JPH06217180A - オートフォーカス制御装置 - Google Patents

オートフォーカス制御装置

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JPH06217180A
JPH06217180A JP5006894A JP689493A JPH06217180A JP H06217180 A JPH06217180 A JP H06217180A JP 5006894 A JP5006894 A JP 5006894A JP 689493 A JP689493 A JP 689493A JP H06217180 A JPH06217180 A JP H06217180A
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JP
Japan
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image pickup
circuit
thinning
signal
frequency component
Prior art date
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JP5006894A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Ueda
和彦 上田
Kazuyuki Iijima
和幸 飯島
Yukihiro Yoshida
幸弘 吉田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い動作範囲かつ高精度にAF動作を行う。 【構成】 撮像被写体からのカメラ入射光線は、ステッ
ピングモータ(レンズ駆動手段)1で駆動されるフォー
カスレンズ2を含む光学系で結像され、撮像素子3に入
来する。撮像素子の出力は図示しないプリアンプ等の通
常の前置処理の後、A/D変換器4でA/D変換され、
カメラ回路5に供給されると共に、間引き回路6に供給
される。この間引き回路6では、カメラ撮像データの間
引きを行い時間(位置)圧縮率の異なる多重信号を出力
し、合焦点方向推定回路(マイクロコンピュータ)7に
供給する。そして合焦点方向推定回路7では、上記多重
信号より適切なピント評価値を生成し、従来の山登りA
Fと同様の方法で合焦方向を推定し、ステッピングモー
タ1を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置、特にビデオ
カメラにおけるオートフォーカス装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラにおけるオートフォーカス
( 以下、AFと略す)としてコントラスト検出方式、通
称「山登りAF方式」が広く知られている。以下に、こ
の「山登りAF方式」について簡単に説明する。
【0003】ビデオカメラ等の撮像装置において、一般
に光学系のピントが合うほど撮像素子から得られる信号
は高い周波数成分を多く含むようになる。従って、上記
光学系を通った撮像素子から得られる信号に含まれる高
い周波数成分を観測し、そのレベルが大きくなるように
上記光学系のフォーカスレンズを駆動すればAF動作が
行なえる。このようなAF方式を「山登りAF」と呼
ぶ。
【0004】従来の山登りAFの構成例を図6に示す。
この図において、光学系→撮像素子→処理回路→光学系
のループを構成している。
【0005】すなわち図において、撮像素子から出力さ
れたビデオ信号はカメラ信号処理回路に供給されると同
時にHPFにも供給され高域成分を抽出される。この高
域成分は検波回路で検波され1フィールド当たり1つの
ピント評価値となる。ピント評価値はマイクロコンピュ
ータに供給され、マイクロコンピュータでは下述するル
ールに従ってレンズ制御情報を算出する。
【0006】マイクロコンピュータでの動作のフローチ
ャートを図7に示す。これらの処理は大別して以下の3
つのフェーズに分かれる。
【0007】(1)移動の開始 AF動作の必要性がある時は、フォーカスレンズをとり
あえずどちらかに少し動かしてみる。移動によりピント
評価値が増えた場合はさらに同じ方向にフォーカスレン
ズを動かし、ピント評価値が減った場合は反対方向にフ
ォーカスレンズを動かす。 (2)レンズ移動 ピント評価値が増え続ける間、フォーカスレンズを同じ
方向に動かし続ける。 (3)頂上の検出と移動の終了 ピント評価値が減少に転じた時はフォーカスレンズを少
し戻して停止させる。
【0008】このように山登りAFは測距用デバイスを
新たに付加する必要なく、高精度にAF動作が行なえる
ため広い分野に応用可能である。
【0009】一般的に、フォーカスレンズの位置と撮像
素子出力の所定帯域成分を検波して得られる従来のピン
ト評価値の関係は図8に示したように合焦フォーカスレ
ンズ位置を原点とする正規分布関数状の特性を示す。
【0010】ところで、「検出する帯域を変化させた時
のレンズ位置」対「ピント評価値」の関係(以下ピント
評価曲線と呼ぶ)を図9に示す。この図から判るよう
に、低い周波数帯から得られたピント評価値を用いた場
合ほどピント曲線はなだらかになる。また、高い周波数
帯から得られたピント曲線は合焦位置付近で急激に変化
するが合焦位置から離れると平坦になる。
【0011】このように、広い範囲でAF動作可能であ
り、かつ、高精度にAF動作を行うには、一つの帯域の
みに注目しても難しい。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従って、広い範囲でA
F動作を行うためには、ピントずれの度合いが少ない場
合は高い周波数帯から得られたピント評価値、ピントず
れの度合いが大きい場合は低い周波数帯から得られたピ
ント評価値を用いる必要がある。
【0013】しかし、このような複数のピント評価値生
成特性を実現し、各特性に適したAF処理を行うのはハ
ード的・ソフト的に規模が大きくなる。
【0014】また、AF動作の厳しい光学系が大きくぼ
けた場合では、被写体信号成分に対してランダムノイズ
成分が大きく生成されたピント評価値の品質は低いもの
になり、AF動作が不安定になる。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
みてなされたものであり、撮像素子の相対的結像位置を
外部制御信号により変化できる光学系、撮像信号の高域
成分に応じて合焦点方向を推定し上記光学系を駆動する
手段、を有する従来の山登りオートフォーカス制御装置
において、(a)撮像素子から得られた撮像信号を撮像
面内の少なくとも1方向に1種類以上の時間(位置)比
率での間引きを行い、元信号および間引かれた各信号を
上記合焦点方向推定回路に供給する手段、または、
(b)撮像素子から得られた撮像信号を撮像面内の少な
くとも1方向に所定の時間(位置)比率での間引きを行
い、間引かれた各信号を上記合焦点方向推定回路に供給
する手段、上記間引き回路の間引き率をボケ量に応じて
決定する手段、を有し、ボケ量の小さい時は間引き率を
少なく、ボケ量の大きい時は間引き率を大きく間引きを
行った信号をもとに合焦点方向を推定し上記光学系を駆
動する。
【0016】
【作用】これにより、ハード的・ソフト的な規模の増大
なしに、広い動作範囲かつ高精度にAF動作を行ことが
できる。また、光学系が大きくぼけた場合でもランダム
ノイズ成分の影響が低減され、AF動作安定性が向上す
る。
【0017】
【実施例】図1に本発明の第一実施例のブロック図を示
す。
【0018】撮像被写体からのカメラ入射光線は、ステ
ッピングモータ(レンズ駆動手段)1で駆動されるフォ
ーカスレンズ2を含む光学系で結像され、撮像素子3に
入来する。撮像素子の出力は図示しないプリアンプ等の
通常の前置処理の後、A/D変換器4でA/D変換さ
れ、カメラ回路5に供給されると共に、間引き回路6に
供給される。
【0019】この間引き回路6ではカメラ撮像データの
間引きを行い時間(位置)圧縮率の異なる多重信号を出
力し合焦点方向推定回路(マイクロコンピュータ)7に
供給する。そして合焦点方向推定回路7では該多重信号
より適切なピント評価値を生成し従来山登りAFと同様
の方法で合焦方向を推定しステッピングモータ1を駆動
する。
【0020】図2は間引き回路での処理を示すものであ
る。
【0021】まず、A/D変換された撮像データ(サン
プリング周波数:fs)は fs/4 以上の信号成分を阻止す
るLPF8により帯域制限された後、フリップフロップ
9にて 1/2に間引かれてメモリー10にバッファリング
される。
【0022】次に、バッファリングされたデータはサン
プリング周波数:fsで読み出され、再び、上記 fs/4 以
上の信号成分を阻止するLPF8により帯域制限された
後、フリップフロップ9にて 1/2に間引かれてメモリー
10にバッファリングされる。この処理をボケ量推定回
路で決定された回数再帰的に行う。
【0023】そして、LPF8の入力信号又はメモリー
10の出力を合焦点方向推定回路7に供給する。本回路
における撮像信号と間引かれたデータのタイミングを図
3に示す。
【0024】例えば、有効画素数768の撮像素子を用
い、タップ数5のLPF8入力部から出力した場合は、 データ1:間引かれていないデータ データ数:46
1 データ2:1/2 に間引かれたデータ データ数:22
9 データ3:1/4 に間引かれたデータ データ数:11
3 データ4:1/8 に間引かれたデータ データ数: 5
5 データ5:1/16に間引かれたデータ データ数: 2
6 が順に出力される。
【0025】間引き回路出力は一括してカットオフ周波
数fcのHPFに供給され高域成分を抽出される。データ
1(間引かれていないデータ)に対するHPFのカット
オフ周波数をfc、撮像素子の駆動周波数をfsとすると、
HPF出力の各データの抽出帯域は、 データ1: fc 〜 fs/2 データ2: fc/2 〜 fs/4 データ3: fc/4 〜 fs/8 データ4: fc/8 〜 fs/16 データ5: fc/16 〜 fs/32 となる。
【0026】HPF出力は合焦方向推定回路7に供給さ
れる。合焦方向推定回路7では各データの絶対値の最大
値t1,t2,t3,t4,t5を求める。t1,t2,t3,t4,t5は他の走査
信号から得られるt1〜t5と平均化され、ピント評価値T
1,T2,T3,T4,T5を得る。
【0027】さらにフォーカスレンズ2を光軸方向に微
小移動した前後のピント評価値Ta1,Ta2,Ta3,Ta4,Ta5 と
Tb1,Tb2,Tb3,Tb4,Tb5 より差分演算を行い、差分値D1,D
2,D3,D4,D5(Dn=Tan-Tbn; n=1〜5)を得る。
【0028】これらを比較し以下のルールをもとに差分
値を選択する。 ルール1 ピント評価値Tan,Tbn; n=1〜5 の大きさの大
きい nを選ぶ。 ルール2 差分値の大きい nを選ぶ。 ルール3 ピント評価値の大きさがしきい値以下の場合
は n=5とする。
【0029】そして、選択された差分値をもとに従来A
Fと同様な手段でフォーカスレンズ2を動かすべき方向
を判定する。即ち、 Dn≧0 ⇒ 同方向にフォーカスレンズ2を動かす。 Dn<0 ⇒ 反対方向にフォーカスレンズ2を動かす。
【0030】このように本実施例では同一のフィルタ・
検波回路を使用して複数帯域から求められたピント評価
値を同時に得ることができ、AF動作範囲を広げること
ができる。また、必要帯域に制限したためAF動作不安
定の原因であるランダムノイズの影響を抑えることがで
き、光学系が大きくぼけた場合もAF動作安定性が向上
する。
【0031】尚、本実施例では上述の説明から明らかな
ように、AF検出領域の最大の大きさは1水平走査期間
の 1/2に相当する大きさ(有効画面の約60%)である
が、検出領域を画面全体に広げるには、例えば上記間引
き回路を2個用い線順次処理すれば良い。
【0032】第二実施例ではシグナルプロセッサによる
ソフト処理を用いて二次元の間引き処理を行った例を示
す。
【0033】図4に本実施例のブロック図を示す。第一
実施例と共通の部分は同一の番号を付し説明を省略す
る。
【0034】A/D変換器4出力は1フィールドバッフ
ァメモリ11に一時記憶される。このデータはシグナル
プロセッサ12により、後述する方法で水平・垂直方向
に所定の間引き率で間引かれ、合焦点方向推定回路7お
よび間引き率決定回路13に供給される。合焦点方向推
定回路7では第一実施例と同様の処理を行いフォーカス
レンズ2を駆動する。
【0035】図5に本実施例のシグナルプロセッサ12
での間引き処理のフローチャートを示す。
【0036】初期設定後、バッファメモリ11内データ
を(kmax + 1)タップのローパスフィルタ(特性は第一
実施例と同じ)を水平方向にかけデータを 1/2に間引
き、再びバッファメモリ12に前詰めに書き込む。この
処理を水平映像期間毎に行う。この結果バッファメモリ
内には水平方向に半分に間引かれたデータがストアされ
る。
【0037】上記水平方向間引き処理を間引き率決定回
路13から与えられた回数行い、水平方向に所定の間引
き率で間引かれた信号を得る。
【0038】垂直方向にも同様の処理を行い、水平・垂
直方向に所定の間引き率で間引かれた信号を得て、合焦
点方向推定回路7および間引き率決定回路13に供給さ
れる。
【0039】合焦点方向推定回路7では従来山登りAF
と同様の処理を行いフォーカスレンズ2を駆動する。
【0040】間引き率決定回路13では上記間引き回路
出力をフィルタリング・検波したピント評価値とフォー
カスレンズの光軸方向の微小移動前後のピント評価値の
差分値をもとに以下に示す処理から間引き数を決定す
る。
【0041】1).ピント評価値<規定値A⇒ 間引き数
←間引き数+1 2).ピント評価値≧規定値A かつ 差分値/ピント評
価値<規定値B⇒ 間引き数←間引き数−1 但し、間引き数初期値は0
【0042】このように、本実施例では同一のフィルタ
に複数の特性を与えることができ、AF動作範囲を広げ
ることができる。また、合焦点方向推定回路7への入力
データが平均的に低減したため、以降の処理量も低減す
る。さらに、水平・垂直方向に必要帯域に制限したため
AF動作不安定の原因であるランダムノイズを大幅に低
減でき、光学系が大きくぼけた場合もAF動作安定性が
向上する。
【0043】尚、本実施例の間引き処理は水平方向・垂
直方向に順次処理で行っているが、同時に行っても構わ
ない。また、バッファメモリは必ずしも1フィールド分
必要ではなく後段回路へのデータの受渡しがうまく行え
られれば少ない容量でも構わない。さらに、間引き率決
定回路に別の情報、例えば被写体スペクトラム変位や過
去のピント評価情報を用いる方法も考えられる。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、同一のピント評価生成
手段を用いて複数の特性を有するピント評価値を生成で
き従来山登りAFの動作範囲を拡大することができる。
また、ランダムノイズを低減することができ、特に光学
系が大きくぼけた場合の動作安定性も向上する。さら
に、合焦点推定回路に必要充分なデータを供給すること
により演算量も低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるオートフォーカス制御装置の第一
実施例の構成図である。
【図2】第一実施例の要部を成す間引き回路の構成図で
ある。
【図3】第一実施例の間引き回路のデータタイミングを
示す図である。
【図4】本発明によるオートフォーカス制御装置の第二
実施例の構成図である。
【図5】第一実施例の間引き処理のフローチャートを示
す図である。
【図6】従来の山登りAFの構成を示す図である。
【図7】従来の山登りAFの処理のフローチャートを示
す図である。
【図8】レンズ位置とピント評価値の関係を示す線図で
ある。
【図9】ピント評価値検出帯域とピント評価曲線の関係
を示す線図である。
【符号の説明】 1 ステッピングモータ(レンズ駆動手段) 2 フォーカスレンズ 3 撮像素子 4 A/D変換器 5 カメラ回路 6 間引き回路 7 合焦点方向推定回路(マイクロコンピュータ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子の相対的結像位置を外部制御信
    号により変化できる光学系、 撮像信号の高域成分に応じて合焦点方向を推定し上記光
    学系を駆動する手段、を有するオートフォーカス制御装
    置において、 撮像素子から得られた撮像信号を撮像面内の少なくとも
    1方向に1種類以上の時間(位置)比率での間引きを行
    い、元信号および間引かれた各信号を上記合焦点方向推
    定回路に供給する手段を有することを特徴とするオート
    フォーカス制御装置。
  2. 【請求項2】 撮像素子の相対的結像位置を外部制御信
    号により変化できる光学系、 撮像信号の高域成分に応じて合焦点方向を推定し上記光
    学系を駆動する手段、を有するオートフォーカス制御装
    置において、 撮像素子から得られた撮像信号を撮像面内の少なくとも
    1方向に所定の時間(位置)比率での間引きを行い、間
    引かれた各信号を上記合焦点方向推定回路に供給する手
    段、 上記間引き回路の間引き率をボケ量に応じて決定する手
    段、 を有することを特徴とするオートフォーカス制御装置。
  3. 【請求項3】 上記合焦点方向推定回路は高域成分抽出
    回路を有し、該高域成分抽出回路より得られる複数の高
    域成分をもとに合焦点方向を推定することを特徴とする
    上記請求項1記載のオートフォーカス制御装置。
  4. 【請求項4】 上記合焦点方向推定回路は高域成分抽出
    回路を有するとともに、少なくとも該高域成分抽出回路
    より得られた高域成分をもと間引き率を決定することを
    特徴とする上記請求項2記載のオートフォーカス制御装
    置。
  5. 【請求項5】 上記撮像面内の少なくとも1方向は、該
    撮像素子面内の主走査方向および副走査方向であること
    を特徴とする上記請求項1または2記載のオートフォー
    カス制御装置。
JP5006894A 1993-01-19 1993-01-19 オートフォーカス制御装置 Pending JPH06217180A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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