JPH0817452B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

自動焦点調節装置

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JPH0817452B2
JPH0817452B2 JP1020002A JP2000289A JPH0817452B2 JP H0817452 B2 JPH0817452 B2 JP H0817452B2 JP 1020002 A JP1020002 A JP 1020002A JP 2000289 A JP2000289 A JP 2000289A JP H0817452 B2 JPH0817452 B2 JP H0817452B2
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良昭 平尾
龍一郎 久我
匡幸 米山
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/153Arrangements in which a pulse is delivered at the instant when a predetermined characteristic of an input signal is present or at a fixed time interval after this instant
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

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焦点調節をする際に、撮影すべ
き被写体の像を最適な焦点位置に自動的にフォーカシン
グする自動焦点調節装置に関するものである。
従来の技術 最近ではビデオカメラの重要な機能として定着した感
のある自動焦点調節(オートフォーカス)については、
既に何種類かの方式が提案,実施されている。その中で
もビデオカメラの映像信号の高周波成分を利用する方式
(以降、「映像信号方式」と称する)は視差がなく、高
精度な焦点調節ができる有力な方式である。
例えば特願昭63−148556号に画面の水平および垂直方
向の周波数成分を抽出する周波数フィルタを具備し、被
写体の情報により前記フィルタ特性を切り替えるように
構成することにより、高品位な焦点調節を行い得るオー
トフォーカスシステムが開示されている。
発明が解決しようとする課題 上に述べた映像信号方式では、ビデオカメラが取り扱
う広範囲な照度とコントラストを有する様様な被写体に
対応して精度の良い演算を実施する必要があり、自動焦
点調節装置に具備されるべき信号処理手段には広いダイ
ナミックレンジが要求される。ディジタル回路でこれを
構成しようとする際には、信号処理手段の初段に設置さ
れるアナログ−ディジタル変換器(以降、A−D変換器
と称する)のビット数が大きくなるとともに以後の信号
処理回路のビット数もA−D変換器のビット数と同等か
それ以上に大きいことが要求される。これは信号処理手
段の構成を非常に複雑にするものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の自動焦点調節装置
は、焦点調節用レンズ部を含む撮像レンズと、前記撮像
レンズを介して形成された像を電気信号に変換する光−
電気変換手段と、前記光−電気変換手段の出力信号から
一定周波数以上の信号成分を除去する低域通過フィルタ
と、前記低域通過フィルタに縦続接続され、一定周波数
以上の信号成分のみ抽出する高域通過フィルタと、前記
低域通過フィルタと前記高域通過フィルタの両出力を増
幅または圧縮し、一定の信号レベルになるよう調整する
利得調整部とを具備する前処理部と、前記前処理部の出
力信号から、一定値以上の高周波成分の量に対応した焦
点信号を発生する信号処理手段と、前記焦点調節用レン
ズ部を駆動するレンズ駆動手段と、前記焦点信号に応じ
て前記レンズ駆動手段を制御してピント調節を行わしめ
る制御手段とを具備したものである。
作用 本発明は上記した構成によって、前記光−電気変換手
段出力を信号処理手段に直接入力するのではなく、まず
前処理部に導入し、光−電気変換手段の出力信号から被
写体のピント状態を検出する上で不要な一定周波数以上
の信号成分および低周波成分をそれぞれ低域通過フィル
タおよび高域通過フィルタを用いて除去するとともに、
前記低域通過フィルタ出力と前記高域通過フィルタ出力
とのいずれか一方の出力について、あるいはその両出力
を利得調整部にて増幅または圧縮し、被写体の照度やコ
ントラストによる信号レベル範囲を大幅に抑圧するよう
作用し、信号処理手段の負うべき回路のダイナミックレ
ンジを大幅に減少させるものである。
実施例 以下本発明の一実施例の自動焦点調節装置について図
面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例における自動焦点調節装置
のブロック図を示すものである。第1図において1はズ
ームレンズであり、被写体側から順の正の屈折力を持つ
第1レンズ群1−1と、負の屈折力を持ち変倍作用を有
する第2レンズ群1−2と、第1レンズ群および第2レ
ンズ群の合成屈折力をほぼ打ち消す屈折力を有する第3
レンズ群1−3と、正の屈折力を持ち結像作用を有する
第4レンズ群1−4(各レンズ群は各々便宜上1枚の凸
レンズ、あるいは凹レンズにて示すが、実際には複数枚
の凸レンズ、あるいは凹レンズより構成される)、およ
び絞り1−5より構成される。本実施例においては第4
レンズ群1−4が焦点調節用レンズ部を構成している。
被写体2の像はズームレンズ1を介し、CCD3に入力さ
れる。ビデオカメラ回路4はCCD3を駆動するとともに、
CCD3より得られる電気信号に各種信号処理を施し所定の
映像信号(例えばNTSC信号)CNTが出力される。
自動焦点調節装置は前処理部5,信号処理部6,制御部7,
モータ駆動部8,ステッピングモータ9,レンズ駆動機構10
より構成される。
前処理部5はビデオカメラ回路4より出力される映像
信号Cから被写体のピント情報を検出する上で不要な周
波数成分の信号を除去すると共に、その出力信号レベル
が一定となるよう増幅または圧縮する。
信号処理部6は自動焦点調節用領域である画面の一定
範囲(信号抜き取り領域と称する)における前処理部5
の出力信号YLH*より、一定値以上の周波数成分(高周
波数成分と称す)を抽出し、その最大値(これを焦点電
圧VFと称する)を検出して出力する。
制御部7は信号処理部6の出力する焦点電圧VFの2フ
ィールド分またはそれ以上のフィールド分の値を保持
し、両者の差分値(ΔVF)を演算する。そしてこの差分
値ΔVFの符号および、絶対値よりズームレンズ1のピン
ト状態を判断し、ステッピングモータ9の駆動速度、お
よび駆動方向を各々規定するクロック信号CK、および正
逆転信号REVを生成し、モータ駆動部8に供給する。ま
た制御部7は画面の一定部に設定される信号抜き取り領
域を規定するゲート信号Gを生成し、前処理部5,信号処
理部6にそれぞれ供給する。さらに制御部7は前処理部
5で実施される信号レベル制御に用いられる利得制御信
号GC1,GC2を生成し、前処理部5に供給する。
モータ駆動部8はクロック信号CK、および正逆転信号
REVに基づきステッピングモータ9を駆動し、ステッピ
ングモータ9はレンズ駆動機構10を介してズームレンズ
1の第4群1−4を所定の位置まで移動させ、自動焦点
調節が実行される。
上記したような機能を有する制御部7は通常マイクロ
コンピュータを用いることで容易に実現される。
信号処理部6の具体構成と、機能について第2図を用
いて説明する。信号処理部6は同図に示すように、帯域
増幅器11,ゲート部12,ピーク検出器13より構成される。
帯域増幅器11は前処理部5より出力される映像信号YLH
*より一定周波数帯域の高周波成分を抽出,増幅し、VB
として出力する。ゲート部12は前記高周波成分VBの内、
制御部7より出力されるゲート信号Gにより前記信号抜
き取り領域における高周波成分のみを抽出し(その出力
はVBG)、ピーク検出器13はその最大値である焦点電圧V
Fを検出するのである。
第3図に前処理部の具体的な構成を図示する。本発明
のポイントである前処理部の構成とその機能について第
1図,第3図を用いて詳細に説明する。
ビデオカメラ回路4から出力される映像信号Cはまず
前処理部5内の低域通過フィルタ14に入力され、ここで
不要な高周波成分を除去される。本自動焦点調節装置で
は被写体のピント情報を検出する上で必要な周波数帯域
を約0.3M Hz〜3M Hzと規定しており、これ以外の周波数
帯域が不要となる。従って不要高周波成分とは3M Hz以
上の信号成分でありビデオカメラの基本クロック等が含
まれる。この観点より低域通過フィルタ14の遮断周波数
LCは3M Hzに設定される。被写体の輝度情報は主に映
像信号の低域部分に集中しているため、低域通過フィル
タ14を通過した映像信号YLにその情報が含まれている。
低域通過フィルタ14を通過した映像信号YLは第1の利
得調整部15にてその出力が一定となるよう調整された出
力YL*となり、高域通過フィルタ16に入力される。高域
通過フィルタ16の遮断周波数HCは0.3M Hzに設定され
る。高域通過フィルタ16を通過した輝度信号YLHはピン
ト情報検出上、不要な直流成分や低周波成分を除去され
ており、被写体のコントラストに対応した情報が含まれ
ている。高域通過フィルタ16を通過した映像信号YLHは
第2の利得調整部17にてその出力(すなわち前処理部5
の出力)のレベルが一定となるよう調整され、YLH*と
して出力される。
次に第1,第2の利得調整部15,17にて如何にして利得
調整が実施されるかを説明する。
まず第1の利得調整部15について説明する。第1の利
得調整部15は低域通過フィルタ14の出力YLを一定にする
よう機能するが、これはゲート部18,ピーク検出部19に
て低域通過フィルタ14の出力の最大値を検出し、これに
もとづき第1の利得調整部15がその最大値を一定にする
よう機能することにより達成される。
この間の動作をさらに詳しく説明する。ゲート部18は
前記低域通過フィルタ14の出力YLの内、制御部7より出
力されるゲート信号Gにより設定される信号抜き取り領
域における高周波成分のみを抽出し(その出力はYL
*)、ピーク検出部19はゲート部18を通過した映像信号
YL′の1フィールド間における最大値YL′(max)を保
持する。この最大値YL′(max)は第1図に示す制御部
7に入力され、ここであらかじめ設定された関係式に基
づき第1の利得制御信号GC1に変換され、第1の利得制
御部15に供給される。第1の利得制御信号GC1はその信
号振幅が映像信号YL′の1フィールド間における最大値
YL′(max)に比例するよう設定される。第1の利得制
御部15は公知の差動増幅回路で構成され、差動増幅回路
の一方の入力端子には利得調整すべき前記低域通過フィ
ルタ14の出力YLが、また他方の入力端子には第1の利得
制御信号GC1(少なくとも1フィールド期間は直流電
圧)がそれぞれ入力され、前記低域通過フィルタ14の出
力YLの値が一定となるよう作動する。
第2の利得制御部17も同様な構成で実現される。第2
の利得制御部17は前処理出力YLH*を一定にするよう機
能する。そのため制御部7は信号処理部7の検出する前
記焦点電圧VFの各1フィールド期間における最大値(V
F(max))を検出し、これをあらかじめ設定された関係式
に基づき第2の利得制御信号GC2に変換し、第2の利得
制御部17に供給する。第2の利得制御信号GC2はその信
号振幅が前記最大値VF(max)に比例するよう設定され
る。第2の利得制御部17も上記第1の利得制御部15と同
様に作動増幅回路で構成することが可能であり、差動増
幅回路の一方の入力端子には利得調整すべき高域通過フ
ィルタ16の出力信号YLHが、また他方の入力端子には第
2の利得制御信号GC2(少なくとも1フィールド期間は
直流電圧)がそれぞれ入力され、前記高域通過フィルタ
16の出力YLHの値が一定となるよう作動する。
以上説明したように、第1の利得制御回路15は被写体
の照度変化に伴う輝度レベル変動をおさえ、一定レベル
に正規化した輝度信号YL*を生成し、第2の利得調整部
17では被写体のコントラスト変化に対応した輝度信号の
高周波成分のレベルの変動をおさえ一定レベルに正規化
した映像信号YLH*を次段の信号処理部6に供給する。
このように前処理部5は被写体の照度やコントラスト
変化による輝度信号のレベル変動を大幅に抑圧するの
で、次段の信号処理部6のダイナミックレンジを大幅に
減少させ、その構成を簡単にすることを可能とする。
なお本実施例の信号処理部は公知の特願昭63−148556
号に示されている画面の水平および垂直方向の周波数成
分を抽出する2次元フィルタをディジタル回路にて構成
されたものであっても勿論良い。
発明の効果 以上のように本発明は、ビデオカメラの出力する映像
信号を利用して自動焦点調節を実施する装置において、
一定周波数以下の信号成分を除去する低域通過フィルタ
と、一定周波数以上の信号成分のみを抽出する高域通過
フィルタと、前記低域通過フィルタと、前記高域通過フ
ィルタの両出力を増幅または圧縮し、一定の信号振幅に
成す利得調整部とを具備する前処理部を画面の水平方向
及び垂直方向の焦点情報を抽出する信号処理手段の前段
に設置することにより、被写体の照度やコントラストの
変化に伴う信号処理手段へ入力する映像信号のダイナミ
ックレンジを大幅に減少させることが可能であり、回路
構成の大幅な簡略化を可能とする。
以上詳細に説明したように本発明は自動焦点調節装置
を構成するうえで極めて優れた効果を有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図,
第3図はそれぞれ実施例を構成する要素である信号処理
部,前処理部の具体的な構成を示すブロック図である。 1……ズームレンズ、2……被写体、3……CCD、4…
…ビデオカメラ回路、5……前処理部、6……信号処理
部、7……制御部、8……モータ駆動部、9……ステッ
ピングモータ、10……レンズ駆動機構、11……帯域増幅
器、12,18……ゲート部、13……ピーク検出器、14……
低域通過フィルタ、15……第1の利得調整部、16……高
域通過フィルタ、17……第2の利得調整部、19……ピー
ク検出部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】焦点調節用レンズ部を含む撮影レンズと、 前記撮影レンズを介して形成された像を電気信号に変換
    する光−電気変換手段と、 前記光−電気変換手段の出力信号から一定周波数以上の
    信号成分を除去する低域通過フィルタと、前記低域通過
    フィルタに縦続接続され、一定周波数以上の信号成分の
    み抽出する高域通過フィルタと、前記低域通過フィルタ
    と前記高域通過フィルタの両出力を増幅または圧縮し、
    一定の信号レベルになるよう調整する利得調整部とを具
    備する前処理部と、 前記前処理部の出力信号から、一定値以上の高周波成分
    の量に対応した焦点信号を発生する信号処理手段と、 前記焦点調節用レンズ部を駆動するレンズ駆動手段と、 前記焦点信号に応じて前記レンズ駆動手段を制御してピ
    ント調節を行わしめる制御手段とを具備してなる自動焦
    点調節装置。
  2. 【請求項2】利得調整部は、画面の一定部に設定される
    信号抜き取り領域における前記低域通過フィルタ出力の
    最大値を検出し、これを一定レベルになるよう前記低域
    通過フィルタ出力を増幅または圧縮する第1の利得調整
    部と、前記信号抜き取り領域における前記高域通過フィ
    ルタ出力の最大値を検出し、これを一定レベルになるよ
    う前記高域通過フィルタ出力を増幅または圧縮する第2
    の利得調整部とを具備してなる請求項(1)記載の自動
    焦点調節装置。
  3. 【請求項3】前処理部は低域通過フィルタ、高域通過フ
    ィルタ、第1の利得調整部、第2の利得調整部とを具備
    し、低域通過フィルタは前記光−電気変換手段の出力か
    ら一定周波数以上の信号成分を除去し、第1の利得調整
    部は前記信号抜き取り領域における前記低域通過フィル
    タ出力の最大値を検出し、これを一定レベルになるよう
    前記低域通過フィルタ出力を増幅または圧縮し、高域通
    過フィルタは前記第1の利得調整部出力から一定周波数
    以上の信号のみを抽出し、第2の利得調整部は前記信号
    抜き取り領域における前記高域通過フィルタ出力の最大
    値を検出し、これを一定レベルになるよう前記高域通過
    フィルタの出力信号を増幅または圧縮するよう構成され
    る請求項(1)記載の自動焦点調節装置。
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