JPH0946571A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ズーム動作による画像拡大処理に応じ
て、焦点評価値取り込み範囲を縮小した場合でも、安定
で、かつ誤動作のない焦点調節動作を可能とした撮像装
置を提供することにある。 【解決手段】 撮影画面内に複数の取り込み範囲Ｆ１〜
Ｆ３を設定するゲート回路１１４と、前記各取り込み範
囲それぞれにおいて映像信号中の高域成分を焦点評価値
として取り出すＡＦ評価値処理回路１１５と、焦点評価
値を最大にするようにフォーカスレンズを移動させて焦
点調節を行う焦点調節機能と、フィールドメモリ１１６
と補間回路１１７による画像拡大機能と、画像拡大機能
による拡大率に応じて取り込み範囲の大きさを変更する
とともに、使用する取り込み範囲を変更する機能とを有
するカメラＡＦマイコン１１８とを備えたビデオカメ
ラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種のビデオカメラ
等用いられる自動焦点装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等をはじめとする映
像機器の進歩は、目覚ましく、オートフォーカス制御、
オートアイリス制御、高倍率ズーム機能、さらに画像を
画像処理によつて電子的に拡大する電子ズーム機能等が
標準的に装備され、あらゆる部分において、操作性の改
善、多機能化がはかられている。

【０００３】ところでオートフォーカス装置を見ると、
撮像素子等により、被写体像を光電変換して得られた映
像信号中より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となる
ようにフォーカスレンズ位置を制御して、焦点調節を行
うようにした方式が主流になりつつある。

【０００４】前記、鮮鋭度の評価としては、一般にある
帯域のバンドパスフィルタ−により抽出された映像信号
の高周波成分のレベル（焦点電圧）等を用いている。

【０００５】これは、通常の被写体像を撮影した場合、
図２のように焦点が合ってくるにしたがって高周波成分
のレベル（焦点電圧）は大きくなり、そのレベルが最大
になる点を合焦位置としている。

【０００６】また焦点電圧を取り込む範囲はファインダ
画面内の中央付近に設定されるのが普通である。これ
は、撮影者が通常撮影したい被写体をファインダ画面中
央に置くことが多いことから経験的に決められている。

【０００７】通常の撮像画面に対する焦点評価値取り込
み範囲を図３に示す。前記のように、焦点評価値取り込
み範囲は撮像画面内の中央付近に設定されるのが普通で
ある。ここで、３０１は撮像画面であり、３０２は焦点
評価値取り込み範囲であり、たとえば３つのエリアＦ
１，Ｆ２，Ｆ３に分割され、それぞれの各エリアの焦点
評価値をｆ１，ｆ２，ｆ３とする。

【０００８】通常はこのうち中央の取り込み領域Ｆ２内
の焦点評価値ｆ２が最大になるようにＡＦ制御が行われ
る。

【０００９】そして、中央の取り込み領域Ｆ２内に適切
な被写体像がなく、焦点評価値ｆ２のレベルが低く、合
焦できないときは、３つの焦点評価値取り込み領域Ｆ
１，Ｆ２，Ｆ３内の焦点評価値の平均（ｆ１＋ｆ２＋ｆ
３）／３を使ってＡＦ制御を行うようになっている。

【００１０】つぎに、画像を電子的に拡大する電子ズー
ムを考えると、電子ズームによつて画像を拡大するとい
うことは、もともとの１画面内の画像の一部を読み出し
て拡大する処理であるため、電子ズーム処理後の撮像範
囲はもとの１画面の画像に大して縮小されていることに
なる。

【００１１】したがって、電子ズームにより拡大処理を
行った場合、拡大前の焦点評価値取り込み範囲をそのま
ま用いると、焦点評価値取り込み範囲が、電子ズーム後
の撮像範囲の外の情報を含んでしまい、撮像範囲以外の
被写体にピントあってしまい、撮像範囲内の画像がぼけ
てしまうような誤動作を生じる危険がある。

【００１２】そこで、本出願人は、電子ズームによつて
画像が拡大された場合には、焦点評価値取り込み範囲を
その拡大率に応じて縮小し、焦点評価値取り込み範囲
が、電子ズーム後の撮像範囲の外の情報を含まないよう
にしてＡＦの誤動作を防止した撮像装置を先に提案し
た。

【００１３】図４は、電子ズームによつて、２倍に拡大
された撮像画面に対する焦点電圧取り込み範囲を示すも
のである。ここで、３０１は拡大前の撮像範囲であり、
４０１は拡大される撮像範囲であり、４０２は焦点評価
値取り込み範囲である。これにより、電子ズーム中にお
いても撮像画面の外にピントが合ったりする誤動作を防
止することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
例では次のような欠点があった。すなわち図４のように
電子ズーム中に取り込み範囲を縮小すると、たとえば電
子ズームによつて画像を２倍に拡大した場合には、一定
の被写体の移動に対して撮像画面の変動は通常と比較し
２倍に大きくなる。

【００１５】したがって、被写体の変化に基づく焦点評
価値の変動も大きくなるので、その焦点評価値の増減に
よってフォーカスレンズを動かすと、誤った方向に動い
てしまいフワついて見えてしまう誤動作を生じる危険が
ある。

【００１６】そこで本発明の課題は、電子ズーム動作に
よる画像拡大処理に応じて、焦点評価値取り込み範囲を
縮小した場合でも、安定で、かつ誤動作のない焦点調節
動作を可能とした撮像装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本願における請求項１に記載の発明によれば、撮影
画面内の複数の位置に映像信号を取り込むための複数の
取り込み範囲を設定する取り込み範囲設定手段と、前記
複数の取り込み範囲のうち、任意の取り込み範囲内に相
当する映像信号中より所定の高域成分を焦点評価値とし
て取り出す抽出手段と、焦点調節部材を光軸方向に移動
させる移動手段と、前記焦点評価値を最大にするように
焦点調節部材を移動させて焦点調節を行う焦点調節手段
と、前記撮影画面内の画像を電気的に拡大する画像拡大
手段と、前記拡大手段による拡大率に応じて前記取り込
み範囲の大きさを変更するとともに、使用する前記取り
込み範囲を変更する制御手段とを設けた構成とする。

【００１８】また本願における請求項２に記載の発明に
よれば、請求項１において、前記制御手段を、前記拡大
率が大きくなるにしたがって、前記取り込み範囲を前記
画像拡大手段によつて拡大後の画角内に納まるように縮
小するように構成する。

【００１９】また本願における請求項３に記載の発明に
よれば、請求項１において、前記制御手段を、前記画像
拡大手段が非動作状態にあるときは、前記複数の取り込
み範囲の中央の取り込み範囲内に相当する焦点評価値に
基づいて前記焦点調節手段を制御し、前記画像拡大手段
が動作状態にあるときは、前記複数の取り込み範囲それ
ぞれにおける焦点評価値の平均値に基づいて前記焦点調
節手段を制御するように構成する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明における撮像装置
を、各図を参照しながらその一例について詳述する。

【００２１】図１は、本願発明をビデオカメラに適用し
た場合に一例の構成を示すブロック図である。

【００２２】同図において、１０１は固定の第１群レン
ズ、１０２は変倍を行う変倍レンズ、１０３は絞り、１
０４は固定の第２群レンズ、１０５は変倍に伴う焦点面
の移動を補正する機能とピント合わせの機能を兼ね備え
た焦点調節部材としてのフォーカスコンペレンズ（以下
フォーカスレンズと称す）である。

【００２３】また１０６はＣＣＤ等の撮像素子、１０７
は撮像素子１０６より出力された撮像信号を増幅して所
定のレベルに一定となるように制御するＡＧＣ増幅器で
ある。

【００２４】１０８はカメラ信号処理回路であり、ＡＧ
Ｃ増幅器より出力された撮像信号に対して、輝度信号、
色差信号の生成、ガンマ変換、ブランキング処理等の所
定の信号処理を施して規格化された映像信号に変換する
カメラ信号処理回路、１０９はカメラ信号処理回路１０
８より出力された映像信号を記録するＶＴＲ等の記憶装
置である。

【００２５】また１２０は、カメラ信号処理回路１０８
より出力された映像信号を表示するモニタとしての電子
ビューファインダ（ＥＶＦ）である。

【００２６】１１０，１１２はそれぞれ変倍レンズ１０
２、フォーカスレンズ１０５を移動させるためのステッ
プモータ等のアクチュエータ、１１１，１１３はそれぞ
れアクチュエータ１１０，１１２を後述のカメラＡＦマ
イコン１１８からの信号により駆動するドライバであ
る。これらのアクチュエータは本発明の移動手段を構成
する。

【００２７】１１４はＡＧＣ増幅器１０７より出力され
る撮像信号に対し、撮影画面内における焦点検出に用い
られる取り込み範囲内に相当する信号のみを通過させる
ゲート回路で、このゲート回路１１４の開閉タイミング
を制御することによつて、撮影画面内における任意の取
り込み範囲内に相当する撮像信号を抽出することができ
る。またゲート回路１４の開閉タイミングすなわち撮像
画面内における焦点評価値取り込み範囲は、後述のカメ
ラＡＦマイコン１１８によつて制御される。

【００２８】また１１５は、ゲート回路１１４によつて
抽出された撮影画面内における焦点評価値取り込み範囲
内に相当する撮像信号中より、焦点状態に応じて変化す
る高周波成分を焦点評価値として抽出するＡＦ評価値処
理回路である。このＡＦ評価値処理回路１１５の出力
は、後述のカメラＡＦマイコン１１８へと供給される。

【００２９】このゲート回路１１４とＡＦ評価値処理回
路１１５によって、本発明における抽出手段が構成され
ている。

【００３０】１１６はカメラ信号処理回路１０８におい
て生成された輝度信号及び色信号からなる映像信号を１
フィールド分記憶するとともに、後述するカメラＡＦマ
イコン１１８によつてその読み出し及び書き込みを制御
されるフィールドメモリ、１１７は後述のカメラＡＦマ
イコン１１８からの信号によりフィールドメモリ１１６
より読み出された映像信号を補間する補間回路であり、
このフィールドメモリ１１６と補間回路１１７によって
画像の拡大処理すなわち電子ズーム機能を実現する本発
明の画像拡大手段が構成される。

【００３１】１１８は本システム全体を総合的に制御す
るとともに、ＡＦ機能及び電子ズーム機能を制御するカ
メラＡＦマイコンであり、ＡＦ評価値処理回路１１５の
出力信号にもとづいて、ドライバ１１３を制御してアク
チュエータ１１２を駆動することにより、フォーカスレ
ンズ１０５を光軸方向に移動してＡＦ動作を行う。

【００３２】そしてＡＦ評価値処理回路１１５より出力
される焦点評価値のレベルが最大となるようにフォーカ
スレンズを調節することにより合焦点にフォーカスレン
ズを位置決めすることができる。この機能は本発明にお
ける焦点調節手段に相当する。

【００３３】またズームスイッチ１１９の操作状態に応
じて、ドライバ１１１を制御し、アクチュエータ１１０
を駆動して変倍レンズ１０２を駆動し、光学的なズーム
動作を行う。そして変倍レンズ１０２をテレ側へと駆動
して、変倍レンズ１０２が光学的なテレ端に到達してそ
れ以上動作不能となると、電子ズーム動作へと移行し
て、電子的な画像拡大処理が実行される。

【００３４】また電子ズーム機能に関しては、フィール
ドメモリ１１６に記憶された１フィールド分の画像信号
に対して、その読み出し範囲を１画面のサイズよりも縮
小する（電子ズームの拡大率が大きくなる程、読み出し
範囲は小さくなる）とともに、その読み出し範囲内の画
像を読み出す際の読み出しレートを変更することによ
り、縮小された読み出し範囲を、実際のモニタ画面いっ
ぱいのサイズに拡大して表示することができる。これに
よつて実質的に、１画面分の画像から特定の部分を拡大
して表示することとなる。カメラＡＦマイコン１１８
は、この電子ズームの拡大率すなわち倍率に応じてフィ
ールドメモリ１１６からの画像の読み出し範囲及び読み
出しレートを制御する。

【００３５】また補間回路１１７は、フィールドメモリ
１１６より読み出された画像を、実際のモニタ画面のサ
イズまで拡大することによつて生じる画素間、走査線間
の情報の欠落を、たとえばその両側の画素及び走査線の
情報等の平均値で置き換えるような補間処理を行うこと
により、拡大処理による画質劣化を防止している。

【００３６】また光学ズームに関係なく、電子ズーム処
理の実行を可能とする電子ズームモードを設け、ズーム
スイッチ１１９の入力により、フィールドメモリ１１６
及び補間回路１１７を制御し、撮像画面を拡大、縮小す
るようにしてもよい。

【００３７】そしてカメラＡＦマイコン１１８は、後述
するように、電子ズーム動作を実行する際、ゲート回路
１１４を制御して焦点評価値の取り込み範囲を可変して
適正化を図る本願の特徴とする処理を行う。

【００３８】本発明の実施形態の１つであるビデオカメ
ラは、以上のような構成となっており、次に本発明の特
徴である、カメラＡＦマイコン１１８内で行われる電子
ズーム動作時における焦点評価値信号の取り込み範囲の
制御について、図５に示すフローチャートを用いて説明
する。この処理を行うカメラＡＦマイコンの機能によつ
て、本発明における制御手段が実現される。

【００３９】図５のフローチャートは、電子ズームの動
作領域において、ズームスイッチ１１９の操作によつて
電子ズーム機能が動作される場合について示すものであ
る。

【００４０】図５のフローチャートにおいて、処理をス
タートすると、step５０１でズームスイッチ１１９の操
作状態を読み込み、step５０２でズームスイッチ１１９
のテレ側が押されているかどうかを判別し、押されてい
なければstep５０３の処理へと移行し、押されていれば
step５０５の処理へと移行する。

【００４１】step５０３ではズームスイッチのワイド側
が押されているかどうかを判別し、押されていればstep
５０４の処理へと移行し、押されていなければstep５０
６の処理へと移行する。

【００４２】step５０４では、ワイド側へのズーム動作
であるので拡大倍率を小さくし、step５０５では、テレ
側へのズーム動作であるので、拡大倍率を大きくし、そ
れぞれstep５０６の処理へと移行する。

【００４３】step５０６では、ズームスイッチ１１９に
よって設定された拡大倍率をフィールドメモリ１１６及
び補間回路１１７へと送り、上述したように、拡大倍率
に応じた読み出し範囲をフィールドメモリ１１６に設定
するとともに、その拡大倍率に応じた情報欠落部分を補
間回路１１７に指示し、拡大画像を補間することによ
り、電子ズーム動作を実行する。

【００４４】step５０７では今までの処理で決定した電
子ズームの拡大率に応じて、焦点評価値の取り込み範囲
を最適値に設定するためのゲート回路１１４のゲートエ
リア制御情報を演算し、step５０８で決定したゲートエ
リア制御情報をゲート回路１１４に送り、焦点評価値取
り込み領域の設定を行う。

【００４５】すなわち電子ズームの拡大倍率が大きくな
るほど、もとの画面内における読み出し範囲が縮小され
るため、焦点評価値の取り込み範囲も読み出し範囲の縮
小に合わせて縮小し、取り込み範囲が読み出し範囲の外
の情報を含まないように制御するものである。

【００４６】またカメラＡＦマイコン１１８は、電子ズ
ームによつて撮像範囲が拡大されているときも、拡大さ
れていないときも、常に撮像範囲に対する焦点評価値取
り込み範囲の割合が一定となるように制御するように構
成されており、これによつて、電子ズームのＯＮ／ＯＦ
Ｆ、電子ズームの拡大倍率の変化に対しても、焦点調節
状態が急変したり、撮像範囲と異なる被写体に焦点を合
わせてしまうような誤動作を生じることなく、常に撮像
範囲に対応した焦点評価値取り込み範囲に基づく焦点調
節状態を安定に実行することができ、安定な撮像動作を
行うことができる。

【００４７】以上の処理により、電子ズーム中において
も画面の外にピントが合ったりせずに確実な焦点調節を
実現できる。

【００４８】step５０９では、step５０８で設定された
焦点評価値取り込み範囲内に相当する焦点評価値（映像
信号中の高周波成分）をＡＦ評価値処理回路１１５から
取り込み、step５１０では、その焦点評価値が最大とな
るように、ドライバ１１３、アクチュエータ１１２を制
御し、フォーカスレンズ１０５を合焦点へと駆動する。

【００４９】以上の動作を繰り返し行うことにより、電
子ズームの倍率に応じた焦点評価値取り込み範囲の設定
の最適化を行いながらＡＦ評価値の取り込みを行い、電
子ズーム中においても画面の外にピントが合ったりせず
に確実な焦点調節を実現でき、電子ズームの倍率及びそ
の変化にかかわらず、常に高精度で、誤動作なく安定な
ＡＦ制御を行うことができる。

【００５０】ここで、本発明の要点を説明する。前記st
ep５０９を詳しく説明したフローチャートを図６に示
す。step６０１で電子ズーム中かどうか判別し、電子ズ
ーム中で無ければstep６０２へ行き、電子ズーム中であ
ればstep６０３へ行く。step６０２では評価値として中
央の取り込み範囲の値ｆ１を使用することにする。step
６０３では評価値として３つの取り込み範囲の平均の値
（ｆ１＋ｆ２＋ｆ３）／３を使用することにする。step
６０４では、step６０２あるいはstep６０３で決定され
た評価値が前回の値より減少しているかどうか判別し、
増加していればstep６０６へ行く、一方減少していれば
step６０５でフォーカスレンズの駆動方向を反転した後
step６０６へ行く。ステップ６０６ではフォーカスレン
ズを所定量だけ駆動する。そして処理を抜ける。

【００５１】すなわち、電子ズーム動作によって画像を
拡大した際、焦点評価値取り込み範囲を縮小して拡大後
の画角内に納まるようにし、拡大後の撮像画面外の情報
にピントが合って、撮像画面内における画像がぼけるよ
うな誤動作を防止することができるとともに、取り込み
範囲が縮小されることによる焦点評価値の変化の増大
を、複数の取り込み範囲の中から、使用する取り込み範
囲を変更する（本実施形態ではＦ１，Ｆ２，Ｆ３を全て
の焦点評価値の平均値使用して部分的な変化を平均化す
る）ことによつて補正することにより、誤動作なく安定
で、ピントがフワついたりする事の無い、確実な焦点調
節を実現することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本願における請求項
１に記載の発明によれば、画像の拡大率に応じて焦点評
価値取り込み範囲の大きさ及び使用する取り込み範囲を
変更するようにしたので、電子ズーム中においても画面
の外にピントが合ったりせずに確実な焦点調節を実現す
ることができ、かつ取り込み範囲の大きさが変化するこ
とによる焦点評価値の変化による誤動作を防止すること
ができ、常に高精度で、誤動作なく安定なＡＦ動作を行
うことができる。

【００５３】また本願における請求項２に記載の発明に
よれば、拡大率が大きくなるにしたがって、取り込み範
囲を、画像拡大手段による拡大後の画角内に納まるよう
に縮小するようにしたので、電子ズーム中においても画
面の外にピントが合ったりせずに確実な焦点調節を実現
することができ、かつ取り込み範囲の大きさが変化する
ことによる焦点評価値の変化による誤動作を防止するこ
とができ、常に高精度で、誤動作なく安定なＡＦ動作を
行うことができる。

【００５４】また本願における請求項３に記載の発明に
よれば、画像拡大手段が非動作状態にあるときは、複数
の取り込み範囲の中央の取り込み範囲内に相当する焦点
評価値に基づいて焦点調節手段を制御し、画像拡大手段
が動作状態にあるときは、複数の取り込み範囲それぞれ
における焦点評価値の平均値に基づいて焦点調節手段を
制御するようにしたので、電子ズーム動作に伴って取り
込み範囲の大きさを変化させた際、焦点評価値の変化に
よる誤動作を防止することができ、常に高精度で、誤動
作なく安定なＡＦ動作を行うことができる。

【００５５】以上により、電子ズーム中に使用する焦点
電圧の取り込み範囲を変更する事により、ピントがフワ
ついたりする事が無くなり、確実な焦点調節を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】フォーカスレンズ位置と焦点評価値の関係を示
す図である。

【図３】通常の画面に対する焦点評価値取り込み範囲を
表す図である。

【図４】電子ズームにより拡大された画面に対する焦点
評価値取り込み範囲を表す図である。

【図５】本発明の実施形態におけるカメラＡＦマイコン
の制御動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の実施形態における図５のフローチャー
トに示されているＡＦ制御を説明するためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１０２ 変倍レンズ １０５ フォーカスレンズ １０６ 撮像素子 １０８ カメラ信号処理回路 １１４ ゲート回路 １１５ ＡＦ評価値処理回路 １１６ フィールドメモリ １１７ 補間回路 １１８ カメラＡＦマイコン １１９ ズームスイッチ １２０ 電子ビューファインダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影画面内の複数の位置に映像信号を取
   り込むための複数の取り込み範囲を設定する取り込み範
   囲設定手段と、 前記複数の取り込み範囲のうち、任意の取り込み範囲内
   に相当する映像信号中より所定の高域成分を焦点評価値
   として取り出す抽出手段と、 焦点調節部材を光軸方向に移動させる移動手段と、 前記焦点評価値を最大にするように焦点調節部材を移動
   させて焦点調節を行う焦点調節手段と、 前記撮影画面内の画像を電気的に拡大する画像拡大手段
   と、 前記拡大手段による拡大率に応じて前記取り込み範囲の
   大きさを変更するとともに、使用する前記取り込み範囲
   を変更する制御手段とを設けたことを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記制御手段は、前記拡大率が大きくなるにしたがっ
   て、前記取り込み範囲を前記画像拡大手段によつて拡大
   された後の画角内に納まるように縮小するように構成さ
   れていることを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記制御手段は、前記画像拡大手段が非動作状態にある
   ときは、前記複数の取り込み範囲の中央の取り込み範囲
   内に相当する焦点評価値に基づいて前記焦点調節手段を
   制御し、前記画像拡大手段が動作状態にあるときは、前
   記複数の取り込み範囲それぞれにおける焦点評価値の平
   均値に基づいて前記焦点調節手段を制御するように構成
   されていることを特徴とする撮像装置。