JPH04263210A - 電子スチルビデオカメラ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子スチルビデオカメ
ラに関し、特に、電子スチルビデオカメラの自動焦点調
整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像管やＣＣＤ等の固体撮像素子を撮像
手段として用いた撮像システム（電子スチルビデオカメ
ラ，ＶＴＲ等）では、焦点（ピント）の合った状態で被
写体を撮影する必要がある。例えば、図９（イ）に示す
ような白と黒の縞模様のパターンを撮影したものとする
。ピントが合っている時の撮像手段の出力レベルは黒の
領域で下がり、白の領域で上がる同図（ロ）に示すよう
な黒領域と白領域のはっきりした波形となる。これに対
して、ピントが合っていない時の出力レベルは同図（ハ
）に示すように黒と白の領域がはっきりしない波形とな
る。

【０００３】以上の事実より、自動焦点（オートフォー
カス）調整を行おうとすると、同図（ロ）に示すように
、高周波成分の振幅が最大になるようにレンズ位置を決
めてやれば良いことが判る。従来の自動焦点調整方法の
一つに“山登り法”と呼ばれる方法が知られている。

【０００４】これを図１０に基づいて説明する。即ち、
図の縦軸は１画面全域に亘る高周波成分の積分量、横軸
は∞（無限遠）から至近までの距離を表す。山登り法は
∞近傍からレンズを移動させて、ある点例えばＬｉ　か
ら左右に微小距離Δｌだけ振ってその時の高周波成分積
分量の変化を見る。Ｌｉ　点より左で下がり、右で上が
れば山の頂上はＬｉ　点より右にあることになる。そこ
で、今度はＬｉ　点から所定距離離れたＬｉ＋１　点で
同様の操作を繰り返す。以下、同様の操作を繰り返し、
最終的に左右何れも積分量が下がる点Ｌｆを見つける。 その点Ｌｆがピントの合う距離となる。尚、スキャンの
方向は至近から∞にとっても良い。このような山登り法
はＶＴＲカメラ等に用いられている。

【０００５】その他の自動焦点調整方法として、レンズ
を至近から∞まで（或いはこの逆方向に）スキャンして
、三角測量の原理を利用した位相差検出による方法が用
いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＶＴＲのように、常に
映像を出し続けるようなシステムの場合、被写体距離が
変化したら、それに合わせてレンズを動かし、常に合焦
状態を保つようにしなければならない。従って、至近か
ら無限遠までスキャンして合焦点位置を求めるというよ
うな方法がとれない。そこで、前述したような山登り法
を用いて、レンズを前後に微小量がけ動かして、その方
向と高周波成分の変化からピークを検出する。このため
、例えば図１１に示すように山のピークが大小２つある
ような場合、合焦ポイントは大きい方の山（Ｌ２　）で
あるのに、最初の小さい方の山（Ｌ１　）で合焦ポイン
トと判断してしまう。

【０００７】又、三角測量の原理を用いた位相比較法の
場合は、レンズ以外に可動ミラーのような動く部分を必
要とし、構成が複雑なものとなり、高価なシステムとな
っていた。一方、至近から無限遠までスキャンして合焦
点位置を求めるというような方法はコントラストのない
ごく一部の被写体（例えば壁）を除けば良好なオートフ
ォーカスシステムであり、レンズを至近から無限遠まで
スキャンしてやれば、確実に合焦位置を検出することが
できる。又、電子スチルビデオカメラの場合には、ＶＴ
Ｒのように常に焦点が合っている必要はなく、撮影時の
み焦点があっていれば良い。しかも、スキャンする場合
も、もともとレンズはピントを合わせるために動かすも
のであるから、新たに特別な機構を組み込む必要はない
。

【０００８】ところが、至近から無限遠までスキャンし
て合焦点位置を求めるというような方法においても、ピ
ークが２つ以上あって、その大きさが略等しい場合、ど
こにレンズを移動させれば良いかの判定ができないため
、ピンボケの画像になってしまうことがあった。そこで
、本発明は、以上のような従来の実情に鑑み、簡単な構
成で自動焦点調整を行うことのできる電子スチルビデオ
カメラを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の電子
スチルビデオカメラは、図１に示すように、撮影レンズ
と、該撮影レンズを介して被写体の反射光を受ける撮像
手段と、該撮像手段の出力を受けて信号処理を行う映像
回路と、該映像回路の出力を受けて高周波成分の積分を
行う積分回路と、前記撮影レンズの移動手段と、撮影の
前に前記撮影レンズを至近から無限遠まで或いは無限遠
から至近まで移動させるべく前記移動手段の作動を制御
する制御手段と、前記撮影レンズの移動の間の複数段階
の各ステップにおける前記積分回路出力に基づく高周波
成分の積分値と該積分値の変化量とに基づいて撮影時に
おける撮影位置を決定する手段と、を含んで構成した。

【００１０】又、前記撮像手段として固体撮像素子を用
いることができる。

【００１１】

【作用】かかる構成において、撮影の前に撮影レンズを
至近から無限遠まで或いは無限遠から至近まで移動させ
、例えば、高周波成分の積分値としてそのピークを検出
し、当該ピークが１個所の場合には、その位置を合焦ポ
イントとし、ピークが２個所以上の場合には、積分値の
変化量として、波形のピーク前後の傾きの平均を求め、
この傾きの平均の最も大きい所を合焦ポイントとする。

【００１２】従って、例えば、遠景或いは中景をバック
にして人物を撮影する場合等高周波成分の積分値のピー
クが２つ以上ある被写体を撮影する場合に、合焦ポイン
トを的確に求めることができ、ピントの合った綺麗な画
像を得ることができる。又、撮影レンズを介して被写体
の反射光を受ける撮像手段として、ＣＣＤ等の固体撮像
素子を用いれば、本発明を実施する上でより効果的であ
る。

【００１３】

【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。図２は、本発明の一実施例を示す構成図であり
、焦点の調整用撮影レンズ２と、該撮影レンズ２を介し
て被写体１の反射光を受ける撮像手段４と、該撮像手段
４の出力を受けて信号処理を行う映像回路５と、該映像
回路５の出力を受けて高周波成分の積分を行う積分回路
６と、撮影の前に前記撮影レンズ２を至近から無限遠ま
で或いは無限遠から至近までスキャン方向（図の矢印方
向）に移動させる撮影レンズ移動手段としてのモータ３
と、が設けられている。

【００１４】前記撮像手段４としては、例えばＣＣＤ等
の固体撮像素子や撮像管が用いられる。そして、前記積
分回路６の出力をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変
換器７と、該Ａ／Ｄ変換器７の出力を受けて前記モータ
３に制御信号を送るＣＰＵ８と、該ＣＰＵ８と接続され
るＲＯＭ９と、ＲＡＭ１０とが設けられている。

【００１５】ここで、前記ＣＰＵ８は、撮影の前に前記
撮影レンズ２を至近から無限遠まで或いは無限遠から至
近まで移動させるべく前記モータ３の作動を制御する制
御手段の機能と、積分回路６により求められた積分値と
該積分値の変化量とに基づいて撮影時における撮影位置
を決定する手段の機能とを奏する。図３に示す映像信号
の高周波成分の積分値の特性並びに図４の動作シーケン
スを参照しながら、その作用を説明する。

【００１６】図３において、縦軸は映像信号の高周波成
分積分値、横軸はレンズ移動（繰り出し）量である。Ｌ
１　が無限遠（∞）、Ｌ１１が至近に相当している。先
ずレンズ２を無限遠位置Ｌ１　にセットし、撮像手段４
の出力の高周波成分を映像回路５を介して積分回路６に
与える。積分回路６は、撮像手段４の出力を一画面若し
くはその一部について積分する。Ａ／Ｄ変換器７は、積
分回路６の出力をディジタルデータに変換し、そのデー
タをＣＰＵ８に与える。ＣＰＵ８は、Ａ／Ｄ変換器７の
出力をＲＡＭ１０にストアしておく。

【００１７】次に、ＣＰＵ８はモータ３に制御信号を送
り、レンズ２をＬ２の位置まで移動させ、同様の操作を
行う。以下、ＣＰＵ８はレンズ２をＬ１１の位置まで移
動させながら、同様の操作を行い、各ポイントにおける
高周波成分積分値を求めて、ＲＡＭ１０にストアする（
図４のステップ１）。無限遠位置Ｌ１　から至近点Ｌ１
１までのスキャンが終了したら、ＣＰＵ８はＲＡＭ１０
にストアされている高周波成分積分値データ（ここでは
Ｌ１１までの１１個）を読み出して、最大値を見つけだ
す。最大値が見つかったならば、その最大値に対応する
位置（ここではＬ５　）を合焦位置とする。そして、実
際に被写体１を撮影するときには、Ｌ５　の位置までレ
ンズ２を移動させ撮影を行う（図４のステップ２）。撮
影された画像は、スチルビデオカメラの場合には、例え
ば２インチのフロッピーディスク（図示せず）に磁気記
憶する。

【００１８】撮影が終了したならば、ＣＰＵ８は最後に
レンズ２を初期位置に戻し、次の撮影に備える（図４の
ステップ３）。図５は、図２に示すシステムの動作を示
すフローチャートである。動作の詳細については前述し
たので、ここでは簡単に概説する。即ち、まず、高周波
成分の積分値を求めて、ＲＡＭ１０にストアする（ステ
ップ１〔図ではＳ１と略記する。以下、同様〕）。その
後、全てのスキャンが終了したかどうかをチェックする
（ステップ２）。全てのスキャンが終了していない場合
には、レンズ２を１ステップだけ移動する（ステップ３
）。全てのスキャンが終了した場合には、高周波成分の
積分値の最大値を検出し（ステップ４）、その後、合焦
ポイントにレンズ２を移動し（ステップ５）、撮影を行
う（ステップ６）。撮影が終了したならば初期位置にレ
ンズ２を移動させ（ステップ７）、次の撮影を行う。

【００１９】ところで、スキャンした結果、図６に示す
ように、高周波成分積分値のピークが２個所あることが
ある。図では全くピークが等しくなっているが、その差
が小さく略等しい場合もある。そこで、本発明において
は、ＣＰＵ８はＲＡＭ１０にストアされている高周波成
分積分値データ（ここではＬ１１までの１１個）を読み
出して、２つの最大値（ピーク）を見つけだした後、波
形の夫々の最大値前後の傾きの平均を演算し、傾きの大
きい方に対応する位置を合焦位置とする。

【００２０】この場合、そのピークにおける高周波成分
積分値をＨ（Ｌｉ　）とし、そこにおける傾きの評価値
Ｋ（Ｌｉ　）を次式のように定義する。

【００２１】

【数１】

【００２２】これが前記波形のピーク前後の傾きの平均
である。図６のＬ２　とＬ８　において、上式を演算す
ると、Ｋ（Ｌ２　）＜Ｋ（Ｌ８　）となり、合焦ポイン
トはＬ８　となる。そこで、スキャン終了後に、Ｌ８　
までレンズ２を移動し、そこで、一連の撮影シーケンス
を行い、その後、初期位置である無限遠Ｌ１　までレン
ズ２を戻して一連のシーケンスを終了する。

【００２３】この場合の動作シーケンスは、図７に示す
ようになる。上述のように、高周波成分積分値のピーク
が２つ以上ある被写体は、一般的には奥行きのあるもの
が多く、例えば、遠景或いは中景をバックにして人物を
撮影する場合等に高周波成分の積分値のピークが２つ以
上表れる。このような場合、レンズ２の１ステップ移動
におけるピントのずれは、バックよりも人物の方が大き
いため、図６のＡのバックよりもＢの人物の高周波成分
の積分値の変化量が大きくなり、上述した評価値Ｋ（Ｌ
ｉ　）が大きくなる。

【００２４】上述の高周波成分積分値のピークが２つ以
上表れる場合のシステムの動作を示すフローチャートを
図８に示す。このフローチャートにおいて、ステップ１
１〜１４は、図５のステップ１〜４と同様で、ステップ
１７〜１９は、図５のステップ５〜７と同様である。そ
して、ステップ１５では、高周波成分積分値のピークが
１つであるか否かを判定し、一つであれば、ステップ１
７に進む。高周波成分積分値のピークが２つ以上であれ
ば、ステップ１６に進んで、上述した評価値Ｋ（Ｌｉ　
）を演算して、ステップ１７に進む。

【００２５】かかる構成によると、実際の撮影の前に、
至近から無限遠まで或いは無限遠から至近までレンズ２
を移動（スキャン）させて高周波成分積分値のピークを
検出し、当該ピークが１個所の場合には、その位置を合
焦ポイントとし、ピークが２個所以上の場合には、波形
のピーク前後の傾きの平均を求め、この傾きの平均の最
も大きい所を合焦ポイントとするようにしたから、例え
ば、遠景或いは中景をバックにして人物を撮影する場合
等高周波成分積分値のピークが２つ以上ある被写体を撮
影する場合に、合焦ポイントを的確に求めることができ
、ピントの合った綺麗な画像を得ることができる。

【００２６】尚、以上のように、特定の実施例を参照し
て本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、当該技術分野における熟練者等により、本発
明に添付された特許請求の範囲から逸脱することなく、
種々の変更及び修正が可能であるとの点に留意すべきで
ある。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、撮影の前
に撮影レンズを至近から無限遠まで或いは無限遠から至
近まで移動させ、撮影レンズの移動の間の複数段階の各
ステップにおける高周波成分の積分値を求め、この積分
値と該積分値の変化量とに基づいて撮影時における撮影
位置を決定するようにしたから、合焦ポイントを簡単な
構成で自動的に求めることができ、しかも、例えば、高
周波成分のピークが２つ以上ある被写体を撮影する場合
に、合焦ポイントを的確に求めることができ、ピントの
合った綺麗な画像を得ることができる有用性大なるもの
である。

【００２８】又、撮影レンズを介して被写体の反射光を
受ける撮像手段として、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用い
れば、本発明を実施する上でより効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の構成を示すブロック図

【図２】　
　本発明の一実施例を示すシステム図

【図３】　　同上
実施例における映像信号の高周波成分積分値の特性を示
す図

【図４】　　同上実施例の動作シーケンスを示す図

【図
５】　　同上実施例の動作を示すフローチャート

【図６
】　　同上実施例における映像信号の高周波成分積分値
の特性を示す図

【図７】　　同上実施例の動作シーケンスを示す図

【図
８】　　同上実施例の動作を示すフローチャート

【図９
】　　黒白パターンの映像信号特性の説明図

【図１０】
　　山登り法の説明図

【図１１】　　高周波成分積分値の特性を示す図

【符号の説明】

１　　被写体 ２　　撮影レンズ ３　　モータ ４　　撮像手段 ５　　映像回路 ６　　積分回路 ８　　ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影レンズと、該撮影レンズを介して被写
   体の反射光を受ける撮像手段と、該撮像手段の出力を受
   けて信号処理を行う映像回路と、該映像回路の出力を受
   けて高周波成分の積分を行う積分回路と、前記撮影レン
   ズの移動手段と、撮影の前に前記撮影レンズを至近から
   無限遠まで或いは無限遠から至近まで移動させるべく前
   記移動手段の作動を制御する制御手段と、前記撮影レン
   ズの移動の間の複数段階の各ステップにおける前記積分
   回路出力に基づく高周波成分の積分値と該積分値の変化
   量とに基づいて撮影時における撮影位置を決定する手段
   と、を含んで構成したことを特徴とする電子スチルビデ
   オカメラ。
2. 【請求項２】前記撮像手段として固体撮像素子を用いた
   ことを特徴とする請求項１記載の電子スチルビデオカメ
   ラ。