JPH08125911A - 自動焦点整合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 合焦演算を低速で行うことができる自動焦点
整合装置を提供することを目的とする。 【構成】 被写体像を走査して映像信号を生成し出力す
るカメラ部１と、タイミング信号入力時に映像信号のサ
ンプルホールドを行うサンプルホールド回路４と、タイ
ミング信号を生成するタイミング信号生成回路３と、サ
ンプルホールド回路からのサンプルホールドデータに基
づいて合焦評価値Ｓを算出する合焦評価値演算回路７
と、合焦評価値演算回路７から時系列に入力される合焦
評価値Ｓが極大値をとるようにカメラ部のフォーカスレ
ンズを移動制御するフォーカス制御回路８とを備え、タ
イミング信号生成回路３は、映像信号の１水平走査毎に
タイミング信号を１回生成し、１画面中の各タイミング
信号は映像信号の水平同期信号に対して順に遅延して出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ムービーカメラ等に搭
載される自動焦点整合装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動焦点整合方式のひとつに山登りコン
トラストＡＦ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｏｃｓｉｎｇ）方
式がある。被写体像を走査して得られた映像信号中の高
周波成分の信号量は、通常の被写体撮影時においては合
焦度合いに対応しており、この信号量が大きいほど合焦
度合いが高くなることが知られている。そこで、フォー
カスレンズを移動させつつ映像信号中の高周波成分の信
号量を算出し、この信号量がピークとなる点を探してゆ
けばフォーカスレンズのジャストピント位置を見つける
ことができる。これが山登りコントラストＡＦ方式であ
り、この方式では映像信号中の高周波成分の信号量を合
焦評価値と呼んでいる。

【０００３】図５は、１画面をｍ行ｎ列の画素に分割し
た様子を示しており、Ａ_ij（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）
は、各画素の輝度レベル値を示している。このような画
面の合焦評価値Ｓは、

【０００４】

【数２】

【０００５】で求められる。つまり、合焦評価値Ｓは、
隣接した画素間の輝度レベル値の差の２乗の和というこ
とであり、この値の大小は、高周波成分の信号量に対応
している。

【０００６】実際には、ｎ本の水平走査で１画面を構成
する走査を行って映像信号（輝度信号）を得ている場合
には、各水平走査毎にｍ回のサンプリングを行うことに
より、全画素の輝度レベル値を取り出し、これを上の式
に代入してその画面の合焦評価値Ｓを算出する。なお、
飛越走査による映像信号の場合には、２フィールドで１
フレームが構成されることになるが、ここでは、１フィ
ールドを１画面と考えることにする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の飛越
走査により得られる映像信号は、２５６．５本で１フィ
ールドが構成され、毎秒３０フレーム（６０フィール
ド）の速度で生成される。したがって、合焦評価値Ｓの
計算を極めて高速で行う必要があった。そのため、合焦
評価値演算回路は大規模かつ高価なものとなっていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本発明の自動焦点整合装置は、被写体像を走
査して映像信号を生成し出力するカメラ部と、タイミン
グ信号入力時に映像信号のサンプルホールドを行うサン
プルホールド回路と、タイミング信号を生成するタイミ
ング信号生成回路と、サンプルホールド回路からのサン
プルホールドデータに基づいて合焦評価値Ｓを算出する
合焦評価値演算回路と、合焦評価値演算回路から次々と
入力される合焦評価値Ｓが極大値をとるようにカメラ部
のフォーカスレンズを移動制御するフォーカス制御回路
とを備え、タイミング信号生成回路は、映像信号の１水
平走査毎にタイミング信号を１回生成し、１画面中の各
タイミング信号は映像信号の水平同期信号に対して順に
遅延して出力するものである。

【０００９】

【作用】サンプルホールドデータ（画素単位の輝度レベ
ル値）が１水平走査毎に１つだけ合焦評価値演算回路に
入力される。したがって、合焦評価値演算回路での計算
は、１水平走査毎に多数のサンプルホールドデータを取
り込んでいた従来の方法に比べて、はるかに低速で処理
することになる。また、連続して合焦評価値演算回路に
入力されるサンプルホールドデータは、タイミング信号
が水平同期信号に対して順に遅延しているので、画面の
斜め方向に隣接した画素をピックアップすることにな
る。山登りコントラストＡＦ方式は、隣接した画素間の
輝度レベルの差の積算値が大きくなるようにフォーカシ
ング調整を行うものであり、その隣接方向は斜めでもよ
いので、このサンプルホールドデータに基づいて合焦評
価値を得ることができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。カメラ部１は、フォーカスレンズを含む撮影レン
ズと、その後方に配置された撮像手段とを備え、撮像手
段の結像面上に結像された被写体像を走査して映像信号
を得る。映像信号には水平・垂直同期信号と輝度信号と
が含まれており、同期信号はタイミング信号生成回路３
およびＰＬＬ回路２に対して出力され、輝度信号はサン
プルホールド回路４に対して出力される。

【００１１】ＰＬＬ回路２は、発振器９からのクロック
信号をカメラ部１からの水平同期信号に位相同期させた
マスタクロック信号（ＭＣＫ）を出力する回路である。
マスタクロック信号の周波数は、発振器９のクロック周
波数で調整が可能であり、この実施例では、映像信号の
１走査が１０４８（＝２６２走査×４画面）クロックと
なるように設定されている。

【００１２】タイミング信号生成回路３は、マスタクロ
ック信号をカメラ部１からの同期信号のタイミングを基
準にして計数し、所定計数値に達したときにタイミング
信号（Ｈ_S/H ）を出力する。所定計数値は、値「１」か
ら始まって走査線毎に順次インクリメントされるように
なっている。このインクリメントは、４画面（４フィー
ルド）が経過すると、すなわち所定計数値が値「１０４
８」（＝２６２走査×４画面）に達するとクリアされ、
再び、値「１」に計数値が設定される。このタイミング
信号生成回路３は、フォーカス制御回路８に対して４画
面毎に１回のトリガ信号も出力する。

【００１３】サンプルホールド回路４は、タイミング信
号生成回路３からのタイミング信号（Ｈ_S/H ）を入力し
た時点の輝度信号レベル（アナログ状のサンプルホール
ドデータ）を保持する回路である。このサンプルホール
ドデータは、Ａ／Ｄ変換回路（アナログ−デジタル変換
回路）５に入力される。Ａ／Ｄ変換回路５では、遅延回
路６で僅かに遅延されたタイミング信号の入力タイミン
グでアナログ状のサンプルホールドデータがデジタルデ
ータに変換される。遅延回路６でのタイミング信号の遅
延は、サンプルホールド回路の動作の安定性を考慮した
ものである。

【００１４】Ａ／Ｄ変換回路５でデジタル値に変換され
たサンプルホールドデータは、合焦評価値演算回路７に
入力される。合焦評価値演算回路７では、１画面の走査
線毎のサンプルホールドデータをＡ_i （ｉ＝１〜２６
２）としたときに、

【００１５】

【数３】

【００１６】の演算を行う。この演算は、連続する４つ
の画面に対して行い、それぞれの合焦評価値をＳ１、Ｓ
２、Ｓ３およびＳ４とする。そして、これらを単純加算
して４つの画面に対する合焦評価値である集積合焦評価
値Ｓ_B を算出する。この集積合焦評価値Ｓ_B は４画面毎
に順次算出される。

【００１７】フォーカス制御回路８は、集積合焦評価値
Ｓ_B をタイミング信号生成回路３からのトリガ信号のタ
イミングで取り込む。取り込まれた集積合焦評価値Ｓ_B
は、過去に取り込まれた集積合焦評価値Ｓ_B と比較し、
その比較結果に基づいてカメラ部１のフォーカスレンズ
を僅かに移動させる。フォーカスレンズの移動方向およ
び移動量は、トライアンドエラーで集積合焦評価値Ｓ_B
がピーク値を取るように定められる。集積合焦評価値Ｓ
_B がピーク値となったときが合焦時である。

【００１８】つぎに、本実施例の全体動作を図２のタイ
ミングチャートを用いて説明する。上述したように、カ
メラ部１からは同図（Ａ）に示すような水平同期信号が
出力されている。また、ＰＬＬ回路２からは水平同期信
号に位相整合した同図（Ｂ）に示すようなマスタクロッ
ク信号が出力されている。タイミング信号生成回路３で
は、マスタクロック信号を計数して同図（Ｃ）に示すよ
うなタイミング信号Ｈ_S/H を出力する。計数値は上述し
たように走査線毎にインクリメントしているので、タイ
ミング信号は、各走査線毎にその同期信号に対して１マ
スタクロックずつシフトしている。このタイミングでサ
ンプルホールド回路４がサンプルホールドし、そのサン
プルホールドデータはＡ／Ｄ変換回路５でデジタルデー
タに変換される。Ａ／Ｄ変換回路５から出力されるサン
プルホールドデータは同図（Ｄ）のタイミングで出力さ
れている。

【００１９】このサンプルホールドデータに対応する画
素の様子を図３に示す。この図は、図２においてｎ＝１
とした場合であり、最初のデータは１行１列目の画素デ
ータであり、２番目のデータは２行２列目の画素データ
であり、３番目のデータは３行３列目のデータである。
このように、この実施例によれば、画面上を斜めに走査
したときのサンプルホールドデータを順次得ることにな
る。そして、マスタクロック信号の周波数が上述したよ
うに設定されているので、画面を縦に４区分したときの
１区分領域において左上から右下に向かって斜めに走査
することになる。図４はこの様子を示すものであり、連
続する４画面（４フィールド）４１〜４４に対して、区
分領域をずらしながら斜めのサンプリング走査４５〜４
８が実行される。サンプリング走査４５〜４８に対し
て、合焦評価値演算回路７は合焦評価値Ｓ１〜Ｓ４を算
出し、さらにそれらを加算して集積合焦評価値Ｓ_B を算
出する。以後、後続する画面を同様に４画面単位で区切
って集積合焦評価値Ｓ_B を算出する。

【００２０】フォーカス制御回路８は、このようにして
次々に算出される集積合焦評価値Ｓ_B を入力し、その値
の変化に基づいてカメラ部１のフォーカスレンズを移動
し、合焦を行う。

【００２１】本実施例では、４画面を１単位とする集積
合焦評価値Ｓ_B を次々に取り込んで自動合焦を行ってい
るが、１画面毎の合焦評価値Ｓを用いて自動合焦しても
よい。１画面の左上から右下に向けてサンプリング走査
にするには、マスタクロック信号の周波数を上記実施例
の４分の１に低くすればよい。また、集積合焦評価値Ｓ
_B を用いる場合でも、１単位の画面数が４に限定される
ものではなく、その数は適宜選択可能である。画面数が
多いほど合焦の確実性が高まるが、その応答速度は低下
する。したがって、この点を考慮しつつ適用対象に応じ
た画面数を選択することが望ましい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動焦点
整合装置によれば、画面を斜めにサンプリングしたデー
タに基づいて合焦評価値を計算するので、水平走査でサ
ンプリングする従来の方式よりも処理速度が遅くてもよ
い。したがって、その処理回路が簡易なもので十分とな
り、安価な装置を提供できる。また、人間の平均的な感
性に従うと、カメラが捕らえる映像中には、水平または
垂直の線が斜めの線よりも多く存在することが知られて
いる。したがって、斜めにサンプリングすると、これら
の線を多く横切ることができ、サンプリングデータとし
て望ましいものが得られ、合焦ミスが発生しにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１の実施例の動作タイミングを示すタイミン
グチャート。

【図３】本実施例でサンプリングを行った場合のサンプ
リング画素を示す図。

【図４】本実施例のサンプリング走査を説明するための
４つの画面を示す図。

【図５】１画面を多数の画素に分割した状態を示す図。

【符号の説明】

１…カメラ部、２…ＰＬＬ回路、３…タイミング信号生
成回路、４…サンプルホールド回路、５…Ａ／Ｄ変換回
路、６…合焦評価値演算回路、８…フォーカス制御回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/36 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体像を走査して映像信号を生成し出力
   するカメラ部と、 タイミング信号入力時に前記映像信号のサンプルホール
   ドを行うサンプルホールド回路と、 前記タイミング信号を生成するタイミング信号生成回路
   と、 前記サンプルホールド回路からのサンプルホールドデー
   タに基づいて合焦評価値Ｓを算出する合焦評価値演算回
   路と、 前記合焦評価値演算回路から次々と入力される合焦評価
   値Ｓが極大値をとるように前記カメラ部のフォーカスレ
   ンズを移動制御するフォーカス制御回路と、を備え、 前記タイミング信号生成回路は、前記映像信号の１水平
   走査毎にタイミング信号を１回生成し、１画面中の各タ
   イミング信号は前記映像信号の水平同期信号に対して順
   に遅延していること特徴とする自動焦点整合装置。
2. 【請求項２】 前記合焦評価値演算回路は、１画面に対
   してｎ本の水平走査が行われ、各走査線毎のサンプルホ
   ールドデータをＡ_i （ｉ＝１〜ｎ）としたときに、 【数１】 の演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動焦
   点整合装置。
3. 【請求項３】 前記合焦評価値演算回路は、連続するｋ
   枚（ｋは任意の自然数）の画面の各合焦評価値Ｓを算出
   した後それらの和を集積合焦評価値Ｓ_B として算出する
   ものであり、 前記タイミング信号生成回路は、前記連続するｋ枚の画
   面に対するそれぞれ第１番目のタイミング信号を順に遅
   延させて生成するものであり、 前記フォーカス制御回路は前記合焦評価値Ｓに代えて前
   記集積合焦評価値Ｓ_Bが極大値をとるように前記カメラ
   部のフォーカスレンズを移動制御するものであることを
   特徴とする請求項２に記載の自動焦点整合装置。