JPH10142488A - 自動合焦装置 - Google Patents

自動合焦装置

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JPH10142488A
JPH10142488A JP8304552A JP30455296A JPH10142488A JP H10142488 A JPH10142488 A JP H10142488A JP 8304552 A JP8304552 A JP 8304552A JP 30455296 A JP30455296 A JP 30455296A JP H10142488 A JPH10142488 A JP H10142488A
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JP
Japan
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frequency component
focus
focus lens
high frequency
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP8304552A
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English (en)
Inventor
Shuji Hayashi
修二 林
Chikada Kimizuka
京田 君塚
Keiichi Kawazu
恵一 河津
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】画像信号の高周波成分に基づく自動合焦動作の
時間を短縮する。 【解決手段】無限遠から至近に向けてステップ毎にフォ
ーカスレンズを移動させつつ(S2,S5)、各ステッ
プ位置で高周波成分の合計値であるAF評価値を求める
(S3)。そして、所定の閾値以上の領域で(S4)、
前記AF評価値がの最大値MAXを求めると共に(S
6,S7)、AF評価値が所定回数以上連続して減少し
ているか否かを判別する(S8〜S11)。AF評価値が
所定回数以上連続して減少していることが検出される
と、その位置でフォーカスレンズの移動を停止させ、前
記最大値MAXを得たステップ位置を合焦位置としてフ
ォーカスレンズを戻す(S12)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動合焦装置に関
し、特に、画像の高周波成分に基づいて合焦位置を検出
する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、被写体の光画像を、撮像レンズ,
絞り等の光学撮像系を介してCCD等の固体撮像素子に
結像させ、該撮像素子により光電変換されて出力される
電気画像信号を、記録媒体に記録するように構成された
電子カメラが実用化されている。
【0003】この種の電子カメラでは、固体撮像素子か
ら得られる電気画像信号の高周波成分を合焦位置検出に
用いる自動焦点装置 (以下、AFともいう)が知られて
いる(特開平3−216078号公報,特開平3−21
4868号公報等参照) 。前記高周波に基づくAFの動
作は、フォーカスレンズを無限遠から至近に向かって予
め決められたステップ毎に移動させ、各ステップ毎に画
像を取込み、該取込み画像の高周波成分を取り出し、そ
の積分値をそのステップ位置でのAF評価値とする。そ
して、各ステップ毎にAF評価値を順次求めてフォーカ
スレンズを至近まで移動させ、全ステップについてのA
F評価値が求められると、AF評価値の最大であったス
テップを合焦位置と判断し、該合焦位置にまでフォーカ
スレンズを至近から戻して撮像することにより合焦画像
を得る(図4参照)。
【0004】上記の高周波成分に基づくAFでは、本質
的にパララックス (視差) が存在せず、また、被写体深
度が浅い場合や遠方の被写体でも精度良く焦点を合わせ
られ、しかも、専用のセンサを設ける必要もないという
利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように全ステップにおいてAF評価値を求めてから合焦
位置を特定する構成であると、例えば、無限遠に近いフ
ォーカスレンズ位置が合焦位置であったとしても、無限
遠から至近位置にまでフォーカスレンズを動かす必要が
あり、更に、合焦位置が求められた後に至近位置から無
限遠付近にまでフォーカスレンズを移動させる必要が生
じ、フォーカスレンズの移動距離が長いために合焦動作
の開始から終了までに時間を要するという問題があっ
た。
【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、高周波成分に基づくAFにおいて、フォーカスレ
ンズの移動距離を最小限として、AF動作の時間を短縮
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのため請求項1記載の
発明に係る自動合焦装置は、被写体の光学像を電気画像
信号に変換する撮像手段と、前記電気画像信号から高周
波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、フォーカスレ
ンズを一方端から他方端に向けて所定のステップ毎に移
動させるフォーカスレンズ移動手段と、該フォーカスレ
ンズ移動手段でフォーカスレンズをステップ毎に移動さ
せたときに、各ステップ毎に前記高周波成分抽出手段で
抽出した高周波成分が所定回数以上連続して減少傾向を
示したときに、前記フォーカスレンズ移動手段によるフ
ォーカスレンズの移動を停止させる移動停止手段と、前
記移動停止手段でフォーカスレンズを停止させるまでの
間の各ステップにおいて前記高周波成分抽出手段で抽出
された高周波成分が最大であったステップ位置を合焦位
置として検出する合焦位置検出手段と、前記移動停止手
段でフォーカスレンズを停止させた位置から前記合焦位
置検出手段で検出された合焦位置まで前記フォーカスレ
ンズを移動させる合焦制御手段と、を含んで構成され
る。
【0008】かかる構成によると、高周波成分が所定回
数以上連続して減少傾向を示していることに基づいて、
合焦位置に対応する高周波成分が最大となるステップを
通過したことを確認してその位置で合焦位置を検出する
ためのフォーカスレンズの移動を停止させる。そして、
高周波成分が連続して減少傾向を示す前の高周波成分が
ピークとなったステップ位置を合焦位置として特定し、
前記停止位置から合焦位置までフォーカスレンズを移動
させて合焦動作を終了する。従って、例えば無限遠から
至近までフォーカスレンズを移動させて合焦位置の検出
を行わせる場合であって、かつ、合焦位置が無限遠に比
較的近い場合には、至近までフォーカスレンズを移動さ
せることなく、無限遠付近でフォーカスレンズを移動さ
せることで合焦動作が終了することになる。
【0009】尚、前記高周波成分の減少傾向とは、前回
のステップで求められた高周波成分よりも今回のステッ
プで求められた高周波成分が小さい状態を示し、所定回
数以上連続して減少していることを条件とすることで、
高周波成分の変動による誤判定を回避する。請求項2記
載の発明では、前記移動停止手段が、前記高周波成分抽
出手段で抽出された高周波成分が所定の閾値以上の領域
でのみ高周波成分の減少傾向を検出する構成とした。
【0010】かかる構成によると、高周波成分が閾値以
下の領域で高周波成分の連続的な減少変化が検出されて
も、これを合焦位置を通過したことに因るものとして判
断しない。請求項3記載の発明では、前記合焦位置検出
手段が、最大値として検出された高周波成分が所定の閾
値未満であったときに、合焦位置の検出を行わない構成
とした。
【0011】かかる構成によると、例えば被写体が壁な
どの場合であって、フォーカスレンズを移動させても高
周波成分が低いレベルで推移する場合には、自動合焦不
能とされる。
【0012】
【発明の効果】請求項1記載の発明によると、合焦位置
を検出する際に、フォーカスレンズの移動ステップの全
てについて高周波成分を求める必要性が殆どなく、ま
た、合焦位置に比較的近い位置でフォーカスレンズの移
動を停止させて合焦位置にまでフォーカスレンズを戻す
ので、合焦動作におけるフォーカスレンズの移動距離を
最小限として合焦動作に要する時間を短縮できるという
効果がある。
【0013】請求項2記載の発明によると、高周波成分
の低い領域での連続的な減少変化に基づいて合焦位置が
誤検出されることを回避でき、高精度に合焦動作を行わ
せることができるという効果がある。請求項3記載の発
明によると、高周波成分の小さい壁などの被写体に対し
て、誤った合焦位置に制御してしまうことを回避できる
という効果がある。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明に係る自動合焦装置が適用される
スチルビデオカメラのハードウェア構成を示す。図にお
いて、撮像レンズ1,フォーカスレンズ2,絞り3等を
備えた光学撮像系を介して得られた被写体の光画像は、
撮像手段としての固体撮像素子例えばCCD4上に結像
される。前記フォーカスレンズ2及び絞り3は、レンズ
駆動回路5及びアイリス駆動回路6により夫々駆動され
る。
【0015】前記CCD4では結像された光画像を光電
変換して電荷量に変換し、CCD駆動回路7からの転送
パルスによってアナログ電気画像信号として出力する。
CCD4から出力されたアナログ電気画像信号は、A/
D変換器8でデジタル画像信号に変換され、プロセス回
路9に出力される。前記プロセス回路9では、デジタル
電気画像信号を輝度信号と色差信号又は色信号等の画像
信号 (ビデオ信号) に変換し、圧縮回路10でデータ圧縮
を行い、記録回路11を介して記録媒体例えばICカード
12に記録する。
【0016】また、前記プロセス回路9から出力される
画像信号 (ビデオ信号) はデジタルAF評価器13にも出
力される。前記デジタルAF評価器13は、前記画像信号
の高周波成分を抽出し(高周波成分抽出手段)、その合
計値をAF評価値として算出し、このAF評価値をメイ
ンCPU14に出力する。メインCPU14は、前記AF評
価値に基づき、フォーカスレンズ2をレンズ駆動回路5
を介して駆動することで、自動合焦動作を行わせる。
【0017】ここで、前記AF評価値に基づく自動合焦
動作を、図2のフローチャートに従って説明する。図2
のフローチャートにおいて、まず、S1では、前記AF
評価値の最大値MAXをゼロリセットすると共に、前記
AF評価値の連続減少回数をカウントするためのカウン
タnをゼロリセットする。
【0018】S2では、フォーカスレンズ2を初期位置
である無限遠位置に移動させる。S3では、前記AF評
価値の算出を行う(高周波成分抽出手段)。S4では、
前記S3で算出されたAF評価値と予め設定された閾値
とを比較する。そして、前記AF評価値が閾値未満であ
るときには、後述する最大値MAXの更新やAF評価値
の減少傾向の判定を行うことなく、S5へ進む。
【0019】S5では、フォーカスレンズ2を至近に向
けて1ステップだけ移動させる(フォーカスレンズ移動
手段)。そして、1ステップだけ移動させた後は、S3
へ戻り、新しいステップ位置でのAF評価値の算出を行
わせる。一方、S4でAF評価値が閾値以上であると判
別されたときには、S6へ進み、AF評価値の最大値M
AXと最新のステップ位置で算出されたAF評価値とを
比較する。
【0020】ここで、最新のAF評価値が最大値MAX
を上回っている場合には、S7へ進んで、最大値MAX
に最新のAF評価値をセットして、最大値MAXを更新
する。最大値MAXを更新したときには、最大値MAX
を得たステップの情報も記憶させる。前記最大値MAX
は、自動合焦制御の開始時にゼロリセットされているか
ら、閾値を上回る領域で増大変化しているときには、順
次最新値に更新されることになる。
【0021】最大値MAXの更新処理が終了すると、次
に、S8へ進み、前回のステップ位置で求められたAF
評価値と最新のステップ位置で求められたAF評価値と
の偏差(=前回値−最新値)が0を越えているか否かを
判別することで、AF評価値、即ち、高周波成分が減少
変化をしているか否かを判別する。最新値が前回値と同
じであるか又は大きく、AF評価値が横ばい又は増大変
化しているときには、S9へ進んで、減少変化を判定し
た回数をカウントするカウンタnをゼロリセットする。
【0022】S9の後は、前記S5へ進んでフォーカス
レンズ2を次のステップに移動させる制御を行わせ、移
動後のステップ位置でのAF評価値の算出を行わせる。
一方、最新値よりも前回値が大きくAF評価値が減少変
化していると認められるときには、S10へ進み、前記カ
ウンタnを1アップさせる。そして、次のS11では、前
記カウンタnが所定値(例えば3)になっているか否か
を判別することで、所定回数以上連続してAF評価値が
減少変化しているか否かを判別する。即ち、前記カウン
タnは、AF評価値が横ばいか増大変化しているときに
は、S9でゼロリセットされるから、連続的に減少して
いるときにのみ順次カウントアップされることになり、
カウンタnが例えば3であるときには、連続的に3回減
少変化が判定されたことになる。
【0023】減少変化の連続回数が所定値未満であると
きには、AF評価値が増大傾向から減少傾向に転じたと
しても、合焦位置を通過したことによるものではなく、
高周波成分のばらつきによるものである可能性があるの
で、S11からS5へ進んで、次のステップに移動した場
合にも減少傾向が継続するか否かを確認させる。一方、
カウンタnの値が所定値になっていて、AF評価値が所
定回数だけ連続的に減少変化していると判断されるとき
には、S12へ進み、最大値MAXを得たときのステップ
位置を合焦位置として、現状のステップ位置から前記合
焦位置にまでフォーカスレンズ2を戻して自動合焦制御
を終了する(合焦制御手段)。
【0024】かかる自動合焦動作によると、合焦位置か
らAF評価値が所定回数以上減少傾向を示した段階で合
焦位置を検出するためのフォーカスレンズ2の移動が停
止され(移動停止手段)、該停止位置から合焦位置にフ
ォーカスレンズ2を戻すから(図3参照)、全ステップ
についてAF評価値を求めてから合焦位置にレンズを戻
す場合(図4参照)に比べて、フォーカスレンズ2の移
動距離を短くでき、以て、合焦動作に要する時間を短縮
できる。
【0025】特に、無限遠付近で被写界深度が大きく、
フォーカスレンズ2が無限遠からわずかに移動するだけ
で大部分の被写体に焦点が合うような場合には、至近位
置までフォーカスレンズ2を移動させて合焦位置を検出
する場合に比べて大幅に自動合焦時間を短縮できる。ま
た、AF評価値としては、前回値及び最大値MAXのみ
を記憶させておけば良いので、全ステップについてのA
F評価値を求めてから合焦位置を検出する場合に比べて
必要なメモリ容量を節約できる。
【0026】尚、フォーカスレンズ2を無限遠から至近
まで移動させても、AF評価値が閾値を一度も越えるこ
とがないような場合(例えば、壁が被写体であるような
場合)には、自動合焦不能として使用者に警告するよう
にすると良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態におけるスチルビデオカメラのハー
ドウェア構成を示すブロック図。
【図2】実施の形態における自動合焦制御の様子を示す
フローチャート。
【図3】実施の形態における自動合焦動作とAF評価値
との相関を示す線図。
【図4】従来の自動合焦動作とAF評価値との相関を示
す線図。
【符号の説明】
1 撮影レンズ 2 フォーカスレンズ 3 絞り 4 CCD 5 レンズ駆動回路 6 アイリス駆動回路 7 CCD駆動回路 8 A/D変換器 9 プロセス回路 10 圧縮回路 11 記録回路 12 ICカード 13 デジタルAF評価器 14 メインCPU

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体の光学像を電気画像信号に変換する
    撮像手段と、 前記電気画像信号から高周波成分を抽出する高周波成分
    抽出手段と、 フォーカスレンズを一方端から他方端に向けて所定のス
    テップ毎に移動させるフォーカスレンズ移動手段と、 該フォーカスレンズ移動手段でフォーカスレンズをステ
    ップ毎に移動させたときに、各ステップ毎に前記高周波
    成分抽出手段で抽出した高周波成分が所定回数以上連続
    して減少傾向を示したときに、前記フォーカスレンズ移
    動手段によるフォーカスレンズの移動を停止させる移動
    停止手段と、 前記移動停止手段でフォーカスレンズを停止させるまで
    の間の各ステップにおいて前記高周波成分抽出手段で抽
    出された高周波成分が最大であったステップ位置を合焦
    位置として検出する合焦位置検出手段と、 前記移動停止手段でフォーカスレンズを停止させた位置
    から前記合焦位置検出手段で検出された合焦位置まで前
    記フォーカスレンズを移動させる合焦制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする自動合焦装置。
  2. 【請求項2】前記移動停止手段が、前記高周波成分抽出
    手段で抽出された高周波成分が所定の閾値以上の領域で
    のみ高周波成分の減少傾向を検出することを特徴とする
    請求項1記載の自動合焦装置。
  3. 【請求項3】前記合焦位置検出手段が、最大値として検
    出された高周波成分が所定の閾値未満であったときに、
    合焦位置の検出を行わないことを特徴とする請求項1記
    載の自動合焦装置。
JP8304552A 1996-11-15 1996-11-15 自動合焦装置 Pending JPH10142488A (ja)

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Cited By (6)

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Effective date: 20040713