JPH07177415A

JPH07177415A - 自動合焦装置

Info

Publication number: JPH07177415A
Application number: JP5319392A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Todaka; 義弘戸高; Toshio Murakami; 敏夫村上; Junji Shiokawa; 淳司塩川; Ichiro Osaka; 一朗大坂; Hiroshi Chiba; 浩千葉; Tsutomu Imai; 勉今井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】フリッカ成分を持つ照明条件下においても、良
好な合焦動作が可能な自動合焦装置を実現すること。【構成】映像信号中の高域成分を抽出する高域成分抽出
手段と、映像信号中のフリッカ成分を抽出し、フリッカ
を補正するフリッカ補正信号を出力するフリッカ抽出手
段と、フリッカ抽出手段の出力に応じて高域成分抽出手
段の出力を補正するフリッカ補正手段を有する構成とす
る。【効果】フリッカ成分の除去された高域成分を元に、高
域成分が最大値を示すレンズ位置にレンズを移動制御さ
せることにより、フリッカによる誤動作の無い良好な自
動合焦装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像信号中の高域成分
を元に、高域成分の量を最大にするように、ピント合わ
せ用レンズを移動制御することにより自動的に焦点合わ
せを行う自動合焦装置において、特に、撮像する被写体
の照明光が、周期的に明滅するいわゆるフリッカ成分を
含む場合に好適な自動合焦装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動合焦装置は、特開昭５８−１
８８９６５号公報に記載のように、撮像信号の高域成分
を検出し、その最大値にレンズを移動させるように移動
制御するものである。この従来技術（以下、従来技術１
と呼ぶ）は、同公報の図３に示すように高域成分の量
（同公報では、高周波成分の振幅）が、合焦点で最大と
なり、ボケるに従って単調に減少する場合を扱っている
が、被写体の光源が周期的に明滅（以下フリッカと呼
ぶ）し、それに応じて高域成分の量が時間的に周期的に
変化する場合については何ら考慮されていない。すなわ
ち、同例では、光路長を周期的に微小変化させ、その微
小変化に従って変動する撮像信号中の高域成分の変化を
検出し、２つの周期的変化の位相を検知することによ
り、合焦方向を検知してレンズの移動制御を行ってい
る。そのため、フリッカによって撮像信号が周期的に変
動する場合には、どちらの周期的変化による、高域成分
の変化なのか検出が困難になって、良好な自動合焦動作
が困難となってしまう問題がある。

【０００３】従って、このような場合、如何にフリッカ
成分の含まれない撮像信号を用いて自動合焦装置を構成
させるが、良好な自動合焦装置を実現する為のポイント
となる。

【０００４】このようにフリッカのある照明下の撮影に
おいて、フリッカを除去した撮像信号を得る従来技術と
して、特開昭６２−１２３８８０号公報（以下、従来技
術２と呼ぶ）や特開平２−２９５２８０号公報（以下、
従来技術３と呼ぶ）が知られている。

【０００５】これらは、例えば、３フィールド周期でフ
リッカが発生する場合に、それぞれのフィールド間での
撮像信号の振幅を修正して一定にするように、それぞれ
のフィールドに応じた振幅の調整量を生成し、これを元
に、可変利得回路等のゲインを変化させ、３フィールド
間の振幅の差をなくするようにして、フリッカを除去す
るものである。

【０００６】従って、例えば、従来技術１と従来技術２
を単に組み合わせて、従来技術２の出力を従来技術１の
自動合焦装置に入力することによって、フリッカのある
照明下でも自動合焦装置が実現できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このフリッカ
除去は従来技術２が撮像装置の為のフリッカの除去であ
り、自動合焦装置の為のフリッカ除去でないことに起因
して、以下の問題点を生じる。

【０００８】第一に、フリッカ除去の対象が異なるため
良好な合焦動作が不可能のことがあることである。すな
わち、自動合焦装置は、一般に、画面中央を狙って、そ
の領域の高周波成分が最も大きくなるように自動合焦動
作を実施する。一方、撮像装置としては、画面のフリッ
カ成分が最も少なく見えるように、フィールド間のゲイ
ンを調整してフリッカ除去を行う。そのため、特定のフ
リッカのある照明光と、その他の照明光が同時に被写体
にあたっている場合（以下、ミックス光と呼ぶ）、自動
合焦装置として、狙った領域のフリッカ成分は除去され
ずに残ってしまい、良好な合焦動作が困難となる。

【０００９】第２に、自動合焦装置のフリッカ除去は、
撮像信号中の高周波成分の量のみに対して実現すれば良
いにもかかわらず、従来技術では当然ながら、このこと
が考慮されておらず、このまま実施すれば回路規模が大
きくなることである。すなわち、映像信号のフリッカ除
去は、時間的に連続な映像信号中のフリッカを忠実に除
去せねばならず、その為、従来技術２の利得制御回路２
３は、忠実な高帯域の可変利得制御回路が必要であり、
かつ実際に回路を実現する為には、さらに、映像信号の
黒レベルを各フィールドで合わせる等の、より細かな回
路処理を必要とし、このため回路規模が大きくなる。

【００１０】なお、これらの問題点は、種々の被写体の
状況を検討した結果判明したものであり、単に従来技術
を組み合わせただけでは、性能、回路規模、コスト等の
観点からリーズナブルな自動合焦装置を実現することは
困難である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】自動合焦を行うための領
域の映像信号中の高周波成分を抽出する手段と、フリッ
カ成分を抽出しフリッカ補正信号を発生する手段と、高
周波成分の量を可変する手段を設ける。

【００１２】

【作用】フリッカ成分を抽出する手段から得られたフリ
ッカ補正用信号をもとに、高域成分抽出回路から得られ
る高周波成分を、高周波成分の量を可変する手段により
可変してフリッカを除去する。

【００１３】この場合、フリッカ成分の除去は、自動合
焦装置にとって最も都合の良い領域に対して実施される
ので、ミックス光に対しても良好な合焦動作が実現でき
る。また、自動合焦に使用する高周波成分は、１フィー
ルド間の検波出力でよいので、その出力の量の可変を実
施するに際しては、高帯域の信号処理は不必要であり、
回路構成が簡単となる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例のブロック図を図１に示
す。

【００１５】本実施例においては１はレンズ、２はカメ
ラ回路、３は高域成分抽出回路、４はフリッカ抽出回
路、５はフリッカ補正回路、６は合焦制御回路、２１、
５１は端子である。レンズ１の位置を調整することによ
りピント合わせを行う。カメラ回路２は、不図示の撮像
センサ上にレンズ１で被写体の像を結像させその被写体
像を映像信号に変換して出力する。高域抽出回路３はカ
メラ回路３からの撮像信号中の高周波成分を抽出する。
フリッカ抽出回路４は撮像信号中のフリッカ成分を抽出
し、フリッカ補正信号を発生する。フリッカ補正回路５
は、フリッカ抽出回路４からの信号に基づいて、高域成
分抽出回路３からの信号を増減し高周波成分中のフリッ
カ成分を除去する。このフリッカ成分を除去した高周波
成分を元に合焦制御回路６により、高周波成分を最大に
するようにレンズ１を移動制御することによりミックス
光の照明条件下でも良好に合焦動作が実現できる。この
場合の合焦制御回路による自動合焦制御として、従来技
術１の方法をとっても良いことはいうまでもないが、本
発明は、フリッカの除去にポイントがある為、詳細な説
明は省く。

【００１６】次に、図２を用いてさらに図１のフリッカ
除去の実施例を詳細に説明する。同図中において、図１
と同一符合のものは同一機能を有する。同図で、端子２
１には映像信号が入力され、端子５１にはフリッカが除
去された高周波成分が出力され、この出力を元に自動合
焦制御を行う。同図において、３１はハイパスフィルタ
でＨＰＦでしめす。３２はゲート回路、３３は検波回
路、４１はゲート回路、４２は検波回路、４３、４４、
４５はそれぞれ検波回路４２の出力を記録するメモリ、
４６はメモリ４３、４４、４５からの出力によりフリッ
カ補正用信号を生成する補正値算出回路、５２は乗算回
路、４７はメモリ４３、４４、４５と、補正値算出回路
４６の動作タイミングを調整してフリッカ補正信号の生
成を制御する補正値算出タイミング回路である。

【００１７】端子２１に入力された映像信号はＨＰＦに
より映像信号中の高周波成分を抽出し、ゲート回路３１
により自動合焦を行う領域の高周波成分のみをさらに選
択して抽出する。その後、高域成分の量を検出する為、
検波回路３３により検波し、映像信号中の高域成分の量
（今後、焦点量と呼ぶ）を得る。この検波回路３３は、
例えば、ピーク検波回路、または、両波検波後に全検波
出力を積分しても良いが、この焦点量には、被写体のフ
リッカ成分、および結像系の微小振動成分が含まれてい
る。

【００１８】また、端子２１に入力された映像信号は、
ゲート回路３１と同等な領域を、ゲート回路４１により
抽出する。その後、この映像信号の量を検出するため、
検波回路４２により検波され映像信号を出力する。この
場合、検波回路は領域内の平均値を検出するため平均値
検波回路が適当である。

【００１９】いま、カメラ回路１がＮＴＳＣ方式で、例
えば、関東地方の屋内で、蛍光灯下で撮影中していて、
照明光が１００Ｈｚで点滅している場合、映像信号には
２０Ｈｚのフリッカ成分が重畳する。すなわち、３フィ
ールド毎に繰り返すフリッカ成分が検波回路３３、及び
検波回路４２の出力に重畳する。

【００２０】補正値算出タイミング回路４７の出力によ
り、メモリ４３、４４、４５に３フィールド毎に検波回
路４２の出力がフィールドの終わりでメモリされる。そ
の出力をそれぞれ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３とする。補正値算
出回路４６は、入力Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の平均値Ｓを生成
する。

【００２１】Ｓ＝（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）／３補正値算出回路４６は、補正値算出タイミング回路４７
の出力により、次の３種類の出力信号を出力する。

【００２２】各メモリの出力Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３と、平均
値Ｓと、係数をＫとするとき、メモリ４３、４４、４５
がメモリされるタイミングの補正値算出回路４６の出力
を、それぞれ補正出力Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３とするとＨ１＝ＫＳ／Ｍ１Ｈ２＝ＫＳ／Ｍ２Ｈ３＝ＫＳ／Ｍ３の値を、計算して出力する。

【００２３】このフリッカ補正出力と、検波回路３３の
出力を、乗算回路５２に入力して乗算すると、フリッカ
成分の除去された出力が端子５１に出力される。

【００２４】ここで、このフリッカが除去される条件と
して、高周波成分とそのフリッカ成分の比と、映像信号
とそのフリッカ成分の比が、互いに等しいという前提が
あるが、これは高域成分の振幅が、映像信号の振幅に比
例するので、この前提条件はほとんどの場合、成り立
ち、フリッカが除去される。

【００２５】ここで、検波回路３３の出力と、検波回路
４２の出力は、１フィールドに１つの値をとる量である
為、これらの値が、マイコン等に一旦取込まれると、後
はマイコン内の演算で上記の計算を行えば良い。さら
に、一般に合焦制御回路はマイコン等のディジタル回路
で構成される為、ゲート回路４１、検波回路４２を除
き、このフリッカ除去の処理はほとんど回路の増加を招
かずに実現してしまう。

【００２６】従って、従来技術の単なる組み合わせで実
現する場合の、従来技術２または３で示されるような回
路規模の大きい可変利得回路等は不用であり、回路規模
が小さくて済む。

【００２７】さらに、映像信号出力のフリッカキャンセ
ルを実施しないならば、先ほど述べた、ゲート回路４
１、検波回路４２の追加のみでフリッカキャンセルが可
能となり、追加回路規模が小さく、かつ、合焦性能の優
れた自動合焦装置が実現できる。

【００２８】もちろん、光路長の微小変動成分を抽出す
る為に、高域成分の微小変動周波数成分を通過させるフ
ィルタ（ＢＰＦ）を用いて抽出することも考えられ、そ
の場合、フリッカ成分をトラップするように、ＢＰＦの
特性を決めても良いことはいうまでも無い。しかし。例
えばこのＢＰＦをディジタルフィルタで構成しようとし
た場合、トラップを入れると、タップ数が長くなり応答
が遅くなり、合焦性能が向上しない。そこで、本発明に
よるフリッカキャンセルを行った後の、高域成分を、微
小変動周波数成分のみをメインに抽出するＢＰＦ特性と
することにより、応答性の向上した自動合焦装置が構成
できる。

【００２９】また、本発明の特徴の一つが、自動合焦を
行うエリアと、フリッカキャンセルの為の映像信号を抽
出するエリアを同じにとって、ミックス光による不具合
を無くしたが、もちろん、このエリアは１対１に対応し
ていなくても良く、ほぼ同等の効果を得られるエリアで
あれば問題ないことはいうまでも無い。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、フリッカのある照明下
でも、フリッカを含むミックス光の照明下でも合焦性能
の良好な自動合焦装置を、少ない回路の追加で実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のブロック図である。

【図２】実施例を詳細に説明するブロック図である。

【符号の説明】

１…レンズ、２…カメラ回路、３…高域成分抽出回路、４…フリッカ抽出回路、５…フリッカ補正回路、６…合焦制御回路、３１…ＨＰＦ、３２…ゲート回路、３３…検波回路、４１…ゲート回路、４２…検波回路、４３…メモリ、４４…メモリ、４５…メモリ、４６…補正値算出回路、４７…補正値算出タイミング回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大坂一朗神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者千葉浩神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者今井勉神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピント合わせ用レンズと、前記レンズによ
り結像した画像を映像信号に変換するカメラ回路と、映
像信号中の高域成分を抽出する手段と、前記高域成分が
最大となる位置に前記ピント合わせ用レンズを移動制御
する自動合焦制御手段を有する自動合焦装置において、
前記映像信号中のフリッカ成分を抽出しフリッカ除去用
信号を生成するフリッカ抽出手段と、前記フリッカ除去
用信号を元に、前記高域成分に含まれるフリッカ成分を
補正するフリッカ補正手段を有し、フリッカ補正手段よ
り出力される高域成分を前記自動合焦手段に入力し、前
記自動合焦制御手段により、前記ピント合わせ用レンズ
を移動制御することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】請求項１におけるフリッカ抽出手段におい
て、前記映像信号の一部のみを抜き取るゲート回路と、
１フィールド間の平均値を検出する第１の検波回路と、
前記第１の検波回路出力のＮ回の平均値と前記第１の検
波回路出力との比を算出し前記フリッカ除去用信号を発
生する補正値算出回路を有し、前記フリッカ補正手段に
おいて、前記高域成分と、前記フリッカ除去用信号を乗
算することにより高域成分中のフリッカ成分を除去する
乗算回路を有することを特徴とする自動合焦装置。