JPH0648857B2 - 自動焦点整合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラの自動焦点整合装置に関するもの
である。

従来の技術 従来の自動焦点整合装置としては、例えば公昭４６−１
７１７２号公報に示されるものが知られている。

第３図はこの従来の自動焦点整合装置とほゞ同じ働きを
するもののブロック図を示すものであり、１はレンズ、
２は被写体の光学情報を電気信号に変換する撮像素子、
３は前記撮像素子２より得た信号を増幅する前置増幅
器、４は前記前置増幅器３の出力に処理を加えテレビジ
ョン信号にするプロセス回路、５は各種同期信号，ブラ
ンキング信号等を発生する同期信号発生器、６は前記撮
像素子２を駆動する撮像素子駆動回路である。７は前記
前置増幅器３の出力である映像信号より高域周波数成分
を検出する高域周波数成分検出回路で、例えば中心周波
数１〔MHz〕のバンドパスフィルタである。８は同じく
前記映像信号より前記高域周波数成分より低い周波数成
分を検出する低域周波数成分検波回路で、例えば中心周
波数２００〔KHz〕のバンドパスフィルタである。９は
前記高域周波数成分検出回路７と前記低域周波数成分検
出回路８の出力に演算処理をし出力する演算処理回路
で、例えば高域周波数成分検出回路７の出力が予め定め
た所定のレベル以上あるかを検出し、所定のレベル以上
あれば高域周波数成分検出回路７の出力を、無い場合低
域周波数成分検出回路８の出力を出力するように構成さ
れている。１０は前記各周波数成分より基準周波数成分
を検出する基準周波数成分検出回路である。１１は基準
周波数発生器で、モータ駆動回路１３を通してモータ１
４でレンズの焦点整合装置を基準周波数で微変動させ
る。前記微変動によるフォーカスの変化は目に検知でき
ない程度であるが、映像信号に含まれる高域周波数成分
は前記変化成分を含んでいる。前記変化成分、すなわち
基準周波数成分は基準周波数検出回路１０で検出され、
同期検波回路１２で基準周波数と比較され位相と振幅が
検出される。前記検出信号はモータ駆動回路１３に加え
られモータ１４で撮像素子２の出力信号に含まれる高域
周波数成分が最大になるようにレンズ１の焦点整合装置
を駆動する。

以上のように構成された従来の自動焦点整合装置につい
て、以下その動作について第４図を用いて説明する。

第４図において、縦軸は撮像素子２の出力信号に含まれ
る高域周波数成分の振幅で、横軸はレンズ１の焦点整合
装置の位置である。近は近距離の被写体に合焦する位
置、遠は遠距離の被写体に合焦する位置である。いま、
被写体が距離Ｄ_１の所にある場合を考えると、レンズ１
の焦点整合装置が前記距離Ｄ_１に対応した位置にある時
合焦し、高域周波数成分の振幅は最大となる。そして前
記位置より近距離の被写体に合焦する位置または遠距離
側の被写体に合焦する位置にズレても高域周波数成分の
振幅は減少する、一種の山形特性となりＩのようにな
る。ａ₁，ａ₂，ａ₃はモータ１４の基準周波数での微変
動による焦点整合装置の動きを示している。ａ_１はレン
ズ１の焦点整合装置が被写体の距離Ｄ_１に対応した位置
より近距離側にある場合のモータ１４の微変動である。
高域周波数成分は前記微変動に伴うフォーカスの変化に
よりｂ_１のように振幅変調をうけ基準周波数成分をもつ
ことになる。またａ_２はレンズ１の焦点整合装置が遠距
離側にあった場合で、ｂ_２はこの時受ける振幅変調を示
している。このように高域周波数成分はモータ１４の微
変動によって、基準周波数で振幅変調を受ける。前記振
幅変調はｂ₁，ｂ₂から明らかなように合焦位置より近距
離側と遠距離側で位相が反転する。従ってｂ_１のような
振幅変調を受けた高域周波数成分から基準周波数成分を
検出し、基準周波数で同期検波した信号でモータ１４を
矢印ｃ_１の方向に駆動するなら、ｂ_２の場合では矢印ｃ
_２の方向に駆動することになり、モータ１４は常に高域
周波数成分が最大になる位置へ駆動される合焦状態を得
られる。

高域周波数成分は第４図のＩに示すように合焦精度が高
いが、焦点整合装置の位置が合焦位置からのズレが大き
くなると急激にその振幅が小さくなり、ノイズとの関係
から焦点整合動作が困難になる。一方、低域周波数成分
検出回路８より得られる低域周波数成分は、第４図のII
に示すように山の傾斜が緩やかで、高域周波数成分と同
じ合焦動作をするが合焦精度が悪くなる。しかし焦点整
合装置が合焦位置から大きくズレてもまだ十分な振幅が
あり、動作範囲が広くなる。そこで、演算処理回路９は
高域周波数成分検出回路７の出力振幅が所定レベルに達
するまで低域周波数成分検出回路８の信号を出力し、焦
点整合動作させ広い動作範囲を得ている。その後、合焦
位置からのズレがある程度小さくなり高域周波数成分が
所定のレベルに達すると、高域周波数成分検出回路７の
信号を出力し、高い合焦精度を得ている。このように高
域周波数成分と低域周波数成分を演算処理することによ
って広い動作範囲と高い合焦精度を両立させている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、画像が変化した
場合に応答を速くするためにシステムのループゲインを
ある程度高くしておく必要がある。そのため、例えばビ
デオカメラをゆっくりとパンニングした場合など本来は
前の状態のままで静止していても良いような場合にも映
像信号の変化に追従して応答してしまうため、画面が揺
動し非常に見苦しいという問題点を有していた。

本発明はかかる点に鑑み、システムの応答を損うことな
く、画像の変化が緩やかな場合に生ずる画面の揺動を抑
制することのできる自動焦点整合装置を提供することを
目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明はレンズにより撮像面上に結像している光学情報
を電気信号に変換する撮像素子の前記撮像面上に結像し
ている被写体像の前記結像状態が最良になるように働く
自動焦点整合装置であり、前記撮像素子より得られる現
フィールドの映像信号と１フィールドまたは１フィール
ドの整数倍前の映像信号を比較することにより前記撮像
素子に結像している被写体像の変化を検出する手段にて
検出された変化の度合いによりシステムのループゲイン
を制御するようにしたものである。

作 用 本発明は前記した構成により、現フィールドの映像信号
と１フィールドまたは１フィールドの整数倍前の映像信
号とを比較し、画像の時間的変化が緩やかな場合にはシ
ステムのループゲインを小さくして前の状態にフォーカ
スロックさせた状態にして画面の揺動を抑制し、画面の
時間的変化が急な場合にはシステムのループゲインを大
きくして速く応答するようにできる。

実施例 第１図は本発明の実施例における自動焦点整合装置のブ
ロック図を示すものである。第１図において、１５は現
フィールドの映像信号と１フィールドまたは１フィール
ドの整数倍前の映像信号とを比較し画像の変化を検出す
るための動き検出回路、１６は動き検出回路１５の出力
をある一定値と比較するための比較回路、１７は比較回
路１６の出力に応じてシステムのループゲインを制御す
るための利得制御回路である。

以上のように構成された本実施例の自動焦点整合装置に
ついて、以下その動作を説明する。

第２図は、動き検出回路１５と比較回路１６の一実施例
を示すブロック図である。動き検出回路に入力された映
像信号は、Ａ／Ｄ変換回路１８によりディジタル信号に
変換される。そして減算器２０によりフレームメモリ１
９に蓄えられている前フレームの映像信号との差信号を
検出する。この差信号がフレーム間の画像の変化に対応
する。この差信号は比較回路１６により設定値と比較さ
れ、差信号が設定値よりも小さい場合には、画像の変化
が小さいのでシステムのループゲインを小さくし、設定
値よりも大きい場合には、画像の変化が大きいのでシス
テムのループゲインを大きくするような制御信号が出力
される。この制御信号により第１図の利得制御回路１７
を制御することにより、画像の変化を度合いに応じてシ
ステムのループゲインを制御することができる。

以上のように本実施例によれば、時間的な画像の変化を
検出する動き検出回路と、検出された画像の変化の度合
いに対応してシステムのループゲインを制御する利得制
御回路を設けることにより、例えばビデオカメラをゆっ
くりとパンニングした場合などは、システムのループゲ
インを小さくしてパンニング前の状態にフォーカスロッ
クすることにより画面の揺動を抑制し、画像が急に変化
した場合にはシステムのループゲインを大きくして速く
応答させることができる。

なお、本実施例においては、動き検出回路として第２図
に示すような構成で現フレームの映像信号と前フレーム
の映像信号の差信号により画像の動きを検出したが、他
方式でも画像の動きを検出できるものならどんなもので
もよく、例えば現フレームの映像信号と前フレームの映
像信号の時間的な相関をとる方式でもよい。また、本実
施例では利得制御回路により回路の利得を制御したが、
周期的、光学的にボカす量を制御したり、モータの駆動
電圧を制御しても同様の効果が得られる。

さらに、本実施例においては、映像信号の高域周波数成
分が最大となるようにレンズの焦点整合装置を駆動する
自動焦点整合装置について述べたが、他の方式の自動焦
点整合装置にも適用できることは言うまでもない。

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、システムの応答を
損うことなく、画像の変化が緩やかな場合に生ずる画面
の揺動を抑制することができ、その実用的効果は大きい
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の自動焦点整合装置の
ブロック図、第２図は同実施例の動き検出回路と比較回
路の具体回路例を示すブロック図、第３図は従来の自動
焦点整合装置のブロック図、第４図は同装置の動作を説
明するための特性図である。 １……レンズ、２……撮像素子、１５……動き検出回
路、１６……比較回路、１７……利得制御回路、１８…
…Ａ／Ｄ変換回路、１９……フレームメモリ、２０……
減算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズ(1)により撮像面上に結像している
   光学情報を電気信号に変換する撮像素子(2)と、 前記レンズ(1)をモータ(14)により移動させるための信
   号を出力するモータ駆動回路(13)と、 前記撮像素子の出力から所定の周波数成分を検出する周
   波数成分検出回路(7、8)と、 前記撮像素子(2)より得られる現フィールドの映像信号
   と１フィールドまたは１フィールドの整数倍前の映像信
   号を比較することにより前記撮像素子に結像している被
   写体像の変化を検出する変化検出手段(15)と、 前記周波数成分検出回路(7、8)と前記モータ駆動回路(1
   3)との間に利得制御手段(17)とを備え、 前記変化検出手段(15)にて検出された被写体の変化の度
   合いが所定の設定値より大きいときは、前記利得制御手
   段の利得を大きくし、被写体の変化の度合いが所定の設
   定値より小さいときは、前記利得制御手段の利得を小さ
   くするように構成し、前記撮像面上に結像している被写
   体像の高域周波数成分が最高になるよう制御することを
   特徴とする自動焦点整合装置。