JPS63128877A - 自動合焦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二次元撮像素子により光学像を電気信号に変換
するカメラの自動合焦装置に関する。

〔従来の技術〕

ビデオ・カメラでは、ビデオ信号の高周波成分により橋
形画面の精細度を検出し、その高周波成分が最大になる
ようにフォーカシング・レンズ位置を制御することによ
り、カメラを合焦状態に自動制御する方式が知られてい
る。具体的には、被写体像のエツジでは映像信号が急激
に変化し、映像信号の高周波成分が増加する。そして、
この高周波成分の振幅が増すほど、その被写体像につい
て合焦状態に近いことになる。

従来の自動合焦装置の概略構成を第４図に示す。

第４図において、レンズ１０により撮像素子１２の描像
面に被写体の光学像が形成され、撮像素子１２がそれを
電気信号に変える。プリアンプ１４が撮像素子１２の出
力映像信号を増幅し、プロセス回路１６が所定の信号処
理をして標準ＴＶ信号として出力する。バンドパスフィ
ルタ１８はプリアンプ１４の出力から高周波成分を抽出
し、ゲート回路２０が、１画面（即ちｌフィールド又は
１フレーム）分の信号の内、合焦検出を行う領域の信号
のみを選択・通過させる。検波回路２２はゲート回路２
０の出力を検波し、その画面での高周波成分の最大振幅
値、即ちピーク値を示す信号を形成する。検波回路２２
の出力信号はレンズ１０の合焦度を代表しており、それ
が太き（なる程合熱状態に近づく。モータ駆動回路２４
は、撮影画面毎の検波回路２２の出力値に従いモータ２
６を駆動し、レンズ１０を合焦状態に自動制御する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来の自動合焦装置では、ゲート回路２０の通過令
頁域を、画面の中で広めの一定域に設定している例と、
画面中心にやや狭めの一定域に設定している例とがある
。画面内で高周波成分のピーク値を得て金魚信号を形成
するのは、掻く狭いスポットｓＩ域であるから、前者の
場合、別の被写体が合焦検出領域の中に入って来たり、
カメラが動いて合焦検出領域自体が移動して他の被写体
が合焦検出領域内に入っで来たりして、別の被写体にフ
ォーカシングしてしまうことがある。実際の撮影におい
て撮影者が撮影したいと思う被写体は、意図的に変更し
ない限り同じであるのが普通であるから、このような動
作は好ましくない。

他方、グー十回路２０がより狭い領域のみを通過させる
場合には、他の被写体が合焦検出領域内に入り込む可能
性は低（なるが、目的とする被写体が合焦検出領域から
出てしまう可能性が高まり、合焦動作の再起動が頻繁に
生じることになりがちである。これは、撮影者にとって
みれば、合焦動作の不具合と認識されるため、極力排除
されなければならない。

そこで本発明は、目的外の被写体の影響を受けず、目的
被写体について継続して合焦させうる自動合焦装置を提
示することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る自動合焦装置は、撮影画面を水平方向ｎ分
割、垂直方向ｍ分割し、分割画面の複数区間を合焦検出
領域としてその合焦検出領域内の被写体像で合焦検出を
行い、光学系を合焦状態に自動制御する自動合焦装置で
あって、合焦検出のための信号処理をしている画面上の
区画位置をモニタする位置モニタ手段と、合焦検出領域
内での被写体像位置を検出する像位置検出手段と、当該
像位置検出手段により検出された被写体像位置を実質的
に中心とする複数区画を合焦検出領域として、位置モニ
タ手段を参照し、その新しい合焦検出領域の信号を合焦
検出用信号処理に供すべく選別する選別手段とを具備す
る。

〔作用〕

本発明では、像位置検出手段により、被写体像位置を常
時モニタし、その被写体像位置に応じて合焦検出領域を
変更する。従って、合焦検出領域が小さくても、被写体
像の移動に関わらず、！Ｉ続して同じ被写体のフォーカ
シングすることが可能となる。

〔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、本発明に係る自動合焦装置の一実施例の構成ブ
ロック図を示す。第４図と同じ構成要素には同じ符号を
付した。但し、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０の代
わりに、微分回路とその出力を絶対値化する絶対値回路
とからなる回路を用いてもよい。

本発明では、第２図に示すように撮影画面を水平方間に
ｎ等分、垂直方向にｍ等分して、ｎｘｍの区間に区分す
る。そして複数の区画（以下の実施例でば３×３区画）
を合焦検出領域として、その領域内で金魚信号を形成す
る。

第１図においてゲート回路３０は、ゲート・パルス発生
回路３２からのゲート・パルスに従い、１フイールド内
の指定領域の映像信号を通過させ、ピーク検出回路３４
に印加する。ピーク検出回路３４は、ＢＰＦ１８による
高周波成分を検波して絶対値化し、その絶対値信号のピ
ーク値をホールドする回路である。ＢＰＦ　１８の代わ
りに微分回路及び絶対値回路を用いる場合には、ピーク
検出回路３４は所謂ピーク・ホールド回路である。サン
プル・ホールド回路３６は水平走査周波数ｆ、ｉのｎ倍
（第２図の水平方向の分割に対応する）の周波数のクロ
ックＣＬＫ　１によりピーク検出回路３４の出力値をホ
ールドし、比較回路３８は、このサンプル・ホールド回
路３６の出力とピーク検出回路３４の出力とを比較する
。比較回路３８は、ピーク検出回路３４の出力が変化す
る時点にＨ信号を出力する。ピーク検出回路３４の出力
変化は、その時点の映像信号が被写体像の成る種の境界
であることを意味し、その変化が急峻である程、合焦状
態に近いことになる。

カウンタ４０は、第２図の分割のどの水平区画位置で信
号処理しているかをモニタするためのものであり、クロ
ックＣＬＫ　１を計数する。Ｄフリップ・フロップ（以
下、Ｄ−ＦＦという）４２は、Ｄ入力にカウンタ４０の
計数値を受け、クロック入力にクロックＣＬＫ　ｌを受
け、カウンタ４０の出力を１区間分シフト（又は減数）
する。ラッチ回路４４は、比較回路３８のＨ信号に応答
してＤ−ＦＦ４２の出力をラッチする。ラッチ回路４６
は、垂直同期信号ｆｖに応答してラッチ回路４４の出力
をラッチする。Ｄ−ＦＦ４２、ラッチ回路４４及びラッ
チ回路４６は、カウンタ４０の構成セルに対応する要素
を具備する。

ラッチ回路４４の保持値は、ピーク検出回路３４の出力
変化がｎ分割の水平区画のどの区画に位置するかを示し
、図示例では、合焦検出領域内に水平方向で複数のピー
クがあるときにはその最大ピークの位置を示す。

ピーク検出回路４８は、ピーク検出回路３４の出力を受
け、合焦検出領域での垂直方向のピーク値をホールドす
る。サンプル・ホールド回路５０及び比較回路５２は、
サンプル・ホールド回路３６及び比較回路３８と同様に
、ピーク検出回路４８の出力の変化時点を示す信号を形
成する。但し、サンプル・ホールド回路５０へのサンプ
リング・クロックＣＬＫ２の周波数は、垂直同期信号周
波数ｆｖのｍ倍（第２図の垂直方向の分割に対応する）
である、この結果、比較回路５２の出力は、垂直方向の
どの区画でピーク検出回路４８の保持ピーク値が変化し
たかを示す。

カウンタ５４は、第２図の分割のどの垂直区画位置で信
号処理をしているかをモニタするためのものであり、ク
ロックＣＬＫ２を計数する。Ｄ−ＦＦ５６は、Ｄ入力に
カウンタ５４の計数値を受け、クロック入力にクロック
ＣＬＫ２を受け、カウンタ５４の出力を１区間分シフト
する。ランチ回路５８は、比較回路５２のＨ信号に応答
してＤ−ＦＦ５６の出力をラッチする。ラッチ回路６０
は、垂直同期信号ｆＶに応答してランチ回路５８の出力
をラッチする。Ｄ−ＦＦ５６、ラッチ回路５８及びラン
チ回路６０は、カウンタ５４の構成セルに対応する要素
を具備する。

画面の水平方向をＸ、垂直方向をｙで表し、合焦検出領
域内で、ＢＰＦ１８の出力である映像信号高周波成分の
１つ又は２以上のピークの内、最大のピークの存在する
区画を（Ｘｐ、ｙｐ）とすれば、１画面分のピーク検出
が終了した時点では、ランチ回路４４は最終的に（Ｘ−
−１）を保持し、ランチ回路５８はＣｙｔｐ　　１）を
保持する。そして、次の画面での合焦検出領域の設定の
ために、垂直同期信号ｆｖにより、ラッチ回路４６はラ
ッチ回路４４の保持値を保存し、ランチ回路６０はラン
チ回路５８の保持値を保存する。（ｘ、−１゜ｙｐ−１
）は、次の画面の合焦検出領域のスタート区画を指示す
る。

比較器６２は、このランチ回路４６．６０の保持値と、
カウンタ４０．５４の計数値とを受け、次の画面の合焦
検出領域の基点を示すスタート信号をゲート・パルス発
生回路３２に送る。比較回路６２は具体的には、ラッチ
回路４６の各構成ビットとカウンタ４０の対応ビットと
の排他的論理和をとる第１の排他的論理和ゲート列、ラ
ッチ回路６０の各構成ビットとカウンタ５４の対応ビッ
トとの排他的論理和をとる第２の排他的論理和ゲート列
、並びに、第１及び第２の排他的論理和ゲート列の出力
の否定論理和をとるＮＯＲゲートからなり、このＮＯＲ
ゲートのＨ出力が、ゲート・パルス発生回路３２へのス
タート信号となる。ゲート・パルス発生回路３２は、そ
れに応じて水平方向に３区画、垂直方向に３区画の領域
でゲート回路３０を開放させるゲート・パルスを形成し
、ゲート回路３０の制御ｌｌ端子に印加する。

図示はしていないが、カウンタ４０は水平走査の開始時
にクリアされ、ピーク検出回路３４，４８及びカウンタ
５４は、垂直走査の開始時にクリアされる。

ピーク検出回路４８の出力は、撮影画像の合焦度を示す
合焦信号であり、この合焦信号が最大になると合焦状態
にあることになる。従ってこの合焦信号をモータ駆動回
路２４に送り、この合焦信号がより大きくなるように、
モータ２６の回転方向、回転速度、及び回転／停止等を
制御する。モータ駆動回路２４は例えば、前フィールド
の合焦信号を保持し、ビ、−り検出回路４８の出力をそ
の保持合焦信号と比較して、モータ２６の回転／停止、
回転方向等を決定する。そして保持合焦信号を現在の合
焦信号で更新し、以後、同様の合焦動作を繰り返す。ま
た、ピーク検出回路４８の出力が成る程度以下であると
きには、その合焦信号は信頼度の低いものであり、合焦
ミスの可能性が高いことから、この合焦信号をゲート・
パルス発生回路３２に印加し、合焦信号が所定値以下の
ときには、合焦検出領域を初期位置（例えば、画面中央
の３×３区画や、最初だけのより広い区画）に設定し直
す。

次に、合焦検出領域の更新の様子を中心に第１図の回路
の動作を説明する。ＢＰＦ１８から得られる映像信号の
高周波成分は、ゲート回路３０により画面の指定合焦検
出領域に相当する信号が選択され、ピーク検出回路３４
に印加される。ピーク検出回路３４は、入力信号の振幅
のピーク値をホールドし、サンプル・ホールド回路３６
及び比較回路３８からなる回路が、ピーク検出回路３４
の保持ピーク値の更新時点に立ち上がるパルス信号を出
力する。ラッチ回路４４は、このパルス信号に応答して
、カウンタ４０の計数値（Ｄ−ＦＦ４２により、実際に
はこれより１少ない）をホールドする。１画面分の走査
終了時には、ラッチ回路４４は前述の（ｘ、−１）を保
持する。

垂直方向に関しては、ピーク検出回路４８が、映像信号
高周波成分の垂直方向でのピーク値をモニタしており、
サンプル・ホールド回路５０及び比較回路５２により、
垂直方向で最大ピークが検出されるまでランチ回路５８
は保持値を更新される。１画面分の走査終了時には、ラ
ッチ回路５８は前述の（ｙｐ−１）を保持する。

１画面分の走査終了後、垂直同期信号ｆｖにより、ラッ
チ回路４４．５８の内容がそれぞれラッチ回路４６．６
０に取り込まれる０次画面において、比較器６２は、ラ
ッチ回路４６．６０の内容とカウンタ４０，５４の内容
とを比較し、カウンタ４０．５４の内容がランチ回路４
６．６０の内容に一致した時点で、スタート信号をゲー
ト・パルス発生回路３２に送る。ゲート・パルス発生回
路３２はこれに応じて、以後の、水平３区間、垂直３区
間に相当する画面領域の信号を通過させるゲート開放信
号を形成して、ゲート回路３０の制御端子に印加する。

この結果、次画面での合焦検出領域は、高周波成分の最
大ピークが検出された区画を中心とする３×３区画に更
新される。

第３図に示すように、仮に成るフィールドｉにおいてＡ
区間において最大ピーク値が得られたとすると、この時
ラッチ回路４６及び同６０は区画Ｂを指示しており、次
のフィールド１＋１では、この区間Ａを中心とする実線
で示す９区画が合焦検出領域７０とされる。そして、こ
の合焦検出領域７０で最大ピークがＡ゛区画得られたと
すると、その次のフィールドｉ＋２では、このＡ゛区画
中心とする破線で示す９区画７２が合焦検出領域になる
。このように、合焦検出領域を、被写体の移動に追随す
るように更新する。

しかし、被写体やカメラ自体の移動により、合焦目的の
被写体が撮影画面外に出ることがあり、このような場合
、合焦検出領域がその場に停滞してしまい、合焦検出領
域を橋形画面全体又は通常時よりは広い領域に再設定す
る必要がある。これは、カメラの起動時においても同様
である。このような場合には、ピーク検出回路４８の出
力である合焦信号も低レベルにあるから、ゲート・パル
ス発生回路３２は、合焦信号が所定値以下の時には、ゲ
ート回路３０がそのような広い領域のＢＰＦ１８出力を
通過させるように、ゲート・パルスを発生する。

この実施例では、合焦検出領域の更新を垂直同期信号に
より１フイールド毎に行っているため、奇数フィールド
と偶数フィールドとの間の差異により、被写体が動いて
いないのに合焦検出領域が移動するという動作を生じる
恐れがある。この動作を防ぐためには、ラッチ回路６０
への起動パルスを１フレーム毎にすればよい。この場合
、合焦検出領域の更新が１フレーム毎になるので速い被
写体の動きに追従する能力は劣るが、合焦検出領域の不
必要な更新を防ぐことができる。

また、カラン゛り４０，５４、Ｄ−ＦＦ４２．５６及び
ラッチ回路４４．４６．５８．６．０からなるディジタ
ル回路の代わりに、のこぎり波発生回路、減算回路及び
サンプル・ホールド回路からなるアナログ回路を用いて
もよいことは、いうまでもない。

更に、上述の実施例では、常時の合焦検出領域を水平方
向に３区画、垂直方向に３区画としたが、本発明はこれ
に限定されない。常時の合焦検出領域の大きさにより、
カウンタ４０，５４の計数値とラッチ回路４４．５８の
保持される値との間の差が決まり、その差を与えるよう
に、カウンタ４０．５４とラッチ回路４４．５８との間
にＤ−ＦＦ等の減数回路を接続すると共に、ゲート・パ
ルス発生回路３２でのゲート開放区間量をそれに応じて
変える。焦点距離の異なるレンズを交換して用いる場合
や、ズーム・レンズを用いる場合には、焦点距離の短い
状態に較べ、焦点距離の長い状態では、被写体像の動き
が相対的に速くなり、また、カメラ・ブレの影響も太き
（なるので、狭い合焦検出領域では被写体像の動きを捕
らえるのが困難になる。従って、使用レンズの焦点距離
に応じて、合焦検出領域の広さを変更するのが好ましい
。即ち、長むく焦点距離のレンズでは合焦検出領域を拡
げ、短い焦点距離のレンズでは合焦検出領域を狭くする
。具体的には、使用レンズの焦点距離又は、ズーム・レ
ンズのズーミング状態を示す信号を使用レンズから得る
のは容易であり、この信号により、カウンタ４０．５４
の計数値の減数、及びゲート・パルス発生回路３２での
区間量を調整・制御すればよい。

〔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
、より高い確率で目標被写体像に合焦検出領域を追従さ
せることができ、より実用的なオート・フォーカスを実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動合焦装置の一実施例のブロッ
ク図、第２図は撮影画面の区分状態を示す図、第３図は
合焦検出領域の移動を説明する図、第４図は従来の自動
合焦装置の概略ブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮影画面を水平方向ｎ分割、垂直方向ｍ分割し、分割画
   面の複数区間を合焦検出領域としてその合焦検出領域内
   の被写体像で合焦検出を行い、光学系を合焦状態に自動
   制御する自動合焦装置であって、合焦検出のための信号
   処理をしている画面上の区画位置をモニタする位置モニ
   タ手段と、合焦検出領域内での被写体像位置を検出する
   像位置検出手段と、当該像位置検出手段により検出され
   た被写体像位置を実質的に中心とする複数区画を合焦検
   出領域として、位置モニタ手段を参照し、その新しい合
   焦検出領域の信号を合焦検出用信号処理に供すべく選別
   する選別手段とを具備することを特徴とする自動合焦装
   置。