JP3563508B2

JP3563508B2 - Automatic focusing device

Info

Publication number: JP3563508B2
Application number: JP27091295A
Authority: JP
Inventors: 正藤井; 和也小田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2015-10-19
Also published as: JPH09116805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動焦点調節装置に係り、たとえばビデオカメラやスチルカメラ等のカメラおよびフィルムスキャナ等のスキャナ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】
近年、撮像レンズを介して入射した被写体像をＣＣＤ（電荷結合素子）などの固体撮像素子により撮像して得られた映像信号を磁気テープやＩＣメモリカードに記録するビデオカメラやスチルカメラが知られている。この種の機器には、撮像レンズの焦点位置を調節することにより被写体像を固体撮像素子の撮像面に自動的に合焦させる自動焦点調節装置いわゆるオートフォーカス（Ａ／Ｆ）装置が搭載されている。
【０００３】
この種のオートフォーカス装置としては、被写体像の鮮鋭さを検出してこの鮮鋭さを表すコントラストが最大となるように合焦させるコントラスト検出方式が知られている。このコントラスト検出方式では、撮像画面のほぼ中央に設けられたフォーカスエリア（Ａ／Ｆウインドウ）における輝度信号のコントラストを表す高周波成分からコントラスト評価値が算出され、このコントラスト評価値が最大となるように撮像レンズが移動される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固体撮像素子に強い光（高輝度）が入った場合にはスミアが現れる。このように固体撮像素子を用いた従来のコントラスト検出方式では、たとえば撮像画面のフォーカスエリア内、あるいはこのフォーカスエリア上に高輝度が存在する場合に、この高輝度によるスミア成分がコントラスト評価値の算出に影響を与え、その結果、焦点調整の精度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、スミアの影響を受けることのない自動焦点調節装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、撮像素子に撮像レンズおよび絞りを介して入射する被写体像の合焦動作を行なう自動焦点調節装置においては、この装置は、撮像素子にて得られる映像信号が表わす画面は有効画素からなる複数の領域とオプティカルブラック画素からなる複数の領域から構成され、撮像素子から出力される映像信号から画素毎の緑色の信号を表わすＧ信号または輝度信号を得て出力するか、あるいはこの得られた信号から高域周波数成分の信号を得て出力する信号処理手段と、有効画素およびオプティカルブラック画素からなる各々複数の領域の信号処理手段から送られてくるＧ信号または輝度信号またはＧ信号、輝度信号の高域周波数成分の信号に基づいて積算値を算出する積算手段と、オプティカルブラック画素からなる複数の領域の積算値に基づいて有効画素からなる複数の領域のスミアの有無領域を決定するスミア検出手段と、スミア検出手段により決定された有効画素からなる複数の領域の中のスミアのないいずれかの領域の積算手段から送られてくる積算値に基づいて合焦状態を判定して撮像レンズの移動方向を決定し、この決定に従って撮像レンズを駆動して移動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この自動焦点調節装置の制御手段はさらに、スミア検出手段においてスミアがあると決定された場合に、絞りの露光量を減じる方向に駆動して移動させる露光制御手段を含み、制御手段は、露光制御手段の制御によりスミア検出手段においてスミアがないと決定された場合に、有効画素からなる複数の領域の中のいずれかの領域の積算手段から送られてくる積算値に基づいて合焦状態を判定して撮像レンズの移動方向を決定し、この決定に従って撮像レンズを駆動して移動させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による自動焦点調節装置の実施例を詳細に説明する。
【０００９】
図１には、本発明の自動焦点調節装置がディジタル電子スチルカメラに適用された場合の一実施例が示されている。同図を参照すると、このディジタル電子スチルカメラは、撮像部１０、信号処理回路３０、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２、絶対値検波回路３４、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３６、積算回路４０、同期信号発生回路５０、モード選択ボタン回路５２および制御回路６０から構成されている。このうちのＢＰＦ３２、絶対値検波回路３４、Ａ／Ｄ変換器３６、積算回路４０、同期信号発生回路５０、モード選択ボタン回路５２および制御回路６０は、自動焦点調節装置２２を構成している。
【００１０】
このディジタル電子スチルカメラは、撮像部１０内の撮像レンズ１２を介して撮像デバイス１８の撮像面に結像した被写体像を表わすＲＧＢ信号を信号処理回路３０によりＧ信号あるいは輝度信号Ｙを含む映像信号に変換し、Ｇ信号あるいは輝度信号またはＹ変換したＧ信号あるいは輝度信号Ｙの高域周波数成分の信号のディジタル化したデータによるオプティカルブラック画素エリア内の積算値を利用してスミア検出を行ない、検出された値からスミア位置を特定するとともに、スミアのない有効画素からなるフォーカスエリアを特定し、この特定したエリア内のコントラスト値からフォーカス用の制御信号を生成して撮像レンズ１２の合焦位置の調節を行ない、調節された撮像レンズ１２を介して入射した被写体像を撮像デバイス１８によりＲＧＢ信号に変換し、このＲＧＢ信号を信号処理回路３０によりＧ信号あるいは輝度信号Ｙを含む映像信号に変換し、変調あるいはディジタル化などの所定の処理を施し、磁気テープあるいはメモリカードなどの記憶媒体（図示せず）に記憶する装置である。
【００１１】
また、このカメラは、上記のようにスミア位置を特定するとともに、このスミアが検出されないように、露光用の制御信号を生成して撮像部１０内の絞り１４の露光調節を行なった後、有効画素からなる所定のフォーカスエリア内のコントラスト値からフォーカス用の制御信号を生成して撮像レンズ１２の合焦位置の調節を行ない、上記のように、Ｇ信号あるいは輝度信号Ｙを含む映像信号を記憶媒体に記憶される装置である。以下の説明において、本発明に直接関係のない部分は、図示およびその説明を省略する。
【００１２】
また、この実施例では、図３（ａ）に示すように、このカメラによって撮影された１画面（１フレーム）３００は、１ブロック（エリアまたはウィンドウ）が垂直方向に４画素、水平方向に４画素の合計１６画素、このブロックが垂直方向に４ブロック、水平方向に４ブロックの合計１６ブロックから構成され、また、この１画面３００の上３段のブロックの領域は有効画素の領域であり撮影による有効なデータが得られ、最下段のブロックの領域は黒基準画素の領域、つまりオプティカルブラックの画素の領域であり撮影による基準黒のデータが得られるように構成され、この１６ブロックにより画焦動作が行なわれるものとする。以下に説明する積算回路４０および制御回路６０などは、この１６ブロックに対応する機能が備えられている。
【００１３】
図１に戻って、撮像部１０は図示のように撮像レンズ１２、絞り１４、シャッタ１６、撮像デバイス１８および撮像レンズ１２を駆動するＡＦモータ２２、絞り１４を駆動するオートアイリス（ＡＩ）モータ２４などの静止画像の撮影に必要な要素を有し、撮像レンズ１２の合焦制御、絞り１４の露光制御、シャッタ１６の開閉制御などは、制御回路６０から制御線１２８を介して行なわれる。撮像デバイス１８は、たとえばＣＣＤもしくはＭＯＳなどの固体撮像デバイスが有利に適用される。この固体撮像デバイスの撮像セルアレイには色フィルタ２０が装着され、同期信号発生回路５０から駆動線１１６を通して受けるクロックに応動して本実施例では色変調されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号をその出力１００に点（画素）順次にて出力する。なお、色フィルタ２０の色セグメント配列は適宜のものを使用してよい。撮像デバイス１８の色信号出力１００は、信号処理回路３０の入力に接続されている。
【００１４】
なお、実際にはこの撮像デバイス１８は、図４に示すように、たとえばＮＴＳＣ方式の５２５本（１フレーム）の走査線に対応するものであり、このデバイスの１画面４００内の白領域４１０には垂直（Ｖ）方向に４８８の有効画素が、水平（Ｈ）方向に３７６の有効画素が配置され、この有効画素の周囲の斜線領域４２０には図示のように黒基準画素、つまりオプティカルブラックの画素が配置されたものであるが、この実施例では、説明を容易にするために、上述した図３（ａ）に示した配置によるものとする。
【００１５】
信号処理回路３０は、その入力１００から点順次にＲ、Ｇ、Ｂの色信号を入力し、サンプルホールドして色分離し、色成分信号Ｒ、Ｇ、Ｂとする色成分信号作成機能を有する。この信号処理回路３０はまた、たとえば白バランスの調整および階調（γ）補正などの必要な映像信号処理を施す機能を有する。上記色分離された色成分信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ白バランスの調整およびγ補正などが施されてそれぞれの出力１０２、１０４、１０６から出力される。このような処理を行なうための水平および垂直同期信号などを含む制御信号は、同期信号発生回路５０から制御線１１８を介して供給される。なお、この信号処理回路３０はさらに、色成分信号Ｒ、Ｇ、Ｂを輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙにするマトリックス機能を有してよく、出力１０４から輝度信号Ｙを、出力１０２および出力１０６から色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを出力させてよい。
【００１６】
それら出力１０２、１０４、１０６から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号、あるいはＲ−Ｙ、Ｙ、Ｂ−Ｙ信号は、変調あるいはディジタル化などの所定の処理が施された後、磁気テープあるいはメモリカードなどの記憶媒体（図示せず）に記憶される。またＧあるいはＹ信号を出力する出力１０４は、合焦制御の目的でＢＰＦ３２に接続されている。
【００１７】
ＢＰＦ３２は、入力１０４から入力するＧあるいはＹ信号から高周波成分の帯域映像信号を取り出して、その出力１０８に出力する回路である。出力１０８は絶対値検波回路３４の入力と接続されている。絶対値検波回路３４は、ＢＰＦ３２により取り出された高周波成分を正方向の極性にして絶対化された絶対化信号を生成し、その出力１１０に出力する。出力１１０はＡ／Ｄ変換器３６の入力と接続されている。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換器３６は、同期信号発生回路５０から制御線１２０を介して供給されるサンプリング信号に応動して、絶対値検波回路３４からの入力信号をサンプリングし、それをたとえば８ビットの対応するディジタルデータに変換し、その出力１１２から出力する信号変換回路である。出力１１２は積算回路４０のビット加算回路４１の入力に接続されている。
【００１９】
なお、信号処理回路３０とＢＰＦ３２の間と、絶対値検波回路３４とＡ／Ｄ変換器３６の間にそれぞれ制御回路６０で制御されるスイッチ回路（図示せず）を設け、これらの回路により、有効画素の領域のデータの場合はＢＰＦ３２および絶対値検波回路３４を介してＡ／Ｄ変換器３６に送り、また、オプティカルブラック画素の領域のデータの場合はＢＰＦ３２および絶対値検波回路３４を介さずにＡ／Ｄ変換器３６に送るようにしてもよい。したがって、Ａ／Ｄ変換器３６でＡＤ変換されるオプティカルブラック画素の領域のデータには、ＧあるいはＹ信号と、ＧあるいはＹ信号の高周波成分の帯域映像信号の４種類の信号があることになる。
【００２０】
積算回路４０は同期信号発生回路５０および制御回路６０から制御線１２２および１３０を通して入力する同期信号および制御信号などに基づいて、その入力１１２から入力する図３（ａ）に示す各々エリア内の信号を積算してラッチし、積算した結果の信号をその出力１１４から出力する回路である。この積算回路４０は、詳細には、図２に示すように、ビット加算回路４１、４３、水平方向積算レジスタ４２、垂直方向積算レジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、転送用レジスタ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、データセレクタ４６およびタイミング発生回路４７から構成されている。
【００２１】
ビット加算回路４１は、その入力２２２から入力するタイミング発生回路４７からの制御信号に基づいて、その入力１１２から順次入力する各々エリア内の水平方向の４つの画素の１つの画素の信号と、その入力２０２から入力する水平方向積算レジスタ４２からのその１つの画素の直前の１つの画素信号の加算された信号とを加算し、その加算した結果の信号をその出力２００から水平方向積算レジスタ４２に出力する回路である。
【００２２】
水平方向積算レジスタ４２は、その入力２２４から入力するタイミング発生回路４７からの制御信号に基づいて、その入力２００から入力する信号を一時蓄積するとともに、一時蓄積した信号をその出力２０２からビット加算回路４１および４３に出力する記憶回路である。詳細には、このレジスタ４２に加算回路４１から各々エリア内の水平方向の４つの画素のうち左側から３番目までの画素信号が順次加算され転送されて蓄積されている場合には、その都度順次蓄積された信号を加算回路４１に送り、また加算回路４１から４番目のまでの画素信号が加算されて蓄積されている場合には、その蓄積された信号を加算回路４３に送る。なお、この加算回路４１において、各々エリア内の水平方向の１番左側の画素信号の加算を行なう場合に、その画素の直前に加算する画素が存在しないために、このレジスタ４２からは、たとえば０値の信号が加算回路４１に送られる。したがって、このレジスタ４２は、各々エリアの水平方向の全部の画素、つまり４画素の信号の加算の行なわれた信号の記憶容量でよい。
【００２３】
ビット加算回路４３は、その入力２２６から入力するタイミング発生回路４７からの制御信号に基づいて、その入力２０２から入力する各々エリアの水平方向の４つの画素信号の加算の行なわれた信号と、その入力２１２から入力する垂直方向積算レジスタ４４ｄからのその各々エリアの水平方向の直上の水平方向の４つの画素信号の加算の行なわれた信号の加算の行なわれた信号とを加算し、その加算した結果の信号をその出力２０４から垂直方向積算レジスタ４４ａおよび転送用レジスタ４５ａに出力する回路である。詳細には、この加算回路４３において各々エリアの上から３段目までの水平方向の４つの画素信号の加算の行なわれた信号に対して順次加算を行なった場合に、その都度加算の行なわれた信号をレジスタ４４ａに送り、また４段目までの水平方向の４つの画素信号の加算の行なわれた信号に対して加算を行なった場合に、その加算した信号をレジスタ４５ａに送る。したがって、後述する垂直方向積算レジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃおよび４４ｄは、各々エリア内の上から３段目までの水平方向の全部の画素、つまり１２画素の信号の加算の行なわれた信号の記憶容量でよく、また後述する転送用レジスタ４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄは、各々エリア内の全部の画素、つまり１６画素の信号の加算の行なわれた信号の記憶容量でよい。
【００２４】
垂直方向積算レジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃおよび４４ｄは、その入力２２８から入力するタイミング発生回路４７からの制御信号に基づいて、それぞれの入力２０４、２０６、２０８および２１０から入力する信号を一時蓄積するとともに、この一時蓄積した信号をそれぞれの出力２０６、２０８、２１０および２１２から出力する記憶回路である。出力２０６はレジスタ４４ｂの入力に、出力２０８はレジスタ４４ｃの入力に、出力２１０はレジスタ４４ｄの入力に、出力２１２は加算回路４３の対応する入力にそれぞれ接続されている。
【００２５】
詳細には、まず初めに加算回路４３から図３（ａ）に示すエリア１の１段目の加算信号が送られてきてレジスタ４４ａに蓄積され、続いてエリア２の１段目の加算信号が送られてきてレジスタ４４ａに蓄積されるとともに、エリア１の加算信号がレジスタ４４ｂに転送されて蓄積される、このように順次行なわれて、レジスタ４４ｄにエリア１の１段目の加算信号が、レジスタ４４ｃにエリア２の１段目の加算信号が、レジスタ４４ｂにエリア３の１段目の加算信号が、レジスタ４４ａにエリア４の１段目の加算信号が転送されて蓄積される。なお、エリア１、２、３、４の１段目の上に別のエリアが存在するかまたはエリアが存在しないときは、レジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃおよび４４ｄに、それぞれ０値の信号を記憶させておき、加算回路４３に加算信号２１２としてそれぞれ０値の信号を送る。したがって、エリア４の１段目の加算が終了した時点では、レジスタ４４ｄにエリア１の１段目の４つの画素の加算信号が、レジスタ４４ｃにエリア２の１段目の４つの画素の加算信号が、レジスタ４４ｂにエリア３の１段目の４つの画素の加算信号が、レジスタ４４ａにエリア４の１段目の４つの画素の加算信号が蓄積される。続いて、加算回路４３からレジスタ４４ｄからのエリア１の１段目の加算信号とレジスタ４２からの同じエリア番号の２段目の加算信号の加算の行なわれた信号が送られてきてレジスタ４４ａに蓄積され、同様に次に、レジスタ４４ｄからのエリア２の１段目の加算信号とレジスタ４２からの同じエリア番号の２段目の加算信号の加算の行なわれた信号が送られてきてレジスタ４４ａに蓄積される。このように、エリア番号の順に、また３段目まで段順に次々に加算の行われた信号がレジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの順に蓄積されて読み出される構成になっている。
【００２６】
転送用レジスタ４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄは、その入力２３０から入力するタイミング発生回路４７からの制御信号に基づいて、それぞれの入力２０４、２１４、２１６および２１８から入力する信号を一時蓄積するとともに、一時蓄積した信号をそれぞれの出力２１４、２１６、２１８および２２０から出力する記憶回路である。出力２１４はレジスタ４５ｂの入力に、出力２１６はレジスタ４５ｃの入力に、出力２１８はレジスタ４４ｄの入力に、出力２２０はデータセレクタ４６の入力にそれぞれ接続されている。この実施例では、エリア番号の順、つまり１から１６の順に、そのエリアの積算された信号が転送用レジスタ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄの順に蓄積されて読み出される構成になっている。
【００２７】
データセレクタ４６は、その入力２３２から入力するタイミング発生回路４７からの選択信号に応動して、その入力２２０をラッチしてその出力１１４に出力する回路である。詳細には、この積算回路４０において積算されたデータは８ビット以上になるので、このデータセレクタ４６は８ビット単位に出力する回路である。また、このセレクタ４６からは、各々エリアの積算された信号がエリア番号の順に出力される。出力１１４は制御回路６０の対応する入力に接続されている。
【００２８】
タイミング発生回路４７は、その入力１２２から入力する同期信号発生回路５０からの水平および垂直同期信号などを受けるとともに、その入力１３０から入力する制御回路６０からの制御信号に応動して、ビット加算回路４１および４３でのそれぞれの加算に必要な各種信号を形成してその出力２２２および２２６から出力し、水平方向積算レジスタ４２、垂直方向積算レジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄおよび転送用レジスタ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄでのそれぞれの書込み読出しに必要な各種信号を形成してその出力２２４、２２８および出力２３０から出力し、データセレクタ４６に必要な選択信号などを形成して出力２３２から出力する回路である。
【００２９】
図１に戻って、同期信号発生回路５０は、安定な周波数で自走する基準発振器およびラインカウンタ（いずれも図示せず）などを有し、制御回路６０からの制御信号１２６に応動して、信号処理回路３０の処理に必要な水平および垂直同期信号などをその出力１１８から出力し、Ａ／Ｄ変換器３６に必要なサンプリング信号をその出力１２０から出力し、積算回路４０での積算などに必要な水平同期信号、垂直同期信号およびクロック信号などをその出力１２２から出力し、制御回路６０で必要な各種信号をその出力１２４から出力する回路である。
【００３０】
このカメラの自動焦点調節装置２２は、モード選択ボタン回路５２を有する。このモード選択ボタン回路５２は、モード選択ボタンを有し、このボタンが押圧されていない第１モードのときは、自動焦点調節動作において露光制御を行なわないことを示す信号を制御線１３２を介して制御回路６０に送り、また、このボタンが押圧された第２モードのときは、自動焦点調節動作において露光制御を行なうことを示す信号を制御線１３２を介して制御回路６０に送る回路である。
【００３１】
制御回路６０は、本装置の各機能部を制御する制御装置であり、マイクロプロセッサなどの処理システムによって有利に構成される。制御回路６０は、撮影開始信号に応動して、モード選択ボタン回路５２からのモード信号を検査し、このモード信号が第１あるいは第２モードを示している場合には第１あるいは第２モードで本装置の撮影動作を制御する制御機能を含む。撮影開始信号を受けた場合に制御回路６０は、撮影に必要な様々な制御信号を、その制御出力１２６、１２８、１３０に出力する。この場合の各種制御信号は、同期信号発生回路５０から信号線１２４を介して送られてくる信号から作られる。
【００３２】
制御回路６０は、図１に示すように、スミア検出回路６２を有する。このスミア検出回路６２は、たとえばオプティカルブラック画素から構成されるこの例ではエリア番号１３〜１６のそれぞれ画素の積算された信号値１１４がスミアのないときの所定値以上になったときにスミア有りと判定する回路である。この場合、ＢＰＦ３２および絶対値検波回路３４を通った場合のＧあるいはＹ信号の高周波成分の帯域映像信号と、ＢＰＦ３２および絶対値検波回路３４を通らなかった場合のＧあるいはＹ信号とでは信号の性質が異なるので、信号に応じて所定の値を変えてよい。これらの所定値を表わすデータは、スミア検出回路６２内の記憶回路（図示せず）に蓄積してよい。
【００３３】
スミア検出回路６２について詳述すると、たとえば画面３００のエリア番号２の領域に高輝度３０２が発生した場合に、高輝度３０２の下側に斜線で示す領域３０４にスミアが発生する、したがって、最下段、つまり４段目のエリア１４内の４本のそれぞれの走査線による撮像信号には、図３（ｂ）に示すような、オプティカルブラックレベル３０６より高いスミアレベル３０８が発生する。このような場合には、スミア検出回路６２は、エリア番号１４の画素の積算された信号値１１４が所定値以上になったと判断するので、エリア１４上のエリアにはスミアがあると判定する。また、それ以外のエリア１３、１５、１６の積算値１１４は所定値以下であると判断するので、これらのエリア１３、１５、１６上のエリアにはスミアがないと判定する。
【００３４】
また、この実施例では、エリア１３〜１６は４Ｘ４画素からなる領域としたが、たとえば１つの走査線の水平方向に連続する４画素あるいはそれ以外の画素数からなる領域、または２Ｘ４画素からなる領域、または６Ｘ６画素からなる領域など、実施例の領域よりも小さくても大きくてもよい。有効画素のエリア１〜１２の領域もまた、オプティカルブラックのエリア１３〜１６の領域と同じように、どのような大きさの領域にしてもよい。なお、さらに、本実施例においては、エリア１〜１６は正方形に設定されているが、正方形でなく長方形などの他の形状に設定することもでき、また直線状に設定してもよい。
【００３５】
スミアがあると判定した場合には、スミア検出回路６２は、コントラスト情報を得ることのできるエリア番号の特定、たとえばエリア７を特定して制御回路６０に送る。スミア検出回路６２からエリア７を特定する信号を受け、また、モード選択ボタン回路５２から露光制御を行なわないことを示す第１モードの信号を受けている場合には、制御回路６０はこのエリア７のコントラスト情報、つまりＡＦ評価データ（積算値）１１４を取り出し、制御回路６０の内部に蓄積した前のＡＦ評価データとの比較演算を行なう。制御回路６０はこの演算の結果により、ＡＦ評価データが大きくなるようなＡＦモータ２２の回転方向を決定し、それによりＡＦモータ制御信号１２８をＡＦモータ２２に出力する。ＡＦモータ２２の回転動作が終了すると、制御回路６０は積算回路４０からエリア７の次のＡＦ評価データ１１４を取り込んで上述した動作を行ない、ＡＦ評価データが最大値になるまでこの動作を繰り返す。
【００３６】
なお、モード選択ボタン回路５２から第１モードの信号を受けている場合であって、エリア１３〜１６にスミアがあるときは、制御回路６０はスミア検出回路６２からコントラスト情報を得ることのできるエリア番号の情報を受けることができないので、このような場合には、後述するように、第２モードの信号を受けたのと同じ合焦動作を行なうのでよい。
【００３７】
またスミア検出回路６２からエリア７を特定する信号を受け、モード選択ボタン回路５２から露光制御を行なうことを示す第２モードの信号を受けている場合、制御回路６０は、スミア検出回路６２からのエリア７のコントラスト値と所定値との差の値または積算回路４０からのエリア７のコントラスト値に基づいて、スミアがあるこの例ではエリア２、６、１０からスミアがなくなるような露光量、つまりＡＩモータ２４の回転方向および量を決定し、それによりＡＩモータ制御信号１２８をＡＩモータ２４に出力する。これによりＡＩモータ２４は、ＡＩモータ制御信号１２８に応じた方向および量だけ回転する。ＡＩモータ２４の回転動作が終了すると、スミア検出回路６２は、この例では、積算回路４０からエリア１４の次の積算された信号１１４を取り込んで上述した比較を行ない、スミアがなくなるまでこの動作を繰り返す。スミアがなくなったら、制御回路６０は次に、この例では積算回路４０から所定のエリア６のコントラスト情報、つまりＡＦ評価データ１１４を取り出し、後述するような合焦動作を行なう。なお、この例では所定のエリアを６としたが有効画素の領域内のエリアであればどこでもよい。
【００３８】
図２、３を参照して、図１に示す自動焦点調節装置の合焦動作を説明する。
【００３９】
撮影者により撮影開始の指示が撮影入力スイッチなどの入力手段（図示せず）から入力され、撮影の動作が開始すると、まず撮像部１０から出力される第１番目のフレームの信号処理が行なわれる。撮像レンズ１２を通って入射した被写体からの入射光は撮像デバイス１８において点順次のＲＧＢの映像信号１００に変換され、信号処理回路３０に送られる。点順次に出力されるＲＧＢの映像信号は信号処理回路３０においてＲ信号１０２とＧ信号１０４とＢ信号１０６に分離され、Ｇ信号１０４はＢＰＦ３２に送られる。Ｇ信号１０４はＢＰＦ３２において必要な帯域だけを取り出し、取り出した信号１０８は絶対値検波回路３４において正方向の極性化、絶対化等の各処理が行なわれ、Ａ／Ｄ変換器３６に出力される。Ａ／Ｄ変換器３６では入力した信号１１０を、たとえば８ビットのディジタル信号１１２に変換し、積算回路４０に出力する。
【００４０】
積算回路４０は、エリア１〜１６の各々エリア内の１２画素の映像信号データを積分し、ラッチする。スミア検出回路６２は積算回路４０にラッチされたエリア１３〜１６の積分後のスミア評価データ１１４を取り出して比較を行ない、スミアのある位置を特定する。この例では、図３（ａ）に示すようにスミアがエリア２、６、１０、１４に発生しているので、所定値のデータとエリア１４のスミア評価データ１１４との比較においては、所定値のデータより大きいデータ値になるから、エリア１４上にあるエリア２、６、１０のいずれかにスミアがあると判定される。また所定値のデータとエリア１３、１５、１６のスミア評価データ１１４との比較においては、所定値のデータと同じデータ値か、あるいは小さいデータ値となるからエリア１３、１５、１６上にあるエリアにはスミアがないと判定される。このようにしてスミアのない位置が特定される。この場合、コントラスト情報を得るエリアとして、エリア７が特定される。
【００４１】
スミア検出回路６２からエリア７を特定する信号を受け、またモード選択ボタン回路５２から露光制御を行なわないことを示す第１モードの信号を受けている場合には、制御回路６０は、積算回路４０にラッチされたエリア７の積分後のＡＦ評価データ１１４を取り出して演算を行ない、ＡＦモータ２２を回転させて撮像レンズを制御する。この制御は、いわゆる山登り制御と呼ばれる制御方式であり、前述した演算動作によりＡＦ評価データが最大値になるようにＡＦモータ２２を制御する。なお、エリア１３〜１６にスミアがある場合、制御回路６０が、スミア検出回路６２からエリア番号を受けることができず、また、モード選択ボタン回路５２から第１モードの信号を受けている場合には、第２モードの信号を受けたのと同じ合焦動作を行なうのでよい。
【００４２】
また、スミア検出回路６２からエリア７を特定する信号を受け、モード選択ボタン回路５２から露光制御を行なうことを示す第２モードの信号を受けている場合には制御回路６０はスミア検出回路６２からのエリア１４における積算された信号値１１４とオプティカルブラックの所定値との比較による差または積算回路４０からのエリア１４の積算された信号値１１４に基づいて、エリア２、６、１０からスミアがなくなるようなＡＩモータ２４の回転方向および量を決定し、ＡＩモータ２４を制御する。ＡＩモータ２４の制御動作が終了すると、スミア検出回路６２は積算回路４０からエリア１４の次の積算された信号１１４を取り込んで上述した比較を行なうとともに、制御回路６０はその比較の差、つまりスミアがなるまでこの動作を繰り返させる。スミアがなったら制御回路６０は、次に積算回路４０からエリア６からＡＦ評価データ１１４を取り出し、上述したような合焦動作を行なう。なお、この場合エリア６からＡＦ評価データを得ることにしたが、有効画素の領域内のエリアであればどこでもよい。
【００４３】
本発明によれば、スミアを検出するエリアが画面３００の下のオプティカルブラック部内に設定されているために、スミア発生位置の検出精度を向上させることができる。これにより、スミアの発生していないエリアを画面３００の有効画素部内から特定し、この特定されたエリアのコントラスト情報を用いて合焦動作を行なうため、合焦精度を向上させることができる。またスミアが発生した場合、露光制御を行なって画面３００内からスミアをなくした後、有効画素部内の所定のエリアのコントラスト情報を用いて合焦動作を行なうため、合焦精度を向上させることができる。
【００４４】
なお、本実施例においては、本発明による自動焦点調節装置は固体撮像素子を使用したディジタル電子スチルカメラに適用したが、スチルカメラだけでなく固体センサを使用した、たとえばビデオカメラなどの撮影装置に応用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の自動焦点調節装置よれば、撮像素子にて得られる映像信号が表わす画面は有効画素からなる複数の領域とオプティカルブラック画素からなる複数の領域から構成され、撮像素子から出力される映像信号から画素毎の緑色の信号を表わすＧ信号または輝度信号を得て出力するか、あるいはこの得られた信号から高域周波数成分の信号を得て出力する信号処理手段と、有効画素およびオプティカルブラック画素からなる各々複数の領域の信号処理手段から送られてくるＧ信号または輝度信号またはＧ信号、輝度信号の高域周波数成分の信号に基づいて積算値を算出する積算手段と、オプティカルブラック画素からなる複数の領域の積算値に基づいて有効画素からなる複数の領域のスミアの有無領域を決定するスミア検出手段と、スミア検出手段により決定された有効画素からなる複数の領域の中のスミアのないいずれかの領域の積算手段から送られてくる積算値に基づいて合焦状態を判定して撮像レンズの移動方向を決定し、この決定に従って撮像レンズを駆動して移動させる制御手段とを備えている。このように、オプティカルブラック画素からなる複数の領域を用いてスミア発生位置を求め、これにより、有効画素からなる複数の領域の中からスミアのない領域を求め、その領域でのコントラスト値（積算値）を用いて合焦動作を行なっているので、合焦精度を向上させることができる。
【００４６】
また、本発明によれば、制御手段はさらに、スミア検出手段においてスミアがあると決定された場合に、絞りの露光量を減じる方向に駆動して移動させる露光制御手段を含み、制御手段は、露光制御手段の制御によりスミア検出手段においてスミアがないと決定された場合に、有効画素からなる複数の領域の中のいずれかの領域の積算手段から送られてくる積算値に基づいて合焦状態を判定して撮像レンズの移動方向を決定し、この決定に従って撮像レンズを駆動して移動させることができる。このように、露光制御によりスミアをなくした後に、有効画素からなるある領域でのコントラスト値を用いて合焦動作を行なっているので合焦精度を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る自動焦点調節装置を有するディジタル電子スチルカメラの機能ブロック図である。
【図２】図１に示した自動焦点調節装置に含まれる積算回路のブロック図である。
【図３】図１に示した自動焦点調節装置がスミアおよびコントラストを評価する際の評価の対象とするエリアの配置図と、スミアが発生した場合のスミア評価エリアのある走査線から得られる映像信号の説明図である。
【図４】図１に示したカメラに含まれる撮像デバイスから得られる一例の画素の配置を示す図である。
【符号の説明】
１０撮像部
２２自動焦点調節装置
３０信号処理回路
３２バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３４絶対値検波回路
３６アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器
４０積算回路
５０同期信号発生回路
５２モード選択ボタン回路
６０制御回路
６２スミア検出回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic focusing device, and more particularly to an automatic focusing device suitable for use in cameras such as video cameras and still cameras and scanners such as film scanners.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, video cameras and still cameras that record a video signal obtained by imaging a subject image incident through an imaging lens with a solid-state imaging device such as a CCD (charge coupled device) on a magnetic tape or an IC memory card are known. ing. This type of equipment is equipped with an automatic focus adjustment device that adjusts the focus position of an imaging lens to automatically focus a subject image on an imaging surface of a solid-state imaging device, a so-called autofocus (A / F) device. I have.
[0003]
As this type of autofocus device, there is known a contrast detection method for detecting sharpness of a subject image and performing focusing so that the contrast representing the sharpness is maximized. In this contrast detection method, a contrast evaluation value is calculated from a high-frequency component representing a contrast of a luminance signal in a focus area (A / F window) provided substantially at the center of an imaging screen, and the contrast evaluation value is maximized. The imaging lens is moved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when strong light (high luminance) enters the solid-state imaging device, smear appears. In the conventional contrast detection method using the solid-state imaging device, for example, when high brightness exists in the focus area of the imaging screen or on the focus area, the smear component due to the high brightness calculates the contrast evaluation value. , And as a result, there is a problem that the accuracy of the focus adjustment is reduced.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide an automatic focusing apparatus which is not affected by smear.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described problems, the present invention provides an automatic focusing device that performs a focusing operation on a subject image incident on an imaging device via an imaging lens and a diaphragm. The screen represented by the signal is composed of a plurality of regions composed of effective pixels and a plurality of regions composed of optical black pixels, and obtains a G signal or a luminance signal representing a green signal for each pixel from a video signal output from the image sensor. A signal processing means for outputting or obtaining a signal of a high frequency component from the obtained signal, and a G signal sent from a signal processing means for each of a plurality of regions consisting of effective pixels and optical black pixels An integrating means for calculating an integrated value based on a luminance signal or a G signal and a signal of a high frequency component of the luminance signal; and an optical black pixel Smear detection means for determining the presence / absence area of smear in a plurality of areas composed of effective pixels based on the integrated value of the plurality of areas composed of a plurality of areas, and smear in the plurality of areas composed of effective pixels determined by the smear detection means. Control means for determining the direction of movement of the imaging lens by determining the in-focus state based on the integrated value sent from the integration means in any one of the regions, and driving and moving the imaging lens according to the determination. It is characterized by the following.
[0007]
The control means of the automatic focusing apparatus further includes an exposure control means for driving and moving the aperture in a direction of decreasing the exposure amount when the smear detection means determines that there is smear, the control means comprising: When the smear detection means determines that there is no smear under the control of the means, the in-focus state is determined based on the integrated value sent from the integration means in any one of a plurality of areas composed of effective pixels. Then, the moving direction of the imaging lens is determined, and the imaging lens is driven and moved in accordance with the determination.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of an automatic focusing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0009]
FIG. 1 shows an embodiment in which the automatic focusing apparatus of the present invention is applied to a digital electronic still camera. Referring to FIG. 1, the digital electronic still camera includes an imaging unit 10, a signal processing circuit 30, a band-pass filter (BPF) 32, an absolute value detection circuit 34, an analog / digital (A / D) converter 36, an integration circuit. 40, a synchronization signal generation circuit 50, a mode selection button circuit 52, and a control circuit 60. Among them, the BPF 32, the absolute value detection circuit 34, the A / D converter 36, the integration circuit 40, the synchronization signal generation circuit 50, the mode selection button circuit 52, and the control circuit 60 constitute the automatic focus adjustment device 22.
[0010]
This digital electronic still camera uses a signal processing circuit 30 to convert a RGB signal representing an object image formed on an imaging surface of an imaging device 18 via an imaging lens 12 in an imaging unit 10 into a video signal including a G signal or a luminance signal Y. And performs smear detection using an integrated value in an optical black pixel area by digitized data of a G signal, a luminance signal, or a Y signal of a G signal or a luminance signal Y and a high frequency component signal. A smear position is specified from the specified value, a focus area including effective pixels without smear is specified, a control signal for focusing is generated from a contrast value in the specified area, and a focus position of the imaging lens 12 is determined. The adjustment is performed, and the subject image incident through the adjusted imaging lens 12 is input to the imaging device 18. The RGB signal is converted into a G signal or a video signal including a luminance signal Y by a signal processing circuit 30 and subjected to predetermined processing such as modulation or digitization, and stored in a magnetic tape or a memory card. This is a device for storing in a medium (not shown).
[0011]
Further, this camera specifies the smear position as described above, and generates an exposure control signal to adjust the exposure of the aperture 14 in the image pickup unit 10 so that the smear is not detected. A focus control signal is generated from a contrast value in a predetermined focus area composed of pixels to adjust a focus position of the imaging lens 12, and a video signal including a G signal or a luminance signal Y is stored as described above. A device stored in a medium. In the following description, illustration and description of parts not directly related to the present invention are omitted.
[0012]
In this embodiment, as shown in FIG. 3A, one screen (one frame) 300 photographed by this camera has one block (area or window) composed of four pixels in the vertical direction and four pixels in the horizontal direction. The pixel is composed of a total of 16 pixels, this block is composed of a total of 16 blocks of 4 blocks in the vertical direction and 4 blocks in the horizontal direction, and the area of the upper three blocks of this one screen 300 is an area of effective pixels and is photographed. The lowermost block area is a black reference pixel area, that is, an optical black pixel area, and is configured so that reference black data obtained by photographing can be obtained. The operation shall be performed. The integrating circuit 40 and the control circuit 60 described below have functions corresponding to the 16 blocks.
[0013]
Returning to FIG. 1, the imaging unit 10 includes an imaging lens 12, an aperture 14, a shutter 16, an imaging device 18, an AF motor 22 for driving the imaging lens 12, an auto iris (AI) motor 24 for driving the aperture 14, etc. The focus control of the imaging lens 12, the exposure control of the aperture 14, the open / close control of the shutter 16, and the like are performed by the control circuit 60 via a control line 128. As the imaging device 18, for example, a solid-state imaging device such as a CCD or a MOS is advantageously applied. A color filter 20 is mounted on the imaging cell array of the solid-state imaging device, and in this embodiment, the R, G, and B color signals that are color modulated in response to a clock received from the synchronization signal generation circuit 50 through the drive line 116 are output from the color filter 20. The points (pixels) are sequentially output to an output 100. The color segment array of the color filter 20 may use an appropriate one. The color signal output 100 of the imaging device 18 is connected to the input of the signal processing circuit 30.
[0014]
Actually, as shown in FIG. 4, this imaging device 18 corresponds to, for example, 525 (one frame) scanning lines of the NTSC system. 488 effective pixels are arranged in the vertical (V) direction and 376 effective pixels are arranged in the horizontal (H) direction. A shaded area 420 surrounding the effective pixels is a black reference pixel, that is, an optical black Although the pixels are arranged, in this embodiment, for ease of explanation, the arrangement shown in FIG. 3A is used.
[0015]
The signal processing circuit 30 has a color component signal creation function of inputting R, G, and B color signals from the input 100 in a dot-sequential manner, sample-holding and color-separating the color signals to obtain color component signals R, G, and B. . The signal processing circuit 30 also has a function of performing necessary video signal processing such as white balance adjustment and gradation (γ) correction. The color-separated color component signals R, G, and B are subjected to white balance adjustment, gamma correction, and the like, and are output from respective outputs 102, 104, and 106. Control signals including horizontal and vertical synchronization signals for performing such processing are supplied from the synchronization signal generation circuit 50 via a control line 118. The signal processing circuit 30 may further have a matrix function of converting the color component signals R, G, and B into a luminance signal Y and color difference signals RY, BY. The color difference signals RY and BY may be output from the output 102 and the output 106.
[0016]
The R, G, B signals or the RY, Y, BY signals output from the outputs 102, 104, 106 are subjected to a predetermined process such as modulation or digitization, and then subjected to magnetic tape or memory. It is stored in a storage medium (not shown) such as a card. An output 104 for outputting a G or Y signal is connected to the BPF 32 for the purpose of focusing control.
[0017]
The BPF 32 is a circuit which extracts a high-frequency component band video signal from the G or Y signal input from the input 104 and outputs it to the output 108. The output 108 is connected to the input of the absolute value detection circuit 34. The absolute value detection circuit 34 generates an absolute signal which has the high frequency component taken out by the BPF 32 in the positive polarity and generates an absolute signal, and outputs the absolute signal to its output 110. The output 110 is connected to the input of the A / D converter 36.
[0018]
The A / D converter 36 samples the input signal from the absolute value detection circuit 34 in response to the sampling signal supplied from the synchronization signal generation circuit 50 via the control line 120, and converts the input signal into, for example, an 8-bit signal. A signal conversion circuit which converts the digital data into digital data to be output and outputs the digital data from an output 112 thereof. The output 112 is connected to the input of the bit addition circuit 41 of the accumulation circuit 40.
[0019]
A switch circuit (not shown) controlled by the control circuit 60 is provided between the signal processing circuit 30 and the BPF 32 and between the absolute value detection circuit 34 and the A / D converter 36, respectively. In the case of the data of the effective pixel area, the data is sent to the A / D converter 36 through the BPF 32 and the absolute value detection circuit 34. In the case of the data of the optical black pixel area, the data is not passed through the BPF 32 and the absolute value detection circuit 34. May be sent to the A / D converter 36. Therefore, the data in the area of the optical black pixel that is AD-converted by the A / D converter 36 includes four types of signals: a G or Y signal and a band video signal of a high frequency component of the G or Y signal. .
[0020]
The integrating circuit 40 receives signals from the synchronous signal generating circuit 50 and the control circuit 60 through the control lines 122 and 130 via the control lines 122 and 130, and inputs the signals in the respective areas shown in FIG. Is a circuit for integrating and latching, and outputting a signal of the integrated result from its output 114. In detail, as shown in FIG. 2, the accumulation circuit 40 includes bit addition circuits 41 and 43, a horizontal accumulation register 42, vertical accumulation registers 44a, 44b, 44c and 44d, and transfer registers 45a, 45b and 45c. , 45 d, a data selector 46 and a timing generation circuit 47.
[0021]
The bit addition circuit 41, based on the control signal from the timing generation circuit 47 input from the input 222, outputs a signal of one of the four pixels in the horizontal direction in each area sequentially input from the input 112, and A signal obtained by adding one pixel signal immediately before the one pixel from the horizontal integration register 42 input from the input 202 to the added signal is added, and the added signal is output from the output 200 to the horizontal integration register 42. This is the output circuit.
[0022]
The horizontal integration register 42 temporarily stores the signal input from the input 200 based on the control signal from the timing generation circuit 47 input from the input 224, and outputs the temporarily stored signal from the output 202 to the bit addition circuit. This is a storage circuit for outputting to 41 and 43. In detail, when the adder circuit 41 sequentially adds, transfers, and accumulates the third pixel signal from the left of the four pixels in the horizontal direction in the area from the adder circuit 41 in this case, each time, The stored signal is sent to the adding circuit 41, and when the fourth pixel signal from the adding circuit 41 is added and stored, the stored signal is sent to the adding circuit 43. In addition, in this addition circuit 41, when adding the pixel signal on the leftmost side in the horizontal direction in each area, there is no pixel to be added immediately before the pixel, and therefore, for example, 0 The signal of the value is sent to the adding circuit 41. Therefore, the register 42 may have a storage capacity of a signal obtained by adding signals of all pixels in the horizontal direction of each area, that is, signals of four pixels.
[0023]
The bit addition circuit 43, based on the control signal from the timing generation circuit 47 input from the input 226, outputs the signal obtained by adding the four pixel signals in the horizontal direction of each area input from the input 202, and The sum of the sum of the signals obtained by adding the four pixel signals in the horizontal direction immediately above the respective areas in the horizontal direction from the vertical integration register 44d input from the input 212 is added. This is a circuit for outputting the resulting signal from its output 204 to the vertical integration register 44a and the transfer register 45a. More specifically, when the addition circuit 43 successively adds the signals obtained by adding the four pixel signals in the horizontal direction up to the third stage from the top of the area, the addition is performed each time. The added signal is sent to the register 44a, and when addition is performed on the signal obtained by adding the four pixel signals in the horizontal direction up to the fourth stage, the added signal is sent to the register 45a. Therefore, the vertical integration registers 44a, 44b, 44c and 44d, which will be described later, store the total storage capacity of all the pixels in the horizontal direction up to the third stage from the top of the area, that is, the storage capacity of the signal obtained by adding the signals of 12 pixels. The transfer registers 45a, 45b, 45c and 45d, which will be described later, may be the storage capacity of the signals obtained by adding the signals of all the pixels in the area, that is, the signals of 16 pixels.
[0024]
The vertical accumulation registers 44a, 44b, 44c and 44d temporarily store the signals inputted from the respective inputs 204, 206, 208 and 210 based on the control signal from the timing generation circuit 47 inputted from the input 228 thereof. , A storage circuit for outputting the temporarily stored signals from the respective outputs 206, 208, 210 and 212. The output 206 is connected to the input of the register 44b, the output 208 is connected to the input of the register 44c, the output 210 is connected to the input of the register 44d, and the output 212 is connected to the corresponding input of the adding circuit 43.
[0025]
More specifically, first, the addition signal of the first stage of the area 1 shown in FIG. 3A is sent from the addition circuit 43 and stored in the register 44a, and then the addition signal of the first stage of the area 2 is transmitted. While being sent and stored in the register 44a, the addition signal of the area 1 is transferred to the register 44b and stored therein. This is sequentially performed, and the addition signal of the first stage of the area 1 is stored in the register 44d. The first-stage addition signal of area 2 is transferred to the register 44c, the first-stage addition signal of area 3 is transferred to the register 44b, and the first-stage addition signal of area 4 is transferred to the register 44a. If another area exists or the area does not exist on the first stage of the areas 1, 2, 3, and 4, a signal of 0 value is stored in each of the registers 44a, 44b, 44c, and 44d. In advance, a signal of 0 value is sent to the addition circuit 43 as the addition signal 212. Therefore, when the addition of the first stage of the area 4 is completed, the addition signal of the four pixels of the first stage of the area 1 is stored in the register 44d, and the addition signal of the four pixels of the first stage of the area 2 is stored in the register 44c. However, the addition signal of the first four pixels of the area 3 is accumulated in the register 44b, and the addition signal of the first four pixels of the area 4 is accumulated in the register 44a. Subsequently, a signal obtained by adding the first-stage addition signal of area 1 from the register 44d and the second-stage addition signal of the same area number from the register 42 is sent from the addition circuit 43 to the register 44a. Next, a signal obtained by adding the first-stage addition signal of area 2 from the register 44d and the second-stage addition signal of the same area number from the register 42 is sent to the register 44a. Is accumulated in In this manner, the signals that have been added one after another in the order of the area numbers and in the order of the stages up to the third stage are accumulated and read out in the order of the registers 44a, 44b, 44c, and 44d.
[0026]
The transfer registers 45a, 45b, 45c and 45d temporarily store the signals input from the respective inputs 204, 214, 216 and 218 based on the control signal from the timing generation circuit 47 input from the input 230, and This is a storage circuit for outputting temporarily stored signals from respective outputs 214, 216, 218 and 220. The output 214 is connected to the input of the register 45b, the output 216 is connected to the input of the register 45c, the output 218 is connected to the input of the register 44d, and the output 220 is connected to the input of the data selector 46. In this embodiment, the integrated signals of the area are stored and read out in the order of the area numbers, that is, from 1 to 16, in the order of the transfer registers 45a, 45b, 45c, and 45d.
[0027]
The data selector 46 is a circuit that latches the input 220 and outputs it to the output 114 thereof in response to a selection signal from the timing generation circuit 47 input from the input 232. More specifically, since the data integrated by the integration circuit 40 is 8 bits or more, the data selector 46 is a circuit that outputs in units of 8 bits. From the selector 46, the integrated signals of the respective areas are output in the order of the area numbers. Outputs 114 are connected to corresponding inputs of control circuit 60.
[0028]
The timing generating circuit 47 receives a horizontal and vertical synchronizing signal from the synchronizing signal generating circuit 50 input from its input 122, and responds to a control signal from the control circuit 60 input from its input 130 to generate a bit addition circuit. Various signals necessary for the respective additions at 41 and 43 are formed and output from the outputs 222 and 226, and the horizontal integration register 42, the vertical integration registers 44a, 44b, 44c, 44d and the transfer registers 45a, 45b , 45c, and 45d, a circuit for forming various signals necessary for writing and reading, outputting the signals from its outputs 224, 228 and 230, and forming a selection signal required for the data selector 46 and outputting it from the output 232. It is.
[0029]
Returning to FIG. 1, the synchronization signal generation circuit 50 includes a reference oscillator and a line counter (both not shown) which are free running at a stable frequency, and responds to a control signal 126 from the control circuit 60. The horizontal and vertical synchronizing signals required for the processing of the signal processing circuit 30 are output from the output 118 thereof, and the sampling signal required for the A / D converter 36 is output from the output 120 thereof. This circuit outputs necessary horizontal synchronizing signals, vertical synchronizing signals, clock signals, and the like from its output 122, and outputs various signals necessary for the control circuit 60 from its output 124.
[0030]
The automatic focusing device 22 of the camera has a mode selection button circuit 52. The mode selection button circuit 52 has a mode selection button. In the first mode in which this button is not pressed, a signal indicating that exposure control is not performed in the automatic focus adjustment operation is transmitted via the control line 132. In the second mode in which the button is pressed, a signal indicating that exposure control is to be performed in the automatic focus adjustment operation is sent to the control circuit 60 via the control line 132.
[0031]
The control circuit 60 is a control device that controls each functional unit of the present apparatus, and is advantageously configured by a processing system such as a microprocessor. The control circuit 60 checks the mode signal from the mode selection button circuit 52 in response to the photographing start signal. If the mode signal indicates the first or second mode, the control circuit 60 switches to the first or second mode. A control function for controlling the photographing operation of the present apparatus is included. When receiving the photographing start signal, the control circuit 60 outputs various control signals necessary for photographing to its control outputs 126, 128, and 130. The various control signals in this case are generated from signals transmitted from the synchronization signal generation circuit 50 via the signal line 124.
[0032]
The control circuit 60 has a smear detection circuit 62 as shown in FIG. The smear detection circuit 62 determines that smear is present when the integrated signal value 114 of each of the area numbers 13 to 16 is equal to or greater than a predetermined value when there is no smear in this example composed of optical black pixels, for example. It is a circuit for determining. In this case, the signal characteristics of the band image signal of the high frequency component of the G or Y signal when passing through the BPF 32 and the absolute value detection circuit 34 and the G or Y signal when not passing through the BPF 32 and the absolute value detection circuit 34 , The predetermined value may be changed according to the signal. The data representing these predetermined values may be stored in a storage circuit (not shown) in the smear detection circuit 62.
[0033]
The smear detection circuit 62 will be described in detail. For example, when the high luminance 302 occurs in the area of the area number 2 of the screen 300, the smear occurs in the shaded area 304 below the high luminance 302. That is, a smear level 308 higher than the optical black level 306 as shown in FIG. 3B is generated in the image pickup signals by the four scanning lines in the area 14 of the fourth stage. In such a case, the smear detection circuit 62 determines that the integrated signal value 114 of the pixel with the area number 14 has become equal to or greater than the predetermined value, and thus determines that the area on the area 14 has smear. In addition, since it is determined that the integrated value 114 of the other areas 13, 15, 16 is equal to or smaller than the predetermined value, it is determined that smears are not present in the areas on these areas 13, 15, 16.
[0034]
Further, in this embodiment, the areas 13 to 16 are areas composed of 4 × 4 pixels. However, for example, an area composed of 4 pixels continuous in the horizontal direction of one scanning line or an area composed of other pixels, or an area composed of 2 × 4 pixels Or may be smaller or larger than the region of the embodiment, such as a region composed of 6 × 6 pixels. The areas of the effective pixels, areas 1 to 12, may also have any size, similarly to the areas of the optical black areas 13 to 16. In addition, in this embodiment, the areas 1 to 16 are set to be squares, but may be set to other shapes such as rectangles instead of squares, or may be set to linear shapes.
[0035]
If it is determined that there is smear, the smear detection circuit 62 specifies an area number from which contrast information can be obtained, for example, specifies the area 7 and sends the area number to the control circuit 60. When a signal specifying area 7 is received from smear detection circuit 62 and a signal in the first mode indicating that exposure control is not to be performed is received from mode selection button circuit 52, control circuit 60 determines whether or not area 7 has been detected. , That is, AF evaluation data (integrated value) 114 is extracted and compared with the previous AF evaluation data stored in the control circuit 60. The control circuit 60 determines the rotation direction of the AF motor 22 so that the AF evaluation data becomes large based on the result of the calculation, and outputs an AF motor control signal 128 to the AF motor 22 accordingly. When the rotation operation of the AF motor 22 ends, the control circuit 60 fetches the next AF evaluation data 114 of the area 7 from the integrating circuit 40 and performs the above-described operation, and repeats this operation until the AF evaluation data reaches the maximum value.
[0036]
In the case where the signal of the first mode is received from the mode selection button circuit 52 and there is smear in the areas 13 to 16, the control circuit 60 sets an area in which contrast information can be obtained from the smear detection circuit 62. Since the information of the number cannot be received, in such a case, the same focusing operation as that of receiving the signal of the second mode may be performed as described later.
[0037]
When a signal specifying area 7 is received from smear detection circuit 62 and a signal in the second mode indicating that exposure control is to be performed is received from mode selection button circuit 52, control circuit 60 receives a signal from smear detection circuit 62. In this example, there is smear based on the difference between the contrast value of the area 7 and the predetermined value or the contrast value of the area 7 from the integrating circuit 40. The rotation direction and amount of the AI motor 24 are determined, and an AI motor control signal 128 is output to the AI motor 24 accordingly. Thereby, the AI motor 24 rotates by the direction and the amount corresponding to the AI motor control signal 128. When the rotation operation of the AI motor 24 is completed, in this example, the smear detection circuit 62 fetches the next integrated signal 114 of the area 14 from the integration circuit 40, performs the above-described comparison, and performs this operation until smear disappears. repeat. When the smear disappears, the control circuit 60 next takes out the contrast information of the predetermined area 6, that is, the AF evaluation data 114 from the integrating circuit 40 in this example, and performs a focusing operation described later. In this example, the predetermined area is set to 6, but may be any area within the area of the effective pixel.
[0038]
The focusing operation of the automatic focusing device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0039]
When a photographer inputs a photographing start instruction from input means (not shown) such as a photographing input switch and starts a photographing operation, first, signal processing of the first frame output from the photographing unit 10 is performed. . The incident light from the subject incident through the imaging lens 12 is converted into a dot-sequential RGB video signal 100 in the imaging device 18 and sent to the signal processing circuit 30. The RGB video signals output dot-sequentially are separated into an R signal 102, a G signal 104 and a B signal 106 in the signal processing circuit 30, and the G signal 104 is sent to the BPF 32. The G signal 104 takes out only a necessary band in the BPF 32, and the taken out signal 108 is subjected to each processing such as positive polarity and absoluteization in the absolute value detection circuit 34, and is outputted to the A / D converter 36. . The A / D converter 36 converts the input signal 110 into an 8-bit digital signal 112, for example, and outputs it to the integrating circuit 40.
[0040]
The integrating circuit 40 integrates and latches video signal data of 12 pixels in each of the areas 1 to 16. The smear detection circuit 62 takes out the integrated smear evaluation data 114 of the areas 13 to 16 latched by the integration circuit 40 and compares them to specify a smeared position. In this example, as shown in FIG. 3A, the smear occurs in the areas 2, 6, 10, and 14. Therefore, in the comparison between the data of the predetermined value and the smear evaluation data 114 of the area 14, the predetermined value is obtained. Therefore, it is determined that there is a smear in any of the areas 2, 6, and 10 on the area 14. In comparison between the data of the predetermined value and the smear evaluation data 114 of the areas 13, 15, and 16, the data value is the same as or smaller than the data of the predetermined value. Is determined to have no smear. In this way, a position without smear is specified. In this case, area 7 is specified as an area for obtaining contrast information.
[0041]
If a signal for specifying the area 7 is received from the smear detection circuit 62 and a signal of the first mode indicating that the exposure control is not performed is received from the mode selection button circuit 52, the control circuit 60 The AF evaluation data 114 after the integration of the area 7 latched in the above is taken out, the calculation is performed, and the AF motor 22 is rotated to control the imaging lens. This control is a control method called so-called hill-climbing control, and controls the AF motor 22 so that the AF evaluation data becomes the maximum value by the above-described arithmetic operation. If there is smear in areas 13 to 16, control circuit 60 cannot receive the area number from smear detection circuit 62, and if it receives a signal of the first mode from mode selection button circuit 52, Performs the same focusing operation as when receiving the signal in the second mode.
[0042]
When a signal specifying area 7 is received from smear detection circuit 62 and a second mode signal indicating that exposure control is to be performed is received from mode selection button circuit 52, control circuit 60 returns from smear detection circuit 62. The smear disappears from the areas 2, 6, and 10 based on the difference obtained by comparing the integrated signal value 114 in the area 14 with the predetermined value of the optical black or the integrated signal value 114 of the area 14 from the integration circuit 40. The rotation direction and amount of the AI motor 24 are determined, and the AI motor 24 is controlled. When the control operation of the AI motor 24 is completed, the smear detection circuit 62 fetches the next integrated signal 114 of the area 14 from the integration circuit 40 and performs the above-described comparison, and the control circuit 60 determines the difference between the comparisons, that is, the smear. This operation is repeated until. When the smear occurs, the control circuit 60 next takes out the AF evaluation data 114 from the area 6 from the integrating circuit 40 and performs the focusing operation as described above. In this case, the AF evaluation data is obtained from the area 6. However, any area may be used as long as the area is within the area of the effective pixels.
[0043]
According to the present invention, since the area for detecting smear is set in the optical black portion below the screen 300, the detection accuracy of the smear occurrence position can be improved. Thus, an area where smear does not occur is specified from within the effective pixel portion of the screen 300, and the focusing operation is performed using the contrast information of the specified area, so that the focusing accuracy can be improved. When smear occurs, exposure control is performed to eliminate smear from the screen 300, and then a focusing operation is performed using contrast information of a predetermined area in the effective pixel portion, so that focusing accuracy can be improved. it can.
[0044]
In the present embodiment, the automatic focusing apparatus according to the present invention is applied to a digital electronic still camera using a solid-state imaging device. However, not only a still camera but also a solid-state sensor is used, for example, an imaging device such as a video camera. Can be applied.
[0045]
【The invention's effect】
According to the automatic focusing apparatus of the present invention, the screen represented by the video signal obtained by the image sensor is composed of a plurality of regions composed of effective pixels and a plurality of regions composed of optical black pixels, and the video signal output from the image sensor A signal processing means for obtaining and outputting a G signal or a luminance signal representing a green signal for each pixel from the pixel, or obtaining and outputting a signal of a high frequency component from the obtained signal; and an effective pixel and an optical black pixel. And an optical black pixel which calculates an integrated value based on a G signal or a luminance signal or a G signal and a signal of a high frequency component of the luminance signal transmitted from the signal processing means in each of a plurality of regions. A smear detection means for determining a smear presence / absence area of a plurality of areas composed of effective pixels based on an integrated value of the plurality of areas; The focus state is determined based on the integrated value sent from the integrating means of any of the areas having no smear in the plurality of areas composed of the effective pixels determined by the means, and the moving direction of the imaging lens is determined. Control means for driving and moving the imaging lens in accordance with the determination. As described above, the smear occurrence position is obtained by using a plurality of regions consisting of optical black pixels, and thereby, a region free of smear is found from the plurality of regions consisting of effective pixels, and the contrast value (integrated value) in that region is obtained. ), The focusing operation can be performed, so that the focusing accuracy can be improved.
[0046]
Further, according to the present invention, the control means further includes an exposure control means for driving and moving in a direction to reduce the exposure amount of the aperture when it is determined that smear is present in the smear detection means, and the control means includes: When the smear detecting means determines that there is no smear under the control of the exposure control means, the focusing state is determined based on the integrated value sent from the integrating means in any one of a plurality of areas composed of effective pixels. Is determined to determine the moving direction of the imaging lens, and the imaging lens can be driven and moved in accordance with the determination. As described above, after the smear is eliminated by the exposure control, the focusing operation is performed by using the contrast value in a certain area composed of the effective pixels, so that the focusing accuracy can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a digital electronic still camera having an automatic focusing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an integrating circuit included in the automatic focusing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a layout diagram of an area to be evaluated when the automatic focusing apparatus shown in FIG. 1 evaluates smear and contrast, and an image obtained from a scanning line having a smear evaluation area when smear occurs. FIG. 4 is an explanatory diagram of a signal.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an arrangement of pixels obtained from an imaging device included in the camera shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
10 Imaging unit
22 Automatic focus adjustment device
30 signal processing circuit
32 band pass filter (BPF)
34 Absolute value detection circuit
36 Analog-to-digital (A / D) converter
40 integrating circuit
50 Synchronous signal generation circuit
52 Mode selection button circuit
60 control circuit
62 Smear detection circuit

Claims

In an automatic focusing device that performs a focusing operation of a subject image incident on an imaging device via an imaging lens and an aperture, the device includes:
The screen represented by the video signal obtained by the image sensor is composed of a plurality of regions composed of effective pixels and a plurality of regions composed of optical black pixels,
A signal processing for obtaining and outputting a G signal or a luminance signal representing a green signal for each pixel from a video signal output from the image sensor, or obtaining and outputting a high frequency component signal from the obtained signal Means,
Integration for calculating an integrated value based on a G signal or a luminance signal or a G signal or a signal of a high-frequency component of the luminance signal transmitted from the signal processing unit in each of a plurality of regions including the effective pixel and the optical black pixel. Means,
Smear detection means for determining the presence or absence of smear in the plurality of regions composed of the effective pixels based on the integrated value of the plurality of regions composed of the optical black pixels,
The imaging lens is determined by determining a focus state based on an integrated value sent from the integrating means in any of the areas having no smear among the plurality of areas including the effective pixels determined by the smear detecting means. Control means for determining a moving direction of the image pickup lens, and driving and moving the imaging lens according to the determination.

The automatic focusing device according to claim 1,
The control means further includes an exposure control means for driving and moving in a direction to reduce the exposure amount of the aperture when it is determined that there is smear in the smear detection means,
The control means, when it is determined by the control of the exposure control means that there is no smear in the smear detection means, sent from the accumulation means of any one of a plurality of areas composed of the effective pixels An automatic focus adjustment device characterized in that a focusing state is determined based on an integrated value to determine a moving direction of the imaging lens, and the imaging lens is driven and moved in accordance with the determination.

In the automatic focusing device according to claim 1 or 2,
The integrating means includes a G signal or a luminance signal or a G signal or a high frequency of a G signal or a luminance signal from the signal processing means of a pixel for each horizontal line in each of a plurality of regions each including the effective pixel and the optical black pixel Horizontal integrating means for integrating the component signals to obtain an integrated value;
Vertical focus means for integrating the integrated value of each of the plurality of areas from the horizontal integrating means for each horizontal line to obtain the integrated value of each of the plurality of areas.

The automatic focusing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The smear detection means, storage means for storing a signal representing a predetermined value of the optical black pixel,
A comparing means for comparing a signal representing the predetermined value from the storage means with a signal representing an integrated value of any of a plurality of regions composed of optical black pixels sent from the integrating means. Automatic focusing device.