KR930002601B1 - 오토 포커스 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

오토 포커스 회로

제1도는 본 발명의 제1실시예의 회로 블럭도.

제2도는 제2실시예의 회로 블럭도.

제3도는 제3실시예의 회로 블럭도.

제4도는 초점 평가치의 변화를 나타내는 도면.

제5도는 제4도의 요부 확대도.

제6도는 제5도에 대응하는 최대치 검출회로 출력을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 포커스모터 4 : 촬상회로

10 : 적분 회로(평가치 검출수단) 12 : 평가치 보존회로(보존수단)

18 : 최대치 검출회로(최대치/최소치 검출수단)

19 : 제 6 메모리(제어수단) 20 : 제 7 메모리(제어수단)

21 : 제 1비교회로(제어수단) 22 : 포커스 모터(제어수단)

본 발명은, 촬상소자에서 얻어지는 영상신호를 기본으로, 초점의 자동 정합을 행하는 비디오카메라의 오토포커스회로에 관한 것이다.

비디오카메라의 오토포커스 장치에 있어서, 촬상 소자로부터의 영상신호 자체를 초점 제어상태의 평가에 사용하는 방법은, 본질적으로 파라락스(parallax, 시차거리)가 존재하지 않고, 또한 피사계(被寫界) 심도가 얕은 경우나 원거리의 피사체에 대해서도, 정확하게 초점이 합쳐지는 등 우수한 점이 많다. 더구나, 오토포커스용의 특별한 센서도 불필요하고 기구적으로 극히 간단하다.

이 방식의 오토포커스회로는, 기본적으로 일본국 특허공개 (소)제60-103, 776호 공보에 개시된 것과 같은 등산 서보방식이라 불리우는 제어방법으로 포커스모터를 제어한다. 즉, 촬상 영상 신호의 고역 성분을 평가치로서 검출하고, 이 평가치를 1필드 전의 것과 항상 비교하고, 극대치를 언제나 포커스 모터를 미소 진동시켜 계속하는 것이다.

또한, 일본국 실용신안 특허공개 (소)제60-135, 712호에 보여지는 것과 같이 포거스링을 한 방향으로 구동하여 평가치가 증가경향에서 감소경향을 전향하는 점을 극대점으로 하여, 이 점에 포커스 링을 되돌려 정지시키는 것도 있다.

전술한 바와같이, 상기 종래 기술에 있어서는, 평가치를 1필드 전의 평가치와 직접 비교하여 감소하면 포커스 링을 반전 또는 정지하도록 제어하고 있었다. 그런데, 실제의 비디오카메라에 의한 촬영에 있어서, 카메라와 피사체가 함께 정지하고 있는 경우에는, 상기 종래 기술의 방법에 의하여 양호한 오토포커스 동작이 기대된다.

그러나, 카메라자체 또는 피사체의 한쪽이라도 움직이고 있는 경우에는, 합초점의 가부에 불구하고, 평가치 자체가 변동한다. 특히 소위 손 움직임에 의한 카메라 움직임, 피사체의 급격한 움직임에 의한 피사체 움직임의 경우에 문제가 생긴다. 움직임이란 노광시간(통상의 비디오카메라로는 1/60초나 1/30초)에 촬상소자의 결상면에 있어서의 파시체상이 움직이기 때문에 생기는 것으로, 결과적으로 피사체의 가느다란 패턴이 흘러서 판별 불가능하게 되고, 핀트의 흐림과 같이 영상신호의 고주파 성분이 감소하여 평가치가 감소한다. 이와같은 움직임이 생긴 경우, 본래의 핀트의 가부를 불구하고, 일시적으로 크게 평가치가 감소한다. 이 때문에, 상기 종래 기술에서는 포커스링의 불필요한 반전이나, 본래의 극대점 이외에서의 정지가 생기고, 실제의 촬상시에 있어서 커다란 불편이 생기고 있었다.

또한 극대점에서 정지시키는 방법에 있어서는, 핀트가 맞아있음에도 불구하고, 움직임에 의한 평가치가 감소하며, 이것을 핀트의 흐림으로 판단하여 다시 포커스링의 구동을 개시하고, 이 불필요한 움직임에 의하여 화면이 보기 싫게 되는 결점이 생긴다.

본 발명은, 일정한 시간 간격으로 차례로 검출되는 초점 평가치 중의 최신의 복수개의 것을 기억하고, 이중의 최대치를 선택하여 이것에 기인해서 포커스모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 전술한 바와같이 구성하였으므로, 움직임에 의해서 생기는 일시적인 평가치의 감소가, 오토포커스 동작에 영향을 미치는 것이 방지된다.

이하, 도면에 따라 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예의 회로 블록도이다. (1)은 비디오카메라이고, 포커스렌즈를 진퇴시키는 포커스링(2)와, 이 포커스링을 구동하는 포커스모터(3)이 배치된다. 여기에서 오토포커스동작 개시 직후, 즉 포커스모터(3)의 기동시에는, 도시하지 않은 검지수단에 의하여 합초점 방향으로 포커스모터(3)은 우선 구동한다.

비디오카메라의 촬상소자를 포함하는 좔상회로(4)에 의해서 얻어진 촬상 영상신호 중의 휘도신호(Y)는, 게이트회로(5) 및 동기 분리회로(6)으로 보내진다. 동기 분리회로(6)에서 휘도신호(Y)로부터 분리된 수직동기신호(VD), 수평동기신호(HD)는, 샘플링 지역을 설정하기 위하여 게이트 제어회로(7)로 공급된다.

게이트 제어회로(7)에서는, 수직·수평 동기신호(VD) (HD) 및 고정 발진기 출력에 기인하여, 화면중앙부분에 장방형 샘플링 지역을 설정하고, 이 샘플링 지역의 범위만의 휘도신호(Y)의 통과를 허용하는 게이트 개폐신호를 게이트회로(5)에 공급한다. 또한, 이 게이트회로(5)는 후술하는 적분회로(10)의 전단이면, 어디에 있어도 좋다.

게이트회로(5)에 의해서 샘플링 지역의 범위 내에 대응하는 휘도신호(Y)만이, 600KHz의 HPF(8)을 통과하여 고역 성분만이 분리된다. 이 고역 성분은 검파회로(9)에서 진폭 검파되며, 검파출력은 적분회로(평가치 검출수단)(10)에 있어서 필드마다 적분되고, 또한 A/D 변환회로(11)에서 디지탈치로 변환되어서 현필드의 초점 평가치가 얻어진다. 이리하여 얻어진 초점 평가치는, 평가치 보존회로(12)에 입력된다.

평가치 보존회로(보존수단)(12)는 제1 내지 제 5 메모리(13) (14) (15) (16) (17)로 구성되고, 각각의 메모리에 기억된 데이타는 새로운 평가치가 A/D 변환회로(11)에서 도출될 때마다 제1메모리(13)→제2메모리(14), 제2메모리(14)→제3메모리(15), ···로 전송되고, 제5메모리(17)의 구 데이타는 파기된다. 즉, 제1메모리(13)에는 현 필드 평가치가, 제2메모리(14)에는 1필드전의 평가치, 제3메모리(15)에는 2필드 전의 평가치, 제4메모리(16)에는 3필드 전의 평가치, 제5메모리(17)에는 4필드 전의 평가치가 보존되어 있다. 또한, 평가치보존회로(12)는, 실제로는, A/D변환회로(11) 출력의 비트수에 상당하는 수의 시프트레지스터를 병렬로 배치함으로써 구성된다. 또한, 각각의 메모리의 데이타를 차례로 전송하지 않고, 새로운 평가치를 각각의 메모리에 차례로 입력하도록 구성하여도 좋다.

제1 내지 제5메모리(13)···(17)의 각각의 데이타는 최대치 검출회로(18)에 공급되며, 5개의 데이타의 최대치가 선택되고, 제6메모리(19)에 공급된다. 제7메모리(20)에는 제6메모리(19)의 1필드 전의 데이타가 지연되어서 기억되고, 이 제6 및 제7메모리(19) (20)의 데이타는 제1비교회로(21)에 입력되어서 비교가 행하여지고, 비교 출력은 제6, 제7메모리(19) (20), 제1비교회로(21)과 함께 제어수단을 구성하는 포커스모터 제어회로(22)에 입력된다.

포커스모터 제어회로(22)는, 제7메모리(20) 데이타 보다 제6메모리(19) 데이타가 클때 포커스모터(3)을 한 방향으로 회전시키고, 대→소로 이행하면 항상 한 방향으로 회전하고 있는 포커스모터(3)을 반전시키고, 주지의 등산 제어에 의해서 초점 평가치의 극대점에서 미 진동을 하여 합초점 위치에 포커스렌즈를 보존시킨다.

다음으로 본 발명의 제 2 실시예를 제 2도를 참조하여 설명한다. 또한, 제 1실시예와 동일 부분에는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.

A/D 변환회로(11)에서 출력되는 평가치는 제1메모리(13)에 입력됨과 동시에 제8메모리(23)에 공급되고, 제8메모리(23)의 1필드 전의 데이타가 기억되는 제9메모리(24)의 데이타와 제2비교회로(25)에 비교가 행하여지고, 초기상태, 즉 초점 평가치의 극대점에 도달하기 까지는, 이 비교출력이 게이트회로(26)을 거쳐 포커스모터 제어회로(22)에 입력되고, 포커스모터(3)은 한 방향으로 구동된다. 또한, 게이트회로(26)은 초기상태에 있어서 폐로가 유지된다.

이 후, 비교출력에 의하여 제9메모리(24) 데이타가 제8메모리(23)에 데이타보다 크게 된다. 즉 평가치의 극대점을 통과한 것이 정점 검출회로(27)에서 검지되면, 게이트 회로(26), 포커스모터 제어회로(22)에 정점 검출신호가 발하여 지고, 게이트회로(26)은 개로됨과 동시에, 포커스모터 제어회로(22)는 포커스모터(3)을 정지시키고, 포커스링(2)를 합초점 위치에 고정한다. 또한 게이트회로(5)가 개로되면, 비교 출력의 포커스모터 제어회로(22)로의 입력은 저지되고, 등산 제어는 행하여지지 않으며, 포커스링(2)는 합초점 위치에 보존된다.

정점 검출회로(27)로 부터의 정점 검출신호의 상승에 동기해서, 제10메모리(28)에 A/D 변환회로(11)로부터의 초점 평가치가 취입되고, 최대치 검출회로(18) 출력화 함께 제3비교회로(29)에 입력되며, 비교가 행해진다. 이 비교결과가 제11메모리(30)에 미리 기억된 역치를 초과한 경우에는, 피사체는 변화했다고 하고 정점 검출회로(27)에 파사체 변화신호가 출력된다.

정점 검출회로(27)은 이 피사체 변화신호에 의해서 리셋트되고, 정점 검출신호의 출력이 저지되어 게이트회로(26)은 다시 폐로로 되어, 다시 포커스모터 제어회로(22)에서 등산 제어에 의한 오토포커스 동작이 행해진다. 즉, 움직임에 의한 일시적인 평가치의 감소가 발생하여도 불필요한 오토포커스 동작은 금지된다.

전술한 바와같이 제1, 제2실시예를 따로 설명하였지만, 이 구성을 함께 구비하는 오토포커스회로도, 후술하는 제3실시예와 같이 양 실시예를 조합함으로써 용이하게 실현할 수 있음은 말할 필요도 없다.

다음에 이 제3실시예를 제3도를 참조로 설명한다. 또한, 제1 및 제2실시예와 동일 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 이 제3실시예는, 이하의 점을 제외하고, 제1실시예 및 제2실시예에 나타낸 실시예와 동일하다.

즉, 최대치 선택회로(18)의 출력은 제12메모리(31)에 제공됨과 동시에, 제14메모리(33)에도 제공된다. 그리고, 제13메모리(32)에는, 1필드 전에 제12메모리(31)에 보존되어 있었던 데이타가 지연되어서 보존되어있고, 이들의 제12 및 제13메모리(31) (32)의 데이타는 제2비교회로(25)에 제공되어 비교된다. 그리고, 이 제2비교회로(25)에 의해서 초점 평가치의 극대치에 도달한 것이 검출되기 까지의 초기 상태에 있어서는, 제2비교회로(25)의 출력은, 제2실시예와 같이 게이트회로(26)을 거쳐서 포커스모터 제어회로(22)에 입력되며, 이에 따라서 포커스모터(3)은 합초점 방향으로 구동된다. 이와 같은 초기상태 중에 걸쳐서 게이트회로(26)의 폐로가 유지된다. 그후, 제2비교회로(25)의 출력에 따라서, 제13메모리(32)의 데이타가 제12메모리(31)의 데이타보다 크게 된 것, 즉 초점 평가치의 극대치를 통과한 것이 정점 검출회로(27)에 의해서 검지되면, 정점 검출회로(27)은, 제2실시예와 같이 정점 검출신호를 발해서 게이트회로(26)과 포커스모터 제어회로(22)에 제공된다. 게이트회로(26)은 이 정점 검출신호에 따라서 개로되고, 또한 포커스모터 제어회로(22)는, 이 정점 검출신호에 따라서 포커스모터(3)을 정지시키며, 포커스링(2)를 합초점 위치에 고정한다. 또한, 점점 검출회로(27)로 부터의 정점 검출신호의 상승에 동기해서, 그 때의 최대치 선택회로(18)의 출력이 제14메모리(33)에 취입된다. 그리고, 최대치 선택회로(18)에서 얻어지는 최대치의 최신의 것과, 제14메모리(33)에 보존되어 있는 최대치는, 제3비교회로(29)에 입력되어서 비교된다.

그리고, 이 비교 결과가, 제11메모리(30)에 미리 기억되어 있는 소정의 역치를 초과한 경우에는, 피사체에 변화가 생긴 것으로 판단되어, 제3비교회로(29)는, 피사체 변화신호를 정점 검출회로(27)에 제공한다. 정점 검출회로(27)은, 이 피사체 변화신호에 의해서 리셋트되고, 정점 검출신호의 출력은 저지된다. 그리고, 게이트회로(26)은 다시 폐로되고, 포커스모터 제어회로(22)에 의해서, 등산 제어에 의한 오토포커스 동작이 재개된다.

즉, 전술한 제3실시예에서는 제1실시예와 같이 최대치 선택회로(18)의 출력에 기인해서 초점 평가치의 극대치로의 도달을 검출함과 동시에, 제2실시예와 같이 최대치 선택회로(18) 출력에 기인해서 피사체의 변화를 검지하고 있으므로, 보다 양호한 오토 포커스 동작을 실현할 수 있다.

다음으로, 제1 내지 제3실시예에 있어서의 1 필드마다의 A/D 변환기(11)에서 얻어지는 실제의 초점 평가치의 변화(제4도 및 제5도)와, 최대치 선택회로(18)의 출력변화(제6도)의 모양을 설명한다. 제4도는, 초점 제어 개시 후의 시간과 초점 평가치[A/D 변환기(11)의 출력]과의 관계를 개략적으로 나타내는 파형도이고, 횡축은 시간(필드수), 종축은 초점 평가치를 나타내고 있다. 제4도 중, 파선은 전술한 바와 같은 손 움직임등이 생기지 않은 경우에 있어서의 관계를 나타내고 있고, 실선은 실제의 촬상시에 있어서 움직임이 생긴 경우의 관계를 나타내고 있다. 제4도 중, 초점 평가치가 최초로 극대치에 도달한 후에는, 본래는 합초점 위치에 포커스렌즈가 보존될 뿐이다. 그러나, 실제로는 실선으로 나타내는 것과 같이 움직임 때문에 합초점의 가부에 구애됨이 없이 초점 평가치가 일시적으로 크게 감소하는 경우가 있다.

제5도는, 제4도의 실선을 부분적으로 확대한 것으로, 1필드마다 검출된 초점 평가치를 도시한 절선 그래프이다.

제6도는 제5도와 같은 시간 축 상에 있어서, 최대치 선택회로(18) 출력을 1필드마다 도시한 절선 그래프이다.

제5도에 있어서, 최초의 5필드(제1-제5필드)사이에 검출된 초점 평가치의 최대치는, 제5도 중의 "a"로 나타내는 값이고, 따라서 이 때의 최대치 선택회로(18)의 출력은 제6도에 있어서의 5필드째와 같이 "a"로 된다. 다음에 1필드 나아간 시점에 있어서 최신의 5필드(제2-6필드) 사이에 검출된 초점 평가치의 최대치는 제5도의 6필드째의 "b" 값이고, 따라서 제6도의 6필드째의 출력은 "b"값으로 된다. 이후 6-10필드 사이에서는 최대치는 "b"이기 때문에, 제6도의 6-10필드 사이에서는 최대치 선택회로(18) 출력은 일정치 "b"로 유지된다. 제11필드째의 초점 평가치 "c"가 A/D 변환기(11)에서 출려되면, 6 필드째의 "b"값은 제5메모리(17)에서 파기되므로, 제6도의 11필드째는 "c"값으로 변화한다. 또한 12필드째 이후는 제5도에서는 12필드째의 "d"가 최대로 되므로, 제6도의 12필드째 이후는 일정치 "d"로 유지된다.

또한 상기 실시예에 있어서는, 적분회로(10)은 아날로그식의 것을 사용했으나, A/D 변환회로를 내장한 디지탈식의 것을 사용하는 것도 가능한다.

또한, 상기 실시예에서는, 초점 평가치로서 합초점 위치에 있어서 최대치를 취하는 것과 같은 신호를 사용한 경우에 관해서 설명하였으나, 합초점 위치에 있어서 최소치를 취하는 신호를 초점 평가치로서 사용하여 그 최소치를 검출하는 회로를 설치하고, 그 검출치의 최소치를 유지하는 것과 같은 제어를 행하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 초점 평가치 보존회로(12)에 보존하는 복수의 연속하는 초점 평가치는 최신의것을 사용하고 있으나, 이들 초점 평가치를 소정기간, 예를들면 수필드에 상당하는 기간만 지연시킨 것이라도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 최대치 검출회로는 각각의 필드마다 최대치의 검출을 행하였으나, 소정 기간, 예를들면 5필드에 상당하는 기간마다 한번 최대치의 검출을 행하도록 하여도, 실제의 화상 상에서는 특히 문제는 생기지 않는다.

또한, A/D 변환회로(11)보다도 후단의 회로에 있어서의 신호 처리는 모두 디지탈 신호에 의해서 되기 때문에, 이들회로 구성을 모두 마이크로프로세서에 의해서 소프트웨어적으로 실현하는 것도 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 전술한 각각의 실시예에 있어서 포커스렌즈의 진퇴는 포커스모터에 의하여 행하였으나, 모터를 대신해서 압전소자를 사용해서 행하여도 좋고, 또한 포커스렌즈 대신에 촬상소자 자체를 진퇴시키도록 구성하여도 좋다.

전술한 바와같이 본 발명에 의하면, 움직임의 주기보다 긴 기간의 초점 평가치를 기억하고, 그 중의 최대치를 검출하면 움직임의 영향이 없는 본래의 평가치가 얻어지고, 움직임에 의한 일시적인 평가치의 감소에 의해서 생기는 오토포커스 오동작, 즉 쓸데없는 역전이나 불필요한 오토포커스 동작의 재개를 방지하는 것이 가능하게 되고, 스무스하고 혼들림이 없는 양호한 오토포커스동작이 실현된다.

Claims (2)

1. 촬상소자에서 얻어지는 영상신호의 고역 성분 레벨을 초점 평가치로서 검출하는 평가치 검출수단(8, 9, 10, 11), 상기 평가치 검출 수단에서, 일정기간마다 출력되는 초점 평가치를 순차적으로 복수개 보존하는 평가치 보존수단(12), 상기 평가치 보존수단에서 보존되는 상기 평가치 중의 최대치 또는 최소치를 출력하는 최대치/최소치 검출수단(18), 및 상기 최대치/최소치 검출수단의 출력을 직전의 이 검출 수단에서 도출되는 출력과 순차 비교하여 이 비교 결과에 응하여 비디오 카메라의 포커스 기구(2, 3)을 제어하는 제어수단(19, 20, 21, 22 또는 31, 32, 25, 22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 오토포커스회로.
2. 촬상 소자에서 얻어지는 영상 신호의 고역 성분 레벨을 초점 평가치로서 검출하는 평가치 검출 수단(8, 9, 10, 11), 상기 평가치 검출 수단에서 일정 기간마다 출력되는 초점 평가치를 직전의 검출 수단에서 출력되는 초점 평가치와 순차비교하여 이 비교 결과에 응하여 비디오 카메라의 포커스 기구(2, 3)을 제어하는 제어수단(23, 24, 25, 22), 상기 평가치 검출 수단에서 일정기간마다 출력되는 상기 초점 평가치를 순차적으로 복수개 보존하는 평가치 보존 수단(12), 상기 평가치 보존 수단에 보존되는 복수개의 초점 평가치중의 최대치 또는 최소치를 출력하는 최대치/최소치 검출 수단(18), 상기 최대치/최소치 검출 수단의 출력에 응하여 상기 제어 수단의 제어 동작을 재개하는 수단(28, 29, 30, 27, 26)을 구비하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스회로.

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