JPS6267973A - 自動焦点調節装置 - 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） この発明は、ビデオカメラ等に用いられる自動焦点調節
装置に関し、特に急激なシーンの変り目において画面上
に不自然さを生じない自動焦点調節装置に関する。

（従来の技術） ビデオカメラに適する自動焦点調節装置として各種の方
式が提案されているが、それらのうち三角測距法の原理
に基づく能動、差動形自動焦点調節装置について説明す
ると、例えば赤外光を投射する投光素子と２組の受光セ
ンサとを基線長だけ隔てて配置し、投光素子から投射さ
れた光束が被写体によって反射された反射光を２組の受
光センサによって受光し、それらの光電変換出力を検出
した信号の相対的な比較出力に応じて撮影光学系中の合
焦動作を行うレンズ群を駆動制御して焦点調節を行うも
のである。

上記の光電変換出力の相対的な比較手段の一例を挙げる
と、２組の受光センサの出力を投光素子を駆動するパル
ス発振器の出力に同期して同期検波し、その検波出力を
所定期間にわたって周期的に積分し、これらの積分波形
があらかじめ設定した所定レベルを超える時期を比較す
るものである。すなわち、上記２組の積分波形がそれぞ
れ所定レベルを超える時期の時間差が所定の時間長以内
である場合には合焦状態にあるものとみなし、また上記
の時間差が所定の時間長を超えている場合には非合焦状
態にあるものとみなし、上記２組の積分波形のうちいず
れが先にｌ−記所定レベルを超えたかに応じて、それぞ
れ前記レンズ群を駆動するモータを正方向あるいは逆方
向に回転させて焦点調節を行うものである。

上記のように外部測距系を使用しないで、撮像手段の出
力信号自体を利用する方式が提案されているが、この方
式は、ビデオカメラの撮像素子から得られる撮像信号を
プロセス回路で輝度信号と色信号とに復調し、この輝度
信号を高域フィルタを通して輪郭信号等の高域成分を抽
出し、この抽出成分のレベルを検出し、山登り制御回路
によってこの検出レベルが少しでも大きくなる方向へ前
記のレンズ群を駆動するようレンズ駆動回路を制御する
ものである。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のような従来のビデオカメラの自動焦点調節装置で
は、例えばカメラのパンニングによす画面−１−のシー
ンが大きく変ったときに、自動焦点調節装置のいわゆる
ピクツキ現象が発生して画面」二で不自然さが生じる。

この発明の自動焦点調節装置は、画面上のシーンが大き
く変ったときに焦点調節動作を禁■［−シ、画面−Ｈの
不自然さが生じないようにした自動焦点調節装置を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明の自動焦点調節装置は、」二記の目的を達成す
るため、撮像手段から出力される画像情報についてフィ
ールド間の相関性の有無を検出する検出手段と、前記検
出手段からフィールド間に実質的な相関性が存在しない
ことを示す信号が検出されたとき、焦点調節動作を禁＋
ｈする手段とを備えるものである。ここで、上記の画像
情報とは、撮像手段の出力信号から得られる輝度信号又
は色信号のほか、色差信号又は輝度信号と色差信号とを
変調処理して得られるＮＴＳＣ信号等の標準テレビジョ
ン信号のいずれであってもよい。

（作　用） この発明の自動焦点調節装置は、上記の構成に基づき、
撮像手段から出力される画像信号について、前のフィー
ルドと次のフィールドとの間に完全に相関性が保たれて
いるか、あるいは両者間の差が所定限度を超えていない
等、両者間に実質的な相関性が存在することを示す信号
が検出されたときは焦点調節動作を続行するが、これに
反して両者間に相関性が全くないか、あるいはある程度
相関性があっても両者間の差が所定限度以−Ｌである等
、両者間に実質的な相関性が存在しないことを示す信号
が検出されたときは焦点調節動作を禁止するように作用
する。

（実施例） 以下図面を参照して、この発明の自動焦点調節装置の実
施例について詳細に説明する。下記の説明は、この発明
を能動、差動形自動焦点調節装置に適用した実施例につ
いて、その全体構成、同実施例における相関性の有無の
検出手段の具体例及び同実施例の作用の順序で行う。な
お、この発明は」−記の能動、差動形以外の焦点調節装
置にも適用することができものである。

（この発明の自動焦点調節装置の実施例の全体構成）（
第１図） 第１図はこの発明の自動焦点調節装置の一実施例の全体
構成を示し、図中１は投光素子、２Ａ。

２Ｂは受光センサ、３はパルス発振器であり、パルス発
振器３の発振パルスにより投光素子ｌがパルス的に発光
し、被写体で反射された光束が２つの受光センサ２Ａ　
、２Ｂで受光される。

受光センサ２Ａ　、２Ｂで光電変換された受光出力の処
理回路はＡ、Ｂ２系列よりなる。先ず、４Ａ　、４Ｂは
プロセス回路であって、それぞれ増幅器５Ａ　、５Ｂ及
び同期検波器６Ａ　、６Ｂを含み、増幅器５Ａ及び５Ｂ
は、それぞれ受光センサ４Ａ及び４Ｂの出力を増幅し、
その増幅出力はパルス発振器３に同期する同期検波器６
Ａ及び６Ｂによりそれぞれ同期検波され、その検波出力
は、それぞれ積分回路７Ａ及び７Ｂに人力される。

８Ａ及び８Ｂは、積分回路７Ａ及び７Ｂの積分をそれぞ
れリセットするスイッチであり、ザイクル終ｒ信号によ
り制御される。上記のサイクル終了信号とは、パルス発
振器３の出力（第２図ａ）を分周器１０によって分周し
く同図ｂ）、これをｄ迂回路１１によりΔｔだけ遅延さ
せた信号（同図Ｃ）がオアゲー］・１２を介して与えら
れるものである。

９Ａ及び９Ｂは差動増幅器であり、その（＋）入力はそ
れぞれ１Ａ分回路７Ａ及び７Ｂの出力に接続され、その
（＝）入力はしきい（（ｔｊ電位源Ｖ　ｒｅｆに接続さ
れている。したがって、積分回路７Ａ及び７Ｂの出力は
、それぞれ時間の経過と共に増加するが、これらの出力
がしきい値Ｖｒｅｆを超えると差動増幅器９Ａ及び９Ｂ
の出力がそれぞれハイになる。１３Ａ及び１３Ｂはアン
ドゲートであり、それぞれ差動増幅器９Ａ及び９Ｂの出
力が入力され、また後述の一部量カウンタ１８の出力が
インバータ１９を介して共通に入力される。

アントゲ−）１３Ａ及び１３Ｂの出力は、それぞれＤフ
リップフロップ１４Ａ及び１４Ｂのクロック端子に入力
され、それらのリセット入力端子には、それぞれオアゲ
ート１２の出力が供給される。Ｄフリップフロップ１５
Ａ及び１５Ｂは、それらのＤ入力端子に前段のＤフリッ
プフロップ１４Ａ及び１４ＢのＱ出力がそれぞれ供給さ
れ、またそれらのクロック端子には分周器１０の出力が
ともに供給される。１６はＤフリップフロップ１５Ａ、
１５ＢのＱ出力が入力されるＡＦ演算回路であり、その
出力によりＡＦモモ−Ｍが制御される。すなわち、ＡＦ
演算回路１６は、その２人力が共にハイであれば、合焦
と判定してＡＦモモ−Ｍに制御信号を送出せず、その２
人力の一方がハイ、他方がローであれば、非合焦と判定
してＡＦモモ−Ｍを正逆いずれかの方向へ回転させ、ま
たその２人力が共にローであれば、合焦・非合焦の判定
が不可能であるとして、例えばＡＦモモ−Ｍを停止ｌ−
させる等焦点調節動作を禁止するよう構成されている。

１７は、Ｄフリップフロップ１４Ａ及び１４Ｂの出力が
入力されるオアゲート、１８はオアゲー）１７の出力が
クロック人力として供給される一部量カウンタであり、
カウンタ１８のリセット入力端子には分周器１０の出力
が入力され、その出力Ｑｎはインバータ１９を介して、
それぞれアントゲ−）１３Ａ、１３Ｂの一方の入力端子
に供給される。

２０はこの発明の主要な特徴である画像情報の相関性の
有無を検出する手段の一例であるシーン変り目検出回路
であり、その内部構成については第２図〜第４図を参照
して後述するが、その出力制御信号は遅延回路１１から
出力されるリセット信号と共にオアゲート１２に入力さ
れ、オアゲート１２の出力はリセットスイッチ８Ａ及び
８Ｂ並びにＤフリップフロップ１４Ａ及び１４Ｂに供給
され、後述のように第１図に示す焦点調節系の動作を制
御する。すなわち、上記の制御信号はリセットスイッチ
８Ａ　、８Ｂに供給されてシーンの変り目が生じたとき
積分回路７Ａ　、７Ｂをリセットし、またＤフリップフ
ロップ１４Ａ、１４Ｂをリセットすることにより最終的
にフリップフロップ１５Ａ、１５Ｂを強制的にロー出力
にしてＡＦ検出動作を不可能にし、ＡＦモモ−Ｍを停止
させる。

（この発明の実施例における相関性の有無の検出手段の
具体例）（第３図〜第５図） 第３図〜第５図は、相関性の有無の検出手段としての第
１図のシーン変り目検出回路２０の具体例を示し、これ
らの例はビデオカメラの撮像手段から出力される画像信
号の１フイールド前と後との間の相関性の有無を検出す
るものである。

これらの回路のうち、第３図は撮像手段の出力信号中の
輝度信号を利用してシーン変り目の検出を行うものであ
り、図中３１はプロセス回路であって撮像手段から出力
される色信号（Ｒ、Ｇ　。

Ｂ）を公知の手段により輝度信号Ｙ及び色差信号（Ｒ−
Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）に変換する。プロセス回路３１の出力
中師度信号（以下Ｙ信号という）は、一方において遅延
回路３２を経て、他方において直接に、差分回路３３に
入力されて両信号の差が検出され、この差信号が適宜の
タイミング、例えば垂直同期信号のタイミングで積分回
路３４で積分（加算）され、その積分ｉＨ力が比較器３
５で所定レベルと比較される。すなわち、現在のフィー
ルドのＹ信号と１フイールド前のＹ信号との差を検出し
てこれを所定レベルと比較する。

ここで、ｌフィールド前との相関性が完全にとれていれ
ば上記の差信号を積分しても出力はゼロであり、あるい
は」；記の相関性がある程度とれていれば上記の積分出
力は所定レベルを超えないが、この積分出力が所定レベ
ル以上であれば相関性がくずれたと判断して次のフィー
ルドについてシーンの変り１１を示す制御信号を第１図
のオアゲート１２に出力し、この制御信号は前述のよう
にリセット信号として利用される。

第４図に示す回路は、撮像手段の出力中の特定の色信号
の占める比率を検出してシーン変り目付号を検出するも
のである。図中４１．４２は撮像手段の出力中のＧ信号
成分とＢ信号成分とを、それぞれ垂直同期信号の制御に
より、ｌフィールド期間積分する積分回路であって、そ
れらの積分出力の比が割算回路４３で求められる。この
積分出力の比の値と１フイールド前の積分出力の比の値
との差を遅延回路４４及び差分回路４５等の手段により
検出し、その検出出力を比較器４６で所定レベルと比較
し、これが所定レベル以上であれば、シーン変り目信号
を第１図のオアゲー）１２にｊｌｉ力する。

第５図に示す回路は、第３図の回路をさらに発展させた
ものであって画面中の数か所の画像情報のみをサンプル
として取り出し、サンプルごとに前のフィールドとの相
関性の有無を検出し、これらのサンプルにおける相関性
の相対評価により焦点調節動作を続行するか、あるいは
これを禁ｆ■ニするかを判断するものである。例えば、
第６図に示すように画面中−１一部のｎ１ライン、中央
部のｎ２ライン及び下部のｎ３ラインをサンプルとし、
これら各サンプルラインにおけるＹ信号の相関性の有無
を検出する。そしてｎ１〜ｎ３ラインのすべてについて
相関性が得られなければ、画面全体に相関性がないと判
断し、この場合は手ブレ等により大きくシーンが変った
ためであるのでこの場合のみ焦点調節動作を禁１ｔ−す
る。逆にｎ２ラインのみ相関性がくずれているが、ｎｌ
及びｎ３ラインでは相関性がある場合には、ｎ２ライン
ー１−の画像信号のみ、が、例えば被写体の移動等によ
って変化したと判断して焦点調節動作を続行するように
する。

第５図において、５１ａ〜５１ｃはモノマルチバイブレ
ータ（Ｍ　、　Ｍ　、　）であって、それぞれ垂直同期
信号を前記のラインｎ１　＋　ｎ２　＋　ｎ３に対応し
て遅延させてゲートパルスを作成する。

５２ａ〜５２ｃはゲート回路であってプロセス回路３１
の出力中のＹ信号を上記のゲートパルスにより抽出する
。抽出されたＹ信号は、第３図の回路と同様に、遅延回
路５３ａ〜５３ｃ及び差分回路５４ａ〜５４ｃ等の手段
により、ラインごとにそれぞれ１フイールド前の当該ラ
インのＹ信号との差が検出される。これらの差信号は積
分回路５５ａ〜５５ｃで積分され、それぞれ比較器５６
ａ〜５６ｃで所定レベルと比較される。比較器５６ａ〜
５６ｃの出力の相対評価により前記の焦点調節動作を続
行するか、あるいはこれを禁止するかの判断がなされる
わけであるが、ここでは、比較器５６ａ〜５６ｃの出力
がアンドゲート５７に入力され、その出力がハイである
ときのみ第１図のオアゲート１２にシーン変り目信号が
出力される例を示している。この例では積分回路５５ａ
〜５５ｃの出力がすべて所定のレベル以上であるときの
みシーン変り目信号が出力され、焦点調節動作が禁１に
されるが、上記の積分回路の出力のうち所定のレベルを
超えないものがひとつでもあれば焦点調節動作が続行さ
れる。上記のサンプルラインの数及び比較器の出力信号
から変り目信号を作成する方法は、単に一例を示すもの
であって他に多くの変形が可能である。

（この発明の自動焦点調節装置の実施例の作用）（第１
図、第２図） 次に第２図をも参照して第１図の装置の作用について説
明する。

第２図ａは、第１図のパルス発振器３の出力パルスを示
し、このパルスを分周器ｌＯで分周しく同図ｂ）、遅延
回路１１で微小部間Δｔだけ遅延させる（同図Ｃ）、こ
の遅延信号がリセットスイッチ８Ａ　、８Ｂに加えられ
、対応する積分回路７Ａ　、７Ｂをリセットする。積分
回路７Ａ　、　７Ｂはリセット後改めて積分動作を開始
し、その出力は時間と共に増加するが（同図ｄ）、第１
の制御サイクルでは、図に示すように、先ず一方の系列
（ここではＡ系列であるとする）の積分出力が時点ｔＡ
ｔで、次いで他方の系列（ここではＢ系列であるとする
）の積分出力が時点ｔＢｔで、それぞれしきい値電圧Ｖ
ｒｅｆを超え、かつ時点ｔＡｔと時点ＥＢｔ　との間の
時間差が所定時間長（例えば後記のＴｏ）より長いとす
る。

時点ｔＡｘで差動増幅器９Ａの出力はハイになるが、こ
の時点ではカウンタ１８の出力Ｑｎはまだハイになって
いないため、これがイン／ヘータ１９を介して入力され
るアンドゲート１３Ａの出力はｔ、１以後ハイになる。

これにより次段のＤフリップフロップ１４Ａの出力Ｑは
、同図ｅに示すように次のりセットパルス（同図Ｃ）が
入力されるまでハイになる。このハイ出力は次段のフリ
ップフロップ１５ＡのＤ端子及びオアゲート１７を介し
て一部量カウンタ１８のクロック端子に入力され、カウ
ンタ１８は、一定時間Ｔｏ後にそのＱｎ出力がハイにな
り（同図ｆ）、分周器１０の出力（同図ｂ）によりリセ
ットされる。

ここで、第１の制御サイクルでは、Ｂ系列の積分出力が
しきい値Ｖｒｅｆを超える時点ｔＢｚは、前述のように
時点ｔＡｚから」−記の一部時間長Ｔｏを経過した後で
あるが、時点ｔＢｔにおけるカウンタ１８のＱｎ出力は
ハイであるため、これがインバータ１９を介して入力さ
れるアンドゲート１３Ｂの出力は、差動増幅器９Ｂの出
力がノ＼イであっても、ローになる。したがってＢ系列
のＤフリップフロップ１４Ｂの出力もローである。

上記のように、第１の制御サイクルでは、Ａ系列のフリ
ップフロップ１４Ａの出力がハイであり、一方Ｂ系列の
Ｄフリップフロップ１４Ｂの出力がローであって、これ
らの出力信号は次段の７リツプフロツプ１５Ａ及び１５
ＢのＤ端子に入力されるので、それらの出力は、それぞ
れハイ及びローになり（同図り、ｉ）、これらの信号が
ＡＦ演算回路１６に入力される。ここでＡＦ演算回路１
６は、その２人力が共にハイであるか、一方がハイで、
他方がローであるか、あるいは、共にローであるかに応
じて、前述のように、合焦、非合焦、あるいは、合焦・
非合焦の判定が不可能であると判定して、それぞれ所定
の動作を行うよう構成されているので、上記の場合は非
合焦と判定して時点ｔＡｔ　と時点ｔＢｘ　とのいずれ
が先であるかに応じて、ＡＦモータＭを正逆いずれかの
方向へ回転させて合焦動作を行うレンズ群をその先軸上
を合焦方向へ移動させる。

次に、合焦状態である第２の制御サイクルにおいては、
第２図ｄに示すように、２つの積分回路７Ａ、７Ｂの出
力がそれぞれしきい値電圧Ｖ　ｒｅｆを超える時点ｔＡ
２とｔＢ２との時間差は第１の制御サイクルとは異なり
、前記の一部時間長ＴＯより短い。そのため、Ａ系列の
フリップフロップ１４Ａの出力が時点ｔＡ２でハイにな
るのは、第１の制御サイクルと同様であるが、Ｂ系列の
フリップフロップ１４Ｂの出力（同図ｇ）は、第１の制
御サイクルとは異なり、時点ｔＡ２から一部時間長Ｔｏ
が経過しないうちに時点ｔＢ２でハイになる。そしてフ
リップフロップ１４Ａの出力（同図ｅ）及びフリップフ
ロップ１４Ｂの出力（同図ｇ）が、それぞれフリップフ
ロップ１５Ａ及び１５ＢのＤ端子に入力されるので、こ
れらのフリップフロップの出力は共にハイになり、ＡＦ
演算回路１６は、前述のように、合焦状態にあると判断
してＡＦモータＭに制御信号を送らず１合焦動作を行う
レンズ群はその時点における位置で停止し、自動焦点調
節装置はその位置に対応する焦点調節状態（合焦状態）
に維持される。

ここで、第１図のシーン変り１検出回路２０から、前述
のようにして前記の制御信号が出力されると、この制御
信号は、分周器１０及びｄ延回路１１からのリセット信
号によるリセット動作とは無関係に積分回路７Ａ　、７
Ｂを共にリセットし、かつフリップフロップ１４Ａ、１
４Ｂを共にリセットするため、最終的にフリップフロッ
プ１５Ａ、１５Ｂを共にロー出力とする。これによりＡ
Ｆ演算回路１６は、合焦・Ｊ［合焦の検１１１不可能で
あると判断して、例えばＡＦモモ−Ｍに停止り信号を転
送して焦点調節動作を禁ＩＩ−する。そしてシーン変り
１検出回路２０からの前記の制御信号がオフになれば焦
点調節動作が再開されるが、代案として前記の制御信号
がオフになっても−・定時限の間ＡＦモータＭへの停止
１−信号を継続して供給し、この件１１−信時がオフに
なるのをまって焦点調節動作を再開するようにしてもよ
い。

（発明の効果） 前述のように、この発明によれば、撮像手段から出力さ
れる画像信号について、前のフィールドと次のフィール
ドとの間に実質的な相関性が存在しないことを示す信号
が検出されたときは焦点調節動作を禁Ｉ卜するので、急
激なシーンの変り目等に発生する自動焦点調節装置のい
わゆるピクツキ現象を防１１−シ、画面上で不自然さを
生じない焦点調節を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の自動焦点調節装置の一実施例の全体
構成を示すブロック図、第２図ａないしｉは第１図の装
置の作用を説明する動作タイミング図、第３図、第４図
及び第５図は、それぞれ第１図の装置中のシーン変り１
検出回路の詳細を示すブロック図、第６図は第５図の回
路の作用を説明するためのサンプルラインを示す図であ
る。 符号の説明 ３：パルス発振器、７Ａ、７Ｂ：積分回路、８Ａ　、　
８Ｂ　：リセットスイッチ、９Ａ、９Ｂ：差動増幅器、
１０：分周器、１１：遅延回路、１２ニオアゲート、１
３Ａ、１３Ｂ：アンドゲート、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ
、１５Ｂ：Ｄフリップフロップ、１６：ＡＦ演算回路、
１７：オアゲート、１８ニ一定星カウンタ、１９：イン
バータ、２０：シーン変り（１検出回路、３１：プロセ
ス回路、３２，４４．５３ａ、５３ｂ、５３ｃ：遅延回
路、３３，４５．５４ａ、５４ｂ、５４ｃ：差分回路、
３４，５５ａ、５５ｂ、５５ｃ：積分回路、３５，４６
．５６ａ、５６ｂ、５６ｃ：比較器、４１：Ｂ信号成分
積分回路、４２：Ｇ信号成分積分回路、４３：割算回路
、５１ａ、５１ｂ。 ５１ｃ：モノマルチバイブレータ、５２ａ　、５２ｂ　
、　５２ｃ　：ゲート回路、５７：アンドゲート、Ｍ：
ＡＦモータ。 第２図 づ１酋焦　　　　　　Ｃ焦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像手段から出力される画像情報についてフィー
   ルド間の相関性の有無を検出する検出手段と、 前記検出手段からフィールド間に実質的な相関性が存在
   しないことを示す信号が検出されたとき、焦点調節動作
   を禁止する手段とを備える自動焦点調節装置。
2. （２）前記検出手段は、画面上の複数のサンプルについ
   てそれぞれフィールド間の相関性の有無を検出する手段
   であり、前記の焦点調節動作を禁止する手段は、前記複
   数のサンプル中の各サンプルに関するフィールド間の相
   関性の有無を示す信号の相対評価により焦点調節動作を
   禁止するかどうかを定める手段を含む特許請求の範囲（
   １）記載の自動焦点調節装置。