(57)【要約】【課題】輝度信号から高周波成分を抽出する方法と回路規模はほぼ同等で、なおかつ、Ｇ信号の少ない映像に対しても合焦の精度が十分確保できるビデオカメラの合焦検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】映像信号処理部１０３の途中から、ＮＡＭ生成部１０４にて、光の３原色の赤、緑、青の映像信号の最も大きな振幅の信号を選択し、その選択した映像信号から、高周波成分抽出部１０５にて抽出した高周波成分の絶対値を、合焦判別部１０６にて所定のエリアで積分した値が最大になるように、レンズ制御部１０７にてレンズの位置を制御して合焦位置を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光を集光するレンズと、前記レンズを通過して結像した光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段から出力される信号に、色の調整と周波数特性の調整と階調補正を含む所定の信号処理を行う映像信号処理手段と、前記映像信号処理手段の途中の所定の信号処理の後から取り出した光の３原色である赤と緑と青の映像信号の中から、最も大きい信号を選択するＮＡＭ生成手段と、前記ＮＡＭ生成手段から出力される映像信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、前記高周波成分の量をもとに合焦しているかどうかを判別する合焦判別手段と、前記合焦判別手段の判別結果に従って前記レンズを制御するレンズ制御手段とを具備することを特徴とするビデオカメラの合焦検出装置。
【請求項２】
被写体の光を集光するレンズと、前記レンズを通過して結像した光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像素子から出力される信号に、色の調整と周波数特性の調整と階調補正を含む所定の信号処理を行う映像信号処理手段と、前記映像信号処理手段の途中の所定の信号処理の後から取り出した光の３原色である赤と緑と青の映像信号の中から、最も大きい信号を選択するＮＡＭ生成手段と、前記ＮＡＭ生成手段から出力される映像信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、前記高周波成分の量をもとに合焦しているかどうかを判別する合焦判別手段と、前記合焦判別手段の判別結果を表示する表示手段とを具備することを特徴とするビデオカメラの合焦検出装置。
【請求項３】
ＮＡＭ生成手段は、入力された映像信号の振幅を制限する振幅制限手段を具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載のビデオカメラの合焦検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラの合焦の検出のため、映像信号の高周波成分を用いる合焦検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラでは合焦の検出に、映像信号から抽出した高周波成分が最大になったところを合焦位置と判断する合焦検出装置がよく用いられる。これは、被写体に焦点が合ったときには映像が鮮明になること、すなわち映像信号の高周波成分が大きくなることを利用している。そしてこの高周波成分を抽出する信号として輝度信号が用いられる場合が多い。
【０００３】
通常の被写体を撮影した映像信号は、光の３原色の赤、緑、青の信号すなわちＲ、Ｇ、Ｂの信号のうちＧ信号が多く含まれているため、輝度信号で十分合焦位置の検出を行うことができる。しかし、Ｇ信号が少ない映像の場合、輝度信号が小さくなるので輝度信号から得られる高周波成分は小さくなる。これは、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）方式やＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ ｂｙ Ｌｉｎｅ）方式の映像方式では、Ｇ信号は輝度信号の約６０％を占めているため、Ｇ信号が少なければ輝度信号が小さくなるからである。
【０００４】
すると、小さな高周波成分から合焦の検出をすることになり、結果として、量子化ノイズやランダムノイズの影響が大きくなるので合焦の検出精度が悪くなる。具体的な例として、映像信号がＲ信号とＧ信号が０で、Ｂ信号が図７（ａ）で示す波形の信号である場合について説明すると次のようになる。先ず、図７（ａ）の信号はＡ／Ｄ変換されると、図７（ｂ）の信号波形になる。そして、ＮＴＳＣやＰＡＬの映像方式の場合、Ｂ信号は輝度信号に１１％程度含まれるので、ＧとＲの信号がなければ輝度信号は図７（ｃ）に示す信号になる。ここで、図７の点線は量子化の間隔を示している。すると、輝度信号はほとんどノイズと区別がつかない程度になり、合焦の検出が極めて困難になる。実際の映像信号にＢ信号だけという状態はほとんど存在しないが、青っぽい映像では同様の傾向になるので、合焦の検出精度はどうしても悪くなる。
【０００５】
これに対して、特許文献１に開示されている構成を使用すれば、Ｇ信号の高周波成分とＲ信号またはＢ信号の高周波成分を評価することで合焦位置の検出を行うので、Ｇ信号やＲ信号が少なくＢ信号の割合が多い映像信号に対しても、輝度信号から合焦の検出を行う場合に比べて検出の精度は高くなる。
【０００６】
これを、具体例で説明すると次のようになる。図８は特許文献１に開示されている合焦状態を検出する回路を含むビデオカメラの構成を示すブロック図、図９はＮＡＭ（Ｎｏｎ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）生成部の構成を示すブロック図である。図８において、レンズ８０１を通過した光が撮像素子８０２で電気信号に変換される。その信号は映像信号処理部８０３にてホワイトバランスなどの信号処理が行われるが、途中から光の３原色の赤、緑、青、すなわちＲ、Ｇ、Ｂの映像信号を取り出し、高周波成分抽出部８０４〜８０６にてそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの高周波成分を抽出する。ここで、高周波成分の抽出にはバンドパスフィルタを用いる。
【０００７】
そして、図９に示すように、ＮＡＭ生成部８０７にて、Ｂ信号の高周波成分とＲ信号の高周波成分の振幅を振幅比較回路９０１で比較し、その比較結果に基づき、大きいほうを選択回路９０２で選択して、Ｒ信号とＢ信号の高周波成分の振幅の大きいほうを得ることができ、Ｒ信号がほとんどないときにはＢ信号の高周波成分が得られる。このＢ信号の高周波成分と、高周波成分抽出部８０４から取り出されたＧ信号の高周波成分をもとに、合焦の判断をするが、Ｇ信号がほとんどないときにはＧ信号の高周波成分はほとんどないので、Ｇ信号の高周波成分は無視され、Ｂ信号の高周波成分をもって合焦の判断をするための信号として使用される。
【０００８】
そして、Ｂ信号の高周波成分が最大になるように、レンズ制御部８０９にてレンズの位置を制御すると合焦位置が得られる。従って、Ｇ信号とＲ信号が少なくＢ信号が多い映像であっても、輝度信号から合焦位置を求める場合に比べて、合焦位置を求める検出の精度はあまり落ちないで済む。
【０００９】
なお、特許文献１に記載されている実施例は、軸上色収差を利用した例について述べてあるが、上述した通り、Ｒ信号とＧ信号が少ない場合の映像に対してもＢ信号から抽出した高周波成分を用いることになるので、輝度信号から抽出した高周波成分を用いる場合に比べて合焦位置の検出精度があまり落ちないという効果がある。
【特許文献１】特開平８−１０２９５５号公報（段落番号０００７〜０００８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した構成では、輝度信号から高周波成分を抽出する方法に比べ、Ｇ信号の少ない映像に対して合焦の精度は改善される。しかしながら、高周波成分を抽出する回路が３倍になり、さらに高周波成分同士の大小判定を行う回路も必要になるので、輝度信号から高周波成分を抽出する方法に比べると、回路規模が大きくなる。
【００１１】
本発明は、輝度信号から高周波成分を抽出する方法と回路規模はほぼ同等で、なおかつ、Ｇ信号の少ない映像に対しても合焦の精度が十分確保できるビデオカメラの合焦検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願第１の発明のビデオカメラの合焦検出装置は、被写体の光を集光するレンズと、前記レンズを通過して結像した光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段から出力される信号に、色の調整と周波数特性の調整と階調補正を含む所定の信号処理を行う映像信号処理手段と、前記映像信号処理手段の途中の所定の信号処理の後から取り出した光の３原色である赤と緑と青の映像信号の中から、最も大きい信号を選択するＮＡＭ生成手段と、前記ＮＡＭ生成手段から出力される映像信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、前記高周波成分の量をもとに合焦しているかどうかを判別する合焦判別手段と、前記合焦判別手段の判別結果に従って前記レンズを制御するレンズ制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本願第２の発明のビデオカメラの合焦検出装置は、被写体の光を集光するレンズと、前記レンズを通過して結像した光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像素子から出力される信号に、色の調整と周波数特性の調整と階調補正を含む所定の信号処理を行う映像信号処理手段と、前記映像信号処理手段の途中の所定の信号処理の後から取り出した光の３原色である赤と緑と青の映像信号の中から、最も大きい信号を選択するＮＡＭ生成手段と、前記ＮＡＭ生成手段から出力される映像信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、前記高周波成分の量をもとに合焦しているかどうかを判別する合焦判別手段と、前記合焦判別手段の判別結果を表示する表示手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上の本発明により、輝度信号から高周波成分を抽出する方法と回路規模はほぼ同等で、なおかつ緑色の少ない映像に対しても合焦の精度が改善できるビデオカメラの合焦検出装置を提供できる。
【００１５】
また、手動で焦点を合わすときにも、輝度信号から高周波成分を抽出する方法と回路規模はほぼ同等で、なおかつ緑色の少ない映像に対しても合焦の目安となる信号を得ることができ、その信号を視覚的に認識できる形式でモニタなどに表示することで、特に人間の目の感度の低い青っぽい映像に対して、カメラの操作者が合焦位置を見つけやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のビデオカメラの合焦検出装置の構成を示すブロック図、図２はＮＡＭ（Ｎｏｎ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）生成部の構成を示すブロック図である。図１において、被写体からの光がレンズ１０１によって集光され、撮像素子１０２にて電気信号に変換される。この電気信号は、映像信号処理部１０３で固体撮像素子固有のノイズを除去された後、Ａ／Ｄ変換されて、ホワイトバランスなどの色の調整、輪郭補正などの周波数特性の調整やガンマ補正などの階調補正を含んだ、カメラとしての信号処理が行われ、カメラとしての映像信号が出力される。
【００１８】
この映像信号処理部１０３の途中から、光の３原色の緑、青、赤すなわちＧ、Ｂ、Ｒの映像信号を取り出し、ＮＡＭ生成部１０４にて、Ｇ、Ｂ、Ｒの映像信号のＮＡＭ、すなわち信号レベルが最も大きい信号が選択される。従って、Ｒ信号やＧ信号が少ない場合、Ｒ信号やＧ信号に比べてＢ信号のレベルが大きいのでＢ信号が選択される。
【００１９】
そして、高周波成分抽出部１０５にて、このＮＡＭ信号の高周波成分を抽出する。ここで、高周波成分の抽出にはバンドパスフィルタを用いる。次に、合焦判別部１０６にて、この高周波成分の絶対値をそれぞれ画面の指定したエリアで１フィールド分だけ積分する。そして、この積分した値が、図４に示す曲線の頂点の位置にくるように、レンズ制御部１０７にてレンズの位置を制御すると合焦位置が得られる。図４は、映像信号の高周波成分の積分値とレンズの位置の関係を示す図である。この制御は、いわゆる山登り方式の制御を行い、まずどちらか一方にレンズを動かして、高周波成分の積分値が減ったら逆の方向にレンズを動かし、高周波成分が増えたらそのまま同じ方向にレンズを動かす。この動作を繰り返していくと、どちらに動かしても高周波成分が減る位置がでてくる。どちらに動かしても高周波成分が減るということはその位置で高周波成分が最大ということであり、その位置が合焦位置になる。図４でいえば曲線の山のピークがこの合焦位置になる。
【００２０】
次にＮＡＭ生成部１０４の動作を図２を併用しつつ説明する。図２において、まず、Ｂ信号とＲ信号がレベル比較回路２０１にてレベルを比較され、その比較結果に基づき、選択回路２０２にてＢ信号とＲ信号のうちレベルの大きいほうの信号が選択される。そして、同様にＧ信号と選択回路２０２の出力信号、すなわちＢ信号とＲ信号の振幅の大きいほうについてレベル比較回路２０３にて比較し、レベルの大きいほうを選択回路２０４にて選択する。従って、Ｒ信号とＧ信号とＢ信号の中で最も大きいレベルの信号が選択される。
【００２１】
以上の動作により、少ない回路規模で緑の光の少ない場合でも、輝度信号から合焦位置を判断する回路より少ない回路規模で合焦の精度を改善することができる。
【００２２】
なお、ＮＡＭ生成部１０４に入力するＧ、Ｂ、Ｒの信号は、マイナスになっていたり、値が大きくなりすぎている場合がある。このとき図３に示すように、振幅制限回路３０１〜３０３のようにＮＡＭ信号を求める前に振幅を制限する回路を設ける。例えばマイナスの信号は０にし、大きすぎる信号はビット数による上限を設けて制限する。こうすることで、ＮＡＭ生成部１０４内の回路及び高周波成分抽出部のビット数を少なくすることができ、さらなる回路規模の削減を実現することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２のビデオカメラの合焦検出装置の構成を示すブロック図、図６は合焦の検出結果を表示したビューファインダーの画面を示す図である。図５において、実施の形態１の図１と同じ構成は同一番号を付し説明を省略する。実施の形態１と異なるところは、図１における合焦判別部１０６とレンズ制御部１０７をなくし、表示変換部５０１とビューファインダー５０２を設けた点である。図５に示すように、高周波成分抽出部１０５で取り出した高周波成分を、表示変換部５０１にて棒グラフや数値に変換して、図６のように、ビューファインダー５０２に表示することで、手動で焦点を合わせるときに、合焦位置の目安として使用することもできる。
【００２４】
もちろん、実施の形態１と実施の形態２の合焦検出装置を合わせて、ビデオカメラの合焦を自動または手動に切り替えるようにしてもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のビデオカメラの合焦検出回路を用いることにより、少ない回路規模で緑色の少ない映像でも精度良く合焦位置を求めることができ、自動で焦点を合わせるビデオカメラに有用である。
【００２６】
また、本発明のビデオカメラの合焦検出回路を用いることにより、少ない回路規模で緑色の少ない映像でも合焦の検出結果をビューファインダーに表示することで、手動で焦点を合わせるビデオカメラにも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１のビデオカメラの合焦検出回路の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１のビデオカメラの合焦検出回路におけるＮＡＭ生成部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１のビデオカメラの合焦検出回路における振幅制限回路を設けたＮＡＭ生成部の構成を示すブロック図
【図４】映像信号の高周波成分の積分値とレンズの位置の関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態２のビデオカメラの合焦検出装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２のビデオカメラの合焦検出装置の合焦の検出結果を表示したビューファインダーの画面を示す図
【図７】Ｂ信号の波形を示す図
【図８】従来の合焦状態を検出する回路を含むビデオカメラの構成を示すブロック図
【図９】従来の合焦状態を検出する回路を含むビデオカメラのＮＡＭ生成部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２８】
１０１  レンズ
１０２  撮像素子
１０３  映像信号処理部
１０４  ＮＡＭ生成部
１０５  高周波成分抽出部
１０６  合焦判別部
１０７  レンズ制御部
２０１、２０３  レベル比較回路
２０２、２０４  選択回路
３０１、３０２、３０３  振幅制限回路
５０１  表示変換部
５０２  ビューファインダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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