JP3083825B2 - 合焦調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は撮像光学系を介して撮像素子上に結像される
被写体像の鮮鋭度を検出して、当該鮮鋭度が高くなるよ
うに前記撮像光学系を調節して被写体に対する合焦調節
を行う合焦調節装置に関する。

［従来の技術］ 近時、撮像素子を用いて被写体を電子的に撮像してそ
の撮像画信号をフロッピーディスクや磁気テープ等の記
録媒体に記録保存し、この記録媒体に記録保存した電子
画信号をTV受像機等を用いて画像再生するようにした電
子カメラシステムが種々開発されている。特に家庭用の
ビデオムービーシステムの普及には目覚ましいものがあ
り、また最近では電子スチルカメラが種々製品化される
に至っている。

このような電子カメラシステムにおけるAF制御（自動
焦点調節）の特徴的な技術として、例えばCCD等の被写
体の撮像入力に用いられる撮像素子をそのまま上記AF制
御の為のセンサとして利用し、この撮像素子にて撮像さ
れる被写体像信号のコントラスト成分を検出して撮像光
学系レンズの被写体に対する合焦調節を行なう技術があ
る。即ち、このAF制御技術は、撮像光学系レンズが被写
体に対して合焦状態にある時、上記撮像光学系レンズを
介して撮像素子上に結像される被写体像の鮮鋭度が高く
なり、特にその高周波成分が顕著に生じることを利用し
たもので、撮像素子の出力信号（撮像画信号）の高周波
成分を検出し、この画信号の高周波成分で示される被写
体像の鮮鋭度が高くなるように撮像光学系レンズの被写
体に対する焦点位置を調節するものである。

第５図はこの種の従来一般的な合焦調節装置の要部概
略構成図であり、１は撮像光学系レンズ、２は上記撮像
光学系レンズ１により結像される被写体像を電子的に撮
像入力する為のCCD等からなる撮像素子、３はこの撮像
素子２にて撮像入力された被写体像信号（撮像画信号）
に対して所定の信号処理を施す前処理回路である。この
前処理回路３にて、例えば前記被写体像信号に対するサ
ンプリング処理や、色分離処理等の予め定められた信号
処理が実行される。

ビデオプロセッサ等のカメラ系の信号処理回路（図示
せず）は、この前処理回路３を介して所定の信号処理が
施された撮像画信号を入力し、その撮像画信号の記録保
存処理等を実行する。

しかしてこの合焦調節装置が特徴とするところは、上
記前処理回路３を介して所定の処理が施されてカメラ系
に与えられる撮像画信号を入力し、ハイパスフィルタ
（HPF）またはバンドパスフィルタ（BPF）からなるフィ
ルタ回路４を介して前記撮像画信号中の高周波成分を選
択的に抽出し、この高周波成分を前記撮像光学系レンズ
１の被写体に対する合焦調節に利用するようにしている
点にある。エリアゲート５はシステムコントローラ６の
制御を受けてゲーティング動作し、前記撮像素子２にて
撮像入力される画像中の、例えば画面中央部の所定の領
域についてのみ、前記フィルタ回路４にて抽出された画
像信号の高周波成分を抜き出している。

このようにしてエリアゲート５を介して抽出された信
号（所定領域部分についての高周波成分）は検波器７を
介して検波され、積分器８を介して上記所定領域部分に
亘って積分される。そしてその高周波成分の積分値は、
A/D変換器９を介してディジタル化され、撮像光学系レ
ンズ１の被写体に対する合焦調節を行う為の情報、つま
り被写体像の鮮鋭度（コントラスト）を示す情報として
前記システムコントローラ６のメモリ6aに書込まれる。
システムコントローラ６はメモリ6aに書込まれた鮮鋭度
を示す情報に従い、例えば第７図に示す制御手順に従っ
てフォーカシング回路10を駆動し、前記撮像光学系レン
ズ１のフォーカシング機構を駆動して当該撮像光学系レ
ンズ１の被写体に対する合焦調節を行わしめる。

このシステムコントローラ６による撮像光学系レンズ
１の被写体に対する合焦調節は、基本的には第６図
（ａ）に示すように、所謂山登り法によって、或いは第
６図（ｂ）に示すような走査法によって行われる。この
山登り法は撮像光学系レンズ１のフォーカシング機構を
駆動しながら各フォーカシング位置での前記コントラス
ト情報を逐次比較し、第６図（ａ）に示すようにそのコ
ントラストが高くなるようにそのフォーカシング位置を
順次可変し、コントラスト値がピークとなった位置Ｐを
合焦位置として定めるものである。これに対して走査法
は、第６図（ｂ）に示すように撮像光学系レンズ１の全
フォーカシング領域について予めそのコントラスト値を
スキャニング的に調べてコントラスト値が最も高くなる
フォーカシング位置を合焦位置Ρとして求め、その情報
に従って前記撮像光学系レンズ１を合焦調節する方式で
ある。

いずれの制御方式にしろ、被写体像のコントラストが
最も高くなるように撮像光学系レンズ１のフォーカシン
グ調節が行われて被写体に対する合焦調節がなされる。

山登り法による合焦調節の手順を第７図を参照して簡
単に説明すると、先ず撮像光学系レンズ１のフォーカシ
ング位置をどちらかの向き（最遠撮影距離側または最短
撮影距離側）に所定量移動させる（ステップａ）。そし
てこのレンズ移動によって前記コントラスト値が増加し
たか否かを判定し（ステップｂ）、コントラスト値の増
大が検出される場合には、同じ向きに所定量だけレンズ
を移動させる（ステップｃ）。そして同様にしてこのレ
ンズ移動によって前記コントラスト値が増加したか否か
を判定し（ステップｄ）、コントラスト値の増大がなく
なるまで上記レンズの移動を繰返す。その後、コントラ
スト値の増大が検出されなくなった時点でレンズの移動
を停止させ（ステップｅ）、合焦完了の表示を行って合
焦処理を終了する（ステップｆ）。

これに対して前述したステップｂの処理においてコン
トラスト値の増加が検出されなかった場合には、レンズ
を逆向きに所定量だけ移動させる（ステップｇ）。そし
てこの状態でコントラスト値の増大が検出されるか否か
を判定し（ステップｈ）、コントラスト値の増大が検出
される場合には前述したステップｃからの処理手続きに
従って撮像光学系レンズ１を合焦調節駆動する。

尚、撮像光学系レンズ１を逆向きに移動してもコント
ラスト値の増大が検出できなかった場合には、このレン
ズ移動の向きの変更を所定の回数内で繰返し行い、コン
トラスト値増大の向きを調べる。そしてこれにも拘らず
コントラスト値の増大を検出することが出来なかった場
合には（ステップｉ）、レンズの移動を停止させ（ステ
ップｊ）、合焦動作不能な旨を表示してその合焦動作を
中止する（ステップｋ）。

［発明が解決しようとする課題］ ところで上述した如く撮像素子２から求められる被写
体像の高周波成分、つまりコントラスト情報に従って撮
像光学系レンズ１の被写体に対する合焦調節を行う場
合、被写体照明光にその駆動電源周波数に依存する光の
ゆらぎが含まれていると次のような問題が生じる。

即ち、被写体照明光源が蛍光灯等の放電灯であるとそ
の照明光に電源周波数に同期した光強度の変動、つまり
ゆらぎが生じることが否めない。例えば電源周波数50Hz
で駆動される放電灯からの照明光には50Hzまたは100Hz
に対応する周期で光のゆらぎが存在し、また電源周波数
60Hzで駆動される放電灯からの照明光には60Hzまたは12
0Hzに対応する周期の光のゆらぎが存在する。

これに対して撮像素子２による被写体像の電子的な撮
像は、例えばその撮像画の再生がNTSC方式のTV受像機を
用いて行われる場合には、上記NTSC方式における60Hzの
フィールド周波数に同期して行われ、またPAL方式やSEC
AM方式のTV受像機を用いて画像再生が行われる場合に
は、その50Hzのフィールド周波数に同期して被写体像の
撮像が行われる。

しかして50Hzの電源周波数の下で駆動される放電灯に
よる照明光条件下にて上記NTSC方式に準拠して被写体像
の電子的撮像を行うと、照明光のゆらぎの周期と電子カ
メラによる被写体像の撮像周期との間にずれが生じ、前
述した撮像光学系レンズ１を合焦調節する為に用いられ
るコントラスト情報にフリッカの問題を招来する。同様
に、60Hzの電源周波数の下で駆動される放電灯による照
明光条件下にて前記PAL/SECAM方式に準拠した被写体像
の電子的撮像を行う場合にも、上述したフリッカの問題
が生じる。

例えば撮像光学系レンズ１を一定の速度でフォーカシ
ング駆動しながら上述した所定の周期で被写体を電子的
に撮像し、その撮像画信号の高周波成分（コントラスト
値）を求めると、第８図に模式的に示すように、そのコ
ントラスト値には電源周波数に依存した照明光のゆらぎ
に伴う変動分が重畳する。このコントラスト値の照明光
のゆらぎに伴う変動は前述したコントラスト値を利用し
た合焦調節の制御誤りの原因となる。

そこで従来、この種の問題に対処するべく、例えば特
公平１−26588号公報に開示されるように光電変換部に
おける撮像走査周波数自体を変えてしまうことが考えら
れている。しかしこのような方式は、この公報に示され
るファクシミリ装置における撮像走査のように閉じた系
を構成するシステムでは非常に有用であるが、TV方式に
準拠した撮像周期が設定される電子カメラに適用するに
は問題がある。

また電子カメラにおける合焦調節でのフリッカ対策と
して、その露光時間を電源周期のn/2倍にすることが提
唱されている。しかし露光感度の低下や映像信号へのジ
ャーキネス妨害等の問題が生じることが否めない。更に
は、例えば特開昭57−35480号公報には合焦調節に用い
る画像信号のサンプリング周期を、そのフリッカ周期の
1/n倍にすることでフリッカの影響を除去することが提
唱されている。しかしこのようにすると、コントラスト
情報が得られる周期が長くなるので、合焦調節動作の速
度が遅くなることが否めない。

一方、特開昭56−106478号公報には、撮像画信号の高
周波成分を、当該撮像画信号の低周波数成分の微分値に
て除算することでフリッカによるレベル変動分を吸収す
ることが提唱されている。しかしこのような手法による
と、例えば低域周波数成分の少ない被写体を撮像するよ
うな場合、上述した除算の分母にあたる信号入力が小さ
くなり、コントラスト信号のS/Nが大幅に劣化すると云
う不具合が生じる。しかもこの場合には、高速動作可能
な除算器を必要とするので、そのシステム構成が大掛か
りとなり、高価格化すると云う問題が生じる。

このように従来にあっては、撮像素子から得られる撮
像画信号のコントラスト情報を用いて被写体に対する合
焦調節を行う場合、被写体照明光の電源周波数に依存す
るゆらぎに起因して合焦動作が不安定化したり、またこ
れに対して対策を講じた場合には、その動作速度が遅く
なったり、高価格な高速除算器を必要とする上、被写体
によってはS/N劣化に起因して制御性が悪くなる等の問
題が生じた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、電源周波数に依存する照明光
のゆらぎに拘ることなく、常に安定に、しかも高速に撮
像画信号のコントラスト情報に従う合焦調節を行なうこ
とのできる実用性の高い合焦調節装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、撮像光学系を介して撮像素子上に結像され
る被写体像の鮮鋭度を検出して、当該鮮鋭度が高くなる
ように前記撮像光学系を被写体に対して合焦調節する合
焦調節装置おいて、前記撮像素子にて撮像される被写体
像信号の平均的信号成分を検出する第１の手段と、前記
撮像素子にて撮像される被写体像信号の高周波成分を検
出する第２の手段と、この第２の手段にて検出された高
周波成分を前記第１の手段にて検出された平均的信号成
分にて正規化して前記合焦調節の為の鮮鋭度を示す信号
を生成する手段と、を備え、前記被写体像信号の高周波
成分は、前記撮像素子にて撮像される被写体像中の予め
特定された領域の信号成分から求められるものであっ
て、前記被写体像信号の平均的信号成分は、上記高周波
成分が求められる領域からの信号読出しに先立って前記
撮像素子から読出され、且つ前記高周波成分が求められ
る領域に関連する所定領域の信号成分から求められるこ
とを特徴としている。

また本発明は、上記高周波成分を量子化するA/D変換
器の基準電圧を上記平均的信号成分に基づいて可変する
ことにより上記正規化を行ない、さらに上記正規化をデ
ィジタル演算で行なうことにより、一般的にA/D変換器
が持つところの実質的に除算を行う性質を効果的に利用
して高周波成分の正規化を行うようにすることで、その
回路構成規模の簡素化を図り得るようにしたこと特徴と
するものである。

［作 用］ このように構成された本発明に係る合焦調節装置によ
れば、撮像素子にて撮像された被写体像のコントラスト
情報を示す高周波成分を、当該被写体像の平均的信号成
分にて、例えば除算することにより正規化し、この正規
化された高周波成分を合焦調節の為のコントラスト情報
として用いるので、電源周波数に依存するフリッカが被
写体照明光に含まれており、これによって前記撮像素子
にて撮像される被写体像に周期的なレベル変動が生じる
ような場合であっても、上述した正規化により被写体像
の高周波成分から上記フリッカに起因するレベル変動分
を除去することが可能となる。つまり高周波成分に含ま
れるフリッカに起因するレベル変動要素と、平均的信号
成分に含まれるフリッカに起因するレベル変動要素とを
上述した正規化により相殺し、フリッカの影響を受ける
ことのない被写体像のコントラスト情報を求めることが
可能となる。

従って本発明によれば、従来のようにフリッカの周期
に応じて被写体像の撮像入力周期を可変する等の対策が
不要となるので、簡易に、しかも高速に合焦調節動作を
行わせることが可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例に係る合焦調節
装置について説明する。

第１図は第１の実施例を示す合焦調節装置の概略構成
図で、第５図に示す従来装置と同一部分について同一符
号を付して示してある。

この実施例装置が特徴とするところは、撮像素子２に
て求められた被写体像信号からその高周波成分を抽出す
る為の前述したフィルタ回路4,エリアゲート5,検波器7,
積分器８からなる信号処理回路（第２の手段）に加え
て、上記被写体像信号から高周波成分と同時にその平均
的信号成分を抽出する為のエリアゲート11,および積分
器12からなる信号処理回路（第１の手段）を備え、この
エリアゲート11と積分器12とを介して前記被写体像から
検出される平均的信号成分にて前記積分器８にて求めら
れる高周波成分を除算器13にて除算し、この除算器13に
よる除算処理により正規化された上記高周波成分をA/D
変換器９を介してディジタル変換してシステムコントロ
ーラ６のメモリ6aに書込むようにした点にある。

即ち、エリアゲート11はシステムコントローラ６の制
御を受けてゲーティング動作し、前述したエリアゲート
５と共に前記被写体画像中の合焦調節対象領域である中
央部領域の画像信号を選択的に抽出している。

尚、このエリアゲート11が前記エリアゲート５と異に
するところは、エリアゲート５が被写体像信号のフィル
タ回路４を介して抽出された高周波成分を予め定められ
た画面領域に対応して抽出しているのに対し、エリアゲ
ート11は被写体画像信号そのものを上記予め定められた
画面領域に対応して抽出している点にある。

しかしてこのエリアゲート11を介して抽出された所定
の画像領域の被写体画像信号は、その画像領域の全域に
亘って積分器12により積分され、その平均的な信号成分
が求められている。除算器13はこの積分器13により求め
られる被写体像の平均的信号成分S_Aを用いて前述した如
くフィルタ回路４から積分器８を経て求められる被写体
像の高周波成分S_Bを除算することで、その高周波成分S_B
を正規化している。

この除算処理による高周波成分S_Bの正規化について説
明すると、被写体像信号を所定の領域に亘って積分して
求められる平均的信号成分S_Aは、被写体の所謂絵柄Ρに
よって定まる係数をΚ１（ｐ）とし、照明光源のフリッ
カの影響による第ｎフィールド撮像時のレベル変動要素
をFnとすると S_A＝K1（ｐ）・Fn …（１） として与えられる。

尚、上記フリッカの影響によるレベル変動要素Fnは、
平均的には［１］なる値をとり、通常一般的には被写体
照明光の電源周波数に依存するゆらぎの周期と撮像素子
２による被写体像の撮像周期とのずれの影響だけを受け
る。そしてこのレベル変動要素Fnは、その撮像フィール
ド毎に、例えば周期的に異なる値をとる。

これに対して同じ被写体像信号の所定の領域に亘って
積分される高周波成分S_Bは、一般的には被写体の所謂絵
柄によって定まるジャストフォーカス時の高周波成分に
対する係数をK2（ｐ）とした場合、 S_B＝K2（ｐ）・Fn・Ｄ（P,δ） …（２） で示される。但し、関数Ｄは撮像光学系のデフォーカス
による出力変化を示すもので、撮像光学系のジャストフ
ォーカス位置にて最大値をとる。そして被写体の絵柄Ρ
に依存した特性で、ジャストフォーカス位置からのデフ
ォーカス量δに依存して減少する関数として上記関数Ｄ
が定義される。また被写体の絵柄Ρについては、或る被
写体に対して合焦調節しようとする場合、これによって
被写体の絵柄が特定されてその合焦動作期間には被写体
の変化がないと看做し得るから、ここでは被写体によっ
て決定される或る定数として考えることができる。

この第（２）式に示すように被写体像の高周波成分S_B
は、一般的には被写体照明光の電源周波数に依存するゆ
らぎの周期と撮像素子２による被写体像の撮像周期との
ずれに起因したフリッカによるレベル変動要素Fnの影響
を受けて変化すると共に、デフォーカス量δおよび被写
体の絵柄Ρに大きく依存する関数Ｄの影響を受けて変化
するものとなっている。

ちなみに被写体照明光にゆらぎがない場合には、被写
体像の高周波成分S_Bは S_B＝K2（ｐ）・Ｄ（ｐ） として与えられ、その値は専らデフォーカス量δのみに
依存して変化することになる。従来一般的にはこのよう
な高周波成分S_Bとデフォーカス量δとの関係を利用し、
上記高周波成分S_Bが最も大きくなるようにしてその合焦
調節がなされている。

しかしてフィルタ回路４から積分器８に至る信号処理
回路は、上述した第（２）式に示されるような被写体像
の高周波成分S_Bを求めており、一方、新たにこの実施例
装置にて設けられた積分器12は前述した第（１）式に示
されるような被写体像の平均的信号成分S_Aを求めてい
る。除算器13はこのようにして求められる被写体像の高
周波成分S_Bを上記平均的信号成分S_Aにて除算しており、
この除算処理には次のような意味がある。即ち、除算器
13における除算処理は、 なる結果を求めることを意味する。

この第（３）式に示されるように、除算器13により求
められる高周波成分S_Bの平均的信号成分S_Aによる除算結
果は、フリッカに起因する第ｎフィールドでのレベル変
動要素Fnの影響を全く受けることのないものとなってお
り、前述したように合焦動作期間には被写体の変化がな
いと看做し得る場合には、デフォーカス量δにのみ依存
して変化するものとなる。

つまり被写体の絵柄によるジャストフォーカス時にお
ける高周波成分に対する係数K2（ｐ），およびその平均
的信号成分に対する係数Κ１（ｐ）は、被写体が一定で
ある時にはそれぞれ特定の値となり、［K2（ｐ）/K1
（ｐ）］なる項目は当該被写体に対して一定の値をとる
ことになる。従って上述した除算結果は、主としてデフ
ォーカス量δにのみ依存して変化することになり、前述
した如く被写体像から求められる高周波成分S_Bを正規化
してなる情報を示すことになる。

この結果、前記除算器13にて高周波成分S_Bを平均的信
号成分S_Aにて除算するとことにより正規化された高周波
成分［S_B/S_A］をA/D変換器９を介してディジタル変換
し、撮像光学系に対する合焦調節の為のコントラスト情
報としてシステムコントローラ６のメモリ6aに与えれ
ば、これによって電源周波数に依存する被写体照明光の
ゆらぎの影響を受けることなしに、常に安定に合焦調節
を行うことが可能となる。

ところで上述した第１図に示す実施例では、被写体像
信号、およびこの被写体像信号の高周波成分毎にそれぞ
れ積分し、その積分値間での除算演算を行う為にアナロ
グ系の積分器8,12と除算器13とを用いた。これ故、一般
的にそのハードウェア構成が複雑化することが否めず、
またアナログ系での演算処理精度を確保する上で幾つか
の問題がある。従って上述した演算処理をディジタル的
に行い、その演算処理精度等を簡易にして十分高めるよ
うにすることが望ましい。

第２図はこのような観点に立脚してなされた本発明に
係る合焦調節装置の第２の実施例を示す要部概略構成図
であり、基本的には先の実施例と同一部分には同一符号
を付して示してある。

この実施例装置が特徴とするところは、フィルタ回路
４からエリアゲート５を介して抽出される所定の画像領
域における被写体の高周波成分と、他方のエリアゲート
11を介して抽出される所定の画像領域における被写体像
信号とを２つの独立したA/D変換器9a,9bを用いてそれぞ
れディジタル変換する。そしてこれらのディジタル変換
された上記各信号成分を前記システムコントローラ６の
メモリ6aにそれぞれ格納し、当該システムコントローラ
６に設けられた演算プロセッサ6bを用いて上記各信号成
分に対する積分処理と、それらの積分結果に対する前述
した除算処理（正規化処理）とを実行させるようにした
ものである。

このように構成された実施例装置によれば、被写体像
信号およびその高周波成分をそれぞれリアルタイムにA/
D変換し、システムコントローラ６のメモリ6aに収集し
た上で、前記演算プロセッサ6bを用いて全ディジタル的
にコントラスト情報を求める為の信号処理を実行するこ
とができるので、前述した第１の実施例に見られるよう
にアナログ演算処理を行う場合に比較して、アナログ演
算素子のばらつきに起因する誤差要素の入り込みが大幅
に少なくなり、高精度にそのコントラスト情報を求めて
合焦調節の制御に供することが可能となる。またアナロ
グ信号処理回路を構築することに比較してそのハードウ
ェア構成の大幅な簡略化を図ることが可能となるので、
実用的利点が多大である。

ところで上述した各実施例では、撮像素子２により撮
像される被写体像の、例えば画面中央部を合焦調節の対
象範囲として定め、エリアゲート5,11をそれぞれゲーテ
ィング制御して上記各領域における被写体像の高周波成
分S_Bおよびその平均的信号成分S_Aを求めるようにした。
然し乍ら、被写体像の平均的信号成分S_Aを求める為の領
域としては、必ずしも上記合焦調節の対象領域として定
める必要はない。例えば被写体像の画面全体からその被
写体像の平均的信号成分S_Aを求めるようにしても良い。

また第４図に示すように被写体画面Ｘ中の中央部分を
合焦調節の対象領域Ｙとして定めたとき、撮像素子２か
らこの対象領域Ｙの画像信号の読出しに先立って読み出
されるところの、上記対象領域Ｙに密接に関連した上部
領域Ｚの画像信号からその平均的信号成分S_Aを求めるよ
うにしても良い。

このことは次のようにして示すことができる。即ち、
第（１）〜（３）式を用いてフリッカの影響を除去し得
る作用について説明したが、被写体像信号の抽出領域を
若干異ならせることは、被写体の絵柄Ρに若干の違いが
生じることを意味する。従ってエリアゲート5,11により
抽出される画面領域が異なることから、前述した第
（１），（２）式をそれぞれ S_A＝K1（p1）・Fn …（１）′ S_B＝K2（p2）・Fn・Ｄ（P,δ） …（２）′ として考えるようにすれば良い。但し、Ρ１は平均的信
号成分S_Aを求める領域部分での絵柄を示し、Ρ２は高周
波成分S_Bを求める領域部分での絵柄を示している。

しかしてこの場合には、前述した第（３）式は となり、合焦動作期間には被写体の変化がないと云う前
述した仮定の下では、やはりこの場合でもフリッカの影
響を受けることがなくデフォーカス量δのみに依存する
と云う結論に至る。

以上をまとめると一般的に撮像素子２にて撮像される
被写体像には、撮像目的とする主要被写体のみならず、
その他の背景的な画像成分も種々含まれることから、前
述したように合焦調節の対象範囲として定めた領域から
その平均的信号成分S_Aと高周波成分S_Bとをそれぞれ求め
ることがより好ましい。しかし上記合焦調節の対象領域
に関連する他の領域から平均的信号成分S_Aを求めるよう
にすることも可能である。

第３図はこのような観点に立脚したときに、特にA/D
変換器の性質を利用して回路構成の簡略化を図った第３
の実施例を示す図である。尚、信号抽出の領域としては
既に説明したように第４図に示すように設定されている
ものとする。

即ち、この第３図に示す実施例装置では、エリアゲー
ト5,11をそれぞれ独立にゲーティング制御し、エリアゲ
ート５を介して上記対象領域Ｙについての被写体像の高
周波成分を抽出するようにしている。そして他方のエリ
アゲート11では上記エリアゲート５による信号抽出タイ
ミングに先立って、対象領域Ｙの画像信号の撮像素子２
からの読出し以前にその信号読出しがなされる上記領域
Ｚの画像信号を抽出し、積分処理によって前記合焦対象
領域Ｙの画像信号が読み出される前に、その被写体像の
平均的信号成分S_Aを求めるものとなっている。

そしてこの積分器12にて求められる平均的信号成分S_A
をA/D変換器14に対するディジタル化基準信号Vref.とし
て直接的に与え、その後、前記エリアゲート５を介して
抽出される被写体像の高周波成分を上記ディジタル化基
準信号Vref.を用いてディジタル変換する。そしてこの
ディジタル変換された高周波成分を逐次システムコント
ローラ６のメモリ6aに格納し、前述した対象領域Ｙに亘
って積分するように構成されている。

ところでA/D変換は、基本的には入力アナログ信号を
所定のディジタル化基準信号Vref.を用いて量子化する
ことによりなされ、通常は予め定められた一定のディジ
タル化基準信号Vref.を与えた状態で入力アナログ信号
のディジタル化処理が行われる。

ここで比較の為に前述した第２図に示すディジタル化
信号処理を振り返って考察してみると、エリアゲート５
を介して抽出される被写体像の高周波成分を変換するA/
D変換器9aは、その高周波成分（アナログ値S_BA）をディ
ジタル化基準信号Vref.にて量子化し、［S_BA/Vref.］と
してそのディジタル値S_BDを求めている。またA/D変換器
9bは、上記被写体像信号（アナログ値S_AA）をディジタ
ル化基準信号Vref.にて量子化し、［S_AA/Vref.］として
そのディジタル値S_ADを求めている。

しかして積分処理によって求められる被写体像の平均
的信号成分S_Aは［＝Σ S_AD］で示され、またその高周
波成分S_Bは［＝Σ S_BD］で示されることから、その正
規化処理は としてなされることを意味する。

一方、この第３の実施例ではディジタル化基準信号Vr
ef.として上記平均的信号成分S_A（アナログ量）を与え
ているので、第３図に示したA/D変換器14は［S_BA/S_A］
として、その出力値S_Dを求めていることになる。従って
その積分値Ｓをシステムコントローラ６にてディジタル
演算にて求めれば、 なる意味を持つことになる。この結果、A/D変換器の特
性を利用して前述した高周波成分の正規化を行うことが
可能となり、簡易に、且つ効率的に被写体像のコントラ
スト情報を求めることが可能となる。

即ち、このようにしてコントラスト情報の算出処理を
行うようにすれば、１つのA/D変換器14を有効に用いて
信号処理することができ、且つその信号処理演算量も大
幅に少なくなるので、簡易にして効率的にその信号処理
の高速化を図り、またその信号処理負担も大幅に軽減す
ることが可能となる。またその信号処理精度も十分高く
することが可能となる。

尚、この例では合焦対象領域Ｙよりも先行して被写体
像信号の読出しがなされる領域として上記合焦対象領域
Ｙの上部に平均的信号成分S_Aを求める為の領域Ｚを設定
したが、撮像素子２からの信号読出しを、その画面の下
側から逆向きに行うことが可能なシステムにあっては、
第４図中一点鎖線領域として示すように合焦対象領域Ｙ
の下部に平均的信号成分S_Aを求める為の領域を定めるよ
うにすれば良い。

このようにすれば、一般的な被写体画像にあっては画
面中央部の合焦対象領域Ｙに関連の強い画像領域が画面
下部に多いことから、画面上方部に平均的信号成分S_Aを
求める為の領域Ｚを設定する場合よりも不確定要素が低
減されるので、より精度の高い信号処理を行うことが可
能となる。

以上、本発明に係る合焦調節装置の幾つかの実施例に
ついて説明したように、本発明では被写体像の高周波成
分をその平均的信号成分にて正規化し、これをコントラ
スト情報として合焦調節に供するものとなっている。

このようにして正規化された被写体像の高周波成分に
よれば、仮に被写体照明光が交流電源周波数の影響を受
けてゆらぎを生じており、この照明光のゆらぎの周波数
（周期）と撮像素子２における被写体像の撮像周期との
間にずれがある場合であっても、上記照明光のゆらぎの
影響を受けることのないコントラスト情報を効果的に求
めることができる。しかも前述した実施例にて示すよう
に比較的簡単な処理により、また簡単なハードウェア構
成のシステムにより高速にコントラスト情報を求めて合
焦調節を行うことができる。この結果、撮像素子を用い
て被写体像を電子的に撮像する種々の電子カメラに適用
して、その撮像光学系の合焦調節を効果的に行わせるこ
とができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば撮像画面のどの領域を合焦調節の対象領域と
するか、またその領域の大きさをどの程度に設定するか
等は、電子カメラにおける合焦仕様に応じて定めれば良
いものである。また被写体像信号の高周波成分をどの程
度の周波数帯域の信号として抽出するか等についても、
その仕様に応じて定めれば良いものである。また実施例
では高周波成分を積分してコントラスト情報を求めた
が、高周波成分に対するピーク検出等によりコントラス
ト情報を求めることも勿論可能である。また合焦調節の
為の処理対象とする被写体像信号としては、前処理回路
３を介して求められる色分離信号であっても良く、或い
は撮像素子２から読み出された被写体像信号そのもので
あっても良い。更にはγ補正が施された撮像信号等であ
っても良いことは云うまでもない。その他、撮像光学系
レンズとしては単焦点レンズに限らず、所謂ズームレン
ズであっても良いことは勿論のことであり、要するに本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、被写体像中の予
め特定された領域の信号成分から求められる被写体像信
号の高周波成分を、この高周波成分が求められる領域に
関連する所定領域の信号成分から求められる被写体像信
号の平均的信号成分にて正規化して、合焦調節の為のコ
ントラスト情報として用いるので、被写体照明光のゆら
ぎに起因するフリッカの問題を生じることなしに効果的
に合焦調節を行うことが可能となる。しかも簡易なハー
ドウェア構成で、簡易な処理により高速に、しかも高精
度に合焦調節を行わせることを可能とする等の実用上多
大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る合焦調節装置の概
略構成図、第２図は第２の実施例に係る合焦調節装置の
概略構成図、第３図は第３の実施例に係る合焦調節装置
の概略構成図、第４図は第３の実施例における合焦調節
対象領域と平均的信号成分検出領域との関係を示す図で
ある。 また第５図は従来提唱されている合焦調節装置の概略構
成図、第６図は被写体像のコントラスト情報に従う合焦
調節の形態を模式的に示す図、第７図は山登り法による
合焦調節の制御手順の例を示す図、第８図は被写体照明
光のゆらぎに起因する被写体像信号のフリッカとこれに
よる問題点を説明する為の模式的な信号図である。 １……撮像光学系レンズ、２……撮像素子、３……前処
理回路、４……フィルタ回路（被写体像信号の高周波成
分抽出手段）、５……エリアゲート、６……システムコ
ントローラ、6a……メモリ、6b……演算プロセッサ、７
……検波器、８……積分器、9,9a,9b……A/D変換器、10
……フォーカシング回路、11……エリアゲート、12……
積分器、13……除算器、14……A/D変換器。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像光学系を介して撮像素子上に結像され
   る被写体像の鮮鋭度を検出して、当該鮮鋭度が高くなる
   ように前記撮像光学系を被写体に対して合焦調節する合
   焦調節装置において、 前記撮像素子にて撮像される被写体像信号の平均的信号
   成分を検出する第１の手段と、 前記撮像素子にて撮像される被写体像信号の高周波成分
   を検出する第２の手段と、 この第２の手段にて検出された高周波成分を前記第１の
   手段にて検出された平均的信号成分にて正規化して前記
   合焦調節の為の鮮鋭度を示す信号を生成する手段と、を
   具備し、 前記被写体像信号の高周波成分は、前記撮像素子にて撮
   像される被写体像中の予め特定された領域の信号成分か
   ら求められるものであって、前記被写体像信号の平均的
   信号成分は、上記高周波成分が求められる領域からの信
   号読出しに先立って前記撮像素子から読出され、且つ前
   記高周波成分が求められる領域に関連する所定領域の信
   号成分から求められることを特徴とする合焦調節装置。
2. 【請求項２】上記高周波成分を量子化するA/D変換手段
   を有し、該A/D変換手段の基準電圧を上記平均的信号成
   分に基づいて可変することにより上記正規化を行なうこ
   とを特徴とする請求項１に記載の合焦調節装置。
3. 【請求項３】上記正規化をディジタル演算で行なうこと
   を特徴とする請求項１に記載の合焦調節装置。