JPH07112253B2

JPH07112253B2 - オートフオーカスビデオカメラ

Info

Publication number: JPH07112253B2
Application number: JP62251151A
Authority: JP
Inventors: 正一吉居
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1995-11-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH0193962A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、撮像映像信号を用いて合焦動作を為すオート
フオーカス機構及びズーム機構を有するビデオカメラ及
び電子スチルカメラに関する。

（ロ）従来の技術ビデオカメラのオートフオーカス装置において、撮像素
子からの映像信号自体を焦点制御状態の評価を用いる方
法は、本質的にパララツクスが存在せず、また被写界深
度の浅い場合や遠方の被写体に対しても、正確に焦点が
合せられる等優れた点が多い。しかも、オートフオーカ
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。

この方式でのオートフオーカス回路は、基本的には特開
昭60−103776号公報（H04N5/232）に開示される様な山
登りサーボ方式と呼ばれる制御方法にてフオーカスモー
タを制御する。即ち、撮像映像信号の高域成分を評価値
として検出し、この評価値を１フイールド前のものと常
時比較し、極大値をとる様に常にフオーカスモータを微
小振動させ続けるものである。

また、実開昭60−135712号（G02B7/11）に見られる様に
フオーカスレンズを支持するフオーカスリングを一方向
に駆動して評価値が増加傾向から減少傾向に転じる点を
極大点として、この点にフオーカスリングを戻して停止
させるものもある。

更に一旦フオーカスレンズが極大点に停止した後に、被
写体が動くとこれに伴って焦点評価値に変動が生じるた
め、ある閥値を予め設定し、この閥値を越える程に焦点
評価値に変動が生じた時には、フオーカスモータを再起
動せしめることにより被写体の動きに追従したオートフ
オーカスが可能となる。

一方、通常のビデオカメラには、望遠から広角まで焦点
距離を連続的に変化させ得るズームレンズの移動を為す
ズーム機構が装着されている。

このズーム機構において、その被写体深度は各ズーム領
域、即ち変倍レンズであるズームレンズが望遠から広角
間のいずれの位置にあるかによって異なることは一般に
知られている。即ちズームが広角であれば被写界深度が
深くなり、ズームが望遠であれば被写界深度が浅くな
る。ここで被写界深度が深いということは、ピントを合
わせた点から被写体が前後に多少移動しても合焦点状態
が維持され易いことを意味し、浅ければ合焦点状態の維
持が難しいことを意味する。

（ハ）発明が解決しようとする問題点前述の如き被写体の動きを焦点評価値の変化として検出
可能な山登り方式のオートフオーカス機構と、前述の如
き通常のズーム機構を併せ持つビデオカメラにおいて
は、停止しているか或いはそれに近い状態で被写界深度
内に在り、且つピンボケの認識されないレベルの被写体
に対して、ズーミングに伴う画角変化及びＦ値（レンズ
の明るさを表す尺度）の変化により焦点評価値に変化が
生じ、これが閥値を越える場合にフオーカスモータが再
起動してしまう。この様にピンボクが認識されないにも
拘らず、ズーミング中に合焦動作が実行されると、ズー
ミングとフオーカシングの双方による画角変化の相乗結
果により、見かけ上ズームスピードが変化して滑らなか
ズーム画面が得られない。

（ニ）問題点を解決するための手段撮像素子より得られる撮像輝度信号のうち画面中央に設
定される中央サンプリングエリアにおける高域成分レベ
ルを第１評価値とし、前記撮像輝度信号のうち前記中央
サンプリングエリアの周辺に設定された周辺サンプリン
グエリアにおける高域成分レベルを第２評価値とし、前
記第２評価値の変化に応じて、あるいは前記第１評価に
対する前記第２評価値の相対的変化に応じてズーム動作
中での合焦動作を禁止せしめることを特徴とする。

（ホ）作用本発明は上述の如く構成したので、ズーム動作に伴う画
角の変化が、合焦動作に影響を及ぼす事が防止される。

（ヘ）実施例以下。図面に従い本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路ブロック図である。フ
オーカスレンズ（１）によって結像した画像は、撮像素
子を含む撮像回路（４）によって撮像信号となり、この
映像信号中の輝度信号がゲート回路（20）（21）及び同
期分離回路（22）に入力される。輝度信号より同期分離
回路（22）によって分離された垂直及び水平同期信号
は、第２図の如く画面の中央に長方形の領域に対応する
中央サンプリングエリア（E₁）、及びその周辺の周辺サ
ンプリングエリア（E₂）を設定するためにゲート制御回
路（23）に入力される。

ゲート制御回路（23）は、垂直同期信号、水平同期信号
及び固定の発振器出力に基いて、中央及び周辺サンプリ
ングエリア（E₁）（E₂）を設定し、中央サンプリングエ
リア（E₁）の領域のみの輝度信号の通過を許容するゲー
ト開閉信号（GC₁）ゲート回路（21）に供給し、周辺サ
ンプリングエリア（E₂）の領域のみの輝度信号の通過を
許容するゲート開閉信号（GC₂）をゲート回路（20）に
供給する。

ゲート回路（21）によって中央サンプリングエリアの領
域内に対応する輝度信号のみが、高域通過フイルタ（HP
F）（24）を通過して高域成分のみが分離され、次段の
検波回路（25）にて振幅検波される。この検波出力は積
分回路（26）でフイールド毎に積分されて、A/D変換回
路（27）にてデイジタル値に変換されて、第１メモリ
（28）に保持される。従って、第１メモリ（28）には、
ゲート回路（21）及びこれより後段の回路にて構成され
る第１評価値発生回路（29）にて作成される中央サンプ
リングエリア（E₁）における高域成分の１フイールド分
の積算値が、第１評価値（S₁）として保持されることに
なる。

同様にゲート制御信号（GC₂）を受けてゲート回路（2
0）は周辺サンプリングエリア（E₂）の領域のみの輝度
信号の通過を許容し、以下、HPF（30）、検波回路（3
1）、積分回路（32）、A/D変換回路（33）にて構成され
る第２評価値発生回路（34）を経て周辺サンプリングエ
リア（E₂）における輝度信号の高域成分の１フイールド
分の積算値が、第２メモリ（35）に第２評価値（S₂）と
して保持されることになる。尚、第１及び第２評価値発
生回路（29）（34）の各構成要素の各特性は、全く同一
に設定されている。例えばHPF（24）（30）のカツトオ
フ周波数は、共に500KHzである。また、第１、第２メモ
リ（28）（35）各データは１フイールド毎に更新される
ことになる。

第１評価値発生回路（29）から出力される第１評価値
（S₁）は、第１メモリ（28）に保持されると共に、以下
に述べるオートフオーカス動作の為の焦点評価値として
用いられる。

オートフオーカス動作開始直後に、最初の第１評価値、
即ち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、フオーカスモータ制御回
路（10）は、フオーカスモータ（３）を予め決められた
方向に回転させ第２比較器（９）出力を監視する。第２
比較器（９）は、フ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。

フオーカスモータ制御回路（フオーカスレンズ移動手
段）（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フオーカスモータ（フオー
カスレンズ移動手段）（３）を回転せしめ、現在の焦点
評価値が初期の評価値よりも、予め設定された変動幅よ
りも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に比べ
て、上記変動幅よりも小であるという出力がなされた場
合にはフオーカスモータ（３）の回転方向を逆にして、
第１比較器（８）の出力を比較する。

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焦点評価値を比較
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１モード）、上記予め設定した第１の閥
値以上に減少した（第２モード）の２通りの比較信号
（SIG₁）（SIG₂）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
焦点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）はフオーカスモータ（３）の位置を指示するモー
タ位置信号を受けて、モータ位置を記憶するモータ位置
メモリであり、最大値メモリ（６）と同様に第１比較器
（８）の出力に基づいて、焦点評価値が最大値となった
時のモータ位置を常時保持する様に更新される。

フオ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オーカスモータ
（３）を回転させながら、第１比較器（８）出力を監視
し、焦点評価値のノイズによる誤動作を防止するため
に、第１比較器（８）出力にて現在の焦点評価値が最大
評価値に比して上記予め設定された第１の閥値より小さ
いという第２モードが指示されると同時にフオーカスモ
ータ（３）は逆転される。この逆転後、モータ位置メモ
リ（13）の内容と、現在のモータ位置とが第３比較器
（14）にて比較され、一致した時に、フオーカスリング
（２）が焦点評価値の極大点に戻ったとしてフオーカス
モータ（３）を停止させる様にフオーカスモータ制御回
路（10）は機能する。同時にフオ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。第１メモリ
（28）の第１評価値（S₁）は、遅延回路（36）減算回路
（37）、再起動決定回路（38）に入力される。ここで遅
延回路（36）は第１評価値（S₁）を１フイールド分遅延
させるものであり、減算回路（37）は現フイールドの第
１評価値（S₁）から１フイールド前の第１評価値（S
S₁）を減算した値の絶対値である変動値（△S₁）（△S₁
＝S₁−SS₁）を算出する。同様に第２メモリ（35）の第
２評価値（S₂）は、遅延回路（39）、減算回路（40）、
再起動決定回路（38）に入力され、現フイールドの第２
評価値（S₂）から遅延回路（39）出力である１フイール
ド前の第２評価値（SS₂）を減算した値の絶対値である
変動値（△S₂）（△S₂＝S₂−SS₂）を算出する。

（38）はフオーカスモータ制御回路（10）によるオート
フオーカス動作が終了して、レンズ停止信号（LS）が発
せられると同時に第１、第２メモリ（28）（35）の第
１、第２評価値（S₁）（S₂）と、減算回路（37）（40）
の出力である変動値（△S₁）（△S₂）及びズームモータ
（61）が駆動しているか否かを判別する判別信号（ZS）
に基いて、被写体が動いて変化したか否かを検知し、一
旦停止状態にあるフオーカスモータ（３）を再起動せし
めるか否かを決定する再起動決定回路である。ここでズ
ームモータ（61）は、シスコン（図示省略）からの指令
に基いて、ズームレンズを支持するズームリング（62）
をギアを介して回転させ、ズームレンズを進退させて広
角から望遠まで、焦点距離を連続的に変え得る。

次に第３図のフローチヤートに基いて再起動決定回路
（38）の動作を説明する。ズームモータ（61）が非作動
時には、中央及び周辺サンプリングエリア（E₁）（E₂）
を加えた全エリアにおける評価値の変動にて被写体の動
きを監視しているので、第１評価値の変動値（△S₁）と
第２評価値の変動値（△S₂）の和が予め設定された閥値
（Ｌ）を越えるか否かを検出し、この閥値（Ｌ）を越え
た時に被写体が変化したとして、フオーカスモータ制御
回路（10）は再起動指令（RS）を発する。フオーカスモ
ータ制御回路（10）はこの再起動指令を受けると再びフ
オーカスモータ（３）をいずれかの方向に回転せしめ、
既述のオートフオーカス動作を最初からやり直す。

次に判別信号（ZS）によりズーム中であると判断され時
について述べると、ピント外れによる評価値の変化は主
に中央サンプリングエリア（E₁）にて発生するので、周
辺サンプリングエリア（E₂）では、ズーミングによる評
価値変化の監視用として機能する。ズーミングによる評
価値の変化は、一般にボケが認識される程度のピント外
れによる評価値の変化に比べて小さい。そこでズーミン
グ中ではない通常時での評価値変化率（変化率＝変化値
／評価値）に基ずく再起動レベルをａ、ズーミング中の
変化率の再起動レベルをｂとすると、ａ＜ｂとしてズー
ミング中のボケの許容量を大きく設定しておく。

ズーミング中は被写体が静止していても、第１、第２評
価値（S₁）（S₂）は変化するが、△S₁/S₁、△S₂/S₂は共
に小さく且つ同程度の値であるため、再起動指令（RS）
は発せられない。

ズーミング中に被写体のピント外れが発生した場合に
は、△S₁/S₁≫△S₂/S₂である。そこでズーミング中のオ
ートフオーカス動作の再起動条件が以下の様に設定され
る。

△S₁/S₁≧ｂ、△S₂/S₂≧ｂこの場合には、第１・第２評価値（S₁）（S₂）の変化率
が、ズーミング中の再起動レベルを越えているので当
然、再起動指令（RS）は発せられる。

△S₂/S₂＜b,△S₁/S₁−△S₂/S₂≧Ｃこの場合には、第２評価値（S₂）の変動率は再起動レベ
ル以下ではあるが、両評価値の変化率の差が予め設定さ
れた許容レベル（Ｃ）を越えており、即ち被写体の動き
はズーミング中において常に中央サンプリングエリア
（E₁）内で生じ、周辺サンプリングエリア（E₂）内に影
響しない場合には、第２評価値（S₂）の評価値変化では
被写体の動きは監視できないため、変化率の差を演算
し、中央サンプリングエリア（E₁）の評価値の変化から
ズーミングによる変化分を削除したものが、ピントずれ
と認識されない限界値（Ｃ）を越えた時に再起動指令
（RS）が発せられる。

上述のの条件により、第２評価値（S₂）自体を用い
てズーミングによる評価値変化か否かを判別し、更にズ
ーミングによる評価値変化と判別されても、両評価値の
変化率の差から画面中央での被写体のピント外れの有無
が判別されることになり、の条件のいずれかが満足
された時に再起動指令（RS）が発せられる。

尚、本実施例において、山登り方式のオートフオーカス
動作に際して、中央サンプリングエリア（E₁）による第
１評価値（S₁）を焦点評価値として利用しているが、焦
点評価値を取り出すためのフオーカスエリアを別途設け
ることも可能であることは言うまでもない。

第３図は上述の第１図の回路ブロックの動作を、ソフト
ウェア的に処理する場合のフローチヤートである。

（ト）発明の効果上述の如く本発明によれば、山登り方式のオートフオー
カス動作において、ズーミングによる評価値の変化と被
写体の動きによる評価値の変化が識別でき、不用意なオ
ートフオーカス動作を制御し、滑らかで見やすいズーム
画面を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は全て本発明の一実施例に係り、第１図は回路ブロ
ック図、第２図はサンプリングエリアの設定説明図、第
３図はフローチヤートである。（E₁）……中央サンプリングエリア、（E₂）……周辺サ
ンプリングエリア、（S₁）……第１評価値、（S₂）……
第２評価値、（29）……第１評価値発生回路、（34）…
…第２評価値発生回路、（61）……ズームモータ、
（３）……フオーカスモータ（フオーカスレンズ移動手
段）、（10）……フオーカスモータ制御回路（フオーカ
スレンズ移動手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子より得られる撮像輝度信号のうち
の画面中央に設定される中央サンプリングエリアにおけ
る高域成分レベルを第１評価値として出力する第１評価
値発生手段と、前記撮像輝度信号のうちの前記中央サンプリングエリア
の周辺に設定された周辺サンプリングエリアにおける高
域成分レベルを第２評価値として出力する第２評価値発
生手段と、望遠及び広角間のズーム動作を為すズーム機構と、合焦位置にフォーカスレンズを移動させる合焦動作を為
すフォーカスレンズ移動手段と、前記第２評価値の変化に応じて、あるいは前記第１評価
値に対する前記第２評価値の相対的変化に応じてズーム
動作中での合焦動作を禁止せしめる合焦動作禁止手段
と、を具備することを特徴とするオートフォーカスビデオカ
メラ。