(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の出力信号に対して画質補償手段による画質補償処理を含むプロセス処理を行って被記録映像信号を形成するようになされた電子的撮像装置であって、
上記撮像素子の出力信号より被写体の高周波成分たるコントラスト信号を抽出するコントラスト抽出手段と、
上記コントラスト信号および上記画質補償手段の補償出力信号のうちからいずれかを選択して出力する信号選択手段と、
上記信号選択手段の出力信号に基いて上記撮像素子に対する合焦状態を制御する合焦制御手段と、
を具備し、
上記信号選択手段は、上記合焦制御手段が行なう被写体に対する合焦動作における最終段階である合焦動作完了直前の時点においては、上記画質補償手段の補償出力信号を選択して出力するように構成されたものであることを特徴とする電子的撮像装置。
【請求項２】
撮像素子の出力信号に対して画質補償手段による画質補償処理を含むプロセス処理を行って被記録映像信号を形成するようになされた電子的撮像装置であって、
上記撮像素子の出力信号より被写体の高周波成分たるコントラスト信号を抽出するコントラスト抽出手段と、
上記コントラスト信号および上記画質補償手段の補償出力信号に基いて上記撮像素子に対する合焦状態を該両信号の重み付けの度合を調整しつつ制御するように構成されてなり、被写体に対する合焦動作における最終段階である合焦動作完了直前の時点においては、上記画質補償手段の補償出力信号の重み付けを高めた状態で上記合焦状態を制御する合焦制御手段と、
を具備したことを特徴とする電子的撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子的撮像装置、詳しくは、画質補償処理を含むプロセス処理を行って被記録映像信号を形成するようになされた電子的撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮像装置におけるオートフォーカス方式は種々提案されていて、その１例を図７に示す。この図７のブロック構成図に示される撮像装置は、主としてビデオカメラ等において使用される、所謂、山登りサーボのイメージャーオートフォーカス方式を採用した撮像装置である。
【０００３】
図に示すように、被写体（図示せず）の画像信号を生成する撮像素子１０２からの該被写体画像信号は、プリプロセス回路１０３においてサンプル＆ホールド，ゲインコントロール等の処理が施されて通常の映像信号に変換される。その後、該プリプロセス回路１０３の出力は撮像メインプロセス１０４およびコントラスト抽出回路１０６に対して出力される。
【０００４】
撮像メインプロセス１０４は、たとえば、アパーチャ回路等の画質補償回路を具備しており、上記プリプロセス回路１０３からの映像信号を各種画像処理を施して外部記録系あるいはＥＶＦ（エレクトロニック・ビュー・ファインダー）等に出力するようになっている。
【０００５】
上記コントラスト抽出回路１０６は、バンド・パス・フィルター（以下、ＢＰＦと略す），検波回路，積分回路，Ａ／Ｄコンバータ等によって構成され、上記プリプロセス回路１０３からの映像信号より相対的な高周波成分、すなわち、撮像コントラストに対応するコントラスト信号を抽出するようになっている。該コントラスト抽出回路１０６で抽出された該コントラスト信号Ｓｉｇ１１１はシステムコントローラ１０７に入力され、該システムコントローラ１０７は、上記コントラスト信号Ｓｉｇ１１１に基づきフォーカスアクチュエータ１０１を制御してピント調整を行うようになっている。
【０００６】
上記イメージャオートフォーカスは、特別なセンサをほかに要しないこと、および該撮像素子１０２からの映像信号自体の情報を検出することになるので最終的に得られる画像との対応が良いことよりよく用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
次に、上記システムコントローラ１０７によるピント調整機能およびその問題点を図８に示すコントラスト特性図を参照して説明する。
【０００８】
同図８（ａ）は、横軸に合焦位置からのずれ量、デフォーカス値Ｄを、縦軸にコントラストのレスポンス（ＭＴＦ：コントラストに対応する量、すなわち、上記コントラスト抽出回路１０６の出力に対応する量）をとった、コントラスト特性を示した線図である。
【０００９】
上記コントラスト特性は、図に示すように山型な特性カーブ（以下、ＭＤカーブと略す）を呈し、そのピーク位置が合焦位置（デフォーカスＤ＝０の位置）となっている。したがって、上記システムコントローラ１０７は、該ＭＤカーブのピーク位置、すなわち、コントラストのレスポンスＭＴＦが最大となる位置を検出することで合焦位置を求めることができる。
【００１０】
また、図８（ｂ）は、上記コントラスト特性のＭＤカーブを周波数別に詳細に示した線図である。図中、カーブＨ，Ｍ，Ｌは、それぞれ被写体像の空間周波数に対応する周波数におけるコントラスト特性を示していて、カーブＬは比較的低周波、また、カーブＨは比較的高周波、さらに、カーブＭは上記低周波と高周波との中間周波数における該コントラスト特性を示している。この図（ｂ）に示すように、該コントラスト特性は、周波数が異なるとピーク位置におけるレスポンス値およびＱ値に差が生じてくる。
【００１１】
しかしながら、実際には上述した方法で正確な合焦位置を得ることは困難である。すなわち、上記図８（ｂ）に示す周波数別コントラスト特性は理想的なカーブを描いたものであって、実際にはこのようにはなっていない。つまり、一般的に、レンズは様々な収差を有していて、これにより、周波数の違いにより上記コントラストのレスポンスのピーク位置がずれているのが現状である。
【００１２】
図８（ｃ）は、実際のコントラスト特性のＭＤカーブの１例を周波数別に示した線図である。図中、カーブＨ，Ｍ，Ｌは、上記図８（ｂ）と同様にそれぞれ被写体像の空間周波数に対応する周波数におけるコントラスト特性を示している。
【００１３】
図に示すように、周波数によってコントラストのピーク位置がずれているのがわかる。したがって、前記コントラスト抽出回路１０６で抽出されている周波数の値如何によっては、該コントラスト抽出回路１０６が合焦と判断した位置と、実際の使用者の感じる合焦位置とがずれてしまうという問題点が生じる。
【００１４】
一方、図７に戻って、プリプロセス回路１０３からの映像信号は撮影メインプロセス１０４とコントラスト抽出回路１０６とに入力されるが、該映像信号が２カ所に分けられてそれぞれの回路で信号処理されるため、経時あるいは温度変化等により実際に記録等がなされる信号と上記システムコントローラ１０７において処理される信号とが正確に対応しなくなるという問題点も生じる。
【００１５】
ここで、これらの問題点の真因について考察すると、オートフォーカス処理が撮像メインプロセスにおける画質補償と無関係に行われていることが本質的である。すなわち、使用者（人間）が感じる合焦感や、最終的に得られる画質感がどのようにして得られるかについては未だ定説無きが如き状態ではあるが、少なくとも電子的撮像装置の出力画像に関していえば画質補償回路により補償（強調）されている信号成分が極めて重要な役割を果たしていることは明かである。
【００１６】
一般に電子撮像系の帯域が有限であるため画質補償を行わない画像はピント感あるいは鮮鋭感の欠けた画像となる。これにピント感，鮮鋭感を与えるべく補償される信号が“画質補償信号”なのであるから、上述のように映像信号の帯域によってＭ−Ｄカーブが異なってくるようなケースはもちろん、一般に画質補償信号に着目して合焦点を定めることが使用者に対して最も好ましい結果を与えることになるのである。
【００１７】
しかしながら、従来の撮像装置においてはこの重要な事実が看過されており、画質補償と無関係にオートフォーカス処理が行われているため上述の如き問題点が生じてくるのである。
【００１８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解消するとともに、簡単な構成で、かつ、特別な回路を追加することなく、正確な合焦位置が得られる電子的撮像装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による第１の電子的撮像装置は、撮像素子の出力信号に対して画質補償手段による画質補償処理を含むプロセス処理を行って被記録映像信号を形成するようになされた電子的撮像装置であって、上記撮像素子の出力信号より被写体の高周波成分たるコントラスト信号を抽出するコントラスト抽出手段と、上記コントラスト信号および上記画質補償手段の補償出力信号のうちからいずれかを選択して出力する信号選択手段と、上記信号選択手段の出力信号に基いて上記撮像素子に対する合焦状態を制御する合焦制御手段と、を具備し、上記信号選択手段は、上記合焦制御手段が行なう被写体に対する合焦動作における最終段階である合焦動作完了直前の時点においては、上記画質補償手段の補償出力信号を選択して出力するように構成されたものであることを特徴とする。
さらに、本発明による第２の電子的撮像装置は、撮像素子の出力信号に対して画質補償手段による画質補償処理を含むプロセス処理を行って被記録映像信号を形成するようになされた電子的撮像装置であって、上記撮像素子の出力信号より被写体の高周波成分たるコントラスト信号を抽出するコントラスト抽出手段と、上記コントラスト信号および上記画質補償手段の補償出力信号に基いて上記撮像素子に対する合焦状態を該両信号の重み付けの度合を調整しつつ制御するように構成されてなり、被写体に対する合焦動作における最終段階である合焦動作完了直前の時点においては、上記画質補償手段の補償出力信号の重み付けを高めた状態で上記合焦状態を制御する合焦制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００２１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施例である電子的撮像装置の主要構成を示すブロック図である。
【００２３】
この第１実施例は図に示すように、被写体（図示せず）の画像信号を生成する撮像素子２と、該撮像素子２からの該被写体画像信号をサンプル＆ホールド，ゲインコントロール等の処理を施して通常の映像信号に変するプリプロセス回路３と、該プリプロセス回路３からの映像信号を受けて内部のアパーチャ補償回路５によってアパーチャ補償信号を生成するとともに、各種画像処理を行い外部の外部記録系あるいはＥＶＦ（エレクトロニック・ビュー・ファインダー）等に出力する撮像メインプロセス４と、ＢＰＦ，検波回路，積分回路，Ａ／Ｄコンバータ等によって構成され、上記プリプロセス回路３からの映像信号より相対的な高周波成分、すなわち、撮像コントラストに対応するコントラスト信号Ｓｉｇ２を抽出するコントラスト抽出回路６と、該コントラスト抽出回路６から出力されるコントラスト信号Ｓｉｇ２と、上記アパーチャ補償回路５から出力されるアパーチャ補償信号Ｓｉｇ１とを入力し、この２つの信号を後述するタイミングで選択して該信号に基づきフォーカスアクチュエータ１を制御してピント調整を行うシステムコントローラ７とで主要部が構成されている。
【００２４】
なお、上記アパーチャ補償信号Ｓｉｇ１は、上述したようにシステムコントローラ７に対して出力する際には、図中、経路Ａにおいて図示しないＡ／Ｄコンバータ等によりＡ／Ｄ変換された後に該システムコントローラ７に入力するようになっている。一方、上記アパーチャ補償信号Ｓｉｇ１を図中、経路Ｂを経て上記コントラスト抽出回路６に対して出力し、該コントラスト抽出回路６内のＡ／Ｄコンバータ等によって処理した後、上記システムコントローラ７に対して出力してもよく、何れを選択してもよい。
【００２５】
次に、上記アパーチャ補償回路５の詳細について図２を参照して説明する。
【００２６】
図２は、上記アパーチャ補償回路５の構成を示したブロック図である。
【００２７】
このアパーチャ補償回路５は、画像のエッヂを強調する公知のアパーチャ補償信号回路であり、失われた画像の高周波成分、すなわち、エッヂ成分を復調する機能を有している。
【００２８】
図中、２つの“Ｄ．Ｌ”は、入力信号である、上記プリプロセス回路３から出力された映像信号を所定時間ほど遅延して出力する公知のディレイラインであり、これらのディレイラインの出力を加算あるいは比較等を行うことで公知のアパーチャ補償信号を出力できるようになっている。なお、図中、“Ｇ．Ｃ．Ａ”（ＡＴＴ）はレベルアジャスタ機能を具備し、実用上はアッテネータとして働くゲイン・コントロール・アンプであり、該Ｇ．Ｃ．Ａによってレベルアジャストされた信号と上記１つのディレイラインからの画像信号とが加算されて補償後の画像信号として出力されるようになっている。また、上記ディレイラインにおけるディレイ量は、Ｈアパーチャ補償の場合は、数１０〜数１００ｎｓ，Ｖアパーチャ補償の場合は、通常は１水平走査期間、すなわち１Ｈとなっている。
【００２９】
ところで、上記アパーチャ補償信号は、ピントが合ったときに大きくなり、ぼけたときに小さくなる。また、該アパーチャ補償信号は、上述したようにＧ．Ｃ．Ａを経た後に直接画像信号に加えられており、該アパーチャ補償信号は、最終的に得られる画像の画質に確実に対応している。
【００３０】
本第１実施例は上記アパーチャ補償信号に着目して正確な合焦動作を行うものである。すなわち、該アパーチャ補償信号を出力するアパーチャ補償回路は上述したように元来エッヂ強調のために通常多くのビデオカメラ等において具備されているが合焦制御には利用されておらず、本第１実施例ではこの、従来用いられることのなかったアパーチャ補償信号を合焦動作にも利用しようとするものである。
【００３１】
次に、本第１実施例の動作について図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
まず、従来同様のコントラスト抽出による補正を行う。すなわち、ＢＰＦを選択して（ステップＳ１０１）、方向判断を行った後（ステップＳ１０２）、山のぼり動作を行う（ステップＳ１０３）。すなわち、コントラスト信号Ｓｉｇ２（図１参照）が増えていれば同じ方向にレンズを動かし、減っていれば反対方向にレンズを動かす。そして、ピーク位置を越えたか否かを判断して（ステップＳ１０４）、ピーク位置になるようにピントの最終調整を行う。
【００３３】
上記ステップＳ１０４までの過程において像のピントは大体合っているので、元来エッヂ強調に使用するアパーチャ補償信号を用いることが可能となる。次に、ステップＳ１０５において該アパーチャ補償信号を選択し、同アパーチャ補償信号が最大となる位置にフォーカシングレンズを移動して、合焦点（ピーク位置）を捜すべく微修正が行われる（ステップＳ１０６）。この後、再起動が生じるまで合焦点が変動しなしように監視を続け（ステップＳ１０７）、再起動が生じた場合は（ステップＳ１０８）、上記ステップＳ１０１に戻って再びコントラスト抽出を行う。
【００３４】
次に、上記第１実施例の変形例について説明する。
【００３５】
図４は、上記第１実施例の変形例の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
上記第１実施例では、まずコントラスト抽出による合焦動作を選択してこれを行い、その後アパーチャ補償信号による合焦動作を行っていたが、この変形例では、該コントラスト抽出による合焦動作と該アパーチャ補償信号による合焦動作との何れか一方を選択するのではなく、重み付けの度合いを調整しながら並行して動作を行うものである。
【００３７】
すなわち、該変形例では上記２つの合焦動作に主従の区別をつけずに、上記第１実施例において行われていた上記図３のステップＳ１０１における選択動作を廃止している（ステップＳ２０１）。また、同図３のステップＳ１０５におけるアパーチャ補償信号の選択動作の代わりに、上記２つの合焦動作のうちアパーチャ補償信号による合焦動作の方により重きをおいて、これを主情報とするようにする（ステップＳ２０５）。なお、この重み付けの度合いは、たとえば、ファジー制御により行うとよいだろう。
【００３８】
このように、本第１実施例およびその変形例は上記アパーチャ補償信号に着目して、該アパーチャ補償信号を合焦動作にも利用したので、合焦感、あるいは画質感との対応が最適化されたより正確なオートフォーカス動作および合焦動作を行うことが可能となる。
【００３９】
また、従来すでに存在するアパーチャ補償回路を利用できるので、何等特別な回路を追加することなく、すなわち、コストおよびスペースを増大させることなく、該アパーチャ補償信号を利用して正確な合焦動作を行うことができる。
【００４０】
一方、上記アパーチャ補償信号は上述したように、Ｈアパーチャ補償の他、Ｖアパーチャ補償信号を利用することもできるので、本第１実施例およびその変形例では、従来のコントラスト抽出回路では得られなかったか、あるいは得るための回路の増加を避けられなかった垂直方向の情報をも得ることが可能となる。たとえば、横縞模様状の被写体の場合、垂直方向には変化しているが水平方向には変化していない。したがって、従来の技術手段、すなわち垂直方向の情報がない技術手段では合焦性能が劣化することになるが、本第１実施例およびその変形例では垂直方向の情報を有しているのでより正確な合焦性能を得ることが可能である。また、特開昭６３−２１５１７２号公報に開示されているような垂直方向の広域成分を取り出すために特別な、かつ、画質補償とは無関係の専用回路を具備する技術手段に対してＶアパーチャ補償回路を利用することで何等特別な回路を追加することなく実現できるので、コストおよびスペースを増大させることなく合焦感，画質感との対応の良い正確な合焦を行うことが可能となる。
【００４１】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００４２】
図５は、上記第２実施例である電子的撮像装置の主要構成を示したブロック図である。
【００４３】
この第２実施例は、上記第１実施例におけるコントラスト抽出回路６（図１参照）からのコントラスト信号Ｓｉｇ２（図１参照）の代わりに外部測距センサからの情報を使用するものである。すなわち、システムコントローラ７は外部測距センサ１１からの測距情報によりおおまかな合焦を行い、この後、上記第１実施例と同様にアパーチャ補償回路５からのアパーチャ補償信号に基づいて細密な合焦動作を行う。なお、この他の構成・作用は上記第１実施例におけるコントラスト抽出回路６が省略されている以外は同様であるのでここでの説明は省略する。
【００４４】
この第２実施例は特に距離の情報を得たいときに対応することができ、また、上記第１実施例におけるコントラスト抽出回路６を具備せずとも同第１実施例と同様な効果を得ることが可能となる。
【００４５】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
【００４６】
図６は、上記第３実施例である電子的撮像装置の主要構成を示したブロック図である。
【００４７】
この第３実施例は、マニュアルフォーカス入力手段１０を具備し、上記第１実施例におけるコントラスト抽出回路６（図１参照）からのコントラスト信号Ｓｉｇ２（図１参照）の代わりに該マニュアルフォーカス入力手段１０からの情報を使用するものである。すなわち、システムコントローラ７はマニュアルフォーカス入力手段１０からの情報によりおおまかな合焦を行い、この後、上記第１実施例と同様にアパーチャ補償回路５からのアパーチャ補償信号に基づいて細密な合焦動作を行う。なお、この他の構成・作用は上記第１実施例におけるコントラスト抽出回路６が省略されている以外は同様であるのでここでの説明は省略する。
【００４８】
この第３実施例によると、一般にビデオカメラ等に登載されているＥＶＦ等のモニタ画面は小型であることが多く、目視だけでは正確な合焦動作を行うことが困難であるのだが、マニュアルによるおおまかな合焦動作にアパーチャ補償信号による合焦動作を加えることでより正確な合焦機能を有することが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で、かつ、特別な回路を追加することなく、合焦感，画質感との対応の良い正確な合焦位置が得られる電子的撮像装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である電子的撮像装置の主要構成を示すブロック図。
【図２】上記第１実施例におけるアパーチャ補償回路の構成を示したブロック図。
【図３】上記第１実施例の動作を示すフローチャート。
【図４】上記第１実施例の変形例の動作を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２実施例である電子的撮像装置の主要構成を示したブロック図。
【図６】本発明の第３実施例である電子的撮像装置の主要構成を示したブロック図。
【図７】従来の、オートフォーカス方式を有する撮像装置の１例の主要構成を示したブロック図。
【図８】上記図７に示す従来例におけるシステムコントローラによる、ピント調整機能を説明するコントラスト特性図。
【符号の説明】
１…フォーカスアクチュエータ
２…撮像素子
３…プリプロセス回路
４…撮像メインプロセス
５…アパーチャ補償回路
６…コントラスト抽出回路
７…システムコントローラ
【図１】
0003619525.tif 000002
【図２】
0003619525.tif 000003
【図３】
0003619525.tif 000004
【図４】
0003619525.tif 000005
【図５】
0003619525.tif 000006
【図６】
0003619525.tif 000007
【図７】
0003619525.tif 000008
【図８】
0003619525.tif 000009