JPH08265631A

JPH08265631A - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPH08265631A
Application number: JP7068365A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suda; 浩史須田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】被写体の明るさに拘らず安定に合焦調節を行
う。【構成】撮像手段１１１はレンズ１１０を通じて被写
体を撮像し、映像信号を出力する。この映像信号はフィ
ルタ手段１１２を通過することによりレンズ１の合焦状
態を示す焦点信号１１３となる。各抽出手段１１４、１
１５は焦点信号１１３から輝度成分及びコントラスト成
分を抽出して制御手段１１６に与える。制御手段１１６
は上記輝度成分に応じてフィルタ手段１１２の周波数特
性を制御すると共に、上記コントラスト成分に応じてフ
ィルタ手段１１２の周波数特性を制御する。移動制御手
段１１７は焦点信号１１３に応じてレンズ１１０を焦点
信号が最大となるように山登り制御する。

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、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撮影レンズを駆動し
て焦点調節を行う、いわゆる山登り方式が知られてい
る。このような自動焦点調節方式は、焦点調節用の特殊
な光学部材が不要であり、遠方でも近くでも距離によら
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。次にこの種の自動焦点調節装置について、図１０
を用いて説明する。

【０００３】同図において、フォーカスレンズ１はレン
ズ駆動用モータ５７によって光軸方向に移動されて焦点
合わせを行う。このレンズ１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、ＣＤＳ／ＡＧＣ
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でディジタル映像データへと変換さ
れる。この映像データはカメラのプロセス回路（図示せ
ず）へ入力されて標準テレビジョン信号に変換されると
共に、バンドパスフィルタ１００（以下ＢＰＦ）へと入
力される。

【０００４】ＢＰＦ１００では、映像信号中の高周波成
分を抽出し、ゲート回路１０１で撮像画面内の合焦検出
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。以後このピークホ
ールドされた値をＡＦ評価値と呼ぶ。このＡＦ評価値を
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制御する。また、モータ方
向判定回路１０３では、ＡＦ評価値が増加する方向にモ
ータ駆動方向を設定する。いわゆる山登り制御を行う。

【０００５】

【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、通常の被写体に対して最適なバンドパスフィル
タの特性となるように回路設計を行うと、被写体が高輝
度や低照度、低コントラスト等である場合には、フィル
タ特性が最適にはならず、良好な合焦状態が得られない
という欠点があった。

【０００６】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
あらゆる被写体や撮影条件において目的とする主被写体
に対して安定に合焦することのできる自動焦点調節装置
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、撮像
手段より出力される映像信号から所定の周波数成分を焦
点信号として抽出するフィルタ手段と、上記フィルタ手
段で抽出した焦点信号から輝度成分を抽出する抽出手段
と、上記抽出手段で抽出した輝度成分に応じて上記フィ
ルタ手段の周波数特性を制御する制御手段と、上記フィ
ルタ手段で抽出した上記焦点信号に応じてレンズを移動
制御する移動制御手段とを設けている。

【０００８】請求項２の発明は、撮像手段より出力され
る映像信号から所定の周波数成分を焦点信号として抽出
するフィルタ手段と、上記フィルタ手段で抽出した焦点
信号を、上記撮像手段が撮像する画面内に設定した複数
の焦点検出領域毎に分割して取り出す複数のゲート手段
と、上記各ゲート手段から得られる焦点信号から輝度成
分を抽出する複数の抽出手段と、上記各抽出手段が抽出
した輝度成分に応じて上記フィルタ手段の周波数特性を
制御する制御手段と、上記フィルタ手段が抽出した上記
焦点信号に応じてレンズを移動制御する移動制御手段と
を設けている。

【０００９】請求項４の発明は、撮像手段より出力され
る映像信号から所定の周波数成分を焦点信号として抽出
するフィルタ手段と、上記フィルタ手段で抽出した焦点
信号からコントラスト成分を抽出する抽出手段と、上記
抽出手段で抽出したコントラスト成分に応じて上記フィ
ルタ手段の周波数特性を制御する制御手段と、上記フィ
ルタ手段で抽出した上記焦点信号に応じてレンズを移動
制御する移動制御手段とを設けている。

【００１０】請求項５の発明は、撮像手段より出力され
る映像信号から所定の周波数成分を焦点信号として抽出
するフィルタ手段と、上記フィルタ手段で抽出した焦点
信号を、上記撮像手段が撮像する画面内に設定した複数
の焦点検出領域毎に分割して取り出す複数のゲート手段
と、上記各ゲート手段から得られる焦点信号からコント
ラスト成分を抽出する複数の抽出手段と、上記各抽出手
段が抽出したコントラスト成分に応じて上記フィルタ手
段の周波数特性を制御する制御手段と、上記フィルタ手
段が抽出した上記焦点信号に応じてレンズを移動制御す
る移動制御手段とを設けている。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、撮像手段から得られ
る映像信号はフィルタ手段を通過することによりレンズ
の合焦状態を示す焦点信号となる。抽出手段は焦点信号
から輝度成分を抽出して制御手段に与える。制御手段は
上記輝度成分に応じてフィルタ手段の周波数特性を制御
する。移動制御手段は焦点信号に応じてレンズを焦点信
号が最大となるように山登り制御する。

【００１２】請求項２の発明によれば、焦点信号は各ゲ
ート手段により、焦点検出領域毎に時分割して取り出さ
れ、各焦点信号は各抽出手段によりそれぞれ輝度成分が
抽出される。制御手段は各抽出された輝度成分に応じて
フィルタ手段の周波数特性を時分割的に制御する。従っ
て、移動制御手段は各焦点検出領域毎に合焦点を検出す
る制御を行う。

【００１３】請求項４の発明によれば、撮像手段から得
られる映像信号はフィルタ手段を通過することによりレ
ンズの合焦状態を示す焦点信号となる。抽出手段は焦点
信号からコントラスト成分を抽出して制御手段に与え
る。制御手段は上記コントラスト成分に応じてフィルタ
手段の周波数特性を制御する。移動制御手段は焦点信号
に応じたレンズを焦点信号が最大となるように山登り制
御する。

【００１４】請求項５の発明によれば、焦点信号は各ゲ
ート手段により、焦点検出領域毎に時分割して取り出さ
れ、各焦点信号は各抽出手段によりそれぞれコントラス
ト成分が抽出される。制御手段は各抽出されたコントラ
スト成分に応じてフィルタ手段の周波数特性を時分割的
に制御する。従って、移動制御手段は各焦点検出領域毎
に合焦点を検出する制御を行う。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。フォーカスレンズ１は、レンズ駆動用モー
タ５７によって光軸方向に移動されて焦点合わせを行
う。このレンズ１を通った光は、絞り２で適切な光量と
なり、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。この光電変換された信号は、基準クロ
ック発生器６０の出力基準クロックＣ０に同期して読み
出され、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、さらにＡ／Ｄ変換器５
で基準クロックＣ０に同期したデジタル信号Ｓ０に変換
される。このデジタル信号Ｓ０から、１水平期間遅延器
（以下１Ｈ遅延器）６で１水平期間だけ遅れた信号Ｓ１
及び、１Ｈ遅延器７でさらに１水平期間遅れた信号Ｓ２
が作られる。

【００１６】これらの信号Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２は、カメラ
の色信号生成回路へと入力されるのと同時に、Ｓ０とＳ
２は加算器８で加算された後、色信号成分を除去するた
めのローパスフィルタ（以下ＬＰＦ）１０で輝度信号成
分のみ抽出され係数器１１で０．５倍された信号Ｓ３が
作られる。またＳ０からは同様にＬＰＦ９で、輝度信号
のみ抽出された信号Ｓ４が生成される。これらの信号Ｓ
３、Ｓ４は、カメラの輝度信号生成回路へと入力される
と同時に、加算器１２で加算されて自動焦点調節用信号
Ｓ５が作られる。この信号Ｓ５はガンマ回路１３へと入
力され、予め決められたガンマカーブでガンマ変換され
ることにより、低輝度成分を強調し、高輝度成分を抑圧
した信号Ｓ６が作られる。このガンマ変換された信号Ｓ
６は、カットオフ周波数の高いＬＰＦであるＴＥ−ＬＰ
Ｆ１４と、カットオフ周波数の低いＬＰＦであるＦＥ−
ＬＰＦ１５へと入力され、マイコン５５がマイコンイン
ターフェース５３を通して決定したそれぞれのフィルタ
特性によって低域成分が抽出され、ＴＥ−ＬＰＦ１４の
出力信号Ｓ７及びＦＥ−ＬＰＦ１５の出力信号Ｓ８が作
られる。

【００１７】信号Ｓ７及び信号Ｓ８は、スイッチ１６で
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／Ｏ信号により選択され、ハイパスフィル
タ（以下ＨＰＦ）１７へと入力される。つまり、偶数ラ
インは信号Ｓ７をＨＰＦ１７へと通し、奇数ラインは信
号Ｓ８を通す。ＨＰＦ１７では、マイコン５５がマイコ
ンインターフェース５３を通して決定した奇数／偶数そ
れぞれのフィルタ特性で高域成分のみを抽出される。抽
出された高域成分は絶対値回路１８で絶対値化されるこ
とにより、正の信号Ｓ９が作られる。この信号Ｓ９は、
ピークホールド回路２５、２６、２７、及びラインピー
クホールド回路３１へと入力される。

【００１８】枠生成回路５４は、図５に示されるよう
に、画面内に焦点調節用のゲート信号Ｌ枠、Ｃ枠、Ｒ枠
を生成する。ピークホールド回路２５には枠生成回路５
４の出力の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／Ｏ信号が入力され、
図５に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、ピークホールド
回路２５の初期化を行う。次にピークホールド回路２５
はマイコン５５からマイコンインターフェース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をピークホールドする。そして、ＩＲ１、
ＩＲ２、ＩＲ３の各場所でバッファ２８に枠内のピーク
ホールド値を転送することにより、ＴＥ／ＦＥピーク評
価値を生成する。

【００１９】同様にして、ピークホールド回路２６には
枠生成回路５４の出力のＣ枠及びＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が
入力され、図５に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の初期化を行う。次にピークホールド回路２
６はマイコン５５からマイコンインターフェース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の各場所でバッファ２９に枠内のピークホールド
値を転送してＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。さら
に同様にして、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／Ｏ信号が入力され、図
５に示される焦点調節用Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ
１、ＲＲ２、ＲＲ３の各場所でピークホールド回路２７
の初期化を行う。次にピークホールド回路２７はマイコ
ン５５からマイコンインターフェース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、バッファ３０に枠内のピークホールド値を転送
してＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。

【００２０】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の出力の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Ｓ９の１ラインの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の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／Ｏ
信号が入力される。これと同時に積分回路３２、３５に
は、枠生成回路５４の出力Ｌ枠、積分回路３３、３６に
は枠生成回路５４の出力Ｃ枠、積分回路３４、３７には
枠生成回路５４の出力Ｒ枠が入力される。

【００２１】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の初期化を行う。次に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３１の出力を内部レ
ジスタに加算した後、ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所
で、バッファ３８にピークホールド値を転送してライン
ピーク積分評価値を生成する。

【００２２】積分回路３３、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の初期化を行う。次に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３１の出力を内部レジス
タに加算した後、ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所で、
バッファ３９にピークホールド値を転送してラインピー
ク積分評価値を生成する。

【００２３】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の初期化を行う。次に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３１の出力を内部レジ
スタに加算した後、ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所
で、バッファ４０にピークホールド値を転送してライン
ピーク積分評価値を生成する。積分回路３５、３６、３
７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、それぞれバッファ４１、４
２、４３に結果を転送する。

【００２４】また、信号Ｓ７は、ピークホールド回路１
９、２０、２１及び最大値ホールド回路４４及び最小値
ホールド回路４５に入力される。ピークホールド回路１
９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の初期化を行う。次にピークホール
ド回路１９は、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドした
後、ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所で、バッファ２２
にピークホールド結果を転送することにより、Ｙピーク
評価値を生成する。

【００２５】同様にして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の初期化を行う。次にピークホールド回路２
０は、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドした後、ＩＲ
１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所でバッファ２３にピークホ
ールド結果を転送することにより、Ｙピーク評価値を生
成する。

【００２６】さらに同様にして、ピークホールド回路２
１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の初期化を行う。次にピークホール
ド回路２１は、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドした
後、ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所でバッファ２４に
ピークホールド結果を転送することにより、Ｙピーク評
価値を生成する。

【００２７】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。これらのホールドさ
れた最大値及び最小値は、引き算器４６へ入力されて
（最大値−最小値）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。

【００２８】ピークホールド回路４７には枠生成回路５
４出力のＬ枠が入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ
１、ＬＲ２、ＬＲ３の各場所でピークホールド回路４７
の初期化を行う。次にピークホールド回路４７は、各枠
内の信号Ｓ１０をピークホールドした後、ＩＲ１、ＩＲ
２、ＩＲ３の各場所で、バッファ５０にピークホールド
結果を転送することにより、輝度の最大値−最小値であ
るＭａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。すなわち、Ｌ枠内
の各ラインごとの輝度差の評価値の最大のものが抽出さ
れる。

【００２９】同様にして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の初期化を行う。次にピークホールド回路４
８は各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドした後、ＩＲ
１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所で、バッファ５１にピーク
ホールド結果を転送することにより、Ｃ枠内の各ライン
ごとの輝度差の評価値の最大値であるＭａｘ−Ｍｉｎ値
を生成する。

【００３０】さらに同様にして、ピークホールド回路４
９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の初期化を行う。次にピークホール
ド回路４９は、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし
た後、ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所で、バッファ５
２にピークホールド結果を転送することにより、Ｒ枠内
の各ラインごとの輝度差の評価値の最大値であるＭａｘ
−Ｍｉｎ評価値を生成する。

【００３１】ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所では、バ
ッファ２２、２３、２４、２８、２９、３０、３８、３
９、４０、４１、４２、４３、５０、５１、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。マイコン５５は
上記割り込み信号を受けてマイコンインターフェース５
３を通してバッファ２２、２３、２４、２８、２９、３
０、３８、３９、４０、４１、４２、４３、５０、５
１、５２内の各データを、下の枠の転送が終了してバッ
ファに次のデータが転送されるまでに読み取る。マイコ
ン５５は、読み込んだデータ及び絞りエンコーダ５８の
出力をもとにモータドライバ５６を通してモータ５７を
駆動することによりフォーカスレンズ１を光軸方向に移
動させて合焦合わせを行う。尚、図１において点線で囲
まれた部分は１チップのＩＣで実現することができる。

【００３２】図２はＴＥ−ＬＰＦ１４の構成例を示すブ
ロック図である。信号Ｓ６はレジスタ７０で基準クロッ
ク発生器６０からの基準クロックＣ０のタイミングでラ
ッチされる。加算器７１ではレジスタ７０の入力信号と
出力信号とが加算され、スイッチ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ッチする。加算器７３はレジ
スタ７２の入出力を加算してスイッチ７９及びレジスタ
７４に出力し、加算器７５はレジスタ７２の入出力を加
算してスイッチ７９及びレジスタ７６に出力し、加算器
７７はレジスタ７６の入出力を加算してスイッチ７９に
出力する。

【００３３】レジスタ７８には、マイコン５５からマイ
コンインターフェース５３を通してフィルター特性が格
納される。スイッチ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。このＴＥ−Ｌ
ＰＦ１４はスイッチ７９で信号Ｓ７１を選択したときが
最もローパス特性が弱く、高域の信号成分をよく通過さ
せる。Ｓ７２、Ｓ７３、Ｓ７４の順にローパス特性が強
くなり、Ｓ７４を選択すると最もローパス特性が強くな
り高域の信号成分を通しにくくする。

【００３４】図３はＦＥ−ＬＰＦ１５の構成例を示すブ
ロック図である。信号Ｓ６は係数器８０でＫ倍され加算
器８１へと入力される。加算器８１は係数器８０、８３
の出力を加算してレジスタ８２へ出力する。レジスタ８
２は基準クロックＣ０にしたがって入力をラッチし係数
器８３及び係数器８４へ出力する。係数器８３はレジス
タ８２の出力を（１−Ｋ）倍して加算器８１に伝える。
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。レジスタ８８にはマイコン５５からマイ
コンインターフェース５３を通してフィルター特性Ｋが
格納され、各係数器８０、８３、８４、８７へ伝えられ
る。フィルタ特性Ｋは１未満の数で、大きい程ローパス
特性が弱く、高域の信号成分をよく通過させ、小さい程
ローパス特性が強く、高域の信号成分を通しにくくな
る。

【００３５】図４はＨＰＦ１７の構成例を示すブロック
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へと順次基準クロックＣ
０に従って転送される。レジスタ９１、９２、９３、９
４の出力はスイッチ９５により、一つだけ選択されて引
き算器９６へと入力される。引き算器９６は信号Ｓ９と
スイッチ９５の出力との差分を計算することにより、信
号Ｓ１０を出力する。レジスタ９８にはマイコン５５か
らマイコンインターフェース５３を通して偶数ラインの
フィルター特性が格納される。また、レジスタ９９には
奇数ラインのフィルター特性が格納される。

【００３６】スイッチ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／Ｏ信
号により切り換えられ、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の出力をスイ
ッチ９５の選択信号として伝える。このＨＰＦ１７は、
スイッチ９５がＳ１０１を選択したときにハイパス特性
が低域になり、Ｓ１０２、Ｓ１０３の順に高域側にシフ
トし、Ｓ１０４を選択したときが最も高域よりの特性に
なる。従って、Ｓ１０４を選択することでより高域の信
号成分を通過させることができ、Ｓ１０１を選択するこ
とで高域の信号成分を除去できる。

【００３７】図５は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。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ット信
号をＬ、Ｃ、Ｒ各枠ごとに３回出力してＬＲ１、ＬＲ
２、ＬＲ３、ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＲＲ１、ＲＲ
２、ＲＲ３を生成し、積分回路、ピークホールド回路等
をリセットする。またデータ転送信号１Ｒ１、１Ｒ２、
１Ｒ３を生成し、各積分値、ピークホールド値を各バッ
ファに転送する。また、偶数フィールドの走査を実線
で、奇数フィールドの走査を点線で示す。偶数フィール
ド、奇数フィールド共に、偶数ラインはＴＥ−ＬＰＦ１
４の出力を選択し、奇数ラインはＦＥ−ＬＰＦ１５の出
力を選択する。

【００３８】次に各枠内のＴＥ／ＦＥピーク評価値、Ｔ
Ｅ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、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を使用して
マイコン５５がどのようにして自動焦点調節動作をする
かについて説明する。ＴＥ／ＦＥピーク評価値は合焦度
を表わす評価値であり、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、合焦度判定、再起動判定に最適である。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、レンズ１の移動方向判定に最適である。さら
にピーク評価値もラインピーク積分評価値も、ＴＥの方
がより高い高周波成分を抽出しているので、合焦近傍に
最適である。逆にＦＥは合焦から遠い大ボケ時に最適で
ある。

【００３９】また、Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ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うため
に、被写体の状況を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、補正することにより最適な制御をする。

【００４０】次に図６を用いて自動焦点調節動作のアル
ゴリズムについて説明する。最初起動（Ａ１）し、ＴＥ
やＦＥピークのレベルで速度制御を行い、山の頂上付近
ではＴＥラインピーク積分評価値、山の麓ではＦＥライ
ンピーク積分評価値を主に使用して方向制御することに
より、山登り制御（Ａ２）を行う。次に、ＴＥやＦＥピ
ーク評価値の絶対値やＴＥラインピーク積分評価値の変
化量で、山の頂点判断（Ａ３）を行い、最もレベルの高
い点でレンズを停止させ、再起動待機（Ａ４）に入る。

【００４１】再起動待機では、ＴＥやＦＥピーク評価値
のレベルが下がったことを検出して再起動（Ａ５）す
る。この自動焦点調節動作のループの中で、ＴＥ／ＦＥ
ピークを用いて速度制御を行う度合いや、山の頂上判断
の絶対レベル、ＴＥラインピーク積分評価値の変化量等
は、Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値を用いた被
写体判断より山の大きさの予測を行い、これに基づいて
決定する。

【００４２】次に図７を用いてフィルタ特性の切り換え
アルゴリズムについて説明する。起動（Ａ７）した後、
まずＹピーク評価値（ＹＰ）を読み込む（Ａ８）。次に
このＹＰのレベルを予め決定してある閾値ＹＰＨＴＨと
比較し（Ａ９）、ＹＰがＹＰＴＨより大きい場合は高輝
度被写体と判断し、前述のようにＴＥＬＰＦ、ＦＥＬＰ
Ｆ、ＨＰＦをより高域信号成分を通過させるように設定
する（Ａ１１）。逆に、ＹＰのレベルがＹＰＬＴＨより
も低い場合は低照度／低輝度の被写体なので、ＴＥＬＰ
Ｆ、ＦＥＬＰＦ、ＨＰＦをより低域よりの設定にする
（Ａ１２）。それ以外のときは通常の設定にする（Ａ１
０）。

【００４３】図８は撮影被写体による被写体の持つ空間
周波数の特性を表すグラフである。横軸は空間周波数、
縦軸はレベルを示す。一般的な被写体がＨ２で表される
周波数特性を持っているとすると、高輝度成分を含む被
写体はＨ１で表されるように高い周波数成分まで含まれ
る。逆に低照度被写体はＨ３で表されるように高い周波
数成分が含まれない。従って、Ｈ１のような高い周波数
成分まで含まれる高輝度被写体を撮影するときは、フィ
ルタ特性を高域側にシフトして高い周波数成分を抽出す
ることにより、最適なＡＦ評価値が得られる。またＨ３
のような低照度被写体のときはフィルタ特性を低域側に
シフトして低めの周波数成分を抽出することにより、最
適なＡＦ評価値が得られる。またＭａｘ−Ｍｉｎ評価値
を用いることにより、被写体のコントラストを判断し
て、コントラストに最適なフィルタ周波数を選ぶことに
より、同様に最適なＡＦ評価値を生成することができ
る。

【００４４】図９は本発明を概念的に示すブロック図で
ある。図９において、１１０はフォーカスレンズを含む
レンズ、１１１は撮像素子を含む撮像手段、１１２はフ
ィルタ手段、１１３はフィルタ手段１１２から得られる
焦点信号、１１４は焦点信号１１３から輝度成分を抽出
する抽出手段、１１５は焦点信号１１３からコントラス
ト成分を抽出する抽出手段、１１６は抽出された輝度成
分及びコントラスト成分に応じてフィルタ手段１１２の
周波数特性を制御する制御手段、１１７は焦点信号１１
３に応じてレンズ１１０を光軸方向に移動制御する移動
制御手段である。

【００４５】次に上記構成による動作について説明す
る。撮像手段１１１はレンズ１１０を通じて被写体を撮
像し、映像信号を出力する。この映像信号はフィルタ手
段１１２を通過することによりレンズ１の合焦状態を示
す焦点信号１１３となる。各抽出手段１１４、１１５は
焦点信号１１３から輝度成分及びコントラスト成分を抽
出して制御手段１１６に与える。制御手段１１６は上記
輝度成分に応じてフィルタ手段１１２の周波数特性を制
御すると共に、上記コントラスト成分に応じてフィルタ
手段１１２の周波数特性を制御する。移動制御手段１１
７は焦点信号１１３に応じてレンズ１１０を焦点信号が
最大となるように山登り制御する。

【００４６】尚、抽出手段１１４、１１５をそれぞれ複
数づつ設けて、撮像画面に設定された複数の焦点検出領
域毎に抽出動作を行うように構成してもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、４の発
明によれば、被写体の輝度レベルやコントラストを検出
して、その輝度レベルやコントラストに対して最適なフ
ィルタ特性を設定することにより、被写体や撮影条件に
依存することがなく、あらゆる被写体に対して安定に合
焦させることのできる自動焦点調節装置を実現すること
ができる。

【００４８】また、請求項２、５の発明によれば、画面
内に複数の焦点検出領域を設定する場合において、各領
域毎に輝度レベルやコントラストに対してそれぞれ最適
なフィルタ特性を設定することができ、さらに安定で確
実な動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例の一部の構成例を示すブロック
図である。

【図３】本発明の実施例の一部の構成例を示すブロック
図である。

【図４】本発明の実施例の一部の構成例を示すブロック
図である。

【図５】本発明の実施例の動作を示す構成図である。

【図６】本発明の実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【図７】本発明の実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【図８】本発明の実施例の特性を示すグラフである。

【図９】本発明を概念的に示すブロック図である。

【図１０】従来の自動焦点調節装置を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１フォーカスレンズ３ＣＣＤ１４ＴＥ−ＬＰＦ１５ＦＥ−ＬＰＦ１７ＨＰＦ１９、２０、２１ピークホールド回路２５、２５、２７ピークホールド回路３１ラインピークホールド回路４４ライン最大値ホールド回路４５ライン最小値ホールド回路４７、４８、４９ピークホールド回路５４枠生成回路５５マイコン５６モータドライバ５７モータ１１０レンズ１１１撮像手段１１２フィルタ手段１１３焦点信号１１４輝度成分の抽出手段１１５コントラスト成分の抽出手段１１６制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段より出力される映像信号から所
定の周波数成分を焦点信号として抽出するフィルタ手段
と、上記フィルタ手段で抽出した焦点信号から輝度成分を抽
出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出した輝度成分に応じて上記フィルタ
手段の周波数特性を制御する制御手段と、上記フィルタ手段で抽出した上記焦点信号に応じてレン
ズを移動制御する移動制御手段とを備えた自動焦点調節
装置。
【請求項２】撮像手段より出力される映像信号から所
定の周波数成分を焦点信号として抽出するフィルタ手段
と、上記フィルタ手段で抽出した焦点信号を、上記撮像手段
が撮像する画面内に設定した複数の焦点検出領域毎に分
割して取り出す複数のゲート手段と、上記各ゲート手段から得られる焦点信号から輝度成分を
抽出する複数の抽出手段と、上記各抽出手段が抽出した輝度成分に応じて上記フィル
タ手段の周波数特性を制御する制御手段と、上記フィルタ手段が抽出した上記焦点信号に応じてレン
ズを移動制御する移動制御手段とを備えた自動焦点調節
装置。
【請求項３】上記抽出手段が、上記輝度成分をピーク
ホールドするピークホールド手段で構成されている請求
項１又は２記載の自動焦点調節装置。
【請求項４】撮像手段より出力される映像信号から所
定の周波数成分を焦点信号として抽出するフィルタ手段
と、上記フィルタ手段で抽出した焦点信号からコントラスト
成分を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出したコントラスト成分に応じて上記
フィルタ手段の周波数特性を制御する制御手段と、上記フィルタ手段で抽出した上記焦点信号に応じてレン
ズを移動制御する移動制御手段とを備えた自動焦点調節
装置。
【請求項５】撮像手段より出力される映像信号から所
定の周波数成分を焦点信号として抽出するフィルタ手段
と、上記フィルタ手段で抽出した焦点信号を、上記撮像手段
が撮像する画面内に設定した複数の焦点検出領域毎に分
割して取り出す複数のゲート手段と、上記各ゲート手段から得られる焦点信号からコントラス
ト成分を抽出する複数の抽出手段と、上記各抽出手段が抽出したコントラスト成分に応じて上
記フィルタ手段の周波数特性を制御する制御手段と、上記フィルタ手段が抽出した上記焦点信号に応じてレン
ズを移動制御する移動制御手段とを備えた自動焦点調節
装置。
【請求項６】上記抽出手段が、上記焦点信号から輝度
成分を抽出する手段と、抽出された輝度成分の最大値と
最小値を検出する手段と、上記最大値と最小値との差をピークホールドする手段と
により構成されている請求項４又は５記載の自動焦点調
節装置。
【請求項７】上記フィルタ手段が、ローパスフィルタ
とハイパスフィルタとで構成され、それらの少なくとも
一方の周波数特性が制御可能に構成されている請求項１
〜６の何れか１項記載の自動焦点調節装置。