JPH0263376A - ビデオカメラ - 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、例えばビデオカメラのオートフォーカスシス
テムに適用して好適なコントラスト検出方式のフォーカ
ス制御回路に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、例えばビデオカメラのオートフォーカスシス
テムに適用して好適なコントラスト検出方式のフォーカ
ス制御回路であって、撮像信号中の輝度成分より抽出し
た所定の第１の周波数帯域の信号の積分値が最大値にな
るようにフォーカス制御を行った後、第１の周波数帯域
内の第２の周波数帯域の輝度成分の積分値が、所定の合
焦判定レベルを越えたかを所定間隔で周期的に検出して
、合焦判定を行うようにしたフォーカス制御回路におい
て、第２の周波数帯域の輝度成分の積分値が、所定の複
数回検出した内で１回以上合焦判定レベルを越えたこと
を検出したとき、合焦状態にあると判定するようにして
、カメラが手振れ等により振動している場合にも安定し
てオートフォーカス動作をするようにしたものである。

〔従来の技術〕

ビデオカメラのオートフォーカス方式には、合焦方式の
原理から分類すると、測距方式とピント検出方式がある
。測距方式は、被写体までの距離を測距し、これに応じ
てレンズを位置制御するものである。ピント検出方式は
、撮像面でのピントを検出し、ピントが合った位置にレ
ンズを位置制御するものである。

ピント検出方式に分類されるもののひとつに、コントラ
スト検出方式がある。コントラスト検出方式は、例えば
特願昭６２−１４６６２８号に示される如く、レンズが
合焦位置に近づくと、撮像画像のエツジが明瞭になって
いくことを利用してフォーカス制御を行うものである。

撮像画像のエツジが明瞭になっていくことは、ビデオ信
号中の高域成分が増加していくことに対応する。

このようなコントラスト検出方式によるオートフォーカ
ス回路は、ピントが合った位置である合焦点の判定は、
以下に示す方法で行われていた。

即ち、例えば撮像信号中の輝度信号より合焦点を検出す
る場合、画面中に予め設定された複数箇所の検出点での
輝度信号レベルの１画面分の積分値は、第３図に示す如
く、撮像レンズのピントの合った距離（フォーカス位置
）が合焦点（この例では２ｍ）に近づくに従って山なり
に増大し、この合焦点を越えると再び減少する。このた
め、この輝度信号レベルの積分値が最大値になる２ｍを
検出すれば良いのであるが、実際には撮像レンズのフォ
ーカスリングを２ｍの位置から前後に多少回動させて、
２ｍの位置の輝度レベルの積分値ｙ。

がこの前後の位置の輝度レベルの積分値ｙ−，ｙ。

よりも高いことを検出して最大値の検出を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このようなオートフォーカス回路は、ビデオ
カメラが手振れ等により振動した状態では良好に作動し
ない不都合があった。即ち、ビデオカメラが静止した状
態では、例えば撮像信号より第４図の曲線Ｘで示す周波
数特性の輝度成分が得られるとする。この場合、例えは
ｌ　Ｍ　Ｈｚ付近に輝度のピークがあるとする。このと
き、手振れによりビデオカメラが動いた状態で撮像した
同じ被写体による撮像信号はコントラストが低下するた
め、この手振れ状態での撮像信号の輝度成分は、第５図
に曲線Ｘ′で示す如（、ｌ！ＪＨｚ付近の高域成分がな
くなり、低域にピークがある信号特性になってしまう。

このため、手振れがある状慣では上述した如き輝度レベ
ルの積分値が静止した状態と異なるコントラストが低下
した値になり、フォーカス制御回路が誤動作して、撮像
レンズのフォーカス位置が合焦点から外れてしまう。

本発明は斯かる点に鑑み、手振れ等によりカメラが振動
しているときにも、合焦点の検出が安定して行なえるコ
ントラスト検出方式のフォーカス制御回路を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のフォーカス制御回路は、例えば第１図に示す如
く、撮像信号中の輝度成分より第１のノ＼イバスフィル
タ（６ａ）とローパスフィルタ（９〕とにより抽出した
第１の周波数帯域の信号の積分回路（１１）による積分
値が最大値になるように中央制御装置（１２）がフォー
カス制御を行った後、第２のバイパスフィルタ（６ｂ）
とローパスフィルタ（９）とにより決まる第２の周波数
帯域の輝度成分の積分回路（１１）による積分値が、所
定の合焦判定レベルを越えたかを所定間隔で周期的に検
出して、中央制御装置！（１２）が合焦判定を行うよう
にしたフォーカス制御回路において、第２の周波数帯域
の輝度成分の積分値が例えは１０回検出した内で１回以
上合焦判定レベルを越えたことを中央制御装置（１２）
が検出したとき、合焦状態にあると判定するようにした
ものである。

〔作用〕

本発明のフォーカス制御回路によると、第２のバイパス
フィルタ（６ｔｌ）とローパスフィルタ（９）トニより
決まる狭帯域の第２の周波数帯域の輝度成分の積分値は
、合焦点の近傍でだけ他の非合焦範囲にあるときよりも
所定レベルだけ高い信号になる。

このため、この第２の周波数帯域の積分値が所定レベル
高いか否かを検出するようにすれば、合焦状態が続いて
いるか否かが判定できる。この場合、手振れ等による振
動でカメラが動いているときには、カメラが略周期的な
動きをするので、カメラが静止している状態と動いてい
る状態とを略周期的に繰り返す。このため、振動した状
態で検出した第２の周波数帯域の輝度成分の積分値は、
１０回等の複数回検出すれば、少なくとも１回以上はカ
メラが略静止した状態での値が検出され、このときの値
が所定レベル高ければ合焦状態が続いていることが判断
できる。

〔実施例〕

以下、本発明のフォーカス制御回路の一実施例を、第１
図〜第２図を参照して説明しよう。

本例はビデオカメラのオートフォーカス機構に適用した
フォーカス制御回路で、第１図は全体構成を示す。この
第１図において（１）は撮像レンズを示し、この撮像レ
ンズ（１）を通した像光がＣＣＤ型の固体撮像体（以下
ＣＣＤと称す）（２）の結像面に結像する。この場合、
撮像レンズ（１）のフォーカスリング（１ａ）を後述す
るモータ（１３）で回動駆動させることで、ＣＣＤ　（
２）の結像面に結像する像光のフォーカス調整が行われ
る。

そして、このＣＣＤ　（２）が撮像により出力する撮像
信号を、撮像信号増幅器（３）を介して撮像信号処理回
路（４）に供給し、この撮像信号処理回路（４）で撮像
信号を所定の映像信号に変換し、この映像信号を出力端
子（５）より出力させる。この場合、撮像信号増幅器（
３）のゲインは、撮像信号処理回路（４）が検出した撮
像信号レベルに応じて出力されるゲイン調整データによ
り自動調整され、撮像信号処理回路（４）に供給される
撮像信号のレベルが一定になるように制御される。

また、撮像信号処理回路（４）が撮像信号より抽出した
ベースバンドの輝度信号成分を、第１のノ＼イバスフィ
ルタ（以下ＨＰＦと称する）　（６ａ）及び第２のＨＰ
　Ｆ　（６ｂ）に供給する。この第１のＨＰＦ（６ａ）
は１００ｋ）Ｉｚ以上の信号を通過させるフィルタで、
第２のＩ−Ｉ　Ｐ　Ｆ　（６１））は１　ｌＡ　ｔｌ　
ｚ以上の信号を通過させるフィルタである。そして、第
１のＨＰ　Ｆ　（６ａ）の出力信号を切換スイッチ（７
）の第１の固定接点（７ａ）に供給し、第２のＨＰ　Ｆ
　（６ｂ）の出力信号を切換スイッチ（７）の第２の固
定接点（７ｂ）に供給し、この切換スイッチ（７）の可
動接点（７ｍ）の切換により、第１のＨＰ　Ｆ　（６ａ
）の出力信号と第２のＨＰ　Ｆ　（６ｂ）の出力信号と
を選択できるようにしである。この可動接点（７ｍ）は
、後述する中央制御装置（以下ＣＰＵと称する）　（１
２）により切換が制御される。

そして、可動接点（７ｍ）に得られる輝度信号を、増幅
器（８）を介してローパスフィルタ（以下ＬＰＦと称す
る）（９）に供給する。このＬ　Ｐ　Ｆ　（９）は３Ｍ
Ｈｚ以下の信号を通過させるフィルタである。

そして、このＬ　Ｐ　Ｆ　（９）が出力する輝度信号を
、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・
ディジタル変換器（１０）によりディジタル信号化した
後、積分回路（１１）に供給し、この積分回路（１１）
で積分処理を行う。この場合、積分回路（１１）はディ
ジタル積分回路で、■フィールド毎に１画面分の全ての
フォーカス検出点の輝度レベルを積分化する回路である
。なお、１画面中のフォーカス検出点は、予め画面の中
央部の近傍で複数箇所設定しである。そして、この積分
回路（１１）が演算した積分値データを、ＣＰ　Ｕ（１
２）に供給する。

そしてＣＰ　Ｕ（１２）がこの積分回路（１１）からの
積分値データより判断し・た結果に基づいて、フォーカ
スリング（１ａ）回動用のモータ（１３）に所定の駆動
信号を供給し、フォーカス調整を行うようにしである。

次に、このＣＰ　Ｕ（１２）が制御して行うフォーカス
制御動作を説明すると、このフォーカス制御回路の起動
時にはＣＰ　Ｕ（１２）が切換スイッチ（７）の可動接
点（７ｍ）を第１の固定接点（７ａ）と接続させる。

このようにすることで、ＣＣＤ　（２）が出力する撮像
信号より撮像信号処理回路（４）が抽出したベースバン
ドの輝度信号が、第１のＨＰ　Ｆ　（６ａ）から切換ス
イＺチ（７）と増幅器（８）とを介してＬ　Ｐ　Ｆ　（
９）に供給されるようになる。このため、第１のＨ，Ｐ
　Ｆ　（６ａ＞とＬ　Ｐ　Ｆ　（９）とで輝度信号より
１００ｋＨｚ以上３ＭＨｚ以下の信号成分が抽出され、
この１００に〜３　Ｍ　Ｈｚの輝度信号成分がアナログ
・ディジタル変換器（１０）でディジタル信号化された
後、積分回路（１１）で１画面分の全てのフォーカス検
出点のデータが積分される。

この場合の積分値としては、例えばこのビデオカメラの
撮像面から２ｍの距離に撮像物体があり、合焦点までの
距離が２ｍであるとすると、第２図に示す如く、撮像レ
ンズ（１）のフォーカスリング（Ｉａ）が距ｉ１ｉｆｔ
２ｍの位置であるときを頂点として、積分値が増大する
曲線の特性Ｗが得られる。ここで、この制御回路の起動
時にフォーカスリング（１ａ）の回動位置が距離１ｍで
あるとすると、ＣＰＵ（１２）には積分値Ｗ、が得られ
る。このとき、ＣＰｔＪ＜１２）がモータ（１３）に制
御信号を供給してフォーカスリング（１ａ）をわずかに
両方向に回動させ、この積分値Ｗ、からいずれの方向に
フォーカスリング（１ａ）を回動させたとき積分値が増
大するかをＣＰＵ（１２）が判別する。この判別動作が
終了すると、ｃ　ｐ　Ｕ　（１２）の制御により積分値
が増大する方向、即ち距離を長くする方向にフォーカス
リング（１ａ）を回動させ、積分値が距離２ｍのときの
最大値Ｗ。となることを検出する。このときには、フォ
ーカスリング’、（ｌａ）が距離２ｍを一旦越えて最大
値Ｗ。かられずかに減少した積分値Ｗ２　を検出するこ
とで、距離２ｍのときの積分値Ｗｏ　が最大値であると
ＣＰ　Ｕ　（１２）が判別し、フォーカスリング（１ａ
）を２ｍの位置で止めさせる。

そして本例においては、この最大の積分値Ｗ。

を検出した後に、ＣＰ　Ｕ（１２）が切換スイッチ（７
）の可動接点（７ｍ）を第２の固定接点（７ｂ）と接続
させる。

このようにすることで、撮像信号処理回路（４）が抽出
したベースバンドの輝度信号が、第２のＨＰＦ（６ｂ）
から切換スイッチ（７）及び増幅器（８）を介してり、
　Ｐ　Ｆ　（９）に供給されるようになり、輝度信号よ
りＩＭＨｚ以上３ＭＨｚ以下の信号成分が抽出され、こ
のＩＭ〜３ＭＨｚの輝度信号成分がアナログ・ディジタ
ル変換器（１０）でディジタル信号化された後、積分回
路（１１）で１画面分の全てのフォーカス検出点のデー
タが積分される。

ここで、この帯域ＩＭ〜３ＭＨｚの輝度信号成分につい
て説明すると、この高域成分だけを抽出した場合には、
第２図に特性Ｈで示す如く、２ｍの合焦点近傍でだけわ
ずかに高いレベルＨ８になるパルス性の信号が得られる
。このため、この帯域１）４〜３ＭＨｚの輝度信号の積
分値がレベルＨ９になっていることをＣＰ　Ｕ（１２）
が検出すると、フォーカス調整が合焦状態にあると判断
するようにしである。

実際には、合焦状態の積分値のレベルＨ８と非合焦状態
のレベルとの略中間の閾値ａを越えたか否かをＣＰ　Ｕ
　（１２＞が検出して、合焦状態の判断を行う。

この場合、本例においては積分回路（１１）が１フイー
ルド（１／６０秒）毎に検出したこのＩＭ〜３ＭＨ２の
高域成分の積分値データを、ＣＰＵ（１２）が直前の１
０フィールド分記憶するようにしてあり、この１０フィ
ールド分の積分値データでＣＰ　Ｕ（１２）が合焦判定
を行う。即ち、１０フィールド分の積分値データの内で
、少なくとも１回（１フイールド）のデータが閾値ａを
越えているとき、合焦状態にあるとＣＰ　Ｕ（１２）が
判断する。但し、切換スイッチ（７）の可動接点（７ｍ
）が第１の固定接点（７ａ）から第２の固定接点（７ｂ
）に切換わった直後で、ＩＭ〜３１Ａ　Ｈｚの高域成分
の積分値データが１０フィールド分連続して得られない
間は、記憶したフィールドの積分値データだけで合焦判
定を行うようにしである。

そして以後は、この帯域ＩＭ’〜３ＭＨｚの輝度信号の
積分値が連続した１０フィールド分のデータ中に閾値８
以上を検出し続ける間、合焦状態が続いていると判断し
、この２ｍのフォーカス位置を維持させる。そして、１
０フィールド分の積分値中に一回も閾値ａを越えること
を検出しなくなったとには、非合焦状態と判断して、切
換スイッチ（７）を再度第１の固定接点（７ａ）と接続
させて１００に〜３１ＡＩＩ　ｚの広帯域による曲線Ｗ
の頂点の捜索を行う。

尚、この第２図に示した特性Ｈのレベルは常に一定では
なく　、１００に〜３Ｍ）ｌｚの広帯域の輝度信号の合
焦点での積分値ｂ（第２図参照）のレベルと一定の相関
関係を持って変化する。このため、ＣＰＵ　（１２）は
広帯域での積分ｔａ　ｂのレベルにより閾値ａを変化さ
せるようにすれば、良好な合焦判定ができる。

このように本例のフォーカス制御回路によると、広帯域
の輝度信号により一旦合焦点の捜索を行った後は、高域
成分だけの狭帯域の輝度信号によりこの捜索した点く距
離）が確実に合焦点であるのか否かが判別できる。この
ため、従来のように常時フォーカスリングを微債ながら
回動させて合焦点の判別を行う必要がなく、−度合焦状
態になると、フォーカスリングを全く回動させずに合焦
状態が続いているのか或は被写体の移動等により非合焦
状態になったのかが判別でき、迅速に正確な判定ができ
る。

この場合、本例においては狭帯域の輝度信号による合焦
点の判別を、１０フィールド分の積分値データに基づい
て行うようにしたので、手振れ等でビデオカメラが振動
しているときにも良好に合焦判定ができる。即ち、ビデ
オカメラが手振れ等による振動で動いているときには、
ビデオカメラが略周期的な動きをする。この振動状態を
解析すると、カメラが静止している状態と動いている状
態とを略周期的に繰り返す動きであることが解る。

このため、振動した状態で検出した第２の周波数帯域の
輝度成分の積分値であっても、本例のように約０．２秒
に相当する１０フィールド分のデータより検出すれば、
少なくとも１フイールドのデータはカメラが略静止した
状態での値が検出され、このときの値が閾値８以上であ
れば合焦状態が続いていることが判断できる。

このため、ビデオカメラが振動状態であっても良好に合
焦判定ができ、手振れ等の振動状態が発生している間も
良好なオートフォーカス制御を行う。

なお、上述実施例においては合焦判定を１０回（１０フ
イールド）の検出データより行うようにしたが、１０回
に限定されるものではなく、良好な信号が検出される周
期に基づいた複数回であればよい。また、合焦判定を行
う帯域を輝度信号の高域成分としたが、合焦点を捜索す
る帯域１００に〜３　！Ａ　Ｈｚの内の低域の狭い帯域
の輝度信号成分より合焦判定を行うようにしても良い。

さらにまた、本発明は上述実施例に限らず、本発明の要
旨を逸脱することなく、その他種々の構成が取り得るこ
とは勿論である。

スイッチ、（９）はローパスフィルタ、（１２）は中央
処理装置、（１３）はモータである。

（発明の効果〕 本発明のフォーカス制御回路によると、狭帯域の輝度成
分の複数回の検出データに基づいて合焦判定を行うこと
で、カメラが手振れ等により振動している場合にも確実
な合焦判定を行い、手振れ等の振動時でも安定したオー
トフォーカス動作をする利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフォーカス制御回路の一実施例を示す
構成図、第２図は第１図例の説明に供する特性図、第３
図、第４図及び第５図は夫々従来のオートフォーカス動
作の説明に供する特性図である。 （υは撮像レンズ、（ｌａ＞はフォーカスリング、（４
）は撮像信号処理回路、（６ａ）は第１のバイパスフィ
ルタ、（６ｂ）は第２のバイパスフィルタ、（７）は切
換化　　理　　人 伊　　藤 貞 同 松　　隈　　秀　　盛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像信号中の輝度成分より抽出した所定の第１の周波数
   帯域の信号の積分値が最大値になるようにフォーカス制
   御を行った後、 上記第１の周波数帯域内の第２の周波数帯域の上記輝度
   成分の積分値が、所定の合焦判定レベルを越えたかを所
   定間隔で周期的に検出して、合焦判定を行うようにした
   フォーカス制御回路において、 上記第２の周波数帯域の上記輝度成分の積分値が、所定
   の複数回検出した内で１回以上上記合焦判定レベルを越
   えたことを検出したとき、合焦状態にあると判定するよ
   うにしたことを特徴とするフォーカス制御回路。