JPH07298120A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体や環境の状況に影響されず、且つ被写
体の変化については迅速にかつ確実に検出することがで
き、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安定
に合焦させることができる自動焦点調節装置を提供する
ことにある。 【構成】 撮像信号中より焦点状態に応じて変化する所
定の焦点信号の最大値を輝度差成分の最大値で補正する
補正手段と、焦点調節手段を所定の周期で振動させると
ともに、該振動に応じた前記焦点信号の変化から前記焦
点方向を判定する方向判定手段と、前記方向判定手段の
出力と、前記補正手段の出力に基づいて、前記焦点調節
手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記補正手段
によつておおよその合焦度を得、これを方向判定手段に
よるフオーカスレンズのウオブリング動作で得た合焦度
と合わせて合焦判定及び焦点調節を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に用い
て好適な映像信号を用いた自動焦点調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ビデオカメラ等の映像機器に
用いられている自動焦点調節装置としては、ＣＣＤ等の
撮像素子から得られる映像信号中の高周波成分を抽出
し、この高周波成分が最大となるようにフオーカシング
レンズを駆動して焦点調節行う、いわゆる山登り方式が
知られている。

【０００３】このような自動焦点調節方式は、焦点調節
用の赤外線や超音波を発射する発信器、受信機、特殊な
光学部材が不要であり、また被写体像の鮮鋭度に基づい
て焦点検出を行っているため、被写体が遠くでも至近で
も、距離によらずに正確にピントを合わせることができ
る等の長所を有する。

【０００４】図１４はこの種の映像信号を用いた自動焦
点調節方式の一例を示すものである。同図において、１
はフオーカシングレンズであって、レンズ駆動用モータ
５７によって光軸方向に移動することにより、焦点合わ
せを行う。

【０００５】このレンズを通った光は、撮像素子３の撮
像面上に結像されて電気信号に光電変換され、映像信号
として出力される。この映像信号は、２重相関サンプリ
ング／ＡＧＣ回路（ＣＤＳ／ＡＧＣと称す）４でサンプ
ルホールドしてから所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変
換器５でデジタル映像データへと変換され、カメラのプ
ロセス回路へ入力されて、標準テレビジヨン信号に変換
されると共に、バンドパスフイルタ（以下ＢＰＦ）１０
０へと入力される。

【０００６】ＢＰＦ１００では、映像信号中の高周波成
分を抽出し、ゲート回路１０１で画面内の焦点検出領域
に設定された部分に相当する信号のみを抜き出し、ピー
クホールド回路１０２で垂直同期信号の整数倍に同期し
た間隔でピークホールドを行う。

【０００７】以後このピークホールドされた値をＡＦ評
価値Ｓ２０と呼ぶ。このＡＦ評価値Ｓ２０をもとに、モ
ータ速度判定回路１０４では、合焦度に応じたフォーカ
シング速度を設定する。すなわち大ボケ時には速く、小
ボケ時には遅くなるように、モータドライバ５６に指示
してモータ速度を可変する。

【０００８】また、モータ方向判定回路１０３では、Ａ
Ｆ評価値が増加する方向にモータ駆動方向を設定する。
以上の動作を連続して行うことにより、いわゆる山登り
制御が行われる。

【０００９】しかしながら、上述の山登り制御によれ
ば、フオーカスレンズが移動していないと、前ピン，後
ピンの判定を行うことができず、フオーカシングレンズ
が一旦停止してしまうと、レンズ駆動方向がわからなく
なり、次に再起動する際に過った方向に起動して大ぼけ
状態となり、合焦するまでの長時間を要する問題があつ
た。

【００１０】そこで撮像素子をピエゾ素子等のアクチユ
エータによつて、あるいはフオーカスレンズをそのフオ
ーカスモータによつて常時光軸方向前後に微小振動させ
ることによつて映像信号を変調し、その変調成分を検波
して位相を検出することにより、前ピン，後ピン，合焦
の判定をフオーカスレンズの駆動の有無にかかわらず、
常時判定可能とした、いわゆる変調方式の自動焦点検出
装置が提供され、前述のような山登り方式における方向
判別の問題については、一応の解決がなされている。

【００１１】また他の方向判定手段として、フオーカス
レンズの移動時等の方向判定の必要なときに、フオーカ
スレンズを光軸方向前後に微小振動して方向判定を行う
ようにしたものもある。

【００１２】ところが現状の高速変調動作ができないア
クチユエータを搭載しているオートフオーカスシステム
では変調周期が長くなり、結果として変調動作に時間が
かかるためパンニング後の合焦認識（合焦かどうかの判
別）に時間を要し、高速山登りの動きだしまでが遅くな
ったり、変調動作を行っている間に被写体が変化してし
まつたりして正確に合焦方向を判別できない問題があ
る。

【００１３】また合焦評価信号に手ぶれ等の影響による
信号変動分が混在し、合焦点であるにもかかわらず高速
山登り動作を行ってしまったり、良好なオートフオーカ
スシステムを実現できない。

【００１４】またこれらの問題点は高速駆動が可能でか
つ位置決め精度の高いアクチユータを用いることが可能
であれば、その変調周期が短いため、単位時間内により
多くの変調動作が可能となり、ほとんど常時フオーカス
レンズの変調を行うことが可能となり、より正確に合焦
点の方向を検出でき、したがつて万一駆動方向を間違え
た場合でも、その方向修正を迅速に行うことができるた
め、かなり解決されることが予想される。

【００１５】しかしながら実際に上述のような高速、高
精度かつビデオカメラに組み込めるような小型軽量のア
クチユエータは実現が難しく、仮にこのようなアクチユ
エータを搭載することができたとしても、極めて高価な
ものとなり、コスト的に民生機器への実現は不可能であ
る。

【００１６】また上述のような焦点評価信号のレベルが
最大となるように山登り制御を行う自動焦点調節装置で
は、測距枠内の高周波成分を用いて山登り動作を行おう
とすると、被写体によっては山登り動作の途中で像ぼけ
によりコントラストが測距枠に出たり入ったりし、合焦
方向に向かっているにも拘わらず合焦評価信号が大きく
減少したり、大ぼけ方向に向かっているにもかかわらず
合焦評価信号が増加したりして、結果として合焦点でな
い位置でハンチングを繰り返すことになり、被写体を変
えないかぎり合焦点に達しないといった問題が起きる。

【００１７】また測距枠内に遠近競合する被写体があっ
た場合、場合によっては前述のように合焦点でない点に
極大点ができハンチングを繰り返し、どちらの被写体に
も合焦しないといった問題が起きる。したがつて従来は
山登り反転のスレッシヨルドを大きく取り、前述のよう
なハンチング動作が起きないような値を設定し、誤動作
を防いでいた。

【００１８】しかしこのようにすると前述の極大点を通
り越し真の合焦点に辿り着くことが可能となるが、方向
を間違えた際の行き過ぎ量が大きくなり極端に品位が悪
くなると言った問題が起きる。

【００１９】

【発明が解決しようとしている課題】そこで、本願の課
題は、高速ウオブリングを行うことの出来ないフオーカ
スシステムにおいて、高速ウオブリングができなくて
も、高精度，高速で且つ正確な合焦制御の可能なオート
フオーカスシステムを実現することができるようにする
ことにある。

【００２０】また本発明の他の課題は、敏感な方向検出
能力を有する焦点評価値と、確実に合焦方向に増加して
ゆく評価値の方向精度の両方の長所をうまく用いること
により、前述のような問題点を防止し、あらゆる被写体
や撮影条件においても、目的の主被写体に安定に合焦で
き、安定、高精度で誤動作のない良好なオートフオーカ
スシステムを実現することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本願の請求項１に記載の発明によれば、撮像信
号中より焦点状態に応じて変化する所定の周波数成分を
含む焦点信号を取り出してすフイルタ手段と、前記フイ
ルタ手段より出力された前記焦点信号中より、画面内の
焦点検出領域内に相当する信号を取り出すゲート手段
と、前記ゲート手段によつて抽出された前記焦点信号の
最大値を前記焦点検出領域内の輝度差成分の最大値で補
正する補正手段と、前記補正手段出力信号に基づいて焦
点調節動作を焦点調節手段とを備えることにより、焦点
信号を輝度差信号によつて補正してから合焦判定を行っ
ているので、確実に合焦か非合焦かを判別できるように
なり、合焦しているのに誤って高速山登り動作を行い、
一瞬ぼけてしまつたり、おおぼけであるのに合焦と判定
して止まってしまうといつた問題点を解決することがで
きる。

【００２２】また請求項２に記載の発明によれば、前記
フイルタ手段を、互いに通過帯域の異なる複数のフイル
タから構成するとともに、画面の水平走査ラインごとに
その出力の最大値を出力するように構成したので、水平
走査ラインごとに、かつ複数の周波数成分について合焦
検出を行うことができ。

【００２３】また請求項３に記載の発明によれば、前記
焦点検出領域を、複数個の小領域から構成し、前記フイ
ルタ手段をその各小領域ごとに焦点信号を抽出可能とし
たので、被写体の形状、位置にかかわらず正確な誤動作
のない焦点調節動作を行うことができる。

【００２４】また請求項４に記載の発明によれば、前記
フイルタ手段を偶数走査ラインと奇数走査ラインとで異
なる通過帯域のフイルタを選択的に切り換えるように構
成したので、複数のフイルタを走査ラインごとに切り換
えているので、複数の周波数成分の信号を短期間に且つ
多数得ることができる。

【００２５】また請求項５に記載の発明によれば、撮像
信号中より焦点状態に応じて変化する所定の周波数成分
を含む焦点信号を取り出しすフイルタ手段と、前記フイ
ルタ手段より出力された前記焦点信号中より、画面内の
焦点検出領域内に相当する信号を取り出すゲート手段
と、前記ゲート手段によつて抽出された前記焦点信号の
最大値を前記焦点検出領域内の輝度差成分の最大値で補
正する補正手段と、焦点調節手段を所定の周期で振動さ
せるとともに、該振動に応じた前記焦点信号の変化から
前記焦点方向を判定する方向判定手段と、前記方向判定
手段の出力と、前記補正手段の出力に基づいて、前記焦
点調節手段の動作を制御する制御手段とを備えることに
より、焦点信号を輝度差信号によつて補正した補正値に
よつてフオーカスモータ等を変調しなくてもおおよその
合焦度を得、これをウオブリング動作と合わせて用いて
いるので、ウオブリング動作のみの場合に比べ、より確
実に合焦か非合焦かを判別できるようになり、合焦して
いるのに誤って高速山登り動作を行い、一瞬ぼけてしま
つたり、おおぼけであるのに合焦と判定して止まってし
まうといつた問題点を解決することができる。

【００２６】また請求項６に記載の発明によれば、前記
方向判定手段を、フオーカシングレンズを光軸方向前後
に微小振動したときの前記焦点信号のレベル変化から、
前ピン，合焦，後ピン状態を判別するような構成とし
た。

【００２７】また請求項７に記載の発明によれば、前記
制御手段を、前記方向判定手段の判定結果と、前記補正
手段の出力から合焦判定した結果が、ともに合焦であつ
た場合に、フオーカスレンズを停止するように構成した
ので、合焦しているのに誤って高速山登り動作を行い、
一瞬ぼけてしまつたり、おおぼけであるのに合焦と判定
して止まってしまうといつた問題点を解決することがで
き、常に良好なオートフオーカスシステムを実現するこ
とができる。

【００２８】また請求項８に記載の発明によれば、前記
制御手段を、前記方向判定手段の判定結果と、前記補正
手段の出力から合焦判定した結果が両方とも非合焦であ
つた場合に、フオーカスレンズを高速で駆動するように
構成したので、合焦しているのに誤って高速山登り動作
を行い、一瞬ぼけてしまつたり、おおぼけであるのに合
焦と判定して止まってしまうといつた問題点を解決する
ことができ、常に良好なオートフオーカスシステムを実
現することができる。

【００２９】また請求項９に記載の発明によれば、前記
制御手段を、前記方向判定手段の判定結果と、前記補正
手段の出力から合焦判定した結果の一方が合焦，他方が
非合焦であつた場合には、前記方向判定手段の出力に基
づいて合焦検出を行うように構成したので、合焦してい
るのに誤って高速山登り動作を行い、一瞬ぼけてしまつ
たり、おおぼけであるのに合焦と判定して止まってしま
うといつた問題点を解決することができ、常に良好なオ
ートフオーカスシステムを実現することができる。

【００３０】また請求項１０に記載の発明によれば、撮
像手段より出力された撮像信号中より所定の周波数成分
を取り出すフイルタ手段と、前記フイルタ手段の出力を
水平走査ライン毎にピークホールドするピークホールド
手段と、前記ピークホールド手段の出力を垂直方向に積
分する積分手段と、画面内の焦点検出領域内に相当する
前記積分手段出力を取り出す一つまたは複数のゲート手
段と、前記画面内の一つまたは複数の焦点検出領域内の
輝度差成分の最大値を抽出する抽出手段と、焦点調節手
段と、前記ゲート手段によって取り出された焦点信号と
前記抽出手段出力の輝度差成分の最大値に基づいて前記
焦点調節手段の焦点調節方向を決定する制御手段とを備
えることにより、被写体や環境の状況に影響されず、且
つ被写体の変化については迅速に検出することができ、
あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安定に合
焦させることができる。

【００３１】また請求項１１に記載の発明によれば、前
記フイルタ手段を、互いに通過帯域の異なる複数のフイ
ルタで構成し、それぞれ偶数水平走査ラインと奇数水平
走査ラインにおける前記周波数成分を検出するように構
成したので、偶数ラインピーク積分評価値、奇数ライン
ピーク積分評価値等の方向検出にとくに敏感である反
面、ちょっとした被写体の出入りにも敏感に反応し、ハ
ンチングを起こしやすい合焦評価信号と、確実に合焦方
向に増加してゆく輝度差評価値の方向精度の特長の両方
を併用して焦点調節を行うように構成したので、偶数ラ
インピーク積分評価値、奇数ラインピーク積分評価値の
敏感な方向検出能力と確実に合焦方向に増加してゆく輝
度差評価値の方向精度の両方の長所をうまく使うことが
できる。

【００３２】

【実施例】以下、各図を参照し、本発明の実施例につい
て説明する。

【００３３】図１は、本発明の実施例の構成を示す図で
ある。同図において１はフオーカシングレンズであり、
レンズ駆動用モータ５７によって、光軸方向に移動させ
て焦点合わせを行う。このレンズを通った光は、絞り２
で適切な光量に制御され、撮像素子３の撮像面上に結像
されて、電気信号に光電変換される。

【００３４】この光電変換された信号は、基準クロック
発生器６０より出力されるクロツクＣ０に同期して読み
だされ、ＣＤＳ／ＡＧＣ４で、サンプルホールドされる
と同時に最適なゲインで増幅され、Ａ／Ｄ変換器５で、
基準クロツクＣ０に同期したデジタル信号Ｓ０に変換さ
れる。

【００３５】このデジタル信号Ｓ０を、１水平期間遅延
器（以下１Ｈ遅延器）６によつて１水平期間だけ遅延さ
せることにより１Ｈ遅延信号Ｓ１が形成され、１Ｈ遅延
信号Ｓ１を１Ｈ遅延器７でさらに１水平期間遅延させる
ことにより２Ｈ遅延信号Ｓ２２が形成される。

【００３６】これらのＳ０，Ｓ１，Ｓ２は、カメラの色
信号生成回路（図示省略）に入力されると同時に、Ｓ０
とＳ２からは加算器８で加算され色信号成分を除去する
ためのローパスフイルタ（以下ＬＰＦ）１０で輝度信号
成分のみが抽出され係数器１１で所定の係数（０．５）
倍された信号Ｓ３が形成される。また信号Ｓ０からは、
同様にＬＰＦで、輝度信号のみ抽出された信号Ｓ４が生
成される。

【００３７】これら信号Ｓ３, Ｓ４は、カメラの輝度信
号生成回路（図示省略）へと入力されると同時に、加算
器１２で加算され自動焦点調節用信号Ｓ５が作られる。

【００３８】すなわち１Ｈ遅延器６，７，加算器１２，
係数器１１，ＬＰＦ９，ＬＰＦ１０によつて、撮像信号
中より輝度信号と色信号とが分離され、それぞれの処理
回路へと供給され、かつ焦点信号を取り出すための自動
焦点調節信号Ｓ５が生成される。

【００３９】自動焦点調節用信号Ｓ５は、ガンマ回路１
３へと入力され、図６で示される様な特性の折れ線ガン
マカーブでガンマ変換され、低輝度成分を強調し高輝度
成分を抑圧することによつてブラウン管の発光強度と輝
度信号レベルを比例させるように補正された信号Ｓ６が
作られる。

【００４０】ガンマ変換された信号Ｓ６は、カツトオフ
周波数の高いＬＰＦであるＴＥ−ＬＰＦ１４と、カツト
オフ周波数の低いＬＰＦであるＦＥ−ＬＰＦ１５へと入
力され、それぞれ所定の周波数成分が抽出される。

【００４１】またＴＥ−ＬＰＦ１４，ＦＥ−ＬＰＦ１５
の各フイルタ特性値は、マイクロコンピユータインター
フエース（以下マイコンインターフエースと称す）５３
を介してシステム制御用マイクロコンピユータ（以下マ
イコンと称す）５５によつて決定され、供給される。

【００４２】このように設定された各フイルタ特性値に
基づいて低域成分が抽出され、ＴＥ−ＬＰＦ１４出力信
号Ｓ７及びＦＥ−ＬＰＦ１５出力信号Ｓ８が形成され
る。

【００４３】スイツチ１６は、水平走査ラインが偶数番
目のラインか奇数番目のラインかを識別する信号Ｌｉｎ
ｅＥ／Ｏによつて切り換え制御され、信号Ｓ７及び信号
Ｓ８を選択的に、ハイパスフイルタ（以下ＨＰＦ) １７
へと入力する。

【００４４】すなわち偶数ラインは信号Ｓ７をＨＰＦ１
７へと通し、奇数ラインは信号Ｓ８をＨＰＦ１７へと通
過させる。

【００４５】ＨＰＦ１７では、マイコン５５がマイコン
インターフエース５３を介して決定した奇数ライン／偶
数ラインそれぞれにおけるのフイルタ特性値に基づい
て、信号Ｓ７，Ｓ８中の高域成分のみが抽出され、絶対
値回路 1８で絶対値化することによつて正の信号Ｓ９が
形成される。

【００４６】この絶対値信号Ｓ９は、ピークホールド回
路２５，２６，２７及び各水平ラインごとのピーク値を
検出するためのラインピークホールド回路３１へと入力
される。

【００４７】枠生成回路54は、図５で示されるような画
面内の位置に焦点調節用のゲート信号Ｌ枠，Ｃ枠，Ｒ枠
を生成する。

【００４８】図５は、焦点調節用の枠の画面内における
設定位置を説明するものである。動ずから明らかなよう
に、画面内に矩形の枠が９個設定されているが、この
数、大きさ、位置は適宜設計に応じて変更が可能であ
る。したがつて水平走査ラインを偶数ライン，奇数ライ
ンと交互に画面左から右へ、かつ上から下へと移動して
各枠内の情報を検出するものである。

【００４９】ピークホールド回路２５には枠生成回路５
４出力のＬ枠及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを
識別する信号であるＬｉｎｅＥ／０信号が入力され、図
５で示されるように焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上の
ＬＲ１，ＬＲ２，ＬＲ３の各場所で、Ｌ枠用ピークホー
ルド回路２５の初期化すなわち内容のリセツトを行い、
マイコン５５からマイコンインターフエース５３を通し
て指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内
の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ
３の各場所で、バツフア２８に枠内のピークホールド値
を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。

【００５０】同様に、Ｃ枠用ピークホールド回路２６に
は枠生成回路５４出力のＣ枠及びＬｉｎｅＥ／０信号が
入力され、図５で示される焦点調節用Ｃ枠の先頭である
左上のＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３の各場所で、ピークホー
ルド回路２６の初期化すなわち内容のリセツトを行い、
マイコンからマイコンインターフエース５３を通して指
定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信
号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の
各場所で、バツファ２９に枠内のピークホールド値を転
送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。

【００５１】さらに同様に、Ｒ枠用ピークホールド回路
２７には枠生成回路54出力のＲ枠及びＬｉｎｅＥ／０信
号が入力され、図５で示される焦点調節用Ｒ枠の先頭で
ある左上のＲＲ１，ＲＲ２，ＲＲ３の各場所のタイミン
グで、ピークホールド回路２７の初期化すなわち内容の
リセツトをおこない、マイコンからマイコンインターフ
エース５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインの
どちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ
１，ＩＲ２，ＩＲ３の各場所のタイミングで、バツフア
３０に枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピー
ク評価値を生成する。

【００５２】ラインピークホールド回路３１には、信号
Ｓ９及び枠生成回路５４出力のＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠が入力
され、各枠内の水平方向の開始点で初期化すなわちリセ
ツトされ、各枠内の信号Ｓ９の１ラインにおけるピーク
値をホールドする。積分回路３２，３３，３４，３５，
３６，３７には、ラインピークホールド回路３１出力及
び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号で
あるＬｉｎｅＥ／０信号が入力されると同時に、積分回
路３２，３５には、枠生成回路５４から出力された画面
左側に相当するＬ枠出力、積分回路３３，３６には枠生
成回路５４から出力された画面中央部に相当するＣ枠出
力が、積分回路３４，３７には枠生成回路５４から出力
された画面右側に相当するＲ枠出力がそれぞれ入力され
る。

【００５３】積分回路３２は、焦点調節用Ｌ枠の先頭で
ある左上のＬＲ１，ＬＲ２，ＬＲ３の各場所で、積分回
路３２の初期化すなわちリセツトをおこない、各枠内の
偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力
を内部レジスタに加算し、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各
場所で、バツフア３８にピークホールド値を転送しライ
ンピーク積分評価値を生成する。

【００５４】積分回路３３は、焦点調節用Ｃ枠の先頭で
ある左上のＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３の各場所で、積分回
路３３の初期化すなわちリセツトをおこない、各枠内の
偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力
を内部レジスタに加算し、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各
場所で、バツフア３９にピークホールド値を転送しライ
ンピーク積分評価値を生成する。

【００５５】積分回路３４は、焦点調節用Ｒ枠の先頭で
ある左上のＲＲ１，ＲＲ２，ＲＲ３の各場所で、積分回
路３４の初期化すなわちリセツトをおこない、各枠内の
偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力
を内部レジスタに加算し、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各
場所で、バツフア４０にピークホールド値を転送しライ
ンピーク積分評価値を生成する。

【００５６】積分回路３５，３６，３７は、それぞれ積
分回路３２，３３，３４が偶数ラインのデータについて
加算する代わりに、それぞれ奇数ラインのデータの加算
を行ない、それぞれバツフア４１，４２，４３に結果を
転送する。

【００５７】また、信号Ｓ７は、ピークホールド回路１
９，２０，２１及びライン最大値ホールド回路４４及び
ライン最小値ホールド回路４５に入力される。ピークホ
ールド回路１９には枠生成回路５４出力のＬ枠が入力さ
れ、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１、ＬＲ２、ＬＲ３の
各場所で、ピークホールド回路１９の初期化をおこな
い、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１，Ｉ
Ｒ２，ＩＲ３の各場所で、バツフア２２にピークホール
ド結果を転送し、輝度Ｙのピーク値であるＹピーク評価
値を生成する。

【００５８】同様に、ピークホールド回路２０には枠生
成回路５４出力のＣ枠が入力され、Ｃ枠の先頭である左
上のＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３の各場所で、ピークホール
ド回路２０の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピ
ークホールドし、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各場所で、
バツフア２３にピークホールド結果を転送し、Ｙピーク
評価値を生成する。

【００５９】さらに同様に、ピークホールド回路２１に
は枠生成回路５４出力のＲ枠が入力され、Ｒ枠の先頭で
ある左上のＲＲ１，ＲＲ２，ＲＲ３の各場所で、ピーク
ホールド回路２１の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ
７をピークホールドし、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各場
所で、バツフア２４にピークホールド結果を転送し、Ｙ
ピーク評価値を生成する。ライン最大値ホールド回路４
４及びライン最小値ホールド回路４５には、枠生成回路
５４出力のＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠が入力され、各枠内の水平
方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ７の１ライ
ンのそれぞれ最大値及び最小値をホールドする。

【００６０】これらでホールドされた最大値及び最小値
は、引き算き４６へと入力され、（最大値Ｍａｘー最小
値Ｍｉｎ）なる減算が行われて信号Ｓ１０が計算され、
ピークホールド回路４７，４８，４９に入力される。ピ
ークホールド回路４７には枠生成回路５４出力のＬ枠が
入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１，ＬＲ２，Ｌ
Ｒ３の各場所で、ピークホールド回路４７の初期化をお
こない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ
１，ＩＲ２，ＩＲ３の各場所で、バツフア５０にピーク
ホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成す
る。

【００６１】同様にピークホールド回路４８には枠生成
回路５４出力のＣ枠が入力され、Ｃ枠の先頭である左上
のＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３の各場所で、ピークホールド
回路４８の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピ
ークホールドし、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各場所で、
バツフア５１にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−
Ｍｉｎ値を生成する。

【００６２】さらに同様にピークホールド回路４９には
枠生成回路５４出力のＲ枠が入力され、Ｒ枠の先頭であ
る左上のＲＲ１，ＲＲ２，ＲＲ３の各場所で、ピークホ
ールド回路４９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１
０をピークホールドし、ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各場
所で、バツフア５２にピークホールド結果を転送し、Ｍ
ａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。

【００６３】ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の各場所のタイミ
ングでは、バツフア２２，２３，２４，２８，２９，３
０，３８，３９，４０，４１，４２，４３，５０，５
１，５２にデータを転送するのと同時に枠生成回路５４
から、マイコン５５に対して割り込み信号を送出する。

【００６４】マイコン５５は、この割り込み信号を受け
てマイコンインターフエース５３を介してバツフア２
２，２３，２４，２８，２９，３０，３８，３９，４
０，４１，４２，４３，５０，５１，５２内の各データ
を、下の枠についての処理が終了してバツフアに次のピ
ークホールドデータが転送されてくるまでに読み取る。

【００６５】マイコンは、読み込んだデータ及び絞りエ
ンコーダ５８出力をもとにモータドライバ５６を通して
モータ５７を駆動することでフオーカシングレンズ１を
光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。また図１で、
点線で囲まれた中は１チツプのＩＣで実現する。

【００６６】図２は、ＴＥ−ＬＰＦの構成の説明をする
ための図である。信号Ｓ６は、レジスタ７０で基準クロ
ツク発生器６０出力Ｃ０のタイミングでラツチされる。
加算器71では、レジスタ７０の入力信号と出力信号が加
算され、スイツチ７９及びレジスタ７２へ出力する。レ
ジスタ７２，７４，７６も同様にＣ０のタイミングで入
力信号をラツチする。

【００６７】加算器７３はレジスタ７２の入力信号と出
力信号とを加算し、その加算結果をスイツチ７９及びレ
ジスタ７４とに出力し、加算器７５はレジスタ７２の入
力信号と出力信号を加算しスイツチ７９及びレジスタ７
６に出力し、加算器７７はレジスタ７６の入力信号と出
力信号を加算しスイツチ７９に出力する。

【００６８】レジスタ７８は、マイコン５５からマイコ
ンインターフエース５３を通してフイルター特性値が格
納される。スイツチ７９は、レジスタ７８出力に基づい
て信号を選択し信号Ｓ７として出力する。

【００６９】図３は、ＦＥ−ＬＰＦの構成の説明をする
ための図である。ＦＥ−ＬＰＦ１５において、ガンマ回
路１３から出力された信号Ｓ６は、係数器８０でＫ倍さ
れ加算器８１へと入力される。この加算器８１には、係
数器８０，８３の出力が入力され加算してレジスタ８２
へと出力される。なお上記係数『Ｋ』は、後述するフイ
ルター特性値『Ｋ』を示している。

【００７０】レジスタ８２は基準クロツク発生器６０出
力Ｃ０にしたがって加算器８１から供給された上記の加
算結果をラツチし、係数器８３及び係数器８４へと出力
する。係数器８３は、レジスタ８２から出力された上記
加算結果を（１−Ｋ）倍して、加算器８１へと供給す
る。

【００７１】係数器８４，８７、加算器８５、レジスタ
８６は、入力信号がＳ６からレジスタ８２の出力になる
以外は、それぞれ係数器８０，８３，加算器８１、レジ
スタ８２と同じ動作をする。

【００７２】レジスタ８８へは、マイコン５５からマイ
コンインターフエース５３を介して供給されたフイルタ
ー特性値Ｋが格納され、各係数器８０，８３，８４，８
７へと供給される。

【００７３】図４はＨＰＦの構成の説明をするための図
である。信号Ｓ９は、レジスタ９０へと入力され、レジ
スタ９１，９２，９３，９４へと順次、基準クロツク発
生器６０出力Ｃ０にしたがって転送される。レジスタ９
１，９２，９３，９４出力は、スイツチ９５で、一つだ
け選択され引き算器９６へと入力される。

【００７４】引き算器９６は、信号Ｓ９とスイツチ９５
の出力の差分を計算することで、信号Ｓ１０を出力す
る。

【００７５】レジスタ９８は、マイコン５５からマイコ
ンインターフエース５３を介して偶数ラインのフイルタ
ー特性値が格納される。またレジスタ９９には、奇数ラ
インのフイルター特性値が格納される。

【００７６】スイツチ９７は、現在の水平ラインが偶数
番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／０
信号によつて切り換えられ、偶数ラインの時はレジスタ
９８の出力を、奇数ラインの時はレジスタ９９の出力を
それぞれスイツチ９５の選択信号として伝える。

【００７７】すなわち偶数ラインと奇数ラインとで、互
いに周波数帯域の異なる２種のＨＰＦを実現することが
でき、且つその情報を１フイールド期間で得ることがで
き、ＡＦの高速化をはかることができる。また本実施例
では、偶数ラインのフイルタ特性が奇数ラインのフイル
タ特性に比較して通過周波数が高く設定されている。

【００７８】図５は画面内における枠のイメージを示す
とともに、全体のタイミングを説明するための図であ
る。外側の枠は撮像素子３の出力の有効映像画面であ
る。内側の水平に３分割された枠は焦点調節用のゲート
枠で、左側の列のＬ枠、中央の列のＣ枠、右側の列のＲ
枠が枠生成回路５４から出力される。

【００７９】さらにこれらの枠を垂直方向に３分割する
ため一画面内にリセツト信号をＬ，Ｃ，Ｒ各枠ごとに３
回出力し、ＬＲ１，ＬＲ２，ＬＲ３，ＣＲ１，ＣＲ２，
ＣＲ３，ＲＲ１，ＲＲ２，ＲＲ３を生成し、積分回路、
ピークホールド回路等をリセツトする。またデータ転送
信号ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３を生成し、各積分値、ピー
クホールド値を各バツフアに転送する。

【００８０】また、偶数フイールドの走査を実線で、奇
数フイールドの走査を点線で示す。偶数フイールド、奇
数フイールド共に、偶数ラインはＴＥ−ＬＰＦ１４の出
力を選択し、奇数ラインはＦＥ−ＬＰＦ１５の出力を選
択する。

【００８１】すなわち１画面全体の走査を考えると、焦
点検出領域（測距枠）内に走査では、ＬＲ１，ＣＲ１，
ＲＲ１でＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠の上段の左端で３つのエリア
をリセツトし、これらの３つのエリアの走査を完了した
時点のＩＲ１でこれら各３つのエリアそれぞれにおける
偶数ライン，奇数ラインごとにピーク値が出力されるこ
とになる。

【００８２】同様に、ＬＲ２，ＣＲ２，ＲＲ２で始まる
中段の３つのエリア、続いてＬＲ３，ＣＲ３，ＲＲ３で
始まる下段の３つのエリアそれぞれについてピーク値が
出力される。

【００８３】以上の動作により、９個の測距枠内の焦点
信号（高周波成分）のピーク値を求めることができる。

【００８４】したがつて画面内に焦点状態を広範囲にわ
たつて且つ短時間に検出することができ、撮影状態応じ
た測距枠選択が可能である。

【００８５】以上のように、本発明の自動焦点調節回路
によれば、９個の測距枠内における偶数ライン，奇数ラ
インごとのピーク値をピークホールドした評価値ＴＥpe
ak hold ，ＦＥpeak hold 、各測距枠内における偶数ラ
イン，奇数ラインごとのピーク値を各枠ごとに積分した
評価値ＴＥ Line peak sum，ＦＥ Line peak sum、各測
距枠ごとに各ラインのピークホールド値の最大値と最小
値との差Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値、各測距枠ごとの輝度Ｙ
のピークホールド値Ｙpeak hold が生成されあ。これら
のＡＦ用評価信号がマイコンインタフエース５３を介し
て外部のシステム制御用マイコン５５へと出力され、Ａ
Ｆ制御に用いられる。

【００８６】また上述の回路構成を１チツプＩＣによつ
て集積しているとともに、自動焦点調節用ＩＣの出力に
基づく処理を行う際に、システム制御用マイコン５５へ
と割り込み要求を行うための割り込み信号ＩＮＲが設け
られている。

【００８７】すなわちＡＦ制御を割り込みによつて行う
ため、システム全体として他の処理との並行処理が可能
となり、効率のよいシステムを実現することができる。

【００８８】図６は、図１のガンマ回路１３の入出力特
性を表わす図である。横軸が入力信号Ｓ５で、縦軸が出
力信号Ｓ６を表わす。

【００８９】次にＴＥ／ＦＥピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍ
ｉｎ評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥライン
ピーク積分評価値、Ｙピーク評価値を使用してマイコン
がどのように良好な自動焦点調節動作をするか説明す
る。

【００９０】ＴＥ／ＦＥピーク評価値はそれぞれ偶数ラ
イン，奇数ラインにおける合焦度を表わす評価値で、か
つ積分されていないリアルタイムに近いピークホールド
値なので比較的被写体依存が少なくカメラのぶれ等の影
響が少なく、瞬時の判定を要する合焦度判定、再起動判
定に最適である。

【００９１】またＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラ
インピーク積分評価値も合焦度を表わすが、積分効果で
ノイズの少ない安定した評価値なので、瞬時のノイズの
影響を受けにくく、少しの焦点移動で敏感に信号が変化
するので方向判定に最適である。

【００９２】さらにピーク評価値もラインピーク積分評
価値も、ＴＥ（偶数ライン）の方がより高い高周波成分
を抽出しているので合焦点近傍の合焦制御及び被写体判
別に最適で、逆にＦＥ（奇数ライン）は合焦から遠い大
ボケ時に最適である。

【００９３】また、輝度Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉ
ｎ評価値は合焦度にあまり依存せず被写体に依存するの
で、合焦度判定、再起動判定、方向判定を確実に行なう
ために、被写体の状況把握するのに最適である。つまり
Ｙピーク評価値で高輝度被写体か低照度被写体かの判定
を行ない、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値でコントラストの大小
の判定を行ない、ＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥライン
ピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値の山の
大きさを予測し補正することで、最適な制御をする。

【００９４】次に図７〜図１０を用いて、本発明におけ
る自動焦点調節動作のアルゴリズムについて説明する。

【００９５】まず理解を容易とするため、本発明を適用
する前の自動焦点調節動作のアルゴリズムについて説明
する。処理をスタートすると（１０１）、まずフォーカ
シングレンズを光軸方向前後に微小振動させるウオブリ
ング動作を行い、そのときの焦点評価値の変化の位相を
検出し、合焦点であるのか、ぼけているのかを判定する
（１０２）。

【００９６】合焦点であると判定した場合はフオーカシ
ングレンズを停止し再起動判定ルーチンへ行き、再起動
されたかどうかの監視を行い（１０８）、再起動するま
でフオーカシングレンズを停止状態に保つ（１０９）。

【００９７】１０３の処理の結果、ぼけている場合はウ
オブリング動作よる判定結果の方向に高速山登りを行う
（１０４）。

【００９８】そして、合焦点すなわち合焦評価信号の頂
点を越えたかどうかの判定を行い（１０５）、越えてい
なければ高速山登りを続け、越えていたならばフオーカ
シングレンズを逆転してその頂点に戻す処理を行う（１
０６，１０７）。

【００９９】しかし頂点に戻す動作をしている間にパン
ニング等により被写体が変化する場合もあるので、頂点
にフオーカシングレンズが辿り着いたならば次にいまい
るところが本当に頂点すなわち合焦点であるかどうかを
判定するため、１０２の処理に復帰してウオブリング動
作を行う。

【０１００】このウオブリング動作で合焦であると判定
されれば再起動監視を行い、合焦でないと判定されれば
判定結果の方向に高速山登り動作を行う。このような動
作を繰り返すことで絶えず合焦を維持するようにフオー
カシングレンズは動作する。

【０１０１】しかしながら、前述のように、通常のビデ
オカメラでは、高速のウオブリングを行うことができな
いため以下のような問題を生じる。

【０１０２】すなわち高速にウオブリングを行うことの
出来ないフオーカスシステムではウオブリング周期が長
くなってしまい、結果としてウオブリング中の手ぶれや
外部振動によって不要な信号成分が多く混在し、正確に
頂点であるかどうかを判定できないといった問題を生じ
る。

【０１０３】たとえば合焦点であるにも拘わらず誤って
高速山登り動作を行ったり、おおぼけであるのに合焦点
であると判定し高速山登り動作へ移行しなかったり、良
好なフオーカスシステムを構築できない。

【０１０４】また、手ぶれ等の検出を行いウオブリング
動作による判定を的確に行えるようにすると、ちょとし
た手ぶれによりウオブリング動作をやり直してしまい、
結果として何度もウオブリング動作を行うこととなり、
合焦判定に時間がかかるといつた問題を生じる。

【０１０５】これらの問題点は、仮に高速で極めて高精
度のウオブリングの可能なアクチユエータがあれば、か
なり解決できるであろう。すなわち方向判定のための微
小振動を行う場合、高速駆動が可能でかつ位置決め精度
の高いアクチェータを用いることが可能であれば、その
変調周期が短いため、単位時間内により多くの変調動作
が可能となり、ほとんど常時フオーカシングレンズの変
調を行うことが可能となり、より正確に合焦点の方向を
検出でき、万一駆動方向を間違えた場合でも、その方向
修正を迅速に行うことができることが予想されるからで
ある。

【０１０６】しかしながら実際に上述のような高速、高
精度かつビデオカメラに組み込めるような小型軽量のア
クチユエータは実現が難しく、仮にこのようなアクチユ
エータを搭載することができたとしても、極めて高価な
ものとなり、コスト的に民生機器への実現は不可能であ
る。

【０１０７】本発明はこのような高速ウオブリングを行
うことの出来ないフオーカスシステムにおいて、高速ウ
オブリングができなくても、高精度，高速で且つ正確な
合焦制御の可能なオートフオーカスシステムを実現する
ことができるものである。

【０１０８】すなわち、ＴＥ／ＦＥピーク評価値をＭａ
ｘ−Ｍｉｎ評価値で正規化することで、合焦時の評価信
号のダイナミックレンジの広さをカバーし、いろいろな
被写体において概ね合焦状態を把握することができる。

【０１０９】また高速ウオブリング動作を行えないオー
トフオーカスシステムでもウオブリング判定結果と前述
の正規化値を合わせて用いることで、ウオブリング判定
結果だけによつて合焦判定する場合に比べ、より正確に
現在の合焦状態を把握できる様になり、良好なオートフ
オーカスシステムを実現できる。

【０１１０】ここでＴＥ／ＦＥピーク評価値をＭａｘ−
Ｍｉｎ評価値で正規化することで、ウオブリング動作を
しなくても合焦度が概ね判断できることについて説明す
る。

【０１１１】図９に合焦しているときの、ある水平走査
ラインの輝度信号を示す。同図の（１）の波形は合焦し
ている時の輝度信号であり、（１）の波形を同期クロッ
クの数クロック分遅延させたものが（２）の波形であ
る。（１）の波形から（２）の波形を引き算すると
（３）の波形になり、高さＡのパルスを出力する。すな
わちこれがＴＥ／ＦＥピーク評価値である。

【０１１２】またＭａｘ−Ｍｉｎ評価値は輝度信号の最
大値−最小値であるから（１）の波形のレベルＡにな
る。

【０１１３】すなわち図のように傾きが無限であるよう
なコントラストを持つ被写体ではＴＥ／ＦＥピーク評価
値をＭａｘ−Ｍｉｎ評価値で割つた場合１になることが
わかる。

【０１１４】しかし、このように理想的に輝度信号が立
ち上がることはないので、実際は（３）の波形高さは
（１）の波形高さと等しくなることはない。

【０１１５】すなわちＴＥ／ＦＥピーク評価値÷Ｍａｘ
−Ｍｉｎ評価値が１以下の一定した値になる。

【０１１６】しかしながら、前述のように、この正規化
値は概ねの合焦度を表したものである。それはＴＥ／Ｆ
Ｅピーク評価値でピークホールドされた時のラインとＭ
ａｘ−Ｍｉｎ価値でピークホールドされた時のラインは
かならずしも同じラインではないので、常に前述のよう
な理論が成り立つわけではない。

【０１１７】しかしながら鮮鋭度が高くＭａｘ−Ｍｉｎ
評価値の大きい被写体は合焦してくればＴＥ／ＦＥピー
ク評価値も大きくなるため、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値をピ
ークホールドしたラインとＴＥ／ＦＥピーク評価値をホ
ールドしたラインは一致することが多い。前述のように
正規化値はウオブリング等の変調動作を行わなくとも合
焦状態をある程度把握できるため、ウオブリング動作と
併用することで被写体判別がより正確になる。

【０１１８】また今迄のようにウオブリングだけで合焦
判定を行うと手ぶれ等によつて合焦評価信号に誤信号が
含まれ、合焦であるにも拘わらずおおぼけと判定し高速
山登り動作を行つてしまつたりするが、この正規化値が
合焦を示す場合は高速山登り動作に移行することを禁止
し、ウオブリング結果がおおぼけと判定されても正規化
値が合焦と判定する場合は高速山登り動作には移行させ
ない。

【０１１９】このように動作させることで合焦時の安定
性が増すことになる。またぼけているにも拘わらずウオ
ブリング結果が合焦と判定された場合、正規化値を用い
なければフオーカスモータは停止してぼけ止りを起こし
てしまうが、この正規化値がおおぼけであると判定して
いるときはフオーカスモータを停止させることを禁止
し、再度ウオブリングをやり直し、ぼけ止りを防止する
ようにする。すなわち両方の結果が合焦と判定されたと
きのみフオーカシングレンズを停止するようにする。

【０１２０】このようにウオブリングと正規化値の判定
結果が一致していないときはフオーカシングレンズの制
御を変化させることを禁止するようにすることで、より
正確に合焦か非合焦かの判定ができるようになり、より
安定したオートフオーカスシステムを実現することがで
きる。

【０１２１】図８に本実施例の特徴であるところの、正
規化値を用いたときのオートフオーカスシステムの制御
のフローチヤートを示す。

【０１２２】処理をスタートすると（２０１）、まず現
在フオーカシングレンズのある位置が合焦点であるか否
かをフオーカシングレンズのウオブリング動作を用いて
判定する（２０２）。

【０１２３】そして前述の正規化値を演算し（２０
３）、ウオブリングの判定結果が合焦であると判定され
た場合には、正規化値が合焦状態を表しているか否かを
判定する（２１０）。

【０１２４】すなわちウオブリングの判定結果と正規化
値が両方とも合焦であると判定された場合のみ再起動判
定に移行し（２１１）、合焦点から被写体がずれたかを
監視する。そして被写体に変化があり、再起動が行われ
るまでフオーカシングレンズを停止状態に保つ（２１
２）。

【０１２５】ウオブリング判定結果と正規化値とが食い
違つていた場合、すなわち２０４の処理でウオブリング
の結果合焦であると判定されたが、２１０の処理で正規
化値による判定が合焦でなかつた場合は、完全な合焦状
態ではないが、まだ合焦である可能性もあるので、ただ
ちに高速山登りへの移行を行わず、２０２の処理へと移
行して正規化値とウオブリング判定結果の両方とも合焦
と判定されるまでウオブリングを繰り返す。

【０１２６】また２０４の処理でウオブリングを行つた
結果、合焦でないと判定された場合には、正規化値によ
る合焦判定を行うが（２０５）、ここでも合焦でないと
判定された場合、すなわちウオブリング判定結果も正規
化値も両方とも合焦と判定されなかつた場合には、ウオ
ブリング判定結果の方向に山登り動作を行い（２０
６）、合焦評価値信号の頂点に達するように制御され
る。

【０１２７】すなわち、合焦点すなわち合焦評価信号の
頂点を越えたかどうかの判定を行い（２０７）、越えて
いなければ高速山登りを続け、越えていたならばフオー
カシングレンズを逆転してその頂点に戻す処理を行う
（２０８，２０９）。

【０１２８】また２０５の処理で、正規化値から合焦で
あることが判定された場合には、完全な合焦状態ではな
いが、まだ合焦である可能性もあるので、ただちに高速
山登りへの移行を行わず、２０２の処理へと移行して正
規化値とウオブリング判定結果の両方とも合焦と判定さ
れるまでウオブリングを繰り返す。

【０１２９】ここでウオブリング動作について図１０を
用いて説明する。同図には蛍光灯などのフリツカがない
場合とある場合と２通りの駆動状態が示されている。

【０１３０】ここで両方の動作に共通していることはフ
オーカシングレンズをある方向に駆動し、信号が増加し
た場合はそのままの駆動方向を変えず、信号レベルが減
少した場合は駆動方向を反転させることである。つまり
常時合焦信号の大きくなる方向にフオーカシングレンズ
が駆動される。

【０１３１】このように制御されることでウオブリング
動作中は合焦点の方向にたえず駆動されるため、速度は
遅いがウオブリング動作を繰り返すことだけでも最終的
に合焦点に到達することができる。

【０１３２】このように正規化値による合焦判定とウオ
ブリングにより合焦判定を併用することによつて、ウオ
ブリングのみで合焦判定を行つていたときと比べて、よ
り正確な合焦判定ができるようになり、より安定したオ
ートフオーカスシステムを実現することができるもので
ある。

【０１３３】またこの正規化値は合焦の度合いを表すの
で、その値が合焦と判定される領域ではフオーカススピ
ードを遅く、おおぼけと判定される領域ではフオーカス
スピードを速くするように制御することでオートフオー
カスの速度制御にも用いることができる。

【０１３４】《第２の実施例》次に本発明における第２
の実施例について説明する。前述の第１の実施例によれ
ば、フオーカシングレンズの方向判定動作に基づく合焦
検出動作を高精度かつ確実に行い、その結果として焦点
調節の高速化、高精度化を図つたものである。

【０１３５】前述のような映像信号中の高周波成分等を
焦点評価信号とし、その焦点評価信号のレベルが最大と
なるように山登り制御を行う自動焦点調節装置によれ
ば、測距枠内の高周波成分を用いて山登り動作を行おう
とすると、被写体によつては山登り動作の途中で像ぼけ
によりコントラストが測距枠に出たり入つたりし、合焦
方向に向かつているにも拘わらず合焦評価信号が大きく
減少したり、大ぼけ方向に向かつているにもかかわらず
合焦評価信号が増加したりして、結果として合焦点でな
い位置でハンチングを繰り返すことになり、被写体を変
えないかぎり合焦点に達しないといつた問題が起きる。

【０１３６】また測距枠内に遠近競合する被写体があつ
た場合、場合によつては前述のように合焦点でない点に
極大点ができハンチングを繰り返し、どちらの被写体に
も合焦しないといつた問題が起きる。そして従来は山登
り反転のスレッショルドを大きく取り、前述のようなハ
ンチング動作が起きないような値を設定し、誤動作を防
いでいた。

【０１３７】しかしこのようにすると、前述の極大点を
通り越し、真の合焦点に辿り着くことが可能となるが、
方向を間違えた際の行き過ぎ量が大きくなり極端に品位
が悪くなると言つた問題が起きる。

【０１３８】以下に示す第２の実施例は、上述の問題点
を解決するためになされたもので、その特徴とするとこ
ろは、撮像手段より出力された撮像信号中より、ある周
波数成分を取り出すフィルタ手段と、前記フィルタ手段
の出力を画面内の焦点検出領域だけライン毎にピークホ
ールドするピークホールド手段と、前記ピークホールド
手段の出力を画面内の焦点検出領域だけ垂直方向に積分
する積分手段と、前記画面内の焦点検出領域の輝度差成
分を抽出する抽出手段を備え、前記抽出手段出力と積分
手段出力に基づいて自動焦点調節を行うようにしたオー
トフオーカスシステムであり、あらゆる被写体や撮影条
件で目的の主被写体に安定に合焦するようにしたもので
ある。

【０１３９】図１１は本実施例の理解を容易とするため
に、本実施例を適用する前の自動焦点調節動作のアルゴ
リズムを示すものである。

【０１４０】同図において、処理をスタートすると（３
０１）、まずウオブリング動作を行うことによつて（３
０２）、合焦点であるのか、ぼけているのかを判定する
（３０３）。

【０１４１】合焦点であると判定した場合はフオーカシ
ングレンズを停止し再起動判定ルーチンへ行き、再起動
されたかどうかの監視を行い（３１０）、再起動される
までフオーカシングレンズを停止状態に保持する（３１
１）。

【０１４２】３０３の判定の結果、合焦しておらず、ぼ
けている場合はウオブリング動作によつて判定した結果
の方向に、高速山登りを行う（３９４）。

【０１４３】そして、合焦点すなわち合焦評価信号の頂
点を越えたかどうかの判定を行い（３０５）、もし頂点
を越えていなければ、合焦評価信号が減少していないか
の監視ルーチンに移行し（３０８）、合焦評価信号が所
定量減少していたならば駆動方向を反転して（３０
９）、再度山登り動作を続け、合焦評価信号が所定量減
少していなければ駆動方向はそのままで山登り動作を続
ける。

【０１４４】３０５の処理において、頂点を越えていた
ならばその頂点に戻す動作を行う（３０６）。そして頂
点に到達した否かを判定し（３０７）、頂点に到達した
ことが判定されたところで、再び３０２の処理に移行し
てウオブリングを行う。

【０１４５】この動作は、フオーカシングレンズを頂点
に戻す動作をしている間にパンニング等により被写体が
変化する場合もあるので、頂点にフオーカシングレンズ
が辿り着いたならば次にいまいるところが本当に頂点す
なわち合焦点であるかどうかを判定するためのウオブリ
ング動作を行つているものである。

【０１４６】このウオブリング動作で合焦であると判定
されれば再起動監視を行い（３１０）、合焦でないと判
定されれば判定結果の方向に高速山登り動作を行う（３
０４）。このような動作を繰り返すことで絶えず合焦を
維持するようにフオーカシングレンズは動作する。

【０１４７】しかしながら、上述のように動作をさせて
も被写体によつては山登り動作の途中に像ぼけによりコ
ントラストが測距枠に出たり入つたりし、合焦方向に向
かつているにも拘わらず合焦評価信号が減少したり、大
ぼけ方向に向かつているにも拘わらず合焦評価信号が増
加したりして、結果として合焦点でない位置でハンチン
グを繰り返すことになり、被写体を変えないかぎり合焦
点に達しないといつた問題が起きる。

【０１４８】また測距枠内に遠近競合する被写体があつ
た場合、場合によつては前述のように合焦点でない点に
極大点ができハンチングを繰り返し、どちらの被写体に
も合焦しないといつた問題が起きる。従来は山登り反転
のスレツショルドを大きく取り、前述のようなハンチン
グ動作が起きないような値を設定し、誤動作を防いでい
た。

【０１４９】しかしこのようにすると前述の極大点を通
り越し真の合焦点に辿り着くことが可能となるが、方向
を間違えた際の行き過ぎ量が大きくなり極端に品位が悪
くなると言つた問題が起きる。

【０１５０】そこで本実施例ではＴＥラインピーク積分
評価値、ＦＥラインピーク積分評価値の増減と輝度差信
号の増減を合わせて監視することにより、山登り時にお
ける前述のような問題点を防止し、良好な自動焦点調節
を行うようにしたものである。

【０１５１】すなわちＴＥラインピーク積分評価値、Ｆ
Ｅラインピーク積分評価値の増減を監視しただけではハ
ンチングを繰り返してしまつたり、ハンチングを防ぐた
めに反転スレツショルドを大きくすると、方向を間違え
た場合一端大きくぼけてから合焦したり、良好なオート
フオーカスシステムを実現できなかつた。本実施例はこ
れらの信号に加え、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の増減を監視
することで前述のようなハンチングを防ぐようにしたも
のである。

【０１５２】図１２にある被写体の輝度信号を示す。こ
の図でＣのような焦点検出領域において大きくぼけてい
るときのＭａｘ−Ｍｉｎ評価値はＢであり、フオーカシ
ングレンズが合焦に近づくにつれ輝度信号の傾きは大き
くなりＭａｘ−Ｍｉｎ評価値はＡの様になる。

【０１５３】よつて合焦に近づくにつれ、Ｍａｘ−Ｍｉ
ｎ評価値は段々大きくなり合焦点近傍で飽和することが
わかる。とくに合焦近傍でないような領域ではＭａｘ−
Ｍｉｎ評価値の変化率が大きく、山登り動作における合
焦方向の判定には最適である。

【０１５４】図１３に本実施例の動作を示すフローチヤ
ートを示す。同図において、処理をスタートすると（４
０１）、まずウオブリング動作を行うことによつて（４
０２）、合焦点であるのか、ぼけているのかを判定する
（４０３）。

【０１５５】合焦点であると判定した場合はフオーカシ
ングレンズを停止し再起動判定ルーチンへ行き、再起動
されたかどうかの監視を行い（４０８）、再起動される
までフオーカシングレンズを停止状態に保持する（４０
９）。

【０１５６】４０３の処理で、ぼけていると判定された
場合は、ウオブリング動作よる判定結果の方向に高速山
登りを行う（４０４）。

【０１５７】そして、合焦点を越えたかどうかの判定を
行う（４０５）。もし合焦点を越えていなければ合焦評
価信号が増減を監視する監視ルーチンに移行し（４１
０）、合焦評価信号が所定量減少していたならば、輝度
差信号が所定量減少したかを監視する（４１１）。

【０１５８】ここで輝度差信号が所定量減少していた場
合、すなわち合焦評価信号と輝度差信号が両方とも所定
量さがつたときのみ駆動方向を反転し（４１２）、それ
以外の場合は駆動方向はそのままで山登り動作を続ける
（４０４）。

【０１５９】また４０５の処理の頂点を越えたか否かの
判定において、頂点を越えたと判定されたならば、その
頂点に戻す動作を行い（４０６）、頂点に到達したか否
かを判定し（４０６）、頂点への到達が確認されたな
ら、４０２の処理へと移行してウオブリング動作を行
う。

【０１６０】これは、頂点に戻す動作をしている間にパ
ンニング等により被写体が変化する場合もあるので、頂
点にフオーカシングレンズが辿り着いたならば次にいま
いるところが本当に頂点すなわち合焦点であるかどうか
を判定するためのウオブリング動作を行うことを意味し
ている。

【０１６１】このウオブリング動作で合焦であると判定
されれば（４０３）、再起動監視を行い（４０８）、合
焦でないと判定されれば判定結果の方向に高速山登り動
作を行う（４０４）。このような動作を繰り返すことで
絶えず合焦を維持するようにフオーカシングレンズは動
作する。

【０１６２】このように動作させることで、ＴＥライン
ピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値の方向
検知能力を落とすことなく、合焦方向に確実に捕えるこ
とができる。

【０１６３】従来、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥ
ラインピーク積分評価値等の合焦評価信号は方向検出に
とくに敏感である反面、ちょつとした被写体の出入りに
も敏感に反応し、前述のようなハンチングを起こしやす
い。しかし本発明のようにＴＥラインピーク積分評価
値、ＦＥラインピーク積分評価値の敏感な方向検出能力
と確実に合焦方向に増加してゆくＭａｘ−Ｍｉｎ評価値
の方向精度の両方の長所をうまく使うことによつて、前
述のような問題点を防止でき、良好なオートフオーカス
システムを実現できる。

【０１６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
記載の発明によれば、焦点信号を輝度差信号によつて補
正してから合焦判定を行つているので、確実に合焦か非
合焦かを判別できるようになり、合焦しているのに誤つ
て高速山登り動作を行い、一瞬ぼけてしまつたり、おお
ぼけであるのに合焦と判定して止まつてしまうといつた
問題点を解決することができ、常に良好なオートフオー
カスシステムを実現することができる。

【０１６５】また本発明の請求項２に記載の発明によれ
ば、請求項１の発明に加えて、さらに水平走査ラインご
とに、かつ複数の周波数成分について合焦検出を行える
ため、被写体及び環境の状態にかかわらず常に安定かつ
高精度の焦点検出動作を実現することができる。

【０１６６】また本発明の請求項３に記載の発明によれ
ば、請求項１の発明に加えて、焦点検出領域を複数のブ
ロツクによつて構成しているので、被写体の形状、位置
にかかわらず正確な誤動作のない焦点調節動作を行うこ
とができる。

【０１６７】また本発明の請求項４に記載の発明によれ
ば、請求項２の発明に加えて、複数のフイルタを走査ラ
インごとに切り換えているので、複数の周波数成分の信
号を短期間に且つ多数得ることができ、より高精度の焦
点調節を行うことができる。

【０１６８】また本発明の請求項５，６に記載の発明に
よれば、焦点信号を輝度差信号によつて補正した補正値
によつてフオーカスモータ等を変調しなくてもおおよそ
の合焦度を得、これをウオブリング動作と合わせて用い
ているので、ウオブリング動作のみの場合に比べ、より
確実に合焦か非合焦かを判別できるようになり、合焦し
ているのに誤つて高速山登り動作を行い、一瞬ぼけてし
まつたり、おおぼけであるのに合焦と判定して止まつて
しまうといつた問題点を解決することができ、常に良好
なオートフオーカスシステムを実現することができる。

【０１６９】また本発明の請求項７乃至９に記載の発明
によれば、焦点信号補正値とウオブリングの両方の判定
結果とも合焦であるときフオーカシングレンズを停止
し、焦点信号補正値とウオブリングの両方の判定結果と
も非合焦であるときフオーカシングレンズを高速サーチ
を行うようにし、一方が非合焦であるときには、高速サ
ーチを行わずにウオブリングのみで合焦検出を行うよう
にしたので、合焦しているのに誤つて高速山登り動作を
行い、一瞬ぼけてしまつたり、おおぼけであるのに合焦
と判定して止まつてしまうといつた問題点を解決するこ
とができ、常に良好なオートフオーカスシステムを実現
することができる。

【０１７０】また本発明の請求項１０に記載の発明によ
れば、焦点検出領域内における水平走査ライン毎にピー
クホールドした焦点信号を垂直方向に積分した信号と、
前記焦点検出領域の輝度差成分に基づいて自動焦点調節
を行うようにしたので、被写体や環境の状況に影響され
ず、且つ被写体の変化については迅速に検出することが
でき、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安
定に合焦させることができる。

【０１７１】また本発明の請求項１１に記載の発明によ
れば、偶数ラインピーク積分評価値、奇数ラインピーク
積分評価値等の方向検出にとくに敏感である反面、ちょ
つとした被写体の出入りにも敏感に反応し、ハンチング
を起こしやすい合焦評価信号と、確実に合焦方向に増加
してゆく輝度差評価値の方向精度の特長の両方を併用し
て焦点調節を行うように構成したので、偶数ラインピー
ク積分評価値、奇数ラインピーク積分評価値の敏感な方
向検出能力と確実に合焦方向に増加してゆく輝度差評価
値の方向精度の両方の長所をうまく使うことができ、前
述のような問題点を防止でき、安定、高精度で誤動作の
ない良好なオートフオーカスシステムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動焦点調節装置の構成を表わすブロ
ツク図である。

【図２】本発明で用いられるＴＥ−ＬＰＦフイルタの構
成を表わす図である。

【図３】本発明で用いられるＦＥ−ＬＰＦフイルタの構
成を表わす図である。

【図４】本発明で用いられるＨＰＦフイルタの構成を表
わす図である。

【図５】本発明の実施例の画面内における測距枠の設定
動作と、各信号のサンプリングタイミングを説明するた
めの図である。

【図６】本発明の実施例のガンマ特性を表わす図であ
る。

【図７】本発明の前提となる装置の処理を示すフローチ
ヤートである。

【図８】本発明の第１の実施例の動作を示すフローチヤ
ートである。

【図９】本発明の第１の実施例の動作を説明するための
図である。

【図１０】本発明の第１の実施例の動作を説明するため
の図である。

【図１１】本発明の前提となる装置の処理を示すフロー
チヤートである。

【図１２】本発明の第２の実施例の動作を説明するため
の図である。

【図１３】本発明の第２の実施例の動作を示すフローチ
ヤートである。

【図１４】従来例の自動焦点調節装置の構成を表わすブ
ロツク図である。

【符号の説明】

１ フオーカシングレンズ ３ ＣＣＤ ６ １Ｈ遅延器 ７ １Ｈ遅延器 １４ ＴＥ−ＬＰＦ（偶数ライン用） １５ ＦＥ−ＬＰＦ（奇数ライン用） １９〜２１ ピークホールド回路 ２５〜２７ ピークホールド回路 ３２〜３７ 積分回路 ４７〜４９ ピークホールド回路 ５３ マイコンインタフエース ５５ マイコン ５６ フオーカスモータドライバ ５７ フオーカスモータ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像信号中より焦点状態に応じて変化す
   る所定の周波数成分を含む焦点信号を取り出してすフイ
   ルタ手段と、 前記フイルタ手段より出力された前記焦点信号中より、
   画面内の焦点検出領域内に相当する信号を取り出すゲー
   ト手段と、 前記ゲート手段によつて抽出された前記焦点信号の最大
   値を前記焦点検出領域内の輝度差成分の最大値で補正す
   る補正手段と、 前記補正手段出力信号に基づいて焦点調節動作を焦点調
   節手段と、を備えたことを特徴とする自動焦点調節装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記フイルタ手段
   は、互いに通過帯域の異なる複数のフイルタから構成さ
   れるとともに、画面の水平走査ラインごとにその出力の
   最大値を出力するように構成されていることを特徴とす
   る自動焦点調節装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記焦点検出領域
   は、複数個の小領域からなり、前記フイルタ手段は、そ
   の各小領域ごとに焦点信号を抽出可能であることを特徴
   とする自動焦点調節装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記フイルタ手段
   は、偶数走査ラインと奇数走査ラインとで異なる通過帯
   域のフイルタを選択的に切り換えるように構成されてい
   ることを特徴とする自動焦点調節装置。
5. 【請求項５】 撮像信号中より焦点状態に応じて変化す
   る所定の周波数成分を含む焦点信号を取り出すフイルタ
   手段と、 前記フイルタ手段より出力された前記焦点信号中より、
   画面内の焦点検出領域内に相当する信号を取り出すゲー
   ト手段と、 前記ゲート手段によつて抽出された前記焦点信号の最大
   値を前記焦点検出領域内の輝度差成分の最大値で補正す
   る補正手段と、 焦点調節手段を所定の周期で振動させるとともに、該振
   動に応じた前記焦点信号の変化から前記焦点方向を判定
   する方向判定手段と、 前記方向判定手段の出力と、前記補正手段の出力に基づ
   いて、前記焦点調節手段の動作を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記方向判定手段
   は、フオーカシングレンズを光軸方向前後に微小振動し
   たときの前記焦点信号のレベル変化から、前ピン，合
   焦，後ピン状態を判別するように構成されていることを
   自動焦点調節装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、前記制御手段は、前
   記方向判定手段の判定結果と、前記補正手段の出力から
   合焦判定した結果が、ともに合焦であつた場合に、フオ
   ーカスレンズを停止するように構成されていることを自
   動焦点調節装置。
8. 【請求項８】 請求項５において、前記制御手段は、前
   記方向判定手段の判定結果と、前記補正手段の出力から
   合焦判定した結果が両方とも非合焦であつた場合に、フ
   オーカスレンズを高速で駆動するように構成されている
   ことを特徴とする自動焦点調節装置。
9. 【請求項９】 請求項５において、前記制御手段は、前
   記方向判定手段の判定結果と、前記補正手段の出力から
   合焦判定した結果の一方が合焦，他方が非合焦であつた
   場合には、前記方向判定手段の出力に基づいて合焦検出
   を行うように構成されていることを特徴とする自動焦点
   調節装置。
10. 【請求項１０】 撮像手段より出力された撮像信号中よ
    り所定の周波数成分を取り出すフイルタ手段と、 前記フイルタ手段の出力を水平走査ライン毎にピークホ
    ールドするピークホールド手段と、 前記ピークホールド手段の出力を垂直方向に積分する積
    分手段と、 画面内の焦点検出領域内に相当する前記積分手段出力を
    取り出す一つまたは複数のゲート手段と、 前記画面内の一つまたは複数の焦点検出領域内の輝度差
    成分の最大値を抽出する抽出手段と、 焦点調節手段と、 前記ゲート手段によって取り出された焦点信号と前記抽
    出手段出力の輝度差成分の最大値に基づいて前記焦点調
    節手段の焦点調節方向を決定する制御手段と、を備えた
    ことを特徴とする自動焦点調節装置。
11. 【請求項１１】 請求項１１において、前記フイルタ手
    段は互いに通過帯域の異なるフイルタからなり、それぞ
    れ偶数水平走査ラインと奇数水平走査ラインにおける前
    記周波数成分を検出するように構成されていることを特
    徴とする自動焦点調節装置。