JPH0813097B2 - 合焦検出装置 - Google Patents

合焦検出装置

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JPH0813097B2
JPH0813097B2 JP61239787A JP23978786A JPH0813097B2 JP H0813097 B2 JPH0813097 B2 JP H0813097B2 JP 61239787 A JP61239787 A JP 61239787A JP 23978786 A JP23978786 A JP 23978786A JP H0813097 B2 JPH0813097 B2 JP H0813097B2
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昭広 藤原
浩史 須田
正道 当山
邦彦 山田
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    • G02OPTICS
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    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals

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  • Focusing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、撮像素子から得られる映像電気信号を用い
て撮影光学系の合焦状態を検出する合焦検出装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、ビデオ・カメラ等の、撮像素子を有するカメラ
では、撮像素子から得られる映像信号から撮像面上での
被写体像の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるよ
うに撮影光学系を駆動する方式が知られている。この方
式は、ハイパスフィルタ等により映像信号の高周波成分
を抽出し、その振幅が最大となる位置に光学系を駆動す
るが、その最大となる位置を発見するために、現在の光
学系位置での振幅と現在より少し過去の光学系位置での
振幅又は現在位置より少しずれた光学系位置での振幅と
を比較する必要があるため、合焦位置を過ぎなければ合
焦位置を検出できないという次点がある。また、高周波
成分の周波数は被写体の種類に依存し、その振幅は、照
明条件にも依存するため、被写体の動きや照明条件の変
化等により、合焦状態でなくても振幅が極大値をとるこ
とがあり、しばしば誤動作につながっていた。
この欠点を除いた合焦検出方式として、被写体のエッ
ジの幅に注目し、当該エッジ部分での明るさの変化勾配
と明るさの差との比を計算することによりエッジ部分の
幅を演算し、その大小により撮像面での被写体像の合焦
状態を判定する方法が、本出願と同じ出願人により提案
されている。例えば、第5図(a)に示すようなエッジ
50の被写体が合焦検出領域52内に存在するとする。xは
光学系の光軸と直交し、撮像素子の水平走査方向に延び
る空間座標である。この場合、撮像素子から得られる映
像信号(より具体的には輝度信号)I(x)は、合焦状
態では第5図(b)に示すように急峻に変化するが、非
合焦状態では同図(c)に示すように緩やかに変化す
る。被写体エッジ部分に対応する映像信号I(x)の変
化部分の幅Δxは、合焦状態で最も小さいΔX0となり、
合焦状態から遠ざかるにつれて増大する。幅Δxは、光
学系の錯乱円径、撮像素子の解像力、及び映像信号処理
回路の帯域幅によって決まるが、後の2つは光学径の合
焦状態には無関係であるから、映像信号の変化部分の幅
Δxを測定することにより、合焦・非合焦及び非合焦の
程度を判定できる。即ち、Δx≒ΔX0であれば合焦状態
と判定でき、この判定は、被写体のエッジ部の平均的明
るさや、コントラストには依存しない。
具体的には、映像信号I(x)の微分dI(x)/dx
と、明るさの変化量ΔIとを計算し、 P=(dI(x)/dx)/ΔI により与えられるP(=I/Δx)を、合焦信号とする。
変数xは水平走査方向でもあるから、映像信号を時間微
分することでdI(x)/dxを得ることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、この方式では、合焦精度を上げていくと、
被写体の動きや被写体像の画面位置(撮像素子の構成画
素との相対的位置関係)によっては、評価値Pがばらつ
き、誤動作を生じることが考えられた。これを改善する
ために、合焦検出領域内の全水平走査線分又は走査線数
本分の合焦評価値Pを平均化する方法が提示されたが、
単に平均化するだけでは、例えば第6図に示すような、
垂直方向に短い被写体では、この平均化が逆に評価値を
誤ったものにすることがある。
そこで、本発明は、各走査線での合焦評価値と被写体
との関係を考慮するようにして、誤った平均化を排除す
る合焦検出装置を提示することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る合焦検出装置は、各水平走査線での合焦
度を検出する手段と、各水平走査の相関を判定する手段
と、当該判定手段により相関があると判定された各水平
走査で検出された合焦度を演算して合焦状態を判別する
手段とからなる。
〔作用〕
上記手段により、相関があるとされた水平走査での合
焦度のみを演算、例えば平均化することになる。従っ
て、異なる被写体像の合焦評価値を合焦判定基準にはし
ないことから、合焦信号の信頼性が格段に向上する。ま
た、平均化により合焦信号のS/Nが改善される。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明す
る。第1図は、本発明の一実施例の構成ブロック図を示
す。
第1図において、10は撮像面の光学像を電気信号に変
換する撮像素子であり、撮像素子10から出力される映像
信号は微分回路12で微分され、絶対値回路14で正信号に
される。16は、絶対値回路14の出力信号を積分して前述
のΔIを計測する回路であり、18はΔI回路16による時
間遅延を補償するための遅延回路である。割算回路20が
遅延回路18の出力(dI/dx)をΔI回路16の出力(Δ
I)で割る。この割算回路20の出力は、時間(即ちx)
につれて変化しており、その極大値が被写体像のエッジ
部分の合焦度を代表する。ピーク検出回路22は、割算回
路20の出力のピークを検出し、ピーク値をA/D変換回路2
4に送る。ピーク検出回路22は水平同期信号によりその
ホールド値をクリアされる。A/D変換回路24は、入力の
アナログ値をディジタル値に変換して演算回路26に送
る。演算回路26は、周知のマイクロプロセッサからな
る。
またこのピーク検出回路22は、ホールドしている値よ
りも大きい値が入力される毎にピーク検出パルスをラッ
チ回路28に送出する。タイマ・カウンタ30は水平同期信
号によりクリアされ、入力クロック・パルスを計数す
る。カウンタ30の計数値は各水平走査毎の水平位置を示
し、ラッチ回路28が、ピーク検出回路22からのピーク検
出パルスに応答してカウンタ30の計数値をラッチする。
勿論カウンタ30の初期値は、遅延回路18による時間遅延
を補償する値に設定される。
1水平走査の終了時点で演算回路26は、A/D変換回路2
4の出力とラッチ回路28の保持値とを読み込む。従って
演算回路26は、各水平走査毎に、その最終の合焦評価値
Pとその水平位置とを知ることができる。演算回路26の
動作フローチャートを第7図に示す。演算回路26は先
ず、内部変数P,Nを初期化し(S1)、検出領域内の最初
の水平走査線のデータ(ピークの水平位置とピーク値
Pi)を読み込む(S2)。ステップS3により、最初のデー
タについては相関のチエックを省略してステップS5に行
き、変数Pにピーク値を加算し、変数Nに1を加算す
る。Nは水平走査線を計数する。ステップS6で検出領域
内か否かを判定し、検出領域内であれば、ステップS2に
戻り、次のデータを読み込む。そしてステップS4で、読
み込んだピーク位置を前のピーク位置と比較することに
よって相関度を判定し、相関が無ければステップS7に行
き、相関があればステップS5に行く。検出領域から外れ
た場合、又は相関が無い場合には、ステップS7で変数P
の平均を取り、リターンする。このPが、合焦評価値に
なる。
例えば、第2図(a)に示すように合焦検出領域52内
に2つの被写体像エッジ54,56が存在し、x1,x2,x3
順に水平走査したとする。この場合、走査線x1での割算
回路20の出力は同図(b)のように変化し、水平時間位
置t1にピークの極値(合焦評価値)P1がある。走査線x2
での割算回路20の出力は同図(c)のように変化し、水
平時間位置t2にピークの極値P2がある。走査線x3での割
算回路20の出力は、被写体像エッジ54のために同図
(c)のように2つのピークを具備するが、その大きい
方のピークの極値P3と水平時間位置t3が演算回路26に読
み込まれる。走査線x1のピーク位置t1と走査線x2のピー
ク位置t2は近接しているが、t3はt2からかなり離れてい
る。従ってこの場合、演算回路26は、評価値P1とP2を加
算平均するが、P3については平均化の対象としない。
演算回路26は、このように、合焦検出領域内での同じ
被写体像エッジからの評価値Pを加算平均した値を、光
学系の合焦度を示す合焦信号として出力する。勿論、加
算平均でなく、その他の、例えば加重平均を行ってもよ
いし、同じ被写体像エッジからの評価値Pでも、その一
部、例えば、適当な分布曲線を想定したときの中央部分
の幾つかの値を平均化の対象としてもよい。
また、相関のある合焦評価値Pのみを平均化の対象と
するのであるから、各水平走査でのピーク位置を読み取
った段階でそのピーク位置が前の水平走査でのピーク位
置と近似しない(即ち、相関がない)ときには、そこで
以後の合焦評価値P及びピーク位置の読み取りを中止
し、平均化処理に移行してもよい。このように相関を判
別することによって、相関をとるための特別な回路が不
要となり、構成が簡単になる。また、相関の有無を別の
方法、例えば、ある水平走査線と次の水平走査線の信号
との差分を得るようにしてもよい。
第1図の実施例では水平同期信号を用いているが、垂
直同期信号を用いてもよい。即ち、水平同期信号を用い
る場合には、走査線間の相関を利用し、垂直同期信号を
用いる場合には、フィールド間又はフレーム間の相関を
利用する。更には、水平走査間の相関を利用して得られ
た信号と、フィールド間又はフレーム間の相関を利用し
て得られた信号とを用いて平均化を行ってもよく、その
場合には、走査線間及びフィールド間の両方の相関を利
用することになり、一層効果的である。この場合、2系
統のカウンタを用いて水平、垂直の位置を検出してもよ
いが、垂直方向の位置は、水平走査線の計数値から計算
してもよい。
また、水平走査位置をディジタル回路(カウンタ30と
ラッチ回路28)で構成したが、第3図に示すように、ア
ナログ回路で構成してもよい。32は、水平同期信号にに
よりスタートするのこぎり波を発生する回路であり、サ
ンプル・ホールド回路34が、ピーク検出回路22からのピ
ーク検出パルスに応答して、のこぎり波発生回路32の出
力電圧をホールドする。A/D変換回路36が、サンプル・
ホールド回路34の保持値をディジタル信号に変換して演
算回路26に送る。勿論、A/D変換回路36のA/D変換は、演
算回路26によるデータ読み込みに間に合うタイミングで
行われる。第4図は、のこぎり波発生回路32の公知な具
体的回路例を示す。
本実施例においては、各水平走査線での合焦どを検出
する手段を符号12,20に示す回路とし、各水平走査のお
すかんをなていする手段と、検出された合焦度を演算し
て合焦状態を判別する手段を演算回路26とした。
〔発明の効果〕
上記説明から容易に理解出来るように、本発明によれ
ば、同じ被写体からの合焦評価値のみを演算、例えば平
均化してその画像での合焦信号とするので、合焦信号の
S/Nを効果的に改善することができる。また、相関性の
無い評価値を排除するので、合焦信号の信頼性が高ま
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る合焦検出装置の一実施例の構成
ブロック図、第2図はその動作説明図、第3図は及び第
4図は、第1図の回路の一部の変形例の回路図、第5図
は本発明の前提となる合焦検出方式の説明図、第6図は
被写体像の一例を示す図である。第7図は、第1図の演
算回路26の動作フローチャートである。 10……撮像素子、12……微分回路、14……絶対値回路、
16……ΔI回路(積分回路)、18……遅延回路、20……
割算回路、22……ピーク検出回路、24……A/D変換回
路、26……演算回路、28……ラッチ回路、30……タイマ
ーカウンタ、32……のこぎり波発生回路、34……サンプ
ル・ホールド回路、36……A/D変換回路、50,54,56……
被写体像エッジ、52……合焦検出領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03B 13/36 G03B 3/00 A (72)発明者 当山 正道 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 山田 邦彦 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各水平走査線での合焦度を検出する手段
    と、各水平走査の相関を判定する手段と、当該判定手段
    により相関があると判定された各水平走査で検出された
    合焦度を演算して合焦状態を判別する手段とからなるこ
    とを特徴とする合焦検出装置。
JP61239787A 1986-10-08 1986-10-08 合焦検出装置 Expired - Fee Related JPH0813097B2 (ja)

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US07/107,451 US4871906A (en) 1986-10-08 1987-10-08 Focus detecting device using correlation

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JPS6393279A JPS6393279A (ja) 1988-04-23
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JPS6393279A (ja) 1988-04-23
US4871906A (en) 1989-10-03

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