JPH0614700B2 - Automatic focusing device - Google Patents

Automatic focusing device

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JPH0614700B2
JPH0614700B2 JP58250909A JP25090983A JPH0614700B2 JP H0614700 B2 JPH0614700 B2 JP H0614700B2 JP 58250909 A JP58250909 A JP 58250909A JP 25090983 A JP25090983 A JP 25090983A JP H0614700 B2 JPH0614700 B2 JP H0614700B2
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Japan
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frequency component
high frequency
gain control
video signal
gain
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JP58250909A
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秀夫 豊田
正己 大西
好徳 北村
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラの撮像素子より得られる映像信号
の高域周波数成分を検出し、その振幅が最大になる様に
レンズの焦点整合装置を駆動する自動焦点整合装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a high frequency component of a video signal obtained from an image pickup device of a video camera and drives a lens focus matching device so that its amplitude is maximized. The present invention relates to an automatic focusing device.

従来例の構成とその問題点 近年、ビデオカメラはポータブルビデオテープレコーダ
と共に、その需要を急速に伸ばしつつある。自動焦点整
合装置は、ビデオカメラの取扱いを簡便にし、一層の普
及に貢献するものである。
Configuration of Conventional Example and Problems Thereof In recent years, the demand for video cameras along with portable video tape recorders is rapidly increasing. The automatic focus adjustment device simplifies the handling of the video camera and contributes to its further spread.

以下に従来の自動焦点整合装置について説明する。従来
の自動焦点整合装置として、赤外線を被写体に向けて発
射し、被写体より反射された赤外線を受光し、受光角度
より被写体までの距離を測定し、その距離によりレンズ
の焦点整合装置を所定の位置へ駆動する方式がある。前
記方式は、早い応答速度をもつが、被写体までの距離を
正確に測定でき、かつその測定結果によって確実にレン
ズの焦点整合装置を所定の位置に駆動するには、焦点整
合装置の高い組立精度が必要であった。さらに、赤外線
を発射し、被写体からの反射光を利用しているため、距
離の遠い被写体が不得手であり、消費電力も少なくない
などの問題点を有していた。
The conventional automatic focusing device will be described below. As a conventional automatic focus matching device, it emits infrared rays toward a subject, receives the infrared rays reflected from the subject, measures the distance to the subject from the light receiving angle, and the focus adjustment device of the lens is set at a predetermined position according to the distance. There is a method to drive to. Although the above method has a fast response speed, the distance to the object can be accurately measured, and the result of the measurement ensures that the lens focus matching device can be driven to a predetermined position with high assembly accuracy of the focus matching device. Was needed. Furthermore, since infrared rays are emitted and the reflected light from the subject is used, the subject having a long distance is not good and the power consumption is not small.

また、整合装置の組立精度を必要とせずかつ前述したよ
うな問題点を解決するものとして、ビデオカメラの撮像
素子より得られる映像信号を利用しかつレンズの焦点整
合装置をも含めてクローズドループを形成した自動焦点
整合装置がある。すなわち、撮像素子の受光面に結像し
ている被写体像を周期的、光学的にボカし、前記ボケに
対応する信号を前記撮像素子より得られる映像信号より
検出し、前記映像信号の高域周波数成分の信号振幅が最
大になるように、レンズの焦点整合装置を駆動するもの
である。以下、図面を用いて、前述したレンズをクロー
ズドループ内に入れる自動焦点整合装置の従来例につい
て説明する。
Further, as a means for solving the above-mentioned problems that do not require the assembling accuracy of the matching device, a closed loop including the focus matching device of the lens is used by using the video signal obtained from the image pickup device of the video camera. There is an autofocusing device formed. That is, the subject image formed on the light receiving surface of the image sensor is periodically and optically blurred, and the signal corresponding to the blur is detected from the video signal obtained from the image sensor, and the high frequency band of the video signal is detected. The focus matching device of the lens is driven so that the signal amplitude of the frequency component is maximized. Hereinafter, a conventional example of an automatic focusing device in which the above-described lens is placed in a closed loop will be described with reference to the drawings.

第1図は従来の自動焦点整合装置のブロック図を示すも
のである。第1図において、1はレンズ、2は被写体の
光学的情報を電気信号に変換する撮像素子、3は撮像素
子2より得た電気信号を増幅する前置増幅器、4は前置
増幅器3の出力信号をテレビジョン信号に変換するプロ
セス回路、5はプロセス回路4、撮像素子駆動回路6に
各種同期信号を供給する同期信号発生器である。撮像素
子駆動回路6は撮像素子2を駆動する。7は前置増幅器
3の出力信号から高域周波数成分を検出する高域周波数
成分検出回路で、例えば中心周波数1〔MHz〕のバンド
パスフィルタである。8は高域周波数レベル検出回路9
の出力信号によって利得を可変する利得制御回路であ
る。高域周波数レベル検出回路9は高域周波数成分検出
回路7の出力信号のレベルが回路のダイナミックレンジ
内であるかを検出し、その結果を出力する。10は基準
周波数発生回路で、11は高域周波数成分内に含まれる
基準周波数成分を検出する基準周波数成分検出回路で例
えば基準周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ
である。12は基準周波数成分検出回路11の出力信号
を基準周波数で同期検波する同期検波回路、13は基準
周波数と同期検波回路12の出力信号でモータを駆動す
るモータ駆動回路、14はレンズ1の焦点整合装置を駆
動するモータである。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional automatic focusing device. In FIG. 1, 1 is a lens, 2 is an image pickup device for converting optical information of an object into an electric signal, 3 is a preamplifier for amplifying an electric signal obtained from the image pickup device 2, and 4 is an output of the preamplifier 3. A process circuit 5 for converting a signal into a television signal is a sync signal generator for supplying various sync signals to the process circuit 4 and the image pickup device drive circuit 6. The image sensor drive circuit 6 drives the image sensor 2. Reference numeral 7 denotes a high frequency component detecting circuit for detecting a high frequency component from the output signal of the preamplifier 3, which is, for example, a band pass filter having a center frequency of 1 [MHz]. 8 is a high frequency level detection circuit 9
It is a gain control circuit that changes the gain according to the output signal of. The high frequency level detection circuit 9 detects whether the level of the output signal of the high frequency component detection circuit 7 is within the dynamic range of the circuit and outputs the result. Reference numeral 10 is a reference frequency generation circuit, and 11 is a reference frequency component detection circuit for detecting a reference frequency component included in the high frequency component, which is, for example, a bandpass filter having the reference frequency as the center frequency. Reference numeral 12 is a synchronous detection circuit that synchronously detects the output signal of the reference frequency component detection circuit 11 at the reference frequency, 13 is a motor drive circuit that drives the motor with the reference frequency and the output signal of the synchronous detection circuit 12, and 14 is the focus matching of the lens 1. A motor that drives the device.

以上のように構成された従来の自動焦点整合装置につい
て、以下その動作について説明する。
The operation of the conventional automatic focus adjusting device configured as described above will be described below.

レンズ1の焦点整合装置は、モータ14によって基準周
波数発生回路10より発生する基準周波数で微動し、目
に検知できない程度にレンズの焦点を変化させる。撮像
素子2より得られる映像信号の高域周波数成分は、前記
フォーカスの微変動に対応する変化成分を含んでおり、
高域周波数成分検出回路7、基準周波数成分検出回路1
1によって検出される。同期検波回路12は、検出され
た基準周波数成分の振幅と位相を検出し、モータ駆動回
路12に加え、撮像素子2より得られる映像信号の高域
周波数成分の振幅が最大になるようにモータ14を駆動
する。この点について、第2図を用いてもう少し詳細に
説明する。
The focus matching device for the lens 1 slightly moves by the motor 14 at the reference frequency generated by the reference frequency generation circuit 10, and changes the focus of the lens to such an extent that it cannot be detected by the eye. The high frequency component of the video signal obtained from the image sensor 2 includes a change component corresponding to the slight fluctuation of the focus,
High frequency component detection circuit 7, reference frequency component detection circuit 1
Detected by 1. The synchronous detection circuit 12 detects the amplitude and phase of the detected reference frequency component, and in addition to the motor drive circuit 12, the motor 14 so that the amplitude of the high frequency component of the video signal obtained from the image sensor 2 becomes maximum. To drive. This point will be described in more detail with reference to FIG.

第2図はモータ14の駆動方向を検出する原理を説明す
る図である。縦軸は撮像素子2より得られる映像信号の
高域周波数成分のレベルで、横軸はレンズ1の焦点整合
装置の位置である。いま、被写体が距離Dに位置する
場合、高域周波数成分のレベルはレンズ1の焦点整合装
置が被写体までの距離に対応した位置で合焦し最大、そ
れより近距離側,遠距離側にズレても減少する山形特性
となり、第2図のようになる。一方、a1,a2はモータ1
4の基準周波数での微変動を示している。aはレンズ
1の焦点整合装置が被写体まで距離に対応した位置より
近距離にあった場合で、この時、高域周波数成分はb
のような振幅変調を受ける。またaは遠距離側にあっ
た場合で、この時はbのような振幅変調を受ける。こ
のように高域周波数成分はモータ14の微変動によっ
て、基準周波数で振幅変調を受けることになる。前記振
幅変調による高域周波数成分に含まれる基準周波数成分
は、b1,b2から明らかなように近距離側と遠距離側で位
相が180°反転する。従って、bのような振幅変調
を受けた高域周波数成分から基準周波数成分を検出し、
前記基準周波数成分を基準信号で同期検波した信号でモ
ータ14を矢印cの方向に駆動するなら、bの場合
ではcの矢印の方向にモータ14が動くことになり、
モータ14は常に高域周波数成分が最大になる所で安定
する。このようにレンズの焦点整合装置を含めてクロー
ズドループを形成でき、焦点整合装置の精度をラフにで
きるなどの特徴をもつ。しかし、撮像素子2より得られ
る高域周波数成分のレベルは、非常に大きなダイナミッ
クレンジを持ち利得制御が必要になる。この点について
第3図を用いて説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of detecting the driving direction of the motor 14. The vertical axis represents the level of the high frequency component of the video signal obtained from the image sensor 2, and the horizontal axis represents the position of the focus matching device of the lens 1. Now, when the subject is located at the distance D 1 , the level of the high frequency component is maximum when the focus matching device of the lens 1 focuses at a position corresponding to the distance to the subject, and is closer to the far side and far side. Even if there is a deviation, it becomes a mountain-shaped characteristic that decreases, as shown in FIG. On the other hand, a 1 and a 2 are motors 1.
4 shows a slight change at the reference frequency of 4. a 1 is the case where the focus matching device of the lens 1 is closer than the position corresponding to the distance to the subject, and at this time, the high frequency component is b 1
Undergoes amplitude modulation. Also, a 2 is on the far side, and at this time, it undergoes amplitude modulation like b 2 . As described above, the high frequency component is amplitude-modulated at the reference frequency due to the slight fluctuation of the motor 14. The phase of the reference frequency component included in the high frequency component due to the amplitude modulation is inverted by 180 ° on the short distance side and the long distance side, as is clear from b 1 and b 2 . Therefore, the reference frequency component is detected from the high frequency component subjected to the amplitude modulation like b 1 ,
If the motor 14 is driven in the direction of the arrow c 1 by a signal obtained by synchronously detecting the reference frequency component with the reference signal, in the case of b 2 , the motor 14 moves in the direction of the arrow c 2 .
The motor 14 is always stable where the high frequency component is maximum. As described above, the closed loop can be formed by including the focus adjusting device of the lens, and the precision of the focus adjusting device can be roughened. However, the level of the high frequency component obtained from the image pickup device 2 has a very large dynamic range and requires gain control. This point will be described with reference to FIG.

いま、説明の簡単化のために被写体として第3図(イ)に
示すような右半分暗、左半分明のパターンを考える。こ
の時、e−e′を走査して得られる映像信号は(ロ)のよ
うになる。明部に相当する部分の照度をImax、暗部の照
度をIminとするとき、コントラストCは、 となり、Cは0から1まで変わる。コントラストC=0
はパターン全体が一様な明るさで、明暗がない。また、
暗部の照度が0のときコントラストCは1となる。この
ような被写体を撮像して得られる高域周波数成分は、前
記コントラストCに比例する。さらに、明暗の照度Imax
にも比例する。ところで撮像素子より得られる映像信号
の振幅は、照度に比例するから、結局、高域周波数成分
は各照度に対する映像信号の振幅をVmax,Vminとす
ると VH∝C・Vmax……(1) ∝Vmax-Vmin……(2) なる関係を満たす。自動焦点整合装置を構成する場合、
コントラストCのダイナミックレンジは、人間の検知限
界まで保証する必要があり、20数〔dB〕以上ある。一
方、映像信号の振幅の最大値Vmaxのダイナミックレンジ
は、ビデオカメラの場合、前記コントラストCのダイナ
ミックレンジよりも広く、30数〔dB〕以上ある。結
局、高域周波数成分Vのダイナミックレンジは60
〔dB〕近く必要になる。これは、回路上実現が困難であ
るばかりでなく、ループゲインが60〔dB〕近く変るこ
とと等価になり、系が非常に不安定になる。なぜなら、
高域周波数成分に含まれる基本周波数成分は、前記高域
周波数成分のレベルに比例するからである。また、回路
が飽和し高域周波数成分のピーク部が抑圧されるなら
ば、高域周波数の振幅変調分が失われてしまう。これで
は基準周波数成分の検出が不可能になり、自動焦点整合
装置は全く動作しなくなり、致命的である。このような
理由から、自動焦点整合装置にとって、利得制御は必須
であり、利得制御回路8がそれを行うものである。利得
制御回路8は、高域周波数レベル検出回路9で高域周波
数成分のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内
であるかを検出し、その結果に応じ利得を段階的に変え
るものである。利得制御の手段として高域周波数成分の
包絡線を一定値にするAGCループ方式も考えられる
が、一つのループ内に別のループをもつことは、応答、
安定性の面から実現が困難であり、前述したような段階
的利得制御が簡単かつ効果的である。利得制御回路8は
回路が飽和することなくかつループゲインの極端な変動
も抑えるために5段階程度の利得制御が必要である。
Now, for the sake of simplification of the explanation, consider a pattern of right half dark and left half bright as shown in FIG. At this time, the video signal obtained by scanning ee 'is as shown in (b). When the illuminance of the portion corresponding to the bright portion is I max and the illuminance of the dark portion is I min , the contrast C is And C changes from 0 to 1. Contrast C = 0
Has uniform brightness over the entire pattern and has no contrast. Also,
When the illuminance in the dark part is 0, the contrast C is 1. A high frequency component obtained by imaging such a subject is proportional to the contrast C. Furthermore, the brightness of light and dark I max
Is also proportional to However the amplitude of the video signal obtained from the imaging element is proportional to the illuminance, eventually, amplitude V max of the high frequency component V H video signal for each illuminance, V When V min H αC · V max ... … (1) ∝V max -V min …… (2) Satisfies the relation. When configuring an autofocusing device,
The dynamic range of the contrast C needs to be guaranteed up to the detection limit of humans, and is more than 20 [dB]. On the other hand, in the case of a video camera, the dynamic range of the maximum value V max of the amplitude of the video signal is wider than the dynamic range of the contrast C and is 30 [dB] or more. After all, the dynamic range of the high frequency component V H is 60.
[DB] It will be necessary near. This is not only difficult to realize in the circuit, but also becomes equivalent to the loop gain changing by nearly 60 [dB], which makes the system very unstable. Because
This is because the fundamental frequency component included in the high frequency component is proportional to the level of the high frequency component. Further, if the circuit is saturated and the peak part of the high frequency component is suppressed, the amplitude modulation component of the high frequency is lost. This makes it impossible to detect the reference frequency component, and the automatic focusing device does not operate at all, which is fatal. For this reason, the gain control is indispensable for the automatic focusing device, and the gain control circuit 8 performs it. The gain control circuit 8 detects whether the level of the high frequency component is within a predetermined dynamic range by the high frequency level detection circuit 9 and changes the gain stepwise according to the result. An AGC loop method that makes the envelope of the high frequency component a constant value is also conceivable as a means for controlling the gain, but having another loop in one loop makes the response,
It is difficult to realize in terms of stability, and the stepwise gain control as described above is simple and effective. The gain control circuit 8 requires about five stages of gain control in order to prevent the circuit from being saturated and to suppress the extreme fluctuation of the loop gain.

さて、レンズ1の焦点整合装置が合焦位置より近距離側
から合焦位置へ駆動された時の利得制御後の高域周波数
成分の変化を考える。最初利得制御回路8は、焦点が外
れて画像がボケて高域周波数成分が少ないため、高域周
波数成分検出回路7の出力が所定のダイナミックレンジ
内に入るように大きな利得を有している。焦点整合装置
が駆動され焦点が合うに従って高域周波数成分が増加す
る。高域周波数成分が所定のダイナミックレンジの上限
を超えると、高域周波数レベル検出回路9がこれを検出
し、利得制御回路8は利得を1段階下げる。高域周波数
成分がさらに増えダイナミックレンジの上限を超えると
前述した利得制御を繰り返し合焦位置に至る。。ビデオ
カメラは室内から屋外まで使用されまた広範囲な被写体
を撮像する。従って、利得制御の回数は必然的に多くな
る。ところで、高域周波数成分検出回路7の出力は、利
得制御の前後で急激な変化を示す。基準周波数成分検出
回路11は前述したように基準周波数を中心周波数とす
るバンドパスフィルタであり、S/Nよく基準周波数成分
を検出するためにそのQは高くしてある。このため、利
得制御に伴う高域周波数成分のレベルの急激な変化に対
する応答は悪く,相当長い期間不要なリンギング成分を
出力する。本自動焦点整合装置は基準周波数成分検出回
路11の出力信号を基準信号で同期検波してモータ14
を駆動しているため、前述した不要なリンギング成分は
系の誤動作を引起こす。誤動作を防止するには、利得制
御するたびにループを切るかモータを停止しなければな
らず、利得制御の回数が多いとモータを駆動してから合
焦を得るまでの応答時間が非常に遅くなる。これは動く
被写体を撮像する機会の多いビデオカメラの自動焦点整
合装置として致命的な問題である。
Now, let us consider a change in the high frequency component after gain control when the focus matching device of the lens 1 is driven from the near side to the in-focus position from the in-focus position. Initially, the gain control circuit 8 has a large gain so that the output of the high frequency component detecting circuit 7 falls within a predetermined dynamic range because the high frequency component is small because the image is out of focus and the image is blurred. The high frequency components increase as the focus matching device is driven and brought into focus. When the high frequency component exceeds the upper limit of the predetermined dynamic range, the high frequency level detection circuit 9 detects it and the gain control circuit 8 lowers the gain by one step. When the high frequency component further increases and exceeds the upper limit of the dynamic range, the gain control described above is repeated to reach the in-focus position. . Video cameras are used from indoors to outdoors and capture a wide range of subjects. Therefore, the number of times of gain control inevitably increases. By the way, the output of the high frequency component detecting circuit 7 shows a sudden change before and after the gain control. The reference frequency component detection circuit 11 is a bandpass filter having the reference frequency as the center frequency as described above, and its Q is set high in order to detect the reference frequency component with good S / N. For this reason, the response to the rapid change in the level of the high frequency component accompanying the gain control is poor, and an unnecessary ringing component is output for a considerably long period. This automatic focus matching apparatus synchronously detects the output signal of the reference frequency component detection circuit 11 with the reference signal and detects the motor 14
, The unnecessary ringing component described above causes a malfunction of the system. In order to prevent malfunctions, the loop must be cut or the motor must be stopped each time gain control is performed.If the gain control is performed frequently, the response time from driving the motor to obtaining focus is very slow. Become. This is a fatal problem as an automatic focusing device for a video camera that often captures images of a moving subject.

このように上記のような構成では、モータを駆動してか
ら合焦を得るまでの利得制御回数が多く誤動作防止のた
め利得制御のたびにモータを停止していたのでは、その
応答速度は実用に耐えうるものでないという問題点を有
していた。
As described above, in the above-described configuration, the number of gain control times from driving the motor to obtaining the focus is large, and the motor is stopped each time the gain control is performed to prevent malfunction. It had a problem that it could not stand.

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、応答速度
が早く動く被写体にも十分追従する自動焦点整合装置を
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an automatic focusing device which can sufficiently follow an object having a fast response speed.

発明の構成 本発明は撮像素子より得られる映像信号の高域周波数成
分を検出し、前記高域周波数成分の振幅が最大になる様
にレンズの焦点整合装置を駆動する自動焦点整合装置に
おいて、前記映像信号の振幅すなわち輝度のレベルを検
出し、前記検出結果によって利得制御する自動焦点整合
装置であり、映像信号の輝度レベルを検出し、利得制御
することにより、合焦を得るまでの利得制御の回数を大
幅に減らし、応答速度を飛躍的に向上することのできる
ものである。
According to the present invention, there is provided an automatic focus matching device for detecting a high frequency component of a video signal obtained from an image sensor and driving a lens focus matching device so that the amplitude of the high frequency component is maximized. An automatic focusing device that detects the amplitude of a video signal, that is, the level of brightness, and controls the gain based on the detection result. By detecting the brightness level of the video signal and controlling the gain, the gain control until the in-focus state is obtained. The number of times can be greatly reduced and the response speed can be dramatically improved.

実施例の説明 第5図は本発明の第1の実施例における自動焦点整合装
置のブロック図を示すものである。第5図において、1
5は輝度レベル検出回路16の出力によって、映像信号
の振幅すなわち輝度レベルが所定のダイナミックレンジ
内になるように利得を変化させる輝度利得制御回路であ
る。輝度レベル検出回路16は輝度のレベルを検出する
もので、特に(1)式のVmaxを検出する様に構成された輝
度レベル検出回路で例えばピーク検出回路である。17
は第1図の利得制御回路8と同様に高域周波数レベル検
出回路9の出力によって利得を変化させる利得制御回路
であるが、その制御段数は少ない。
Description of Embodiments FIG. 5 is a block diagram of an automatic focusing device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 5, 1
Reference numeral 5 denotes a brightness gain control circuit that changes the gain so that the amplitude of the video signal, that is, the brightness level, falls within a predetermined dynamic range by the output of the brightness level detection circuit 16. The brightness level detection circuit 16 detects the brightness level, and is a brightness level detection circuit configured to detect V max in the formula (1), and is a peak detection circuit, for example. 17
Is a gain control circuit that changes the gain by the output of the high frequency frequency level detection circuit 9 like the gain control circuit 8 in FIG. 1, but the number of control stages is small.

以上のように構成された本実施例の自動焦点整合装置に
ついて、以下その動作を説明する。
The operation of the automatic focusing device of this embodiment constructed as described above will be described below.

高域周波数成分のレベルは、前述したように映像信号の
振幅すなわち輝度レベルに比例する。輝度レベルは、合
焦しているか否かに関係なく被写体が同じなら一定であ
る。映像信号の振幅すなわち輝度レベルは、30数〔d
B〕以上のダイナミックレンジを有しており、利得制御
の段数を増やす大きな要因となっていたが、前記のよう
に、画像がボケた状態であっても予め輝度レベルを検出
し利得制御をしても、合焦を得るまでにその結果は変ら
ない。従って輝度レベルを検出し利得制御を行なえばあ
とは、高域周波数成分はコントラストによるダイナミッ
クレンジ20数〔dB〕だけを有することになる。この程
度のダイナミックレンジなら、利得制御なしもしくは1
段程度で実現できる。高域周波数利得制御回路17はこ
の部分の利得制御をするものである。いま、高域周波数
利得制御回路17は1段の制御段階をもっているとす
る。
The level of the high frequency component is proportional to the amplitude of the video signal, that is, the brightness level, as described above. The brightness level is constant if the subject is the same regardless of whether the subject is in focus. The amplitude of the video signal, that is, the brightness level is 30 [d
B) The above dynamic range is a major factor in increasing the number of stages of gain control, but as described above, even if the image is blurred, the brightness level is detected in advance and gain control is performed. However, the result does not change until the focus is obtained. Therefore, after the luminance level is detected and the gain control is performed, the high frequency component has only 20 dynamic range [dB] due to the contrast. With this dynamic range, there is no gain control or 1
It can be realized in steps. The high frequency gain control circuit 17 controls the gain of this portion. Now, it is assumed that the high frequency gain control circuit 17 has one control stage.

本実施例によれば利得制御の回数は画像がボケた状態か
ら合焦に至るまでの間にどんな広範囲な被写体を撮像し
ても、最大限1回である。この程度の利得制御回路であ
れば、応答速度は利得制御の際にモータを止めたとして
も劣化することなく、従来の自動焦点整合装置に比し飛
躍的に応答速度が向上する。
According to the present embodiment, the number of times of gain control is at most once, no matter what kind of object in a wide range is picked up from the blurred state to the focused state. With such a gain control circuit, the response speed does not deteriorate even if the motor is stopped during the gain control, and the response speed is dramatically improved as compared with the conventional automatic focusing device.

以上のように本実施例によれば高域周波数成分のレベル
を検出し利得制御するとともに、輝度レベルを検出し利
得制御することによって、合焦を得るまでの間の利得制
御回路を大幅に減らし、応答速度を格段に向上するもの
である。また、画像を大きくボケて十分な高域周波数成
分が得られず、例えばレンズの焦点整合装置をサーチす
る場合、輝度レベルで利得制御することによって十分な
基準周波数成分を得られない小さい高域周波数成分で切
換ることを防げる。
As described above, according to the present embodiment, the level of the high frequency component is detected and the gain is controlled, and the brightness level is detected and the gain is controlled, thereby significantly reducing the gain control circuit until the focus is obtained. , The response speed is significantly improved. In addition, the image is greatly blurred and a sufficient high frequency component cannot be obtained. For example, when searching a lens focus matching device, a small high frequency component that cannot obtain a sufficient reference frequency component by controlling the gain at the brightness level. It is possible to prevent switching with ingredients.

以下本発明の第2の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第6図は本発明の第2の実施例を示す自動焦点整合装置
のブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of an automatic focusing device showing a second embodiment of the present invention.

同図において、18は輝度レベル差検出回路19の出力
によって利得制御する利得制御回路である。輝度レベル
差検出回路19は輝度レベルの変化の差分、すなわち
(2)式のVmax-Vminに相当するものを検出する輝度レベル
差検出回路で、例えば最大値と最小値を検出しその差を
求めるものである。
In the figure, reference numeral 18 is a gain control circuit that controls the gain by the output of the brightness level difference detection circuit 19. The brightness level difference detection circuit 19 detects the difference in brightness level change, that is,
A brightness level difference detection circuit that detects a value corresponding to V max -V min in the equation (2), for example, detects a maximum value and a minimum value and obtains the difference.

上記のように構成された第2の実施例の自動焦点整合装
置について、以下その動作を説明する。
The operation of the automatic focusing device of the second embodiment constructed as described above will be described below.

輝度レベル差検出回路19は前述したように(2)式のV
max-Vminを検出するものであり、前記検出結果から利得
制御するならば(2)式から明らかなように他の利得制御
を一切必要としない。一方前述したように輝度レベルは
焦点整合状態に何ら関係しない。従って、本実施例によ
れば、予め必要な利得制御を実施できモータを駆動して
焦点整合状態を得るまでの間に、利得制御を受けること
はない。応答速度は利得制御に伴うモータの停止がなく
なるため、格段に向上する。
As described above, the brightness level difference detection circuit 19 uses the V of the equation (2).
Max- V min is detected, and if gain control is performed based on the detection result, no other gain control is required as is apparent from the equation (2). On the other hand, as described above, the brightness level has nothing to do with the focus adjustment state. Therefore, according to this embodiment, the required gain control can be performed in advance, and the gain control is not performed until the motor is driven and the focus adjustment state is obtained. The response speed is significantly improved because the motor does not stop due to gain control.

以上のように、本実施例によれば輝度レベルの変化の差
分を検出し利得制御することにより、焦点整合のためモ
ータを駆動する間に何ら他の利得制御を必要とせず、応
答速度を飛躍的に向上するものである。
As described above, according to the present embodiment, by detecting the difference in the change in the brightness level and controlling the gain, no other gain control is required while driving the motor for focus matching, and the response speed is increased. It will be improved.

なお、本発明は撮像素子の受光面に結像している被写体
像を周期的,光学的にボカし、前記ボケに対応する信号
を前記雪像素子より得られる映像信号より検出し、前記
映像信号の高域周波数成分の振幅が最大になるように、
レンズの焦点整合装置を駆動する自動焦点整合装置にお
いて述べたが、それだけに制限されるものでなく、撮像
素子より得られる映像信号の高域周波数成分を検出し、
その振幅が最大になるようにレンズの焦点整合装置を駆
動する自動焦点整合装置全てに適用できるものである。
例えば、高域周波数成分が増加する方向にレンズの焦点
整合装置を駆動して高域周波数成分がピークになる点を
検出する山登り制御方式の自動焦点整合装置において
も、当然高域周波数成分は広範なダイナミックレンジを
有しており利得制御が必要になる。そして、速くかつ誤
動作なくピークを検出するには、モータ駆動開始から合
焦位置に達するまで利得制御が少ないほどよく、従っ
て、本発明は効果的役割をするものである。
According to the present invention, the subject image formed on the light receiving surface of the image pickup device is periodically and optically blurred, and a signal corresponding to the blur is detected from a video signal obtained from the snow image device. To maximize the amplitude of the high frequency components of the signal,
The automatic focus matching device for driving the lens focus matching device has been described, but the invention is not limited thereto, and detects a high frequency component of a video signal obtained from an image sensor,
The present invention can be applied to all automatic focusing devices that drive a lens focusing device so that its amplitude is maximized.
For example, even in a hill-climbing control automatic focus matching device that drives a lens focus matching device in a direction in which the high frequency component increases, and detects a point where the high frequency component reaches a peak, the high frequency component naturally has a wide range. It has a wide dynamic range and requires gain control. In order to detect the peak quickly and without malfunction, it is better that the gain control is smaller from the start of driving the motor to the in-focus position. Therefore, the present invention plays an effective role.

また、撮像面に結像している被写体像を周期的,光学的
にボカす方法は何ら従来例に拘来されることはない。
Further, the method of periodically and optically blurring the subject image formed on the imaging surface is not limited to the conventional example.

また、第1の実施例において、輝度利得制御回路15は
前置増幅器3の後、高域周波数利得制御回路17は輝度
利得制御回路15の後としたが、これらの位置は、回路
が飽和するなどして系が正常に動作しない状態を発生し
なければ何ら制約がなくこれらを一つにまとめてもよ
い。
In the first embodiment, the brightness gain control circuit 15 is located after the preamplifier 3 and the high frequency gain control circuit 17 is located after the brightness gain control circuit 15. However, the circuits saturate at these positions. As long as the system does not operate normally due to such reasons, there is no restriction and these may be combined into one.

また、輝度レベル検出回路16は利得制御を受ける前の
輝度レベルの最大値を検出しているが、利得制御を受け
た後の輝度レベルが所定のダイナミックレンジ内かを検
出しても同じ効果が得られる。
Further, although the brightness level detection circuit 16 detects the maximum value of the brightness level before receiving the gain control, the same effect can be obtained by detecting whether the brightness level after receiving the gain control is within a predetermined dynamic range. can get.

さらに、高域周波数レベル検出回路9も高域周波数利得
制御もしくは何ら利得制御を受けていない高域周波数成
分のレベルを検出するものであってもよい。
Further, the high band frequency level detection circuit 9 may also detect the level of the high band frequency component which is not subjected to the high band frequency gain control or gain control.

発明の効果 本発明の自動焦点整合装置は映像信号の振幅すなわち輝
度のレベル検出回路を受けることにより、応答速度を飛
躍的に向上することができその実用的効果は大きい。
The automatic focusing device of the present invention is capable of dramatically improving the response speed by receiving the amplitude detection circuit of the video signal, that is, the luminance level detection circuit, and its practical effect is great.

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

第1図は従来の自動焦点整合装置のブロック図、第2図
はモータの駆動方向を検出する原理を説明するための原
理図、第3図は高域周波数成分のダイナミックレンジの
広さを説明するための図、第4図はモータを合焦方向へ
駆動した時の利得制御による高域周波数成分の変化を示
す図、第5図は本発明の第1の実施例における自動焦点
整合装置のブロック図、第6図は本発明の第2の実施例
における自動焦点整合装置のブロック図である。 1……レンズ、2……撮像素子、3……前置増幅器、7
……高域周波数成分検出回路、9……高域周波数レベル
検出回路、11……基準周波数成分検出回路、12……
同期検波回路、14……モータ、15……輝度利得制御
回路、16……輝度レベル検出回路、17……高域周波
数利得制御回路、18……利得制御回路、19……輝度
レベル差検出回路。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional automatic focusing device, FIG. 2 is a principle diagram for explaining a principle of detecting a driving direction of a motor, and FIG. 3 is a dynamic range of high frequency components. FIG. 4 is a diagram showing a change in a high frequency component due to gain control when the motor is driven in a focusing direction, and FIG. 5 is a diagram showing an automatic focusing device according to the first embodiment of the present invention. A block diagram and FIG. 6 are block diagrams of an automatic focusing device according to a second embodiment of the present invention. 1 ... Lens, 2 ... Image sensor, 3 ... Preamplifier, 7
...... High frequency component detection circuit, 9 …… High frequency level detection circuit, 11 …… Reference frequency component detection circuit, 12 ……
Synchronous detection circuit, 14 ... Motor, 15 ... Luminance gain control circuit, 16 ... Luminance level detection circuit, 17 ... High frequency gain control circuit, 18 ... Gain control circuit, 19 ... Luminance level difference detection circuit .

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮像光学系の光路長を基準周波数で周期的
に変化させる光路長可変手段と、映像信号中の高域周波
数成分のレベルによりその利得を段階的に制御される高
域周波数成分信号増幅器と、前記高域周波数成分信号増
幅器出力より前記基準周波数成分を検出し、この基準周
波数成分信号によりレンズの焦点整合装置を駆動するレ
ンズ駆動手段を有し、かつ前記高域周波数成分信号増幅
器の前段に映像信号レベルを検出して段階的に利得制御
される広帯域増幅器を有した事を特徴とする自動焦点整
合装置。
1. An optical path length varying means for periodically changing the optical path length of an image pickup optical system at a reference frequency, and a high frequency component whose gain is controlled stepwise by the level of a high frequency component in a video signal. The high frequency component amplifier has a signal amplifier and lens driving means for detecting the reference frequency component from the output of the high frequency component signal amplifier and driving a lens focus matching device by the reference frequency component signal. An automatic focusing device characterized in that it has a wide-band amplifier in which the video signal level is detected and the gain is controlled stepwise in the preceding stage.
【請求項2】入力映像信号として水平方向走査による映
像信号または垂直方向の差信号を用いる事を特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の自動焦点整合装置。
2. The automatic focusing device according to claim 1, wherein a video signal obtained by horizontal scanning or a vertical difference signal is used as the input video signal.
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