JPH11234549A - オートフォーカス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オートフォーカス装置において、合焦が難し
い高輝度の被写体を含むような画像の場合においても、
オートフォーカス制御用に不要な中高域周波数成分を取
り除き、高精度に制御を行うことを目的とするオートフ
ォーカス回路を提供すること。 【解決手段】 撮像素子からの映像信号から中高域周波
数成分検出回路５により中高域周波数成分信号を、高輝
度検出回路７により設定したある検出レべルより大きい
時の高輝度検出信号を、傾斜検出回路８，傾斜判定回路
９により設定したある傾斜レベルより大きい時の傾斜判
定信号を得る。可変ディレイ回路１０により、前記高輝
度検出信号と前記傾斜判定信号を、それらの信号より算
出し設定したディレイレベルだけ遅らせて、積算回路１
２で積算、もしくは積分される中高域周波数成分信号の
入力を遮断して得た信号により、フォーカスを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オートフォーカス
装置、より詳細には、ビデオカメラ等の撮像素子からの
映像信号の中高域周波数成分を検出し、その振幅が最大
となるようにレンズの焦点を制御するオートフォーカス
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のオートフォーカス装置で
は、映像信号の中高域周波数成分を検出する際、画面上
に高輝度の被写体を含んでいても合焦精度が落ちないよ
うに、高輝度部検出時の中高域周波数成分を除去し、レ
ンズの焦点合せの制御動作を行うようにしている。その
従来例として、特許２５２９２１１号公報に開示された
ものを示す。

【０００３】図４は、従来例に係るオートフォーカス装
置を説明するためのブロック図で、同図中、４１はレン
ズ、４２はレンズ４１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。４３は前
記電気信号を増幅する前置増幅器、４４は前置増幅器４
３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、４５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、４６は撮像素子４２を駆動
する撮像素子駆動回路である。４７は前置増幅器４３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。４８は基準周波数を同期検波回路
５０とモータ駆動回路５１に供給する基準周波数発生
器、４９は高域周波数成分検出回路４７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、５０は基準周波数成分検出回路４９で検
出した基準周波数成分を基準周波数で同期検波し、得た
同期検波出力でモータ駆動回路５１を通じてモータ５２
を駆動する同期検波回路である。５３は前置増幅器４３
から得られる映像信号の振幅が検出レベル発生器５５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。５４は比較器５３の出力によって高域周波数成
分検出回路４７の出力信号を遮断して高域周波数成分検
出回路４７の出力信号を遮断して基準周波数成分検出回
路４９へ入力しないようにするゲート回路、５５は比較
器５３の出力に応じ、異なる２レベルの検出レベルのい
ずれかを出力する検出レベル発生器である。

【０００４】図５及び図６は、図４に示したオートフォ
ーカス装置の動作の説明をするための図で、図５中、５
６は映像信号、５７は検出レベルで、図４における比較
器５３は、前置増幅器４３の出力である映像信号５６の
振幅と検出レベル５７とを比較して、その結果を比較器
出力５８として比較器５３より出力する。比較器５３に
よって映像信号中に検出レベルを越える高輝度部分を検
出すると、ゲート回路５４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４９へ信号を入力しない
ようにする。検出レベル発生器５５は比較器５３が高輝
度部を検出していないときには検出レベル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５７は図５のようにヒステ
リシス特性を持つ。

【０００５】このような構成とすることにより、比較器
５３で検出された高輝度部分に対し、その間の映像信号
に含まれる高域周波数成分信号を遮断することができ
る。さらに、図６のように映像信号がノイズ成分を含み
その映像信号が検出レベルＡを何度も越えるような信号
であっても、検出レベルにヒステリシス特性を与えてい
るため、検出レベルＡ，Ｂ間のレベルで変動するノイズ
を含む映像信号であればこのヒステリシス特性により比
較器出力は図６の６０のようになり、比較器出力がノイ
ズの影響を受けにくくなる。上述のように、従来のオー
トフォーカス装置は、比較器５３の検出レべルを適当な
値に定めることにより所期の合焦精度で動作する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、輝度差は存在するが全体的に高輝度の
被写体等を写した映像信号では信号全体が設定した検出
レベルを越えてしまい、レンズの合焦に必要な中高域周
波数成分が全て遮断されるため、合焦が困難となる。ま
た、光源のように映像の一部に高輝度の被写体がある映
像信号では、高輝度部分とそれ以外との境目にレンズの
合焦とは無関係な中高域周波数成分が中高域周波数成分
検出回路から生じるため、設定した検出レベルを越えた
部分は遮断されるにしても、それよりも低いレンズの合
焦とは無関係な係る中高域周波数成分は遮断されずに合
焦の制御に用いられる。従って、映像信号の一部に高輝
度の被写体がある場合は、レンズの合焦時の中高域周波
数成分と、ボケた時の中高域周波数成分の大きさに差異
が生じなくなることにより、合焦精度が落ちてしまうこ
とになる。本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされ
たもので、従来技術において問題を生じた映像の一部に
高輝度の被写体がある映像信号に対して正常な動作を行
うことを可能とする手段を講じたオートフォーカス装置
を提供することをその解決すべき課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するためになされたもので、映像信号の中高域周
波数成分を検出する中高域周波数成分検出回路と、映像
信号の振幅が設定したある検出レベルより大きいことを
検出する高輝度検出回路と、映像信号から微分、もしく
は差分により傾きを検出する傾斜検出回路と該傾斜検出
回路で検出された傾きが設定したある傾斜レベルよりも
大きいことを検出する傾斜判定回路と、高輝度検出回路
より出力される高輝度検出信号と傾斜判定回路より出力
される傾斜判定信号をそれらの信号に基づいて設定した
ディレイレベルだけ遅らせる可変ディレイ回路と、映像
信号、もしくは中高域周波数成分検出回路からの中高域
周波数成分信号を所定時間遅らせる固定ディレイ回路
と、中高域周波数成分信号を積算又は、積分する積算回
路と、積算回路からの出力が最大となるようにレンズの
焦点を動かす焦点制御装置と所定の制御回路を備え、前
記制御回路は可変ディレイ回路からの信号により中高域
周波数成分信号が、積算回路に入力されるのを遮断する
構成としたことを特徴とするオートフォーカス装置を構
成する。

【０００８】上記のように構成されたオートフォーカス
装置によって、撮像素子からの映像信号から、中高域周
波数成分検出回路により中高域周波数成分信号を、高輝
度検出回路から設定したある検出レベルより大きい時の
高輝度検出信号を、傾斜検出回路，傾斜判定回路から設
定したある傾斜レベルより大きい時の傾斜判定信号を
得、可変ディレイ回路により、前記高輝度検出信号と前
記傾斜判定信号からそれらに基づき設定される所定のデ
ィレイ時間だけ遅らせて得たゲート信号により、積算回
路への中高域周波数成分信号の入力を遮断することによ
り、中高域周波数成分検出回路から、全体的に高輝度の
被写体を写した時や映像の一部に高輝度の被写体が存在
する時に発生するレンズの合焦に不要な中高域周波数成
分を除去することにより高輝度の被写体の場合にも精度
の高い積算結果を得られることにより、合焦精度の高い
オートフォーカス装置を得るようにしたものである。

【０００９】そして、各請求項の発明は、次の技術手段
をなす。請求項１の発明は、撮像素子からの映像信号の
中高域周波数成分を検出し、該中高域周波数成分が最大
になるようにフォーカス用レンズを制御するオートフォ
ーカス装置であって、前記映像信号から中高域周波数成
分を検出する中高域周波数成分検出回路と、前記映像信
号の振幅が設定したある検出レベルより大きいことを検
出する高輝度検出回路と、前記映像信号の傾きを検出す
る傾斜検出回路と、該傾斜検出回路で検出された傾きが
傾斜値として設定したあるレベルよりも大きいことを検
出する傾斜判定回路と、前記高輝度検出回路出力と前記
傾斜判定回路出力に基づいて該高輝度検出回路出力のエ
ッジ信号を所定時間遅延させゲート信号を生成する可変
ディレイ回路と、前記中高域周波数成分検出回路出力を
所定時間遅延させる固定ディレイ回路と、前記可変ディ
レイ回路からのゲート信号により前記固定ディレイ回路
出力を通過させるゲート回路と、該ゲート回路出力を積
算、もしくは、積分する積算回路とを有し、該積算回路
からの出力が最大となるように、焦点制御手段にてフォ
ーカス用レンズを制御するようにしたものである。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記可変ディレイ回路は、前記高輝度検出回路出力
の各エッジに対して所定のゲート時間間隔を作るための
一対の遅延時間を与えることにより前記ゲート信号を生
成することを特徴としたものである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記エッジが立ち上がりか立ち下がりかにより前記
ゲート時間間隔として異なるゲート開始時間および時間
間隔を与えるようにしたことを特徴としたものである。

【００１２】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明
において、前記傾斜判定回路に傾斜値として設定したレ
ベルに応じて前記ゲート時間間隔として異なるゲート開
始時間および時間間隔を与えるようにしたことを特徴と
したものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明におけるオートフ
ォーカス装置で用いるオートフォーカス回路の一実施形
態を説明するためのブロック図で、同図中、１はレン
ズ、２はレンズ１により結像している被写体を電気信号
に変換する撮像素子である。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の出力信号をテレビジ
ョン信号にするプロセス回路、５はプロセス回路４の出
力映像信号より中高域周波数成分を検出する中高域周波
数成分検出回路、６は中高域周波数成分検出回路５の出
力を所定時間遅らせる固定ディレイ回路（固定ディレイ
回路６は、中高域周波数成分検出回路５の前段でも、又
は、中に組み込んでも良い）、７はプロセス回路４の出
力映像信号の振幅が設定したある検出レベルを越えたこ
とを検出する高輝度検出回路、８はプロセス回路４の出
力映像信号の傾きを検出する傾斜検出回路、９は傾斜検
出回路８の傾斜出力を傾斜値として設定したあるレベル
と比較する傾斜判定回路、１０は高輝度検出回路７と傾
斜判定回路９からの信号を、それらの信号に基づいて設
定したディレイレベルだけ遅らせる可変ディレイ回路、
１１は固定ディレイ回路６で一定時間遅れた中高域周波
数成分検出回路５よりの中高域周波数成分信号を、可変
ディレイ回路１０の出力によって遮断して、積算回路１
２へ入力しないようにするゲート回路、１２は中高域周
波数成分検出回路５から出力され、ゲート処理された中
高域周波数成分信号を積算、もしくは積分する積算回
路、１３は積算回路１２の出力により、モータ駆動回路
１４を通してモータ１５を動かすことにより、レンズ１
が合焦点となるよう制御する焦点制御装置である。

【００１４】次に、図２及び図３を参照して、図１に示
したオートフォーカス回路の動作をより詳細に説明す
る。図２は、焦点ボケの場合の動作の一例を説明するた
めの波形図であり、図２に基づき、以下にその回路動作
を説明する。図２において、高輝度検出信号２３が示さ
れているが、これは、図１における高輝度検出回路７の
出力であり、プロセス回路４の出力映像信号２１の振幅
と、設定したある検出レベル２２を比較した結果として
出力される信号波形である。また、傾斜検出回路８はプ
ロセス回路４の出力である映像信号２１の振幅を微分、
もしくはΔｔの時間だけ隔てた２点間の振幅の差分をと
ることより、その映像信号２１の傾きとしてを検出した
出力を、傾斜判定回路９では入力とする。傾斜判定回路
９は、傾斜検出回路８よりの信号と、傾斜値として設定
したあるレベルとを比較してその結果を傾斜判定信号２
４として出力する。可変ディレイ回路１０では高輝度検
出信号２３と傾斜判定信号２４から、ゲート信号２５を
作成する。

【００１５】ゲート回路１１は、可変ディレイ回路１０
からのゲート信号２５により、中高域周波数成分検出回
路５により検出され固定ディレイ回路６により所定時間
遅延された中高域周波数成分信号の中の、レンズの合焦
に不要な信号を遮断した図２に示される中高域周波数成
分信号２６を積算回路１２へ出力する。ここに、高輝度
検出回路７は、図２のように、検出レベルＡと検出レベ
ルＢの２つの検出レベルを持たせ、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Ｂを出力するようにしてヒステリシス特性を持たせ
ても良い。また、中高域周波数成分検出回路５は、バン
ドパスフィルタ、もしくはハイパスフィルタ等で構成し
ても良い。

【００１６】可変ディレイ回路１０が、ゲート信号２５
を出力する動作の一例は、図２で示すが、高輝度検出信
号２３の立ち上がり、もしくは立ち下がりのエッジ時の
傾斜判定信号２４の状態に応じてゲート信号２５を生成
する。ここでは、エッジ時に傾斜判定信号２４が存在す
る（傾斜判定信号２４は、上述の様に、映像信号２１の
変化が傾斜値として設定したあるレベルよりも大きいこ
とを示す）場合に、高輝度検出信号２３のエッジ時から
のディレイ時間をディレイレベルＡおよびＢとして各エ
ッジに係るゲート信号を作る。具体的には、高輝度検出
信号２３のエッジからディレイレベルＡ経過後のゲート
信号をＨとし、ディレイレベルＢ経過後のゲート信号を
Ｌとする。このディレイレベルＡとディレイレべルＢ
は、高輝度検出信号２３と傾斜判定信号２４からゲート
回路１１がレンズの合焦に不要な中高域周波数成分信号
を十分除去できるように高輝度検出信号２３の立ち上が
り、もしくは立ち下がりの状態に応じ適宜選択し設定し
得る。

【００１７】図３は、合焦した時の各信号の波形で、図
２の映像信号２１に対し、中高域周波数成分をより多く
含んだ映像信号２７がプロセス回路４より出力される。
高輝度検出回路７は、映像信号２７の振幅と設定した検
出レベル２２を比較して、高輝度検出信号２８を出力す
る。傾斜検出回路８，傾斜判定回路９により、映像信号
２７から、傾斜判定信号２９が出力され、可変ディレイ
回路１０で高輝度検出信号２８と傾斜判定信号２９よ
り、ゲート信号３０が出力される。映像信号２７から、
中高域周波数成分検出回路５により検出され固定ディレ
イ回路６により一定値遅れた中高域周波数成分信号が出
力され、ゲート回路１１を通過し、中高域周波数成分信
号３１が出力される。この中高域周波数成分信号３１
は、映像信号２７が、映像信号２１より中高域周波数成
分が多い分だけ、中高域周波数成分信号２６よりも中高
域周波数成分が多い。

【００１８】中高域周波数成分検出回路５が、バンドパ
スフィルタ、もしくはハイパスフィルタ等で構成された
場合、映像信号２１のように急峻な振幅変化があると大
きな中高域周波数成分信号を出力するが、高輝度の被写
体を写した場合や映像の一部が高輝度の被写体である場
合は、その境目の大きな中高域周波数成分信号を出力し
てしまう。これらの中高域周波数成分信号は、図２のよ
うに焦点が合っていない映像信号でも、図３のように合
焦した時の映像信号でも同じように出力されるため、こ
れらをそのまま積算回路１２で積算すると、その結果の
差が小さく、焦点制御装置１３は、合焦か否かの判断が
しにくいので合焦精度が落ちる。

【００１９】上記の中高域周波数成分信号が発生する場
合においても、映像信号の傾きは十分大きいので、傾斜
検出回路８，傾斜判定回路９により、傾斜判定信号２４
として出力でき、高輝度検出信号２３と合わせて確認す
ることにより、レンズの合焦に不要な中高域周波数成分
信号を除去できる。以上のように、本実施形態によれ
ば、映像信号がある振幅値を越え、且つ、傾きが急峻な
場合に、中高域周波数成分信号を遮断することにより、
他の部分での中高域周波数成分の検出ができるので、合
焦精度の高いオートフォーカス回路とすることができ
る。

【００２０】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：本発明のオー
トフォーカス装置によれば、高輝度信号のみによる中高
域周波数成分検出回路で発生するオートフォーカス制御
用に不要な中高域周波数成分信号を取り除くことができ
る。これにより、従来方式では合焦し難かった輝度差は
存在するが全体的に高輝度の被写体や光源などの一部に
高輝度の被写体を含む画像に対しても合焦精度が向上す
る。

【００２１】請求項２乃至４に対応する効果：上記請求
項１に対応する効果に加えて、ゲート信号を生成するた
めの具体化手段として有効な手段を提供することがで
き、この具体化手段によって、さらに精度の高い合焦結
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオートフォーカス装置で用いるオ
ートフォーカス回路の一実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明によるオートフォーカス装置の焦点ボケ
時の動作を説明するための波形図である。

【図３】本発明によるオートフォーカス装置の合焦時の
動作を説明するための波形図である。

【図４】従来のオートフォーカス装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【図５】図４に示した従来のオートフォーカス装置のノ
イズが少ない場合の動作を説明するための波形図であ
る。

【図６】図４に示した従来のオートフォーカス装置のノ
イズが多い場合の動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１…レンズ、２…撮像素子、３…前置増幅器、４…プロ
セス回路、５…中高域周波数成分検出回路、６…固定デ
ィレイ回路、７…高輝度検出回路、８…傾斜検出回路、
９…傾斜判定回路、１０…可変ディレイ回路、１１…ゲ
ート回路、１２…積算回路、１３…焦点制御回路、１４
…モータ駆動回路、１５…モータ、２１…映像信号、２
２…検出レベル、２３…高輝度検出信号、２４…傾斜判
定信号、２５…ゲート信号、２６…中高域周波数成分信
号、２７…映像信号、２８…高輝度検出信号、２９…傾
斜判定信号、３０…ゲート信号、３１…中高域周波数成
分信号、４１…レンズ、４２…撮像素子、４３…前置増
幅器、４４…プロセス回路、４５…同期信号発生器、４
６…撮像素子駆動回路、４７…高域周波数成分検出回
路、４８…基準周波数発生器、４９…基準周波数成分検
出回路、５０…同期検波回路、５１…モータ駆動回路、
５２…モータ、５３…比較器、５４…ゲート回路、５５
…検出レベル発生器、５６…映像信号、５７…検出レベ
ル、５８…比較器出力、５９…映像信号、６０…比較器
出力。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子からの映像信号の中高域周波数
   成分を検出し、該中高域周波数成分が最大になるように
   フォーカス用レンズを制御するオートフォーカス装置で
   あって、前記映像信号から中高域周波数成分を検出する
   中高域周波数成分検出回路と、前記映像信号の振幅が設
   定したある検出レベルより大きいことを検出する高輝度
   検出回路と、前記映像信号の傾きを検出する傾斜検出回
   路と、該傾斜検出回路で検出された傾きが傾斜値として
   設定したあるレベルよりも大きいことを検出する傾斜判
   定回路と、前記高輝度検出回路出力と前記傾斜判定回路
   出力に基づいて該高輝度検出回路出力のエッジ信号を所
   定時間遅延させゲート信号を生成する可変ディレイ回路
   と、前記中高域周波数成分検出回路出力を所定時間遅延
   させる固定ディレイ回路と、前記可変ディレイ回路から
   のゲート信号により前記固定ディレイ回路出力を通過さ
   せるゲート回路と、該ゲート回路出力を積算、もしく
   は、積分する積算回路とを有し、該積算回路からの出力
   が最大となるように、焦点制御手段にてフォーカス用レ
   ンズを制御するようにしたオートフォーカス装置。
2. 【請求項２】 前記可変ディレイ回路は、前記高輝度検
   出回路出力の各エッジに対して所定のゲート時間間隔を
   作るための一対の遅延時間を与えることにより前記ゲー
   ト信号を生成することを特徴とする請求項１記載のオー
   トフォーカス装置。
3. 【請求項３】 前記エッジが立ち上がりか立ち下がりか
   により前記ゲート時間間隔として異なるゲート開始時間
   および時間間隔を与えるようにしたことを特徴とする請
   求項２記載のオートフォーカス装置。
4. 【請求項４】 前記傾斜判定回路に傾斜値として設定し
   たレベルに応じて前記ゲート時間間隔として異なるゲー
   ト開始時間および時間間隔を与えるようにしたことを特
   徴とする請求項２又は３記載のオートフォーカス装置。