JP4777001B2 - 自動焦点調節装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像信号を用いた自動焦点調節技術および該自動焦点調節技術を具備するビデオカメラ等の撮像技術に関するものである。

ビデオカメラ等に具備される自動焦点調節（ＡＦ）装置としては、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる撮像信号中の高周波成分を抽出し、この高周波成分が大きくなるようにフォーカシングレンズを駆動して焦点調節行う、いわゆるＴＶ−ＡＦ方式が知られている。

従来提案されているＴＶ−ＡＦ方式の評価値として、水平ライン毎の評価値のピーク値を垂直方向に積分してラインピーク積分評価値を算出する技術が提案（特許文献１）されている。このラインピーク積分評価値は積分効果によりノイズの少ない安定した値である。したがって、瞬時のノイズの影響を受けにくく、少しの焦点移動で敏感に信号が変化するので、方向判別に最適である。しかし、ＴＶ−ＡＦ方式では、高輝度被写体に対して合焦しにくいという問題がある。つまり、上記特許文献１に開示されたラインピーク積分評価値では、必ずしも値の大きなレンズ位置が合焦点とならない場合が存在する。詳しくは、通常の被写体では、図２のように、ラインピーク積分評価値が最大となる点が合焦点となる。これに対し、図３のように、焦点調節により長さが変動する点光源のような被写体を撮影した場合、合焦している時（図３（ａ）の状態）はそれぞれのラインのピーク値は大きいが、被写体像が掛かるライン数が少ない。一方、非合焦の場合（図３（ｂ）の状態）、それぞれのラインのピーク値は小さくなるが、被写体像が掛かるライン数が増えるため、ラインピーク積分評価値が増加してしまう。そのため、図４のように、ラインピーク積分評価値の最大点が合焦点とはならないので、ラインピーク積分評価値が大きくなるように焦点調節を行うと合焦できないという問題が生じる。

また、上記高輝度被写体に対して合焦しにくいという問題を改善する提案として、特許文献２のように、画面内の高輝度部と低輝度部を検出し、高輝度被写体か通常被写体かを判別して合焦制御信号を切り換える技術も提案されている。
特開平０７−２９８１２０号公報 特開平０５−２６０３６１号公報

しかしながら、上記特許文献２の技術では、高輝度被写体か通常被写体かの判別方法が評価値の生成法と関係がないため、評価値が合焦点で最大とならない場合を正しく判別できないといった課題を有している。さらには、低輝度部を検出しているために画面がある程度明るいと判別できないという課題も有している。

本発明の目的は、点光源のような高輝度の撮像対象に対する合焦性能を向上させることのできる自動焦点調節装置および撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、撮像手段により被写体を撮像して出力された撮像信号から輝度信号を生成し、出力する信号生成手段と、前記輝度信号から高周波数成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された輝度信号に基づいて、合焦状態を示す合焦状態評価値を生成する合焦状態評価値生成手段と、前記合焦状態評価値に基づいて焦点調節制御を行う焦点調節制御手段とを備えた焦点調節装置であって、前記焦点調節制御手段による焦点調節制御のモードとして、前記合焦状態評価値が大きくなるように焦点調節制御を行う第１のモードと、前記合焦状態評価値が小さくなるように焦点調節制御を行う第２のモードとを切り換え可能で、前記第１のモードで非合焦状態から合焦状態へ焦点調節制御する過程において、前記合焦状態評価値における所定輝度以上の輝度信号が寄与する程度および当該所定輝度以上でない被写体の輝度信号の寄与する程度に応じて、前記第２のモードへ切り換えるものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の自動焦点調節装置を具備した撮像装置とするものである。

本発明によれば、高輝度の撮像対象に対する合焦性能を向上させることができる自動焦点調節装置または撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に示す通りである。

図１は本発明の実施例に係わるビデオカメラの回路構成を示すブロック図である。図１において、焦点調節用のフォーカスレンズ１０１はモータドライバ１２７により駆動されるレンズ駆動用モータ１２８によって光軸方向に移動させられる。フォーカスレンズ１０１を通った光は撮像素子であるＣＣＤ１０２の撮像面上に結像される。撮像素子１０２で光電変換された信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ１０３によりサンプルホールドされ、かつ、最適なゲインで増幅される。ＣＤＳ／ＡＧＣ１０３からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１０４でデジタル信号に変換される。

「Ｙ積分評価値の生成」
Ａ／Ｄ変換器１０４からの信号はカメラ信号処理回路１０５によりＴＶ信号のフォーマットに信号処理され、輝度信号ＹがＡＦ評価値（焦点評価値）生成のために出力される。カメラ信号処理回路１０５からの輝度信号Ｙはガンマ回路１０６によりガンマカーブでガンマ変換され、低輝度成分が強調されて高輝度成分が抑圧される。ガンマ回路１０６でガンマ変換された輝度信号Ｙは水平積分回路１０７に入力され、ここで水平ラインごとの積分値が検出されると共に、後述の枠生成回路１２５で設定されるＡＦ枠内での水平ライン毎のＹ積分値が求められる。水平積分回路１０７からの信号は垂直積分回路１０８によりＡＦ枠内で垂直方向に加算され、Ｙ積分評価値が生成される。

「Ｙピーク評価値の生成」
また、上記ガンマ回路１０６でガンマ変換された輝度信号Ｙはラインピークホールド回路１０９により水平ラインごとのピーク値が検出され、ＡＦ枠内で水平ライン毎のＹピーク値が求められる。ラインピークホールド回路１０９からの出力は垂直ピークホールド回路１１０によりＡＦ枠内で垂直方向にピークホールドされ、Ｙピークホールド評価値が生成される。

「Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の生成」
また、上記ガンマ回路１０６でガンマ変換された輝度信号Ｙはライン最大値ホールド回路１１１及びライン最小値ホールド回路１１２によりＡＦ枠内の１ラインそれぞれについて最大値（Ｍａｘ）及び最小値（Ｍｉｎ）がホールドされる。これらホールドされたＭａｘ及びＭｉｎは１ライン毎に引算器１１３へと入力され、（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）なる減算が行われて、垂直ピークホールド回路１１４に入力される。垂直ピークホールド回路１１４では、ＡＦ枠内で垂直方向にピークホールドされてＭａｘ−Ｍｉｎ評価値が生成される。

「ＴＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値の生成」
また、上記ガンマ回路１０６でガンマ変換された輝度信号Ｙは、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１１５によって所定の周波数成分が抽出される。そして、ＢＰＦ１１５からのＴＥ（Ｔｏｐ Ｅｖａｌｕａｔｅ）信号は水平ラインごとのピーク値を検出するためのラインピークホールド回路１１６へと入力される。ラインピークホールド回路１１６では、ＡＦ枠内での水平ライン毎のＴＥピーク値が求められる。このＴＥピーク値は、垂直ピークホールド回路１１７によりＡＦ枠内で垂直方向にピークホールドされ、ＴＥピーク評価値が生成される。また、ＴＥピーク値は垂直積分回路１２１によりＡＦ枠内で垂直方向に加算され、ＴＥラインピーク積分評価値が生成される。

「ＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉの生成」
上記ラインピークホールド回路１０９からの水平ライン毎のＹピーク値は、制御マイコン１２６により所定のスレショルド値（ｔｈ）が設定された比較器１１８に入力される。また、比較器１１８には（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が入力されている。比較器１１８にてＹピーク値及び（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）のレベルと所定スレショルド値とが比較される。Ｙピーク値及び（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）のレベルが所定スレショルド値より大きいラインのＴＥピーク値のみ、垂直積分回路１２０に入力するように切換スイッチ１１９により切り換えられる。そして、垂直積分回路１２０によりＡＦ枠内で垂直方向に加算され、ＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉが生成される。

「高ラインカウントの生成」
同様に、上記水平ライン毎のＹピーク値及び（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）は、制御マイコン１２６により所定のスレショルド値が設定された比較器１１８に入力され、ここでＹピーク値及び（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）のレベルと所定スレショルド値とが比較される。そして、Ｙピーク値及び（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）のレベルが所定スレショルド値より大きいラインがカウンタ１２２に入力され、ここでカウントされて、高ラインカウント（高輝度、高コントラストのラインカウントを意味する）が生成される。

「低ラインカウントの生成」
水平ライン毎の（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）は、後述の制御マイコン１２６により所定のスレショルド値が設定された比較器１２３に入力される。そして、ここで（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）のレベルと所定スレショルド値とが比較され、所定スレショルド値より小さいラインがカウンタ１２４でカウントされて、低ラインカウント（低コントラストのラインカウントを意味する）が生成される。

図３のように、焦点調節により長さが変動する点光源のような被写体を撮影した場合、図３（ｂ）のように非合焦になると、それぞれのラインのピーク値は小さいが、被写体像が掛かるライン数が多い。これに対し、図３（ａ）のように合焦している時は、それぞれのラインのピーク値は大きくなるが、被写体像が掛かるライン数が少なくなるのでラインピーク積分評価値は減少してしまい、図４のように、ラインピーク積分評価値の最大点が合焦点にならない。このため、ラインピーク積分評価値を大きくなるように焦点調節を行うと、合焦させることができない。

しかし、図５のように、点光源以外の被写体がある場合には、点光源の被写体像が掛かるライン数が減っても、代わりに点光源以外の被写体によりそのラインのＴＥピーク値が得られる。そのため、点光源の被写体像が掛かるライン数の変動による影響が小さく、ＴＥラインピーク積分評価値は合焦点で最大になる。

ここで、上記ＴＥラインピーク積分評価値とＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉを比較することにより、ＴＥラインピーク積分評価値が高輝度のラインによる成分のみか（点光源被写体のみか）、それ以外の成分を含むか（点光源以外の被写体があるか）を予測できる。

点光源被写体のＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉの様子を示したのが、図６（ａ）である。この図６（ａ）によれば、非合焦時はＹピークレベルも低下するので、ＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉは例えば至近や無限ではほとんど零で、合焦点に近づくにつれて大きくなり、ＴＥラインピーク積分評価値に占める割合も増えてくる。したがって、この比率により、高輝度のラインによる成分が大きく（点光源被写体のみ）、合焦点でＴＥラインピーク積分評価値の比率が小さくことにより被写体の合焦近傍かどうかを判別することができる。

さらに、上記ＴＥラインピーク積分評価値とＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉ及び高ラインカウントと低ラインカウントにより、被写体が高輝度でそれ以外の被写体はいない点光源被写体のみかを、以下の点で判別する。

１）ＴＥラインピーク積分評価値に対するＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉの比率が大きく（＝評価値に対する高輝度、高コントラスト部の影響度が大きく）、
全てのライン数に対して、
２）高ラインカウントと低ラインカウントを加算した割合が大きく（＝高輝度被写体の面積変動の影響を受けにくい、点光源以外の被写体が無く）、
３）低ラインカウントが所定値以上（＝高輝度被写体の面積変動の影響を受けやすいラインが多い）である。

また、図６（ｂ）のように、点光源被写体は特に合焦点近傍で高輝度、高コントラストであるので、Ｙピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値が所定値より大きいかを判別する。これにより、ラインピーク積分評価値が凹（極小）になっている被写体の合焦点近傍（凹の部分）かどうかの判別を行うことができる。

枠生成回路１２５は、制御マイコン１２６により設定された画面内の所定の位置にＡＦ枠（焦点検出領域）用のゲート信号を生成する。ゲート信号は、水平積分回路１０７、垂直積分回路１０８，１２０，１２１及びラインピークホールド回路１０９，１１６に入力される。さらに、ライン最大値ホールド回路１１１、ライン最小値ホールド回路１１２、垂直ピークホールド１１０，１１４，１１７及びカウンタ１２２，１２４に入力される。そして、上記各ＡＦ評価値がＡＦ枠内のＹ信号で生成されるようにタイミング信号が入力される。

制御マイコン１２６は、枠生成回路１２５に画面内の所定の位置を指定するとともに、上記の各回路及びカウンタそれぞれからＡＦ評価値を取り込み、これらＡＦ評価値を基にモータドライバ１２７を介してモータ１２８を駆動する。これにより、フォーカスレンズ１０１が光軸方向に移動して、ＡＦ制御が行われる。

次に、制御マイコン１２６で行われる上記ＡＦ制御について、図７〜図１２を用いて詳しく説明する。

図７はＡＦ制御のメイン動作を示すフローチャートであり、以下これにしたがって説明する。制御マイコン１２６は、ステップＳ７０１からＡＦ制御を開始し、まずステップＳ７０２にて、微小駆動動作を行い、合焦か否か、および、合焦でないならどちらの方向に合焦点があるかを判別する。詳細は図８を用いて後述する。次のステップＳ７０３では、上記ステップＳ７０２で合焦と判別できたか否かを判別し、合焦と判別できている場合は後述のステップＳ７０９以降の処理へ進む。一方、合焦と判別できていない場合はステップＳ７０３からステップＳ７０４へ進む。そして、このステップＳ７０４では、上記ステップＳ７０２で合焦点の方向判別ができているか否かを調べ、合焦点の方向判別ができていない場合はステップＳ７０２へ戻り、微小駆動動作を継続する。合焦点の方向判別ができている場合はステップＳ７０４からステップＳ７０５へ進む。

ステップＳ７０５では、制御マイコン１２６は、合焦点の方向判別ができている場合であるので、ＴＥラインピーク積分評価値が大きくなる方向へ高速でフォーカスレンズ１０１をいわゆる山登り駆動する。詳細な動作は図１０を用いて後述する。次のステップＳ７０６では、上記ステップＳ７０５でＴＥラインピーク積分評価値がピークを越えたと判別できたか否かを判別し、ピークを越えたと判別できた場合はステップＳ７０７へ進む。ＴＥラインピーク積分評価値のピークを越えた事を判別できなかった場合はステップＳ７０６からステップＳ７０５へ戻り、ステップＳ７０６でピークを越えたと判別できるまで山登り駆動を継続する。

ステップＳ７０７では、制御マイコン１２６は、山登り駆動中のＴＥラインピーク積分評価値がピーク（頂点）となるレンズ位置にフォーカスレンズ１０１を戻す。そして、次のステップＳ７０８にて、上記ステップＳ７０７でフォーカスレンズ１０１がピークのレンズ位置に戻ったか否かを判別し、ピークのレンズ位置に戻った場合はステップＳ７０２へ戻り、再び微小駆動動作を行う。フォーカスレンズ１０１がピークのレンズ位置に戻っていない場合はステップＳ７０７へ戻り、ステップＳ７０８でピークのレンズ位置に戻ったことを判別できるまでピークに戻す動作を継続する。

次に、上記ステップＳ７０３で合焦と判別でき、ステップＳ７０９へ進んだ以降の合焦動作について説明する。

ステップＳ７０９では、制御マイコン１２６は、ＡＦ評価値（ＴＥピーク評価値）を保持する。そして、次のステップＳ７１０にて、最新の各種ＡＦ評価値を取得する。続くステップＳ７１１では、上記ステップＳ７０９で保持したＴＥピーク評価値と上記ステップＳ７１０で新たに取得したＴＥピーク評価値とを比較する。その結果、所定レベル以上差があれば（ＡＦ評価値変動大であれば）再起動と判別し、ステップＳ７０２へ戻り、微小駆動動作を再開する。一方、ステップＳ７１１で再起動と判別しなかった場合はステップＳ７１２へ進み、フォーカスレンズ１０１を停止してステップＳ７１０へ戻り、再起動判別を継続する。

次に、図７のステップＳ７０２にて実行される微小駆動の動作について、図８のフローチャートにより説明する。

ステップＳ８０１より微小駆動を開始し、まずステップＳ８０２では、最新の各種ＡＦ評価値を取得する。そして、次のステップＳ８０３にて、上記ステップＳ８０２で取り込んだＴＥラインピーク積分評価値が前回のＴＥラインピーク積分評価値より大きいか否かを判別する。その結果、ＴＥラインピーク積分評価値が前回のＴＥラインピーク積分評価値よりも大きい場合はステップＳ８０４へ進み、前回の順方向に所定量フォーカスレンズ１０１を駆動する。一方、ＴＥラインピーク積分評価値が前回のＴＥラインピーク積分評価値より小さければステップＳ８０５へ進み、前回とは逆方向に所定量フォーカスレンズ１０１を駆動する。

次のステップＳ８０６では、所定回数連続して合焦方向と判別できる方向が同一であるか否かを判別し、所定回数連続して同一方向に進んでいればステップＳ８０７へ進む。ここでは方向判別できたとして、次のステップＳ８１０でこの微小駆動の動作を終了して、メインルーチンへリターンする。

また、上記ステップＳ８６０で所定回数連続して同一方向に進んでいなければステップＳ８０８へ進む。そして、ステップＳ８０８では、所定回数フォーカスレンズ１０１が所定範囲で往復を繰り返しているかを判別する。所定範囲で往復を繰り返している場合はステップＳ８０９へ進み、ここでは合焦判別できたとして、次のステップＳ８１０でこの微小駆動の動作を終了して、メインルーチンへリターンする。

上記ステップＳ８０８にて所定回数フォーカスレンズ１０１が所定範囲で往復を繰り返していないと判別した場合はステップＳ８１０へ進み、この微小駆動の動作を終了してメインルーチンへリターンする。

上記フォーカスレンズ１０１の駆動時のレンズ位置と時間経過を示したのが、図９である。図９において、Ａの間にＣＣＤ１０２に蓄積された電荷に対する評価値Ａが、ＴＡで取り込まれ、Ｂの間にＣＣＤ１０２に蓄積された電荷に対する評価値Ｂが、ＴＢで取り込まれる。ＴＢでは、評価値Ａ，Ｂを比較し、Ａ＜Ｂであればそのまま順方向に移動し、一方、Ａ＞Ｂであれば逆方向にする。ここで、フォーカスレンズ１０１の駆動量は、一回の移動でフォーカスの動きが撮像信号をＴＶ画面等で見て分からないような量を焦点深度を基に決定する。

次に、図７のステップＳ７０５にて実行される山登り駆動の動作について、図１０のフローチャートにより説明する。

ステップＳ１００１より山登り動作を開始し、まずステップＳ１００２では、最新の各種ＡＦ評価値を取得する。そして、次のステップＳ１００３にて、上記ステップＳ１００２で取り込んだＴＥラインピーク積分評価値が前回のＴＥラインピーク積分評価値より大きいか否かを判別する。その結果、大きい場合はステップＳ１００４へ進み、ここでは前回の順方向に所定の速度でフォーカスレンズ１０１を駆動し、次のステップＳ１００８でこの山登り駆動の動作を終了して、メインルーチンへリターンする。

また、上記ステップＳ１００２で取り込んだＴＥラインピーク積分評価値が前回のＴＥラインピーク積分評価値より小さいと判別した場合はステップＳ１００３からステップＳ１００５へ進む。そして、このステップＳ１００５では、ＴＥラインピーク積分評価値がピークを越えて減少しているかを判別する。その結果、減少していればステップＳ１００６へ進み、ここではピークを越えたとして、次のステップＳ１００８でこの山登り駆動を終了し、メインルーチンへ戻る。

上記ステップＳ１００５でＴＥラインピーク積分評価値がピークを越えて減少していないと判別した場合はステップＳ１００７へ進み、前回と逆方向に所定の速度でフォーカスレンズ１０１を駆動する。そして、ステップＳ１００８でこの山登り駆動を終了し、メインルーチンへ戻る。

上記フォーカスレンズ１０１の駆動時のレンズ位置と時間経過を示したのが、図１１である。ここで、実線Ａはピークを越えて減少しているので合焦点があるとして山登り駆動動作を終了し、微小駆動動作に移行する、一方、点線Ｂはピークが無く減少しているので方向を間違えたものとして反転し、山登り駆動を続ける。なお、一定時間あたりの移動量は上記の微小駆動よりも大きな移動量となる。

以上説明したように、制御マイコン１２６は、再起動判別→微小駆動→山登り駆動→微小駆動→再起動判別を繰り返しながらフォーカスレンズ１０１を移動させ、ＴＥラインピーク積分評価値が大きくなるように制御している。

次に、図７のステップＳ７１０、図８のステップＳ８０２、および、図１０のステップＳ１００２でのＡＦ評価値取得の動作の詳細について、図１２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１２０１よりＡＦ評価値取得を開始し、まずステップＳ１２０２にて、各種ＡＦ評価値を取り込む。このＡＦ評価値は、点光源被写体の合焦点近傍かどうかの判別に用いられる。

次のステップＳ１２０３では、ＴＥラインピーク積分評価値とＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉを比較し、ＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉ（ＴＥラインピーク積分評価値の高輝度のライン）による成分が大きいか否かを判別する。その結果、ＴＥラインピーク積分評価値に対するＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉの比率が大きい（評価値に対する高輝度、高コントラスト部の影響度が大きい）場合はステップＳ１２０４へ進む。一方、大きくない場合はステップＳ１２０８へ進み、このＡＦ評価値取得の動作を終了して、メインルーチンへ戻る。

ステップＳ１２０４では、高ラインカウントと低ラインカウントを加算した割合が大きいか否か、つまり高輝度被写体の面積変動の影響を受けにくい、点光源以外の被写体が無い状態であるか否かを判別する。その結果、点光源以外の被写体が無い場合はステップＳ１２０４へ進む。一方、点光源以外の被写体がある場合はステップＳ１２０８へ進み、このＡＦ評価値取得の動作を終了し、メインルーチンへ戻る。

ステップＳ１２０５では、低ラインカウントが所定のスレショルド値（ｔｈ）以上で、高輝度被写体の面積変動の影響を受けやすいラインが多いかを判別し、その結果、高輝度被写体の面積変動の影響を受けやすいラインが多い場合はステップＳ１２０５へ進む。一方、高輝度被写体の面積変動の影響を受けやすいラインが多くない場合はステップＳ１２０８へ進み、このＡＦ評価値取得の動作を終了し、メインルーチンへ戻る。

ステップＳ１２０６では、点光源被写体は特に合焦点近傍で高輝度、高コントラストであるので、Ｙピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値が所定のスレショルド値より大きいか否かを判別する。その結果、Ｙピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値が所定のスレショルド値より大きい場合、つまり点光源のみと判別した場合はステップＳ１２０７へ進む。一方、点光源のみでないと判別した場合はステップＳ１２０８へ進み、このＡＦ評価値取得の動作を終了し、メインルーチンへ戻る。

上記のステップＳ１２０３〜Ｓ１２０６の各判別により、ＴＥラインピーク積分評価値が凹になっている被写体の合焦点近傍（凹の部分）かどうかの判別を行っている。

上記ステップＳ１２０６で点光源のみと判別してステップＳ１２０７へ進むと、ここではＴＥラインピーク積分評価値のデータサイズの最大値（例えば１２ｂｉｔなら、１１１１１１１１１１１１（２進）＝４０９５（１０進））から、実際のＴＥラインピーク積分評価値を引いた値を新たにＴＥラインピーク積分評価値とする。

ＴＥラインピーク積分評価値
＝ＴＥラインピーク積分評価値のデータサイズの最大値
−ＴＥラインピーク積分評価値
上記ステップＳ１２７での置き換え後のＴＥラインピーク積分評価値を、評価値が大きくなるようにＡＦ制御を行うプログラムに入力すれば、置き換え前のＴＥラインピーク積分評価値が小さくなるようにＡＦ制御されることになる。これにより、プログラムの変更を最小にすることができ、ＲＯＭの節減ができる。もちろん、評価値が小さくなるようにＡＦ制御するプログラムを独立に入力し、プログラムを切り換えることでも、本発明の動作を実現することができる。

以上のように、ＴＥラインピーク積分評価値に対するＴＥラインピーク積分評価値Ｈｉの比率が大きい場合に、高ラインカウントと低ラインカウントの割合を求めることで、点光源被写体の合焦点近傍を検出することができる。

さらに、低ラインカウントが所定のスレショルド値より大きいか否かや、Ｙピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値が所定のスレショルド値より大きいか否かを判別することにより、点光源被写体の合焦点近傍である検出精度を向上させることができる。

以上のようにして点光源の合焦点近傍と判別できた場合は、ＴＥラインピーク積分評価値が小さく（極小）なるようにフォーカスレンズ１０１の駆動を行うことで、合焦点でＴＥラインピーク積分評価値が小さくなるような、例えば点光源のみの被写体であっても合焦させることができる自動焦点調節装置及び該自動焦点調節装置を具備するビデオカメラ等の撮像装置とすることができる。

本発明の実施例に係わるビデオカメラの概略の回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施例においてＡＦ評価値を説明するための図である。 本発明の実施例において点光源被写体のＡＦ評価値を説明するための図である。 本発明の実施例において同じく点光源被写体のＡＦ評価値を説明するための図である。 本発明の実施例において点光源被写体以外の被写体を含む時のＡＦ評価値を説明するための図である。 本発明の実施例において点光源被写体時のＡＦ評価値を説明するための図である。 本発明の実施例においてＡＦ制御の動作を示すメインのフローチャートである。 図７のステップＳ７０２にて実行されるフォーカスレンズの微小駆動の詳細を示すフローチャートである。 図８の微小駆動処理におけるフォーカスレンズの移動方向を説明するための図である。 図７のステップＳ７０５にて実行される山登り駆動を示すフローチャートである。 図１０の山登り駆動時におけるフォーカスレンズの移動方向を説明するための図である。 図７のステップＳ７１０等にて実行されるＡＦ評価値取得時の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ フォーカスレンズ
１０２ ＣＣＤ
１０３ ＣＤＳ／ＡＧＣ
１０５ カメラ信号処理回路
１０６ ガンマ回路
１０７ 水平積分回路
１０８ 垂直積分回路
１０９ ラインピークホールド回路
１１０ 垂直ピークホールド回路
１１１ ライン最大値ホールド回路
１１２ ライン最小値ホールド回路
１１３ 引き算器
１１４ 垂直ピークホールド回路
１１５ ＢＰＦ
１１６ ラインピークホールド回路
１１７ 垂直ピークホールド回路
１１８ 比較器
１１９ 切換スイッチ
１２０ 垂直積分回路
１２１ 垂直積分回路
１２２ カウンタ
１２３ 比較器
１２４ カウンタ
１２５ 枠生成回路
１２６ 制御マイコン
１２７ モータドライバ
１２８ モータ

Claims (5)

1. 撮像手段により被写体を撮像して出力された撮像信号から輝度信号を生成し、出力する信号生成手段と、
   前記輝度信号から高周波数成分を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された輝度信号に基づいて、合焦状態を示す合焦状態評価値を生成する合焦状態評価値生成手段と、
   前記合焦状態評価値に基づいて焦点調節制御を行う焦点調節制御手段とを備えた焦点調節装置であって、
   前記焦点調節制御手段による焦点調節制御のモードとして、前記合焦状態評価値が大きくなるように焦点調節制御を行う第１のモードと、前記合焦状態評価値が小さくなるように焦点調節制御を行う第２のモードとを切り換え可能で、
   前記第１のモードで非合焦状態から合焦状態へ焦点調節制御する過程において、前記合焦状態評価値における所定輝度以上の輝度信号が寄与する程度および当該所定輝度以上でない被写体の輝度信号の寄与する程度に応じて、前記第２のモードへ切り換えることを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記合焦状態評価値における高輝度部の割合が所定値より大きいときには、撮像対象が高輝度対象であると判別することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
3. 焦点調節制御する際に撮像信号より取得した輝度信号の最大値を一つの要件として用いることを特徴とする請求項１または２に記載の自動焦点調節装置。
4. 焦点調節制御する際に、撮像信号より取得した輝度信号の最大値と最小値の差分を一つの要件として用いることを特徴とする請求項１ないし３に記載の自動焦点調節装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の自動焦点調節装置を具備したことを特徴とする撮像装置。

Images