JPH0418872A

JPH0418872A - 自動焦点制御装置

Info

Publication number: JPH0418872A
Application number: JP2122664A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Miyazaki; 昭彦宮崎
Original assignee: Philips Japan Ltd
Current assignee: Philips Japan Ltd
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1992-01-23
Also published as: DE69109175T2; DE69109175D1; EP0456320A2; EP0456320A3; US5182649A; EP0456320B1

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】３゜〔産業上の利用分野〕この発明は、ビデオカメラあるいはカメラ等に用いられ
る自動焦点制御装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の自動焦点制御装置においては、通常、画像信号
に含まれる被写体の高周波成分に基づいて焦点制御信号
が形成され、この焦点制御信号に応じて撮像レンズ系を
移動させることにより合焦点状態が得られるようにして
いる。このような焦点制御信号を形成する回路としては
、従来、種々のものが提案されている。例えば、米国特
許第４゜７１７、９５９号公報に示された自動焦点制御
装置は、画像信号の微分値を積算する一方、該画像信号
自体の値を積算し、上記微分値の積算値を画像信号の積
算値で除算することにより焦点制御信号を形成する回路
を具備している。しかしながら、上記のような回路にお
いては、全体として高周波成分の量が少ない被写体（例
えば、輝度変化点の少ない縦縞模様等の被写体）に関し
ては合焦点状態と非合焦点状態との識別力の大きい焦点
制御信号を得ることは困難である。このため、従来のこ
の種の自動焦点制御装置においては、上記のような高周
波成分の量の少ない被写体に対しては正確な合焦点状態
を得ることが困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、本発明の目的は、高周波成分の量が少ない
被写体に対しても正確な合焦点状態が得られるような自
動焦点制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段およびその作用〕この発明
による自動焦点制御装置は、撮像レンズと、この撮像レ
ンズを介して入力される被写体の光学情報をビデオ信号
に変換する撮像素子と、前記ビデオ信号に基づいて作成
される焦点制御信号に応じて前記撮像レンズを移動させ
る制御手段とを具備する装置において、前記ビデオの信号の微分値を形成する微分回路と、前記微分値を順次積算する積算器と、前記微分値が所定値を越えている期間を計測する計時回
路と、前記積算器の出力を前記計時回路の出力により除算する
除算器出、を有し、前記除算器の８カに基づいて前記焦点制御信号
が得られるようにしたことを特徴としている。

上記のような構成によれば、例えば白地に黒の縦縞或い
は白地に黒点、又はこれらの逆の様な高周波成分の量の
少ない被写体に対しても、合焦点状態と非合焦点状態と
の間で充分に識別力のある焦点制御信号を得ることがで
きる。

また、この発明においては、前記積算器を一定周期のク
ロック信号に応じて前記微分値を順次積算するように構
成し、前記計時回路を前記微分値が前記所定値を越えて
いる期間にわたり前記クロック信号を計数するカウンタ
を設けて構成するとよい。

また、前記微分回路を、前記ビデオ信号を所定時間遅延
させる遅延回路と、前記ビデオ信号と前記遅延回路の出
力との間の差をとる差分形成器とを設けて構成し、この
差分形成器の出方端に前記微分値が得られるようにする
とよい。

〔実施例〕

以下、この発明による自動焦点制御装置の実施例を図面
を参照して詳細に説明する。

第１図は、この発明による自動焦点制御装置をビデオカ
メラに適用した場合の一実施例の構成を示すブロック図
である。この図において、符号１゜は当該ビデオカメラ
の撮像レンズ系を示す。この撮像レンズ系１０は、フロ
ントレンズ群１１と、ズームランス群１２と、絞り機構
１３と、マスターレンズ群１４とを有している。

この撮像レンズ系ＩＯを通過した被写体の光学情報は撮
像素子１６に到達する。この撮像素子１６は、例えばＣ
ＣＤを有してなるもので、タイミング発生器１７の出力
に同期した駆動回路１８により駆動されて上記光学情報
を所定の走査態様に従う電気信号に変換する。この撮像
素子１６から出力された信号は相関２重サンプリング回
路２ｏを経てビデオ信号の形で端子２１及びローパスフ
ィルタ２２に供給される。なお、上記端子２１における
ビデオ信号は、当該ビデオカメラにおける図示せぬ他の
ビデオ信号処理部或いは当該ビデオカメラの外部等に供
給される。

また、前記ローパスフィルタ２２供給されたビデオ信号
は、該フィルタにより不要な周波数成分が除去されて輝
度信号の形でＡ／Ｄ変換器２３に供給される。Ａ／Ｄ変
換器２３は、人力されるビデオ信号を所定のサンプリン
グ周期でデジタル値に変換してゲート回路２４へ供給す
る。このゲート回路２４は、前記タイミング発生器１７
の出力に同期した既知の構成のウィンドウ回路２５によ
り制御されて、上記デジタルビデオ信号における所定の
走査領域（即ち、焦点制御対象ウィンドウ）に対応する
部分のみを出力する。このゲート回路２４を通過したビ
デオ信号は、差分形成器２６の一方の入力端子と、前記
タイミング発生器１７からの所定周期のクロック信号Ｃ
しに応じて１クロツタ期間Ｔの遅延を行なう遅延回路２
７の入力端子とに各々供給される。差分形成器２６は、
ゲート回路２４の出力と遅延回路２７の出力との間の差
をとり、その絶対値を出力する。

そして、差分形成器２６の出力はノイズ除去回路３０に
供給される。

このノイズ除去回路３０は、前記差分形成器２６の出力
データが所定の値を越える場合は、該データをそのまま
のデータの形で積算器３１に供給する一方、イネーブル
信号の形でカウンタ３２に供給する。

積算器３１は、供給された上記データを前記クロック信
号ＣＬの各パルスに応答して例えば各フィールド毎に積
算し、その積算値を除算器３３の一方の入力端子に供給
する。また、カウンタ３２は前記イネーブル信号が供給
されている間クロック信号ＣＬを計数し、このような計
数動作を例えば各フィールド毎に実行する。除算器３３
は、積算器３１から出力される積算結果をカウンタ３２
から出力される計数結果で除算し、その除算結果を焦点
制御用の評価データ、即ち焦点制御信号、としてマイク
ロコンピュータ３５に供給する。

マイクロコンピュータ３５は、既知の構成のもので、上
記焦点制御信号に基づき例えば米国特許第４、７１７．
９５９号公報に示されているような焦点制御を行なう。

即ち、このマイクロコンピュータ３５は、モータ駆動回
路３６を介して、前記フロントレンズ群１１に結合され
たモータ３７を駆動し、これにより該レンズ群１１をそ
の光軸に沿って前後に移動するように構成されている。

また、このマイクロコンピュータ３５には上記フロント
レンズ群１１の軸方向の位置がセンサ回路３８を介して
入力されるようになっている。更に、マイクロコンピュ
ータ３５には、ズームレンズ群１２の位置情報と絞り機
構１３の開口度情報とがセンサ回路３９．４０を各々介
して供給されるようになっている。この場合、マイクロ
コンピュータ３５は除算器３３から供給される前記焦点
制御信号に基づき、かつ、前記各センサ回路の出力等を
参照してモータ３７を駆動し、これにより該焦点制御信
号の値が最大となる位置にフロントレンズ群１１を移動
させることにより焦点制御を行なう。

次に、上記のような構成を持つ本実施例の動作を、第２
図ないし第５図を参照して説明する。

以下においては、説明を簡略化するために、焦点制御対
象ウィンドウ内における被写体の画像が黒地に白の縦縞
の場合、及び黒地に白点の場合についてのみ説明を行な
う。この場合、上記内の縦縞及び白点の水平方向の幅及
び径は前記クロック信号叶の１クロック期間Ｔに相当す
る程度のものとする。なお、図においては上記縦縞及び
点が誇張して描かれている。

第２図において、（ａ）は合焦点状態における焦点制御
対象ウィンドウ５０内の画像を示し、この被写体は黒地
５１．５１に白の縦縞５２を有するものである。先にも
述べたように、この縦縞５２の幅は１クロック期間Ｔに
相当するに過ぎないが誇張して示されている。同図の（
ｂ）は、この場合におけるゲート回路２４の出力信号を
示し、この信号は黒地５１．５１に対応する値“０”の
レベルと白の縦縞５２に対応する１クロック期間Ｔの例
えば値“３”のレベルとを有している。また、同図の（
Ｃ）は、前記遅延回路２７の出力を示す。従って、この
場合における前記差分形成器２６の出力は同図（ｄ）の
ようになり、この波形は積算器３１で各水平ライン毎に
積算される値ａ　ｍ　（ｋ−１，２，３，、、、）が３
＋３＝６であることを示している。かくして、上記焦点
制御対象ウィンドウ５０がｍ本の水平ラインを含むもの
とすれば、積算器３１に得られる１フイールド当たりの
積算値は、応する例えば値“１″のレベルを含んでいる。また、同
図の（ｃ）及び（ｄ）は、前記遅延回路２７の出力及び
差分形成器２６の出力を各々示す。従って、この非合焦
点状態において各フィールド毎に除算器３３で得られる
焦点制御信号の値は、第２図の例の場合と同様の方法に
より、となる。また、この場合におけるカウンタ３２の計数結
果は２ｍである。従って、各フィールド毎に除算器３３
で得られる焦点信号制御信号の値は、６ｍ／２ｍ　　＝
　　３となる。

次に、第３図の（ａ）は、第２図におけるものと同一の
被写体が非合焦点状態で撮像された場合の焦点制御対象
ウィンドウ５０内の画像を示し、この場合は黒地５１５
１と白の縦縞５２との間にピンボケによるグレーの領域
５３．５３が現れている。同図の（ｂ）は、第２図の（
ｂ）と同様にゲート回路２４の出力信号を示し、この信
号は黒地５１．５１に対応する値“０”のレベルと白の
縦縞５２に対応する値“３″のレベル以外に、上記グレ
ー領域５３．５３に対のように求めることができる。

このように、除算器３３から出力される焦点制御信号は
、第２図、第３図におけるような高周波成分の量の少な
い被写体に対しても３対１．５のように合焦点状態と非
合焦点状態との間で充分な識別力を持つことが判る。

次に、第４図の（ａ＞は、黒地６０に白点６１を含む被
写体が合焦点状態で撮像された場合の焦点制御対象ウィ
ンドウ５０内の画像を示す。この場合、上記白点６１は
、ｎ番目の水平ライン上に位置し、１クロック期間Ｔに
相当する横方向の径を持ち、かつ、１水平ラインの幅と
同程度の縦方向の径を持つものとする。同図の（ｂ）は
、ゲート回路２４のｎ番目の水平ラインに対応する出力
信号を示し、この信号は黒地６０に対応する値“０″の
レベルと白点６１に対応する例えば値“３”のレベルと
からなる。また、同図の（ｃ）及び（ｄ）は、前記遅延
回路２７の出力及び差分形成器２６の出力を各々示す。

従って、この合焦点状態において各フィールド毎に除算
器３３で得られる焦点信号制御信号の値は、ａ、／２　
　＝　　６／２　　＝　　３となる。

次に、第５図の（ａ＞は、第４図におけるものと同一の
被写体が非合焦点状態で撮像された場合の焦点制御対象
ウィンドウ５０内の画像を示し、この場合は白点６１の
両側にピンボケによりグレーの領域６２．６２が現れて
いる。同図の（ｂ）は、ゲート回路２４の出力信号を示
し、この信号は黒地６０．６０に対応する値“０”のレ
ベルと白点６１に対応する値“３”のレベル以外に、上
記グレー領域６２．６２に対応する例えば値“１″のレ
ベルを含んでいる。

また、同図の（ｃ）及び（ｄ）は、前記遅延回路２７の
出力及び差分形成器２６の出力を各々示す。従って、こ
の非合焦点状態において各フィールド毎に除算器３３で
得られる焦点信号制御信号の値は、ａ、／４　　＝　　
６／４　　＝　　１．５となる。

このように、除算器３３から出力される焦点制御信号は
、第４図、第５図におけるような高周波成分の量の少な
い被写体に対しても３対１．５のように合焦点状態と非
合焦点状態との間で充分な識別性を持つことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による自動焦点制御装置をビデオカ
メラに適用した場合の一実施例の構成を示すブロック図
、第２図及び第３図は、同実施例の動作を、黒地に白の縦
縞の被写体が合焦点状態にある場合及び非合焦点状態に
ある場合について各々示す波形図、第４図及び第５図は
、同実施例の動作を、黒地に白点の被写体が合焦点状態
にある場合及び非合焦点状態にある場合について各々示
す波形図である。１０・・・撮像レンズ系、１６・・・撮像素子、Ｉ７・
・・タイミング発生器、２６・・・差分形成器、２７・
・・遅延回路、３０・・・ノイズ除去回路、３１・・・
積算器、３２・・・カウンタ、３３・・・除算器、３７
・・・モータ。出願人：日本フィリップス株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、撮像レンズと、この撮像レンズを介して入力される
被写体の光学情報をビデオ信号に変換する撮像素子と、
前記ビデオ信号に基づいて作成される焦点制御信号に応
じて前記撮像レンズを移動させる制御手段とを具備する
自動焦点制御装置において、前記ビデオ信号の微分値を形成する微分回路と、前記微分値を順次積算する積算器と、前記微分値が所定値を越えている期間を計測する計時回路と、前記積算器の出力を前記計時回路の出力により除算する除算器と、を有し、前記除算器の出力に基づいて前記焦点制御信号
が得られるようにしたことを特徴とする自動焦点制御装
置。２、請求項１に記載の自動焦点制御装置において、前記
積算器は一定周期のクロック信号に応じて前記微分値を
順次積算するように構成され、前記計時回路は前記微分
値が前記所定値を越えている期間にわたり前記クロック
信号を計数するカウンタを有して構成され、前記除算器
は前記積算器の出力を前記カウンタの出力で除算するこ
とを特徴とする自動焦点制御装置。３、請求項１又は２に記載の自動焦点制御装置において
、前記微分回路は前記ビデオ信号を所定期間遅延させる
遅延回路と、前記ビデオ信号と前記遅延回路の出力との
間の差をとる差分形成器とを有し、この差分形成器の出
力端に前記微分値が得られるようにしたことを特徴とす
る自動焦点制御装置。