JPH03125575A - フォーカス制御回路 - Google Patents

フォーカス制御回路

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JPH03125575A
JPH03125575A JP1264655A JP26465589A JPH03125575A JP H03125575 A JPH03125575 A JP H03125575A JP 1264655 A JP1264655 A JP 1264655A JP 26465589 A JP26465589 A JP 26465589A JP H03125575 A JPH03125575 A JP H03125575A
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Koji Iwamoto
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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
制御回路において、撮像画面のほぼ中央部の第1の範囲
内で、所定の第1の周波数の輝度成分の積分値と、第1
の周波数よりも低い第2の周波数の輝度成分の積分値と
の比を求めると共に、第1の範囲の周囲の第2の範囲内
で、第1の周波数の輝度成分の積分値と、第2の周波数
の輝度成分の積分値との比を求め、第1の範囲内で求め
た比と第2の範囲内で求めた比との差で合焦判定を行う
ようにしたことにより、背景ひかれのない被写体に合焦
した正確なフォーカス制御が行え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63−214354号に示される如くレンズが合
焦位置に近づくと、撮像画像の工・ンジが明瞭になって
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。
(発明が解決しようとする課題〕 ところで、このようなフォーカス制御を行う際には、撮
像画像中の所定範囲内だけの高域成分の積分値を検出し
て、検出精度を高めることが行われている。即ち、第7
図に示す如く、撮像画像中のほぼ中央部の枠X内の輝度
信号の高域成分の積分値を検出し、この積分値が最大に
なるようにレンズのフォーカス位置を制御することが行
われている。このようにフォーカス制御するのは、ピン
トを合わせたい目標となる被写体が撮像画像中のほぼ中
央部に配されることが多いためである。
このように枠Xを設ける場合、枠の範囲を広くした方が
情報量が多いため好ましいが、このように枠の範囲を広
くすると、例えば第7図に示す如く、山なみを背景にし
て立っている人を撮影したときには、被写体である人よ
りも背景の部分の方が面積が圧倒的に多いため、被写体
にピントが合っているときよりも背景にピントが合って
いるときの方が、輝度信号の高域成分の積分値が高くな
ってしまう。このため、背景の山なみにピントが合って
しまい、被写体がぼけてしまう。
一方、第8図に示す如く、枠yを中央部だけに小さくす
れば、被写体だけにピントが合う可能性が高くなるが、
このように小さい枠yの中だけの情報でフォーカス制御
を行うのは、フォーカス制御に使用する信号の情報量が
少なくなるため、実際の種々の撮影状態を考慮すると無
理がある。
本発明の目的は、コントラスト検出方式のフォーカス制
御回路において、常に良好なフォーカス制御が行えるよ
うにすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、例えば第1図〜第3図に示す如く、コントラ
スト検出方式のフォーカス制御回路において、撮像画面
のほぼ中央部の第1の範囲a内で、所定の第1の周波数
f、の輝度成分の積分値と、第1の周波数f1よりも低
い第2の周波数f2の輝度成分の積分値との比を求める
と共に、第1の範囲aの周囲の第2の範囲す内で、第1
の周波数f1の輝度成分の積分値と、第2の周波数f2
の輝度成分の積分値との比を求め、第1の範囲a内で求
めた比と第2の範囲す内で求めた比との差で合焦判定を
行うようにしたものである。
〔作用〕
このようにしたことで、例えば第1の範囲の比の方が第
2の範囲の比よりも大きいときには、被写体に合焦して
いると判断し、第2の範囲の比の方が第1の範囲の比よ
りも大きいときには、背景に合焦していると判断でき、
背景ひかれのない被写体に合焦した正確なフォーカス制
御が行える。
[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6回を参照して説明する。
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1最像素子
(以下CODと称す)(2)の結像面に結像する。この
場合、憑像レンズ(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、CO
D (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、撮像信号処理回路(3)に供給し、この撮像信
号処理回路(3)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(4)から出力させまた、撮
像信号処理回路(3)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、検出範囲切換回路(5)を介し
て第1及び第2のバンドパスフィルタ(6)及び(7)
に供給する。この場合、検出範囲切換回路(5)は、後
述する中央制御装置(12)の制御により検出範囲が切
換えられるもので、第3図に示す如く、撮像画像中の中
央付近の第1の範囲a内の信号の選択と、この第1の範
囲aの周囲の第2の範囲す内の信号の選択と、第1の範
囲a内の信号と第2の範囲す内の信号との双方の信号の
選択とが行える。そして、この検出範囲切換回路(5)
の出力信号から、第1のバンドパスフィルタ(6)によ
りIMIIzの周波数帯の信号を抽出し、第2のバンド
パスフィルタ(7)により100Kllzの周波数帯の
信号を抽出する。そして、各バンドパスフィルタ(6)
及び(7)の出力信号を、アナログ・デジタル変換器(
8)及び(9)によりデジタル信号に変換した後、積分
回路(10)及び(11)に供給して積分させ、積分し
て得たデータを中央制御装置(CPU)(12)に供給
する。この場合、積分回路(10)及び(11)は、デ
ジタル積分回路で、1フイールド毎に供給される1画面
分(但し検出範囲切換回路(5)により1画面分の所定
範囲に制限されている。)の輝度レベルを積分化する回
路である。
そして、中央制御装置(12)がこの積分回路(10)
及び(11)からの積分値データを後述する判断動作に
基づいて判別した結果により、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、中央制御袋W(12)が行うフォーカス制御動作
について第2図のフローチャートを参照して説明すると
、このフォーカス制御回路の起動時には、中央制御装置
(12)が第1の範囲aと第2の範囲すとの双方の範囲
の信号を出力するように検出範囲切換回路(5)を制御
する。この状態で、CCD(2)が出力する撮像信号よ
り↑最像信号処理回路(3)が抽出したベースバンドの
輝度信号から、第1のバンドパスフィルタ(6)により
IMHzの周波数帯の信号を抽出し、積分回路(10)
により積分した1画面毎のデータを中央制御装置(12
)が判断し、積分値が最大になるようにフォーカスリン
グ(1a)を回動させる。即ち、例えばこのビデオカメ
ラの撮像面から2mの距離に被写体があり、合焦点まで
の距離が2mであるとすると、第4図に示す如く、撮像
レンズ(1)のフォーカスリング(1a)が距離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、このフォーカス制御回路の
起動時にフォーカスリング(1a)の回動位置が距離1
mであるとすると、中央制御装置(12)には積分値W
Iが得られる。このとき、中央制御装置(12)がモー
タ(13)に制御信号を供給してフォーカスリング(1
a)をわずかに両方向に回動させて、この積分(iff
 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中央制御装置(
12)が判別する。この判別作業が終了すると、例えば
(12)の制御により積分値が増大する方向にフォーカ
スリングを回動させ、積分値が距離2mのときの最大値
W0になることを検出する。このときには、フォーカス
リング(1a)が距112mを越えて最大値W0かられ
ずかに減少した積分値W2を検出することで、距i@!
 2 mのときの積分値W0が最大値であると中央制御
袋N (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、この積分値W0が合焦点か否かの合焦
判定を行う。即ち、この合焦判定時には、まず中央制御
装置(12)が第1の範囲aの信号だけを出力するよう
に検出範囲切換回路(5)を制御する。
この状態で、第1のバンドパスフィルタ(6)を介した
IMHz(以下周波数[、とする)の周波数帯の輝度信
号成分を積分回路(10)により積分した1画面毎のデ
ータを、中央制御装置(12)が判断すると共に、第2
のバンドパスフィルタ(7)を介した100K]1z(
以下周波数r、とする)の周波数帯の輝度信号成分を積
分回路(11)により積分した1画面毎のデータを、中
央制御装置(12)が判断する。そして、周波数f1の
積分値Va+と周波数f2の積分値Va2との比R+ 
(R+= Val/ Vaz)を、中央制御装置(12
)で検出する。そして、この第1の範囲aでの信号によ
る判断をすると、中央制御装置(12)が第2の範囲す
の信号を出力するように検出範囲切換回路(5)を制御
する。この状態で、第1のバンドパスフィルタ(6)を
介した周波数f+ (I Mllz)の周波数帯の輝度
信号成分を積分回路(10)により積分した1画面毎の
データを、中央制御装置(12)が判断すると共に、第
2のバンドパスフィルタ(7)を介した周波数fz (
100KHz)の周波数帯の輝度信号成分を積分回路(
11)により積分した1画面毎のデータを、中央制御装
置(12)が判断する。そして、周波数fの積分値vb
、と周波数f2の積分値Vh2との比R2(Rz−Vb
+/Vt+z)を、中央制御装置(12)で検出する。
このようにして、第1の範囲aでの信号による比R0と
第2の範囲すでの信号による比R2とを求めた後は、R
1とR2とで値の大小を判別する。ここで、第1の範囲
aでの信号による比R1の値の方が、第2の範囲すでの
信号による比R3の稙よりも大きいとき、或いはR,と
R2とがほぼ同し値であるとき、合焦であると判断する
。また、第2の範囲すでの信号による比R2の値の方が
、第1の範囲aでの信号による比R1の値よりも大きい
とき、背景ひかれが発生して非合焦であると判断する。
この合焦、非合焦の判断を行う理由を説明すると、輝度
信号成分の積分値は、100KHz程度の低域成分は合
焦、非合焦いずれでも殆ど変化しないが、IMllz付
近の高域成分は合焦時には高くなり非合焦時には低くな
ってしまう。即ち、第1の範囲aで合焦しているとする
と、第511Aに示す如く輝度信号成分の積分値は各周
波数で殆ど変化しない。また、第2の範囲すで合焦して
いないとすると、第5図Bに示す如く高域になるに従っ
て積分値が低下する。ここで、実際の撮影状態を考えて
みると、第3図に示す如く、中央部の第1の範囲aに被
写体があることが多く、その周囲の第2の範囲すには背
景が写っていることが多い。従って、第5図に示す如く
積分値が変化して、第1の範囲aが合焦して第2の範囲
すが非合焦であると検出したときには、中央部の被写体
が合焦して、1 周囲の背景が非合焦であると思われ、良好なフォーカス
位置であると判断する。
また、逆に第6図Aに示す如く第1の範囲aの積分値が
高域になるに従って低下し、第6図Bに示す如く第2の
範囲すの積分値が殆ど変化しないときには、中央部の被
写体が非合焦で、周囲の背景が合焦状態にあると思われ
、背景ひかれ(第7図の状態)であると判断し、別の合
焦点をさがさせる。
また、第1の範囲aで第5図へに示す如き変化が検出さ
れ、第2の範囲すで第6図Bに示す如き変化が検出され
たときには、双方の範囲a、bで合焦状態にあると思わ
れ、被写体が山なみのような遠景だけ或いは近くの被写
体を撮影する場合でも被写体の大きさが第2の範囲す全
体を覆うような大きなものであると判断し、良好なフォ
ーカス位置であると判断する。
このように本例のフォーカス制御回路によると、撮影画
像中の画枠の切換え(第1の範囲aと第2の範囲すとの
切換え)により、被写体に合焦して2 いるのか或いは背景ひかれが発生しているのかの合焦判
定が行え、フォーカス制御の精度が向上する。
なお、上述実施例においては第1の範囲aと第2の範囲
すとの切換えを合焦判定時にだけ行い、積分値の最大値
の捜索時には双方の範囲の信号を単純に加算して積分す
るようにしたが、中央部の第1の範囲aの信号に重みづ
けを行って第2の範囲すの信号に加算して積分するよう
にしても良い。
また、合焦判定時に検出する高域成分と低域成分の周波
数11及びf2は、IMHz及び100KHzとしたが
、合焦時に高域成分が高くなる同様の相関が有れば他の
周波数としても良く、例えば周波数f1はl M〜2.
5 Mllz、周波数f2は100 K 〜I M f
izの範囲で検出すれば良い。さらにまた、本発明は上
述実施例に限らず、その他種々の構成が取り得ろことは
勿論である。
〔発明の効果〕
本発明によると、撮像画面中に第1の範囲と第2の範囲
の枠を設け、それぞれの枠毎に高域成分と低域成分との
比を検出することで、被写体に合焦しているのか或いは
背景に合焦しているのかが判断でき、背景ひかれのない
被写体に合焦した正確なフォーカス制御が行える。
【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フローチャー
1〜図、第3図、第7図及び第8図は撮影状態の例を示
す説明図、第4図、第5図及び第6図は第1図例の説明
に供する特性図である。 (1)は撮像レンズ、(1a)はフォーカスリング、(
3)は撮像信号処理回路、(5)は検出範囲切換回路、
(6)は第1のバントパスフィルタ、(7)は第2のバ
ンドパスフィルタ、(10)及び(11)は積分回路、
(12)は中央制御装置、(13)はモータである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 撮像信号中の輝度成分を検出してフォーカス制御を行う
    フォーカス制御回路において、 撮像画面のほぼ中央部の第1の範囲内で、所定の第1の
    周波数の上記輝度成分の積分値と、上記第1の周波数よ
    りも低い第2の周波数の上記輝度成分の積分値との比を
    求め、 上記第1の範囲の周囲の第2の範囲内で、上記第1の周
    波数の上記輝度成分の積分値と、上記第2の周波数の上
    記輝度成分の積分値との比を求め、上記第1の範囲内で
    求めた比と上記第2の範囲内で求めた比との差で合焦判
    定を行うようにしたことを特徴とするフォーカス制御回
    路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416518A (en) * 1992-08-27 1995-05-16 Sony Electronics, Inc. Camera auto focus system
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JP2005331738A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Seiko Epson Corp ミスフォーカス判定方法およびこれに関するプログラム

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