JPH0614244A - 合焦検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低照度、低コントラストの被写体に対する検
出精度が高く、また立ち上がりエッジ成分或は立ち下が
りエッジ成分のみしか存在しないような被写体に対して
も、一般の被写体と同じような精度で合焦検出を行なう
ことができる合焦検出装置を提供する。 【構成】 第１のサンプルホールド回路４０の出力と、
第２のサンプルホールド回路４１の出力とを比較するこ
とにより光学系３０の焦点状態を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像素子を用いたカメ
ラのレンズ系の合焦状態を検出する合焦検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の合焦検出装置として、図
７に示すものが公知である。同図において、１は撮影レ
ンズ（光学系）、２は撮影レンズ１により投影された被
写体像を電気信号に変換する撮像素子、３は撮像素子２
の出力を適当なレベルに増幅するプリアンプ、４はプリ
アンプ３の出力をＮＴＳＣ等の規格化された信号に変換
するプロセス回路、５は撮影レンズ１を駆動するモー
タ、６は後述する論理制御部２５からの駆動情報出力に
よりモータ５を駆動するモータ駆動回路、７はプリアン
プ３の出力を利得の異なる２つの出力として得る利得制
御回路、８は反転アンプ（ＩＮＶ）、９及び１０は第１
及び第２の対数アンプ（ｌｏｇ）、１１及び１２は第１
及び第２の線形アンプ、１３，１４，１５，１６は第
１、第２、第３、第４の微分回路（ｄ／ｄｔ）、１７，
１８，１９，２０は第１、第２、第３、第４の包絡線検
波回路、２１，２２，２３，２４は１垂直映像期間（以
下、１Ｖと省略する）毎に区間積分を行なう第１、第
２、第３、第４の積分回路（∫ｖｄｔ）、２５は論理制
御部である。

【０００３】撮影レンズ１より撮影された被写体像は撮
像素子２により電気信号に変換され、プリアンプ３によ
り適当なレベルに増幅される。

【０００４】ここで撮像レンズ１の絞り形状は、図８に
示すような形状を呈している。同図において、２６は絞
り羽根、２７は透過率５０％のＮＤフィルタである。図
８に示す絞り形状を有する撮影レンズ１において投影さ
れる被写体像は、図９に示す状態となる。

【０００５】同図において、Ａは撮影レンズ１によって
撮像素子２の撮像面に投影された点Ｐの被写体像が無限
方向に非合焦の状態（以下、後ピンと略称する。）を示
す。また、Ｂは同様に点ｑの被写体像が至近方向に非合
焦の状態（以下、前ピンと略称する。）を示す。図７の
Ａの状態において点Ｐから発する光は撮影レンズ１によ
り点Ｐ′に収束するが、撮像素子２の撮像面は、この点
Ｐ′より撮影レンズ１側に位置しているため、撮像面に
おいて光が１点に集束せずに、Δｄで示す幅で広がり、
所謂ボケを生じる。

【０００６】撮影レンズ１の絞り位置には、図８に示す
ＮＤフィルタ２７があるため、図９の斜線の部分はＮＤ
フィルタ２７の無い部分に対して光量が半分になる。そ
の結果、撮像面の変位と光量の関係は、図９のＡ₁に示
すようになる。撮像素子２の走査線において、点Ｐと点
Ｐ′とを結ぶ線と交わる走査線によって得られる映像信
号波形は、図９のＡ₁に示す波形と同様になる。

【０００７】前ピン状態の場合は、図９のＢに示すよう
になり、点ｑの被写体像の波形は図９のＢ₁に示すよう
になる。この波形は、被写体が図９の点Ｐや点ｑに示す
ような点光源の場合におけるものであるが、一般的な被
写体、例えば図１０に示すような黒い背景の中の白い被
写体の場合、同図のａに示す走査線における出力波形
は、一般的な上下左右対称な絞り形状の場合は、合焦時
図１０のｂ、非合焦時図１０のｃの波形となり、図８に
示す絞り形状の場合は、図９のＡ₂，Ｂ₂のようになる。

【０００８】即ち、後ピン状態の場合は、図９のＡ₂に
示すように映像信号波形の立ち上がりエッジの部分はボ
ケ幅Δｄの中心に対して左方向（時間軸の「−」方向）
が緩やかで、右方向（時間軸の「＋」方向）が急峻にな
る。逆に映像信号波形の立ち下がりエッジの部分は、ボ
ケ幅Δｄの中心に対して左方向が急峻で右方向が緩やか
になる。一方、前ピン状態の場合は、図９のＢ₂に示す
ように映像信号の立ち上がりエッジの部分は、ボケ幅Δ
ｄの中心に対して左方向が急峻で右方向が緩やかにな
る。逆に立ち下がりエッジの部分は、ボケ幅Δｄの中心
に対して左方向が緩やかで右方向が急峻になる。

【０００９】以上のような波形出力が図７に示すプリア
ンプ３の出力より得られるが、この波形は利得制御回路
７によりそれぞれレベルの異なる２つの波形となる。こ
の利得制御回路７の一方の出力は、第１の対数アンプ９
と第１の線形アンプ１１に入力され、それぞれ第１の対
数アンプ９からは対数圧縮された波形が、第１の線形ア
ンプ１１からはそのまま線形に増幅された波形がそれぞ
れ出力される。

【００１０】図１０に示す被写体の場合、第１の線形ア
ンプ１１の出力波形は図９のＡ₂，Ｂ₂の波形と同様とな
り、第１の対数アンプ９の出力波形は図９のＡ₄，Ｂ₄の
波形と同様となる。即ち、第１の対数アンプ９の出力波
形は第１の線形アンプ１１の出力波形に対し、後ピン状
態の場合の立ち上がりエッジ波形は、図９のＡ₄の波形
のようにボケ幅Δｄの中心に対して左右の傾きの差が小
さくなり、立ち下がりエッジ波形は逆に左右の傾きの差
が大きくなる。また、前ピン状態の場合の立ち上がりエ
ッジ波形は、図９のＢ₄の波形のようにボケ幅Δｄの中
心に対して左右の傾きの差が大きく、立ち下がりエッジ
波形は逆に傾きの差が小さくなる。

【００１１】図７における第１、第２の微分回路１３及
び１４により、これらの第１の対数アンプ９及び第１の
線形アンプ１１の出力を微分すると、それぞれ図９のＡ
₅Ａ₃の波形となる。図９のＡ₅は後ピン状態における微
分回路１３の出力波形を示し、出力の零レベルに対して
一方向に大きな値を呈し、「＋」方向は小さな値とな
る。

【００１２】一方、図９のＢ₅は前ピン状態の第１の微
分回路１３の出力波形を示し、出力の零レベルに対して
一方向に小さな値を呈し、「＋」方向は大きな値とな
る。また、図９のＡ₃，Ｂ₃は第２の微分回路１４の出力
波形を示し、後ピン及び前ピン状態にかかわらず、零レ
ベルに対して「−」方向、「＋」方向ともにほぼ同じレ
ベルとなる。

【００１３】このように対数圧縮された波形Ａ₄，Ｂ₄の
微分波形Ａ₅，Ｂ₆は、普通に線形増幅された波形Ａ₂，
Ｂ₂の微分波形Ａ₃，Ｂ₃に対して、出力の「＋」，
「−」成分が前ピン及び後ピン状態によって異なる。従
って、この差を検出することにより、撮像素子２に投影
された被写体像が合焦状態か或は前ピン状態か、後ピン
状態かを判断することができる。

【００１４】図１０に示すような被写体の場合は、映像
信号に含まれる立ち上がりエッジの成分と立ち下がりエ
ッジの成分とがそれぞれ均等に存在するため、上記のよ
うに対数圧縮波形の微分出力のみにより合焦状態を判別
できるが、一般的な被写体の場合は、映像信号に含まれ
る立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分とが均
等であるとは限らない。

【００１５】図１１のａにこのような被写体の場合の映
像信号波形を示す。図７に示す第１の包絡線検波回路１
７において、この波形の包絡線成分を抽出すると、その
映像信号波形は図１０のｃのようになる。このようにし
て抽出された包絡線検波出力を更に図７に示す積分回路
２１において１Ｖ毎に区間積分を行なうと、１画面（１
フィールド）内における対数圧縮された映像信号波形の
立ち上がりエッジ成分の総合的な量が得られる。

【００１６】同様に、第２の包絡線検波回路１８及び第
２の積分回路２２により線形増幅された映像信号波形の
立ち上がりエッジ成分の１画面内の総合量が得られる。
更に、第３の包絡線検波回路１９，２０及び第３、第４
の積分回路２３，２４により、対数圧縮された映像信号
波形の立ち下がりエッジ成分と線形増幅された映像信号
波形の立ち下がりエッジ成分のそれぞれの１画面内にお
ける総合量が得られる。

【００１７】このようにして得られたそれぞれの積分出
力を図７に示す如くＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、被写体像
に含まれる立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成
分が１画面内に均等に存在する場合は、線形増幅された
波形に対する立ち上がりエッジ成分を表わす積分出力Ｂ
の値と立ち下がりエッジ成分を表わす積分出力Ｄの値と
は互いに等しくなる。

【００１８】一方、被写体像に含まれる立ち上がりエッ
ジ成分と立ち下がりエッジ成分とが不均等な場合は、上
記積分出力Ｂ，Ｄの値はそれに応じて異なった値とな
る。

【００１９】論理制御部２５において、この積分出力
Ｂ，Ｄの値が等しくなるように利得制御回路７に制御信
号を与えることにより、上記のような被写体像に含まれ
る立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分とが互
いに均等でない場合でも、利得制御回路７から得られる
一方の出力の立ち上がりエッジ成分と、もう一方の出力
の立ち下がりエッジ成分とは互いに均等になる。

【００２０】従って、第１及び第２の対数アンプ９及び
１０から出力される映像信号の立ち上がりエッジ成分の
差は、被写体像自体に含まれる立ち上がりエッジ成分と
立ち下がりエッジ成分との差が相殺されているため、純
粋に光学系である撮影レンズ１の前ピン・後ピンによる
差のみによって生じる差である。これらの対数圧縮出力
から得られた積分出力Ａ及びＢの値を用いて、論理制御
部２５により、 Ａ＞Ｂのとき 前ピン Ａ＜Ｂのとき 後ピン といった判断を行ない、これに基づいてモータ５の駆動
回転方向を決定する。また、論理制御部２５において、 ｜Ａ−Ｂ｜＜ｃｏｎｓｔ（一定） ならば合焦 といった判断を行ない、モータ５を停止させるか否かを
決定する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、非線形増幅回路と線形増幅回路により
出力された各映像信号波形における光学系である撮影レ
ンズ１の前ピン及び後ピン状態による差が、撮影する被
写体によって極端に小さくなる場合がある。

【００２２】例えば、低照度及び低コントラストの被写
体の場合である。このような被写体は、非線形増幅回路
が単調増加で入力される映像信号レベルの全領域におい
てダイナミックレンジを有する必要があるため、前記の
ような低照度及び低コントラストの被写体では映像信号
波形の変化が小さく、非線形増幅回路と線形増幅回路と
の差異が生じ難いためである。

【００２３】従って、このような被写体の場合は論理制
御部２５において精度よく合焦状態を検出することが困
難である。

【００２４】また、上記従来例にあっては、画面内或は
画面内に合焦検出を行なうのに都合のよいように定めら
れた特定の領域内に、少なくとも立ち上がりエッジ及び
立ち下がりエッジがそれぞれ１つ以上存在しなければな
らない。そうでない被写体、例えば画面の右半分が白、
左半分が黒といった所謂白黒エッジのような被写体の場
合、画面内に立ち上がりエッジだけしか存在しないた
め、合焦検出することができないという問題点があっ
た。

【００２５】更に、上記従来例にあっては、映像信号の
立ち上がりエッジ成分及び立ち下がりエッジ成分のそれ
ぞれの信号処理過程において、両者をそれぞれ別の包絡
線検波回路１７〜２０及び積分回路２１〜２４で処理を
行なうために、１フィールド期間積分するには、それぞ
れの積分回路２１〜２４に十分なダイナミックレンジを
持たせなければならない。また、積分回路２１〜２４か
ら出力される立ち上がりエッジ成分と、立ち下がりエッ
ジ成分の積分値との差は、そのダイナミックレンジに対
して極くわずかである場合が多く、論理制御部２５にお
いて、これらの信号出力の差を精度よく検出することは
困難であるという問題点があった。

【００２６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的とするところは、低照度及び低コン
トラストの被写体に対しても比較的検出精度が高く、ま
た立ち上がりエッジ或は立ち下がりエッジのみしか存在
しない被写体でも、一般の被写体と同じような精度で合
焦検出を行なえるようにした合焦検出装置を提供するこ
とにある。

【００２７】また、本発明の第２の目的とするところ
は、光学系の前ピン状態及び後ピン状態の検出精度が高
くなり、更に積分回路系のダイナミックレンジを大きく
する必要のない合焦検出装置を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上述した第１の目的を達
成するため本発明の第１発明は、光学系の絞り形状を上
下或は左右に非対称とし、前記光学系によって投影され
た被写体像を撮像素子により電気信号に変換して得られ
る映像信号波形から、前記光学系の絞り形状を非対称と
したことによる前記映像信号波形の変化成分を抽出し、
これにより、被写体像の焦点状態が合焦であるか、或は
至近方向に非合焦であるか、無限方向に非合焦であるか
を検出する合焦検出装置において、映像信号の微分波形
を得る微分回路と、該微分回路の微分波形出力を特定の
時間遅延させる第１の遅延回路と、該第１の遅延回路の
出力を更に遅延させる第２の遅延回路と、前記第１の遅
延回路の出力の最大値を得るピークホールド回路と、該
ピークホールド回路と同じタイミングで前記微分回路の
出力をホールドする第１のサンプルホールド回路と、前
記ピークホールド回路と同じタイミングで前記第２の遅
延回路の出力をホールドする第２のサンプルホールド回
路とを具備し、前記第１のサンプルホールド回路の出力
と、前記第２のサンプルホールド回路の出力とを比較す
ることにより、光学系の焦点状態を判別することを特徴
とするものである。

【００２９】また、上述した第２の目的を達成するため
本発明の第２発明は、光学系の絞り形状を上下或は左右
に非対称とし、前記光学系によって投影された被写体像
を撮像素子により電気信号に変換して得られる映像信号
波形から、前記光学系の絞り形状を非対称にしたことに
よる波形の変化成分を抽出し、これにより被写体像の焦
点状態が合焦であるか、或は至近方向に非合焦である
か、無限方向に非合焦であるかを検出する合焦検出装置
において、非線形増幅された前記映像信号波形の立ち上
がりエッジ成分に対してその第１の包絡線成分を得る第
１の包絡線検波回路と、前記非線形増幅された映像信号
波形の立ち下がりエッジ成分に対して第１の包絡線検波
出力と逆極性の第２の包絡線成分を得る第２の包絡線検
波回路と、線形或は前記非線形増幅とは異なった特性の
非線形増幅された映像信号波形の立ち上がりエッジ成分
に対してその包絡線成分を得る第３の包絡線検波回路
と、前記線形或は前記非線形増幅とは異なった特性の非
線形増幅された映像信号波形の立ち下がりエッジ成分に
対して前記第３の包絡線検波出力と逆極性の第４の包絡
線成分を得る第４の包絡線検波回路とを具備し、前記第
１の包絡線検波回路の出力と前記第２の包絡線検波回路
の出力、及び前記第３の包絡線検波回路の出力と前記第
４の包絡線検波回路の出力とをそれぞれ加算したそれぞ
れの結果を１画面内の決められた領域内で積分したそれ
ぞれの値に基づき、前記光学系により前記撮像素子の撮
像面に投影された被写体像が合焦状態であるか或は至近
方向に非合焦であるか、無限方向に非合焦であるかを判
別することを特徴とするものである。

【００３０】

【作用】第１発明の合焦検出装置は、映像信号の微分波
形の最大値が得られた時点の前後の微分波形の値を比較
することにより合焦検出を行なう。これにより、低照度
及び低コントラストの被写体に対しても比較的検出精度
が高く、また立ち上がりエッジ或は立ち下がりエッジの
みしか存在していない被写体でも一般の被写体と同じよ
うな精度で合焦検出を行なうことができる。

【００３１】また、第２発明の合焦検出装置は、映像信
号波形の立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分
の信号処理過程において、両者をそれぞれ正方向の包絡
線検波出力と負方向の包絡線検波出力として２つの信号
出力を加算しながら積分することにより、１フィールド
期間後の積分値出力は、純粋に１フィールド期間内にお
ける立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分の差
のみの情報として出力されるため、光学系の前ピン状態
及び後ピン状態の検出精度が高くなり、更に積分回路系
のダイナミックレンジを大きくしなくて済む。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図６に基づき
説明する。

【００３３】［第１実施例］図１は、本発明の第１実施
例に係る合焦検出装置の構成を示すブロック図であり、
同図において、３０は光学系である撮影レンズ、３１は
撮影レンズ３０により投影された被写体像を電気信号に
変換する撮像素子、３２は撮像素子３１の出力を適当な
レベルに増幅するプリアンプ、３３はプリアンプ３２の
出力をＮＴＳＣ等の規格化された信号に変換するプロセ
ス回路、３４は映像画面内で合焦検出を行なうための特
定の領域を通過させるゲート回路、３５はゲート回路３
４によってゲートされた映像信号波形を微分する微分回
路（ｄ／ｄｔ）、３６は微分回路３５の微分波形出力の
負方向成分を反転して正方向成分に変換する絶対値回路
（ＡＢＳ）、３７は絶対値回路３６の出力を一定時間遅
延させる第１の遅延回路（ＤＬ）、３８は第１遅延回路
３７の出力を更に一定時間遅延させる第２遅延回路（Ｄ
Ｌ）、３９は第１遅延回路３７によって遅延された微分
波形の最大値を得るピークホールド回路（Ｐ／Ｈ）、４
０はピークホールド回路３９のホールドタイミングに同
期して絶対値回路３６の出力波形をホールドする第１サ
ンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、４１はピークホールド
回路３９のホールドタイミングに同期して第２遅延回路
３８の出力波形をホールドする第２サンプルホールド回
路、４２は第１及び第２サンプルホールド回路４０及び
４１の各出力を検出し、この検出情報を基に光学系であ
る撮像レンズ３０の合焦状態を判別し、該撮像レンズ３
０の駆動方向を決定する論理制御部、４３は撮像レンズ
３０を駆動するモータ、４４は論理制御部４２からの駆
動情報に基づきモータ４３を駆動させるモータ駆動回路
である。

【００３４】次に、上記構成の合焦検出装置の動作を説
明する。

【００３５】撮影レンズ３０により撮像素子３１の撮像
面に投影された被写体像は、撮像素子３１により電気信
号に変換されて映像信号となる。この映像信号は、プリ
アンプ３２により適当なレベルまで増幅され、ゲート回
路３４により映像画面内で合焦検出のために限定された
領域内のみの信号となる。

【００３６】図８に示す絞り形状の光学系を用いて図１
０に示す黒白エッジを撮影した場合、その映像信号波形
は図２のＢのようになるが、撮影レンズ３０の状態が前
ピン状態の場合は図２のＡに示す波形、後ピン状態の場
合は図２のＣに示す波形となる。これらの波形は微分回
路３５により微分波形となり、前ピン、合焦、後ピンの
各状態ではそれぞれ図２のＡ₁，Ｂ₁，Ｃ₁に示す波形と
なる。更に、遅延回路８，９により遅延された波形は、
それぞれ図２のＡ₂，Ｂ₂，Ｃ₂；Ａ₃，Ｂ₃，Ｃ₃に示す波
形となる。映像信号波形が仮りに図２のＢに示す波形の
ような立ち上がりエッジではなく、例えば白から黒へ変
化するパターンの被写体の映像信号の場合、微分回路３
５の出力は負極性となるが、絶対値回路３６により絶対
値化されて同様の波形となる。

【００３７】第１遅延回路３７の出力はピークホールド
回路３９によりその波形の最大値である図２の波形
Ａ₂，Ｂ₂，Ｃ₂の点Ｐがホールドされる。このときのピ
ークホールド回路３９のホールドパルスＰＨＰは、図２
の波形Ａ₂ｐ，Ｂ₂ｐ，Ｃ₂ｐに示すように、それぞれ点
Ｐをホールドしたタイミングで発生する。

【００３８】このホールドパルスＡ₂ｐ，Ｂ₂ｐ，Ｃ₂ｐ
を用いて図１の絶対値回路３６の出力Ａ₁，Ｂ₁，Ｃ₁及
び第２遅延回路３８の出力Ａ₃，Ｂ₃，Ｃ₃をそれぞれ両
サンプルホールド回路４０，４１によってサンプルホー
ルドする。図２に示すＡ₁ｓ，ｂ₁ｓ，Ｃ₁ｓは第１サン
プルホールド回路４０によって、Ａ₃ｓ，Ｂ₃ｓ，Ｃ₃ｓ
は第２サンプルホールド回路４１によってそれぞれホー
ルドされた出力波形である。

【００３９】光学系である撮影レンズ３０の焦点状態が
前ピン状態で、図２のＡのような入力映像信号波形で
は、その微分出力波形は図２のＡ₁〜Ａ₃に示すようにピ
ーク点Ｐに対して左側（時間軸に対して「−」側）の傾
斜が急峻で、右側（時間軸に対して「＋」側）の傾斜が
緩やかである。

【００４０】ここで、図２のＡ₂の波形の点Ｐにおける
タイミングでサンプルホールドされたＡ₁の波形は、第
１遅延回路３７による遅延時間分だけ左方向のレベルを
サンプリングされた波形Ａ₁ｓとなる。また、同様に図
２のＡ₂の波形の点Ｐにおけるタイミングでサンプルホ
ールドされたＡ₃の波形は、第２遅延回路３８による遅
延時間分だけ右方向のレベルをサンプリングされた波形
Ａ₃ｓとなる。

【００４１】この両者の波形Ａ₁ｓとＡ₃ｓとを比較する
と、点Ｐに対して左右の波形の傾きの違いによりサンプ
ルされたレベルが異なり、傾斜の緩やかな方がレベルが
高く、急峻な方がレベルが小さくなり、従って、Ａ₁ｓ
＞Ａ₃ｓとなる。また、逆に光学系の焦点状態が後ピン
状態で図２のＣのような入力映像信号波形では、その微
分出力波形は図２のＣ₁〜Ｃ₃に示すようにピーク点Ｐに
対して左側の傾斜が緩やかで、右側の傾斜が急峻にな
る。

【００４２】ここで、図２のＣ₂の波形の点Ｐにおける
タイミングでサンプルホールドされたＣ₁，Ｃ₃の波形
は、前述の波形Ａ₁，Ａ₃と同様に両遅延回路３７，３８
の遅延時間分だけ左右のレベルをそれぞれサンプリング
された波形Ｃ₁ｓ，Ｃ₃ｓとなる。両者を比較するとＣ₁
ｓ＞Ｃ₃ｓとなる。

【００４３】更に、また、光学系の焦点状態が合焦状態
で図２のＢのような入力映像信号波形では、その微分出
力波形は図２のＢ₁〜Ｂ₃に示すようにピーク点Ｐに対し
て左右の傾斜はほぼ均等である。従って、図２のＢ₂の
波形の点Ｐにおけるタイミングでサンプルホールドされ
たＢ₁，Ｂ₂の波形は、それぞれＢ₁ｓ，Ｂ₃ｓに示すよう
にレベルが殆ど０に等しくなり、Ｂ₁ｓ〜Ｂ₃ｓ〜０とな
る。

【００４４】これらの出力の差は微分波形を直接サンプ
リングしてレベル比較するため、信号レベルの小さな入
力波形に対しても比較的精度よく検出される。また、入
力信号が立ち上がりエッジ或は立ち下がりエッジ成分し
かないものに対しても検出可能である。

【００４５】これらＡ₁ｓ，Ａ₃ｓ，Ｂ₁ｓ，Ｂ₃ｓ，Ｃ₁
ｓ，Ｃ₃ｓに代表される両サンプルホールド回路４０，
４１の出力ＳＨ₁，ＳＨ₂は論理制御部４２に出力され、
該論理制御部４２の内部でＡ／Ｄ変換され、以下のよう
に演算処理される。

【００４６】 ＳＨ₁＜ＳＨ₂ ならば後ピン ＳＨ₁＞ＳＨ₂ ならば前ピン ＳＨ ₁〜ＳＨ₂ ならば合焦 以上の演算結果に基づいて論理制御部４２は光学系であ
る撮影レンズ３０の焦点状態を判断し、該撮影レンズ３
０を合焦状態にさせるようにモータ４３の駆動方向や駆
動・停止の信号をモータ駆動回路４４へ送る。

【００４７】両サンプルホールド回路４０，４１は、例
えば映像信号の１画面毎に周期的にリセットされ、その
度に論理制御部４２はその出力を取り込み、撮影レンズ
３０の合焦動作を続ける。

【００４８】上述した第１実施例は、映像信号の１つの
画面内の１点Ｐを代表点としてサンプリングし演算処理
を行なうものであるが、映像信号にノイズ成分が多く含
まれている場合は、該ノイズの影響により正確な演算結
果が得られない場合がある。

【００４９】このような場合は、画面内の多数の点をサ
ンプリングすることが考えられる。例えは、両サンプル
ホールド回路４０，４１のリセットを水平周期期間毎に
リセットし、画面内の各ライン毎に１点ずつサンプリン
グして論理制御部４２に取り込んでもよい。また、ゲー
ト回路３４によるゲート領域を画面内に複数個設け、そ
れぞれに対応して１点ずつサンプリングすることも考え
られる。

【００５０】［第２実施例］次に、本発明の第２実施例
を図３〜図６に基づき説明する。

【００５１】図３は、本発明の第２実施例に係る合焦検
出装置の構成を示すブロック図であり、同図において、
４５は光学系である撮影レンズ、４６は撮影レンズ４５
により投影された被写体像を電気信号に変換する撮像素
子、４７は撮像素子４６の出力を適当なレベルに増幅す
るプリアンプ、４８はプリアンプ４７の出力をＮＴＳＣ
等の規格化された信号に変換するプロセス回路、４９は
撮影レンズ４５を駆動するモータ、５０は後述する論理
制御部からの駆動情報出力によりモータ４９を駆動する
モータ駆動回路、５１はプリアンプ４７の出力を利得の
異なる２つの出力として得る利得制御回路、５２，５３
は対数アンプ、５４，５５は線形アンプ、５６，５７，
５８，５９は微分回路、６０は第１の微分回路５６の出
力の「＋」方向の包絡線成分を得る第１の包絡線検波回
路、６１は第２の微分回路５７の出力の「−」方向の包
絡線成分を得る第２の包絡線検波回路、６２は第３の微
分回路５８の出力の「＋」方向の包絡線成分を得る第３
の包絡線検波回路、６３は第４の微分回路５９の出力の
「−」方向の包絡線成分を得る第４の包絡線検波回路、
６４及び６５は第１及び第２の包絡線検波回路６０，６
１の出力を加算するための第１及び第２の抵抗、６６及
び６７は第３及び第４の包絡線検波回路６２，６３の出
力を加算する第３、第４の抵抗、６８は第１及び第２の
抵抗６４，６５により加算された包絡線検波出力を１画
面（フィールド）期間積分する第１の積分回路（∫ｖｄ
ｔ）、６９は第１及び第２の抵抗６６，６７により加算
された包絡線検波出力を１画面期間積分する第２の積分
回路（∫ｖｄｔ）、７０は第１及び第２の積分回路６８
及び６９の出力に基づき、撮像素子４６の撮像面に投影
された被写体像の焦点状態を判別し、モータ４９の駆動
方向を決定する論理制御部である。

【００５２】次に、上記構成の合焦検出装置の動作を説
明する。

【００５３】光学系である撮影レンズ４５により被写体
像が撮像素子４６の撮像面に投影され、この撮像素子４
６により電気信号に変換されて映像信号となる。この映
像信号はプリアンプ４７により適当なレベルまで増幅さ
れ、利得制御回路５１によりそれぞれ適度なレベルに増
幅された２つの出力を得る。

【００５４】利得制御回路５１の一方の出力は、第１の
対数アンプ５２及び第１の線形アンプ５４によりそれぞ
れの特性で増幅される。利得制御回路５１のもう一方の
出力も同様に第２の対数アンプ５３及び第２の線形アン
プ５５により増幅される。

【００５５】図４に示すＡ₁及びＡ₂の波形は、それぞれ
第１及び第２の線形アンプ５４及び５５の出力波形の例
である。これらの波形を第３及び第４の微分回路５８及
び５９により微分するとそれぞれＢ₁及びＢ₂に示す波形
となる。

【００５６】図３に示す第１及び第３の包絡線検波回路
６０及び６２は、入力波形の「＋」方向の包絡線成分を
得る回路である。図５にその回路の一例を示す。同図に
おいて、第１の抵抗７１及び電流源７２によりＮＰＮト
ランジスタ７３に適当な「＋」のＤＣバイアスを与え、
第２の抵抗７４及びコンデンサ７５で包絡線のスロープ
の波形を得る。例えば、図４のＢ₂の波形を入力する
と、出力はＣ₂に示す波形となる。

【００５７】また、図３に示す第２及び第４の包絡線検
波回路６１及び６３は、入力波形の「−」方向の包絡線
成分を得る。図６にその回路の一例を示す。同図におい
て、第１の抵抗７６及び電流源７７によりＰＮＰトラン
ジスタ７８に適当な「−」のＤＣバイアスを与え、第２
の抵抗７９及びコンデンサ８０で包絡線のスロープの波
形を得る。例えば、図４のＢ₁の波形を入力すると出力
はＣ₁に示す波形となる。これらの第３及び第４の包絡
線検波回路６２及び６３の出力は、図３における第１、
第２の抵抗６４及び６５により加算され、図４に示すＤ
のような波形を得る。

【００５８】第３及び第４の包絡線検波回路６２及び６
３から得られる図４のＣ₂及びＣ₁に示す波形は、それぞ
れ入力の映像信号波形の立ち上がりエッジ成分の絶対量
と立ち下がりエッジ成分の絶対量とを示す波形であり、
図３における第３及び第４の抵抗６６及び６７により加
算された図４のＤに示す波形は、立ち上がりエッジ成分
と立ち下がりエッジ成分との差に基づく波形である。

【００５９】この図３における第３及び第４の抵抗６６
及び６７で加算された出力は、第２の積分回路６９で１
フィールド期間積分されて、１画面における立ち上がり
エッジ成分と立ち下がりエッジ成分との差の総和が得ら
れ、論理制御部７０でこの値を読み取り、この値が零に
なるように図３における利得制御回路５１の利得を変化
させる。

【００６０】第１及び第２の線形アンプ５４及び５５か
ら得られる立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成
分とは、それぞれ被写体像が持つ立ち上がりエッジ成分
と立ち下がりエッジ成分との差により左右されるもので
あり、光学系である撮影レンズ４５の前ピン及び後ピン
状態によって左右されない。従って、利得制御回路５１
は被写体像の立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ
成分とがそれぞれ均等になるように制御される。

【００６１】これに対して、第１及び第２の対数アンプ
５２及び５３によって対数圧縮された波形は、光学系で
ある撮影レンズ４５の前ピン及び後ピン状態により出力
される立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分と
の比が変化し、利得制御回路７０により撮影レンズ４５
の前ピン状態及び後ピン状態に依存しない被写体像自体
のもつ立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分と
が均等化されたとしても、撮影レンズ４５の前ピン状態
及び後ピン状態に依存する立ち上がりエッジ成分と立ち
下がりエッジ成分との差が残る。

【００６２】この第１及び第２の対数アンプ５２及び５
３のそれぞれの出力は、第１及び第２の線形アンプ５４
及び５５の出力と同様に第１及び第２の微分回路５６，
５７によりそれぞれ微分波形となり、第１の微分回路５
６の出力から第１の包絡線検波回路６０により「＋」方
向の包絡線成分が、第２の微分回路５７の出力から第２
の包絡線検波回路６１により「−」方向の包絡線成分が
それぞれ得られる。

【００６３】これら２つの出力は、第１及び第２の抵抗
６４及び６５により加算された後、第１の積分回路６８
により１フィールド期間毎に積分されて１画面における
撮影レンズ４５の前ピン状態及び後ピン状態のみに依存
する立ち上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分との
差の総和が得られる。

【００６４】以上の２つの包絡線検波出力を加算しなが
ら積分する過程は、前述の第１及び第２の線形アンプ５
４，５５の出力の処理過程と同様に入力の映像信号波形
の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとが画面内にお
いて比較的多く存在する場合でも、両者の差を取りなが
ら積分するために、その１フィールド期間における積分
値出力は比較的大きくはならない。そのために、第１の
積分回路６８の出力ダイナミックレンジ及び論理制御部
７０の入力ダイナミックレンジは広くしなくて済む。ま
た、第１及び第２の包絡線検波回路６０及び６１を経て
第１の積分回路６８により処理された積分値出力は、純
粋に撮影レンズ４５の前ピン及び後ピン状態に依存する
ものであり、従って、この出力結果の大小により撮影レ
ンズ４５の前ピン及び後ピンの判別を行なうことができ
る。

【００６５】以上の判別は、論理制御部７０により行な
い、この情報に基づいて撮影レンズ４５の駆動回転方向
を決定し、モータ駆動回路５０にモータ４９を駆動させ
るための信号を送る。この信号により、モータ駆動回路
５０は、モータ４９に適当な電流を流し、このモータ４
９は撮影レンズ４５を駆動させ、被写体像の合焦状態を
得る。

【００６６】上述した第２実施例において、図３に示す
第１、第２の対数アンプ５２，５３及び第１、第２の線
形アンプ５４，５５は、特定のアンプに限るわけではな
く、第１、第２の対数アンプ５２，５３は非線形特性で
あればよい。

【００６７】また、第１、第２の線形アンプ５４，５５
は、上記に対して異なる特性の非線形特性であればよ
い。例えば、第１、第２の対数アンプ５２，５３の特性
は、図１０のａに示すγ特性、或は図１０のｂに示す２
乗特性であってもよい。同様に、第１、第２の線形アン
プ５４，５５は、図１０のｃ，ｄに示すような逆特性で
あってもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の第１発明の
合焦検出装置によれば、映像信号の微分波形の最大値が
得られた時点の前後の微分波形の値を比較して合焦検出
を行なうことにより、低照度、低コントラストの被写体
に対して比較的検出精度が高くなり、また立ち上がりエ
ッジ成分或は立ち下がりエッジ成分のみしか存在しない
ような被写体に対しても、一般の被写体と同じような精
度で合焦検出を行なうことができる。

【００６９】また、本発明の第２発明の合焦検出装置に
よれば、映像信号波形の立ち上がりエッジ成分と立ち下
がりエッジ成分の信号処理過程において、両者をそれぞ
れ「＋」方向の包絡線検波出力と、「−」方向の包絡線
検波成分として加算しながら積分することにより、立ち
上がりエッジ成分と立ち下がりエッジ成分との差のみが
積分され、１フィールド期間における純粋な立ち上がり
エッジ成分と立ち下がりエッジ成分との差が出力される
ため、光学系の前ピン及び後ピン状態の検出精度が高
く、更に積分回路の出力ダイナミックレンジ及びその出
力値を処理する論理制御部の入力のダイナミックレンジ
は小さくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る合焦検出装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】同装置における映像信号波形を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る合焦検出装置の構成
を示すブロック図である。

【図４】同装置における入力波形と出力波形を示す図で
ある。

【図５】同装置における第１及び第３の包絡線検波回路
の構成図である。

【図６】同装置における第２及び第４の包絡線検波回路
の構成図である。

【図７】従来の合焦検出回路の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】一般的な絞り形状を示す図である。

【図９】前ピン状態と後ピン状態における撮像面の変位
と光量の関係を示す図である。

【図１０】映像信号に含まれる立ち上がりエッジ成分と
立ち下がりエッジ成分とが均等な被写体の場合の出力波
形を示す図である。

【図１１】映像信号に含まれる立ち上がりエッジ成分と
立ち下がりエッジ成分とが均等でない被写体の場合の映
像信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 撮影レンズ（光学系） ２ 撮像素子 １３ 微分回路 １４ 微分回路 １５ 微分回路 １６ 微分回路 １７ 第１の包絡線検波回路 １８ 第２の包絡線検波回路 １９ 第３の包絡線検波回路 ２０ 第４の包絡線検波回路 ３０ 撮影レンズ（光学系） ３１ 撮像素子 ３５ 微分回路 ３７ 第１遅延回路 ３８ 第２遅延回路 ３９ ピークホールド回路 ４０ 第１サンプルホールド回路 ４１ 第２サンプルホールド回路 ４５ 撮影レンズ（光学系） ４６ 撮像素子 ５６ 微分回路 ５７ 微分回路 ５８ 微分回路 ５９ 微分回路 ６０ 第１の包絡線検波回路 ６１ 第２の包絡線検波回路 ６２ 第３の包絡線検波回路 ６３ 第４の包絡線検波回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学系の絞り形状を上下或は左右に非対
   称とし、前記光学系によって投影された被写体像を撮像
   素子により電気信号に変換して得られる映像信号波形か
   ら、前記光学系の絞り形状を非対称としたことによる前
   記映像信号波形の変化成分を抽出し、これにより、被写
   体像の焦点状態が合焦であるか、或は至近方向に非合焦
   であるか、無限方向に非合焦であるかを検出する合焦検
   出装置において、映像信号の微分波形を得る微分回路
   と、該微分回路の微分波形出力を特定の時間遅延させる
   第１の遅延回路と、該第１の遅延回路の出力を更に遅延
   させる第２の遅延回路と、前記第１の遅延回路の出力の
   最大値を得るピークホールド回路と、該ピークホールド
   回路と同じタイミングで前記微分回路の出力をホールド
   する第１のサンプルホールド回路と、前記ピークホール
   ド回路と同じタイミングで前記第２の遅延回路の出力を
   ホールドする第２のサンプルホールド回路とを具備し、
   前記第１のサンプルホールド回路の出力と、前記第２の
   サンプルホールド回路の出力とを比較することにより、
   光学系の焦点状態を判別することを特徴とする合焦検出
   装置。
2. 【請求項２】 光学系の絞り形状を上下或は左右に非対
   称とし、前記光学系によって投影された被写体像を撮像
   素子により電気信号に変換して得られる映像信号波形か
   ら、前記光学系の絞り形状を非対称にしたことによる波
   形の変化成分を抽出し、これにより被写体像の焦点状態
   が合焦であるか、或は至近方向に非合焦であるか、無限
   方向に非合焦であるかを検出する合焦検出装置におい
   て、非線形増幅された前記映像信号波形の立ち上がりエ
   ッジ成分に対してその第１の包絡線成分を得る第１の包
   絡線検波回路と、前記非線形増幅された映像信号波形の
   立ち下がりエッジ成分に対して第１の包絡線検波出力と
   逆極性の第２の包絡線成分を得る第２の包絡線検波回路
   と、線形或は前記非線形増幅とは異なった特性の非線形
   増幅された映像信号波形の立ち上がりエッジ成分に対し
   てその第３の包絡線成分を得る第３の包絡線検波回路
   と、前記線形或は前記非線形増幅とは異なった特性の非
   線形増幅された映像信号波形の立ち下がりエッジ成分に
   対して前記第３の包絡線検波出力と逆極性の第４の包絡
   線成分を得る第４の包絡線検波回路とを具備し、前記第
   １の包絡線検波回路の出力と前記第２の包絡線検波回路
   の出力、及び前記第３の包絡線検波回路の出力と前記第
   ４の包絡線検波回路の出力とをそれぞれ加算したそれぞ
   れの結果を１画面内の決められた領域内で積分したそれ
   ぞれの値に基づき、前記光学系により前記撮像素子の撮
   像面に投影された被写体像が合焦状態であるか或は至近
   方向に非合焦であるか、無限方向に非合焦であるかを判
   別することを特徴とする合焦検出装置。