JPH04208780A - 自動合焦信号検出装置 - 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】

［０００１］

【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラその他の
光学装置に用いられる自動合焦信号検出装置に関する。 ［０００２］

【従来の技術】自動合焦信号検出方式の一つとして、撮
影レンズの周波数伝達特性に着目し、映像信号に含まれ
る高周波成分の量を利用して合焦信号を検出するものが
ある。これは、撮影レンズを通して得られる映像信号の
特定の走査線部分を選び、この走査線部分からその高周
波成分をバイパスフィルタ（以下ｒＨＰＦＪという）に
よって取り出し、これをピークホールド回路でピークホ
ールドすることにより高周波成分の量を検出するもので
ある。被写体に対して合焦したとき上記ピークホールド
回路の出力電圧が最大になるので、この出力電圧が最大
になる位置を検出することによって合焦位置を検出する
ことができる。 ［０００３］Ｌかし、合焦検出領域内の一部分だけに上
記出力電圧が現れている場合はレンズをどの向きに移動
させればよいかわからない場合があり、また、上記出力
電圧が飽和したりピークが鈍い場合には合焦点がはっき
りせず、ピントがあまくなるという難点がある。 ［０００４１そこで、本出願人は、カットオフ周波数が
異なる複数のＨＰＦと、このＨＰＦの出力に重みをつけ
て加算することにより合焦信号を検出する手段とを備え
た自動合焦信号検出装置について先に特許出願した（特
開昭６２−６０３６９号公報参照）。また、これに加え
て、撮像画面中の合焦検出位置をマイコンにより自由に
設定可能にしたものもある（特開昭６３−２５３７７３
号公報参照）。 ［０００５］

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記各出願に
かかる発明にはまだ改良の余地がある。すなわち、合焦
信号としてＨＰＦ出力のピーク値を用いているため、画
面中に著しくコントラストの強い部分があると、レンズ
位置の変化に応じて山形に変化する合焦信号の山の頂上
が平坦になったり飽和したりして合焦点があいまいにな
る。また、最もコントラストが高い位置を合焦位置と判
断するため、合焦しようとする被写体のそばにコントラ
ストの強いごみなどの異物があると、異物に合焦してし
まい被写体に対しては合焦しない場合がある。さらに、
例えば被写体が半導体チップパターンのように画面全体
のコントラストが低く均一場合は、合焦信号出力が平坦
になって合焦精度が低下し、被写体が金属曲面のように
合焦領域からはずれた場所に強い反射があるとこの反射
部分に合焦してしまうことがある。 ［０００６１本発明は、かかる点を改良するためになさ
れたもので、一部のコントラストの強い部分の影響を少
なくすると共に、画面全体のコントラストが低い場合で
も精度の高い合焦信号を得ることができる自動合焦信号
検出装置を提供することを目的とする。 ［０００７］

【課題を解決するための手段】本発明は、合焦信号発生
手段が、合焦検出領域設定手段で設定された領域におけ
る映像信号の高周波成分のピーク値を検出するピークホ
ールド回路と、映像信号の高周波成分を積分する積分回
路とを有していることを特徴とする。 ［０００８］

【作用】被写体の映像信号が入力されると、合焦信号発
生手段はそのピークホールド回路で映像信号の高周波成
分のピーク値を検出し、積分回路で上記高周波成分を積
分する。ピーク値又は積分値により、又はピーク値と積
分値との加算値により被写体の合焦位置を検出すること
ができる。 ［０００９］

【実施例】図１において、カメラ１１の位置はＣＰＵ２
’２の制御によりモータ３１を介して制御される。カメ
ラ１１は、撮像レンズを通して被写体を撮像し、映像信
号を出力する。この映像信号は、バッファ１２を介し、
撮像画面上の合焦検出領域を設定する合焦検出領域設定
手段１と、映像信号より合焦信号を発生する合焦信号発
生手段２に入力される。 ［００１０１合合焦検出領域内手段１は次のような構成
になっている。カメラ１１からの映像信号は上記バッフ
ァ１２を介して同期信号分離回路１３で同期信号成分の
みが取り出され、水平同期分離回路１４、垂直同期分離
回路１５により水平同期信号と垂直同期信号に分離され
る。フィールド検出回路１８は、上記水平同期信号と垂
直同期信号のタイミングから第１フイールドと第２フイ
ールドのどちらかを検出する。カメラ１１からの映像信
号は第１フイールドのものと第２フイールドのものが交
互に繰り返される。上記水平同期信号はＰＬＬ　（フェ
イズ・ロックド・ループ）回路１９を介して検出域設定
部３に含まれるカウンタ３２と、走査線設定部４に含ま
れるカウンタ３３と、制御回路２１に入力される。上記
垂直同期信号とフィールド検出回路１８の出力も制御回
路２１に入力される。制御回路２１は検出域設定部３と
走査線設定部４の両方に属する。 ［００１，１］上記ＰＬＬ回路１９は、周知のように、
また図９に示すように、ループを形成する位相比較器１
９１とローパスフィルタ１９２と電圧制御発振器１９３
と分周器１９４とからなる。電圧制御発振器１９３は水
平同期分離回路１４で分離された水平同期信号のほぼｎ
倍（例えば２５６倍）の周波数の信号を発振し、この信
号がＰＬＬ回路１９の出力信号となる。電圧制御発振器
１９３の出力信号はまた分周器１９４で１．　／　ｎに
、従って水平同期信号とほぼ同じ周波数に分周され、こ
の分周信号が水平同期信号として出力される。分周器１
９４で分周された信号の位相は位相比較器１９１で水平
同期信号の位相と比較され、両者の位相の偏差がなくな
るように電圧制御発振器１９３の出力周波数が制御され
る。 ［００１２１図１において、前記検出域設定部３は、カ
ウンタ３２と、二つのデジタルコンパレータ３４，３５
と、二つのラッチ回路３８．３９とを有してなる。カウ
ンタ３２はＰＬＬ回路１９から入力される水平同期信号
のｎ倍の周波数の信号をカウントし、１本の水平方向の
走査線に相当する所定のカウント値に達するとカウント
アツプし、改めて初めからカウントする。カウンタ３２
によるカウント値は、デジタルコンパレータ３４におい
て、ＣＰＵ２２によって設定されかつラッチ回路３８で
ラッチされた水平位置設定信号と比較され、比較が一致
したとき水平位置信号ｈ１が出力される。同様に、デジ
タルコンパレータ３５において、カウンタ３２によるカ
ウント値とＣＰＵ２２によって設定されかつラッチ回路
３９でラッチされた水平位置設定信号と比較され、比較
が一致したとき水平位置信号ｈ２が出力される。これら
水平位置信号ｈｌ、ｈ２は、合焦信号を得ようとする水
平方向の領域を限定するためのもので、それぞれ制御回
路２１に入力される。 ［００１３］前記走査線設定部４も同様にカウンタ３３
と、二つのデジタルコンパレータ３６，３７と、二つの
ラッチ回路４０．４１とを有してなる。カウンタ３３は
、カウンタ３２がカウントアツプするたびに出力される
信号をカウントし、１画面分に相当するカウント値に達
するとカウントアツプし、改めて初めからカウントする
。カウンタ３３によるカウント値は、デジタルコンパレ
ータ３６において、ＣＰＵ２２によって設定されかつラ
ッチ回路４０でラッチされた走査線設定信号と比較され
、比較が一致したとき走査線信号Ｖ１が出力される。 同様に、デジタルコンパレータ３７において、カウンタ
３３によるカウント値とＣＰＵ２２によって設定されか
つラッチ回路４１でラッチされた走査線設定信号と比較
され、比較が一致したとき走査線信号ｖ２が出力される
。これら走査線信号ｖｌ、ｖ２は、合焦信号を得ようと
する垂直方向の領域を限定するためのもので、それぞれ
制御回路２１に入力される。 ［００１４］前記検出域設定部３と走査線設定部４によ
って検出された処理の対象となる走査線部分になると、
制御回路２１が、前記合焦信号発生手段２に含まれるゲ
ート２４を開き、前記映像信号を合焦信号発生手段２に
取り込む。合焦信号発生手段２は、取り込まれた映像信
号から高周波成分を取り出すＨＰＦ２３１と、この高周
波成分のピーク値をホールドするピークホールド回路２
５１と、上記ピーク値を所定のタイミングで取り出すサ
ンプルホールド回路６１１と、上記高周波成分を積分す
る積分回路２６１と、この積分値を所定のタイミングで
取り出すサンプルホールド回路６２１とよりなる１組の
検出回路を有する。合焦信号発生手段２はまた、ＨＰＦ
２３２と、ピークホールド回路２５２と、サンプルホー
ルド回路６１２と、積分回路２６２と、サンプルホール
ド回路６２１とにより上記検出回路と同様に構成された
他の１組の検出回路を有する。このような検出回路と同
様に構成された検出回路がｎ組ある。図１においてＨＰ
Ｆ２３ｎ、ピークホールド回路２５ｎ、サンプルホール
ド回路６１ｎ、積分回路２６ｎ、サンプルホールド回路
６２ｎによって上記ｎ組目の検出回路が構成されている
。各組のピークホールド回路、サンプルホールド回路、
積分回路の動作タイミングは制御回路２１を通じて制御
される。各検出回路に属するＨＰＦ２３１，２３２．２
３ｎの各低域カットオフ周波数は段階的に異なっていて
、上記各ＨＰＦから映像信号のコントラスト値に対応す
る合焦検出信号が出力される。 ［００１５］上記合焦信号発生手段２はまた、前記ＣＰ
Ｕ２２からの指令によって上記各組の検出回路中のサン
プルホールド回路６１１，６１２．６１ｎの出力の一つ
、又はサンプルホールド回路６２１，６２２．６２ｎの
出力の一つを選択するマルチプレクサ２９を有し、また
、このマルチプレクサ２９の出力をデジタル信号に変換
するアナログ・デジタル変換回路３０を有する。アナロ
グ・デジタル変換回路３０で変換されたデジタル信号は
ＣＰＯ２２に入力される。 ［００１６］図２に示すように、ＣＰＯ２２は、アナロ
グ・デジタル変換回路３０でデジタル信号に変換された
合焦検出信号を記憶するメモリ２２１と、このメモリ２
２１に記憶された合焦信号から合焦位置を検出する合焦
位置検出部２２２と、これらメモリ２２１と合焦位置検
出部２２２を制御する制御部２２３とを有してなる。Ｃ
ＰＵ２２は一つあるいは複数の上記サンプルホールド回
路の出力をマルチプレクサ２９によって走査線ごとに選
択し、これをアナログ・デジタル変換回路３０を介して
随時取り込み、メモリ２２１に記憶する。ＣＰＵ２２は
、走査線ごとの合焦検出信号をメモリ２２１内で演算処
理し、１画面単位の合焦信号を得、これに基づいて前記
モータ３１を制御するようになっている。 ［００１７１次に、上記実施例の動作について説明する
。図１に示すバッファ１２を経て入力される映像信号は
ゲート２４によって合焦信号を検出しようとする領域の
みが合焦信号発生手段２に取り込まれ、取り込まれた映
像信号から各ＨＰＦ２３１〜２３ｎにより高周波成分が
取り出される。これらの高周波成分は各ピークホールド
回路２５１〜２５ｎでピーク値が検出され、サンプルホ
ールド回路６１１〜６１ｎで所定のタイミングで上記ピ
ーク値がホールドされる。また、上記各高周波成分はそ
れぞれ積分回路２６１〜２６ｎで積分され、サンプルホ
ールド回路６２１〜６２ｎで所定のタイミングで上記積
分値がホールドされる。 ［００１８１ＣＰＵ２２の制御によりマルチプレクサ２
９がサンプルホールド回路６１１〜６１ｎのうちの一つ
か複数の出力、又はサンプルホールド回路６２１〜６２
ｎの一つか複数の出力を選択し、ＣＰＵ２２内のメモリ
２２１に記憶する。メモリ２２１に記憶されたデータは
被写体像のコントラストに相当するもので、このデータ
が合焦信号としてＣＰＵ２２内で処理される。図４、図
５はＣＰＯ２２内での処理動作を示す。まず、走査線ご
とに、図４に示すように、サンプルホールド回路６１１
〜６１ｎ、６２１〜６２ｎのうち一つあるいは複数のデ
ータを取り込む。ＨＰＦ２３１〜２３ｎはそれぞれ出力
電圧特性が異なるので、サンプルホールド回路６１１〜
６１ｎ、６２１〜６２ｎのデータを取り込む際に、ＣＰ
Ｕ２２においてサンプルホールド回路ごとに係数を掛け
て加算し、所望の出力電圧特性を得る。係数を掛ける手
段としては、図１０に示すように、各ピークホールド回
路２５１〜２６ｎと各サンプルホールド回路６１１〜６
２ｎの間にそれぞれ可変ゲインアンプ５を介在させるこ
とによって実現できるし、ＣＰＵ２２内に係数をメモリ
しておきこれを掛けることによっても実現できる。加算
したデータはｈデータに加算して走査線ごとの処理を終
わる。次に、図５に示すような画面ごとの処理を行う。 ここでは、ｈデータをＶデータにコピーしたあとｈデー
タをゼロにし、■データ有効フラグを立てて終了する。 図６は、以上のようなＣＰＵ２２内でのデータの流れを
示す。このようにして、ＣＰＵ２２は走査線１ラインご
とのデータを１画面分加算しながら随時メモリ２２１に
ｈデータメモリとして記憶する。また、上記１画面分の
データを随時メモリ２２１にＶデータメモリとして記憶
する。 ［００１９］自動合焦時は、図１に示すカメラ１１の距
離リングをモータ３１で駆動しながら上記Ｖデータ有効
フラグ見て、有効なときの■データをデータテーブルに
コピーし、ピーク位置を探す。図７はレンズ位置とＶデ
ータの出力電圧との関係を示すもので、出力電圧のピー
ク位置が合焦位置であるから、ピーク位置で距離リング
を停止させる。図１について説明したように、被写体の
映像信号をカットオフ周波数が異なる複数のＨＰＦを介
して加算することにより合焦信号を得るため、図７に示
すように、すそが広くて鋭いピークをもつ出力電圧特性
が得られる。従って、自動合焦時にレンズの移動方向が
容易にわかり、合焦時間を短縮することができると共に
、焦点を鋭敏に合わせることができる。図３はこの自動
合焦動作を示すもので、合焦信号を入力しながらカメラ
又はその距離リングをステップ状に繰り返し移動させ、
この間に上記のように出力電圧のピーク位置を合焦位置
として検出し、この合焦位置にカメラ又はその距離リン
グを移動させることにより、自動合焦動作が完了する。

【００２０】図１に示す実施例では、各ピークホールド
回路２５１〜２５ｎと平行して積分回路２６１〜２６ｎ
が配置されている。被写体の映像信号のコントラストが
低い場合は、ＨＰＦ２３１〜２３ｎを経ることによって
得られる被写体の映像信号の高周波成分を走査線ごとに
積分回路２６１〜２６ｎで積分し、この積分値をサンプ
ルホールド回路６２１〜６２ｎで所定のタイミングで取
り出し、合焦信号としてＣＰＯ２２での処理に供する。 いま、ＨＰＦ２３１の出力、従って、ピークホールド回
路２５１及び積分回路２６１の入力信号が図８（ａ）の
ような信号であるとする。ピークホールド回路２５１の
出力は図８（ｂ）のように入力信号のプラス側の最大値
とマイナス側の最大値との差となる。これは、走査線中
量もコントラストの高い部分に対応した量となる。これ
に対して積分回路２６１の積分出力は、図８（ｃ）に示
すように、入力信号成分の量と共に増加し、走査線全体
のコントラストに対応した大きな出力が得られる。他の
積分回路２３２，２３ｎについても同様である。従って
、映像信号のコントラストが低く、ピークホールド回路
出力が低い場合は、積分回路から合焦信号を得るように
することによって正確な合焦位置検出信号を得ることが
できる。また、ピーク値と積分値とを加算して合焦信号
としてもよい。その場合、ピーク値と積分値との重み付
け（係数）を均等にしてもよいし、一方に偏らせてもよ
い。 ［００２１１映像信号を合焦信号発生手段２に導くゲー
ト２４は制御回路２１によって制御されるが、制御回路
２１は、検出域設定部３と走査線設定部４の両者で限定
される合焦検出領域でのみ映像信号が通過するようにゲ
ート２４を制御する。この制御回路２１の制御動作を模
式的に示したのが図１１であって、検出域設定部３によ
る走査域の設定を６、走査線設定部４による走査線の設
定を７としたとき、アンド回路８により走査域の設定６
と走査線の設定７とのよりアンドがとられ、ゲート制御
信号としてゲート２４に入力される。 ［００２２］図１について説明したように、水平同期分
離回路１４で分離された水平同期信号はＰＬＬ回路１９
を経てカウンタ３２，３３及び制御回路２１に入力され
る。仮りに、ＰＬＬ回路１９がないとすれば、制御回路
の基準クロックと水平同期信号との間には相関関係がな
く、走査域が１パルス分ずれる場合がある。また、水平
同期信号はカメラごとに若干周波数が異なるので、これ
によっても走査域がずれる場合がある。しかし、上記Ｐ
ＬＬ回路１９を介在させることにより、基準クロックと
水平同期信号とを同期させることができ、走査域のずれ
を防止することができる。図１２、図１３はこのＰＬＬ
回路１９の動作を示す。図１２に示すように、水平同期
信号と電圧制御発振器１９３の出力信号とが同期せず、
従って分周器１９４（図９参照）による１　／　ｎ　Ｖ
　ＣＯ出力とも同期していない場合は、水平同期信号と
１　／　ｎ　ＶＣ○出力とのずれに相当する分だけ位相
比較器１９１から信号が出力される。この位相比較出力
に応じたレベルの信号がローパスフィルタ１９２から出
力され、これに基づいて電圧制御発振器１９３の出力が
制御され、最終的には図１３に示すように水平同期信号
と１／ｎＶｃ。 出力とが同期した状態に保持される。電圧制御発振器１
９３から出力される水平同期信号のｎ倍の信号が基準ク
ロックとしてカウンタ３２，３３及び制御回路２１に入
力される。この基準クロックと水平同期信号は完全に同
期しているため、走査域がずれることはない。 ［００２３］以上説明した実施例によれば、合焦検出領
域における映像信号の高周波成分のピーク値を検出する
ピークホールド回路２５１〜２５ｎのほかに、上記高周
波成分を積分する積分回路２６１〜２６ｎを設けたため
、被写体条件に応じてピーク値又は積分値を使い分け、
また、場合によってはピーク値と積分値に適宜の係数を
掛けて加算することもでき、映像信号のコントラストが
均一に低くピークホールド出力が低い場合や、画面中に
局部的にコントラストの高い異物等がある場合でも、ピ
ークが鋭く正確な合焦位置検出信号を得ることができ、
もって、より精度の高い合焦信号を得ることができる。 ［００２４］なお、図１に示すマルチプレクサ２９をサ
ンプルホールド回路６１１〜６１ｎの前に配置し、サン
プルホールド回路を１個にしてもよい。ただし、この場
合、複数のデータを処理することはできない。また、各
サンプルホールド回路６１１〜６１ｎごとにアナログ・
デジタル変換回路を設けてもよい。 ［００２５］

【発明の効果】本発明によれば、合焦検出領域における
映像信号の高周波成分のピーク値を検出するピークホー
ルド回路のほかに、上記高周波成分を積分する積分回路
を設けたため、被写体条件に応じてピーク値又は積分値
を使い分け、また、場合によってはピーク値と積分値に
適宜の係数を掛けて加算することもでき、映像信号のコ
ントラストが均一に低くピークホールド出力が低い場合
や、画面中に局部的にコントラストの高い異物等がある
場合でも、ピークが鋭く正確な合焦位置検出信号を得る
ことができ、もって、より精度の高い合焦信号を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる自動合焦信号検出装置の実施例
を示すブロック図である。

【図２】上記実施例中のＣＰＵの内部構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】上記実施例の自動合焦動作を示すフローチャー
トである。

【図４】走査線ごとの合焦信号加算動作を示すフローチ
ャートである。

【図５】　１画面ごとの合焦信号取り込み動作を示すフ
ローチャートである。

【図６】上記走査線ごとの合焦信号加算動作と１画面ご
との合焦信号取り込み動作の様子を示す概念図である。

【図７】レンズ位置と合焦信号出力電圧との関係を示す
線図である。

【図８】入力信号とピークホールド出力と積分出力との
関係を示す波形図である。

【図９】上記実施例中のＰＬＬ回路の内部構成を示すブ
ロック図である。

【図１０】合焦信号発生手段の変形例を示すブロック図
である。

【図１１】上記実施例中の制御回路によるゲート制御信
号出力を模式的に示すブロック図である。

【図１２】上記ＰＬＬ回路の動作を示すタイミングチャ
ートである。

【図１３】上記ＰＬＬ回路の別の動作を示すタイミング
チャートである。

【符号の説明】

１　合焦検出領域設定手段 ２　合焦信号発生手段 ２５１．２５２．２５ｎ　　ピークホールド回路２６１
．２６２．２６ｎ　　積分回路

【図１】 ｒ図１２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像された被写体の映像信号が入力され、
   この映像信号より合焦信号を発生する合焦信号発生手段
   と、撮像画面上の合焦検出領域を設定する合焦検出領域
   設定手段とを備え、上記合焦信号に基づき、上記合焦検
   出領域設定手段で設定された領域における被写体の合焦
   位置を検出する自動合焦信号検出装置であって、上記合
   焦信号発生手段は、上記合焦検出領域設定手段で設定さ
   れた領域における映像信号の高周波成分のピーク値を検
   出するピークホールド回路と、上記映像信号の高周波成
   分を積分する積分回路とを有することを特徴とする自動
   合焦信号検出装置。