JPH07162731A - オートフォーカスビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低照度に伴い撮像輝度信号の高域成分が著し
く小さくなることにより、合焦動作が不可能になってピ
ンボケ状態が続くような不都合をなくし、照度に関係な
く常に高精度なオートフォーカス動作を可能とする。 【構成】 入射光量を調節する絞り機構の絞り量が大き
い場合には、カットオフ周波数の高いＨＰＦ７ａを、逆
に絞り量が小さい場合には、カットオフ周波数の低いＨ
ＰＦ７ｂを選択回路８にて選択し、この選択されたＨＰ
Ｆより得られる撮像輝度信号の高域成分レベルが最大に
なるようにレンズ１を進退させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等の撮像
装置に用いられるオートフォーカス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等の撮像装置では、
例えば特開平１−２８４１８１号公報（Ｈ０４Ｎ５／２
３２）のように、映像信号中の輝度信号を所定のカット
オフ周波数を有するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）に供給
してその高域成分を抽出し、この高域成分を所定期間、
例えば１フィールド期間にわたって積分して合焦の度合
いを示す焦点評価値として出力し、この焦点評価値が最
大となるようにフォーカス用のレンズを変位させるオー
トフォーカス装置が賞用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなオートフ
ォーカス装置では、照度が十分にあって輝度信号が高い
場合には、ピンボケ状態に比べ合焦状態でコントラスト
が大きくなって、輝度信号のエッジの急峻さが増して、
十分な高域成分が取り出せ、高精度のオートフォーカス
動作が可能になるが、照度が低くなると同一の被写体を
撮影していても、明るい部分での輝度レベルが低くなっ
てコントラストが小さくなって高域成分が小さくなり、
合焦動作を実行する上で十分な焦点評価値が得られなく
なり、ピンボケ状態でレンズが停止するなどの不都合が
生じることになる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、カットオフ周
波数の異なる複数のＨＰＦを配設し、光学系への入射光
を一定量に調節する絞り機構の絞り量に応じて、複数の
ＨＰＦの中から確実な合焦動作を実現できる程度の焦点
評価値が得られるような最適なカットオフ周波数のもの
を選択するように構成することを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明は上述のように構成したので、照度に応
じてＨＰＦを切り替えて、常に十分な焦点評価値が得ら
れ、確実な合焦動作が可能になる。

【０００６】

【実施例】以下、図面に従い本発明の一実施例について
説明する。図１はビデオカメラのカメラ部のブロック図
である。１はフォーカス用のレンズであり、フォーカス
モータ２の駆動に応じて光軸方向に進退可能である。

【０００７】３はレンズ１と固体撮像素子（ＣＣＤ）４
間に配されて、レンズ１を経てカメラに入射された入射
光のＣＣＤ４に達する量を調節する絞り機構であり、ア
イリスモータ５の駆動により絞り機構を構成するハネが
閉じて絞り量が機械的に調節される。

【０００８】絞り機構３により光量調節がなされた入射
光は、ＣＣＤ４上に結像してこのＣＣＤ４及びこれに付
随する周知の撮像回路にて映像信号に変換され、この撮
像映像信号中の輝度信号のみがアンプ６にて増幅された
後にゲート回路２０に入力される。このゲート回路２０
は、所定の発振器及び撮像映像信号中の水平及び垂直同
期信号に基づいて、撮像画面の中央に設定されたフォー
カスエリア内の輝度信号のみを通過させる動作を為し、
このゲート回路２０を通過した輝度信号はフィルター回
路７に入力される。

【０００９】フィルタ−回路７には、入力信号の６００
ＫＨＺ以上の高周波成分のみを抽出するカットオフ周波
数が夫々６００ＫＨＺのＨＰＦ７ａと、入力信号の２０
０ＫＨＺ以上の高周波成分のみを抽出するカットオフ周
波数が夫々２００ＫＨＺのＨＰＦ７ｂの２種類のＨＰＦ
７ａ、７ｂにて構成され、ゲート回路２０出力はこれら
の両ＨＰＦに入力される。

【００１０】両ＨＰＦ出力は夫々選択回路８の固定接点
８ａ、８ｂに印加され、後述の切換制御信号に応じて２
固定接点の一方が択一的に選択されてカットオフ周波数
が３ＭＨＺのＬＰＦ９を経て、Ａ／Ｄコンバータ１０に
入力されて、所定サンプリング周期でＡ／Ｄ変換され
て、変換値が積算回路１１に供給される。

【００１１】積算回路１１は具体的には、ディジタル積
分器であり、所定のサンプリング周期でサンプリングし
てディジタル値に逐一変換された出力を１フィールド期
間にわたって加算して焦点評価値として出力するもの
で、言い換えると焦点評価値は選択回路８出力を１フィ
ールド期間積分して得られた積分値に相当し、このディ
ジタル積分は、１フィールド毎に順次実行される。

【００１２】こうして１フィールド毎に得られた焦点評
価値は、フォーカス制御回路１２に入力される。ここ
で、焦点評価値はピンボケ状態では小さく、レンズ１が
合焦位置に近付くに伴って大きくなり、合焦位置でピー
ク、即ち最大値をとるような山型の特性を有している。

【００１３】フォーカス制御回路１２は、入力される焦
点評価値を基にフォーカスモータ２の駆動を制御するも
ので、具体的にはフォーカスモータ２を駆動させて焦点
評価値が増加する方向にレンズ１を少しづつ変位させつ
つ、焦点評価値を監視し、最終的に焦点評価値が最大値
となる位置にてレンズ１を停止させる所謂山登り方式の
合焦動作を実行する。

【００１４】一方、アンプ６からの出力である輝度信号
は絞り制御回路１３にも供給され、この輝度信号レベル
が最適露出状態が得られる基準レベルと比較され、両者
の差が誤差信号としてアイリスモータ５に供給され、誤
差がなくなるようにアイリスモータ５は駆動する。この
絞り制御回路１３の動作により、撮像映像信号の輝度レ
ベルは常に最適露出状態が実現できる所定値に保持され
ることになる。

【００１５】アイリスモータ５にはホール素子回路１４
が接続されており、アイリスモータ５の回転量に応じて
ホール素子電圧が変化し、更にアイリスモータ５の回転
量に応じて絞り機構３の絞り量が変化するので、結果的
にホール素子電圧は絞り機構３の絞り量を示すことにな
る。

【００１６】このホール素子電圧は後段の選択制御回路
１５に入力され、ここで選択回路８によりいずれのＨＰ
Ｆ出力を選択するかを決定する。即ち、ホール素子電圧
値を予め設定された閾値Ｐと比較して、この比較の結
果、絞り量が所定値より大きい、言い換えると照度が著
しく高く、撮像映像信号の輝度レベルが高く、コントラ
ストが高いために合焦状態において十分に高い焦点評価
値が得られる場合には、カットオフ周波数の高いＨＰＦ
７ａを選択し、逆に絞り量が所定値より小さい、即ち照
度が著しく低く、撮像映像信号の輝度レベルが低く、コ
ントラストが低いために合焦状態において十分な焦点評
価値が得られない場合には、カットオフ周波数の低いＨ
ＰＦ７ｂが選択されるような選択制御信号が選択制御回
路１５より選択回路８に供給される。

【００１７】尚、本実施例で採用されているホール素子
回路１４では、被写体の明るさが明→暗、逆に暗→明と
変化してもホール素子電圧のヒステリシスがほとんど生
じないので、絞り量に関する安定した情報が得られる。

【００１８】次に高照度状態とあるいは低照度状態で、
同一被写体を撮影している時の動作を説明する。高照度
状態、即ち撮影場所が非常に明るい場所の場合、図２で
明らかなようにレンズ位置と焦点評価値の関係は、両Ｈ
ＰＦ出力による評価値は共に十分な大きさを示す。ここ
で、図２のＡはＨＰＦ７ａの出力に基づく焦点評価値を
示し、ＢはＨＰＦ７ｂの出力に基づく焦点評価値を示
し、図から明らかなようにカットオフ周波数の低いＨＰ
Ｆ７ｂ出力に基づく焦点評価値Ｂは、ＨＰＦ７ａによる
高域成分に更に２００〜６００ＫＨＺの成分も含むこと
になり、焦点評価値Ａに比べて絶対的なレベルは大きい
が、レンズ位置の変化に対して緩やかな変化を示すこと
になる。

【００１９】この図２より明らかなように、レンズ位置
を近点〜無限遠点のいずれの位置においても十分な値が
得られる場合には、緩やかな変化を為す焦点評価値Ｂよ
りも、急峻な変化を為す焦点評価値Ａの方が山の頂点検
出が容易となり、合焦位置にレンズ１が達するまでに要
する時間も短くなる。、そこで選択制御回路１５はＨＰ
Ｆ７ａを選択するように選択制御信号を出力する。

【００２０】一方、低照度状態、即ち撮影場所が非常に
暗い場所の場合、図３で明らかなように両ＨＰＦ出力に
よる焦点評価値は共に小さくなる。この場合、ＨＰＦ７
ａ出力による焦点評価値Ａは合焦位置近傍以外には全て
ゼロとなり合焦位置から離れた位置からの合焦動作は困
難になる。また、レベル自体が極めて微弱であるために
ノイズ成分の影響を受けやすい。そこで、この場合に
は、選択制御回路１５はＨＰＦ７ｂを選択するような選
択制御信号が発して、比較的レベルが高く頂点が浮き出
ている焦点評価値Ｂにより合焦動作が為される。

【００２１】尚、選択回路８でのＨＰＦ切り替えは、通
常、合焦動作前に実行され、この合焦動作中に照度が大
きく変化しなければ、ＨＰＦ切り替えは為されないので
特に問題はないが、合焦動作途中に照度が大きく変化し
てＨＰＦ切り替えが為された場合には、新たなＨＰＦに
よる焦点評価値を用いて合焦動作が最初からやり直され
る。

【００２２】前記実施例ではフィルタ−回路として、カ
ットオフ周波数の異なる２種類のＨＰＦ７ａ、７ｂを用
いたが、更にカットオフ周波数を更に細分化した複数の
ＨＰＦから成るフィルタ回路２０を用いてもよい。即
ち、図４に示すようにカットオフ周波数が夫々１ＭＨ
Ｚ、６００ＫＨＺ、４００ＫＨＺ、３００ＫＨＺ、２０
０ＫＨＺ、１００ＫＨＺの６種類のＨＰＦ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを用意し、更に閾
値Ｐに対応する閾値を５個用意して、ホール素子電圧を
これらの閾値と比較し、絞り量に応じて選択回路８にて
６個のＨＰＦのいずれか１つを択一的に選択するように
構成し、照度が著しく高い場合には、カットオフ周波数
が最も高いＨＰＦ２０ａを選択し、照度が低くなるに連
れてＨＰＦ２０ｂ→ＨＰＦ２０ｃ→ＨＰＦ２０ｄ→ＨＰ
Ｆ２０ｅ→ＨＰＦ２０ｆに段階的に切り替える。更にＣ
ＣＤ４からの映像信号を直ちにＡ／Ｄ変換して取り扱
う、所謂ディジタルカメラでは、フィルタ−回路内の複
数のＨＰＦをディジタルフィルタにて構成し、絞り量に
応じてこのディジタルフィルタのカットオフ周波数を無
段階に制御する方法もある。

【００２３】また、前記実施例ではレンズ１をフォーカ
スモータ２により光軸方向に進退させて合焦状態を現出
したが、これに限定されるものではなく、レンズ１を固
定して、フォーカスモータ２の駆動力によりＣＣＤ４自
体を光軸方向に進退させて、レンズ１とＣＣＤ４間の距
離を変更するようにしてもよい。更に、ＣＣＤ４の進退
方法としてモータではなく圧電素子を用いてもよいこと
は言うまでもない。

【００２４】また、前記実施例中の、フォーカス制御回
路１２、絞り制御回路１３、及び選択制御回路１５の各
回路動作は、１個のマイクロコンピュータを用いてソフ
トウェア的に処理可能であることはいうまでもない。

【００２５】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、照度に応じ
てカットオフ周波数の異なる複数のＨＰＦの中から最適
なものを選択することにより、照度に関係なく合焦動作
に必要な輝度信号の高域成分が抽出でき、低照度下で焦
点評価値が著しく小さくなることにより合焦動作が不可
能になってピンボケ状態が続くような不都合がなくな
り、高精度のオートフォーカス動作が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】高照度状態でのレンズ位置と焦点評価値の関係
を示す図である。

【図３】低照度状態でのレンズ位置と焦点評価値の関係
を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部ブロック図である。

【符号の説明】

１ レンズ ４ ＣＣＤ ７ａ ＨＰＦ ７ｂ ＨＰＦ ８ 選択回路 １２ フォーカス制御回路 ３ 絞り機構 １４ ホール素子回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズを経て入射される入射光を撮像映
   像信号に変換する撮像素子と、 カットオフ周波数が高い第１ＨＰＦにて前記撮像映像信
   号中の輝度信号の第１の高域成分レベルを第１焦点評価
   値として出力する第１焦点評価値検出手段と、カットオ
   フ周波数が前記第１ＨＰＦよりも低い第２ＨＰＦにて前
   記輝度信号の第２の高域成分レベルを第２焦点評価値と
   して出力する第２焦点評価値検出手段と、 前記両焦点評価値の一方を選択する選択手段と、 該選択手段にて選択されたいずれかの焦点評価値が最大
   となるように前記レンズと前記撮像素子間の距離を変更
   する合焦動作を実行する合焦制御手段と、 前記入射光の光量を調節する絞り機構を備え、 該絞り機構の絞り量が小さいときに前記選択手段にて第
   １焦点評価値を選択せしめ、該絞り量が大きいときに前
   記選択手段にて第２焦点評価値を選択せしめることを特
   徴とするオートフォーカスビデオカメラ。