JPH0530404A - 合焦検出装置の積分器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＥＳ手法における画像信号のエッジ部の明る
さを算出するため合焦検知装置積分器において、積分対
象のエッジ部が１個のみとなるように積分範囲を可変設
定する。 【構成】 符号判別器２０２により微分出力波形の異な
る２点の符号の一致の有無を調べ符号の一致する微分出
力を加算器２０３により加算して積分出力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子スチルカメラ等の
合焦検出装置に用いる積分器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、撮像面に結像された被写体像の
ぼけ量を検出するための方法の１つであるＥＳ法の説明
をする図である。ＥＳ法に関しては米国特許ＵＳＰ４８
０４８３１に開示されているので簡単な説明にとどめ
る。同図において波形ａは映像信号波形であり合焦時は
エッジが立ち、非合焦時はエッジが寝た状態にあること
を示している。波形ｂは映像信号の微分波形を示し、振
幅Ｄは、映像信号のエッジ部の明るさの勾配を表す。

【０００３】波形ｃ，ｄはそれぞれ微分波形Ｄの遅延信
号ＤＬ１，ＤＬ２の信号波形であり、ｅは積分波形Ｉ
（＝Ｄ＋ＤＬ１＋ＤＬ２）であり映像信号のエッジ部の
明るさの振幅をあらわす。波形ｆは上記ＤをＩで割算す
ることによって得られる値を示し、ＥＳ値と呼ばれエッ
ジの鋭さを示す。このＥＳ値を用いてぼけ量を検出する
ＥＳ法は、被写体の大きさやコントラスト，照明によっ
て影響されないという特徴がある。

【０００４】このような手法を用いた従来のディジタル
ＥＳフィルターの構成例を図９に示す。

【０００５】図９において８０１は微分演算器、８０２
は絶対値回路である。８０３は遅延器、８０４は積分演
算器、８０５は割算器である。８０６はピークホールド
回路である。ディジタルＥＳフィルターに入力された信
号ｆ（ｘ）は微分演算器８０１で、差分Ｄ（ｘ）＝ｆ
（ｘ）−ｆ（ｘ−１）を求めることにより微分される。
さらに絶対値が計算され、エッジ部の明るさの勾配｜Ｄ
（ｘ）｜が算出される。エッジ部の明るさの振幅を表す
Ｉ（ｘ）は｜Ｄ（ｘ）｜をそのエッジ部の区分、積分す
ることにより算出できる。したがって、たとえばＩ
（ｘ）は、｜Ｄ（ｋ）｜をｋ＝ｘ−５からｋ＝ｘ＋５ま
で加算することにより求められ積分演算器８０４より出
力される。ＥＳ値は、｜Ｄ（ｘ）｜をＩ（ｘ）で割るこ
とにより求められ、画像情報の中で最もＥＳ値の高かっ
た値ＥＳｍａｘをその被写体のＥＳ値としＥＳフィルタ
ーより出力する。

【０００６】図１０は合焦位置を求めるためにＡＦ（合
焦）動作を行う際にレンズ位置とＥＳ値の変化を示した
図である。

【０００７】レンズ送りは最小位置から最大位置まで連
続的に送り、その間１垂直走査期間毎（１Ｖと略す）に
画像情報を固体撮像素子に蓄積し、その信号を読み出し
その画像情報からＥＳ値を求めて最もＥＳ値が大きかっ
た位置を合焦位置とする。レンズ送り量を横軸に合焦信
号（この場合はＥＳ値）を縦軸にとった時に描かれる合
焦位置をピークとする曲線を山登り曲線というが、ＥＳ
法の山登り曲線は、急峻であり合焦検出の精度がよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＳフィルターにおいては、積分範囲は、固定であり、
図１１のような入力信号ｆ（ｘ）においても積分値が正
確に求められるように積分範囲を設定するために、図１
２のような入力信号ｆ（ｘ）では、積分範囲の中に隣の
エッジ部が含まれ、微分出力に対する積分値が大きな値
となり、その結果、ＥＳ値が小さくなる。したがって、
このような画像信号が得られる被写体に対して正しい合
焦情報を算出することができないという問題があった。

【０００９】そこで、上述の点に鑑みて、本発明は、エ
ッジ部１個のみが積分対象となるように微分出力の積分
範囲を自動的に可変設定することのできる合焦検出装置
の積分器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１形態は、合焦状態の判定に用い
るパラメータを、画像信号のエッジ部分における明るさ
の振幅の値から求めるために、前記画像信号の微分出力
を一定範囲、積分することにより前記振幅の値を算出す
る合焦検出装置の積分器において、前記一定範囲の中の
微分出力の値の符号が一致する範囲を検出する検出手段
と、当該検出された範囲の微分出力の各値を加算し、そ
の加算結果を前記微分出力に対する積分結果とする加算
手段とを具えたことを特徴とする。

【００１１】また、本発明の第２形態は、合焦状態の判
定に用いるパラメータを、画像信号のエッジ部分におけ
る明るさの振幅の値から求めるために、前記画像信号の
微分出力を一定範囲、積分することにより前記振幅の値
を算出する合焦検出装置の積分器において、前記一定範
囲の端部から他方の端部まで微分出力の値を順次に加算
して行く加算手段と、該加算手段において順次に得られ
る加算結果の絶対値を算出する絶対値算出手段と、当該
算出された絶対値の中の最大値を検出し、当該検出した
最大値を前記微分出力の積分結果として出力する最大値
検出手段とを具えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の第１形態は、画像信号の立ち上りエッ
ジでは微分出力が山波形となり、立ち下がりエッジで谷
波形となって微分出力の値の符号が反転することに着目
し、微分出力の値が同一符号となる範囲すなわち、山ま
たは谷の部分を検出し、その範囲について積分を行う。

【００１３】本発明の第２形態は、積分範囲の中の微分
出力の各値の加算により積分値を算出する場合、符号の
反転する微分出力値が存在すると、累積加算値が減算さ
れて、小さくなることに着目し、積分範囲の端部から微
分出力の値を累積加算し、その絶対値が最大となる部分
すなわち、同一符号の微分出力で構成される値について
の積分値を得る。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１５】図１は、本発明のディジタルＥＳフィルタ
ーの構成図である。

【００１６】図１において図９と同一の構成要素は、同
一の番号を付しその説明を省略する。１０１は、符号判
別積分器である。

【００１７】図２に符号判別積分器１０１の回路構成を
示す。図２において２０１は信号を遅らせる遅延器であ
り、２０２は符号判別器である。符号判別器２０２は、
信号ＡとＢの符号が同じ場合には信号Ｂを出力し、異な
る場合にはレベル“０”の信号を出力する。２０３は加
算器である。２０４は絶対値回路である。

【００１８】図３は、本発明のＥＳフィルターでＥＳ値
を算出する過程を示す図である。図３を用いて、本発明
のＥＳフィルターの動作を説明する。同図において波形
ｇは入力される映像信号の信号波形である。波形ｈは微
分出力波形である。ところでｋ点のＥＳ値を算出する場
合の積分値は、本実施例のＥＳフィルターにおいては積
分範囲が最大１１点の加算であるが、本発明の検出手段
として動作する符号判別器１０１により、微分出力波形
上のＤ（ｋ）点と符号が異なる範囲の加算器２０３への
入力は０となるため、実際に積分される範囲はそれより
狭い範囲となり、したがって積分出力波形は、波形ｉの
ようになる。波形ｊはＥＳ値であり、従来のＥＳフィル
ターによるＥＳ値を破線で示す。従来では、積分値が大
きくなるために、ＥＳ値が小さくなってしまったが、本
発明のＥＳフィルターでは、正確に積分が行われ、した
がって正確なＥＳ値が算出される。

【００１９】以下に本発明のディジタルＥＳフィルター
を電子スチルカメラの合焦検出装置として用いた場合に
ついて説明する。

【００２０】図４は被写体を撮像する固体撮像素子の出
力より画像のぼけ量を検出し自動的に合焦させる機能を
持った自動焦点機能付電子スチルカメラのブロック図で
ある。

【００２１】図４において１はレンズユニット、２はレ
ンズ駆動モーターであり、３は絞り、４は絞り駆動回路
である。５は被写体像を電気信号に変換する固体撮像素
子であり、６は固体撮像素子を駆動するための固体撮像
素子駆動回路である。７は固体撮像素子５の出力をアナ
ログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換するＡ／Ｄ変換回路であ
る。

【００２２】８はＡ／Ｄ変換回路７の出力を記憶するメ
モリーである。９は、ぼけ量をあらわすＥＳ値を算出す
るＥＳフィルターである。１０はシステム全体を制御す
るシステム制御回路である。１１はメモリー８の出力に
たいしてγ変換，帯域制限等の処理を行う撮像信号処理
回路である。１２は撮像信号処理回路１１の出力をデジ
タル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換するＤ／Ａ変換回路であ
る。

【００２３】１３はＤ／Ａ変換回路１２の出力をＦＭ変
調するＦＭ変調回路である。１４はＦＭ変調回路１３の
出力を電流増幅するＲＥＣアンプである。１５は磁気ヘ
ッド、１６は記録媒体である磁気シート、１７は磁気シ
ート１６を回転させるモーター、１８はモーターの回転
を安定させるためのモーターサーボ回路である。１９は
被写体の明るさを測定するための測光素子である。２０
はレリーズスイッチでありこのスイッチの投入とともに
一連の撮影動作が開始される。

【００２４】図５に固体撮像素子５として用いるインタ
ーライン転送型固体撮像素子の構成を示す。図５におい
て、５０１はインターライン転送型固体撮像素子であ
る。５０２は光を電荷に変えて蓄積するフォトダイオー
ド、５０３はフォトダイオードで発生した電荷を垂直方
向に転送する垂直ＣＣＤである。Ｖ１〜Ｖ４は垂直ＣＣ
Ｄ５０３の転送電極であり、Ｖ１はフォトダイオードの
奇数行の電荷を転送する転送ゲートを兼ねている。

【００２５】同様に、Ｖ３はフォトダイオードの偶数行
の電荷を転送する転送ゲートを兼ねている。垂直ＣＣＤ
５０３は、４相の転送パルスで駆動される。５０４は、
垂直ＣＣＤ５０３より転送されてくる電荷を水平方向に
転送する水平ＣＣＤである。Ｈ１，Ｈ２は水平ＣＣＤ５
０４の転送電極であり、２相の転送パルスで駆動され
る。５０５は、電荷を電圧に変換し出力する出力アンプ
である。５０６は、不要電荷を逆転送により掃き捨てる
ためのトップドレインである。５０７は、不要電荷を順
転送により掃き捨てるためのボトムドレインである。

【００２６】図６は自動焦点機能付電子スチルカメラの
動作シークエンスを示した図である。時刻Ｔ０にレリー
ズスイッチ２０が投入されると一連の撮影シークエンス
が開始される。測光素子１９の出力より最適絞り値Ａｖ
および最適シャッタースピードＴｖを算出する。時刻Ｔ
１からＴ２の間に絞りを開放に設定し時刻Ｔ２からＴ３
の間にｎ段ステップもしくは連続的に無限遠から至近ま
でのピント位置までレンズユニット１をレンズ駆動モー
ター２によって移動させるとともにｎ回の不要電荷の掃
き捨て，露光，信号電荷読み出しといった一連の動作す
なわちＡＦ動作を行いｎ回の信号電荷読み出しにおける
固体撮像素子５の出力からぼけ量を算出することによっ
て最もぼけ量の少ない位置すなわち最適ピント位置を算
出する。時刻Ｔ３からＴ４の間に絞り値をＡｖに設定す
ると同時にレンズユニット１を合焦レンズ位置に設定す
る。時刻Ｔ４から不要電荷を逆転相によりトップドレイ
ン５０６に掃き捨てるクリア動作を行い、その後、本露
光を行う。次にＴ５から信号電荷の読み出しを行うとと
もに磁気シート１６に処理信号を記録する。

【００２７】図８に本発明のＥＳフィルターの範囲可変
積分器の第２の実施例を示す。図８において図２と同じ
構成要素には、同じ番号を付しその説明を省略する。１
２１はスイッチであり、外部のコントローラーにより制
御される。始めにスイッチａが接続され微分出力Ｄ
（ｘ）の絶対値が最大値検出器２０４に記憶される。次
にスイッチａａはそのままでスイッチｂｂも接続され
る。したがって絶対値回路２０３からは｜Ｄ（ｘ−１）
＋Ｄ（ｘ）＋Ｄ（ｘ＋１）｜が出力される。最大値検出
回路２０４では、この出力値と記憶している値とを比較
し大きい値を再び記憶する。同様にしてスイッチｆｆま
で接続しながら大きさの比較を行うことにより積分値の
最大値が計算され、積分出力Ｉ（ｘ）として出力され
る。出力が終ると範囲可変積分器は、次の映像信号の積
分を行うために記憶している最大値をリセットしスイッ
チを全て開放する。その後映像信号が入力され、同様に
次の積分出力Ｉ（ｘ＋１）を算出する。

【００２８】この場合、始めにスイッチを全て閉じてお
いてスイッチｆｆから順番に開放し最大の積分値を計算
してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、積分範囲の中の同一符号で構成される微分出力の値
を用いて積分を行うので、積分範囲の中で微分出力波形
に山，谷すなわち、画像信号におけるエッジ部１つのみ
が積分対象となる。その結果、従来のようにＥＳ値が小
さくなることもないので、合焦精度が向上するという効
果も得られる。また、同一符号部分の検出に際し、オペ
レータの操作を必要としないので自動焦点検出（ＡＦ）
機能を損ねることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディジタルＥＳフィルターの構成図で
ある。

【図２】本発明の符号判別積分器の構成図である。

【図３】本発明のＥＳフィルターによりＥＳ値を算出す
る過程を示す波形図である。

【図４】本発明を適用した自動焦点機能付電子スチルカ
メラのブロック図である。

【図５】インターライン転送型固体撮像素子の構成図で
ある。

【図６】自動焦点機能付電子スチルカメラの動作シーケ
ンスを示す説明図である。

【図７】本発明第２実施例としての積分器の構成図であ
る。

【図８】従来のＥＳ法を説明する説明図である。

【図９】従来のＥＳフィルターの構成図である。

【図１０】ＡＦ動作を行う際のレンズ位置とＥＳ値の変
化を示す説明図である。

【図１１】従来のＥＳフィルター内の信号波形を示す波
形図である。

【図１２】従来のＥＳフィルター内の信号波形を示す波
形図である。

【符号の説明】

１０１ 符号判別積分器 ２０１ 遅延器 ２０２ 符号判別器 ２０３ 加算器 ８０１ 微分演算器 ８０３ 遅延器 ８０５ 割算器 ８０６ ピークホールド回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合焦状態の判定に用いるパラメータを、
   画像信号のエッジ部分における明るさの振幅の値から求
   めるために、前記画像信号の微分出力を一定範囲、積分
   することにより前記振幅の値を算出する合焦検出装置の
   積分器において、 前記一定範囲の中の微分出力の値の符号が一致する範囲
   を検出する検出手段と、 当該検出された範囲の微分出力の各値を加算し、その加
   算結果を前記微分出力に対する積分結果とする加算手段
   とを具えたことを特徴とする合焦検出装置の積分器。
2. 【請求項２】 合焦状態の判定に用いるパラメータを、
   画像信号のエッジ部分における明るさの振幅の値から求
   めるために、前記画像信号の微分出力を一定範囲、積分
   することにより前記振幅の値を算出する合焦検出装置の
   積分器において、 前記一定範囲の端部から他方の端部まで微分出力の値を
   順次に加算して行く加算手段と、 該加算手段において順次に得られる加算結果の絶対値を
   算出する絶対値算出手段と、 当該算出された絶対値の中の最大値を検出し、当該検出
   した最大値を前記微分出力の積分結果として出力する最
   大値検出手段とを具えたことを特徴とする合焦検出装置
   の積分器。