JP3036850B2 - 自動焦点装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 この発明は自動焦点装置に関し、特に、ビデオカメラ
などの自動焦点装置に関する。

背景技術 ビデオカメラなどの自動焦点装置においては、輝度信
号の高周波成分を焦点評価値としてその評価値が最大の
ときの被写体に合焦したとしている。また、撮像画面の
明るさに応じてアイリスなどの撮像画面全体の明るさを
調製するシステムがあり、撮像画面全体が明るい場合
は、撮像画面全体の明るさが飽和しないように調整され
る。よって、撮像画面全体が明るい場合は、高輝度の被
写体が画面内に存在しても高輝度の被写体と撮像画面全
体の輝度差が少ないので、高輝度の被写体の明るさも飽
和しないように調整されるため、合焦せずにぼけた場合
でもぼけた部分が白方向に飽和することがなく、合焦し
たときの評価値が最大となり合焦する。

従来の技術においては、撮像画面全体が明るい場合
は、アイリスなどにより撮像画面全体の明るさおよび評
価値が飽和しないように調整され、高輝度の被写体があ
っても合焦するが、撮像画面全体が暗い場合は、部分的
に高輝度の被写体があってもアイリスはかなり開く。も
し、部分的な高輝度の被写体に合わせてアイリスを絞る
と、撮像画面全体も非常に暗くなり、実際に見た場合と
比べても非常に違和感を感じるからである。そうする
と、部分的な高輝度部分は撮像画面全体との輝度差が大
きいために、白方向に飽和した状態となるので、合焦せ
ずにぼけたときでも、ぼけることにより飽和領域が大き
くなり、その輪郭が大きくなることにより高周波成分が
増して評価値も大きくなり、その状態で自動焦点装置が
合焦したと見なして止まる場合が多い。

それゆえに、この発明の主たる目的は、撮像画面全体
が暗くてアイリスがかなり開いているときは輝度レベル
が一定の値以上のエリアの高周波成分の積算を除外する
ことにより、部分的な高輝度の被写体の評価値から高輝
度成分を除外するようにした自動焦点装置を提供するこ
とである。

発明の開示 この発明はレンズユニットを制御して撮像素子に入力
される像を合焦させる自動焦点装置であって、撮像画面
を複数の領域に分割して各領域ごとの映像信号の高周波
成分を積算して焦点評価値として出力する焦点評価値検
出回路と、レンズの撮像素子に対する相対位置を変位せ
しめて焦点評価値が最大値となるように合焦動作を行な
うフォーカス制御回路と、撮像画面の領域ごとの輝度レ
ベルを検出する輝度レベル検出回路と、アイリスの開き
具合を検出するアイリス検出回路と、検出された各領域
ごとの輝度レベルが予め定めるしきい値以上であること
に応じて焦点評価値検出回路によるその領域の高周波成
分の積算を選択的に除外させる除外回路と、検出された
アイリスがある値以上開いているときには焦点評価値検
出回路による輝度レベルが一定の値以上の領域の高周波
成分の積算を除外回路を用いて除外させる制御回路とを
含む。

したがって、この発明に従えば、アイリスがある値以
上開いていることが検出されたことに応じて、輝度レベ
ルが一定の値以上の領域の高周波成分の積算を除外する
ことにより、アイリスを絞りすぎて画面全体を暗くしす
ぎて違和感を与えることのない暗い場面でのスポット光
などの部分的な高輝度にも迷わずに合焦させることがで
きる。

より好ましくは、アイリス検出回路によって検出され
たアイリスの開き具合に応じて、積算を除外する領域を
決める輝度レベルのしきい値が変化される。

さらに、より好ましい実施例では、検出されたアイリ
スの開口面積が所定の値以上であれば所定値をしきい値
とし、アイリスの開口面積が所定の値以下であればアイ
リスの開口面積に応じてしきい値を設定する。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明の一実施例の全体の構成を示すブロ
ック図である。

第２図は第１図に示した露出評価値作成回路の具体的
なブロック図である。

第３図は第１図に示した焦点評価値作成回路の具体的
なブロック図である。

第４図は撮像画面の焦点評価値を作成するための領域
分割（n,m）を示す図である。

第５図は撮像画面の露出評価値を作成するための領域
分割（A1〜A6）を示す図である。

第６図は焦点評価値とレンズの変位量との関係を示す
図である。

第７図はアイリス開口面積と明るさとの関係を示す図
である。

第８図は露出評価値と明るさとの関係を示す図であ
る。

第９図は基準値とアイリス開口面積との関係を示す図
である。

第10図はこの発明の一実施例の具体的な動作を説明す
るためのフローチャートである。

第11図は第10図に示した焦点評価値の取込動作を示す
フローチャートである。

発明を実施するための最良の形態 第１図はこの発明の一実施例のブロック図である。第
１図において、フォーカスレンズ１はアイリス２を介し
てCCD3への合焦を司るものであり、図示しないがフォー
カスレンズ１の被写体側には変倍機能を有するズームレ
ンズが設けられている。フォーカスレンズ１は機構部と
モータとからなるレンズ駆動部15により光軸方向に進退
する。

上述のフォーカスレンズ１を介してCCD3に結像された
被写体像は光電変換されて映像信号になり、A/D変換器
４によってディジタル映像信号に変換される。このディ
ジタル映像信号は色分離回路５によってR,G,B信号に色
分離され、信号処理回路７に与えられるとともに、露出
評価値作成回路８と焦点評価値作成回路９とに与えられ
る。前述のCCD3,A/D変換器4,色分離回路5,露出評価値作
成回路8,焦点評価値作成回路９にはタイミング発生回路
10から発生されたタイミング信号が与えられる。信号処
理回路７では映像信号に同期信号が付加される。

アイリス２は撮像画面の光量を調整するものであり、
たとえばホール素子を用いた絞り量検出回路11によって
アイリス２の開き具合が検出される。絞り量検出回路11
の検出出力はしきい値作成回路16に与えられ、アイリス
２の開き具合に応じたしきい値が作成されて焦点評価値
作成回路９に与えられる。すなわち、しきい値作成回路
16は、アイリスの開口面積が所定値以上であれば所定値
をしきい値とし、アイリス２の開口面積が所定値以下で
あれば、アイリス２の開口面積に応じてしきい値を設定
する。

露出評価値作成回路８は後述の第２図で詳細に説明す
るが、たとえば特開平３−32175号公報に記載されてい
るような自動露出調整装置などが用いられる。すなわ
ち、露出評価値作成回路８は撮像画面を第５図に示すよ
うに６つの領域A1〜A6に分割して各領域の輝度評価値を
作成し、画面全体の輝度レベル値を得て露出評価値を作
成し、適正な露出調整を行なうものであり、作成された
露出評価値はアイリス制御回路13に与えられる。アイリ
ス制御回路13は与えられた露出評価値に基づいてアイリ
ス駆動部14を制御し、アイリス駆動部14はアイリス２の
開口度を調節する。

焦点評価値作成回路９は色分離回路５から与えられた
RGB信号に基づいて、第４図に示すように撮像画面を
（1,1）〜（n,m）の領域に分割したとき、各領域ごとの
撮像信号の高域成分を積算して焦点評価値として作成す
るものであり、出力信号をフォーカス制御回路12に与え
る。フォーカス制御回路12はレンズ駆動部15に含まれる
フォーカスモータによってフォーカスレンズ１を第６図
に示すように、近点から無限大位置または無限大位置か
ら近点まで変位させ、焦点評価値が第６図に示すように
最大値になったときに合焦したものとしてフォーカスレ
ンズ１の駆動を停止させる。なお、（1,1）〜（n,m）の
領域は最大でCCD3の画素数まで細分化できる。また、フ
ォーカス動作については、特開平３−258171号公報に詳
細に記載されている。

また、焦点評価値作成回路９は絞り量検出回路11の検
出出力に基づいて、アイリス２がある値以上開いている
ことが検出されたことに基づいて、しきい値作成回路16
からのしきい値に応じて輝度レベルが一定の値以上の高
周波成分の積算を除外する。

第２図は第１図に示した露出評価値作成回路の具体的
なブロック図である。第２図において、領域分割回路81
には、第１図に示した色分離回路５からRGB信号が与え
られる。領域分割回路81は第５図に示すような６個の領
域A1〜A6を分割して領域分割信号を積算回路82に与え
る。積算回路82には図示しないがA/D変換器と、このA/D
変換器出力と後続のラッチ回路出力とを加算する加算器
と、この加算出力をラッチするラッチ回路とによって構
成されたディジタル積算回路で構成される。そして、こ
の積算回路82は領域A1〜A6のそれぞれの領域内における
輝度信号の低域成分の１フィールド分の積分値をメモリ
83に記憶させる。なお、メモリ83は１フィールドごとに
データが更新される。

１画面分で１フィールド分の積算が完了すると、メモ
リ83に保持された最新の各領域での１フィールド分の積
算値は各領域の輝度評価値Y1〜Y6として重み付け回路84
と正規化回路85とに与えられる。正規化回路85は各領域
の輝度評価値Y1〜Y6を各領域の面積S1〜S6で割算して、
各領域の単位面積あたりの輝度評価値を正規化輝度評価
値V1〜V6（V1＝Y1/S1,V2＝Y2/S2…）として優先度決定
回路86に出力する。

優先度決定回路86は各正規化輝度評価値に基づいて各
領域の優先度を決定する。すなわち、優先度決定回路86
はたとえば第５図の中央の領域A1とその周辺の領域A2の
正規化輝度評価値とを比較し、両者の正規化輝度評価値
が互いに等しくなるにつれて、領域A1,A2の優先度が周
辺領域A3〜A6の優先度よりも大きくなるように各領域の
優先度を決定する。そして重み付け回路84は領域ごとの
優先度に重み付けし、優先処理を行なう。重み付け平均
回路87は重み付け回路84から出力された各領域の加算
値、を各優先度と面積の分で割算して重み付け平均値を
求め、その平均値が比較器88によって目標値メモリ89に
予め記憶されている目標値と比較されて露出評価値が出
力される。

第３図は第１図に示した焦点評価値作成回路の具体的
なブロック図である。第３図において、第１図の色分離
回路５から出力されたRGB信号から輝度信号成分が高輝
度部カット回路91に入力される。高輝度部カット回路91
には第１図に示したしきい値作成回路16からしきい値が
入力される。

タイミング検出回路97は映像信号からタイミング信号
を検出してゲート制御回路98に与える。ゲート制御回路
98はタイミング信号に基づいて、第４図に示す分割され
た各領域（1,1）〜（n,m）をゲートするためのゲート制
御信号を作成して高輝度部カット回路91に与える。

高輝度部カット回路91は、輝度レベル検出回路911
と、コンパレータ912と、ゲート回路913および914とか
ら構成されている。輝度レベル検出回路911はゲート回
路914を介して与えられる輝度信号成分から撮像画面の
各領域ごとの輝度レベルを検出してコンパレータ912に
与える。コンパレータ912は輝度レベル検出回路911で検
出された各領域ごとの輝度レベルとしきい値とを比較
し、輝度レベルがしきい値よりも小さければゲート回路
913を開いて輝度信号が出力されるのを許容し、輝度レ
ベルがしきい値より大きければ輝度信号が出力されるの
を禁止して、該領域の高周波成分の積算を選択的に除外
させるように動作させる。

したがって、高輝度部カット回路91は通常の明るい場
面ではアイリス２が絞られており全開ではないため、色
分離回路５から出力される映像信号の輝度信号成分をそ
のままハイパスフィルタ（HPF）92に出力する。ハイパ
スフィルタ92は映像信号の低域成分を除去して検波回路
93に与える。検波回路93は輝度信号の高周波成分を検波
する。この検波出力はA/D変換回路94によってディジタ
ル値に変換され、積算回路96に与えられる。積算回路96
は与えられた各領域の輝度信号を積算して焦点評価値を
作成する。このようにして構成された焦点評価値作成回
路９は常時１フィールド分の焦点評価値を出力する。

第４図は焦点評価値を作成するための画面分割を示す
図であり、第５図は露出評価値を作成するための画面分
割を示す図であり、第６図は焦点評価値とレンズ変位値
との関係を示す図であり、第７図はアイリス開口面積と
明るさとの関係を示す図であり、第８図は露出評価値と
明るさとの関係を示し、第９図はしきい値とアイリス開
口面積との関係を示す。第10図はこの発明の一実施例の
動作を説明するためのフローチャートであり、図11は図
10に示した焦点評価値取込動作を示すフローチャートで
ある。

次に、この発明の一実施例の具体的な動作について説
明する。焦点評価値作成回路９は、前述の第３図で説明
したように、焦点評価値信号を作成してフォーカス制御
回路12に与え、ステップ（図示ではＳと略称する）S1に
おいて、フォーカス制御回路12はその焦点評価値信号に
応じて、レンズ駆動部15によりフォーカスレンズ１を進
退させる。続いて、ステップS2でフォーカス制御回路12
は次の１画面分の焦点評価値Ｎを取込む。

この焦点評価値Ｎの取込は、第11図に示すフローチャ
ートに従って処理される。すなわち、第４図に示す領域
（1,1）〜（n,m）の最初の領域（1,1）から最後の領域
（n,m）までの評価値を作成するために、ステップS11で
最後の領域（n,m）であるか否かが判別され、そうでな
ければステップS12でしきい値作成回路16は絞り量検出
回路11によって検出されたアイリス２の開口面積が一定
値以上であるか否かを判別する。ステップS13でアイリ
ス２の開口面積が所定値以上であることが判別されれ
ば、その所定値がしきい値とされる。続いて、ステップ
S15で輝度信号がしきい値よりも大きいか否かが判別さ
れる。

輝度信号がしきい値よりも大きければ、高輝度部カッ
ト回路91は輝度信号の出力を禁止し、積算回路96で輝度
信号が積算されるのを除外する。しかし、輝度信号がし
きい値よりも小さければ、ステップS16で高輝度部カッ
ト回路91は輝度信号をカットすることなく出力する。そ
れによって、積算回路96でその領域の高周波成分の積算
が行なわれる。そして、第11図に示すフローチャートの
初期状態に戻り、次の領域について前述の説明と同様の
動作を行なう。なお、第11図に示すフローチャートにお
いて、アイリス２の開口面積が所定値以上であればしき
い値作成回路16によって所定値をしきい値とされるが、
ステップS14でアイリス２の開口面積が所定値以下であ
ればアイリス２の開口面積に応じてしきい値が設定され
る。

すなわち、第７図に示すように、アイリス２は被写体
像が明るいほど、その絞りの開口面積が小さくなるよう
に制御される。しかし、第８図に示すように、明るさが
一定値以下、すなわち暗い面積になるとアイリス２が全
体となり、CCD3に取込まれる光量はレンズの明るさのみ
によって決定される。このため、この実施例では、第８
図に示すように、アイリス２が開放されるまでは、第９
図に示すしきい値ａを設定し、アイリスが開放された後
の暗い画面では第９図の一定値ｂをしきい値とする。

領域（1,1）〜（n,m）までの評価値が積算されると、
１画面分の評価値が出力される。そして、再び図10のフ
ローチャートに戻り、ステップS2で出力された焦点評価
値が取込まれ、ステップS3で前回取込んだ焦点評価値Ｎ
と今回取込んだ焦点評価値ＮがＮ＋１とが比較され、今
回の焦点評価値Ｎ＋１の方が大きければ、ステップS4で
焦点評価値Ｎ＋１に更新される。そして、ステップS5で
焦点評価値が最大になるまでフォーカスレンズ１を変位
させたか否かが判別され、最大でなければ初期状態に戻
ってフォーカスレンズ１が変位され、これらの一連の動
作が繰返される。

第１図に示すフォーカス制御回路12は焦点評価値作成
回路９から出力された焦点評価値信号に応じてレンズ駆
動部15に駆動信号を与え、レンズ駆動部15はフォーカス
レンズ１を駆動する。

なお、暗い画面になってアイリス２が全開になると、
絞り検出回路11がそれを検出し、しきい値作成回路16に
検出信号を与える。しきい値作成回路16では、絞り量検
出回路11からの検出出力に基づいて、高輝度部カット回
路91に対してカットする高輝度のしきい値が設定され
る。このため、高輝度部カット回路91はしきい値を越え
る高輝度成分をカットし、検波回路93はカットされた輝
度信号以下の高周波成分のみを検波する。したがって、
全体が暗いままで部分的に高輝度の被写体が画面内に入
っても、アイリス２は全開のままのため、高輝度成分が
除去され、合焦せずにぼけた場合に評価値が増えること
がないため、高輝度の被写体でも問題なく合焦するよう
になる。したがって、アイリス２を絞りすぎて画面全体
を暗くしすぎて違和感を与えることのない暗い画面での
スポット光などの部分的な高輝度にも迷わず合焦させる
ことが可能となる。

産業上の利用可能性 以上のように、この発明に係る自動焦点装置は、画面
全体が明るい場合にアイリスなどにより撮像画面全体の
明るさおよび評価値が飽和しないように調整されるよう
なビデオカメラに適している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/232

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズの位置を制御し、アイリスを介して
   撮像素子に入力される像を合焦させる自動焦点装置であ
   って、 前記撮像素子によって撮像される撮像画面を複数の領域
   に分割したときの各領域ごとの映像信号の高周波成分を
   積算して焦点評価値として出力する焦点評価値検出手
   段、 前記レンズの前記撮像素子に対する相対位置を変位せし
   めて、前記焦点評価値が最大値となるように合焦動作を
   行なうフォーカス制御手段、 前記撮像画面の領域ごとの輝度レベルを検出する輝度レ
   ベル検出手段、 前記アイリスの開き具合を検出するアイリス検出手段、 前記輝度レベル検出手段によって検出された領域ごとの
   輝度レベルが予め定めるしきい値以上であることに応じ
   て、前記焦点評価値検出手段によるその領域の高周波成
   分の積算を選択的に除外させる除外手段、および 前記アイリス検出手段によって前記アイリスがある値以
   上開いていることが検出されたことに応じて、前記焦点
   評価値検出手段による前記輝度レベルが一定の値以上の
   エリアの高周波成分の積算を前記除外手段によって除外
   させる制御手段を含む。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記アイリス検出手段に
   よって検出されたアイリスの開き具合に応じて、前記積
   算を除外する領域を決める輝度レベルのしきい値を変化
   させる、請求項１に記載の自動焦点装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記アイリス検出手段に
   よって検出されたアイリスの開口面積が所定の値以上で
   あれば、前記所定値を前記しきい値とし、前記アイリス
   の開口面積が所定の値以下であれば前記アイリスの開口
   面積に応じてしきい値を設定する、請求項２に記載の自
   動焦点装置。