JP3227666B2 - オートフォーカス方法及び装置 - Google Patents
オートフォーカス方法及び装置Info
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- JP3227666B2 JP3227666B2 JP10829192A JP10829192A JP3227666B2 JP 3227666 B2 JP3227666 B2 JP 3227666B2 JP 10829192 A JP10829192 A JP 10829192A JP 10829192 A JP10829192 A JP 10829192A JP 3227666 B2 JP3227666 B2 JP 3227666B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオートフォーカス方法及
び装置に係り、特にＣＣＤ等の撮像素子より得られる映
像信号から高域周波数成分を焦点電圧として抽出し、そ
の焦点電圧が最大レベルになるように自動的にピント合
わせを行うオートフォーカス方法及び装置に関する。
び装置に係り、特にＣＣＤ等の撮像素子より得られる映
像信号から高域周波数成分を焦点電圧として抽出し、そ
の焦点電圧が最大レベルになるように自動的にピント合
わせを行うオートフォーカス方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から被写体を撮影することによって
得られる映像信号の高域周波数成分の電圧レベルが画像
の精細度に対応していることに着目し、映像信号からの
高域周波数成分を焦点電圧として抽出し、この焦点電圧
が最大レベルになるようにフォーカスレンズを駆動さ
せ、レンズの位置を合焦位置に調節するオートフォーカ
ス装置がある。
得られる映像信号の高域周波数成分の電圧レベルが画像
の精細度に対応していることに着目し、映像信号からの
高域周波数成分を焦点電圧として抽出し、この焦点電圧
が最大レベルになるようにフォーカスレンズを駆動さ
せ、レンズの位置を合焦位置に調節するオートフォーカ
ス装置がある。
【０００３】この種のオートフォーカス装置には、２点
での焦点電圧を逐次レベル比較していき、焦点電圧の大
小関係でピントずれの有無、及びレンズ移動方向を検出
することによりレンズを移動させて行く方式と、任意の
位置での焦点電圧の微分値より合焦位置までの距離を算
出し、その算出値に基づいてレンズ駆動する方式とがあ
る。前者は山登りサーボ方式として知られ、ＮＨＫ技術
研究報告昭４０．第１７巻．第１号通巻第８６号第２１
ページ、あるいは昭和５７年１１月発表のテレビジョン
学会技術報告ＥＤ第６７５ページ７等の文献に詳細に説
明されている。また、後者は特開昭６２−２７２２１７
号公報、特開昭６２−２７２２１８号公報等で記述され
ている。
での焦点電圧を逐次レベル比較していき、焦点電圧の大
小関係でピントずれの有無、及びレンズ移動方向を検出
することによりレンズを移動させて行く方式と、任意の
位置での焦点電圧の微分値より合焦位置までの距離を算
出し、その算出値に基づいてレンズ駆動する方式とがあ
る。前者は山登りサーボ方式として知られ、ＮＨＫ技術
研究報告昭４０．第１７巻．第１号通巻第８６号第２１
ページ、あるいは昭和５７年１１月発表のテレビジョン
学会技術報告ＥＤ第６７５ページ７等の文献に詳細に説
明されている。また、後者は特開昭６２−２７２２１７
号公報、特開昭６２−２７２２１８号公報等で記述され
ている。
【０００４】即ち、ＣＣＤ等の撮像素子より得られる映
像信号から高域周波数成分を抽出し、これを検波した電
圧（以下、焦点電圧という）をＥｓとし、フォーカスレ
ンズの合焦位置Ｐまでの距離をｘとすると、焦点電圧Ｅ
ｓと距離ｘとの関係は、次式、 Ｅｓ（ｘ）＝ｂ・ｅｘｐ｛−（ａｘ）2｝ …（１） 但し、ａ：焦点電圧Ｅｓの曲線傾きを決定する係数 ｂ：焦点電圧Ｅｓの曲線の最大値を決定する係数 によって近似できることが知られており、この（１）式
に基づいて合焦位置までの距離ｘが算出される。
像信号から高域周波数成分を抽出し、これを検波した電
圧（以下、焦点電圧という）をＥｓとし、フォーカスレ
ンズの合焦位置Ｐまでの距離をｘとすると、焦点電圧Ｅ
ｓと距離ｘとの関係は、次式、 Ｅｓ（ｘ）＝ｂ・ｅｘｐ｛−（ａｘ）2｝ …（１） 但し、ａ：焦点電圧Ｅｓの曲線傾きを決定する係数 ｂ：焦点電圧Ｅｓの曲線の最大値を決定する係数 によって近似できることが知られており、この（１）式
に基づいて合焦位置までの距離ｘが算出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の山登
りサーボ方式の場合には、焦点電圧の傾きを逐次検出
し、レンズを移動させながら焦点電圧のピーク（合焦位
置）を探すため、合焦位置に達するまでに時間が長くか
かるという問題がある。一方、後者は、映像信号からの
高域周波数成分を焦点電圧として抽出し、この焦点電圧
に基づいて合焦位置までの距離を演算するが、その演算
結果は実際の被写体状態に左右される。従って、一つの
周波数成分から得られる焦点電圧に基づく演算結果によ
っては合焦位置までの距離が許容錯乱円に入るまでに、
フォーカスレンズの移動とレンズ移動後における合焦位
置までの距離の演算とを多数回繰り返し実行しなければ
ならない場合が生じる。
りサーボ方式の場合には、焦点電圧の傾きを逐次検出
し、レンズを移動させながら焦点電圧のピーク（合焦位
置）を探すため、合焦位置に達するまでに時間が長くか
かるという問題がある。一方、後者は、映像信号からの
高域周波数成分を焦点電圧として抽出し、この焦点電圧
に基づいて合焦位置までの距離を演算するが、その演算
結果は実際の被写体状態に左右される。従って、一つの
周波数成分から得られる焦点電圧に基づく演算結果によ
っては合焦位置までの距離が許容錯乱円に入るまでに、
フォーカスレンズの移動とレンズ移動後における合焦位
置までの距離の演算とを多数回繰り返し実行しなければ
ならない場合が生じる。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ファジイ的推論に基づいて適正な焦点ずれ量を
推定し、これにより確実かつ迅速にフォーカシングを行
うことができるオートフォーカス方法及び装置を提供す
ることを目的とする。
もので、ファジイ的推論に基づいて適正な焦点ずれ量を
推定し、これにより確実かつ迅速にフォーカシングを行
うことができるオートフォーカス方法及び装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、被写体像を光学系を介して撮像素子上に結
像させ、該撮像素子より得られる映像信号からそれぞれ
異なる複数の高周波帯域別の周波数成分を複数の焦点電
圧として抽出し、該複数の焦点電圧に基づいて合焦位置
までの前記光学系の一部の移動すべき距離を演算し、該
演算した距離だけ前記光学系の一部を光軸方向に移動さ
せて被写体に合焦させるオートフォーカス方法であっ
て、前記移動すべき距離の演算は、複数の焦点電圧に基
づいてそれぞれ合焦位置までの複数の移動すべき距離を
演算し、前記演算した複数の移動すべき距離と前記複数
の高周波帯域を変数とするメンバーシップ関数とから複
数の適合度を決定し、この複数の適合度の集合の代表値
を合焦位置までの距離として算出するようにしたことを
特徴としている。
するために、被写体像を光学系を介して撮像素子上に結
像させ、該撮像素子より得られる映像信号からそれぞれ
異なる複数の高周波帯域別の周波数成分を複数の焦点電
圧として抽出し、該複数の焦点電圧に基づいて合焦位置
までの前記光学系の一部の移動すべき距離を演算し、該
演算した距離だけ前記光学系の一部を光軸方向に移動さ
せて被写体に合焦させるオートフォーカス方法であっ
て、前記移動すべき距離の演算は、複数の焦点電圧に基
づいてそれぞれ合焦位置までの複数の移動すべき距離を
演算し、前記演算した複数の移動すべき距離と前記複数
の高周波帯域を変数とするメンバーシップ関数とから複
数の適合度を決定し、この複数の適合度の集合の代表値
を合焦位置までの距離として算出するようにしたことを
特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明によれば、撮像素子より得られる映像信
号からそれぞれ異なる複数の高周波帯域別の周波数成分
を複数の焦点電圧として抽出し、この複数の焦点電圧に
基づいてそれぞれ合焦位置までの光学系の一部の移動す
べき距離を演算する。そして、この演算した複数の移動
すべき距離と前記複数の高周波帯域を変数とするメンバ
ーシップ関数とから複数の適合度を決定し、この複数の
適合度の集合の代表値を合焦位置までの距離として算出
するようにしている。このようにして、合焦位置までの
距離を演算し、その演算結果に基づいて光学系の一部を
光軸方向に移動させて被写体に合焦させるようにしてい
る。
号からそれぞれ異なる複数の高周波帯域別の周波数成分
を複数の焦点電圧として抽出し、この複数の焦点電圧に
基づいてそれぞれ合焦位置までの光学系の一部の移動す
べき距離を演算する。そして、この演算した複数の移動
すべき距離と前記複数の高周波帯域を変数とするメンバ
ーシップ関数とから複数の適合度を決定し、この複数の
適合度の集合の代表値を合焦位置までの距離として算出
するようにしている。このようにして、合焦位置までの
距離を演算し、その演算結果に基づいて光学系の一部を
光軸方向に移動させて被写体に合焦させるようにしてい
る。
【０００９】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るオートフ
ォーカス方法及び装置の好ましい実施例を詳述する。図
１は本発明に係るオートフォーカス装置を備えた電子カ
メラの一実施例を示すブロック図である。
ォーカス方法及び装置の好ましい実施例を詳述する。図
１は本発明に係るオートフォーカス装置を備えた電子カ
メラの一実施例を示すブロック図である。
【００１０】同図に示すように、撮影レンズ１０はリア
フォーカスタイプのズームレンズであり、前群レンズ１
０Ａ及び後群レンズ１０Ｂを有している。これらのレン
ズ群を、ズームモータ１２及びフォーカスモータ１４に
よって適宜移動させることによりズーミング及びフォー
カシングが行われる。尚、前群レンズ１０Ａ及び後群レ
ンズ１０Ｂの位置は、それぞれズーム位置検出器１６及
びフォーカス位置検出器１８によって検出され、これら
の位置データは演算処理回路２０に加えられるようにな
っている。また、絞り２２はアイリスモータ２４によっ
て駆動され、その絞り位置は、絞り位置検出器２６によ
って検出されている。
フォーカスタイプのズームレンズであり、前群レンズ１
０Ａ及び後群レンズ１０Ｂを有している。これらのレン
ズ群を、ズームモータ１２及びフォーカスモータ１４に
よって適宜移動させることによりズーミング及びフォー
カシングが行われる。尚、前群レンズ１０Ａ及び後群レ
ンズ１０Ｂの位置は、それぞれズーム位置検出器１６及
びフォーカス位置検出器１８によって検出され、これら
の位置データは演算処理回路２０に加えられるようにな
っている。また、絞り２２はアイリスモータ２４によっ
て駆動され、その絞り位置は、絞り位置検出器２６によ
って検出されている。
【００１１】被写体からの光は、上記撮影レンズ１０を
介して撮像素子（ＣＣＤ）３０の受光面に入射され、Ｃ
ＣＤ３０の各センサで光の強さに応じた信号電荷を有す
る映像信号に変換される。このＣＣＤ３０で変換された
映像信号は、順次読み出され、プリアンプ３２で適宜増
幅されたのち、図示しない信号処理回路に加えられると
ともに、ＡＦ回路４０に加えられる。尚、ＣＣＤ３０は
同期信号発生回路３４からの同期信号に同期して所定の
サンプリング周期（６０分の１秒）毎に１フィールド分
の映像信号を出力し、また演算処理回路２０も上記同期
信号に同期して演算処理を実行する。
介して撮像素子（ＣＣＤ）３０の受光面に入射され、Ｃ
ＣＤ３０の各センサで光の強さに応じた信号電荷を有す
る映像信号に変換される。このＣＣＤ３０で変換された
映像信号は、順次読み出され、プリアンプ３２で適宜増
幅されたのち、図示しない信号処理回路に加えられると
ともに、ＡＦ回路４０に加えられる。尚、ＣＣＤ３０は
同期信号発生回路３４からの同期信号に同期して所定の
サンプリング周期（６０分の１秒）毎に１フィールド分
の映像信号を出力し、また演算処理回路２０も上記同期
信号に同期して演算処理を実行する。
【００１２】ＡＦ回路４０は、ゲート回路４２、ｎ個の
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１，ＢＰＦ２，…，ＢＰＦ
ｎ）、ｎ個の焦点電圧検出回路（ＤＥＴ１，ＤＥＴ２，
…ＤＥＴｎ）及びＡ／Ｄ変換器４４から構成されてい
る。ゲート回路４２は入力する１フィールド分の映像信
号のうち、所定の測定範囲内の映像信号のみを通過させ
るもので、演算処理回路２０から所定の測定範囲を示す
信号を入力すると、その入力している間だけ映像信号を
ＢＰＦ１，ＢＰＦ２，…，ＢＰＦｎに出力する。ＢＰＦ
１，ＢＰＦ２，…，ＢＰＦｎは入力する映像信号のう
ち、それぞれ異なる高周波帯域別の周波数成分を通過さ
せ、これらをＤＥＴ１，ＤＥＴ２，…ＤＥＴｎに出力す
る。
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１，ＢＰＦ２，…，ＢＰＦ
ｎ）、ｎ個の焦点電圧検出回路（ＤＥＴ１，ＤＥＴ２，
…ＤＥＴｎ）及びＡ／Ｄ変換器４４から構成されてい
る。ゲート回路４２は入力する１フィールド分の映像信
号のうち、所定の測定範囲内の映像信号のみを通過させ
るもので、演算処理回路２０から所定の測定範囲を示す
信号を入力すると、その入力している間だけ映像信号を
ＢＰＦ１，ＢＰＦ２，…，ＢＰＦｎに出力する。ＢＰＦ
１，ＢＰＦ２，…，ＢＰＦｎは入力する映像信号のう
ち、それぞれ異なる高周波帯域別の周波数成分を通過さ
せ、これらをＤＥＴ１，ＤＥＴ２，…ＤＥＴｎに出力す
る。
【００１３】ＤＥＴ１，ＤＥＴ２，…ＤＥＴｎは例えば
検波回路からなり、入力する高域周波数成分の信号を検
波して得た電圧信号を、焦点電圧として出力する。尚、
図４（Ａ）は被写体の周波数成分やレンズ絞り等によっ
て上記係数ａが変化した場合の各焦点電圧の特性曲線を
示しており、図４（Ｂ）は被写体のコントラストや増幅
系の利得等によって上記係数ｂが変化した場合の各焦点
電圧の特性曲線を示している。
検波回路からなり、入力する高域周波数成分の信号を検
波して得た電圧信号を、焦点電圧として出力する。尚、
図４（Ａ）は被写体の周波数成分やレンズ絞り等によっ
て上記係数ａが変化した場合の各焦点電圧の特性曲線を
示しており、図４（Ｂ）は被写体のコントラストや増幅
系の利得等によって上記係数ｂが変化した場合の各焦点
電圧の特性曲線を示している。
【００１４】このようにして検出されたｎ個の焦点電圧
は、Ａ／Ｄ変換器４４によってディジタル信号に変換さ
れたのち、演算処理回路２０に出力される。次に、演算
処理回路２０の作用について図２に示すフローチャート
を参照しながら説明する。先ず、演算処理回路２０は、
現在の後群レンズ１０Ａ（以下、フォーカスレンズとい
う）の移動位置におけるｎ個の焦点電圧を入力する（ス
テップ１００）。
は、Ａ／Ｄ変換器４４によってディジタル信号に変換さ
れたのち、演算処理回路２０に出力される。次に、演算
処理回路２０の作用について図２に示すフローチャート
を参照しながら説明する。先ず、演算処理回路２０は、
現在の後群レンズ１０Ａ（以下、フォーカスレンズとい
う）の移動位置におけるｎ個の焦点電圧を入力する（ス
テップ１００）。
【００１５】次に、ルール１による焦点電圧の検定を行
う（ステップ１０２）。 『ルール１』〔焦点電圧の検定〕各ＢＰＦを通過した映
像信号の周波数成分から検出した各焦点電圧値が所定値
以上の場合にはステップ１０４を、所定値以下の場合に
は、ステップ１０４を実行させる。
う（ステップ１０２）。 『ルール１』〔焦点電圧の検定〕各ＢＰＦを通過した映
像信号の周波数成分から検出した各焦点電圧値が所定値
以上の場合にはステップ１０４を、所定値以下の場合に
は、ステップ１０４を実行させる。
【００１６】ステップ１０４では、ルール２によるＲ+
＋Ｒ- ＜０の検定を実行する。 『ルール２』〔Ｒ+ ＋Ｒ- ＜０の検定〕即ち、図５に示
すように合焦位置Ｐから距離ｘ0 離れた位置における焦
点電圧をＥｓ0 とし、位置ｘ0 からそれぞれ前後に微小
距離dx離れた位置（ｘ0 ＋dx），（ｘ0 −dx）における
焦点電圧をそれぞれＥｓ+ 及びＥｓ- とすると、Ｅ
ｓ+，Ｅｓ0 及びＥｓ- は、前述した（１）式から、 Ｅｓ+＝ｂ・ｅｘｐ −｛ａ（ｘ0＋dx）｝2 …（２） Ｅｓ0＝ｂ・ｅｘｐ｛−（ａｘ0 ）2｝ …（３） Ｅｓ-＝ｂ・ｅｘｐ −｛ａ（ｘ0−dx）｝2 …（４） と表すことができる。上記（２）〜（４）式から、焦点
電圧Ｅｓ0 に対する焦点電圧Ｅｓ+ 及びＥｓ- の比率を
求めると、次式、 Ｅｓ+／Ｅｓ0＝ｅｘｐ｛−ａ2dx（２ｘ0＋dx）｝ …（５） Ｅｓ-／Ｅｓ0＝ｅｘｐ｛ａ2dx（２ｘ0−dx）｝ …（６） となる。（５）及び（６）式において、両辺の自然対数
をとり、これらをそれぞれＲ+ ，Ｒ- とすると、Ｒ+ ，
Ｒ- は、次式、 Ｒ+＝ＬＮ（Ｅｓ+／Ｅｓ0）＝−ａ2dx（２ｘ0＋dx） …（７） Ｒ-＝ＬＮ（Ｅｓ-／Ｅｓ0）＝ａ2dx（２ｘ0−dx） …（８） となる。そして、（７）及び（８）式からＲ+ とＲ- と
の和と差をとると、 Ｒ+＋Ｒ-＝−２・（ａdx）2 …（９） Ｒ+−Ｒ-＝−４・ａ2dxｘ0 …（１０） となる。上記（９）式からも明らかなように、（Ｒ+ ＋
Ｒ- ）は常に負となるが、焦点電圧の測定値によっては
（Ｒ+ ＋Ｒ- ）の計算値が正になる場合がある。この場
合は、焦点電圧の測定値に誤りがあったと判定する。
＋Ｒ- ＜０の検定を実行する。 『ルール２』〔Ｒ+ ＋Ｒ- ＜０の検定〕即ち、図５に示
すように合焦位置Ｐから距離ｘ0 離れた位置における焦
点電圧をＥｓ0 とし、位置ｘ0 からそれぞれ前後に微小
距離dx離れた位置（ｘ0 ＋dx），（ｘ0 −dx）における
焦点電圧をそれぞれＥｓ+ 及びＥｓ- とすると、Ｅ
ｓ+，Ｅｓ0 及びＥｓ- は、前述した（１）式から、 Ｅｓ+＝ｂ・ｅｘｐ −｛ａ（ｘ0＋dx）｝2 …（２） Ｅｓ0＝ｂ・ｅｘｐ｛−（ａｘ0 ）2｝ …（３） Ｅｓ-＝ｂ・ｅｘｐ −｛ａ（ｘ0−dx）｝2 …（４） と表すことができる。上記（２）〜（４）式から、焦点
電圧Ｅｓ0 に対する焦点電圧Ｅｓ+ 及びＥｓ- の比率を
求めると、次式、 Ｅｓ+／Ｅｓ0＝ｅｘｐ｛−ａ2dx（２ｘ0＋dx）｝ …（５） Ｅｓ-／Ｅｓ0＝ｅｘｐ｛ａ2dx（２ｘ0−dx）｝ …（６） となる。（５）及び（６）式において、両辺の自然対数
をとり、これらをそれぞれＲ+ ，Ｒ- とすると、Ｒ+ ，
Ｒ- は、次式、 Ｒ+＝ＬＮ（Ｅｓ+／Ｅｓ0）＝−ａ2dx（２ｘ0＋dx） …（７） Ｒ-＝ＬＮ（Ｅｓ-／Ｅｓ0）＝ａ2dx（２ｘ0−dx） …（８） となる。そして、（７）及び（８）式からＲ+ とＲ- と
の和と差をとると、 Ｒ+＋Ｒ-＝−２・（ａdx）2 …（９） Ｒ+−Ｒ-＝−４・ａ2dxｘ0 …（１０） となる。上記（９）式からも明らかなように、（Ｒ+ ＋
Ｒ- ）は常に負となるが、焦点電圧の測定値によっては
（Ｒ+ ＋Ｒ- ）の計算値が正になる場合がある。この場
合は、焦点電圧の測定値に誤りがあったと判定する。
【００１７】従って、Ｒ+ ＋Ｒ- ＜０の場合にはステッ
プ１０６を、Ｒ+ ＋Ｒ- ≧０の場合にはステップ１１６
を実行させる。ステップ１０６では、ルール３による算
出値の検定を実行する。 『ルール３』〔算出値の検定〕上記（９）及び（１０）
式から係数ａを消去し、ｘ0 についてまとめると、 ｘ0＝dx（Ｒ+−Ｒ- ）／２（Ｒ+＋Ｒ- ） …（１１） となる。
プ１０６を、Ｒ+ ＋Ｒ- ≧０の場合にはステップ１１６
を実行させる。ステップ１０６では、ルール３による算
出値の検定を実行する。 『ルール３』〔算出値の検定〕上記（９）及び（１０）
式から係数ａを消去し、ｘ0 についてまとめると、 ｘ0＝dx（Ｒ+−Ｒ- ）／２（Ｒ+＋Ｒ- ） …（１１） となる。
【００１８】従って、焦点電圧Ｅｓ+ ，Ｅｓ0 及びＥｓ
- を測定し、これらの焦点電圧Ｅｓ + ，Ｅｓ0 及びＥｓ
- に基づいて（７）及び（８）式 からＲ+ ，Ｒ- を算
出し、このＲ+ ，Ｒ- を（１１）式に代入することによ
り、合焦位置Ｐまでのフォーカスレンズの移動量（焦点
外れ量）ｘ0 を算出することができる。尚、この焦点外
れ量ｘ0 は、各ＢＰＦを介して得られる焦点電圧毎に算
出される。
- を測定し、これらの焦点電圧Ｅｓ + ，Ｅｓ0 及びＥｓ
- に基づいて（７）及び（８）式 からＲ+ ，Ｒ- を算
出し、このＲ+ ，Ｒ- を（１１）式に代入することによ
り、合焦位置Ｐまでのフォーカスレンズの移動量（焦点
外れ量）ｘ0 を算出することができる。尚、この焦点外
れ量ｘ0 は、各ＢＰＦを介して得られる焦点電圧毎に算
出される。
【００１９】さて、上記のようにして算出した焦点外れ
量が各ＢＰＦで信頼できる値を越える値になる場合があ
る。ステップ１０６では、焦点外れ量が各ＢＰＦで信頼
できる値以内の場合には、ステップ１０８に、各ＢＰＦ
で信頼できる値を越える場合には、ステップ１１８に進
み、ここでその算出値を所定値（最大信頼値）に修正す
る。尚、ＢＰＦの個数ｎ＝４とし、各ＢＰＦ１，２，
３，４の種類とその最大信頼値との一例を次表に示す。 次に、ステップ１０８では、ルール４によってレンズの
駆動量をファジイ的推論により決定する。
量が各ＢＰＦで信頼できる値を越える値になる場合があ
る。ステップ１０６では、焦点外れ量が各ＢＰＦで信頼
できる値以内の場合には、ステップ１０８に、各ＢＰＦ
で信頼できる値を越える場合には、ステップ１１８に進
み、ここでその算出値を所定値（最大信頼値）に修正す
る。尚、ＢＰＦの個数ｎ＝４とし、各ＢＰＦ１，２，
３，４の種類とその最大信頼値との一例を次表に示す。 次に、ステップ１０８では、ルール４によってレンズの
駆動量をファジイ的推論により決定する。
【００２０】『ルール３』 〔駆動量をファジイ的推論により決定〕ＢＰＦ２，３，
４を介して検出した焦点電圧から焦点外れ量が３値得ら
れる。そして、これらに３値と、メンバーシップ関数と
からファジイ集合を求め、集合の重心を焦点外れ量とし
て決定するファジイ的推論を行う。
４を介して検出した焦点電圧から焦点外れ量が３値得ら
れる。そして、これらに３値と、メンバーシップ関数と
からファジイ集合を求め、集合の重心を焦点外れ量とし
て決定するファジイ的推論を行う。
【００２１】即ち、図３（Ａ）に示すようにＢＰＦ２，
３，４に対応するメンバーシップ関数をそれぞれμ2,μ
3,μ4 とし、ＢＰＦ２，３，４を介して検出した焦点電
圧から算出される焦点外れ量をそれぞれa2,a3,a4とし
て、ファジイ集合Ｓを、次式、 Ｓ＝∨(∧a2∩μ2)∪(∧a3∩μ3)∪(∧a4∩μ4) …（１２） によって求め、この集合Ｓの重心Ａを焦点外れ量として
決定する（図３（Ｂ））。
３，４に対応するメンバーシップ関数をそれぞれμ2,μ
3,μ4 とし、ＢＰＦ２，３，４を介して検出した焦点電
圧から算出される焦点外れ量をそれぞれa2,a3,a4とし
て、ファジイ集合Ｓを、次式、 Ｓ＝∨(∧a2∩μ2)∪(∧a3∩μ3)∪(∧a4∩μ4) …（１２） によって求め、この集合Ｓの重心Ａを焦点外れ量として
決定する（図３（Ｂ））。
【００２２】尚、この焦点外れ量Ａは、メンバーシップ
関数μ2 と焦点外れ量a2とから得られる推論結果のメン
バーシップ関数の面積をＳ2,その重心をＡ2 とし、同様
にメンバーシップ関数μ3 と焦点外れ量a3とから得られ
る推論結果のメンバーシップ関数の面積をＳ3,その重心
をＡ3 とし、メンバーシップ関数μ4 と焦点外れ量a4と
から得られる推論結果のメンバーシップ関数の面積をＳ
4,その重心をＡ4 とすると、重心Ａは、次式、 Ａ＝(Ｓ2・Ａ2＋Ｓ3・Ａ3＋Ｓ4・Ａ4)／(Ｓ2＋Ｓ3＋Ｓ4) に基づいて算出することができる。
関数μ2 と焦点外れ量a2とから得られる推論結果のメン
バーシップ関数の面積をＳ2,その重心をＡ2 とし、同様
にメンバーシップ関数μ3 と焦点外れ量a3とから得られ
る推論結果のメンバーシップ関数の面積をＳ3,その重心
をＡ3 とし、メンバーシップ関数μ4 と焦点外れ量a4と
から得られる推論結果のメンバーシップ関数の面積をＳ
4,その重心をＡ4 とすると、重心Ａは、次式、 Ａ＝(Ｓ2・Ａ2＋Ｓ3・Ａ3＋Ｓ4・Ａ4)／(Ｓ2＋Ｓ3＋Ｓ4) に基づいて算出することができる。
【００２３】そして、ステップ１１０では、このように
して算出した焦点外れ量（重心Ａ）から合焦の検定を行
う。即ち、算出した焦点外れ量が許容錯乱円内か否か、
即ち、Ａの絶対値が錯乱円半径δmin 以下（｜Ａ｜≦δ
min ）か否かを判別し、｜Ａ｜≦δmin の場合には、合
焦状態であると判定してオートフォーカス動作が終了す
る。
して算出した焦点外れ量（重心Ａ）から合焦の検定を行
う。即ち、算出した焦点外れ量が許容錯乱円内か否か、
即ち、Ａの絶対値が錯乱円半径δmin 以下（｜Ａ｜≦δ
min ）か否かを判別し、｜Ａ｜≦δmin の場合には、合
焦状態であると判定してオートフォーカス動作が終了す
る。
【００２４】一方、｜Ａ｜＞δmin の場合には、非合焦
状態であると判定して、前記算出した焦点ずれ量Ａだけ
フォーカスレンズを駆動させ（ステップ１１２）、ステ
ップ１００に戻り、再度焦点ずれ量等の演算を実行す
る。尚、ステップ１０２で検定された焦点電圧値が所定
値以下の場合には、ノイズなどの誤差成分の割合が増加
し、その後の検定に悪影響を及ぼすことが考えられるた
め、ステップ１１４に進み、ここでルール５による計算
値エラー１の処置を行う。
状態であると判定して、前記算出した焦点ずれ量Ａだけ
フォーカスレンズを駆動させ（ステップ１１２）、ステ
ップ１００に戻り、再度焦点ずれ量等の演算を実行す
る。尚、ステップ１０２で検定された焦点電圧値が所定
値以下の場合には、ノイズなどの誤差成分の割合が増加
し、その後の検定に悪影響を及ぼすことが考えられるた
め、ステップ１１４に進み、ここでルール５による計算
値エラー１の処置を行う。
【００２５】『ルール５』 〔計算値エラー１の処置〕ＢＰＦ１の検出で焦点電圧の
傾斜が検出不能の場合であり、この場合には一定方向に
サーチ駆動を行わせる。また、ステップ１０４では、Ｂ
ＰＦ２〜４で求めた算出値がいずれも不適切な場合は、
算出値に基づくレンズ駆動が不可能となるため、この場
合にはステップ１１６に進み、ここでルール６による計
算値エラー２の処置を行う。
傾斜が検出不能の場合であり、この場合には一定方向に
サーチ駆動を行わせる。また、ステップ１０４では、Ｂ
ＰＦ２〜４で求めた算出値がいずれも不適切な場合は、
算出値に基づくレンズ駆動が不可能となるため、この場
合にはステップ１１６に進み、ここでルール６による計
算値エラー２の処置を行う。
【００２６】『ルール６』 〔計算値エラー２の処置〕この場合にはＢＰＦ１で検出
した焦点電圧の傾斜を基に単位送り量、焦点位置を移動
させる。尚、焦点電圧に基づく焦点ずれ量の算出方法は
本実施例に限定されず、種々の方法が適用できる。
した焦点電圧の傾斜を基に単位送り量、焦点位置を移動
させる。尚、焦点電圧に基づく焦点ずれ量の算出方法は
本実施例に限定されず、種々の方法が適用できる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るオート
フォーカス方法及び装置によれば、撮像素子より得られ
る映像信号からそれぞれ異なる複数の高周波帯域別の周
波数成分を複数の焦点電圧として抽出し、この複数の焦
点電圧に基づいてそれぞれ合焦位置までの光学系の一部
の移動すべき距離を演算し、この演算した複数の移動す
べき距離と複数の高周波帯域を変数とするメンバーシッ
プ関数とから複数の適合度を決定し、この複数の適合度
の集合の代表値を合焦位置までの距離として算出するよ
うにしたため、合焦位置までの距離をファジイ的推論に
基づいて適正に推定でき、これにより確実かつ迅速にフ
ォーカシングを行うことができる。
フォーカス方法及び装置によれば、撮像素子より得られ
る映像信号からそれぞれ異なる複数の高周波帯域別の周
波数成分を複数の焦点電圧として抽出し、この複数の焦
点電圧に基づいてそれぞれ合焦位置までの光学系の一部
の移動すべき距離を演算し、この演算した複数の移動す
べき距離と複数の高周波帯域を変数とするメンバーシッ
プ関数とから複数の適合度を決定し、この複数の適合度
の集合の代表値を合焦位置までの距離として算出するよ
うにしたため、合焦位置までの距離をファジイ的推論に
基づいて適正に推定でき、これにより確実かつ迅速にフ
ォーカシングを行うことができる。
【図１】図１は本発明に係るオートフォーカス装置を備
えた電子カメラの一実施例を示すブロック図である。
えた電子カメラの一実施例を示すブロック図である。
【図２】図２は図１の演算処理回路の作用を説明するた
めに用いたフローチャートである。
めに用いたフローチャートである。
【図３】図３（Ａ）は各ＢＰＦに対応するメンバーシッ
プ関数と、各ＢＰＦから算出される焦点外れ量の一例を
示す図であり、図３（Ｂ）は推論結果のメンバーシップ
関数の集合を示す図である。
プ関数と、各ＢＰＦから算出される焦点外れ量の一例を
示す図であり、図３（Ｂ）は推論結果のメンバーシップ
関数の集合を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は被写体の周波数成分やレンズ絞り
等が変化した場合の各焦点電圧の特性曲線を示し、図４
（Ｂ）は被写体のコントラストや増幅系の利得等が変化
した場合の各焦点電圧の特性曲線を示すグラフである。
等が変化した場合の各焦点電圧の特性曲線を示し、図４
（Ｂ）は被写体のコントラストや増幅系の利得等が変化
した場合の各焦点電圧の特性曲線を示すグラフである。
【図５】図５は本発明を原理的に説明するために用いた
焦点電圧の特性曲線を示すグラフである。
焦点電圧の特性曲線を示すグラフである。
１０…撮影レンズ １０Ｂ…フォーカスレンズ １４…フォーカスモータ ２０…演算処理回路 ３０…撮像素子（ＣＣＤ） ４０…ＡＦ回路 ４２…ゲート回路 ＢＰＦ１〜ＢＰＦｎ……バンドパスフィルタ ＤＥＴ１〜ＤＥＴｎ…焦点電圧検出回路
Claims (3)
- 【請求項１】 被写体像を光学系を介して撮像素子上に
結像させ、該撮像素子より得られる映像信号からそれぞ
れ異なる複数の高周波帯域別の周波数成分を複数の焦点
電圧として抽出し、該複数の焦点電圧に基づいて合焦位
置までの前記光学系の一部の移動すべき距離を演算し、
該演算した距離だけ前記光学系の一部を光軸方向に移動
させて被写体に合焦させるオートフォーカス方法であっ
て、 前記移動すべき距離の演算は、複数の焦点電圧に基づい
てそれぞれ合焦位置までの複数の移動すべき距離を演算
し、 前記演算した複数の移動すべき距離と前記複数の高周波
帯域を変数とするメンバーシップ関数とから複数の適合
度を決定し、この複数の適合度の集合の代表値を合焦位
置までの距離として算出するようにしたことを特徴とす
るオートフォーカス方法。 - 【請求項２】 被写体像を光学系を介して撮像素子上に
結像させ、該撮像素子より得られる映像信号からそれぞ
れ異なる複数の高周波帯域別の周波数成分を複数の焦点
電圧として抽出し、該複数の焦点電圧に基づいて合焦位
置までの前記光学系の一部の移動すべき距離を演算し、
該演算した距離だけ前記光学系の一部を光軸方向に移動
させて被写体に合焦させるオートフォーカス方法であっ
て、 前記移動すべき距離の演算は、複数の焦点電圧に基づい
てそれぞれ合焦位置までの複数の移動すべき距離を演算
し、 前記演算した複数の移動すべき距離と前記複数の高周波
帯域を変数とするメンバーシップ関数とから複数の推論
結果のメンバーシップ関数を求め、該複数の推論結果の
メンバーシップ関数の重心値をＡi(i=1,2,…N)、複数の
推論結果のメンバーシップ関数の面積をＳi(i=1,2,…N)
とすると、合焦位置までの距離Ａを、次式、 Ａ＝Σ（Ａi×Ｓi)／ΣＳi に基づいて算出することを特徴とするオートフォーカス
方法。 - 【請求項３】 被写体像を撮像素子上に結像させる光学
系と、 前記撮像素子より得た映像信号からのそれぞれ異なる複
数の高周波帯域別の周波数成分を複数の焦点電圧として
抽出する複数の高域周波数成分抽出手段と、 前記高域周波数成分抽出手段から得られる複数の焦点電
圧に基づいて合焦位置までの移動すべき距離をそれぞれ
演算する第１の演算手段と、 前記第１の演算手段によって演算した複数の移動すべき
距離と前記複数の高周波帯域を変数とするメンバーシッ
プ関数とから複数の適合度を決定し、この複数の適合度
の集合の代表値を合焦位置までの距離として演算する第
２の演算手段と、 前記光学系の一部をモータによって光軸方向に移動させ
る駆動手段と、 被写体に合焦させるように前記第２の演算手段によって
演算された距離に基づいて前記駆動手段を制御する制御
手段と、 を備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10829192A JP3227666B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | オートフォーカス方法及び装置 |
| US08/051,095 US5432332A (en) | 1992-04-28 | 1993-04-22 | Method of auto-focussing and system therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10829192A JP3227666B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | オートフォーカス方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05308556A JPH05308556A (ja) | 1993-11-19 |
| JP3227666B2 true JP3227666B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=14480955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10829192A Expired - Fee Related JP3227666B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | オートフォーカス方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3227666B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3335572B2 (ja) | 1997-11-28 | 2002-10-21 | 沖電気工業株式会社 | オートフォーカス装置 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP10829192A patent/JP3227666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05308556A (ja) | 1993-11-19 |
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