JPS62199174A - 焦点検出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる焦点
検出装置に関し、特に映像信号を用いて焦点調節を行な
うための焦点検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の焦点検出装置は大別して能動型のものと受動型の
ものとに分類できる。このうち能動型のものとしては、
超音波方式のものもあるが、近年では赤外光をカメラ側
から発光して被写体上にスポット像を形成し、その反射
光を受光素子によって検出することにより焦点合わせを
行う赤外線方式のものが比較的測距精度が高いので、一
般に使用されている。だが、この赤外線方式では被写体
距離に応じて受光素子等を動かす機械的な連動機構が必
要であり、そのためどうしても構造が複雑になり、また
複雑な調整も必要となって作業効率等が悪いという欠点
があった。

一方、受動型のものに関しては、撮影系の映像信号を用
いるものと用いないものとかある。このうち映像信号を
用いないものとしては、所謂ずれ検知やぼけ検知等を利
用したハネウェル方式やキャノン５ＳＴ（Ｓｏｌｉｄ　
５ｔａｔｅ　Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）方式等があ
るが、これらも撮影系に必要のない光学部品が必要であ
り、高度な調整技術が必要とされるという問題があった
。

これに対し、映像信号を用いた焦点検出装置は撮影系に
必要のない光学部品は不要であるという利点を有する。

第３図を参照して映像信号を用いた従来の焦点検出装置
について説明する。本図に示すように、撮影レンズ１に
よって結像した画像を撮像素子２により電気信号に変換
し、この信号をプリアンプ（前置増幅器）３により増幅
する。プリアンプ３で増幅された信号はプロセス回路４
を通ってビデオ信号として図示しないモニタあるいはビ
デオテープレコーダに人力される。これと同時に、プリ
アンプ３で増幅された上記信号はバイパスフィルタ（以
下、ＨＰＦと称する）５により高域周波数成分のみに限
定され、さらに、モニタ等に表示した時に合焦させる所
定の画面範囲、例えば撮影画像の略中央部の範囲に相当
する信号のみを取り出すゲート回路６を通って測距視野
が制限された後、絶対値回路７および積分回路８により
焦点状態を示す量に変換される。

この焦点状態を示す量（以下、焦点量と称する）は、撮
影レンズ１のデフォーカス量（焦点ずれ量）との間に第
４図に示すような関係があり、この関係に従い、モータ
駆動回路９はモータを介して焦点状態を示す量が最大と
なる位置に撮影レンズ１内のフォーカシングレンズを駆
動する。

次に、第４図を参照して第３図のモータ駆動回路９の動
作を説明する。いま、測距開始時点でのピント（焦点）
状態が本図のＡの位置にあったとする。また、撮影レン
ズ１内のフォーカシングレンズを所定ピッチだけごくわ
ずか動かした状態でのピント位置を本図のＢとする。モ
ータ駆動回路９は積分回路８から得られるＡの位置での
焦点量ｆ　（Ａｌ　　とＢの位置での焦点量ｆ　Ｔｉｌ
＋　とを比較し、ｆ（Ｂｌ＞ｆ（＾）であるならＡの位
置からＢの位置心動かしたときと同じ回転方向ヘモータ
を回転させ、ｆ　（８１＜　ｆ　（Ａｌ　であるならモ
ータの回転方向を逆転させ、これにより撮影レンズ１内
の〕オーカシングレンズを合焦点Ｘｏの方向に移動させ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のような映像信号を用いた従来の焦
点検出装置では、高域周波数成分にいわゆる水平成分の
みを用いて合焦点の位置を判断しているので、水平成分
の少ない画像に関しては、上述のＡ点とＢ点における焦
点量ｆ　（Ａｌ　とｆ　（Ｂ）の比較が困難であるとい
う欠点があフた。なお、上述の水平成分とは、水平方向
のコントラスト成分であって、例えば撮像素子から得ら
れる映像信号のうちで水平同期信号より高い周波数成分
をいう。これに対し、垂直成分とは垂直方向のコントラ
スト成分であって、例えば撮像素子から得られる映像信
号のうちで垂直同期信号より高く水平同期信号より低い
周波数成分をいう。

そこで、本発明は、上述の欠点を除去し、水平成分の少
ない画面でも垂直成分が十分に存在すれば焦点検出機能
を作動することが可能な焦点検出装置を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明は撮像素子から得ら
れる映像信号中の垂直成分のみを通過させる第１のフィ
ルタと、映像信号中の水平成分のみを通過させる第２の
フィルタと、第１のフィルタ、第２のフィルタのいずれ
かの出力を選択して、その出力から映像信号の合焦状態
を示す信号を得る手段とを具備することを特徴とする。

〔作　用〕

本発明では、撮像素子から得られる映像信号中の垂直成
分（垂直方向のコントラスト成分）のみを通過させる第
１のフィルタと、映像信号中の水平成分（水平方向のコ
ントラスト成分）のみを通過させる第２のフィルタとを
有し、その第１のフィルタ、第２のフィルタのいずれか
の出力を選択して、その出力から上述の映像信号の合焦
状態を示す信号を得る。

従フて、水平成分がほとんど存在しない画像に対しても
、垂直成分を利用してフォーカシングレンズを合焦点位
置へ近づけることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の焦点検出装置の構成を示す
。本図において、１０は水平成分抽出用バイパスフィル
タ（Ｉ（ＰＦ）であり、プリアンプ３で増幅された映像
信号のうちで、水平同期信号（１５，７５ＫＨｚ）より
高い周波数成分（以下、水平成分と称する。）のみを通
過させる。１１は垂直成分抽出用バンドパスフィルタ（
ＢＰＦ）であり、プリアンプ３で増幅された映像信号の
うちで垂直同期信号（６０Ｈ２）より高く、上述の水平
同期信号より低い周波数成分（以下、垂直成分と称する
。）のみを通過させる。

また、１２はマイクロコンピュータや論理回路等からな
るフィルタ切替スイッチであり、バイパスフィルタｌＯ
の水平成分出力の検出が不可能な場合に限り、バンドパ
スフィルタｌｌ側に切替わって、バンドパスフィルタ１
１の垂直成分出力をゲート回路６に送出する。従って、
バイパスフィルタｌＯの水平成分出力があるときには、
フィルタ切替スイッチ１２はバイパスフィルタｌＯ側に
あり、バイパスフィルタ１０の水平成分出力がゲート回
路６に送出される。その他の構成は、上述した第３図に
示す従来の自動焦点装置と同様なので、その詳細な説明
は省略する。

次に、主な動作手順を示す第２図のフローチャートを参
照して、第１図の自動焦点装置の動作を説明する。

まず、撮影レンズ１により結像した画像を撮像素子２に
より電気信号に変換し、さらにプリアンプ３により増幅
した後、この増幅した電気信号（映像信号）を水平成分
抽出用バイパスフィルタ１０および垂直成分抽出用バン
ドパスフィルタ１１に並列に分配する。一方、フィルタ
切替スイッチ１２はバイパスフィルタｌＯの水平成分出
力が検出可能であるか否かを常時判別しているので（ス
テップＳｌ）、映像信号が水平成分を検出可能に含んで
いれば、フィルタ切替スイッチ１２はバイパスフィルタ
１０の出力側に接続し、ステップＳ２へ進む。

通常の映像信号は水平成分を十分に含んでいるので、ス
イッチ７はフィルタ１０に接続しており、そのためステ
ップＳ２へ進み、バイパスフィルタ１０により高周波成
分を取り出してゲート回路６により測距視野の制限を行
った後、絶対値回路７および積分回路８により焦点状態
を示す量ｆ（×］　に変換し、この量ｆ　ＴＸＩ　をモ
ータ駆動回路９の内部メモリに記憶する。次に、モータ
駆動回路９の指示によりマイクロモータ（図示せず）を
駆動して撮影レンズ１内のフォーカシングレンズを所定
の微少量Ｓｍｍだけ勅かして、上述の従来装置と同様に
して焦点状態を示す量ｆ　（Ｘ、Ｓ）を積分回路８から
求め、上述のモータ駆動回路９の内部メモリに記憶する
。次に、その内部メモリから読み出したｆ　（Ｘｌ）　
、　ｆ　（Ｘ）のデータを用いて・△ｆ　”　ｆ　（ｘ
＋Ｓｌ　−ｆ　ＴＸＩを計算して、この△ｆのプラス、
マイナスの符号より、合焦点がフォーカシングレンズの
現在位置（絶対番地）に対しどちらの向きにあるかを決
定し、またフォーカシングレンズの移動量も決定する。

この決定に基づき、マイクロモータの回転方向と回転量
を決定し、微少量Ｓ′だけその方向にフォーカシングレ
ンズを動かして、合焦点位置に達したか否かを判定しく
ステップＳ４）、合焦点に達しない場合は上述のステッ
プＳｌに戻って上述と同様の処理をステップＳ４が肯定
判定となるまで繰り返す。

一方、映像信号中に水平成分が非常に少ない画像の場合
、例えば横縞模様の画像の場合は、上述の△ｆが雑音に
埋れて計算できない場合があり、この場合はフォーカシ
ングレンズの穆動方向が判定できない。そこで、この場
合は、スイッチ１２が垂直成分抽出用のバイパスフィル
タ１１側に切替わるので、積分回路８から垂直成分が取
り出され、その垂直成分を基にｆ　（Ｘ）　ｌ　ｆ　（
Ｘｌ）８＋　を求め、△ｆ　”　ｆ　　ＴＸＩＳＩ　　
−ｆ　　ＴＸ）の式により垂直成分での移動方向と移動
の量を決定してフォーカシングレンズを移動しくステッ
プＳ３）、フィルタ切替スイッチ１２が水平成分で判定
可能になるまで上述と同様な処理を繰り返す（ステップ
５１，５３．５４）。

〔発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、映像信号中にほ
とんど水平成分が存在しない場合には、その映像信号中
の垂直成分を用いてフォーカシングレンズの移動方向お
よび穆動量を決定しているので、例えば横縞のようにほ
とんど水平成分が存在しない画像に対しても、垂直成分
を利用して合焦状態を判別することが出来、自動焦点合
わせに応用する際にはいかなる場合でもフォーカシング
レンズを合焦点位置へ近づけることができるという顕著
な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、 第２図は第１図の実施例の動作を示すフローチャート、 第３図は従来装置の回路構成を示すブロック図、 第４図はフォーカシングレンズの現在位置Ｘと積分回路
から得られるそのとぎの焦点量ｆ　ＴＸ）　との関係を
示す特性図である。 １・・・撮影レンズ（フォーカシングレンズを内蔵）、 ２・・・撮像素子、 ３・・・プリアンプ、 ６・・・ゲート回路、 ７・・・絶対値回路、 ８・・・積分回路、 ９・・・モータ駆動回路、 １０・・・水平成分抽出用のバイパスフィルタ、１１・
・・垂直成分抽出用のバンドパスフィルタ、１２・・・
フィルタ切替スイッチ。 ィＬ束漿覆の回路構成ｌ、すうかり２ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ａ）撮像素子から得られる映像信号中の垂直成分の
   みを通過させる第１のフィルタと、 ｂ）前記映像信号中の水平成分のみを通過させる第２の
   フィルタと、 ｃ）前記第１のフィルタ、第２のフィルタのいずれかの
   出力を選択して該出力から前記映像信号の合焦状態を示
   す信号を得る手段とを具備することを特徴とする焦点検
   出装置。