JPS6320972A - 自動焦点整合装置 - 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 本発明はビデオカメラの撮像素子より得た映像信号の高
域周波数成分を検出し、その振幅が最大になるようにレ
ンズの焦点整合装置を制御する自動焦点整合装置に関す
るものである。

従来の技術 自動焦点整合装置のなかで、ビデオカメラの撮像素子の
出力電気信号より高域周波数成分を得て、前記高域周波
数成分の振幅が最大となるように、レンズの焦点整合装
置を制御するものがある０（例えば実公昭４０−２６５
６８号公報）以下に前述の自動焦点整合装置の一例とし
て、レンズの焦点整合装置を振動させることにより、撮
像素子の受光面上に結像している被写体像を、周期的・
光学的にポカし、前記撮像素子の出力信号よシ前記ボケ
による信号を検出し、前記検出信号により前記高域周波
数成分の振幅が最大になるようにレンズの焦点整合装置
を駆動するものを、従来例として説明する。

第７図は従来の自動焦点整合装置のブロック図を示すも
のである。１はレンズ、２はレンズ１により受光面上に
結像している被写体像を電気信号に変換する撮像素子、
３は前記電気信号を増幅する前置増幅器、４は前置増幅
器３の出力信号に種々の処理を加えてテレビジョン信号
にするプロセス回路、６は同期信号・ブランキング信号
等を発生する同期信号発生器、６は撮像素子２を駆動す
る撮像素子駆動回路である。７は前置増幅器３の出力信
号より高域周波数成分を検出する高域周波数成分検出回
路で、例えば中心周波数１（ＭＨｚ）のバンドパス・フ
ィルタであるｏ８は基準周波数を同期検波回路１０とモ
ータ駆動回路１１に供給する基準周波数発生器、９は高
域周波数成分検出回路７で得た高域周波数成分に含まれ
る基準周波数成分を基準周波数で同期検波し、前記同期
検波出力でモータ駆動回路１１を通じてモータ１２を駆
動する同期検波回路である。

以上のように構成された従来の自動焦点整合装置につい
て、以下その動作を説明する。

撮像素子の出力信号に含まれる高域周波数成分の振幅は
、合焦時に最大になシ、ボケるに従って減少する。第８
図はその様子を示したものである０縦軸は撮像素子２の
出力信号に含まれる高域周波数成分の振幅である。横軸
はレンズ１の焦点整合装置の位置で、「近」は近距離の
被写体、「遠」は遠距離の被写体に合焦する位置を示し
ている。

いま距離Ｄ１の被写体に対しては、Ｄｌに対応するＤ１
′の位置で合焦して高域周波数成分の振幅は最大となシ
、その位置よりずれるに従って減少する山型特性となる
。

一方、レンズ１の焦点整合装置は前述したように基準周
波数で振動しておシ、目に検知できない程度にフォーカ
スが変化している。ａｌ・ａ２はその様子を示したもの
である。前述した振動のために、ｂｌ・ｂ２に示すよう
に撮像素子の出力信号に含まれる高域周波数成分は振幅
変調を受け、基準周波数成分を持つことになる。基準周
波数成分は第８図からも明らかなように、レンズの焦点
整合装置が合焦位置より近距離側にあるか遠距離側にあ
るかでその位相が１８０°反転する。従って、ａｌの状
態にある撮像素子の出力信号より高域周波数成分を検出
し、次に高域周波数成分に含まれる基準周波数成分を検
出し、基準周波数成分を基準周波数で同期検波してその
位相と振幅を検出し、検出信号でモータを矢印Ｃ４の方
向に駆動するなら、と　の場合では矢印Ｃ２の方向に駆
動されることになり、常に高域周波数成分の振幅が最大
になる点で安定する。

この方式は、レンズの焦点整合装置を含めてクローズド
・ループを形成しておシ、焦点整合装置の組立精度をラ
フにできるなどの特徴を有している０ 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では次のような問題点を
有していた。

高輝度の被写体を写した場合、撮像素子の受光面上に結
、像する被写体像の光量が、撮像素子のダイナミック・
レンジを越えていると、撮像素子から得られる映像信号
は飽和して歪んでしまう０このように飽和した映像信号
からは、正確に高域周波数成分を検出することができな
いので、合焦精度が落ちてしまうことがある。また、映
像信号が飽和していなくても、画面上の一部に光源など
の高輝度の被写体があれば、高域周波数成分検出部のゲ
インはその高輝度部にあわせられ、残りの低輝度部から
高域周波数成分を検出することが困難になり、合焦精度
が落ちることになる。

本発明はかかる点に鑑み、画面上に高輝度の被写体を含
んでも合焦精度が劣化しない、高合焦精度の自動焦点整
合装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、撮像素子から得られる映像信号から高域周波
数成分信号を検出する検出器と、前記高域周波数成分信
号の振幅が最大となるようにレンズの焦点整合装置を制
御する制御装置と、前記映像信号の振幅が検出レベル発
生器より得られる検出レベルを越えたことを検出する比
較器と、前記比較器出力に対応して前記検出レベルを変
化させて出力する前記検出レベル発生器と、前記比較器
出力によって前記映像信号または前記高域周波数成分信
号を遮断して前記制御装置に前記高域周波数成分信号を
入力しないようにする遮断装置とを備えた自動焦点整合
装置である。

作　　用 上記技術的手段による作用は次のようになる。。

撮像素子から得られる映像信号の振幅と検出レベルとを
比較し、前記映像信号が前記検出レベルを越えた場合に
、前記映像信号もしくは前記高域周波数成分信号を遮断
してレンズの焦点整合装置の制御装置に入力しないこと
により、撮像素子が飽和したときの出力による誤動作を
防ぎ、且つ系のゲインを有用な低輝度部に合わせること
によって高域周波数成分レベルを正確に検出することが
でき、合焦精度の高い自動焦点整合装置とすることがで
きる。さらに、検出時に検出レベルを一定量下げ、るよ
うにしてヒステリシス特性を持たせれば、ノイズ等の妨
害を避けることができる０実施例 第１図は、本発明の第一の実施例における自動焦点整合
装置のブロック図を示すものである。２１はレンズ、２
２はレンズ２１により受光面上に結像している被写体像
を電気信号に変換する撮像素子である。２３は前記電気
信号を増幅する前置増幅器、２４は前置増幅器２３の出
力信号に種々の処理を加えテレビジョン信号にするプロ
セス回路、２５は同期信号・ブランキング信号等を発生
する同期信号発生器、２６は撮像素子２２を駆動する撮
像素子駆動回路である。２７は前置増幅器２３の出力映
像信号より高域周波数成分を検出する高域周波数成分検
出回路である。２８は基準周波数を同期検波回路３ｏと
モータ駆動回路３１に供給する基準周波数発生器、２９
は高域周波数成分検出回路２７で得た高域周波数成分に
含まれる基準周波数成分を検出する基準周波数成分検出
回路、３０は前記基準周波数成分を基準周波数で同期検
波し、前記同期検波出力でモータ駆動回路３１を通じて
モータ３２を駆動する同期検波回路である。

３３は前置増幅器２３から得られる映像信号の振幅が検
出レベル発生器３６から与えられる検出レベルを越えた
ことを検出する比較器である。３４は比較器３３の出力
によって高域周波数成分検出回路２７の出力信号を遮断
して基準周波数成分検出回路２９へ入力しないようにす
るゲート回路、３５は比較器３３の出力に応じ、異なる
２レベルの検出レベルを出力する検出レベル発生器であ
る。

以上のように構成された本実施例の自動焦点整合装置に
ついて、第２図と第３図を参照しながら以下その動作を
説明する。

比較器３３は、前置増幅器２３の出力映像信号４１の振
幅と検出レベル４２とを比較して、その結果を比較器出
力４３として出力する。比較器３３によって映像信号中
に高輝度部分を検出すると、ゲート回路３４は高域周波
数成分信号を遮断して、基準周波数成分検出回路２９へ
信号を入力しないようにする。検出レベル発生器３５は
比較器３３が高輝度部を検出していないときは検出レベ
ルＡを、検出したときには検出レベルＡに対しやや低い
検出レベルＢを出力する。従って検出レベル４２は第２
−のようにヒステリシス特性を持つ。このような構成と
することにより、比較器３３で検出された高輝度部分に
対し高域周波数成分信号を遮断することができる。さら
に第３図のように映像信号４４がノイズ成分を含み検出
レベルＡを何度も越えても、ヒステリシス特性のため比
較器出力４６はノイズの影響を受けにくい。比較器３３
の検出レベルを適当な値に定めることにより、本実施例
の自動焦点整合装置は従来例のものと同じように動作す
る。しかも画面の一部に高輝度の被写体を含む場合でも
、不要な高輝度信号はゲート回路３４で除かれ、基準周
波数成分検出回路２９以後のゲインを最適に設定するこ
とができる。

以上のように本実施例によれば、映像信号がある振幅値
を越えたときに高域周波数成分信号を遮断することによ
り、残りの低輝度部での基準周波数成分の検出が容易に
なるとともに、映像信号のノイズ成分による誤動作を防
ぐことができ、高合焦精度の自動焦点整合装置とするこ
とができる。

第４図は本発明の第二の実施例における自動焦点整合装
置のブロック図を示すものである。５１は比較器３３の
出力を記憶するとともに、検出レベル発生器３６を制御
する記憶装置であり、例えば周期Ｔ（ｚｓ）の再トリガ
型単安定マルチバイブレータ等である。他の詳細な説明
は第１図と同様であり、省略する。

以上のように構成された本実施例の自動焦点整合装置に
ついて、第５図を参照しながら以下その動作を説明する
。

比較器３３は、前置増幅器２３の出力映像信号６１の振
幅と検出レベル６２とを比較して、その結果、映像信号
６１の振幅が検出レベル６２を越えていれば”Ｈ″を出
力し、越えていなければ”Ｌ”を比較器出力６３として
出力する。記憶装置５１は比較器３３の出力を、１フイ
一ルド周期よシやや大きいＴ（μＳ〕の間保持する。検
出レベル発生器３５は記憶装置出力６４ａに対応して”
Ｈ″のとき検出レベルＡを、”Ｌ”のとき検出レベルＡ
よりやや低い検出レベルＢを出力する。

次のフィールドでは、前のフィールドで比較器出力６３
がＨ″になってからＴＣμＢ〕まで検出レベル６２が低
くな）、比較器出力に対するフィールドごとのノイズの
影響を受けにくくすることができる。ゲート回路３４は
比較器出力６３が”Ｈ”のとき高域周波数成分信号を遮
断し、基準周波数成分検出回路２９に入力しないように
する。

このような構成により、本実施例の自動焦点整合装置は
従来例のものと同じように動作する。しかも画面の一部
に高輝度の被写体を含む場合には、不要な高輝度信号が
除かれるので、系のゲインを有効な信号部に合わせるこ
とができる。

さらに映像信号に含まれるフィールドごとのノイズや僅
かなレベル差のため、比較器３３の出力がフィールドご
とに反転すると、基準周波数成分検出回路２９に高域周
波数成分信号が入力されたりＲ断されたシするので、こ
のレベル変動を基準周波数成分と間違えて誤った制御を
してしまうことがあるが、上記の構成とすることにより
、フィールドごとのノイズやレベル差による妨害を除く
ことができ、誤動作を防ぐことができる。

第４図における記憶装置５１のかわシに、比較器３３の
出力を画面上の位置に対応したブロックごとに記憶する
記憶装置６２を用いた場合について、本発明の第三の実
施例における自動焦点整合装置として第６図を参照しな
がら説明する。

比較器３３は、前置増幅器２３の出力映像信号７３と検
出レベル７４とを比較して、その結果、映像信号７３の
振幅が検出レベル７４を越えていればＨ″を出力し、越
えていなければ”Ｌ″を出力する。高輝度部７２は比較
器３３出力が”Ｈ”である領域である。記憶装置５２は
１フイールドの画面をブロックにわけ、比較器３３の出
力を、画面上の位置に対応するブロックごとに記憶する
。

記憶装置５２は、高域周波数成分検出回路２７から出力
される高域周波数成分信号に同期して、各ブロックに記
憶されたデータ（”Ｈ″または”Ｌ”）を出力する。検
出レベル発生器３６はこのデータにより、”Ｈ”のブロ
ックにあたる部分では検出レベルをやや低くする。ゲー
ト回路３４は比較器３３の出力が”Ｈ”のとき高域周波
数成分信号を遮断して基準周波数成分検出回路２９に入
力しないようにする。

このような構成により、本実施例の自動焦点整合装置は
従来例のものと同じように動作する。しかも画面の一部
に高輝度の被写体を含む場合には、不要な高輝度信号が
除かれるので、系のゲインを有効な信号部に合わせるこ
とができる。さらに検出レベル７４を、高輝度部７２の
周辺部だけレベルを下げることにより、映像信号７３の
ノイズ部分の影響を除くことができ、それ以外の部分で
は検出レベルを変化させないので不要部分まで検出して
しまうような誤動作を起こすことがない。また、記憶装
置６２のデータ保持時間を、１フイ一ルド周期より長く
することにより、フィールド周期のノイズ成分による妨
害を除くことができる。

以上に述べた各実施例では、撮像素子の受光面上に結像
する被写体像を光学的に変調し、撮像素子から得られる
映像信号の高域周波数成分の変調成分を同期検波してレ
ンズの焦点整合装置を駆動する方式の自動焦点整合装置
について説明したが、本発明は上記方式の自動焦点整合
装置に限らず、映像信号中の高域周波数成分が最大にな
るようにレンズの焦点整合装置を制御する自動焦点整合
装置には全て応用できるものである。また、ブロックを
画素単位まで細分化し、記憶装置にフィールド・メモリ
ー等を用いてもよい。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、従来方式では合焦し
難かった光源などの高輝度の被写体を含む画像に対し合
焦精度が著しく向上するほか、ノイズ等の妨害に対して
も誤動作が極めて少なく、簡単な回路を付加するだけで
上記効果が現われるなど、その実用的効果は大きい０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例における自動焦点整合装
置のブロック図、第２図および第３図は本発明の第一の
実施例における自動焦点整合装置の動作を説明する波形
図、第４図は本発明の第二の実施例における自動焦点整
合装置のブロック図、第５図は本発明の第二の実施例を
説明するための波形図、第６図は本発明の第三の実施例
の動作を説明するための画面の模式図及び波形図、第７
図は従来の自動焦点整合装置のブロック図、第８図は従
来の自動焦点整合装置の動作を説明するための特性図で
ある。 ２１・・・・・・レンズ、２２・・・・・・撮像素子、
２７・・・・・・高域周波数成分検出回路、３３・・・
・・・比較器、３４・・・・・・ゲート回路、３５・・
・・・・検出レベル発生器、５１・・・・・・記憶装置
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子から得られる映像信号から高域周波数成
   分信号を検出する検出器と、前記高域周波数成分信号の
   振幅が最大となるようにレンズの焦点整合装置を制御す
   る制御装置と、前記映像信号の振幅が検出レベル発生器
   より得られる検出レベルを越えたことを検出する比較器
   と、前記比較器出力に対応して前記検出レベルを変化さ
   せて出力する前記検出レベル発生器と、前記比較器出力
   によって前記映像信号または前記高域周波数成分信号を
   遮断して前記制御装置に前記高域周波数成分信号を入力
   しないようにする遮断装置とを備えたことを特徴とする
   自動焦点整合装置。
2. （２）比較器の検出出力を１または数フィールドの間保
   持する記憶装置と、前記記憶装置に保持された前記検出
   出力に対応して検出レベルを変化させて出力する検出レ
   ベル発生器とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の自動焦点整合装置。
3. （３）画面を複数の領域に分割し、比較器の検出出力を
   画面上の検出位置に対応する前記領域ごとに記憶保持す
   る記憶装置と、前記記憶装置に保持された前記検出出力
   に対応して検出レベルを変化させて出力する検出レベル
   発生器とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の自動焦点整合装置。