JP2631219B2

JP2631219B2 - 自動焦点整合装置

Info

Publication number: JP2631219B2
Application number: JP62315539A
Authority: JP
Inventors: 邦彦山田; 昭広藤原; 浩史須田; 正道当山; 英雄本間; 邦雄今井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JPH01157173A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明は、ビデオカメラ等に配置される自動焦点整合
装置の改良に関するものである。

（発明の背景）従来、この種の装置としては、映像信号に含まれる高
周波成分をバンドパスフィルタ（以下BPFと記す）等で
抽出するか、被写体のエッジの部分の鋭さを微分回路等
で抽出するかして被写体映像の状態を判断し、この抽出
した量が大量になるようにレンズの位置を移動させるこ
とにより映像信号の合焦状態を得る方式が知られてい
る。この方式は、NHK技術研究昭40.第17巻第１号「山登
りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」石田
他著に詳述されている。

上記方式において、撮像された映像の中に、例えば電
球等の光源が存在した場合には、この映像に比較的暗い
映像の中の一部に高輝度被写体が存在したような格好に
なる。このような被写体像から得られる映像信号は、仮
にレンズの合焦状態が非合焦、所謂ピンボケ状態にあっ
たとしても、映像中の高輝度被写体の影響でかなり大き
な高周波成分をもつ。また、微分回路を用いた場合に
も、そのエッジ部分は大きな微分値をもつ。このように
高輝度被写体はそれ自体大きな高周波成分をもつため、
前述のような合焦装置の動作においては、目的とする人
などの被写体にピントを合せようとせず、高輝度被写体
に合焦してしまう。又前述のように、高輝度被写体はピ
ントボケ状態でも大きな高周波成分や微分値をもつ為、
合焦装置が誤動作し易く、高輝度被写体にすらピントが
合わないということが起こり得る。

この点に鑑み、従来においては、この高輝度被写体の
影響をとり除くために以下の方式が提案されている。そ
の第１の従来例を第４図を用いて説明する。

第４図において、１はレンズ、２はレンズ１で投影さ
れた被写体像を電気信号に変換する撮像素子、３は撮像
素子２より得られる映像信号を増幅するプリアンプ、４
はプリアンプ３よりの映像信号からNTSC等の規格化され
たビデオ信号を得るプロセス回路、５はプリアンプ３の
出力信号の開閉を行うゲート回路、６はプリアンプ３の
出力より高周波成分を抽出するBPF、７はBPF6よりの高
周波成分出力を検波して高周波成分の絶対量を得る検波
回路、８は検波回路７の出力が大きくなる方向に後述す
るモータを動かすモータ駆動回路、９はモータ駆動回路
８の出力によりレンズ１の位置を移動させるモータ、10
はプリアンプ３よりの映像信号の映像レベルとあるしき
い値Vsとを比較する比較器、11は１画面を縦ｍ×横ｎの
格子状に分割した各ブロックのアドレスを得る分割パル
ス発生器、12は分割された各ブロック毎に比較器10の出
力結果を記憶するメモリ、13は分割パルス発生器11によ
り分割された各ブロックの位置に対応してメモリ12のア
ドレスを設定するアドレスカウンタ、14はメモリ12の内
容を読み出し、そのデータを基にゲートパルスを発生
し、該ゲートパルスを前記ゲート回路５に出力するゲー
トパルス発生回路である。

次に動作について説明する。

第５図（ａ）に示すように、画面内に高輝度被写体Ａ
が存在した場合、この高輝度被写体Ａを走査線Ｂで走査
すると、プリアンプ３の出力は第５図（ｂ）のようにな
る。高輝度被写体の映像レベルは他の被写体のそれと比
べて非常に高く、第５図（ｂ）に示すようなしきい値Vs
を設定し、このしきい値Vsと先の高輝度被写体の映像レ
ベルとを比較器10で比較することにより、第５図（ｃ）
に示す高輝度検出出力を得る。一方、分割パルス発生器
11は第６図（ａ）に示すように画面内を縦ｍ×横ｎに分
割し、分割した各ブロック毎に第６図（ｂ）に示すパル
ス列及び第６図（ｃ）に示す各ブロックの位置を表すア
ドレス信号を発生する。尚第６図に示す（ｂ）（ｃ）の
各信号は水平方向のみに対するものがあるが、後述の説
明に用いる第２図（ｂ）（ｃ）に示すような垂直方向に
ついても同様である。アドレスカウンタ13はこのように
して分割された各ブロックの位置とメモリ12のアドレス
が対応するようにしてメモリアドレスの指定を行うが、
メモリに書き込むデータは各ブロック内において少しで
も高輝度検出出力“H"の領域があればデータとして“1"
を書き込み、ブロック内に高輝度検出出力“H"の領域が
全くない場合には“0"を書き込む。一般的なスタテック
RAMの場合、データ入力に常に“1"とし、前述の比較器1
0より得られる高輝度検出出力をライトイネーブル端子
に接続すれば、上記のような書き込みが可能である。

メモリ内容の読み出しは、詳細は後述するが前記第２
図（ｂ）に示すような画面の走査が第６図のa i行からa
i＋１行へ移る間の水平帰線期間（以下HBLKと記す）に
おいて、a i＋１行のデータの読み出しを行うが、この
読み出しの直後にメモリ12のデータ入力を“0"とし、ラ
イトイネーブルを“H"とすることにより、a i＋１行の
メモリのリセットを行う。この間に読み出されたｎ個の
データを用いてゲートパルス発生回路14はa i＋１行の
データが“1"の時“H"、“0"の時“L"となるようなパル
ス列を１水平期間（以下1Hと記す）毎に発生し、この出
力パルス列を用いてゲート回路５を開閉する。

以上のように１フィールド内の高輝度情報を、各ブロ
ック単位の情報に変換してメモリに格納し、次のフィー
ルドにおいてこのメモリ内容に基づいてゲートパルスを
得ることにより、合焦装置に対する高輝度被写体の影響
をとり除くことができる。

また、第２の従来例として、第７図に示すように映像
信号Ａから高輝度検出出力Ｂを得た後、この高輝度検出
出力Ｂのパルス幅を所定の幅だけ広げたパルスＣを作
り、一方映像信号Ａをこのパルス幅の広がり分だけ遅延
させた波形ＤをBPFに通した波形Ｅに対してこのパルス
Ｃを用いてゲートすることにより高輝度成分の除去を行
う方式も提案されている。この方式は特開昭60−103877
号にて開示されている。

ここで、高輝度被写体は、第８図（ａ）〜（ｃ）に示
すように焦点状態に応じてその輝度成分が放射状に拡大
する。すなわち、合焦状態においては第８図（ｃ）に示
すように高輝度成分は鋭く、波形の上では狭い部分に限
られるが、非合焦時には第８図（ａ）（ｂ）に示すよう
に左右方向に広がった波形となる。第８図では水平方向
に対してのみ示しているが、この影響は垂直方向に対し
ても同様である。

前述の二つの従来例において、第１の従来例は高輝度
被写体が分割されたブロックの境界線付近に存在した場
合、上記のような非合焦時の高輝度成分の広がりは高輝
度成分が存在するブロック以外の隣接した他のブロック
へも及び、このブロックへ及んだ高輝度成分は除去され
ていない場合が起こる。また第２の従来例は、水平方向
に対してのみそのゲートパルスの幅を拡大するため、水
平方向の高輝度成分の広がりは補償し得るが、垂直方向
への広がりは除去出来ない。

以上のことから分かるように、従来においては、非合
焦時の高輝度被写体の広がりに対してその除去効果は充
分ではなかった。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した問題を解決し、常に正確な
焦点合せを行うことのできる自動焦点整合装置を提供す
ることである。

（発明の特徴）上記目的を達成するために、本発明は、撮像面上に設
定された複数の分割領域それぞれにおける高輝度成分の
有無を検出する高輝度成分検出手段と、高輝度成分の検
出された分割領域及びその隣接する周辺の分割領域にお
ける映像信号の焦点検出手段への供給をゲート手段によ
り阻止させるゲート開閉制御手段とを設け、以て、レン
ズの合焦状態を得るのに障害となる所定値以上の高輝度
成分を有する被写体は、通常前記１つの分割領域よりも
広い領域に渡る高輝度成分を有することに注目し、これ
ら分割領域を通過する映像信号は焦点検出には使用しな
いようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例）以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図でり、第
４図と同じ部分は同一符号を付してある。第１図におい
て、101は画面走査位置に応じたメモリアドレスを順次
指定し得るアドレスカウンタである。102はメモリ12か
ら読み出された３行分のデータの論理和を取り、更に左
右に１ブロック分広げたゲートパルスを発生させるゲー
トパルス発生回路であり、メモリ読み出しの際に上下合
せた３ブロックのデータのうちの２ブロック分のデータ
をホールドしておくＤフリップフロップ（以下Ｄ−FFと
記す）140,141、３行分のデータの論理和をとる３入力
オアゲート142、切換えスイッチ143、横方向にｎ分割さ
れた各ブロックのデータをホールドするｎビットシフト
レジスタ144、該ｎビットシフトレジスタ144の出力をさ
らに２ビットシフトするＤ−FF145,146、前記ｎビット
シフトレジスタ144及びＤ−FF145,146の出力の論理和を
とる３入力オアゲート147、Ｄ−FF140及び141にクロッ
クを与えるクロック発生器148、ｎビットシフトレジス
タ144,D−FF145及び146にクロックを与えるクロック発
生器149から構成される。

以下動作について説明する。被写体をレンズ１で投影
し、この高輝度情報（しきい値Vsを越えた高輝度情報）
をメモリ12に収納するまでの過程は第４図の説明と同様
であるので、ここでは省略する。

メモリ12に収納されたデータは、画面の走査がa i行
からa i＋１行に移る間のHBLK、すなわち第２図（ｂ）
に示すパルスが“L"の間に読み出すが、この読み出しの
過程を第３図に示す。第３図（ａ）は第２図（ｂ）のパ
ルスが“L"の期間を拡大したものである。第３図（ｂ）
の波形はメモリ12のアドレス信号を水平方向、垂直方向
に分けて示したものである。第３図（ｂ）において、水
平方向のアドレス信号は「１」から「ｎ」までのアドレ
スを順次カウントし、垂直方向のアドレス信号は所定の
行（a i行）に対し、ｉ−1,i,i＋１の行のデータを水平
方向アドレスに対し３回ずつ切換えながらアドレス指定
を行う。このようにアドレス指定されて読み出されたメ
モリ12のデータ出力は第２図（ｃ）に示すクロックでＤ
−FF140及び141にシフトされる。これらのメモリ12,D−
FF140,141の出力はオアゲート142によってその論理和が
とられ、クロック発生器149から得られる第２図（ｄ）
のクロックでｎビットシフトレジスタ144に取り込まれ
る。尚、この期間、すなわち第２図（ｂ）のパルスが
“L"の期間スイッチ143はオアゲート142側に接続されて
いる。

このようにしてメモリ12のデータをとり込んだ後、第
３図（ａ）に示すメモリリセット期間にa i行のデータ
を全て“0"にリセットする。この時のアドレス指定は第
２図（ｂ）に示すようにa i,1からa i,mのアドレスを順
次指定し、この期間のメモリ12のライトイネーブル端子
を“H"に、データ入力を“L"にする。

メモリ12のa i行におけるデータ読み出し及びリセッ
トが終了した後、前記スイッチ143はＤ−FF146側に切り
換えられる。ここで、ｎビットシフトレジスタ144及び
Ｄ−FF145,146はｎ＋２ビットのループ状のシフトレジ
スタを構成することになる。このｎビットシフトレジス
タ144及びＤ−FF145,146のクロックは、水平方向の１ブ
ロック毎に立上がる前記第６図（ｂ）に示すようなパル
ス列と、更にこれにHBLK内においてもう１個加えたもの
を用いる。第６図（ｂ）は1H毎にｎ＋１個発生するクロ
ックであるが、HBLK内に１個加えることにより、ｎ＋２
個のクロックとなるため、ｎビットシフトレジスタ144
のデータはＤ−FF145,146を通じてローテイトされ、1H
で丁度一周することになる。尚、メモリデータ読み出し
期間である第２図（ｂ）の“L"の期間は、前述のように
第３図（ｄ）のクロックを用い、上記の追加パルスを与
えない。これらのクロックはクロック発生器149により
発生させる。

このようにしてｎビットシフトレジスタ144のデータ
をローテイトする過程において、ｎビットシフトレジス
タ144及びＤ−FF145,146の各出力の論理和がオアゲート
147でとられ、ゲートパルスが得られる。

メモリデータ読み出し直後、すなわち第２図（ｂ）の
パルス列の立上り直前には、ｎビットシフトレジスタ14
4の出力がその行の１列目のデータ、すなわちa i−1,1,
a i,1,a i＋1,1の各データの論理和となっているため、
この後映像領域に入った直後のクロックで、このデータ
がＤ−FF145にシフトされる。従って、ｎビットシフト
レジスタ144、Ｄ−FF145.146の出力は、それぞれ水平方
向に対して１ブロック後のデータとなる。得られたゲー
トパルスはこれらの論理和がとられ、結局この信号は目
的とするブロックa ijに対し、上下左右に１ブロックず
つ広げたデータの論理和、すなわち、a i−1,j−1,a i,
j−1,a i＋1,j−1,a i−1,j,a i,j,a i＋1,j,a i−1,j
＋1,a i,j＋1,a i＋1,j＋１（第６図斜線部分参照）の
各データの論理割で構成されることになる。

このようにして得られたゲートパルスを用いてゲート
回路５を開閉し、高輝度成分の除去を行う。

本実施例によれば、画面を縦ｍ×横ｎの格子状に分割
し、この分割した１ブロック（１つの領域）を最小単位
として高輝度成分の有無を判断してメモリに格納し、こ
のメモリの読み出しに際しては上下左右に１ブロック拡
大した領域のデータをも同時に読み出し、これら信号の
論理和によってゲートパルスを発生させるようにしたか
ら、非合焦時の高輝度成分の広がりを除去することがで
き、レンズの位置制御を常に正確に行うことが可能とな
る。

（発明と実施例の対応）本実施例において、撮像素子２が本発明の撮像手段
に、比較器10が高輝度成分検出手段に、ゲートパルス発
生回路102がゲート開閉制御手段に、ゲート回路５がゲ
ート手段に、BPF6からモータ駆動回路８までが焦点検出
手段に、それぞれ相当する。

（実施例）本実施例では、高輝度被写体の検出領域に対して上下
左右に１ブロック広げてゲートするようにしているが、
画面を更に細かく分割する場合は、１ブロックのみでな
く、複数ブロック広げてゲートする構成にすることも考
えられる。この場合、更に大きな容量のメモリを必要と
するが、より正確で効率の良い高輝度除去が可能とな
る。また、ビデオカメラのレンズはズームレンズが装備
されている場合が多いが、このズームレンズがワイド側
の時はテレ側に対し、ボケ量が小さく、従って高輝度成
分の広がりも小さい。従って、このレンズのズーミング
位置により、上記ブロックの広がり量を変化させる、す
なわちズームレンズがワイド側の時は小さく、テレ側の
時は大きくすることにより、より効率の良い高輝度除去
が可能となることは言うまでもないであろう。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、撮像面上に設
定された複数の分割領域それぞれにおける高輝度成分の
有無を検出する高輝度成分検出手段と、高輝度成分の検
出された分割領域及びその隣接する周辺の分割領域にお
ける映像信号の焦点検出手段への供給をゲート手段によ
り阻止させるゲート開閉制御手段とを設け、以て、レン
ズの合焦状態を得るのに障害となる所定値以上の高輝度
成分を有する被写体は、通常前記１つの分割領域よりも
広い領域に渡る高輝度成分を有することに注目し、これ
ら分割領域を通過する映像信号は焦点検出には使用しな
いようにしたから、常に正確な焦点合せを行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）〜（ｄ）は１フィールド期間における各部の波形
図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第２図の一部を時間軸上に
拡大した図、第４図は第１の従来例を示すブロック図、
第５図（ａ）〜（ｃ）は従来例及び本実施例にて用いた
高輝度被写体を含む撮影画面側及びその検出波形を説明
する図、第６図（ａ）〜（ｃ）は従来例及び本実施例に
おける画面分割状態及び水平方向画面分割パルス波形を
説明する図、第７図は第２の従来の焦点検出方式を説明
する図、第８図は一般的な高輝度被写体の各焦点状態に
おける信号の広がりを説明する図である。２……撮像素子、３……プリアンプ、５……ゲート回
路、６……BPF、７……検波回路、８……モータ駆動回
路、９……駆動モータ、10……比較器、11……分割パル
ス発生回路、12……メモリ、101……アドレスカウン
タ、102……ゲートパルス発生回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者当山正道神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者本間英雄神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者今井邦雄神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開昭63−20973（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−264774（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像面に結像された被写体像を映像信号に
変換する撮像手段と、該撮像手段よりの映像信号の通過
を制御するゲート手段と、該ゲート手段を通過した映像
信号に基づいて焦点状態を検出する焦点検出手段とを備
えた自動焦点整合装置であって、前記撮像面上に設定さ
れた複数の分割領域それぞれにおける高輝度成分の有無
を検出する高輝度成分検出手段と、高輝度成分の検出さ
れた分割領域及びその隣接する周辺の分割領域における
映像信号の前記焦点検出手段への供給を前記ゲート手段
により阻止させるゲート開閉制御手段とを設けたことを
特徴とする自動焦点整合装置。