JPH0787377A

JPH0787377A - ビデオカメラ装置及びオートフォーカス回路

Info

Publication number: JPH0787377A
Application number: JP5177481A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kawaguchi; 直樹川口; Reiko Torii; 玲子鳥井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP3401847B2; US5638122A

Abstract

(57)【要約】【目的】ノイズの評価値による装置の誤動作を防止す
る。【構成】輝度信号がフィルタ１２及びフィルタ１３に
供給される。フィルタ１２及び１３からは、それぞれが
有する周波数特性に基づいた評価値がコントローラに供
給される。また、フィルタ１２の出力信号は、オプティ
カルブラック検波回路に供給される。オプティカルブラ
ック検波回路の出力はコントローラに供給される。コン
トローラでは、供給されたこれらの信号に基づいて、レ
ンズ部１に内設されたフォーカスレンズを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばビデオカメラ
に用いられて好適なオートフォーカス回路及び上記オー
トフォーカス回路が用いられたビデオカメラ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】被写体の撮像信号をＣＣＤ撮像素子に結
像して光電変換し、所定の信号処理を行なってテープ上
に記録するビデオカメラが広く使用されている。通常、
ビデオカメラには、被写体に対してフォーカスレンズを
自動合焦させるオートフォーカス機構が設けられてい
る。オートフォーカス機構を動作させるために、映像信
号がオートフォーカス検波回路で検波される。この時、
映像信号中の高周波成分の最大部分が合焦位置であると
される。その検波信号（以下、評価値とする）は、フォ
ーカスレンズ駆動モータに制御信号として供給され、こ
の制御信号によりフォーカスレンズが合焦位置に移動さ
れる。

【０００３】図６には、フォーカスレンズ位置（横軸）
と評価値（縦軸）との関係を表すグラフが示される。図
６において、評価値が最大の場合には、フォーカスレン
ズ位置が合焦位置に移動される。一方、評価値が低い場
合には、現在のフォーカスレンズ位置が非合焦位置に位
置されていると判断され、徐々に合焦位置に移動される
ようになる。

【０００４】図７には、フォーカスレンズを合焦位置に
移動させるための山登り制御に関する図が示される。な
お、横軸はフォーカスレンズ位置を、縦軸は評価値をそ
れぞれ示す。例えば、ビデオカメラの電源オン時に、フ
ォーカスレンズが評価値Ｓにあることが検出され、コン
トローラにこの情報が供給される。評価値Ｓからフォー
カスレンズが、例えば評価値Ｔに移動されると、この時
点でのフォーカスレンズの評価値Ｔが検出され、コント
ローラにこの情報が供給される。コントローラでは、評
価値Ｓと評価値Ｔとが比較される。評価値Ｔが評価値Ｓ
よりも大きい場合には、フォーカスレンズはさらに合焦
位置方向に移動される。次の比較は、評価値Ｔを基準と
して行なわれる。即ち、合焦位置方向に移動されたフォ
ーカスレンズの新たな評価値Ｕと評価値Ｔとの比較が行
なわれる。図７からもわかるように、評価値Ｔは評価値
Ｕに比べて大きい値を有する。これにより、評価値がピ
ーク値にあると判断され、つまり、フォーカスレンズが
合焦位置にあるとされ、山登り制御が終了とされる。

【０００５】ところで、オートフォーカスの動作には、
起動、合焦及び待機があり、それらがモードに分類され
遷移される。モードの種類には、例えば起動モード、山
登りモード、合焦点に戻すモード、ピーク確認モード、
小枠確認モード、ウォブリングモード、ストップモード
及び特別処理モード等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８Ａ及び
図８Ｂに示すように、評価値は合焦時には大きく、非合
焦時には小さい。しかしながら、評価値は相対的なもの
であるので、評価値の絶対値からフォーカスレンズが合
焦位置にあるのか、非合焦位置にあるのかを判断するこ
とはできない。つまり、図８Ｂにおいて、フォーカスレ
ンズが合焦位置にある場合の評価値αは、図８Ａにおけ
るフォーカスレンズのボケ領域の評価値αと同じレベル
となってしまう。また、図８を参照すると、例えば全黒
の景色を撮影した場合に、フォーカスレンズが合焦位置
にあるにもかかわらず、あるレベルの出力（ノイズの評
価値）が得られてしまう。この結果、ノイズの評価値に
よって誤動作を生じることがある。また、フォーカスレ
ンズがピントに対して大ボケの位置にある時には、フォ
ーカスレンズは徐々に合焦位置方向に移動されるので、
ピントが合うまでに長い時間を要してしまう。

【０００７】従って、この発明の目的は、ノイズの評価
値を除去してノイズの評価値による誤動作を防止するこ
とができると共に、フォーカスレンズがピントに対して
大ボケの位置にある時に、フォーカスレンズを高速で合
焦位置方向に移動することができるオートフォーカス回
路及びこのようなオートフォーカス回路が搭載されたビ
デオカメラ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、第１のフィ
ルタにより映像信号の第１の高域成分を抽出し、第２の
フィルタにより映像信号の第２の高域成分を抽出し、第
１の高域成分及び第２の高域成分に基づいてフォーカス
レンズを制御するオートフォーカス回路において、映像
信号のオプティカルブラックレベルを検出し、オプティ
カルブラックレベル、第１の高域成分及び第２の高域成
分に基づいて、フォーカスレンズを制御することを特徴
とするオートフォーカス回路である。

【０００９】また、この発明は、フォーカスレンズを有
するレンズ部と、レンズ部を介された撮像信号を光電変
換する光電変換手段と、光電変換手段の出力が供給され
るオプティカルブラック検出手段と、オプティカルブラ
ック検出手段の出力及びレンズ部のレンズ位置情報が供
給されるコントローラとからなり、コントローラは供給
された信号に基づいて制御信号を発生し、レンズ部に供
給し、制御信号は、フォーカスレンズを制御することを
特徴とするビデオカメラである。

【００１０】

【作用】クランプ回路に用いられるＣＣＤ撮像素子のオ
プティカルブラックレベルの信号及び映像信号から得ら
れる高域成分を、フォーカスレンズを駆動制御するため
に用いる。

【００１１】

【実施例】図１には、この発明によるオートフォーカス
回路が用いられたビデオカメラのブロック図が示され
る。図１において、例えばインナーフォーカスレンズで
構成されるレンズ部１を介して入射された撮像信号は、
ＣＣＤ撮像素子２において、結像されて光電変換され
る。ＣＣＤ撮像素子２から出力される信号は、サンプル
ホールド回路及びＡＧＣアンプ３に供給される。サンプ
ルホールド回路及びＡＧＣアンプ３の出力信号は、Ａ／
Ｄ変換器４に供給され、例えば１０ビットのディジタル
データとされる。このディジタルデータは、オプティカ
ルブラックディテクタ５に供給される。

【００１２】オプティカルブラックディテクタ５では、
オートフォーカス、オートホワイトバランス及び自動露
光等の評価値が検出される。この評価値は、コントロー
ラ６に供給される。コントローラ６には、レンズ部１か
らアイリスの開閉情報、ズームレンズ位置情報及びフォ
ーカスレンズ位置情報が供給されており、評価値の変化
分とこれらの情報とに基づいた信号がプリドライバ７、
Ｄ／Ａ変換器８及びズームモータドライバ９に供給され
る。プリドライバ７の出力信号は、ステップモータドラ
イバ１０を介して、フォーカスレンズを移動させるため
のステップモータ（図示せず）に供給される。

【００１３】また、Ｄ／Ａ変換器８のアナログ出力信号
は、ズームモータドライバ９に供給される。ズームモー
タドライバ９では、供給された２つの信号に基づいてズ
ームレンズを移動するための信号を発生する。この信号
は、ズームレンズ移動用のＤＣズームモータ（図示せ
ず）に供給される。このようにして、レンズ部１内に配
設されたズームレンズ及びフォーカスレンズが最適位置
に移動される。

【００１４】図２には、オプティカルブラックディテク
タ５の詳細なブロック図が示される。図２において、Ａ
／Ｄ変換された、例えば１０ビットの撮像信号は、Ｙ／
Ｃ分離回路１１に供給され、輝度信号Ｙのみが周波数特
性の異なる２つのフィルタ、即ち、第１のフィルタ１２
及び第２のフィルタ１３に供給される。第１のフィルタ
１２は、カットオフ周波数の低いフィルタであり、例え
ば１５０ｋＨｚ〜２ＭＨｚまでの輝度信号を出力する。
一方、第２のフィルタ１３は、カットオフ周波数の高い
フィルタであり、例えば１５０ｋＨｚ〜２ＭＨｚまでの
輝度信号を出力する。

【００１５】第１のフィルタ１２の出力信号は、大枠設
定回路１４及び小枠設定回路１５に供給される。なお、
大枠設定回路１４及び小枠設定回路１５は、自動焦点の
ために用いられる。大枠設定回路１４及び小枠設定回路
１５の出力信号は、検波回路１６及び検波回路１７にそ
れぞれ供給される。これと共に、オプティカルブラック
ディテクタ検波回路（図示せず）に供給され、積分され
てコントローラ６に出力される。また、検波回路１６及
び１７で検波された信号は、積分回路１８及び１９にそ
れぞれ供給され積分されて評価値とされる。その後、シ
リアル通信でコントローラ６に出力される。このよう
に、第１のフィルタ１２からは、輝度信号の評価値とオ
プティカルブラックの評価値とがコントローラ６に供給
される。

【００１６】一方、第２のフィルタ１３の出力信号は、
大枠設定回路２０及び小枠設定回路２１に供給される。
なお、大枠設定回路２０及び小枠設定回路２１は、上述
の大枠設定回路１４及び小枠設定回路１５と同様に、自
動焦点のために用いられる。大枠設定回路２０及び小枠
設定回路２１の出力信号は、検波回路２２及び検波回路
２３にそれぞれ供給される。検波回路２２及び２３で検
波された信号は、積分回路２４及び２５にそれぞれ供給
されて積分される。これにより、この値が評価値とされ
る。その後、評価値は、シリアル通信でコントローラ６
に出力される。

【００１７】図３には、ＣＣＤ撮像素子２の構成図が示
される。なお、ＣＣＤ撮像素子には、１フィールド毎に
映像の黒レベルクランプを行なうため、フォトダイオー
ドが遮光された部分（オプティカルブラック）が設けら
れている。図３において、３１はＣＣＤ撮像素子２にお
ける映像区間枠（大枠及び小枠）に相当する。また、３
２はオプティカルブラック部である。この映像区間枠３
１及びオプティカルブラック部３２を走査することによ
り、オプティカルブラック部３２から得られる信号が基
準の黒レベルとして用いられる。

【００１８】この発明では、オプティカルブラック部３
２の信号がオートフォーカス用の評価値（絶対値）とし
ても用いられる。これにより、映像信号の評価値とオプ
ティカルブラック部３２から出力される評価値とに基づ
いて、フォーカスレンズの移動方向及び移動速度が設定
される。

【００１９】即ち、図４には、輝度信号の評価値及びオ
プティカルブラックの評価値を表す図が示される。図４
Ａにおいて、Ｆａで示される波形は、第１のフィルタ１
２を介された映像信号の評価値である。ＯＰＢで示され
る波形は、オプティカルブラックの評価値（絶対値）で
ある。また、２ＯＰＢで示される波形は、オプティカル
ブラックの評価値を例えば２倍したものであり、スレシ
ョルドレベルとされる。なお、このスレショルドレベル
は、オプティカルブラックの評価値の１．５倍や３倍等
の値に可変させても良い。図４Ｂには、第２のフィルタ
１３を介された映像信号の評価値の波形がＦｎで示され
る。また、図４Ｃには、波形Ｆａと波形１ｎとの比を表
す図が示される。

【００２０】図４Ａにおいて、Ｆａの値が２ＯＰＢの値
よりも小さい領域である大ボケ領域（以下、領域ａとす
る）では、フォーカスレンズの現在位置が被写体に対し
て大きくボケていると判断される。なお、この時の領域
は、図４Ｃにおける領域ａに相当し、フォーカスレンズ
は、高速で合焦位置方向に無条件に移動される。また、
Ｆａの値が２ＯＰＢの値と同等以上の場合は、フォーカ
スレンズの現在位置が中ボケ領域（以下、領域ｂとす
る）、小ボケ領域（以下、領域ｃとする）または合焦位
置にあると判断され、通常のフォーカスレンズ駆動動作
が行なわれる。

【００２１】例えば、フォーカスレンズが被写体に対し
て領域ａから領域ｂに高速で移動されると、領域ｂから
は、波形Ｆａに従った曲線でフォーカスレンズが合焦位
置方向、つまり、領域ａ内に移動される。領域ａ内に位
置されると、フォーカスレンズは、波形Ｆｎの曲線に従
った動作で合焦位置に移動される。このように、領域ａ
から合焦位置までの移動は、波形Ｆｎが用いられるの
で、フォーカスレンズを合焦位置に即座に移動させるこ
とができる。

【００２２】図５には、フォーカスレンズの移動に関す
るフローチャートが示される。図５において、映像信号
中の垂直同期信号が入力されると（ステップ４１）、オ
プティカルブラックの評価値（評価値Ｂとする）が検出
される（ステップ４２）。ステップ４３では、フィルタ
１２の評価値（評価値Ａとする）が検出される。ステッ
プ４４では、フィルタ１３の評価値（評価値Ｃとする）
が検出される。ここで、評価値Ａが評価値Ｂを２倍した
値よりも小さいか否かが判断される（ステップ４５）。
評価値Ａが評価値Ｂを２倍した値よりも小さい場合に
は、フォーカスレンズが領域ａ（大ボケ領域）にあるこ
とになるので、フォーカスレンズは高速で合焦位置方向
に移動される（ステップ４６）。その後、処理はステッ
プ４１に戻る。

【００２３】一方、ステップ４５で、評価値Ａが評価値
Ｂを２倍した値よりも大きいと判断された場合には、ス
テップ４７において、評価値Ｃと評価値Ａとの比が、例
えば「１」に近いか否かが判断される。ステップ４７で
判断される比が「１」に近くない場合には、フォーカス
レンズが領域ｂ（中ボケ領域）にあることになるので、
フォーカスレンズは、フィルタ１２の有する特性に従っ
て、中速で合焦位置方向に移動される（ステップ４
８）。その後、処理はステップ４１に戻る。

【００２４】ステップ４７において、評価値Ｃと評価値
Ａとの比が、「１」に近い場合には、フォーカスレンズ
が領域ｃ（小ボケ領域）にあることになるので、フォー
カスレンズは、フィルタ１３の特性に従って、低速で合
焦位置方向に移動される（ステップ４９）。ステップ５
０では、山登り検出が行なわれ、評価値がピークに達し
たか否かが判断される。その評価値がピークでない場合
には、処理はステップ４１に戻る。一方、その評価値が
ピークである場合には、フォーカスレンズが合焦位置に
あるとされ、オートフォーカス処理は終了とされる。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、クランプ回路に用い
られるオプティカルブラックを評価値（絶対値）として
検出し、この評価値をフォーカスレンズの移動制御用に
絶対値として用いる。これにより、フォーカスレンズが
合焦位置にあるのか、非合焦位置にあるのかを正確に判
断することができる。このため、従来のように、ノイズ
の評価値によって誤動作を生じるおそれがなくなる。ま
た、フォーカスレンズがピントに対して大ボケの位置に
ある時に、フォーカスレンズを高速で合焦位置方向に移
動することができるので、ピントを短時間で合わせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるオートフォーカス回路が用いら
れたビデオカメラのブロック図である。

【図２】オプティカルブラックディテクタの詳細なブロ
ック図である。

【図３】ＣＣＤ撮像素子の構成を示す図である。

【図４】映像信号の評価値及びオプティカルブラックの
評価値を表す図である。

【図５】フォーカスレンズの移動に関するフローチャー
トである。

【図６】フォーカスレンズ位置と評価値との関係を表す
グラフである。

【図７】フォーカスレンズを合焦位置に移動させるため
の山登り制御に関する図である。

【図８】フォーカスレンズ位置と評価値との関係を表す
グラフである。

【符号の説明】

５オプティカルブラックディテクタ１２、１３フィルタ３２オプティカルブラック部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輝度信号から高域成分を抽出する第１の
周波数特性を有する第１のフィルタと、上記輝度信号から高域成分を抽出し、上記第１のフィル
タに比べて急峻な周波数特性を有する第２のフィルタ
と、撮像信号のオプティカルブラックレベルを検出するオプ
ティカルブラックレベル検出手段とからなり、上記オプティカルブラックレベル、上記第１の高域成分
及び上記第２の高域成分に基づいて、フォーカスレンズ
を制御することを特徴とするオートフォーカス回路。
【請求項２】上記撮像信号のオプティカルブラックレ
ベル、上記第１のフィルタにより抽出された高域成分及
び上記第２のフィルタにより抽出された高域成分に基づ
いて、上記フォーカスレンズが焦点位置から過大に離れ
ていることを検出する請求項１記載のオートフォーカス
回路。
【請求項３】上記フォーカスレンズが焦点位置から過
大に離れている場合に、上記オプティカルブラックレベ
ル、上記第１のフィルタにより抽出された高域成分及び
上記第２のフィルタにより抽出された高域成分に基づい
て、上記フォーカスレンズを合焦方向に高速で移動させ
る請求項１記載のオートフォーカス回路。
【請求項４】上記第１のフィルタにより抽出された高
域成分と上記第２のフィルタにより抽出された高域成分
との比率に応じて上記フォーカスレンズの位置を制御す
る請求項１記載のオートフォーカス回路。
【請求項５】フォーカスレンズを有するレンズ部と、上記レンズ部を介された撮像信号を光電変換する光電変
換手段と、上記光電変換手段の出力が供給され、輝度信号から高域
成分を抽出する第１の周波数特性を有する第１のフィル
タ、上記輝度信号から高域成分を抽出し、上記第１のフ
ィルタに比べて急峻な周波数特性を有する第２のフィル
タ及び撮像信号のオプティカルブラックレベルを検出す
る手段を有するオプティカルブラックレベル検出手段
と、上記オプティカルブラック検出手段の出力及び上記レン
ズ部のレンズ位置情報が供給されるコントローラとから
なり、上記コントローラは供給された信号に基づいて制御信号
を発生すると共に、上記制御信号を上記レンズ部に供給
し、上記フォーカスレンズの位置は、上記制御信号により制
御されることを特徴とするビデオカメラ装置。
【請求項６】上記レンズ部から入射された撮像信号と
上記オプティカルブラック検出手段の出力信号とに基づ
いて、上記フォーカスレンズが焦点位置から過大に離れ
ていることを検出する請求項５記載のビデオカメラ装
置。
【請求項７】上記フォーカスレンズが焦点位置から過大
に離れている場合に、上記レンズ部から入射された撮像
信号と上記オプティカルブラック検出手段の出力信号と
に基づいて、上記フォーカスレンズを合焦方向に高速で
移動させる請求項５記載のビデオカメラ装置。
【請求項８】上記第１のフィルタにより抽出された高域
成分と上記第２のフィルタにより抽出された高域成分と
の比率に応じて上記フォーカスレンズの位置を制御する
請求項５記載のビデオカメラ装置。