JP2699708B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、撮像素子から得られ
る撮像映像信号をもとに、焦点の自動整合を行うビデオ
カメラ等の撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の撮像装置の構成の一例を
示す図である。図において、１はフォーカスレンズ、２
はＣＣＤなどの撮像素子、３は映像信号処理回路、４は
モニタ装置、５は焦点評価値検出手段で、ハイパスフィ
ルタ（以下、「ＨＰＦ」という）６と積算回路７で構成
される。９はフォーカス制御手段、１０はフォーカスモ
ータである。

【０００３】次に、動作を説明する。図４において、図
示していない被写体像はフォーカスレンズ１によって撮
像素子２上に結像し、光電変換されて映像信号処理回路
３に入力される。映像信号処理回路３から出力された複
合映像信号Ｖはモニタ装置４に入力され、被写体像が映
出される。

【０００４】他方、映像信号処理回路３から出力された
Ｙ信号はＨＰＦ６に入力され、ある一定以上の周波数成
分が抽出されて積算回路７に入力され、水平走査周期ご
とに積分されたのち、さらに、１フィールドにわたって
積算されて、画像の鮮鋭度を示す信号である焦点評価値
８が得られる。

【０００５】つぎに、この焦点評価値８は第１のフォー
カス制御手段９に入力され、この第１のフォーカス制御
手段９は、常に焦点評価値８を監視しながらその値が最
大値となるように、フォーカスモータ１０を介してフォ
ーカスレンズ１の位置を制御する、いわゆる山登りオー
トフォーカス（以下、「ＡＦ」という）による合焦動作
を行っている。

【０００６】この山登りＡＦは、撮像画像のＹ信号のあ
る一定以上の周波数成分の量が、合焦の度合いに対応し
ていることを利用したものである。すなわち、被写体は
複数の固有の空間周波数成分をもっているが、フォーカ
スレンズ１がこれに対してローパスフィルタとして作用
するので、実際の撮像映像信号には、フォーカスレンズ
１が合焦位置にあるときだけ被写体固有の空間周波数成
分がすべて含まれ、フォーカスレンズ１が合焦位置から
外れるほど、カットオフ周波数の低いローパスフィルタ
を通過したことに相当するので、高周波成分の欠落した
ボケた画像になってゆく。

【０００７】したがって、ＨＰＦ６によって抽出された
映像信号に含まれるある一定以上の周波数成分の量、す
なわち、焦点評価値８は、図５に示すように、フォーカ
スレンズ１の距離軸上の合焦点に頂点のある山形の特性
曲線を形成する。このような手順で合焦点を行うので、
これを山登りＡＦと呼んでいる。

【０００８】この山登りＡＦにおいては、図６に示すよ
うに、ステップ（１０１）〜（１０５）で示す５段階の
手順を踏んで合焦制御を行っている。すなわち、 （１０１）起動 ：まず、フォーカスレンズ１を任意の方向に起動して焦点 評価値８を測定する， （１０２）山登り ：焦点評価値８が増加する場合には、フォーカスレンズ１ をその方向に駆動し続け、減少する場合にはフォーカス レンズ１の駆動方向を逆方向に切り替えて駆動する， （１０３）頂点検出：焦点評価値８が増加方向から減少方向へ変化した点、す なわちフォーカスレンズ１の合焦点位置である焦点評価 値８の頂点を通過した点を検出し、その位置を記憶する ，（１０４）停止 ：（１０３）において記憶していた合焦点の位置へフォー カスレンズ１を戻して停止する， （１０５）待機 ：焦点評価値８の状態を監視し、変化が起きたときは、必 要に応じて（１０１）の起動に戻る， というアルゴリズムをもって、安定的に合焦制御を行っ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置は、常
に焦点評価値を監視しているので、撮影距離は変化しな
いが、被写体が左右または上下に動いたり、形が変化し
て撮影中に焦点評価値が変動した場合には、合焦してい
るにもかかわらず撮影者の意図しない合焦動作を再び起
動し、合焦するまでの時間が非常に長くかかったり、最
悪の場合、ピントが外れた状態で合焦動作を停止する、
いわゆるフォーカスロックを引き起こしてしまうことが
あるという問題点があった。

【００１０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、動きをともなう被写体を撮影す
る場合等における焦点評価値の変動によって発生する不
要な合焦動作の起動，合焦時間の間延び，さらには、フ
ォーカスロックの発生を防止できる撮像装置を得ること
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】 第１の発明に係る撮像装
置は、撮像素子から得られる撮像映像信号の所定の周波
数成分のレベルを一定期間ごとに焦点評価値として検出
する焦点評価値検出手段と、この検出された焦点評価値
の変化を監視するとともに、この焦点評価値が増加する
方向にフォーカスレンズを移動させて最大評価値となる
位置に固定する合焦動作を行う第１のフォーカス制御手
段と、上記撮像素子より得られる撮像映像信号から水平
走査方向の輪郭信号を作成する輪郭信号作成手段と、上
記輪郭信号から所定のレベル以上の信号のみを所定の増
幅率で増幅して出力するノイズ除去手段と、上記第１の
フォーカス制御手段の合焦動作を監視するとともに、上
記ノイズ除去手段からの出力の有無に応動して上記第１
のフォーカス制御手段による合焦動作を制御する第２の
フォーカス制御手段とを備えたものである。

【００１２】第２の発明に係る撮像装置の第２のフォー
カス制御手段は、上記ノイズ除去手段からの出力がない
ときは第１のフォーカス制御手段により合焦動作の制御
を行ない、上記ノイズ除去手段からの出力があるとき
は、第１のフォーカス制御手段から出力される合焦動作
のための信号を遮断するようにしたものである。

【００１３】第１の発明に係る撮像装置によれば、撮像
映像信号から抽出された輪郭成分からノイズ除去手段に
よってノイズ成分を除去し、ノイズ成分が除去された輪
郭信号に応じて第２のフォーカス制御手段を制御して合
焦動作を行なうので、動きのある被写体に対してもフォ
ーカスロックをおこすことなく、真の合焦点に向かって
合焦動作を行なうことができ、さらに撮像信号中にノイ
ズが相対的に目立つような撮影状態であってもノイズに
よる合焦動作の誤動作を抑えることができる。

【００１４】

【作用】 第１の発明に係る撮像装置によれば、撮像映像
信号から抽出された輪郭成分からノイズ除去手段によっ
てノイズ成分を除去し、ノイズ成分が除去された輪郭信
号に応じて第２のフォーカス制御手段を制御して合焦動
作を行なうので、動きのある被写体に対してもフォーカ
スロックをおこすことなく、真の合焦点に向かって合焦
動作を行なうことができ、さらに撮像信号中にノイズが
相対的に目立つような撮影状態であってもノイズによる
合焦動作の誤動作を抑えることができる。

【００１５】

【実施例】実施例１．図１は、この発明の一実施例によ
る撮像装置の構成を示すブロック回路図で、図４の示し
た従来例と同一の構成要素には同一の符号を付して、説
明を省略する。図において、１１は輪郭成分抽出手段
で、輪郭作成回路１２と、ノイズ除去回路１４で構成さ
れる。１６は第２のフォーカス制御手段である。

【００１６】次に、図４に示した従来例と異なる部分の
動作について説明する。輪郭作成回路１２は、入力され
るＹ信号の水平方向の輪郭のみ強調し、その他を抑え込
んだ水平方向輪郭信号１３を得ている。この輪郭作成回
路１２についての詳細な説明は省略するが、入力信号の
微分値を得る構成であれば、アナログ、ディジタルいづ
れの方法であっても、公知の技術が利用できる。このよ
うな方法を用いて得られた水平方向輪郭信号１３は、ノ
イズ除去回路１４に入力される。

【００１７】ノイズ除去回路１４は、輪郭作成回路１２
に入力されるＹ信号に混入しているノイズ成分を除去す
るための回路である。図２は、このノイズ除去回路１４
の入出力変換特性を示す図で、所定のしきい値±Ｔより
振幅の小さい波形を出力に反映しないようにするととも
に、所定のしきい値±Ｔを越える振幅の波形について
は、同図中の変換特性の傾斜部分であらわす所定の増幅
度をもって、出力に反映するものである。

【００１８】次に、図３は、輪郭成分抽出手段１１にお
ける各部の信号波形図で、図３（ａ）のＹ信号は、輪郭
作成回路１２に入力されるノイズを含んだＹ信号の波形
であり、輪郭作成回路１２によって、図３（ｂ）に示し
たノイズを含んだＹ信号中の輪郭部分である水平方向輪
郭信号１３が得られる。この水平方向輪郭信号１３をノ
イズ除去回路１４を通過させると、図３（ｃ）に示した
ノイズが含まれない輪郭成分であるノイズ除去輪郭成分
１５が得られる。

【００１９】なお、ノイズ成分は、撮影時の照度が低い
ときなどに特に顕在化するので、ノイズ除去回路１４を
用いて得られたノイズ除去輪郭成分１５は、低照度時に
おいても極めて高い精度で抽出されると言える。さら
に、前述のように、得られたノイズ除去輪郭成分１５
は、撮影映像信号に含まれる輪郭成分のみが忠実に抽出
されたものであり、被写体の動きの有無に依存しない。
したがって、これを監視する第２のフォーカス制御手段
１６は、純粋に被写体に含まれる輪郭成分の有無を認識
するため、合焦動作時において、合焦点の近傍であるか
否かを被写体の動きに関わりなく判断することができ
る。

【００２０】次に、この実施例における合焦動作を説明
する。まず、通常の合焦動作時においては、従来例と同
様に、第１のフォーカス制御手段９は、山登りＡＦの原
理にしたがって山登りを実行するための制御信号をフォ
ーカスモータ１０へ出力する。第２のフォーカス制御手
段１６は、第１のフォーカス制御手段９の出力，および
輪郭成分抽出手段１１で得られたノイズ除去輪郭成分１
５を常に監視するとともに、図示していないが、第１の
フォーカス制御手段９が行う山登りＡＦ時の動作手順を
常に監視しているものとする。

【００２１】このような状況下において、合焦動作が進
行して焦点評価値８の値が頂点近傍に達すると、第２の
フォーカス制御手段１６はノイズ除去輪郭成分１５の存
在を確認できるが、このときは、通常の合焦動作が行わ
れているとの判断をしたうえ、第１のフォーカス制御手
段９の出力をそのままフォーカスモータ１０に対して出
力する。つまり、外見上、従来例の山登りＡＦと全く同
様な動作をする。

【００２２】また、合焦動作中に、焦点評価値８の頂点
近傍においてノイズ除去輪郭成分１４の存在が確認でき
ない場合には、偽の頂点であるとの判断を行い、図示し
ていないが、第１のフォーカス制御手段９に対して合焦
動作の再起動を促すような指示を行う。

【００２３】つぎに、一旦合焦動作が完了して待機中で
ある場合において、被写体の動きにより焦点評価値８が
変動すると、従来例であれば再び合焦動作を起動すべき
状況になる。しかし、この実施例では、すでに説明した
ようにノイズ除去輪郭成分１５は合焦時であれば被写体
の動きに関係なく検出することができるので、第２のフ
ォーカス制御手段１６により監視されているノイズ除去
輪郭成分１５は大きく変化しない。そのため、合焦状態
を保っているとの判断が第２のフォーカス制御手段１６
によってなされ、第１のフォーカス制御手段９の出力は
フォーカスモータ１０に出力されない。このようにし
て、動きのある被写体に対しても高い精度での合焦動作
が行われる。

【００２４】なお、ノイズ除去輪郭成分１５は、ノイズ
除去回路１４によってノイズが取り除かれているので、
低照度下など輪郭成分の抽出条件が不利な環境下におい
ても信頼性の極めて高いノイズ除去輪郭成分１５を得る
ことができる。したがって、撮影時の照度が低くて、従
来の山登りＡＦのみでは合焦時間が間延びしてしまうよ
うな場合においても、素早い合焦動作が得られる。

【００２５】

【発明の効果】 第１の発明によれば、撮像映像信号から
抽出された輪郭成分からノイズが除去された信号の入力
の有無に応じて第１のフォーカス制御手段を制御する第
２のフォーカス制御手段によって、合焦動作を行なうの
で、動きのある被写体などに対してもフォーカスロック
をおこすことなく、真の合焦点に向かって合焦動作を行
なうことができ、さらに撮像信号中にノイズが相対的に
目立つ低照度下の撮影状態であってもノイズによる合焦
動作の誤動作を防ぐことができ、多様な条件下で精度の
高い、素早い自動合焦動作が可能となる効果がある。

【００２６】第２の発明によれば、撮像映像信号から抽
出された輪郭成分からノイズが除去された信号の入力に
応じて第１のフォーカス制御手段を第２のフォーカス制
御手段によって制御しているので、動きをともなう被写
体などに対してもフォーカスロックをおこすことなく、
真の合焦点に向かって合焦動作を行ない、さらにデフォ
ーカスとならなければ、合焦動作の再開を制限してフォ
ーカスレンズの不必要な動きを抑えることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック回路図であ
る。

【図２】この実施例のノイズ除去回路の入出力特性を示
す図である。

【図３】この実施例の輪郭成分抽出手段における信号波
形図である。

【図４】従来の撮像装置を示すブロック回路図である。

【図５】山登りオートフォーカスの動作を説明するため
の図である。

【図６】山登りオートフォーカスの制御手順を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ フォーカスレンズ ２ 撮像素子 ３ 映像信号処理回路 ５ 焦点評価値検出手段 ９ 第１のフォーカス制御手段 １０ フォーカスモータ １１ 輪郭成分抽出手段 １２ 輪郭作成回路 １４ ノイズ除去回路 １６ 第２のフォーカス制御手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子から得られる撮像映像信号の所
   定の周波数成分のレベルを一定期間ごとに焦点評価値と
   して検出する焦点評価値検出手段と、 この検出された焦点評価値の変化を監視するとともに、
   この焦点評価値が増加する方向にフォーカスレンズを移
   動させて最大評価値となる位置に固定する合焦動作を行
   う第１のフォーカス制御手段と、 上記撮像素子より得られる撮像映像信号から水平走査方
   向の輪郭信号を作成する輪郭信号作成手段と、 上記輪郭信号から所定のレベル以上の信号のみを所定の
   増幅率で増幅して出力するノイズ除去手段と、 上記第１のフォーカス制御手段の合焦動作を監視すると
   ともに、上記ノイズ除去手段からの出力の有無に応動し
   て上記第１のフォーカス制御手段による合焦動作を制御
   する第２のフォーカス制御手段とを備えたことを特徴と
   する撮像装置。
2. 【請求項２】 第２のフォーカス制御手段は、上記ノイ
   ズ除去手段からの出力がないときは第１のフォーカス制
   御手段により合焦動作の制御を行ない、 上記ノイズ除去手段からの出力があるときは、第１のフ
   ォーカス制御手段から出力される合焦動作のための信号
   を遮断することを特徴とする請求項１記載の撮像装置 。