JP3685808B2 - カメラ自動焦点制御方法及びカメラ自動焦点制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カメラ制御方式に関する。もっと詳しくいえば、本発明は、カメラの自動焦点制御（オートフォーカス）方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
代表的なカメラ自動焦点制御方式は、映像シーン（場面）を表す信号の高周波数成分を最大にするように、光学レンズ系を調節して焦点を合わせるものである。このような方式で高周波数成分を最大にするのは、焦点が合った映像はぼやけた映像より多くの空間高周波数成分を含むからである。
【０００３】
例えば、代表的なビデオカメラ自動焦点制御方式では、電荷結合素子（ＣＣＤ）映像アレイが光学レンズ系により与えられた映像を感知する。カメラ信号処理回路が、ＣＣＤアレイからのカラー信号を受信して輝度信号を発生する。この輝度信号は１個以上のバンドパルスフィルタ（ＢＰＦ）によりろ波され、これらＢＰＦは輝度信号の高周波数成分を取出す。ＢＰＦによりろ波された信号は検出回路に送られ、検出回路は評価関数を発生する。この評価関数は、ろ波された輝度信号の高周波数成分の量を示すものである。自動焦点処理手段が、評価関数が最大になるまで光学レンズ系の焦点位置を調節することにより、輝度信号の高周波数成分を最大にする。この焦点自動処理手段は、光学レンズ系に連結したモータを動かして焦点位置を調節する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、輝度信号の高周波数成分を最大にする自動焦点制御方法は、輝度が高い物体に対して焦点を合わせることができない。高輝度物体とは、ＣＣＤアレイを飽和させる映像シーン内の物体のことである。自動焦点処理手段は評価関数が最大となるように光学レンズ系を調節するので、調節中に高輝度物体のぼやけた映像がＣＣＤアレイを飽和させてしまう。ＣＣＤアレイが飽和すると、自動焦点処理手段が光学レンズ系を調節する間ＢＰＦが一定の出力を生じるようになる。ＢＰＦの出力が一定になると、輝度信号の高周波数成分を最大にするための評価関数が役に立たなくなる。
【０００５】
また、高輝度物体のぼやけた映像は、自動焦点処理手段が光学レンズ系を焦点に向かって調節するに従い、大きさが減少する。ぼやけた映像の大きさが減少すると、評価関数が種類によっては減少する。その結果、評価関数を最大にする自動焦点制御方法は、光学レンズ系を実際には焦点から離れるように動かすことになる。
【０００６】
したがって、本発明の課題は、映像シーンに高輝度物体が含まれる場合でもカメラの焦点を自動的に合わせうる方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明においては、自動焦点制御回路が１シーンの映像フレーム内に含まれる高輝度物体を検出する。高輝度物体が検出されない場合、自動焦点処理手段は、映像フレームの空間高周波数成分が最大になるようにカメラの焦点を調節する。高輝度物体が検出されると、自動焦点制御回路は、該輝度物体を隠蔽（又は排除）して評価関数に影響を与えないようにする。
【０００８】
自動焦点制御回路はそれから、映像フレームにおける標準（的）物体を検出する。標準の物体が検出されると、自動焦点処理手段は、高輝度物体を映像フレームから隠蔽しながらカメラの焦点を調節する。標準物体が検出されない場合、自動焦点処理手段は、高輝度物体を映像フレームから隠蔽しないでカメラの焦点を調節する。自動焦点処理手段は、基準閾値より大きな輝度値をもつピクセル（画素）の数を示すカウント関数を最小にすることにより、高輝度物体に焦点を合せる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面により本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明のビデオカメラ自動焦点制御装置の概略を示すブロックである。同図において、光学レンズ系３０は、映像シーンからの光線をサンプルし、該光線をＣＣＤアレイ３２に転送する。ＣＣＤアレイ３２は、カラーと光線の強さを感知し、該映像シーンを表すビデオカラー信号４４を発生する。カメラ信号処理回路３４は、ＣＣＤアレイ３２からビデオカラー信号４４を受信して、該カラー信号４４に対応する輝度信号４６を発生する。
【００１０】
自動焦点制御集積回路（ＡＦＩＣ）３６が、カメラ信号処理回路３４から輝度信号４６を受信すると共に、自動焦点制御（ＡＦ）マイクロコンピュータ３８から基準信号及び制御信号を受信する。ＡＦＩＣ３６は、評価関数を発生し、これをＡＦマイクロコンピュータ３８に転送する。
【００１１】
ＡＦマイクロコンピュータ３８は、制御信号４８を発生し、これをモータ駆動回路４０に送信する。モータ駆動回路４０は、モータ４２を動かす。ＡＦマイクロコンピュータ３８は、制御信号４８を発生して光学レンズ系３０の焦点位置を調節する。
【００１２】
図２は、輝度信号４６の高周波数成分を表す評価関数を発生する一般的な回路を示すブロック図である。この回路は、図１のＡＦＩＣ３６内に含まれるものである。１対のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５０及び５２が、カメラ信号処理回路３４から輝度信号４６を受信するよう接続される。これらＢＰＦ５０及び５２は、輝度信号４６の高周波数成分を取出す。ＢＰＦ５０，５２は、異なる周波数帯域の高周波数成分を取出す。
【００１３】
ＢＰＦ５０及び５２により２つの異なる周波数範囲の高周波数成分を取出すのは、映像シーンの空間周波数成分の周波数範囲が異なることがあるからである。他の例では、高周波数成分を取出すのに２つ以上のＢＰＦを用いることもある。
【００１４】
ゲート回路５４は、ＢＰＦ５０の出力を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８からのウィンドウ（窓）制御信号６２を受信するよう接続される。ウィンドウ制御信号６２は、評価ウィンドウを決定する。この評価ウィンドウは、評価関数を発生するためにサンプルされる映像シーンの一部分である。ウィンドウ制御信号６２は、ゲート回路５４にＢＰＦ５０の出力を阻止させる作用をする。ＡＦマイクロコンピュータ３８は、ウィンドウ制御信号６２を発生して、評価ウィンドウの外側にある映像シーンの領域に対応する、輝度信号４６の部分を阻止するのである。
【００１５】
検出回路（ＤＥＴ）５８が、ゲート回路５４の出力を受信するよう接続される。ＤＥＴ５８は評価関数（ＤＥＴ１）６４を発生し、これはＡＦマイクロコンピュータ３８に転送される。評価関数６４は、ＢＰＦ５０により取出された輝度信号の高周波数成分を表す。
【００１６】
１つの具体例では、ＤＥＴ５８は、評価関数としてＨpeak関数を発生する。Ｈpeak関数を発生するのに、ＤＥＴ５８は、評価ウィンドウ内に含まれる映像シーンの各水平走査線に対するピーク値を定め、これらのピーク値を合算する。
【００１７】
同様に、ゲート回路５６も、ＢＰＦ５２の出力及びＡＦマイクロコンピュータ３８からのウィンドウ制御信号６２を受信するように接続される。ゲート回路５６は、評価ウィンドウの外側にある映像シーンの領域に対応する、輝度信号４６の部分に対するＢＰＦ５２の出力を阻止する。検出回路（ＤＥＴ）６０が、ゲート回路５６の出力を受信するよう接続される。ＤＥＴ６０は評価関数（ＤＥＴ２）６６を発生する。これは、ＢＰＦ５２を通過した輝度信号４６の高周波数成分を表す。この例では、ＤＥＴ６０は、評価関数６６としてＨpeak関数を発生する。
【００１８】
図３は、映像シーンの評価ウィンドウ内にある高輝度物体を検出する一般的な回路を示すブロック図である。図示の回路は、図１のＡＦＩＣ３６内に含まれるものである。比較器７０は、カメラ信号処理回路３４から輝度信号４６を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８から基準信号８６をも受信するように接続される。比較器７０は、輝度信号４６を基準信号８６と比較し、輝度信号４６の大きさが基準信号８６の大きさより大きい場合、パルス信号７１を発生する。
【００１９】
ゲート回路７４は、比較器７０からパルス信号７１を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８からウィンドウ制御信号６２をも受信するように接続される。ゲート回路７４は、評価ウィンドウの外側にある映像シーン領域に対するパルス信号７１を阻止する。カウンタ７８は、パルス信号７１を受信してカウント信号８２（ＣＯＵＮＴ１）を発生し、これをＡＦマイクロコンピュータ３８に送信する。このカウント信号８２は、評価ウィンドウ内において基準信号８６の値より大きい値の輝度信号４６をもつピクセルの数を示す。
【００２０】
同様に、比較器７２も、カメラ信号処理回路３４から輝度信号４６を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８から基準信号８８を受信する。比較器７２は、輝度信号４６が基準信号８８より大きい値をもつ場合、パルス信号７３を発生する。ゲート回路７６は、比較器７２からパルス信号７３を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８からウィンドウ制御信号６２を受信する。ゲート回路７６は、評価ウィンドウの外側にある映像シーン領域に対するパルス信号７３を阻止する。カウンタ８０は、カウント信号８４（ＣＯＵＮＴ２）を発生してこれをＡＦマイクロコンピュータ３８に送信する。カウント信号８４は、評価ウィンドウ内において基準信号８８より大きい輝度信号４６をもつピクセルの数を示す。
【００２１】
図４は、高輝度物体を含まない映像シーンに対する評価関数６４及び６６の例を示すグラフである。該グラフの垂直軸は、評価関数６４又は６６の大きさを示す。該グラフの水平軸は、光学レンズ系３０の焦点位置を示す。評価ウィンドウ内に高輝度物体が存在しない場合、評価関数の最大点が最も正確な焦点位置である。評価関数の最大点は、輝度信号４６内で最高周波数成分をもつ、レンズ系３０の位置を示す。
【００２２】
図５は、高輝度物体を含む映像シーンに対する評価関数、カウント信号及びその比の関係を示すグラフである。図５のＡに示すグラフの垂直軸は、評価関数６４又は６６の大きさを示し、水平軸は、光学レンズ系３０の焦点位置を示す。映像シーン内の高輝度物体のぼやけた映像は、光学レンズ系３０のＰ１点でＣＣＤアレイ３２を飽和させる。高輝度物体に対する真の焦点位置は、Ｐ２点である。高輝度物体は、焦点に近づくにつれて小さくなり、そのためＨpeak評価関数が減少する。
【００２３】
図５のＢは、高輝度物体を含む映像シーンに対するカウント信号８２（ＣＯＵＮＴ１）及びカウント信号８４（ＣＯＵＮＴ２）の例を示すグラフである。該グラフの垂直軸は、基準信号８６及び８８より大きい輝度信号４６をもつピクセルの数を示すピクセルカウント（基準を越えるピクセルカウント）である。該グラフの水平軸は、光学レンズ系の焦点位置を示す。１つの具体構成では、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、映像シーン内の高輝度物体を感知するために、基準信号８６及び８８をＣＣＤアレイ３２の最大動作範囲の１／３より大きい値に設定する。
【００２４】
図５のＣは、カウント信号８４をカウント信号８２で割った比（ＣＯＵＮＴ２／ＣＯＵＮＴ１）を示すグラフである。該グラフの垂直軸はその比を示し、水平軸は光学レンズ系３０の焦点位置を示す。閾比（Ｒ threshold ）は、図５ＢのＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２曲線のピークの間でＣＯＵＮＴ２／ＣＯＵＮＴ１曲線と交差するように選ぶ。ＣＯＵＮＴ２／ＣＯＵＮＴ１曲線とＲthreshold との交差により、ＣＯＵＮＴ２／ＣＯＵＮＴ１曲線がＡ領域とＢ領域に分割される。Ｒthreshold は、評価関数の最大点Ｐ１がＢ領域に含まれるように選択する。
【００２５】
Ａ領域では、高輝度物体がＣＣＤアレイ３２を飽和させておらず、評価関数は正常に最大に向かって増加している。したがって、光学レンズ系３０の焦点位置がＡ領域内にあるとき、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、モータ４２により光学レンズ系３０を動かして評価関数６４又は６６を最大にする。
【００２６】
Ｂ領域では、高輝度物体がＣＣＤアレイ３２を飽和させてしまい、高輝度物体に対する焦点位置の発見に評価関数が役に立たなくなる。したがって、光学レンズ系３０の焦点位置がＢ領域内に入ると、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、モータ４２により光学レンズ系３０を動かしてカウント信号８２を最小にする（後述参照）。
【００２７】
図６は、本発明により、高輝度物体を評価関数から排除し、映像シーン内に含まれる残りの標準物体に焦点を合せる回路の例を示すブロック図である。図示の回路は、図１のＡＦＩＣ３６内に含まれるものである。この例では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）９０は、カメラ信号処理回路３４から輝度信号４６を受信し、輝度信号４６の高周波数成分を取出す。
【００２８】
ゲート回路９２は、ＢＰＦ９０の出力を受信すると共に、ＡＮＤ回路１０６から制御信号１０７を受信する。制御信号１０７は、ゲート回路９２に高輝度物体に対応するＢＰＦ９０の出力を阻止させる（後述参照）。
【００２９】
検出回路（ＤＥＴ）９６は、ゲート回路９２の出力を受信して評価関数１１６を発生する。評価関数１１６は、ＢＰＦ９０及びゲート回路９２を通過した輝度信号の高周波数成分を表す。この例では、ＤＥＴ９６は、評価関数１１６としてＨpeak関数を発生する。
【００３０】
同様に、ゲート回路９４は、ＢＰＦ９０の出力を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８からウィンドウ制御信号６２を受信する。ゲート回路９４は、評価ウィンドウの外側にある映像シーン領域に対応する、ＢＰＦ９０の出力を阻止する。検出回路（ＤＥＴ）９８は、ゲート回路９４の出力を受信して、ＢＰＦ９０及びゲート回路９４を通過した輝度信号の高周波数成分を表す評価関数１１８を発生する。この例では、ＤＥＴ９８は、評価関数１１８としてＨpeak関数を発生する。
【００３１】
比較器１００は、カメラ信号処理回路３４から輝度信号４６を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８から基準信号８６をも受信する。比較器１００は、輝度信号４６を基準信号８６と比較し、輝度信号４６が基準信号８６より大きい場合パルス信号９９を発生する。
【００３２】
ゲート回路１０８は、比較器１００からパルス信号９９を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８からウィンドウ制御信号６２をも受信する。ゲート回路１０８は、評価ウィンドウの外側にある映像シーン領域に対するパルス信号９９を阻止する。カウンタ１１２は、ゲート回路１０８からパルス信号９９を受信してカウント信号１２０を発生し、これをＡＦマイクロコンピュータ３８に送信する。カウント信号１２０は、評価ウィンドウ内において基準信号８６より大きい輝度信号４６をもつピクセルの数を示す。
【００３３】
同様に、比較器１０２が、カメラ信号処理回路３４からの輝度信号４６と、ＡＦマイクロコンピュータ３８からの基準信号８８とを受信する。比較器１０２は、基準信号８８より輝度信号４６が大きい場合パルス信号１０３を発生する。ゲート回路１１０が、比較器１０２からのパルス信号１０３と、ＡＦマイクロコンピュータ３８からのウィンドウ制御信号６２とを受信する。ゲート回路１１０は、評価ウィンドウの外側にある映像シーン領域に対するパルス信号１０３を阻止する。カウンタ１１４は、評価ウィンドウ内において基準信号８８より大きい輝度信号４６をもつピクセルの数を示すカウント信号１２２を発生する。
【００３４】
ＷＩＤＥ（幅を広げる）回路１０４は、比較器１００からパルス信号１０１を受信する。比較器１００は、輝度信号４６の大きさが基準信号８６より大きいとき、パルス信号１０１を発生する。ＷＩＤＥ回路１０４は、パルス信号１０１の幅を広げることにより幅広パルス１０５を発生する。ＡＮＤ回路１０６は、幅広パルス１０５を受信すると共に、ＡＦマイクロコンピュータ３８からウィンドウ制御信号６２をも受信する。ＡＮＤ回路１０６は、ゲート回路９２に対する制御信号１０７を発生する。この制御信号１０７は、ゲート回路９２に、評価ウィンドウの高輝度物体を含む領域に対するＢＰＦ９０の出力を阻止させる。
【００３５】
図７は、高輝度物体を輝度信号４６から排除するＷＩＤＥ回路１０４及びＡＮＤ回路１０６の動作を示す図である。ＡＦマイクロコンピュータ３８は、基準信号８６を飽和閾値Ｉthreshold に設定する。比較器１００は、輝度信号４６のＩthreshold を越える部分に対してパルス信号１０１を発生する。ＷＩＤＥ回路１０４は、パルス信号１０１の幅を時間値ＤＥＬＴＡ Ｔだけ広げることにより幅広パルス１０５を発生する。ＡＮＤ回路１０６は、幅広パルス１０５とウィンドウ制御信号６２との論理積として制御信号１０７を発生する。制御信号１０７は、ゲート回路９２にＢＰＦ９０の出力を阻止させる作用をする。
【００３６】
図７のＤに、評価ウィンドウ１３２内にある高輝度物体の例１３０を示す。この高輝度物体１３０は、ぼやけた映像を生じるような光学レンズ系３０の焦点位置にあるＣＣＤアレイ３２上におけるものである。
【００３７】
図７のＡは、評価ウィンドウ１３２の１水平走査線に対応する輝度信号を示している。図示のように、高輝度物体１３０のため輝度信号４６はＩthreshold を越える。図７のＢは、比較器１００によって発生されるパルス信号１０１を示す。このパルス信号１０１は、輝度信号４６のＩthreshold を越える部分１３６に対応する。
【００３８】
図７のＣは、ＷＩＤＥ回路１０４によって発生される幅広パルス１０５を示す。この幅広パルス１０５は、図７のＡに示す輝度信号４６の部分１３６の両側に更に拡がる部分１３８に対応する。幅広パルス１０５は、ウインドウ制御信号６２と一緒になってゲート回路９２に輝度信号４６の部分１３８を隠蔽（マスク）させ、該部分が評価関数１１６に関与しないようにする。よって、ＤＥＴ９６は、高輝度物体１３０が関与しない評価関数を発生することができる。
【００３９】
図８は、ＷＩＤＥ回路１０４が時間値ＤＥＬＴＡ Ｔを選択する方法を示す図である。同図は、或る具体例におけるＢＰＦ９０のインパルス応答のグラフを示す。１対の切断線１４０が、インパルス応答曲線と絶対ピーク値の２０％より少ない所で交差するように引かれている。グラフに示すように、切断線１４０とＢＰＦ９０のインパルス応答との交差点がＤＥＬＴＡ Ｔを決める。
【００４０】
図９は、高輝度物体１３０においてＷＩＤＥ回路１０４とＡＮＤ回路１０６によって排除される領域１３６を示す。この領域１３６がゲート回路９２によってマスクされる。輝度信号４６の該領域１３６に対応する高周波数成分は、評価関数１１６に関与しない。しかし、高輝度物体の残りの領域１３４は、評価関数１１６から排除されない。該領域１３４の評価関数１１６に及ぼす影響は、評価関数１１６を発生するためＤＥＴ９６が使用する方法によって異なる。
【００４１】
例えば、ＤＥＴ９６が評価ウィンドウ１３２全体にわたって輝度信号４６の高周波数成分を合算する場合、領域１３４は評価関数にさほど関与しない。しかし、ＤＥＴ９６が評価ウィンドウ１３２全体にわたって輝度信号４６の高周波数成分のピーク値を決める場合、領域１３４は評価関数１１６を支配する。後者の場合は、領域１３４も排除すべきである。
【００４２】
図１０は、高輝度物体１３０の領域１３４を含めて評価関数１１６から排除する装置の例を示すブロック図である。遅延回路１６０は、ＢＰＦ９０の出力を受信しこれを遅延させる。遅延回路１６０は、一連の遅延素子Ｈより成り、各遅延素子は、ＣＣＤアレイ３２の１水平走査線に等価な遅延を与える。
【００４３】
遅延幅広回路１７０は、ＷＩＤＥ回路１０４から幅広パルス１０５を受信する。遅延幅広回路１７０は、ＯＲゲート１７１と１組の遅延素子Ｈより成る。ＯＲゲート１７１の入力は、幅広パルス１０５と、この幅広パルス１０５が次々に遅延された遅延素子Ｈの出力とである。
【００４４】
図１１は、図１０の回路により、評価ウィンドウ１３２の評価関数１１６から排除される領域１８２を示す。高輝度物体１３０と排除領域１８２の最上部との間の垂直距離は、「Ｎ」本の水平走査線を含む。水平走査線の数Ｎは、遅延回路１６０に含まれる遅延素子Ｈの数に等しい。遅延幅広回路１７０に含まれる遅延素子Ｈの数は、２Ｎに等しい。
【００４５】
図１２〜１４は、高輝度物体を評価関数から排除する回路及び方法の他の例を示す。図１２は、高輝度物体の領域１３４（図９）を評価関数１１６から排除する回路を示すブロック図である。一連の２Ｎ個の遅延素子Ｈが、ＢＰＦ９０の出力を受信してこれを遅延させる。一連のＮ個の隣接ライン遅延幅広回路（例えば、隣接ライン遅延回路１８０）が、ＷＩＤＥ回路１０４から幅広パルス１０５を受信するように接続される。
【００４６】
図１３は、図１２の隣接ライン遅延回路１８０の例を示す。該回路１８０は、ＯＲゲート１８１、ＡＮＤゲート１８２及び１組の遅延素子Ｈより成る。隣接ライン遅延回路１８０は、幅広パルス１０５を受信し、幅広パルス１０５は図示のようにゲートされ遅延されて隣接ライン遅延パルス１８８となる。各隣接ライン遅延回路１８０は、１隣接ラインの部分を排除する。図１２に示した１組の隣接ライン遅延回路は、Ｎ本の隣接ラインを評価関数から排除する。図１４は、他の具体例において評価関数１１６から排除される評価ウィンドウ１３２の領域１８４を示す。
【００４７】
図１５は、評価関数から高輝度物体を排除する回路の更に他の例を示すブロック図である。同図に示すように、輝度信号４６はメモリ１９０に記憶される。メモリ１９０は、輝度信号４６をＣＣＤアレイ３２から受信し、続いてこれをＢＰＦ９０に転送する。輝度信号４６は、メモリ１９０からＢＰＦ９０に伝送される間に遅延される。また、遅延幅広回路１７０が幅広パルス１０５をＷＩＤＥ回路１０４から受信する。
【００４８】
図１６は、映像シーンに高輝度物体が含まれる場合にビデオカメラの焦点を自動的に合せる本発明方法を示す基本的な流れ図である。判定ブロック２００で、映像シーンに高輝度物体ＨＢＯがあるかどうかがテストされる。ＨＢＯが検出されない場合、ブロック２２０へと制御が進む。ブロック２２０では、ＡＦマイクロコンピュータ３８が光学レンズ系３０を調節して評価関数が最大になるようにする。これは、映像シーンが標準物体のみを含むからである。
【００４９】
判定ブロック２００でＨＢＯが検出されると、ブロック２１０へと制御が進む。ブロック２１０では、映像シーン内に標準物体のみが検出されるように、高輝度物体ＨＢＯを輝度信号からマスク（隠蔽）する。判定ブロック２３０で、映像シーンが標準物体についてテストされる。標準物体が検出されない場合、ブロック２５０へと制御が進む。ブロック２５０では、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、映像シーンにＨＢＯのみが含まれるので、光学レンズ系３０を調節して基準レベルを越えるピクセルの数が最小になるようにする。
【００５０】
判定ブロック２３０で標準物体が検出されると、ブロック２４０へと制御が進む。ブロック２４０では、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、ＨＢＯが輝度信号からマスクされているので、評価関数が最大になるように光学レンズ系を調節する。
【００５１】
図１７は、映像シーンに高輝度物体が含まれる場合にビデオカメラの焦点を自動的に合せる方法の具体例を示す流れ図である。ブロック３００で、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、基準信号８６及び８８を設定してカウント信号１２０（ＣＯＵＮＴ１）及び１２２（ＣＯＵＮＴ２）を発生させる。ブロック３１０では、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、光学レンズ系３０の現在の焦点位置に対してＣＯＵＮＴ２／ＣＯＵＮＴ１に等しい比Ｒを計算する。
【００５２】
判定ブロック３２０で、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、前述のようにしてＲthreshold を決定し（図５Ｃ）、比ＲとＲthreshold とを比較する。比ＲがＲthreshold より大きくなければ、ブロック３４０へと制御が進む。それは、映像シーンの評価ウィンドウがＨＢＯを含まないからである。ブロック３４０では、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、評価関数１１８（ＤＥＴ２）を最大にするように光学レンズ系３０の焦点を調節する。
【００５３】
判定ブロック３２０で、比ＲがＲthreshold より大きい場合、映像シーンの評価ウィンドウが高輝度物体ＨＢＯを含むことになるので、制御はブロック３３０へ進む。ブロック３３０では、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、基準信号８６を設定して評価関数１１６（ＤＥＴ１）及び１１８（ＤＥＴ２）を発生させる。前述のように、評価関数ＤＥＴ１はＨＢＯの関与なしに発生され、評価関数ＤＥＴ２はＨＢＯの関与の下に発生される。
【００５４】
ブロック３５０で、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、光学レンズ系３０の現在の焦点位置に対してＤＥＴ１／ＤＥＴ２に等しい比ｒを計算する。判定ブロック３６０で、ＡＦマイクロコンピュータ３８は比ｒとｒthreshold とを比較する。比ｒがｒthreshold より小さくなければ、映像シーンの評価ウィンドウが標準物体を含むことになるので、制御はブロック３８０へ進む。ブロック３８０では、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、評価関数１１６（ＤＥＴ１）が最大になるように光学レンズ系３０の焦点を調節する。
【００５５】
判定ブロック３６０で、比ｒがｒthreshold より小さい場合、映像シーンの評価ウィンドウが標準物体を含まないことになるので、制御はブロック３７０へ進む。ブロック３７０で、ＡＦマイクロコンピュータ３８は、ＨＢＯに焦点を合せるために、カウント信号ＣＯＵＮＴ１が最小になるよう光学レンズ系３０の焦点を調節する。
【００５６】
以上、説明した通り、本発明によれば、映像に高輝度物体が含まれる場合でも、標準物体にカメラの焦点を自動的に合わせ得るばかりか、特にその標準物体が検出されない場合には、高輝度物体にカメラの焦点を自動的に合わせ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるビデオカメラ自動焦点制御装置の概略を示すブロック図である。
【図２】輝度信号の高周波数成分を表す評価関数を発生する一般的な回路を示すブロック図である。
【図３】映像シーンの評価ウィンドウ内にある高輝度物体を検出する一般的な回路を示すブロック図である。
【図４】高輝度物体を含まない映像シーンに対する評価関数の例を示すグラフである。
【図５】高輝度物体を含む映像シーンに対する評価関数、カウント信号（ＣＯＵＮＴ１，ＣＯＵＮＴ２）及びその比（ＣＯＵＮＴ２／ＣＯＵＮＴ１）の関係を示すグラフである。
【図６】本発明により、高輝度物体を評価関数から排除して映像シーン内の残りの標準物体に焦点を合せる回路の例を示すブロック図である。
【図７】図６のＷＩＤＥ回路及びＡＮＤ回路の動作を示す説明図である。
【図８】高輝度物体を排除するためＷＩＤＥ回路がＤＥＬＴＡ Ｔを選択する方法を示す図である。
【図９】図６のＷＩＤＥ回路及びＡＮＤ回路により排除される高輝度物体の領域と、高輝度物体の残りの領域とを示す図である。
【図１０】ＷＩＤＥ及びＡＮＤ回路により排除されない領域を含めて、高輝度物体を評価関数から排除する回路の例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の回路の動作を示す説明図である。
【図１２】本発明により、高輝度物体を評価関数から排除する回路の他の例を示すブロック図である。
【図１３】図１２の隣接ライン遅延回路の例を示すブロック図である。
【図１４】他の具体例において評価関数から排除される領域を示す図である。
【図１５】本発明により、高輝度物体を排除する回路の更に他の例を示すブロック図である。
【図１６】映像シーンが高輝度物体を含む場合の本発明によるビデオカメラ自動焦点制御方法を示す基本的な流れ図である。
【図１７】図１６の方法を具体化した例を示す流れ図である。
【符号の説明】
３０ 光学レンズ系
４０，４２ モータ手段
３２ 映像検出アレイ
３４ （カメラ）信号処理回路
４６ 輝度信号
３６ 自動焦点制御回路（ＡＦＩＣ）
３８ 焦点調節処理手段（ＡＦマイクロコンピュータ）
８６ 第１基準信号
８８ 第２基準信号
９０ バンドパスフィルタ
６２ ウィンドウ制御信号
９２，９４ ゲート回路
９６，９８ 検出回路
１１６，１１８ 評価関数（ＤＥＴ１，ＤＥＴ２）
１００ 第１比較器
１０２ 第２比較器
９９，１０１ 第１パルス信号
１０３ 第２パルス信号
１０８ 第１ゲート回路
１１０ 第２ゲート回路
１１２ 第１カウンタ
１１４ 第２カウンタ
１２０ 第１カウント信号（ＣＯＵＮＴ１）
１２２ 第２カウント信号（ＣＯＵＮＴ２）

Claims (13)

1. 映像の輝度が飽和した高輝度物体を検出する高輝度物体検出ステップと、
   上記高輝度物体より低い飽和していない輝度の標準物体を検出する標準物体検出ステップと、
   上記高輝度物体検出ステップで高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出ステップで標準物体が検出された場合に、検出された高輝度物体を隠蔽してカメラの焦点を調整し、上記高輝度物体検出ステップで高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出ステップで標準物体が検出されない場合に、検出された高輝度物体を隠蔽しないで、高輝度物体に焦点を合わせるようにカメラの焦点を調整するステップを含む
   カメラ自動焦点制御方法。
2. 上記高輝度物体を検出するステップは、
   （ａ）輝度信号を第１の基準信号と比較し、輝度信号の値が該第１の基準信号の値より大きい値であるピクセルの数をカウントすることにより第１のカウント信号を発生すること、
   （ｂ）上記輝度信号を上記第１の基準信号より大きな第２の基準信号と比較し、輝度信号の値が該第２の基準信号の値より大きい値であるピクセルの数をカウントすることにより第２のカウント信号を発生すること、
   （ｃ）上記第２のカウント信号の上記第１のカウント信号に対する比を決定すること、
   （ｄ）上記の上記第２のカウント信号の上記第１のカウント信号に対する比が第１の閾値より大きいとき、上記高輝度物体が検出されたとすることの各過程を含む請求項１記載のカメラ自動焦点制御方法。
3. 上記カメラの焦点を調整するステップは
   （ａ）輝度信号を基準信号と比較すること、
   （ｂ）上記輝度信号が上記基準信号より大きいとき、上記高輝度物体に対応する輝度信号の一部分と重なる比較器パルス信号を発生すること、
   （ｃ）上記比較器パルス信号を用いて上記高輝度物体を上記輝度信号から隠蔽し、隠蔽された輝度信号に対する第１の評価関数を発生することの各過程を含む請求項２記載のカメラ自動焦点制御方法。
4. 上記標準物体を検出するステップは、
   （ａ）上記高輝度物体を含む第２の評価関数を発生すること、
   （ｂ）上記第１の評価関数の上記第２の評価関数に対する比を決定すること、
   （ｃ）上記の比が閾比より小さいとき、標準物体は検出されないとすること、
   （ｄ）上記の比が上記閾比より大きいか又はこれに等しいとき、標準物体が検出されたとすることの各過程を含む請求項３記載のカメラ自動焦点制御方法。
5. 上記高輝度物体検出ステップで高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出ステップで標準物体が検出されたときの上記カメラの焦点を調整するステップは、
   上記第１の評価関数を最大にするように、上記輝度信号をサンプルする上記光学レンズ系を動かす過程を含む請求項３記載のカメラ自動焦点制御方法。
6. 上記高輝度物体検出ステップで高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出ステップで標準物体が検出されないときの上記カメラの焦点を調整するステップは、
   上記第１のカウント信号が減少するように、上記輝度信号をサンプルする上記光学レンズ系を動かす過程を含む請求項２記載のカメラ自動焦点制御方法。
7. 映像の輝度が飽和した高輝度物体を検出する高輝度物体検出手段と、
   上記高輝度物体より低い飽和していない輝度の標準物体を検出する標準物体検出手段と、
   上記高輝度物体検出手段で高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出手段で標準物体が検出された場合に、検出された高輝度物体を隠蔽してカメラの焦点を調整し、上記高輝度物体検出手段で高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出手段で標準物体が検出されない場合に、検出された高輝度物体を隠蔽しないで、高輝度物体に焦点を合わせるようにカメラの焦点を調整する手段とを備えるカメラ自動焦点制御装置。
8. 上記高輝度物体検出手段は、
   輝度信号を第１の基準信号と比較し、輝度信号の値が該第１の基準信号の値より大きい値であるピクセルの数をカウントすることにより第１のカウント信号を発生する手段と、
   上記輝度信号を上記第１の基準信号より大きな第２の基準信号と比較し、輝度信号の値が該第２の基準信号の値より大きい値であるピクセルの数をカウントすることにより第２のカウント信号を発生する手段と、
   上記第２のカウント信号の上記第１のカウント信号に対する比を決定し、この比が第１の閾比より大きいとき、上記高輝度物体が検出されたとする手段とを含む請求項７記載のカメラ自動焦点制御装置。
9. 上記カメラの焦点を調整する手段は、
   輝度信号を基準信号と比較する手段と、
   上記輝度信号が上記基準信号より大きいとき、上記高輝度物体に対応する輝度信号の一部分と重なる比較器パルス信号を発生する手段と、
   上記比較器パルス信号を用いて上記高輝度物体を上記輝度信号から隠蔽し、隠蔽された輝度信号に対する第１の評価関数を発生する手段とを含む請求項８記載のカメラ自動焦点制御装置。
10. 上記標準物体を検出する手段は、
    上記高輝度物体を含む第２の評価関数を発生する手段と、
    上記第１の評価関数の上記第２の評価関数に対する比を決定し、この比が閾比より小さいとき、標準物体が検出されないとし、この比が上記閾比より大きいか又はこれに等しいとき、標準物体が検出されたとする手段とを含む請求項９記載のカメラ自動焦点制御装置。
11. 上記高輝度物体検出手段で高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出手段で標準物体が検出されたときの上記カメラの焦点を調整する手段は、
    上記第１の評価関数が最大になるように、輝度信号をサンプルする上記光学レンズ系を動かす手段を有する請求項９記載のカメラ自動焦点制御装置。
12. 上記高輝度物体検出手段で高輝度物体が検出されて、上記標準物体検出手段で標準物体が検出されないときの上記カメラの焦点を調整する手段は、
    上記第１のカウント信号が減少するように、上記輝度信号をサンプルして上記光学レンズ系を動かす手段を有する請求項８記載のカメラ自動焦点制御装置。
13. モータ手段を制御して光学レンズ系の焦点を調整する処理手段と、
    輝度信号と上記処理手段からの第１の基準信号とを受信し、該輝度信号が該第１の基準信号より大きいとき、第１のパルス信号を発生する第１の比較器と、
    該第１のパルス信号及び上記処理手段からの評価ウィンドウを規定する信号であるウィンドウ制御信号とを受信し、該ウィンドウ制御信号を受信すると、上記第１のパルス信号を阻止する第１のゲート回路と、
    該第１のゲート回路から上記第１のパルス信号を受信し、評価ウィンドウ内において上記第１の基準信号より大きい強度をもつ輝度信号のピクセルの数に等しい信号である第１のカウント信号を発生する第１のカウンタと、
    上記輝度信号と上記処理手段からの第２の基準信号とを受信し、該輝度信号が該第２の基準信号より大きいとき、第２のパルス信号を発生する第２の比較器と、
    該第２のパルス信号及び上記ウィンドウ制御信号を受信し、該ウィンドウ制御信号を受信すると、上記第２のパルス信号を阻止する第２のゲート回路と、
    該第２のゲート回路から上記第２のパルス信号を受信し、評価ウィンドウ内において上記第２の基準信号より大きい強度をもつ輝度信号のピクセルの数に等しい信号である第２のカウント信号を発生する第２のカウンタとを備え、
    光学レンズを動かして上記第１のカウント信号を最小にするカメラ自動焦点制御装置。

Images