JP2832026B2 - Automatic focusing device - Google Patents

Automatic focusing device

Info

Publication number
JP2832026B2
JP2832026B2 JP1091143A JP9114389A JP2832026B2 JP 2832026 B2 JP2832026 B2 JP 2832026B2 JP 1091143 A JP1091143 A JP 1091143A JP 9114389 A JP9114389 A JP 9114389A JP 2832026 B2 JP2832026 B2 JP 2832026B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
sharpness
subject
signal
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1091143A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02268572A (en
Inventor
邦彦 山田
昭広 藤原
浩史 須田
正道 当山
北洋 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP1091143A priority Critical patent/JP2832026B2/en
Priority to EP90105851A priority patent/EP0390091B1/en
Priority to DE69027878T priority patent/DE69027878T2/en
Publication of JPH02268572A publication Critical patent/JPH02268572A/en
Priority to US07/834,971 priority patent/US5212516A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2832026B2 publication Critical patent/JP2832026B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はビデオカメラ等に用いて好適な自動焦点整合
装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic focusing device suitable for use in a video camera or the like.

[従来の技術] 従来、ビデオカメラ等において、撮像素子より得られ
る映像信号より撮像画面上の被写体像の鮮鋭度を検出
し、鮮鋭度が最も高くなるように光学系を駆動すること
により焦点合わせを行なう方式が知られている。この方
式は基本的にはバンドパスフィルタ(以下BPFと略す)
あるいは微分回路等によって抽出した映像信号の高周波
成分の強度を像の鮮鋭度の評価値とし、光学系を駆動し
て得られる結像状態の異なる2つの像の鮮鋭度を比較す
ることにより光学系の駆動方向を決定し、鮮鋭度が最大
となった位置で光学系を停止するものである。
[Prior Art] Conventionally, in a video camera or the like, focusing is performed by detecting the sharpness of a subject image on an imaging screen from a video signal obtained from an imaging element and driving an optical system so that the sharpness is maximized. Is known. This method is basically a band pass filter (hereinafter abbreviated as BPF)
Alternatively, the intensity of a high-frequency component of a video signal extracted by a differentiating circuit or the like is used as an evaluation value of the sharpness of an image, and the sharpness of two images having different imaging states obtained by driving the optical system is compared. Is determined, and the optical system is stopped at the position where the sharpness is maximized.

前記鮮鋭度の評価値は一般の被写体を撮影した場合、
レンズの繰出量に応じて第7図に示すような山状の変化
を呈し、この山の頂上であるA点が合焦点である。
The evaluation value of the sharpness is obtained when a general subject is photographed,
FIG. 7 shows a mountain-like change in accordance with the amount of lens extension, and the point A at the top of this mountain is the focal point.

この方式においてレンズの繰出状態が初めB点にあっ
たとすると、合焦動作開始とともに山を登り始め、A点
を通り過ぎ、山の頂上を通り過ぎたことを確認した後に
再びA点に戻るといった一連の動作を行なう。これらの
動作における光学系の駆動速度は、一般に第7図の
(ハ)の領域においては大きくボケている状態であり、
速い方が好ましい。また合焦近傍である(イ)の領域は
ハンチングを生じることなく精度よく合焦点位置に停止
させるために、比較的駆動速度は遅い方が好ましい。ま
た、これらの間に(ロ)の領域では合焦速度と合焦精度
の両者のかね合いから中間的な速度が好ましい。
In this method, assuming that the extended state of the lens is initially point B, a series of steps such as starting climbing the mountain at the start of the focusing operation, passing point A, confirming that the lens has passed the top of the mountain, and then returning to point A again. Perform the operation. In general, the driving speed of the optical system in these operations is largely blurred in the region (c) of FIG.
Faster is preferred. In order to accurately stop at the focus position without causing hunting in the area (a) near the focus, it is preferable that the driving speed is relatively slow. Further, in the area (b) between these, an intermediate speed is preferable in consideration of both the focusing speed and the focusing accuracy.

これらの駆動速度の判別手段としては、第5図に示す
ように、高周波成分の量等の合焦評価値のレベルによる
ものでは、曲線の山の形状及び山の頂上の値が輝度に応
じて変化し、被写体によりまちまちであるため好ましく
ない。
As shown in FIG. 5, as a means for determining these drive speeds, as shown in FIG. 5, when the focus evaluation value level such as the amount of the high-frequency component is used, the shape of the peak of the curve and the value of the peak are determined according to the luminance. This is not preferable because it changes depending on the subject.

そこで互いに帯域幅の異なる複数のBPFを設け、これ
らそれぞれの出力に応じて合焦状態を判定し、その合焦
状態に応じた駆動速度を選択する方法が考えられる。す
なわち光学系により結像された被写体像が撮像面から大
きく離れていた場合は所謂大ボケ状態であり、映像信号
の周波数成分は高域が少なく、低域の成分のみが検出さ
れる。したがって通過帯域の低いBPFの出力のみが大き
くなる。そして被写体像が合焦状態に近づくにつれ映像
信号に含まれる周波数成分は高域側も含まれるようにな
り、中域、高域を通過帯域とするBPFの出力も大きな値
となる。これにもとづいて第7図の特性曲線の山の
(イ),(ロ),(ハ)のどの領域に撮影レンズが位置
しているかを判定し、レンズ駆動速度を上記各領域に対
応して定速、中速、高速に切り換え制御するものであ
る。これによって合焦点から大きくはずれた位置ではレ
ンズ駆動速度を速くして合焦までの時間を短縮し、合焦
点に近づくにつれてレンズ駆動速度を遅くし、合焦点近
傍ではさらに低速として、ハンチングや合焦点以外の位
置で停止してしまう等の誤動作を防止することができ
る。
Therefore, a method is conceivable in which a plurality of BPFs having different bandwidths are provided, the focus state is determined according to the output of each of the BPFs, and the drive speed according to the focus state is selected. That is, when the subject image formed by the optical system is far away from the imaging surface, it is in a so-called large blur state, and the frequency components of the video signal have few high frequencies and only low frequency components are detected. Therefore, only the output of the BPF having a low pass band increases. As the subject image approaches the in-focus state, the frequency component included in the video signal also includes the high-frequency side, and the output of the BPF having the middle and high-pass bands becomes a large value. Based on this, it is determined which of the peaks (a), (b), and (c) of the characteristic curve in FIG. 7 the photographing lens is located in, and the lens driving speed is set in accordance with each of the above-mentioned regions. Switching control is performed at constant speed, medium speed, and high speed. As a result, the lens driving speed is increased at a position far from the focal point to shorten the time until focusing, and the lens driving speed is reduced as the focal point is approached. A malfunction such as stopping at a position other than the above can be prevented.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら上記従来例では、いずれの場合によって
も、被写体の輝度、パターンにより、映像信号中に含ま
れる高周波成分の値を始めとして各周波数帯域の成分が
変化するため安定な検出及び速度制御を行なうことがで
きず、被写体によっては駆動速度制御が不十分で合焦す
るまでの時間が長くなったり、あるいは合焦精度が悪化
することがある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional example, in each case, the components of each frequency band including the value of the high-frequency component included in the video signal change depending on the brightness and pattern of the subject. For this reason, stable detection and speed control cannot be performed, and depending on the subject, the drive speed control is insufficient, so that the time until focusing becomes longer or the focusing accuracy is deteriorated.

また、焦点距離や絞り値に応じてもレンズ駆動量と合
焦度の変化の特性が変化するため、被写体によらず常に
正確で安定な焦点調節動作を行うことは困難であった。
Further, since the characteristics of the lens drive amount and the change of the degree of focus change depending on the focal length and the aperture value, it is difficult to always perform an accurate and stable focus adjustment operation regardless of the subject.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、その特徴とするところは、撮影レンズ光学系に
より撮像面に結像された被写体像を映像信号に変換して
出力する撮像手段と、前記映像信号中から焦点状態によ
って変化する鮮鋭度信号を検出する検出手段と、前記撮
像面内における高輝度部分を検出する高輝度検出手段
と、前記検出手段の検出出力の増大する方向に前記撮影
レンズ光学系と前記撮像面との相対位置を変化させると
ともに、その変化の速度を前記鮮鋭度信号のレベルを所
定のしきい値と比較することによって複数段階に切り換
える駆動手段と、前記高輝度検出手段によって高輝度被
写体が含まれることが検出された場合には、前記高輝度
被写体による前記鮮鋭度信号のレベル変化によって生じ
る前記駆動手段の速度の切り換えタイミングのずれを補
正する方向に、前記しきい値を変更する制御手段とを備
えた自動焦点整合装置にある。
Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the feature of the present invention is that a subject image formed on an imaging surface by a photographic lens optical system is formed. Imaging means for converting into a video signal and outputting the same; detection means for detecting a sharpness signal that changes according to a focus state from the video signal; high-luminance detection means for detecting a high-luminance portion in the imaging surface; By changing the relative position between the imaging lens optical system and the imaging surface in a direction in which the detection output of the detection means increases, and comparing the speed of the change with the level of the sharpness signal with a predetermined threshold value When the driving means for switching to a plurality of stages and the high luminance detecting means detects that a high luminance object is included, the level change of the sharpness signal due to the high luminance object is detected. There is provided an automatic focusing apparatus including a control unit for changing the threshold value in a direction for correcting a shift in timing of switching the speed of the driving unit.

[実施例] 以下本発明における自動焦点整合装置を各図を参照し
ながらその一実施例について詳述する。
[Embodiment] An embodiment of an automatic focusing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

第1図において、1は撮影レンズを含む光学系、2は
たとえばCCD等の撮像素子、3はプリアンプ、4は撮像
素子2より出力された撮像信号にガンマ補正、ブランキ
ング処理、同期信号の付加等の処理を行なって規格化さ
れたテレビジョン信号を出力するプロセス回路、5はプ
リアンプ3より出力された撮像信号中焦点検出に用いら
れる所定の帯域の周波数成分を抽出するためのバンドパ
スフィルタ(BPF)、6はBPF5より出力された高周波成
分の量を平均化する検波回路、7は被写体像のエッジ部
の幅から鮮鋭度を検出するエッジ幅検出回路である。こ
のエッジ部の幅は非合焦の度合を表わす所謂ボケ幅で、
合焦点に近づくほど小さい値となり、鮮鋭度は高くなる
ので、本実施例では、エッジ幅の逆数をもって、鮮鋭度
と定義するものとする。そしてこのエッジ幅による鮮鋭
度は後述するように、被写体のパターン、コントラスト
の影響を受けない。
In FIG. 1, 1 is an optical system including a photographing lens, 2 is an image sensor such as a CCD, 3 is a preamplifier, 4 is gamma correction, blanking processing, and addition of a synchronization signal to an image signal output from the image sensor 2. And a process circuit 5 for outputting a standardized television signal by performing processing such as a band-pass filter (5) for extracting a frequency component of a predetermined band used for focus detection in the image pickup signal output from the preamplifier 3. BPF) and 6 are detection circuits for averaging the amount of high frequency components output from the BPF 5, and 7 is an edge width detection circuit for detecting sharpness from the width of the edge of the subject image. The width of this edge portion is a so-called blur width indicating the degree of out-of-focus,
Since the value becomes smaller and the sharpness becomes higher as the focal point approaches, in this embodiment, the sharpness is defined as the reciprocal of the edge width. The sharpness based on the edge width is not affected by the pattern and contrast of the subject, as described later.

8はプリアンプ3より出力された映像信号の電圧レベ
ルを予じめ設定された基準電圧レベルVrefと比較し、基
準電圧レベルVref以下のとき低レベル、基準レベルVref
以上のとき高レベルの信号をそれぞれ出力するものであ
る。そして基準レベルVref以上の信号レベルの呈する部
分を高輝度被写体と判断する。詳細は後述する。
8 a voltage level of the video signal output from the preamplifier 3 as compared to the reference voltage level V ref which is pre Ji because setting the reference voltage level V ref following time low level, the reference level V ref
At this time, a high-level signal is output. Then, a portion having a signal level equal to or higher than the reference level Vref is determined to be a high-luminance subject. Details will be described later.

9は装置全体を制御する論理制御部で、検波回路6、
エッジ幅検出回路7の出力にもとづいて、撮影レンズの
移動方向、移動速度、移動量等を制御する。10は論理制
御部9より出力された駆動制御信号にもとづいて、撮影
レンズ1駆動用モータ11を駆動制御するモータ駆動回
路、12は絞り、13は絞り12の絞り値を検出する絞りエン
コーダ、14は撮影レンズ光学系のズームレンズの焦点距
離を検出するズームエンコーダである。
Reference numeral 9 denotes a logic control unit that controls the entire apparatus.
Based on the output of the edge width detection circuit 7, the moving direction, moving speed, moving amount, etc. of the photographing lens are controlled. Reference numeral 10 denotes a motor drive circuit for driving and controlling the motor 11 for driving the photographing lens 1 based on a drive control signal output from the logic control unit 9, reference numeral 12 denotes an aperture, reference numeral 13 denotes an aperture encoder for detecting an aperture value of the aperture 12, reference numeral 14 Is a zoom encoder for detecting the focal length of the zoom lens of the taking lens optical system.

以下、この回路の動作について説明する。撮影レンズ
1により撮像面に結像された被写体像は撮像素子2によ
って電気信号に変換され、撮像信号として出力される。
この信号はプリアンプ3によって適当なレベルに増幅さ
れてプロセス回路5へと供給され、たとえばNTSC等の規
格化された映像信号に変換されて出力される。一方、プ
リアンプ3のガンマ補正等を行われていない撮像信号は
ハンドパスフィルタ5によって所定の高周波成分のみが
抽出され、検波回路6により画面全体、あるいは測距す
るための限定された領域内におけるピーク値、あるいは
積分値を得て論理制御部9へ出力される。更にプリアン
プ3の出力はエッジ幅検出回路7へも出力され、撮像素
子2の撮像面における被写体像のエッジ幅を計算し、論
理制御部9へ出力される。論理制御部9では検波回路6
及びエッジ幅検出回路7から得られた鮮鋭度情報によ
り、撮像レンズ光学系を駆動させた時の時間的な鮮鋭度
情報の変化により、光学系の駆動方向や、停止、再起動
等の判断を行なう。またエッジ幅検出回路7から得られ
た鮮鋭度情報により光学系の駆動速度を決定する。
Hereinafter, the operation of this circuit will be described. The subject image formed on the imaging surface by the imaging lens 1 is converted into an electric signal by the imaging device 2 and output as an imaging signal.
This signal is amplified to an appropriate level by the preamplifier 3 and supplied to the process circuit 5, where it is converted into a standardized video signal such as NTSC and output. On the other hand, only a predetermined high-frequency component is extracted by the hand-pass filter 5 from the imaging signal which has not been subjected to the gamma correction or the like of the preamplifier 3, and the detection circuit 6 detects a peak in the entire screen or in a limited area for distance measurement. A value or an integrated value is obtained and output to the logic control unit 9. Further, the output of the preamplifier 3 is also output to the edge width detection circuit 7, which calculates the edge width of the subject image on the imaging surface of the imaging device 2, and outputs it to the logic control unit 9. In the logic control unit 9, the detection circuit 6
Based on the sharpness information obtained from the edge width detection circuit 7, the change in the sharpness information with time when the imaging lens optical system is driven can be used to determine the driving direction of the optical system, and whether the optical system has been stopped or restarted. Do. Further, the drive speed of the optical system is determined based on the sharpness information obtained from the edge width detection circuit 7.

そして論理制御部は、検波回路6の出力レベルすなわ
ち映像信号中の高周波成分の量が増大する方向に、撮影
レンズを駆動するよう、モータ駆動回路10制御し、撮影
レンズを合焦点へと駆動する。
The logic control unit controls the motor drive circuit 10 so as to drive the photographing lens in the direction in which the output level of the detection circuit 6, that is, the amount of the high frequency component in the video signal increases, and drives the photographing lens to a focal point. .

ここで、エッジ幅検出回路7について説明する。エッ
ジ幅の検出出力は、被写体のコントラストや輝度、被写
体像のパターン等に依存しない、被写体像の鮮鋭度を表
わしている。このような方式の具体例はたとえば特開昭
62−103616号にも示されている。これは被写体像のエッ
ジ部分の幅を検出することにより被写体のコトラスト等
によらず、被写体像の鮮鋭度のみを正確に評価したもの
である。ここでエッジ幅検出回路の構成について、第4
図、第5図を用いて説明する。
Here, the edge width detection circuit 7 will be described. The detection output of the edge width indicates the sharpness of the subject image without depending on the contrast and brightness of the subject, the pattern of the subject image, and the like. A specific example of such a method is described in, for example,
It is also shown in 62-103616. In this method, only the sharpness of the subject image is accurately evaluated by detecting the width of the edge portion of the subject image regardless of the contrast of the subject. Here, regarding the configuration of the edge width detection circuit,
This will be described with reference to FIGS.

第4図(a)は、被写体100を結像した撮像画面を示
すものである。この画面において、たとえば直線l上に
おける映像信号の輝度変化を図示すると、第4図(b)
のようになる。縦軸は輝度レベル、横軸は画面上の位置
を示す。被写体100に焦点が合っているものとすれば、
被写体100の部分の映像信号中の輝度レベルは高く、背
景の部分の輝度レベルは低い。輝度信号の高周波成分も
同様である。いま被写体像のエッジの部分に注目し、エ
ッジ部分の幅を△X、そのエッジ幅△Xに相当する輝度
差を△Iとする。
FIG. 4 (a) shows an imaging screen in which the subject 100 is imaged. FIG. 4 (b) shows, for example, the luminance change of the video signal on the straight line 1 on this screen.
become that way. The vertical axis indicates the luminance level, and the horizontal axis indicates the position on the screen. Assuming that the subject 100 is in focus,
The luminance level in the video signal of the portion of the subject 100 is high, and the luminance level of the background portion is low. The same applies to the high frequency component of the luminance signal. Now, paying attention to the edge portion of the subject image, let the width of the edge portion be 、 X, and let the luminance difference corresponding to the edge width △ X be △ I.

このエッジ部分の幅△Xは、合焦点に近づくほど小さ
く、非合焦になるほど増大し、合焦点で最小の値を取
る。そして、この△Xは光学系の錯乱円径、撮像素子の
解像力、画像信号処理系の帯域幅によって決定されるも
のであるが、後者の2つの光学系の合焦、非合焦に無関
係であり、前者の錯乱円径は合焦、非合焦状態に応じて
変化する。ただし被写体の状況、輝度の影響は受けな
い。したがってこのエッジ幅△Xを検出し、これを最小
錯乱円径と比較することによって合焦、非合焦判定を正
確に行なうことができるわけである。
The width ΔX of the edge portion becomes smaller as the focal point is approached, increases as the focal point becomes out of focus, and takes the minimum value at the focal point. The ΔX is determined by the diameter of the confusion circle of the optical system, the resolving power of the image sensor, and the bandwidth of the image signal processing system, but is independent of the focusing and defocusing of the latter two optical systems. The former circle of confusion changes according to the in-focus state and the out-of-focus state. However, it is not affected by the situation of the subject and the luminance. Therefore, by detecting the edge width ΔX and comparing the detected edge width with the minimum circle of confusion, it is possible to accurately determine in-focus and out-of-focus.

第5図はエッジ幅検出回路7の内部の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the internal configuration of the edge width detection circuit 7.

同図において、71はプリアンプ3より出力された映像
信号を微分してd1/dxを求める微分回路、72はその絶対
値|d1/dx|をとる絶対値回路、73はエッジ部分輝度差△
Iを求める回路で、△Iはd1/dxを微小区間においてx
方向に積分することによって得ることができる。
In the figure, 71 is a differentiating circuit for differentiating the video signal output from the preamplifier 3 to obtain d1 / dx, 72 is an absolute value circuit for obtaining its absolute value | d1 / dx |, and 73 is an edge part luminance difference △.
In a circuit for calculating I, △ I is obtained by dividing d1 / dx by x
It can be obtained by integrating in the direction.

74は△Iを算出するための積分にもとづく遅延時間分
だけ|d1/dx|を遅延させ、演算タイミングを合わせるた
めの遅延回路、75は遅延回路74の出力|d1/dx|を△I演
算回路73の出力△Iで除して(d1/dx)/△I=1/△x
の演算を行なうことによりエッジ幅△xを逆数の形で求
める割算回路である。
74 is a delay circuit for delaying | d1 / dx | by the delay time based on the integral for calculating ΔI and adjusting the operation timing, and 75 is an output of the delay circuit 74 | d1 / dx | Divide by the output △ I of the circuit 73 (d1 / dx) / △ I = 1 / △ x
Is a division circuit that obtains the edge width △ x in the form of a reciprocal by performing the above operation.

そしてエッジ幅検出回路7は、エッジ幅△xを逆数の
形で出力するので、この値が増大するほど合焦点に近い
ことになる。
Since the edge width detection circuit 7 outputs the edge width Δx in the form of a reciprocal, the closer the value, the closer to the focal point.

さて、論理制御回路8は、検波回路6の出力レベルが
増大する方向に撮影レンズ1を駆動して、焦点整合動作
を行なうとともに、エッジ幅検出回路7の出力による鮮
鋭度1/△xの値にもとづいてモータ駆動回路を制御して
レンズ駆動速度を制御する。すなわち第2図(a)で見
れば、エッジ幅にもとづく鮮鋭度1/△xにもとづいて、
しきい値t1,t2を設定し、レンズ位置が合焦点近傍の領
域(イ)か、この外側の領域(ロ)、(ハ)かを判別
し、駆動速度を低速、中速、高速に切り換える。
Now, the logic control circuit 8 drives the photographing lens 1 in a direction in which the output level of the detection circuit 6 increases to perform the focus matching operation, and at the same time, the value of the sharpness 1 / △ x by the output of the edge width detection circuit 7 Then, the motor drive circuit is controlled based on the control signal to control the lens drive speed. That is, in FIG. 2A, based on the sharpness 1 / △ x based on the edge width,
The threshold values t 1 and t 2 are set, and it is determined whether the lens position is in the area near the focal point (a) or outside the area (b) or (c). Switch to.

これにより、被写体のパターン、輝度等の影響を受け
ることなく、正確、迅速、高精度な焦点整合動作を行な
うことができる。
Thus, an accurate, quick, and highly accurate focus adjustment operation can be performed without being affected by the pattern, luminance, and the like of the subject.

次に高輝度検出動作について説明する。第1図におい
て、プリアンプ3より出力された映像信号は電圧比較回
路8へと供給され、基準電圧Vrefと比較されることは前
述の通りである。
Next, the high luminance detecting operation will be described. In FIG. 1, the video signal output from the preamplifier 3 is supplied to the voltage comparison circuit 8 and compared with the reference voltage Vref as described above.

第3図はこの高輝度検出動作を説明するためのもので
ある。第3図(a)に示すように、撮像面内に、本来合
焦させたい被写体の他の光源のような高輝度被写体Aが
存在する場合を考える。撮像画面内に高輝度被写体が存
在する場合、エッジ幅検出回路7の出力は第3図(b)
に示すように緩やかな山の形状を呈する。
FIG. 3 is for explaining this high luminance detecting operation. As shown in FIG. 3 (a), consider a case where a high-luminance subject A such as another light source of a subject that is originally desired to be focused exists in the imaging plane. When a high-luminance subject is present in the imaging screen, the output of the edge width detection circuit 7 is shown in FIG.
As shown in FIG.

すなわち撮像素子2より出力された映像信号中、第3
図(a)のラインBに相当する映像信号レベルを表す波
形を図示すると、第3図(b)のようになる。すなわち
撮像面内において高輝度である程その信号レベルが大と
なるが、特に光源等の存在によりきわめて輝度の高い部
分Aは、第3図中Cで示すように、撮像素子に蓄積され
る電荷がその容量を越えてしまうため、所謂飽和状態と
なる。したがって波形はその上部がクリップされた形状
となり、これは被写体像がボケていても十分に輝度が高
ければ同様である。そしてこのようなクリップされた波
形は、高い周波数成分を有し、エッジ幅検出回路7の出
力もレンズ移動範囲全域にわたって高い値となり、山の
高低差が小さくなる。したがって高輝度被写体を撮影し
た場合の特性曲線は前述のように緩やかな山の形状とな
る。
That is, in the video signal output from the image sensor 2, the third
FIG. 3B shows a waveform representing a video signal level corresponding to the line B in FIG. That is, the higher the luminance in the imaging plane, the higher the signal level. In particular, the portion A having extremely high luminance due to the presence of the light source and the like, as shown by C in FIG. Exceeds its capacity, and is in a so-called saturated state. Therefore, the waveform has a shape in which the upper portion is clipped, which is the same as long as the luminance is sufficiently high even if the subject image is blurred. Such a clipped waveform has a high frequency component, the output of the edge width detection circuit 7 has a high value over the entire lens movement range, and the height difference between the peaks is small. Therefore, the characteristic curve when a high-luminance subject is photographed has a gentle mountain shape as described above.

第1図に示す電圧比較回路8の出力は、第3図(c)
に示すように、基準電圧レベルVrefを越える信号レベル
の部分のみ、高レベルとなるパルス信号波形となる。そ
して、第3図(b)に示すように、基準電圧レベルVref
を映像信号が飽和する直前の電圧に設定しておけば電圧
比較回路8の出力は第3図(c)に示すように高輝度被
写体が存在した場合にのみ“高レベル”となる。
The output of the voltage comparison circuit 8 shown in FIG.
As shown in the figure , only a portion of the signal level exceeding the reference voltage level Vref has a high level pulse signal waveform. Then, as shown in FIG. 3 (b), the reference voltage level V ref
Is set to the voltage immediately before the video signal is saturated, the output of the voltage comparison circuit 8 becomes "high level" only when a high-luminance subject exists as shown in FIG. 3 (c).

論理制御部9では、この高輝度情報を基に、撮像画面
内に高輝度被写体が存在しているか否かの判断を行い、
高輝度被写体が存在した場合には、第2図(b)に示す
ように、第2図(a)の通常の合焦特性曲線よりも緩や
かな山形の特性となるため、光学系の駆動速度を切り換
えるためのエッジ幅検出出力の設定値を第2図(a)の
t1,t2から、第2図(b)に示すt1′,t2′のように起伏
の小さい山に適合する値に変更する。このような設定値
t1′,t2′に従って光学系の駆動速度を変化させれば、
高輝度被写体が存在した場合でも、第2図(a)に示す
通常の被写体の場合と同様に、合焦点に対する各領域に
おいて、確実にモータ速度を切り換えることのできる焦
点整合動作となる。
The logic control unit 9 determines whether a high-luminance subject exists in the imaging screen based on the high-luminance information,
When a high-luminance subject is present, as shown in FIG. 2 (b), the characteristic becomes a mountain shape which is gentler than the normal focusing characteristic curve of FIG. 2 (a). The setting value of the edge width detection output for switching
From t 1 and t 2 , the value is changed to a value suitable for a mountain with small undulations, such as t 1 ′ and t 2 ′ shown in FIG. 2B. Such a set value
If the driving speed of the optical system is changed according to t 1 ′ and t 2 ′,
Even in the case where a high-brightness subject is present, a focus matching operation in which the motor speed can be reliably switched in each area with respect to the focal point is performed, similarly to the case of the normal subject shown in FIG.

以上のように設定されたボケ幅検出出力を設定値に応
じて論理制御部9で光学系の駆動速度の選択を行ない、
モータ駆動回路10にこの情報を出力する。モータ駆動回
路10ではこの情報をもとに実際にモータ11に電力を供給
し、選択された速度で光学系1を駆動する。
The logic controller 9 selects the drive speed of the optical system based on the blur width detection output set as described above according to the set value,
This information is output to the motor drive circuit 10. The motor drive circuit 10 actually supplies power to the motor 11 based on this information, and drives the optical system 1 at a selected speed.

次に撮影レンズ光学系の被写界深度に応じたレンズ駆
動速度制御について詳述する。
Next, lens drive speed control according to the depth of field of the taking lens optical system will be described in detail.

すなわち被写界深度に応じて合焦特性が変化する。 That is, the focusing characteristic changes according to the depth of field.

また被写界深度に応じた駆動速度制御は上述の高輝度
被写体を有無に応じた駆動速度制御と同時に行われる
が、説明の都合上、個々に説明する。ビデオカメラ等に
用いられる光学系は、一般に絞り値と焦点距離が一定な
らばレンズの非合焦量、即ち距離環上で合焦位置からの
ずれ量は、撮像面上のボケ幅、即ち錯乱円径により一意
的に定まる。
The drive speed control in accordance with the depth of field is performed simultaneously with the drive speed control in accordance with the presence or absence of the high-luminance subject, but will be described individually for convenience of explanation. In general, an optical system used for a video camera or the like has an unfocused amount of a lens, that is, a deviation amount from a focus position on a distance ring, when an aperture value and a focal length are constant, a blur width on an imaging surface, that is, confusion. It is uniquely determined by the diameter of the circle.

第6図の(a)で示されるエッジ幅検出出力の曲線形
状、所謂「山」の形は絞り値及び焦点距離すなわち飛車
界深度が変化すると同図(b),(c)のように変化す
る。一般にビデオカメラの光学系は絞り機構を備えてい
るものが殆どで、さらに焦点距離を変化し得る、所謂ズ
ームレンズを備えているものも多くなってきている。こ
れらの機能を備えたビデオカメラでは、光学系の駆動速
度を一律に変化させたものでは、非合焦量に対するレン
ズ駆動量が第1図の山の形状により異なるので、光学系
の駆動速度を制御するエッジ幅検出出力の速度切換のし
きい値設定も山の形状に応じて変える必要がある。
The curve shape of the edge width detection output shown in FIG. 6A, that is, the shape of the so-called "mountain" changes as the aperture value and the focal length, that is, the depth of field of the flying vehicle change, as shown in FIGS. I do. Generally, most of the optical systems of video cameras are provided with an aperture mechanism, and many of them are provided with a so-called zoom lens that can change the focal length. In a video camera equipped with these functions, if the driving speed of the optical system is changed uniformly, the lens driving amount with respect to the out-of-focus amount differs depending on the shape of the mountain in FIG. It is necessary to change the threshold value setting of the speed switching of the edge width detection output to be controlled according to the shape of the mountain.

例えば、第6図(a)に示す山の形状を呈した時の焦
点距離と絞り値に対して、焦点距離が長くなるか、ある
いは絞りが開いた場合は、被写界深度が浅くなり、わず
かなレンズの移動でも、合焦度(鮮鋭度)の変化が大と
なり同図(b)に示すように山の形状は鋭く、急峻にな
るので、レンズ駆動量に対する鮮鋭度(エッジ幅の逆
数)の変化量のしきい値をt1″,t2″のように変更する
ことにより、合焦点近傍の領域(イ)、非合焦となる方
向にその外側の領域(ロ)、さらにその外側の領域
(ハ)におけるそれぞれのモータ駆動速度を被写界深度
にかかわらず一定にすることができる。
For example, when the focal length is longer or the aperture value is larger than the focal length and aperture value when the mountain shape shown in FIG. 6A is exhibited, or when the aperture is opened, the depth of field becomes shallower, Even if the lens is slightly moved, the degree of focusing (sharpness) changes greatly and the shape of the mountain becomes sharp and steep as shown in FIG. 4B, so that the sharpness (the reciprocal of the edge width) with respect to the lens driving amount is increased. By changing the threshold value of the change amount in the range t 1 ″, t 2 ″, the area near the focal point (a), the area outside the in-focus direction (b), Each motor drive speed in the outer region (c) can be constant regardless of the depth of field.

逆に焦点距離が短くなるかあるいは絞りが絞り込まれ
て被写界深度が深くなった場合は、同図(c)に示すよ
うに曲線の形状は鋭く緩やかな山となりレンズ駆動量に
対する鮮鋭度(エッジ幅)の変化は小さくなる。したが
って鮮鋭度のしきい値もt1,t2のように変更し、合
焦点に対して(イ),(ロ),(ハ)の各領域で確実に
モータ駆動速度すなわちレンズ駆動速度を切り換えるこ
とができる。
Conversely, when the focal length is shortened or the aperture is narrowed down and the depth of field is deepened, the shape of the curve becomes sharp and gentle as shown in FIG. Edge width) becomes smaller. Therefore, the threshold value of the sharpness is also changed as t 1 and t 2 , and the motor drive speed, that is, the lens drive speed is reliably switched in each of the regions (a), (b) and (c) with respect to the focal point. be able to.

第1図において、絞りエンコーダ13により撮像レンズ
光学系の絞り値を、ズームエンコーダ14により焦点距離
をそれぞれ検出してこれらの情報を論理制御部9へと供
給し、これらの情報をもとに、レンズ移動量と鮮鋭度
(エッジ幅)の変化を示す特性曲線が、第6図(a),
(b),(c)のどの形状となるかを演算し、その結果
に応じてレンズ駆動速度を高,中,低の切り換えるため
の鮮鋭度のしきい値をもとめ、メンズ駆動用モータの速
度を制御する。
In FIG. 1, the aperture value of the imaging lens optical system is detected by the aperture encoder 13 and the focal length is detected by the zoom encoder 14, and the information is supplied to the logical control unit 9. Based on the information, FIG. 6 (a) shows a characteristic curve showing a change in lens movement amount and sharpness (edge width).
(B) and (c) are calculated, and a sharpness threshold value for switching the lens drive speed between high, medium, and low is determined according to the result, and the speed of the men's drive motor is determined. Control.

以上のように、論理制御部9では、上述のような光学
系の駆動方向、停止、再起動、及び駆動速度の判断を行
ない、モータ駆動回路10へこの判断結果を出力し、モー
タ駆動回路10はこれらの情報に応じてレンズ駆動モータ
11を駆動する。
As described above, the logic control unit 9 determines the drive direction, stop, restart, and drive speed of the optical system as described above, outputs the determination result to the motor drive circuit 10, and outputs the result to the motor drive circuit 10. Is the lens drive motor according to this information
Drive 11

尚、上述の実施例によれば、第6図(a),(b),
(c)に示すように曲線を3種の状態について説明した
が、3種に分類する必然性はなく、さらに細分化すれ
ば、より精度の高いレンズ制御を行なうことができる。
According to the above embodiment, FIGS. 6 (a), (b),
As shown in (c), three types of curves have been described. However, it is not necessary to classify the curves into three types. If the curves are further divided, more accurate lens control can be performed.

また速度の切換も、第6図の領域(イ),(ロ),
(ハ)に対し、低速,中速,高速の3段階に切り換えて
いるが、この切換え段数も3段階に限定されるものでは
なく、必要に応じて、切換段数を可変することができ
る。
Switching of the speed is also performed in the areas (a), (b),
In contrast to (c), switching is performed in three stages of low speed, medium speed, and high speed. However, the number of switching stages is not limited to three, and the number of switching stages can be changed as necessary.

また、上述の実施例においては、撮像下面内に高輝度
被写体が存在した場合に、光学系の駆動速度を変化させ
る閾値となるエジ幅検出出力の設定値を変更させている
が、本発明にかかる光学系の駆動速度の制御は何もこの
方式に限定されるわけではなく、例えば第2図,第6図
においてエッジ幅検出出力の閾値t1,t2を変更せずに、
閾値t1,t2でモータ速度自体を変更することもできる。
Further, in the above-described embodiment, when a high-brightness subject is present in the lower surface of the imaging, the set value of the edge width detection output that is a threshold for changing the driving speed of the optical system is changed. The control of the drive speed of the optical system is not limited to this method. For example, in FIGS. 2 and 6, without changing the threshold values t 1 and t 2 of the edge width detection output,
The motor speed itself can be changed by the threshold values t 1 and t 2 .

また場合によっては閾値t1,t2の設定とモータ速度と
を同時に変更することも可能である。
In some cases, the setting of the threshold values t 1 and t 2 and the motor speed can be simultaneously changed.

[発明の効果] 以上説明したように、映像信号中より検出した鮮鋭度
よりもとめた撮像素子の撮像面における被写体像のボケ
具合と、高輝度被写体の検出情報に応じて光学系の駆動
速度を変化させることにより、被写体の状況、種類によ
らず、特に高輝度被写体によって合焦特性が変化して
も、合焦速度及び合焦精度の両者を満足させ得る自動合
焦動作となる。
[Effects of the Invention] As described above, the drive speed of the optical system is controlled in accordance with the degree of blurring of the subject image on the imaging surface of the imaging device, which is determined from the sharpness detected from the video signal, and the detection information of the high-luminance subject. By performing the change, the automatic focusing operation can satisfy both the focusing speed and the focusing accuracy regardless of the situation and the type of the subject, even if the focusing characteristic is changed due to the high brightness subject.

更に、同時に光学系の絞り値及び焦点距離を検出し、
これらの情報により光学系の駆動系速度を変化させる設
定値を並行いて変更することにより、光学系の絞り値及
び焦点距離に影響されず、合焦速度及び合焦速度の両者
を満足させる自動合焦動作を実現することができる。
Furthermore, at the same time, the aperture value and the focal length of the optical system are detected,
By changing the set value for changing the drive system speed of the optical system in parallel with this information, the focus speed and the automatic focusing that satisfies both the focus speeds are not affected by the aperture value and the focal length of the optical system. A focus operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明における自動焦点整合装置の構成を示す
ブロック図、 第2図は本発明の高輝度被写体に応じた光学系の駆動制
御動作を説明するための特性図、 第3図は高輝度被写体像の検出動作を説明するための
図、 第4図は本発明におけるエッジ幅検出動作を説明するた
めの図、 第5図は本発明におけるエッジ幅検出回路の構成を示す
ブロック図、 第6図は被写界深度に応じた光学系の駆動制御動作を説
明するための図、 第7図は一般的な焦点特性を説明するための図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an automatic focusing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining a drive control operation of an optical system according to a high-luminance subject of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining an operation of detecting a luminance subject image, FIG. 4 is a diagram for explaining an edge width detecting operation in the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an edge width detecting circuit in the present invention, FIG. 6 is a diagram for explaining a drive control operation of the optical system according to the depth of field, and FIG. 7 is a diagram for explaining general focus characteristics.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 当山 正道 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 金田 北洋 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭63−20972(JP,A) 特開 昭63−151180(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/232──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masamichi Toyama 770 Shimonoge, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Tamagawa Office of Canon Inc. (56) References JP-A-63-20972 (JP, A) JP-A-63-151180 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H04N 5/232

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】撮影レンズ光学系により撮像面に結像され
た被写体像を映像信号に変換して出力する撮像手段と、 前記映像信号中から焦点状態によって変化する鮮鋭度信
号を検出する検出手段と、 前記撮像面内における高輝度部分を検出する高輝度検出
手段と、 前記検出信号の検出出力の増大する方向に前記撮影レン
ズ光学系と前記撮像面との相対位置を変化させるととも
に、その変化の速度を前記鮮鋭度信号のレベルを所定の
しきい値と比較することによって複数段階に切り換える
駆動手段と、 前記高輝度検出手段によって高輝度被写体が含まれるこ
とが検出された場合には、前記高輝度被写体による前記
鮮鋭度信号のレベル変化によって生じる前記駆動手段の
速度の切り換えタイミングのずれを補正する方向に、前
記しきい値を変更する制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動焦点整合装置。
1. An image pickup means for converting a subject image formed on an image pickup surface by a photographing lens optical system into a video signal and outputting the video signal, and a detection means for detecting a sharpness signal that changes according to a focus state from the video signal. And high-luminance detecting means for detecting a high-luminance portion in the imaging surface; and changing a relative position between the imaging lens optical system and the imaging surface in a direction in which a detection output of the detection signal increases; Driving means for switching the speed of the sharpness signal to a plurality of levels by comparing the level of the sharpness signal with a predetermined threshold value; and when the high brightness detection means detects that a high brightness subject is included, The threshold value is changed in such a direction as to correct a shift in timing for switching the speed of the driving means caused by a level change of the sharpness signal due to a high-brightness subject. An automatic focusing device comprising: control means;
【請求項2】請求項(1)において、 前記制御手段は、被写界深度によって変化する前記鮮鋭
度信号の特性の変化によって生じる前記駆動手段の速度
の切り換えタイミングのずれを、前記しきい値に変化さ
せることによって補正するように構成されていることを
特徴とする自動焦点整合装置。
2. The control device according to claim 1, wherein the control unit is configured to detect a shift in a timing of switching the speed of the driving unit caused by a change in a characteristic of the sharpness signal that changes according to a depth of field. An automatic focusing device configured to perform correction by changing the focal length.
JP1091143A 1989-03-28 1989-04-11 Automatic focusing device Expired - Fee Related JP2832026B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1091143A JP2832026B2 (en) 1989-04-11 1989-04-11 Automatic focusing device
EP90105851A EP0390091B1 (en) 1989-03-28 1990-03-27 Automatic focus adjusting device
DE69027878T DE69027878T2 (en) 1989-03-28 1990-03-27 Automatic focus adjustment device
US07/834,971 US5212516A (en) 1989-03-28 1992-02-11 Automatic focus adjusting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1091143A JP2832026B2 (en) 1989-04-11 1989-04-11 Automatic focusing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02268572A JPH02268572A (en) 1990-11-02
JP2832026B2 true JP2832026B2 (en) 1998-12-02

Family

ID=14018304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1091143A Expired - Fee Related JP2832026B2 (en) 1989-03-28 1989-04-11 Automatic focusing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2832026B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2529211B2 (en) * 1986-07-15 1996-08-28 松下電器産業株式会社 Automatic focusing device
JPS63151180A (en) * 1986-12-15 1988-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Automatic focusing device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02268572A (en) 1990-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5212516A (en) Automatic focus adjusting device
JP5446076B2 (en) Digital camera
JPH05344406A (en) Camera
KR101085925B1 (en) Image pickup apparatus to perform auto focusing function by using plurality of band pass filters and auto focusing method applied the same
KR100423939B1 (en) Autofocus control apparatus and method
JP3494479B2 (en) Focus control device
JP7271188B2 (en) Control device, imaging device, control method, and program
JP2005173269A (en) Optical equipment
JP4573032B2 (en) Auto focus system
JP3167023B2 (en) Focus adjustment device, blur detection device, motion detection device, and subject position detection device
US5798793A (en) Automatic focusing device capable of detecting panning
JP2977979B2 (en) Automatic focusing device
JP3093057B2 (en) Automatic focus detection device
JPH06205268A (en) Automatic focus adjustment device and video camera
JP2810403B2 (en) Automatic focusing device
JP2832029B2 (en) Automatic focusing device
JP2832026B2 (en) Automatic focusing device
JPH07287162A (en) Image input device with automatic focus adjusting means
US10911660B2 (en) Control apparatus, imaging apparatus, control method, and storage medium
JPH05145827A (en) Automatic focusing controller
EP0390091B1 (en) Automatic focus adjusting device
JPH07143388A (en) Video camera
JP3428663B2 (en) Automatic focusing device
JPH0614245A (en) Video camera
JP2912649B2 (en) Automatic focusing device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070925

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080925

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees