JPH01157173A - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、ビデオカメラ等に配置される自動焦点整合装
置の改良に関するものである。

（発明の背景） 従来、この種の装置としては、映像信号に含まれる高周
波成分をバンドパスフィルタ（以下ＢＰＦと記す）等で
抽出するか、被写体のエツジの部分の鋭さを微分回路等
で抽出するかして被写体映像の状態を判断し、この抽出
した量が最大になるようにレンズの位置を移動させるこ
とにより映像信号の合焦状態を得る方式が知られている
。この方式は、ＮＨＫ技術研究昭４０゜第１７巻第１号
「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整
」石田他著に詳述されている。

上記方式において、撮像された映像の中に、例えば電球
等の光源が存在した場合には、この映像は比較的暗い映
像の中の一部に高輝度被写体が存在したような格好にな
る。このような被写体像から得られる映像信号は、仮に
レンズの合焦状態が非合焦、所謂ピンボケ状態であった
としても、映像中の高輝度被写体の影響でかなり大きな
高周波成分をもつ。また、微分回路を用いた場合にも、
そのエツジ部分は大きな微分値をもつ。このように高輝
度被写体はそれ自体大きな高周波成分をもつため、前述
のような合焦装置の動作においては、目的とする人など
の被写体にピントを合せようとせず、高輝度被写体に合
焦してしまう。又前述のように、高輝度被写体はピント
ボケ状態でも大きな高周波成分や微分値をもつ為、合焦
装置が誤動作し易く、高輝度被写体にすらピントが合わ
ないということが起こり得る。

この点に鑑み、従来においては、この高輝度被写体の影
響をとり除くために以下の方式が提案されている。その
第１の従来例を第４図を用いて説明する。

第４図において、１はレンズ、２はレンズ１で投影され
た被写体像を電気信号に変換する撮像素子、３は撮像素
子２より得られる映像信号を増幅するプリアンプ、４は
プリアンプ３よりの映像信号からＮＴＳＣ等の規格化さ
れたビデオ信号を得るプロセス回路、５はプリアンプ３
の出力信号の開閉を行うゲート回路、６はプリアンプ３
の出力より高周波成分を抽出するＢＰＦ、７はＢＰＦ６
よりの高周波成分出力を検波して高周波成分の絶対量を
得る検波回路、８は検波回路７の出力が大きくなる方向
に後述するモータを動かすモータ駆動回路、９はモータ
駆動回路８の出力によりレンズ１の位置を移動させるモ
ータ、１０はプリアンプ３よりの映像信号の映像レベル
とあるしきい値Ｖｓとを比較する比較器、１１は１画面
を縦ｍ×横ｎの格子状に分割した各ブロックのアドレス
を得る分割パルス発生器、１２は分割された各ブロック
毎に比較器１０の出力結果を記憶するメモリ、１３は分
割バールス発生器１１により分割された各ブロックの位
置に対応してメモリ１２のアドレスを設定するアドレス
カウンタ、１４はメモリ１２の内容を読み出し、そのデ
ータを基にゲートパルスを発生し、該ゲートパルスを前
記ゲート回路５に出力するゲートパルス発生回路である
。

次に動作について説明する。

第５図（ａ）に示すように、画面内に高輝度被写体Ａが
存在した場合、この高輝度被写体Ａを走査線Ｂで走査す
ると、プリアンプ３の出力は第５図（ｂ）のようになる
。高輝度被写体の映像レベルは他の被写体のそれと比べ
て非常に高く、第５図（ｂ）に示すようなしきい値Ｖｓ
を設定し、このしきい値Ｖｓと先の高輝度被写体の映像
レベルとを比較器１ｏで比較することにより、第５図（
Ｃ）に示す高輝度検出出力を得る。一方、分割パルス発
生器１１は第６図（ａ）に示すように画面内を縦ｍ×横
ｎに分割し、分割した各ブロック毎に第６図（ｂ）に示
すパルス列及び第６図（Ｃ）に示す各ブロックの位置を
表すアドレス信号を発生する。

尚第６図に示す（ｂ）　（ｃ）の各信号は水平方向のみ
に対するものであるが、後述の説明に用いる第２図（ｂ
）　（ｃ）に示すような垂直方向についても同様である
。アドレスカウンタ１３はこのようにして分割された各
ブロックの位置とメモリ１２のアドレスが対応するよう
にしてメモリアドレスの指定を行うが、メモリに書き込
むデータは各ブロック内において少しでも高輝度検出出
力”　Ｈ”の領域があればデータとして“１“を書き込
み、ブロック内に高輝度検出出力“Ｈ”の領域が全くな
い場合には“０”を書き込む。一般的なスタテックＲＡ
Ｍの場合、データ入力を常に“１”とし、前述の比較器
１０より得られる高輝度検出出力をライトイネーブル端
子に接続すれば、上記のような書き込みが可能である。

メモリ内容の読み出しは、詳細は後述するが前記第２図
（ｂ）に示すような画面の走査が第６図のａｉ行からａ
　ｉｌ１行へ移る間の水平帰線期間（以下ＨＢＬＫと記
す）において、ａ　ｉ＋１行のデータの読み出しを行う
が、この読み出しの直後にメモリ１２のデータ入力を“
０“とし、ライトイネーブルを“Ｈ”とすることにより
、ａ　ｉ＋１行のメモリのリセットを行う。この間に読
み出されたｎ個のデータを用いてゲートパルス発生回路
１４はａ　ｉｌ１行のデータが“１”の時“Ｈ”、“Ｏ
”の時“Ｌ”となるようなパルス列を１水平期間（以下
ＩＨと記す）毎に発生し、この出力パルス列を用いてゲ
ート回路５を開閉する。

以上のように１フイールド内の高輝度情報を、各ブロッ
ク単位の情報に変換してメモリに格納し、次のフィール
ドにおいてこのメモリ内容に基づいてゲートパルスを得
ることにより、合焦装置に対する高輝度被写体の影響を
とり除くことができる。

また、第２の従来例として、第７図に示すように映像信
号Ａから高輝度検出出力Ｂを得た後、この高輝度検出出
力Ｂのパルス幅を所定の幅だけ広げたパルスＣを作り、
一方映像信号Ａをこのパルス幅の広がり分だけ遅延させ
た波形りをＢＰＦに通した波形Ｅに対してこのパルスＣ
を用いてゲートすることにより高輝度成分の除去を行う
方式も提案されている。この方式は特公昭６０−１０３
８７７号にて開示されている。

ここで、高輝度被写体は、第８図（ａ）〜（Ｃ）に示す
ように焦点状態に応じてその輝度成分が放射状に拡大す
る。すなわち、合焦状態においては第８図（Ｃ）に示す
ように高輝度成分は鋭く、波形の上では狭い部分に限ら
れるが、非合焦時には第８図（ａ）　（ｂ）に示すよう
に左右方向に広がった波形となる。第８図では水平方向
に対してのみ示しているが、この影響は垂直方向に対し
ても同様である。

前述の二つの従来例において、第１の従来例は高輝度被
写体が分割されたブロックの境界線付近に存在した場合
、上記のような非合焦時の高輝度成分の広がりは高輝度
成分が存在するブロック以外の隣接した他のブロックへ
も及び、このブロックへ及んだ高輝度成分は除去されて
いない場合が起こる。また第２の従来例は、水平方向に
対してのみそのゲートパルスの幅を拡大するため、水平
方向の高輝度成分の広がりは補償し得るが、垂直方向へ
の広がりは除去出来ない。

以上のことから分かるように、従来においては、非合焦
時の高輝度被写体の広がりに対してその除去効果は充分
ではなかった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した問題を解決し、常に正確な焦
点合せを行うことのできる自動焦点整合装置を提供する
ことである。

（発明の特徴） 上記目的を達成するために、本発明は、撮像面上に設定
された複数の分割領域それぞれにおける高輝度成分の有
無を検出する高輝度成分検出手段と、高輝度成分の検出
された分割領域及びその隣接する周辺の分割領域におけ
る映像信号の焦点検出手段への供給をゲート手段により
阻止させるゲート開閉制御手段とを設け、以て、レンズ
の合焦状態を得るのに障害となる所定値以上の高輝度成
分を有する被写体は、通常前記１つの分割領域よりも広
い領域に渡る高輝度成分を有することに注目し、これら
分割領域を通過する映像信号は焦点検出には使用しない
ようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図でり、第４
図と同じ部分は同一符号を付しである。

第１図において、１０１は画面走査位置に応じたメモリ
アドレスを順次指定し得るアドレスカウンタである。１
０２はメモリ１２から読み出された３行分のデータの論
理和を取り、更に左右に１ブロック分広げたゲートパル
スを発生させるゲートパルス発生回路であり、メモリ読
み出しの際に上下台せた３ブロツクのデータのうちの２
ブロック分のデータをホールドしておくＤフリップフロ
ップ（以下Ｄ−ＦＦと記す）１４０，１４１．３行分の
データの論理和をとる３人力オアゲート１４２、切換え
スイッチ１４３、横方向にｎ分割された各ブロックのデ
ータをホールドするｎビットシフトレジスタ１４４、該
ｎビットシフトレジスタ１４４の出力をさらに２ビツト
シフトするＤ−ＦＦ１４５，１４６、前記ｎビットシフ
トレジスタ１４４及びＤ−ＦＦ１４５，１４６の出力の
論理和をとる３人力オアゲート１４７、Ｄ−ＦＦ　１４
０及び１４１にクロックを与えるクロック発生器１４８
、ｎビットシフトレジスタ１４４．Ｄ−ＦＦ１４５及び
１４６にクロックを与えるクロック発生器１４９から構
成される。

以下動作について説明する。被写体をレンズ１で投影し
、この高輝度情報（しきい値Ｖｓを越えた高輝度情報）
をメモリ１２に収納するまでの過程は第４図の説明と同
様であるので、ここでは省略する。

メモリ１２に収納されたデータは、画面の走査がａｉ行
からａ　ｉ＋１行に移る間のＨＢＬＫ、すなわち第２図
（ｂ）に示すパルスが“Ｌ”の間に読み出すが、この読
み出しの過程を第３図に示す。第３図（ａ）は第２図（
ｂ）のパルスが“Ｌ”の期間を拡大したものである。第
３図（ｂ）の波形はメモリ１２のアドレス信号を水平方
向、垂直方向に分けて示したものであ”る。第３図（ｂ
）において、水平方向のアドレス信号は「１」からｒｎ
Ｊまでのアドレスを順次カウントし、垂直方向のアドレ
ス信号は所定の行（ａｉ行）に対し、ｉ−１，ｉ、ｉ＋
１の行のデータを水平方向アドレスに対し３回ずつ切換
えながらアドレス指定を行う。このようにアドレス指定
されて読み出されたメモリ１２のデータ出力は第２図（
Ｃ）に示すクロックでＤ−ＦＦ　１４０及び１４１にシ
フトされる。これらのメモリ１２、Ｄ−ＦＦ１４０，１
４１の出力はオアゲート１４２によってその論理和がと
られ、クロック発生器１４９から得られる第２図（ｄ）
のクロックでｎビットシフトレジスタ１４４に取り込ま
れる。尚、この期間、すなわち第２図（ｂ）のパルスが
“Ｌ”の期間スイッチ１４３はオアゲート１４２側に接
続されている。

このようにしてメモリ１２のデータをとり込んだ後、第
３図（ａ）に示すメモリリセット期間にａｉ行のデータ
を全て“０”にリセットする。この時のアドレス指定は
第２図（ｂ）に示すようにａｔ、１からａｉ、ｍのアド
レスを順次指定し、この期間のメモリ１２のライトイネ
ーブル端子を”Ｈ”に、データ入力を“Ｌ”にする。

メモリ１２のａｉ行におけるデータ読み出し及びリセッ
トが終了した後、前記スイッチ１４３はＤ−ＦＦ　１４
６側に切り換えられる。ここで、ｎビットシフトレジス
タ１４４及びＤ−ＦＦ　１４５．１４６はｎ＋２ビット
のル−プ状のシフトレジスタを構成することになる。こ
のｎビットシフトレジスタ１４４及びＤ−ＦＦ１４５，
１４６のクロックは、水平方向の１ブロツク毎に立上が
る前記第６図（ｂ）に示すようなパルス列と、更にこれ
にＨＢＬＫ内においてもう１個加えたものを用いる。第
６図（ｂ）はＩＨ毎にｎ＋１個発生するクロックである
が、ＨＢＬＫ内に１個加えることにより、ｎ＋２個のク
ロックとなるため、ｎビットシフトレジスタ１４４のデ
ータはＤ−ＦＦ　１４５．１４６を通じてローティトさ
れ、ＩＨで丁度−周することになる。尚、メモリデータ
読み出し期間である第２図（ｂ、）の“Ｌ”の期間は、
前述のように第３図（ｄ）のクロックを用い、上記の追
加パルスは与えない。これらのクロックはクロック発生
器１４９により発生させる。

このようにしてｎビットシフトレジスタ１４４のデータ
をローティトする過程において、ｎビットシフトレジス
タ１４４及びＤ−ＦＦ１４５，１４６の各出力の論理和
がオアゲート１４７でとられ、ゲートパルスが得られる
。

メモリデータ読み出し直後、すなわち第２図（ｂ）のパ
ルス列の立上り直前には、ｎビットシフトレジスタ１４
４の出力がその行の１列目のデータ、すなわちａｉ−１
，１、ａｉ、１　、　ａｉ＋１．１の各データの論理和
となっているため、この後映像領域に入った直後のクロ
ックで、このデータがＤ−ＦＦ１４５にシフトされる。

従って、ｎビットシフトレジスタ１４４、Ｄ−ＦＦ１４
５．１４６の出力は、それぞれ水平方向に対して１ブロ
ツク後のデータとなる。得られたゲートパルスはこれら
の論理和がとられ、結局この信号は目的とするブロック
ａｉｊに対し、上下左右に１ブロツクずつ広げたデータ
の論理和、すなわちａ　ｉ−１，ｊ−１。

ａｉ、ｊ−１、ａｉ＋１．ｊ−１、ａｉ−１，ｊ　、　
ａｉ、ｊ　　。

ａｉ＋１．ｊ　、　ａｔ−１，ｊ＋１　、　　ａｉ、ｊ
＋１　　、ａｉ＋１．ｊ＋１（第６図斜線部分参照）の
各データの論理和で構成されることになる。

このようにして得られたゲートパルスを用いてゲート回
路５を開閉し、高輝度成分の除去を行う。

本実施例によれば、画面を縦ｍ×横ｎの格子状に分割し
、この分割した１ブロツク（１つの領域）を最小単位と
して高輝度成分の有無を判断してメモリに収納し、この
メモリの読み出しに際しては上下左右に１ブロツク拡大
した領域のデータをも同時に読み出し、これら信号の論
理和によってゲートパルスを発生させるようにしたから
、非合焦時の高輝度成分の広がりを除去することができ
、レンズの位置制御を常に正確に行うことが可能となる
。

（発明と実施例の対応） 本実施例において、撮像素子２が本発明の撮像手段に、
比較器１０が高輝度成分検出手段に、ゲートパルス発生
回路１０２がゲート開閉制御手段に、ゲート回路５がゲ
ート手段に、ＢＰＦ６からモータ駆動回路８までが焦点
検出手段に、それぞれ相当する。

（変形例） 本実施例では、高輝度被写体の検出領域に対して上下左
右に１ブロック広げてゲートするようにしているが、画
面を更に細かく分割する場合は、１ブロツクのみでなく
、複数ブロック広げてゲートする構成にすることも考え
られる。この場合、更に大きな容量のメモリを必要とす
るが、より正確で効率の良い高輝度除去が可能となる。

また、ビデオカメラのレンズはズームレンズが装備され
ている場合が多いが、このズームレンズがワイド側の時
はテレ側に対し、ボケ量が小さく、従って高輝度成分の
広がりも小さい。従って、このレンズのズーミング位置
により、上記ブロックの広がり量を変化させる、すなわ
ちズームレンズがワイド側の時は小さく、テレ側の時は
大きくすることにより、より効率の良い高輝度除去が可
能となることは言うまでもないであろう。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、撮像面上に設定
された複数の分割領域それぞれにおける高輝度成分の有
無を検出する高輝度成分検出手段と、高輝度成分の検出
された分割領域及びその隣接する周辺の分割領域におけ
る映像信号の焦点検出手段への供給をゲート手段により
阻止させるゲート開閉制御手段とを設け、以て、レンズ
の合焦状態を得るのに障害となる所定値以上の高輝度成
分を有する被写体は、通常前記１つの分割領域よりも広
い領域に渡る高輝度成分を一部することに□注目し、こ
れら分割領域を通過する映像信号は焦点検出には使用し
ないようにしたから、常に正確な焦点合せを行うことが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図（
ａ）〜（ｄ）は１フイ一ルド期間における各部の波形図
、第３図（ａ）〜（ｄ）は第２図の一部を時間軸上に拡
大した図、第４図は第１の従来例を示すブロック図、第
５図（ａ）〜（ｃ）は従来例及び本実施例にて用いた高
輝度被写体を含む撮影画面例及びその検出波形を説明す
る図、第６図（ａ）〜（Ｃ）は従来例及び本実施例にお
ける画面分割状態及び水平方向画面分割パルス波形を説
明する図、第７図は第２の従来の焦点検出方式を説明す
る図、第８図は一般的な高輝度被写体の各焦点状態にお
ける信号の広がりを説明する図である。 ２・・・・・・撮像素子、３・・・・・・プリアンプ、
５・・・・・・ゲート回路、６・・・・・・ＢＰＦ、７
・・・・・・検波回路、８・・・・・・モータ駆動回路
、９・・・・・・駆動モータ、１ｏ・・・・・・比較器
、１１・・・・・・分割パルス発生回路、１２・・・・
・・メモリ、１０１・・・・・・アドレスカウンタ、１
０２・・・・・・ゲートパルス発生回路。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像面に結像された被写体像を映像信号に変換す
   る撮像手段と、該撮像手段よりの映像信号の通過を制御
   するゲート手段と、該ゲート手段を通過した映像信号に
   基づいて焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えた自
   動焦点整合装置であって、前記撮像面上に設定された複
   数の分割領域それぞれにおける高輝度成分の有無を検出
   する高輝度成分検出手段と、高輝度成分の検出された分
   割領域及びその隣接する周辺の分割領域における映像信
   号の前記焦点検出手段への供給を前記ゲート手段により
   阻止させるゲート開閉制御手段とを設けたことを特徴と
   する自動焦点整合装置。