JP3595558B2 - Camera and automatic focusing device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、合焦,非合焦によって変化する映像信号の情報に基づき自動的に焦点調節を行うカメラ及び自動焦点調節装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、カメラの小型,軽量化にともない、レンズ部や自動焦点調節部が占める体積,重量は急速に減少しつつある。
【0003】
テレビジョンカメラとビデオテープレコーダとが一体化した「VTR一体型カメラ」では、そのカメラ部において、レンズ等を含む光学系を通過した光信号を撮影素子で電気信号に変換し、これをテープレコーダに記録するとともに、自動焦点調節(以下「AF」ともいう。)にも適用することにより、部品を兼用し、体積,重量を削減することが一般的になってきている。
【0004】
図13は上記VTR一体型カメラ10の光学系を説明する図面であって、101は焦点調節を行う第1のレンズ群(以下「フォーカスレンズ」ともいう。)、102は変倍を行う第2のレンズ群(以下「ズームレンズ」ともいう。)、103はズームレンズ102の移動に伴って変化する焦点面の移動を補正する第3のレンズ群、104は絞り、105は光学像を撮像面106に正確に結像させる為の第4のレンズ群である。撮像面106で受光された光学像情報は、電気信号である映像信号に変換される。第1のレンズ群101は、光軸Lと平行に移動して、ある被写体に対して撮像面106上に像を結ぶ。撮像面106の出力として得られる映像信号は、上記被写体に対して光学系が合焦状態に近づけば近づくほど、高い周波数成分を持つことが一般的に知られている。この映像信号の高周波成分は焦点電圧FVに換算できる。この焦点電圧FVの変化状態を図9に示す。
【0005】
図9において、801は焦点電圧FVの変化曲線、802,803はそれぞれ第1のレンズ群101の非合焦状態から合焦状態に至るまでの焦点電圧FVの動きを表す矢印である。焦点電圧FVは合焦点Pfで最大となり、そのほかの点では低い値を示す。特に大きくぼけてしまった状態(合焦点Pfから最も遠い点Po)では、焦点電圧FVが最低の値となり、かつ、第1のレンズ群101が移動しても、焦点電圧FVの値がほとんど変化しなくなってしまう。
【0006】
焦点電圧FVを変化させる方法(矢印802,803)について、図14を用いて説明する。同図は、山登りのAF制御と称せられている方法を説明するものであり、本説明においては、上記レンズ群101乃至103,105がマイクロコンピュータなどの制御素子によって制御され、フォーカスレンズ101が非合焦状態の位置にあることから制御が開始されることを前提として説明する。
【0007】
図14において、S901はこの制御プログラムの実行を開始するステップ、S902はフォーカスレンズ101を任意の向きに移動させるプログラムの実行、S903はフォーカスレンズ101の移動に伴って焦点電圧FVが低下したかどうかを判別するプログラムの実行、S904はフォーカスレンズ101を駆動するアクチュエータを反転させるプログラムの実行、S905は前記ステップS902乃至S904に至る経過において、フォーカスレンズ101が合焦点に到達する為のフォーカスレンズ101の移動方向を決定するプログラムの実行、S906は前記ステップS905で選択された向きにフォーカスレンズ101を移動させるプログラムの実行、S907は焦点電圧FVが上昇したかどうかを判別するプログラムの実行、S908は焦点電圧FVの変化が少なくなったか或いはほとんどなくなったことを検出するプログラムの実行、S909はフォーカスレンズ101が合焦点Pfに至ったと判断し、フォーカスレンズ101の動きを停止するプログラムの実行、S910はプログラムの実行が終了したことを示すステップである。
【0008】
図14に示すフローチャートのプログラムの実行が開始されると(S901)、まずフォーカスレンズ101を任意の方向に移動する(S902)。この移動の結果、ステップS903にて焦点電圧FVが低下していると判断されれば(Yes)、フォーカスレンズ101は合焦点Pfとは逆の向きに移動しているので、フォーカスレンズ101の向きを反転させて(S904)、再び焦点電圧FVの確認を行う(S903)。また、前記ステップS903で焦点電圧FVが低下していなければ(No)、これをフォーカスレンズ101が合焦点Pfに近づく向きとして移動方向を決定し(S905)、フォーカスレンズ101を移動させる(S906)。
【0009】
フォーカスレンズ101を移動させながら、焦点電圧FVが上昇することを確認する(S907)。この状態が図9に示す矢印802の状態である。
【0010】
この後、フォーカスレンズ101が合焦点Pfを通過すると、曲線801の頂点付近の平坦部に一旦達し、前記ステップS907にて焦点電圧FVが上昇していないと判断される(No)。更にフォーカスレンズ101が移動を継続すると、図9に示す矢印803の焦点電圧FVの動きに示される通り、焦点電圧FVが低下し始める。これを検出し(S903)、低下が認められれば(Yes)、フォーカスレンズ101を駆動しているアクチュエータを反転させる(S904)。反転して、フォーカスレンズ101が前述の曲線801の頂点に到達すると、ステップS908にて焦点電圧FVの変化が小さくなるか、或いはなくなるのを検出して(Yes)、この点を合焦点Pfと判別し、フォーカスレンズ101を停止する(S909)。
【0011】
以上、図14で説明した方法は、映像信号を用いてAFを行う場合の基本方式である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例では、取り込んだ過去の1つの焦点電圧FVと現在の焦点電圧FVとの差によってのみ、合焦,非合焦の判別と合焦点Pfの方向の割り出しを行っているので、情報量が少なく、次のような欠点があった。
【0013】
(1) フォーカスレンズ101の駆動方向や合焦,非合焦判断を誤る可能性が高
い。
【0014】
(2) 上記(1) の欠点を補う為に、付随するプログラムが多くなって全体的に制
御が複雑化する。
【0015】
(3) AFに関する現象の予測が立てにくく、制御における不確実性が高い。
【0016】
(4) 焦点電圧FVは合焦に至る途中で著しい変化を示すものの、合焦,大ぼけの両方で焦点電圧FVは変化がなくなるので、過去複数の焦点電圧FVの変化を監視して変化の傾向を把握しても、合焦か大ぼけかの判断ができない。そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、合焦か大ぼけかの判断を行うことができて正確かつ容易に自動焦点調節可能なカメラ及び自動焦点調節装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項1に係るカメラは、焦点調節用レンズを動かしながら当該焦点調節用レンズを含む光学系を通過した光学像を電気信号に変換する変換手段と、前記電気信号の高域成分値を繰り返しサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段により繰り返しサンプリングすることにより得られた複数の高域成分値について、隣り合う高域成分値の差を複数記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数の前記差を所定複数毎にブロック単位とするとともに当該ブロック毎に前記差の正負の符号の数について多数決または平均をとる演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づいてブロック内の前記差の正負の符号の数がほぼ同じであっても、前記高域成分値の絶対値が所定値より小さい場合は合焦状態にないとして前記焦点調節用レンズを用いて焦点調節動作を継続し、一方前記高域成分値の絶対値が所定値より大きい場合は合焦状態にあるとして前記焦点調節用レンズを用いて合焦状態を維持するよう制御する制御手段とを有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明の請求項3に係る自動焦点調節装置は、焦点調節用レンズの移動に伴う焦点状態に応じた焦点電圧を繰り返しサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段により繰り返しサンプリングすることにより得られた複数の焦点電圧について、隣り合う焦点電圧の差を複数記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数の前記差を所定複数毎にブロック単位とするとともに当該ブロック毎に前記差の正負の符号の数について多数決または平均をとる演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づいてブロック内の前記差の正負の符号の数がほぼ同じであっても、前記焦点電圧が所定値より小さい場合は合焦状態にないとして前記焦点用レンズを用いて焦点調節動作を継続し、一方前記焦点電圧が所定値より大きい場合は合焦状態にあるとして前記焦点調節用レンズを用いて合焦状態を維持するよう制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【0021】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0022】
図1は本発明の第1の実施例のカメラ100aの要部構成図である。本カメラ100aは、図13に示す従来のカメラ10と同様の焦点調節用レンズとしてのフォーカスレンズ101,ズームレンズ102,第3のレンズ群103,絞り104,第4のレンズ群105及び変換手段としての撮像面106と、ズームレンズ102,第3のレンズ群103を連動させる為のカム環107と、フォーカスレンズ101,カム環107,絞り104をそれぞれを移動させるレンズ移動手段としてのアクチュエータ108,109,110と、フォーカスレンズ101,カム環107,絞り104のそれぞれの移動量を検出し、電気信号に変換して後述するシステムコントローラ300aに伝達する位置エンコーダ111,112,113と、アクチェータ108,109をそれぞれ駆動する為のドライバ114,115と、撮像面106からの映像信号を増幅する増幅器116と、公知の自動絞り調節部117と、増幅器116を介して出力された撮像面106からの映像信号から高周波成分のみ取り出して後述するシステムコントローラ300aに出力するサンプリング手段としてのハイパスフィルタ118と、このカメラ100a各部の制御を司るシステムコントローラ300a等により概略構成されている。
【0023】
前記自動絞り調節部117は、撮像面106から増幅器116を経て出力された信号レベルに応じて絞り104をアクチュエータ110を介して自動的に開閉するものである。
【0024】
前記システムコントローラ300aは、焦点電圧絶対値メモリ301と、焦点電圧差メモリ302と、閾値メモリ303と、プログラムメモリ304aと、演算制御部305aとを有している。焦点電圧絶対値メモリ301,焦点電圧差メモリ302及び閾値メモリ303は、例えばRAMにより構成される。
【0025】
前記焦点電圧絶対値メモリ301は、図2に示すように、連続する過去20の垂直同期期間(20Vsync)の焦点電圧の絶対値Voのデータ201を記憶するものである。すなわち、ハイパスフィルタ118からシステムコントローラ300aに焦点電圧の絶対値Voの信号が取り込まれると、演算制御部305aの制御の下に、その絶対値Voの信号はコントローラ300a内でA/D変換され、垂直同期信号に同期して焦点電圧絶対値メモリ301内のデータ(焦点電圧の絶対値Vo)を1つづつシフトさせ、最新のデータを記憶するようにしている。なお図2中、203は、システムコントローラ300aによるAF制御によりフォーカスレンズ101が被写体に対して合焦に近づいている領域であり、204は前記フォーカスレンズ101が合焦領域内に存在することを示す領域である。
【0026】
前記焦点電圧差メモリ302は、図2に示すように、焦点電圧絶対値メモリ301に記憶した20個の焦点電圧値の絶対値Voのデータ201について、演算制御部305aにより検出された隣り合うデータの差を取った電圧差ΔFVのデータ202を記憶するものである。
【0027】
前記閾値メモリ303は、図9に示すように、焦点電圧FVの閾値Vsを予め記憶するものである。
【0028】
前記プログラムメモリ304aには、前記図14のステップS901乃至S905を実行するためのプログラムと、後述する図4に示すフローチャートの内容を実行するためのプログラム等が記憶されている。
【0029】
前記システムコントローラ300aは、位置エンコーダ111,112,113からの位置情報に基づき、被写界深度や敏感度などの光学条件を把握し、例えばフォーカスレンズ101の駆動速度を加減するなど該条件に適したAF制御を実行し、前記焦点電圧絶対値メモリ301,焦点電圧差メモリ302に格納されたデータを基に合焦,非合焦の判断を行い、非合焦であればこれを合焦状態にすべくシステムコントローラ300aからドライバ114を介してアクチュエータ108に駆動命令を伝達し、これによりフォーカスレンズ101を移動させ、焦点調節を実行するものである。また、システムコントローラ300aの演算制御部305aは、図3に示すように、電圧差ΔFVのデータ202の正負のパターン▲1▼乃至▲4▼により、合焦,非合焦の判断をするものである。演算制御部305aは、例えば▲1▼のように、焦点電圧差ΔFVがほとんど正の値であった場合は、フォーカスレンズ101が現在は合焦に向かっている領域203にあると判別する。また、▲2▼のように、焦点電圧差ΔFVがほとんど正の値であった後、途中からほとんど負の値となった場合は、その変化点の付近に合焦点Pfが存在し、現在はすでにそれを通過してしまったと判別する。また、▲3▼のように、焦点電圧差ΔFVがほとんど負の値であった場合は、合焦とは反対の方向に移動していると判別する。更に、▲4▼のように、焦点電圧差ΔFVが正と負の値が一定せずに現れた場合は、その状態が合焦か或いはまったく焦点電圧差ΔFVが現れないほど大ぼけの状態(図9の曲線801の裾野の部分にフォーカスレンズ101が存在する状態)であると判別する。また、システムコントローラ300aは、公知の方法により変倍動作を実行するものである。すなわち、図示しない変倍スイッチによって動作の実行,停止及び変倍の方向が選択されると、システムコントローラ300aは、駆動命令をドライバ115を介してアクチュエータ109に伝達する。これによりカム環107が回転し、第2,第3のレンズ群102,103が連動して移動することにより変倍動作を実行する。
【0030】
次に上記構成の第1の実施例のカメラ100aのシステムコントローラ300aによるAF制御について図4のフローチャートをも参照して説明する。
【0031】
まず演算制御部305aは、前記図14のステップS902乃至S905で説明した通り、プログラムメモリ304aからステップS902乃至S905のプログラムを読み出してそれを実行する(S901)。演算制御部305aは、ドライバ114を介してアクチェータ108に制御信号を送り、フォーカスレンズ101を任意の方向に移動する。次に演算制御部305aは、焦点電圧FVが低下したかどうかを判別し(S903)。フォーカスレンズ101の駆動方向を決定する(S905)。この方向にフォーカスレンズ101を移動し続けると、焦点電圧FVは次第に上昇する。この様子が図2に示すように、データ201の領域203に対応する部分に示されている。従ってデータ202に示した焦点電圧差ΔFVも、領域203に相当する領域では正の値となる。フォーカスレンズ101がそのままの向きに駆動を続けると、やがて撮像面106上に投影される被写体像は合焦とみなされる合焦領域204に入る。公知のように、この合焦とみなされる状態となるフォーカスレンズ101の存在領域は、焦点敏感度や被写界深度に応じて変化し、この幅の中であればフォーカスレンズ101がどこにあってもすべて合焦と判断される。従って、合焦領域204では、焦点電圧の絶対値Voのデータ201はほとんど変化せず、また差ΔFVのデータ202の値も絶対値が小さくなり、正負の符号がほぼ均等に混在する図3に示すパターン▲4▼の状態になる。更に、図9から明らかなように、領域203から領域204に変化する領域では、焦点電圧FVの増加率が低下するので、焦点電圧差ΔFVの絶対値も次第に小さくなる。
【0032】
次に図3の▲4▼の状態となった場合について説明する。演算制御部305aは、プログラムメモリ304aから図4に示すフローチャートのプログラムを読み出してそれを実行する(S401)。システムコントローラ300aの演算制御部305aは、現在の焦点状態が図3の▲4▼の状態であるかどうかを判別する(S402)。▲4▼の状態でないと判断した場合は(No)、焦点調節を継続する(S405)。演算制御部305aは、前記ステップS402で▲4▼の状態であると判断すると(Yes)、その時の焦点電圧または垂直同期期間の記憶値の絶対値Voが閾値メモリ303に予め記憶する閾値Vsを越えているかどうかの判別を行う(S403)。▲4▼の状態となるのは図9の曲線において頂点(合焦)か裾野(大ぼけ)かのどちらかであるから、前記閾値Vsとの比較においてこれを分類するのが容易となる。演算制御部305aは、前記ステップS403で入力された焦点電圧の絶対値Voが閾値Vsより大きいと判断した場合は(Yes)、これを合焦とみなし、フォーカスレンズ101を停止する(S404)。また、前記ステップS403で閾値Vsより小さいと判断した場合は(No)、焦点調節動作を継続して実行する(S405)。
【0033】
このように構成された上記第1の実施例のカメラ100aによれば、焦点電圧差ΔFVのデータ202の正負のパターン▲1▼乃至▲4▼によりフォーカスレンズ101の駆動方向や合焦,非合焦判断を行っているので状態を誤ることなく焦点調節を行える。
【0034】
また比較的多くの情報量である過去複数の焦点電圧の絶対値Vo,差ΔFVを記憶するようにしているので、その変化を観察することにより、容易に焦点電圧FVの状態を推論することができるため、その結果に誤りが少なく、仮に誤っても、過去の情報を用いてこれを補正することが、従来に比べ容易になる。
【0035】
また、図3のような推論を立てることにより、今後発生する現象においても予測が立てやすくなる。更に、この方式によれば、焦点電圧の絶対値VoをAF制御に直接用いないので、例えば、被写体が急に測定範囲から逸脱して図11に示すように焦点電圧FVが急落しても、これを無視して焦点電圧FVの増加の傾斜のみを追跡するので、これまで見られたような誤動作を生じにくい。
【0036】
更に以上の処理を行うことにより、焦点電圧差ΔFVのデータ202の内容が図3の▲4▼の状態であっても合焦か大ぼけかの判断ができるので、状態を誤ることなく焦点調節を行えるようになる。このため付随するプログラムが少なくて済み、全体的な制御を簡素化できる。
【0037】
図5は本発明の第2の実施例のカメラ100bのシステムコントローラ300bの概略構成図である。第2の実施例のカメラ100bは、システムコントローラ300bを除き図1に示す第1の実施例のカメラ100aと同様に構成されている。図5に示すシステムコントローラ300bは、第1の実施例カメラ100aと同様の焦点電圧絶対値メモリ301,焦点電圧差メモリ302及び閾値メモリ303と、その他にプログラムメモリ304bと、演算制御部305bとを有している。
【0038】
前記プログラムメモリ304bには、演算制御部305bによるAF制御を実行するためのプログラム等が記憶されている。
【0039】
前記演算制御部305bは、図6に示すように、前記合焦に近づいている領域203に対応する焦点電圧の絶対値Voの隣り合う差データ201をいくつかのブロックに分け、各ブロックごとに絶対値Voの電圧差ΔFVの正負の符号の数について多数決または平均をとり、ブロック501のように正の符号の数が十分多ければ、そのブロック501全体を正として扱う。また、ブロック504のようにほぼ同じ数だけ各符号が存在すれば、図3に示すパターン(4)の状態と判断するものである。
【0040】
このように構成された上記第2の実施例カメラ100bによれば、以下の効果を奏する。例えばノイズや被写体の急激な変化によって、本来焦点距離が連続して増加している部分であっても所々減少を示す符号が合焦に向かう領域203内に現れることがある。また、その逆に減少傾向にある部分において増加を示す正の符号が現れることもある。これらの現象は、合焦途上であっても、合焦又は大ぼけを誤認する可能性を与えるものでAF制御機能によって好ましくない。しかしながら以上のような処理を行うことにより、フォーカシング中にノイズや急激な被写体の変化があっても、これに直接影響を受けることなく、良好なAFを行うことができる。
【0041】
図7は本発明の第3の実施例のカメラ100cのシステムコントローラ300cの概略構成図である。第3の実施例のカメラ100cは、システムコントローラ300cを除き図1に示す第1の実施例のカメラ100aと同様に構成されている。図7に示すシステムコントローラ300cは、第1の実施例カメラ100aと同様の焦点電圧絶対値メモリ301,焦点電圧差メモリ302,及び閾値メモリ303と、その他にプログラムメモリ304cと、演算制御部305cと、計算方式メモリ306とを有している。
【0042】
前記計算方式メモリ306には、ΔFVnとしてΔFVn−1から重み付けの為の係数Kを差し引く計算方式F1と、ΔFVnとして−1を代入するための計算方式F2と、ΔFVnとして+1を代入するための計算方式F3と、ΔFVnとしてΔFVn−1に重み付けの為の係数Kを加える計算方式式F4とを予め記憶している。
【0043】
前記プログラムメモリ304cには、後述する図8に示すフローチャートの内容を実行するためのプログラム等が記憶されている。
【0044】
前記演算制御部305cは、図8に示すフローチャートにおける種々の演算を行うものである。すなわち、演算制御部305cは、現在の焦点電圧FVと一つ前の焦点電圧FVの差を計算したΔFVnの正負の符号と、一つ前の焦点距離の差ΔFVn−1の正負の符号とにより種々の演算(S605乃至S607)を行う。
【0045】
次に上記構成の第3の実施例のカメラ100cのシステムコントローラ300cによるAF制御について図8に示すフローチャートに従って説明する。
【0046】
プログラムの実行が開始されると(S601)、演算制御部305cは、ΔFVnの計算を行う(S602)。次に演算制御部305cは、ΔFVnの正負判別と(S603)、焦点電圧Vの差ΔFVn−1の正負判別とを行い(S604,S605)、その正負結果により、それぞれΔFVnの計算方法を選択する(S607乃至S610)。
【0047】
2回続けて負となった場合は、演算制御部305cは、計算方式メモリ306から計算方式F1を読み出して計算し、その値をΔFVnとして計算メモリ306に入力する(S607)。負の次に正となった場合は、計算方式メモリ306から計算方式F2を読み出して計算し、その値をΔFVnとして計算メモリ306に入力する(S608)。同様に、正の次に負となった場合は、計算方式F3により計算した値をΔFVnとして計算メモリ306に入力する(S609)。2回続けて正となった場合は、計算方式F4により計算した値をΔFVnとして計算メモリ306に入力し(S610)、プログラムの実行を終了する(S611)。
【0048】
図8より明らかなように、同じ符号が3回続けば、重み付けされた数値が更に大きくなる。
【0049】
このように構成された上記第3の実施例カメラ100cによれば、焦点電圧Vの差の符号に対して以上の処理を行ったうえで、前記図6に示す実施例で説明したような平均計算やブロック分けを行えば、例えば焦点電圧FVが全体的に上昇している中でいくつかの減少の傾向が現れても、上昇している重み付けのほうが優先して、誤差要因である減少傾向が無視される。図10に示すように撮影画面1001中の測距枠1002内に高輝度被写体1003と人物1004とが入っている状態(比較的ワイド側で撮影)から、図11に示すように人物1004のみが測距枠1002内に入った状態(比較的テレ側で撮影)に変倍動作すると、焦点電圧FVは図12に示すように急落する。このような現象が生じても、処理を混乱せずに正確なAF制御を継続することが可能になる。
【0050】
また図6のブロック502とブロック504の如く正負の符号の数が近似している場合に、第2の実施例では合焦と判断しやすくなるが、本第3の実施例では、連続して同一の符号が現れる場合とそうでない場合とで、重み付けを変えて判別するようにしているので、合焦,非合焦の判別をより正確に行うことができる。
【0051】
なお、本発明は上記実施例に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施可能である。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、合焦か大ぼけかの判断も可能となり、自動焦点調節を正確かつ容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のカメラの要部構成図である。
【図2】図1に示すカメラの作用を示す図である。
【図3】図1に示すカメラの作用を示す図である。
【図4】図1に示すカメラの作用を示すフローチャートである。
【図5】本発明の第2の実施例のカメラのシステムコントローラの概略構成図である。
【図6】図5に示すカメラの作用を示す図である。
【図7】本発明の第3の実施例のカメラのシステムコントローラの概略構成図である。
【図8】図7に示すシステムコントローラの作用を示すフロチャートである。
【図9】焦点電圧の変化曲線図である。
【図10】撮影画面例を示す図である。
【図11】撮影画面例を示す図である。
【図12】焦点電圧が急落した例を示す図である。
【図13】従来のカメラの光学系を示す図である。
【図14】従来のカメラの作用を示すフローチャートである。
【符号の説明】
100a カメラ
101 フォーカスレンズ(焦点調節用レンズ)
106 撮像面(変換手段)
108 アクチェータ(レンズ移動手段)
118 ハイパスフィルタ(サンプリング手段)
301 焦点電圧絶対値メモリ(高域成分値記憶手段)
302 焦点電圧差メモリ
305a 演算制御部(制御手段)
FV 焦点電圧
ΔFV 焦点電圧差[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a camera that automatically adjusts the focus based on information of a video signal that changes according to focus and defocus. And automatic focus adjustment device It is about.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as cameras have become smaller and lighter, the volume and weight occupied by a lens unit and an automatic focusing unit have been rapidly decreasing.
[0003]
In a "VTR integrated camera" in which a television camera and a video tape recorder are integrated, an optical signal that has passed through an optical system including a lens and the like is converted into an electric signal by a photographing element in the camera section, and this is converted into a tape recorder. It is becoming common to reduce the volume and weight by also using the parts as well as recording the images in an automatic focus adjustment (hereinafter also referred to as “AF”).
[0004]
FIG. 13 is a view for explaining an optical system of the VTR-integrated
[0005]
In FIG. 9, reference numeral 801 denotes a change curve of the focus voltage FV, and
[0006]
A method of changing the focus voltage FV (
[0007]
In FIG. 14, S901 is a step for starting the execution of this control program, S902 is an execution of a program for moving the
[0008]
When the execution of the program of the flowchart shown in FIG. 14 is started (S901), first, the
[0009]
It is confirmed that the focus voltage FV increases while moving the focus lens 101 (S907). This state is the state of
[0010]
Thereafter, when the
[0011]
As described above, the method described with reference to FIG. 14 is a basic method for performing AF using a video signal.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, the discrimination between in-focus and out-of-focus and the direction of the in-focus point Pf are performed only by the difference between the acquired one of the past focus voltages FV and the current focus voltage FV. The amount was small and there were the following disadvantages.
[0013]
(1) There is a high possibility that the driving direction of the
No.
[0014]
(2) In order to compensate for the disadvantage of (1) above, the number of accompanying programs is
Control becomes complicated.
[0015]
(3) It is difficult to predict a phenomenon related to AF, and the uncertainty in control is high.
[0016]
(4) Although the focus voltage FV shows a remarkable change on the way to focusing, the focus voltage FV does not change during both focusing and blurring. Even if the tendency is grasped, it cannot be determined whether the subject is in focus or out of focus. Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of determining whether the subject is in focus or a large blur, and which is capable of accurately and easily performing automatic focus adjustment. And automatic focus adjustment device The purpose is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a camera according to
Further, in order to achieve the above object, the automatic focusing apparatus according to
[0021]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a camera 100a according to a first embodiment of the present invention. This camera 100a has a
[0023]
The automatic aperture adjuster 117 automatically opens and closes the
[0024]
The system controller 300a includes a focus voltage
[0025]
As shown in FIG. 2, the focus voltage
[0026]
As shown in FIG. 2, the focus
[0027]
As shown in FIG. 9, the
[0028]
The program memory 304a stores a program for executing steps S901 to S905 in FIG. 14, a program for executing the contents of a flowchart shown in FIG. 4 described later, and the like.
[0029]
The system controller 300a grasps optical conditions such as depth of field and sensitivity based on the position information from the position encoders 111, 112, and 113, and is suitable for the conditions such as increasing or decreasing the driving speed of the
[0030]
Next, AF control by the system controller 300a of the camera 100a according to the first embodiment having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0031]
First, the arithmetic control unit 305a reads the program of steps S902 to S905 from the program memory 304a and executes it, as described in steps S902 to S905 of FIG. 14 (S901). The arithmetic control unit 305a sends a control signal to the
[0032]
Next, the case where the state of (4) in FIG. 3 is set will be described. The arithmetic control unit 305a reads out the program of the flowchart shown in FIG. 4 from the program memory 304a and executes it (S401). The arithmetic and control unit 305a of the system controller 300a determines whether the current focus state is the state of (4) in FIG. 3 (S402). If it is determined that the state is not the state of (4) (No), the focus adjustment is continued (S405). When the arithmetic control unit 305a determines in the step S402 that the state is {circle around (4)} (Yes), the absolute value Vo of the focus voltage or the stored value of the vertical synchronization period at that time is set to the threshold Vs stored in the
[0033]
According to the camera 100a of the first embodiment configured as described above, the driving direction of the
[0034]
Further, since the absolute values Vo and the difference ΔFV of a plurality of past focus voltages, which are relatively large amounts of information, are stored, it is possible to easily infer the state of the focus voltage FV by observing the change. As a result, there are few errors in the result, and even if an error is made, it is easier to correct the error by using past information as compared with the related art.
[0035]
Further, by making an inference as shown in FIG. 3, it becomes easier to make predictions for phenomena that will occur in the future. Further, according to this method, since the absolute value Vo of the focus voltage is not directly used for the AF control, for example, even if the focus voltage FV suddenly drops as shown in FIG. Since this is ignored and only the slope of the increase of the focus voltage FV is tracked, a malfunction as seen so far is unlikely to occur.
[0036]
Further, by performing the above processing, even if the content of the
[0037]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a
[0038]
The program memory 304b stores a program and the like for executing the AF control by the
[0039]
As shown in FIG. 6, the
[0040]
According to the
[0041]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a system controller 300c of the
[0042]
In the
[0043]
The program memory 304c stores a program for executing the contents of a flowchart shown in FIG.
[0044]
The
[0045]
Next, AF control by the system controller 300c of the
[0046]
When the execution of the program is started (S601), the
[0047]
If the value is negative twice in succession, the
[0048]
As is clear from FIG. 8, if the same code continues three times, the weighted numerical value becomes larger.
[0049]
According to the
[0050]
In the case where the numbers of the positive and negative signs are similar as in the
[0051]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the scope of the invention.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, it is also possible to determine whether the subject is in focus or a large blur, Auto focus Accurate and easy Can do Possible Becomes .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a camera according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the operation of the camera shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an operation of the camera shown in FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the camera shown in FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a system controller of a camera according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the operation of the camera shown in FIG.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a system controller of a camera according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the system controller shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a change curve diagram of a focal voltage.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a shooting screen.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a shooting screen.
FIG. 12 is a diagram showing an example in which a focal voltage has dropped sharply.
FIG. 13 is a diagram showing an optical system of a conventional camera.
FIG. 14 is a flowchart showing the operation of a conventional camera.
[Explanation of symbols]
100a camera
101 Focus lens (focus adjustment lens)
106 imaging surface (conversion means)
108 Actuator (lens moving means)
118 high-pass filter (sampling means)
301 Focus voltage absolute value memory (high frequency component value storage means)
302 Focus voltage difference memory
305a arithmetic control unit (control means)
FV Focus voltage
ΔFV Focal voltage difference
Claims (3)
前記電気信号の高域成分値を繰り返しサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により繰り返しサンプリングすることにより得られた複数の高域成分値について、隣り合う高域成分値の差を複数記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された複数の前記差を所定複数毎にブロック単位とするとともに当該ブロック毎に前記差の正負の符号の数について多数決または平均をとる演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づいてブロック内の前記差の正負の符号の数がほぼ同じであっても、前記高域成分値の絶対値が所定値より小さい場合は合焦状態にないとして前記焦点調節用レンズを用いて焦点調節動作を継続し、一方前記高域成分値の絶対値が所定値より大きい場合は合焦状態にあるとして前記焦点調節用レンズを用いて合焦状態を維持するよう制御する制御手段と
を有することを特徴とするカメラ。A conversion unit that converts an optical image that has passed through an optical system including the focus adjustment lens into an electric signal while moving the focus adjustment lens,
Sampling means for repeatedly sampling the high-frequency component value of the electric signal,
For a plurality of high frequency component values obtained by repeatedly sampling by the sampling means, storage means for storing a plurality of differences between adjacent high frequency component values ,
Calculating means for taking a majority vote or average for the number of positive or negative sign of the difference for each said block with the said storage means remembers the block unit plurality of said differences into a predetermined plurality of each,
Even if the number of positive and negative signs of the difference in the block is substantially the same based on the calculation result of the calculation means, if the absolute value of the high-frequency component value is smaller than a predetermined value, it is determined that the object is not in focus. The focus adjustment operation is continued by using the focus adjustment lens, while if the absolute value of the high frequency component value is larger than a predetermined value, it is determined to be in focus and the focus is maintained by using the focus adjustment lens. And a control means for performing such control.
前記サンプリング手段により繰り返しサンプリングすることにより得られた複数の焦点電圧について、隣り合う焦点電圧の差を複数記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された複数の前記差を所定複数毎にブロック単位とするとともに当該ブロック毎に前記差の正負の符号の数について多数決または平均をとる演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づいてブロック内の前記差の正負の符号の数がほぼ同じであっても、前記焦点電圧が所定値より小さい場合は合焦状態にないとして前記焦点用レンズを用いて焦点調節動作を継続し、一方前記焦点電圧が所定値より大きい場合は合焦状態にあるとして前記焦点調節用レンズを用いて合焦状態を維持するよう制御する制御手段と
を有することを特徴とする自動焦点調節装置。Sampling means for repeatedly sampling a focus voltage according to a focus state accompanying movement of the focus adjustment lens,
For a plurality of focus voltages obtained by repeatedly sampling by the sampling means, storage means for storing a plurality of differences between adjacent focus voltages ,
Arithmetic means for taking a majority or an average of the number of positive and negative signs of the difference for each block, with the plurality of differences stored in the storage means being in units of blocks for each predetermined plurality,
Even if the numbers of the positive and negative signs of the difference in the block are substantially the same based on the calculation result of the calculation means, if the focus voltage is smaller than a predetermined value, it is determined that the lens is not in focus and the focus lens is used. Control means for controlling the focus adjustment operation to be continued while the focus voltage is larger than a predetermined value, and controlling to maintain the focus state using the focus adjustment lens when the focus voltage is larger than a predetermined value. Automatic focusing device.
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