合焦精度が得られる。

本実施例ではさらに、画像の垂直方向に大きく輝度が
変化する画像についても同様に合焦の精度を向上させる
ために、最初のラッチ120に保持された相対的に新しい
高域輝度成分データはその出力124から、また次段のラ
ッチ122に保持された相対的に古い高域輝度成分データ
はその出力126からそれぞれ差分回路128に入力される。
差分回路128は、ANDゲート130からの水平同期信号HDに
応動して、サンプリングエリアに対応する垂直ゲート信
号VGの有意期間だけ２つの高域輝度成分データ124およ
び126の間の差をとる。この差のデータは絶対値回路132
にて絶対値がとられ、その出力134からピークホールド
回路400に入力される。ピークホールド回路400では、入
力134の信号の上述の有意期間における最大値を更新的
に所定の期間、保持する。この所定の期間の長さでは適
宜でよい。ピークホールド回路400の出力402は他の累積
回路136へ入力される。この累積回路136は、同じサンプ
リングエリアに対応する垂直期間だけ水平同期信号HDで
クロック駆動され、その間、高域輝度成分のピークホー
ルドされた差分データを累積する。

これからわかるように、１画面すなわちフィールド中
の所定のサンプリングエリアについて、相続く２本の水
平走査線の間で輝度信号の高域成分の累積値の差がとら
れ、その絶対値をピークホールドとして垂直走査方向に
累積したデータが累積回路136の出力138に得られる。つ
まり、累積回路136の出力138には、１フィールドの所定
のサンプリングエリアの高周波輝度信号成分について隣
接する水平走査線の差の絶対値をピークホールドして累
積した差分累積データが得られる。この演算は、１フィ
ールド（1V）期間ごとに行なわれ、リセットされる。こ
の高域輝度成分の差分累積データ138は、乗算回路140に
て所定の重みβが乗算され、加算回路142の他方の入力1
44に入力される。加算回路142に入力された高域輝度成
分の差分累積データ144は、同加算器142にて高域輝度成
分の累積データ148と加算されてその出力38からシステ
ム制御回路12に出力される。そこで、システム制御回路
12がこのデータ138を合焦制御に利用すれば、画像の垂
直方向に大きく輝度が変化する画像について合焦の精度
が向上するであろう。

これから明らかなように、出力38に得られる合焦制御
データは、高域輝度成分の累積データ148と重みβで重
み付けされた高域輝度成分の差分累積データ144との和
である。したがってシステム制御回路12は、この合焦制
御データ38を得て、これが最大になるように撮像レンズ
42の合焦を制御すれば、従来と同様に縦縞などの画像の
水平方向に大きく輝度か変化する画像について高い合焦
精度が得られるのみならず、横縞などの垂直方向にのみ
大きく輝度が変化する画像についても合焦の精度が向上
する。

たとえば第13（Ａ）には、明瞭な白い領域410と黒い
領域412が画面の上下に配置された絵柄を撮像系10にて
撮影する場合、レンズ42の非合焦から合焦に至るまでの
３つの段階が示されている。帯域フィルタ100から得ら
れる輝度信号Yhを1H期間累積した信号ΣYhをを各段階に
対応して同図（Ｂ）に示す。このような得柄の場合、隣
接する２本の水平走査線について累積されたΣYhの差Ｄ
を差分回路128でとると、その差Ｄは同（Ｃ）に示すよ
うになる。同図（Ｃ）に示される信号をピークホールド
回路400でピークホールドすると、同（Ｄ）に示すよう
な波形となり、これを累積回路136で1V期間累積する
と、その出力138に出力される信号は同図（Ｄ）におけ
る斜線部分の面積を表わす。同図からよくわかるよう
に、レンズ42が適切に合焦した状態では、同（Ｃ）にお
けるような斜線部分の面積が最大を呈する。したがっ
て、システム制御回路12は、このような絵柄については
累積器136の出力138が最大となるようにレンズ42の焦点
を制御する。

第３図には合焦制御回路28の他の例が示され、以降の
図において第１図に示す構成要素と同様の要素は同じ参
照符号で示されている。この構成例では、輝度信号入力
26が他のクランプ回路150にも入力され、これを通して
輝度信号Ｙがスイッチ152を介してアナログ・ディジタ
ル変換器108にも入力される。スイッチ152は、一方のク
ランプ回路106の出力110と他方のクランプ回路150の出
力154とを択一的に選択してアナログ・ディジタル変換
器108に入力させる選択回路である。これは、通常状態
では図示の接続位置110に接続され、分周器156ではクロ
ックCLKが1/n（ｎは自然数）に分周されたクロックCLK/
nに応動して他方の接続位置154に交互にスイッチングさ
れる。したがって、ｎ個のサンプリングごとに１つの画
素について、帯域フィルタ100で帯域制限されない輝度
信号Ｙがアナログ・ディジタル変換器108に入力され
る。残りのｎ−１サンプリングクロック期間について
は、帯域フィルタ100で帯域制限された輝度信号がアナ
ログ・ディジタル変換器108に入力される。

アナログ・ディジタル変換器108と累積回路116との
間、および累積回路116と初段のラッチ120との間にも、
スイッチ152と同様のスイッチ158および160が図示のよ
うにそれぞれ設けられている。スイッチ152,158および1
60が図示と反対の接続位置にある間、すなわち前述のｎ
サンプリングクロック期間に１回は、輝度信号Ｙが直接
アナログ・ディジタル変換器108に入力され、初段のラ
ッチ162に入力される。ラッチ162は第１図の実施例にお
けるラッチ120と同様であり、これに関連する回路、す
なわち後段のラッチ164,差分回路168および絶対値回路1
70も、それぞれラッチ122,差分回路128および絶対値回
路132と同様の構成でよい。前者は、扱う信号が高域の
輝度信号成分データYhでなく輝度信号データＹであり、
また駆動クロックも分周器156の分周クロックCLK/nを用
いて輝度信号の高域成分に対して低域の成分を得ている
点が後者と相違する。

初段のラッチ162に保持された輝度信号データＹは、
次のサンプル時点、すなわちｎ−１サンプリングクロッ
ク期間経過後は次段のラッチ164にシフトされる。そこ
で差分回路168は両ラッチ162および164の保持データの
差をとり、この差分データは絶対値回路170で絶対値を
示すデータに変換されてピークホールド回路420に入力
される。ピークホールド回路420では、絶対値回路170か
らの入力信号の最大値を更新的に所定の期間、保持す
る。この所定の期間の長さも適宜でよい。ピークホール
ド回路420の出力172は、スイッチ158を通して累積回路1
16に入力される。これらの回路により、１本の水平走査
線の輝度信号について、前回のサプル時点に対する今回
のサンプル時点での差分のピークホールドされた絶対値
を示すデータがピークホールド回路420の出力172から累
積回路116に入力される。

ところで、スイッチ152および158が図示の接続位置に
ある間、すなわち前述のｎ−１のサンプリングクロック
期間中は、第１図に示す実施例と同様に、帯域フィルタ
100で帯域制限された高域の輝度信号成分Yhが累積回路1
16で1H期間中累積される。両スイッチ152および158が図
示の反対の接続位置になると、すなわちｎサンプリング
クロック期間に１回、絶対値回路170の出力172から輝度
信号Ｙの前回のサンプリング時点に対する差分、つまり
低域成分の変化量が累積回路116に入力され、これがそ
れに保持されている累積値に加算される。累積回路116
は、帯域フィルタ100で制限された高域の輝度信号成分Y
hを１水平走査期間累積することと、ｎサンプリングク
ロックごとに得られた低域輝度成分を１水平走査期間累
積することとを時分割で行なっている。この低域成分の
変化量を1H分累積した信号は、スイッチ160が図示と反
対の接続位置にある間、これを通して累積回路174に入
力され、ここで1V期間にわたって累積される。累積回路
174の出力176はスイッチ178を通してシステム制御回路1
2へのデータ出力線DOUTに接続されている。

累積回路116に累積された高域の輝度信号成分Yhの累
積データは、スイッチ160が図示の接続位置にある期間
期間中、これを通して初段のラッチ120に入力される。
初段のラッチ120および後段のラッチ122にはANDゲート1
30か所定の合焦検出エリアに対応する垂直走査期間だけ
水平同期信号HDが与えられる。したがって、ラッチ120
および122,ならびに差分回路128によって、２本の隣接
水平走査線について前述の1H間累積された高域成分Yhの
間で差分がとられる。これは、絶対値回路132にてその
絶対値が生成されてピークホールド回路422に入力され
る。ピークホールド回路422もピークホールド回路420と
同様に絶対値回路132からの入力信号の最大値を更新的
に所定の期間、保持する。この所定の期間の長さも適宜
でよい。ピークホールド回路422の出力134は累積回路13
6に入力される。累積回路136ではこれを1V期間について
累積し、その出力138に出力する。出力138はスイッチ17
8を通してシステム制御回路12へのデータ出力線DOUTに
接続されている。

これからわかるように、第３図に示す実施例では、１
画面すなわちフィールド中の所定のサンプリングエリア
について、１本の水平走査線について輝度信号の低域成
分の変化量の累積値が得られる。また、1H間の輝度信号
の高域成分Yhの累積データは、一方では、相続く２本の
水平走査線の間で差がとられ、その絶対値をピークホー
ルドして垂直走査方向に累積したデータが累積回路136
の出力138に得られる。つまり、累積回路136の出力138
には、１フィールドの所定のサンプリングエリアにおい
て高周波輝度信号成分について隣接の水平走査線間の絶
対値をピークホールドしてこれを累積した差分累積デー
タ、つまり水平高域成分に垂直方向成分が加わることに
なるデータが得られる。また他方では、低域成分変化量
の累積値を垂直走査方向に累積したデータが累積回路17
4の出力176に得られる。これらの演算は、１フィールト
期間ごとに行なわれ、リセットされる。

システム制御回路12は、制御線38のデータリクエスト
線REQによってスイッチ178を制御し、２つの累積回路13
6および174のいずれかの内容を選択的にデータ出力線DO
UTから読み込む。このような複数のレジスタ回路からの
選択的読込みによって、システム制御回路12は、合焦制
御用には１系統の算術論理演算回路を備えていればよ
い。

このように、第３図に示す実施例では、帯域フィルタ
100によって帯域制限された高域の照度信号成分Yhとは
別に、ｎサンプルに１回ごとに輝度レベルＹの変化分が
累積される。したがって、たとえば両面の水平走査方向
になだらかに階調が変化する被写体についても、累積回
路174に蓄積されている輝度信号成分データは、その階
調の変化に依存した値を呈示する。したがって、システ
ム制御回路12は、累積回路174のデータを使用してこれ
が最大になるように合焦制御を行なえば、そのような被
写体にも適切に撮像系10を合焦させることができる。勿
論、この実施例でも画面の垂直方向のみに階調変化する
被写体にも、第１図の実施例と同様に適切に合焦する。

第４図に示す合焦制御回路28の他の構成例では、合焦
制御のためのデータのみならず自動絞り調節のためのデ
ータも生成する演算機能部すなわちプロシージャ回路18
4を合焦制御回路28に備えている。同実施例が第３図の
実施例と構成上相違する主な点は、アナログ・ディジタ
ル変換器108の出力112から合焦制御データ出力38までの
間に２つのマルチプレクサ（MPX）180および182と、Ｎ
回路のプロシージャ回路184とが介在している点であ
る。ここでＮは、自然数であり、第６図に例示するよう
に、映像信号の表わす画面300の全領域のうち合焦状態
を検出したり測光したりするためのサンプリングエリア
302の数に等しく、またはそれ以上の値に設定される。
同図の例では、サンプリングエリア302は^＃０〜^＃５の
６領域である。

第４図に示す実施例ではさらに、サンプリングエリア
302を画成するゲート信号生成機能部がアドレス制御回
路186,ゲートエリアコード発生回路188およびデコーダ1
90で構成されている点も、これまでの実施例と大きく相
違する。これらのゲート信号生成機能部は本実施例で
は、第２図に示すタイミング発生器30の集積回路の一部
に有利に搭載される。また、アナログ・ディジタル変換
器108の入力側にあるスイッチ152は、分周器156に応動
するが、分周器156は、第３図の実施例のそれとは若干
相違し、分周率の値が1/2に設定されている。したがっ
て、スイッチ152は1/2に分周されたクロックCLK/2（第
８図）に応動して１画素期間ごとに交互に接続位置110
および154を選択する。

入り側のマルチプレクサ180は、デコーダ190の出力19
2に応動してアナロク・ディジタル変換器108からの入口
112を択一的にいずれかのプロシージャ回路184の入力19
4に接続する。また出側のマルチプレクサ182は、システ
ム制御回路12からの接続線38のデータリクエストREQに
応動していずれかのプロシージャ回路184の出力196をデ
ータ出力DOUTに出力する選択回路である。

プロシージャ回路184のそれぞれは、第５図に特定の
構成例を示すように、やはり分周クロックCLK/2に応動
するスイッチ200を有し、このスイッチ200は同152と同
期してアナログ・ディジタル変換の１サンプル期間ごと
に２つの接続位置202および204を交互にとる。したがっ
て、一方の累積回路206には帯域フィルタ100で帯域制限
された高域の輝度信号成分Yhが入力され、他方の累積回
路208には合焦制御回路28の入力26から輝度信号Ｙが直
接入力される。後者の入力26からの輝度信号Ｙはまた、
最大値検出回路210および最小値検出回路212にも入力さ
れる。

なお、高域輝度信号Yhと輝度信号Ｙとにそれぞれアナ
ログ・ディジタル変換器108を設ける回路構成をとりマ
ルチプレクサ180も両信号のチャネルを有するように構
成すれば、スイッチ152および200は不要であり、高域輝
度信号Yhおよび輝度信号Ｙをそれぞれのアナログ・ディ
ジタル変換器から直接、接続線202および204に入力すれ
ばよい。

一方の累積回路206は、そのプロシージャ回路184が対
応しているエリア302について高周波輝度信号成分デー
タYhを累積する。その累積値データΣHは、バッファ207
を通して垂直同期信号VDに同期して、すなわち垂直帰線
消去期間VBLKにマルチプレクサ182へ出力される。これ
はシステム制御回路12で合焦制御のために使用される。

他方の累積回路208は、そのプロシージャ回路184が対
応しているエリア302について輝度信号データＹを累積
する。その累積値データΣYは、やはりバッファ209を通
して垂直同期信号VDに同期してマルチプレクサ182へ出
力される。これはシステム制御回路12で絞り制御のため
に使用される。累積回路208の累積値出力ΣYまた、差分
回路220にも入力され、この差分回路220は、水平帰線消
去信号HBLKに応動して画面300のエリア302において前回
の水平走査期間の累積値との差分Ｄを得る回路である。
この差分値Ｄはピークホールド回路424に入力される。
ピークホールド回路424では、差分回路220からの入力信
号の最大値を更新的に所定の期間、保持する。この所定
の期間の長さも適宜でよい。ピークホールド回路424の
出力は累積回路222に入力され、累積回路222は、水平帰
線消去信号HBLKに応動して差分Ｄのピークホールド値を
そのエリア302について1V期間にわたって累積する。こ
の累積データは、便宜上ΣDで表わすが、バッファ223を
介してシステム制御回路12へ出力され、画面300の主と
して垂直方向成分について合焦制御を行なうためにシス
テム制御回路12で使用される。

最大値検出回路210は、そのプロシージャ回路184が対
応するエリア302について１本の水平走査線における最
大値を検出する。最小値検出回路212は、同じサンプリ
ングエリア302について１本の水平走査線における最小
値を検出する。最大値検出回路210と最小値検出回路212
の出力に差分回路214が接続されている。この差分回路2
14は、そのエリア302において水平走査における最大値
を最大値検出回路210から得、同じ水平走査における最
小値を最小値検出回路212から得、水平帰線消去信号HBL
Kに応動して両者の差Ｄを求める。この差のデータＬ
は、そのエリア302について1V期間にわたって累積回路2
16で累積される。その累積値データΣLもバッファ218を
通して垂直同期信号VDに同期してマルチプレクサ182へ
出力され、システム制御回路12で合焦制御のために使用
される。

Ｎ回路のプロシージャ回路184は、映像信号の走査に
同期して走査中のエリア302に対応するものが入り側の
マルチプレクサ180で選択され、上述の高域輝度信号成
分Yhおよび輝度信号Ｙの演算を行なう。この選択は、デ
コーダ190からの制御信号192によって行なわれる。

ゲートエリアコード発生回路188は、画面300のエリア
302のうちの特定のエリアを指定するゲードエリアコー
ドを発生する、たとえばROMまたはゲートアレイなどで
構成されたコード発生回路である。たとえば、ROMの場
合、第７図に第６図の画面エリア構成の場合の例を示す
ように、行および列で特定されるサンプリング点が含ま
れるエリア302をユニークに定義するコード「０」〜
「５」が各アドレスの記憶位置に記憶されている。

このように、本実施例のゲートエリアコード発生回路
188は、ROMまたはゲートアレイを所望にプログラムする
ことによって、任意の形状のエリア302を画成するゲー
ト信号を生成することができる。また、エリアの精度
は、同回路188に使用するROMまたはゲートアレイの記憶
容量に依存する。第６図に示す例では、画面300が６分
割され、１つのエリア302は３ビットで表わされる。

アドレス制御回路186は、画面300の領域302の走査に
同期して特定のエリア302を指定するゲートエリアコー
ドの格納されているゲートエリアコード発生回路188の
アドレスを生成するカウンタである。アドレス制御回路
186は、タイミング発生回路30の本体よりクロックCLK,
および同期信号VD,HDに応動してこのアドレスを歩進さ
せ、このアドレスはアドレス線230からコード発生回路1
88に与えられる。アドレス制御回路186は、水平帰線消
去期間HBLK中は歩進を停止し、また垂直同期信号VDによ
ってリセットされる。

コード発生回路188はそのアドレスで指定された記憶
位置からゲートエリアコードを読み出し、その出力232
よりデコーダ190にこれを与える。このゲートエリアコ
ードは、本実施例の場合、たとえば１バイトで構成され
ている。デコーダ190は、ゲートエリアコードを展開し
てそれに対応するマルチプレクサ180のゲートを開放す
る。これによって、画面300の走査に同期してその走査
中のエリア302に対応するプロシージャ回路184がマルチ
プレクサ180を介してアナログ・ディジタル変換器108に
接続される。

そこで第６図の画面300の行０の走査において、列０
〜５まではゲートエリアコード「２」が生成され、マル
チプレクサ180はエリア２のプロシージャ回路184を選択
する。その間、エリア２のプロシージャ回路184は、第
８図のタイミング図からわかるように、累積回路206に
て高域輝度信号Yhを累積し、累積回路208にて輝度信号
Ｙを累積し、最大値検出回路210および最小値検出回路2
12はそれぞれ、輝度信号Ｙの最大値および最小値の検出
を行なう。差分回路214では、この水平走査における最
大値を最大値検出回路210から得、最小値を最小値検出
回路212から得て両者の差Ｌが求められる。この差のデ
ータＬは、そのエリア２について1V期間にわたって累積
回路216で累積される。

同様にして、画面300の行０の列６〜11までの走査で
は、ゲートエリアコード「３」が生成され、マルチプレ
クサ180はエリア３のプロシージャ回路184で同様の演算
が行なわれる。次の行２についても同様であり、たとえ
ばエリア２のプロシージャ回路184では、その水平走査
で得られた累積回路208における輝度信号Ｙの累積値
は、水平帰線消去信号HBLKにおいて差分回路220によっ
て直前の水平走査期間の輝度信号Ｙの累積値に対して差
分Ｄをとられる。この差分Ｄは、累積回路222にて1V期
間にわたって累積される。

こうして1V期間にわたって、それぞれのプロシージャ
回路184にて独立して演算が行なわれ、画面300の全エリ
ア302の演算データが得られる。その後、第９図に示す
ように、次の垂直帰線消去期間VBLKにおいてシステム制
御回路12は、データリクエストREQを所望のマルチプレ
クサ182に与え、これに応動して指定されたプロシージ
ャ回路184から演算データがシステム制御回路12に読み
込まれる。システム制御回路12は、このようにしてすべ
てのプロシージャ回路184から合焦制御および測光のマ
ルチデータを得ることができる。

システム制御回路12は、こうして得た合焦制御データ
および測光データ38を使用して、前者が最大になるよう
に撮像レンズ42の合焦を制御し、また後者に応じて絞り
44を制御する。

この実施例では、１つのエリア302の処理について見
れば、第３図の実施例における制御に類似している。し
かし、輝度信号Ｙが直接積算される回路208を有するこ
とと、低域成分用に常時、標本値間で差を求めた第３図
の実施例に対して輝度信号Ｙを常時サンプルする過程で
エリア内の最大値および最小値をそれぞれ保持して両者
の差をエリア302ごとに積算することが第３図の実施例
と相違する。

累積回路214における累積値ΣLは、たとえば第11A図
に示したような横方向に緩やかに階調が変化する被写体
に撮像系10が合焦した時、最大となる。このような被写
体については、合焦していない状態では、第11C図に示
すように１水平走査期間内における最大と最小の差Δが
小さく、合焦状態では、第11B図に示すようにその差Δ
が大きくなる。本実施例では、差分回路214によって１
水平走査期間内の輝度値の最大と最小の差Ｌを求め、累
積回路216によってこれを垂直走査方向に累積し、この
累積値ΣLを用いて合焦制御を行なうことによって、第1
1A図に示すような被写体画像について合焦制御を確実に
している。

また、第12図（Ａ）に例示したような被写体画像につ
いては、累積回路222における累積値ΣDが合焦状態で最
大となる。このような被写体については、合焦していな
い状態では、同図（Ｃ）に示すように一連の水平走査期
間にわたって輝度レベルがなだらかに変化し、合焦状態
では、同（Ｂ）に示すように急激に変化する。本実施例
では、差分回路220によって直前の１水平走査期間の累
積輝度値と現水平走査期間のそれとの差Ｄを求め、ピー
クホールド回路424でこれのピーク値を所定の期間、保
持し、累積回路222によってこれを垂直走査方向に累積
し、この累積値ΣDを使用して合焦制御を行なうことに
よって、第12図（Ａ）に示すような被写体画像について
合焦制御を確実にしている。

また、1H期間内の積算を水平帰線消去期間HBLKにて行
なうことによって算術論理演算回路が共通に１回あれば
よく、またシステム制御回路12への読込みを垂直帰線消
去期間VBLKに行なっているので、1V期間でエリア302ご
とに高周波成分Yhの累積値、輝度成分Ｙの累積値、およ
び差の累積値がそれぞれ得られる。したがって、合焦制
御については、画像の水平方向に大きく輝度が変化する
画像についてのみならず、垂直方向にのみ大きく輝度が
変化する画像についても高い合焦の精度が得られるとと
もに、自動露光制御に適した測光データもあわせて得ら
れる。

効 果 このように本発明によれば、映像信号の高域の輝度信
号成分の差分の垂直走査期間の少なくとも一部にわたる
期間における最大値を所定の期間、保持した値を画面の
垂直走査方向に累積し、この累積値が最大となるように
合焦制御を行なっている。したがって、画面の垂直方向
にのみ輝度変化のある被写体についても、同様に効果的
な合焦制御が行なわれる。本方式はとくにディジタル処
理に有利に適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカメラの合焦制御装置の実施例に
おける合焦制御回路の構成例を示す機能ブロック図、 第２図には、固体撮像デバイスなどの撮像デバイスを有
するカメラに本発明を適用した合焦制御装置の実施例を
示す機能ブロック図、 第３図および第４図は、本発明の他の実施例を示す第１
図と同様の機能ブロック図、 第５図は、第４図に示す実施例におけるプロシージャ回
路の特定の構成例を示す機能ブロック図、 第６図は、第４図に示す実施例に用いられる画面のサン
プリングエリアの例を示す説明図、 第７図は同実施例におけるゲートエリアコード発生回路
のメモリマップ構成の例を示す図、 第８図は同実施例における水平走査期間における信号波
形の例を示すタミング図、 第９図は同実施例における垂直帰線消去期間における信
号波形の例を示すタミング図、 第10A図ないし第11D図、第12図および第13図は、従来技
術および本発明における合焦制御を説明するための説明
図である。 主要部分の符号の説明 10……撮像系 12……システム制御回路 28……合焦制御回路 30……タイミング発生器 100……帯域通過フィルタ 114……ゲート信号発生器 116,136……累算回路 128……差分回路 120,122……ラッチ 142……加算回路 400,420……ピークホールド回路

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズによって撮像された被写界を表わす
   映像信号の輝度信号から高周波成分を検出して前記レン
   ズの合焦制御を行なうカメラの合焦制御装置において、
   該装置は、 前記輝度信号から前記合焦制御のための高い周波数の輝
   度信号成分を抽出するフィルタ手段と、 該抽出された輝度信号成分を前記映像信号の水平走査線
   について累積する第１の累積手段と、 該累積された輝度信号成分の２本の水平走査線について
   の差を求める差分回路手段と、 該差分回路手段にて求められた差について前記映像信号
   の垂直走査期間の少なくとも一部にわたって該差の最大
   値を所定の期間、保持し、該保持された値を累積する第
   ２の累積手段と、 第２の累積手段の累積値を前記合焦制御のための評価値
   として出力する出力手段と、 該出力手段から出力される評価値が最大になるように前
   記レンズの合焦を制御するための制御信号を出力する制
   御手段とを含むことを特徴とするカメラの合焦制御装
   置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、該装置
   は、 第１の累積手段にて累積された輝度信号成分を前記垂直
   走査期間の少なくとも一部にわたって累積する第３の累
   積手段と、 第２および第３の累積手段の出力する累積値を相互に加
   算する加算手段とを含み、 前記出力手段は、前記加算手段にて加算された累積値を
   前記評価値として出力し、 前記制御手段は、前記出力手段から出力される評価値が
   最大になるように前記レンズの合焦を制御するための制
   御信号を出力することを特徴とする合焦制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の装置において、該装置は
   さらに、第１の累積手段を前記映像信号の水平走査期間
   の所定の部分において動作させ、第２の累積手段および
   前記差分回路手段を該映像信号の垂直走査期間の所定の
   部分において動作させるタイミング生成手段を含むこと
   を特徴とする合焦制御装置。
4. 【請求項４】請求項２に記載の装置において、該装置は
   さらに、第１の累積手段を前記映像信号の水平走査期間
   の所定の部分において動作させ、第２および第３の累積
   手段ならびに前記差分回路手段を該映像信号の垂直走査
   期間の所定の部分において動作させるタイミング生成手
   段を含むことを特徴とする合焦制御装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の装置を含むカメラにおい
   て、該カメラは、 前記レンズを有し、該レンズによって被写界を撮像して
   前記映像信号を形成し、該形成された映像信号を前記フ
   ィルタ手段に入力する撮像手段と、 該撮像手段の前記レンズを前記制御信号に応じて合焦さ
   せる合焦手段とを含むことを特徴とするカメラ。
6. 【請求項６】レンズによって撮像された被写界を表わす
   映像信号の輝度信号から高周波成分を検出して前記レン
   ズの合焦制御を行なうカメラの合焦制御装置において、
   該装置は、 前記輝度信号から前記合焦制御のための高い周波数の輝
   度信号成分を抽出するフィルタ手段と、 該抽出された輝度信号成分を前記映像信号の水平走査線
   について累積し、その累積値の２つの水平走査線につい
   ての差を求める累積差分回路手段と、 該累積差分回路手段に求められた差について前記映像信
   号の垂直走査期間の少なくとも一部にわたって該差の最
   大値を所定の期間、保持し、該保持された値を累積する
   第１の累積手段と、 前記輝度信号の低域の周波数成分を抽出するためのクロ
   ックに応動して、前記高い周波数の輝度信号成分に対し
   て該輝度信号の低い周波数成分を抽出し、その変化分の
   最大値を所定の期間、保持した値を累積する第２の累積
   手段と、 第１および第２の累積手段に累積された累積値を選択的
   に出力する選択的出力手段と、 該選択的出力手段の選択動作を制御する制御手段であっ
   て、該選択的出力手段から出力される累積値が最大にな
   るように前記レンズの合焦を制御するための制御信号を
   出力する制御手段とを含むことを特徴とするカメラの合
   焦制御装置。
7. 【請求項７】レンズによって撮像された被写界を表わす
   映像信号の輝度信号から高周波成分を検出して前記レン
   ズの合焦制御を行なうカメラの合焦制御装置において、
   該装置は、 前記輝度信号から前記合焦制御のための高い周波数の輝
   度信号成分を抽出するフィルタ手段と、 前記映像信号の走査に同期して該映像信号の表わす画面
   における所定の領域を指定する制御信号を発生するタイ
   ミング生成手段と、 前記所定の領域に対応して設けられ、該対応する所定の
   領域について、前記輝度信号成分を前記映像信号の水平
   走査線について累積し、前記輝度信号の水平走査線にお
   ける最大値と最小値の差を垂直走査について累積する演
   算手段と、 前記制御信号に応動して該演算手段のうち該制御信号の
   指定する所定の領域に対応するものに選択的に前記輝度
   信号成分を入力する選択手段と、 前記演算手段に累積された累積値を選択的に出力する選
   択的出力手段と、 該選択的出力手段の選択動作を制御する制御手段であっ
   て、該選択的出力手段から出力される累積値が最大にな
   るように前記レンズの合焦を制御するための制御信号を
   出力する制御手段とを含むことを特徴とするカメラの合
   焦制御装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の装置を含むカメラにおい
   て、該カメラは、 露光量が調節可能であり、被写界を撮像して前記映像信
   号を形成して該映像信号の輝度信号を前記フィルタ手段
   および選択手段に入力する撮像手段を含み、 前記演算手段は、前記対応する所定の領域について、前
   記映像信号の輝度信号を該映像信号の水平走査線につい
   て累積する累積手段を含み、 前記選択的出力手段は、前記累積手段にて累積された累
   積値を選択的に出力し、 前記制御手段は、前記累積手段から選択的に出力される
   累積値に応じて前記撮像手段の露光量を制御することを
   特徴とするカメラ。