JPH06311417A

JPH06311417A - 焦点制御装置

Info

Publication number: JPH06311417A
Application number: JP5120517A
Authority: JP
Inventors: Seiya Okubo; 盛也大久保; Sukeyoshi Konno; 祐喜紺野; Yoshikazu Sato; 義和佐藤
Original assignee: Philips Japan Ltd
Current assignee: Philips Japan Ltd
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】低照度の特性を持つ交流成分に関するノイズ
の影響を回避し、そして高照度かつ低コントラストの特
性を持つ交流成分の変化が忠実に反映する積分値を生成
する焦点制御装置を提供する。【構成】減算率変更手段２０は、交流成分Ｓ１に係る
照度をパラメータＰを参照して判断する。減算率変更手
段２０は、低照度である判断を下した場合、減算回路１
９の減算率を第１の減算率に設定する。さらに、減算率
変更手段２０は、高照度かつ低コントラストである判断
を下した場合、減算回路１９の減算率を第２の減算率に
設定する。そして減算率変更手段２０は、低照度、高照
度かつ低コントラスト以外の判断を下した場合、減算回
路１９の減算率を第３の減算率に設定する。この結果、
照度に応じた適切な積分値を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズの焦点を決定す
る際に参照する積分値を、画像信号の交流成分に基づい
て生成する焦点制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラ等には、被写体に対する焦
点合わせを自動的に行う焦点制御装置が搭載されてい
る。この焦点制御装置がレンズの焦点を決定する方式は
各種存在するが、その一つに、画像信号から交流成分を
抽出し、この交流成分の積分値（評価値）算出し、この
積分値を基にレンズの焦点を決定する方式がある。ここ
では、積分値を算出してレンズの焦点を決定する焦点制
御装置について話しを進める。

【０００３】図５に、従来の焦点制御装置に係るブロッ
ク図を示す。図において、レンズ１が出力する光学情報
は、ＣＣＤ２において電気信号に変換される。ＣＣＤ２
が出力する電気信号は、アナログ・ディジタル変換器
（Ａ／Ｄ）３においてアナログ形態からディジタル形態
に変換される。ディジタル形態に変換された電気信号
を、ここでは画像信号Ｓと呼ぶことにする。画像信号Ｓ
は、レンズ１の焦点を被写体に合わせる、いわゆる合焦
処理の制御を行う焦点制御装置４に入力すると同時に、
例えば絞り調整の制御を行う図示しない装置等に供給さ
れる。

【０００４】焦点制御装置４は、ハイパスフィルタ（Ｈ
ＰＦ）５と、交流成分供給回路６と、積分回路７とを有
している。ハイパスフィルタ５は、画像信号Ｓの交流成
分Ｓ１を抽出するディジタルフィルタである。なお、交
流成分Ｓ１は、例えば輝度信号成分から構成される。交
流成分供給回路６は、交流成分Ｓ１に対応する交流成分
Ｓ２を積分回路７に向けて出力する回路である。なお交
流成分Ｓ２は、交流成分Ｓ１に一致する場合と、過去に
出力した交流成分Ｓ２の記憶値である交流成分Ｓ３に一
致する場合がある。交流成分供給回路６において、交流
成分Ｓ３は、予め設定された一定の周期毎に減算され
る。交流成分Ｓ２として、交流成分Ｓ１と交流成分Ｓ３
の何れを出力するかは、交流成分Ｓ１と交流成分Ｓ３と
を比較の結果決定する。即ち、信号レベルの大きい何れ
かが出力される。

【０００５】積分回路７が算出した交流成分供給回路６
から出力される交流成分Ｓ２の積分値Ｉを算出する回路
である。積分回路７の積分値Ｉは、制御回路８に供給さ
れる。制御回路８は、積分値Ｉを参照してレンズ１の焦
点を所定の被写体の位置に設定するプロセッサ等から構
成される回路である。

【０００６】以上の構成における焦点制御装置４の動作
を、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、従
来の焦点制御装置４の第１の動作説明図である。図は、
被写体が十分な照度及びコントラストを持ち、かつ被写
体の一部が極端に高輝度である場合の、交流成分Ｓ１と
交流成分Ｓ２との関係を示したものである。さらに具体
的には、走査線１本分の輝度分布を示したもので、縦軸
は信号レベルＬを示し、横軸は時間ｔ（走査位置）を示
す。なお、極端に高輝度の被写体の例としては、光源を
挙げることができる。交流成分供給回路６は、ハイパス
フィルタ５から交流成分Ｓ１が出力される度に、交流成
分Ｓ１と、記憶した交流成分Ｓ３とを比較し、信号レベ
ルの高い何れかを交流成分Ｓ２として積分回路７に出力
する。なお、交流成分Ｓ３は、所定の周期で、値が減算
される。

【０００７】図示した例では、タイミングｔ₃（ｔ₁₃）
において、高輝度の被写体を示す信号レベルの高い交流
成分Ｓ１が発生している。このため、交流成分Ｓ２が、
タイミングｔ₃〜ｔ₁₁の間、交流成分Ｓ１の値を反映し
ない非常に大きな値に設定されている。タイミングｔ₁₃
以降においても同様の事態が予想される。なお、交流成
分３の減算は、２タイミング（２クロック）毎に実施さ
れる。交流成分Ｓ２が大きな値を維持するということ
は、タイミングｔ₃〜ｔ₁₁の間に、傾斜がなだらかで、
かつ高さの高い積分値Ｉの山が生成される。このような
山が生成されると、制御回路８は、タイミングｔ₃に対
応する高輝度の被写体の近傍にレンズ１の焦点を設定
し、合焦動作を停止する。

【０００８】次に、図７は、従来の焦点制御装置４の第
２の動作説明図である。図中ａ側は、低照度の特性を持
つ交流成分Ｓ１が交流成分供給回路６に供給された場合
の波形で、ノイズレベルＬ_Nを僅かに超えるタイミング
ｔ₁〜ｔ₃，ｔ₇〜ｔ₉，ｔ₁₃〜ｔ₁₅の間以外は、ノイズレ
ベルＬ_Nの交流成分Ｓ２が出力される。即ち、タイミン
グｔ₃〜ｔ₇，ｔ₉〜ｔ₁₃の間は、ノイズの信号レベルが
反映した交流成分Ｓ２が発生する。図中ｂ側は、高照度
かつ低コントラストの特性を持つ交流成分Ｓ１が交流成
分供給回路６に供給された場合の波形で、信号レベルの
計時変化が非常に少ないという特性を持つ。

【０００９】従来の焦点制御装置４は、交流成分Ｓ１に
極端に高輝度の被写体に対応する信号レベルが含まれる
場合、この被写体の近傍にレンズ１の焦点を設定し、合
焦動作を停止してしまう。極端に高輝度の被写体は、光
源である場合が想定され、撮影者が合焦を望む所望の被
写体は他に存在する場合が多い。しかし、レンズ１の焦
点が、高輝度の被写体の近傍に設定されるため、所望の
被写体がぼけてしまうという問題が生じていた。

【００１０】また、交流成分Ｓ１が低照度特性を持つ場
合、ノイズレベルを超える信号レベルを交流成分Ｓ２に
反映させた後は、ノイズレベルの影響を回避するため、
この信号レベルが反映した交流成分Ｓ２を長く出力し続
けることが望まれていた。さらに、交流成分Ｓ１が高照
度かつ低コントラストの特性を持つ場合、交流成分Ｓ１
の経時変化が非常に少ないため、交流成分Ｓ１の変化を
忠実に反映した交流成分Ｓ２を出力することが望まれて
いた。しかし、従来の焦点制御装置４は、比較的撮影条
件が良い場合の交流成分Ｓ１の特性を想定して交流成分
Ｓ１と交流成分Ｓ２（交流成分Ｓ３）の関係を想定して
いた。このため、低照度または高照度かつ低コントラス
トの場合には、レンズ１の所望の焦点を設定できる積分
値Ｉを得られないという問題が生じていた。

【００１１】

【発明の目的及び概要】本発明の目的は、極端に高輝度
の信号レベルを排除することにより、高輝度の被写体以
外の所望の被写体の位置に、正確にレンズの焦点を合焦
できる焦点制御装置を提供する。さらなる本発明の目的
は、低照度の特性を持つ交流成分に関しては、ノイズの
影響を回避した積分値が得られ、そして高照度かつ低コ
ントラストの特性を持つ交流成分に関しては、この交流
成分の変化が忠実に反映した積分値を得られる焦点制御
装置を提供する。

【００１２】第１の発明は、レンズの焦点を決定する際
に参照する積分値を、画像信号に基づいて生成する焦点
制御装置において、前記画像信号の信号レベルの内、予
め設定された輝度を超える高輝度の信号レベルを特定す
る閾値を超えた場合、当該信号レベルを当該閾値に対応
する値に設定するリミッタを備えたことを特徴とするも
のである。第１の発明によると、高輝度の被写体を示す
信号レベルが排除された交流成分を生成することがで
き、結果として高輝度の信号レベルを回避した積分値を
提供できる。

【００１３】第２の発明は、レンズの焦点を決定する際
に参照する積分値を生成する積分回路に、画像信号の交
流成分を供給する交流成分供給回路を有す焦点制御装置
において、前記交流成分供給回路は、前記積分回路に出
力した交流成分の信号レベルを記憶し、かつ当該信号レ
ベルの減算を行う減算回路と、新たに入力する交流成分
の信号レベルと、前記減算回路が記憶する交流成分の信
号レベルとを比較し、何れか信号レベルの大きい当該何
れかの交流成分を選択し、前記積分回路に出力する比較
回路と、前記画像信号が、低照度で撮影された画像を示
す第１の状態の場合、前記減算回路の減算率を予め設定
された基本減算率よりも低い値に設定し、前記画像信号
が、高照度かつ低コントラストで撮影された画像を示す
第２の状態の場合、前記減算率を前記基本減算率よりも
高い値に設定し、前記画像信号を示す画像が、前記第１
及び第２の状態以外の第３の状態の場合、前記減算率を
前記基本減算率に設定する減算率変更手段とを備えたも
のである。第２の発明によると、被写体の照度に応じ
て、適切な信号レベルの交流成分を積分回路に供給する
ことができ、結果として照度に応じた適切な積分値を提
供することができる。

【００１４】

【実施例】図１に、第１の発明の係るブロック図を示
す。図に示した第１の発明に係る焦点制御装置９は、図
５に示した焦点制御装置４同様に、Ａ／Ｄ３（図５）か
ら画像信号Ｓを受け入れ、制御回路８（図５）に積分値
Ｉを出力する回路である。

【００１５】図１において、焦点制御装置９は、リミッ
タ１０、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１、交流成分供
給回路１２、そして積分回路１３を有す。ハイパスフィ
ルタ１１、交流成分供給回路１２、そして積分回路１３
は、図５において説明した構成と同一である。リミッタ
１０は、入力する画像信号Ｓの信号レベルが予め設定さ
れた閾値Ｌ_Rを超える場合、この信号レベルの値を閾値
Ｌ_Rに設定する回路である。この閾値Ｌ_Rは、たとえばＡ
／Ｄ３が出力可能なディジタル値の１／２の値に設定さ
れる。

【００１６】ここで、焦点制御装置９の動作を、図２を
参照しながら説明する。図２は、第１の発明に係る動作
説明図である。図に示した交流成分Ｓ１は、先に図６に
示した交流成分Ｓ１に対応する波形で、リミッタ１０
は、閾値Ｌ_Rを超える信号レベルが発生したタイミング
ｔ₃及びｔ₁₃の信号レベルを、閾値Ｌ_Rに設定している。
このため、タイミングｔ₁，ｔ₃、ｔ₅、ｔ₇，ｔ₁₁，ｔ₁₃
において、交流成分Ｓ１の値を反映した交流成分Ｓ２が
出力される。即ち、第１の発明によると、高輝度の信号
レベルによって交流成分Ｓ２に交流成分Ｓ１が反映しな
い事態を減少させることができ、傾斜がなだらかで、か
つ高さの高い積分値Ｉの山の生成が回避される。

【００１７】次に、図３に、第２の発明に係るブロック
図を示す。図に示した第２の発明に係る焦点制御装置１
４は、図５に示した焦点制御装置４同様に、Ａ／Ｄ３
（図５）から画像信号Ｓを受け入れ、制御回路８（図
５）に積分値Ｉを出力する回路である。

【００１８】図３において、焦点制御装置１４は、ハイ
パスフィルタ（ＨＰＦ）１５、交流成分供給回路１６、
そして積分回路１７を有す。ハイパスフィルタ１５及び
積分回路１７は、図５において説明した構成と同一であ
る。

【００１９】交流成分供給回路１６は、比較回路１８、
減算回路１９、減算率変更手段２０、そしてスイッチ
（ＳＷ）２１を有している。減算回路１９は、積分回路
１７に向けて出力する交流成分Ｓ２を記憶し、かつ記憶
内容（交流成分Ｓ３）の減算結果を比較回路１８に向け
て出力する回路である。比較回路１８は、交流成分Ｓ３
と交流成分Ｓ１との比較を行い比較結果に基づいてスイ
ッチ（ＳＷ）２１を制御する回路である。スイッチ２１
は、交流成分Ｓ１が供給される端子Ｈと、交流成分Ｓ３
が供給される端子Ｌの何れかを、積分回路１７（減算回
路１９）に接続するスイッチである。比較回路１８は、
交流成分Ｓ１と交流成分Ｓ３とを比較した結果、交流成
分Ｓ１の値が交流成分Ｓの値よりも大きい場合には端子
Ｈを有効に設定し、交流成分Ｓ３の値が大きい場合には
端子Ｌを有効に設定するスイッチ２１を制御する。端子
Ｈが有効に設定されるということは、交流成分Ｓ２は交
流成分Ｓ１と一致する。端子Ｌが有効に設定されるとい
うことは、交流成分Ｓ２は交流成分Ｓ１と一致する。

【００２０】減算率変更手段２０は、減算回路１９にお
ける交流成分Ｓ３の減算率を所望の値に設定する回路で
ある。この減算率変更手段２０における演算率の制御
は、一定周期で入力するクロックＣＬと、レンズ１（図
５）に入力する光学像の照度（撮影状態）を特定するた
めのパラメータＰ、そして比較回路１８の出力を基に実
施される。

【００２１】パラメータＰは、例えば自動絞り回路のＡ
ＧＣがオンである場合、即ち低照度の撮影状態である第
１の状態を示す情報と、さらには自動絞り回路が一定値
以上の評価値を持ち（高照度）、かつ積分回路１７の積
分値Ｉが一定値以下（低コントラスト）の撮影状態であ
る第２の状態を示す情報と、第１及び第２の何れの状態
にも該当しない第３の状態を示す情報の何れかが設定さ
れるもので、例えば制御回路８（図５）が自動絞り回路
の動作状態及び積分値Ｉの監視を行い生成する。

【００２２】この減算率変更手段２０は、たとえばパラ
メータＰが第３の状態を示す場合、クロックＣＬが２ク
ロック入力する度に、減算回路１９に減算の指示を出
す。また、パラメータＰが第１の状態を示す場合、クロ
ックＣＬが４クロック入力する度に、減算の指示を出
す。そして、パラメータＰが第２の状態を示す場合、ク
ロックＣＬが１クロック入力する度に、減算の指示を出
す。なお、減算率変更手段２０がクロックの計数を開始
する起点は、比較回路１８が端子Ｈを有効に設定した時
点である。

【００２３】結果として、第３の状態の減算率を基本減
算率とすると、第１の状態では、基本減算率の１／２倍
の第１の減算率が設定される。そして第２の状態では、
基本減算率の２倍の第２の減算率が設定される。第１の
減算率は、基本減算率と同じ値の減算値を得るために
は、２倍の時間が必要になる。同様に第２の減算率は、
１／２倍の時間で基本減算率と同じ減算値を得ることが
できる。なお、減算回路１９は、減算指示を受け付ける
と、交流成分Ｓ３の値を１単位、例えば記憶値を“１”
減算する。

【００２４】ここで図４を参照しながら、図３に示した
焦点制御装置１４の動作説明を行う。図４は、第２の発
明に係る動作説明図である。図中ａ側は、低照度の特性
を持つ交流成分Ｓ１が交流成分供給回路６に入力した場
合の波形である。即ち減算率変更手段２０は、パラメー
タＰの内容から、第１の状態を検出し、第１の減算率を
設定する。即ち、減算回路１９は、クロックＣＬが４ク
ロック発生する度に減算指示を受けて減算を実施する。
このため、減算回路１９は、タイミングｔ₁において交
流成分Ｓ３の減算を実施すると、その後タイミング
ｔ₅，ｔ₁₁において減算が実施される。図中の波形を例
に取ると、タイミングｔ₁〜ｔ₅，ｔ₇〜ｔ₁₁，ｔ₁₃〜に
おいて、ノイズレベルを上回る信号レベルの交流成分Ｓ
１を反映した交流成分Ｓ２が出力される。即ち、ノイズ
レベルが反映した交流成分Ｓ２は、タイミングｔ₅〜
ｔ₇，タイミングｔ₁₁〜ｔ₁₃の間のみに限定され、少な
くとも３クロック分は、野路レベルの影響を受けない交
流成分Ｓ２を出力することができる。言い換えれば、野
路レベルを僅かでも超える信号レベルの交流成分Ｓ１が
発生した後は、ノイズレベルが継続しても、このノイズ
レベルの影響を回避した交流成分Ｓ２を出力することが
できる。

【００２５】図中ｂ側は、高照度かつ低コントラストの
特性を持つ交流成分Ｓ１が交流成分供給回路６に入力し
た場合の波形である。即ち減算率変更手段２０は、パラ
メータＰの内容から、第２の状態を検出し、第２の減算
率を設定する。即ち、減算回路１９は、クロックＣＬが
１クロック発生する度に減算指示を受けて減算を実施す
る。このため、減算回路１９は、タイミングｔ₁，ｔ₂，
ｔ₃，…の全てのタイミングにおいて、交流成分Ｓ３の
減算を実施する。図中の波形を例に取ると、各タイミン
グにおける交流成分Ｓ１のレベルの全てが、交流成分Ｓ
２に反映する。言い換えれば、交流成分Ｓ１の信号レベ
ルを略忠実に反映した交流成分Ｓ２を出力することがで
き、低コントラスト時でも、合焦、非合焦の微妙な差が
反映される。

【００２６】パラメータＰが第３の状態を示す場合は、
減算率変更手段２０は、第３の減算率を減算回路１９に
設定する。減算回路１９は、たとえばクロックＣＬが２
クロック発生する度に、交流成分Ｓ３の減算を実施す
る。即ち、図６または図２において説明した状態の交流
成分Ｓ２が積分回路１７に向けて出力される。

【００２７】本発明は以上の実施例に限定されない。第
１の発明において、リミッタ１０の閾値Ｌ_Rは、予め固
定的に設定しておく場合を例に説明したが、外部から所
望の時期に変更する構成でも構わない。第２の発明にお
いて、減算回路１９の減算率変更を積算率変更手段２０
が計数するクロックの数に応じて実施する例を説明した
が、たとえば減算回路１９の減算値を変更する構成でも
構わない。即ち、第３の減算率として、例えば減算値
“０．５”を設定し、クロックＣＬのクロックが発生す
る度に、交流成分３の値を“０．５”減算する。結果と
して２クロックで交流成分３の値が“１”減算される。
第１の減算率として、例えば減算値“０．２５”を設定
すると、４クロックで交流成分３の値が“１”減算され
る。なお、減算回路１９の減算率を極大化することによ
り交流成分Ｓ１を略完全に反映した交流成分Ｓ２を出力
することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明のように、第１の発明に係る
焦点制御装置によると、極端に高輝度の信号レベルを含
む画像信号が発生しても、この信号レベルの影響が少な
い積分値を提供できる。即ち、高輝度の被写体以外の所
望の被写体の位置に、正確にレンズの焦点を合焦でき
る。また、第２の発明に係る焦点制御装置によると、低
照度の被写体に対応する交流成分が発生した場合には、
ノイズの影響が少ない積分値を提供できる。この結果と
して低照度の被写体に対して、正確にレンズの焦点を合
焦できる。そして、高照度及び低コントラストの被写体
に対応する交流成分が発生した場合には、交流成分を忠
実に反映した積分値を提供することができる。この結果
として、高照度公称度故障度及び低コントラストの被写
体に対して、正確にレンズの焦点を合焦できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係るブロック図である。

【図２】第１の発明に係る動作説明図である。

【図３】第２の発明に係るブロック図である。

【図４】第２の発明に係る動作説明図である。

【図５】従来の焦点制御装置に係るブロック図である。

【図６】従来の焦点制御装置の第１の動作説明図であ
る。

【図７】従来の焦点制御装置の第２の動作説明図であ
る。

【符号の説明】

９，１４焦点制御装置１０リミッタ１１，１５ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２，１６交流成分供給回路１３，１７積分回路１８比較回路１９減算回路２０減算率変更手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズの焦点を決定する際に参照する積
分値を、画像信号に基づいて生成する焦点制御装置にお
いて、前記画像信号の信号レベルの内、予め設定された輝度を
超える高輝度の信号レベルを特定する閾値を超えた場
合、当該信号レベルを当該閾値に対応する値に設定する
リミッタを備えたことを特徴とする焦点制御装置。
【請求項２】レンズの焦点を決定する際に参照する積
分値を生成する積分回路に、画像信号の交流成分を供給
する交流成分供給回路を有す焦点制御装置において、前記交流成分供給回路は、前記積分回路に出力した交流成分の信号レベルを記憶
し、かつ当該信号レベルの減算を行う減算回路と、新たに入力する交流成分の信号レベルと、前記減算回路
が記憶する交流成分の信号レベルとを比較し、何れか信
号レベルの大きい当該何れかの交流成分を選択し、前記
積分回路に出力する比較回路と、前記画像信号が、低照度で撮影された画像を示す第１の
状態の場合、前記減算回路の減算率を予め設定された基
本減算率よりも低い値に設定し、前記画像信号が、高照度かつ低コントラストで撮影され
た画像を示す第２の状態の場合、前記減算率を前記基本
減算率よりも高い値に設定し、前記画像信号を示す画像が、前記第１及び第２の状態以
外の第３の状態の場合、前記減算率を前記基本減算率に
設定する減算率変更手段とを備えたことを特徴とする焦
点制御装置。