JPH04218009A - Focus detecting device - Google Patents

Focus detecting device

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Publication number
JPH04218009A
JPH04218009A JP3077473A JP7747391A JPH04218009A JP H04218009 A JPH04218009 A JP H04218009A JP 3077473 A JP3077473 A JP 3077473A JP 7747391 A JP7747391 A JP 7747391A JP H04218009 A JPH04218009 A JP H04218009A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
time
defocus amount
optical system
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3077473A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Utagawa
健 歌川
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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 Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3077473A priority Critical patent/JPH04218009A/en
Publication of JPH04218009A publication Critical patent/JPH04218009A/en
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Abstract

PURPOSE:To accomplish appropriate and rapid automatic focus detection without receiving the effect of the change of the driving speed of an image-formation optical system by correcting the error of a defocusing quantity caused by driving the imageformation optical system while charge is accumulated. CONSTITUTION:A focus detecting means 104 for detecting the focusing state of a photographing lens 101 transmits the timing of starting and finishing the accumulation of the charge to a control means 109. A signal pulse concerning the moving quantity of the lens 101 is counted by a moving quantity counting means 107 and a lens moving quantity at each time interval is detected to be stored in the memory 110. In the case of changing the speed of the image- formation optical system while the charge is accumulated, the timing of changing the speed is detected and the correction quantity of the error of the defocusing quantity caused by driving the image-formation optical system is changed while the charge is accumulated by depending on relation between the timing of changing the speed and the time of the accumulation of the charge.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【発明の技術分野】本発明はカメラ等の光学装置の焦点
検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus detection device for an optical device such as a camera.

【0002】0002

【発明の背景】カメラの自動焦点検出装置として、対物
レンズ(結像光学系)の予定焦点面と実際の被写体の結
像面とのずれ量に対応したデフォーカス量を或る時間間
隔で算出し、このデフォーカス信号に応じて対物レンズ
を駆動して自動焦点調節を行うものは知られている。と
ころが、このように離散的に出力されるデフォーカス信
号に応じて対物レンズを駆動する場合、被写体が対物レ
ンズの駆動中に対物レンズの光軸方向に移動していると
、上記レンズ駆動はこの被写体移動と無関係に行なわれ
るので、適正な焦点調節がなされないといった欠点があ
った。
[Background of the Invention] As an automatic focus detection device for a camera, the amount of defocus corresponding to the amount of deviation between the planned focal plane of the objective lens (imaging optical system) and the actual imaging plane of the object is calculated at certain time intervals. However, it is known to perform automatic focus adjustment by driving an objective lens in accordance with this defocus signal. However, when driving the objective lens in accordance with the defocus signal that is output discretely in this way, if the subject is moving in the optical axis direction of the objective lens while the objective lens is being driven, the lens drive described above will not work properly. Since this is done without regard to subject movement, there is a drawback that proper focus adjustment cannot be performed.

【0003】0003

【発明の目的】本発明はこれらの欠点を解決し、結像光
学系の駆動(速度変化)に影響されることなく、適正に
迅速な焦点検出が可能な焦点検出装置を得る事を目的と
する。
[Object of the Invention] The purpose of the present invention is to solve these drawbacks and to obtain a focus detection device capable of properly and quickly detecting a focus without being affected by the drive (speed change) of the imaging optical system. do.

【0004】0004

【実施例】以下に本発明の内容を具体的実施例にもとず
いて説明する。図1はカメラに本発明を適用した構成を
示すブロック図である。同図において撮影レンズ101
の焦点調節状態を検出する焦点検出手段104は、図2
のごとく焦点検出用光学手段201、光電変換手段20
2、焦点検出演算手段203により構成される。光電変
換手段202は撮影レンズ101と焦点検出用光学手段
201とにより形成された被写体像を受けて、その像に
応じたイメージ出力を発生する。
EXAMPLES The contents of the present invention will be explained below based on specific examples. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration in which the present invention is applied to a camera. In the figure, a photographing lens 101
The focus detection means 104 for detecting the focus adjustment state of
Focus detection optical means 201 and photoelectric conversion means 20
2. It is composed of a focus detection calculation means 203. The photoelectric conversion means 202 receives a subject image formed by the photographing lens 101 and the focus detection optical means 201, and generates an image output according to the image.

【0005】この光電変換手段202は電荷蓄積型の光
電変換部を持ち、電荷蓄積時間の決定はデバイスの工夫
により光電変換部自体にそのような機能を持たせる事も
できるし、イメージ出力を焦点検出演算手段203によ
り処理して決めるようにしてもよい。いずれにしても焦
点検出手段104は電荷蓄積の開始と終了のタイミング
を制御手段109に伝達する。
This photoelectric conversion means 202 has a charge accumulation type photoelectric conversion section, and the charge accumulation time can be determined by giving such a function to the photoelectric conversion section itself by devising the device, or by focusing the image output. It may be determined by processing by the detection calculation means 203. In any case, the focus detection means 104 transmits the start and end timings of charge accumulation to the control means 109.

【0006】電荷蓄積の終了から次の電荷蓄積の開始ま
での間は電荷転送とデフォーカス量の算出にあてられる
。デフォーカス量は公知の方式により算出されてこれも
制御手段109に伝達される。時間計数手段108は制
御手段109から前記電荷蓄積の開始と終了のタイミン
グあるいはその他のタイミングを受け、各タイミングの
時間間隔を計数し、その結果は制御手段109によりメ
モリ110に記憶される。
The period from the end of charge accumulation to the start of the next charge accumulation is used for charge transfer and defocus amount calculation. The defocus amount is calculated by a known method and is also transmitted to the control means 109. The time counting means 108 receives the start and end timings of charge accumulation or other timings from the control means 109, counts the time interval of each timing, and the result is stored in the memory 110 by the control means 109.

【0007】図3は、横軸に時間tをとり、縦軸にレン
ズ101の移動位置χをとったもので、実線301、3
01’がレンズ101の移動軌跡を表わし、太い実線3
02は物体が結像レンズ101の光軸方向へ移動した時
の物体移動軌跡に対応するもので、もしその物体が静止
していれば時間軸に平行となり、上記移動があるとき図
示の如く或る傾きを持つ。
In FIG. 3, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the moving position χ of the lens 101, and the solid lines 301, 3
01' represents the movement trajectory of the lens 101, and the thick solid line 3
02 corresponds to the object movement trajectory when the object moves in the optical axis direction of the imaging lens 101. If the object is stationary, it will be parallel to the time axis, and when there is the above movement, it will be parallel to the time axis as shown in the figure. It has a tendency to

【0008】レンズ101の移動軌跡301、301’
が物体の移動に基づく像面位置の移動を表す物体移動軌
跡302にほぼ一致していれば、結像レンズ101は合
焦状態となっている。レンズ移動軌跡301が物体移動
軌跡302から大きくずれた点Q0 から最初にほぼ一
致する点Q1 までの結像レンズ101の駆動を収束駆
動と称し、レンズ軌跡301’に示す如く点Q1 から
物体移動軌跡302に追従するように結像レンズを駆動
することを追従駆動と称することにする。
Movement trajectory 301, 301' of lens 101
If substantially coincides with the object movement locus 302 representing the movement of the image plane position based on the movement of the object, the imaging lens 101 is in a focused state. The driving of the imaging lens 101 from the point Q0, where the lens movement trajectory 301 largely deviates from the object movement trajectory 302, to the point Q1, where the lens movement trajectory 301 first almost coincides with the object movement trajectory 302, is called convergence drive. Driving the imaging lens to follow 302 will be referred to as follow-up drive.

【0009】時刻tn−1 、tn 、tn+1 、t
n+2 は、光電変換手段202の電荷蓄積を開始する
時点を示し、時刻t’n−1 、t’n 、t’n+1
 は、上記電荷蓄積の終了時点を示し、t’n は収束
駆動から追従駆動に移る時点を示す。Tn−1 、Tn
 は電荷蓄積時間を表わし、T nc −1、T nc
 は、演算時間であり、この間に光電変換手段202か
らのデータに基づき、焦点検出演算制御手段203がデ
フォーカス量を演算し、このデフォーカス量とメモリ1
10に記憶されている情報とに基づいて後に詳述する推
定デフォーカス量Xn−1 、Xn と、対象物体の移
動に伴い推定デフォーカス量を補正する補正量δn−1
 (τ)、δn (τ)とがそれぞれ算出される。
[0009] Time tn-1, tn, tn+1, t
n+2 indicates the time point at which charge accumulation of the photoelectric conversion means 202 starts, and time t'n-1, t'n, t'n+1
indicates the end point of charge accumulation, and t'n indicates the point of transition from convergence drive to follow-up drive. Tn-1, Tn
represents charge accumulation time, T nc −1, T nc
is the calculation time, during which time the focus detection calculation control means 203 calculates the defocus amount based on the data from the photoelectric conversion means 202, and the defocus amount and the memory 1
10 and the estimated defocus amounts Xn-1 and Xn, which will be described in detail later, and the correction amount δn-1 for correcting the estimated defocus amount as the target object moves.
(τ) and δn (τ) are calculated, respectively.

【0010】この推定デフォーカス量は時点tn−1 
、tn 、tn+1 、tn+2 においてデフォーカ
ス量計数手段106にセットされる。T’n は時点t
’n から時点t’n までの時間を表わし、Mn−1
 、Mn は夫々時間Tn−1 、Tn の間にレンズ
101が移動した量を方向を含めて表わし、例えばMn
 は時点tn でのレンズ101の位置と時点t’n 
でのレンズ101の位置との距離を方向を含めて表わし
た量である。
[0010] This estimated defocus amount is at time tn-1
, tn, tn+1, and tn+2 in the defocus amount counting means 106. T'n is time t
'n to time t'n, Mn-1
, Mn represent the amount of movement of the lens 101 including the direction during times Tn-1 and Tn, respectively; for example, Mn
are the position of the lens 101 at time tn and time t'n
This is the amount representing the distance from the position of the lens 101 at , including the direction.

【0011】従ってレンズ101が或方向に移動した時
と逆方向に移動した時ではMn−1 やMn の符号は
逆になる。M nc −1、M nc は夫々T nc
 −1、T nc の間にレンズ101が移動した量を
方向を含めて表わしている。 本実施例では所定のタイミングにおける像面位置を求め
、これをもとにして物体の移動に伴う像面の移動分を補
正してレンズ101の駆動を行うようにしている。対象
物体(被写体)の移動に関する量を算出する方法につい
ては後述するが、物体の移動に伴う像面の移動の補正量
は時間τの関数としてδ(τ)で表される。
Therefore, when the lens 101 moves in one direction and when it moves in the opposite direction, the signs of Mn-1 and Mn are reversed. M nc −1 and M nc are respectively T nc
−1, T nc represents the amount by which the lens 101 has moved, including the direction. In this embodiment, the image plane position at a predetermined timing is determined, and based on this, the movement of the image plane due to the movement of the object is corrected, and the lens 101 is driven. A method for calculating the amount related to the movement of the target object (subject) will be described later, but the amount of correction for the movement of the image plane due to the movement of the object is expressed as δ(τ) as a function of time τ.

【0012】また、前記推定デフォーカス量は前述の如
く演算終了の時点に確定するが、この時には既に光電変
換された時点から時間が経過しているので、光電変換さ
れた時点(例えば所定のタイミングとしては後述のごと
く電荷蓄積時間の中央)での像面位置に対して上記経過
した時間における物体移動に伴う像面位置の移動分が補
正された量となっている(算出方法は後述する)。
Furthermore, the estimated defocus amount is determined at the end of the calculation as described above, but at this time, time has already passed since the photoelectric conversion. As will be described later, the image plane position at the center of the charge accumulation time is corrected by the amount of movement of the image plane position due to object movement during the elapsed time (the calculation method will be explained later). .

【0013】このように、推定デフォーカス量自体が予
測された量になっているが、さらにこの推定デフォーカ
ス量は前記δ(τ)を加味することにより演算終了から
τだけ経過した後の像面位置を予測することができる。 第3図において、推定デフォーカス量Xn−1 がデフ
ォーカス量計数手段106にセットされた時点tn−1
 において、その時点のレンズ101の位置Q0 から
推定デフォーカス量Xn−1 だけ離れた点をQ2とす
る。この点Q2 は演算終了のタイミングtn−1 に
おける予測された像面位置になっている。この点Q2 
から物体移動軌跡302にほぼ平行に補正直線310(
破線で示してある。)を描くと、点Q2 からの水平線
と、この補正直線310との各時点tn−1 +τでの
距離が上記補正量δn−1 (τ)を表わしている。
[0013] In this way, the estimated defocus amount itself is the predicted amount, but by taking into account the above-mentioned δ(τ), the estimated defocus amount becomes the image after τ has elapsed from the end of the calculation. surface position can be predicted. In FIG. 3, the estimated defocus amount Xn-1 is set in the defocus amount counting means 106 at a time tn-1.
In this case, a point separated by an estimated defocus amount Xn-1 from the current position Q0 of the lens 101 is defined as Q2. This point Q2 is the predicted image plane position at the timing tn-1 of the end of the calculation. This point Q2
A correction straight line 310 (
Indicated by a dashed line. ), the distance between the horizontal line from point Q2 and this correction straight line 310 at each time point tn-1 +τ represents the correction amount δn-1 (τ).

【0014】補正量δn (τ)についても全く同様で
あって、時点tn におけるレンズ位置Q2 と、この
時の推定デフォーカス量Xn とから時点tn のタイ
ミングにおける予測された像面位置として点Q4 が決
定され、この点Q4 から物体移動軌跡302にほぼ平
行に補正直線311が描かれる。再び図1において、制
御手段109は時間経過とともに、時刻点tn−1 +
τにおける補正量がδn−1 (τ)となるようにδn
−1 (τ)に応じた周波数の被写体移動補正パルスを
デフォーカス量計数手段106に送り、被写体の動きを
追尾するべく推定デフォーカス量の値を補正する。
The same is true for the correction amount δn (τ), and from the lens position Q2 at time tn and the estimated defocus amount Xn at this time, point Q4 is the predicted image plane position at time tn. A correction straight line 311 is drawn approximately parallel to the object movement trajectory 302 from this point Q4. Referring again to FIG. 1, the control means 109 changes the time point tn-1 +
δn so that the correction amount at τ is δn-1 (τ)
A subject movement correction pulse having a frequency corresponding to -1 (τ) is sent to the defocus amount counting means 106, and the value of the estimated defocus amount is corrected to track the movement of the subject.

【0015】このようにしてデフォーカス量計数手段1
06には被写体の動きも考慮した各瞬間における推定デ
フォーカス量が保持されており、駆動信号発生手段は1
05はデフォーカス量計数手段106の内容に応動し、
その内容が正の値、負の値、又は零であるかに応じて夫
々レンズ101の駆動用モータを正転、逆転、停止させ
る信号を発生する。
In this way, the defocus amount counting means 1
06 holds the estimated defocus amount at each moment, taking into account the movement of the subject, and the drive signal generating means 1
05 responds to the contents of the defocus amount counting means 106,
Depending on whether the content is a positive value, a negative value, or zero, a signal is generated that causes the drive motor of the lens 101 to rotate forward, reverse, or stop, respectively.

【0016】上記駆動用モータを含む駆動手段102は
、この信号を受けてレンズ101を駆動する。移動量信
号発生手段103はレンズ101の移動に伴いパルスを
発生する。その方法としては、特開昭58−88710
記載のごとく独立した手段を設けても良いし、上記駆動
モータがパルスモータである場合には駆動パルスで代用
することも可能である。
A driving means 102 including the driving motor described above drives the lens 101 in response to this signal. The movement amount signal generating means 103 generates pulses as the lens 101 moves. As a method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-88710
An independent means may be provided as described above, or if the drive motor is a pulse motor, a drive pulse may be used instead.

【0017】このレンズ移動量に関する信号パルスは移
動量計数手段107により計数されるが、計数値は電荷
蓄積の開始tn−1 及び終了tn−1 ’のタイミン
グに合わせて読みとられた後に零にリセットされる。こ
のようにして移動量計数手段107により各時間間隔に
おけるレンズ移動量Mn−1 、M nc −1が検出
されてメモリ110に記憶される。
The signal pulses related to the amount of lens movement are counted by the movement amount counting means 107, and the counted value becomes zero after being read in accordance with the timing of the start tn-1 and end tn-1' of charge accumulation. will be reset. In this way, the lens movement amounts Mn-1 and Mnc-1 at each time interval are detected by the movement amount counting means 107 and stored in the memory 110.

【0018】駆動信号発生手段105によるレンズの駆
動はデフォーカス量計数手段106の内容に基づいてデ
フォーカス量計数手段106の内容を零にする方向に行
われるのであるから、デフォーカス量計数手段106に
入力される移動量信号発生手段103からのレンズの移
動量に関する信号パルスにより、デフォーカス量計数手
段106内の推定デフォーカス量は零に近づく方向にア
ップカウントまたはダウンカウントされる。
Since the drive signal generating means 105 drives the lens in the direction of zeroing the contents of the defocus amount counting means 106 based on the contents of the defocus amount counting means 106, the defocus amount counting means 106 The estimated defocus amount in the defocus amount counting means 106 is counted up or down in the direction of approaching zero by a signal pulse related to the lens movement amount from the movement amount signal generating means 103 that is input to the defocus amount counting means 106 .

【0019】このようにしてデフォーカス量計数手段1
06の保持する推定デフォーカス量がレンズの移動に伴
って漸次減少し零に近づき、系は合焦状態に近ずいてゆ
く。図3の場合tn−1 →tn の間は、このような
収束駆動が続いている。ただし、電荷蓄積時間Tn−1
 に相当する期間はレンズが一様速度で動いている事が
好ましいが、転送・演算時間Tn−1 C の期間は必
ずしも一定速度で動いている必要はない。例えば電荷転
送時間中は停止するなどしていてもかまわない。
In this way, the defocus amount counting means 1
As the lens moves, the estimated defocus amount held by 06 gradually decreases and approaches zero, and the system approaches the in-focus state. In the case of FIG. 3, such convergence drive continues from tn-1 to tn. However, charge accumulation time Tn-1
Although it is preferable that the lens moves at a constant speed during the period corresponding to , it is not necessarily necessary that the lens moves at a constant speed during the period corresponding to the transfer/calculation time Tn-1 C . For example, it may be stopped during the charge transfer time.

【0020】次に、時刻tn から始まる次のサイクル
をついて説明する。時刻tn の時点では期間Tn−1
 で受光されたデータにもとずくデフォーカス量が期間
Tn−1 C で焦点検出手段104により、すでに算
出されている。 このデフォーカス量とメモリ110に記憶された内容と
を用いて、新しい推定デフォーカス量Xn と補正量δ
n (τ)とが算出される。
Next, the next cycle starting from time tn will be explained. At time tn, period Tn-1
The amount of defocus based on the data received in the period Tn-1C has already been calculated by the focus detection means 104. Using this defocus amount and the contents stored in the memory 110, a new estimated defocus amount Xn and a correction amount δ
n (τ) is calculated.

【0021】この算出される時刻tn の時点でこの新
しい推定デフォーカス量Xn がデフォーカス量計数手
段106にセットされると同時に光電変換手段202の
電荷蓄積が再開始される。時間の経過とともにδn(τ
)に基づき推定デフォーカス量の補正がなされるのは前
に述べた通りである。レンズ駆動は時刻t’’n まで
は前回と同様な収束駆動が行なわれる。時刻t’’n 
では合焦状態となり、デフォーカス量計数手段106内
の推定デフォーカス量が丁度零に等しくなる。この結果
、駆動信号発生手段106は駆動を停止する信号を駆動
手段102に伝達し、レンズ101は停止する。この停
止状態では移動量信号も発生しないので、デフォーカス
量計数手段106の保持する推定デフォーカス量もわず
かの間零に止まる。
At the calculated time tn, the new estimated defocus amount Xn is set in the defocus amount counting means 106, and at the same time, charge accumulation in the photoelectric conversion means 202 is restarted. δn(τ
), the estimated defocus amount is corrected as described above. As for lens driving, convergence driving similar to the previous time is performed until time t''n. Time t''n
Then, the focus state is reached, and the estimated defocus amount in the defocus amount counting means 106 becomes exactly equal to zero. As a result, the drive signal generation means 106 transmits a signal to stop the drive to the drive means 102, and the lens 101 stops. Since no movement amount signal is generated in this stopped state, the estimated defocus amount held by the defocus amount counting means 106 also remains at zero for a short time.

【0022】しかし、制御手段109は、被写体が動い
ている時には補正量δn (τ)に応じた周波数で被写
体移動補正パルスを発生している。このパルスはδn 
(τ)の正負に応じてデフォーカス量計数手段106で
アップカウント又はダウンカウントされる。
However, when the subject is moving, the control means 109 generates subject movement correction pulses at a frequency corresponding to the correction amount δn (τ). This pulse is δn
The defocus amount counting means 106 counts up or down depending on whether (τ) is positive or negative.

【0023】従ってデフォーカス量計数手段106の内
容である推定デフォーカス量は零でなくなる。これによ
って駆動信号発生手段105からレンズ駆動信号が発生
してレンズが動き、レンズ移動量信号が発生してデフォ
ーカス量計数手段106の推定デフォーカス量が再び零
となる。しばらくすると、被写体の移動に伴い合焦状態
がくずれようとすると、被写体移動補正パルスが再び発
生して、同様の事が少くとも電荷蓄積終了時点t’n 
まで続けられる。勿論時刻tn+1 まで続けられるの
がよい。この間は、図3のごとく被写体の動きによる補
正量δn (τ)にそってレンズが駆動されるので、追
従駆動の期間となる。
Therefore, the estimated defocus amount, which is the content of the defocus amount counting means 106, is no longer zero. As a result, a lens drive signal is generated from the drive signal generating means 105 to move the lens, a lens movement amount signal is generated, and the estimated defocus amount of the defocus amount counting means 106 becomes zero again. After a while, when the in-focus state begins to deteriorate due to the movement of the subject, the subject movement correction pulse is generated again, and the same thing occurs at least until the end of charge accumulation t'n.
It can be continued until Of course, it is preferable to continue until time tn+1. During this period, the lens is driven along the correction amount δn (τ) due to the movement of the subject as shown in FIG. 3, so it is a period of follow-up driving.

【0024】この追従駆動の間もレンズは補正量δn 
(τ)を表わす破線で示した直線311にそって動かす
事になるので、微少駆動と停止が多数回含まれる事もあ
るが、平均してみればほぼ一様な速さで動いている事に
なり、予測演算に基づいて被写体が移動した場合でもレ
ンズは適正な焦点調節が成される。次に図4を用いて、
推定デフォーカス量X(o )と補正量δn(τ)の算
出方法について詳述する。図4は図3の一部を拡大した
ものである。Tn−1 の期間のように蓄積時間中にレ
ンズ駆動速度が一定の場合はもう少し単純となるが、図
4では最も複雑な場合、すなわち蓄積時間中にレンズ駆
動速度の変化があり、且つ実際には不可避の誤差が含ま
れる場合を解析しようとするものである。
During this follow-up drive, the lens also maintains the correction amount δn.
Since it moves along the straight line 311 shown by the broken line representing (τ), there may be many small movements and stops, but on average it moves at a nearly uniform speed. Therefore, even if the subject moves based on the predictive calculation, the lens will be able to adjust its focus appropriately. Next, using Figure 4,
A method for calculating the estimated defocus amount X(o) and the correction amount δn(τ) will be described in detail. FIG. 4 is an enlarged view of a part of FIG. 3. In the case where the lens drive speed is constant during the accumulation time, such as during the Tn-1 period, it becomes a little simpler, but in Fig. 4, it is the most complicated case, that is, when the lens drive speed changes during the accumulation time, and it is actually attempts to analyze cases where unavoidable errors are included.

【0025】時刻tn までのデータから時刻tn に
おける推定デフォーカス量Xn 及び被写体の動きを反
映して時間的に変わる補正量δn (τ)は図示のごと
くなる。 ここで推定デフォーカス量Xn が完全に正しければX
n の先端は太い実線302の上に来るべきものである
が、一般には誤差Δが含まれ、図のようになる。この誤
差Δは、一般に結像レンズ101が合焦位置から大きく
離れている時には比較的大きいが、合焦位置に近づくに
つれて小さくなる。図4の状態ではレンズ101は合焦
位置にかなり近づいているので、上記誤差Δは、レンズ
移動軌跡301の点Q1 においてレンズ101が実質
的に合焦状態にあるとみなせる程、非常に小さい値とな
っている。
From the data up to time tn, the estimated defocus amount Xn at time tn and the correction amount δn (τ) that changes over time reflecting the movement of the subject are as shown in the figure. Here, if the estimated defocus amount Xn is completely correct, then
The tip of n should be on the thick solid line 302, but generally an error Δ is included, as shown in the figure. Generally, this error Δ is relatively large when the imaging lens 101 is far away from the in-focus position, but becomes smaller as it approaches the in-focus position. In the state shown in FIG. 4, the lens 101 is quite close to the in-focus position, so the error Δ is a very small value so that it can be considered that the lens 101 is substantially in focus at point Q1 on the lens movement trajectory 301. It becomes.

【0026】レンズ101の動く軌跡は実線301のご
とく推定デフォーカス量Xn と補正量δn (τ)か
ら決る推定軌跡の破線310に向って進み(収束駆動)
点Q1 で一致した後は推定軌跡にそって進む(追従駆
動)。 さらに図4においてmn 、m’n 、mn+1 は時
点tn 、t’n 、tn+1 でのレンズ101の位
置を示している。 又、Xn の先端Q4 と太い実線302における電荷
蓄積時間の中点(tn +Tn /2、χn )を結ぶ
直線lが蓄積終了時刻t’n の時間軸と交わる点から
m’n までの方向を含む大きさを図示のごとくX’n
 とし、この中点の座標χn からmn+1 までの方
向を含む大きさを図示のごとくZn+1 とする。
The moving trajectory of the lens 101 progresses toward the broken line 310 of the estimated trajectory determined from the estimated defocus amount Xn and the correction amount δn (τ) as shown by the solid line 301 (convergence drive).
After matching at point Q1, it moves along the estimated trajectory (follow-up drive). Furthermore, in FIG. 4, mn, m'n, and mn+1 indicate the positions of the lens 101 at time points tn, t'n, and tn+1. Also, the direction from the point where the straight line l connecting the tip Q4 of Xn and the midpoint (tn + Tn /2, χn) of the charge accumulation time in the thick solid line 302 intersects with the time axis of the accumulation end time t'n to m'n is The size including X'n as shown in the diagram
Let Zn+1 be the size including the direction from the coordinates χn of this midpoint to mn+1 as shown in the figure.

【0027】電荷蓄積時間における状況がこのようであ
る場合に、この時のイメージ出力から焦点検出手段10
4によって算出されるデフォーカス量をPn+1 とす
れば以下の関係がある。
When the situation during the charge accumulation time is like this, the focus detection means 10 detects the image output at this time.
If the defocus amount calculated by 4 is Pn+1, the following relationship exists.

【0028】[0028]

【数1】[Math 1]

【0029】尚、Pn+1 は焦点検出演算手段203
の出力として、T’n 、Tn は時間計数手段108
の出力として、M nc 、Mn は移動量計数手段1
07の出力として、Xn は前回の演算結果として夫々
得られ、これらはメモリ110に記憶されている。被写
体の動きによる補正量δn+1 (τ)を算出するには
いろいろなやり方が可能である。例えば前回の推定デフ
ォーカス量と今回の推定デフォーカス量のさし示す位置
を結んでこれを求めてもよい。
Note that Pn+1 is the focus detection calculation means 203
, T'n and Tn are the outputs of the time counting means 108
As the outputs, M nc and Mn are the movement amount counting means 1
As the output of 07, Xn is obtained as the result of the previous calculation, and these are stored in the memory 110. Various methods are possible to calculate the correction amount δn+1 (τ) due to the movement of the subject. For example, this may be determined by connecting the position indicated by the previous estimated defocus amount and the current estimated defocus amount.

【0030】しかし、この場合は各回の前記誤差Δが清
算されるという欠点がある。図5は図3と同じもので説
明に必要な部分のみを表わしたものである。前記補正量
δn+1 (τ)を求めるには、過去複数回の電荷蓄積
時間Tn−1 、Tn の中央における太い実線上の座
標χn 、χn−1 、χn−2 …を用いるのが良い
。 図5のごとくdTn 、ΔTn を定めるとそれぞれ 
 dTn =T nc −1+1/2(Tn−1 +T
n ) ,ΔTn =T nc +1/2Tn 従って
、傾きkn+1 (像面移動速度)は、kn+1 =(
χn −χn−1 )/dTn より
However, in this case, there is a drawback that the error Δ is calculated each time. FIG. 5 is the same as FIG. 3 and shows only the parts necessary for explanation. In order to obtain the correction amount δn+1 (τ), it is preferable to use the coordinates χn, χn-1, χn-2, . . . on the thick solid line at the center of the past charge accumulation times Tn-1, Tn. When dTn and ΔTn are determined as shown in Figure 5, each
dTn =T nc -1+1/2(Tn-1 +T
n ), ΔTn = T nc + 1/2Tn Therefore, the tilt kn+1 (image plane movement speed) is kn+1 = (
From χn −χn-1 )/dTn

【0031】[0031]

【数2】[Math 2]

【0032】これを用いて推定デフォーカス量Xn+1
 、補正量δn+1 (τ)は
Using this, the estimated defocus amount Xn+1
, the correction amount δn+1 (τ) is

【0033】[0033]

【数3】[Math 3]

【0034】となる。被写体が静止している場合あるい
は判定不可能な場合には一応被写体が静止しているもの
として時刻tn+1 における推定デフォーカス量Xn
+1 、補正量δn+1 (τ)は次のように決定され
る。
[0034] If the subject is stationary or cannot be determined, the estimated defocus amount Xn at time tn+1 is assumed to be stationary.
+1, and the correction amount δn+1 (τ) is determined as follows.

【0035】[0035]

【数4】[Math 4]

【0036】傾きkはさらに過去数回の傾きkn 、k
n−1 、kn+2 …を荷重平均して求めても良いし
、過去3回以上の像面位置の座標χn 、χn−1 、
χn−2 …から最も適合する適当な次数の曲線、例え
ば2次曲線を求め、次回の傾きkn+1を内挿してもよ
い。又、こうして求められたkn+1 に1>α>0な
る定数を用いてαkn+1 の傾きで追従させるように
してもよい。
[0036] The slope k is further calculated from the past several slopes kn and k
n-1, kn+2... may be obtained by weighted averaging, or the coordinates χn, χn-1,
A curve of an appropriate degree, for example, a quadratic curve, which best fits the curve may be obtained from χn-2, and the next slope kn+1 may be interpolated. Alternatively, kn+1 obtained in this way may be followed with a slope of αkn+1 using a constant satisfying 1>α>0.

【0037】制御手段109は、レンズが図4の破線3
11にそって追従駆動されるようにデフォーカス量計数
手段106に対して上記傾きkn+1 から決る時間間
隔でパルスを送出する。具体的には像面移動速度|kn
+1|が大きい程、その時時間間隔が小さいパルスを送
出するが、しかしレンズの移動が図4の破線311の後
追いとならないように、幾分先行してパルスを送出する
のが良い。
The control means 109 controls the lens as indicated by the broken line 3 in FIG.
Pulses are sent to the defocus amount counting means 106 at time intervals determined from the above-mentioned slope kn+1 so that the defocus amount counting means 106 is driven to follow along the angle kn+1. Specifically, the image plane movement speed |kn
The larger +1| is, the shorter the time interval is to send out pulses, but it is better to send out the pulses somewhat in advance so that the movement of the lens does not follow the broken line 311 in FIG.

【0038】又、上記説明では簡単な為焦点検出される
レンズ101として全群固定して動かす場合を念頭にお
いたが、一群のみを動かしてフォーカスする場合でも、
全群として等価な単レンズを考え、その単レンズの動き
がレンズ101の動きに相当しているとして扱われるこ
とになる。さらに図1のブロック105、106、10
7、108、109、110及び図2のブロック203
はその全部あるいは一部をマイクロコンピュータにより
構成することができる。
In addition, in the above explanation, for simplicity, we have taken into consideration the case where all the groups are fixed and moved as the lens 101 whose focus is detected, but even when focusing is carried out by moving only one group,
A single lens equivalent to the entire group is considered, and the movement of the single lens is treated as corresponding to the movement of the lens 101. Furthermore, blocks 105, 106, 10 in FIG.
7, 108, 109, 110 and block 203 of FIG.
can be configured in whole or in part by a microcomputer.

【0039】次に全体の時間的な流れをフローチャート
を用いて説明する。図6でステップ1動作開始(STA
RT)の後、ステップ2で後述の2種類の割込みを不可
とし、パラメータVintを零にセットする。ステップ
3で推定デフォーカス量Xo に対応するXp と補正
量δ0 (τ)を決めるパルス間隔Tp を決める。初
めはレンズを動かさずに焦点検出するのでXp =0、
Tp =0とする。ただしTp の値はそれが零以外の
値のときは被写体移動補正パルスを制御手段109がデ
フォーカス量計数手段106に送るパルス間隔を示して
いるが、Tp=0はパルス発生なしを意味するものとす
る。
Next, the overall time flow will be explained using a flowchart. In Figure 6, step 1 operation starts (STA
RT), in step 2, two types of interrupts to be described later are disabled and the parameter Vint is set to zero. In step 3, Xp corresponding to the estimated defocus amount Xo and a pulse interval Tp that determines the correction amount δ0 (τ) are determined. Initially, focus is detected without moving the lens, so Xp = 0,
Let Tp = 0. However, when the value of Tp is other than zero, it indicates the pulse interval at which the control means 109 sends the object movement correction pulse to the defocus amount counting means 106, but Tp=0 means that no pulse is generated. shall be.

【0040】又、デフォーカス量計数手段106はTp
 >0及びTp <0に対応して受けたパルスで計数内
容をそれぞれアップカウント及びダウンカウントするも
のとする。ステップ4で移動量計数手段107の内容を
零にして計数開始にそなえる。ステップ5でデフォーカ
ス量計数手段106のカウンターにXp の値をセット
する。 Xp ≠0の時はXp の極性即ち符号に応じて駆動信
号発生手段105は駆動手段102を介してレンズ10
1を前進又は後退させる。
Further, the defocus amount counting means 106 is Tp
It is assumed that the count contents are up-counted and down-counted by the pulses received in response to >0 and Tp <0, respectively. In step 4, the contents of the movement amount counting means 107 are set to zero to prepare for the start of counting. In step 5, the value of Xp is set in the counter of the defocus amount counting means 106. When Xp≠0, the drive signal generating means 105 generates a signal from the lens 10 via the drive means 102 according to the polarity, that is, the sign of Xp.
1 forward or backward.

【0041】今の場合Xp =0なのでレンズ101は
静止している。ステップ6で被写体移動補正パルス発生
のため制御手段109のカウンターにTp の値が設定
される。このカウンターは所定の速さでダウンカウント
され、カウンターの内容が零となった時に制御手段10
9からデフォーカス量計数手段106に1パルスが送ら
れる。
In this case, since Xp=0, the lens 101 is stationary. In step 6, the value Tp is set in the counter of the control means 109 in order to generate a subject movement correction pulse. This counter is counted down at a predetermined speed, and when the contents of the counter become zero, the control means 10
9 sends one pulse to the defocus amount counting means 106.

【0042】カウンターの内容は再びTp の値が設定
される。このようにして時間間隔Tp ごとにパルスが
発生する。さらにTp の極性に応じてアップカウント
か、ダウンカウントかの指示もデフォーカス量計数手段
106に伝えられる。この様にしてカウンターには、く
り返しTpの値が設定されるが、レンズの動きがδn 
(τ)の直線の後追いにならないように第1回目のパル
スはTp より短かい適当な時間で発生させてもよい。
The contents of the counter are again set to the value of Tp. In this way, a pulse is generated every time interval Tp. Further, an instruction for up-counting or down-counting is also transmitted to the defocus amount counting means 106 depending on the polarity of Tp. In this way, the value of Tp is repeatedly set in the counter, but the movement of the lens is δn
The first pulse may be generated at an appropriate time shorter than Tp so as not to follow the straight line of (τ).

【0043】例えば、カウンターにセットする第1回目
の値だけ0.5Tpとする。ここでTp の値は式5の
kn に対してTp =q/kn で与えられ、qはカ
ウンターのディスカウントの速さや移動量信号発生手段
103がレンズ101のどれだけの移動に対して1パル
スを発生するか等により決定される定数である。
For example, the first value set in the counter is set to 0.5Tp. Here, the value of Tp is given by Tp = q/kn for kn in Equation 5, where q is determined by the discount speed of the counter and how much movement of the lens 101 the movement amount signal generating means 103 generates with one pulse. This is a constant determined by whether or not it occurs.

【0044】次に、ステップ7で時間計数手段108の
カウンターを零にしてカウントを開始すると同時にステ
ップ8て電荷蓄積を開始する。続いてステップ9、10
て速度変更割込みと電荷蓄積終了の割込みとを可とする
。系が図3のTn の回には時刻t’n で速度変更割
込みが発生する。その為に速度変更割込みは、例えば、
デフォーカス量計数手段106の内容が非零から零に変
化した時に発生される。これにより図7の速度変更割込
発生のルーチンに飛ぶ。次いでステップ12で以後の速
度変更割込みを禁止し、ステップ13て時間計数手段1
08のカウンターの内容をT’n に記憶する。
Next, in step 7, the counter of the time counting means 108 is zeroed to start counting, and at the same time, in step 8, charge accumulation is started. Then step 9 and 10
allows speed change interrupts and charge accumulation end interrupts. When the system is Tn in FIG. 3, a speed change interrupt occurs at time t'n. For this reason, the speed change interrupt, for example,
This is generated when the content of the defocus amount counting means 106 changes from non-zero to zero. This jumps to the speed change interrupt generation routine shown in FIG. Next, in step 12, subsequent speed change interrupts are prohibited, and in step 13, the time counting means 1 is
The contents of the counter 08 are stored in T'n.

【0045】次いで速度変更割込みか発生した事を示す
パラメータVintを1にセットしてRETURNされ
る。 その後電荷蓄積終了の割込みが発生して図8へ移る。ま
ず、ステップ17で速度変更割込みを禁止し、ステップ
18で時間計数手段108のカウンターの内容をTn 
に記憶する。この値が電荷蓄積時間にあたる。その後、
このカウンターは零にセットされる。
Next, the parameter Vint indicating that a speed change interrupt has occurred is set to 1, and the process is returned. Thereafter, an interrupt indicating the end of charge accumulation occurs and the process moves to FIG. First, in step 17, speed change interrupts are prohibited, and in step 18, the contents of the counter of the time counting means 108 are set to Tn.
to be memorized. This value corresponds to the charge accumulation time. after that,
This counter is set to zero.

【0046】速度変更割込みがあった時には図3のT’
n に相当する量即ち速度変更割込み発生から電荷蓄積
終了までの時間を算出する必要があり、このことがステ
ップ19、20、22で行なわれる。ステップ21は移
動量計数手段107の内容を読み込み、この間のレンズ
101の移動量としてMn を記憶する。そして再びカ
ウンター内容を零とする。
When there is a speed change interrupt, T' in FIG.
It is necessary to calculate the amount corresponding to n, ie, the time from the occurrence of the speed change interrupt to the end of charge accumulation, and this is done in steps 19, 20, and 22. In step 21, the contents of the movement amount counting means 107 are read, and Mn is stored as the movement amount of the lens 101 during this period. Then, the counter contents are set to zero again.

【0047】ステップ23で図2の光電変換手段202
から焦点検出演算手段203へデータ転送し、焦点検出
演算制御手段203でデフォーカスPn+1を求める演
算を行なう。ステップ23の終了と同時にステップ24
でレンズ駆動を停止し、ステップ25、26でデータ転
送と演算とにかかった時間Tnc 及びレンズ移動量M
 nc を演算する。
In step 23, the photoelectric conversion means 202 of FIG.
The data is transferred to the focus detection calculation means 203, and the focus detection calculation control means 203 performs calculation to obtain defocus Pn+1. At the same time as step 23 ends, step 24
The lens drive is stopped at Steps 25 and 26, and the time Tnc and lens movement amount M required for data transfer and calculation are calculated at Steps 25 and 26.
Calculate nc.

【0048】ステップ27は、これらXn 、Tn 、
T’n 、T nc 、Mn 、M nc 、Pn+1
 を用いて式4、5、6、7を用いて推定デフォーカス
量Xn+1 と補正の傾きkn+1 を算出する。ステ
ップ28ではこれらの値を実際の駆動パルス数Xp 及
びパルス間隔Tp に換算し、ステップ30でAにもど
って次の電荷蓄積の周期を開始する。以降はこのくり返
しとなる。
[0048] In step 27, these Xn, Tn,
T'n, Tnc, Mn, Mnc, Pn+1
The estimated defocus amount Xn+1 and the correction slope kn+1 are calculated using Equations 4, 5, 6, and 7. In step 28, these values are converted into the actual number of drive pulses Xp and pulse interval Tp, and in step 30, the process returns to A to start the next charge accumulation cycle. From then on, this process will be repeated.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上本発明によれば、光電変換手段の電
荷蓄積中に結像光学系の速度が変更された時にはその速
度変更のタイミングを検出して、該速度変更のタイミン
グと前記電荷蓄積の時間との関係に依存させて、前記電
荷蓄積中もしくは前記演算手段の演算中に前記結像光学
系の駆動に起因する前記デフォーカス量の誤差の修正量
を変更しているので、結像光学系の駆動(速度変化)に
影響されることなく、適正に迅速な自動焦点検出が可能
である。
According to the present invention, when the speed of the imaging optical system is changed during charge accumulation in the photoelectric conversion means, the timing of the speed change is detected, and the timing of the speed change and the charge accumulation are determined. Since the correction amount of the error in the defocus amount caused by the driving of the imaging optical system is changed during the charge accumulation or during the calculation of the calculation means, depending on the relationship with the time, the image formation Appropriate and rapid automatic focus detection is possible without being affected by the drive (speed change) of the optical system.

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

【図1】図1は、本発明の一実施例を示すブロック図、
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;

【図2】図2は図1の焦点検出手段の構成例を示すブロ
ック図、
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the focus detection means in FIG. 1;

【図3】図3は結像レンズの移動と対象物体の移動との
関係を示すグラフ、
[Fig. 3] Fig. 3 is a graph showing the relationship between the movement of the imaging lens and the movement of the target object;

【図4】図4は図3の一部を拡大したグラフ、[Fig. 4] Fig. 4 is a graph that enlarges a part of Fig. 3;

【図5】
図5は補正量δ(τ)を求めるためのグラフ、
[Figure 5]
FIG. 5 is a graph for determining the correction amount δ(τ),

【図6】
図6本実施例の動作を説明するためのフローチャート、
[Figure 6]
FIG. 6 Flowchart for explaining the operation of this embodiment,

【図7】図7本実施例の動作を説明するためのフローチ
ャート、
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the present embodiment;

【図8】図8は本実施例の動作を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols of main parts]

101…撮影レンズ 102…駆動手段 103…移動量信号発生手段 104…焦点検出手段 106…デフォーカス量計数手段 101... Photography lens 102...Driving means 103...Movement amount signal generation means 104... Focus detection means 106...Defocus amount counting means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.結像光学系を通ってきた対象物体の光像を光電変換
する電荷蓄積型の光電変換手段と、前記光電変換手段の
出力に基づき前記結像光学系の対象物体結像面と所定焦
点面とのずれを表すデフォーカス量を算出する演算手段
と、前記演算手段の出力に基づき前記結像光学系を駆動
する駆動手段とを有する焦点検出装置において、前記光
電変換手段の電荷蓄積中に前記結像光学系の速度が変更
された時にはその速度変更のタイミングを検出して、該
速度変更のタイミングと前記電荷蓄積の時間との関係に
依存させて、前記電荷蓄積中もしくは前記演算手段の演
算中に前記結像光学系の駆動に起因する前記デフォーカ
ス量の誤差の修正量を変更する補正手段を有することを
特徴とする焦点検出装置。
1. charge accumulation type photoelectric conversion means for photoelectrically converting a light image of the target object that has passed through the imaging optical system; and an image forming plane of the target object and a predetermined focal plane of the imaging optical system based on the output of the photoelectric conversion means. In the focus detection device, the focus detection device has a calculation means for calculating a defocus amount representing a deviation of the image forming apparatus, and a drive means for driving the imaging optical system based on the output of the calculation means, when the focus detection device When the speed of the imaging optical system is changed, the timing of the speed change is detected, and depending on the relationship between the timing of the speed change and the time of the charge accumulation, the control is performed during the charge accumulation or during the calculation of the calculation means. A focus detection device comprising: a correction means for changing a correction amount of an error in the defocus amount caused by driving the imaging optical system.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5949522A (en) * 1982-09-14 1984-03-22 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Automatic focusing device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5949522A (en) * 1982-09-14 1984-03-22 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Automatic focusing device

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