JP2659964B2 - Automatic focusing device - Google Patents
Automatic focusing deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は撮像手段より得られた映像信号を利用した自
動合焦装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic focusing device using a video signal obtained from an imaging means.
[従来の技術] 従来より自動合焦装置としては種々の方式が提案され
ているが、撮像手段より得られる映像信号を用いる方式
としては、映像信号に含まれる高周波成分を抽出したり
微分値を求め、これらの絶対量が増大する方向へレンズ
を駆動して自動焦点調節を行う方式が広く用いられてい
る。このような方式について古くは、NHK技報第17巻第
1号通巻第86号に「山登りサーボ方式によるテレビカメ
ラの自動焦点調整」として詳細に述べられている。[Prior Art] Conventionally, various methods have been proposed as an automatic focusing apparatus. As a method using a video signal obtained from an imaging means, a high-frequency component included in the video signal is extracted or a differential value is calculated. Then, a method of driving a lens in a direction in which these absolute amounts increase to perform automatic focus adjustment is widely used. Such a method is described in detail in NHK Technical Report Vol. 17, No. 1, No. 86, as "Automatic Focus Adjustment of Television Camera by Hill Climbing Servo System".
第4図はこの「山登りサーボ方式」の代表的な構成を
示すものである。同図において1はレンズ、2はレンズ
1によって撮像画上に結像された映像を電気信号に変換
する撮像素子、3は撮像素子2より出力された映像信号
を増幅するプリアンプ、4はプリアンプ3の出力をNTSC
等の規格化された映像信号に変換するプロセス回路、5
はプリアンプ3の出力より高周波成分のみを抽出するバ
ンドパスフイルタ(以下BPFと称す)、6はBPF5の出力
を検波する検波回路、7は検波回路6の出力にもとづい
てレンズ駆動用モータを駆動するためのモータ駆動回
路、8はレンズ位置を移動して焦点調節を行うレンズ駆
動モータである。FIG. 4 shows a typical configuration of this "hill climbing servo system". In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a lens, 2 denotes an image sensor that converts an image formed on a captured image by the lens 1 into an electric signal, 3 denotes a preamplifier that amplifies a video signal output from the image sensor 2, and 4 denotes a preamplifier 3. Output of NTSC
Process circuit for converting to standardized video signals such as 5
Is a band-pass filter (hereinafter referred to as BPF) for extracting only high-frequency components from the output of the preamplifier 3, 6 is a detection circuit for detecting the output of the BPF 5, and 7 drives a lens driving motor based on the output of the detection circuit 6. Is a lens drive motor for moving the lens position and adjusting the focus.
この構成によれば、レンズ1を介して撮像素子2の撮
像画上に結像された映像は、電気信号に変換され、プリ
アンプ3によって所定のレベルに増幅される。そして映
像信号はレンズの位置すなわち被写体に対する合焦状態
に応じてその高周波成分が変化し、合焦点に近づくにつ
れて高周波成分が増大する性質があり、高周波成分が最
大値に達したとき合焦状態となる。第5図はレンズ位置
に対する映像信号中の高周波成分の変化を示すもので、
高周波成分が最大となるA点が合焦点となり、合焦点か
ら離れるにつれて高周波成分が減少することがわかる。
したがって高周波成分が最大となるような方向にレンズ
1を駆動し、最大値となる位置にレンズを停止させるこ
とによって合焦状態を得ることができる。According to this configuration, the image formed on the image captured by the image sensor 2 via the lens 1 is converted into an electric signal and amplified to a predetermined level by the preamplifier 3. The high frequency component of the video signal changes according to the position of the lens, that is, the in-focus state with respect to the subject, and the high-frequency component increases as the focal point is approached. Become. FIG. 5 shows the change of the high frequency component in the video signal with respect to the lens position.
It can be seen that the point A where the high-frequency component is maximum becomes the focal point, and the higher-frequency component decreases as the distance from the focal point increases.
Therefore, the in-focus state can be obtained by driving the lens 1 in a direction in which the high-frequency component becomes the maximum and stopping the lens at the position where the maximum value is obtained.
[発明の解決しようとする問題点] しかしながら上述したような自動合焦装置によると、
合焦状態すなわち第5図のA点にレンズが停止している
状態において、カメラが水平方向に揺れる所謂カメラブ
レを生じた場合、同じ合焦状態に変化はなかったとして
も、カメラが静止している場合に比べてその映像信号中
の高周波成分のレベルが低下する。[Problems to be solved by the invention] However, according to the automatic focusing device as described above,
When the camera shakes in the horizontal direction in a focused state, that is, a state in which the lens is stopped at the point A in FIG. 5, even if the same focused state does not change, the camera is stopped. The level of the high frequency component in the video signal is lower than in the case where the video signal is present.
この理由について説明すると、撮像素子2において
は、1フイールド期間内(NTSC方式においては約1/60秒
で、以下1Vと称す)にレンズ1を介して投影された映像
を撮像素子2の各絵素に蓄積するように構成されている
が、カメラブレを生じた場合は、撮像素子2の撮像面に
結像された像が撮像面上を1フイールド期間内にカメラ
が動いた分だけ映像全体が移動し、カメラが静止してい
る場合に1絵素に蓄積されるべき映像成分がカメラブレ
の方向に対して隣接する複数の絵素にわたって蓄積され
るため、映像信号としてはローパスフイルタをかけたの
と同じ現像を呈し、高周波成分が低下してしまうからで
ある。The reason for this is as follows. In the image sensor 2, an image projected through the lens 1 within one field period (about 1/60 second in the NTSC system, hereinafter referred to as 1 V) is used for each picture of the image sensor 2. However, when camera shake occurs, the entire image is formed by moving the image on the imaging surface of the imaging device 2 within one field period on the imaging surface. When moving and the camera is stationary, the video components to be stored in one pixel are stored over a plurality of pixels adjacent to each other in the direction of camera shake, so a low-pass filter is applied as the video signal. This is because the same development as that described above is performed, and the high frequency component is reduced.
したがって自動合焦装置としては、この高周波成分の
低下によって映像に対する合焦状態が得られなくなった
と判断し、実際は合焦状態であるにもかかわらず、レン
ズ駆動用モータ8を駆動して自動合焦装置を再起動させ
てしまい、一時的に非合焦状態となる。一般にビデオカ
メラ、特に家庭用ビデオカメラはほとんどの場合手持撮
影が行なわれるため、カメラブレは頻繁に起こり得るこ
とが予想され、上述したようにカメラブレに対しては合
焦点がずれないような対策が望まれていた。Therefore, the automatic focusing device determines that the in-focus state for the image cannot be obtained due to the decrease of the high-frequency component, and drives the lens driving motor 8 to perform the automatic focusing even though the image is actually in the in-focus state. The device is restarted and temporarily goes out of focus. In general, video cameras, especially home video cameras, are almost always hand-held. Therefore, it is expected that camera shake may occur frequently. As described above, measures to prevent camera focus from being out of focus are desired. Was rare.
[問題点を解決するための手段] 本発明は上述した問題点を解決することを目的として
なされたもので、撮像手段と、前記撮像手段より出力さ
れた撮像信号中より焦点状態を検出し、焦点調節を行う
焦点調節手段と、前記撮像手段の撮像画面に対応して設
定された複数の領域それぞれにおける撮像信号中の所定
の信号成分を2値化して2値化情報を得る2値化手段
と、時間的に異なる2画面間において、前記各領域に相
当する2値化情報を比較演算して画像の動き情報を検出
する検出手段と、前記検出手段より出力された前記動き
情報に基づいて前記焦点調節手段を制御し、前記検出手
段によって所定値以上の動きが検出された場合には、前
記焦点調節手段による焦点調節動作を停止する制御手段
とを備えることにより、画面の変化を定量的に検出して
画面全体の動きか、被写体のみの動きかを判別し、その
結果に応じて、画面全体の動くようなカメラブレ等の場
合には自動合焦動作を一時的に停止させて画面の変化に
追従して合焦点がずれることを防止し、また画面内で被
写体のみが動くような場合には合焦動作を続行させ、動
きのある被写体にも追従できるようにしたものである。Means for Solving the Problems The present invention has been made for the purpose of solving the above-described problems, and includes an image pickup unit and a focus state detected from an image signal output from the image pickup unit. Focus adjusting means for performing focus adjustment, and binarizing means for binarizing a predetermined signal component in an image pickup signal in each of a plurality of regions set corresponding to an image screen of the image pickup means to obtain binarized information And detecting means for comparing and calculating binarized information corresponding to each area to detect motion information of an image between two screens different in time, based on the motion information output from the detecting means. A control unit for controlling the focus adjustment unit and stopping a focus adjustment operation by the focus adjustment unit when a movement equal to or more than a predetermined value is detected by the detection unit; To determine whether the movement is the whole screen or only the subject, and according to the result, in the case of camera shake etc. where the whole screen moves, the automatic focusing operation is temporarily stopped and the The focus is prevented from deviating by following the change, and when only the subject moves in the screen, the focusing operation is continued to follow the moving subject.
[実施例] 以下本発明の自動合焦装置を第1図〜第3図を用い
て、その一実施例について詳細に説明する。[Embodiment] An embodiment of an automatic focusing apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
第1図は本発明の自動合焦装置のブロツク図で、第4
図に示す従来例と同一構成部分については同一符号を付
し、その説明を省略する。尚、本実施例では、第2図に
示すように、映像画面を縦にm等分、横にn等分して形
m×n個の領域に分割し、各領域の輝度レベル平均値に
もとづいてカメラブレを検出する。FIG. 1 is a block diagram of an automatic focusing apparatus according to the present invention.
The same components as those of the conventional example shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the image screen is vertically divided into m equal parts and horizontal equal parts, and divided into m × n areas. Based on this, camera shake is detected.
第1図において、9はクロツク周波数CLKをカウント
して第2図に示す各領域の水平方向のアドレス(1〜
n)を発生するカウンタ、10は水平同期パルスHDをカウ
ントし、同様に各領域の垂直方向のアドレス(1〜m)
を発生するカウンタ、11はプリアンプ3の出力に含まれ
る不要な高周波成分を除去するローパスフイルタ(以下
LPFと称す)、12はLPF11の出力を基準値Vrefと比較し、
LPF11の出力が基準値Vrefより大きいときハイレベルを
出力する比較器、13は比較器12の出力がハイレベルの時
のみクロツク周波数CLKをカウントするカウンタ、14は
カウンタ13の出力を基準値A1と比較し、カウンタ13の出
力が基準値A1以上であるときハイレベルを出力する比較
器、15は水平方向にn分割した各領域に対応するn個の
データを表わすべくnビツトを有し、映像画面上の走査
が領域を切換わるごとに1ビツトシフトされ、n個のデ
ータを第2図に示す映像画面1ラインごとに1個するよ
うにローテイトするシフトレジスタで、nビツトのシフ
トレジスタl本から構成されている。ここでnビツトレ
ジスタをl本備えている理由について説明する。各レジ
スタの各n個のビツトはそれぞれ映像画面のn個の領域
に対応しており、映像画面上の領域が切換わるごとに同
時に1ビツトづつシフトされるようになっており、各領
域ごとに重みづけされたl個の桁が形成されている。そ
して各領域において比較器14の出力がハイレベルとなる
数をlビツトでカウントするようになっている。16は比
較器14の出力がハイレベルとなったときその領域に対応
するシフトレジスタ15のlビツト(l桁)からなるカウ
ンタに1を加算する加算器である。したがって、映像画
面上の走査が各領域間を切り換わるごとに比較器14の出
力がハイレベルなら1を加算して1ビットシフトし、次
の領域に対応するビツトとする。以後水平方向に領域が
切り換わるごとに1シフトし、n個の領域すなわち第2
図の映像画面水平方向1ラインの走査が終了したところ
でシフトレジスタも1周ローテイトされ、次のラインの
走査が行なわれ、各領域ごとに比較器14の出力がハイレ
ベルなら1を加算して行く。このようにして各領域を構
成する縦方向のラインの数まで走査終了した時点では、
結局シフトレジスタのn個(l桁)のカウンタには、そ
れぞれその領域内において比較器14の出力がハイレベル
となった数(垂直方向ライン数)が記憶されていること
になる。1. In FIG. 1, reference numeral 9 denotes a clock frequency CLK which counts the horizontal address (1 to 1) of each area shown in FIG.
The counter 10 for generating n) counts the horizontal synchronizing pulse HD, and similarly the vertical address (1 to m) of each area.
And a low-pass filter 11 for removing unnecessary high-frequency components contained in the output of the preamplifier 3.
LPF), 12 compares the output of LPF 11 with reference value Vref ,
A comparator that outputs a high level when the output of the LPF 11 is larger than the reference value Vref , 13 is a counter that counts the clock frequency CLK only when the output of the comparator 12 is at a high level, and 14 is a reference that outputs the output of the counter 13 to the reference value A. 1 compared to the comparator output of the counter 13 outputs a high level when it is the reference value a 1 or more, 15 have a n bits to represent the n pieces of data corresponding to each region divided into n in the horizontal direction A shift register that shifts one bit every time the scanning on the video screen is switched between the areas and rotates n pieces of data for each one line of the video screen shown in FIG. 2 is an n-bit shift register. It is composed of l lines. Here, the reason why one n-bit register is provided will be described. Each of the n bits of each register corresponds to each of the n areas of the video screen. Each time the area on the video screen is switched, it is shifted one bit at a time. Weighted l digits are formed. Then, the number of outputs of the comparator 14 at a high level in each area is counted by 1 bit. Reference numeral 16 denotes an adder for adding 1 to a counter of 1 bit (1 digit) of the shift register 15 corresponding to the area when the output of the comparator 14 becomes high level. Therefore, every time the scanning on the video screen is switched between the areas, if the output of the comparator 14 is at a high level, 1 is added and shifted by 1 bit to obtain a bit corresponding to the next area. Thereafter, each time the area is switched in the horizontal direction, the shift is performed by one, and n areas, that is, the second
When the scanning of one line in the horizontal direction of the image screen shown in the drawing is completed, the shift register is also rotated one turn, the scanning of the next line is performed, and 1 is added if the output of the comparator 14 is at a high level for each region. . When scanning is completed up to the number of vertical lines constituting each area in this way,
Eventually, the n (l digit) counters of the shift register store the number (the number of vertical lines) of the output of the comparator 14 at the high level in each area.
17は加算器16の出力を基準値A2と比較し、加算器16の
出力が基準値A2より大きいときハイレベルを出力する比
較器、18はカウンタ9,10より発生されたタイミングにも
とづき、比較器17の出力がハイレベルかローレベルかに
より各領域ごとに2値化情報(高周波成分が所定値以上
か以下かで2値化された情報)をm×n全領域について
1フイールド分格納するm×nビツトメモリ、19はメモ
リ18に収納された1フイールド前のデータと現フイール
ドのデータを比較する比較器、20は比較器19の出力がロ
ーレベルの時のみ、カウンタ9により各領域ごとに発生
するクロツクをカウントするカウンタ、21は比較器17の
出力(2値化情報)を水平方向に1領域分ホールドす
る。Dフリツプフロツプ(以下D−FFと称す)、22はD
−FF21より得られる1つ前の領域の2値化情報と現在の
領域における2値化情報とを比較する比較器、23は比較
器22の出力がローレベルの時にのみカウンタ9により各
領域ごとに発生するクロツクをカウントするカウンタで
ある。したがってカウンタ20からは現フイールドと前フ
イールドにおける映画画面の輝度レベルにもとづく変化
の度合を示す信号S1がカウンタ23からは現フイールドに
おける映像画面のそれぞれ隣接する領域間の高周波成分
にもとづく変化の度合を総合的に表した信号S2がそれぞ
れ出力されることになる。24は検波器6の出力をデイジ
タル値に変換するA/D変換器、25はA/D変換器24の出力に
もとづいて、またカウンタ20,23の出力を演算した結果
にもとづいてレンズ駆動用モータ8を制御し、自動合焦
装置を総合的に制御する制御回路、26は制御回路25の出
力をアナログ信号に変換してモータ8に供給するD/A変
換器である。17 the output of the adder 16 is compared with a reference value A 2, comparator output of the adder 16 outputs a high level when the reference value A 2 greater than 18 based on the timing generated from the counter 9, 10 The binarized information (information binarized depending on whether the high-frequency component is equal to or greater than or equal to a predetermined value) for each area is determined by whether the output of the comparator 17 is at a high level or a low level. An mxn bit memory to be stored, 19 is a comparator for comparing the data stored in the memory 18 one field before and the data of the current field, 20 is a counter 9 for each area only when the output of the comparator 19 is at a low level. A counter 21 counts a clock generated every time, and holds the output (binary information) of the comparator 17 for one area in the horizontal direction. D flip-flop (hereinafter referred to as D-FF), 22 is D
A comparator for comparing the binarized information of the immediately preceding region obtained from the FF21 with the binarized information of the current region, and 23 is a counter for each region by the counter 9 only when the output of the comparator 22 is at a low level. Is a counter that counts the clocks generated in the clock. The degree of change based on the high frequency component between regions adjacent each of the video screen thus signals S 1 indicating the degree of change based on the brightness level of the movie screen in the current field and the previous field from the counter 20 in the current field from the counter 23 overall signal S 2 expressed is to be output, respectively. Reference numeral 24 denotes an A / D converter for converting the output of the detector 6 into a digital value. Reference numeral 25 denotes a lens drive based on the output of the A / D converter 24 and also based on the result of calculating the outputs of the counters 20 and 23. A control circuit 26 controls the motor 8 to comprehensively control the automatic focusing device. A D / A converter 26 converts the output of the control circuit 25 into an analog signal and supplies the analog signal to the motor 8.
本発明における自動合焦装置は以上のような構成とな
っており、次にその動作について順を追って説明する。The automatic focusing device according to the present invention has the above-described configuration. Next, the operation thereof will be described step by step.
撮像素子2の撮像面は、第2図に示すように縦m×横
nの格子状に分割され、各領域ごとにaij(i=1,2,…,
m、j=1,2,…,n)のアドレスが付されている。そして
映像画面上の走査に応じて水平方向アドレス発生用のカ
ウンタ9、垂直方向アドレス発生用のカウンタ10は画面
上の各領域のアドレスを発生させる。The imaging surface of the imaging device 2 is divided into a grid of m × n as shown in FIG. 2, and aij (i = 1, 2,...,
m, j = 1, 2,..., n). Then, the horizontal address generation counter 9 and the vertical address generation counter 10 generate the address of each area on the screen according to the scanning on the video screen.
ここで第2図において、たとえばm=32、n=32すな
わち縦横32分割し、カウンタ9のクロツクとしてサブキ
ヤリア周波数の2倍(以下2fSCと称す)を、カウンタ10
のクロツクとして水平ドライブパルス(以下HDと称す)
を用いると、各領域は、各フイールドにおいて第3図に
示すように横方向に11クロツク、縦方向に7ラインを含
むことになる。Here, in FIG. 2, for example, m = 32, n = 32, that is, vertical and horizontal divisions, and the clock of the counter 9 is twice the subcarrier frequency (hereinafter referred to as 2f SC ).
Horizontal drive pulse (HD)
, Each region will include 11 clocks in the horizontal direction and 7 lines in the vertical direction in each field, as shown in FIG.
一方、比較器12により、プリアンプ3の出力からLPF1
1によって不要な高周波成分を除去した信号と、基準電
圧Vrefとが比較され、LPF11出力がVref以上であるとき
ハイレベルを出力する。この基準電圧Vrefは、映像信号
の中間値、たとえばIRE50%に相当する電圧に設定され
ている。これによって比較器12の出力は映像信号をその
中間値に対する大小で2値化した値となる。On the other hand, the comparator 12 outputs the LPF1
The signal from which unnecessary high-frequency components have been removed by 1 is compared with a reference voltage Vref . When the output of the LPF 11 is equal to or higher than Vref , a high level is output. The reference voltage Vref is set to an intermediate value of the video signal, for example, a voltage corresponding to IRE50%. As a result, the output of the comparator 12 becomes a value obtained by binarizing the video signal with respect to the intermediate value.
カウンタ13は比較器12の出力がハイレベルとなり、イ
ネーブル端子ENがハイレベルとなっている時、イネーブ
ル状態となり、周波数2fSCのクロツクをカウントする。
カウンタ13は2fSCのクロツクをカウントしながら、第2
図に示す映像画面上の横方向に分割された領域が切り換
わるごとにリセツトされる。したがってカウンタ13は、
横方向の各領域ごとに映像信号の高周波成分が基準値V
ref以上であるクロツク(=2fSC)数を出力することに
なる。そしてカウンタ13の出力は比較器14によって基準
値A1と比較されるが、この基準値A1は第3図に示すよう
に各領域内において2fSCのクロツクは11クロツク存在す
ることを考慮してその過半数となるたとえば6に設定す
る。すなわちその領域内において11個のクロツクが存在
するうち、その各点において輝度レベルが基準電圧以上
であったクロツク数をカウントされるわけである。した
がってその領域の水平方向全域にわたって輝度レベルが
基準電圧Vref以上であれば最大11クロツクがカウントさ
れることになる。このようにして、比較器14の出力には
各領域ごとにその領域内の水平方向1ライン中、高輝度
成分が基準値A1以上存在するか否かで2値化された情報
が出力され、加算器16へと供給され、シフトレジスタ15
へと格納される。Counter 13 the output of the comparator 12 becomes the high level, when the enable terminal EN is at high level, the enable state and counts the clock frequency 2f SC.
The counter 13 counts the clock of 2f SC ,
It is reset each time a horizontally divided area on the video screen shown in the figure is switched. Therefore, the counter 13
The high-frequency component of the video signal is the reference value V for each region in the horizontal direction.
The number of clocks (= 2f SC ) equal to or greater than ref is output. And the output of the counter 13 is compared with the reference value A 1 by the comparator 14, the reference value A 1 is taken into account that the clock of 2f SC is present 11 clock in each area, as shown in FIG. 3 For example, it is set to 6, which is the majority of the total. That is, while there are 11 clocks in the area, the number of clocks whose luminance level is higher than the reference voltage at each point is counted. Therefore, if the luminance level is equal to or higher than the reference voltage Vref over the entire horizontal direction of the area, a maximum of 11 clocks will be counted. In this manner, the binarized information is output to the output of the comparator 14 depending on whether or not the high luminance component is equal to or more than the reference value A1 in one horizontal line in each region. , Supplied to the adder 16 and the shift register 15
Is stored in.
シフトレジスタ15は前述のように水平方向の領域の数
に相当するnビツトのシフトレジスタl本で構成され、
それぞれnビツトごとにl桁のカウンタが形成されてお
り、映像画面の水平方向の領域が切り換わるごとに立ち
上がるクロツクを与え、各領域の切り換えと同時に1ビ
ツトづつシフトし、映像画面の水平1ラインごとに一周
するようにローテイトされるようになっている。そして
比較器14の出力がローレベルなら“0"を、ハイレベルな
ら“1"として加算器16に加え、その対応する領域に相当
するlビツトカウンタに加算してシフトレジスタ15のデ
ータを更新していき、結局、比較器14の出力が各領域内
(7ライン)を走査して、何回ハイレベルになったかが
記憶されることになる。シフトレジスタ15のデータは縦
方向の分割領域が切り換わるごとにリセツトされるが、
この縦方向の分割領域が切り換わる直前の走査、すなわ
ち第3図に示すAのラインにおいて比較器14の出力が各
領域内のラインを走査して何回ハイレベルになったかを
示すデータが加算器16より各領域ごとに出力される。
尚、本実施例では、映像画面を縦32、横32に区切るとと
もに、1つの領域内では11クロツク,7ラインであるた
め、シフトレジスタ15は32ビツトで、且つ7ラインに相
当する7回分のデータを加算器に供給する必要があるた
め、加算器16は3ビット、シフトレジスタ15は3列(l
=3)必要となる。The shift register 15 is composed of one n-bit shift register corresponding to the number of regions in the horizontal direction as described above.
An l-digit counter is formed for every n bits, and a clock which rises every time a horizontal area of the video screen is switched is shifted, and one bit is shifted by one bit at the same time as each area is switched. It is designed to rotate so that it goes around every time. If the output of the comparator 14 is low level, "0" is added to the adder 16, and if it is high level, it is added to the adder 16 and added to the 1-bit counter corresponding to the corresponding area to update the data of the shift register 15. Eventually, the output of the comparator 14 scans each area (7 lines) and stores how many times the output has gone high. The data in the shift register 15 is reset each time the vertical divided area is switched,
The scan immediately before the switching of the vertical divided areas, that is, the data indicating how many times the output of the comparator 14 has become high level by scanning the lines in each area in the line A shown in FIG. 3 is added. It is output from the unit 16 for each area.
In this embodiment, since the video screen is divided into 32 vertical and 32 horizontal directions and one area has 11 clocks and 7 lines, the shift register 15 has 32 bits and is equivalent to 7 lines corresponding to 7 lines. Since data needs to be supplied to the adder, the adder 16 has 3 bits and the shift register 15 has 3 columns (l
= 3) required.
この出力(各領域内で何回ハイレベルになったか)は
比較器17で基準値A2と比較されるわけであるが、ここで
は、第3図に示すように分割領域を走査した結果、過半
数を超える(高周波成分が所定値以上)ラインが基準値
以上あるか否かを判別するものである。したがって1つ
の分割領域内に走査線が7本含まれている場合はその過
半数4を設定する。Results The output (or becomes many times high in each region) are not being compared with a reference value A 2 by the comparator 17, where, scanning the divided regions as shown in FIG. 3, This is to determine whether or not the lines exceeding the majority (high-frequency components are equal to or more than a predetermined value) are equal to or more than a reference value. Therefore, when seven scanning lines are included in one divided area, the majority 4 is set.
以上の動作によって、第3図に示す1つの領域内にお
いて比較器12において高周波成分が基準値Vref以上か以
下かでハイ,ローの2値化した出力が、ハイレベルの部
分が水平方向において過半数を超えるラインが、垂直方
向に過半数を超える場合のみその領域単位の情報として
“1"を出力し、そうでない場合には“0"を出力し、結
局、各領域ごとに2値化情報として出力する。この各領
域単位の情報をbijとすると、bijはその領域の映像画面
上における位置aijにおいて、画面全体の輝度レベルの
平均値、たとえばIRE50%に対してその領域aij内の輝度
レベルの平均値が大きいか小さいかをほぼ表わしてい
る。By the above operation, in one area shown in FIG. 3, the binary output of high and low is output in the comparator 12 depending on whether the high-frequency component is equal to or more than the reference value Vref , and the high-level portion is in the horizontal direction. Only when the line that exceeds the majority exceeds the majority in the vertical direction, "1" is output as information in the area unit, otherwise, "0" is output, and after all, as binarized information for each area Output. Assuming that the information of each area unit is bij, bij is the average value of the brightness level of the entire screen at the position aij on the video screen of the area, for example, the average value of the brightness level in the area aij for 50% of IRE. It almost indicates whether it is large or small.
この各領域単位の2値化情報bijは、1フイールド分
m×nビツトのメモリ18に順に収納され、1フイールド
後あるいは数フイールド後に読み出して比較器19によっ
て各領域ごとに現在のフイールドにおける情報と比較さ
れ、メモリ18内のデータと現フイールドのデータが異な
っていた領域においてカウンタ20をイネーブル状態にす
る。またカウンタ20には1つの領域に1回立ち上がるク
ロツクをカウンタ9より与えておき、比較器19の出力に
よってイネーブル状態とされたときのみクロツクをカウ
ントするようになっている。したがって現フイールドと
メモリのデータが異なっていた領域を検出するごとにカ
ウントが1つインクリメントされ、結局映像画面全体に
おける総和が情報S1として出力される。いまカウンタ20
の出力の1フイールドあるいは数フイールド前の各領域
の2値化情報をbij′とすると、現フイールドの2値化
情報bijとの差を1フイールド分総和したものであるか
ら、カウンタ20の出力S1は で表わされ、この大きさは画面の変化量、即ちブレ量に
応じて変化する。The binarized information bij for each area is sequentially stored in the memory 18 of m × n bits for one field, read out after one field or several fields, and read by the comparator 19 for each area and the information in the current field. The comparison is made, and the counter 20 is enabled in an area where the data in the memory 18 and the data of the current field are different. The counter 20 is provided with a clock that rises once in one area from the counter 9 and counts the clock only when the clock is enabled by the output of the comparator 19. Therefore the count is incremented by one each time to detect the area where data are different in the current field and the memory, the sum in the entire image screen end is output as an information S 1. Now counter 20
If the binarized information of each area one field or several fields before the output of the counter 20 is bij ', the difference from the binarized information bij of the current field is summed up by one field. 1 is The magnitude changes according to the amount of change of the screen, that is, the amount of shake.
ところで、上記のS1の値は、画面全体の変化がなくて
も、ごく一部の変化、たとえば画面中の人などの被写体
が移動した場合でも変化する。しかしこのような画面中
の被写体のみが移動した時、その被写体にピントを合わ
せている場合、カメラとの距離が変わり、合焦状態でな
くなることがあるため、画面全体の移動による時とは異
なり、自動合焦装置の動作を停止させる必要はない。こ
のような場合に自動合焦動作を停止すれば、常に動いて
いる被写体にほとんど合焦状態が得られないことにな
り、かえって不都合が生じる。Incidentally, the values of S 1 described above, even if there is no change in the entire screen, a fraction of the change, for example a subject such as a human in the screen changes even when moving. However, when only the subject on the screen moves, if the subject is in focus, the distance to the camera changes and the camera may not be in focus. It is not necessary to stop the operation of the automatic focusing device. In such a case, if the automatic focusing operation is stopped, the in-focus state is hardly obtained for a constantly moving subject, which causes an inconvenience.
この点を考慮して、本発明では、D−FF21、比較器22
及びカウンタ23により画面全体の煩雑さに関するデータ
を用いて上述の誤動作を除去している。In consideration of this point, in the present invention, the D-FF 21 and the comparator 22
The counter 23 eliminates the above-mentioned malfunction by using data relating to the complexity of the entire screen.
第1図に示すように、D−FF21は水平方向の分割領域
が切り換わるごとに立ち上がるクロツクでトリガされ、
比較器17の出力を水平方向に1領域分ホールドする。そ
してこのD−FF21の出力と比較器17の出力を比較し、こ
のデータどうしが異なっていた領域においてカウンタ23
をイネーブル状態にする。カウンタ23にはカウンタ20と
同様に、水平方向に分割領域が切り換わるごとに立ち上
がるクロツクが供給され、比較器22の出力によりイネー
ブル状態となった時だけクロツクをカウントし、各領域
ごとにカウントを1つインクリメントする。このように
してカウンタ23より出力されたS2は、1フイールド画面
中における隣接する各領域間の差にもとづく情報すなわ
ち画面全体の煩雑さに対して変化する関数で、 と定義する。S2は分割された各ブロツクの2値化情報bi
jに対し、左どなりの領域の2値化情報bi-1,jとの変化
を画面全体で総和したものである。As shown in FIG. 1, D-FF21 is triggered by a clock that rises each time the horizontal divided area is switched,
The output of the comparator 17 is held for one area in the horizontal direction. Then, the output of the D-FF 21 is compared with the output of the comparator 17, and in a region where these data are different, the counter 23
Is enabled. Similar to the counter 20, a clock that rises every time the divided area is switched in the horizontal direction is supplied to the counter 23. Increment by one. S 2 output from the counter 23 in this manner is a function that varies with respect to complexity of the entire information or screen based on the difference between the regions adjacent in the one field screen, Is defined. S 2 is the binarized information bi of each divided block.
For j, the change with the binarized information b i-1 , j in the left-hand region is summed over the entire screen.
上述のようにして得られた値、S1,S2は第1図に示す
制御回路25によって、 S=S1/S2 ……(3) の演算を行なわれ、最終的に画面の変化量を表わす値S
を得る。The values S 1 and S 2 obtained as described above are subjected to the calculation of S = S 1 / S 2 (3) by the control circuit 25 shown in FIG. Value S representing quantity
Get.
この値Sは、フイールドの異なる画面間の変化を画面
の煩雑さで正規化した値であり、画面の煩雑さの差にも
とづく変化量の大小の影響を除去することができる。す
なわち同じブレ量であっても、画面全体の像の煩雑さが
異なるとS1の値は大きく異なるが、画面の煩雑さS2で正
規化してやることにより、画面が単調であっても煩雑で
あってもその実質的な変化のみを検出することができ、
画面全体が水平方向に1ブロツク以上変化すればその変
化量は1以上を呈する。This value S is a value obtained by normalizing the change between screens having different fields by the complexity of the screen, and can eliminate the influence of the magnitude of the change amount based on the difference in the complexity of the screen. I.e. the same blur amount, although complexity of the image of the entire screen is different when the value of S 1 is greatly different, by'll normalized by complicated S 2 screens, the screen is also complicated by a monotonous Even if there is, only the substantial change can be detected,
If the entire screen changes by one or more blocks in the horizontal direction, the amount of change shows one or more.
また画面全体は変化せず、画面内の一部の被写体のみ
が動いた場合は画面の煩雑さに対して画面全体の変化量
は小さく、S1<S2となることが予測され、上記(3)式
の値は1未満となる。In addition, when the entire screen does not change and only a part of the subject in the screen moves, it is predicted that the change amount of the entire screen is small with respect to the complexity of the screen, and that S 1 <S 2. 3) The value of the expression is less than 1.
従って上記(3)式におけるSの値が1以上か否かを
制御回路25によって判断し、1以上なら自動合焦動作を
停止させ、1未満であれば続行させるようにすればパン
ニングによる誤動作を防止することができる。Accordingly, the control circuit 25 determines whether or not the value of S in the above equation (3) is 1 or more. If the value is 1 or more, the automatic focusing operation is stopped, and if it is less than 1, the malfunction is caused by panning. Can be prevented.
尚、上述の実施例において、画面の煩雑さを表わすS2
を求めるに際して水平方向の隣接する領域の2値化情報
bijを用いて比較を行なっているが、これは自動合焦装
置において、合焦判断を行なうにあたって用いる映像信
号が画面を水平方向に走査しているため、垂直方向の成
分を用いていないものが多く、従って垂直方向のカメラ
ブレ、所謂チルテイングについては考慮する必要がな
く、垂直方向に対する煩雑さも関係が少ないと考えられ
るからである。In the above-described embodiment, S 2 representing the complexity of the screen is used.
Information of the horizontally adjacent area when calculating
The comparison is performed using bij, but this is due to the fact that the video signal used to make the focus determination scans the screen horizontally in an automatic focusing device, so the one that does not use the vertical component This is because there is no need to consider the camera shake in the vertical direction, that is, so-called tilting, and the complexity in the vertical direction is considered to have little relationship.
しかしながら、本発明によれば、垂直方向に対する変
化の検出に対してもわずかな変更で対応することができ
る。たとえば特公昭62−38083号等に記載されているよ
うな垂直方向に対する画面のエツジ検出及び高周波成分
検出に相当する成分検出方式等を用いた場合には、上述
のチルテイングに対する考慮も必要となってくるからで
ある。However, according to the present invention, detection of a change in the vertical direction can be dealt with by a slight change. For example, when a component detection method corresponding to edge detection of a screen in the vertical direction and high-frequency component detection as described in JP-B-62-38083 and the like are used, it is necessary to consider the above-described tilting. Because it comes.
したがってこのような場合には、垂直方向の各領域の
2値化情報を行なうべく、 のようなS2′を用いて演算処理することによって垂直方
向における変化にも対応することができる。Therefore, in such a case, in order to perform binarization information of each region in the vertical direction, By performing arithmetic processing using S 2 ′ as described above, it is possible to cope with a change in the vertical direction.
また以上の説明において、自動合焦装置の動作を停止
させるか否かについてはSの値を1を基準として大小判
断を行なうことによって決定しているが、特に1にしな
ければならないことはなく、たとえばズームレンズのズ
ーミング状態等画角の変化に応じて基準値を変化させる
こともでき、さらに画面上の分割領域の数によって変更
することも考えられ、必要に応じて設計することができ
る。In the above description, whether or not to stop the operation of the automatic focusing device is determined by performing a magnitude judgment based on the value of S as 1. However, it is not particularly necessary to set it to 1. For example, the reference value can be changed in accordance with a change in the angle of view such as the zooming state of the zoom lens, and it can be changed in accordance with the number of divided areas on the screen. The design can be made as required.
[発明の効果] 以上述べたように、本発明の自動合焦装置によれば、
映像画面上に設定された複数の領域それぞれにおける輝
度レベルを2値化情報で表わし、その各領域の2値化情
報を異なるフイールド間で比較することによって画面の
動きを検出するとともに、その検出結果を画面の煩雑さ
で正規化した値にもとづいて自動合焦動作を制御するよ
うに構成したので、画面の状態が単調であるか、または
煩雑であるかといった画面の煩雑さに影響されることな
く、画面の変化がたとえばカメラブレのように画面全体
の動きであるか、主要被写体のみが動くような一部の変
化であるかを正確に検出することができ、カメラブレに
対しては合焦動作を停止して焦点ずれを防止するととも
に、主要被写体の動きには合焦動作を続行するといった
制御が可能となる。したがって手持撮影の多いビデオカ
メラやこの種の映像機器においてカメラブレ、パンニン
グ等による誤動作を有効に防止することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the automatic focusing apparatus of the present invention,
The brightness level in each of a plurality of regions set on the video screen is represented by binarized information, and the binarized information in each region is compared between different fields to detect the motion of the screen, and the detection result is obtained. Is configured to control the automatic focusing operation based on the value normalized by the complexity of the screen, so that it is affected by the complexity of the screen, such as whether the screen state is monotonous or complicated. It is possible to accurately detect whether the change in the screen is a movement of the entire screen, such as camera shake, or a partial change in which only the main subject moves. Is stopped to prevent defocusing, and control to continue the focusing operation for the movement of the main subject can be performed. Accordingly, malfunctions due to camera shake, panning, and the like can be effectively prevented in a video camera and a video device of this type that are often hand-held.
第1図は本発明における自動合焦装置の一実施例を示す
ブロツク図、第2図は映像画面の構成を示す図、第3図
は映像画面上に設定された複数の領域の構成を示す図、
第4図は従来の代表的な自動合焦装置の構成を示すブロ
ツク図、第5図はレンズの繰り出し量と検波器の出力と
の関係を表わす図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an automatic focusing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a video screen, and FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a plurality of areas set on the video screen. Figure,
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a typical prior art automatic focusing device, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount of extension of a lens and the output of a detector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 浩史 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58−129878(JP,A) 特開 昭58−146183(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Suda 770 Shimonoge, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Tamagawa Office of Canon Inc. (56) References JP-A-58-129878 (JP, A) JP-A-58-58 146183 (JP, A)
Claims (4)
検出し、焦点調節を行う焦点調節手段と、 前記撮像手段の撮像画面に対応して設定された複数の領
域それぞれにおける撮像信号中の所定の信号成分を2値
化して2値化情報を得る2値化手段と、 時間的に異なる2画面間において、前記各領域に相当す
る2値化情報を比較演算して画像の動き情報を検出する
検出手段と、 前記検出手段より出力された前記動き情報に基づいて前
記焦点調節手段を制御し、前記検出手段によって所定値
以上の動きが検出された場合には、前記焦点調節手段に
よる焦点調節動作を停止する制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動合焦装置。1. An image pickup means, a focus adjustment means for detecting a focus state from an image signal output from the image pickup means and performing a focus adjustment, and a plurality of image pickup means set corresponding to an image screen of the image pickup means A binarizing means for binarizing a predetermined signal component in an image pickup signal in each area to obtain binarized information; and comparing and computing binarized information corresponding to each area between two temporally different screens Detecting means for detecting motion information of an image, and controlling the focus adjusting means based on the motion information output from the detecting means, and when a motion equal to or more than a predetermined value is detected by the detecting means, An automatic focusing device comprising: a control unit for stopping a focus adjustment operation by the focus adjustment unit.
ドにおける前記各領域の2値化情報を比較してその差に
もとづく信号を出力する第1の検出手段と、現フィール
ドにおける前記各領域の2値化情報を隣接する領域と比
較してその差にもとづく信号を出力する第2の検出手段
とを備え、前記第1及び第2の検出手段の出力を除算し
た結果を出力し、前記制御手段は、該出力が所定値以上
であるとき、前記焦点調節手段による焦点調節動作を停
止するように構成されていることを特徴とする自動合焦
装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein said detecting means compares the binarized information of each area in a current field and a field before a predetermined period and outputs a signal based on the difference. A first detection unit; and a second detection unit that compares the binarized information of each area in the current field with an adjacent area and outputs a signal based on a difference between the two areas. Outputting a result obtained by dividing the output of the detection means, wherein the control means stops the focus adjustment operation by the focus adjustment means when the output is equal to or greater than a predetermined value. Focusing device.
所定の信号成分は前記撮像手段より出力された映像信号
中の輝度信号成分であることを特徴とする自動合焦装
置。3. An automatic focusing apparatus according to claim 1, wherein said predetermined signal component is a luminance signal component in a video signal output from said image pickup means.
検出手段は、前記第1の検出手段の出力を前記第2の検
出手段の出力で除算して正規化した結果を出力するよう
に構成されていることを特徴とする自動合焦装置。4. The apparatus according to claim 2, wherein said detecting means outputs a result obtained by dividing an output of said first detecting means by an output of said second detecting means and normalizing the result. An automatic focusing device, characterized in that:
Priority Applications (9)
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---|---|---|---|
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DE19883844873 DE3844873C2 (en) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | Imaging device |
DE3829733A DE3829733A1 (en) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | AUTOMATIC FOCUSING DEVICE |
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JPS58146183A (en) * | 1982-02-24 | 1983-08-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Automatic focusing device |
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