JP2742741B2 - オートフォーカス装置 - Google Patents

オートフォーカス装置

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JP2742741B2
JP2742741B2 JP3308845A JP30884591A JP2742741B2 JP 2742741 B2 JP2742741 B2 JP 2742741B2 JP 3308845 A JP3308845 A JP 3308845A JP 30884591 A JP30884591 A JP 30884591A JP 2742741 B2 JP2742741 B2 JP 2742741B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオートフォーカス装置、
特にビデオカメラのような映像処理方式の撮像装置にお
けるオートフォーカス装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラなどの撮像装置は、一般に
被写体に自動的に焦点を合わせる(以下合焦という)た
めのオートフォーカス装置が設けられている。オートフ
ォーカス装置の動作原理の1つとして、特公昭39−5
265号公報に記載されているような山登り制御とよば
れる、映像信号処理の1つの手法がある。
【0003】山登り制御においては、撮像素子から得ら
れた輝度信号から、所定の高周波数帯域の信号が抽出さ
れ、その振幅が検波されてレベル信号に変換される。こ
のようにして得られたレベル信号は、1フィールド分あ
るいは1フレーム分というような一定期間分積算処理さ
れる。この結果得られた積分値は、以下この明細書中に
おいてフォーカス評価値と呼ばれる。すなわち、1フィ
ールドごとに、あるいは1フレームごとにフォーカス評
価値が求められる。
【0004】フォーカスを合わせられるべきレンズの位
置が合焦状態に近いときには、得られる映像のいわゆる
エッジ部分は、はっきりしている。このような映像を表
す信号には、高周波成分が多く含まれる。一方、焦点の
ずれた映像においては、エッジ部分がはっきりしない。
そのような信号では高周波成分は比較的少なくなる。し
たがって、映像信号処理回路の出力する輝度信号成分の
うち、高周波成分の量を検出することにより、レンズが
合焦位置にあるかどうかを評価することができる。前述
のフォーカス評価値は、この合焦状態を評価するための
データである。
【0005】図5は、レンズの位置とフォーカス評価値
との関係を示す図である。同図において、横軸はレンズ
の位置、縦軸はフォーカス評価値、曲線40は高周波成
分のフォーカス評価値の特性を示す。図中レンズ位置P
は、焦点がぴったりと合っているレンズの位置を示す。
【0006】図5から明らかなように、フォーカス評価
値は、レンズ位置Pにおいて最大値を示す。レンズ位置
Pの前後Q,Rにおいては、フォーカス評価値は単調増
加し、または単調減少する。
【0007】そこで、山登り制御においては、レンズを
一定方向に向けて移動させながら、たとえば、1フィー
ルドごとにフォーカス評価値を求める。求められたフォ
ーカス評価値は、1フィールド前のフォーカス評価値と
比較される。その結果、現フィールドのフォーカス評価
値の方が大きければ、レンズをそれまでと同じ方向にさ
らに移動させる。逆に、1フィールド前のフォーカス評
価値の方が大きければ、レンズをそれまでと逆の方向に
移動させる。図5から分かるように、レンズの位置が合
焦位置Pを越えてしまったと判断できるためである。
【0008】このようにして、1フィールド前のフォー
カス評価値と同じ値のフォーカス評価値が得られるとこ
ろでレンズを停止させる。
【0009】たとえば、レンズが初期状態において、図
5のレンズ位置Pに合ったとする。上述の山登り制御に
よって、レンズが合焦位置Pを越えて位置Rに達する
と、フォーカス評価値が減少し始める。そこで、レンズ
を負の方向に戻し、合焦位置Pで停止させる。以上のよ
うにすることにより、レンズは焦点の合った位置に自動
的に移動する。
【0010】図6に示されるように、撮像するときには
被写体が画面50の中央部に置かれることが一般的であ
る。被写体に焦点を合わせるためには、通常は画面50
の全体ではなく画面中央の一部のフォーカス制御エリア
51が焦点合わせの対象とされる。
【0011】また、上述の山登り制御においては、ノイ
ズなどにより、フォーカス評価値に真正でないピークを
生じることがある。そのため、一般的には複数回のフォ
ーカス評価値が連続して大きくなっているか、あるいは
小さくなっているかを調べることによって制御を行な
う。
【0012】図7は、従来のオートフォーカス装置を有
するビデオカメラの一例のブロック図である。
【0013】同図において、このビデオカメラは、レン
ズ系2と、レンズ系2により被写体の像が結ばれる位置
に配置された、受光面に設けられた被写体の像を電気信
号に変換するためのCCD3と、CCD3から出力され
る信号を相関ダブルサンプリングするためのCDS(コ
リレーション・ダブル・サンプリング)回路4と、CD
S回路4によりサンプリングされた信号を処理して映像
信号(輝度信号Yout:クロマ信号Cout)を出力
するための映像信号処理回路5と、レンズ系2の中に含
まれるフォーカスレンズを移動させるためのモータ6
と、映像信号処理回路5の出力する輝度信号Youtを
処理してフォーカス評価値を求めることにより、合焦の
ためにフォーカスレンズの移動方向を定め、モータ6を
制御するためのオートフォーカス装置1aとを含む。
【0014】映像信号処理回路5は、CDS回路4の出
力する信号を増幅して、一定レベルにするためのAGC
回路7と、AGC回路7の出力する信号を輝度信号およ
び2つの色差信号に分離して出力させるための色分離回
路8と、色分離回路8から出力される色差信号を処理し
クロマ信号Coutとして出力するためのクロマ処理回
路9と、色分離回路8から輝度信号を受取り、出力輝度
信号Youtとして出力するための輝度信号処理回路1
0とから構成されている。
【0015】オートフォーカス装置1aは、輝度信号Y
outから垂直同期信号Vs,水平同期信号Hsを分離
するための同期分離回路11と、同期分離回路11から
与えられる同期信号Vs,Hsに応答して、図6に示さ
れるフォーカス制御エリア51に対応する信号のみを通
過させるためのゲート回路12と、ゲート回路12から
与えられる信号のうち高周波成分のみを通過させるため
のBPF(バンドパスフィルタ)13と、BPF13の
出力する信号のレベルを検波するための検波回路16
と、検波回路16の出力する信号を所定の周波数でサン
プリングするためのサンプリング回路24と、サンプリ
ング回路24の出力する値を、たとえば、1フィールド
にわたって積算することにより、フォーカス評価値を求
める積算回路23と、積算回路23の出力するフォーカ
ス評価値に基づいてフォーカスレンズを合焦位置に移動
させるようにモータ6の移動を制御させるための制御回
路21等から構成されている。
【0016】図7において、このようなオートフォーカ
ス装置1aを有する従来のビデオカメラは、以下のよう
に動作する。
【0017】レンズ系2は、CCD3の受光面上に被写
体の像を結ぶ。CCD3は、結ばれた被写体の像を光電
変換により電気信号に変換する。CDS回路4は、CC
D3から出力される信号を相関ダブルサンプリングし、
AGC回路7に与える。
【0018】AGC回路7は、CDS回路4から出力さ
れる信号のレベルを、所定のレベルとなるように増幅
し、色分離回路8に与える。色分離回路8は、AGC回
路7によって増幅された信号を、色差信号と輝度信号と
に分離し、色差信号をクロマ処理回路9に、輝度信号を
輝度信号処理回路10にそれぞれ与える。クロマ処理回
路9は、色分離回路8から与えられた色差信号を処理
し、クロマ信号Coutとして外部に出力する。輝度信
号処理回路10は、色分離回路8から与えられた輝度信
号を処理し、出力輝度信号Youtとして外部に出力す
る。輝度信号Youtは、また、オートフォーカス装置
1aのゲート回路12および同期分離回路11にも与え
られる。
【0019】同期分離回路11は、輝度信号Youtか
ら垂直同期信号Vsおよび水平同期信号Hsを分離し
て、ゲート回路12に与える。ゲート回路12には、垂
直同期信号Vs,水平同期信号Hsおよび所定のクロッ
ク信号に同期し、現在走査中の位置が、図6に示される
フォーカス制御エリア51内にある場合だけ、輝度信号
をBPF13に与える。BPF13は、ゲート回路12
から出力される輝度信号のうち、所定の高周波帯域成分
のみを抽出し、検波回路16に与える。
【0020】検波回路16は、与えられた高周波帯域成
分の信号のレベルを検波し、サンプリング回路24に与
える。サンプリング回路24は、検波回路16から出力
されるレベル信号を所定の周波数でサンプリングし、積
算回路23に与える。積算回路23は、サンプリング回
路24から与えられる信号を1フィールド分積算し、制
御回路21に与える。積算された値は、そのフィールド
のフォーカス評価値を表す。制御回路21は、積算回路
23より与えられたこのフォーカス評価値を用い、前述
の山登り制御によって、フォーカスレンズを合焦位置に
移動させるように、モータ6を制御する。このように、
フォーカス評価値を用いてレンズ系内のフォーカスレン
ズを合焦位置に移動させることにより、オートフォーカ
スが行なわれる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】フォーカス評価値が最
大となる点を合焦点としてフォーカス動作を止めた状態
で、レンズをパンさせると、被写体の状況の変化によっ
て、合焦しているにもかかわらず、評価値が大きく変化
することがある。たとえば図2(a)に示すように、画
面50の中央のフォーカス制御エリア51の中の人物5
2が縦縞のシャツ53を着ており、この人物52に合焦
しているとすると、フォーカス積分値はこの縦縞のシャ
ツのために多くなっている。カメラを右にパンさせる
と、図2(b)に示すように、人物52は左に移動し縦
縞のシャツ53もフォーカス制御エリア51から外れ
る。そのため合焦しているにもかかわらずフォーカス積
分値は小さくなる。このようにしてフォーカス評価値に
大きな変化があった場合には、制御回路は再び山登り制
御動作を始め、画像が少し見ずらくなる欠点があった。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明においては、従来
から備えられていた、被写体を撮像して輝度信号を取出
す手段と、前記輝度信号に含まれる所定の周波数帯域成
分のレベルを積分する手段と、前記の周波数帯域成分の
レベルの積分値が最大となるようにフォーカスレンズを
動作させるフォーカス手段とに加えて、前記の周波数帯
域成分のレベルの最大値を保持する手段を設け、前記の
フォーカス手段は、前記の周波数帯域成分のレベルの最
大値が変化しない限り、前記の周波数帯域の成分のレベ
ルの積分値が最大の場合の状態に保持されるようにし
た。
【0023】
【作用】以上のような構成により、レンズをパンさせ
て、フォーカス評価値が変化した場合においても、所定
の周波数帯域成分の最大値が変化しなければ、合焦状態
が続いていると判断され、フォーカスをロックさせるこ
とができる。したがって、不必要な山登り制御を停止さ
せることができる。
【0024】
【実施例】図1は、本発明によるオートフォーカス装置
を備えたビデオカメラの一例のブロック図である。
【0025】図1において、図7の従来例と異なるとこ
ろは、オートフォーカス装置1に、サンプリング回路2
4と制御回路21との間に積算回路23に並列にピーク
ホールド回路22を設けたことである。両図において、
同一の部品には同一の符号および名称が与えられてお
り、それらの機能も同一である。したがって、重複する
部分についての詳しい説明は省略する。
【0026】本発明においては、サンプリング回路24
から出力された値の最大値を検出しメモリするピークホ
ールド回路22を、サンプリング回路24と制御回路2
1との間に設け、その出力を制御回路21に供給し、制
御回路21は、積算回路23から出力されたフォーカス
評価値と、ピークホールド回路22から出力されたピー
ク値に基づいて、レンズ系2の中のフォーカスレンズの
動作の制御を行なう。
【0027】図2(a)に示すように、画面50の中心
のフォーカス制御エリア51中の人物52に合焦してい
るとすると、人物52の着ている縦縞のシャツ53のた
めにフォーカス積分値は多くなっている。この縦縞のシ
ャツ53により、サンプリング回路24によりサンプリ
ングされたフォーカスピーク値が、ピークホールド回路
22にホールドされる。
【0028】図2(b)に示されるようにカメラを右に
パンさせると、フォーカス制御エリア51中の縦縞のシ
ャツ53の部分が減るため、フォーカス積分値が減少す
る。しかしながら、縦縞のシャツ53のフォーカスピー
ク値は、同じ値がピークホールド回路22にサンプルホ
ールドされている。
【0029】図3(a)は、前記の場合のフォーカス積
分値の時間的変化を示す。また同図(b)は、フォーカ
スピーク値の時間的変化を示す図である。これらの図に
示すように、人物が中心から外れフォーカス積分値が変
化しても、フォーカスピーク値が変化しないことによ
り、フォーカスレンズを動かさなくてもよいことにな
り、不要なオートフォーカス動作が削減される。
【0030】図4は、本発明による動作のフローチャー
トを示す。ステップS1において合焦状態であるとす
る。
【0031】カメラをパンし、ステップS2においてフ
ォーカス評価値の変化を調べる。フォーカス評価値が変
化しなければ合焦状態であり、フォーカス評価値が変化
しておれば次のステップS3に移る。
【0032】ステップS3においてフォーカスピーク値
の変化を調べる。フォーカスピーク値が変化していなけ
れば合焦状態であると判断し、フォーカスピーク値が変
化しておれば次のステップS4に移る。
【0033】ステップS4においては、フォーカス評価
値も変化しており、またフォーカスピーク値も変化して
いるから、再合焦モードへ移る。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、フォーカスレンズの不
要な動きがなくなり、画面の安定性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】(a)および(b)はそれぞれ画面の中の合焦
の対象となる物体のパンによる移動を示す図である。
【図3】(a)は合焦の対象となる物体の移動した場合
のフォーカス積分値の時間的変化を示す。(b)はその
場合におけるフォーカスピーク値の時間的変化を示す。
【図4】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図5】山登り制御の説明図である。
【図6】画面とフォーカス制御エリアとの関係を示す図
である。
【図7】従来のオートフォーカス装置の一例のブロック
図である。
【符号の説明】
1 オートフォーカス装置 2 レンズ系 5 映像信号処理回路 6 モータ 11 同期分離回路 12 ゲート回路 13 BPF 16 検波回路 21 制御回路 22 ピークホールド回路 23 積算回路 24 サンプリング回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体を撮像して輝度信号を取出す手段
    と、前記輝度信号に含まれる所定の周波数帯域成分のレ
    ベルを積分する手段と、前記の周波数帯域成分のレベル
    の最大値を保持する手段と、前記周波数帯域成分のレベ
    ルの積分値が最大となるようにフォーカスレンズを動作
    させるフォーカス手段とを備え、該フォーカス手段は前
    記の周波数帯域成分のレベルの最大値が変化しない限り
    前記周波数帯域成分のレベルの積分値が最大の場合の状
    態に保持されることを特徴とするオートフォーカス装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006054562A1 (ja) 2004-11-16 2006-05-26 Citizen Watch Co., Ltd. 自動合焦点装置
US7683975B2 (en) 2006-05-31 2010-03-23 Citizen Holdings Co., Ltd. Automatic focusing apparatus

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WO2006054562A1 (ja) 2004-11-16 2006-05-26 Citizen Watch Co., Ltd. 自動合焦点装置
US7910868B2 (en) 2004-11-16 2011-03-22 Citizen Holdings Co., Ltd. Autofocus device detecting focus point with liquid crystal lens
US7683975B2 (en) 2006-05-31 2010-03-23 Citizen Holdings Co., Ltd. Automatic focusing apparatus

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