JPH03258171A - オートフォーカスビデオカメラ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ビデオカメラに用いられるオートフォーカス
装置に関する。

（ロ）従来の技術 ビデオカメラのオートフォーカス装置に於て、撮像素子
からの映像信号自体を焦点制御状態の評価に用いる方法
は、本質的にバララックスが存在せず、また被写界深度
が浅い場合や遠方の被写体に対しても、精度よく焦点を
合わせられるなど優れた点が多い。しかも、オートフォ
ーカス用の特別なセンサも不必要で機構的にも極めて簡
単である。

特開昭６３−２１．５２６８号公報（ＨＯ４Ｎ　　５／
２３２）には、前述のごときオートフォーカス装置の一
例が開示されている。

以下に、この従来技術の骨子を第２図、第３図を参照に
説明する。　第２図は、前記従来技術に関わるオートフ
ォーカス回路の全体の回路ブロック図である。レンズ（
１）によって結像された画像は撮像素子を含む撮像回路
（４）によって映像信号となり、この中の輝度信号が焦
点評価値発生回路（５）に入力される。

この焦点評価値発生回路（５）は、例えば第３図に示す
ように槽底される。

輝度信号は、高域通過フィルタ（ＨＰ　Ｆ　）（５ｃ）
を通過して高域成分のみが分離され、次段の検波回路（
５ｄ）にて振幅検波される。この検波出力は、Ａ／Ｄ変
換回路（５ｅ）にてデジタル値に変換され、ゲート回路
（５ｆ）で画面中央部に設定されたフォーカスエリアの
信号だけが抜き取られて、積算回路（５ｇ）でフィール
ド毎に積分され、現フィールドの焦点評価値かえられる
。このとき、輝度信号より同期分離回路（５ａ）によっ
て分離された垂直及び水平同期信号は、フォーカスエリ
アを設定するためにゲート制御回路（５ｂ）に入力され
る。ゲート制御回路（５ｂ）では、垂直、水平同期信号
及び固定の発振器出力に基いて、画面中央部分に長方形
のフォーカスエリアを設定し、このエリアの範囲のみの
輝度信号の通過を許容するゲート開閉信号をゲート回路
（５ｃ）に供給している。

前述のように構成された焦点評価値発生回路（５）は、
常時１フイ一ルド分の焦点評価値を出力する。

合焦動作開始直後に、最初の焦点評価値は最大値メモリ
（６）と初期値メモリ（７）に保持される。

その後、フォーカスモータ制御回路（１ｏ）は、ステッ
ピングモータであるフォーカスモータ（３）を予め決め
られた方向に回転させて、受光レンズ（１）を支持する
フォーカスリング（２）を回動させて、受光レンズ（１
）を光軸方向に変位させ、第２比較器（９）出力を監視
する。第２比較器（９）は、７オーカスモータ駆動後の
焦点評価値と初期値メモリ（７）に保持されている初期
評価値を比較し、その大小を出力する。

フォーカスモータ制御回路（１０）は、第２比較器（９
）が大または小という出力を発するまで、最初の方向に
７オーカスモーク（３）を回転せしめるべくフォーカス
モータ駆動回路（３１）を制御して、現在の焦点評価値
が初期評価値に比べ大であるという出力がなされた場合
にはそのままの回転方向を保持し、現在の評価値が初期
評価値よりも小さいと判断された場合には、フォーカス
モータの回転方向を逆にして、以後、第１比較器（８）
出力を監視する。

第１比較器（８）は、最大値メモリ（６）に保持されて
いる今までの最大の焦点評価値と現在の評価値を比較し
、現在の焦点評価値が最大値メモリ（６）の内容に比べ
て大きい（第］モード）、予め設定した第一の閾値以上
に減少した（第２モード）の２通りの比較信号（Ｓｌ　
）（Ｓ２）を出力する。ここで最大値メモリ（６）は第
１比較器（８）の出力に基づいて、現在の評価値が最大
値メモリ（６）の内容よりも大きい場合には、その値が
更新され、常に現在までの焦点評価値の最大値が保持さ
れる。

（１３）はレンズ（１）を支持するフォーカスリング（
２）の位置を指示し、モータ位置検出回路（３０）にて
検出されるフォーカスリング位置信号を受けて、フォー
カスリング位置をレンズ位置として記憶する位置メモリ
であり、最大値メモリ（６）と同様に、第１比較器（８
）出力に基づいて最大評価値となった場合のフォーカス
リング位置を常時保持するように更新される。

尚、前記モータ位置検出回路（３０）は、具体的には、
合焦動作の開始時点でリセットされ、ステッピングモー
タである７オーカスモータ（３）のステップ量を、近点
方向に正、遠点方向に負としてカウントアツプあるいは
ダウンするアップダウンカウンタで構成され、フォーカ
スリング位置信号はこのカウント値となる。

フォーカスモータ制御回路（１０）は、第２比較器（９
）出力に基づいて決定された方向にフォーカスモータ（
３）を回転させながら、第１比較器（８）出力を監視し
、焦点評価値が最大評価値に比べて予め設定された第１
の閾値（Ｍ）より小さいという第２モードが指示される
と同時にフォーカスモータ（３）は逆転される。

このフォーカスモータ（３）の逆転により、受光レンズ
（１）の移動方向は、例えば撮像素子に接近する方向か
ら離れる方向へ、あるいはその逆に離れる方向から接近
する方向に変わる。

この逆転後、位置メモリ（１３）の内容と、現在のリン
グ位置とが第３比較器（１４）にて比較され、致したと
き、即ち７オーカスリング（２）つまりレンズ（１）が
焦点評価値が最大となる位置に戻ったときに、フォーカ
スモータ（３）を停止させるようにフォーカスモータ制
御回路（１０）は機能する。同時にフォーカスモータ制
御回路（１０）はレンズ停止信号（ＬＳ）を出力する。

上述の所謂山登り合焦動作のレンズ位置の変化は、第４
図に示す。

（１１）はフォーカスモータ制御回路（１０）による合
焦動作が終了して、レンズ停止信号（ＬＳ）が発せられ
ると同時に、その時点での焦点評価値が保持される第４
メモリであり、後段の第４比較！（１２）でこの第４メ
モリ（１１）の保持内容は現在の焦点評価値と比較され
、現在の焦点評価値が第４メモリ（１１）の内容に比べ
、予め設定された第２の閾値以上に小さくなったときに
、被写体が変化したと判断され、被写体変化信号が出力
される。フォーカスモータ制御回路（１０）はこの信号
を受は取ると、再び山登り合焦動作をやり直して被写体
の変化に追随する。

このオートフォーカスシステムは、合焦精度、広範囲な
被写体への対応性に優れているが、以下に示す欠点を有
している。

画面内の高域成分を積算する領域即ちフォーカスエリア
を大きくとった場合、背景などの影響で所望の被写体に
合焦しない場合が発生する。逆に小さくするとエリア内
にコントラストのある被写体がなくなることが多くなり
、不安定な動作となる。

これを防ぐために、領域を複数個用意し、撮影状況に応
じて、フォーカスエリアとして前記領域の１個を選択す
る技術が、特開平０１−２８４１８１号公報（ＨＯ４Ｎ
　　５／２３２）に提案されている。

これは、大小の２個の領域を持ち、小領域内の焦点評価
値が一定値以上であれば小領域を使用しこれが一定値未
満であるとき、合焦すべき被写体がないものとして、大
領域を合焦対象領域とするものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 前記従来技術の如く、焦点評価値の大小でフォーカスエ
リアを選択する場合、合焦すべき被写体がない状態と、
被写体は存在するが大きくぼけているために焦点評価値
が低い状態の区別が困難であり、中央の主要被写体に合
焦せず、周辺に合焦してしまう不都合が生じやすく、結
果的に所望の被写体に合焦しない画面が生じることにな
る。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、画面内に設定された複数の領域の１つをフォ
ーカスエリアとして選択する選択動作を為す選択手段と
、該フォーカスエリア内の輝度信号の高域成分の量を焦
点評価値として取り出す焦点評価値検出手段と、該焦点
評価値が極大となる位置に撮像系を駆動することで合焦
動作を行うフォーカス制御手段を備え、少なくとも前記
複数の領域の中の１個の領域の輝度差に応じて、前記選
択動作を制御することを特徴とし、更に具体的には、画
面中央に設定された第】領域と、該第１領域を含み該第
１領域より面積が大きな第２領域のいずれかをフォーカ
スエリアとして選択する選択手段と、該フォーカスエリ
ア内の輝度信号の高域成分の量を焦点評価値として取り
出す焦点評価値検出手段と、該焦点評価値が極大となる
位置に撮像系を駆動することで合焦動作を行うフォーカ
ス制御手段と、該第１領域内の輝度差の大小を判断し、
該輝度差が大きい時に、前記選択手段により、該第１領
域を優先的にフォーカスエリアとして選択することを特
徴とする。また、この時の輝反差の大小の判断に、ファ
ジィ推論を用いることを特徴とする。

（ホ）作用 本発明は、上述の如く溝底したので、領域内の輝度差が
大きいとき、領域内に何等かの被写体が存在するものと
判断し、この領域を優先的にフォーカスエリアとするこ
とになり、所望の被写体に焦点が合いやすくなる。

（へ）実施例 以下、図面に従い本発明の実施例について説明する。

第１図は本実施例の回路ブロック図である。

尚、第１図において、従来技術の第２図、第３図と同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。

撮像回路（４）から出力された映像信号中の輝度信号は
、焦点評価値発生回路（５０）に入力される。

焦点評価値発生回路（５０）は、第５図に示す様にカッ
トオフ周波数が、２００ＫＨｚと６００ＫＨｚと異なる
２種類のＨＰ　Ｆ　（５０）（５０ｃ）、これらのＨＰ
Ｆ（５０）（５０ｃ）出力をフィールド毎に選択して出
力する切換回路（５ｈ）、切換回路（５ｈ）出力を振幅
検波する検波回路（５ｄ）、この検波出力をディジタル
値に変換するＡ／Ｄ変換器（５ｅ）、輝度信号より同期
信号を分離する同期分離回路（５ａ）、分離された同期
信号及び固定の発振器出力に基づいて、第６図に示す様
に画面中央部に設定された比較的面積の小さな第１エリ
ア（Ａ）内に対応する輝度信号部分のＡ／Ｄ変換値の通
過のみを許容する第１ゲート開閉信号をゲート回路（５
ｆ）に、また第１エリア（Ａ）を含み、このエリアより
面積の大きな第２エリア（Ｂ）内に対応する輝度信号部
分のＡ／Ｄ変換値の通過のみを許容する第２ゲート開閉
信号をゲート回路（５０ｆ）に供給するゲート制御回路
（５０ｂ）、ゲート回路（５ｆ）（５０ｆ）から出力さ
れる各エリア内の輝度信号の高域成分のディジタル値を
１フイールドにわたって加算して結果的にディジタル積
分を為し、この積分値を１フイールド毎に夫々第１及び
第２焦点評価値（Ｖａ）（Ｖｂ）として出力し、且つ１
フイールド毎にリセットされる積算回路（５ｇ）（５０
ｇ）により溝底される。

ここで、切換回路（５ｈ）は、同期分離回路（５ａ）出
力にて１フイールド毎にＨＰ　Ｆ　（５ｃ）（５０ｃ）
出力の一方を交互に選択するため、ＨＰ　Ｆ　（５ｃ）
が選択されているフィールドでは、積算回路（５ｇ）よ
り第１エリア（Ａ）内の輝度信号のＨＰ　Ｆ　（５ｃ）
の力・７）オフ周波数である２００ＫＨｚ以上の高域成
分の１フイ一ルド分のディジタル積分値（■１）が第１
焦点評価値（Ｖａ）として出力され、同時に積算回路（
５０ｇ）より第２エリア（Ｂ）内の輝度信号の同じ＜２
００ＫＨｚ以上の高域成分の１フイ一ルド分のディジタ
ル積分値ｍ’）が第２焦点評価値（ｖｂ）として出力さ
れる。また、次のフィールドでは、第１焦点評価値（Ｖ
ａ）は第１エリア（Ａ）内の輝度信号のＨＰＦ　（５０
ｃ）のカットオフ周波数である６００Ｋ　Ｈｚ以上の高
域成分の１フイ一ルド分のディジタル積分値（Ｖ２）、
第２焦点評価値（ｖｂ）は、同じ＜　６００Ｋ　Ｈｚ以
上の高域成分のディジタル積分値（Ｖ２’）となり、以
後、同様の繰り返しとなる。

この様にして得られた第１及び第２焦点評価値（Ｖａ）
（Ｖｂ）は夫々分離回路（５１）（５２）に入力される
。

分離回路（５１）（５２）は、共に切換回路（５ｈ）で
の切換動作を１フイールド毎に切換えるために、同期分
離回路（５ａ）から発せられ、垂直同期信号を基に作成
される切換制御信号（ＳＣ）により分離タイミングが制
御され、分離回路（５１）は、第１焦点評価値（Ｖａ）
を各ＨＰＦを用いた積分値ｍ）（Ｖｌ’）に分離し、夫
々を評価値ｍ）（Ｖｌ’）として出力する。同様に、分
離回路（５２）は第２焦点評価値（Ｖｂ）を各ＨＰＦを
用いた積分値（Ｖ２）（Ｖ２’）に分離し、夫々を評価
値（Ｖ２）（Ｖ２’）として出力する。従って、評価値
ｍ）ｍ’）（Ｖ２）（Ｖ２’）はいずれも２フイールド
毎に更新されることになる。

次に評価値ｍ）（Ｖ２）は、夫々初期値メモリ（７）（
５７）、減算回路（７０）（８０）、メモリ（２４）（
５８）、相対比算出回路（２５）（５９）及び切換回路
（２０）に入力される。一方、評価値ｍ’）（Ｖ２’）
は、夫々相対比算出回路（２５）（５９）に入力される
。

初期値メモリ（７）（５７）は、合焦動作を開始させる
ために、先ずフォーカスモータ（３）の予め決められた
初期方向への回転を開始させる時点での評価値（Ｖｌ）
（Ｖ２）を保持する働きを為し、モータ（３）が前記初
期方向に回転してレンズ（１）が変位している間に、モ
ータ起動後に２フイールドが経過した時点で評価値ｍ）
（Ｖ２）が更新されるので、後段の減算回路（７０）（
８０）で、この新しい評価値から初期値メモリ（７）（
５７）の内容を減算して得られる値を、評価値（Ｖｌ）
（Ｖ２）ノ変化量（ＡＶＩ　）　（ΔＶ２）として、フ
ォーカスモータ制御回路（１００）に出力する。

メモリ（２４，）（５８）はモータ（３）起動後に得ら
れる評価値ｍ）（Ｖ２）を２フイ一ルド間保持して、後
段の相対比算出回路（２５）（５９）に入力するもので
ある。

相対比算出回路（２５）（５９）は、第１０図に示す様
に割算器（６１）、メモリ（６２）、減算器（６３）に
て溝底され、割算器（６１）では評価値ｆＶｌ’）（Ｖ
２°）が更新される毎に、メモリ（２４）（５８）に保
持されている最新の評価値（Ｖｌ）（Ｖ２）との比、Ｖ
ｌ’／Ｖｌ、Ｖ２’／Ｖ２を相対比（ｒｌ）（ｒ２）と
して算出する。

ここで、相対比（ｒｌ）は、ＨＰ　Ｆ　（５ｃ）を用り
また時の１フイ一ルド分の積分値（ｖｌ）と、ＨＰ　Ｆ
　（５０ｃ）を用いた時の積分値（Ｖｌ’）との比であ
り、被写体を同一とした時の両積分値とフォーカスリン
グ位置（レンズ位置）との関係は第７図の様になる。即
ちカットオフ周波数の高いＨＰ　Ｆ　（５０ｃ）での積
分値は急峻な山となり、カットオフ周波数の低いＨＰ　
Ｆ　（５ｃ）での積分値は緩やかな山となる。そこでこ
の相対比と被写体のボケ度合（合焦時のレンズ位置より
の移動量あるいはズレ量）との関係をグラフに示すと、
第８図に示す様な単調減少特性曲線となる。

これは、前記相対比なる状態量は、焦点評価値と同じ様
に被写体の合焦状態（ボケ度合）を表現できる関数値で
あり、比率で表現されているため一種の正規化された状
態量であり、被写体のおかれている環境の影響をあまり
受けにくい性質を有している。例えば、被写体の照度が
変化した場合に、焦点評価値の絶対値は変化するが、相
対比としては大きな変化はない。通常、上記の性質は被
写体の種類を問わぬものである故に、この相対比をボケ
度合のパラメータとして使用することが可能となる。こ
の第８図の単調減少特性曲線をレンズ位置、即ちフォー
カスリング位置に対応させると、第９図の一点鎖線の様
に合焦位置を頂点として近点及び（１）点側に略直線状
に変化する特性図が得られる。

割算器（６１）にて得られた相対比（ｒｌ）（ｒ２）は
、メモリ（６２）及び減算器（６３）に入力される。メ
モリ（６２）は入力された相対比を２フイ一ルド間保持
して遅延させて減算器（６３）に供給する働きを為し、
減算器（６３）では、割算器（６１）より得られる最新
の相対比からメモリ（６２）に保持されている前回、即
ち２フイールド前の相対比を減算し、この減算値を相対
比（ｒｌ）ｂ２）の変化分（Δｒ１）（Δｒ２）として
フォーカスモータ制御回路（１００）に出力する。尚、
この変化分（Δｒ１）（△ｒ２）は、モータの初期回転
方向が合焦方向とは反対である場合には、負の値となり
得ることは言うまでもない。

切換回路（２０）は、フォーカスモータ制御回路（１０
）から出力されるエリア切換信号（Ｓａ）によって、合
焦動作で使用するエリアを選択して両焦点評価値ｍ）（
Ｖ２）の一方を選択する。

切換回路（２０）にて選択された焦点評価値は、最大値
メモリ（６）及び第１比較器（８）に供給され、従来例
と同様に、山登り制御を実行するための信号をフォーカ
スレンズ制御回路（１００）に供給する。尚、位置メモ
リ（１３）及び第３比較器（１４）は従来例の第２図と
全く同一の動作を為す。

但し、切換回路（２０）から得られる焦点評価値は、い
ずれも２フイールド毎に更新されるものであり、山登り
動作のための第１比較器（８）の比較動作等は全て２フ
イールド毎に為される。

また、切換回路（２０）にて選択された焦点評価値は、
第４メモリ（１１）及び第４比較器（１２）にも供給さ
れ、従来例と同様に被写体変化の監視を実行する。

ズーム位置検出部（６４）は、本ビデオカメラに装着さ
れている周知のズーム用レンズを有するズーム機構の広
角乃至望遠のズーム領域に応じて、現在のレンズの焦点
距離（Ｚ）を示す信号を制御回路（１００）に出力する
。

平均輝度検出回路（６５）は、第１１図に示す様に、検
波回路（６５ａ）、Ａ／Ｄ変換回路（６５ｂ）及び積算
回路（６５ｃ）にて構成され、画面全体に対応する輝度
信号を検波回路（６５ａ）にて振幅検波し、この検波出
力をＡ／Ｄ変換回路（６５ｂ）にて逐−Ａ／Ｄ変換した
後に、積算回路（６５Ｃ）にて１フイ一ルド分のＡ／Ｄ
変換データを全て積算して、ディジタル積分し、この積
分値を画面全体の平均輝度（ＩＲ５）として制御回路（
１００）に出力する。

コントラスト検出回路（６６）は、第１３図の如く槽底
されて、第１エリア（Ａ）内の水平方向のコントラスト
を検出するものである。ここで、このコントラスト検出
回路（６６）の動作について説明する。

先ず、コントラストを検出するために、第１２図に示す
様に第１エリア（Ａ）を垂直及び水平方向に４×４で配
列された同一面積の１６個の小領域（Ｎｉｊ）（＋＋　
　ｊ＝１〜４）に細分化し、分離回路（６７）にて輝度
信号を各小領域毎に分離し、小領域毎に用意された１６
個のディジタル積分器（Ｋｉｊ）（ｉ、　　ｊ＝１〜４
）に出力する。

ディジタル積分器は、いずれも第１１図に示した平均輝
度検出回路（６５）と全く同一の槽底を有しており、各
小領域に該当する輝度信号がディジタル積分されて、積
分値（Ｆ　ｉｊ）として導出される。これらの積分１（
Ｆｉｊ）は、水平方向に並ぶ小領域の４個を１組として
、Ｍａｘ−Ｍｉｎ算出回路（Ｌｉ）（ｉ＝１〜４）に入
力される。即ち、積分Ｍ（Ｆｌｌ）（ｊ　＝１〜４）は
、Ｍａｘ−Ｍｉｎ算出回路（Ｌｌ）に、以下、同様に積
分値（Ｆ　＊＋）（Ｆ　ｉｔン（Ｆ　４１）は夫々Ｍａ
ｘ−Ｍｉｎ算出回路（Ｌ　１）（Ｌ　＊）（Ｌ、）に入
力される。

Ｍａｘ−Ｍｉｎ算出回路（Ｌ　ｉ）は、水平方向に並ぶ
小領域の４個の積分値の中の最大値と最小値を選択し、
（最大値−最小値）の減算を為して、この減算値（Ｇ　
ｉ）を後段の最大値検出回路（６８）に出力する。

最大値検出回路（６８）は４行分の減算１ｉｔ（Ｇｉ）
の中の最大のものを取り出す働きを為し、この最大値を
コントラスト（△Ｅｌ）として出力する。従って、結局
、コントラスト（△Ｅｌ）は、１フイ一ルド分について
の第１エリア（Ａ）の水平方向の輝度差が最も大きい行
の輝度差自体のディジタル値に相当することになる。

フォーカスモータ制御回路（１００）は、第１比較器（
８）及び第３比較器（１４，）出力に基づいて、従来例
と同様に山登りの合焦動作を実行し、第４比較器（１２
）出力に基づいて、従来例と同様に被写体変化の監視動
作を実行する。また、減算回路（７０）（８０）からの
出力、即ち、評価値（Ｖｌ）（Ｖ２）の初期値からの変
化量（Δ■１）（ΔＶ２）、相対比算出回路（２５）（
５９）からの出力、即ち第１エリア（Ａ）についての評
価ｆｉｎ）、各エリアの相対比（ｒｌ）（ｒ２）の初期
値がらの変化分（Δｒ１）（Δｒ２）、コントラスト検
出回路（６６）からの出力、即ち第１エリア（Ａ）内の
輝度のコントラスト（△Ｅｌ）の５種類のデータに基づ
いて合焦点の方向をファジィ推論にて決定すると共に、
分離回路（５１）から出力される評価値（ｖｌ）、平均
輝度検出回路（６５）からの出力、即ち画面全体の平均
輝度（ＩＲ５）、ズーム位置検出回路（６４）がらの出
力、即ち現在の焦点距離（Ｚ）及びコントラスト（△Ｅ
ｌ）の４種類のデータに基づいてエリアの選択ファジィ
推論にて実行している。

次に上述のファジィ推論による方向制御及びエリア選択
のための処理について詳述する。

先ず方向判別処理は、第２０図の如きフローチャートに
より実行され、この時に使用されるファジィ推論は、評
価値（ｖｌ）、変化量（ΔＶ１）（ΔＶ２）、変化分（
△ｒｌ）及びコントラスト（△Ｅｌ）を入力変数し、結
論部としてＯ乃至ｌの値をとり、大なる時に合焦点の方
向を現在のレンズの進行方向とし、小なる時に逆方向と
するパラメータ（ｄｉ）としている。

ここでルールは、 ［ルール（１）］ ｒｉｆΔＶ１が大きいａｎｄΔｒ１が大きいｔｈｅｎ　
ｄ＋＝１．ＯＪ ［ルール（２）コ ｒｉｆ△ｖ１が大きいａｎｄ△ｒ１が大きくないｔｈｅ
ｎ　ｄ＊＝ｏ、７Ｊ ［ルール（３）コ ｒｉｆＶｌが小さいａｎｄ△ｖ２が小さいａｎｄ△Ｅ１
が小さい ｔｈｅｎ　ｄｓ＝０．２４ と設定されている。

次に前記各ルールについて説明する。

［ルール（１）］は、第１１図（ａ）（ｂ）の如きメン
バーシップ関数で定義されている。第１４図（ａ）は、
「Δｖ１が大きい」というルール（１）の条件（１）の
メンバーシップ値を示し、入力変数である変化量（ΔＶ
ｌ）に対するメンバーシップ関数であり、変化量（ΔＶ
ｌ）が大きくなるにつれてメンバーシップ値（ｕ　、、
）が大きくなる単調増加直線を含む関数であり、この関
数より変化量（△Ｖｌ）に応じたメンバーシップ［（Ｕ
　、、）が求まる。

第１４図（ｂ）は「△ｒ１が大きいＪというルール（１
）の条件（２）のメンバーシップ値を示し、入力変数で
ある変化分（Δｒｌ）に対するメンバーシップ関数であ
り、変化分（Δｒｌ）が大きくなるにつれてメンバーシ
ップ値（ｕ　、、）が大きくなる単調増加直線を含む関
数であり、この関数より変化分（Δｒｌ）に応じたメン
バーシップＭ（ｕ　、＝）が求まる。

ルール（１）は、第１エリア（Ａ、）内の焦点評価値及
び相対比が共に増加した場合を考慮したもので、この場
合には、現在のレンズ（１）の移動方向に合焦点がある
可能性が高いので、第１エリア（Ａ）を選択する様に、
結論部（ｄｌ）はｄ、＝１と設定されている。

［ルール（２）］は、第１１図（ａ）（ｂ）の如きメン
バーシップ関数で定義されている。第１５図（ａ）は「
△Ｖｌが大きいｊというルール（２）の条件（１）のメ
ンバーシップ値を示し、入力変数である変化量（△Ｖｌ
）に対するメンバーシップ関数であり、これよりメンバ
ーシップ値（ｕ　、、）が求まる。

第１５図（ｂ）は「Δｒ１が大きくない」というルール
（２）の条件（２）のメンバーシップ値を示し、変化分
（Δｒｌ）が大きくなるにつれてメンバーシップ値（Ｕ
、）が小さくなる単調減少直線を含む関数であり、この
関数より変化分（Δｒｌ）に応じたメンバーシップ値（
ｕ　、、）が求まる。

ルール（２）は焦点評価値と相対比の変動傾向が異なる
場合で、合焦点が現在のレンズ移動方向とは反対方向に
ある可能性もあるとして、結論部（ｄ、）はｄ、よりも
若干小さいｄ、＝０．７に設定されている。

［ルール（３）］は、第１１図（ａ　）（ｂ　）（ｃ　
）の如きメンバーシップ関数で定義されている。第１６
図（ａ）はｒＶｌが小さい」というルール（３）の条件
（１）のメンバーシップ値を示し、評価Ｍ（■１）が大
きくなるにつれてメンバーシップ値（Ｕ　、、）が小さ
くなる単調減少直線を含む関数であり、この関数より評
価値（■１）に応じたメンバーシップ値（ｕ　、、）が
求まる。

第１６図（ｂ）は「Δｒ２が小さい」といらルール（３
）の条件（２）のメンバーシップ値を示し、変化量（Δ
Ｖ２）が大きくなるにつれてメンバーシップ値Ｃｕ　、
、）が小さくなる単調減少直線を含む関数であり、こい
関数より変化量（ΔＶ２）に応じたメンバーシップ値（
Ｕ、）が求まる。

第１６図（Ｃ）は「△Ｅ１が小さい」というルール（３
）の条件（３）のメンバーシップ値を示し、コントラス
ト（△Ｅｌ）が大きくなるにつれてメンバーシップ値（
ｕｓｓ）ガ小さくなる単調減少直線を含む関数であり、
この関数よりコントラスト（△Ｅｌ）に応じたメンバー
シップ値（ｕ　、、）が求まる。

ルール（３）は、第１エリア（Ａ）で焦点評価値が低く
て変化を取り出せない場合を考慮し、この時、第１エリ
ア（Ａ）のコントラストが小さければ第１エリア（Ａ）
に合焦の対象となる被写体が存在しないものとして、第
２エリア（Ｂ）の焦点評価値の変化で方向を決めること
とし、この第２エリア（Ｂ）での焦点評価値の変化量が
負の場合に、合焦点が現在のレンズの移動方向とは反対
方向にある可能性が高いとして、レンズ移動方向を反転
させ易くするために、結論部（ｄ３）はｄ３＝０．２と
低く設定されている。

上述の各ルールより方向判別のパラメータ（Ｄ）を算出
して、最終的にこのパラメータより方向を決定する方向
判別処理について１２０図のフローチャートを用いて説
明する。

Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（１００）にて各メンバーシップ値（
Ｕ、）（ｉ、ｊ：整数〉が各入力変数に応じて求まると
、次にＳ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（１０１）にて各ルールについ
ての各メンバーシップ値の最小のものが、各ルールの成
立度（Ｕ＋）として算出される。例えば、ルール（１）
については、第１４図によりｕ＋＋＞ｕ＋ｔであるため
成立度（Ｕｌ）はＵ＋＝ｕ＋ｔとなり、ルール（２）に
ついては第１５図より、ｕ　、、＞　ｕ　ｔｓとなるの
で、成立度（ＵりはＵｓ＝ｕｔｔとなり、更にルール（
３）については、第１５図よりｕ　ｓｌ＜　ｕ　ｓｓ＜
　ｕ　１！となるので成立度（Ｕ、）はＵ　２　＝　ｕ
　３１となる。

こうして得られた各ルールの成立度（Ｕ、）を基に、Ｓ
　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（１０２）にて方向判別用のパラメータ
（Ｄ）が次式 により算出される。この式（１）は各ルールの成立度で
各結論部を加重平均するこを意味している。

Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（１０３）では得られたパラメータ（
Ｄ）により方向を決定し、具体的にはＤ≧０．５ならば
現在のレンズ移動方向に合焦位置があるので現行の方向
を維持させる様にモータ（３）の駆動を制御する制御指
令を発し、Ｄ＜０．５ならば現在の方向とは逆方向に合
焦位置があるので、直ちにモータ（３）を反転させる制
御指令をフォーカスモーフ駆動回路（３１）に発する。

この様にして、５つの要因を考慮した上で、高精度な合
焦点の方向判別が為され、この判別方向にモータ（３）
を回転させてレンズを移動させつつ前述の山登り合焦動
作が実行される。

次にエリア選択処理は、第２１図の如きフローチャート
により実行され、この時に使用されるファジィ推論は、
焦点評価値（ｖｌ）、コントラスト（△Ｅｌ）、焦点距
離（Ｚ）及び平均輝度（ＩＲ５）を入力変数とし、結論
部として０乃至１の値をとり、小なる時に第１エリア（
Ａ）、大なる時に第２エリア（Ｂ）を使用することを意
味するメンバーシップ値（ａ、）を設定している。

ここでルールは、 ［ルール（４）］ ｒｉｆ　（Ｖｌ）が大きい ｔｈｅｎ　　ａｌ　：　ｏ、　０」 ［ルール（５）］ ｒｉｆ　（Ｖｌ）が中くらいａｎｄ（ＩＲ３）が小さい
ｔｈｅｎ　ａｔ＝ｏ、８」 ［ルール（６）］ ｒｉｆ　（Ｖｌ）が小さいａｎｄ　（△Ｅｌ）が大きい
ａｎｃｌ（Ｚ）が小さくない ｔｈｅｎ　ａｓ＝０．３．１ 次に前記各ルールについて説明する。

［ルール（４）］は第１７図の如きメンバーシップ関数
で定義され、この第１７図は、「■１が大きい」という
ルール（４）の条件（１）のメンバーシップ値を示し、
焦点評価値（ｖｌ）に対するメンバーシップ関数であり
、評価値（■１）が大きくなるにつれてメンバーシップ
値（ｕ　、、）が大きくなる単調増加直線を含む関数で
あり、この関数より評価１ｆ（Ｖｌ）に応じたメンバー
シップ値（ｕ　、、）が求まる。

ルール（４）は、焦点評価値（Ｖｌ）が大きい場合には
、第１エリア（Ａ）に被写体が存在するものとしてエリ
ア（Ａ）を優先させるために、結論部（ａｌ）はａ＋＝
０．０に設定される。

［ルール（５）コは、第１８図（ａ）（ｂ）の如きメン
バーシップ関数で定義されている。第１８図（ａ）はｒ
（Ｖｌ）が中くらい」というルール（５）の条件（１）
のメンバーシップ値を示し、評価値（Ｖｌ）が所定値で
メンバーシップ値が最大となる山型の関数であり、この
関数より評価値（■１）に応じたメンバーシップ値（ｕ
、、）が求まる。

第１８図（ｂ）はｒ（ＩＲ５）が小さい」というルール
（５）の条件（２）のメンバーシップ値を示し、平均輝
度（ＩＲ５）が大きくなるにつれてメンバーシップ１ｆ
ｆ（ｕｉｓ）が小さくなる単調減少直線を含む関数であ
り、この関数より平均輝度（ＩＲ３）に応じたメンバー
シップ値（ｕ　、、）が求まる。

ルール（５）は、第１エリア（Ａ）での焦点評価値（ｖ
ｌ）が余り大きくなく、且つ画面の平均輝度が暗い場合
を考慮し、この時映像信号のＳ／Ｎ比が悪く焦点評価値
の信頼性が低いので、より多くの情報を取り込むために
、フォーカスエリアとして第２エリア（Ｂ）が優先され
易い様に、結論部（ａ４）はａ＊＝０．８に設定されて
いる。

［ルール（６）］は、第１１図（ａ　）（ｂ　）（ｃ　
）の如きメンバーシップ関数で定義され、第１９図（ａ
）はｒ（Ｖｌ）が小さい」というルール（６）の条件（
１）のメンバーシップ値を示し、評価値（■１）が大き
くなるにつれてメンバーシップ値が減少する単調減少直
線を含む関数であり、この関数より評価値（■１）に応
じたメンバーシップ値（Ｕ、）が求まる。

第１９図（ｂ）は「（ΔＥｌ）が大きい」というルール
（６）の条件（２）のメンバーシップ値を示し、コント
ラスト（△Ｅｌ）が大きくなるにつれてメンバーシップ
値（Ｕ、）が大きくなる単調増加直線を含む関数であり
、この関数よりコントラスト（ΔＥｌ）に応じたメンバ
ーシップ値（Ｕ、）が求まる。

第１９図（Ｃ）は「（２）が小さくない」というルール
（６）の条ｆ’ｔ−（３）のメンバーシップ値を示し、
焦点距離（Ｚ）が大きくなるにつれてメンバーシップ値
（ｕ　、、）が大きくなる単調増加直線を含む関数であ
り、この関数より焦点距離（Ｚ）に応じたメンバーシッ
プ値（ｕｏ）が求まる。

ルール（６）は、第１エリア（Ａ）の焦点評価値が小さ
いが、第１エリア（Ａ）内のコントラストが高い場合を
考慮しており、焦点距離が短く被写界深度が深い場合を
除いて、ぼけているがあるいは何らかの被写体が存在す
るものとして第１エリア（Ａ）が比較的優先され易い様
に、結論部（ａ６）はａ６＝０．３に設定されている。

上述の各ルールよりエリア選択のパラメータ（Ｙ）を算
出して、最終的にこのパラメータよりエリア選択するエ
リア選択処理について第２１図のフローチャートを用い
て説明する。

Ｓ　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２００）！：ｌ：て入力変数の値と
メンバーシップ関数からルール（１）の条件（ｊ）（ｉ
＝４〜６、　　Ｊ＝１　　ｏｒ　２　　ｏｒ　３）のメ
ンバーシップ値（ＵＩ）が求められると、次にＳ　Ｔ　
Ｅ　Ｐ　（２０１）にて各ルールについての各メンバー
シップ値の最小のものが各ルールの成立度（Ｕ　ｉ）と
して算出される。

例えば、ルール（４）については成立度（Ｕ４〉はＵ。

＝ｕ４１となり、ルール（５）については第１８図より
、ｕ　、、＜　ｕ　ｓｔとなるので、成立度（Ｕ、）は
Ｕ、＝Ｌ１ｇ＋となり、更にルール（６）については第
１９図よりｕ　ａｔ＜　ｕ　ａｘ＜　ｕ　ｉｓとなるの
で成立度（Ｕ６）はＵ。

＝ｕ、１となる。

こうして得られた各ルールの成立度（Ｕ、）を基に、Ｓ
　Ｔ　Ｅ　Ｐ　（２０２）にてエリア選択用のパラメー
タ（Ｙ）が次式 により算出される。この式は各ルールの成立度で各結論
部を加重平均するこを意味している。ＳＴＥ　Ｐ　（２
０３）では得られたパラメータ（Ｙ）によりエノアを選
択し、具体的にはＹ≧０．５ならばフォーカスエリアと
して第２エリアＣＢ）を選択し、Ｙ〈０，５ならば第１
エリア（Ａ）が選択される。

この様にして、４つの要因を考慮した上で、高精度なエ
リア選択が為され、これに対応した焦点評価値にて山登
り合焦動作を実行するために、切換回路（２０）による
焦点評価値の選択が為される。

尚、このエリア切換処理は、合焦動作及び合焦点到達後
の被写体変化の監視動作中も実行される。また、実際に
エリアの切換えが為された直後には、切換回路（２０）
から得られる焦点評価値に一時的に大きな変動が生じる
ので、この変動による誤動作を抑えるために、山登り合
焦動作及び被写体変化の監視動作に際して、第１及び第
４比較器（８）（１２）での比較動作は同一比較結果が
連続して３回得られた時にのみ、この比較結果を有効と
して出力する様に溝底されている。

また、領域の分割、ルールなどは、本実施例に限るもの
ではない。又、本実施例の動作が、マイクロコンピュー
タを用いて、ソフトウェア的に実行できることは言うま
でもない。

（ト）発明の効果 上述の如く、本発明によれば、フォーカスエリアに被写
体が存在しない状態と、大きくぼけた被写体が存在する
場合の識別が可能となる。

更に、この判断に輝度差を初めとする他の要素を含めた
ファジィ推論を用いることにより、より精度の高いフォ
ーカスエリアの切換えが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図乃至第２１図は本発明の一実施例に係り
、第１図は全体の回路ブロック図、第４図は山登り合焦
動作の説明図、第５図、第１０図、第１１図、第１３図
は要部回路ブロック図、第６図はエリア設定の説明図、
第７図はレンズ位置と焦点評価値との関係図、第８図は
相対比とボケ度合の関係図、第９図はレンズ位置と焦点
評価値及び相対比との関係図、第１２図はエリア分割の
説明図、第１４図、第１５図、第１６図、第１７図、第
１８図、第１９図はメンバーシップ関数を示す図、第２
０図、第２１図はフローチャートを示す図である。また
、第２図、第３図は従来例の回路ブロック図である。 （１）・・・レンズ、（５０）・・・焦点評価値発生回
路、（２０）・・・切換回路、（１００）・・・フォー
カスモータ制御回路、（４）・・・撮像回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画面内に設定された複数の領域の１つをフォーカ
   スエリアとして選択する選択動作を為す選択手段と、 該フォーカスエリア内の輝度信号の高域成分の量を焦点
   評価値として取り出す焦点評価値検出手段と、 該焦点評価値が極大となる位置に撮像系を駆動すること
   で合焦動作を行うフォーカス制御手段と少なくとも前記
   複数の領域の中の１個の領域の輝度差に応じて、前記選
   択動作を制御することを特徴とするオートフォーカス装
   置。
2. （２）画面中央に設定された第１領域と、該第１領域を
   含み該第１領域より面積が大きな第２領域のいずれかを
   フォーカスエリアとして選択する選択手段と、 該フォーカスエリア内の輝度信号の高域成分の量を焦点
   評価値として取り出す焦点評価値検出手段と、 該焦点評価値が極大となる位置に撮像系を駆動すること
   で合焦動作を行うフォーカス制御手段と該第１領域内の
   輝度差の大小を判断し、該輝度差が大きい時に、前記選
   択手段により、該第１領域を優先的にフォーカスエリア
   として選択することを特徴とするオートフォーカス装置
   。
3. （３）輝度差の大小の判断に、ファジィ推論を用いるこ
   とを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。