(57)【要約】【課題】フィルタ（例えばＨＰＦ）に入力する対象信号のＨＰＦへの伝送速度を変更することによりＨＰＦの遮断周波数を変更したのと同等の効果を得るようにすることにより、対象信号の周波数成分に対して遮断する周波数成分を変更したい場合でもＨＰＦの周波数特性を変更する必要がなく、また、周波数特性（遮断周波数）が異なる複数のＨＰＦを使用する必要もなく、ＨＰＦ及びその周辺回路のコストダウンや回路サイズの小型化が図れるフィルタの遮断周波数変更回路及びオートフォーカスシステムを提供する。【解決手段】オートフォーカスシステムの焦点評価値生成部１４においてカメラ本体からの映像信号はＡ／Ｄ変換器２０でデジタル信号に変換され、ＳＲＡＭ２２に格納される。ＳＲＡＭ２２からＨＰＦ２４にデータを読み出すための読出しクロックの周波数がＣＬＫ発生回路３０により変更され、ＨＰＦ２４に対する映像信号の伝送速度が変更される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した信号の周波数成分のうち、所定の遮断周波数以下又は以上の周波数成分を遮断するフィルタと、
入力した信号の伝送速度を変更して前記フィルタに出力する伝送速度変更回路と、
を備え、
前記伝送速度変更回路における伝送速度の変更により、前記伝送速度変更手段に入力した信号の周波数成分に対して前記フィルタにより遮断される周波数成分を変更することを特徴とするフィルタの遮断周波数変更回路。
【請求項２】
前記伝送速度変更回路は、入力した信号を一時的に記憶する記憶回路と、前記記憶回路に記憶された信号を前記フィルタに出力するために前記記憶回路から読出す速度を変更する読出速度制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１のフィルタの遮断周波数変更回路。
【請求項３】
光学系により結像された像を光電変換して得られた映像信号からハイパスフィルタにより高域周波数成分を取り出し、該高域周波数成分に基づいて前記光学系のピント合わせを自動で行うオートフォーカスシステムにおいて、
前記ハイパスフィルタを請求項１又は２のフィルタとして、前記映像信号の周波数成分に対して前記ハイパスフィルタにより遮断する周波数成分を変更する請求項１又は２の伝送速度変更回路を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルタの遮断周波数変更回路及びオートフォーカスシステムに係り、特に映像信号から画像のコントラストを検出してピント合わせを行うコントラスト方式のオートフォーカスに適用されるフィルタの遮断周波数変更回路及びオートフォーカスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラなどのオートフォーカスは、コントラスト方式によるものが一般的である。このコントラスト方式は、撮像素子から得られた映像信号のうちある範囲（フォーカスエリア）内の映像信号の高域周波数成分を積算して焦点評価値を生成し、その焦点評価値が最大（極大）となるようにピント調整を自動で行うものである。これによって、撮像素子で撮像された画像の鮮鋭度（コントラスト）が最大となる最良ピント（合焦）が得られる。
【０００３】
ところで、従来、上述のように映像信号から高域周波数成分を抽出するため、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）やバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が使用されているが、ＨＰＦやＢＰＦ（以下、ＨＰＦで説明する。）の遮断周波数（ｆｃ）は撮影する被写体の状態等に応じて変更可能とすることが望ましい（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−７４２７３号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平３−２９７２８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＨＰＦをデジタルフィルタで構成する場合、ｆｃが低くなるほど同一の特性を得るために次数（タップ数）を増やす必要があり、回路サイズが大きくなる。
【０００７】
また、ＦＰＧＡやＰＬＤ等のカスタムＩＣでＨＰＦを構成すると、特に低い周波数のＨＰＦは多くのゲートを必要とし、チップサイズが大きくなってコストダウンや小型化が図り難くなる。
【０００８】
従って、ＨＰＦの遮断周波数を変更可能にするために、デジタルフィルタの係数を変更したり、複数のＨＰＦを使用することは望ましくない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みたもので、フィルタ自体の周波数特性を変更して遮断周波数を変更することなく、また、複数のフィルタを使用することなく、対象信号の周波数成分に対してフィルタにより遮断する周波数成分を変更することができるフィルタの遮断周波数変更回路及びオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のフィルタの遮断周波数変更回路は、入力した信号の周波数成分のうち、所定の遮断周波数以下又は以上の周波数成分を遮断するフィルタと、入力した信号の伝送速度を変更して前記フィルタに出力する伝送速度変更回路と、を備え、前記伝送速度変更回路における伝送速度の変更により、前記伝送速度変更手段に入力した信号の周波数成分に対して前記フィルタにより遮断される周波数成分を変更することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記伝送速度変更回路は、入力した信号を一時的に記憶する記憶回路と、前記記憶回路に記憶された信号を前記フィルタに出力するために前記記憶回路から読出す速度を変更する読出速度制御回路とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３に記載のオートフォーカスシステムは、光学系により結像された像を光電変換して得られた映像信号からハイパスフィルタにより高域周波数成分を取り出し、該高域周波数成分に基づいて前記光学系のピント合わせを自動で行うオートフォーカスシステムにおいて、前記ハイパスフィルタを請求項１又は２のフィルタとして、前記映像信号の周波数成分に対して前記ハイパスフィルタにより遮断する周波数成分を変更する請求項１又は２の伝送速度変更回路を備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、フィルタの周波数特性を変更することなく、フィルタに入力する対象信号のフィルタへの伝送速度を変更することによりフィルタの遮断周波数を変更したのと同等の効果を得るようにしたため、対象信号の周波数成分に対して遮断する周波数成分（透過させる周波数成分）を変更したい場合でもフィルタの周波数特性を変更する必要がなく、また、周波数特性（遮断周波数）が異なる複数のフィルタを使用する必要もなくなる。従って、フィルタ及びその周辺回路のコストダウンや回路サイズの小型化が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るフィルタの遮断周波数変更回路及びオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１５】
図１は、本発明が適用されたオートフォーカスシステムの全体構成を示したブロック図である。同図に示すオートフォーカスシステムは一般にテレビジョン用カメラで適用されており、撮影レンズ（撮影光学系）には、例えばフォーカスレンズ（群）ＦＬ、バリエータレンズ（群）ＶＬ及びコンペンセータレンズ（群）ＣＬとからなるズームレンズ（群）ＺＬ、アイリスＩ、リレーレンズ（群）ＲＬなどが配置されている。
【００１６】
上記撮影レンズにより結像された被写体像は、テレビカメラ本体の撮像素子  （ＣＣＤ）１０によって光電変換され、所定の信号処理回路１２によって所要の信号処理が施される。これによって、信号処理回路１２から映像表示用として所定規格（例えば、ＮＴＳＣ方式）の映像信号が外部出力等されるようになっている。
【００１７】
一方、上記信号処理回路１２からは、オートフォーカス（ＡＦ）制御用としての映像信号も出力されるようになっており、そのＡＦ制御用の映像信号は焦点評価値生成部１４に入力される。ＡＦ制御用の映像信号は、例えば、輝度信号であり、画面を構成する各画素の輝度値に対応した電圧信号を水平方向の走査線に沿って画面上段から下段まで順に伝送する。尚、焦点評価値生成部１４と後述のＣＰＵ１６は、カメラ本体に組み込まれる場合や、撮影レンズの各動作部（フォーカスレンズＦＬ等）をモータ駆動する駆動装置に組み込まれる場合等が考えられるが、システムを構成する装置のどの部分に配置されていてもよい。
【００１８】
構成の詳細を後述する焦点評価値生成部１４は、信号処理回路１２から与えられた映像信号に基づいて、撮影画像のコントラストの高低（鮮鋭度）を示す焦点評価値を生成する。図２は、変化しない被写体を撮影している際にフォーカスレンズＦＬの位置（フォーカス位置）を変えて得られる焦点評価値の大きさを例示した図である。同図に示すように一般に焦点評価値は、山型の曲線を示しそのピーク点Ｐ０の焦点評価値が得られるときのフォーカス位置Ｆ０が最良ピント状態となる。
【００１９】
ＣＰＵ１６は、焦点評価値生成部１４により生成された焦点評価値を取得し、取得した焦点評価値に基づいてオートフォーカスの制御を行う。撮影レンズのフォーカスは、フォーカスモータＦＭによりフォーカスレンズＦＬを光軸方向にモータ駆動することにより変化し、フォーカスモータＦＭは、ＣＰＵ１６からフォーカスモータ駆動回路１８に与えられる制御信号に従って駆動される。また、ＣＰＵ１６にはフォーカスレンズＦＬの現在位置を示す位置信号がポテンショメータＦＰから与えられており、ＣＰＵ１６はその位置信号を参照しながらフォーカスモータＦＭを駆動制御することによりフォーカスレンズＦＬを所望の位置に移動させる。
【００２０】
オートフォーカス制御においてＣＰＵ１６は、撮影レンズの焦点位置を前後に変化させるワブリングという動作を行わせ、その間に焦点評価値生成部１４から得られた焦点評価値により焦点評価値が増加するフォーカスレンズＦＬの移動方向を検出する。ワブリングは、フォーカスレンズＦＬを前後動させてもよいし、ワブリング専用のレンズがある場合にはそのレンズを前後動させてもよい。焦点評価値が増加する方向を検出すると、続いて、その方向にフォーカスレンズＦＬを移動させる。そして、フォーカスレンズＦＬを移動させている間に焦点評価値が減少したことを検出すると、焦点評価値のピーク点を認識し、その位置にフォーカスレンズＦＬを停止させる。これにより、撮影レンズのフォーカスが最良ピント状態に設定される。
【００２１】
次に、焦点評価値生成部１４及びその周辺回路の構成を図３に示す。焦点評価値生成部１４は、主にＡ／Ｄ変換器２０、ＳＲＡＭ２２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２４、加算回路２６から構成される。図１に示したようにカメラ本体の信号処理回路１２から出力された映像信号（輝度信号）は焦点評価値生成部１４に入力され、まず、各画素ごとにＡ／Ｄ変換器２０によりデジタル信号（画素データというものとする）に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器２０から順次出力される画素データのうち所定期間内の画素データがＳＲＡＭ２２に一時的に格納される。尚、ＳＲＡＭ２２には、例えば、オートフォーカスの対象となる画面上の所定範囲（フォーカスエリア）内の画素データのみが記憶される。また、ＳＲＡＭ２２の記憶容量は、例えば、１画面分のフォーカスエリア内の画素データを記憶できる容量とする。尚、ＳＲＡＭ２２にはＳＲＡＭ以外の種類の記憶回路を用いてもよいし、また、記憶容量も上述と異なる場合であってもよい。
【００２２】
ＳＲＡＭ２２に一旦記憶された画素データは、デジタルフィルタで構成されたハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２４に順次読み出される。そして、ＨＰＦ２４に読み出された画素データは、フォーカスエリア内における映像信号の周波数成分のうち所定の遮断周波数ｆｃよりも低域周波数成分が遮断され高域周波数成分のみが抽出された場合の画素データに変換される。
【００２３】
ＨＰＦ２４によって得られた画素データは加算回路２６に順次出力され、加算回路２６により１画面分のフォーカスエリア範囲ごとに積算される。これによって焦点評価値のデータが生成され、そのデータがＣＰＵ１６に読み取られる。
【００２４】
一方、焦点評価値生成部１４の周辺回路としては、各回路の処理動作を同期させるためのクロック信号等を生成する同期分離回路２８及びクロック発生回路３０が配設される。カメラ本体の信号処理回路１２から出力された映像信号は、焦点評価値生成部１４に入力される他に、同期分離回路２８に分岐される。そして、同期分離回路２８により映像信号から水平同期信号が分離され、その水平同期信号がクロック発生回路３０に与えられる。
【００２５】
クロック発生回路３０は、同期分離回路２８から与えられた水平同期信号にタイミングを合わせて、上記Ａ／Ｄ変換器２０、ＨＰＦ２４、加算回路２６、及び、ＣＰＵ１６に一定周波数のクロック信号を与えてそれら回路動作の同期を図る。
【００２６】
これに対して、ＳＲＡＭ２２には、フォーカスエリア内の画素データがＡ／Ｄ変換器２０から出力される期間内だけ各画素データが出力されるタイミングに合わせてデータの書込みを指示する書込みクロックを与える。これによってＳＲＡＭ２２にはフォーカスエリア内の画素データのみが記憶される。また、ＳＲＡＭ２２にはＳＲＡＭ２２に記憶したデータの読出しを指令する読出しクロックを与える。
【００２７】
ここで、クロック発生回路３０からＳＲＡＭ２２に与えられる読出しクロックの周波数は一定ではなく、ＣＰＵ１６からの指令により変更されるようになっている。例えば、書込みクロックと読出しクロックの周波数が同一の場合、ＳＲＡＭ２２に画素データの書込みをした速度と同一速度でＳＲＡＭ２２から画素データが読み出される。この場合、信号処理回路１２から出力された映像信号のＨＰＦ２４への伝送速度がＳＲＡＭ２２において変更されない。即ち、各画素に対応した電圧信号が信号処理回路１２から映像信号として順次出力される速度と、各画素データがＨＰＦ２４に順次入力される速度とが一致する。従って、信号処理回路１２から出力された映像信号の周波数成分のうちＨＰＦ２４により遮断される周波数成分の上限（ＨＰＦ２４を通過する周波数成分の下限）、即ち、遮断周波数は、ＨＰＦ２４の周波数特性として規定されている遮断周波数ｆｃとなる。
【００２８】
一方、読出しクロックの周波数の変更により、書込みクロックと読出しクロックの周波数が異なる場合、ＳＲＡＭ２２に画素データの書込みをした速度と異なる速度でＳＲＡＭ２２から画素データが読み出される。この場合、信号処理回路１２から出力された映像信号のＨＰＦ２４への伝送速度がＳＲＡＭ２２において変更される。即ち、各画素に対応した電圧信号が信号処理回路１２から映像信号として順次出力される速度と、各画素データがＨＰＦ２４に順次入力される速度とが異なる。従って、信号処理回路１２から出力された映像信号の各周波数の成分がＨＰＦ２４に入力する際には異なる周波数の成分に変換されたものとなる。このため、信号処理回路１２から出力された映像信号の周波数成分のうちＨＰＦ２４により遮断される周波数成分の上限が上記遮断周波数ｆｃから変化する。
【００２９】
例えば、書込みクロックに対して読出しクロックの周波数をｎ倍にし、ＳＲＡＭ２２への画素データの書込み速度に対して読出し速度をｎ倍にしたとする。このとき、ＳＲＡＭ２２により映像信号の伝送速度がｎ倍に変換されたことになり、信号処理回路１２から出力された映像信号の各周波数の成分がＨＰＦ２４に入力する際にはｎ倍の周波数の成分へと変換される。これに対してＨＰＦ２４の遮断周波数ｆｃは一定であるから信号処理回路１２から出力された映像信号に対するＨＰＦ２４の遮断周波数がｆｃ／ｎに変更されたのと等価になる。
【００３０】
具体的な数値例を示すと、ＨＰＦ２４の規定の遮断周波数ｆｃは例えば４ＭＨｚであり、読出しクロックの周波数は、書込みクロックの周波数に対して１倍、２倍、４倍、即ち、上記ｎの値が１、２、４に変更される。このとき、ＨＰＦ２４の遮断周波数は等価的に４ＭＨｚ、２ＭＨｚ、１ＭＨｚのいずれかに変更される。
【００３１】
尚、ＨＰＦ２４の規定の遮断周波数ｆｃをできるだけ高い周波数とする方が次数（タップ数）を少なくできるためＨＰＦ２４の回路サイズを小さくできる点でより好ましい。また、等価的に変更するＨＰＦ２４の遮断周波数のいずれかをＨＰＦ２４の規定の遮断周波数ｆｃとする必要はない。
【００３２】
また、読出しクロックの周波数は、ＣＰＵ１６からの指令によって変更されるが、その変更条件は特定の条件の場合に限られない。例えば、ユーザの指示に従って読出しクロックの周波数を変更する場合、撮影被写体の状態や撮影条件等に応じて自動で読出しクロックの周波数を変更する場合等が考えられる。一般的には高精度のピント合わせが必要な場合には、読出しクロックの周波数を低くしてＨＰＦ２４の等価的な遮断周波数を高くし、精度よりもピント合わせの速度を速くすることを優先する場合には読出しクロックの周波数を高くしてＨＰＦ２４の等価的な遮断周波数を低くするという変更条件が考えられる。
【００３３】
続いて、読出しクロックの周波数の可変範囲について説明する。書込みクロックが所定の周波数のとき、１水平走査期間（１Ｈ）におけるフォーカスエリア内の画素データを全てＳＲＡＭ２２に書き込むのに要する時間（書込み時間）が１Ｈ＊（１／ｍ）とする。この場合、ＳＲＡＭ２２からその画素データの読み出すのに要する時間を、少なくとも１水平走査期間１Ｈの残り時間である１Ｈ＊（  （ｍ−１）／ｍ）の時間、即ち、書込み時間の（ｍ−１）倍まで遅くすることができる。尚、クロックの周波数にすると、書込みクロックの周波数に対して読出しクロックの周波数を１／（ｍ−１）倍まで下げることができる。
【００３４】
ＳＲＡＭ２２が、異なる周波数の書込みクロックと読出しクロックとで同時に動作できるのであれば、書込み時間１Ｈ＊（１／ｍ）に対して読出し時間をｍ倍の１Ｈまで遅くすることができ、それ以上に遅い読出し時間（読出し速度）にする場合には、処理の対象を水平走査線の所定本置きとすれば対応可能である。
【００３５】
尚、基本的に読出しクロックの周波数を速くする方向に対しては映像信号の規格などによる時間的な制約はなく、ＨＰＦ２４の処理能力に依存する。
【００３６】
このようにＨＰＦ２４の周波数特性（遮断周波数）を変更することなく、また、遮断周波数の異なる複数のＨＰＦを使用することなく、１つのＨＰＦ２４の遮断周波数を映像信号の伝送速度を変更することによって等価的に変更することによって、コストの低減や回路サイズの小型化が図れる。回路サイズの小型化により、空いたスペースにはＨＰＦの遮断周波数などの周波数特性を良くする等の性能の向上に振り分けることもできる。また、画面の一部の処理でよい等、ある条件ではＳＲＡＭ２２に記憶した高い周波数の信号をゆっくり読み出して処理することができ、高速処理に対応していない回路で高速処理を行う応用も可能である。
【００３７】
以上、上記実施の形態では、本発明をオートフォーカスシステムに適用する場合について説明したが、他の装置、システムに適用することもできる。
【００３８】
また、上記実施の形態では、ＨＰＦ２４の遮断周波数を変更可能にする場合について説明したが、本発明はハイパスフィルタ以外のフィルタであって、ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどの遮断周波数に相当する周波数特性を有するフィルタに対して適用できる。
【００３９】
また、本発明は、オートフォーカスシステムに適用される場合に限らない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るフィルタの遮断周波数変更回路及びオートフォーカスシステムによれば、フィルタの周波数特性を変更することなく、フィルタに入力する対象信号のフィルタへの伝送速度を変更することによりフィルタの遮断周波数を変更したのと同等の効果を得るようにしたため、対象信号の周波数成分に対してフィルタにより遮断する周波数成分（透過させる周波数成分）を変更したい場合でもフィルタの周波数特性を変更する必要がなく、また、周波数特性（遮断周波数）が異なる複数のフィルタを使用する必要もなくなる。従って、フィルタ及びその周辺回路のコストダウンや回路サイズの小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されたオートフォーカスシステムの全体構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、フォーカス位置と焦点評価値の関係の一例を示した図である。
【図３】図３は、焦点評価値生成部及びその周辺回路の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１０…撮像素子、１２…信号処理回路、１４…焦点評価値生成部、１６…ＣＰＵ、１８…フォーカスモータ駆動回路、２０…Ａ／Ｄ変換器、２２…ＳＲＡＭ、２４…ハイパスフィルタ、２６…加算回路、２８…同期分離回路、３０…クロック発生回路、ＦＬ…フォーカスレンズ、ＺＬ…ズームレンズ、Ｉ…アイリス、ＲＬ…リレーレンズ、ＦＭ…フォーカスモータ、ＦＰ…ポテンショメータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004214768.tif 000005