JPH0391377A - Automatic focus adjustment device - Google Patents

Automatic focus adjustment device

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Publication number
JPH0391377A
JPH0391377A JP1227527A JP22752789A JPH0391377A JP H0391377 A JPH0391377 A JP H0391377A JP 1227527 A JP1227527 A JP 1227527A JP 22752789 A JP22752789 A JP 22752789A JP H0391377 A JPH0391377 A JP H0391377A
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JP
Japan
Prior art keywords
frequency component
focus
high frequency
signal
imaging lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP1227527A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Oi
一成 大井
Mitsuyuki Nozaki
光之 野崎
Isao Takeda
勲 武田
Keiji Izumi
桂二 泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1227527A priority Critical patent/JPH0391377A/en
Publication of JPH0391377A publication Critical patent/JPH0391377A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption and to improve the durability of the device by detecting an external disturbance of a high frequency component of a video and assigning a means to each of state of the external disturbance to designate the operating mode of the automatic focus mode thereby reducing the number of times of system operation. CONSTITUTION:An object image made incident from an image pickup lens 1 and formed onto a CCD 2 is supplied to a camera system signal processing circuit 3 as a luminance signal and inputted to an automatic focus control system 4 as a video signal. The high frequency component of the luminance signal of the video signal is extracted by a band pass filter section 41. The high frequency component passing through a low pass filter whose cut-off frequency is 200kHz-1.5MHz for the purpose of synchronization and passing through a high pass filter whose cut-off frequency is 400kHz-1.5MHz for the purpose of high focus accuracy is selected properly by a switch, and the component is rectified by a half wave rectifier and digitized by an A/D converter 42 in 3.58MHz.6-bit. The high frequency component in a focus detection area equivalent to 1/4 of the entire screen area is integrated from the high frequency component signal by an integration device 43 comprising a gate array and the result is fed to a microcomputer 44.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はビデオカメラ等の焦点を自動的に合わせる自動
焦点調節装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an automatic focusing device for automatically focusing a video camera or the like.

(従来の技術) 民生用ビデオカメラが登場して今年で丁度15年に成り
、最近のCOD (Charge  CoupledD
evice)等、固体撮像素子の安定供給に支えられて
ビデオカメラ/カメラ一体型VTRの市場は急成長して
いる。
(Conventional technology) This year marks exactly 15 years since the appearance of consumer video cameras, and the recent COD (Charge Coupled D)
The market for video cameras/camera integrated VTRs is rapidly growing, supported by the stable supply of solid-state image sensing devices such as VCRs.

このようなビデオカメラの現在の普及の原因は、ビデオ
カメラ/カメラ一体型VTRという形式の起動性、コン
パクト性はもちろんだが、オートフォーカス、オートホ
ワイトバランス、オートアイリスなどの自動機能の装備
及びこれら機能の進歩により誰でも失敗のない撮影が簡
単にできるということにある。
The current popularity of video cameras is due to the ease of operation and compactness of the video camera/camera integrated VTR format, as well as the fact that they are equipped with automatic functions such as autofocus, auto white balance, and auto iris, and the ability to perform these functions. Advances in technology have made it easier for anyone to take pictures without mistakes.

上記オートフォーカス方式には種々のものがあるが、大
別すると測距のために基準となる信号を自ら作り出すか
出さないかで、アクティブ方法とパッシブ方法に分類さ
れる。例えば、コラモリの様に超音波を発して反射音を
とらえて物体までの距離を測る方法や、赤外光をスポッ
ト状に出してその反射光位置を検出する方法がアクティ
ブ方法である。逆に、自らは光も音も出さずに、映像信
号だけから距離を決定するのがパッシブ方法である。
There are various types of autofocus methods, but they can be broadly classified into active methods and passive methods, depending on whether or not the system itself generates a reference signal for distance measurement. For example, active methods include methods such as Koramori, which emit ultrasonic waves and capture the reflected sound to measure the distance to an object, and methods that emit infrared light in the form of a spot and detect the position of the reflected light. On the other hand, a passive method determines the distance only from the video signal without emitting any light or sound.

ところで、近年、固体撮像素子には画像歪みがないこと
を利用し、山登りサーボを用いて映像信号の中からピン
ト情報を取出す方式〈パッシブ方法〉が注目され始めた
。この「山登りサーボ方式オートフォーカス」の基本原
理は昭和41年にNHKの石田等によって提案された。
Incidentally, in recent years, a method (passive method) that takes advantage of the fact that solid-state image sensors have no image distortion and uses a mountain-climbing servo to extract focus information from a video signal has begun to attract attention. The basic principle of this "mountain-climbing servo autofocus" was proposed by NHK's Ishida et al. in 1966.

(石田順−1藤村安志 「山登りサーボ方式によるテレ
ビカメラの自動焦点調節J  NHK技研研究、Vol
(Jun Ishida-1 Yasushi Fujimura “Automatic focus adjustment of TV cameras using mountain climbing servo method J” NHK Giken Research, Vol.
.

17、No、1 1965  PP21〜37〉山登り
サーボ方式オートフォーカスはパッシブ方式と呼ばれる
もののうち、鮮鋭度(コントラスト〉測定を測距のM埋
にしたもので、撮像レンズを介して測距するタイプであ
る。その原理は、映像信号の鮮鋭度、つまり高周波成分
が最大になるように光学焦点調整機構を制御して自動的
に焦点調整を行うことにある。この方法は制御が手順処
理型であってソフトウェア処理に向く形式をしているた
め、ゲートアレイやマイクロコンピュータのような部品
の登場と最近のソフトウェア技術の進歩よって漸く実現
された方式である。この方式の特徴は測距センサが撮像
素子と共用できるのでフォーカス精度が良く、また純電
子的且つソフトウェア処理ができるので小型化する上で
非常に有利な点にある。
17, No. 1, 1965 PP21-37> Hill-climbing servo autofocus is a so-called passive method in which sharpness (contrast) measurement is submerged in M for distance measurement, and is a type that measures distance through an imaging lens. The principle is to automatically adjust the focus by controlling the optical focus adjustment mechanism so that the sharpness of the video signal, that is, the high frequency component, is maximized.In this method, the control is procedural. This method was finally realized with the advent of components such as gate arrays and microcomputers and recent advances in software technology.The feature of this method is that the distance measurement sensor is an image sensor. Since it can be used in common with other devices, it has good focus accuracy, and since it can be processed purely electronically and by software, it is very advantageous in terms of miniaturization.

山登り方式は大別すると2通りの考え方がある。There are two ways of thinking about mountain climbing methods.

一方は試行法であり、他方は摂動法である。試行法は、
平面に縮退化した距離情報を取り出すのにレンズを一旦
動かすことが特徴である。人がピント合せをする際にコ
イン投げを行うように、フォーカスリングをとりあえず
一方に回してみてピントがあったら同じ方向に回し、ボ
ケたら今度は反対に回して最もコントラストが強くなる
点で止めるという動作を行うのと同じ方法である。
One is a trial method and the other is a perturbation method. The trial method is
The feature is that the lens is moved once to extract distance information that has been degenerated into a plane. Just like a person flips a coin when trying to focus, he first turns the focus ring in one direction, and if it's in focus, he turns it in the same direction, and if it's out of focus, he turns it in the opposite direction and stops at the point where the contrast is the strongest. It is the same way of performing an action.

一方、摂動法はレンズから撮像素子までの光路長を、何
等かの方法で常時、微小変動(摂動〉させることにより
、映像信号に含まれる高周波成分を摂動の周波数で変調
しておき、微小変動成分の振幅と位相から前ビンが後ピ
ンかを判断するものである。しかし、摂動法においては
光路長を変調する機械的手段が別に必要なため部品が増
えるという短所があった。出登りサーボ方式オートフォ
ーカスの動作対象は、試行法も摂動法も基本的には静止
した被写体像に合焦させることである。
On the other hand, in the perturbation method, the optical path length from the lens to the image sensor is always slightly fluctuated (perturbed) by some method, and the high frequency components contained in the video signal are modulated at the frequency of the perturbation. This method determines whether the front bin is the rear bin based on the amplitude and phase of the component.However, the perturbation method requires a separate mechanical means to modulate the optical path length, which has the disadvantage of increasing the number of parts. In both the trial method and the perturbation method, the operation object of autofocus is basically to focus on a stationary subject image.

出登りサーボ方式オートフォーカスは試行動作により合
焦(焦点が合っている。)かボケでいるか否かの判断を
する。従って、測距の一連の動作が、被写体の動きに比
べて極めて短時間に行われる場合には、被写体の動きと
の間に問題は少ないが、測距のためのピント情報のサン
プリングの時間間隔がテレビジョンの1フイ一ルド程度
の場合には、被写体の動きとの間でサンプリングによる
折り返しが生じて、山登りサーボ動作の因果性が崩れて
誤動作(誤合焦)が生じる。
The ascending servo type autofocus determines whether the subject is in focus (in focus) or out of focus based on a trial operation. Therefore, if the series of distance measurement operations is performed in an extremely short time compared to the movement of the subject, there will be little problem with the movement of the subject, but the time interval for sampling focus information for distance measurement is When the distance is about one field of a television, aliasing occurs due to sampling with the movement of the subject, and the causality of the mountain-climbing servo operation is disrupted, resulting in malfunction (misfocusing).

また、測距の一連の動作により期待される信号量の変化
が、被写体の動きによる変化に比べて十分に大きい場合
には被写体の動きとの間に問題が生じることは少ない。
Further, if the expected change in signal amount due to a series of ranging operations is sufficiently larger than the change due to the movement of the subject, problems with the movement of the subject are unlikely to occur.

しかし、期待される信号量の変化が被写体の動きによる
変化に比べて小さい場合には出登りサーボ動作の因果性
が崩れて誤動作(誤合焦)が生じる。
However, if the expected change in the signal amount is smaller than the change due to the movement of the subject, the causality of the ascending servo operation is broken and a malfunction (misfocus) occurs.

このため、測距の一連の動作により期待される信号量の
変化が被写体の動きによる変化に比べて十分に大きくな
るように、大振幅でフォーカスリングを動かさねばなら
ず、使用上−旦大きくピントがボケでしまう現象が生じ
、大変見づらい映像となっていた。
For this reason, it is necessary to move the focus ring with a large amplitude so that the expected change in signal amount due to the series of distance measurement operations is sufficiently large compared to the change due to the movement of the subject. A phenomenon occurred in which the images became blurry, making the images extremely difficult to view.

一例として、最も顕著に外乱の影響を受ける山登り方式
オートフォーカスを上げて説明したが、赤外線方式、T
CL方式、超音波方式、位相差方式など方式を問わず生
じる現象であり、映像を見にくくする動作は同様である
As an example, we have explained the mountain-climbing autofocus, which is most noticeably affected by external disturbances, but the infrared autofocus,
This phenomenon occurs regardless of the method, such as the CL method, the ultrasonic method, or the phase difference method, and the operation of making the image difficult to see is the same.

(発明が解決しようとする課B) 山登りサーボ方式オートフォーカスを動画撮 − 影に用いる際に、山登り動作の因果性を崩すような手ブ
レ、被写体の動き、ズーミング、パンニング等の外乱が
入ると、誤動作(誤合焦)をする。
(Question B to be solved by the invention) When using mountain-climbing servo autofocus for video shooting, if disturbances such as camera shake, subject movement, zooming, and panning occur that disrupt the causality of the mountain-climbing motion, , malfunction (misfocus).

そこでこのような外乱を生じた場合、レンズを一旦動か
すことで、平面に縮退化した距離情報を取り出すには、
レンズの動きと距離情報の分離の因果性を確保する必要
があった。例えば、被写体の動きによる変化に比べて測
距の一連の動作により期待される信号量の変化が小さい
場合には山登りサーボ動作の因果性が崩れて誤動作(誤
合焦〉が生じため、被写体の動きによる変化に比べて十
分に大きくなるように大振幅でフォーカスリングを動か
さねばならず、使用上−旦大きくピントがボケでしまう
現象が生じ、大変見づらい映像となる欠点があった。
Therefore, when such a disturbance occurs, in order to retrieve the distance information that has been degenerated into a plane by moving the lens once, it is necessary to
It was necessary to ensure causality in the separation of lens movement and distance information. For example, if the expected change in signal amount due to a series of distance measurement operations is small compared to the change due to the movement of the subject, the causality of the mountain climbing servo operation will be broken and malfunction (misfocusing) will occur. The focus ring must be moved with a large amplitude so that the change is sufficiently large compared to the change due to movement, which causes a phenomenon in which the focus becomes significantly blurred during use, resulting in an image that is very difficult to see.

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、手ブレ、
被写体の動き等による撮影状態の変化に対して山登りサ
ーボ動作の因果性を保持することにより円滑かつ確実な
合焦を行うことができる自動焦点調節装置を提供するこ
とを目的としている。
Therefore, the present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks, such as camera shake,
It is an object of the present invention to provide an automatic focus adjustment device that can perform smooth and reliable focusing by maintaining the causality of a mountain climbing servo operation against changes in photographing conditions due to the movement of a subject or the like.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段〉 本発明は撮像レンズによって撮像素子上に結像された光
学像の映像信号を得、この映像信号の高域成分に基づい
て前記撮像レンズの焦点を自動的に調整する自動焦点調
節装置において、前記高域成分から前記撮像レンズによ
って撮像されるシーンあるいは被写体の変化を抽出する
遅い変動抽出手段と、前記高域成分から前記撮像レンズ
によって撮像される手ブレ等による揺動成分を抽出する
速い変動抽出手段と、これら両抽出手段の抽出結果に基
づいて前記撮像レンズの焦点調整に係わる状態を推定す
る状態推定手段と、この状態推定手段によって推定され
た前記撮像レンズの状態に対応してこの撮像レンズの焦
点を調整する機構の動作速度及び動作の可否等を決定す
るモード決定手段とを具備した構成を有する。
(Means for Solving the Problems) The present invention obtains a video signal of an optical image formed on an image sensor by an imaging lens, and automatically adjusts the focus of the imaging lens based on the high frequency component of this video signal. In the automatic focus adjustment device for adjustment, a slow fluctuation extraction means extracts a change in the scene or subject imaged by the imaging lens from the high frequency component, and a slow fluctuation extraction means for extracting changes in the scene or subject imaged by the imaging lens from the high frequency component, and a fast fluctuation extracting means for extracting a fluctuation component; a state estimating means for estimating a state related to focus adjustment of the imaging lens based on the extraction results of both of these extracting means; and the imaging lens estimated by the state estimating means. The camera has a configuration including a mode determining means that determines the operating speed and whether or not the mechanism for adjusting the focus of the imaging lens can operate in accordance with the state of the imaging lens.

(作用〉 本発明の自動焦点調節装置において、遅い変動抽出手段
は前記高域成分から撮像レンズによって撮像されるシー
ンあるいは被写体の変化を抽出する。速い変動抽出手段
は前記高域成分から前記撮像レンズによって撮像される
手ブレ等による揺動成分を抽出する。状態推定手段は前
記両抽出手段の抽出結果に基づいて前記撮像レンズの焦
点調整に係わる状態を推定する。モード決定手段は前記
状態推定手段によって推定された前記撮像レンズの状態
に対応してこの撮像レンズの焦点を調整する機構の動作
速度及び動作の可否等を決定する。
(Function) In the automatic focus adjustment device of the present invention, the slow fluctuation extracting means extracts a change in the scene or subject imaged by the imaging lens from the high frequency component.The fast fluctuation extraction means extracts a change in the scene or subject imaged by the imaging lens from the high frequency component. The state estimating means estimates the state related to the focus adjustment of the imaging lens based on the extraction results of both the extracting means. The operating speed and whether the mechanism for adjusting the focus of the imaging lens can be operated are determined in accordance with the state of the imaging lens estimated by.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
1図は本発明の自動焦点調節装置の一実施例を示したブ
ロック図である。1は被写体の光学像をCCD2上に結
像するズーミングが可能な撮像レンズ、2は光学像を光
電変換して画像信号に変換するCOD、3はC0D2か
ら入力される画像信号を処理して輝度信号とするカメラ
系信号処理回路、4は撮像レンズの焦点制御を行う自動
焦点制御系、41はカメラ系信号処理回路3から出力さ
れる輝度信号から高域成分を抽出するバンドパスフィル
タ部で、200KH〜1.5MHzの周波数帯を抽出す
るフィルタ(BPF)aと400KH〜1.5MHzの
周波数帯を抽出するフィルタ(BPF)bと、これらフ
ィルタa、 bのいずれか一方の出力信号を選択する切
替スイッチ及び選択された出力信号を整流する整流器を
有している。42は入力信号をデジタル化するA/D変
換器、43はA/D変換器からの出力信号を積算する積
算器、44は積算器43がら出力される信号に基づいて
モータドライブ回路45を制御して撮像レンズ1のフォ
ーカス制御を行うマイクロコンピュータ、5は撮像レン
ズのフォーカス機構を駆動するフォーカスモーフ、46
はモータドライブ回路45の出力パルスを検出してマイ
クロコンピュータ44にフィードバックするパルス検出
回路である。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an automatic focus adjustment device of the present invention. 1 is an imaging lens capable of zooming that forms an optical image of the subject on CCD 2, 2 is a COD that photoelectrically converts the optical image and converts it into an image signal, and 3 is a device that processes the image signal input from COD 2 and adjusts the brightness. 4 is an automatic focus control system that controls the focus of the imaging lens; 41 is a bandpass filter section that extracts high frequency components from the luminance signal output from the camera system signal processing circuit 3; Select a filter (BPF) a that extracts a frequency band of 200 KH to 1.5 MHz, a filter (BPF) b that extracts a frequency band of 400 KH to 1.5 MHz, and the output signal of either of these filters a or b. It has a changeover switch and a rectifier that rectifies the selected output signal. 42 is an A/D converter that digitizes the input signal, 43 is an integrator that integrates the output signal from the A/D converter, and 44 is a motor drive circuit 45 that controls the motor drive circuit 45 based on the signal output from the integrator 43. 5 is a focus morph that drives the focus mechanism of the imaging lens; 46 is a microcomputer that controls the focus of the imaging lens 1;
is a pulse detection circuit that detects the output pulse of the motor drive circuit 45 and feeds it back to the microcomputer 44.

次に本実施例の動作について説明する。m像レンズ1か
ら入射してCCD2上に結像した被写体像は、輝度信号
としてカメラ系信号処理回路3から映像信号となって自
動焦点制御系4に入力され0 る。前記映像信号の輝度信号はバンドパスフィルタ部4
1によりその高域成分が抽出される。このように輝度信
号の上側帯域制限を行った理由はA/D変換器42にて
デジタル化する際の折り返し雑音や歪みを除去するため
である。高域成分は引き込みを行うために、200KH
z 〜1.5 MHzの低域フィルタaを通したものと
、合焦精度を確保するために、400KHz−1,5M
Hzの高域フィルタbを通したものになり、スイッチで
適宜選択されて半波整流され、3.58MHz・6ビツ
トでA/D変換器42にてデジタル化される。
Next, the operation of this embodiment will be explained. A subject image incident through the m-image lens 1 and formed on the CCD 2 is input as a luminance signal from a camera system signal processing circuit 3 to an automatic focus control system 4 as a video signal. The luminance signal of the video signal is passed through a bandpass filter section 4.
1, its high frequency components are extracted. The reason why the upper band of the luminance signal is limited in this manner is to remove aliasing noise and distortion when digitizing the luminance signal in the A/D converter 42. The high frequency component is 200KH to perform pull-in.
z~1.5 MHz through a low-pass filter a and 400KHz-1,5M to ensure focusing accuracy.
The signal is passed through a high-pass filter b of Hz, half-wave rectified by an appropriate switch, and digitized by an A/D converter 42 at 3.58 MHz/6 bits.

このA/D変換された信号は高速で、マイクロコンピュ
ータ44に直接入力できないため、ゲートアレイで構成
された積算器43により、全画面の1/4に当たる第2
図に示すようなフォーカス検出エリア内の高周波成分が
積算されて、1/60秒毎にマイクロコンピュータ44
へ焦点データとして送り込まれる。マイクロコンピュー
タ44は入力に対して撮影状態に応じた状況判断を行い
、フォーカスモーフ5を慣性の影響、時間遅れ等を1 考慮して、モータドライブ回路45を介して所定の方向
に2種類のモードで動かす。この2種類のモードには、
大きな変化に対して素早く動作するモード(大振幅モー
ド〉と、小さな変化に対して小さく動作するモード(小
振幅モード)がある。
Since this A/D converted signal is high-speed and cannot be input directly to the microcomputer 44, it is sent to the second
The high frequency components within the focus detection area as shown in the figure are integrated, and the microcomputer 44 outputs them every 1/60 seconds.
is sent as focus data to The microcomputer 44 judges the input situation according to the shooting state, and changes the focus morph 5 to two types of modes in a predetermined direction via a motor drive circuit 45, taking into consideration the influence of inertia, time delay, etc. Move it with. These two modes include
There are two modes: a mode that operates quickly in response to large changes (large amplitude mode) and a mode that operates slowly in response to small changes (small amplitude mode).

具体的には以下の表め如くである。Specifically, it is as shown in the table below.

第3図はマイクロコンピュータ44のソフトウェアの基
本構成を示した図である。ソフトウェアは山登りコアソ
フト31と外乱状態推定部32がら成る。
FIG. 3 is a diagram showing the basic configuration of the software of the microcomputer 44. The software consists of mountain climbing core software 31 and a disturbance state estimator 32.

第4図は上記山登りコアソフト31の動作の概念を示し
た図であり、第5図は前記山登りソフトウェアのフロー
チャートを示している。即ち、山登り部分はとりあえず
右か左にレンズを回して焦点データの増減を見るMlと
、焦点データが増加する方向が見つかったらピークが見
つかるまでそちらへ回し続けるM2と、焦点データのピ
ークを一旦僅かに越えたことを判定し、必要に応じてバ
ンドパスフィルタを切り替える操作を行うM3と、焦点
データのピークから行き過ぎた量だけモータ2 −を逆回転してピークに戻すM4及び合焦状態を示すM
5の各モードから戒っている。尚、本実施例の骨子であ
る外乱の状態推定部分はM5に附随している。
FIG. 4 is a diagram showing the concept of the operation of the mountain climbing core software 31, and FIG. 5 is a flowchart of the mountain climbing software. In other words, for the mountain climbing part, first turn the lens to the right or left and watch the increase/decrease in the focus data with Ml, then once you find the direction in which the focus data increases, continue turning it in that direction until you find the peak, and once the peak of the focus data is slightly changed. M3, which determines whether the focus data has exceeded the peak value and switches the bandpass filter as necessary, and M4, which reversely rotates the motor 2- by the amount that exceeds the peak of the focus data to return it to the peak, and the in-focus state. M
It is admonished from each mode of 5. Note that the disturbance state estimation part, which is the gist of this embodiment, is attached to M5.

ここで、外乱状態推定部32の基本構成例を第6図に示
す。この例の基本動作は焦点データの移動平均を取り、
その変化からシーンの変化を検出した後、現焦点データ
を移動平均と重心が揃うまで時間シフトして、両者の差
分から手プレ等外乱を検出することである。
Here, an example of the basic configuration of the disturbance state estimating section 32 is shown in FIG. The basic operation of this example is to take a moving average of the focus data,
After detecting a change in the scene from this change, the current focus data is time-shifted until the center of gravity is aligned with the moving average, and disturbances such as hand movement are detected from the difference between the two.

1フイールド毎にマイクロコンピュータ44に取り込ま
れた高周波信号100は、S/N向上のため、移動平均
算出手段321により3データずつ加算されて新たな1
データであるFVとして扱われる。また、出登りコアソ
フト31の山登り動作によって一旦合焦した時の最終F
VをFVOとする。移動平均算出手段321は一旦合焦
してからの連続した例えば10個のFVデータを加算す
ることにより、被写体情報の移動平均ENO(Enve
lope :包絡線〉を得る。ここで、3− 移動平均算出手段321にて移動平均を取るデータ数は
、外乱の状況と応答速度との絡みで選ぶが、ここでは1
0とした。更に、移動平均算出手段321はENOとF
VOの差分から、EN=1(ENO−10XFVO)/
(IOXFVO)を作って交差の測度とし、これを遅い
変動検出手段322に出力する。これと同時に、遅延手
段323はFVを5デ一タ分遅延して、ENOと重心を
揃えてFVとし、これを減算手段324に出力する。
The high-frequency signal 100 taken into the microcomputer 44 for each field is added by three data by the moving average calculation means 321 to obtain a new signal in order to improve the S/N.
It is treated as FV which is data. In addition, the final F when the camera is once in focus due to the mountain climbing operation of the climbing core software 31.
Let V be FVO. The moving average calculating means 321 calculates a moving average ENO (Envelope) of subject information by adding, for example, ten consecutive FV data after focusing.
rope: envelope> is obtained. Here, the number of data to be averaged by the moving average calculating means 321 is selected depending on the disturbance situation and response speed, but here it is 1.
It was set to 0. Furthermore, the moving average calculation means 321 calculates ENO and F.
From the difference in VO, EN=1(ENO-10XFVO)/
(IOXFVO) is created as a measure of intersection, and is output to the slow fluctuation detection means 322. At the same time, the delay means 323 delays the FV by 5 data, aligns the center of gravity with the ENO, and outputs the FV to the subtraction means 324.

減算手段324はFL=I  (EN−FV)/EN(
Fluctuation:動揺)を算出して、これを早
い変動算出手段325に出力する。速い変動検出手段3
25は前記ENがあるスレショルドレベルENTを越え
たかどうかを判定して、その結果を状態推定及び動作モ
ード指定手段326に出力する。
The subtraction means 324 calculates FL=I (EN-FV)/EN(
Fluctuation (fluctuation) is calculated and outputted to the fast fluctuation calculation means 325. Fast fluctuation detection means 3
25 determines whether the EN exceeds a certain threshold level ENT, and outputs the result to the state estimation and operation mode designation means 326.

移動平均ENOから求めたENは、遅い変動、例えばシ
ーン或いは被写体の変化を示し、揺動FLは、速い変動
、例えば手ブレを示す。更に、早い変動検出手段325
は、FLを平均周波数的尺4 度で評価した場合、即ち、FVの40データインターバ
ル(約2秒〉内のPLを積分した値があるスレッショル
ドレベルFLTを越えたかどうがを評価し、その結果を
状態推定及び動作モード指定手段326に出力する。
EN determined from the moving average ENO indicates slow fluctuations, such as changes in the scene or object, and swing FL indicates fast fluctuations, such as camera shake. Furthermore, fast fluctuation detection means 325
When FL is evaluated on an average frequency scale of 4 degrees, that is, it is evaluated whether the integrated value of PL within 40 data intervals (approximately 2 seconds) of FV exceeds a certain threshold level FLT, and the result is is output to the state estimation and operation mode designation means 326.

本実施例では、手ブレの実験などにより、FLTは3%
、ENTは7%、平均周波数的尺度のデータインタバル
も40とした。使用者側の使用状況に応じて、これらの
定数を適宜選択していく。
In this example, FLT was 3% due to camera shake experiments.
, ENT was 7%, and the average frequency scale data interval was also 40. These constants are selected as appropriate depending on the usage situation on the user side.

高周波成分の移動平均は、被写体のコントラストの大き
さそのもの(位置に相当)を示し、重心移動した瞬時値
は大きさの変化の割合い、即ち速度を示すから、状態推
定及び動作モード指定手段326は両者で位相面に相当
するダイアダラムを形成して系の状態推定を行うことが
でき、その推定結果を山登りコアソフト31に出力する
The moving average of the high frequency component indicates the magnitude of the contrast of the object itself (corresponding to the position), and the instantaneous value when the center of gravity has moved indicates the rate of change in magnitude, that is, the speed. Both can form a diadarum corresponding to a phase plane to estimate the state of the system, and output the estimation result to the mountain climbing core software 31.

ここで、移動平均算出手段321と遅い変動検出手段3
22は遅い変動抽出手段を、遅延手段323と減算手段
324は速い変動抽出手段を、状態推定及び動作モード
指定手段326は状態推5 定手段及びモード決定手段を構成している。
Here, the moving average calculation means 321 and the slow fluctuation detection means 3
Reference numeral 22 constitutes slow fluctuation extraction means, delay means 323 and subtraction means 324 constitute fast fluctuation extraction means, and state estimation and operation mode designation means 326 constitutes state estimation means and mode determination means.

第7図は、3mの距離にあるポスターを1/2インチ光
学系で焦点距離54mmのビデオカメラを手持ちで撮影
した場合の(a)合焦、(b)ボケ手ブレ、(C)合焦
静止画状態における高周波信号レベルの変動を示した例
である。高周波信号のレベル変動と、手ブレの大小又は
その有無には密接な関係がある。合焦している場合には
被写体像が撮像素子の感光画素上を移動する度に、被写
体の見掛上の空間周波数が低下したり上がったりするの
で、高周波レベルの変動即ち、手ブレの影響が直接税れ
てFLが大きくなる。一方、ボケが発生している場合に
は錯乱円が広がっており被写体の空間周波数成分の高域
成分がないため、高周波レベルの変動が生じないのでF
Lは小さい。又、シーンが変化した場合には、一般的に
、変化前後のシーンに相関がないため、高周波レベルそ
のものが定常的に大きく変化し、FLも過渡的に変化す
る。この時、ボケが発生すればFLは小さくなるし、合
焦していればFLは小さくならない。
Figure 7 shows (a) focus, (b) blur and camera shake, and (C) focus when photographing a poster at a distance of 3 m using a handheld video camera with a 1/2-inch optical system and a focal length of 54 mm. This is an example showing fluctuations in high frequency signal level in a still image state. There is a close relationship between the level fluctuation of the high-frequency signal and the magnitude or presence of camera shake. When the subject is in focus, the apparent spatial frequency of the subject decreases or increases each time the subject image moves over the photosensitive pixels of the image sensor, so fluctuations in the high frequency level, that is, the effects of camera shake, are Direct tax increases FL. On the other hand, when blur occurs, the circle of confusion spreads and there is no high-frequency component of the subject's spatial frequency components, so there is no fluctuation in the high-frequency level, so F
L is small. Furthermore, when the scene changes, there is generally no correlation between the scenes before and after the change, so the high frequency level itself changes significantly on a regular basis, and the FL also changes transiently. At this time, if blur occurs, the FL will become smaller, but if the image is in focus, the FL will not become smaller.

6 上記のことから、ENとFLを簡易的に大小に状態分類
して外乱の状態を疑似位相面として第1表のように与え
ることができる。
6 From the above, the states of EN and FL can be simply classified into large and small states, and the state of the disturbance can be given as a pseudo phase plane as shown in Table 1.

そこで、状態推定及び動作モード推定手段326は、疑
似位相面が示す変動の状態ごとに意味を割り付けてオー
トフォーカスの動作態様を指定するという第2表に示し
たような動作を行うが、外乱推定による制御は大振幅動
作か又は小振幅動作かを指定することになる。
Therefore, the state estimation and operation mode estimation means 326 performs the operation shown in Table 2, which assigns a meaning to each state of fluctuation indicated by the pseudo phase plane and specifies the autofocus operation mode. This control specifies whether the operation is a large amplitude operation or a small amplitude operation.

以下余白 7 第2表 ここで気を付けるべきはEN、FL共に小の場合である
。この状態は静止画を撮影している場合と、大きくボケ
で停止している場合が縮退して含まれている。従って一
旦は確認のため、オートフォーカスを動作させてみる必
要がある。尚、前記ENとFLの大小関係とオートフォ
ーカスの動作速度及び停止との関係は、下記に示す第3
表に示す如くである。
Margin below 7 Table 2 What you should be careful about here is when both EN and FL are small. This state includes a degenerate case where a still image is being taken and a case where the image is largely blurred and stopped. Therefore, it is necessary to try operating autofocus once to confirm. The relationship between the size of EN and FL and the autofocus operation speed and stop is as shown in the third section below.
As shown in the table.

以下余白 8 第3表 本実施例の外乱状態推定部32によって(1〉山登り動
作の因果性が崩れた被写体に対してはオートフォーカス
動作を起動させない、(2〉確実に山登り動作の因果性
が保証された被写体に対してはオートフォーカス動作を
起動させる、オートフォーカス動作を起動させる場合に
も状況に応じて適応的に動作モードを選択する、(3)
大きくボケた被写体に対してはボケ状態が検出できるの
でボケ状態を判断したら確認のために合焦動作を起動さ
せて、ボケ状態から確実にに復帰させるこ9 とができる制御を行うことにより、頻繁に不必要なオー
トフォーカス動作を起動したり、山登り動作の因果性が
崩れた被写体に対してオートフォーカス動作が起動して
、誤合焦することを防止することができ、一方、確実に
合焦可能な被写体に対しては常に確実な合焦を行うこと
ができるため、結果として、見易い画面を与えることが
できる。
Margin below 8 Table 3 The disturbance state estimating unit 32 of this embodiment (1) does not activate the autofocus operation for a subject for which the causality of the mountain-climbing motion is broken, (2) ensures that the causality of the mountain-climbing motion is confirmed. (3) Activating autofocus operation for guaranteed subjects, and adaptively selecting an operation mode depending on the situation when activating autofocus operation.
Since the blur state can be detected for a subject that is significantly blurred, once the blur state is determined, a focusing operation is activated for confirmation, and by performing control that can reliably recover from the blur state. This can prevent unnecessary autofocus operations from being triggered frequently, or autofocus operations for subjects whose causality in mountain-climbing motion has been disrupted, resulting in incorrect focusing. Since it is possible to always perform reliable focusing on a focusable subject, it is possible to provide an easy-to-see screen as a result.

尚、前実施例では、FLの単位時間内の積分値で外乱の
大小を評価したが、平均周波数的尺度で、評価すること
もできる。例えば、FVの40データインターバル(約
2秒〉内に、何回、あるスレショルドFLTを超えたか
を評価することでも判定できる。又、同様に外乱状態を
判定させる時間インターバルは、施行者側で状況に応じ
て適宜定めれば良い。更に前実施例では4つの状態で外
乱を推定し、離散的な動作モードの形式で制御状態を与
えたが、これに限ることはなく、外乱状態はこれより多
くても少なくても良く、外乱のEN、FLのアナログ値
、レンズの焦点距離、アイリス値をメンバーシップ関数
としてファジー制御を行0 っても良い。又、オートフォーカス方式も山登りサーボ
に限ること無く、三角測量タイプ、赤外線方式などにも
同様に適用出来ることはいうまでもない。
In the previous embodiment, the magnitude of the disturbance was evaluated using the integral value of FL within a unit time, but it can also be evaluated using an average frequency scale. For example, it can be determined by evaluating how many times a certain threshold FLT is exceeded within 40 FV data intervals (approximately 2 seconds).Also, the time interval for determining the disturbance state can be determined by the operator depending on the situation. In addition, in the previous embodiment, the disturbance was estimated in four states and the control state was given in the form of discrete operation modes, but this is not the only option, and the disturbance state can be It may be more or less, and fuzzy control may be performed using the disturbance EN, FL analog value, lens focal length, and iris value as a membership function.Also, the autofocus method is limited to mountain climbing servo. Needless to say, it can be similarly applied to triangulation type, infrared method, etc.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上記述した如く本発明の自動焦点調節装置によれば、
映像の高周波成分外乱を検出して外乱の状態毎に意味を
割り付けすることにより、オー1〜フオーカスの動作態
様を指定した結果、山登り動作の因果性が崩れた被写体
に対して頻繁に不必要なオートフォーカス動作が起動し
たり、更に、大きくボケで一旦停止してしまった被写体
に対してもボケ状態を検出して、このボケ状態がら確実
に復帰させることができるようになる。当然のことなが
ら、山登り動作の因果性が保たれている場合には、より
確実に合焦可能になる。副次的に、システムの動作回数
が減るため、低消費電力化と共に、装置の耐久性向上に
つながる。
As described above, according to the automatic focus adjustment device of the present invention,
By detecting high-frequency component disturbances in the video and assigning a meaning to each disturbance state, we can specify the movement modes from O1 to Focus, and as a result, we often find unnecessary images for subjects whose causality in mountain-climbing movements is broken. It becomes possible to start an autofocus operation, detect a blur state even for a subject that has stopped due to a large blur, and reliably recover from this blur state. Naturally, if the causality of the mountain-climbing motion is maintained, it becomes possible to focus more reliably. As a secondary benefit, the number of system operations is reduced, leading to lower power consumption and improved device durability.

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

第1図は本発明の自動焦点調節装置の一実施1 例を示したブロック図、第2図は第1図で示した積算器
のフォーカス検出エリア例を示した図、第3図は第1図
に示したマイクロコンピュータのソフトウェア構成例を
示した図、第4図は第3図に示した山登りコアソフトの
動作概念を示した概念図、第5図は第3図に示した山登
りコアソフトの動作フローチャート、第6図は第3図に
示した外乱状態推定部の詳細構成例を示したブロック図
、第7図は第1図に示したビデオカメラの合焦、ボケ手
ブレ、合焦静止画における高周波信号のレベル変動例を
示した図である。 l・・・撮像レンズ 3・・・カメラ系信号処理回路 4・・・自動焦点制御系 32・・・外乱状態推定部 部42・・・A/D変換器 44・・・マイクロコンピュータ
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the automatic focus adjustment device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of the focus detection area of the integrator shown in FIG. 1, and FIG. Figure 4 is a conceptual diagram showing the operational concept of the mountain climbing core software shown in Figure 3. Figure 5 is a diagram showing an example of the software configuration of the microcomputer shown in Figure 3. Figure 5 is a conceptual diagram showing the operation concept of the mountain climbing core software shown in Figure 3. 6 is a block diagram showing a detailed configuration example of the disturbance state estimating section shown in FIG. 3, and FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration example of the disturbance state estimation section shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of level fluctuation of a high-frequency signal in a still image. l...Imaging lens 3...Camera system signal processing circuit 4...Auto focus control system 32...Disturbance state estimation section 42...A/D converter 44...Microcomputer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 撮像レンズによって撮像素子上に結像された光学像の映
像信号を得、この映像信号の高域成分に基づいて前記撮
像レンズの焦点を自動的に調整する自動焦点調節装置に
おいて、前記高域成分から前記撮像レンズによって撮像
されるシーンあるいは被写体の変化を抽出する遅い変動
抽出手段と、前記高域成分から前記撮像レンズによって
撮像される手ブレ等による揺動成分を抽出する速い変動
抽出手段と、これら両抽出手段の抽出結果に基づいて前
記撮像レンズの焦点調整に係わる状態を推定する状態推
定手段と、この状態推定手段によって推定された前記撮
像レンズの状態に対応してこの撮像レンズの焦点を調整
する機構の動作速度及び動作の可否等を決定するモード
決定手段とを具備したことを特徴とする自動焦点調節装
置。
In an automatic focus adjustment device that obtains a video signal of an optical image formed on an image sensor by an imaging lens, and automatically adjusts the focus of the imaging lens based on a high-frequency component of the video signal, the high-frequency component a slow fluctuation extracting means for extracting a change in the scene or subject imaged by the imaging lens from the above, and a fast fluctuation extraction means for extracting a vibration component due to camera shake or the like taken by the imaging lens from the high frequency component; a state estimating means for estimating the state related to the focus adjustment of the imaging lens based on the extraction results of both of the extracting means; An automatic focus adjustment device characterized by comprising: mode determining means for determining the operating speed of the adjusting mechanism and whether or not the mechanism can operate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980050612A (en) * 1996-12-21 1998-09-15 구자홍 How to autofocus the digital camera
JP2007101623A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Sysmex Corp Automatic microscope and analyzing apparatus equipped with the same
JP2016197167A (en) * 2015-04-03 2016-11-24 株式会社日立国際電気 Imaging device and focus control method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980050612A (en) * 1996-12-21 1998-09-15 구자홍 How to autofocus the digital camera
JP2007101623A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Sysmex Corp Automatic microscope and analyzing apparatus equipped with the same
JP4708143B2 (en) * 2005-09-30 2011-06-22 シスメックス株式会社 Automatic microscope and analyzer equipped with the same
JP2016197167A (en) * 2015-04-03 2016-11-24 株式会社日立国際電気 Imaging device and focus control method

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