DE10338249B4

DE10338249B4 - Autofokusvorrichtung unter Verwendung des Verhältnisses zweier Fokusauswertungswerte an Positionen unterschiedlicher Lichtweglängen

Info

Publication number: DE10338249B4
Application number: DE10338249.6A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kanayama
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: FR2843808B1; FR2843808A1; DE10338249A1; US7576796B2; US20040036793A1; JP2004085675A

Abstract

Autofokusvorrichtung, gekennzeichnet durch zwei Bildaufnahmeeinrichtungen (32A, 32B), welche Bilder von Objektlicht aufnehmen, das auf eine Bildaufnahmelinse einfällt, und an Positionen unterschiedlicher Lichtweglängen angeordnet sind, eine Fokusauswertungswert-Erzeugungseinrichtung (70), welche einen Fokusauswertungswert erzeugt, der einen Schärfegrad des durch jede der Bildaufnahmeeinrichtungen (32A, 32B) aufgenommenen Bildes angibt, und eine Fokussteuereinrichtung (40), welche einen Fokus der Bildaufnahmelinse zu einer Fokussierposition bewegt, indem sie den Fokus der Bildaufnahmelinse so bewegt, dass die zwei Fokusauswertungswerte AFV_A und AFV_B, die durch die Fokusauswertungswert-Erzeugungseinrichtung (70) erzeugt werden entsprechend den zwei Bildaufnahmeeinrichtungen (32A, 32B), einander gleich werden, worin die Fokussteuereinrichtung (40), als eine Laufdistanz des Fokus, einen Wert einer Funktion sucht, die gegen Null konvergiert, wenn die zwei Fokusauswertungswerte AFV_A und AFV_B sich einander nähern, und den Fokus zu einer neuen Bewegungszielposition bewegt, welche ein Wert einer augenblicklichen Bewegungszielposition ist, zu dem die Laufdistanz addiert wird, um so den Fokus zu der Fokussierposition zu bewegen. dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion als eine Variable ein Verhältnis ΔAFV zwischen den zwei Fokusauswertungswerten AFV_A und AFV_B umfasst, mit ΔAFV = AFV_A/AFV_B, wobei für AFV_A > AFV_B die Funktion (ΔAFV – 1) × AFG ist und für AFV_A ≤ AFV_B die Funktion –(1/ΔAFV – 1) × AFG ist, wobei AFG ein vorbestimmter Gewinnwert ist, und wobei die Funktion gegen Null konvergiert, wenn das Verhältnis zwischen den zwei Fokusauswertungswerten AFV_A und AFV_B sich Eins nähert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Autofokusvorrichtung und mehr im Einzelnen eine Autofokusvorrichtung zum Steuern eines Fokus einer Bildaufnahmelinse durch ein Kontrastverfahren.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Autofokus einer Videokamera und so weiter hängt allgemein ab von einem Kontrastverfahren. Gemäß dem Kontrastverfahren werden Hochfrequenzkomponenten von Bildsignalen in einem bestimmten Bereich (Fokusbereich) der von einer Bildaufnahmeeinrichtung erhaltenen Bildsignale integriert, um einen Fokusauswertungswert zu bilden, und eine Fokuseinstellung wird automatisch durchgeführt, so dass der Fokusauswertungswert maximal wird (lokales Maximum). Dadurch ist es möglich, den besten Fokus (die Fokussierung) zu erhalten zum Maximieren eines Schärfegrades (Kontrast) eines durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildes.
Die DE 31 46 387 A1 offenbart ein Autofokus-System, bei dem die Bilddefinition eines aufgenommenen Objekts durch Bildsensorvorrichtungen festgestellt wird, die im Lichtweg eines bildentwerfenden optischen Systems liegen und unter Umwandlung in elektrisch Signale und die bildentwerfende Lage des bildentwerfenden optischen Systems unter Verwendung der elektrischen Signale gesteuert wird. Die DE 691 20 455 T2 offenbart ein automatisches Fokussiergerät mit Verfahren zur optimalen Berechnung der Fokussierposition.
Die US 4 540 881 A offenbart ein Verfahren zum Nachweisen von Fokussierungsbedingungen, das für optische Maschinen wie Kameras, Mikroskope, Endoskope und ähnliche verwendet wird.
Die JP 08-160 284 A offenbart ein Verfahren zum Erhöhen der Geschwindigkeit eines automatischen Fokussierungsvorgangs mittels Erhalten einer variablen Größe der relativen Distanz zwischen einem Subjekt und einem bildformenden System, basierend auf einer Charakteristik von linearer Approximation und den nachgewiesenen Differenzwerten und Variieren der relativen Distanz zwischen dem Subjekt und dem bildformenden System entsprechend der variablen Größe.
Die JP 08-152 550 A offenbart ein Verfahren zum Ermöglichen von automatischem Fokussieren mit guter Steuerbarkeit, ohne beeinflusst zu werden durch ein zu beobachtendes Muster, durch Korrigieren der Stärke eines Fokusnachweissignals auf einen konstanten Werte mittels eines Korrekturwertes, der auf der Grundlage der Fokussierungsgradwerte eines Bildsignals berechnet wird, das von drei Bildaufnahmemitteln bereitgestellt wird.
Ein so genanntes Bergsteigeverfahren ist allgemein bekannt als ein Verfahren zum Einstellen eines Fokus (Brennpunktes) bei einer Fokussierposition (ein lokaler Maximalpunkt des Fokusauswertungswertes). Gemäß diesem Verfahren wird eine Richtung, in welcher der Fokusauswertungswert zunimmt, bestimmt durch Vergleichen des Fokusauswertungswertes an zwei verschiedenen Punkten bei Verschieben des Fokus, und der Fokus wird in dieser Richtung verschoben, so dass der Fokusauswertungswert sich wendet von Zunahme zu Abnahme, der Fokus wird zu der Position zurückgeführt, bevor der Fokusauswertungswert abnahm, um so den Fokus einzustellen bei dem lokalen Maximalpunkt des Fokusauswertungswertes.
Im Fall des oben erwähnten Bergsteigeverfahrens besteht ein Nachteil, insofern eine zunehmende Richtung des Fokusauswertungswertes und Fokussieren nicht bestimmt werden können, ohne den Fokus tatsächlich zu verschieben. Daher gibt es ein vorgeschlagenes Verfahren, wodurch ein Fokuszustand (vorderer Fokus, hinterer Fokus oder genauer Fokus) einer Bildaufnahmelinse bestimmbar ist, ohne den Fokus zu verschieben, indem eine Mehrzahl von Bildaufnahmeeinrichtungen verschiedener Lichtweglängen platziert wird (zum Beispiel WO 02/099495 A1 , WO 02/099496 A1 , WO 02/099497 A1 und WO 02/099498 A1 , welche zu der Zeit, als die vorliegende Erfindung gemacht wurde, nicht publiziert und nicht öffentlich bekannt war). Gemäß diesem Fokuszustand-Bestimmungsverfahren ist es möglich, einen augenblicklichen Fokuszustand unmittelbar zu kennen aus einer Größenrelation unter von den Bildaufnahmeeinrichtungen erhaltenen, augenblicklichen Fokusauswertungswerten, um so eine Bewegungsrichtung des Fokus und der richtigen Fokussierung zu bestimmen, ohne den Fokus zu verschieben. Daher weist der Autofokus, der dieses Verfahren anwendet, Vorteile auf wie den, dass er imstande ist, den Fokus prompt auf die Fokussierposition einzustellen.
In dem Fall der Bewegung zu einer Fokussierposition auf der Basis von Fokusauswertungswerten, die von einer Mehrzahl von Bildaufnahmeeinrichtungen erhalten werden, wie oben erwähnt, wird ein Fokussierzustand bestimmt auf der Basis der Fokusauswertungswerte. Dennoch werden die Fokusauswertungswerte nicht reflektiert an der Steuerung über die Bewegung des Fokus, bis er zu der Fokussierposition verschoben ist. Aus diesem Grund besteht das Problem, dass die Bewegung des Fokus, bis er zu der Fokussierposition verschoben ist, instabil ist, da sie nicht geeignet ist für Merkmale der Fokusauswertungswerte, welche unterschiedlich sind je nach dem Zustand eines Objektes und einer Bildaufnahmelinse.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist implementiert worden unter Beachtung solcher Umstände, und eines ihrer Ziele ist die Schaffung einer Autofokusvorrichtung, welche imstande ist, den Fokus der Bildaufnahmelinse durch stabile Operation sicher zu der Fokussierposition zu bewegen.
Um die oben beschriebenen Ziele zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf eine Autofokusvorrichtung, wobei zwei Bildaufnahmeeinrichtungen, welche Bilder von Objektlicht aufnehmen, das auf eine Bildaufnahmelinse einfällt, und an Positionen unterschiedlicher Lichtweglängen angeordnet sind, eine Fokusauswertungswert-Erzeugungseinrichtung, welche einen Fokusauswertungswert erzeugt, der einen Schärfegrad des durch jede der Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommenen Bildes angibt, und eine Fokussteuereinrichtung, welche einen Fokus der Bildaufnahmelinse zu einer Fokussierposition bewegt, indem sie den Fokus der Bildaufnahmelinse so bewegt, dass die zwei Fokusauswertungswerte, die durch die Fokusauswertungswert-Erzeugungseinrichtung erzeugt werden entsprechend den zwei Bildaufnahmeeinrichtungen, einander gleich werden, worin die Fokussteuereinrichtung, als eine Laufdistanz des Fokus, einen Wert einer Funktion sucht, die gegen Null konvergiert, wenn die zwei Fokusauswertungswerte sich einander nähern, und den Fokus zu einer neuen Bewegungszielposition bewegt, welche ein Wert einer augenblicklichen Bewegungszielposition ist, zu dem die Laufdistanz addiert wird, um so den Fokus zu der Fokussierposition zu bewegen; wobei die Funktion als eine Variable ein Verhältnis ΔAFV zwischen den zwei Fokusauswertungswerten AFV_A und AFV_B umfasst, mit ΔAFV = AFV_A/AFV_B, wobei für AFV_A > AFV_B die Funktion (ΔAFV – 1) × AFG ist und für AFV_A AFV_B die Funktion –(1/ΔAFV – 1) × AFG ist, wobei AFG ein vorbestimmter Gewinnwert ist, und wobei die Funktion gegen Null konvergiert, wenn das Verhältnis zwischen den zwei Fokusauswertungswerten sich Eins nähert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Natur dieser Erfindung sowie andere Ziele und ihre Vorteile werden im Folgenden erläutert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile in allen Figuren bezeichnen, und in welchen:
1 ist ein Blockdiagramm eines TV-Kamerasystems, auf welches eine Autofokusvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2 ist ein Diagramm, das eine optische Achse von auf die Videobild-Aufnahmeeinrichtung einfallendem Objektlicht und die optische Achse von auf ein Paar Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen einfallendem Licht auf der gleichen geraden Linie zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fokusauswertungswert-Erzeugungsteiles zeigt;
4 ist ein Diagramm, welches das Aussehen der Fokusauswertungswerte gegenüber den Fokuspositionen zeigt bei dem Aufnehmen eines bestimmten Objektes, indem Fokuspositionen einer Bildaufnahmelinse als eine horizontale Achse und die Fokusauswertungswerte als eine vertikale Achse genommen werden;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf des gesamten Prozesses in einer CPU zeigt;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Fokussteuerprozedur in 5 zeigt;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur eines AF-Prozesses in 6 zeigt; und die Prozedur ein Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, zeigt, und
8 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozedur des AF-Prozesses in der erfindungsgemäßen Form zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen einer Autofokusvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Einzelnen anhand der angefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm eines TV-Kamerasystems, auf welches die Autofokusvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet wird. Wie in 1 gezeigt, besteht dieses TV-Kamerasystem aus einer Linsenvorrichtung 10, einem Kamerakörper 12 und so weiter. Der Kamerakörper 12 weist Bildaufnahmeeinrichtungen auf (im Folgenden als Videobild-Aufnahmeeinrichtungen bezeichnet) zum Aufnehmen eines Bildes zum Senden und Ausgeben oder zum Aufzeichnen eines Bildsignals in einem vorbestimmten Format, auf einem Aufzeichnungsmedium, ferner daran angebrachte notwendige Schaltkreise und so weiter.
Die Linsenvorrichtung 10 ist abnehmbar angebracht an dem Kamerakörper 12 und besteht hauptsächlich aus einem optischen System (Bildaufnahmelinse) und einem Steuersystem. Um zuerst eine Konfiguration der Bildaufnahmelinse zu beschreiben, so weist diese eine Fokussierlinse (Gruppe) 16 auf, ferner eine Zoomlinse (Gruppe) 18, eine Irisblende 20, eine Relaislinse (Relaisoptiksystem), bestehend aus einer Vorderseiten-Relaislinse 22A und einer Rückseiten-Relaislinse 22B. Ein halbdurchlässiger Spiegel 24 zum Abzweigen von Objektlicht zum Bestimmen eines Fokuszustands von dem auf die Bildaufnahmelinse einfallenden Objektlicht ist zwischen der Vorderseiten-Relaislinse 22A und der Rückseiten-Relaislinse 22B des Relaisoptiksystems angeordnet.
Der halbdurchlässige Spiegel 24 ist so angebracht, dass er etwa um 45 Grad gegen die optische Achse O der Bildaufnahmelinse geneigt ist, so dass ein Teil des Objektlichtes (zum Beispiel ein Lichtvolumen von 1/3), welches die Vorderseiten-Relaislinse 22A passiert hat, daran unter einem rechten Winkel reflektiert wird als das Objektlicht zum Bestimmen des Fokuszustands.
Das durch den halbdurchlässigen Spiegel 24 durchgelassene Objektlicht wird von einer Hinterendseite der Bildaufnahmelinse als das Objektlicht für das Bild emittiert und fällt dann ein auf einen Bildaufnahmeteil 14 des Kamerakörpers 12. Die Konfiguration des Bildaufnahmeteiles 14 wird weggelassen. Das Objektlicht, welches auf den Bildaufnahmeteil 14 eingefallen ist, wird in drei Farben von rotem Licht, grünem Licht und blauem Licht zerlegt, zum Beispiel durch ein Farbentrennungs-Optiksystem, und fällt ein auf eine Bildaufnahmefläche der Videobild-Aufnahmeeinrichtung jeder Farbe. So wird ein Farbbild zum Senden aufgenommen. Eine Fokusfläche P in der Zeichnung ist eine optisch äquivalente Position zu der Bildaufnahmefläche jeder Videobild-Aufnahmeeinrichtung, die auf der optischen Achse O der Bildaufnahmelinse gezeigt ist.
Das an dem halbdurchlässigen Spiegel 24 reflektierte Objektlicht schreitet fort entlang der optischen Achse O', welche vertikal ist zu der optischen Achse O, als das Objektlicht zum Bestimmen des Fokuszustands und fällt dann ein auf eine Relaislinse 26. Es wird durch die Relaislinse 26 gesammelt und fällt dann ein auf ein Fokuszustand-Bestimmungsteil 28.
Das Fokuszustand-Bestimmungsteil 28 besteht aus zwei Prismen 30A, 30B, die ein Lichtteilungs-Optiksystem bilden, und einem Paar von Bildaufnahmeeinrichtungen zum Bestimmen des Fokuszustands 32A, 32B (nachfolgend bezeichnet als Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B).
Wie oben beschrieben, schreitet das an dem halbdurchlässigen Spiegel 24 reflektierte Objektlicht fort entlang einer optischen Achse O' und fällt ein auf das erste Prisma 30A. Es wird gleich aufgeteilt in reflektiertes Licht und durchgelassenes Licht an einer halbdurchlässigen Spiegelfläche M des ersten Prismas 30A. Das reflektierte Licht davon fällt ein auf die Bildaufnahmefläche der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32A auf einer Seite, und das durchgelassene Licht fällt ein auf die Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32B auf der anderen Seite. Jede Bildaufnahmefläche der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A und 32B weist zum Beispiel das Lichtvolumen von 1/6 des gesamten auf die Bildaufnahmelinse einfallenden Objektlichtes auf, das darauf einfällt.
2 ist ein Diagramm, das die optische Achse des auf die Videobild-Aufnahmeeinrichtung des Kamerakörpers 12 einfallenden Lichtes und die optische Achse von auf das Paar Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B einfallendem Licht auf der gleichen geraden Linie zeigt. Wie in 2 gezeigt, ist die Lichtweglänge des auf die Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32A auf einer Seite einfallenden Lichtes so eingestellt, dass sie kürzer ist als die des auf die Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32B auf der anderen Seite einfallenden, und die Lichtweglänge des Objektlichtes, das auf die Bildaufnahmefläche (Fokusfläche P) der Videobild-Aufnahmeeinrichtung einfällt, so eingestellt, dass sie eine mittlere Länge zwischen ihnen aufweist. Genauer gesagt sind die beiden Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B (ihre Bildaufnahmeflächen) so platziert, dass sie jeweils einen gleichen Abstand (d) nach vorn und nach hinten von der Bildaufnahmefläche (Fokusfläche P) der Videobild-Aufnahmeeinrichtung aufweisen.
Daher lässt das Objektlicht zum Bestimmen des Fokuszustands, das durch den halbdurchlässigen Spiegel 24 abgezweigt wird, sein Bild aufnehmen durch die beiden Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B bei dem gleichen Abstand (d) nach vorn und nach hinten von der Bildaufnahmefläche (Fokusfläche P) der Videobild-Aufnahmeeinrichtung. Wie später beschrieben wird, erhalten die Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B das Bildsignal zum Bestimmen des Fokuszustands (Autofokussteuerung), und sie sind CCDs zum Aufnehmen eines Schwarz-Weiß-Bildes gemäß dieser Ausführungsform, da sie kein Farbbild aufzunehmen brauchen.
Um als Nächstes das Steuersystem der Linsenvorrichtung 10 zu beschreiben, so sind die Fokussierlinse 16, die Zoomlinse 18 und die Irisblende 20 mit einem Fokusmotor 42, einem Zoommotor 46 und einem Irismotor 50, die in 1 gezeigt sind, jeweils verbunden über einen Kraftübertragungsmechanismus (nicht gezeigt). Wenn der Fokusmotor 42 angetrieben wird, bewegt sich die Fokussierlinse 16 in einer optischen Achsrichtung, um eine Fokusposition (Aufnahmeentfernung) der Bildaufnahmelinse zu verändern. Wenn der Zoommotor 46 angetrieben wird, bewegt sich die Zoomlinse 18 in der optischen Achsrichtung, um die Zoomvergrößerung der Bildaufnahmelinse zu verändern. Wenn der Irismotor 50 angetrieben wird, öffnet und schließt sich eine Blendenlammelle der Irisblende 20, um einen Blendendurchmesser (Blendenwert) zu verändern.
Die Motoren 42, 46 und 50 erhalten Antriebsspannungen von einer Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44, einer Zoommotor-Ansteuerschaltung 48 bzw. einer Irismotor-Ansteuerschaltung 52. Die Ansteuerschaltungen 44, 48 und 52 erhalten Steuersignale, welche von einer CPU 40 ausgegeben werden, die an der Linsenvorrichtung 10 angebracht ist über einen D/A-Wandler 54. Die von der CPU 40 ausgegebenen Steuersignale geben Spannungswerte an entsprechend Rotationsgeschwindigkeiten der anzutreibenden Motoren, das heißt, Arbeitsgeschwindigkeiten von anzutreibenden Bauteilen (Fokussierlinse 16, Zoomlinse 18 und Irisblende 20). Wenn die Spannungswerte durch den D/A-Wandler 54 umgewandelt werden in Analogsignale und den entsprechenden Ansteuerschaltungen 44, 48 und 52 erteilt werden, werden die Spannungen durch die Ansteuerschaltungen 44, 48 und 52 verstärkt, und die verstärkten Spannungen werden als die Antriebsspannungen an die entsprechenden Motoren 42, 46 und 50 angelegt. Auf diese Weise werden die Rotationsgeschwindigkeiten der Motoren 42, 46 und 50 durch die CPU 40 gesteuert.
Augenblickliche Positionen der Fokussierlinse 16, der Zoomlinse 18 und der Irisblende 20 werden bestimmt durch einen Fokussierlinsen-Positionsdetektor 56, einen Zoomlinsen-Positionsdetektor 58 bzw. einen Irisblenden-Positionsdetektor 60 wie beispielsweise Potentiometer, und von den Positionsdetektoren 56, 58 und 60 bestimmte Bestimmungssignale werden über einen A/D-Wandler 68 an die CPU 40 gegeben.
Daher ist es hinsichtlich des Prozesses der CPU 40 möglich, durch Steuern der Rotationsgeschwindigkeiten der Motoren 42, 46 und 50, wie oben beschrieben, die Arbeitsgeschwindigkeiten der Fokussierlinse 16, der Zoomlinse 18 und der Irisblende 20 zu den erwünschten Geschwindigkeiten zu steuern. Es ist dadurch auch möglich, Einstellpositionen der Fokussierlinse 16, der Zoomlinse 18 und der Irisblende 20 so zu steuern, dass sie erwünschte Einstellpositionen sind, indem die Rotationsgeschwindigkeiten der Motoren 42, 46 und 50 gesteuert werden, während die augenblicklichen Positionen der Fokussierlinse 16, der Zoomlinse 18 und der Irisblende 20 abgelesen werden mittels der Bestimmungssignale von den Positionsdetektoren 56, 58 und 60.
Im Allgemeinen können der Fokus und der Zoom der Bildaufnahmelinse manuell gesteuert werden durch einen Benutzer, indem eine Steuereinrichtung wie beispielsweise eine Fokusanforderung 62 und/oder eine Zoomanforderung 64 mit der Linsenvorrichtung 10 verbunden werden. Zum Beispiel gibt die Fokusanforderung 62 ein Fokusinstruktionssignal (Fokusanforderungsdaten) der Spannung ab, die einer Drehposition eines manuellen Betätigungsgliedes (Fokusring) entspricht, welches über den D/A-Wandler 68 an die CPU 40 gegeben wird. Zum Beispiel gibt die CPU 40, indem sie den Wert der Fokusanforderungsdaten wiedergibt als den Wert, der eine Position eines bewegten Zieles oder Bewegungszieles der Fokussierlinse 16 angibt, über den D/A-Wandler 54 an die Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44, wie oben beschrieben, das Steuersignal zum Liefern einer Instruktion, sich zu bewegen mit einer Bewegungsgeschwindigkeit entsprechend einer Differenz zwischen der Position des bewegten Zieles und der augenblicklichen Position (Fokuspositionsdaten), die von dem Fokussierlinsen-Positionsdetektor 56 erhalten wird. Also bewegt sich die Fokussierlinse 16 zu der Bewegungszielposition, wie durch die Irismotor-Ansteuerschaltung 62 instruiert, und hält an.
Die Zoomanforderung 64 liefert allgemein der CPU 40 die Spannung entsprechend einer Drehstellung eines Betätigungsgliedes (zum Beispiel eines Daumenringes) als den Wert, der eine Bewegungsziel-Geschwindigkeit der Zoomlinse 18 angibt, und die CPU 40 gibt an die Zoommotor-Ansteuerschaltung 48 das Steuersignal aus zum Liefern einer Instruktion, sich mit dieser Bewegungsziel-Geschwindigkeit zu bewegen, um so die Zoomlinse 18 mit der Bewegungsziel-Geschwindigkeit zu bewegen, wie durch die Zoomanforderung 64 instruiert. Hinsichtlich der Irisblende 20 liefert der Kamerakörper 12 allgemein an die CPU 40 das Instruktionssignal zum Lenken einer Operationszielposition der Irisblende 20, und die CPU 40 steuert die Position der Irisblende 20 so, dass sie bei dieser Operationszielposition liegt.
Hinsichtlich der Fokussteuerung der Bildaufnahmelinse gibt es eine Manuellfokus(MF)-Steuerung, welche die Fokusanforderung 62 verwendet, und eine Autofokus(AF)-Steuerung, die beruht auf den Bildsignalen von den Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B. Ein AF-Schalter 66 zum Umschalten zwischen einer solchen MF-Steuerung und einer AF-Steuerung ist an der Linsenvorrichtung 10 oder der Fokusanforderung 62 vorgesehen. Ein Ein/Aus-Zustand des AF-Schalters 66 wird durch die CPU 40 bestimmt, und die MF-Steuerung wird ausgeübt in dem Fall, in dem der AF-Schalter 66 Aus ist, so dass, wie oben beschrieben, die Fokussierlinse 16 gesteuert wird auf der Grundlage des Fokusinstruktionssignals (Fokusanforderungsdaten) von der Fokusanforderung 62.
In dem Fall, in dem der AF-Schalter 66 eingeschaltet ist, wird die AF-Steuerung ausgeübt. Genauer gesagt werden die durch die beiden Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B aufgenommenen Bilder (Abbilder) als die Bildsignale ausgegeben, um sequentiell jeden ihrer Pixelwerte zu übertragen entlang einer Mehrzahl von Scanlinien (horizontale Linien), die einem Screen bilden, und werden einem Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70 eingegeben. Obwohl die Konfiguration und der Prozess des Fokusauswertungswert-Erzeugungsteiles 70 später beschrieben werden, erzeugt das Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70 aus den eingegebenen Bildsignalen den Fokusauswertungswert, der angibt, ob ein Kontrast (Schärfegrad) jedes durch die Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B aufgenommenen Bildes hoch oder niedrig ist, um so die allgemeinen Fokusauswertungswerte für die CPU 40 vorzusehen. Der auf der Grundlage des Bildsignals von der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32A erzeugte Fokusauswertungswert wird der Fokusauswertungswert eines Kanals A (chA) genannt, und der auf der Grundlage des Bildsignals von der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32B erzeugte Fokusauswertungswert wird der Fokusauswertungswert eines Kanals B (chB) genannt. Wie später im Einzelnen beschrieben wird, erhält die CPU 40 die von dem Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70 erhaltenen Fokusauswertungswerte der Kanäle chA und chB und bestimmt den Fokuszustand (vorderer Fokus, hinterer Fokus oder fokussierend) der Bildaufnahmelinse auf der Basis der erhaltenen Fokusauswertungswerte und steuert die Position der Fokussierlinse 16 so, dass der Fokuszustand der Bildaufnahmelinse Fokussieren ist.
Die AF-Steuerung in dem Kamerasystem, aufgebaut wie oben, wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Zuerst werden die Konfiguration und der Prozess des Fokusauswertungswert-Erzeugungsteiles 70 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wird das von jeder der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B ausgegebene Bildsignal Hochpassfiltern (HPF) 80A, 80B des Fokusauswertungswert-Erzeugungsteiles 70 eingegeben. Hier sind beide Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A und 32B die CCDs zum Aufnehmen des Schwarz-Weiß-Bildes, und so ist das von jeder der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A und 32B ausgegebene Bildsignal ein Luminanzsignal, das einen Luminanzwert der jeden Screen bildenden Pixels angibt.
Die den HPFs 80A, 80B eingegebenen Bildsignale weisen Hochfrequenzkomponenten auf, die durch die HPFs 80A, 80B extrahiert werden, und die Signale der Hochfrequenzkomponenten werden anschließend umgewandelt in Digitalsignale durch A/D-Wandler 82A, 82B. Von den Digitalsignalen eines Screens (äquivalent einem Feld) des durch die Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B aufgenommenen Bilder werden nur die Digitalsignale entsprechend den Pixels in einem vorbestimmten Fokusbereich (zum Beispiel der zentrale Teil des Screens) extrahiert durch Gatterschaltungen 84A, 84B, so dass die Werte der Digitalsignale in einem extrahierten Bereich durch Addierer 86A, 86B addiert werden. Auf diese Weise wird eine Gesamtheit der Hochfrequenzwerte der Bildsignale in dem Fokusbereich erfasst. Die durch die Addierer 86A, 86B erfassten Werte sind die Fokusauswertungswerte, die angeben, ob der Schärfegrad der Bilder in dem Fokusbereich hoch oder niedrig ist. Die durch den Addierer 86A erfassten Fokusauswertungswerte werden der CPU 40 geliefert als der Fokusauswertungswert des Kanals A (chA), und die durch den Addierer 86B erfassten Fokusauswertungswerte werden ihr geliefert als der Fokusauswertungswert des Kanals B (chB).
Verschiedene Synchronisiersignale werden den Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B und den Schaltungen wie beispielsweise den Gatterschaltungen 84A, 84B zugeführt von einer in 3 gezeigten Sychronisiersignal-Erzeugungsschaltung 88, und es wird eine Synchronisation der Verarbeitung der Schaltungen implementiert. Die Sychronisiersignal-Erzeugungsschltung 88 liefert an die CPU 40 ein vertikales Sync-Signal (V-Signal) je Feld des Bildsignals.
Als Nächstes wird eine Beschreibung der Bestimmung des Fokuszustands und der Steuerung über den Fokus (Fokussierlinse 16) auf der Grundlage der Fokusauswertungswerte gegeben. Durch die Fokusauswertungswerte der chA und chB, erhalten von dem Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70, wie oben beschrieben, ist es möglich, den augenblicklichen Fokuszustand der Bildaufnahmelinse gegen die Bildaufnahmefläche (Fokusfläche P) der Videobild-Aufnahmeeinrichtung zu bestimmen.
4 ist ein Diagramm, welches das Aussehen der Fokusauswertungswerte gegenüber den Fokuspositionen zeigt bei dem Aufnehmen eines bestimmten Objektes, indem die Positionen der Fokussierlinse 16 der Bildaufnahmelinse (Fokuspositionen) als eine horizontale Achse und die Fokusauswertungswerte als eine vertikale Achse genommen werden. Eine durch eine gepunktete Linie in der Zeichnung gezeigte Kurve C zeigt die Fokusauswertungswerte gegenüber den Fokuspositionen unter der Annahme, dass die Fokusauswertungswerte erfasst wurden durch die Bildsignale von den Videobild-Aufnahmeeinrichtungen (oder den Bildaufnahmeeinrichtungen, die an mit den Videobild-Aufnahmeeinrichtungen gekoppelten Positionen platziert waren). In ausgezogener Linie in der Zeichnung gezeigte Kurven A und B zeigen die Fokusauswertungswerte der chA und chB, die von den jeweiligen Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B erhalten wurden, gegenüber den Fokuspositionen. In 4 ist eine Position F3, bei welcher der Fokusauswertungswert der Kurve C ein Maximum (lokales Maximum) wird, die Fokussierposition.
In dem Fall, in dem die Fokusposition der Bildaufnahmelinse auf F1 in 4 eingestellt ist, wird der Fokusauswertungswert V_A1 von chA der Wert, der der Position F1 der Kurve A entspricht, und der Fokusauswertungswert V_B1 von chB wird der Wert, der der Position F1 der Kurve B entspricht In diesem Fall wird der Fokusauswertungswert V_A1 von chA größer als der Fokusauswertungswert V_B1 von chB, was zeigt, dass die Fokusposition auf eine nähere Seite eingestellt ist als die Fokussierposition (F3), das heißt, ein Zustand des vorderen Fokus.
In dem Fall, in dem die Fokusposition der Bildaufnahmelinse auf F2 in 4 eingestellt ist, wird der Fokusauswertungswert V_A2 von chA der Wert, der der Position F2 der Kurve A entspricht, und der Fokusauswertungswert V_B2 von chB wird der Wert, der der Position F2 der Kurve B entspricht In diesem Fall wird der Fokusauswertungswert V_A2 von chA kleiner als der Fokusauswertungswert V_B2 von chB, was zeigt, dass die Fokusposition auf eine unendlichere Seite eingestellt ist als die Fokussierposition (F3), das heißt, ein Zustand des hinteren Fokus.
Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem die Fokusposition der Bildaufnahmelinse auf F3 eingestellt ist, das heißt, die Fokussierposition, Fokusauswertungswert V_A3 von chA der Wert, der der Position F3 der Kurve A entspricht, und der Fokusauswertungswert V_B3 von chB wird der Wert, der der Position F3 der Kurve B entspricht. In diesem Fall wird der Fokusauswertungswert V_A3 von chA gleich dem Fokusauswertungswert V_B3 von chB, was zeigt, dass die Fokusposition auf die Fokussierposition (F3) eingestellt ist.
Es ist also möglich, durch die von dem Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70 erhaltenen Fokusauswertungswerte des chA und chB zu bestimmen, ob der augenblickliche Fokuszustand der Bildaufnahmelinse der vordere Fokus, der hintere Fokus oder genau der Fokus ist.
Daher ist es möglich, die Fokussierlinse 16 zu der Fokussierposition zu verschieben durch Steuern der Fokussierlinse 16 auf der Grundlage der von dem Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70 erhaltenen Fokusauswertungswerte des chA und chB. Genauer gesagt wird in dem Fall, in dem die Fokusauswertungswerte des chA und chB sich in dem Zustand befinden, der als der vordere Fokus zu bestimmen ist, die Fokussierlinse 16 in der unendlich-Richtung bewegt. In dem Fall, in dem sie sich in dem Zustand befinden, der als der hintere Fokus zu bestimmen ist, wird sie in der nahe-Richtung bewegt. In dem Fall, in dem sie sich in dem Zustand befinden, der als der genaue Fokus zu bestimmen ist, kann die Fokussierlinse 16 zu der Fokussierposition bewegt werden, indem sie bei dieser Position angehalten wird.
Der Prozess der CPU 40 entsprechend der obigen Beschreibung wird konkret wie folgt beschrieben. Angenommen, dass der von dem Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70 erhaltene Fokusauswertungswert von chA AFV_A ist, und der von chB AFV_B, verändert die CPU 40 in dem Fall von AFV_A > AFV_B, was den Zustand des vorderen Fokus bedeutet, eine gegenwärtig eingestellte Bewegungszielposition der Fokussierlinse 16 zu der unendlichen Seite hin durch eine später erwähnte Laufdistanz (positiver Wert) und gibt zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 über den D/A-Wandler 54 das Steuersignal aus zum Verschieben der Fokussierlinse 16 zu der neuen Bewegungszielposition. Umgekehrt verändert die CPU 40 in dem Fall von AFV_A < AFV_B, was den Zustand des hinteren Fokus bedeutet, eine gegenwärtig eingestellte Bewegungszielposition der Fokussierlinse 16 zu der nahen Seite hin durch die später erwähnte Laufdistanz (negativer Wert) und gibt zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 über den D/A-Wandler 54 das Steuersignal aus zum Verschieben der Fokussierlinse 16 zu der neuen Bewegungszielposition. Dieser Prozess wird wiederholt, und in dem Fall, in dem AFV_A = AFV_B wird, wird die Verschiebung der Fokussierlinse 16 angehalten. Auf diese Weise verschiebt sich die Fokussierlinse 16 zu der Fokussierposition.
Angenommen, der Wert des Bestimmungssignals (Fokuspositionsdaten), der die von dem Fokussierlinsen-Positionsdetektor 56 erhaltene augenblickliche Position der Fokussierlinse 16 ist F_POSI und die Bewegungszielposition der Fokussierlinse 16, eingestellt wie oben beschrieben, ist AF_CTRL, so stellt hier die CPU 40 den Wert der Bewegungszielposition AF_CTRL minus die augenblickliche Position F_POSI ein, das heißt, AF_CTRL – F_POSI als den Wert F_SPEED des Steuersignals, das zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 auszugeben ist. Das zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 auszugebende Steuersignal ist der Wert entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Fokusmotors 42 (Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 16), der zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 zu lenken ist. Der Wert F_SPEED des Steuersignals, eingestellt wie oben beschrieben, wird ausgegeben zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44, so dass die Fokussierlinse 16 sich bewegt mit der Geschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen der Bewegungszielposition AF_CTRL und der augenblicklichen Position F_POSI (AF_CTRL – F_POSI).
Als Nächstes wird eine Beschreibung der Laufdistanz gegeben, die der augenblicklichen Bewegungszielposition hinzuzufügen ist in dem Fall des Einstellens der neuen Bewegungszielposition der Fokussierlinse 16, wie oben beschrieben. Wie oben beschrieben, entspricht die Differenz zwischen der augenblicklichen Position F_POSI und der Bewegungszielposition AF_CTRL der Fokussierlinse 16 der Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 16. Je größer die Laufdistanz ist, die der augenblicklichen Bewegungszielposition hinzuzufügen bei dem Einstellen der neuen Bewegungszielposition AF_CTRL, desto höher wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 16, und je kleiner die Laufdistanz ist, desto niedriger wird die Bewegungsgeschwindigkeit.
In dem Fall des Verschiebens der Fokussierlinse 16 zu der Fokussierposition ist es erforderlich, wegen des sicheren Anhaltens der Fokussierlinse 16 bei der Fokussierposition durch stabile Operation, die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 16 zu senken durch Reduzieren der Laufdistanz, wenn sie der Fokussierposition näher kommt, so dass bei dem Ankommen bei der Fokussierposition die Laufdistanz Null wird und die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 16 Null wird.
In einem Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, aber zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen kann, erfasst die CPU 40 die Differenz ΔAFV (= AFV_A – AFV_B) zwischen den Fokusauswertungswerten des chA und chB und stellt als Laufdistanz den Wert ΔAFV × AFG ein, welches die Differenz ΔAFV (= AFV_A – AFV_B) multipliziert mit einem vorbestimmten AF-Gewinn AFG ist. Also wird in dem Fall, in dem die Fokussierlinse 16 bei der Fokussierposition ankommt, das heißt, in dem Fall, in dem die Differenz ΔAFV zwischen den Fokusauswertungswerten Null wird (AFV_A = AFV_B), die Laufdistanz ΔAFV × AFG Null, und die Fokussierlinse 16 hält bei der Fokussierposition an. Wie aus 4 zu verstehen ist, nimmt, wenn die Fokussierlinse 16 sich der Fokussierposition nähert von etwa der Fokussierposition der die Differenz ΔAFV zwischen den Fokusauswertungswerten ab, und die Laufdistanz ΔAFV × AFG wird allmählich näher an Null, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 16 allmählich vermindert wird.
Anstatt, wie in dem Beispiel, die Laufdistanz als den Wert ΔAFV × AFG einzustellen, welcher die Differenz ΔAFV ist zwischen den Fokusauswertungswerten des chA und chB, multipliziert mit dem vorbestimmten AF-Gewinn AFG, wie oben beschrieben, ist es auch möglich, die Laufdistanz entsprechend der Erfindung folgendermaßen einzustellen. Genauer gesagt erfasst die CPU 40 zuerst ein Verhältnis ΔAFV = AFV_A/AFV_B zwischen dem Fokusauswertungswert AFV_A des chA und dem Fokusauswertungswert AFV_B des chB. In dem Fall AFV_A > AFV_B (ΔAFV > 1), was den Zustand des vorderen Fokus bedeutet (s. 4), wird die Laufdistanz eingestellt als (ΔAFV – 1) × AFG. AFG gibt den Wert des vorbestimmten AF-Gewinns an. In dem Fall AFV_A ≤ AFV_B (ΔAFV ≤ 1), was den Zustand des hinteren Fokus bedeutet (oder den Zustand von genauem Fokus), wird die Laufdistanz eingestellt als –(1/ΔAFV – 1) × AFG.
In dem Fall, in dem die Fokussierlinse 16 bei der Fokussierposition ankommt, wird also die Laufdistanz Null, da ΔAFV = 1 ist, und die Fokussierlinse 16 hält an der Fokussierposition an. Wenn die Fokussierlinse 16 sich der Fokussierposition nähert von der etwa-Fokussierposition, nimmt (ΔAFV – 1) oder (1/ΔAFV – 1) ab, und die Laufdistanz wird graduell näher an Null, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 16 graduell reduziert wird. In dem Fall der Verwendung des Verhältnisses ΔAFV = AFV_A/AFV_B zwischen den Fokusauswertungswerten als ein Element, um damit die Laufdistanz zu suchen, beeinflusst ferner die Größe des Fokusauswertungswertes selbst nicht die Laufdistanz (Bewegungsgeschwindigkeit) so sehr, so dass mehr stabile Fokusoperation implementiert werden kann.
Als Nächstes wird die AF-Steuerprozedur in der CPU 40 beschrieben. Zuerst wird der gesamte Prozessablauf in der CPU 40 unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 5 beschrieben. Nach Durchführen der benötigten Initialisierung (Schritt S10) führt die CPU 40 eine Irisblendensteuerung durch auf der Grundlage eines durch den Kamerakörper 12 gegebenen Irisblenden-Instruktionssignals (Schritt S12). Sodann führt sie eine Zoomsteuerung durch auf der Basis eines Instruktionssignals von der Zoomanforderung 64 (Schritt S14).
Als Nächstes bestimmt die CPU 40, ob der AF-Schalter 66 EIN ist oder nicht (Schritt S16), und wenn JA festgestellt ist, setzt sie eine Startmarkierung auf EIN (Schritt S18) und führt dann den Fokussteuerprozess durch (Schritt S20). Wenn in dem Schritt S16 NEIN festgestellt wird, führt sie den Fokussteuerprozess durch, ohne die Startmarkierung auf EIN zu setzen (Schritt S20). Wenn sie den Fokussteuerprozess in Schritt S20 beendet, kehrt sie zurück zu dem Prozess in dem Schritt S12 und wiederholt den Prozess von dem Schritt S12 bis zu dem Schritt S20.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Fokussteuerprozess in Schritt S20 zeigt. In dem Fall der Durchführung des Fokussteuerprozesses erfasst die CPU 40 zuerst den Fokusauswertungswert AFV_A von chA der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32A (chA) von dem Fokusauswertungswert-Erzeugungsteil 70 (Schritt S30) und erfasst auch den Fokusauswertungswert AFV_B der Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtung 32B (chB) (Schritt S32).
Sodann bestimmt die CPU 40, ob die AF-Startmarkierung auf EIN gesetzt ist (Schritt S34). Wenn NEIN festgestellt, führt sie den MF-Prozess durch.
In dem Fall des MF-Prozesses erhält die CPU 40 die Fokuspositionsdaten F_POSI, welche die augenblickliche Position der Fokussierlinse 16 zeigen, von dem Fokussierlinsen-Positionsdetektor 56 (Schritt S36) und erhält auch die Fokusanforderungsdaten F_CTRL, welche die Bewegungszielposition der Fokussierlinse 16 von der Fokusanforderung 62 zeigen (Schritt S38). Sie erfasst die Differenz F_POSI – F_CTRL zwischen den erhaltenen Fokuspositionsdaten F_POSI und den Fokusanforderungsdaten F_CTRL und stellt diesen Wert ein als die Bewegungsgeschwindigkeit F_SPEED zum Bewegen der Fokussierlinse 16 zu der durch die Fokusanforderung 62 gelenkten Bewegungszielposition (Schritt S40). Sie gibt die Bewegungsgeschwindigkeit F_SPEED aus als das Steuersignal zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 über den D/A-Wandler 54 (Schritt S44). Wenn andererseits JA festgestellt wird, das heißt, die AF-Startmarkierung ist EIN in dem Schritt S34, führt die CPU 40 den AF-Prozess durch (Schritt S42).
7 ist ein Ablaufdiagramm, das die AF-Prozedur in dem Schritt S42 zeigt, entsprechend des Beispiels, das nicht Teil der Erfindung ist. Zuerst stellt die CPU 40 fest, ob ein Parameter F_MEMO_FLG auf 1 gesetzt ist oder nicht (Schritt S50). In dem ersten Prozess nach dem Wechsel von der MF-Steuerung zu der AF-Steuerung wird NEIN festgestellt. In diesem Fall erhält die CPU 40 die Fokusanforderungsdaten, welche die Bewegungszielposition angeben, von der Fokusanforderung 62 und stellt diesen Datenwert als die anfängliche (augenblickliche) Bewegungszielposition F_CTRL (Schritt S52) ein. Als Nächstes stellt sie den Parameter F_MEMO_FLG auf 1 (Schritt S54). Wenn in dem Schritt S50 JA festgestellt wird, wird der Prozess in den Schritten S52 und S54 nicht durchgeführt.
Als Nächstes erfasst die CPU 40 die Differenz ΔAFV = AFV_A – AFV_B zwischen dem Fokusauswertungswert AFV_A von chA und dem Fokusauswertungswert AFV_B von chB, erhalten in den Schritten S30 und S32 in 6 (Schritt S56).
Sie fügt der augenblicklichen Bewegungszielposition F_CTRL den Wert (Laufdistanz) ΔAFV × AFG hinzu, welcher der Wert des ΔAFV multipliziert mit dem vorbestimmten AF-Gewinn AFG ist, und stellt diesen Wert ein als eine neue Bewegungszielposition AF_CTRL (Schritt S58). Genauer gesagt ist es AF_CTRL = AF_CTRL + ΔAFV × AFG.
Als Nächstes liest die CPU 40 die Fokuspositionsdaten F_POSI, welche die augenblickliche Position der Fokussierlinse 16 von dem Fokussierlinsen-Positionsdetektor 56 zeigen (Schritt S60), und stellt die Differenz AF_CTRL – F_POSI zwischen den Fokuspositionsdaten F_POSI und der in Schritt S58 eingestellten Bewegungszielposition AF_CTRL ein als die Bewegungsgeschwindigkeit F_SPEED zum Bewegen der Fokussierlinse 16 (Schritt S62). Sie kehrt zu dem Ablaufdiagramm in 6 zurück und gibt die Bewegungsgeschwindigkeit F_SPEED aus als das Steuersignal zu der Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 über den D/A-Wandler 54 (Schritt S44).
Durch den obigen Prozess bewegt sich die Fokussierlinse 16 zu der Fokussierposition mit der Bewegungsgeschwindigkeit entsprechend einer fokalen Distanz und einem F-Wert der Bildaufnahmelinse.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 8 der AF-Prozess entsprechend der Erfindung beschrieben in dem Fall, in dem das Element zum Einstellen der Laufdistanz das Verhältnis ΔAFV = AFV_A/AFV_B zwischen dem Fokusauswertungswert AFV_A des chA und dem Fokusauswertungswert AFV_B des chB ist, wie oben beschrieben, anstelle der Differenz ΔAFV = AFV_A – AFV_B zwischen dem Fokusauswertungswert AFV_A von chA und dem Fokusauswertungswert AFV_B von chB als der in 7 gezeigte AF-Prozess. Der Prozess in den Schritten S80 bis S84 in dem Ablaufdiagramm in 8 ist genau der gleiche wie der Prozess in den Schritten S50 bis S54 in 7, und daher beginnt die Beschreibung bei dem Prozess in einem Schritt S86 in 8.
Nach Durchführung des Prozesses in den Schritten S80 bis S84 erfasst die CPU 40 dann das Verhältnis ΔAFV = AFV_A/AFV_B zwischen dem Fokusauswertungswert AFV_A des chA und dem Fokusauswertungswert AFV_B von chB, erhalten in den Schritten S30 und S32 in 6 (Schritt S86).
Die CPU 40 stellt fest, ob das Verhältnis ΔAFV zwischen den Fokusauswertungswerten größer als 1,0 ist oder nicht (Schritt S88). Wenn JA festgestellt, ist es ΔAFV = (ΔAFV – 1,0) × AFG (Schritt S90). Wenn NEIN festgestellt, ist es –ΔAFV = (1/ΔAFV – 1,0) × AFG (Schritt S92). AFG gibt den Wert des vorbestimmten AF-Gewinns an. Die CPU 40 addiert zu der augenblicklichen Bewegungszielposition AF_CTRL den erfassten Wert (Laufdistanz) ΔAFV und stellt diesen Wert ein als die neue Bewegungszielposition AF_CTRL (Schritt S94). Genauer gesagt ist es AF_CTRL = AF_CTRL + ΔAFV.
Als Nächstes liest die CPU 40 die Fokuspositionsdaten F_POSI, welche die augenblickliche Position der Fokussierlinse 16 zeigen, von dem Fokussierlinsen-Positionsdetektor 56 (Schritt S96) und stellt die Differenz AF_CTRL – F_POSI zwischen den Fokuspositionsdaten F_POSI und der in dem Schritt S94 eingestellten Bewegungszielposition AF_CTRL ein als die Bewegungsgeschwindigkeit F_SPEED zum Bewegen der Fokussierlinse 16 (Schritt S98). Sie kehrt zu dem Ablaufdiagramm in 6 zurück und gibt die Bewegungsgeschwindigkeit F_SPEED aus als das Steuersignal an die Fokusmotor-Ansteuerschaltung 44 über den D/A-Wandler 54 (Schritt S44). Die Beschreibung der obigen Ausführungsform wurde gegeben für den Fall, in dem die AF-Steuerung ausgeübt wird durch Erhalten von zwei Fokusauswertungswerten von den beiden Fokuszustand-Bildaufnahmeeinrichtungen 32A, 32B: Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern selbst in dem Fall, in dem die AF-Steuerung ausgeführt wird auf der Basis von drei oder mehr Fokusauswertungswerten, erhalten von drei oder mehr Bildaufnahmeeinrichtungen, die in Positionen verschiedener Lichtweglängen platziert sind, ist die vorliegende Erfindung anwendbar durch Handhabung von beliebigen zwei Fokusauswertungswerten als den Fokusauswertungswerten von chA und chB.
Gemäß der obigen Ausführungsform wird hinsichtlich der AF-Steuerung die Bewegungszielposition der Fokussierlinse 16 eingestellt durch die Differenz oder das Verhältnis zwischen den Fokusauswertungswerten von chA und chB, und die Fokussierlinse 16 wird mit der Bewegungsgeschwindigkeit bewegt entsprechend der Differenz zwischen der Bewegungszielposition und der augenblicklichen Position. Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern es ist auch möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit direkt einzustellen durch die Differenz oder das Verhältnis zwischen den Fokusauswertungswerten von chA und chB, und die Fokussierlinse 16 mit dieser Bewegungsgeschwindigkeit zu bewegen.
Hinsichtlich der obigen Ausführungsform wurde der Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein TV-Kamerasystem als ein Beispiel beschrieben. Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf eine Videokamera und eine Stillkamera zum Aufnehmen eines statischen Bildes.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der auf die vorliegende Erfindung bezogenen Autofokusvorrichtung die Laufdistanz, die zu Null konvergiert, wenn der Fokus der Bildaufnahmelinse sich der Fokussierposition nähert, gesucht unter Verwendung des Verhältnisses zwischen den zwei von den zwei Bildaufnahmeeinrichtungen erhaltenen Fokusauswertungswerten, und der Fokus wird zu der neuen Bewegungszielposition bewegt, welche der Wert der augenblicklichen Bewegungszielposition ist, zu dem die Laufdistanz addiert wird, so dass es möglich sein wird, den Fokus sicher zu der Fokussierposition zu verschieben durch die stabile Operation des Fokus, die geeignet ist für die Merkmale der Fokusauswertungswerte.
Es sollte jedoch verstanden werden, dass nicht die Absicht besteht, die Erfindung auf die speziellen offenbarten Formen zu beschränken, sondern im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen, alternativen Konstruktionen und Äquivalente, die in den Geist und Rahmen der Erfindung fallen, abdecken, wie in den angefügten Ansprüchen ausgedrückt.

Claims

Autofokusvorrichtung, gekennzeichnet durch zwei Bildaufnahmeeinrichtungen (32A, 32B), welche Bilder von Objektlicht aufnehmen, das auf eine Bildaufnahmelinse einfällt, und an Positionen unterschiedlicher Lichtweglängen angeordnet sind, eine Fokusauswertungswert-Erzeugungseinrichtung (70), welche einen Fokusauswertungswert erzeugt, der einen Schärfegrad des durch jede der Bildaufnahmeeinrichtungen (32A, 32B) aufgenommenen Bildes angibt, und eine Fokussteuereinrichtung (40), welche einen Fokus der Bildaufnahmelinse zu einer Fokussierposition bewegt, indem sie den Fokus der Bildaufnahmelinse so bewegt, dass die zwei Fokusauswertungswerte AFV_A und AFV_B, die durch die Fokusauswertungswert-Erzeugungseinrichtung (70) erzeugt werden entsprechend den zwei Bildaufnahmeeinrichtungen (32A, 32B), einander gleich werden, worin die Fokussteuereinrichtung (40), als eine Laufdistanz des Fokus, einen Wert einer Funktion sucht, die gegen Null konvergiert, wenn die zwei Fokusauswertungswerte AFV_A und AFV_B sich einander nähern, und den Fokus zu einer neuen Bewegungszielposition bewegt, welche ein Wert einer augenblicklichen Bewegungszielposition ist, zu dem die Laufdistanz addiert wird, um so den Fokus zu der Fokussierposition zu bewegen. dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion als eine Variable ein Verhältnis ΔAFV zwischen den zwei Fokusauswertungswerten AFV_A und AFV_B umfasst, mit ΔAFV = AFV_A/AFV_B, wobei für AFV_A > AFV_B die Funktion (ΔAFV – 1) × AFG ist und für AFV_A ≤ AFV_B die Funktion –(1/ΔAFV – 1) × AFG ist, wobei AFG ein vorbestimmter Gewinnwert ist, und wobei die Funktion gegen Null konvergiert, wenn das Verhältnis zwischen den zwei Fokusauswertungswerten AFV_A und AFV_B sich Eins nähert.