JP3485762B2 - オートフォーカス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はオートフォーカス
に関し、特に、撮像して得られた映像信号を合焦点にお
いて最大値をとる評価値として用いて合焦点の検出を行
なうオートフォーカス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ビデ
オカメラやディジタルスチルカメラに用いられているオ
ートフォーカス装置においては、撮像素子から得られる
映像信号を合焦点において最大値をとる評価値として使
用する方法が開発されている。

【０００３】この方法ではパララックスが存在せず、ま
た、被写界深度の浅い場合や被写体が遠方に位置する場
合においても、正確に焦点が合わせられるなどの多くの
優れた特徴を有している。しかもこの方法によれば、オ
ートフォーカス用の特別なセンサを設ける必要もなく、
機能的にも極めて簡単である。

【０００４】このような映像信号を用いた焦点制御方法
の一例として、いわゆる山登りサーボ方式と呼ばれる制
御方法が知られている。この方式を用いたオートフォー
カス装置については、特開昭６３−２１５２６８（Ｈ０
４Ｎ ５／２３２）号公報において詳述されているの
で、ここでは簡単に説明する。まず、撮像して得られた
映像信号の高域成分を１フィールド毎に焦点評価値とし
て検出し、この焦点評価値を１フィールド前のものと常
時比較し、焦点評価値が常に極大値をとるようにフォー
カスレンズ位置を微小振動させ続けるものである。

【０００５】また、低い輝度の被写体を撮影する場合
は、特開平５−２１１６２６（Ｈ０４Ｎ ５／２３２）
号公報に示されるように、映像信号で被写体の輝度を検
出し、低い場合は非線形処理を施して高域レベルの成分
を増加させて、評価値の検出精度を上げる方法も提案さ
れている。

【０００６】しかし、暗い場所で点光源があるような状
態（夜景など）では、上述の後者の方法を用いてもオー
トフォーカス動作の誤作動が起こり得る問題があった。
この場合では、高域成分を抽出するハイパスフィルタ
（ＨＰＦ）を通常に用いられるものより高いカットオフ
周波数（ｆｃ）に設定しないと、全体の評価値では合焦
位置と極大値での位置が必ずしも一致しない。また、そ
のような高いｆｃのＨＰＦを用いただけでは評価値が小
さく合焦の精度が低下するし、非線形の処理を施しても
ノイズの影響を受けやすい。

【０００７】それゆえにこの発明の目的は撮像条件によ
らず常に精度よくオートフォーカス動作を行なえるオー
トフォーカス装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のオート
フォーカス装置は、フォーカスレンズを用いて撮像して
得られた映像信号の高域成分を合焦点において最大値と
なる評価値として用いて合焦点の自動整合を行なうもの
であり、高域成分に基づいて画面の複数領域において合
焦点の自動整合にはノイズ成分となるような領域が画面
において所定割合を超えることを検出する検出手段と、
複数領域のそれぞれについて、通常時は高域成分におけ
る高い周波数帯域成分についての積算値を出力し、検出
手段によりノイズ成分となる領域が所定割合を超えると
検出されたときには、高域成分におけるゲインアップさ
れたより高い周波数帯域成分についての積算値を出力す
る積算値出力手段と、この積算値出力手段が出力する積
算値が最大となるようにフォーカスレンズを駆動する手
段とを備えて構成される。

【０００９】したがって、画面を複数領域に分割し、各
領域の高域成分に基づいて合焦点の自動整合にはノイズ
成分となるような領域が多いと判断される撮像条件にお
いては、積算値出力手段はノイズ成分となるような領域
の評価値は合焦には不要と判断して無視し、それ以外の
領域においては高域成分の通常より高い周波数帯域成分
を抽出しゲインアップした評価値を積算する。

【００１０】それゆえに、合焦点の自動整合にはノイズ
成分となるような領域が多いと判断された撮像条件時に
は、これらノイズ成分領域の評価値は無視されそれ以外
の領域のより高い周波数帯域の高域成分がゲインアップ
されて積算され、この積算値が最大となるようにフォー
カスレンズが駆動されるので、精度の高い合焦位置が得
られる。

【００１１】請求項２に記載のオートフォーカス装置は
請求項１に記載の装置の検出手段は第１または第２の検
出手段の少なくとも一方を含む。そして第１の検出手段
は、高域成分を複数領域のそれぞれについて積算する第
１積算手段を有し、この第１積算手段による積算値が所
定基準未満である領域が画面において所定割合を超える
ことを検出する。また第２検出手段は、所定期間毎に、
高域成分を前記複数領域のそれぞれについて積算する第
２積算手段を有し、複数領域のそれぞれにおいて、連続
する所定期間の間で第２積算手段による積算値の変位が
所定値を超える領域数が設定値を超えることを検出す
る。

【００１２】したがって合焦点の自動整合にはノイズ成
分となるような領域が多い場合には、高域成分を複数領
域のそれぞれについて積算した値が所定基準未満である
領域の数が画面において所定割合に達した場合、および
所定期間毎に高域成分を複数領域のそれぞれについて積
算した値が、複数領域のそれぞれにおいて連続する所定
期間の間での変位が所定値を超える領域が多い場合の少
なくとも一方が該当する。

【００１３】それゆえに、複数領域のそれぞれについて
の高域成分の積算値が所定基準未満である領域の数が画
面において所定割合に達した場合、すなわち夜景など暗
い場所で点光源があるような撮像条件である場合、また
は複数領域のそれぞれについての高域成分の積算値の連
続する所定期間の間での変位が所定値を超える領域が多
い場合、すなわち画面中で多くの点光源が頻繁に点滅す
るような撮像条件である場合には、各領域において映像
信号の高域成分のより高い周波数帯域成分のみが抽出さ
れゲインアップされてその他の領域における評価値とし
て積算されて、この積算値が最大となるようフォーカス
レンズが駆動されることで、誤作動の発生しやすい撮像
条件下でも精度の高い合焦位置が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照し詳細に説明する。

【００１５】図１は、この発明の実施の形態によるオー
トフォーカス装置の構成図である。図１においてオート
フォーカス装置は、フォーカスレンズを含むレンズブロ
ック１、撮像素子２、前処理回路３、Ａ／Ｄ（アナログ
／ディジタル）変換器４、信号処理回路５、ＨＰＦ６ａ
および６ｂ、ゲインアップ回路７、セレクタ回路８、積
算回路９ａおよび９ｂならびに合焦検出回路１０を含
む。なお、カットオフ周波数ｆｃについては、ＨＰＦ６
ａ＜ＨＰＦ６ｂの関係で設定される。

【００１６】図２は、図１の合焦検出回路１０の構成図
である。図２において合焦検出回路１０は比較回路１１
および１３、積算回路１２、極大値検出回路１４および
信号生成回路１５を含む。

【００１７】動作において、レンズブロック１によって
撮像素子２の撮像面上に結像した画像は、撮像素子２に
よって光電変換され、映像信号として前処理回路３に与
えられる。前処理回路３は、与えられた映像信号を、ノ
イズ消去およびゲイン調整などの所定の処理を施して、
Ａ／Ｄ変換器４に与える。

【００１８】Ａ／Ｄ変換器４によってディジタルされた
映像信号は信号処理回路５によって処理されて、輝度信
号Ｙが生成されて出力される。

【００１９】この輝度信号ＹはＨＰＦ６ａおよび６ｂな
らびに予め設定された画面の複数の領域毎に輝度信号Ｙ
を積算して積算値Ｓ２ｎを出力する積算回路９ｂにそれ
ぞれ与えられる。ＨＰＦ６ｂの出力はゲインアップ回路
７に与えられ、回路７の出力はセレクタ回路８で後述す
る選択信号ＳＬに応じてＨＰＦ６ａの出力と選択され
る。

【００２０】なお、輝度信号Ｙをカットオフ周波数ｆｃ
が、より高いＨＰＦを通過させると評価値が小さくな
り、後述する極大値検出回路１４における極大値の判断
が困難になるので、ここでは輝度信号ＹをＨＰＦ６ｂを
通過させた後に、さらにゲインアップ回路７でそのゲイ
ンを上昇させている。

【００２１】通常、セレクタ回路８はＨＰＦ６ａからの
出力を選択し出力するが、合焦検出回路１０から選択信
号ＳＬが与えられると、ゲインアップ回路７の出力を選
択する。積算回路９ａはセレクタ回路８の出力を前述の
画面の複数の領域毎に積算して積算値Ｓ１ｎを出力す
る。

【００２２】図２において合焦検出回路１０は、比較回
路１１において積算回路９ｂから与えられる画面の各領
域の積算値Ｓ２ｎをある基準値Ｄ１と比較して、値Ｄ１
より小さい積算値Ｓ２ｎの領域の数が積算回路１２で積
算（カウント）されて、比較回路１３によりその積算さ
れた領域数が全体の領域数に対して一定割合値Ｄ２を超
えたと検出されると選択信号ＳＬが出力される。言い換
えると、比較回路１１および１３、ならびに積算回路１
２により、暗い場所で点光源がある夜景のような撮像条
件であることが判断されると、選択信号ＳＬが出力され
て、積算回路９ａにはセレクタ回路８を介してＨＰＦ６
ｂおよびゲインアップ回路７を通過した輝度信号Ｙのよ
り高い周波数帯域成分でそのゲインが上昇された信号が
与えられる。

【００２３】合焦検出回路１０の極大値検出回路１４は
積算回路９ａからの積算値Ｓ１ｎを入力し極大値を検出
し、信号生成回路１５は検出された極大値に応じたコン
トロール信号ＣＬを生成し、レンズブロック１に与え
る。これにより、レンズブロック１のフォーカスレンズ
はコントロール信号ＣＬにより積算値Ｓ１ｎが極大値と
なるような位置に駆動調整される。

【００２４】したがって、たとえば、夜景を撮影するよ
うな条件下では、画面の中で輝度信号Ｙの積算値Ｓ２ｎ
が基準値Ｄ１より小さいと判断された領域の評価値は合
焦検出には不必要な評価値と判断され、積分回路９ａで
は積算されないようにセレクタ回路８でマスクされる。
そして、積算値Ｓ１ｎが極大値をとるように合焦検出回
路１０がレンズブロック１のフォーカスレンズを制御す
るためのコントロール信号ＣＬを出力する。

【００２５】また、上述の夜景における撮像条件に限ら
ず、たとえば画面の各領域においてフィールド間で評価
値の増減が激しい場合、すなわち頻繁に点滅する光源が
多いような撮像条件下でも、合焦検出には不必要な評価
値と判断した領域についての評価値は積算しないように
してもよい。図３は、図１の構成において、画面の各領
域においてフィールド間で評価値の増減が頻繁であるこ
とを判断するために追加されるブロック図である。図３
のブロック図は図１において信号処理回路５の出力信号
Ｙを入力して処理し処理結果を選択信号ＳＬとしてセレ
クタ回路８に与えるように追加してもよいし、図１の積
算回路９ｂ、合焦検出回路１０の比較回路１１および１
３ならびに積算回路１２に代替して設けてもよい。

【００２６】図３の画面の各領域においてフィールド間
で評価値の増減が頻繁であることを判断するためのブロ
ック２０はセレクタ回路２１、積分回路２２および２
３、差分回路２４および比較回路２５を含む。動作にお
いて、セレクタ回路２１はフィールドで切換わる切換信
号ＦＳによって輝度信号Ｙを切換えて積分回路２２およ
び２３に交互に出力する。積分回路２２および２３のそ
れぞれにおいては画面の複数領域のそれぞれについてフ
ィールド毎に輝度信号Ｙの積算値が算出されて差分回路
２４に与えられる。差分回路２４は積算値をフィールド
毎に画面中の各領域について差分をとる。比較回路１５
は差分回路２４における結果を入力し、各領域毎に得ら
れた差分を差分基準値Ｄ３と比較して、基準値Ｄ３を超
える差分を有する領域の数が設定値Ｄ４より多ければ選
択信号ＳＬを出力する。

【００２７】なお、本実施の形態では、選択信号ＳＬを
図２または図３に示される回路を用いて生成したが、外
部からの信号、たとえば外部スイッチの操作により選択
信号ＳＬをセレクタ回路８に与えるようにしてもよい。

【００２８】また、積算回路９ｂの積算値Ｓ２ｎをその
まま自動露出機構のデータとして利用することも可能で
ある。簡単に説明すると、積算値Ｓ２ｎが小さければレ
ンズブロック１を絞りを開くように調整したり、前処理
回路３でゲインを上昇させて画像を明るくする調整のた
めに利用することも可能である。

【００２９】また積算回路や合焦検出回路をハードウェ
アで構成するのではなく、ソフトウェアで構成するよう
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態によるオートフォーカス
装置の構成図である。

【図２】図１の合焦検出回路の構成図である。

【図３】図１の構成において画面の各領域においてフィ
ールド間で評価値の増減が頻繁であることを判断するた
めに追加されるブロック図である。

【符号の説明】

１ レンズブロック ６ａおよび６ｂ ＨＰＦ ７ ゲインアップ回路 ８ セレクタ回路 ９ａおよび９ｂ 積算回路 １０ 合焦検出回路 ＳＬ 選択信号 ＣＬ コントロール信号 なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォーカスレンズを用いて撮像して得ら
   れた映像信号の高域成分を合焦点において最大値となる
   評価値として用いて前記合焦点の自動整合を行なうオー
   トフォーカス装置であって、 前記高域成分に基づいて画面の複数領域において前記合
   焦点の自動整合にはノイズ成分となるような領域が前記
   画面において所定割合を超えることを検出する検出手段
   と、 前記複数領域のそれぞれについて、通常時は前記高域成
   分における高い周波数帯域成分についての積算値を出力
   し、前記検出手段により前記ノイズ成分となる領域が前
   記所定割合を超えると検出されたときは、前記高域成分
   におけるゲインアップされたより高い周波数帯域成分に
   ついての積算値を出力する積算値出力手段と、 前記積算値出力手段が出力する前記積算値が最大となる
   ように前記フォーカスレンズを駆動する手段とを備え
   た、オートフォーカス装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、第１または第２の検出
   手段の少なくとも一方を含み、 前記第１検出手段は、 前記高域成分を前記複数領域のそれぞれについて積算す
   る第１積算手段を有し、 前記第１積算手段による積算値が所定基準未満である前
   記領域の数が前記画面において前記所定割合を超えるこ
   とを検出し、 前記第２検出手段は、所定期間毎に、前記高域成分を前
   記複数領域のそれぞれについて積算する第２積算手段を
   有し、 前記複数領域のそれぞれにおいて連続する前記所定期間
   の間で前記第２積算手段による積算値の変位が所定値を
   超える領域数が設定値を超えることを検出することを特
   徴とする、請求項１に記載のオートフォーカス装置。