JPH04111683A - オートフォーカス撮像装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はオートフォーカス慝像装置に関する。

（従来の技ｖＨ） 第５図は従来のオートフォーカス撮像装置の概略ブロッ
クで、アホーカル系レンズ１とフォーカスレンズ２とか
ら構成される光学系３を備え、フォーカスレンズ２を光
軸方向に移動させることによりフォーカシングを行なう
ようにしている。

また、前記光学系３を介して入（ト）される被写体から
の撮像光は、ＣＣＤ　（電荷結合素子）等の撮像素子４
にて電気的な映像信号Ｓに光電変換される。

そして、この映！Ｉ！信号Ｓは、増幅器５にて増幅され
て図示しない記録回路に供給されるとともに、バンドパ
スフィルタ（ＢＰＦ）６に供給される。

このバンドパスフィルタ６は、前記映像信号Ｓから映像
画面の中央部の高域成分を抽出して検波器（ＤＥＴ＞７
に供給し、この検波器７にて映像信号Ｓの高域成分に対
応する焦点電圧Ｅが取り出される。

この焦点電圧Ｅは、前記映像信号Ｓの再生画像の尖鋭度
に対応するものであり、前記フォーカスレンズ２が合焦
位置Ｐにあるとき最大焦点電圧ＥｌａＸとなる。

そして、焦点電圧Ｅ＆；ＬＡ／Ｄ変換器８にてディジタ
ル化されて演算処理回路９に供給される。

この演算処理回路９は、ディジタル化された前記焦点電
圧Ｅを１フイールド毎に取り込み、このデータをもとに
してコントロール信号を生成し、このコントロール信号
により駆動手段１０を作動させて、フォーカスレンズ２
を合焦位置に移動させる構成としている。

前記演算処理回路９内では、最大焦点電圧ＥｌａＸを求
めるのに下記式に基づいて演算を行っている。

Ｅ　（Ｘｌ ただし、ａ　：焦点電圧Ｅの傾を決定する係数す二ＥＩ
ａ×に等しい係数 ΔＰ：合焦位置までの距離 Ｅ（ｘ）：所定時の焦点電圧 更に、前記合焦位置までの距離ΔＰを求めるのに下記式
により行っている。

Ｅ（ｘ＋■）　　　　　　　１ （ただし、ｍ：フォーカスレンズの１フイ一ルド期間の
移動量） ａの値は焦点距ｌ１ｌｆ、被写体の周波数ｆｅ及びレン
ズのＦｌａ等の関数であり、次式が成り立ち、ｅ ａ＝に−（ただし、ｋはレンズ個有のｉＩ）前記ｆｅ　
、に、　Ｆに関する情報を演算処理回路９に供給してａ
の値を求めておく。

つまり、所定時における焦点電圧（Ｘ）を１フイ一ルド
期間経過後における焦電圧Ｅ　（Ｘ＋１）で除した値の
対数をとることによって、この時の上記フォーカスレン
ズ２の合焦位置までの距離△Ｐを直らに求め、第６図に
示すように山登り曲線の合焦位置（ｐ）を山の裾野位置
（ｘ＋ｍ）より予測できる構成としている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前述のオートフォーカス装置によれば、検波
器７からの焦点電圧がＡ／Ｄ変換器８により量子化され
、この入出力特性は、例えば第７図に示す等間隔の量子
化ステップ幅とされたステップ特性とされる。

このステップ信号は、演算処理回路９内でＡ／Ｄ入力に
対する出力特性が第８図に示すごとき特性にて対数変換
処理が膿される。

同図において示されるように、特にレベルの低い方はど
ステップ幅が広くなる。

このことは、第６図の山登り焦点電圧曲線において、山
の裾野はど量子化レベルのステップ幅が広く、検出精度
が悪くなることを意味する。

従って、山登り曲線の頂上（合焦位置）を予測してオー
トフォーカシングを行う点においては、焦点速度が速く
求められる利点があるものの、山の裾野近辺で頂上（合
焦位置）を予測する場合にはフォーカシング精度が悪く
なってしまうという問題があった。

本発明の目的は上記の問題を解決するためになされたも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を解決するために以下の構成の装置
を提供する。

即ち、被写体からの撮像光をレンズ系を介して結像させ
、具備する光電変換面で前記撮像光を映像信号に光電変
換する撮像素子と、 前記映像信号の高域成分を抽出するフィルタ手段と、 前記抽出された高域成分をディジタル信号に変換するデ
ィジタル変挽回路と、 前記ディジタル変換された信号に基づいて、予め前記高
域成分が最大レベルとなる前記レンズ系は前記撮像素子
の合焦位置を算出してコントロール号を生成する演算手
段と、 前記コントロール信号により前記レンズ系又は前記撮像
素子を移動させる駆動手段とから成るオートフォーカス
戯像装置において、 前記レンズ系又は前記撮像素子の合焦位置の算出時に、
量子化される前記高域成分の陽子化分解能の劣化を予め
補正する非線形変換手段を前記ディジタル変換回路の前
段に設けたことを特徴とするオートフォーカス撮像装置
。

（作　用） 映像信号から取り出された高域成分をディジタル変換す
る前段に、高域成分の量子化分解能の劣化を予め補正す
る非線形変換手段を設けて量子化分解能を向上させる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明に係るオートフォーカス装置の第一実
施例を示すブロック図で、同図において、レンズ系１２
を介してＩＩ撮像子１３により結像された撮像光Ａは撮
像素子］３内の図示しない光電変換面で映像信号に光電
変換され、この映像信号はカメラ回路１４によりフィル
タリングやブランキング等の処理を施されて輝度信号が
生成され、バイパスフィルタ（ＨＰＦ）（フィルタ手段
）１５により、エツジ信号（Ｂ酸成分）が抽出される。

このエツジ信号は検波器１６により検波され、出力ＤＥ
Ｔが求められる。

検波器１６により検波された信号ＤＥＴは、対数変換器
（非線形変換手段子）１７により対数変換されて焦点電
圧Ｅが求められ、例えば第２図（ａ＞に示すごとき焦点
電圧曲線が１９られる。

更にこの焦点電圧Ｅは、Ａ／［）変換器（ディジタル変
換回路）１８によりディジタル値ｅに変換され、第２図
（ｂ）に示すごとき吊子化された電圧データとされる。

このステップ電圧は、団子化ステップ幅がほぼ等間隔で
検波器１６の出力の低レベル近辺の量子化分解間が相対
的に高くなる信号である。ディジタル変換された前記焦
点電圧はマイクロコンピュータ１９に供給される。

また、レンズ系１２にはアイリスエンコーダ２０とズー
ムエンコーダ２１が設けられ、アイリスエンコーダ２０
、ズームエンコーダ２１からは焦点距閣ｆの焦点深度情
報が得られ、これらの焦点深度情報はマイクロコンピュ
ータ（演篩手段）１９に供給される。

マイクロコンピュータ１９は、第３図に示すように、映
像枠１１を例えば９Ｘ９　（ｈ、Ｖ＝１〜９）のブロッ
ク１１８に分割して複数のルールに基づいてフォーカス
位置Ｙを決定し、レンズ馴初機構２２を介してレンズ系
１２の焦点位置を！１ＩＩＩする。

第４図は、第１図のマイクロコンピュータの動作を示す
フローチャートで同図を参照してマイクコンピュータ１
９の動作を説明する。

尚、第４図左方に示すステップ３１〜４１は映像期間の
動作を示し、右方に示すステップ４５〜６１は垂直ブラ
ンキング期間の動作を示す。

映ｍ期間（ステップ３１〜４１）では、先ず垂直方向の
ブロックを示す垂直カウンタ■を１１」にリセットしく
ステップ３１）、水平方向のブロックを示す水平カウン
タｈを「１」にリセットする（ステップ３２）。

次いで、Ａ／Ｄ変換器１８の出力データｅを読み込み（
ステップ３３）、データｅと前回までに求めた焦点型Ｆ
ＥＥ　（ｈ、ｖ）を比較しくステップ３４）、データｅ
の方が大きい場合にデータｅを焦点電圧Ｅ　（ｈ、ｖ）
とする（ステップ３５）。

ステップ３６ではブッロク内の水平方向データの数がオ
ーバフローしているか否かを判定し、オーバフローして
いない場合にはステップ３６に戻り、オーバフローして
いる場合にはステップ３７に進む。

ステップ３７では水平カウンタｈの値が「９」であるか
否かを判定し、Ｎｏの場合には水平カウンタｈをインク
リメント（ｈ＝ｈ＋１）してステップ３３に戻り、次の
右横のブロックについてステップ３３〜３７を実行する
。

ステップ３７において、水平カウンタｈの値が「５」で
ある場合にはステップ３９に道んで、垂直カウンタ■が
オーバフローしているか否かを判定し、オーバフローし
ていない場合にはステップ３２に戻り、水平カウンタｈ
を「１」にリセットして次段のブロックについてステッ
プ３２〜３９を実行する。

ブッロク内の垂直方向データの数がオーバフローしてい
る場合にはステップ３９からステップ４０に道み、垂直
カウンタＶの値が「９」であるか否かを判定し、ＮＯの
場合には垂直カウンタＶの値をインクリメント（ｖ＝ｖ
＋　１　）　Ｌ／、次の段のブロックについてステップ
３２〜３９を実行する。

全てのブロックについて上記処理を実行すると、ステッ
プ４０からステップ４５以下に進む。

したがって、上記処理を各ブロックについて実行するこ
とにより、入力データｅの最大値を求めることができる
。

垂直ブランキング期間（ステップ４５〜６１）では、先
ずアイリスエンコーダ２０、ズームエンコーダ２１から
の焦点距離ｆ（焦点深度情報）を取りこみ（ステップ４
５）、水平カウンタｈ、垂直カウンタＶを共に「１」に
リセットする（ステップ４６）。

続くステップ４７では、水平カウンタＶと垂直カウンタ
ｈの値のブロックにおける焦点電圧Ｅ（ｈ、ｖ）と、レ
ンズ系１２のフを一カスレンズの位置が距離δだけ移動
した前のフィールドにおける焦点電圧Ｅ　　（ｈ、ｖ）
とにより次式■に従って、ジャストピント点の推定値Ｘ
　（ｈ、Ｖ）を求める（ステップ４７〜５１）。

Ｘ　（ｈ、Ｖ） −Ｘ−δ（Ｅ　（ｈ、ｖ）−Ｅ。（ｈ、Ｖ））／２　（
Ｋ−Ｄ／ｆ）２−δ／２　・・・・・・■（但し、Ｘは
レンズの現在の位置）。

式■について説明する。

各測距窓におけるエツジ信号の検波器１６の出力ＤＥＴ
　（ｈ、ｖ）は、近似的に ＤＥＴ　　（ｈ、Ｖ） −ｂ−ＥＸＰ　　［−（ａ−（Ｘ Ｘ　（ｈ、ｖ）））２］・・・・・・■で表される。

ここで、式■のａは焦点深度を表すパラメータであるが
、高域成分を抽出方法によって定まる定数をＫ、レンズ
系１２のＦナンバをＦとすると、パラメータａは、以下
のように表される。

ａ＝に／Ｆ＝に−Ｄ／ｆ また、式■のｂは、銀像素子１３により撮像される被写
体のコントラストにより変化する。

ここで、 Ｅ　（ｈ、Ｖ） ００　ｂ−（ａ　・（Ｘ−Ｘ　（ｈ、　ｖ）　）　）２
・・・・・・■ Ｅｏ　（ｈ、ｖ）＝ｌｏｇｂ− （ａ　・（Ｘ−Ｘ　（ｈ、　ｖ）−δ））２・・・・・
・■ であるので、式■から式■を差し引くと、次式■のよう
に、ｂが消去される。

Ｅ　（ｈ、ｖ）−Ｅ。（ｈ、ｖ） −ａ２（２δ（Ｘ−Ｘ　（ｈ、　ｖ）　）−δ２）・・
・・・・■ 更に、式■のパラメータａは、Ｋ−Ｄ／ｆであるので、
各測距窓（ｈ、ｖ）におけるジャストピント点の推定値
Ｘ　（ｈ、Ｖ）は、 Ｘ　（ｈ、ｖ） ＝Ｘ−（Ｅ　（ｈ、ｖ）−Ｅｏ　（ｈ、ｖ））／２ａ２
δ−δ／２ ＝Ｘ−（Ｅ　（ｈ、ｖ）−Ｅｏ　（ｈ、ｖ））／２　（
Ｋ−Ｄ／ｆ）２６−δ／２ ・・・・・・■ となる。

上記推定値Ｘ　（ｈ、Ｖ）を求めるとステップ５３以下
に進み、先ず水平カウンタｈ、垂直カウンタＶを共に「
１」にリセットするとともに、採用した推定値の数を示
すカウンタｉを「０」にリセットし、採用した推定値の
合計値をｒＯＪにリセットする。

続くステップ５４では、以下のイ）〜二）の所定のルー
ルにより推定値を評価して取捨選択する。

イ）障害物を除去するために、他のブロックの推定値と
比較して極端に小さいブロックの推定値を除外する。

口）罷像粋の中央部を重点的に測距するために、ブロッ
クが比較的中央部に位置し、隣接ブロックの推定値との
差が小さい場合にはこの推定値を採用する。

ハ）ｌＩ像装置に対し相対的に移動する被写体を追尾す
るために、前回の推定値を得たブロックに隣接し、かつ
、推定値が前回の推定値とほぼ等しいときは、その値を
採用する。

二）ＩＩ撮像の中央部のピント情報が脱落（中落ち）し
ないように、複数のブロックの領域のピント情報がほぼ
等しい場合、各領域の推定値の平均値の最小値を採用す
る。

ステップ５５では、 １自採用した推定値Ｘ（ｈ、Ｖ）を合計ｔａＳに加算し
、また、カウンタ１をインクリメントする。

ステップ５７〜６０の処理により、全てのブロック（ｈ
、ｖ）について上記評価を行い、続くステップ６１にお
いて、採用した推定値の平均１ｉｉｓの平均値Ｙ（＝Ｓ
、／ｉ＞を求め、この平均値Ｙによりレンズ駆動機構（
駆動手段）２２がＴｈ１ｌ［ｌされ、レンズ系１２のオ
ートフォーカスが制御される。

したがって、上記実施例によれば、いわゆる焦点型曲線
の山の裾野で頂上（含焦位ｉ）を予測するオートフォー
カシング方式において、焦点電圧をアナログ−ディジタ
ル変換する前に対数変換処理を行っているので、アナロ
グ−ディジタル変換した後に対数変換処理を行うものに
比べ焦点電圧の低レベルでの検出精度が高まり精度の高
いオートフォーカシングが行えるものとなる。

又、焦点深度情報をパラメータに得て所定の演算処理を
施しているために、精度の高い合焦位置を予測できるも
のとなる。

更に、焦点検出用のフォーカスエリアを甲−の小エリア
とすることなく広範囲に多分割ブロックとして、予め山
の裾野で合焦位置を予測する方式としているので、主被
写体のフォーカスエリアがずれることなく速くて正確な
オートフォーカシングが行えるものとなる。

尚、本実施例のいずれもバイパスフィルタ１５から出力
される高域成分をレンズのぼけ特性と逆く特性に変換す
る回路を対数変換器１７としているが、焦点電圧をｓｉ
ｎの関数として求める場合には対数変換器１７の代りに
正弦（ｓｉｎ）変換器を用いてもよいが、これに限定さ
れるわけではなく、合焦位置の算出の際、精度が要求さ
れる検波器１６の出力レベルの分解能を向上させる特性
のものであればよい。

又、フォーカシングをレンズ系１２移動させる構成とし
ているが、撮像素子１３を移動させる構成としてもよい
。

（発明の効果） 既述したように本発明によれば、被写体からの＊＊光を
レンズ系を介して結像させ、具備する光電変換面で前記
撮像光を映像信号に光電変換する銀像素子と、 前記映像信号の高域成分を抽出するフィルタ手段と、 前記抽出された高域成分をディジタル信号に変換するデ
ィジタル変換回路と、 前記ディジタル変換された信号に基づいて、予め前記高
域成分が最大レベルとなる前記レンズ系又は前記撮像素
子の合焦位置を算出してコントロル信号を生成する演算
手段と、 前記コントロール信号により前記レンズ系又は前記撮像
素子を移動させる駆動手段とから成るオドフォーカス撮
像装置において、 前記レンズ系又は前記撮像素子の合焦位置の算出時に、
量子化される前記高域成分の量子化分解能の劣化を予め
補正する非線形変換手段を前記ディジタル変換回路の前
段に設けたことを特徴とするオートフォーカス撮像装置
、としているので、レンズ係又は撮像素子の合焦位置を
算出するに際しても母子化精度が低下することなく正確
なフォ−カシングが行えるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第一実施例のブロック図、第２図
（ａ）、（ｂ）は波形図、第３図は映像枠の多分割図、
第４図は第１図のマイクロコンピュータの動作フロー図
、第５図は従来装置のブロック図、第６図は焦点電圧曲
線図、第７図（ａ）及び第７図（ｂ）は波形図である。 １１・・・映像枠、１２・・・レンズ系、１３・・１１
素子、１４・・・バイパスフィルタ。 １６・・・検波器、１７・・・対数変換器、１８・・・
Ａ／Ｄｖ換器、 １９・・・マイクロコンピータ、 ２０・・・アイリスエンコーダ、 ２１・・・ズームエンコーダ、 ２２・・・レンズ駆動機構。 特許出願人　日本ビクター株式会社 １ｏａ七カ 夕０９入力 ｌｏｇ七力

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体からの撮像光をレンズ系を介して結像させ、具備
   する光電変換面で前記撮像光を映像信号に光電変換する
   画像素子と、 前記映像信号の高域成分を抽出するフィルタ手段と、 前記抽出された高域成分をディジタル信号に変換するデ
   ィジタル変換回路と、 前記ディジタル変換された信号に基づいて、予め前記高
   域成分が最大レベルとなる前記レンズ系又は前記撮像素
   子の合焦位置を算出してコントロール信号を生成する演
   算手段と、 前記コントロール信号により前記レンズ系又は前記撮像
   素子を移動させる駆動手段とから成るオートフォーカス
   撮像装置において、 前記レンズ系又は前記撮像素子の合焦位置の算出時に、
   量子化される前記高域成分の量子化分解能の劣化を予め
   補正する非線形変換手段を前記ディジタル変換回路の前
   段に設けたことを特徴とするオートフォーカス撮像装置
   。