JPH0320707A - Automatic focusing device and detection of focusing position - Google Patents

Automatic focusing device and detection of focusing position

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JPH0320707A
JPH0320707A JP1319473A JP31947389A JPH0320707A JP H0320707 A JPH0320707 A JP H0320707A JP 1319473 A JP1319473 A JP 1319473A JP 31947389 A JP31947389 A JP 31947389A JP H0320707 A JPH0320707 A JP H0320707A
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focus
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image sensor
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達夫 長崎
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Abstract

PURPOSE:To improve the S/N of a focus signal and suppress the maximal point, and to perform fast, high-accuracy focus adjustment by adding the output amplitude value of the frequency component of an image signal and generating a focus signal, and filtering this signal. CONSTITUTION:An image formed by a photographic optical system 31 is picked up while the optical system and an image pickup element are shifted in relative position by a driving means 48. An image signal read out of a line sensor 32 is passed through a BPF 37 to extract its specific frequency component, whose output amplitude is detected by a detector 38 and divided by a divider 41 by the counted value of a counter 35. The image signal which is corrected with the storage time is added by an integration circuit 42 to output a focus signal, which is filtered by a filtering circuit 45. A microprocessor 46 detects and calculates a focusing state and a focusing position by using plural values of the focus signal and inputs them to the circuit 48 to perform focusing adjustment. Consequently, the S/N is improved to suppress the maximal point and the fast, high-accuracy focus adjustment is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、いわゆる山登り方式により合焦調節を行なう
カメラの自動合焦装置および含塩位置検出方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an automatic focusing device for a camera that performs focus adjustment using a so-called hill climbing method, and a salt-containing position detection method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より知られている合焦方法として、撮像素子より得
られる画像信号から所定の周波数成分を抽出し、その抽
出した周波数戒分の出力振幅が最大となる位置に撮影光
学系を移動させることにより合焦調節を行なういわゆる
山登り方式がある。
As a conventional focusing method, a predetermined frequency component is extracted from an image signal obtained from an image sensor, and the photographing optical system is moved to a position where the output amplitude of the extracted frequency component is maximized. There is a so-called mountain-climbing method for adjusting focus.

このような山登り方式を適用したテレビカメラの自動合
焦装置が、例えばNHK技術報告.昭和40.第17巻
・第1号通巻第86号(P21〜P37)に説明されて
いる。
An automatic focusing device for television cameras that uses this type of mountain climbing method is described in, for example, the NHK Technical Report. Showa 40. It is explained in Volume 17, Issue 1, Series No. 86 (P21-P37).

上記文献に示されている山登り方式を適用した自動合焦
装置について、第34図および第35図を参照して説明
する。
An automatic focusing device to which the hill-climbing method disclosed in the above-mentioned document is applied will be described with reference to FIGS. 34 and 35.

第34図は上記自動合焦装置の構戊を示す図である。こ
の自動合焦装置は、撮影光学系1により形成された被写
体像が撮像素子2に結像され、光電変換されてビデオ信
号として出力される。撮像素子2より出力されたビデオ
信号は、ブリアンブ3で増幅された後、バンドバスフィ
ルター(以下、rBPFJと称する)4に入力し、所定
の周波数成分が抽出される。そして、この抽出された周
波数成分の出力振幅が検波器5,ピーク検出回路6によ
り検出される。BPF4にて抽出されたビデオ信号の周
波数成分の出力振幅を第35図に示す。
FIG. 34 is a diagram showing the structure of the automatic focusing device. In this automatic focusing device, a subject image formed by a photographing optical system 1 is focused on an image sensor 2, photoelectrically converted, and output as a video signal. The video signal output from the image sensor 2 is amplified by a preamplifier 3 and then input to a bandpass filter (hereinafter referred to as rBPFJ) 4, where predetermined frequency components are extracted. Then, the output amplitude of this extracted frequency component is detected by the detector 5 and the peak detection circuit 6. FIG. 35 shows the output amplitude of the frequency component of the video signal extracted by the BPF 4.

同図に示すように、ビデオ信号の出力振幅は合焦位置で
最大値を示す。このような特性を示す出力振幅をサンプ
ルホールド回路7でビデオ信号のフィールド毎にホール
ドし、1フィールド遅延回路8および比較回路9に出力
する。比較回路9では、1フィールド遅延回路8から送
られてくる前回ホールドした値とサンプルホールド回路
7より送られてくる今回ホールドした値とを比較し、こ
の比較結果に基づいて出力振幅が増加する方向へ撮像光
学系が移動するようにモータ駆動同路10を駆動制御す
る。そして、モータ11にて撮影光学系1が合焦位置に
移動される。
As shown in the figure, the output amplitude of the video signal has a maximum value at the in-focus position. The output amplitude exhibiting such characteristics is held for each field of the video signal by the sample and hold circuit 7, and outputted to the one-field delay circuit 8 and the comparison circuit 9. The comparison circuit 9 compares the previously held value sent from the 1-field delay circuit 8 with the currently held value sent from the sample hold circuit 7, and determines the direction in which the output amplitude increases based on the comparison result. The motor drive path 10 is driven and controlled so that the imaging optical system moves to . Then, the photographing optical system 1 is moved to the focusing position by the motor 11.

例えば、上記合焦装置において、前同ホールドされた出
力振幅値が第35図に示すAのレベルで今回ホールドさ
れた出力振幅値がBのレベルであれば、比較回路9では
A<Bと判断して撮影光学系1の移動方向をそのまま維
持するように、モータ駆動回路10を制御して撮影光学
系1を合焦位置に近付ける。そして、サンプルホールド
回路7より比較回路9へ送られてくる出力振幅値がEレ
ベルとなったときに比較回路9はD>Eと判断し、すな
わち撮影光学系1が合焦位置を通過したと判断してモー
タ11の駆動方向を反転させ、撮影光学系1を合焦位置
方向へ移動させる。このような動作を繰返していくこと
により、合焦位置付近でこきざみに振動しながら定常状
態に達し合焦調節が行われる。
For example, in the focusing device, if the previously held output amplitude value is at level A shown in FIG. 35 and the currently held output amplitude value is at level B, the comparison circuit 9 determines that A<B. Then, the motor drive circuit 10 is controlled to move the photographing optical system 1 closer to the in-focus position so as to maintain the moving direction of the photographing optical system 1 as it is. Then, when the output amplitude value sent from the sample hold circuit 7 to the comparison circuit 9 reaches the E level, the comparison circuit 9 determines that D>E, that is, the photographing optical system 1 has passed the in-focus position. Based on this judgment, the driving direction of the motor 11 is reversed, and the photographing optical system 1 is moved toward the in-focus position. By repeating such operations, a steady state is reached while vibrating in small increments near the in-focus position, and focus adjustment is performed.

また、他の合焦方法として、撮影光学系の叉なる瞳位置
を通過する2光束を用いて合焦調節を行なういわゆる位
相相関方式が知られている。この位相相関方式は、例え
ばミノルタテクノレポート(1986年)に掲載されて
いる。
Further, as another focusing method, a so-called phase correlation method is known in which focusing is adjusted using two light beams passing through different pupil positions of the photographing optical system. This phase correlation method is published, for example, in Minolta Techno Report (1986).

第36図は上記位相相関方式を適用した自動合焦装置の
構戊を示す図である。同図に示す21は撮像レンズであ
り、この撮像レンズ21でとらえられた被写体像は、結
像面Fで一度結像した後、セパレータレンズ22a,2
2bにより撮像素子23a,23b上に再結像する。な
お、24a,24bは絞りマスクであり、特定のFナン
バーの光束のみを通過させる機能を有している。そして
、撮像素子23a,23bで光電変換されて得られた画
像信号はプリアンプ25a,25bで増幅された後、A
/D変換器26a.,26bでA /’ D変換され、
デジタル化された画像信号がマイクロプロセッサ27に
入力する。マイクロプロセッサ27は撮像素子23a,
23bにそれぞれ粘像された被写体像の画像間距i!i
ldを計算し、モータ駆動回路28に制御信号を出力し
て、モータ29を駆動して合焦調節を行なう。ここで、
前ピンの時には画像間距離は小さく、後ピンのときは大
きくなるので、マイクロプロセッサ27では相関演算を
用いて画像間距離を算出し、デフォーカス量および焦点
方向を検出している。
FIG. 36 is a diagram showing the structure of an automatic focusing device to which the above phase correlation method is applied. Reference numeral 21 shown in the figure is an imaging lens, and after the subject image captured by this imaging lens 21 is once formed on an imaging plane F, the separator lenses 22a and 2
2b, the image is re-imaged onto the imaging elements 23a and 23b. Note that 24a and 24b are aperture masks, which have a function of allowing only light beams of a specific F number to pass through. The image signals obtained by photoelectric conversion by the image sensors 23a and 23b are amplified by preamplifiers 25a and 25b, and then
/D converter 26a. , 26b performs A/'D conversion,
The digitized image signal is input to the microprocessor 27. The microprocessor 27 includes an image sensor 23a,
The inter-image distance i! of the subject images respectively visualized in 23b! i
ld is calculated, a control signal is output to the motor drive circuit 28, and the motor 29 is driven to perform focus adjustment. here,
Since the inter-image distance is small when the front focus is on, and large when the rear focus is on, the microprocessor 27 uses correlation calculation to calculate the inter-image distance and detects the defocus amount and focal direction.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、第34図に示す山登り方式を適用した自
動合焦装置では、ビデオ信号の17ィールド時間ずれた
出力振幅値を比較して行なっているので、1回の合焦動
作に1フィールド分の時間を要してしまい、カメラの自
動合焦装置としては合焦時間が長ずざるという欠点があ
る。
However, in the automatic focusing device that uses the hill-climbing method shown in Fig. 34, the output amplitude values of the video signals are compared by 17 field times, so one focusing operation takes one field's worth of time. Therefore, it has the disadvantage that the focusing time is not long when used as an automatic focusing device for a camera.

また、BPF4より抽出される周波数成分の出力振幅は
、電気的ノイズ,手ぶれ,被写体の急変(物体が瞬間的
に通り過ぎるような場合)等の原因により滑らかな曲線
を描くとは限らず、例えば第37図に示すように複数の
極大点P1〜P4を持つ場合がある。このような出力振
幅曲線を用いて山登り方式の合焦調節を行なうと、各極
大点P1〜P4を合焦位置と判断してしまい、著しく合
焦精度が低下する。
Furthermore, the output amplitude of the frequency component extracted from the BPF4 does not necessarily draw a smooth curve due to electrical noise, camera shake, sudden changes in the subject (such as when an object passes momentarily), etc. As shown in FIG. 37, there may be a plurality of local maximum points P1 to P4. If hill-climbing focusing adjustment is performed using such an output amplitude curve, each of the local maximum points P1 to P4 will be determined to be the in-focus position, resulting in a significant decrease in focusing accuracy.

また、位相相関方式を適用した自動合焦装置の場合には
、絞りマスク24a,24bで所定領域の入射光量をカ
ットしているので、入射光量が著しく減じられてしまう
。そのため、暗い被写体の場合には、適正な露出による
撮影を行なうために撮像素子23a,23bの電荷蓄積
時間を長くする必要があり、かつ、電荷蓄積中は撮影光
学系の駆動は行なえないので、合焦動作に長時間を要し
てしまう。
Furthermore, in the case of an automatic focusing device using a phase correlation method, since the aperture masks 24a and 24b cut off the amount of incident light in a predetermined area, the amount of incident light is significantly reduced. Therefore, in the case of a dark subject, it is necessary to lengthen the charge accumulation time of the image sensors 23a and 23b in order to photograph with proper exposure, and the photographing optical system cannot be driven while charge is being accumulated. Focusing takes a long time.

また、位相相関演算では被写体が周期的なパターン等の
場合には、正確な画像間距離を求めることができないの
で、合焦精度が低下してしまう。
Further, in the phase correlation calculation, when the subject has a periodic pattern or the like, it is not possible to obtain an accurate distance between images, resulting in a decrease in focusing accuracy.

なお、特開昭61−32669号公報には、山登り方式
の改良として、暗い被写体のように信号のS/N比が低
い画像に対して前後する水平走査線の信号を加算するこ
とにより信号のS/N比を向上させる方法が開示されて
いるが、この方法では前後する水平走査線の相関が代い
場合には逆に信号のS/N比を低下させる恐れがある。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-open No. 61-32669 describes an improvement of the mountain-climbing method in which the signal is improved by adding the signals of the preceding and following horizontal scanning lines for an image with a low signal-to-noise ratio, such as a dark subject. Although a method for improving the S/N ratio has been disclosed, this method may conversely reduce the S/N ratio of the signal if the correlation between adjacent horizontal scanning lines is different.

また、BPF4の出力振幅が複数の極大点P]〜P4を
持つ場合の対策として、特開昭58−215176号公
報には、被写体の変化を絞り値の変化で検出し、絞り値
が急変した場合には合焦調節を一定時間停止し、その後
、再起動するという手段が開示されている。また、特開
昭61=107312号公報には、一定時間毎にサンプ
リングする評価関数の変化を監視し、変化がn (n≧
2)同連続して所定のレベルで発生した場合に、レンズ
と被写体の距離が変化したことを検出する手段が開示さ
れている。しかし、両公報に開示されている手段とも、
合焦に多くの時間を要するという問題があった。
In addition, as a countermeasure for the case where the output amplitude of BPF4 has multiple maximum points P] to P4, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-215176 discloses that changes in the subject are detected by changes in the aperture value, and the aperture value suddenly changes. In this case, a method is disclosed in which focusing adjustment is stopped for a certain period of time and then restarted. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-open No. 107312 discloses that changes in an evaluation function sampled at regular intervals are monitored, and changes are n (n≧
2) Means for detecting a change in the distance between the lens and the subject when the same continuous occurrence occurs at a predetermined level is disclosed. However, the methods disclosed in both publications
There was a problem in that it took a long time to focus.

そこで本発明の目的は、被写体の状態に影響を受けるこ
となく高速かつ高精度に合焦調節を行なうことのできる
自動合焦装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic focusing device that can perform focus adjustment at high speed and with high precision without being affected by the condition of a subject.

また別の目的は、上記自動合焦装置に適用して極めて高
精度な合焦調節を可能とする合焦位置検出方法を提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide a focus position detection method that can be applied to the above-mentioned automatic focusing device to enable extremely accurate focus adjustment.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は上記課題を解決し、目的を達成するために次の
ような手段を講じた。すなわち撮影光学系により形成さ
れる画像を撮像する撮像素子と、この撮像素子と前記撮
影光学系との相対泣置を光軸方向に変化させるための駆
動手段と、この駆動手段により前記相対位置を変化させ
ながら所定時間間隔で撮像し前記撮像素子に蓄積された
電荷を画像信号として読出す手段と、この読出し手段で
読出された画像信号から所定帯域の周彼数成分を取出す
ための周波数抽出手段と、この周波数抽出手段で取出さ
れた周波数成分の出力振幅を検出し、その検出された出
力振幅値を加算して焦点信号を生成する焦点信号生成手
段と、この焦点信号生成手段から出力される焦点信号に
含まれる高周波成分をカットする如きフィルタリング処
理を行なうフィルタリング手段と、このフィルタリング
手段から出力される焦点信号の複数の値を用いて合焦状
態および合焦位置検出演算を行ない、この演算結果に基
づく制御信号を前記駆動手段へ出力する制御手段とを備
えた構成とした。
The present invention has taken the following measures to solve the above problems and achieve the objects. That is, an image sensor that captures an image formed by a photographic optical system, a drive means for changing the relative position of the image sensor and the photographic optical system in the optical axis direction, and a drive means that changes the relative position. means for capturing an image at a predetermined time interval while changing the charge and reading out the charge accumulated in the image sensor as an image signal; and a frequency extraction means for extracting a frequency component in a predetermined band from the image signal read by the readout means. and a focus signal generation means for detecting the output amplitude of the frequency component extracted by the frequency extraction means and adding the detected output amplitude values to generate a focus signal, and a focus signal generation means output from the focus signal generation means. A filtering means that performs filtering processing such as cutting high frequency components included in the focus signal, and a plurality of values of the focus signal output from the filtering means are used to perform calculations for detecting the focus state and focus position, and calculate the calculation results. and a control means for outputting a control signal based on the above to the driving means.

また、上記目的を達成するために、撮影光学系により形
成される画像を撮像する非破壊読出し可能な撮像素子と
、この撮像素子と前記撮影光学系との相対α置を光軸方
向に変化させるための駆動手段と、この駆動手段により
前記相対位置を変化させながら所定時間間隔で撮像し前
記撮像素子に蓄積された電葆を画像信号として非破壊的
に読出す手段と、この読出し手段で読出された画像信号
から所定帯域の周波数成分を取出すための周波数抽出手
段と、この周波数抽出手段で取出された周波数成分の出
力振幅を検出し、その検出された出力振幅値を加算して
焦点信号を生或する焦点信号生成手段と、この焦点信号
生成手段から出力される焦点信号の差演算を行なうと共
に、この差演算により得られた焦点信号の複数の値を用
いて合焦状態および合焦位置検出演算を行ない、この演
算結果に基づく制御信号を前記駆動手段へ出力する制御
手段とを備えた構成とした。
In addition, in order to achieve the above object, a non-destructively readable image sensor that captures an image formed by a photographing optical system, and a relative α position between this image sensor and the photographing optical system are changed in the optical axis direction. a drive means for capturing images at predetermined time intervals while changing the relative position by the drive means, and non-destructively reading out the electric charge accumulated in the image sensor as an image signal; a frequency extracting means for extracting frequency components in a predetermined band from the image signal, detecting the output amplitude of the frequency component extracted by the frequency extracting means, and adding the detected output amplitude values to obtain a focal signal. The difference between the focus signal generation means and the focus signal output from the focus signal generation means is calculated, and a plurality of values of the focus signal obtained by this difference calculation are used to determine the focus state and the focus position. The apparatus is configured to include a control means for performing a detection calculation and outputting a control signal based on the result of the calculation to the driving means.

また上記目的を達戊するために、前記撮影光学系で形成
される画像の輝度を判定し、その輝度に応じて前記読出
し手段における読出し時間間隔を設定する測定光手段を
備えた。
In order to achieve the above object, the camera also includes a measuring light means for determining the brightness of the image formed by the photographing optical system and setting the readout time interval in the readout means according to the brightness.

〔作用〕[Effect]

本発明の自動合焦装置によれば、撮影光学系により形成
される画像が、駆動手段により撮影光学系と撮像素子と
の相対位置を移動しなから撮像素子で撮像される。この
撮像された画像は画@!13号として読出され、周波数
抽出手段で特定帯域の周波数成分が抽出される。この抽
出された周波数成分は、焦点信号生成手段で、その出力
振幅が検出され、複数の画像信号を加算して生成された
焦点信号が出力される。この焦点信号はフィルタリング
手段でフィルタリング処理される。その結果、焦点信号
のS/N比が改善されるとノ(に、焦点信号の極大点が
抑制される。制御手段では、このフィルタリング処理さ
れた焦点信号の複数の値を用いて合焦状態および合焦位
置検出演算が行われる。
According to the automatic focusing device of the present invention, an image formed by the photographing optical system is captured by the image sensor without moving the relative position of the photographing optical system and the image sensor by the driving means. This captured image is a picture @! No. 13 is read out, and frequency components of a specific band are extracted by a frequency extraction means. The output amplitude of this extracted frequency component is detected by a focus signal generation means, and a focus signal generated by adding a plurality of image signals is output. This focus signal is filtered by a filtering means. As a result, when the S/N ratio of the focus signal is improved, the maximum point of the focus signal is suppressed.The control means uses a plurality of values of the filtered focus signal to and a focus position detection calculation is performed.

この演算により合焦位置が算出されると駆動手段に制御
信号が出力され、合焦調節がなされる。
When the focus position is calculated by this calculation, a control signal is output to the driving means, and focus adjustment is performed.

また本発明の自動合焦装置によれば、非破壊読出し可能
な撮像素子より画像信号が読出され、周波数抽出手段,
焦点信号生成手段により焦点信号に変換される。この焦
点信号は制御手段にて、撮影光学系と撮像素子との相対
立置を変化させたときの位置の差を用いた差演算がなさ
れ、焦点信号がフィルタリング処理される。そして、フ
ィルタリング処理された焦点信号を用いて合焦位置が算
出され、この検出した合焦位置に基づいて駆動手段に制
御信号が出力され、合焦調節が行われる。
Further, according to the automatic focusing device of the present invention, an image signal is read out from an image sensor that can be read out non-destructively, and the frequency extraction means,
The focus signal is converted into a focus signal by a focus signal generating means. This focus signal is subjected to a difference calculation using a difference in position when the relative position between the photographing optical system and the image sensor is changed by the control means, and the focus signal is subjected to filtering processing. Then, a focus position is calculated using the filtered focus signal, and a control signal is output to the driving means based on the detected focus position to perform focus adjustment.

また、測光手段を設けたことにより、撮像素子の電荷蓄
積量を推定でき、画像の輝度に応じて読出し時間間隔を
設定するので撮像素子の電荷蓄積量が飽和するのを有効
に防止できるものとなる。
In addition, by providing a photometric means, it is possible to estimate the amount of charge accumulated in the image sensor, and since the readout time interval is set according to the brightness of the image, it is possible to effectively prevent the amount of charge accumulated in the image sensor from becoming saturated. Become.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1実施例に係る自動合焦装置の構成
を示す図である。間図に示す31は撮影光学系であり、
この撮影光学系31により形成される画像はCOD等か
らなるラインセンサ32上に結像される。このラインセ
ンサ32は、所定時間間隔で蓄積された電荷を画像f5
号SOとしてブリアンプ33へ出力すると共に、蓄vX
電荷量を示すピーク信号PEを駆動回路34へ出力する
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an automatic focusing device according to a first embodiment of the present invention. 31 shown in the diagram is a photographing optical system,
An image formed by this photographing optical system 31 is formed on a line sensor 32 made of a COD or the like. This line sensor 32 transfers charges accumulated at predetermined time intervals to an image f5.
It is output to the pre-amplifier 33 as the number SO, and the stored vX
A peak signal PE indicating the amount of charge is output to the drive circuit 34.

上記ラインセンサ32の具体的な構成を昂2図に示す。A specific configuration of the line sensor 32 is shown in Figure 2.

このラインセンサ32は、n個のフォトセンサ51−1
〜51−nを列状に配列し、このフォトセンサ51−1
〜51−nの列の一方の側にトランスファゲート52を
介してCCDシフトレジスタ53を配置している。この
シフトレジスタ53は出力アンプ54を介して端子55
に接続されており、この端子55より画像信号が出力さ
れる。また、列状をなす各フォトセンサ51−1〜51
−nは、バッファ56−1〜56−nを介してビニク検
出部57に接続されている。このピーク検出部57は各
フォトセンサ51−1〜51−nから送られてくる信号
からピーク値を選択し、端子58からピーク信号PEを
出力する。
This line sensor 32 includes n photosensors 51-1
51-n are arranged in a row, and the photosensors 51-1
A CCD shift register 53 is arranged on one side of the columns 51-n through a transfer gate 52. This shift register 53 is connected to a terminal 55 via an output amplifier 54.
The image signal is output from this terminal 55. In addition, each of the photosensors 51-1 to 51 arranged in a row
-n is connected to the vinyl detector 57 via buffers 56-1 to 56-n. This peak detection section 57 selects a peak value from the signals sent from each of the photosensors 51-1 to 51-n, and outputs a peak signal PE from a terminal 58.

なお、トランスフ7ゲート52が接続されている端子5
つには、後述する駆動パルスφ1が入力される。
Note that the terminal 5 to which the transfer 7 gate 52 is connected
A drive pulse φ1, which will be described later, is inputted to the input signal.

駆動回路34は、上記ラインセンサ32の駆動回路であ
り、ラインセンサ32に対しクロックパルスφS,駆動
パルスφ丁を出力すると共に、カウンタ35に対しリセ
ット信号およびピーク信号PEが飽和量に達した時には
カウント停止信号を出ノノする。カウンタ35は発振器
36から送られてくるクロックバルスφ0をカウントし
、カウント数Nを後述する除算器へ出力する。一方、プ
リアンブ33で増幅された画像信号はBPF37に人力
する。BPF37は画像信号の所定周波数成分を抽出し
て検波器38へ出力する。検波器38は抽出された周波
数成分の出力振幅の検出を行なう。この検波器38の出
力はA/D変換器39でA/D変換された後、上記除算
器41に出力される。除算器41は、A/D変換器39
から入力したデジタルデータをカウンタ35から送られ
てくるカウント数Nで除算し、画像信号に対し蓄積I1
.¥間の値に補正を施す。42は積分川路であり、加算
器43およびラッチ44から構成され、焦点信号f (
X)をフィルタリング回路45に出力する。
The drive circuit 34 is a drive circuit for the line sensor 32, and outputs a clock pulse φS and a drive pulse φd to the line sensor 32, and also outputs a reset signal to the counter 35 and a peak signal PE when the peak signal PE reaches the saturation amount. Issues a count stop signal. The counter 35 counts the clock pulses φ0 sent from the oscillator 36, and outputs the count number N to a divider to be described later. On the other hand, the image signal amplified by the preamble 33 is manually input to the BPF 37. BPF 37 extracts a predetermined frequency component of the image signal and outputs it to detector 38 . The detector 38 detects the output amplitude of the extracted frequency component. The output of this detector 38 is A/D converted by an A/D converter 39 and then output to the divider 41. The divider 41 is the A/D converter 39
The digital data inputted from the counter 35 is divided by the count number N sent from the counter 35, and the accumulated data I1 is calculated for the image signal.
.. Corrects values between ¥. 42 is an integral channel, which is composed of an adder 43 and a latch 44, and has a focus signal f (
X) is output to the filtering circuit 45.

フィルタリング回路45は後述するフィルタリング処理
を行ないフィルタリングされた焦点信号(以下「フィル
タリング信号」と称する)g(x)をマイクロプロセッ
サ46に出力する。このマイクロプロセッサ46は、フ
ィルタリング回路45から送られてきたフィルタリング
信号g (x)をメモリ47に記憶すると共に、このメ
モリ47に記憶されているフィルタリング信号g (x
)を用いて、合焦状態および合焦位置を求めるための演
算処理を行なう。48はモータ駆動回路であり、マイク
ロプロセッサ46より送られてくる制御信号に基づいて
バルスモータ49を駆動する。
The filtering circuit 45 performs filtering processing to be described later and outputs a filtered focus signal (hereinafter referred to as "filtering signal") g(x) to the microprocessor 46. This microprocessor 46 stores the filtering signal g (x) sent from the filtering circuit 45 in the memory 47, and also stores the filtering signal g (x) stored in this memory 47.
) to perform arithmetic processing to determine the in-focus state and in-focus position. A motor drive circuit 48 drives the pulse motor 49 based on a control signal sent from the microprocessor 46.

次に、本実施例において特徴的な信号処理について説明
する。
Next, characteristic signal processing in this embodiment will be explained.

本実施例では、ラインセンサ32の蓄積に飽和が生じ信
号のS/N比が劣化するのを防I1ユする目的で、ライ
ンセンサ32より出力されるピーク信号PEが飽和した
ときに、ラインセンサ32の蓄積を停止し、読出しを行
うと共に、飽和に達するまでの時間から、画像信号値を
換算し、この換算結果となるように読出された画像信号
に対し補W.を加えている。第3図を参照して詳細に説
明する。
In this embodiment, in order to prevent the signal S/N ratio from deteriorating due to saturation in the accumulation of the line sensor 32, when the peak signal PE output from the line sensor 32 is saturated, the line sensor 32 is stopped and read out, the image signal value is converted from the time until saturation is reached, and the supplementary W. is added. This will be explained in detail with reference to FIG.

同図はラインセンサ32における電荷蓄積量と蓄積時間
との関係を示しており、横軸にrfs 6:j蓄積時間
,縦軸に蓄積1jS +6f量をとっている。tsは単
位蓄積時間であり、焦点信号の検出時間間隔に等しい。
The figure shows the relationship between the amount of charge accumulated and the accumulation time in the line sensor 32, with the horizontal axis representing the rfs 6:j accumulation time and the vertical axis representing the amount of accumulation 1jS +6f. ts is a unit accumulation time and is equal to the detection time interval of the focus signal.

e,は蓄積電荷の飽和量を示している。ここで、3種類
の画像i, (r) ,  i2(r) ,  is 
(r)の信号最大位置での蓄積電荷量が直線P I +
  P 2 *P,のように変化した場合を考える。な
お、『はラインセンサ32の位置を示している。
e, indicates the saturation amount of accumulated charge. Here, three types of images i, (r), i2(r), is
The amount of accumulated charge at the maximum signal position of (r) is the straight line P I +
Let us consider a case where P 2 *P changes. Note that "" indicates the position of the line sensor 32.

両像i.(r)は、ピーク値e,<e5となり、飽和が
生じていない場合であり、単位蓄積時間1,における蓄
積電荷量はすべてのラインセンサ位置『においてit(
r)<esである。画像i− (r) .  i− (
r)は、少なくとも信号ピーク値は飽和する場合であり
、ピーク値飽和時間t2+t,で電荷蓄積を停止し、読
出しを行なう。そして、これを次式を用いて単位蓄積時
間t,における値に換算する。
Both images i. (r) is the case where the peak value e,<e5 and saturation has not occurred, and the amount of accumulated charge in unit accumulation time 1 is at all line sensor positions ``it(
r)<es. Image i-(r). i- (
r) is a case where at least the signal peak value is saturated, and charge accumulation is stopped at peak value saturation time t2+t, and reading is performed. Then, this is converted into a value at unit accumulation time t, using the following equation.

i’ 2 (r)−i2 (r)Xts/t21’ 3
 (r)−is (r)Xt3/t,または、単に 1’ + (r) − 1 + (r) / tsi’
 2 (r)−i2(r) /t2i’ 3 (r) 
− is (r) / t3とする。すなわち、蓄積時
間で除算することにより、蓄積時間が異なることによる
信号出力の相違を補正する。
i' 2 (r)-i2 (r)Xts/t21' 3
(r)-is (r)Xt3/t, or simply 1' + (r) - 1 + (r)/tsi'
2 (r)-i2(r) /t2i' 3 (r)
- is (r)/t3. That is, by dividing by the accumulation time, differences in signal output due to different accumulation times are corrected.

次に、フィルタリング回路45におけるフィルタリング
処理について説明する。h (x)をフィルタ関数とし
、「*」をコンポルーション記号とすれば、フィルタリ
ング信号g(x)は、g (x) = f (X) *
 h (x)        −(1.)と表わせる。
Next, filtering processing in the filtering circuit 45 will be explained. If h (x) is a filter function and "*" is a convolution symbol, then the filtered signal g (x) is g (x) = f (X) *
It can be expressed as h (x) − (1.).

フィルタ関数h (X)としては、rect関数,スプ
ライン関数,sine関数等がある。ここで、rec 
t関数をrect(x/a),スプライン関数をspl
ine(x/a)とし、例えば以下のように定義する。
Examples of the filter function h(X) include a rect function, a spline function, and a sine function. Here, rec
t function is rect(x/a), spline function is spl
ine(x/a) and is defined as follows, for example.

rect(x/a)  : X1≦a/2のとき rect(x/a)−1XI>a
/2のとき rect (x/a)=0・・・(2) spline(x/a): X1≦a/2のとき spline(x/a)−X”  − 2 X  + 
1a/2 < l X l≦aのとき spline(x./a)= − X3+5 X  −
 8 X + 4IXI>aのとき 6pl lne(x/a)− 0 ・・・(3) このように定義したrec t関数およびスプライン関
数の形状を第4図Ca)(b)に示す。また、両関数の
スペクトルを第5図(a)(b)にそれぞれ示す。同図
より明らかなように、ローパスフィルターとして、の特
性を有しており、両関数を用いてフィルタリング処理す
ることにより極大点のような高周波成分が抑制される。
rect(x/a): When X1≦a/2 rect(x/a)-1XI>a
/2 when rect (x/a)=0...(2) spline(x/a): when X1≦a/2, spline(x/a)-X" - 2 X +
1a/2 < l X When l≦a, spline (x./a) = − X3+5 X −
When 8 Moreover, the spectra of both functions are shown in FIGS. 5(a) and 5(b), respectively. As is clear from the figure, it has the characteristics of a low-pass filter, and by performing filtering processing using both functions, high frequency components such as local maximum points are suppressed.

なお、第5図(a)と同図(b)とを比較することによ
り、スプライン関数のほうがよりローパスフィルタに近
いことがわかる。例えば、第5図(a)(b)に示すよ
うに、ナイキスト周波数をU■3×(1/a)に設定す
れば、フィルタリング関数のサンプリングピッチΔXは
、(a/2)X(1/3)−a/6となり、rect関
数は6個,スプライン関数は12個のインパルス応答信
号を用いてコンポルーションによるフィルタリング処理
を行なうことができる。
By comparing FIG. 5(a) and FIG. 5(b), it can be seen that the spline function is closer to a low-pass filter. For example, as shown in Figures 5(a) and (b), if the Nyquist frequency is set to U 3 x (1/a), the sampling pitch ΔX of the filtering function will be (a/2) x (1/a). 3) -a/6, and filtering processing by convolution can be performed using 6 impulse response signals for the rect function and 12 impulse response signals for the spline function.

このようなフィルタリング処理を実際に行なう回路とし
ては、第6図(a)に示す構或のものが考えられる。こ
れは、焦点信号f (X)をシフトレジスタ等の遅延素
子Tで次々と遅延していき、各遅延素子の出力にrec
t関数またはスプライン関数としての係数W1、W2,
・・・wmを乗算した後、加算器にて加算し、フィルタ
リング信号g (x)として出力する構成をしている。
As a circuit that actually performs such filtering processing, a circuit having the structure shown in FIG. 6(a) can be considered. This is done by delaying the focus signal f (X) one after another by delay elements T such as a shift register, and inputting rec to the output of each delay element.
Coefficients W1, W2, as t functions or spline functions
. . . After multiplication by wm, an adder adds the result and outputs it as a filtered signal g (x).

また、第6図(b)に示すように、焦点信号f (x)
にそれぞれ係数w1、w2,〜wmを乗算してから、各
々遅延素子Tで遅延し、順次加算したものをフィルタリ
ング信号g (x)として出力する構成にしてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 6(b), the focus signal f (x)
may be multiplied by coefficients w1, w2, .about.wm, respectively, delayed by delay elements T, and sequentially added to output the filtered signal g(x).

さらに、フィルタリング関数としてrect関数を用い
る場合には、係数wl−w2−・・・一w m = 1
となるので、単なる信号の加算となり、第6図(C)に
示す回路構戊とすることができる。
Furthermore, when using the rect function as a filtering function, the coefficients wl-w2-...-w m = 1
Therefore, it is a simple addition of signals, and the circuit structure shown in FIG. 6(C) can be obtained.

このようなフィルタリング処理を行なうことにより、第
7図に示すように、複数箇所に極大点のある夫線で示す
焦点信号f (x)が、図中破線で示す複数の極大点が
抑制されたフィルタリング信号g (x)に変換される
。なお、ΔXは焦点信号の検出間隔を示している。
By performing such filtering processing, as shown in Fig. 7, the focal signal f(x) shown by the line with maximum points at multiple locations is suppressed, and the multiple maximum points shown by the broken lines in the figure are suppressed. It is converted into a filtered signal g (x). Note that ΔX indicates the detection interval of the focus signal.

次に、合焦状態および合焦位置を求めるための演算処理
について第8図(a)(b)を参照して説明する。第8
図(a)はフィルタリング信号を示す図であり、縦軸は
フィルタリング信号の出力レベルg (X)を示してお
り、横軸は撮影光学系31の位置Xを示している。今、
横軸方向に距i!tINだけ離れたフィルタリング信号
上の2点g (XI), g (xi−ff )をそれ
ぞれV1、V2とする。
Next, the arithmetic processing for determining the in-focus state and in-focus position will be explained with reference to FIGS. 8(a) and 8(b). 8th
Figure (a) is a diagram showing a filtering signal, in which the vertical axis shows the output level g (X) of the filtering signal, and the horizontal axis shows the position X of the photographing optical system 31. now,
Distance i in the horizontal axis direction! Let two points g (XI) and g (xi-ff) on the filtered signal separated by tIN be V1 and V2, respectively.

なお、g (XI)は最も新しく計算されたフィルタリ
ング信号値とする。先ず、v1とv2との大小を比較し
、Vl>V2ならばラインセンサ32の駆動方向をその
ままの維持する。そして、V1、v2を横軸方向へ移動
させていき、v1が合焦位置を過ぎ、Vl<V2となる
位置を検出する。そして、合焦位置を挟んでVl<V2
となる一対の2点(以下、Va,Vbとする)と、Vl
>V2となる一対の2点(以下、Vc,Vdとする)を
設定する。このように設定した4点Va,Vb,Vc,
Vdの位置関係を第8図(b)に示す。4点Va,Vb
,Vc,Vdを設定したならば、線分VaVcと線分V
bVdとを横切り、かつ、X軸に平行な直線mを求める
。そして、直線mと線分VaVcとの接点をC1とし、
直線mと線分VbVdとの接点をC2として、接点CI
,点Va間のX軸方向の距離L2と、接点C2,点Vb
間のX軸方向の距離LIとが等しくなるように直1jl
mのY軸方向の位置を設定する。そして、線分C1C2
の中点Mを求め、このMのX座標を合焦位置αとする。
Note that g (XI) is the most recently calculated filtering signal value. First, the magnitudes of v1 and v2 are compared, and if Vl>V2, the driving direction of the line sensor 32 is maintained as it is. Then, V1 and v2 are moved in the horizontal axis direction, and a position where v1 passes the in-focus position and V1<V2 is detected. Then, Vl<V2 across the focus position
A pair of two points (hereinafter referred to as Va and Vb) and Vl
>V2 (hereinafter referred to as Vc and Vd) are set. The four points Va, Vb, Vc, set in this way,
The positional relationship of Vd is shown in FIG. 8(b). 4 points Va, Vb
, Vc, and Vd, line segment VaVc and line segment V
Find a straight line m that crosses bVd and is parallel to the X axis. Then, the point of contact between the straight line m and the line segment VaVc is set as C1,
The contact point between the straight line m and the line segment VbVd is set as C2, and the contact point CI
, the distance L2 in the X-axis direction between points Va, and the contact point C2 and point Vb
Directly 1jl so that the distance LI in the X-axis direction between
Set the position of m in the Y-axis direction. And line segment C1C2
Find the midpoint M of , and set the X coordinate of this M as the focus position α.

このαは次式で表わすことができる。This α can be expressed by the following formula.

α−XVa+N/2+ΔX (Vb−Va) / (V
c−Vd+Vb−Va)・・・ (1) となる。上記(1)式をマイクロプロセッサにて演算処
理することにより、合焦位置を検出できる。
α-XVa+N/2+ΔX (Vb-Va) / (V
c-Vd+Vb-Va)... (1). The in-focus position can be detected by processing the above equation (1) using a microprocessor.

なお、実験の結果、上記合焦位置検出方法にて合焦凋節
をしたところ、2次関数レベルでは検出誤差はゼロであ
った。また、上記(1)式におけるXVaはVaのX座
標を示している。距AtlNは、デフォーカス量や画像
,ズーム位置やFナンバーにより適当な距離に設定する
。例えば、この距離を大きく設定すると、フィルタリン
グ信号g (x)の差が大きくなり、計算時のS/N比
がとりやすくなる。
As a result of experiments, when focusing was performed using the above-mentioned focusing position detection method, the detection error was zero at the quadratic function level. Moreover, XVa in the above equation (1) indicates the X coordinate of Va. The distance AtlN is set to an appropriate distance depending on the defocus amount, image, zoom position, and F number. For example, if this distance is set large, the difference in filtering signals g (x) will become large, making it easier to obtain an S/N ratio during calculation.

次に、以上説明した構成および信号処理を行なう自動合
焦装置の動作について説明する。撮影光学系31を例え
ば常焦距離(撮影頻度の多い距離)に近づく方向へ高速
度で駆動させる。このとき、ラインセンサ32ではトラ
ンスファゲート52によりフォトセンサ51−1〜51
−nがリセットされ電荷の蓄積を開始する。また、これ
と同時にカウンタ35もリセットされ、クロックパルス
φ。のカウントが始まる。そして、所定の読出し間隔で
ある単位蓄積■、1i間ts経過しても、ピーク値信号
PEが飽和量に達しなかった場合には、t,経過した一
点でカウンタ35のカウントを停止、トランスファゲー
ト54を介して画像信号SOをプリアンプ33に出力す
る。同時にカウンタ35をリセットし、次の電萄蓄積を
開始する。
Next, the operation of the automatic focusing device that performs the configuration and signal processing described above will be explained. The photographing optical system 31 is driven at high speed, for example, in a direction approaching the common focal distance (distance where photographing is frequently performed). At this time, in the line sensor 32, the transfer gate 52 causes the photosensors 51-1 to 51 to
-n is reset and starts accumulating charges. At the same time, the counter 35 is also reset, and a clock pulse φ is generated. counting begins. If the peak value signal PE does not reach the saturation amount even after the predetermined readout interval of unit accumulation 1i has elapsed, the counter 35 stops counting at a point where t has elapsed, and the transfer gate The image signal SO is output to the preamplifier 33 via 54. At the same time, the counter 35 is reset and the next charge accumulation is started.

また、t5時間経通前にピーク値信号PEが飽和値を示
したときには、その時点で画像信号SOを出力すると共
に、カウンタ35のカウントを停止する。そして、時間
t5経過後にフォトセンサ51−1〜51−nおよびカ
ウンタ35をリセットし次の電荷蓄積を開始する。ライ
ンセンサ32から読出された画像信号はプリアンプ33
で増幅された後、BPF37で所定の周波数成分が抽出
され、この抽出された周波数成分の出力振袖が検波器3
8にて検出される。そして、A/D変換器39でA/D
変換されデジタル化された信号は除算器41でカウンタ
35より送られてくるカウント数で除算される。すなわ
ち、上記したようにして、画像信号を単位蓄積時間に応
じた値に補正する。蓄積時間に応じた補正の施された画
像信号は積分回路42に順次入力する。ここで焦点信号
f (x)のS/N比を向上させる目的でn個の画像信
号を加算する。このようにして、ts時間毎にΔχずつ
位置の異なる値が得られ、第9図中に実線で示す焦点信
号f (x)が検出される。この焦点信号f (X)は
フィルタリング回路45に人力し、上述したフィルタリ
ング処理が施される。このフィルタリング処理により焦
点信号f (x)のS/N比が改善されると共に、極大
点が抑制され、第9図中破線で示すフィルタリング信号
g (X)が得られる。このようにして得られたフィル
タリング信号g (x)はマイクロプロセッサ46に人
力し、順次メモリ47に言己憶される。そして、このメ
モリ47に記憶したフィルタリング信号値を用いて、上
述した方法により合焦位置αを求める。この求めた合焦
位置αに基づいた制御信号がモータ駆動回路48に出力
され、バルスモータ49が駆動される。その結果、撮影
光学系31が合焦位置に移動し、合焦調節が行われる。
Further, when the peak value signal PE shows the saturation value before the elapse of time t5, the image signal SO is outputted at that point, and the counter 35 stops counting. Then, after time t5 has elapsed, the photosensors 51-1 to 51-n and the counter 35 are reset to start the next charge accumulation. The image signal read from the line sensor 32 is sent to the preamplifier 33.
After being amplified by the BPF 37, a predetermined frequency component is extracted, and the output furisode of this extracted frequency component is sent to the detector 3.
Detected at 8. Then, the A/D converter 39
The converted and digitized signal is divided by the count number sent from the counter 35 in a divider 41. That is, as described above, the image signal is corrected to a value corresponding to the unit accumulation time. The image signals corrected according to the accumulation time are sequentially input to the integrating circuit 42. Here, n image signals are added for the purpose of improving the S/N ratio of the focus signal f (x). In this way, different values of the position by Δχ are obtained every ts time, and the focus signal f (x) shown by the solid line in FIG. 9 is detected. This focus signal f (X) is input to the filtering circuit 45 and subjected to the filtering process described above. This filtering process improves the S/N ratio of the focus signal f (x) and suppresses the maximum point, resulting in a filtered signal g (X) shown by the broken line in FIG. 9. The filtered signal g (x) thus obtained is input to the microprocessor 46 and sequentially stored in the memory 47 . Then, using the filtering signal value stored in the memory 47, the focus position α is determined by the method described above. A control signal based on the determined focus position α is output to the motor drive circuit 48, and the pulse motor 49 is driven. As a result, the photographing optical system 31 moves to the focus position and focus adjustment is performed.

このように本実施例によれば、ラインセンサ32から読
出した画像信号をその蓄積時間に応じたカウント数で除
算する構成としたので、画像信号を単位蓄積時間におけ
る値に補正することができ、露光過多の場合であっても
画像信号を損ねることなく撮像を行なうことができる。
In this way, according to the present embodiment, the image signal read from the line sensor 32 is divided by the count number corresponding to the accumulation time, so that the image signal can be corrected to the value for the unit accumulation time. Even in the case of overexposure, imaging can be performed without damaging the image signal.

また、BPF37で抽出した周波数成分の出力振幅を、
積分回路42で複数個加算しているので、出力される焦
点信号のS/N比を向上できる。
In addition, the output amplitude of the frequency component extracted by BPF37 is
Since a plurality of signals are added by the integrating circuit 42, the S/N ratio of the output focus signal can be improved.

また、フィルタリング回路45で焦点信号f (x)と
スプライン関数またはrect関数とをコンポルーショ
ンしてフィルタリング処理するようにしたので、焦点信
号f (x)のS/N比を確保することができる。具体
的には、第4図(a)に示すrec t関数によりフィ
ルタリング処理では、6個の焦点13号f (x)の位
置Xをずらしながらl1″Lに加算したものがフィルタ
リング信号g (X)となり、その信号成分はおよそ加
算個数倍になるのに対し、雑音成分は加算個数の2乗根
倍となるため、S/N比は約Jτ倍に改善される。また
、周波数領域で考えると、信号成分は帯域幅に比例し、
雑音成分は帯域幅の2乗根に比例するため、スプライン
関数を用いた場合であってもS/N比はおよそ5倍に改
善される。したがって、S/N比を確保できることから
、短い間隔で電Gjを読出すことができ、合焦に要する
時間を短縮できる。しかも、S/N比を確保できること
から焦点信号の検出間隔ΔXをちいさくでき、その上、
焦点信号f (x)の極大点を抑制することができるの
で、合焦精度を向上させることができる。
Further, since the filtering circuit 45 convolves the focus signal f (x) with the spline function or the rect function and performs the filtering process, it is possible to ensure the S/N ratio of the focus signal f (x). Specifically, in the filtering process using the rect function shown in FIG. 4(a), the filtered signal g (X ), and the signal component is approximately multiplied by the number of additions, while the noise component is multiplied by the square root of the number of additions, so the S/N ratio is improved by approximately Jτ times.Also, considering in the frequency domain , the signal component is proportional to the bandwidth,
Since the noise component is proportional to the square root of the bandwidth, the S/N ratio is improved approximately five times even when a spline function is used. Therefore, since the S/N ratio can be ensured, the electric current Gj can be read out at short intervals, and the time required for focusing can be shortened. Moreover, since the S/N ratio can be secured, the detection interval ΔX of the focus signal can be made small.
Since the maximum point of the focus signal f (x) can be suppressed, focusing accuracy can be improved.

さらに、上記合焦位置検出方法にて、合焦位置を検出す
るので、極めて高精度に合焦位置を検出できる。
Furthermore, since the focus position is detected using the focus position detection method described above, the focus position can be detected with extremely high accuracy.

なお、上記第1実施例では、焦点信号を得るために1つ
のBPF37を備えた構成としているが、中心周波数の
光なる複数のBPFを切換えて用いる構或としてもよい
。このような構或とすることにより、次のような不都合
を除去できる。すなわち、BPFの中心周波数が低い場
合には、得られる焦点信号は第10図に示すAのように
ブロードな形状となり、撮影光学系31の位置の検出範
囲が広い反面、合焦位置を正確に求めることができない
。また、BPFの中心周波数が高い場合には、得られる
焦点信号は第10図中Bで示すように合焦位置で鋭く突
出した形状になり、高精度な合焦位置を検出するのには
適しているが、撮影光学系の位置の検出範囲が狭い。そ
こで、上記した構成とし、デフォーカス量が大きいとき
には中心周波数の低いBPFに切換え、合焦位置近傍に
撮影光学系が移動したならば、中心周波数の高いBPF
に切換える。また、ii!ii像やズーム位置,Fナン
バー等により切換えてもよい。
In the first embodiment, one BPF 37 is provided to obtain the focus signal, but a plurality of BPFs for light at the center frequency may be switched and used. With such a structure, the following inconveniences can be eliminated. That is, when the center frequency of the BPF is low, the obtained focus signal has a broad shape as shown in A shown in FIG. I can't ask for it. Furthermore, when the center frequency of the BPF is high, the obtained focus signal has a sharply protruding shape at the focus position as shown by B in Figure 10, which is suitable for detecting the focus position with high precision. However, the detection range of the position of the photographic optical system is narrow. Therefore, with the above configuration, when the defocus amount is large, the BPF with a low center frequency is switched to, and when the photographing optical system moves near the in-focus position, the BPF with a high center frequency is switched.
Switch to Also, ii! It may be switched depending on the ii image, zoom position, F number, etc.

また、上記実施例では、画像信号を焦点信号に変換する
ために、BPF37.検波器38,A/D変換器3つ,
除算器41,積分回路42を第1図に示す構成としてい
るが、第11図(a)に示す構成としてもよい。すなわ
ち、ブリアンブ33から出力される画像信号をA/D変
換器61でA/D変換した後、除算器62にてカウンタ
からのカウント数Nで除算する。そして、この画像信号
をデジタルバンドバスフィルタリング回路63で所定の
周波数成分を抽出し、さらにこの周波数成分を検波回路
64に人力し、この検波回路64で検出された出力振幅
を積分回路65で積分する構成とする。このような構戊
とすることにより、プリアンプ33から出力される画像
信号をA/D変換した後、各種の信号処理が行われるの
で、信号のダイナミックレンジを有効に使用できる。ま
た、第11図(b)に示すように、BPF71.検波器
72,積分回路73,サンプルホールド回路74.A/
D変換器75.除算器76から溝或してもよい。なお、
積分回路73としては、ローバスフィルターを用いるこ
とも可能である。このように構或することにより、A/
D変換を焦点信号の検出時間間隔毎に行なえばよく、A
/D変換の動作クロックを遅くすることができると共に
、構成が簡素化され製作が容易となる。
In the above embodiment, the BPF 37. 38 detectors, 3 A/D converters,
Although the divider 41 and the integrating circuit 42 have the configuration shown in FIG. 1, they may have the configuration shown in FIG. 11(a). That is, after the image signal output from the briambu 33 is A/D converted by the A/D converter 61, it is divided by the count number N from the counter in the divider 62. Then, a predetermined frequency component is extracted from this image signal by a digital bandpass filtering circuit 63, this frequency component is further input to a detection circuit 64, and the output amplitude detected by this detection circuit 64 is integrated by an integration circuit 65. composition. With this configuration, various signal processing is performed after the image signal output from the preamplifier 33 is A/D converted, so that the dynamic range of the signal can be effectively used. Moreover, as shown in FIG. 11(b), BPF71. Detector 72, integrating circuit 73, sample hold circuit 74. A/
D converter 75. The divider 76 may also be a groove. In addition,
As the integrating circuit 73, it is also possible to use a low-pass filter. By configuring in this way, A/
It is sufficient to perform D conversion at each focus signal detection time interval, and A
The operation clock for /D conversion can be slowed down, and the configuration can be simplified and manufacturing can be facilitated.

さらに、プリアンプ33の出力をA/D変換して、その
後の信号処理を全てマイクロプロセッサ内で行なうよう
にしてもよい。
Furthermore, the output of the preamplifier 33 may be A/D converted and all subsequent signal processing may be performed within the microprocessor.

次に、本発明の第2実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第12図は第2実施例に係る自動合焦装置の構成を示す
図である。この自動合焦装置は、撮像素子としてS I
 T (Static InducLIon Tran
slsLor) ,AMI(^ppllf’led M
OS Intelligent Imager) ,C
 M D (Charge Modulation D
vlce ) , M O S等の非破壊読出し可能な
撮像素子(以下、「非破壊素子」と称する)71を備え
、この非破壊素子71から読出された画像信号を焦点信
号に変換した後、この焦点信号の差演算を行ない、フィ
ルタリング処理するようにしたことに特徴がある。なお
、第1図に示す第1実施例と同一部分には同一の符号を
付している。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of an automatic focusing device according to a second embodiment. This automatic focusing device uses S I as an image sensor.
T (Static InducLIon Tran
slsLor) ,AMI(^ppllf'led M
OS Intelligent Imager),C
M D (Charge Modulation D
It is equipped with an image sensor (hereinafter referred to as a "non-destructive element") 71 that can be read out non-destructively, such as VLCE, MOS, etc., and after converting the image signal read out from the non-destructive element 71 into a focus signal, The feature is that a difference calculation of focus signals is performed and filtering processing is performed. Note that the same parts as in the first embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.

非破壊素子71から読出された画像信号は増幅器33で
増幅した後、BPF37,検波器38で所定の周波数成
分の出力振勧を検出し、この検出値をA/D変換器39
を介して積分回路42に人力する。そして、積分回路4
2から所定の間隔で焦点信号f N (X)をマイクロ
プロセッサ73に出力する。このマイクロプロセッサ7
3に入力した焦点信号f N (X)はメモリ74に記
憶される。マイクロプロセッサ73はメモリ74に記憶
されている焦点ず3号丁マ(X)により光軸上の撮影光
学系31の位置の差を用いた差の演算を行なってフィル
タリング処理されたフィルタリング信号g (X)を求
める。そして、フィルタリング信号g (X)を用いた
補開演算を行ない合焦位置を検出し、この検出結果に基
づいてモータ駆動回路48に制御信号を出力する。そし
て、モータ駆動回路48でバルスモータを駆動して撮影
光学系31の位置を移動させ、合焦調節する構或として
いる。
The image signal read out from the nondestructive element 71 is amplified by the amplifier 33, and then the BPF 37 and the detector 38 detect the output signal of a predetermined frequency component, and this detected value is sent to the A/D converter 39.
It is manually input to the integrating circuit 42 via. And the integrating circuit 4
2, the focus signal f N (X) is output to the microprocessor 73 at predetermined intervals. This microprocessor 7
The focus signal f N (X) inputted into the memory 74 is stored in the memory 74 . The microprocessor 73 calculates the difference using the difference in the position of the photographing optical system 31 on the optical axis using the focus lens 3 (X) stored in the memory 74, and generates a filtered signal g ( Find X). Then, a compensating calculation using the filtering signal g (X) is performed to detect the in-focus position, and a control signal is output to the motor drive circuit 48 based on the detection result. The motor drive circuit 48 drives the pulse motor to move the position of the photographing optical system 31 and adjust the focus.

第13図は上記非破壊素子71の構或を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the structure of the non-destructive element 71.

同図に示す81−1〜81−nは非破壊読出しフォトセ
ンサであり、このフオトセンサ81にはそれぞれ読出し
スイッチ82−1〜82−nが接続されている。この読
出しスイッチ82−1〜82−nは走査回路83に接続
されていて、疋査回路83で駆動され読出された画像信
号は出力アンプ84を介して端子85から画像信号とし
て出力される。なお、86はリセットスイッチである。
Reference numerals 81-1 to 81-n shown in the figure are nondestructive readout photosensors, and readout switches 82-1 to 82-n are connected to the photosensors 81, respectively. The readout switches 82-1 to 82-n are connected to a scanning circuit 83, and the image signal driven and read out by the scanning circuit 83 is output as an image signal from a terminal 85 via an output amplifier 84. Note that 86 is a reset switch.

また、各非破壊フォトセンサ81−1〜81−nはそれ
ぞれバッファ87−1〜87−nを介してピーク検出部
88に接続され、このピーク検出部88からピーク値が
検出されて端子89よりピーク値18号PEとして出力
される。
Each of the nondestructive photosensors 81-1 to 81-n is connected to a peak detection section 88 via a buffer 87-1 to 87-n, and a peak value is detected from the peak detection section 88 and sent to a terminal 89. The peak value is output as No. 18 PE.

次に、焦点信号f (X)の光軸上の撮影光学系31の
位置の差を用いた差演算によるフィルタリング処理つい
て説明する。
Next, a filtering process based on a difference calculation using a difference in the position of the photographing optical system 31 on the optical axis of the focus signal f (X) will be described.

撮影光学系31を等速度で光軸方向へ移動しながらt1
時間だけ電荷の蓄積を行なった場合、そのとき得られる
画像信号は撮影光学系31の移動範囲における画像信号
の積分値となる。また、その画像信号より得られる焦点
信号も撮影光学系31の移動範囲におけるその焦点信号
の積分値となる。
t1 while moving the photographing optical system 31 at a constant speed in the optical axis direction.
When charge is accumulated for a certain amount of time, the image signal obtained at that time becomes an integral value of the image signal within the movement range of the photographing optical system 31. Further, the focus signal obtained from the image signal is also an integral value of the focus signal within the movement range of the photographing optical system 31.

つまり、撮影光学系31が時間t,で位置XOから位置
X1まで移動したときの焦点信号f N (XI )は
、 f N (!+ ) −f ” r(x)dx    
   −−− (4)x0 となり、第14図に示す斜線部の面積と等しくなる。そ
して、f N (X)は、第15図示の如く表わすこと
ができ、f N (X)を微分したものがf (X)と
なっている。
In other words, the focus signal f N (XI) when the photographing optical system 31 moves from the position XO to the position X1 at time t is f N (!+) - f''r(x)dx
--- (4)x0, which is equal to the area of the shaded area shown in FIG. Then, f N (X) can be expressed as shown in Figure 15, and f (X) is obtained by differentiating f N (X).

また、焦点信号f N (X)の差(撮影光学系31の
光軸方向の差はPxとする)は、 − f (X)  * reel (−)Px ・・・(5) となり、撮影光学系31が光軸方向に移動したときの各
位置での焦点信号f (X)を、rec t関数でフィ
ルタリング処理したことになる。
Further, the difference in the focus signal f N (X) (the difference in the optical axis direction of the photographing optical system 31 is assumed to be Px) is − f (X) * reel (−) Px (5), and the difference in the photographing optical system 31 is as follows. This means that the focus signal f (X) at each position when the system 31 moves in the optical axis direction is filtered using the rec t function.

以上のように、非破壊素子71を用いた場合にはフィル
タリング処理が差の演算に起き代えられる。
As described above, when the non-destructive element 71 is used, the filtering process is replaced with a difference calculation.

なお、実際には、非破壊素子71に飽和が牛してしまう
ため、ピーク値信号PEが飽和したIJj点で非破壊素
子71の蓄積電荷をリセットする。そのため、第15図
に示す焦点信号f N (X)は、第16図に示す実線
のように変化する。同図は、撮影光学系31が光軸方向
の泣置Xa,Xbのときに素子のリセットが行われたこ
とを示している。
Note that, in reality, since the non-destructive element 71 becomes saturated, the accumulated charge of the non-destructive element 71 is reset at the point IJj where the peak value signal PE is saturated. Therefore, the focus signal f N (X) shown in FIG. 15 changes as shown by the solid line in FIG. 16. This figure shows that the element is reset when the photographing optical system 31 is at the positions Xa and Xb in the optical axis direction.

そして、Xa<X<Xbでは、 f N (x)=f’ N (X)+f N (xa)
xb<xでは、 f  N  (x)−f  N  (x)”f  N 
 (xa)+  f  N  (xb)として得られる
And if Xa<X<Xb, f N (x)=f' N (X)+f N (xa)
For xb<x, f N (x)−f N (x)”f N
It is obtained as (xa)+f N (xb).

また、本実施例における合焦位置検出は、焦点信号の最
大値近傍の複数点を用いた補間演算により求めている。
Further, the focus position detection in this embodiment is obtained by interpolation calculation using a plurality of points near the maximum value of the focus signal.

以下、第17図(a)(b)を参照して説明する。This will be explained below with reference to FIGS. 17(a) and 17(b).

第17図(a)は焦点信号を示す図であり、横軸は光軸
方向に移動する撮影光学系3】の位置を示し、縦軸は焦
点信号g (X)の信号レベルを示している。焦点信号
の最大値であるPO点と、この前後のp,,p2の3点
において、その焦点信号値が各々g (Xl1).  
g (xn+−1),  g(XII+1)であるとす
る。
FIG. 17(a) is a diagram showing the focus signal, where the horizontal axis shows the position of the photographing optical system 3 moving in the optical axis direction, and the vertical axis shows the signal level of the focus signal g (X). . At point PO, which is the maximum value of the focus signal, and at three points before and after this point, p, , p2, the focus signal values are g (Xl1).
Suppose that g (xn+-1) and g(XII+1).

ここで、g (xm−1)< g (xn+l)の場合
、点Paと点P,とを結ぶ直線と、この直線に対し傾き
の正負が逆でかつ点P2を通る直線との交点Pxの横軸
における座標αが合焦位置となる。この座標αは、幾何
学的関係により次式により得られる。
Here, if g (xm-1) < g (xn+l), the intersection point Px of a straight line connecting points Pa and P, and a straight line whose slope is opposite in polarity to this straight line and which passes through point P2. The coordinate α on the horizontal axis is the focal position. This coordinate α is obtained from the following equation based on the geometric relationship.

a −Xm+ ΔX /2 [ 1 g (Xm+1)
− g (Xm−1)1/ l g (Xm)− g 
(Xs−1)l ] − ( II )また、g (x
m−1) > g(xw+1)の場合は次式により1ワ
られる。
a −Xm+ ΔX /2 [ 1 g (Xm+1)
- g (Xm-1)1/ l g (Xm)- g
(Xs-1)l ] − (II) Also, g (x
When m-1) > g(xw+1), 1 is calculated by the following formula.

a −Xm− ΔX12[1 g (Xm−1)− g
 (Xm+1))/ ( g (Xm)− g (Xm
+1)) ] − (ml)次に、本実施例の動作につ
いて説明する。
a -Xm- ΔX12[1 g (Xm-1)- g
(Xm+1))/(g (Xm)-g (Xm
+1))] - (ml) Next, the operation of this embodiment will be explained.

非破壊素子71をリセットし、電荷蓄積を開始する。そ
し゛て、時間1,毎に読出しスイッチ82−1〜82−
nを走査して非破壊フォトセンサ81−1〜81−nか
ら蓄積電荷を読出して画像信号として出力させる。読出
された画像信号は、プリアンプ33で増幅され、BPF
37で所定の周波数成分が抽出される。この周波数成分
は検波器38で検波され、A/D変換された後、積分回
路42でn個の画像信号が加算されこの加算された信号
が焦点信号f N (x)として出力される。そして、
非破壊素子71から出力されるピーク信号PHの値が飽
和点に達したときは、駆動回路72よりリセット信号が
出力され、非破壊素子71がリセットされる。このよう
な合焦動作により第18図のような焦点信号f N(x
)が得られる。この焦点信号f s (X)がメモリ7
4に記憶される。
The non-destructive element 71 is reset and charge accumulation is started. Then, every time 1, the readout switches 82-1 to 82-
n is scanned to read accumulated charges from the non-destructive photosensors 81-1 to 81-n and output them as image signals. The read image signal is amplified by the preamplifier 33, and the BPF
At 37, predetermined frequency components are extracted. After this frequency component is detected by a detector 38 and A/D converted, n image signals are added together by an integrating circuit 42, and this added signal is output as a focus signal f N (x). and,
When the value of the peak signal PH output from the non-destructive element 71 reaches the saturation point, a reset signal is output from the drive circuit 72, and the non-destructive element 71 is reset. This focusing operation produces a focus signal f N (x
) is obtained. This focus signal f s (X) is the memory 7
4 is stored.

また、第18図に示す、時間ta,tbが飽和点に達し
た時間であり、この時間における撮影光学系31の位置
Xa,Xbもメモリ74に記憶される。メモリ74に記
憶された焦点信号f N (X)は、rect関数によ
るフィルタリング処理されたフィルタリング信号g (
x)を得るための差演算を行なった後、不必要なものか
ら消去されていく。
Further, times ta and tb shown in FIG. 18 are the times when the saturation point is reached, and the positions Xa and Xb of the photographing optical system 31 at these times are also stored in the memory 74. The focus signal f N (X) stored in the memory 74 is a filtered signal g (
After performing the difference calculation to obtain x), unnecessary items are deleted.

フィルタリング処理された焦点信号g (x)を得るた
めの差演算は、撮影光学系31の光軸上の位置の差をd
すると、 g (X) − f N (X+d/2)   f N
 (X−d/2)  − (8)と表わせる。
The difference calculation for obtaining the filtered focus signal g(x) is performed by calculating the difference in position on the optical axis of the photographing optical system 31 by d.
Then, g (X) − f N (X+d/2) f N
It can be expressed as (X-d/2) − (8).

ここでf N (x)は X<Xaの時、f N (X) ・・・(9〉 である。Here f N (x) is When X<Xa, f N (X) ...(9) It is.

このようにして得られたフィルタリング信号g(X)を
新しい順にVi,V2,V3とスレハ、マイクロプロセ
ッサ73はこの3つの値から焦点状態を判断し、パルス
モータ49の制御駆動を行なう。つまり、Vl >V2
>V3の時は、焦点信号が増大する場合であるので、そ
のまま撮影光学系31を駆動し、Vl<V2<V3の時
は、フィルタリング信号が減少する場合であるので、駆
動方向を反転させる。そして、Vl<V2,V3<v2
の時は、V2がフィルタリングf己号の最大値であると
判断し、補開演算による合焦(立置計算を行なう。この
補間演算は、g (Xi−1) − V 3 ,g (
Xa)− V 2 ,  g (Xw+I) − V 
1として、上5己(If)(III)式に代入すること
により行われる。
The filtering signal g(X) obtained in this way is sorted as Vi, V2, and V3 in order of newest, and the microprocessor 73 determines the focus state from these three values and controls and drives the pulse motor 49. In other words, Vl > V2
>V3, the focus signal increases, so the photographing optical system 31 is driven as is; when Vl<V2<V3, the filtering signal decreases, so the driving direction is reversed. And Vl<V2, V3<v2
In this case, it is determined that V2 is the maximum value of the filtering f self-sign, and the focusing (vertical calculation) is performed using an interpolation calculation.
Xa) − V 2 , g (Xw+I) − V
1, this is done by substituting it into the above equation (If) (III).

このようにして得られた合焦位置と、バルスモータ49
駆動時のパルス数から得られる現在の撮影光学系31の
位置とから、駆動量を判断し、撮影光学系31を合焦位
置へ駆動させる。
The focus position obtained in this way and the pulse motor 49
The driving amount is determined from the current position of the photographing optical system 31 obtained from the number of pulses during driving, and the photographing optical system 31 is driven to the in-focus position.

このような本丈施例によれば、上記第1実施例と同様に
高速度でかつ、高精度な合焦調節を行なうことができる
。しかも、非破壊読出し可能な撮像素子7を用いたので
、焦点信号f N (x)の差演算を行なうことにより
rect関数によりフィルタリング処理された焦点信号
g (x)を得ることができ、その結果、第1実施例に
おいて用いていたフィルタリング同路45を削減するこ
とができ、装置の小型化を図ることができる。
According to this full-length embodiment, it is possible to perform focus adjustment at high speed and with high precision, as in the first embodiment. Moreover, since the image sensor 7 that can be read out non-destructively is used, the focus signal g (x) filtered by the rect function can be obtained by calculating the difference between the focus signals f N (x). , the filtering circuit 45 used in the first embodiment can be omitted, and the device can be made smaller.

なお、上記第2実施例において、フィルタリング信号の
各値V1、V2,V3 (ただし、Vl<V2,V3<
V2)を検出した時点で、直ちに補開演算を行なわずに
、撮影光学系31の駆動方向を反転させ、駆動速度を遅
くしてから合焦調節をおこなうようにすれば、焦点信号
の検出間隔ΔXを短くすることができ、さらに精度の向
上を図ることができる。
In addition, in the second embodiment, each value of the filtering signal V1, V2, V3 (however, Vl<V2, V3<
V2), the detection interval of the focus signal can be reduced by reversing the driving direction of the photographing optical system 31 and slowing down the driving speed before adjusting the focus, without immediately performing the compensation calculation. ΔX can be shortened, and accuracy can be further improved.

次に、本発明の第3実施例について説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.

第3実施例に係る自動合焦装置の構成を第19図に示す
。なお、第1実施例または第2丈施例と同一部分には同
一符号を付し詳しい説明は省略する。
FIG. 19 shows the configuration of an automatic focusing device according to a third embodiment. Note that the same parts as in the first embodiment or the second length embodiment are given the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

本実施例は、撮影光学系31で形成される画像の輝度を
測定して、非破壊素子71からの読出し時間間隔を設定
する例である。非破壊素子71は、駆動回路90から送
信される読出しクロックφCによって駆動される。非破
壊素子71の蓄fa電荷のピーク信号PEは比較器91
を介してDフリップフロップ回路92へ人力する。比較
器91は、そのしきい値Vrefが非破壊素子71の蓄
積電荷のピーク値(飽和レベル)よりも若干小さな値に
設定されている。比較器91はしきい値Vrefよりも
大きいレベルのピーク信号PEが人力したときに、H(
ハイレベル)の出力PKをDフリップフロップ回路92
へ出力する。Dフリップフロップ回路92は、比較器9
1からのPKをD入力とし、駆動回路90からの読出し
クロツクφCをCLK入力としている。そして、D入力
がHでCLK入力に入力があったときに、Q出力がHと
なり、再びCLK人力に入力があったときにQ出力がL
(ローレベル)となる。Dフリップフロップ回路92の
Q出力は、Hのときに非破壊素子71のリセット信号と
して非破壊素子71へ出力される。なお、駆動回路90
から出力される読出しクロツクφCのタイミングはマイ
クロプロセッサ93によって設定される。非破壊素子7
1から読出される画像信号は増幅器33に入力する。
This embodiment is an example in which the brightness of an image formed by the photographing optical system 31 is measured and the readout time interval from the non-destructive element 71 is set. The non-destructive element 71 is driven by a read clock φC transmitted from the drive circuit 90. The peak signal PE of the accumulated fa charge of the non-destructive element 71 is detected by the comparator 91.
The input signal is manually input to the D flip-flop circuit 92 via the D flip-flop circuit 92. The threshold value Vref of the comparator 91 is set to a value slightly smaller than the peak value (saturation level) of the accumulated charge of the non-destructive element 71. The comparator 91 outputs H(
high level) output PK to the D flip-flop circuit 92.
Output to. The D flip-flop circuit 92 is a comparator 9
PK from 1 is used as the D input, and read clock φC from the drive circuit 90 is used as the CLK input. Then, when the D input is H and there is an input to the CLK input, the Q output becomes H, and when there is an input to the CLK input again, the Q output becomes L.
(low level). The Q output of the D flip-flop circuit 92 is output to the non-destructive element 71 as a reset signal for the non-destructive element 71 when it is H. Note that the drive circuit 90
The timing of the read clock φC output from the microprocessor 93 is set by the microprocessor 93. Non-destructive element 7
The image signal read from 1 is input to an amplifier 33.

増幅器33の出力端子には、BPF37およびプリ測光
回路94が並列に接続されている。ブリ側光回路94は
、人力する画像信号から非破壊素子71に形成される画
像の輝度を測定し、その測定結果をマイクロプロセッサ
93へ出力する。なお、BPF37へ出力された画像信
号から、検波器38,A/D変換器39,積分回路43
を介して焦点信号f N (x)を生成する構成は、第
2実施例と同じである。
A BPF 37 and a pre-photometering circuit 94 are connected in parallel to the output terminal of the amplifier 33. The optical circuit 94 measures the brightness of the image formed on the non-destructive element 71 from the manually inputted image signal, and outputs the measurement result to the microprocessor 93. Note that from the image signal output to the BPF 37, the detector 38, A/D converter 39, and integration circuit 43
The configuration for generating the focus signal f N (x) via is the same as in the second embodiment.

次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

ブリ測光回路94により画像の輝度を測定する。The brightness of the image is measured by the blur photometry circuit 94.

この測光は、撮像開始からDフリップフロップ同路92
のD人力がHになるまでの間tv行われる。
This photometry is performed from the start of imaging to the D flip-flop circuit 92.
TV is performed until the D human power becomes H.

すなわち、非破壊素子71のピーク値PEがしきい値V
refを越えるまで行う。
That is, the peak value PE of the nondestructive element 71 is equal to the threshold value V
Continue until it exceeds ref.

この時、仮に、時間tvが第1実施例で述べた単位蓄積
時間ISよりも短い場合は、被写体が十分に明るいとき
で、単位蓄積時間tsだけ露光すると非破壊素子71の
蓄fa電Gjが飽和してしまう場合である。以下、これ
を飽和モードと呼ぶ。
At this time, if the time tv is shorter than the unit accumulation time IS described in the first embodiment, when the subject is sufficiently bright and the subject is exposed for the unit accumulation time ts, the accumulated fa electricity Gj of the non-destructive element 71 will be reduced. This is a case of saturation. Hereinafter, this will be referred to as saturation mode.

そこで、本実施例では、マイクロプロセッサ93がプリ
測光回路94から送られてくる測光データに基づいて、
ts <tvとなる単位蓄積時間ts  を設定する。
Therefore, in this embodiment, the microprocessor 93 uses the photometric data sent from the pre-photometric circuit 94 to
Set a unit accumulation time ts such that ts < tv.

そして、単位蓄積時間t, 毎に非破壊素子71をリセ
ットして画像信号SOを読出す。
Then, the non-destructive element 71 is reset every unit accumulation time t, and the image signal SO is read out.

また、tvが単位蓄積時間tsよりも長い場合には、被
写体が暗い時で、単位蓄積時間t,の露光では、非破壊
素子71の蓄積電荷は飽和しない場合である。以下、こ
れを非飽和モードと呼ぶ。
If tv is longer than the unit accumulation time ts, the subject is dark and the accumulated charge in the non-destructive element 71 is not saturated with exposure for the unit accumulation time t. Hereinafter, this will be referred to as non-saturated mode.

第20図(a)〜(d)は非飽和モードにおけるリセッ
ト動作を示す図である。同図(a)は非破壊素子71の
?!!荷蓄積状態を示すピーク信号PEの出力レベルを
示す。同図(b)はDフリップフロップ回路92のD入
力に入力するピーク信号PEのタイミング波形図、同図
(c)は単位蓄積時間t,毎に駆動口路90から出力さ
れDフリップフロップ回路92のCLK人力となる読出
しクロックφCのタイミング波形図である。同図(d)
はDフリップフロップ回路92のQ出力となるリセット
信号Rのタイミング波形を示している。
FIGS. 20(a) to 20(d) are diagrams showing the reset operation in the non-saturation mode. The figure (a) shows the non-destructive element 71. ! ! The output level of the peak signal PE indicating the load accumulation state is shown. FIG. 4B is a timing waveform diagram of the peak signal PE input to the D input of the D flip-flop circuit 92, and FIG. FIG. 3 is a timing waveform diagram of a read clock φC which is manually operated as CLK. Same figure (d)
shows the timing waveform of the reset signal R serving as the Q output of the D flip-flop circuit 92.

非破壊素子71による撮像が開始されると、単位蓄積時
間ts毎に画像信号が読出される。非破壊素子71に電
荷が蓄積されていき、時間S1でピーク信号PHの出力
レベルがしきい値Vrefを越えると、D入力がHにな
る。D入力がHとなってから次のタイミングで出力され
る読出しクロックφCによってQ出力がHとなり、非破
壊素子71がリセットされる。そして、さらに次のタイ
ミング出力される読出しクロックφCによってQ出力が
Lになる。そして、時間S2で再びピーク信号PEの出
力レベルがしきい値Vrefを越えると、同様にリセッ
ト動作が開始される。
When imaging by the non-destructive element 71 is started, an image signal is read out every unit storage time ts. Charge is accumulated in the nondestructive element 71, and when the output level of the peak signal PH exceeds the threshold value Vref at time S1, the D input becomes H. The read clock φC output at the next timing after the D input becomes H causes the Q output to become H, and the non-destructive element 71 is reset. Then, the Q output becomes L by the read clock φC output at the next timing. Then, when the output level of the peak signal PE exceeds the threshold value Vref again at time S2, the reset operation is similarly started.

このように本実施例によれば、プリ測光回路94によっ
て画像の輝度を測定し、飽和モードのときには、t5 
 <tvとなる(11位蓄積時間ts を設定して、i
ll位蓄積時間ts  毎に非破壊素子71をリセット
して画像信号SOを読出す。
As described above, according to this embodiment, the brightness of the image is measured by the pre-photometering circuit 94, and in the saturation mode, the brightness of the image is measured at t5.
< tv (set the 11th accumulation time ts, i
The non-destructive element 71 is reset every 11 accumulation times ts and the image signal SO is read out.

また、こ非飽和モードのときには、輝度データに基づい
て読出しクロックφCの出力タイミングとなる単位蓄積
時間を設定し、また一方で非破壊素子71の電荷蓄積状
態を示すピーク信号PHに対して飽和レベルよりも若干
低いレベルにしきい値Vrefを設定しておき、ピーク
信号PEの出力レベルがしきい値を越えたならば、次の
タイミングで出力される読出しクロツクφCによって非
破壊素子71をリセットするようにした。したがって、
どのような輝度の被写体であっても、非破壊素子71が
飽和するのを確実に防止でき、画像信号の劣化を防止で
き、高精度の合焦調節を行うことができる。
In addition, in the non-saturation mode, the unit accumulation time which is the output timing of the read clock φC is set based on the luminance data, and the saturation level is set for the peak signal PH indicating the charge accumulation state of the non-destructive element 71. The threshold value Vref is set to a level slightly lower than the threshold value, and when the output level of the peak signal PE exceeds the threshold value, the non-destructive element 71 is reset by the read clock φC output at the next timing. I made it. therefore,
Regardless of the brightness of the subject, saturation of the non-destructive element 71 can be reliably prevented, deterioration of the image signal can be prevented, and highly accurate focus adjustment can be performed.

なお、上記第3実施例では、飽和モードにおいて、焦点
信号fN(X)に対してフィルタリング処理を施してい
ないが、マイクロプロセッサ93でフィルタリング処理
する構或としても良い。
In the third embodiment, the focus signal fN(X) is not filtered in the saturation mode, but the microprocessor 93 may perform the filtering process.

次に、本発明の第4実施例について説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

第21図は第4実施例に係る自動合焦装置の構或を示す
図である。なお、第1実施例〜第3実施例と同一機能を
有する部分には同一符号を付し詳しい説明は省略する。
FIG. 21 is a diagram showing the structure of an automatic focusing device according to a fourth embodiment. Note that parts having the same functions as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本実施例は、エリアセンサを用いて画像の任意領域に合
焦:A節を行う例である。
This embodiment is an example in which an area sensor is used to focus on an arbitrary area of an image: section A.

同図に示す100はエリアセンサであり、MOS,SI
T,CMD等のx−yアドレス方式の撮像素子からなる
。このエリアセンサ100は駆動回路101から出力さ
れる駆動信号Dによって駆動され、所定領域の画像信号
が読出される。
100 shown in the figure is an area sensor, MOS, SI
It consists of an x-y addressing type image sensor such as T or CMD. This area sensor 100 is driven by a drive signal D output from a drive circuit 101, and image signals of a predetermined area are read out.

ブリ測光回路94は、エリアセンサ100から読出され
た画像信号が入力され、この入力した画像信号から画像
の輝度を測定する。その輝度データはマイクロプロセッ
サ102へ出力される。マイクロプロセッサ102は、
入力する輝度データに基づいてエリアセンサ100の所
定領域が飽和しないような蓄積時間を設定する機能と、
エリアセンサ100の読出し領域を指定する機能と、前
記フィルタリング信号g(x)から合焦位置検出演算を
実行する機能とを有している。
The blur photometry circuit 94 receives the image signal read from the area sensor 100 and measures the brightness of the image from the input image signal. The brightness data is output to microprocessor 102. The microprocessor 102 is
a function of setting an accumulation time such that a predetermined area of the area sensor 100 is not saturated based on input luminance data;
It has a function of specifying a readout area of the area sensor 100 and a function of executing a focus position detection calculation from the filtering signal g(x).

第22図はエリアセンサ100の構或を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing the structure of the area sensor 100.

このエリアセンサ100は、複数のフォトセンサFSが
マトリクス状に配列されている。
In this area sensor 100, a plurality of photosensors FS are arranged in a matrix.

各フォトセンサFSは、垂直アドレスデコーダ103に
それぞれ一端が接続されている複数の水平信号線L L
−1〜Ll−Nに、各々垂直アドレスス?ッチ103S
を介して接続されている。また、水平アドレスデコーダ
104にそれぞれ一端が接続されている複数の垂直信号
線Ll+−1〜Lll−Nに、各々水平アドレススイッ
チ104Sを介して接続されている。
Each photosensor FS has a plurality of horizontal signal lines L L each having one end connected to the vertical address decoder 103.
-1 to Ll-N, each vertical address? 103S
connected via. Further, it is connected to a plurality of vertical signal lines Ll+-1 to Lll-N, each of which has one end connected to the horizontal address decoder 104, via a horizontal address switch 104S.

このように構成されたエリアセンサ100では、垂直ア
ドレスデコーダ103で所定の水平信号線L1−1〜L
l−Nを選択し、水平アドレスデコーダ104で所定の
垂直信号線L L+−1〜Ll1■を選択して、各信号
線に接続されている水平アドレススイッチ103Sおよ
び垂直アドレススイッチ104Sを同時にオンさせるこ
とにより、選択された領域の複数のフォトセンサFSか
ら蓄積電荷が画像信号SOとして読出される。そこで、
垂直アドレスデコーダ103,水平アドレスデコーダ1
04に入力する駆動信号Dで読出し領域のアドレスを指
定することにより、画像の(f−意領域の画像信号を読
出すことができる。
In the area sensor 100 configured in this way, the vertical address decoder 103 selects the predetermined horizontal signal lines L1-1 to L.
1-N, selects a predetermined vertical signal line LL+-1 to Ll1■ with the horizontal address decoder 104, and simultaneously turns on the horizontal address switch 103S and vertical address switch 104S connected to each signal line. As a result, accumulated charges are read out from the plurality of photosensors FS in the selected area as an image signal SO. Therefore,
Vertical address decoder 103, horizontal address decoder 1
By specifying the address of the readout area with the drive signal D input to 04, it is possible to read out the image signal of the (f-area) of the image.

以下、本実施例の作用について第23図を参照して説明
する。なお、第22図に示すエリアセンサ100の水平
方向をX軸(X−1.2・・・n)とし、垂直方向をY
軸(Y−1.2・・・n)とする。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIG. 23. Note that the horizontal direction of the area sensor 100 shown in FIG. 22 is the X axis (X-1.2...n), and the vertical direction is Y.
The axis is (Y-1.2...n).

同図中斜線で示す部分を合jJA調節する場合を例にし
て説明する。
An example will be described in which the shaded portion in the figure is adjusted by JJA.

先ず、斜線領域のプリ測光を行う。First, pre-photometering is performed in the shaded area.

マイクロプロセッサ102は、斜線領域( CXs .
Ys ) 〜(Xe−Ye))のアドレス指定データを
駆動回路101に対して出力する。
The microprocessor 102 is located in the shaded area (CXs.
Address designation data of Ys) to (Xe-Ye)) is output to the drive circuit 101.

駆動回路101は、垂直アドレスデコーダ103に対し
てアドレス(Ys−Ye)を指定した駆動信号Dを出力
し、水平アドレスデコーダ104に対してアドレス( 
X s − X e )を指定した駆動信号Dを出力す
る。そして、例えば、所定時間1,に蓄積された電荷を
斜線領域の各フォトセンサFSから画像信号として順次
読出す。測光回路94では、この読出された画像信号か
ら画像の輝度を測定し、その輝度データをマイクロプロ
セッサ102へ出力する。マイクロプロセッサ102で
は、輝度データに基いて単位蓄積時間tsを設定する。
The drive circuit 101 outputs a drive signal D specifying an address (Ys-Ye) to the vertical address decoder 103, and outputs a drive signal D specifying an address (Ys-Ye) to the horizontal address decoder 104.
A drive signal D specifying the value (Xs - Xe) is output. Then, for example, charges accumulated during a predetermined time period 1 are sequentially read out as image signals from each photosensor FS in the shaded area. The photometric circuit 94 measures the brightness of the image from this read image signal and outputs the brightness data to the microprocessor 102. The microprocessor 102 sets a unit accumulation time ts based on the luminance data.

すなわち、フォトセンサFSに蓄積された電荷のピーク
値が飽和せず、かつ飽和値の70%の値に設定されてい
るしきい値を越えている場合には、上記蓄積時間tPを
単泣蓄積時間1sとする。
That is, if the peak value of the charge accumulated in the photosensor FS is not saturated and exceeds the threshold value set to 70% of the saturation value, the above accumulation time tP is used for single accumulation. The time is assumed to be 1 s.

また、ピーク値が飽和する場合には、M (:j蓄積時
間を順次短くして輝度判定を繰り返し、ピーク値が飽和
しない蓄積時間tppを検出し、この険出した蓄積時間
tppを、単位蓄積時間t5とする。
In addition, when the peak value is saturated, the brightness determination is repeated by sequentially shortening the M Let time be t5.

また、ピーク値がしきい値Vrefに達していない場合
には、電荷蓄積時間を順次延ばして輝度判定を繰り返し
、ピーク値がしきい値Vrefを越える蓄積時間t F
PI’を検出し、その検出された蓄積時間t PPPを
fit位蓄積時間tsとする。
In addition, if the peak value has not reached the threshold Vref, the charge accumulation time is sequentially extended and the brightness determination is repeated until the accumulation time t F at which the peak value exceeds the threshold Vref is reached.
PI' is detected, and the detected accumulation time tPPP is set as the fit accumulation time ts.

このようなプリ測光により、斜線領域の輝度に応じ、画
像信号の劣化を伴うことのないjlj位蓄積時間tsが
設定できる。
By such pre-photometering, it is possible to set an accumulation time ts of about jlj without deteriorating the image signal according to the brightness of the shaded area.

次に、時間ts毎に斜線領域の画像信号SOを読出す。Next, the image signal SO in the shaded area is read out at every time ts.

なお、斜線領域からの画像信号SOの読出し順序は、以
下の方式に従う。
Note that the order of reading out the image signals SO from the shaded area follows the following method.

?軸方向順次読出し この読出し方式は、X軸方向に順次読出す。先ず、Ym
Ys行( ( X s * Y s ) +  ( X
s+ l +Yう)・・・,(Xe,Ys))を読出し
、続いてY s+m Y 5+,行,y2+2行,−Y
e行まで読出す。
? Axial Sequential Readout This readout method reads out data sequentially in the X-axis direction. First, Ym
Ys row ( (X s * Y s ) + (
s+ l +Yu)..., (Xe, Ys)), then read Y s+m Y 5+, row, y2+2 row, -Y
Read up to line e.

Y軸方向順次読出し この読出し方式は、Y軸方向に順次読出す。Sequential readout in Y-axis direction This readout method sequentially reads out data in the Y-axis direction.

先ず、X−Xs列( (Xs,Ys),(Xs,Ys+
+ ).−.  (Xs,Ye))を読出し、続いてX
−XS■列,X,12列・・−,Xe列まで読出す。
First, the X-Xs sequence ( (Xs, Ys), (Xs, Ys+
+ ). −. (Xs, Ye)), then
-XS ■ column, X, 12th column...Read up to -, Xe column.

斜め方向順次読出し この読出し方式は、斜め方向に順次読出す。先ず、(X
s,Ys)を読出し、以下−、Y−−X+ (Yi+X
s) なお、i − S + 1 ,  S + 2 −  
X s≦X≦Xe,Y S + l≦Y≦Yeを満たす
画素(X,Y)の電荷を順次読出す。
Sequential readout in diagonal direction This readout method reads data sequentially in diagonal direction. First, (X
s, Ys), and the following -, Y--X+ (Yi+X
s) In addition, i − S + 1, S + 2 −
Charges of pixels (X, Y) satisfying X s≦X≦Xe, Y S + l≦Y≦Ye are sequentially read out.

以上の3つの読出し方式は、被写体によって適宜選択す
る。例えば、横縞の被写体の場合は、Y軸方向順次読出
し方式を使い、縦縞の被写体の場合はX軸方向順次読出
し方式を使う。この読出し方式は、ブリ測光時に選択す
る。
The above three readout methods are appropriately selected depending on the subject. For example, in the case of a subject with horizontal stripes, the sequential readout method in the Y-axis direction is used, and in the case of a subject with vertical stripes, the sequential readout method in the X-axis direction is used. This readout method is selected during blur photometry.

このようにして、電荷蓄積時間tsと読出し順序が決め
られる。
In this way, the charge accumulation time ts and the readout order are determined.

次に、エリアセンサ100に対する読出しクロックと電
荷蓄積時間の関係について、第24図を参照して説明す
る。
Next, the relationship between the read clock and charge accumulation time for the area sensor 100 will be explained with reference to FIG. 24.

同図には、読出しクロックとその際に読出される画素(
フォトセンサFS)が示されている。1〜N (N−m
Xn)は画素の位置に対応しており、1′〜N′は、次
回の読出し位置を示している。
The figure shows the readout clock and the pixels read out at that time (
Photosensor FS) is shown. 1~N (N-m
Xn) corresponds to the pixel position, and 1' to N' indicate the next readout position.

ここで、読出しクロックの時間間隔をtcとすれば、全
画素を読出すのに要する時間tNは、tN−N−tcと
なる。
Here, if the time interval of the readout clock is tc, the time tN required to read out all pixels is tN-N-tc.

ここで、単位蓄積時間tsがtNより大の場合(第24
図(a))は問題なく読出せるが、ts<t.となる場
合は、対処できない。
Here, if the unit accumulation time ts is greater than tN (the 24th
Figure (a)) can be read without any problem, but if ts<t. If this happens, we cannot deal with it.

そこで、連続する2クロック(または適当な間隔のクロ
ック)で同じ画素を読出す。この様にすれば、15<1
N (なお、tNは同図(a)の2倍)となる場合であ
っても、読出し可能となり、t,の最小時間は、クロッ
ク時間間隔tcとなる(同図(b)(c))。また、さ
らに短い時間で読出すためには、水平アドレスデコーダ
,垂直アドレスデコーダを複数設けて、交互に読出しを
行うようにする。さらに、多線読出しを利用して、読出
し速度を早くすると共に、近接画素を加算してSNの向
上を図るようにしてもよい。なお、全画素の読出しは逐
次読出しのため各画素の積分時間が異なる(積分時間は
tsで同一)が、焦点信号が光軸方向に平均化される事
になるだけであり、特に不具合は生じない。
Therefore, the same pixel is read out in two consecutive clocks (or clocks at appropriate intervals). In this way, 15<1
N (note that tN is twice that in (a) of the same figure), it is still possible to read, and the minimum time of t is the clock time interval tc ((b) and (c) of the same figure). . Furthermore, in order to read out data in a shorter time, a plurality of horizontal address decoders and vertical address decoders are provided so that reading is performed alternately. Furthermore, multi-line readout may be used to increase the readout speed, and adjacent pixels may be added to improve the SN. Note that since all pixels are read out sequentially, the integration time for each pixel is different (the integration time is the same at ts), but the focus signal is simply averaged in the optical axis direction, so no particular problems will occur. do not have.

以上のようにして読出された画像信号は、一次元の信号
としてBPF37に人力され、以下第1実施例と同様に
して処理され、合焦調節が行われる。
The image signal read out in the manner described above is input to the BPF 37 as a one-dimensional signal, and thereafter processed in the same manner as in the first embodiment to perform focus adjustment.

このように本実施例によれば、エリアセンサ100を用
いて形成画像を撮像するので、画像の任意領域に高速か
つ高精度な合焦調節を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, since the formed image is captured using the area sensor 100, it is possible to perform high-speed and highly accurate focus adjustment on an arbitrary area of the image.

なお、上記第4実施例では、画像信号の読出し方式の選
択をプリ測光回路94で行う例を示したが、被写体の種
類を判別する専用回路を設ける構成とすることもできる
In the fourth embodiment, the image signal readout method is selected by the pre-photometering circuit 94, but a dedicated circuit for determining the type of subject may be provided.

また、X軸順次方向読出し方式の場合は、行ごとに、ま
た、Y軸順次読出し方式の場合は、列ごとに画像信号を
加算する構成にすれば、さらに信号のSNが向上する。
Further, if the image signals are added row by row in the case of the X-axis sequential readout method, and column by column in the case of the Y-axis sequential readout method, the SN of the signal can be further improved.

なお、この様な加算を行う構成としては、例えば第21
図に示すBPF37〜A/D変換器39の経路を、第2
5図に示すようにA/D変換器110,加算器111,
BPF112,検波器113を直列に接続したものが考
えられる。
Note that as a configuration for performing such addition, for example, the 21st
The path from the BPF 37 to the A/D converter 39 shown in the figure is
As shown in FIG. 5, an A/D converter 110, an adder 111,
A configuration in which the BPF 112 and the detector 113 are connected in series can be considered.

また、上記第4実施例では、BPF37は一次元信号(
画像信号)に対するフィルタ回路であったが、バッファ
内臓のマスク処理等による2次元フィルタ回路であって
もよい。
In addition, in the fourth embodiment, the BPF 37 uses a one-dimensional signal (
Although the filter circuit is for an image signal), it may be a two-dimensional filter circuit with a built-in buffer and mask processing.

次に、本発明の筆5丈施例について説明する。Next, an example of the brush length 5 according to the present invention will be described.

第26図は本丈施例の構或を示す図である。なお、第1
〜第4実施例と同一部分には同一符号を?している。本
実施例は、第3実施例で説明したエリアセンサとしてC
CD2次元撮像素子を用いた例である。
FIG. 26 is a diagram showing the structure of the full length embodiment. In addition, the first
~ Are the same parts as in the fourth embodiment given the same reference numerals? are doing. This embodiment uses C as the area sensor explained in the third embodiment.
This is an example using a CD two-dimensional image sensor.

同図に示す120はCCD2次元撮像素子であり、駆動
回路121から転送ゲート駆動バルスφ1,垂直クロツ
クバルスφ、,水平クロックバルスφ■,出力ゲート駆
動バルスφOI+  φo2が入力される。マイクロプ
ロセッサ122は、第4実施例で説明したマイクロプロ
セッサと同様の機能を有しており、さらに駆動回路12
1から出力されるパルスを設定する機能を肴している。
Reference numeral 120 shown in the figure is a CCD two-dimensional imaging device, to which a transfer gate drive pulse φ1, vertical clock pulse φ, horizontal clock pulse φ■, and output gate drive pulse φOI+φo2 are inputted from a drive circuit 121. The microprocessor 122 has the same functions as the microprocessor described in the fourth embodiment, and further includes the drive circuit 12.
It has a function to set the pulse output from 1.

第27図はCCD2次元撮像素子120の構成を示す図
である。このCCD2次元撮像素子120は、mXn個
の画素数を有しており、各画素単位となるフオトセンサ
131がマトリクス状に配列されている。Y軸方向に配
列された複数のフォトセンサ131−01〜131−O
n,・・・131−m1〜131−mnに沿って転送ゲ
ート132−1〜132−nが設けられている。この転
送ゲート132の各々に転送ゲート用駆動パルスφ7が
人力される。各転送ゲート132−1〜132−nに沿
って垂直シフトレジスタ133−1〜133−mが設け
られている。この垂直シフトレジスタ133の各々に垂
直クロックバルスφ9が人力される。各転送ゲート13
2および各垂直シフトレジスタ133の一端は、水平シ
フトレジスタ134に接続されている。水ilZシフト
レジスタ134には水平クロックバルスφ1Iが入力さ
れる。水平シフトレジスタ134に転送される信号電荷
は、水平シフトレジスタ134に沿って形成された出力
ゲート135および水平シフトレジスタ134の一端に
設けられた出力ゲート136を介して取り出される。な
お、137,138.139は出力ドレインである。出
力ドレン139より取り出される信号電荷は出力アンプ
140を介して画像信号SOとして出力される。
FIG. 27 is a diagram showing the configuration of the CCD two-dimensional image sensor 120. This CCD two-dimensional image sensor 120 has mXn pixels, and photo sensors 131, each pixel unit, are arranged in a matrix. A plurality of photosensors 131-01 to 131-O arranged in the Y-axis direction
Transfer gates 132-1 to 132-n are provided along the lines n, . . . 131-m1 to 131-mn. A transfer gate drive pulse φ7 is manually applied to each of the transfer gates 132. Vertical shift registers 133-1 to 133-m are provided along each transfer gate 132-1 to 132-n. A vertical clock pulse φ9 is manually applied to each of the vertical shift registers 133. Each transfer gate 13
2 and one end of each vertical shift register 133 are connected to a horizontal shift register 134. A horizontal clock pulse φ1I is input to the water ilZ shift register 134. The signal charge transferred to the horizontal shift register 134 is taken out via an output gate 135 formed along the horizontal shift register 134 and an output gate 136 provided at one end of the horizontal shift register 134. Note that 137, 138, and 139 are output drains. The signal charge taken out from the output drain 139 is outputted as an image signal SO via the output amplifier 140.

また、出力ゲート135,136には、出力ゲート用駆
動バルスφ。1,φ。2がそれぞれ入力される。
Further, the output gates 135 and 136 are provided with an output gate drive pulse φ. 1,φ. 2 are input respectively.

以下、本実施例の作用として、第27図に斜線で示す領
域のフォトセンサ(X−X.〜X2,Y−Y,〜Y2の
各領域)に対して合焦調節する場合を例にして説明する
Hereinafter, as an example of the operation of this embodiment, the case where the focus is adjusted for the photosensor in the shaded area in FIG. explain.

電荷蓄積が終了すると、フオトセンサ 131−01 〜131−mnの電荷は転送ゲート13
2−1〜132−mを介して垂直シフトレジスタ133
−1〜133−mへ転送される。そして、垂直シフトレ
ジスタ133によって水平シフトレジスタ134へ高速
転送される。水平シフトレジスタ134に転送された信
号電荷は、出力ゲ−4135を介して出力ドレイン13
7へ排出される。
When the charge accumulation is completed, the charges of the photo sensors 131-01 to 131-mn are transferred to the transfer gate 13.
Vertical shift register 133 via 2-1 to 132-m
-1 to 133-m. Then, it is transferred at high speed by the vertical shift register 133 to the horizontal shift register 134. The signal charge transferred to the horizontal shift register 134 is transferred to the output drain 13 via the output gate 4135.
7.

このような読出しを、Y−n〜Y2や,行の全画素の信
号電荷に対して行う。なお、垂直シフトレジスタ133
の高速転送は、読出される信号′2l!繭を損なわない
速度とする。そして、Y−Y2行の信号電荷が水平シフ
トレジスタ134に転送されてきたならば、この高速転
送動作を停止して、通常の信号読出し動作に入る。ただ
し、X−X,〜X2以外の信号電荷は、出力ゲート13
6を介して出力ドレン138へ排出する。
Such readout is performed for signal charges of Y-n to Y2 and all pixels in a row. Note that the vertical shift register 133
The high-speed transfer of the read signal '2l! The speed is set so as not to damage the cocoons. Then, once the signal charges of the Y-Y2 rows have been transferred to the horizontal shift register 134, this high-speed transfer operation is stopped and a normal signal read operation is started. However, signal charges other than X-X, ~X2 are at the output gate 13.
6 to an output drain 138.

このようにして矩形領域画素のf≧号電荷の読出しが終
了したら、再び高速転送動作に移り、Y−Y.−1〜1
行の画素からの信号電荷を出力ドレイン137へ排出す
る。
After reading out the f≧ charges of the pixels in the rectangular area in this manner, the high-speed transfer operation is started again, and YY. -1~1
The signal charges from the pixels in the row are discharged to the output drain 137.

以上の動作によって、第27図に示す矩形領域の画像信
号が高速に読出される。また、以上の読出し動作による
電荷蓄積時間は、電荷を垂直シフトレジスタ133へ転
送するまでの時間であり、この時間が前記単位蓄積時間
t,となる。こ単位蓄積時間tsは、ブリ測定光回路9
4によって測定された輝度データに基づいて、第4実施
例と同様にして設定される。そして、この単α蓄積時間
ts毎に矩形領域の信号′rIs曲が読出されて、BP
F37へ人力する。以後は、第1実施例と間様にして、
焦点信号g(x),フィルタリング信号f s (x)
が計算され、合焦調節が行われる。
By the above operation, the image signal of the rectangular area shown in FIG. 27 is read out at high speed. Further, the charge accumulation time due to the above read operation is the time until the charge is transferred to the vertical shift register 133, and this time becomes the unit accumulation time t. This unit accumulation time ts is the burr measurement optical circuit 9.
The settings are made in the same manner as in the fourth embodiment based on the luminance data measured by No. 4. Then, the signal 'rIs song in the rectangular area is read out every single α accumulation time ts, and the BP
Manpower to F37. From now on, the explanation will be similar to the first embodiment,
Focus signal g(x), filtering signal f s (x)
is calculated and focus adjustment is performed.

このように本実施例によれば、COD2次元撮像素子1
20を用いた事により、画像の任意領域に、高速かつ高
精度に合焦調節できる。
As described above, according to this embodiment, the COD two-dimensional image sensor 1
By using 20, it is possible to adjust the focus to any desired area of the image at high speed and with high precision.

なお、CCD2次元撮像素子120から読出した画像信
号を列ごとまたは行ごとに加算してやれば、SNが改善
され、さらに高精度の合焦調節ができる。
Note that if the image signals read from the CCD two-dimensional image sensor 120 are added column by column or row by column, the SN ratio can be improved and more accurate focusing adjustment can be achieved.

次に、本発明の第6実施例として補開演算方法を改良し
た自動合焦装置について説明する。
Next, as a sixth embodiment of the present invention, an automatic focusing device with an improved compensation calculation method will be described.

第2実施例で説明したように、焦点信号の最大値と、そ
の前後の焦点l3号値を合わせた3点を用い、前記(n
)式,(■)式から合焦位置を求めることができる。こ
の(II)式,(■)式におけるΔXは、3点の間隔で
あり、以後補間間隔と呼ぶ。そして、このΔXは合焦精
度に直接影響を与えるため、最適なΔXを選ぶ必要があ
る。
As explained in the second embodiment, the (n
) and (■) can be used to find the focal position. ΔX in equations (II) and (■) is the interval between three points, and is hereinafter referred to as an interpolation interval. Since this ΔX directly affects the focusing accuracy, it is necessary to select the optimum ΔX.

また、上記3点を用いた補開演算自信も課差を含んでい
ることから、この誤差を補正する必要がある。
Furthermore, since the compensation calculation using the above three points also includes a margin error, it is necessary to correct this error.

そこで、本実施例では最適な補間間隔を検出し、補間演
算の誤差を補正している。
Therefore, in this embodiment, the optimum interpolation interval is detected and the error in the interpolation calculation is corrected.

先ず、最適な補間間隔の検出について説明する。First, detection of the optimal interpolation interval will be explained.

補間演算の誤差原因は、演算自信の持つ誤差と、画像信
号のノイズによる誤差とがある。演算自信の持つ誤差は
、補間間隔ΔXと上記3点の検出位置(以後、補間位置
と呼ぶ)により決まった値となる。例えば、焦点信号を
第28図に示すようなガウス曲線とすれば(なお、至近
をx−0,無限遠をx−90とする)、補間間隔と補間
位置とによる,?%差は第29図に示すようになる。各
図に於で、縦軸は誤差量を示し、横軸は補間位置を示し
ている。なお、各図に示すLは、第30図(a)に示す
様に3点のうち右側の2点が同じ誤差の場合を示してい
る。また、各図におけるMは、第30図(b)に示す様
に、3点のうちの両側の点の誤差が同じ場合、各図にお
けるRは、第30図(C)に示す様に、3点のうちの左
側の2点が同じ誤差の場合をそれぞれ示している。
The causes of errors in interpolation calculations include errors inherent in the calculation itself and errors due to noise in the image signal. The error of the calculation itself is a value determined by the interpolation interval ΔX and the detection positions of the three points (hereinafter referred to as interpolation positions). For example, if the focus signal is a Gaussian curve as shown in FIG. 28 (the closest point is x-0 and the infinity point is x-90), then depending on the interpolation interval and interpolation position, ? The percentage difference is as shown in FIG. In each figure, the vertical axis shows the error amount, and the horizontal axis shows the interpolated position. Note that L shown in each figure indicates the case where the two points on the right among the three points have the same error, as shown in FIG. 30(a). In addition, M in each figure is as shown in Figure 30 (b), when the errors on both sides of the three points are the same, R in each figure is as shown in Figure 30 (C), The two points on the left among the three points have the same error.

第29図より、Δx−14のときに、補間演算自信によ
る誤差はほぼ0となり、この値が最適値となる。
From FIG. 29, when Δx-14, the error due to the interpolation calculation itself becomes almost 0, and this value becomes the optimum value.

また、画像信号のノイズによる誤差は、焦点信号のノイ
ズとして表れ、焦点信号に複数の極大点が生じる。その
為、補開演算がノイズの影響を受けなくするためには、
ΔXをある値よりも大きくする必要がある。
Further, errors due to noise in the image signal appear as noise in the focus signal, and a plurality of local maximum points occur in the focus signal. Therefore, in order to make the compensation calculation unaffected by noise,
It is necessary to make ΔX larger than a certain value.

ところで、第1実施例でも説明したように、焦点信号に
フィルタリング処理を施すことにより、焦点信号のノイ
ズを抑えることができ、ΔXの最低値の条件を緩和させ
ることができる。つまり、フィルタリング処理の際の重
みが大きいほど捕間間隔ΔXは小さくでき、逆に重みが
小さいはどΔXを大きくする必要がある。したがって、
フィルタリング処理の重みおよび画像信号のノイズから
決まるΔXの最低値と、補開演算自信の持つ誤差を最小
にするΔXの最適値を見比べる事により、真のΔXの最
適値が決まる。さらに、補開演算自信の持つ誤差は、焦
点信号の形状に影響されるので、BPFの帯域1撮影光
学系のMTF,焦点距離,Fナンバー等により決まる。
By the way, as explained in the first embodiment, by filtering the focus signal, noise in the focus signal can be suppressed, and the condition for the minimum value of ΔX can be relaxed. That is, the larger the weight during filtering processing, the smaller the inter-capturing interval ΔX can be, and conversely, the smaller the weight, the larger ΔX needs to be. therefore,
The true optimal value of ΔX is determined by comparing the lowest value of ΔX determined from the weight of the filtering process and the noise of the image signal with the optimal value of ΔX that minimizes the error of the compensation calculation itself. Furthermore, since the error of the compensation calculation itself is influenced by the shape of the focus signal, it is determined by the MTF, focal length, F number, etc. of the BPF band 1 photographing optical system.

以上の条件による最適値検出のためのフローを第31図
に示す。同図に示すように、フィルタリング処理の重み
と、BPF通過後の画像信号の輝度データとから焦点信
号のノイズを推定する。また、BPFの帯域と、焦点距
離と、Fナンバーと、撮影光学系のMTFとから焦点信
号の形状を求める。そして、上記推定した信号ノイズと
、焦点信号の形状とからΔXの最適値を決定する。
FIG. 31 shows a flow for optimal value detection under the above conditions. As shown in the figure, the noise of the focus signal is estimated from the weight of the filtering process and the brightness data of the image signal after passing through the BPF. Further, the shape of the focus signal is determined from the BPF band, focal length, F number, and MTF of the photographing optical system. Then, the optimal value of ΔX is determined from the estimated signal noise and the shape of the focus signal.

次に、袖開演算に生じる誤差の補正について説明する。Next, correction of errors occurring in the sleeve opening calculation will be explained.

第29図に示したように、捕間間隔とΔXと袖間位置に
より計算された合ル位置には、固定の誤差が加算されて
いる。一方、補間演算に用いる3点の値から逆に補間位
置を計算することができるので、加算された誤差量を知
ることができる。したがって、この誤差量を上記補間演
算で求めた合焦位置から減じることにより、正しい合焦
位置を得ることができる。
As shown in FIG. 29, a fixed error is added to the merging position calculated from the catching interval, ΔX, and the sleeve position. On the other hand, since the interpolation position can be calculated inversely from the values of the three points used in the interpolation calculation, the added error amount can be known. Therefore, by subtracting this error amount from the focus position determined by the interpolation calculation, the correct focus position can be obtained.

例えば、Δx−20の場合について説明する。For example, the case of Δx-20 will be explained.

Δx−20の場合の補開演算による誤差量は、第29図
に示す通りであり、この部分を第32図(a)に佐き出
して示す。ここで、第32図(b)に示すように、得ら
れる焦点信号がg(xi).g(x2),g(x3)で
あり、これよれ演算された合焦位?がXであったとする
。なお、Xt+40−Xi+20−X2、g (xi)
<g(x2)  、g(x2)  >g(x3)である
。g (xi). g(x3)のそれぞれの値をg(X
2)で除算して、 g + − g (xi)/g(x2) .  g 3
 一g(x3) /g(x2)・・・(lO) として、g++g3を求める・ Zo擲g+  gv           ・・・(1
l)とすれば、この2。が第32図(a)に示すZ軸の
値となるから、誤差がe(z.)であることがわかる。
The amount of error due to the compensation calculation in the case of Δx-20 is as shown in FIG. 29, and this portion is extracted and shown in FIG. 32(a). Here, as shown in FIG. 32(b), the obtained focus signal is g(xi). g(x2), g(x3), is this the calculated focus position? Suppose that is X. In addition, Xt+40−Xi+20−X2, g (xi)
<g(x2), g(x2)>g(x3). g (xi). Each value of g(x3) is expressed as g(X
2), g + - g (xi)/g (x2). g3
Calculate g++g3 as 1g(x3) /g(x2)...(lO).Zo+g+gv...(1
l), then this 2. is the Z-axis value shown in FIG. 32(a), so it can be seen that the error is e(z.).

そして、真の合焦位置X■は、 xT−X− e (zo )         ・(1
2)として求めることができる。
Then, the true focus position X is xT-X- e (zo) ・(1
2).

以上のようにして補開演算自信による誤差が捕正される
As described above, errors caused by the compensation calculation itself are corrected.

第33図に上記捕問演算法を適用した自動a魚装置の構
成を示す。
FIG. 33 shows the configuration of an automatic a-fish device to which the above-mentioned interrogation calculation method is applied.

同図に示す151は撮像素子であり、駆動回路152に
よって読出しが行われる。また、ROM153にはΔX
の値がテーブル化されて記憶されていて、撮影光学系3
1から送られてくる焦点距@f,FナンバーF1プリ測
光回路94から送られてくる輝度データE,BPF37
の・:;シ域b1 フィルタリング回路45のフィルタ
リングの重みWに基づいて、最適なΔXが検索され、読
出される。ROM154は、補開演算自身の誤差量e(
Zr+)がテーブル化されて記憶されていて、ROM1
53から送られてくる補間間隔ΔXとマイクロプロセッ
サ150から送られてくる補間位置Zから、対応する誤
差量e(zo)を検索し、マイクロプロセッサ150へ
出力する。
Reference numeral 151 shown in the figure is an image sensor, and readout is performed by a drive circuit 152. In addition, ΔX
The values of the photographing optical system 3 are stored in a table and stored.
Focal length @f sent from 1, F number F1 Brightness data E sent from pre-metering circuit 94, BPF 37
:; area b1 Based on the filtering weight W of the filtering circuit 45, the optimum ΔX is searched and read out. The ROM 154 stores the error amount e(
Zr+) is stored in a table format, and ROM1
The corresponding error amount e(zo) is retrieved from the interpolation interval ΔX sent from the microprocessor 53 and the interpolation position Z sent from the microprocessor 150, and output to the microprocessor 150.

このように構成された自動合焦装置は、合焦調節が開始
されると、先ずプリ測光が行われて、撮像素子151の
蓄積時間が設定される。また、ブリ測光回路94で測定
された被写体の輝度データがROM153へ出力される
。また、同時に撮影光学系31の焦点距@f,Fナンバ
ーF,BPF37の帯域b.フィルタリング重みWがR
OM153へ入力される。ROM153は、これらのデ
ータから最適な補間間隔ΔXをマイクロプロセッサ15
0へ出力する。
In the automatic focusing device configured as described above, when focus adjustment is started, preliminary photometry is first performed and the storage time of the image sensor 151 is set. Further, the brightness data of the subject measured by the blur photometry circuit 94 is output to the ROM 153. At the same time, the focal length @f of the photographing optical system 31, the F number F, and the band b of the BPF 37. Filtering weight W is R
Input to OM153. The ROM 153 calculates the optimum interpolation interval ΔX from these data by the microprocessor 15.
Output to 0.

そして、焦点信号の検出が開始され、フィルタリング信
号g (x)が、X一ΔXの間隔で=1算される。この
様にして得られた、フィルタリング信号g (x)の最
大値近傍の3点の値g(xi) , g(X2) .g
(x3)を用いて、(II)式,(■)式に基づく捕開
演算がマイクロプロセッサ150で実行され、合焦位1
xが計算される。次に、(lO)式, (11)式に基
づいて、正しい合焦位置XTが計算され、この合焦畝置
X7へ撮影光学系31を移動させることにより、合焦調
節がなされる。
Then, detection of the focus signal is started, and the filtering signal g (x) is incremented by 1 at intervals of X - ΔX. The values g(xi), g(X2) . . . of the three points near the maximum value of the filtering signal g(x) obtained in this way are: g
Using (x3), the microprocessor 150 executes capture and release calculations based on equations (II) and (■), and
x is calculated. Next, a correct focusing position XT is calculated based on equations (lO) and (11), and focusing is performed by moving the photographing optical system 31 to this focusing ridge position X7.

この様に本実施例によれば、補開演算に於いて、最適な
補間間隔ΔXを用いると共に、補開演算自信が持つ誤差
を補正するので、極めて精度の高い合焦調節を行うこと
ができる。
In this way, according to this embodiment, in the compensation calculation, the optimum interpolation interval ΔX is used and the error of the compensation calculation itself is corrected, so extremely accurate focusing adjustment can be performed. .

また、最適な補間間隔ΔXおよび補間演算自身の誤差を
テーブル化してそれぞれROM153,ROMI 54
に記憶しておき、撮像状態に基づいてその記憶データを
検出するようにしているので、極めて高速に合焦調節で
きる。
In addition, the optimum interpolation interval ΔX and the error of the interpolation calculation itself are tabulated and stored in the ROM 153 and ROMI 54, respectively.
Since the stored data is stored in the camera and the stored data is detected based on the imaging state, focusing can be adjusted extremely quickly.

なお、本実施例では、BPF37の帯域は固定であった
が、帯域を切換え可能にして、補間間隔ΔXを一定にす
る構成にしても、同様の作用効果を得ることができる。
In this embodiment, the band of the BPF 37 is fixed, but the same effect can be obtained by making the band switchable and making the interpolation interval ΔX constant.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、画像信号の周波数成分の出力振幅値を
加算して焦点信号を生成し、さらにこの焦点信号をフィ
ルタリング処理しているので、焦点信号のS/N比を改
善できると共に、焦八信号の極大点を抑制できる。した
がって、高速度でかつ高精度な合焦調節を行なうことか
できる。
According to the present invention, the focus signal is generated by adding the output amplitude values of the frequency components of the image signal, and this focus signal is further subjected to filtering processing, so that the S/N ratio of the focus signal can be improved and the focus signal is The maximum points of the eight signals can be suppressed. Therefore, focus adjustment can be performed at high speed and with high precision.

また、画像補正手段を備え、撮像素子より読出された画
像信号を蓄積nzj間に応じた値にh[i iF.する
ようにしたので、露光過多による焦点信号のS/N比の
劣化を白゛効に防止できる。
The image correction means is also provided, and the image signal read out from the image sensor is adjusted to a value corresponding to the accumulation nzzj interval h[i iF. This makes it possible to effectively prevent deterioration of the S/N ratio of the focus signal due to overexposure.

撮像素子上に形成される画1象の輝度に基づいて読出し
時間間隔を設定するようにしたので、撮像素子が飽和す
るのを確実に防止でき、高精度な合焦調節を行うことが
できる。
Since the readout time interval is set based on the brightness of one image formed on the image sensor, saturation of the image sensor can be reliably prevented and focus adjustment can be performed with high precision.

また、X−Yアドレス方式の撮像素子を用いたことから
、画像の任意の領域に対する合焦調節を行うことができ
る。
Furthermore, since an X-Y addressing type image sensor is used, focus adjustment can be performed on any area of the image.

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

第1図は第1実施例の目動合焦装置の構或図、第2図は
ラインセンサの構或図、第3図は撮像素子における電荷
の蓄積時間と飽和ユとの関係を示す図、第4図(a)は
rec t関数を示す図、第4図(b)はスプライン関
数を示す図、第5図(a)はrect関数のスペクトル
を示す図、第5図(b)はスプライン関数のスペクトル
を示す図、第6図(a)〜(c)はフィルタリング回路
の構戊を示す図、m7図は焦点信号とフィルタリング信
号を示す図、第8図(a)(b)は合焦位置検出方広を
説明するための図、第9図は読出し峙間と焦点信号検出
時間とに対応した焦点信号およびフィルタリング信号を
示す図、第10図はバンドバスフィルターの周波数特性
に対応した検出能力を説明するための図、第11図(a
)(b)は第1図に示す自動合焦装置の変形部分の構成
を示す図、第12図は第2実施例に係る自動含塩装置の
構或図、第13図は非破壊読出し可能な撮像素子の構成
図、第14図〜第16図は焦点信号の差演算を説明する
ための図、第17図は合焦位置を検出するときの補開演
算を説明するための図、第18図は所定のタイミングで
読出しの行われる焦点信号を示す図、第19図は第3尖
施例の購戊図、第20図はリセット動作を説明するため
のタイミング波形図、第21図は第4丈施例の構或図、
第22図はエリアセンサの具体的な構成図、第23図は
エリアセンサからの荒出し領域を示す図、第24図は読
出しクロックと画素との関係を示す図、第25図は第2
1図に示す装置の部分的な変形例を示す図、第26図は
第5実施例の構或図、第27図はCOD2次元撮像素子
の構成図、第28図は焦点信号の波形図、第29図は誤
差量と補間位置との関係を示す図、第30図は各1+l
i間位置での3点の値を示す図、第31図は?+Ili
間演算置ける最適位置検出のためのフロー図、第32図
は誤差量の捕正原丹を説明するための図、第33図は第
6丈施例の構成図、第34図は山登り方式を適用した自
動合焦装置の構成図、第35図は画像信号の出力振幅と
合焦位置との関係を示す図、第36図は位相相関方式を
適用した自動合焦装置の構成図、第37図は焦点信号に
現れる極大点を示す図である。 31・・・撮影光学系、32・・・ラインセンサ、34
,72・・・駆動同路、35・・・カウンタ、37・・
・バイパスフィルタ、38・・・検波器、41・・・除
算器、42・・・積分回路、45・・・フィルタリング
回路、46,73・・・マイクロプロセッサ、48・・
・モータ駆動回路、49・・・パルスモー夕、71・・
・非破壊読出し可能な撮像素子、94・・・測光回路、
100,120・・・エリアセンサ。 出廟人代理人 弁理士 坪井  淳 rec十関数 第 4 図 rec十関数のスペクトル a  a スプライン関数のスペクトル a ・マf 冫付 5 図 緘 明 lIIII+ 8p 第13図 第14 図 第17図 第21図 (a) 第31図 第32図 (b) 2 第37図 手続補正書 平成2年十月(1日
FIG. 1 is a diagram showing the structure of the eye movement focusing device of the first embodiment, FIG. 2 is a diagram showing the structure of the line sensor, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between charge accumulation time and saturation in the image sensor. , Fig. 4(a) shows the rect function, Fig. 4(b) shows the spline function, Fig. 5(a) shows the spectrum of the rect function, and Fig. 5(b) shows the spectrum of the rect function. Figures 6(a) to 6(c) are diagrams showing the structure of the filtering circuit, Figure m7 is a diagram showing the focal signal and filtering signal, and Figures 8(a) and (b) are diagrams showing the spectrum of the spline function. A diagram for explaining the focus position detection direction, FIG. 9 is a diagram showing a focus signal and a filtering signal corresponding to the readout distance and focus signal detection time, and FIG. 10 corresponds to the frequency characteristics of a bandpass filter. Figure 11 (a) is a diagram for explaining the detection ability of
)(b) is a diagram showing the configuration of a modified part of the automatic focusing device shown in FIG. 1, FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the automatic salt content device according to the second embodiment, and FIG. 13 is non-destructive readable. FIG. 14 to FIG. 16 are diagrams for explaining the difference calculation of focus signals, and FIG. 17 is a diagram for explaining the compensation calculation when detecting the in-focus position. FIG. 18 is a diagram showing a focus signal read out at a predetermined timing, FIG. 19 is a diagram of the third cusp embodiment, FIG. 20 is a timing waveform diagram for explaining the reset operation, and FIG. A diagram of the structure of the fourth length example,
FIG. 22 is a diagram showing a specific configuration of the area sensor, FIG. 23 is a diagram showing a rough area from the area sensor, FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the readout clock and pixels, and FIG.
FIG. 26 is a diagram showing a partial modification of the device shown in FIG. 1, FIG. 26 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment, FIG. Figure 29 is a diagram showing the relationship between the amount of error and the interpolation position, and Figure 30 is a diagram showing the relationship between the amount of error and the interpolation position, and Figure 30 is a diagram showing the relationship between the amount of error and the interpolation position.
What is Figure 31, a diagram showing the values of three points at positions between i? +Ili
Figure 32 is a flowchart for detecting the optimum position using interval calculation, Figure 32 is a diagram for explaining the correction of error amount, Figure 33 is a configuration diagram of the sixth length example, and Figure 34 is a diagram showing the mountain climbing method. 35 is a diagram showing the relationship between the output amplitude of the image signal and the focus position, FIG. 36 is a diagram of the configuration of the automatic focusing device to which the phase correlation method is applied, and FIG. 37 is a diagram showing the configuration of the automatic focusing device applied. The figure shows local maximum points appearing in the focus signal. 31...Photographing optical system, 32...Line sensor, 34
, 72... Drive same path, 35... Counter, 37...
- Bypass filter, 38... Detector, 41... Divider, 42... Integrating circuit, 45... Filtering circuit, 46, 73... Microprocessor, 48...
・Motor drive circuit, 49...Pulse motor, 71...
・Non-destructively readable image sensor, 94...photometric circuit,
100, 120...area sensor. Atsushi Tsuboi, Patent Attorney, Atsushi Tsuboi Rec Ten Function 4th Figure Spectrum of the Rec 10 Function a a Spectrum of the Spline Function a ・Maf 冫 5 Figure 13 Figure 14 Figure 17 Figure 21 (a) Figure 31 Figure 32 (b) 2 Figure 37 Procedural amendments October 1, 1990

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)撮影光学系により形成される画像を撮像する撮像
素子と、この撮像素子と前記撮影光学系との相対位置を
光軸方向に変化させる駆動手段と、この駆動手段により
前記相対位置を変化させながら所定時間間隔で撮像を行
ない前記撮像素子に蓄積された電荷を画像信号として読
出す手段と、この読出し手段で読出された画像信号から
所定帯域の周波数成分を取出すための周波数抽出手段と
、この周波数抽出手段で取出された周波数成分の出力振
幅を検出し、その検出された出力振幅を加算して焦点信
号を生成する焦点信号生成手段と、この焦点信号生成手
段から出力される焦点信号に含まれる高周波成分をカッ
トする如きフィルタリング処理を行なうフィルタリング
手段と、このフィルタリング手段から出力される焦点信
号の複数の値を用いて合焦状態および合焦位置検出演算
を行ない、この演算結果に基づく制御信号を前記駆動手
段へ出力する制御手段とを具備したことを特徴とする自
動合焦装置。
(1) An image sensor that captures an image formed by a photographic optical system, a drive means that changes the relative position of the image sensor and the photographic optical system in the optical axis direction, and a drive means that changes the relative position. means for capturing images at predetermined time intervals while reading out the charge accumulated in the image sensor as an image signal; and frequency extraction means for extracting frequency components in a predetermined band from the image signal read by the readout means. A focus signal generation means for detecting the output amplitude of the frequency component extracted by the frequency extraction means and adding the detected output amplitudes to generate a focus signal; A filtering means that performs filtering processing such as cutting off high frequency components included, and a calculation for detecting a focus state and a focus position using a plurality of values of a focus signal output from this filtering means, and control based on the results of this calculation. An automatic focusing device comprising: control means for outputting a signal to the driving means.
(2)撮影光学系により形成される画像を撮像する非破
壊読出し可能な撮像素子と、この撮像素子と前記撮影光
学系との相対位置を光軸方向に変化させる駆動手段と、
この駆動手段により前記相対位置を変化させながら所定
時間間隔で撮像を行ない前記撮像素子に蓄積された電荷
を画像信号として非破壊的に読出す手段と、この読出し
手段で読出された画像信号から所定帯域の周波数成分を
取出すための周波数抽出手段と、この周波数抽出手段で
取出された周波数成分の出力振幅を検出し、その検出さ
れた出力振幅の値を加算して焦点信号を生成する焦点信
号生成手段と、この焦点信号生成手段から出力される焦
点信号の差演算を行なうと共に、この差演算により得ら
れた焦点信号の複数の値を用いた合焦状態および合焦位
置検出演算を行ない、この演算結果に基づく制御信号を
前記駆動手段へ出力する制御手段とを具備したことを特
徴とする自動合焦装置。
(2) a non-destructively readable image sensor that captures an image formed by a photographic optical system; and a drive means that changes the relative position of the image sensor and the photographic optical system in the optical axis direction;
means for nondestructively reading out the charge accumulated in the image sensor as an image signal by capturing images at predetermined time intervals while changing the relative position by the driving means; Frequency extraction means for extracting frequency components of a band, and focus signal generation that detects the output amplitude of the frequency component extracted by the frequency extraction means and adds the values of the detected output amplitudes to generate a focus signal. and a focus signal outputted from the focus signal generating means, and performs focus state and focus position detection calculations using a plurality of values of the focus signal obtained by this difference calculation. An automatic focusing device comprising: control means for outputting a control signal based on a calculation result to the drive means.
(3)前記撮像素子に蓄積される電荷が飽和したときに
電荷の蓄積を停止し、このとき読出した画像信号を飽和
に達するまでの時間に基づいて所定の蓄積時間に応じた
値に補正する画像信号補正手段を具備したことを特徴と
する請求項1または2に記載の自動合焦装置。
(3) When the charge accumulated in the image sensor reaches saturation, the charge accumulation is stopped, and the image signal read out at this time is corrected to a value corresponding to a predetermined accumulation time based on the time until saturation is reached. 3. The automatic focusing device according to claim 1, further comprising image signal correction means.
(4)フィルタリング処理された焦点信号の最大値を挟
み、かつ、X軸方向に距離l離れた2組の点(Va、V
c)、(Vb、Vd)を前記焦点信号上に設定し、線分
VaVcと線分VbVdとを横切り、かつ、X軸に平行
な直線mを求め、この直線mと線分VaVcとの接点を
C1とし、直線mと線分VbVdとの接点をC2とし、
接点C1、点Va間のX軸方向の距離L2と、接点C2
、点Vb間のX軸方向の距離L1とが等しくなるように
直線mのY軸方向の位置を設定し、このように設定され
た直線m上の線分C1C2の中点Mを求めることにより
合焦位置を検出することを特徴とする合焦位置検出方法
(4) Two sets of points (Va, V
c) Set (Vb, Vd) on the focus signal, find a straight line m that intersects the line segment VaVc and the line segment VbVd and is parallel to the X axis, and find the point of contact between this straight line m and the line segment VaVc. is C1, and the point of contact between straight line m and line segment VbVd is C2,
Distance L2 in the X-axis direction between contact point C1 and point Va, and contact point C2
By setting the position of the straight line m in the Y-axis direction so that the distance L1 in the X-axis direction between points Vb and Vb are equal, and finding the midpoint M of the line segment C1C2 on the straight line m thus set, A focus position detection method characterized by detecting a focus position.
(5)撮影光学系により形成される画像を撮像する非破
壊読出し可能な撮像素子と、この撮像素子と前記撮影光
学系との相対位置を光軸方向に変化させる駆動手段と、
前記撮像素子に蓄積された電荷を画像信号として読出す
手段と、この読出し手段により読出された画像信号から
前記画像の輝度を判定し、その輝度に応じて前記読出し
手段における読出し時間間隔を設定する測光手段と、こ
の手段で設定された読出し時間間隔で前記撮像素子から
読出される画像信号から所定帯域の周波数成分を抽出す
る周波数抽出手段と、この周波数抽出手段で抽出された
周波数成分の出力振幅を検出し、その検出された振幅の
値を加算して焦点信号を生成する焦点信号生成手段と、
この焦点信号生成手段で生成される焦点信号の複数の値
を用いて、合焦位置検出演算を行い、その算出結果に基
づく制御信号を前記駆動手段へ出力する制御手段とを具
備したことを特徴とする自動合焦装置。
(5) a non-destructively readable imaging element that captures an image formed by a photographing optical system; and a driving means that changes the relative position of the imaging element and the photographing optical system in the optical axis direction;
means for reading out charges accumulated in the image sensor as an image signal; and determining the brightness of the image from the image signal read by the reading means, and setting readout time intervals in the reading means according to the brightness. a photometric means; a frequency extraction means for extracting frequency components in a predetermined band from an image signal read out from the image sensor at readout time intervals set by the means; and an output amplitude of the frequency component extracted by the frequency extraction means. and a focus signal generating means for generating a focus signal by detecting and adding the detected amplitude values;
It is characterized by comprising a control means for performing a focus position detection calculation using a plurality of values of the focus signal generated by the focus signal generation means and outputting a control signal based on the calculation result to the driving means. Automatic focusing device.
(6)前記測光手段による判定の結果、画像の輝度が高
い時は、前記撮像素子は画像信号が読出される毎にリセ
ットされ、前記制御手段は前記焦点信号生成手段から出
力される焦点信号を用いた合焦位置検出演算を行い、前
記測光手段による判定の結果、画像の輝度が低い時は、
前記撮像素子は出力する画像信号のピーク値が飽和値よ
りも小さな値に設定されているしきい値を越えた時にリ
セットされ、前記制御手段は前記焦点信号生成手段から
出力される焦点信号の差演算により得られる焦点信号を
用いた合焦位置検出演算を行うことを特徴とする請求項
5記載の自動合焦装置。
(6) When the brightness of the image is high as a result of the determination by the photometry means, the image sensor is reset every time an image signal is read out, and the control means controls the focus signal output from the focus signal generation means. When the brightness of the image is low as a result of the judgment by the photometry means,
The image sensor is reset when the peak value of the image signal to be output exceeds a threshold value set to a value smaller than the saturation value, and the control means is configured to control the difference between the focus signals output from the focus signal generation means. 6. The automatic focusing device according to claim 5, wherein a focus position detection calculation is performed using a focus signal obtained by the calculation.
(7)撮影光学系により形成される画像を撮像するX−
Yアドレス方式の撮像素子と、この撮像素子と前記撮影
光学系との相対位置を光軸方向に変化させる駆動手段と
、この駆動手段により前記相対位置を変化させながら所
定時間間隔で撮像を行ない前記撮像素子に蓄積された任
意位置の電荷を画像信号として読出す手段と、前記任意
位置の輝度を判定し画像信号の読出し時間間隔を設定す
る測光手段と、前記読出し手段で読出された画像信号か
ら所定帯域の周波数成分を取出すための周波数抽出手段
と、この周波数抽出手段で取出された周波数成分の出力
振幅を検出し、その検出された出力振幅を加算して焦点
信号を生成する焦点信号生成手段と、この焦点信号生成
手段から出力される焦点信号に含まれる高周波成分をカ
ットする如きフィルタリング処理を行なうフィルタリン
グ手段と、このフィルタリング手段から出力される焦点
信号の複数の値を用いて合焦状態および合焦位置検出演
算を行ない、この演算結果に基づく制御信号を前記駆動
手段へ出力する制御手段とを具備したことを特徴とする
自動合焦装置。
(7) X- to capture the image formed by the photographic optical system
a Y-address type image sensor; a drive means for changing the relative position of the image sensor and the photographing optical system in the optical axis direction; means for reading out electric charge at an arbitrary position accumulated in the image sensor as an image signal; photometry means for determining the brightness at the arbitrary position and setting a readout time interval of the image signal; and from the image signal read out by the reading means. Frequency extraction means for extracting frequency components in a predetermined band, and focus signal generation means for detecting output amplitudes of the frequency components extracted by the frequency extraction means and adding the detected output amplitudes to generate a focus signal. and filtering means that performs filtering processing such as cutting high frequency components included in the focus signal output from the focus signal generation means, and determining the focus state and the like using a plurality of values of the focus signal output from the filtering means. An automatic focusing device comprising: a control means for performing a focusing position detection calculation and outputting a control signal based on the calculation result to the driving means.
(8)前記X−Yアドレス方式の撮像素子は、CCD二
次元撮像素子であることを特徴とする請求項7記載の自
動合焦装置。
(8) The automatic focusing device according to claim 7, wherein the X-Y addressing type image sensor is a CCD two-dimensional image sensor.
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US8190015B2 (en) 2007-09-07 2012-05-29 Qualcomm Incorporated Method and device for damping lens vibration

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