JPH0473563B2 - - Google Patents

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JPH0473563B2
JPH0473563B2 JP57145099A JP14509982A JPH0473563B2 JP H0473563 B2 JPH0473563 B2 JP H0473563B2 JP 57145099 A JP57145099 A JP 57145099A JP 14509982 A JP14509982 A JP 14509982A JP H0473563 B2 JPH0473563 B2 JP H0473563B2
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camera
sub
sharpness
image sensor
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、撮像素子として固体撮像素子や撮
像管を用いたムービーカメラやスチルカメラ、あ
るいは一眼レフカメラに用いられるオートフオー
カス装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to an autofocus device used in a movie camera, still camera, or single-lens reflex camera that uses a solid-state image sensor or an image pickup tube as an image sensor.

背景技術とその問題点 この種のオートフオーカス装置としては、超音
波、赤外線の照射による三角測量方式等のアクテ
イブ方式やコントラスト検出、一致像検出等によ
るパツシブ方式等がある。そして、そのうちのパ
ツシブ方式のオートフオーカス装置の一例として
次のようなものが知られている。
BACKGROUND TECHNOLOGY AND PROBLEMS This type of autofocus device includes active methods such as a triangulation method using ultrasound and infrared irradiation, and passive methods using contrast detection, coincident image detection, etc. Among these, the following is known as an example of a passive autofocus device.

第1図はその概要を示すもので、これはTTL
方式の一眼レフカメラに使用されているものであ
る。
Figure 1 shows the overview, and this is TTL
This is the type used in single-lens reflex cameras.

第1図において、レンズ1を通つた光はサブミ
ラー2に入射し、その透過光はフイルム面3に入
射する。一方、サブミラー2で反射された光はビ
ームスプリツター4に入射する。このビームスプ
リツター4に対し本来のフイルム面(図中、5は
その等価フイルム面である)に相当するピント位
置の前後にわずかずれた2ケ所の位置に、それぞ
れ1列ずつの絵素(センサー)が1次元配列の固
体撮像素子例えばCCDからなる副撮像素子S1
副撮像素子S2とが設けられる。図中、破線6,7
で示すのはフイルム面3に対する副撮像素子S1
S2の等価位置で、フイルム面3に対して、その前
後に等距離lだけ離れた位置関係となつている。
In FIG. 1, light passing through a lens 1 is incident on a sub-mirror 2, and the transmitted light is incident on a film surface 3. On the other hand, the light reflected by the sub-mirror 2 enters the beam splitter 4. For this beam splitter 4, one row of picture elements (sensor ) are provided with a sub-imaging device S 1 and a sub-imaging device S 2 each consisting of a one-dimensional array of solid-state imaging devices, such as CCDs. In the figure, broken lines 6 and 7
The sub image sensor S 1 for the film surface 3 is shown by
At the equivalent position of S 2 , they are spaced an equal distance l from the front and back of the film surface 3 .

なお、サブミラー2とレンズ1との間には、図
示しないがメインミラーがサブミラー2の面方向
に対して直交するように設けられ、入射光が、サ
ブミラー2に対して副撮像素子S1、S2とは、反対
側に設けられるピント板に入射するようにされて
いる。
Although not shown, a main mirror is provided between the sub-mirror 2 and the lens 1 so as to be orthogonal to the surface direction of the sub-mirror 2, and the incident light is directed to the sub-imaging elements S 1 and S to the sub-mirror 2. 2 , the light is made to enter the focusing plate provided on the opposite side.

ところで、ピントが合つたかどうかは画像が鮮
明であるかどうかということで評価できる。画像
が鮮明であるかどうかは画像の空間周波数を求
め、振幅に対するMTF(変調伝達関数)を評価す
れば求まることは周知の通りであるが、カメラに
内蔵可能な程小型で、かつ、高速処理ができ、安
価であるという条件を考えると、実際上は難し
い。
By the way, whether or not the image is in focus can be evaluated by whether or not the image is clear. It is well known that whether or not an image is clear can be determined by determining the spatial frequency of the image and evaluating the MTF (modulation transfer function) with respect to the amplitude. Considering the conditions that it can be done and is inexpensive, it is difficult in practice.

一方、一般に、画像が鮮明であるかどうかは被
写体の輪郭がシヤープかどうかということで判断
できることが多い。
On the other hand, in general, whether an image is clear or not can often be determined by whether the outline of the subject is sharp.

この輪郭情報は微分により得られるが計算機処
理では上記副撮像素子の絵素(センサー)間の出
力の差分を用いて得ている。
This contour information is obtained by differentiation, but in computer processing, it is obtained by using the difference in output between picture elements (sensors) of the sub-imaging device.

ここで、説明の簡単のため、画面の半分が白、
残りの半分が黒というように明るさが段階的に変
化する被写体を考えると、第2図に示すように、
正確にピントが合つたところ(合焦点)で、コン
トラストEは最も強く、この位置から前ピンにず
らしても後ピンにずらしてもコントラストEは低
下する。
Here, for the sake of simplicity, half of the screen is white,
If we consider a subject whose brightness changes gradually, with the remaining half being black, as shown in Figure 2,
Contrast E is strongest where the object is accurately focused (focus point), and contrast E decreases even if the object is shifted from this position to the front or back.

このコントラストを表す評価関数を考えれば、
これは上述のような1次元固体撮像素子S1、S2
像を得たとき、そのn番目とこれに隣り合うn+
1番目のセンサーの出力InとIn+1との差として
表すことができる。すなわち、 E=o-1n=0 (In+1−In) ……(1) となる。そして、1次元撮像素子の充分に長い配
列を考えると、配列方向をxとして、 E=∫dI/dXdx ……(2) となり、これは単にIの積分を表現し、鮮明度に
は無関係となつてしまう。この欠点を回避するた
めには、(1)式のIn+1−Inに対して非線形の処理
を何等かの方法で行わなければならない。この非
線形処理のためには、従来はアナログ演算を施し
たり、撮像素子の非線形性を利用している。
Considering the evaluation function that represents this contrast,
This means that when an image is obtained using the one-dimensional solid-state image sensors S 1 and S 2 as described above, the n-th image and the n+
It can be expressed as the difference between the output In of the first sensor and In+1. That is, E= o-1n=0 (In+1-In)...(1). Considering a sufficiently long array of one-dimensional image sensors, the array direction is set to x, and E=∫dI/dXdx...(2), which simply expresses the integral of I and is unrelated to sharpness. I get used to it. In order to avoid this drawback, some method must be used to perform nonlinear processing on In+1-In in equation (1). Conventionally, for this nonlinear processing, analog calculations are performed or the nonlinearity of the image sensor is utilized.

以上のような非線形処理を行つてコントラスト
の評価関数Eが得られたとする。この評価関数E
を上述の副撮像素子S1とS2の出力に対して適応
し、横軸にピントずれ、縦軸にコントラストをと
つて関数曲線を求めると第3図に示すようにな
る。第3図において、曲線8は素子S1のコントラ
ストC2曲線、曲線9は素子S2のコントラストC2
曲線をそれぞれ示している。
Assume that the contrast evaluation function E is obtained by performing the above-described nonlinear processing. This evaluation function E
is applied to the outputs of the above-mentioned sub-imaging devices S 1 and S 2 , and the function curve is obtained by plotting the focus shift on the horizontal axis and the contrast on the vertical axis, as shown in FIG. 3. In FIG. 3, curve 8 is the contrast C 2 curve of element S 1 , and curve 9 is the contrast C 2 curve of element S 2.
Each curve is shown.

すなわち、副撮像素子S1及びS2は本来のピント
の前後でコントラストを測つているから、レンズ
1を移動させてフオーカシングをするにつれて位
相のずれた2つのコントラスト曲線が得られる。
そして、この装置においては、前述したように前
ピン側撮像素子S1と後ピン側撮像素子S2とのちよ
うど中間に正しいピント位置がくるように構成さ
れているので、コントラスト曲線8と9とが同じ
値をとつたときが合焦位置となるものである。ま
た、 コントラストC1>コントラストC2 ならば、現状は前ピンであることを示し、 コントラストC1<コントラストC2 ならば、現状は後ピンであることを示すものであ
る。
That is, since the sub-imaging elements S 1 and S 2 measure the contrast before and after the original focus, as the lens 1 is moved and focusing is performed, two contrast curves whose phases are shifted are obtained.
As described above, this device is configured so that the correct focus position is located halfway between the front focus side image sensor S 1 and the rear focus side image sensor S 2 , so that the contrast curves 8 and 9 The in-focus position is when the values are the same. Further, if contrast C 1 >contrast C 2 , it indicates that the current focus is on the front, and if contrast C 1 <contrast C 2 , it indicates that the current focus is on the back.

こうして、本来のピントに対して前後にずれた
位置に配置した2つの撮像素子S1、S2の出力のコ
ントラスト情報を用いることによりオートフオー
カスが可能となる。
In this way, autofocus is possible by using the contrast information of the outputs of the two image sensors S 1 and S 2 placed at positions shifted forward and backward relative to the original focus.

ところで現実のコントラスト曲線は第3図のよ
うな理想的なものではなく、複数の極大値を持つ
ようになるのが普通である。何故なら、撮像レン
ズの画角内に複数の被写体があり、その各被写体
についての焦点位置でコントラスト曲線は極大に
なるからである。例えば、後述もするように第9
図のようにカメラ21の前方に人間22、柱2
3、本棚24が順次並んでいた場合には、コント
ラストの極大値は第8図に示すように3個存在す
る。
Incidentally, an actual contrast curve is not an ideal one as shown in FIG. 3, but usually has a plurality of maximum values. This is because there are a plurality of subjects within the field of view of the imaging lens, and the contrast curve becomes maximum at the focal position of each subject. For example, as described below, the 9th
As shown in the figure, there is a human 22 and a pillar 2 in front of the camera 21.
3. When the bookshelves 24 are arranged in sequence, there are three maximum values of contrast as shown in FIG.

従来はこのように鮮明度の評価値として複数の
極大値が存在してしまうことを考慮して、その場
合には最大極大値の位置を合焦点としていたり、
空間フイルタをかけて空間周波数を落とし、ある
いは画像をぼかして評価関数をブロードにして極
大値の判定をし易くしていた。
Conventionally, in consideration of the fact that there are multiple maximum values as evaluation values of sharpness, in that case, the position of the maximum maximum value is used as the focal point,
A spatial filter was applied to lower the spatial frequency, or the image was blurred to broaden the evaluation function to make it easier to determine the local maximum value.

ところが、第9図のように撮影したい人物22
の後にコントラストのはつきりした本棚24とい
う背景がある場合には、最大極大値にフオーカス
する方式のときはその本棚24の位置での極大値
が最大となつてしまうため、その本棚をフオーカ
シングしてしまう不都合があつた。
However, as shown in Figure 9, the person 22 you want to photograph
If there is a background of a bookshelf 24 with a sharp contrast behind the bookshelf 24, if the method focuses on the maximum value, the maximum value at the position of the bookshelf 24 will be the maximum, so focusing on that bookshelf will not be possible. There was an inconvenience.

また、空間周波数を落としたり、ぼかしたりし
た場合には、細かなパターンにはフオーカスがか
からないという欠点があつた。
Another drawback is that when the spatial frequency is lowered or blurred, fine patterns cannot be brought into focus.

発明の目的 この発明の上記の点にかんがみ、同一画角内に
距離の異なる被写体物が複数あり、鮮明度の評価
値として複数の極大値がある場合に、任意の所望
の被写体に対して常にオートフオーカスができる
ようにして、撮影者の意図に即したオートフオー
カスができるようにしたものである。
Purpose of the Invention In view of the above points of this invention, when there are multiple objects at different distances within the same angle of view and there are multiple maximum values as sharpness evaluation values, it is possible to always This allows autofocus to be performed in accordance with the photographer's intentions.

発明の概要 この発明は、画像の鮮明度をその空間周波数を
利用した評価関数としてオートフオーカスするよ
うにしたオートフオーカス装置において、光学系
の複数の焦点位置における鮮明度の評価値に基づ
いて、カメラの画角内に存在してカメラからの距
離の異なる複数の被写体に対応した鮮明度の極大
値を求め、この極大値に対応する焦点位置情報を
メモリに予め保持しておき、カメラの操作部に設
けられたフオーカスセレクトスイツチにより複数
個の極大値のうちの1つの極大値に対応する焦点
位置を選択することで所望の被写体にフオーカス
するようにしたオートフオーカス装置であつて、
これにより撮影者の意図に即したオートフオーカ
スが得られるようにしたものである。
Summary of the Invention The present invention provides an autofocus device that autofocuses the sharpness of an image as an evaluation function using its spatial frequency. , find the local maximum value of sharpness corresponding to multiple objects existing within the camera's field of view and at different distances from the camera, store the focal position information corresponding to this maximum value in memory in advance, and then An autofocus device that focuses on a desired subject by selecting a focus position corresponding to one of a plurality of maximum values using a focus select switch provided on an operation unit,
This makes it possible to obtain autofocus that meets the photographer's intentions.

実施例 以下、この発明の一実施例を第4図以下を参照
して説明するに、この例は前述の従来例の他の欠
点を克服した新規なオートフオーカス装置の例で
ある。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 and subsequent figures. This embodiment is an example of a novel autofocus device that overcomes other drawbacks of the conventional example described above.

すなわち、前述のオートフオーカス装置の場
合、測距に伴いレンズ系を動かすものであるた
め、動作速度が遅くなり、動きが不自然であつ
た。
That is, in the case of the above-mentioned autofocus device, since the lens system is moved during distance measurement, the operating speed is slow and the movement is unnatural.

また、ピントが大きくはずれてしまい、それが
第3図の検出不可領域になつてしまつていると、
もはや測距不能となつてしまう欠点がある。
Also, if the focus is greatly out of focus and it becomes the undetectable area in Figure 3,
The drawback is that distance measurement is no longer possible.

また、ビームスプリツターを用いているため、
その段数に応じて入射光量が減少し、オートフオ
ーカスの動作範囲が狭いという欠点もある。
Also, since a beam splitter is used,
Another drawback is that the amount of incident light decreases depending on the number of stages, and the operating range of autofocus is narrow.

この例は測距スピードが早く、しかも無限遠か
らクローズアツプに急に変化したとしても高速応
答が可能な新規なオートフオーカス装置である。
This example is a new autofocus device that has fast distance measurement speed and can respond quickly even when the distance suddenly changes from infinity to close-up.

第4図はこの発明の一例の光学系を示し、11
はレンズ、12はメインミラー、13はサブミラ
ー、14は例えばCCDからなる主撮像素子、1
5は同じく例えばCCDからなる副撮像素子で、
副撮像素子15はオートフオーカスの測距用とし
て用いられるものである。
FIG. 4 shows an optical system according to an example of the present invention.
1 is a lens, 12 is a main mirror, 13 is a sub-mirror, 14 is a main image sensor consisting of, for example, a CCD, 1
5 is a sub-imaging device consisting of, for example, a CCD;
The sub-imaging device 15 is used for autofocus distance measurement.

この副撮像素子15は前述した従来例と同様の
1次元的配列のラインセンサーであつてもよい
が、この例ではセンサーが2次元的に配列された
画撮像素子とされる。また、この副撮像素子15
はその使用目的からいつて主撮像素子14と同じ
規模のものである必要はなく、主撮像素子14の
画角の一部を切り取つたような部分的なものでよ
い。この副撮像素子15の絵素(センサー)数
は、例えば縦64×横64個とされる。
The sub-imaging device 15 may be a one-dimensionally arranged line sensor similar to the conventional example described above, but in this example, it is an image capturing device in which sensors are two-dimensionally arranged. In addition, this sub-image sensor 15
Due to its purpose of use, it does not have to be the same size as the main image sensor 14, and may be a partial one that cuts out a part of the field angle of the main image sensor 14. The number of picture elements (sensors) of this sub-imaging device 15 is, for example, 64 vertically by 64 horizontally.

TTL方式によりレンズ11を通過した光はメ
インミラー12を介して主撮像素子14に入射す
る。レンズ11を通過した光の一部は、また、メ
インミラー12で反射されてフアインダーに導か
れる。また、メインミラー12を通過した光の一
部は、サブミラー13で反射されて副撮像素子1
5に入射するようにされる。
Light that has passed through the lens 11 using the TTL method enters the main image sensor 14 via the main mirror 12. A part of the light passing through the lens 11 is also reflected by the main mirror 12 and guided to the viewfinder. Further, a part of the light that has passed through the main mirror 12 is reflected by the sub mirror 13 and is transmitted to the sub image sensor 1.
5.

そして、この例においては、従来のようにオー
トフオーカスのための測距のためにはレンズ11
を動かすのではなく、副撮像素子15を光軸方向
に±Δdだけ移動するようにする。このため、こ
の例では副撮像素子15は第5図に示すようなア
クチエエイター上に取りつけられる。
In this example, the lens 11 is used for distance measurement for autofocus as in the conventional case.
Instead of moving the sub-imaging device 15, the sub-imaging device 15 is moved by ±Δd in the optical axis direction. Therefore, in this example, the sub-imaging device 15 is mounted on an actuator as shown in FIG.

このアクチエエイターは、例えばS極に着磁さ
れた円柱16を取り囲むようにこの円柱16より
の若干の距離をおいてN極に着磁された環状体1
7が形成され、これら円柱16と環状体17との
間に形成される凹溝18内にボイスコイル19が
挿入される。このボイスコイル19は、副撮像素
子15が固定された基台20に対してとりつけら
れており、このボイスコイル19に供給される電
流に応じて基台20、したがつて副撮像素子15
が図中矢印で示す方向(第4図で矢印で示した光
軸方向)にピストン運動するようになされてい
る。
This actuator includes, for example, an annular body 1 which is magnetized to an N pole and placed at a certain distance from the cylinder 16 so as to surround a cylinder 16 which is magnetized to an S pole.
7 are formed, and a voice coil 19 is inserted into a groove 18 formed between the cylinder 16 and the annular body 17. This voice coil 19 is attached to a base 20 to which the sub-imaging device 15 is fixed, and depending on the current supplied to this voice coil 19, the sub-imaging device 15
The piston moves in the direction shown by the arrow in the figure (the optical axis direction shown by the arrow in FIG. 4).

この場合、副撮像素子15の原点位置は主撮像
素子14の焦点距離と同じ位置にあり、アクチエ
エイターによつて、光学系の全焦点距離に応じた
移動量Dを副撮像素子15が走査するようにピス
トン運動をする。そして、この場合の走査は、第
6図に示すような階段波によつてステツプ駆動的
になされるもので、この例の場合、副撮像素子1
5はその移動量Dの間にステツプ的に16段階の位
置をとるようにされる。すなわち、移動量Dの間
に時間Tかかるとすると、副撮像素子15はT/
16=τの時間毎に光軸方向にその位置を移動する
ようになるもので、16個の位置d0、d1、d2……
d15をとり、各位置でτの時間停止していること
になる。ここで、d0は光学系の最近焦点位置、
d15は無限遠の焦点位置に対応する。
In this case, the origin position of the sub image sensor 15 is at the same position as the focal length of the main image sensor 14, and the actuator causes the sub image sensor 15 to scan a movement amount D corresponding to the total focal length of the optical system. make a piston motion as if Scanning in this case is performed in a step-driven manner using a staircase wave as shown in FIG.
5 is made to take 16 stepwise positions during its movement amount D. In other words, if it takes time T for the amount of movement D, the sub-imaging device 15 will move by T/
It moves its position in the optical axis direction every 16=τ time, and there are 16 positions d 0 , d 1 , d 2 ...
d 15 , and stops at each position for a time τ. Here, d 0 is the nearest focal point of the optical system,
d 15 corresponds to the focal position at infinity.

そして、d0〜d15の各焦点位置において、それ
ぞれ停止している時間τにおいて、その各位置で
の副撮像素子15の画像の鮮明度が求められ、そ
の各位置での鮮明度を表す情報がメモリーに記憶
される。そして、そのメモリーに記憶された鮮明
度の情報のうち、極大、つまり他位置に対して鮮
明度の高い位置が見い出され、これに基づいて主
撮像素子14またはレンズ11が動かされて、そ
の対応する焦点位置にくるようにされる。こうし
てオートフオーカスがなされる。なお、移動量D
中の極大鮮明度の焦点位置を見い出すための上述
のような副撮像素子15による測距の走査速度
は、例えば3回/秒程度とされる。
Then, at each focal position of d 0 to d 15 , the sharpness of the image of the sub image sensor 15 at each position is determined at each stop time τ, and information representing the sharpness at each position is obtained. is stored in memory. Then, among the sharpness information stored in the memory, a maximum position, that is, a position with high sharpness compared to other positions, is found, and based on this, the main image sensor 14 or lens 11 is moved to take appropriate action. The focal point is placed at the focal point. In this way, autofocus is achieved. In addition, the amount of movement D
The scanning speed of the above-described distance measurement by the sub-imaging device 15 to find the focal point position of maximum sharpness in the image is, for example, about 3 times/second.

ところで、この例の場合、副撮像素子15のd0
〜d15の各位置における被写体の鮮明度を求める
演算処理としては、この副撮像素子15として画
撮像素子を用いたことを利用して副撮像素子15
の画像の2次元微分処理が用いられる。第7図は
副撮像素子15の一部の絵素(センサー)を示す
もので、図におけるある絵素(i,j)の周囲の
8個の絵素との間の2次元微分の値をdlとする
と、 微分値総量〓は、 〓=inaxi=0jnaxj=0 dl で表される。そして、d0〜d15の光学系の各焦点
位置での微分値総量が、その各位置での被写体の
鮮明度の情報としてメモリーに記憶される。
By the way, in this example, d 0 of the sub-image sensor 15
The arithmetic processing for determining the sharpness of the object at each position of ~ d15 takes advantage of the fact that the image sensor is used as the sub-image sensor 15.
Two-dimensional differential processing of the image is used. FIG. 7 shows some picture elements (sensors) of the sub-imaging device 15, and the value of the two-dimensional differential between a certain picture element (i, j) and the surrounding eight picture elements in the figure is shown. If dl, the total amount of differential value is expressed as 〓= inaxi=0jnaxj=0 dl. Then, the total amount of differential values at each focal position of the optical system from d 0 to d 15 is stored in the memory as information on the sharpness of the object at each position.

例えば第9図に示すようにカメラ21前方に、
人22、柱23、本棚24が順次並んでいた場
合、これら人22、柱23、本棚24の位置が例
えば位置d3、d7、d10で鮮明に像を結ぶようなと
きには、第8図に示すように微分値総量〓はその
d3、d7、d10の各位置で極大になる。つまり撮像
レンズ11の画角内に複数の被写体があればその
数に応じ、かつ、その位置に応じたカメラの光学
系の各焦点位置において微分量総量が極大になり
それがメモリーに記憶されるから、この極大点と
なる各焦点位置に、レンズ11または撮像素子1
4を移動させるようにすれば各被写体がフオーカ
スされる。
For example, as shown in FIG. 9, in front of the camera 21,
If the person 22, the pillar 23, and the bookshelf 24 are lined up in sequence, and the positions of the person 22, the pillar 23, and the bookshelf 24 are clearly imaged at positions d 3 , d 7 , and d 10 , for example, as shown in FIG. As shown in , the total amount of differential value 〓 is
It reaches a maximum at positions d 3 , d 7 , and d 10 . In other words, if there are multiple objects within the field of view of the imaging lens 11, the total differential amount becomes maximum at each focal position of the camera's optical system according to the number and position thereof, and is stored in the memory. , the lens 11 or the image sensor 1 is placed at each focal point that becomes the maximum point.
By moving 4, each subject will be in focus.

カメラからの距離が異なる複数の被写体物が画
角内に入つたときそのうちの所望の1つの被写体
にフオーカスしたいとするのが通常である。この
ように、複数の極大点がある場合にそのうちの所
望の被写体にフオーカスさせるようにするには、
次のようにすればよい。
When a plurality of objects at different distances from the camera come within the angle of view, it is normal to want to focus on a desired one of them. In this way, if there are multiple maximum points, in order to focus on the desired subject,
You can do it like this:

すなわち、一般に所望のフオーカスしたい被写
体はカメラに一番近い位置となることが多いの
で、先ず、この一番近い位置の被写体、第9図の
例では人22にフオーカスするようにし、それが
所望のものでないときは、他の極大点に移動させ
るようにして常に所望の被写体にフオーカスでき
るようにすればよい。
In other words, since the desired subject to be focused is often the closest to the camera, first focus on the closest subject, the person 22 in the example of FIG. If the object is not there, you can move it to another maximum point so that you can always focus on the desired object.

以上のことを考慮したこの発明装置の制御系の
一例のブロツク図を第10図に示す。
FIG. 10 shows a block diagram of an example of the control system of the apparatus of the present invention in consideration of the above.

第10図において、31はフオーカスコントロ
ール回路で、これは演算器、レジスタ、デジタル
比較器、カウンタ等から成つている。
In FIG. 10, 31 is a focus control circuit, which is composed of an arithmetic unit, a register, a digital comparator, a counter, etc.

このフオーカスコントロール回路31からは第
6図に示したような副撮像素子15を測距走査さ
せるための階段状信号がデジタル信号の状態で得
られる。上記カウンタがそのために用いられるも
ので、このカウンタには周期τのクロツクが供給
される。そして、このカウンタの出力がD/A変
換器32に供給されてアナログ信号とされ、これ
が第5図に示したアクチエタイターのボイスコイ
ル19に供給されて、副撮像素子15が光学系の
所定の焦点位置に持ち来される。そして、この位
置において、この副撮像素子15から得られる画
像出力が対数圧縮回路33に供給される。この対
数圧縮回路33は、光の距離に対する特性が対数
的であることからそれをリニアに変換するための
ものである。
From this focus control circuit 31, a stepped signal for causing the sub-imaging element 15 to scan for distance measurement as shown in FIG. 6 is obtained in the form of a digital signal. The counter described above is used for this purpose and is supplied with a clock having a period τ. The output of this counter is then supplied to the D/A converter 32 to be converted into an analog signal, which is then supplied to the voice coil 19 of the actuator shown in FIG. is brought to the focal position. At this position, the image output obtained from this sub-imaging device 15 is supplied to the logarithmic compression circuit 33. This logarithmic compression circuit 33 is for converting the distance characteristic of light into a linear one since it is logarithmic.

対数圧縮回路33の出力はD/A変換器34に
てデジタル信号に変換された後、演算回路35に
供給されて上述した画像の2次元微分の微分値総
量〓が求められ、これがメモリー36の、その位
置に1:1に対応するアドレスにその位置の画像
の鮮明度の評価値として記憶される。
The output of the logarithmic compression circuit 33 is converted into a digital signal by the D/A converter 34 and then supplied to the arithmetic circuit 35 to obtain the total amount of differential values of the two-dimensional differential of the image, which is stored in the memory 36. , is stored as an evaluation value of the sharpness of the image at that position at an address that corresponds 1:1 to that position.

次に、時間τ経過とすると、フオーカスコント
ロール回路31においては上記カウンタが歩進
し、そのカウント値が変化する。すると、D/A
変換器32の出力が変わり、副撮像素子15の位
置が光軸方向に移動される。そして、この変更さ
れた位置において、上述と同様の操作が行われ、
その位置における鮮明度の評価値である画像出力
の微分値総量がメモリー36の対応するアドレス
に書き込まれる。以上の操作が、上述の16個の各
位置d0〜d15の全てにおいてなされ、これにより
メモリー36の記憶内容として第8図に相当する
ものが得られる。以下これが繰り返される。
Next, when time τ has elapsed, the counter in the focus control circuit 31 increments and its count value changes. Then, D/A
The output of the converter 32 changes, and the position of the sub-imaging element 15 is moved in the optical axis direction. Then, at this changed position, the same operation as above is performed,
The total amount of differential values of the image output, which is the evaluation value of sharpness at that position, is written into the corresponding address of the memory 36. The above operations are performed at all of the above-mentioned 16 positions d 0 to d 15 , and thereby the stored contents of the memory 36 correspond to those shown in FIG. 8. This is repeated below.

このメモリー36中の16個の情報に対し、極大
値の検出がなされ、極大値である場合にはその情
報にマーカーが付される。すなわち、メモリー3
6に各位置の鮮明度の情報を書き込む際に、フオ
ーカスコントロール回路31内に設けられたデジ
タル比較器によつてその前後の位置の情報と、そ
の位置の情報を比較してそれが極大値であると検
出されたとき、その情報にマーカー(例えば1ビ
ツト分をこのマーカーとして用い、それらを例え
ば「1」にセツトする)を付加して書き込むよう
にされる。あるいは、メモリー36に全ての情報
が書き込まれた後、これを順次読み出し、デジタ
ル比較器を用いて極大値を見い出し、マーカーを
付して、再び元の位置に書き込むようにしてもよ
い。
A local maximum value is detected for the 16 pieces of information in the memory 36, and if it is a local maximum value, a marker is attached to the information. That is, memory 3
6, when writing information on the sharpness of each position, a digital comparator installed in the focus control circuit 31 compares the information on the previous and following positions with the information on that position and determines the maximum value. When it is detected, a marker (for example, one bit is used as this marker and is set to "1", for example) is added to the information and written. Alternatively, after all the information has been written to the memory 36, it may be read out sequentially, the maximum value is found using a digital comparator, a marker is attached, and the information is written at the original position again.

カメラ位置に対して第9図に示したような被写
体のときは、d3、d7、d10の位置の鮮明度の情報
が極大になり、前述したように先ず、手前の被写
体にオートフオーカスするとすれば、d3の位置の
情報に付加された極大値マーカーに従つて、この
位置の情報例えばアドレス情報がフオーカスコン
トロール回路31より得られ、これがD/A変換
器37にてアナログ信号にされ、このアナログ信
号によつて、この例では撮像レンズ11が移動さ
れて、光学系がd3の焦点位置にくるようにされ
る。このd3の位置が、所望の被写体に対するフオ
ーカス位置でないときは、フオーカスセレクトス
イツチ38を操作すると、次の極大値マーカーの
付されたアドレス位置に移り、そのアドレス情報
がフオーカスコントロール回路31より得られ、
レンズ11がそれに追随する位置に移動するもの
である。
When the subject is as shown in Figure 9 relative to the camera position, the sharpness information at positions d 3 , d 7 , and d 10 becomes maximum, and as mentioned above, the autofocus is first applied to the subject in the foreground. If the focus control circuit 31 selects a focus control circuit 31, information on this position, such as address information, is obtained from the focus control circuit 31 according to the maximum value marker added to the information on the position d3 , and this is converted into an analog signal by the D/A converter 37. This analog signal causes the imaging lens 11 in this example to be moved so that the optical system is at the focal position of d3 . If this position d3 is not the focus position for the desired subject, operating the focus select switch 38 moves to the address position with the next maximum value marker, and the address information is transferred from the focus control circuit 31. obtained,
The lens 11 moves to a position that follows it.

このフオーカスセレクトスイツチ38は、例え
ば第11図に示すようにカメラ本体40のレンズ
の近傍の位置に配され、図のR側にスイツチ38
を倒すと、メモリー36のマーカーが付されてい
る極大値がアドレスの例えば大きいものの方に順
次移つて、フオーカス位置が例えばカメラよりも
遠ざかる方向の被写体位置に順次移動し、一方、
スイツチ38を図のF側に倒すと、メモリー36
のアドレスが小さいものの極大値位置に順次移
り、フオーカス位置がカメラに近づく方向に順次
移動するようにされる。
The focus select switch 38 is placed near the lens of the camera body 40, for example, as shown in FIG.
When you turn down , the maximum value marked with a marker in the memory 36 will move sequentially toward, for example, a larger address, and the focus position will sequentially move, for example, to a subject position that is farther away from the camera.
When the switch 38 is turned to the F side in the figure, the memory 36
The focus position is sequentially moved to the local maximum value position even though the address is small, and the focus position is sequentially moved in the direction closer to the camera.

なお、第8図に示すように、極大値マークに対
してフオーカスセレクト操作により、さらに番号
付け等のマーキングをすれば、例えば何番目の極
大値というようにセレクトすることにより、仮令
被写体物が動いても追随することができる。
As shown in Fig. 8, if you perform a focus selection operation on the maximum value mark and mark it with numbers, for example, by selecting the number of the maximum value, you can easily find the target object. You can follow it even if it moves.

なお、D/A変換器37の出力によつてレンズ
系11を動かす代わりに主撮像素子14を動かす
ようにしてもよい。
Note that instead of moving the lens system 11 using the output of the D/A converter 37, the main image sensor 14 may be moved.

また、この発明は、上記の例のように副撮像素
子を測距用に動かすものではなく、従来のように
レンズ系を測距のために動かす方式のものにも適
用できることはもちろんである。
Furthermore, the present invention is of course applicable not only to a system in which the sub-imaging element is moved for distance measurement as in the above example, but also to a conventional system in which the lens system is moved for distance measurement.

しかし、以上述べたこの例によれば、従来のよ
うに測距に伴いレンズ系を動かすのではなく、慣
性質量の小さい撮像素子を動かし、合焦点が見つ
かるまでは、他のレンズ系は固定にしておくの
で、測距速度が上がり、不自然な動作とはならな
い。また、この例の場合、全焦点距離について同
時に合焦点を検出するので、無限遠からクローズ
アツプに被写体位置が急激に変化しても応答が早
いという効果がある。
However, according to this example described above, instead of moving the lens system during distance measurement as in the conventional method, the image sensor, which has a small inertial mass, is moved, and the other lens systems are kept fixed until the in-focus point is found. This increases the distance measurement speed and prevents unnatural movements. Furthermore, in this example, since the in-focus point is detected at the same time for all focal lengths, there is an effect that the response is quick even if the subject position suddenly changes from infinity to close-up.

また、副撮像素子を合焦のため動かすもので、
レンズ系はその測距には用いないから、レンズ系
としてはいかなる交換レンズも使用可能となる。
It also moves the sub-imaging device for focusing.
Since the lens system is not used for distance measurement, any interchangeable lens can be used as the lens system.

なお、従来の場合、測距用の撮像素子は1次元
的ラインセンサーであるため、各絵素の配列方向
にコントラストの変化がある像に対しては測距可
能となるが、配列方向にコントラスト変化がない
とき、つまりラインセンサーが水平方向のとき、
水平方向のコントラスト変化がなく、縦方向のみ
変化するような被写体は測距不能となる。
In the conventional case, the image sensor for distance measurement is a one-dimensional line sensor, so distance measurement is possible for images where the contrast changes in the arrangement direction of each picture element, but the contrast in the arrangement direction When there is no change, that is, when the line sensor is in the horizontal direction,
Distance measurement becomes impossible for objects where the contrast does not change in the horizontal direction and only changes in the vertical direction.

これに対し、上述のように、測距用の撮像素子
として画撮像素子を用いて2次元的にコントラス
ト変化を求めるようにした場合には、上記のよう
な方向依存性がない。また、評価関数も2次元微
分であるから、第1図の従来例の場合のように非
直線処理をわざわざ行わなくてもよく、さらに2
次元のコントラスト検出を行うから全方向につい
ての正確なコントラスト検出ができるものであ
る。
On the other hand, as described above, when a contrast change is determined two-dimensionally using an image sensor as an image sensor for distance measurement, there is no directional dependence as described above. In addition, since the evaluation function is also a two-dimensional differential, there is no need to take the trouble of performing non-linear processing as in the conventional example shown in Figure 1.
Since dimensional contrast detection is performed, accurate contrast detection in all directions can be performed.

発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、光学系
の各焦点位置における鮮明度の評価値に基づい
て、カメラの画角内にカメラからの距離が異なる
複数の被写体が存在することに対応して、鮮明度
の極大値を求め、この極大値に対応する焦点位置
情報をメモリに予め保持しておき、鮮明度の評価
値の複数個の極大値のうちから、フオーカスセレ
クトスイツチによつて1つの極大値に対応する焦
点位置を選択することで、所望の被写体にフオー
カスできるようにしたために、常に撮影者の希望
する任意の被写体に対し容易にフオーカスさせる
ことができる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to detect the presence of a plurality of objects at different distances from the camera within the angle of view of the camera, based on the evaluation value of sharpness at each focal position of the optical system. The maximum value of the sharpness is determined in response to the sharpness, the focal position information corresponding to this maximum value is stored in memory in advance, and the focus select switch is selected from among the plurality of maximum values of the sharpness evaluation value. Since a desired subject can be focused by selecting a focal position corresponding to one local maximum value, it is possible to easily focus on any subject desired by the photographer.

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

第1図は従来のオートフオーカス装置の一例の
光学系を示す図、第2図及び第3図はその説明の
ための図、第4図はこの発明の光学系の一例を示
す図、第5図はその要部の構成の一例を示す図、
第6図〜第9図はその説明のための図、第10図
はこの発明の制御系の一例のブロツク図、第11
図はその一部の構成を説明するための図である。 11は撮像レンズ、12はメインミラー、13
はサブミラー、14は主撮像素子、15は副撮像
素子、36はメモリー、38はフオーカスセレク
トスイツチである。
FIG. 1 is a diagram showing an optical system of an example of a conventional autofocus device, FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the same, and FIG. 4 is a diagram showing an example of an optical system of the present invention. Figure 5 is a diagram showing an example of the configuration of the main part.
6 to 9 are diagrams for explaining the control system, FIG. 10 is a block diagram of an example of the control system of the present invention, and FIG.
The figure is a diagram for explaining the configuration of a part thereof. 11 is an imaging lens, 12 is a main mirror, 13
14 is a main image sensor, 15 is a sub-image sensor, 36 is a memory, and 38 is a focus select switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 画像の鮮明度をその空間周波数を利用した評
価関数としてオートフオーカスするようにしたオ
ートフオーカス装置において、 光学系の複数の焦点位置における上記鮮明度の
評価値に基づいて、カメラの画角内に存在して当
該カメラからの距離の異なる複数の被写体に対応
した上記鮮明度の極大値を求め、 この極大値に対応する焦点位置情報をメモリに
予め保持しておき、 上記カメラの操作部に設けられたフオーカスセ
レクトスイツチにより複数個の極大値のうちの1
つの極大値に対応する焦点位置を選択することで
所望の被写体にフオーカスするようにしたことを
特徴とするオートフオーカス装置。 2 上記フオーカスセレクトスイツチは上記カメ
ラからの距離が近い位置にある被写体に対応する
焦点位置から遠方に位置する被写体に対応する焦
点位置までを順次選択するようにした特許請求の
範囲第1項記載のオートフオーカス装置。
[Claims] 1. In an autofocus device that autofocuses the sharpness of an image as an evaluation function using its spatial frequency, based on the sharpness evaluation values at a plurality of focal positions of the optical system. Then, the maximum value of the above-mentioned sharpness corresponding to a plurality of objects existing within the field of view of the camera and at different distances from the camera is determined, and the focal position information corresponding to this maximum value is stored in memory in advance. , one of the multiple maximum values is selected by the focus select switch provided on the operation section of the camera.
An autofocus device characterized in that a desired subject is brought into focus by selecting a focus position corresponding to two local maximum values. 2. The focus select switch is configured to sequentially select from a focus position corresponding to a subject located close to the camera to a focus position corresponding to a subject located far away from the camera. autofocus device.
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