JPH06205268A - 自動焦点調節装置およびビデオカメラ - Google Patents

自動焦点調節装置およびビデオカメラ

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JPH06205268A
JPH06205268A JP5000509A JP50993A JPH06205268A JP H06205268 A JPH06205268 A JP H06205268A JP 5000509 A JP5000509 A JP 5000509A JP 50993 A JP50993 A JP 50993A JP H06205268 A JPH06205268 A JP H06205268A
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敬三 石黒
Tomonobu Ito
朝信 伊藤
Koichi Toyomura
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    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/18Eye characteristics, e.g. of the iris
    • G06V40/19Sensors therefor

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はビデオカメラなどの画像入力システ
ムの自動焦点調節装置に関するもので、特に高輝度の被
写体に対して誤動作のない、応答性の良い自動焦点調節
装置を提供することを目的とする。 【構成】 高輝度情報を抽出する高輝度検出手段9の出
力を用いレンズ制御部6で被写体状況を判断して、被写
体のコントラスト情報を抽出する焦点検出手段5の出力
を制御し、ステッピングモータ8により自動焦点調節す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラやスチル
カメラなどの焦点調節に関し、特に高輝度被写体の撮影
状態において、撮影すべき被写体の像を最適な焦点位置
に自動的にフォーカシングする自動焦点調節装置とその
自動焦点調節装置を備えたビデオカメラに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラなどの撮像システムにおい
て、重要な機能である自動焦点調節装置(オートフォー
カス)については、既に何種類かの方式が提案・実施さ
れている。その中の1つであるビデオカメラの映像信号
を利用する方式(「山登り方式」と称する)について
は、例えば「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自
動焦点調整」(「NHK技術研究」第17巻 第1号
21頁 昭和40年発行石田他)の論文に詳細に発表さ
れている。また、特願昭63−248198号では「山
登り方式」における山登り始動時の方向判定に撮影レン
ズの一部を光軸方向に振動させて応答性を改善する方式
が開示されている。
【0003】この他に、撮影レンズとは別の光学系を用
い被写体の位相差を検出して自動焦点調節を行う位相差
検出方式の自動焦点調節装置や赤外線などを用い被写体
の距離を測定し自動焦点調節を行ういわゆるアクティブ
方式の自動焦点調節装置などが従来より提案されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上に述べた映像信号を
利用する方式では、撮影レンズを移動させ、被写体の映
像信号に含まれる一定値以上の周波数成分(以後、高周
波成分と称する)のレベルの変化により、ピントを合わ
せるため撮影レンズを移動させるべき方向(以後、合焦
方向と称する)、および合焦位置を検出している。この
方式は映像信号そのものを利用するためアクティブ方式
の自動焦点調節に比べ、合焦精度が高くなる、別の光学
系を必要としないなど多くの長所を有している。
【0005】しかし、蛍光灯などの高輝度の被写体の場
合、高周波成分の量は必ずしも合焦時に大きくならず、
自動焦点調節に誤動作を生じてしまう場合があり、非常
に大きな問題となっていた。この問題は、高周波成分を
抽出するハイパスフィルターのカットオフ周波数が適切
でない(低すぎる)ことが大きな原因である。しかし単
にカットオフ周波数を高くすると、高輝度を含まない一
般被写体を撮影したときに高周波成分の量が少なくなっ
てしまい、低コントラスト、低照度に対して合焦可能な
信号が抽出できなくなってしまう。ゆえに高輝度被写体
に対する自動焦点調節は高輝度情報の的確な判断と、判
断に基づいてどのように信号を処理するかが大きな課題
であった。
【0006】本発明はかかる点に鑑み、高輝度の被写体
に対して誤動作のない、応答性の良い自動焦点調節装置
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】上記目的を達するため
に、本発明の自動焦点調節装置およびビデオカメラは、
被写体を撮影する撮影レンズと、2種類以上のカットオ
フ周波数をもつハイパスフィルターで構成され前記被写
体の焦点情報を検出する焦点検出手段と、前記焦点情報
の検出範囲において輝度成分がある輝度設定値を越える
画像のサンプル点あるいは走査線のカウント値を出力す
る高輝度検出手段と、前記撮影レンズの一部であって、
焦点調節機能を有する焦点調節用レンズ部を前記撮影レ
ンズの光軸上に沿って移動させ焦点調節を行うレンズ駆
動手段と、前記レンズ駆動手段に前記焦点調節用レンズ
部を駆動すべき方向、駆動速度あるいは停止を指示する
レンズ制御部を備えたものである。
【0008】
【作用】本発明は上記した構成によって、高輝度検出手
段の信号で焦点信号検出手段の出力を制御することによ
り、高輝度被写体時の焦点調節用レンズ部の駆動および
停止を実行させることにより、常に誤動作することのな
い安定で応答性の良好な自動焦点調節を実現する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の自動焦点調節装置の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第
1の実施例の構成を示すものである。
【0010】図1において、1はズームレンズであり、
4個のレンズ群より構成されている(各レンズ群は便宜
上各々1枚の凸レンズ、あるいは凹レンズより構成され
る。本図において各々1a〜1dにて示す)。
【0011】被写体2の像はズームレンズ1を介しCC
D3に入力される。カメラプロセス回路4はCCD3よ
り得られる電気信号に各種信号処理を施し、所定の映像
信号(例えばNTSC信号)CO を出力する。焦点検出
手段5はカメラプロセス回路4より出力される輝度信号
Yより撮影レンズ1のピント状態に対応した焦点信号V
Fh、VFlをフィールド周期で演算し、出力する。ここで
輝度信号Yは1フィールドの画像において、焦点検出を
すべき領域でゲートがかけられた信号とする。なお、領
域限定のゲートは焦点検出手段5でかけてもよい。
【0012】レンズ制御部6は焦点検出手段5の過去の
フィールドの焦点信号と現在のフィールド焦点信号との
差分値(△VFh、△VFl)を演算し、この差分値△VF
h、△VFlの符号、絶対値および焦点信号VFh、VFlの
絶対値より撮影レンズの合焦状態を判断し、モータ駆動
部7にステッピングモータ8の駆動速度、および駆動方
向を各々規定するクロック信号、および正逆転信号を供
給する。
【0013】モータ駆動部7はクロック信号、および正
逆転信号に基づきステッピングモータ8を駆動し、ステ
ッピングモータ8はズームレンズ1の第1群1aを所定
の位置まで移動させ、自動焦点調節が実行される。
【0014】以上が基本的な山登り制御の動作説明であ
る。次に高輝度検出手段9の出力結果を用い、駆動条件
を変更した山登り制御の動作説明を行い、本発明の要点
である高輝度時の合焦動作が如何にして達成されるかを
説明する。
【0015】カメラプロセス回路4より出力される輝度
信号Yは、高輝度検出手段9に入力され、まず比較器1
0にて輝度信号Yとレンズ制御部6で設定された一定値
Levとの比較が行われる。比較器10は一定値Lev
より輝度信号Yが大きい場合に「1」、その他の条件で
「0」を出力し、カウンタ11にて画像のサンプル点に
おける高輝度点のカウント数HSが出力される。カウン
ト数HSはレンズ制御部6にて高輝度と判断すべき一定
値と比較され、高輝度の場合「1」、そうでない場合
「0」となる比較信号Sを出力する。
【0016】一方、焦点検出手段5に入力した輝度信号
Yは、低域通過フィルターであるLPF12にてノイズ
をカットされ、図2に示すような、それぞれカットオフ
周波数の異なる高域通過フィルターHPFa13、HP
Fb14、HPFc15で微分される。HPFc15の
出力は検波器16にてピーク値が検波され、焦点信号V
Flをレンズ制御部6へ出力する。HPFa13、HPF
b14の出力はスイッチSW17にて前記比較信号Sが
「1」であればHPFa13の出力、「0」であればH
PFb14の出力が選択され、検波器18にてピーク値
が検波され、焦点信号VFhをレンズ制御部6へ出力す
る。
【0017】画面に高輝度被写体がある場合、図3に示
すようにレンズ1aの動きに対してHPFa13の出力
は合焦点でピークになり、HPFb14の出力は合焦点
以外でピークをもつ。ゆえに高輝度被写体撮影時に比較
信号Sが「1」になりHPFa13の出力が選択されれ
ば、前述の山登り制御により誤動作のない合焦動作が可
能になる。
【0018】なお、比較器10に入力する一定値Lev
は画像の飽和レベルの3/4程度、また高輝度を判定す
るカウント数HLは前サンプル数の約1/10が望まし
い。
【0019】上記実施例では、図1におけるズームレン
ズ1のフォーカス調整に用いるレンズ群を1aとしてい
るが、一般的にインナーフォーカス方式と呼ばれるズー
ムレンズで用いられているレンズ群1b〜1dをフォー
カス調整に用いても良い。
【0020】次に本発明の第2の実施例を以下に述べ
る。図4は本発明の第2の実施例であり、高輝度検出手
段を別の構成にしたものである。高輝度検出手段19以
外は第1の実施例と同じ構成である。
【0021】高輝度検出手段19において、まず輝度信
号Yはピーク検波器20により走査線1ラインにおける
ピーク値Pがホールドされる。これとレンズ制御部6か
らの一定値Levとを比較器21で比較し、一定値Le
vよりピーク値Pが大きい場合に「1」、その他の条件
で「0」を出力し、カウンタ22にて焦点検出範囲にお
ける高輝度の存在する走査線のラインのカウント数HL
が出力される。以降、前述の制御により高輝度時に誤動
作のない合焦動作が可能になる。なお、カウント数HL
による高輝度の判定は、焦点検出範囲の全走査線数の約
1/5のライン数が望ましい。
【0022】以上説明した自動焦点調節装置は撮像素子
を使う撮像システムとして代表的なビデオカメラに用い
れば、動画の録画に対して被写体のボケを感じさせない
高品位な画像を提供できる。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、上記した構
成によって、高輝度検出手段の信号で焦点信号検出手段
の出力を制御することにより、高輝度被写体時の焦点調
節用レンズ部の駆動および停止を実行させ、常に誤動作
することのない安定で応答性の良好な焦点調節を可能と
し、自動焦点調節に極めて優れた効果を有するものであ
る。また撮像素子を用いる代表的な電子機器として、常
に高品位な映像を提供するビデオカメラが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の自動焦点調節装置の構
成図
【図2】第1の実施例の自動焦点調節装置における高域
通過フィルターの周波数特性図
【図3】高輝度被写体撮影時のフォーカス移動にともな
う焦点信号の変化を示す特性図
【図4】本発明の第2の実施例である高輝度検出手段の
ブロック図
【符号の説明】
1 ズームレンズ 2 被写体 3 撮像素子 4 カメラプロセス回路 5 焦点検出手段 6 レンズ制御部 7 モータ駆動部 8 ステッピングモータ 9 高輝度検出手段 10 比較器 11 カウンタ 12 低域通過フィルター 13 高域通過フィルター 14 高域通過フィルター 15 高域通過フィルター 16 検波器 17 スイッチ 18 検波器 19 高輝度検出手段 20 ピーク検波器 21 比較器 22 カウンタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体を撮影する撮影レンズと、前記被写
    体の焦点情報を検出する焦点検出手段と、前記焦点情報
    の検出範囲において輝度成分がある輝度設定値を越える
    画像のサンプル点のカウント値を出力する高輝度検出手
    段と、前記撮影レンズの一部であって、焦点調節機能を
    有する焦点調節用レンズ部を前記撮影レンズの光軸上に
    沿って移動させ焦点調節を行うレンズ駆動手段と、前記
    レンズ駆動手段に前記焦点調節用レンズ部を駆動すべき
    方向、駆動速度あるいは停止を指示するレンズ制御部を
    備え、前記レンズ制御部は前記焦点検出手段の検出結果
    と前記高輝度検出手段の検出結果に基づき前記被写体の
    合焦点へ前記焦点調節用レンズ部を制御することを特徴
    とする自動焦点調節装置。
  2. 【請求項2】レンズ制御部は、高輝度検出手段の出力で
    あるカウント値が一定設定値を越える場合に高輝度撮影
    状態と判断し、被写体の合焦点へ焦点調節用レンズ部を
    制御することを特徴とする請求項1記載の自動焦点調節
    装置。
  3. 【請求項3】高輝度検出手段は、焦点情報の検出範囲に
    おいて輝度成分がある輝度設定値を越える走査線の本数
    のカウント値を出力することを特徴とする請求項1記載
    の自動焦点調節装置。
  4. 【請求項4】焦点検出手段は、少なくとも2種類のカッ
    トオフ周波数をもつハイパスフィルターで構成され、高
    輝度撮影時に前記ハイパスフィルターのうち高いカット
    オフ周波数を持つフィルターの出力をもとに前記レンズ
    制御部が前記被写体の合焦点へ前記焦点調節用レンズ部
    を制御することを特徴とする請求項1記載の自動焦点調
    節装置。
  5. 【請求項5】請求項1から請求項4のいずれかに記載の
    自動焦点調節装置を備えていることを特徴とするビデオ
    カメラ。
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