JPH0918769A - 撮像装置及びそのピント表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マニュアルフォーカス制御時に、被写体によ
らず正確なピント表示を行なう。 【構成】 フォーカスリングを回転させてピント合わせ
をすると、合焦位置を通過するときに焦点信号の傾きの
符号が反転するので、制御マイコン８’はその符号が反
転した時のフォーカスレンズ１の位置を記憶する。そし
て、記憶した位置の前後のある一定の範囲を合焦範囲と
し、その範囲から出たときには、出た方向に応じて前ピ
ンあるいは後ピンであることを表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ一体型ビデオテ
ープレコーダ（以下「カムコーダ」という）等の撮像装
置、さらに詳細にはマニュアルフォーカス制御時のピン
ト表示に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カムコーダ等の撮像装置におけるフォー
カス制御系としては、例えば図４に示すものがある。こ
の図において、被写体（図示せず）からの光はフォーカ
スレンズ１により集光され、アイリス２において適当な
光量に調整されてＣＣＤ撮像素子３に結像する。そし
て、ここで映像信号に変換され、サンプル／ホールド及
びＡＧＣ回路４においてノイズ除去とレベル調整を受け
た後、Ａ／Ｄ変換器５によりデジタル信号に変換され
る。デジタル信号に変換された映像信号は、カメラ信号
処理部６において、Ｙ／Ｃ分離、ガンマ補正等のカメラ
信号処理を施される。カメラ信号処理部６の出力信号
は、図示されていない記録再生回路へ送られ、所定の記
録再生処理を施される。カメラ信号処理部６内で分離さ
れた輝度信号はオートフォーカス（ＡＦ）検波部７へ送
られる。

【０００３】オートフォーカス検波部７は、図５に示す
ように、輝度信号の高域成分を通すハイパスフィルタ
（又はバンドパスフィルタ）７１と、このフィルタ７１
の出力を整流する整流回路７２と、整流回路７２の出力
からオートフォーカス用の測距枠内の輝度信号を抽出す
るためのゲート回路７３と、ゲート回路７３の出力を検
波することによりフィールド内の高域成分を検出して焦
点信号を作成する検波回路７４とから構成されている。
検波回路７４としては平均値検波、ピーク値検波およ
び、両者の中間的検波方法等が用いられている。

【０００４】図５に示したオートフォーカス検波部７が
作成した焦点信号のレベルとピント位置との関係の一例
を図６に示す。このように、焦点信号のレベルは合焦位
置においてピークになる。

【０００５】再び図４の説明に戻る。オートフォーカス
検波部７で作成された焦点信号は制御マイクロコンピュ
ータ（以下「マイクロコンピュータ」を「マイコン」と
略す）８へ送られる。

【０００６】オートフォーカス制御時には、制御マイコ
ン８は、焦点信号のレベルが大きくなる方向にフォーカ
スレンズ１を移動させるためのモータ制御信号をモータ
駆動回路９へ与える。モータ駆動回路９はモータ制御信
号に応じた方向と速度でモータ１０を回転させる。つま
り、焦点信号のレベルのピークが検出される位置にフォ
ーカスレンズ１を移動させるように閉ループが構成され
ている。このオートフォーカス制御は、焦点信号のレベ
ルのピークを検出するものであるため、山登り制御と呼
ばれている。

【０００７】一方、マニュアルフォーカス制御時には、
フォーカスリング回転検出部１１によりユーザーが操作
したフォーカスリングの回転を検出し、制御マイコン８
がその回転状態に応じた制御信号をモータ駆動回路９に
与える。このとき、制御マイコン８はオートフォーカス
検波部７からの焦点信号をもとにピント状態（前ピン、
後ピン、合焦）を判断し、ピント表示部１２へ指示を送
る。

【０００８】図７に焦点信号の傾きとピント位置の関係
を示す。傾きが正の時は前ピン（被写体の手前にピント
が合っている状態）、傾きが負の時は後ピン（被写体の
後ろにピントが合っている状態）となり、合焦位置では
傾きは０となる。

【０００９】そこでフォーカスレンズを微小に動かし、
焦点信号の変化（傾き）を検出することでピント方向を
知ることができる。また、焦点信号のレベルがある程度
以上あり、焦点信号の傾きが小さいとき（合焦判定レベ
ル以下）は合焦とみなすことができる。そしてこれを表
示することで、ユーザーは解像度の低いファインダーで
も精度の高いピント合わせを行なうことができる。

【００１０】図８にピント表示の例を示す。ユーザーは
前ピン、後ピンの表示方向に従ってフォーカスリングを
動かし、合焦マークが出ることで合焦位置を知ることが
できる。

【００１１】ここで光学における合焦の定義について述
べる。被写体から出た光はレンズを通って再び収束し、
結像する。この結像位置は被写体のある一点から出た光
が再び一点に収束する位置である。スチルカメラではこ
の位置にフィルムを、また撮像装置ではこの位置にＣＣ
Ｄ等の撮像素子を置き、被写体像を取り込んでいる。こ
の位置の前後では、光は一点ではなく、円（錯乱円とい
う）となる。そして結像位置からずれるにつれ、錯乱円
は大きくなり、像はボケることになる。しかし、錯乱円
の大きさが撮像素子の画素よりも小さい場合、ボケを検
出することはできない。つまり、この範囲では像はボケ
ていない、すなわちピントがあっている（合焦）といえ
る。

【００１２】このように、光学では錯乱円の大きさが撮
像装置の画素より小さい場合を合焦と定義し、この範囲
を合焦範囲という。合焦範囲はレンズの焦点距離、Ｆナ
ンバー等に依存するが、被写体の形状、空間周波数等に
は依存しない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】焦点信号の形状は被写
体の形状、コントラスト、空間周波数等により異なる。
例えば図９に示すように、被写体Ａでは焦点信号のピー
ク付近の形状はなだらかであるが、被写体Ｂでは尖った
形状である。これらの被写体Ａ，Ｂに関して焦点信号の
傾きを示すと図１０のようになる。

【００１４】ピント表示では焦点信号の傾きの大きさが
ある程度以下である範囲を合焦と判断するが、被写体Ａ
ではその範囲は広く、被写体Ｂでは狭くなってしまう。
この結果、被写体Ａでは合焦判断の精度が低く、正確な
合焦が得られなくなる。一方、被写体Ｂでは合焦判断の
精度が高すぎるため、実際にはピントが合っている状態
でも合焦と判断されず、ピント合わせが困難となる。

【００１５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、被写体によらず正確なピント表示を行
なうことにより、ユーザーが被写体によらずスムーズか
つ正確なピント合わせを容易に行なえるようにした撮像
装置及びそのピント表示方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る撮像装置は、撮像素子の出力信号の所
定の周波数成分から焦点信号を作成する手段と、フォー
カスレンズの位置情報を検出する手段と、前記焦点信号
及び前記位置情報に基づいて合焦判断を行なう手段と、
合焦判断の結果を表示する手段とを具備することを特徴
とするものである。

【００１７】また、本発明に係る撮像装置のピント表示
方法は、撮像素子の出力信号の所定の周波数成分から作
成した焦点信号と、フォーカスレンズの位置情報とに基
づいて合焦判断を行ない、合焦判断の結果を表示するこ
とを特徴とするものである。ここで、フォーカスレンズ
の位置情報に応じて合焦判断の基準を変化させることに
より、手振れ等の影響されずに合焦判断ができるように
構成することもできる。

【００１８】

【作用】本発明に係る撮像装置によれば、撮像素子の出
力映像信号の所定の周波数成分から作成した焦点信号
と、フォーカスレンズの位置情報とに基づいて合焦判断
を行ない、合焦判断の結果が表示される。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら、 〔１〕合焦判断の原理 〔２〕本発明を適用した撮像装置 （１）撮像装置の構成 （２）撮像装置の動作 （３）制御マイコンの処理 （４）手振れ等の影響を考慮した制御マイコンの処理 の順序で詳細に説明する。

【００２０】〔１〕合焦判断の原理 まず本発明における合焦判断の原理について説明する。
図７あるいは図１０に見られるように、ユーザーがフォ
ーカスリングを回転させてピント合わせをしている時、
焦点信号の傾きは合焦位置を通過する瞬間にその符号が
反転する。そこで、符号が反転するときのフォーカスレ
ンズの位置を記憶しておき、その前後のある一定の範囲
を合焦範囲とする。ある一定の範囲は光学的合焦範囲
（焦点深度）に相当するもので、フォーカスレンズのＦ
ナンバーと焦点距離、及び撮像素子の大きさから予め計
算され、被写体には依存しない。なお、実際にはこの一
定の範囲は光学的合焦範囲とほぼ等しければよい。この
ようにすれば、被写体によらず一定の精度を保証した正
確な合焦判断をすることが出来る。

【００２１】〔２〕本発明を適用した撮像装置 （１）撮像装置の構成 図１は本発明を適用した撮像装置の構成を示すブロック
図である。ここで、図４と同一の部分には同一の番号が
付してある。

【００２２】本発明を適用した撮像装置は、被写体（図
示せず）からの光を集光するフォーカスレンズ１と、フ
ォーカスレンズ１を通過した光の量を調整するアイリス
２と、アイリス２を通過した被写体の像を映像信号に変
換するＣＣＤ撮像素子３と、ＣＣＤ撮像素子３の出力映
像信号のノイズ除去とレベル調整を行なうサンプル／ホ
ールド及びＡＧＣ回路４と、サンプル／ホールド及びＡ
ＧＣ回路４の出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器５と、
Ａ／Ｄ変換器５のデジタル出力に対してＹ／Ｃ分離、ガ
ンマ補正等の信号処理を施すカメラ信号処理部６とを備
えている。

【００２３】また、本発明を適用した撮像装置は、カメ
ラ信号処理部６内で分離された輝度信号からオートフォ
ーカス制御用の焦点信号を作成して後述する制御マイコ
ン８’へ送るオートフォーカス検波部７と、オートフォ
ーカス及びマニュアルフォーカスの制御動作（詳細は後
述）を司る制御マイコン８’と、制御マイコン８’から
送られて来るモータ制御信号に応じてモータ１０を駆動
するモータ駆動回路９と、モータ駆動回路９により駆動
され、フォーカスレンズ１を移動させるモータ１０とを
備えている。

【００２４】さらに、本発明を適用した撮像装置は、マ
ニュアルフォーカス時にフォーカスリング（図示せず）
の回転を検出して制御マイコン８’へ送るフォーカスリ
ング回転検出部１１と、マニュアルフォーカス時に制御
マイコン８’から送られて来るピント状態の表示制御信
号にしたがってピント表示を行なうピント表示部１２
と、フォーカスレンズ１の位置を検出して制御マイコン
８’へ送るフォーカスレンズ位置検出部１３とを備えて
いる。フォーカスレンズ位置検出部１３は、例えばモー
タ１０がＤＣモータの場合には、モータ１０の回転量を
ロータリーエンコーダで積算することにより実現でき
る。この場合、フォーカスレンズ１の位置をポテンショ
メーターで直接観測してもよい。また、モータ１０がパ
ルスモータ（ステップモータ）の場合には、制御マイコ
ン８’内でパルスモータの回転量指令値を積算すること
により、モータ１０の回転あるいはフォーカスレンズ１
の位置を検出するための素子を要せずに制御マイコン
８’内で実現できる。

【００２５】（２）撮像装置の動作 次に、図１に示した装置の動作を説明する。図１におい
て、被写体（図示せず）からの光はフォーカスレンズ１
により集光され、アイリス２において適当な光量に調整
されてＣＣＤ撮像素子３に結像する。そして、ここで映
像信号に変換され、サンプル／ホールド及びＡＧＣ回路
４においてノイズ除去とレベル調整を受けた後、Ａ／Ｄ
変換器５によりデジタル信号に変換される。デジタル信
号に変換された映像信号は、カメラ信号処理部６におい
て、Ｙ／Ｃ分離、ガンマ補正等のカメラ信号処理を施さ
れる。カメラ信号処理部６の出力信号は、図示されてい
ない記録再生回路へ送られ、所定の記録再生処理を施さ
れる。カメラ信号処理部６内で分離された輝度信号は、
オートフォーカス検波部７へ送られる。

【００２６】オートフォーカス検波部７は、入力された
輝度信号から焦点信号を作成し制御マイコン８’へ送
る。制御マイコン８’は、オートフォーカス制御時とマ
ニュアルフォーカス制御時とで異なる動作を行なう。

【００２７】オートフォーカス制御時には、制御マイコ
ン８’は焦点信号のレベルが大きくなる方向にフォーカ
スレンズ１を移動させるためのモータ制御信号をモータ
駆動回路９へ与える。モータ駆動回路９はモータ制御信
号に応じた方向と速度でモータ１０を回転させる。この
結果、焦点信号のレベルがピークになるようにフォーカ
スレンズ１の位置が自動的に制御される。本発明はマニ
ュアルフォーカス制御時の動作に関するものなので、オ
ートフォーカス制御に関してはこれ以上は説明しない。

【００２８】マニュアルフォーカス制御時には、ユーザ
ーがフォーカスリングを回転させてピント合わせをする
と、合焦位置を通過するときに焦点信号の傾きの符号が
反転するので、制御マイコン８’は、フォーカスレンズ
位置検出部１３の出力に基づいてその符号が反転した時
のフォーカスレンズ１の位置を記憶する。そして、記憶
した位置の前後のある一定の範囲を合焦範囲とし、その
範囲から出たときには、出た方向に応じて前ピンあるい
は後ピンであることを示す表示制御信号をピント表示部
１２へ送る。ピント表示部１２はこの表示制御信号にし
たがって合焦、前ピン、あるいは後ピンの表示を行な
う。ユーザーはこのピント表示部１２における表示内容
を見ながらフォーカスリングを回転させることにより、
フォーカスレンズ１の位置を合焦範囲に収めることがで
きる。なお、ユーザーが操作する部材をフォーカスリン
グではなく、レバーやスイッチとし、その操作方向等を
検出するように構成してもよい。

【００２９】（３）制御マイコンの処理 図２はマニュアルフォーカス制御時の制御マイコン８’
の処理の一例を示すフローチャートである。この図に示
すように、制御マイコン８’は、図１のオートフォーカ
ス検波部７から送られて来る焦点信号の傾きの符号が反
転したかどうかを判断する（ステップＳ１）。そして、
反転していれば、その時のフォーカスレンズの位置を内
部のメモリ（図示せず）に記憶（ステップＳ２）した
後、ステップＳ３へ移行する。ステップＳ１で符号が反
転していたと判断されなかったときは、そのままステッ
プＳ３へ移行する。

【００３０】ステップＳ３では、現在のフォーカスレン
ズ１の位置とメモリに記憶されたフォーカスレンズ１の
位置とを比較し、その差がある一定の範囲内かどうかを
判断する。なお、この一定の範囲の値はあらかじめ制御
マイコン内のメモリ（ＲＯＭ等）に格納されている。そ
して、一定の範囲内であれば、合焦と判断し、ピント表
示部１２において合焦表示を行なうための表示制御信号
を出力する（ステップＳ４）。もし、一定の範囲内でな
ければ、合焦でないと判断し、現在のフォーカスレンズ
１の位置がメモリに記憶されているフォーカスレンズの
位置の前方か後方かに応じて、前ピンまたは後ピンを表
示を行なうための表示制御信号を出力する（ステップＳ
５）。

【００３１】前記ステップＳ１〜Ｓ５は、被写体を撮像
して得た映像信号の垂直同期信号の周期で繰り返す無限
ループとなっている。

【００３２】（４）手振れ等の影響を考慮した制御マイ
コンの処理 焦点信号が図６の様に理想的な形状の場合、前述した手
法のみで正確な合焦判断が可能であるが、手振れ等によ
る焦点信号の変動が存在した場合、合焦位置以外で焦点
信号の傾きの符号が反転することがある。そこで、本発
明では、さらに制御マイコン８’が図３のように処理す
ることにより、正確、かつ手振れ等の影響にも強い合焦
判断を行なうことが出来る。

【００３３】図３において、ステップＳ１１，１２，１
３は図２のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３と同じである。ま
た、図３のステップ１７，１８も図２のステップＳ４，
Ｓ５と同じである。つまり、ステップＳ１４，１５，１
６が付加されている点が図２と相違する。なお、全ステ
ップが映像信号の垂直同期信号の周期で繰り返す無限ル
ープとなっている点は図２と同じである。以下ステップ
Ｓ１４，１５，１６について説明する。

【００３４】ステップＳ１４は、ステップＳ１３で現在
のフォーカスレンズ１の位置とメモリに記憶されたフォ
ーカスレンズ１の位置との差がある一定の範囲内である
場合に、図１０で説明した合焦判定レベルを大きくする
処理である。そして、ステップＳ１５は、ある一定の範
囲内でない場合にこの合焦判定レベルを小さくする処理
である。

【００３５】この二つの処理の意味について説明する。
フォーカスレンズ１の位置とメモリに記憶されたフォー
カスレンズ１の位置との差がある一定の範囲内であると
いうことは合焦範囲にあるということである。そして、
図６又は図９から明らかなように、焦点信号の傾きは合
焦位置から外れるにしたがって大きくなる。つまり、合
焦範囲外における焦点信号の傾きは合焦範囲内における
焦点信号の傾きよりも絶対値が大きくなる。したがっ
て、手振れ等により合焦範囲外で焦点信号の符号が反転
した場合には、その傾きの変化幅が大きくなる。

【００３６】そこで、合焦範囲外で焦点信号の符号が反
転した場合には、ステップＳ１５で合焦判定レベルを小
さくする。これに対して、合焦範囲内で焦点信号の符号
が反転した場合には、ステップＳ１４で合焦判定レベル
を大きくする。そして、次のステップＳ１６では、焦点
信号の傾きが合焦判定レベル以下かどうかを判断する。
これにより、手振れ等により合焦範囲外の位置において
焦点信号の傾きの符号が反転した場合には、ほとんどの
被写体で合焦判定レベルを越えるため合焦とみなされな
くなる。一方、合焦範囲内で焦点信号の傾きの符号が反
転した場合、合焦範囲内では合焦判定レベルが大きいの
で、ほとんどの被写体で合焦と判断される。したがっ
て、誤った合焦判断をなくすと共に精度の一定した正確
な合焦判断が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、焦点信号の情報に加え、フォーカスレンズ位置情
報を参照して合焦判断を行ない、その結果をピント表示
しているので、ユーザーは被写体によらずスムーズかつ
正確なピント合わせを容易に行なうことが出来る。

【００３８】また、フォーカスレンズの位置情報に応じ
て合焦判断の基準を変化させることにより、手振れ等に
影響されずにスムーズかつ正確なピント合わせを容易に
行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した撮像装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明を適用した撮像装置におけるマニュアル
フォーカス制御時の制御マイコンの動作の一例を示すフ
ローチャートである。

【図３】本発明を適用した撮像装置におけるマニュアル
フォーカス制御時の制御マイコンの動作の他の一例を示
すフローチャートである。

【図４】従来の撮像装置におけるフォーカス制御系の構
成を示すブロック図である。

【図５】図４のフォーカス制御系におけるオートフォー
カス検波部の構成を示すブロック図である。

【図６】焦点信号のレベルとピント位置との関係の一例
を示す図である。

【図７】焦点信号の傾きとピント位置の関係の一例を示
す図である。

【図８】ピント表示の一例を示す図である。

【図９】被写体Ａ，Ｂの焦点信号のレベルとピント位置
との関係を示す図である。

【図１０】図９の被写体Ａ，Ｂの焦点信号の傾きとピン
ト位置との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…フォーカスレンズ、７…オートフォーカス検波部、
８，８’…制御マイコン、１０…モータ、１２…ピント
表示部、１３…フォーカスレンズ位置検出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子の出力信号の所定の周波数成分
   から焦点信号を作成する手段と、 フォーカスレンズの位置情報を検出する手段と、 前記焦点信号及び前記位置情報に基づいて合焦判断を行
   なう手段と、 該合焦判断の結果を表示する手段とを具備することを特
   徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 撮像素子の出力信号の所定の周波数成分
   から作成した焦点信号と、フォーカスレンズの位置情報
   とに基づいて合焦判断を行ない、該合焦判断の結果を表
   示することを特徴とする撮像装置のピント表示方法。
3. 【請求項３】 さらに、フォーカスレンズの位置情報に
   応じて合焦判断の基準を変化させる請求項２記載の撮像
   装置のピント表示方法。