JPH022791A

JPH022791A - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPH022791A
Application number: JP63148556A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yoneyama; 匡幸米山; Ryuichiro Kuga; 龍一郎久我; Yoshiaki Hirao; 平尾　良昭; Akiyoshi Miura; 晃義三浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1990-01-08

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、ビデオカメラに用いられる自動焦点調節装置
に関する。

従来の技術ビデオカメラに用いられる自動焦点調節装置としては、
様々なものが提案され、実用化されている。その中でビ
デオカメラの撮像素子の出力信号を用いる方式は、映像
信号の高周波成分が最大になるように光学焦点調節機構
を制御し焦点調節を行なう、いわゆる山登り制御が知ら
れている（例えば、「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、ＮＨＫ技術研究報告。

第１７巻、第１号、２１ページ）。

以下、図面を参照しながら、上述した、従来の自動焦点
調節装置の一例について説明する。

第３図は、従来の自動焦点調節装置の構成を示すブロッ
ク図である。第４図は、従来の自動焦点調節装置の出力
の要部波形図である。

第３図において、ｌは撮像レンズ、２はＩ最像素子及び
カメラ回路、３は高域ろ波器、４は検波器、５は差分ホ
ールド回路、６はサーボ増幅器、７はモータ駆動回路、
８は撮像レンズ１の距離環を回転させるモータである。

以上のように構成された従来の実施例について第４図の
要部波形図を用いて、動作を説明する。

１像レンズ１を介して撮像素子２上に結像した被写体像
は電気信号に変換され、カメラ回路２から高域ろ波器３
に入力される。入力された映像信号は、高域ろ波器３で
高周波数成分が抜き取られ、検波器４で検波される。検
波器４の出力は、映像信号中の高周波成分の呈に比例し
た値（以下、焦点電圧と称する）となる。差分ホールド
回路５に入力された焦点電圧信号は、一定時間間隔で保
持され、差分が取られ、焦点電圧の時間的変位量を示す
信号が出力される。

第４図（ａ）に、横軸に１ｉ像レンズｌの距離環位置、
縦軸に検波器４の出力をとり、撮像レンズｌの距Ｍ環を
至近位置Ａから無限遠位置Ｂまで回転させたときの検波
器４の出力値の変移をしめす（以下、焦点電圧曲線と称
する）、ｆｌ像レンズ１２が合焦状態にある時、焦点電
圧は最大値を示し、合焦状態から、はずれるにつれ、焦
点電圧値は下がり焦点電圧曲線は全体として山型の形状
となる。

第４図（ｂ）は、差分ホールド回路５の出力値の変移で
あり、焦点電圧曲線を時間軸で微分した形状を示してい
る。

撮像レンズ１２を合焦状態にするためには、第４図（ｂ
）より差分ホールド回路５の出力値が正のときは、焦点
電圧曲線を登っている状態であるので、さらにその方向
へ距離環を回転させ、焦点電圧の時間的変位が零になっ
たとき、距離環を停止させるように、モータを駆動すれ
ばよい。差分ホールド回路５の出力値が負のときは、焦
点電圧曲線を下っている状態であるので、距離環の回転
方向を逆転させる。そのため、差分ホールド回路５の出
力をサーボ増幅器６で増幅したのち、モータ駆動回路７
に入力し、モータ８で距離環を回転させれば、焦点調節
動作を行うことができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のような構成では、信号処理を、被
写体の水平方向のみに施すため、被写体が横線成分を有
する場合、合焦不可能となる場合がある。第５図は種々
の被写体から、ピント情報を抽出する動作を示した模式
図である。例えば、第５図（ａ）の様に、左上が黒、他
が白の被写体に対し、従来の信号処理を施すと、第５図
（ａ）右側の高周波成分を抽出でき、合焦可能である。

しがし、■に示した横線部分のピント情報は、利用され
ていなかった。また、第５図（Ｃ）のように、被写体の
上半分が黒、下半分が白である時、従来の信号処理では
全くピント情報を抽出することができず、合焦不可能に
なるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、多様な被写体に対して合
焦する自動焦点検出装置を堤供するものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために、本発明による自動焦点調節
装置は、撮像素子がらの映像信号が入力されるアナログ
−ディジタル変ｍＨと、前記アナログ−ディジタル変換
器の出力を微分する微分回路と、前記微分回路の出力信
号に対して時間軸上での抜取りを行なうゲート回路と、
前記ゲート回路の出力信号のうち、映像信号から２次元
ピント情報を抽出する２次元ろ波器と、前記２次元ろ波
器の出力の絶対値をとる絶対値回路と、前記絶対値回路
の出力の１フィールド間のピーク値を検出する検波回路
と、前記検波回路の出力が最大になるように撮像レンズ
のフォーカシングレンズを駆動するための信号を出力す
る制御部と、前記制御部からの出力に応し前記撮像レン
ズのフォーカシングレンズを駆動する駆動回路とで構成
されている。

作用本発明の自動焦点調節装置は、上記した構成により、横
線等、従来の手法で合焦不可能な被写体に対しても、合
焦可能である。また、継線、横線双方を含む被写体に対
しては、情報量が増加する為、合焦確率が向上する。

実施例以下本発明による自動焦点調節装置の一実施例を図面を
参照しながら説明する。第１図は、本発明の一実施例の
自動焦点調節装置を示すブロック図である。第１０にお
いて、１２は撮像レンズ、１３は撮像素子およびカメラ
回路であり、撮像レンズ１２により形成された被写体像
を電気信号に変換し映像信号を出力する。撮像素子およ
びカメラ回路１３の出力は、アナログ−ディジタル変換
器１４で、ディジタル信号に変換され、ディジタル信号
処理部２２に入力される。１５は微分回路であり、映像
信号の直流成分を除去する。微分回路１５で直流成分を
除去した際に生じる波形のうち、有効走査期間の始まり
と終わりの部分に含まれる高周波成分は、被写体に含ま
れる高周波成分ではないので、時間軸上での抜取りを行
なうゲート回路６１により水平走査期間の中央部のみが
抜き取られ、不要部分は除かれる。ゲート回路６１から
出力された信号は、２次元ろ波器１６で、所望の２次元
周波数成分が抽出され、絶対値回路１７を介し絶対値が
とられた後、検波回路１８で検波される。検波回路１８
は、■フィールド期間のピーク値を検出するように構成
される。検波回路１８の出力は、従来例と同様に映像信
号の高周波成分の量に比例した値になる。そこで、検波
回路１８の出力を、制ｊｎ部１９に取り込む、制御部１
９は、たとえばマイクロコンピュータで構成され、入力
データのフィールド間の差分がとられる。

差分データの出力値が正のときは、焦点電圧曲線を登っ
ている状態であるので、さらにその方向ヘフォーカシン
グレンズを駆動し、差分データがある値以下になった場
合、フォーカシングレンズを停止させるように、モータ
を駆動する信号をモーフ駆動回路２０に出力する。また
、差分データの出力値が負のときは、フォーカシングレ
ンズの駆動方向を逆転させることにより、検波回路１８
の出力が最大になるように、撮像レンズ１２のフォーカ
シングレンズを駆動することができ、焦点調節動作を行
える。

次に、２次元ろ波器について説明を加える。２次元ろ波
器は、第５図（Ｃ）に示す様な被写体に対して、画面の
垂直方向に信号処理を施すことができるため、第５図（
Ｃ）下図の様に、横線部による高周波成分が得られ、合
焦可能となる。また、第５図（ａ）と同様の被写体第５
図［有］）に対して、従来の水平方向処理に加え、垂直
方向処理を並用させることにより、情Ｉｌｌ量が増加し
、合焦確率が向上する。

第２図［有］）は、２次元ろ波器の一例を示すブロック
図である。第２図（ａ）は、被写体に含まれる情報の２
次元周波数軸上における位置を示す模式図である。水平
帯域ろ波器５３は、従来例の高域ろ波器３と同一のもの
であり、水平帯域ろ波器５３の出力信号Ｃは、第２図（
ａ）のＣの帯域、すなわち、音線成分すと斜め線成分Ｃ
との存在する領域の信号を通過させる。横線検出回路５
２のうち、くし型ろ波器５０は、第２図（ａ）のＡの領
域に存在する信号を通過させ、水平ろ波器５１は、第２
図（ａ）のＢ領域に存在する信号を通過させるため、横
線検出回路５２の出力として、第２図（ａ）の横線成分
ｄの領域に存在する信号を出力することができる。

なお、第２図（ｂ）において、Ｈは、ｌ水平走査線期間
遅延させる遅延線であり、ディジタル回路では、ＦＴＦ
Ｏ（ファーストイン・ファーストアウト回路）で構成で
きる。

また、より望ましくは、第６図に示すように、２次元ろ
波器として、前記、横線検出回路５２に縦続して、可変
垂直ろ波器５５を接続した可変垂直帯域ろ波器５６と、
可変水平帯域ろ波器５４を並列接続する。Ｆ値の変更お
よび、焦点距離変更に伴ない、所要の被写体ピント情報
の存在する帯域は、例えば、第６図ら）から第６図（Ｃ
）のように変化する。したがって、可変垂直帯域ろ波器
５６の出力信号領域を、第６図（Ｃ）のｄ′領域とし、
可変水平帯域ろ波器５４の出力として、第６図（Ｃ）の
（ｃ’＋−ｄ’）Ｚｌ域とすることができる。なお、可
変水平帯域ろ波器５４と、可変垂直帯域ろ波器５６との
出力信号は、２次元ろ波３１６の出力として、加算して
、絶対値回路１７に入力してもよいし、可変水平帯域ろ
波器５４と可変垂直帯域ろ波器５６各々に、絶対値回路
と検波回路を用意して、制御部１９の中で加算して使用
してもよい。

また、可変水平帯域ろ波器５４と、可変垂直帯域ろ波器
５６を、同時に使用せず、ある被写体に対して、片方の
み、あるいは交互に使用しても差し支えない。

また、可変水平帯域ろ波器５４と、可変垂直帯域ろ波器
５６の通過帯域変更は、各ろ波器の係数を、制御１部１
９の指示によって切替えることにより実現する。

また、構成上、より望ましくは、第７図に示すように、
前記ゲート回路６１と、前記２次元ろ波器１６との間に
、ノイズ除去回路６０を使用し、映像信号のＳＮ比を向
上させて使用すると、合焦精度が高くなる。

発明の効果以上のように本発明の自動焦点調節装置によれば、縦線
成分、横線成分を問わず、多様な被写体に合焦できる。

また、従来例に比べて、２次元周波数軸上、より広い領
域から、ピント情報を抽出するため、情報量が増加し、
合焦確率が向上するという、優れた効果を有する。また
、通常、アナログ信号用の帯域ろ波器を構成する場合に
は、必要とする通過帯域の数に応じて、部品点数の増大
化を招くが、本発明では、帯域ろ波器の通過帯域の変更
は、その係数を変えることのらで実現でき、ＬＳＩ化に
より、コンパクトで高精度の、自動焦点調節装置が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における自動焦点調節装置の
ブロック図、第２図は２次元ろ波器の一実施例を示す模
式図、第３図は従来例における自動焦点調節装置のブロ
ック図、第４図は従来例における自動焦点調節装置の出
力の要部波形図、第５図は従来例と本発明の自動焦点調
節装置の各種被写体に対する信号処理動作を示す模式図
、第６図は本発明の水平および垂直可変帯域ろ波器の一
実施例を示す模式図、第７図は本発明における自動焦点
調節装置のノイズ除去回路を含む構成を示したブロック
図である。１２・・・・・・撮像レンズ、１３・・・・・・撮像素
子およびカメラ回路、１４・・・・・・アナログ−ディ
ジタル変換器、１５・・・・・・微分回路、６１・・・
・・・ゲート回路、■６・・・・・・２次元ろ波器、１
７・・・用絶対値回路、１８・・・・・・検波回路、１
９・・・・・・制御部、２ｏ・・・・・・モータ駆動回
路、２１・・・・・・モータ、２２・旧・・ディジタル
信号処理部、２３・・・・・・自動焦点調節装置。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名し−一一一
一一一一〜第図許図第図珂÷ 図第図

Claims

【特許請求の範囲】

撮像素子からの映像信号が入力されるアナログ−ディジ
タル変換器と、前記アナログ−ディジタル変換器の出力
を微分する微分回路と、前記微分回路の出力信号に対し
て時間軸上での抜取りを行なうゲート回路と、前記ゲー
ト回路の出力信号のうち、映像信号から２次元ピント情
報を抽出する２次元ろ波器と、前記２次元ろ波器の出力
の絶対値をとる絶対値回路と、前記絶対値回路の出力の
１フィールド間のピーク値を検出する検波回路と、前記
検波回路の出力が最大になるように撮像レンズのフォー
カシングレンズを駆動するための信号を出力する制御部
と、前記制御部からの出力に応じ前記撮像レンズのフォ
ーカシングレンズを駆動する駆動回路とを具備すること
を特徴とする自動焦点調節装置。