JPH02132977A - オートフォーカスビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、撮像素子から得られる映像信号を基に、焦点
の自動整合を行うビデオカメラのオートフォーカス回路
に関する。

（口）従来の技術 ビデオカメラのオートフォーカス装置に於て、撮像素子
からの映像信号自体を焦点制御状態の評価に用いる方法
は、本質的にパララソクスが存在せず、また被写界深度
が浅い場合や遠方の被写体に対しても、精度よく焦点を
合わせられるなど優れた点が多い。しかも、オートフォ
ーカス用の特別なセンサも不必要で機構的にも極めて簡
単である。

この様なオートフォーカス装置としては、特開昭６３−
１２５９１０号（ＧＯ２Ｂ７／１１）に一例が開示され
ている。

以下にこの従来技術の骨子を第２図、第３図を参照に説
明する。

第２図は上記従来技術に関わるオートフ才一力ス回路の
全体の回路ブロノク図である。レンズ（１）によって結
像された画像は、撮像素子分含む撮像回路（４）によっ
て映像信号となり、焦点評価（ＩＸ発生回路（５）に入
力される。

この焦点評価値発生回路（５）は、例えば第３Ｉ′２１
に示すように構成される。撮像映像信号より同期分疏回
路（５ａ）によって分阪された垂直同期信号及び水平同
期信号は、サンプリングエリアを設定するためにゲート
制御回路（５ｂ）に入力される。ゲート制御回路（５ｂ
）では、垂直同期信号、水平同期信号及び固定の発振器
出力に基いて、画面中央部分に長方形のサンプリングエ
リアを設定し、このサンプリングエリアの範囲のみの輝
度信号の通過を許容するゲート開閉信号をゲート回路（
５ｃ）に供給する。

ゲート回路（５ｃ）によってサンプリングエリアの範囲
内に対応する輝度信号が、高域通過フィルタ（｝｛ＰＦ
）（５ｄ）を通過してその高域成分のみが分離され、次
段の検波回路（５ｅ）にて振幅検波される。この検波出
力はＡ　，／’　Ｄ　′ｇ：換回路フィールド分の積算
値が現フィールドの焦点評価値として出力される。前述
のように構成された焦点評価値発生回路（５）は常時１
フィールド分の焦点評価値を出力する． 合焦動作開始直後に、最初の焦点評価値は最大値メモリ
（６）と初期値メモリ（７）に保持される。

その後、フォーカスモータ制御回路（ｌＯ）は、フすー
カスモータ（レンズ位置変更手段）（３）を予め決めら
れた方向に回転させて、受光レンズ（１）を支持するフ
ォーカスリング（２）を回動させ、受光レンズ（１）を
光軸方向に変位させて撮像素子との距離を変化させ第２
比較器（９）出力を監視する。第２比較器（９）は、フ
ォーカスモータ駆動後の焦点評価値と初期値メモリ（７
）に保持されている初期評価値を比較し、その大小を出
力する． フォーカスモータ制御回路（１０）は、第２比較器（９
）が大または小という出力を発するまで、最初の方向に
フォーカスモータ（フォーカス制御手段）（３）を回転
せしめ、現在の焦点評価値が初期評価値に比べ大である
という出力がなされた場合にはそのままの回転方向を保
持し、現在の評価値が初期評価値よりも小さいと判断さ
れた場合には、フォーカスモータの回転方向を逆にして
、第１比較器出力を監視する。

第１比較器（８）は、最大値メモリ（６）に保持されて
いるこれまでの最大の焦点評価値と現在の評価値を比較
し，現在の焦点評価値が最大値メモリ（６）の内容に比
べて大きいく第１モード》、予め設定した第１閾値（Ｒ
１）以上に減少したく第２モード）の２通りの比較信号
（Ｓｌ＞（Ｓ２）を出力する。ここで最大値メモリ（６
）は第１比穀器（８）の出力に基づいて、現在の評価値
が最大値メモリ（６）の内容よりも大きい場合には、そ
の値が更新され、常に現在までの焦点評価値の最大値が
保持される． （３０）はフォーカスモーク（３）のモータ位置を検出
するモータ位置検出回路で、具体的にはフォーカスモー
タ（３）の回転に応じて出力されるＦＧパルス（例えば
１回転に１００個発生する）をカウントするＵＰ／ＤＯ
ＷＮカウンタであり、レンズを近点側から遠方側に移動
させる方向にフォー力スモータ（３）が回転する場合に
は、ＦＧパルスを加算し、逆方向に回転する場合には、
ＦＧパルスを減算する。従って、このカウンタのカウン
ト値自体がモータ位置となり、モータ位置信号として出
力される。

（ｌ３）はフォーカスレンズ（１）を支持するフォーカ
スリング（２）を回転駆動するフォーカスモータ（３）
の回転位置を指示するモータ位置信号を受けて、モータ
位置を記憶するモータ位置メモリであり、最大値メモリ
（６）と同様に第１比較器（８）出力に基づいて最大評
価値となった場合のモータ位置を常時保持するように更
新される。尚、フォーカスリング（２）は受光レンズ（
１）を支持し、リング自体の回転により受光レンズ（１
）を光軸方向に進退させることになり、従って、前述の
モータ位置は受光レンズ（１）の光軸方向についてのレ
ンズ位置に略対応ずることになる。

フォーカスモータ制御回路（１０）は、第２比較器（９
）出力に基づいて決定された方向にフォーカスモータ（
３）を回転させながら、第１比較器（８）出力を監視し
、焦点評価値が最大評価値に比べて予め設定された第１
閾値（Ｒ１）より小さいという第２モードが指示される
と同時にフォーカスモーク（３）を逆転させる。

このフォーカスモーク（３）の逆転により、受光レンズ
（１）の移動方向は、例えば撮像素子に接近する方向か
ら離れる方向へ、あるいはその逆に離れる方向から接近
する方向に変わる。

この逆転後、モータ位置メモリ（ｌ３）の内容と、現在
のモータ位置信号とが第３比較器（ｌ４）にて比較され
、一致したとき、即ちフォーカスリング（２）が′焦点
評価値が最大となる位置に戻ったときに、フォーカスモ
ータ（３）を停止させるようにフォーカスモータ制御回
路（１０）は機能する。同時にフォーカスモータ制御回
路（１０）はレンズ停止信号（ＬＳ）を出力する。尚、
第４図は上述の金魚動作に伴うレンズ位置と焦点評価値
との関係を示す図であり、点（Ｐ）はレンズ（１）の初
期位置を示す。

（１ｌ）はフォーカスモータ制御回路（１０）による合
焦動作が終了して、レンズ停止信号（ＬＳ）が発せられ
ると同時に、その時点での焦点評価値が保持される第−
１メモリであり、後段の第４比較器（１２）てこの第４
メモリ（１１）の保持内容は現在の焦点評価値と比較さ
れ、現在の焦点評価値が第４メモリ（１ｌ）の内容に比
べ、予め設定された第３閾値以上に小さくなったときに
、被写体が変化したと判断され、被写体変化信号が出力
される。フォーカスモータ制御回路（１０）はこの信号
を受け取ると、再び合焦動作をやり直して被写体の変化
に追随する。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 前記従来技術のオートフォーカスビデオカメラは、合焦
精度及び広範囲な被写体への対応性に優れているが、以
下に示す欠点を有している。

即ち、第５［Ｊ（ａ）（ｂ）の如く、光源や大陽の反射
光等の高算度の被写体が画面に入ると、このエッジは鋭
く立ち上がり、大きな焦点評価値を生む。更にレンズが
合焦点から遠ざかってもそのエッジは余りぼけず、逆に
像全体が大きくなるた第５図（ａ）は合焦状態を示し、
第５図（ｂ）はボケ状態を示す。この様に高輝度の被写
体が画面内に入ってきた時のレンズ位置と焦点評価値の
関係を図に示すと第６図の如くなり、合焦点から大きく
ずれた位置に偽のピークが生じることになり、この偽の
ピークを合焦点と誤判別してボケなままの状態でレンズ
が停止することになる。

（二）　課題を解決するための手段 本発明はオートフォーカスビデオカメラで゛あり、輝度
レベルが所定の基準レベルを越えない部分の損像映像信
号をゲート回路にて抜き取り、このゲート出力の高域成
分を一定期間に亘って績算して焦点評価値として出力し
、この値が最大となる様にレンズを光軸方向に移動させ
たり、あるいは全撮像映像信号の高域成分を輝度レベル
にて正規化したものを、一定期間に亘って積算して正規
化し、正規化焦点評価値として出力し、この値が最大と
なる様にレンズを光軸方向に移動させることを特徴とす
る。

また、撮像映像信号の高域成分を振幅について対数圧縮
し、この圧縮出力を一定期間に亘って積算し、このＷ！
算値が最大となる様にレンズを移動させることを特徴と
している． （ホ）　作用 本発明は上述の如く構成したので、高輝度の被写体が含
まれる画面に於いて生じる、合焦点からのずれと、焦点
評価値の逆転現象を抑圧し、常に良好な合焦動作が為さ
れる。

（へ）実施例 以下、図面に従い本発明の一実施例について説明する。

尚、前述の従来技術と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する．本実施例の全体の構成及び動作は前述の
従来技術の第２図と略同一であり、焦点評価値発生回路
のみが第３図の構成と異なる。

第１図には第１実施例の焦点評価値発生回路（５０）の
構成が示されている．この発生回路は第３図の構成にＬ
　Ｐ　Ｆ　（５１１、第５比較器（５２）、閾値メモリ
（５３）及びＯＲゲート（５４）が付加され、撮像回路
（４）から撮像映像信号中の輝度信号がゲート回路（５
ｃ）、同期分離回路（５ａ）及びＬＰＦ　（輝度レベル
検出手段）　（５１）に入力され、ゲート制御回路（５
ｂ）よりザンブリングエリアの範囲でのみトＩレベルと
なる第１ゲート開閉１８号（Ｇ１）が出力される。一方
、Ｌ　Ｐ　Ｆ　（５１１では輝度信号の低域成分を被写
体の輝度レベルを示す成分として抜き収り、この出力を
第５比較器（５２）にて閾値ｔＭ）と比鮫し、閾値メモ
リ（５３）に記憶されている閾値（Ｍｌよりも低域成分
レベルが小さい時にのみＨレベルとなる第２ゲート開閉
信号（Ｇ２）が出力さ虱 れる。尚、閾値（Ｍ）は１Ｖ明ライトや太陽等の高１度
な物体を被写体として撮１′象した時に得られる、この
物体自体の輝度レベルに相当し、予め実験的に求められ
ている。

ＡＮＤゲート（５４）は第１及び第２ゲート開閉信号（
ｃ．１）（Ｇ２）を入力とし、両方のゲート開閉信号が
Ｈレベルの時にＨレベルの出力を発する． ゲート回ｎ（５ｃ）は、ＡＮＤゲート（５４）出力がＨ
レベルの時にのみ、入力される輝度信号のＨＰＦ　（５
ｄ）への通過を許容する。

従って、ＨＰＦ　（５ｄ）にはサンプリングエリア中で
しかも同値として定められた輝度レベルを越えない部分
についての輝度信号のみが入力されることになり、ＨＰ
Ｆ　（５ｄ）の後段の検波回路（５ｅ）、Ａ／Ｄ変換回
路（５ｆ）及びＶｔ算回路（５ｇ）では、サンプリング
エリア内であってもその輝度レベルが閾値（Ｍ）を越え
る部分については、焦点評価値算出の対象から除かれる
ことになり、サンプリングエリア内に高輝度な物体が進
入しても、この物体が焦点評価値に対して与える影響を
抑えることが可能となる。

第７図は、第２実施例の焦点評価値発生回路（６０）の
構成を示しており、第３図の構成にＬ　Ｐ　Ｆ　ｆ６１
）及び除算回路｛６２｝が付加された構成となっている
。

ゲート回路（５Ｃ）を通過したサンプリングエリア内の
輝度信号はＬＰＦ　ＣＴｉ度レベル検出手段）　（６１
）及びＨＰＦ　（５ｄ）に供給され、更に両出力が除算
回路（６２）に入力され、ここでＩ｛ＰＦ《５ｄ》出力
がＬ　Ｐ　Ｆ　Ｃ６１）出力にて除算され、即ち輝度で
８号の高域成分／低域成分が算出されて高域成分の輝度
レベルによる正規化を行った俺に、検波回路（５ｅ）に
入力され、以後Ａ　／’　Ｄ変ＩＱ回路（　５　ｆ　）
　及ｔＦ’Ｃａ算回路（５ｇ）にて高域成分７／低域成
分のレベルがＡ，”ｐ′Ｒｍされて１フィールド分につ
いて積算されて正規化焦点評価値として出力され、この
正規化焦点評価値が従来技術の焦点評価値に代用される
ことにより、第２図の回路ブロ７ク図にて合焦動作が実
行される。ここで、高輝度の物体については高域成分が
大きくとも、低域成分が大きくなり、サンプリングエリ
ア内に高輝度の物体が進入しても、上述の如く正規化し
てしまうと、焦点評価値に及ぼす輝度レベルの影響は小
さく抑えられることになる。， 第８図は、第３実施例の焦点評価値発生回路（７０）の
構成を示しており、第３Ｉ２１の横成に対数圧縮回路（
７１）を付加したもので、ＨＰＦ（”；ｄ）通過後の輝
度信号の高域成分を、その振幅に対して対数圧縮するこ
とにより、異常に高域成分自体が大きい部分の焦点評価
値への影響度を軽ルさせることが可能となる。こうして
対数圧縮された高域成分を、検波回路（５ｅ）、Ａ／Ｄ
変換回路（５ｆ）、積算回路（５ｇ）にてＡ／Ｄ変換し
て１フィールド分について積算することにより焦点評価
値が得られる．この焦点評価値には高輝度部分により生
じる異常な高域成分による影響が抑えられることになる
． 尚、第２図の回路動作は、マイクロコンピュータを用い
て゛／フトウェア的に容易に処理できることはごうまて
もない。

（ト）　発明の効果 上述の如く本発明によれば、撮像画面に窩輝度な被写体
が進入しても、この被写体が有する輝度レベルによる合
焦動作への影響を最小１川に抑疋ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第７図及び第８図は本発明の第１乃至第３実施
例の回路ブロック図、第２図、第３図は従来例の回路ブ
ロノク図、第４図は従来例におけるレンズ位置と、焦点
評価値との関係を示す図、第５図！ａ　）　（ｂ　）は
高輝度部がサンプリングエリアに進入した時の説明図、
第６図は第５図の状態でのレンズ位置と焦点評価値との
関係を示す図である。 （５ｄ）・＝ＨＰＦ、（　５　ｅ　）　・−・検波回路
、（５ｆ）・・・Ａ／ＤｙＲ換回路、（５ｇ）・・・積
算回路、（５０）　（６０１　＋７０＋・・・焦点評価
値発生回路、（３）・・・フォーカスモータ（フォーカ
ス制御手段）　．　（５１＋（６ｌ）・・・（輝度レベ
ル検出手段）、（５ｃ）・・・ゲート回路、（７ｌ）・
・対数圧縮回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子から得られる映像信号の高域成分レベル
   を焦点評価値として出力する焦点評価値検出手段と、 前記焦点評価値が最大となる様にレンズと前記撮像素子
   間の距離を制御するフォーカス制御手段と、 前記映像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手
   段と、 該輝度レベル検出手段出力に応じて輝度レベルの高い部
   分の焦点評価値を抑圧する評価値抑圧手段を備えるオー
   トフォーカスビデオカメラ。
2. （２）前記評価値抑圧手段は輝度レベルが基準レベルを
   越えない映像信号のみの前記焦点評価値検出手段への入
   力を許容するゲート手段を有することを特徴とする請求
   項１記載のオートフォーカスビデオカメラ。
3. （３）撮像素子から得られる映像信号の輝度レベルを検
   出する輝度レベル検出手段と、 前記映像信号の高域成分を輝度レベルにて正規化したレ
   ベルを正規化焦点評価値として出力する焦点評価値検出
   手段と、 該正規化焦点評価値が最大となる様にレンズと前記撮像
   素子間の距離を制御するフォーカス制御手段とを備える
   オートフォーカスビデオカメラ。
4. （４）撮像素子から得られる映像信号の高域成分を、振
   幅について対数圧縮する対数圧縮手段と、 該対数圧縮手段出力を一定期間に亘って積算する積算手
   段と、 該積算手段出力が最大となる様にレンズと前記撮像素子
   間の距離を制御するフォーカス制御手段とを備えるオー
   トフォーカスビデオカメラ。