JPH08289192A - オートフォーカスビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面中央の小エリアに主要被写体が存在せ
ず、隣接エリアに被写体が存在することで、小エリアの
端部に被写体の一部が進入して、被写体が主に小エリア
に存在すると誤検知される惧れのある撮影状況において
も、主要被写体に対して合焦動作を正確に実行する。 【構成】 画面中央の小エリアＡＳに隣接するエリアＡ
１、Ａ２を設定し、隣接エリアの平均輝度値と小エリア
の平均輝度値を比較して隣接エリアの平均輝度値が小エ
リアの平均輝度値より著しく大きい場合に、フォーカス
エリアを小エリアよりも大きなエリアに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像映像信号を用いて
自動的に焦点整合を行うオートフォーカス装置を有する
ビデオカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラのオートフォーカス装置に
おいて、撮像素子から得られた撮像映像信号を焦点制御
状態の評価に用いる方法は、本質的にパララックスが存
在せず、また被写界深度が浅い場合や遠方の被写体に対
しても精度良く焦点を合わせられる等優れた点が多い。
しかも、オートフォーカス用の特別なセンサーも不要で
機構的にも極めて簡単である。

【０００３】特開昭６１−１０５９７８号公報（Ｈ０４
Ｎ５／２３２）には、前述の方式のオートフォーカスビ
デオカメラの一例が開示されている。

【０００４】前記従来技術では、図２に示すようにレン
ズ１を経て入射された光が固体撮像素子（ＣＣＤ）２の
撮像面上に結像されて光電変換され、この光電変換出力
が撮像回路３にて周知の信号処理を施して撮像映像信号
として取り出され、この撮像映像信号がＨＰＦ（ハイパ
スフィルタ）４に入力される。

【０００５】このＨＰＦ４では、撮像映像信号の高周波
成分のみが抽出され、この高周波成分がＡ／Ｄ変換器５
にてディジタル値に変換されて、ゲート回路６、７に入
力される。ここで、ゲート回路６はＡ／Ｄ変換器５での
サンプリング点が、図３に示すように画面中央に設定さ
れた小エリアＡＳ内にある場合にのみ後段のディジタル
積分器８に出力する。また、ゲート回路７はＡ／Ｄ変換
器５でのサンプリング点が、図３に示すように画面に設
定された大エリアＡＬ内にある場合に後段のディジタル
積分器９に出力する。

【０００６】ディジタル積分器８、９は夫々ゲート回路
６、７から出力されるディジタルデータを１フィールド
期間にわたって加算、即ちディジタル積分する。

【０００７】尚、大エリアＡＬは小エリアＡＳを含み、
画面の上部を取り除いたエリアとして設定されている。

【０００８】上述の如き構成により、ディジタル積分器
８からは、小エリアＡＳ内の撮像映像信号の高周波成分
の１フィールド分の積分値が第１焦点評価値Ｖ１として
後段のマイクロコンピュータ（マイコン）１０に出力さ
れ、ディジタル積分器９からは、大エリアＡＬ内の撮像
映像信号の高周波成分の１フィールド分の積分値が第２
焦点評価値Ｖ２としてマイコン１０に出力される。

【０００９】通常、撮像映像信号の高周波成分レベル
は、図９に示すようにレンズ１が合焦状態にある時点で
最大値となり、合焦点から離れるにつれてレベルが減少
する特性を有しているので、マイコン１０は、１フィー
ルド毎に得られる第１及び第２焦点評価値の一方にのみ
着目し、この一方の焦点評価値を１フィールド前の値と
逐次比較して、焦点評価値が最大となるようにレンズ１
を光軸方向に進退させるようにフォーカスモータ１１を
駆動する。尚、この様にレンズ１を進退させて焦点評価
値が最大値となる位置に徐々に移行せしめる合焦動作
を、通常山登り合焦動作といい、広く一般に賞用されて
いる。

【００１０】ところで、山登り合焦動作の実行に際し
て、前述の２種類の焦点評価値のいずれを基礎とする
か、換言するとフォーカスエリアとして小エリアＡＳと
大エリアＡＬのいずれのエリアを選択するかの判断に
は、通常は中央重点、即ち小エリアＡＳ内の撮像映像信
号の高周波成分、即ち第１焦点評価値Ｖ１に基づいて合
焦動作が実行され、図４（ａ）のような撮影状況におい
て主要被写体Ｍに焦点が合わせられるが、図４（ｂ）の
ように小エリアＡＳに所望の被写体が存在しない場合に
は、フォーカスエリアを大エリアＡＬに拡げて第２焦点
評価値Ｖ２に基づいて合焦動作が実行される。

【００１１】ここで、小エリアＡＳに主要被写体が存在
するか否かの判断は、第１焦点評価値が所定の基準値Ｒ
ＥＦを下回るか否かにより決定される。即ち、第１焦点
評価値Ｖ１が基準値ＲＥＦを上回る場合には、小エリア
ＡＳに被写体が存在するとして小エリアをフォーカスエ
リアとして選択し、下回る場合には、小エリアＡＳに被
写体が存在しないとして大エリアＡＬをフォーカスエリ
アとして選択する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、前
述したように通常は中央重点、即ち小エリア内の撮像映
像信号の高周波成分に基づいて合焦動作が実行される
が、小エリアに所望の被写体が存在しない場合には、フ
ォーカスエリアを大エリアに拡げることで、ピンぼけ状
態で合焦動作が完了したり、逆に焦点評価値の最大値が
発見できずにフォーカスレンズが進退し続けるという問
題点を解消している。

【００１３】しかしながら、図５（ａ）に示すような背
景が暗い状態で、画面の端部に白あるいは高輝度の被写
体が存在する場合、小エリアＡＳの端部に被写体Ｍの一
部が入り込み、これと背景との間に明暗のコントラスト
ができ、小エリアＡＳの焦点評価値もある程度大きくな
って、小エリアＡＳに被写体が存在していると誤判断
し、小エリアＡＳがフォーカスエリアとして選択され、
この状態で信頼性の低い焦点評価値を基に合焦動作が実
行される。また、この状態より更にピントがぼけていく
と、図５（ｂ）に示すように高輝度の領域が拡がり、図
８に示すように小エリアの焦点評価値のみが見かけ上増
加し、実際にピントが合っていない状態を合焦状態と誤
判断してピンボケ状態で合焦動作が終了するという問題
点があらたに発生する。

【００１４】尚、図５（ａ）、（ｂ）において被写体を
実線で示しているのはピントがあっている状態を表し、
鎖線で示しているのはピンボケ状態を表している。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、画面中央に設
定された小エリアと、小エリアよりも大きな大エリアの
いずれかをフォーカスエリアとして選択するエリア選択
手段と、フォーカスエリア内の撮像信号の高周波成分レ
ベルを焦点評価値として出力する焦点評価値発生手段
と、焦点評価値を基にレンズと撮像手段間の距離を制御
して合焦状態を実現するフォーカス制御手段と、撮像信
号より小エリアの輝度レベルを第１輝度レベルとして検
出し、小エリアの左右に隣接して配置された隣接エリア
の輝度レベルを第２輝度レベルとして検出する輝度レベ
ル検出手段と、第２輝度レベルが第１輝度レベルより大
きく、その差が所定値を越える場合に、フォーカスエリ
アとして大エリアを選択せしめることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明は上述のように構成したので、小エリア
に高輝度の主要被写体が存在しないために暗く、この隣
接エリアに高輝度の主要被写体が存在する場合に、フォ
ーカスエリアは大エリアに固定されるため、小エリアに
被写体が存在すると誤判断される惧れのある撮影状態に
おいても、フォーカスエリアは大エリアに常時維持され
て、主要被写体に対して合焦動作が正確に実行されるこ
とになる。

【００１７】

【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は本実施例装置のブロック図である。
尚、従来例の図２と同一部分については同一符号を付し
て説明を省略する。

【００１８】撮像映像信号はＨＰＦ４に供給されると同
時にＬＰＦ２１に入力され、更にＬＰＦ２１出力がＡ／
Ｄ変換器２２にてディジタル値に変換されて分離回路２
３に入力される。

【００１９】分離回路２３ではＡ／Ｄ変換器２２でのＡ
／Ｄ変換時のサンプリング点が画面に設定された複数の
エリアのいずれに含まれるかに応じて、該当するエリア
に対応するディジタル積分器に供給するものである。

【００２０】ここで、複数のエリアとは、従来例で説明
した大エリアＡＬを細分化したエリアであり、具体的に
は、図６に示すように小エリアとこの小エリアの左右に
隣接する左エリアＡ１、右エリアＡ２に該当し、小エリ
アＡＳの下側に隣接する下エリアＡ３と小エリアＡＳ、
左エリアＡ１、右エリアＡ２の４エリアの合計により大
エリアＡＬが構成されているといえる。

【００２１】分離回路２３では、Ａ／Ｄ変換器２２での
Ａ／Ｄ変換のサンプリング点が小エリアＡＳ内にあれば
ディジタル積分器２４に入力され、左エリアＡ１内にあ
ればディジタル積分器２５に、右エリアＡ２内にあれば
ディジタル積分器２６に入力され、これらのエリアのい
ずれにも存在しない場合には、ディジタル積分器２４、
２５、２６のいずれにも供給されない。

【００２２】各ディジタル積分器２４、２５、２６は、
１フィールド期間にわたって入力データをディジタル積
分し、１フィールド分の積分出力が後段の平均算出器２
７、２８、２９に出力される。

【００２３】各平均算出器には各エリア毎の面積が予め
記憶されており、入力される積分値をこの面積値にて割
り算することにより、平均算出器２７からは小エリアＡ
Ｓの平均輝度値ＥＳを示すデータが、平均算出器２８か
らは左エリアＡ１の平均輝度値Ｅ１を示すデータが、平
均算出器２７からは右エリアＡ２の平均輝度値Ｅ２を示
すデータが出力されることになる。

【００２４】マイコン３０にはディジタル積分器８、９
からの第１及び第２焦点評価値Ｖ１、Ｖ２が供給される
と共に平均輝度値ＥＳ、Ｅ１、Ｅ２が供給される。マイ
コン３０では対象となる焦点評価値が最大値となるよう
にレンズ位置を制御する山登り合焦動作を実行する前
に、フォーカスエリアの選択動作を実行する。このフォ
ーカスエリア選択動作は図７に示すルーチンに沿って実
行される。

【００２５】即ち、ステップＳ１〜Ｓ３にて小エリアＡ
Ｓ、左、右エリアＡ１、Ａ２の夫々の平均輝度値ＥＳ、
Ｅ１、Ｅ２を取り込み、ステップＳ４にて小エリアＡＳ
での平均輝度値ＥＳが第１閾値ａより小さいか否かを判
定することにより小エリアＡＳが十分に暗いか否かを判
定する。この判定により、平均輝度値ＥＳが十分に低い
と判定された場合にのみ、ステップＳ５にて左エリアＡ
１の平均輝度値Ｅ１が平均輝度値ＥＳに第２閾値ｂを加
えた値を上回っているか否かを判定し、上回っている場
合には、左エリアが小エリアに対して非常に明るいと
し、小エリアＡＳには主要被写体が存在せず、この小エ
リアＡＳの左側の左エリアＡ１には高輝度の被写体があ
ると判断し、小エリアＡＳの左端にこの被写体が若干入
り込んでコントラストが発生し、小エリアＡＳに主要被
写体が存在すると誤判断されてフォーカスエリアが小エ
リアＡＳに固定されてしまう惧れがあるので、ステップ
Ｓ７にてフォーカスエリアを大エリアＡＬに固定され
る。

【００２６】また、ステップＳ５にて左エリアＡ１に高
輝度の被写体が存在していない場合には、ステップＳ６
にて右エリアＡ２の平均輝度値Ｅ２が平均輝度値ＥＳに
第２閾値ｂを加算した値を上回っているか否かを判定
し、上回っている場合には右エリアが小エリアに対して
非常に明るいとし、小エリアＡＳには主要被写体が存在
せず、この小エリアＡＳの右側の右エリアＡ２には高輝
度の被写体があると判断し、小エリアＡＳの右端にこの
被写体が若干入り込んでフォーカスエリアが小エリアＡ
Ｓに固定されてしまう惧れがあるので、ステップＳ７に
てフォーカスエリアを大エリアＡＬに固定される。

【００２７】尚、小エリアが暗いか否かの判断閾値とな
る第１閾値ａや小エリアに対して左右エリアの平均輝度
値がコントラストが生じてしまう程に著しく高いか否か
の判断基準となる第２閾値ｂは共に予め実験により最適
値に設定されている。

【００２８】ステップＳ６にて右エリアＡ２に高輝度の
被写体が存在していない場合には、左右エリア共に高輝
度の被写体が存在しないので、この場合には、ステップ
Ｓ８のフォーカスエリア決定ルーチンが実行される。
尚、ステップＳ４にて小エリアＡＳが暗くないと判断さ
れる場合にも、このステップＳ８が実行される。

【００２９】このフォーカスエリア決定ルーチンでは、
小エリアＡＳでの第１焦点評価値Ｖ１が基準値ＲＥＦを
上回る場合には、小エリアＡＳに被写体が存在するとし
てフォーカスエリアを小エリアＡＳに固定し、逆に下回
る場合には小エリアＡＳには被写体が存在しないとして
フォーカスエリアを大エリアＡＬに固定する。

【００３０】こうしてステップＳ７またはステップＳ８
にてフォーカスエリアの選択が完了すると、選択された
フォーカスエリアでの焦点評価値に基づいて山登り合焦
動作がステップＳ９にて実行される。

【００３１】前述の実施例では、レンズ１をＣＣＤ２に
対して進退させることにより合焦動作を実現したが、こ
れに代えてレンズ１を固定し、ＣＣＤ２自体をフォーカ
スモータにより光軸方向に進退させることも可能であ
り、更にフォーカスモータに代えて圧電素子を用いるこ
とも可能であることは言うまでもない。

【００３２】また、前記実施例では、ステップＳ８での
フォーカスエリア決定動作に際しては、第１焦点評価値
の大きさに応じてエリアを選択しているが、これに代え
て小エリア内での輝度差に基づいてエリアを選択するこ
とも可能である。

【００３３】また、前記実施例において、ゲート回路
８、９及び分離回路２３により各エリア毎にＡ／Ｄ変換
器５、２２出力をいずれのディジタル積分器に供給する
かを決定するに際して、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング点
が画面上のいずれの位置あるかを判断するには、ＣＣＤ
２の駆動パルスをカウントすることにより実行される。

【００３４】更に前記実施例では、小エリアとの平均輝
度値の比較対象として、左右の隣接エリアに限定して説
明したが、上下の隣接エリアを追加することもでき、よ
り高精度な被写体の位置検出が可能になる。

【００３５】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、画面中央の
小エリアに主要被写体が存在せず、隣接エリアに被写体
が存在することで、小エリアの端部に被写体の一部が進
入して、被写体が主に小エリアに存在すると誤検知され
る惧れのある撮影状況においても、フォーカスエリアは
大エリアに常時維持されて、主要被写体に対して合焦動
作が正確に実行されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体のブロック図である。

【図２】本発明の従来例のブロック図である。

【図３】２種類のフォーカスエリアの説明図である。

【図４】主要被写体が画面中央及び周辺に存在する場合
の説明図である。

【図５】画面周辺にある主要被写体が小エリア端部に進
入する際の説明図である。

【図６】本発明の一実施例のエリア設定の説明図であ
る。

【図７】本発明の一実施例のマイコンでのオートフォー
カス処理のフローチャートである。

【図８】図４の状態での焦点評価値の変化を説明する図
である。

【図９】レンズ位置と焦点評価値の関係を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１ レンズ ２ ＣＣＤ ４ ＨＰＦ ６ ゲート回路 ７ ゲート回路 ８ ディジタル積分器 ９ ディジタル積分器 ２７ 平均算出器 ２８ 平均算出器 ２９ 平均算出器 ３０ マイコン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画面中央に設定された小エリアと、該小
   エリアよりも大きな大エリアのいずれかをフォーカスエ
   リアとして選択するエリア選択手段と、 レンズを経て入射された光を光電変換して撮像信号とし
   て出力する撮像手段と、 フォーカスエリア内の撮像信号の高周波成分レベルを焦
   点評価値として出力する焦点評価値発生手段と、 焦点評価値を基に前記レンズと前記撮像手段間の距離を
   制御して合焦状態を実現するフォーカス制御手段と、 撮像信号より前記小エリアの輝度レベルを第１輝度レベ
   ルとして検出し、前記小エリアに隣接して配置された隣
   接エリアの輝度レベルを第２輝度レベルとして検出する
   輝度レベル検出手段と、 前記第２輝度レベルが前記第１輝度レベルに対して所定
   値以上に大きくなる場合に、前記エリア選択手段にてフ
   ォーカスエリアとして前記大エリア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。