JPH09168113A - オートフォーカス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テレビカメラのオートフォーカス制御を高速
に行う。 【構成】 撮像装置からの画像信号の特定画像領域にお
ける水平方向周波数成分を抽出する評価値算出部と、前
記評価値算出部による評価値に応じて前記撮像装置の撮
像レンズ駆動部を制御する制御値を算出する信号処理部
と、前記制御値を前記撮像レンズ駆動部に送出する出力
部とを少なくとも具備するオートフォーカス装置におい
て、撮像レンズ３０の焦点位置を移動しながら評価値を
算出し、前記評価値の極大値に遭遇した際に、その遭遇
した位置から焦点深度の所定倍まで前記撮像レンズ３０
の焦点を移動し、前記移動した位置の評価値と前記極大
値との大小を判定し、その判定により前記極大値が、前
記撮像レンズ３０の焦点を移動した位置での評価値より
大きい場合には、前記極大値の位置を合焦点位置とし、
前記撮像レンズ３０の焦点がこの点に合致するように位
置制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビカメラ等、電気的
手段により撮像する装置に関し、更に詳しくは撮像のオ
ートフォーカス装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のテレビカメラに代表される電気的
手段による撮像装置のオートフォーカス装置について図
４ないし図７を参照して説明する。

【０００３】従来から、テレビカメラで得られた画像信
号を数値化し計数処理をした後、撮像レンズのフォーカ
ス装置にフィードバックしてフォーカスを合わせる、図
４に示すような回路構成のオートフォーカス装置があっ
た。

【０００４】図４に示す従来例について説明すると、輝
度信号ＹはＡ／Ｄコンバータ２でサンプリングパルス１
０に同期してデジタルデータに変換され、図６に示すデ
ジタルハイパスフィルター３で高周波成分を取り出し、
絶対値処理回路５において絶対値を求め、その出力を図
５に示す画面２０の評価領域２１の全域にわたって積分
し、オートフォーカスのための水平方向の評価値を算出
している。

【０００５】即ち、この積分は符号７Ｈの水平方向の枠
制御信号により設定された範囲の水平ライン内の全デー
タを加算し（符号６Ｈ）、その後、符号７Ｖの垂直方向
の枠制御信号により設定された範囲において、水平同期
信号８で同期を取りながら垂直方向に積分されて（符号
６Ｖ）水平方向の評価値を得るものである。

【０００６】上述した方法により求めた水平方向の評価
値に基づいて、レンズの焦点を光軸方向に移動し、評価
値が最大となる位置、即ち、焦点が一致した位置で停止
させフォーカスを自動的に調整していた。

【０００７】つぎに図７を参照して、合焦点位置の従来
の判定方法について説明する。同図は横軸が撮像レンズ
の焦点位置であり、縦軸がその位置に対する評価値であ
って、図中に表示した曲線は上述した方法により算出さ
れた評価値を示す。

【０００８】この例での曲線ｅは撮像レンズの焦点位置
の移動に伴って、一部極大点を伴うも評価値は増加し極
大点ｅにおいて評価値ｅを得た後、減少する。その後、
破線で示された曲線ｆまたは曲線ｇに代表されるような
曲線を取ることになる。

【０００９】しかしながら、実際の評価値は撮像レンズ
の焦点位置の移動に対してきれいな単峰性を示さず、一
般的には極大点が多数生じ、極大点毎にその点が最大点
か否か、即ち合焦点の位置であるか否かを判別すること
が必要であった。

【００１０】従って従来は、極大点ｅを検出した後、更
に撮像レンズの焦点位置を移動して順次評価値を求め、
前述した極大点ｅでの評価値ｅと比較し、この評価値ｅ
の所定の割合（例えば２０％）の低下が生じるまで前記
焦点位置を進め、その間に評価値の上昇が見られなかっ
た場合に、前記極大点ｅを最大点として合焦点位置とす
る方法を採ってきた。

【００１１】即ち図７に示すように、評価値が極大点ｅ
から曲線ｇの方向になった場合、評価値が評価値ｅの２
０％低下する前に上昇しており、また新しく極大点を探
索する動作を始めるものである。逆に曲線ｆの方向にな
った場合、評価値が評価値ｅの２０％低下するまでに、
評価曲線の上昇はないので、前記極大点ｅを最大点と判
断し撮像レンズの焦点をこの点に戻して、即ち撮像レン
ズを戻してオートフォーカス動作を開始するものであ
る。

【００１２】しかし、上述した方法では次のような問題
点があった。つまり、画像によっては評価値が同じ割合
だけ低下しても、その画像のボケ方は大きく異なること
が多く、大多数の画像に対してボケの変化の寄与が確実
にあると言える評価値の低下割合を一律に決めるには十
分な余裕を採ることが必要であり、従って画像の性質に
よっては最大点の決定に多くの時間を要することになっ
ていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、テレビカメラ等、電子的手段による撮像装置であっ
て、オートフォーカス動作を高速で行うことができる装
置を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】テレビカメラ等の撮像装
置からの画像信号の特定画像領域における水平方向周波
数成分を抽出する評価値算出部と、前記評価値算出部に
よる評価値に応じて前記撮像装置の撮像レンズ駆動部を
制御する制御値を算出する信号処理部と、前記制御値を
前記撮像レンズ駆動部に送出する出力部とを少なくとも
具備する前記撮像装置のオートフォーカス装置におい
て、撮像レンズの焦点位置を移動しながら評価値を算出
し、前記評価値の極大値に遭遇した際に、その遭遇した
位置から焦点深度の所定倍まで前記撮像レンズの焦点を
移動し、前記移動した位置の評価値と前記極大値との大
小を判定する判定回路を設ける。

【００１５】前記判定回路により前記極大値が、前記撮
像レンズの焦点を移動した位置での評価値より大きい場
合には、前記極大値の位置を合焦点位置とし、前記撮像
レンズの焦点がこの点に合致するように位置制御を行
う。

【００１６】また、前記判定回路により前記極大値が移
動した位置までの任意の位置の評価値より小さい場合に
は、更に前記撮像レンズの焦点位置を移動して評価値の
極大値を探索すると共に、極大値が新しく求められたと
きは上述した方法により前記撮像レンズの焦点位置の制
御をして上記課題を解決する。

【００１７】

【作用】評価値の極大値を求め、その極大値の点から焦
点深度の所定倍だけ撮像レンズの焦点位置を移動し、そ
の移動位置における評価値と極大値との比較によって合
焦点位置を決定するため、高速のオートフォーカス動作
が可能となる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例について図１ないし図３を参
照して説明する。

【００１９】本実施例の構成は図１のブロック図に示す
ように、テレビカメラの光学部は撮像レンズ３０と、Ｃ
ＣＤ等で構成される撮像素子３１および撮像レンズ３０
を光軸方向に移動するモータ３９を含んで構成されてい
て、前記撮像素子３１からの画像信号は増幅回路３２で
増幅、波形整形等がなされた後、次段に続く信号処理回
路３３で加工されて映像信号として出力される。一方、
前記信号処理回路３３において画像信号から分離された
輝度信号Ｙは評価算出回路３４でオートフォーカスの基
準となる信号を算出し、ＣＰＵ３５で、この信号をもと
にオートフォーカスの制御信号を生成する。前記制御信
号は前記ＣＰＵ３５からモータ駆動回路３８を介して前
記モータ３９に印加され、撮像レンズ３０の位置を移動
する。

【００２０】また、前記ＣＰＵ３５はオートフォーカス
動作全般を制御するものであって、例えば評価算出回路
３４での評価算出枠を決める枠信号発生回路３６に働き
かけて枠信号を発生させ、また、スイッチ３７の作動状
態を監視してモータ駆動回路３８の動作を制御するもの
である。

【００２１】尚、前述した評価算出回路３４の構成は図
４を参照して説明した従来例と同一であり、ここでの説
明は省略する。また、撮像レンズの位置の検出は、図示
はしていないが位置センサーを設けてもよく、或いはモ
ータ３９がステッピングモータであれば、そのスッテプ
数を計数して位置を決定してもよい。更にＣＰＵ３５に
は上述したフォーカスレンズの位置を記憶する記憶回路
を有するものである。

【００２２】つぎに、図２を参照して本実施例のオート
フォーカスの動作について説明する。まず、従来例で説
明した方法により撮像レンズ３０の焦点位置に対するオ
ートフォーカス動作の基準となる評価値を求める。この
評価値は一般的には曲線ａで示すように単調に増加、或
いは減少する曲線にはならない。

【００２３】ここで極大点ａに着目し、この点が合焦点
位置か否かを判定する。前記極大点ａ（評価値ａ）とな
る撮像レンズ３０の焦点位置から、前記撮像レンズ３０
の焦点位置を、焦点深度Ｄの所定倍ｎ（例えば２倍、或
いは３倍）の距離を更に移動させ、その刻々の位置の評
価値を算出して記憶する。この評価値の曲線は大別して
曲線ｃと曲線ｂとに、即ち極大点ａの位置からｎ×Ｄの
位置の評価値が評価値ａより大きいか否かの曲線に分類
される。

【００２４】まず、曲線ｃの場合、ｎ×Ｄの位置の評価
値ｃは評価値ａより大きく、従って極大点ａは最大点と
はならず、即ち合焦点位置ではないと判別され、新に極
大点の探索とその極大点が最大点であるか否かの判別動
作を開始する。

【００２５】また、曲線ｂの場合、ｎ×Ｄの位置の評価
値ｂは評価値ａより小さく、従って極大点ａは最大点、
即ち合焦点位置であると判別され、撮像レンズ３０の焦
点位置はＣＰＵ３５に記憶されている極大点ａの位置に
戻されると共に、スイッチ３７からの入力信号を待って
オートフォーカスの動作を開始する。

【００２６】尚、ｎ×Ｄの間の任意の位置で極大点ａの
評価値ａを越えた場合は、その時点で極大点ａが最大点
ではない、即ち合焦点位置ではないと判断し、新に極大
点の探索とその極大点が最大点であるか否かの判別動作
を開始する。

【００２７】図３を参照して更に上述した制御の流れを
説明する。まず、スイッチによる起動が開始されると
（符号４０）評価値の算出が開始され、評価値が増加す
る方向に撮像レンズ３０の焦点位置の移動が開始する
（符号４１）。極大点に遭遇すると（符号４２）その点
を基準として、更に撮像レンズ３０の焦点を焦点深度の
所定倍の距離を移動させる（符号４３）。この位置にお
ける評価値が極大点における評価値よりも大きいか否か
を判別し（符号４４）、大きければ新に極大点を探索す
る動作を開始し、小さければ極大点を最大点、即ち合焦
点位置と判断し、スイッチによるオートフォーカス動作
の開始を待つことになる（符号４５）。

【００２８】

【発明の効果】評価値の極大値を求め、その極大値の位
置から焦点深度の所定倍だけ撮像レンズの焦点を移動
し、その移動位置における評価値と前記極大値との比較
によって合焦点位置を決定するため、高速のオートフォ
ーカス動作ができる。

【００２９】評価値の極大点が最大点か否か、即ち合焦
点位置か否かを決定するにあたり、焦点深度を基準とし
て所定倍だけ撮像レンズの焦点を移動して調査をするの
で、どのような画像においても公平に評価値の変化にボ
ケの変化の寄与を含めることができ、無駄な合焦点位置
の探索動作を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるオートフォーカス装置のブロッ
ク図である。

【図２】 合焦点位置の判定について説明するための図
である。

【図３】 本発明によるオートフォーカス装置の制御の
流れを示すフローチャートである。

【図４】 従来のオートフォーカスのための水平方向の
評価値を得る回路ブロック図である。

【図５】 従来の水平方向の評価値を得る画面領域を示
す図である。

【図６】 デジタルハイパスフィルターの構成を示す図
である。

【図７】 従来の合焦点位置の判定について説明するた
めの図である。

【符号の説明】

２ Ａ／Ｄコンバータ ３ デジタルハイパスフィルター ５ 絶対値処理回路 ７Ｈ 枠制御信号（水平） ７Ｖ 枠制御信号（垂直） ８ 水平同期信号 １５ １サンプリングクロック遅延回路 ２０ 画面 ２１ 評価領域 ３０ 撮像レンズ ３１ 撮像素子 ３２ 増幅回路 ３３ 信号処理回路 ３４ 評価値算出回路 ３５ ＣＰＵ ３６ 枠信号発生回路 ３７ スイッチ Ｄ 焦点深度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗田 進 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的手段による撮像装置であって、 前記撮像装置からの画像信号の特定画像領域における周
   波数成分を抽出する評価値算出部と、 前記評価値算出部による評価値に応じて前記撮像装置の
   撮像レンズ駆動部を制御する制御値を算出する信号処理
   部と、 前記制御値を前記撮像レンズ駆動部に送出する出力部
   と、 を少なくとも具備する前記撮像装置のオートフォーカス
   装置において、 撮像レンズの焦点位置を移動しながら評価値を算出し、
   前記評価値の極大値に遭遇した際に、その遭遇した位置
   から焦点深度の所定倍まで前記撮像レンズの焦点位置を
   移動し、前記移動した位置での評価値と前記極大値との
   大小を判定する判定回路を設けると共に、 前記判定回路により前記極大値が前記移動した位置での
   評価値よりも大きい場合、前記極大値の位置を合焦点位
   置とし、前記極大値の位置に前記撮像レンズの焦点を定
   める位置制御をすることを特徴とするオートフォーカス
   装置。
2. 【請求項２】 前記極大値が前記移動した位置までの任
   意の位置での評価値より小さい場合は、更に前記撮像レ
   ンズの焦点位置を移動して評価値の極大値を求めること
   を特徴とする、請求項１に記載のオートフォーカス装
   置。