JPH06350902A

JPH06350902A - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPH06350902A
Application number: JP5135948A
Authority: JP
Inventors: Satoru Okamoto; 悟岡本
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成で横縞状の絵柄を有する被写体に
対しても合焦位置を調節する。【構成】自動焦点調節装置10は、映像信号処理回路３
により生成された輝度信号Ｙをディジタル値に変換する
A/D変換回路11と、45°斜め方向の画素を抽出するため
に A/D変換回路11により変換されたディジタル値を記憶
するメモリ12と、メモリ12から読み出されたディジタル
値のコントラスト情報を示す高周波成分を抽出するため
のディジタルバンドパスフィルタ(BPF)13 と、BPF13 に
より抽出された高周波成分を積分してコントラスト評価
値を算出する積分回路14とを有している。コントローラ
15はこのコントラスト評価値が最大となるようにフォー
カスモータ駆動回路９を制御することにより撮像レンズ
１を合焦位置に駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばビデオカメラ
やスチルカメラなどのような撮像装置に好適な自動焦点
調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像レンズを介して入射した被写
体像をＣＣＤなどの撮像素子により撮像して、得られた
映像信号を磁気テープやICメモリカードに記録するビデ
オカメラやスチルカメラなどの撮像機器が知られてい
る。この種の撮像機器には、撮像レンズの焦点位置を調
節することにより被写体像を撮像素子の撮像面に自動的
に合焦させる自動焦点調節装置いわゆるオートフォーカ
ス(A/F) 装置が搭載されている。

【０００３】自動焦点調節装置における撮像レンズの合
焦位置の検出方法としては、被写体像の鮮鋭さを検出し
てこの鮮鋭さを表わすコントラストが最大となるように
合焦させるコントラスト検出方式が知られている。この
コントラスト検出方式を採用した自動焦点調節装置は、
撮像画面のほぼ中央に設けられたフォーカスエリアにお
ける輝度信号から被写体像のコントラストを表わす高周
波成分を抽出し、この高周波成分に基づいて合焦のため
のコントラスト評価値を算出して、このコントラスト評
価値が最大となる位置に撮像レンズを移動させる装置で
ある。

【０００４】図７を参照するとコントラスト検出方式に
よる従来の自動焦点調節装置が示されている。同図にお
いて、撮像レンズ１を介して入射した被写体像は、撮像
素子２により撮像され、この撮像信号が映像信号処理回
路３により輝度信号Ｙを含む映像信号に変換される。こ
の輝度信号Ｙからバンドパスフィルタ(BPF4)により水平
方向の高周波成分が検出され、次いで、検出精度を向上
させるためにこの水平方向の高周波成分が検波回路５に
より次段の A/D変換回路６のダイナミックレンジまで増
幅され、 A/D変換回路６により変換されたディジタル値
が積分回路７により積分されて合焦のためのコントラス
ト評価値が算出される。制御回路８はこのコントラスト
評価値が最大となるようにフォーカスモータ駆動回路９
を制御することにより撮像レンズ１を合焦位置に駆動す
る。

【０００５】また、このような自動焦点調節装置が用い
られたムービーカメラでは、図８に示すような曲線にて
表わされるコントラスト評価値に対して評価値が最大と
なるように撮像レンズ１の合焦位置を求める山登り方法
が用いられるが、合焦時間に制約があるスチルカメラで
は、撮像レンズ１の複数位置におけるコントラスト評価
値をサンプリングし、このサンプリングされた複数のコ
ントラスト評価値からその最大値を求める方法が採られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、水平方向の高周波成分のみから撮像レン
ズ１の合焦位置を調節しているので、図９に示すような
横縞状の絵柄を有した被写体に対してはコントラスト評
価値を得ることができず、したがって、合焦位置を調節
することができないという問題点があった。

【０００７】なお、図10に示すような A/D変換回路6a、
垂直方向コントラスト情報算出回路6bおよび積算回路7a
を追加して垂直方向のコントラスト情報からも同様に合
焦位置を調節すれば上記問題点を解決することができる
が、この場合、 A/D変換回路６および6aと積算回路７お
よび7aとがそれぞれ２個必要になって、装置が高価なも
のとなってしまうという問題があった。また、一組の A
/D変換回路６および積算回路７にて水平方向および垂直
方向のコントラスト情報を検出するように切り換えるこ
とが考えられるが、この場合、スキャンの回数が増加し
て、合焦位置を算出するまでの時間がかかってしまうと
いう問題が発生し、とくに合焦時間に制約があるスチル
カメラには適さないという問題点があった。

【０００８】本発明は上記従来の問題点に鑑み、簡単な
構成で横縞状の絵柄を有する被写体に対しても合焦位置
を調節することができる自動焦点調節装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、撮像レンズを介して撮像素子に入射する被
写体像により撮像レンズの合焦位置を調節する自動焦点
調節装置において、この装置は、撮像素子から得られる
画素にて構成される撮像画面の斜め方向のコントラスト
を表わすコントラスト情報を抽出するコントラスト情報
抽出手段と、このコントラスト情報抽出手段により抽出
されたコントラスト情報を積算して、撮像レンズによる
合焦状態を検出するためのコントラスト評価値を求める
積算手段と、この積算手段にて求められたコントラスト
評価値に基づいて合焦状態を検出し、撮像レンズが合焦
位置に対応する位置に移動するように制御する制御手段
とを有することを特徴とする。

【００１０】この場合、コントラスト情報抽出手段は、
撮像素子にて得られる画素から斜め方向の画素値を得る
ために１水平走査期間分遅延させる遅延手段を含み、コ
ントラスト情報抽出手段は、さらに、この遅延手段にて
遅延された画素の画素値と、撮像素子にて得られた画素
の画素値とから撮像画面における斜め方向のコントラス
ト情報を抽出する抽出手段を含むとよい。

【００１１】この場合、抽出手段は、撮像画面における
斜め方向のコントラスト情報を抽出するディジタルフィ
ルタにて構成されているとよい。

【００１２】また、この装置は、撮像素子にて得られた
画素を表わすアナログの画素値をディジタル値にて表わ
された画素値に変換する変換手段を備え、コントラスト
情報抽出手段は、変換手段にて変換されたディジタルの
画素値に基づいてコントラスト情報を抽出するとよい。

【００１３】

【作用】本発明では、撮像素子から得られる画素から斜
め方向のコントラストを表わすコントラスト情報がコン
トラスト情報抽出手段にて抽出され、このコントラスト
情報が積算手段にて積算されてコントラスト評価値が求
められる。このコントラスト評価値に基づいて撮像レン
ズが合焦位置に移動するように制御される。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１を参照すると本発明に係る自動焦点調節
装置10が適用されたビデオカメラの一実施例の要部が示
され、このビデオカメラは、後述するようにフォーカス
モータ駆動回路９により合焦位置が調節される撮像レン
ズ１を介して入射した被写体像を撮像素子 (CCD)２にて
電気信号に変換し、この撮像信号を映像信号処理回路３
にて輝度信号Ｙを含む映像信号に変換し、さらに変調等
の所定の処理を施した後、磁気テープなどの記憶媒体
（図示省略）に記憶するカメラである。

【００１５】自動焦点調節(A/F) 装置10では、一例とし
て図２に示すように、映像信号にて構成される撮像画面
200 の水平方向(H) と垂直方向(V) とにそれぞれ等間隔
で配列された撮像素子２の各画素に対して、45°斜め方
向のコントラスト情報を算出するように構成され、した
がってA/F ウィンドウＷは、45°斜めの矩形領域になる
ように設定される。なお、図２に示すウィンドウＷで
は、45°斜め方向では４×４画素であって水平方向の最
大画素数が７画素、垂直方向が７ラインで構成され、ま
た、画素の中に示す番号は単に、後述する説明を容易に
するための画素番号である。

【００１６】図１に戻って、この自動焦点調節装置10
は、詳しくは、映像信号処理回路３により生成された輝
度信号Ｙをディジタル値に変換する A/D変換回路11と、
図２に示すように45°斜め方向の画素を抽出するために
A/D変換回路11により変換されたディジタル値を記憶す
るメモリ12と、メモリ12から読み出されたディジタル値
からコントラスト情報を示す高周波成分を抽出するため
のディジタルバンドパスフィルタ(BPF) 13と、BPF13 に
より抽出された高周波成分を積分して合焦のためのコン
トラスト評価値を算出する積分回路14と、積分回路14に
て算出されたコントラスト評価値に基づいて、このコン
トラスト評価値が最大となるようにフォーカスモータ駆
動回路９を制御するコントローラ15と、コントローラ15
の制御を受けて撮像レンズ１を移動させるフォーカスモ
ータ駆動回路９とを備えている。

【００１７】すなわち、上記自動焦点調節装置10の動作
を説明すると、映像信号処理回路３により生成された輝
度信号Ｙのディジタル値を一旦メモリ12に格納し、図２
においてたとえば画素番号「03」、「14」、「25」および「36」の
ように45°斜め方向に読み出してBPF13 により高周波成
分を抽出し、各高周波成分を積分回路14によりコントラ
スト評価値を算出するので、たとえば図９に示すような
横縞状の絵柄を有した被写体に対しても合焦位置を調節
することができる。また、１つの方向のコントラスト評
価値を算出するのみであるので、簡単な構成で合焦位置
を調節することができる。

【００１８】ここで、上記実施例では、45°斜め方向の
画素を抽出するためにメモリ12を用いたが、代わりに図
３に示すようにラインメモリ12a 、レジスタ12b および
アドレスカウンタ12c を用いてもよい。ラインメモリ12
a は、たとえば輝度信号Ｙのディジタル値が８ビットに
て表わされ、図２に示すように水平方向の最大画素数が
７画素のウィンドウＷを用いる場合には８ビット×７画
素分の容量にて構成されている。

【００１９】また、この自動焦点調節装置10ではBPF13
として、たとえば当該画素とその右斜め下の画素の値を
用いて高周波成分を抽出するFIR （有限長インパルス応
答）フィルタが有利に適用される。この実施例における
BPF13 は乗算回路13a および13b と加算回路13c とによ
り構成されている。

【００２０】この自動焦点調節装置10の構成および動作
を図２〜図４を参照して説明すると、まず、映像信号処
理回路３により生成された輝度信号Ｙが A/D変換回路11
によりたとえば１画素当たり８ビットのディジタル値に
変換され、この値がアドレスカウンタ12c の水平方向
(H) および垂直方向(V) の書き込みアドレスおよび読み
出しアドレスに基づいてラインメモリ12a により１水平
期間(1H)分だけ遅延されるとともに、BPF13 の乗算回路
13b に入力される。

【００２１】ラインメモリ12a により１水平期間分だけ
遅延された画素はレジスタ12b によりさらに１画素分だ
け遅延された後、乗算回路13a に入力される。すなわ
ち、図２において番号「03」で示す画素値がラインメモリ
12a により１水平期間分だけ遅延され、レジスタ12b に
よりさらに１画素分だけ遅延されて乗算回路13a に入力
する時点でその斜め右下の番号「14」で示す画素値が乗算
回路13b に入力される。

【００２２】また、たとえば図４に示すように、図２に
示す第４ライン目の番号「32」の画素値Ａが A/D変換回路
11から出力される時には、ラインメモリ12a からその前
の第３ライン目の番号「22」の画素値が出力され、また、
レジスタ12b から第３ライン目の番号「21」の画素値が出
力される。

【００２３】乗算回路13a および13b では、当該画素と
その右斜め下の画素の値を用いて高周波成分を抽出する
ための係数C0、C1がそれぞれ乗算され、各乗算結果が加
算回路13c により加算されて高周波成分すなわち斜め方
向のコントラスト情報が抽出される。そして、このコン
トラスト情報が積分回路14により積分されて合焦のため
のコントラスト評価値が算出される。

【００２４】ここで、ラインメモリ12a は、実際には番
号「30」から「36」までの画素分の容量で十分であるので、
安価な構成で横縞状の絵柄を有する被写体に対しても合
焦位置を調節することができる。また、FIR フィルタに
て構成されたBPF13 は、図３に示すような２段構成に限
らず、たとえば図５に示すような５段などの複数の段数
にて構成されてもよい。なお、図５は一般的なトランス
バーサルフィルタを示し、画素が４つの遅延素子(D)131
〜134 により順次１画素分遅延され、現時点の入力画素
値と遅延素子131 〜134 により遅延された画素値がそれ
ぞれ乗算回路135 〜139 により係数C0〜C4を乗算され、
乗算結果が加算回路140 により加算されてコントラスト
情報が抽出される。

【００２５】したがって、図５に示す５段フィルタを用
いた場合には、コントラスト情報をさらに正確に求める
ことができるので、横縞状の絵柄を有する被写体に対し
て合焦位置を正確に調節することができる。なお、上記
実施例では、図２に示すように45°斜め方向のコントラ
スト情報を抽出する場合について説明したが、たとえば
被写体や撮像素子２の画素配置によりこの方向のコント
ラスト情報を得ることが困難な場合には図６(a) および
(b) に示すようなウィンドウＷから他の斜め方向のコン
トラスト情報を抽出するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
像素子から得られる画素から斜め方向のコントラスト情
報がコントラスト情報抽出手段にて抽出され、このコン
トラスト情報が積算手段にて積算されてコントラスト評
価値が求められ、このコントラスト評価値に基づいて撮
像レンズが合焦位置に移動するように制御されるので、
簡単な構成で横縞状の絵柄を有する被写体に対しても合
焦位置を調節することができる。この場合、撮像画面に
おける水平方向と垂直方向とのそれぞれの成分を含む斜
め方向に配列された画素の画素値から合焦のためのコン
トラスト評価値を求めているので、簡便な構成にて効率
的な自動焦点調節を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動焦点調節装置が適用されたビ
デオカメラの一実施例の要部を示すブロック図である。

【図２】図１に示した自動焦点調節装置のオートフォー
カス用ウィンドウを示す説明図である。

【図３】第２の実施例における自動焦点調節装置の要部
を示すブロック図である。

【図４】図３に示した自動焦点調節装置における主要信
号を示すタイミングチャートである。

【図５】図３に示したフィルタの他の例を示すブロック
図である。

【図６】図２に示したオートフォーカス用ウィンドウの
他の例を示す説明図である。

【図７】従来の自動焦点調節装置が適用されたビデオカ
メラの一実施例の要部を示すブロック図である。

【図８】一般的な山登り方法を示す説明図である。

【図９】横縞状の絵柄を有する被写体の一例を示す説明
図である。

【図10】従来例における垂直方向のコントラスト評価値
を算出するためのブロック図である。

【符号の説明】

１撮像レンズ２撮像素子３映像信号処理回路９フォーカスモータ駆動回路 10 自動焦点調節装置 11 A/D変換回路 12 メモリ 13 バンドパスフィルタ(BPF) 14 積分回路 15 コントローラＷオートフォーカス用ウィンドウ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像レンズを介して撮像素子に入射する
被写体像により前記撮像レンズの合焦位置を調節する自
動焦点調節装置において、該装置は、前記撮像素子から得られる画素にて構成される撮像画面
の斜め方向のコントラストを表わすコントラスト情報を
抽出するコントラスト情報抽出手段と、該コントラスト情報抽出手段により抽出されたコントラ
スト情報を積算して、前記撮像レンズによる合焦状態を
検出するためのコントラスト評価値を求める積算手段
と、該積算手段にて求められたコントラスト評価値に基づい
て前記合焦状態を検出し、前記撮像レンズが合焦位置に
対応する位置に移動するように制御する制御手段とを有
することを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】請求項１に記載の自動焦点調節装置にお
いて、前記コントラスト情報抽出手段は、前記撮像素子にて得られる前記画素から斜め方向の画素
値を得るために１水平走査期間分遅延させる遅延手段を
含み、前記コントラスト情報抽出手段は、さらに、該遅延手段にて遅延された画素の画素値と、前記撮像素
子にて得られた画素の画素値とから前記撮像画面におけ
る斜め方向のコントラスト情報を抽出する抽出手段を含
むことを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項３】請求項２に記載の自動焦点調節装置にお
いて、前記抽出手段は、前記撮像画面における斜め方向
のコントラスト情報を抽出するディジタルフィルタにて
構成されていることを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項４】請求項１に記載の自動焦点調節装置にお
いて、該装置は、前記撮像素子にて得られた画素を表わすアナログの画素
値をディジタル値にて表わされた画素値に変換する変換
手段を備え、前記コントラスト情報抽出手段は、前記変換手段にて変
換されたディジタルの画素値に基づいて前記コントラス
ト情報を抽出することを特徴とする自動焦点調節装置。