JPH01307374A - Automatic focus matching device - Google Patents

Automatic focus matching device

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JPH01307374A
JPH01307374A JP63139646A JP13964688A JPH01307374A JP H01307374 A JPH01307374 A JP H01307374A JP 63139646 A JP63139646 A JP 63139646A JP 13964688 A JP13964688 A JP 13964688A JP H01307374 A JPH01307374 A JP H01307374A
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JP
Japan
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digital filter
evaluation function
control
circuit
focus
Prior art date
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Pending
Application number
JP63139646A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Minobe
正 美濃部
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make high sensitivity compatible with high accuracy by switching a pass band characteristic of a digital filter automatically by a signal generated from a control circuit. CONSTITUTION:A control circuit 54 sets the pass band of a digital filter 62 comparatively low if the focus is largely deviated from the focal point and the evaluation function of the system from the digital filter 52 reaching a detection circuit 53 in this state is used to control the automatic focus matching device and a control signal is generated so as to increase the pass band of the digital filter 52 gradually as the focusing is approached. As the focusing approaches the focal point, the pass band frequency of the digital filter 52 is increased and the device controls the system such that the final focusing is reached by using the evaluation function of the system reaching the detection circuit 53 from the digital filter 52 whose pass band frequency is highest near the focal point finally. Thus, high sensitivity and high accuracy are made compatible.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、たとえばビデオカメラにおいて焦点を自動
的に最適位置に調整する場合に好適な自動焦点整合装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an automatic focusing device suitable for automatically adjusting the focus to the optimum position in, for example, a video camera.

[従来の技術] 第3図は、たとえば特公昭39−5265号公報に示さ
れた従来の自動焦点整合装置の構成を示ずフ【1ツク図
であり、同図において、(+)はレンズ、(2)は上記
レンズ(1)を通して撮像面に結像している被写体像の
光を受光し’llill呼気変換する撮像素f−1(3
)は上記撮像素子(2)の信号をビデオ信号(1!4度
信号)に変換する信号処理回路、(8)はこのビデオ信
号を微分する微分回路、(9)は同しくビデオ信号を積
分する積分回路、(lO)は1−記微分回路(8)の出
力−積分回路(9)の出力を求めその差を評価関数とし
て評価関数か最大となるように制御信号を出力する制御
回路、(6)はこの制御回路(lO)から出力される制
御信号によってモータ(7)を駆動するモータ駆動回路
、(7)はモータで、上記レンズ(+)を駆動する。
[Prior Art] Fig. 3 is a diagram showing the configuration of a conventional automatic focusing device disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 39-5265. , (2) is an image sensor f-1 (3
) is a signal processing circuit that converts the signal of the image sensor (2) into a video signal (1!4 degree signal), (8) is a differentiation circuit that differentiates this video signal, and (9) is a signal processing circuit that also integrates the video signal. A control circuit that calculates the output of the differential circuit (8) - the output of the integral circuit (9), uses the difference as an evaluation function, and outputs a control signal so as to maximize the evaluation function. (6) is a motor drive circuit that drives the motor (7) in response to a control signal output from this control circuit (lO), and (7) is a motor that drives the lens (+).

つぎに、−に記構成の動作について説明する。Next, the operation of the configuration described in - will be explained.

レンズは一般に空間周波数に対して低域通il!S特性
を4i シており、レンズの分解能よりも細かい空開局
波数成分はレンズを通過しない、また、レンズ系か合焦
していない状態ての空間周波数に対する通過帯域は、さ
らに狭い低域通過特性を示すことか知られている。
Lenses are generally transparent to low spatial frequencies! It has a 4i S characteristic, and the sky open wave number component finer than the resolution of the lens does not pass through the lens, and the passband for spatial frequencies when the lens system is not in focus has an even narrower low-pass characteristic. It is known to show.

レンズ(+)を通して入射した光は撮像素子(2)によ
って゛心気信号に変換され、さらに信号処理回路(3)
によってビデオ信号に変換される。レンズ系か合焦し゛
(いない場合、レンズ(+)の空間周波数に対する狭い
低域通過特性に対応して、このビデオ信号も帯域の制限
を受は低域通過特性を示す。したかって、どチオ信号中
の高周波成分の大小はレンズ系の合焦の程度できまり、
高周波成分か大きいほど合焦状態に近いことを示してい
るのて、この高周波成分の大きさを合焦のat価価数数
することかできる。
The light incident through the lens (+) is converted into an hypochondriacal signal by the image sensor (2), and then sent to the signal processing circuit (3).
is converted into a video signal by Corresponding to the narrow low-pass characteristic of the lens (+) with respect to spatial frequencies, if the lens system is not in focus, this video signal will also be band-limited and exhibit a low-pass characteristic. The magnitude of high frequency components in the signal is determined by the degree of focus of the lens system.
Since the larger the high frequency component is, the closer to the in-focus state it is, so the magnitude of this high frequency component can be expressed as the in-focus valence.

・方、微分回路(8)の出方レベルはビデオ信号中の高
周波成分に応して大小に変化するか、植分回路(9)の
出力レベルはビデオ信号中の高周波成分の大きさに依存
せず一定となるので、微分回路(8)の出力−積分回路
(9)の出方の差はビデオ信号−中の高1.1,1波成
分の大きさに対応する値となり、したかって、この差値
は合焦の程度を示すat価価数数考えられる。
・On the other hand, the output level of the differentiating circuit (8) changes in size depending on the high frequency components in the video signal, or the output level of the differentiating circuit (9) depends on the magnitude of the high frequency components in the video signal. Therefore, the difference between the output of the differentiating circuit (8) and the output of the integrating circuit (9) is a value corresponding to the magnitude of the high 1.1,1 wave component in the video signal. , this difference value can be considered as an at valence number indicating the degree of focus.

制御回路(10)は上記評価関数か最大となるようにレ
ンズ系を調節して装置を合焦に導くものであり、この制
御動作について詳しく説明する。
The control circuit (10) adjusts the lens system so that the above-mentioned evaluation function is maximized to bring the device into focus, and this control operation will be described in detail.

いま、モータ(7)が回転してレンズ(1)を一方向に
移動させている場合の評価関数か、レンズ(1)の移動
にともなって増加していれば、レンズ系は合焦に近づい
ていることてあり、この場合は、制御回路(■0)から
モータ駆動回路(6)に対して同一方向にレンズ(1)
を駆動するような制御上5)を出力する。逆に、シを価
関数かレンズ(+’)の移動にともなって減少していれ
ば、レンズ系は合焦から遠ざかっていることであり、こ
の場合(よ、制御回路(lO)からモータ駆動回路(6
)に対して反対方向にレンズ(1)を駆動する。っまり
モータ(7)を逆転させるような制御信号を出方する。
Now, if the evaluation function is when the motor (7) is rotating and moving the lens (1) in one direction, or if it is increasing as the lens (1) moves, then the lens system is approaching focus. In this case, the lens (1) is connected in the same direction from the control circuit (■0) to the motor drive circuit (6).
Outputs 5) for control such as driving. Conversely, if the value function decreases as the lens (+') moves, it means that the lens system is moving away from focus. Circuit (6
) to drive the lens (1) in the opposite direction. A control signal is issued to completely reverse the motor (7).

このようにして制御回路(1o)はat価価数数最大に
導くように制御信号を出力する。そして、評価関数の最
大点かレンズ系の合焦状態となる。
In this way, the control circuit (1o) outputs a control signal so as to lead to the maximum at valence number. Then, the maximum point of the evaluation function is the in-focus state of the lens system.

また、第4図は別の従来例の構成を、1<すブロック図
であり、同図において、(12)は例えば5o。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of another conventional example, where (12) is, for example, 5o.

にllz〜2 MHzの通過帯域をもつバントパスフィ
ルタ(以W、BPFと称す) 、 (+:l)は検波回
路、(!l)は制御回路てあり、その他の構成は第3図
と同一であるため、同一の符号を付して、それらの説明
を省略する。
A bandpass filter (hereinafter referred to as BPF) with a passband of 1 Hz to 2 MHz, (+:l) is a detection circuit, (!l) is a control circuit, and the other configurations are the same as in Fig. 3. Therefore, the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.

この第4図て示す従来例では、ビデオ信号中の高周波成
分をB P F (12)で分離し、つぎに検波回路(
13)でこれを包絡線検波することでビデオ信号中に含
まれる高周波成分の大きさを検出し、制御回路(11)
か、その検波回路(13)の出力の大きさを評価関数と
してこの評価関数を最大に導くようにレンズ(+)を駆
動する。この場合も、評価関数は合焦の程度を示してい
るのて、この制御によって第3図と同様な自動焦点整合
かおこなわれる。
In the conventional example shown in FIG. 4, the high frequency components in the video signal are separated by B P
13) performs envelope detection to detect the magnitude of the high frequency component contained in the video signal, and the control circuit (11)
Alternatively, the lens (+) is driven so as to maximize this evaluation function using the magnitude of the output of the detection circuit (13) as an evaluation function. In this case as well, since the evaluation function indicates the degree of focus, automatic focus adjustment similar to that shown in FIG. 3 is performed by this control.

さらに、第5図は特公昭60−2 a 27 yz公報
に示された別の従来の自動焦点整合装置の構成を示すブ
ロック図であり、これは1つのBPFを用いる第4図の
従来例を改良し、複数のBPF(12a)、(121>
)、(12c)とそれぞれに対応する検波回路(1:l
a)、(13b)、(1:tc)を用いることで、より
性能の高い11動焦点整合装置を実現したものである。
Furthermore, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of another conventional automatic focusing device disclosed in the Japanese Patent Publication No. 60-2 A27 YZ, which is the conventional example of FIG. 4 using one BPF. Improved multiple BPFs (12a), (121>
), (12c) and the corresponding detection circuits (1:l
By using a), (13b), and (1:tc), an 11 dynamic focusing device with higher performance is realized.

第5図中の(14)は制御回路であり、その他の構成は
第314および第4図と同一であるため、同一の符号を
付して、それらの説明を省略する。
(14) in FIG. 5 is a control circuit, and the other configurations are the same as those in FIG. 314 and FIG.

この第5図で示す従来例では、ビデオ信号中の高周波成
分を分離するのに3つのB P F (12a)。
In the conventional example shown in FIG. 5, three B P F (12a) are used to separate high frequency components in a video signal.

(+2b) 、(+2C)を用い、各々のB P F 
(12a)、(12b)。
Using (+2b) and (+2C), each B P F
(12a), (12b).

(12c)の出力な包絡線検波するのに3つの検波回路
(13a)、(13b)、(1:lc)を用いており、
E記3つのB P F (12a)、(12b)、(1
2c)の通過帯域特性を、たとえば、100〜500 
 K11z、  500  旧Iz〜111111z、
1〜2M1lzに設定している。この従来例の場合、制
御回路(14)は1合焦から大きくずれた状態から合焦
点まてレンズ系を制御するのに3つのB P F (1
2a)、(12b)、(12c)と検波回路(13a)
Three detection circuits (13a), (13b), (1:lc) are used to detect the envelope of the output of (12c),
The three B P F (12a), (12b), (1
2c), for example, 100 to 500.
K11z, 500 old Iz~111111z,
It is set to 1-2M1lz. In the case of this conventional example, the control circuit (14) uses three B P F (1
2a), (12b), (12c) and the detection circuit (13a)
.

(l:lb)、(l:lc)の組合せのうち、ピントか
大きくずれた状態で通過帯域の最も低いB P F (
12a)から検波回路(1:la)に至る系の出力を評
価関数として制御し、合焦状態に近づくにつれてより通
過帯域の高いB P F (12b)、(12c)の出
力をJf価価数数して制御するものであり、最終的に合
焦点近傍では通iM帯域の最も高いB P F (12
c)から検波回路(l:lc)に至る系の出力によっ゛
C評価関数を求め、この評価関数を最大に導くようにレ
ンズ(1)を駆動する。この場合も、評価関数は合焦の
程度を示しているので、この制御によって第3図や第4
図と同様な自動焦点整合がおこなわれる。
Among the combinations of (l: lb) and (l: lc), B P F (
The output of the system from 12a) to the detection circuit (1:la) is controlled as an evaluation function, and as the in-focus state approaches, the outputs of B P F (12b) and (12c), which have higher passbands, are determined by the Jf valence number. Finally, near the in-focus point, B P F (12
A C evaluation function is obtained from the output of the system from c) to the detection circuit (l:lc), and the lens (1) is driven so as to maximize this evaluation function. In this case as well, the evaluation function indicates the degree of focus, so this control can be used to
Automatic focusing similar to that shown in the figure is performed.

[発明か解決しようとする課!&i] 従来の自動焦点整合装置は、以[−のように構成されて
いるのて、例えば第3図の従来例では、微分回路、JA
分回路や検波回路における雑音などによる誤動作のため
に充分な性能を発揮することかできなかった。
[A section that tries to invent or solve! &i] The conventional automatic focusing device is configured as shown below. For example, in the conventional example shown in FIG.
Due to malfunctions caused by noise in the branch circuit and detection circuit, sufficient performance could not be achieved.

また、第4図の従来例では、高い合焦精度を得るために
通過帯域周波数を高く設定しなければならず、このよう
に通過帯域周波数を高く設定すると、ピントか合焦点か
ら大きくずれた場合の制御感度か著しく低ドするため、
高い感度と高い精度を両☆:させることか困難てあった
In addition, in the conventional example shown in Fig. 4, the passband frequency must be set high to obtain high focusing accuracy, and if the passband frequency is set high in this way, the focus may deviate greatly from the focused point Since the control sensitivity of
It was difficult to achieve both high sensitivity and high accuracy.

さらに、第5図の従来例では、複数のBPFを用いるこ
とで、高感度て、かつ高い精度な合焦性能か得られるけ
れども、複数のBPFの通過帯域のばらつきにより装置
の動作特性のばらつきが大きくなりやすく、また、高価
なりPFを複数個用いることで、装置全体が高価になる
などの問題かあった。
Furthermore, in the conventional example shown in Fig. 5, although high sensitivity and highly accurate focusing performance can be obtained by using multiple BPFs, variations in the operating characteristics of the device occur due to variations in the passbands of the multiple BPFs. There are problems in that the device tends to be large and expensive, and the use of a plurality of PFs makes the entire device expensive.

この発明はL記のような問題点を解消するためになされ
たもので、誤動作か少なく、高い感度と高い精度を両立
でき、かつ全体を安価に構成することかてきる自動焦点
整合装置を提供することを目的とする。
This invention was made in order to solve the problems mentioned in L, and provides an automatic focusing device that has fewer malfunctions, can achieve both high sensitivity and high accuracy, and can be constructed at a low cost as a whole. The purpose is to

[課題を解消するための手段] この発明にかかる自動焦点整合装置は、A/D変換器を
用いて映像信号を量子化し、その量子化した信号をディ
ジタルフィルタで処理することで信号中に含まれる高周
波成分の大きさを求め、そのイ1か最大となるようにレ
ンズ系の駆動を制御するとともに、合焦からのずれの程
度によってL記ディジタルフィルタの通過帯域特性なn
(変するようにしたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The automatic focusing device according to the present invention quantizes a video signal using an A/D converter, and processes the quantized signal with a digital filter to reduce the amount of information contained in the signal. The magnitude of the high frequency component is determined, and the driving of the lens system is controlled so that the magnitude of the high frequency component is maximized, and the passband characteristic of the digital filter L is determined depending on the degree of deviation from focus.
(It is characterized by being made to change.

[作用] この発明によれば、評価関数をもとめるためにA/D変
換器とディジタルフィルタとを用い、A/D変換器でビ
デオ信号を量子化した後にディジタルフィルタで特定の
h′;1波数酸分を抽出し、その抽出した周波数成分の
大きさを求めてこれを最大に導くように制御し、さらに
ディジタルフィルタの通過帯域特性を制御回路の発生す
る信号によって切り替えることによって、制御感度を高
くすることかてきるとともに、制御精度をも高くするこ
とかできる。
[Operation] According to the present invention, an A/D converter and a digital filter are used to obtain the evaluation function, and after the A/D converter quantizes the video signal, the digital filter quantizes the video signal at a specific h';1 wave number. The control sensitivity is increased by extracting the acid content, determining the magnitude of the extracted frequency component, and controlling it to maximize it.Furthermore, by switching the passband characteristics of the digital filter using the signal generated by the control circuit. In addition to increasing control accuracy, it is also possible to improve control accuracy.

[発明の実施例] 以r、この発明の−・実施例を図面にもとづいて説明す
る。
[Embodiments of the Invention] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は、この発明の一実施例による自動焦点整合装置
の構成を示すブロック図であり、同図において、(1)
はレンズ、(2)は1−記レンズ(1)を通した光を受
光し゛心気信号に変換する撮像素子、(3)は1−記撮
像素子(2)の信号出力をビデオ信すに変換する信号処
理回路、(4)は上記信号処理回路(3)の出力を量子
化するA/Df換器、(5)はI−記A/D変換器(4
)のディジタル出力をもとに演算をおこなって、その結
果を制御上シ)として出力する演算回路、(6)は上記
演算回路(5)から出力される制御信号によってモータ
(7)を駆動するモータ駆動回路、(7)はL記モータ
駆動回路(6)によって駆動されるモータで、上記レン
ズ(1)を駆動する。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an automatic focusing device according to an embodiment of the present invention, in which (1)
is a lens, (2) is an image sensor that receives the light passing through the lens (1) and converts it into an hypochondriacal signal, and (3) is an image sensor that receives the signal output from the image sensor (2) as a video signal. A signal processing circuit for converting, (4) an A/Df converter for quantizing the output of the signal processing circuit (3), and (5) an I-noted A/D converter (4) for quantizing the output of the signal processing circuit (3);
) is an arithmetic circuit that performs arithmetic operations based on the digital output of the arithmetic circuit (5) and outputs the result as a control circuit (6), which drives the motor (7) by the control signal output from the arithmetic circuit (5). A motor drive circuit (7) is a motor driven by the L motor drive circuit (6) and drives the lens (1).

第21:8!lはL配油算回路(5)の詳細な構成を示
すフロック図であり、同図において、(51)は上記A
/D変換器(4)の出力を記憶するメモリ、(52)は
制御回路(54)の発生する制御信号により定まる特定
の通過帯域の周波数成分を抽出するディジタルフィルタ
、(53)は上記ディジタルフィルタ(52)の出力の
大きさを検出する検波回路、(54)は上記検波回路(
53)の出力をもとに制御信号を決定する制御回路てあ
って、モータ駆動回路(6)に接続されているとともに
、ディジタルフィルタ(52)に接続され、ディジタル
フィルタ(52)の通過帯域特性を制御するための制御
信号を発生する。
21:8! l is a block diagram showing the detailed configuration of the L oil distribution calculation circuit (5), in which (51) is the above A
A memory that stores the output of the /D converter (4), (52) a digital filter that extracts frequency components in a specific passband determined by the control signal generated by the control circuit (54), and (53) the digital filter described above. (52) is a detection circuit that detects the magnitude of the output, (54) is the detection circuit (
A control circuit that determines a control signal based on the output of 53) is connected to the motor drive circuit (6) and is also connected to a digital filter (52) to determine the passband characteristics of the digital filter (52). Generates a control signal to control the

つぎに、h記構成の動作につい゛C説明する。Next, the operation of the configuration described in section H will be explained.

レンズ(1)から入射した光は撮像素子(2)によって
電気信号に変換され、さらに信号処理回路(3)によっ
てビデオ信号に変換される。ついで、このビデオ信号は
A/D変換器(4)によってl f化されたのち、演算
処理回路(5)に入力される。
Light incident from the lens (1) is converted into an electrical signal by the image sensor (2), and further converted into a video signal by the signal processing circuit (3). Next, this video signal is converted into LF by an A/D converter (4) and then input to an arithmetic processing circuit (5).

この演算処理回路(5)は入力された:a f比信号の
中の特定の周波1¥成分を抽出するディジタルバントパ
スフィルタを有しており、このディジタルフィルタの出
力の大きさを、1f価関数として、評価関数か最大とな
るようにモータ駆動回路(6)にFljl II信号を
出力してモータ(7)を駆動しレンズ(1)を調節する
This arithmetic processing circuit (5) has a digital bunt pass filter that extracts a specific frequency 1\ component in the input:a f ratio signal, and calculates the magnitude of the output of this digital filter using the 1f value. As a function, the Fljl II signal is output to the motor drive circuit (6) to drive the motor (7) and adjust the lens (1) so that the evaluation function is maximized.

演算処理回路(5)の動作について、第2図にもとづい
て詳しく説明する。
The operation of the arithmetic processing circuit (5) will be explained in detail based on FIG.

A/D変換器(4)の出力はメモリ(51)に記憶され
る。いま、ディジタルフィルタ(52)か、たとえば1
00〜500Kllzの帯域をもったバントパスフィル
タ特性に設定されているとすると、ディジタルフィルタ
(52)はビデオ信号中の一定の周波数成分だけを通過
させる。その結果、検波回路(53)はこの通過帯域の
信号成分の大きさに対応したイメを出力する。
The output of the A/D converter (4) is stored in the memory (51). Now, the digital filter (52), for example 1
Assuming that the digital filter (52) is set to have bandpass filter characteristics with a band of 00 to 500Kllz, only certain frequency components in the video signal are passed. As a result, the detection circuit (53) outputs an image corresponding to the magnitude of the signal component in this passband.

ここで、このバントパスフィルタは、通過帯域か高いほ
ど合焦点近傍でのピントのずれ積に対する評価関数の変
化量か大きいことか知られており、合焦精度を高くする
ためには通過帯域を高く1;ジ定する必要かある。一方
、通過帯域の高いバントパスフィルタは1合焦点をずれ
るにしたかって急激に評価関数の出力が減少し1合焦点
を大きくずれた状態では評価関数の出力が著しく低下し
てしまうために、近い位置にある被写体から遠い位置に
ある被写体に至るまでの広い範囲を対象とする1“1動
焦点整合装置を制御することかできない。
It is known that the higher the passband of this bandpass filter, the greater the change in the evaluation function for the focus shift product near the in-focus point. High: 1; Needs to be fixed. On the other hand, in a bandpass filter with a high passband, the output of the evaluation function decreases rapidly as the first focal point is shifted, and when the first focal point is shifted significantly, the output of the evaluation function decreases significantly. It is only possible to control a 1"1 dynamic focusing device that targets a wide range from a subject at a certain position to a subject at a far position.

これに対して、バンドパスフィルタの通過帯域か低い場
合には、合焦点近傍でのピントのずれ賃に対する評価関
数の変化量か小さいため、合焦精度を高くすることかで
きない反面、合焦点を大きくすれた状態でも評価関数の
出力かある程度あるために、近い位置にある被写体から
遠い位置にある被写体に至るまでの広い範囲を対象とし
て装置を制御することかできる。また、バンドパスフィ
ルタの通過帯域か低い場合には、光学系のレスポンスに
よってピントか合焦点から大きくずれた位置から合焦点
に至るまての状態の途中に合焦点以外にレンズ位置に対
する評価関数の極大値か存在することかあるか、このよ
うな合焦点以外の極大値ては、より通過帯域周波数の高
いバントパスフィルタの評価関数か極大値とはならない
ので真の合焦位置と区別することがてきる。
On the other hand, when the passband of the bandpass filter is low, the amount of change in the evaluation function relative to the focus shift near the focused point is small, so it is not possible to improve the focusing accuracy; Since the evaluation function has a certain level of output even in the state of a large blur, the device can be controlled over a wide range from nearby objects to distant objects. In addition, if the passband of the bandpass filter is low, depending on the response of the optical system, the evaluation function for the lens position may be changed in addition to the focused point during the transition from a position that is largely deviated from the focused point to the focused point. Is there a local maximum value? A local maximum value other than the focused point is an evaluation function of a bandpass filter with a higher pass band frequency, or it is not a local maximum value, so it should be distinguished from the true focus position. It's coming.

以りの原理を用いて、この実施例における自動焦点整合
装置の制御回路(54)は、ピントか合焦から大きくず
れた状態において、ディジタルフィルタ(52)の通過
帯域を比較的低く設定しておき、この状態におけるディ
ジタルフィルタ(52)から検波回路(53)に至る系
の評価関数を用いて自動焦点整合装置を制御し、合焦に
近づくにつれて、ディジタルフィルタ(52)の通11
4帯域を徐々に高くするように制御信号を発生する。こ
れより合焦に近づくにつれてディジタルフィルタ(52
)の通過41gf域周波数か高くなり、最終的に合焦点
近傍では通過帯域周波数か最も高い状態となったディジ
タルフィルタ(52)から検波回路(5コ)に至る系の
評価関数を用いて最終的な合焦状態に至るように制御を
おこなう。
Using the above principle, the control circuit (54) of the automatic focusing device in this embodiment sets the pass band of the digital filter (52) relatively low in a state where the focus is largely out of focus. The automatic focusing device is controlled using the evaluation function of the system from the digital filter (52) to the detection circuit (53) in this state, and as the focus approaches, the digital filter (52)
A control signal is generated to gradually increase the height of the four bands. The digital filter (52
), the passband frequency becomes higher, and finally the passband frequency becomes the highest near the focused point.Using the evaluation function of the system from the digital filter (52) to the detection circuit (5 pieces), the final Control is performed to reach a focused state.

いま、たとえばディジタルフィルタ(52)の通過帯域
周波数か100〜500KHzの帯域をもったバントパ
スフィルタ特性に設定されているとし、ピントか合焦点
から大きくずれている状態、つまり大ボケ状態を考える
。ビデオカメラで通常使用されるレンズ系では、ピント
か大きくずれていてもビデオ信号において100〜50
0 にH2程度の(i)域に相当する信号はある程度通
過するので、この場合、制御回路(54)は、従来例に
おける制御回路(11)と同様の動作をおこなって評価
関数かより大きくなるようないわゆる山登り制御によっ
て合焦状7.1に近づいてゆく。この状態では、パンド
バスフイルタの通過帯域か比較的低いために、レンズ系
のピントの変化に対する評価関数の変化は少ない。また
、レンズ系のレスポンスによっては合焦に至る途中にお
いて合焦点以外に評価関数の極大値か存在することかあ
る。第514に示した従来例では、このようなレンズ系
による誤動作を回避するために3つのバントパスフィル
タを用い、最も通過帯域周波数の低いバントパスフィル
タの系の評価関数か極大値をとった時点で、制御回路(
14)は評価関数として、つぎに通過帯域周波数の高い
バントパスフィルタの系の評価関数を用いる制御に移る
。この実施例においては、従来例のように複数のバント
パスフィルタを用いることなく、同様の動作をおこなわ
せることな実現している。
For example, assume that the passband frequency of the digital filter (52) is set to a bandpass filter characteristic having a band of 100 to 500 KHz, and consider a state in which the focus is largely deviated from the in-focus point, that is, a state in which the image is largely blurred. With the lens system normally used in video cameras, even if the focus is significantly out of focus, the video signal will have a 100 to 50
0, a signal corresponding to the (i) region of about H2 passes through to some extent, so in this case, the control circuit (54) performs the same operation as the control circuit (11) in the conventional example, and the evaluation function becomes larger. Through so-called hill-climbing control, the focus approaches 7.1. In this state, since the pass band of the pandobus filter is relatively low, there is little change in the evaluation function with respect to changes in focus of the lens system. Furthermore, depending on the response of the lens system, there may be a maximum value of the evaluation function other than the in-focus point on the way to in-focus. In the conventional example shown in No. 514, in order to avoid malfunctions caused by such a lens system, three bandpass filters are used, and when the evaluation function of the bandpass filter system with the lowest passband frequency takes a local maximum value. Then, the control circuit (
14) moves on to control using the evaluation function of a bandpass filter system with a high passband frequency as the evaluation function. In this embodiment, the same operation can be performed without using a plurality of band pass filters unlike the conventional example.

すなわち、バンドパスフィルタをディジタルフィルタと
することで、ディジタルフィルタのロジックを、あらか
じめ通過帯域をn)変てきるようにしておき、制御回路
(54)の制御信号によってこの通過帯域を制御させる
。つまり、バンドパスフィルタの通過帯域か100〜5
00  K117.に設定されている条件てレンズ系の
ピントか大きくずれた状遵;からレンズ(1)を調整し
て、評価関数か極大値をとると、この時点て、制御回路
(54)はディジタルバントパスフィルタ(52)の通
過帯域周波数をそれまでの通過帯域よりも高く設定しな
おすように、ディジタルフィルタ(52)を制御する。
That is, by using a digital filter as the bandpass filter, the logic of the digital filter is set in advance so that the passband can be changed by n), and this passband is controlled by a control signal from the control circuit (54). In other words, the passband of the bandpass filter is 100 to 5
00 K117. When the lens (1) is adjusted to take the maximum value of the evaluation function under the condition that the focus of the lens system is largely deviated from the condition set in The digital filter (52) is controlled so as to reset the passband frequency of the filter (52) to be higher than the previous passband.

ディジタルフィルタ(52)はこの制御回路(54)の
ル制御信号によって通過帯域周波数を、たとえば500
KIIz〜IMIlzに変える。
The digital filter (52) changes the passband frequency by the control signal of the control circuit (54), for example, 500.
Change from KIIz to IMIlz.

つぎの状態において、F:、記;u制御回路(54)は
、500 にllz〜1M1ly、の帯域に相当する信
1)の大きさを評価関数として従来例における制御回路
(11)と同様の動作をおこなって評価関数かより大き
くなるようないわゆる山登り制御によって合焦状態に近
づいてゆく。この条件ては、バントパスフィルタの通過
帯域か最初の状態より少し高くなっているのて、レンズ
系のピントの変化に対する評価関数の変化は最初の状態
と比較して大きい。バントパスフィルタをこのような帯
域に設定してレンズ(1)を調整する制御をおこない、
新たな評価関数の極大値か存在すれば、その時点でバン
トパスフィルタの通過帯域をさらに高い周波数、たとえ
ば1〜2MIIzに切りdえて、この条件における評価
関数を用いて同様の制御をおこなう。
In the following state, the control circuit (54) is similar to the control circuit (11) in the conventional example, using the magnitude of the signal 1) corresponding to the band from 500 to 1M1ly as an evaluation function. The in-focus state is approached through so-called hill-climbing control in which the evaluation function becomes larger as the camera moves. Under this condition, the passband of the bandpass filter is slightly higher than in the initial state, so the change in the evaluation function with respect to a change in focus of the lens system is larger than in the initial state. The bandpass filter is set to such a band and the lens (1) is controlled to be adjusted.
If a new maximum value of the evaluation function exists, at that point the passband of the bandpass filter is cut to a higher frequency, for example, 1 to 2 MIIz, and similar control is performed using the evaluation function under this condition.

制御回路(54)かディジタルフィルタ(52)の通過
帯域周波数を切り替えるのに、評価関数の極大値てはな
く、評価関数かあらかしめ定めておいた一定値を越える
ことを条件とする方式を採用してもよい。この方式では
、最初にディジタルフィルタ(52)の通過帯域を、た
とえば100〜500 にllzに選び、いわゆる山登
り制御をおこなって評価関数か大きくなるようにレンズ
(+)を駆動する。これは−L述の実施例の説明どおり
であるか、評価関数かレンズ(1)の移動にともなって
極大値となるまえに、あらかしめ定めておいた一定値を
越えた場合には、制御回路(54)の制御信号によって
ディジタルフィルタ(52)の通過帯域周波数を、たと
えは500 にHz〜1MI+7.どなるように切り(
)える。
In order to switch the passband frequency of the control circuit (54) or the digital filter (52), a method is adopted in which the condition is that the evaluation function exceeds a predetermined constant value, rather than the maximum value of the evaluation function. You may. In this method, the passband of the digital filter (52) is first selected, for example, from 100 to 500 llz, and so-called hill-climbing control is performed to drive the lens (+) so that the evaluation function becomes large. This is as explained in the embodiment described in -L, or if the evaluation function exceeds a predetermined constant value before reaching its maximum value as the lens (1) moves, the control The passband frequency of the digital filter (52) is controlled by the control signal of the circuit (54), for example, from 500Hz to 1MI+7. Cut like a bell (
)Eru.

さらにまた、この条件て11f価関・数か一定イ4を越
えれば、これより高い通過帯域J7i1波数への切り抑
えもおこない、最終的に最も高い通過帯域にバントパス
フィルタを設定して、その条件における評価関数を用い
て同様の制御をおこなう。
Furthermore, under this condition, if the 11f value function exceeds a constant A4, the passband will be cut to a higher passband J7i1 wavenumber, and finally a bandpass filter will be set in the highest passband. Similar control is performed using an evaluation function under the conditions.

制御回路(54)は、このように条件を判別して順次、
デイシタルフ・イルタ(52)の通過帯域特性を変えな
がら、評価関数を最大に導くいわゆる山登り制御をおこ
なうように、制御出力なモータ駆動回路(6)に対して
出力する。各条件における山登り制御の動作については
従来例における制御回路(目)の動作とほぼ同じである
The control circuit (54) determines the conditions in this way and sequentially
While changing the passband characteristics of the digital filter (52), the control output is outputted to the motor drive circuit (6) so as to perform so-called hill-climbing control that maximizes the evaluation function. The operation of the hill climbing control under each condition is almost the same as the operation of the control circuit (eye) in the conventional example.

以l−のようにして、映像信号中に含まれる高周波成分
か最大となるように動作し、撮像装置は合焦に至る。
In the manner described below, the imaging device operates so that the high frequency components contained in the video signal are maximized, and the imaging device comes into focus.

なお、1−記実施例では、ディジタルフィルタの通過帯
域周波数を3つの設定条件に切り科える例を示したか、
2つ以りであれば任、aの数の通過帯域周波数の設定条
件に切り替わるものであってもよく、さらに、ディジタ
ルフィルタの通過帯域周波数を段階的に切り科えるのて
なく、制御回路(54)の制御信号によってi!l続的
に変化させるものであっても、上記実施例と同様の機能
および効果を実現する。
In addition, in the embodiment 1-1, an example was shown in which the passband frequency of the digital filter was divided into three setting conditions.
It may be possible to switch to any number of passband frequency setting conditions, as long as there are two or more.Furthermore, instead of cutting the passband frequency of the digital filter in stages, the control circuit ( 54) by the control signal of i! Even if it is changed continuously, the same functions and effects as in the above embodiment can be achieved.

また、上記実施例における演算処理回路(5)はマイク
ロコンピュータを用いて構成することもできる。この場
合、−度メモリ(51)に記憶したデータに対してディ
ジタルフィルタ(52)、検波回路(5コ)および;8
制御回路(54)の一連の動作をすべてソフトウェア化
することかでき、また、ひとつの演算処理回路ておこな
わせることかできるので、装置を一層安価に構成できる
利点かある。
Further, the arithmetic processing circuit (5) in the above embodiment can also be constructed using a microcomputer. In this case, the digital filter (52), the detection circuit (5 pieces) and the;
The entire series of operations of the control circuit (54) can be implemented in software and can be performed by one arithmetic processing circuit, which has the advantage that the device can be constructed at a lower cost.

[発明の効果] 以りのように、この発IIによれば、A/Df::換に
より植子化したビデ第4−1号をディジタルフィルタで
処理するように構成したのて、雑Hf、などによる誤動
作のない高精度な自動焦点整合装置を実現できる。また
、ディジタルフィルタを用いることによって、BPFを
用いて構成される従来例に比べて非常に性能のばらつき
の少ない装置を構成することができるとともに、装置を
安価に構成することかてきる。
[Effects of the Invention] As described above, according to this invention, bidet No. 4-1, which has been converted into a seed by A/Df:: conversion, is configured to be processed by a digital filter, and miscellaneous Hf. It is possible to realize a highly accurate automatic focusing device that does not malfunction due to , etc. Further, by using a digital filter, it is possible to construct a device with significantly less variation in performance compared to a conventional example constructed using a BPF, and the device can be constructed at a low cost.

しかも、ディジタルフィルタの通過帯域特性を切り科え
ることで、バンドパスフィルタを複数個用いることなく
、大きくピントかずれた状態から広い範囲を充分な感度
で制御し、合焦点近傍では高い精度で合焦に至る自動焦
点整合装置を実現できる。
Moreover, by controlling the passband characteristics of the digital filter, it is possible to control a wide range with sufficient sensitivity even when the focus is significantly out of focus, without using multiple bandpass filters, and to achieve high precision focusing near the focal point. It is possible to realize an automatic focusing device that achieves maximum focus.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例による自動焦点整合装置の
構成を示すブロック図、第2図は自動焦点整合装置を構
成する演算処理回路の構成を示すブロック図、第3図は
従来の自動焦点整合装置の構成を示すブロックlニアI
、第4図は別の従来の自動焦点整合装置の構成を示すツ
ロツク図、第51Xはさらに別の従来の自動焦点整合装
置の構成を示すブロックIAである。 (2)・・・撮像素子、(4)・−A / D変換器、
(5)・・・演算処理回路、(52)・・・ディジタル
フィルタ、(54)・・・制御回路・ なお、図中の同一符号は同一または相当部分を4iす。 代理人   大  岩  増  雄 第1図 1:しンス゛ 2:謙偉禾+ 第3 図 第4二
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an automatic focusing device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an arithmetic processing circuit constituting the automatic focusing device, and FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an automatic focusing device according to an embodiment of the present invention. Block l near I showing the configuration of the focusing device
, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of another conventional automatic focusing device, and 51X is a block IA showing the configuration of still another conventional automatic focusing device. (2)...Image sensor, (4)-A/D converter,
(5) Arithmetic processing circuit, (52) Digital filter, (54) Control circuit Note that the same reference numerals in the drawings indicate the same or equivalent parts. Agent Masuo Oiwa Figure 1 Figure 1: Shinsu 2: Kenweihe + Figure 3 Figure 42

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)撮像面に結像している被写体像の光学情報を電気
信号に変換する撮像素子と、上記電気信号を量子化する
A/D変換器と、このA/D変換器のディジタル出力信
号のうちの特定の周波数成分を抽出するディジタルフィ
ルタおよびその抽出した特定の周波数成分の大きさが最
大となるような制御信号をレンズ系の駆動回路に出力す
る制御回路を含む演算回路とを具備した自動焦点整合装
置であつて、上記ディジタルフィルタの通過帯域特性を
、上記制御回路の発生する信号によつて自動的に切り替
えるように構成したことを特徴とする自動焦点整合装置
(1) An image sensor that converts optical information of a subject image formed on an imaging surface into an electrical signal, an A/D converter that quantizes the electrical signal, and a digital output signal of this A/D converter. A digital filter that extracts a specific frequency component of the above, and an arithmetic circuit that includes a control circuit that outputs a control signal that maximizes the magnitude of the extracted specific frequency component to a driving circuit of the lens system. 1. An automatic focusing device, characterized in that the passband characteristic of the digital filter is automatically switched by a signal generated by the control circuit.
JP63139646A 1988-06-06 1988-06-06 Automatic focus matching device Pending JPH01307374A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05199445A (en) * 1991-07-30 1993-08-06 Samsung Electron Co Ltd Automatic focusing circuit of video camera and method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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