JPH06281855A - Focusing information detecting device - Google Patents

Focusing information detecting device

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JPH06281855A
JPH06281855A JP5089390A JP8939093A JPH06281855A JP H06281855 A JPH06281855 A JP H06281855A JP 5089390 A JP5089390 A JP 5089390A JP 8939093 A JP8939093 A JP 8939093A JP H06281855 A JPH06281855 A JP H06281855A
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image pickup
focusing
optical system
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Tomotaka Muramoto
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Abstract

PURPOSE:To detect focusing information from one image information with high accuracy and at a high speed by forming image information on the surface of an image pickup means, and deriving appropriately a self-correlation of the image information by a luminous flux passing through a prescribed opening part on the pupil surface of a photographic lens. CONSTITUTION:Image information from an object to be photographed, passing through a photographing optical system 11, forms an image on an image pickup element 12. The image information converted to an electric signal therein is subjected to sample holding by a sample holding circuit 13, and thereafter, becomes an RGB signal in a color separation/gamma converting circuit 14. Also, a green signal output from the color separation/gamma converting circuit 14 is converted to digital data in an A/D converter 16, an autocorrelation function is calculated in a correlation arithmetic circuit 17, and based on its result, focusing information, that is, distance information of the object to be photographed is derived in a focusing information detecting part 18. Based on the distance information of the object to be photographed, derived by this focusing information detecting part 18, a lens driving circuit 19 moves a focusing lens of the photographing optical system 11 to a focused position.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は合焦情報検出装置に関
し、特に撮影光学系により被写体に関する画像情報を撮
像手段面上に形成し、該撮像手段からの出力信号の自己
相関を求めることにより合焦情報を検出し、該撮影光学
系の合焦動作を行うようにした、例えばビデオカメラ等
に好適な合焦情報検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-focus information detecting device, and more particularly, to forming an image information of an object on a surface of an image pickup means by a photographing optical system and obtaining an autocorrelation of an output signal from the image pickup means. The present invention relates to a focus information detecting device suitable for, for example, a video camera, which detects focus information and performs a focus operation of the photographing optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より撮影光学系(撮影レンズ)を通
過した光束に基づく画像情報を用いて合焦情報の検出を
行った受光型の合焦情報検出装置が種々と提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, various light-receiving type focus information detecting devices have been proposed which detect focus information by using image information based on a light flux passing through a photographing optical system (photographing lens).

【0003】このうち撮影光学系によって撮像手段(撮
像素子)面上に画像情報を形成し、該撮像手段からの出
力信号(画像情報)からピントのずれを検出する合焦情
報検出装置においては、撮影領域の中央付近に測距枠を
設定し、その測距枠内のデータから帯域通過フィルター
によって比較的周波数の高い周波数成分を分離して取り
出している。
Of these, in a focus information detecting device for forming image information on the surface of an image pickup means (image pickup element) by a photographing optical system and detecting a focus shift from an output signal (image information) from the image pickup means, A distance measuring frame is set near the center of the shooting area, and a frequency component having a relatively high frequency is separated from the data in the distance measuring frame by a band pass filter and taken out.

【0004】そして撮影レンズの結像位置を光軸方向に
移動させながら、その分離された高域周波数成分の変化
を測定し、その値が最大値となる位置を合焦位置として
検出している。
While moving the imaging position of the photographing lens in the optical axis direction, the change in the separated high frequency components is measured, and the position where the maximum value is detected is detected as the in-focus position. .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像手段からの
出力信号の高域周波数成分を求めて、撮影レンズの合焦
情報を検出する装置では撮影レンズと撮像手段との相対
的な位置関係を種々と変化させ、このとき得られた複数
の画像情報を用いる必要がある。
In a conventional apparatus for detecting focusing information of a photographing lens by obtaining a high frequency component of an output signal from the photographing means, a relative positional relationship between the photographing lens and the photographing means is determined. It is necessary to change variously and use a plurality of image information obtained at this time.

【0006】この為合焦情報を得るのに多くの時間がか
かり、瞬間的な合焦情報(測距情報)を得るのが難しい
という問題点があった。
Therefore, it takes a lot of time to obtain the focus information, and it is difficult to obtain the instantaneous focus information (distance measurement information).

【0007】本発明は撮影レンズの瞳面上の所定の開口
部を通過してきた光束により撮像手段面上に画像情報を
形成し、該画像情報の自己相関を適切に求めることによ
り、撮影レンズと撮像手段との相対的な移動を行わず
に、1つの画像情報より合焦情報を高精度でしかも高速
に検出することができる、例えばビデオカメラ等に好適
な合焦情報検出装置の提供を目的とする。
According to the present invention, a light beam which has passed through a predetermined opening on the pupil surface of a photographing lens forms image information on the surface of an image pickup means, and an autocorrelation of the image information is appropriately obtained to obtain the image pickup lens. An object of the present invention is to provide a focus information detection device suitable for, for example, a video camera, which can detect focus information from one image information with high accuracy and at high speed without performing relative movement with the image pickup means. And

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の合焦情報検出装
置は、撮影光学系の光路中に複数の開口部を有する遮光
部材を挿脱可能に配置し、該撮影光学系と遮光部材の開
口部とを介した光束により画像情報を撮像手段面上に形
成し、該撮像手段からの出力信号の3次以上の自己相関
を演算手段で求め、その演算結果より、該撮影光学系の
合焦情報を求めたことを特徴としている。
In the focusing information detecting apparatus of the present invention, a shading member having a plurality of openings is detachably arranged in the optical path of the photographing optical system, and the photographing optical system and the shading member are separated from each other. Image information is formed on the surface of the image pickup means by the light flux passing through the aperture, and the third or higher order autocorrelation of the output signal from the image pickup means is calculated by the calculation means. It is characterized by seeking focus information.

【0009】特に、前記演算手段は前記遮光部材の複数
の開口部の形状と配置に応じて、前記撮像手段の撮像面
上で該開口部と相似形となる配置の画素どうしの自己相
関を求めていることや、前記演算手段は前記撮像手段か
らの出力信号にプリフィルターをかけてから自己相関を
求めていることや、前記演算手段は自己相関演算の画素
の間隔に応じてプリフィルターの特性を切り換えている
こと等を特徴としている。
In particular, the calculating means obtains the autocorrelation between pixels arranged in a similar shape to the openings on the image pickup surface of the image pickup means according to the shapes and the arrangements of the plurality of openings of the light shielding member. That the calculation means obtains the autocorrelation after applying the prefilter to the output signal from the image pickup means, and the calculation means has the characteristics of the prefilter according to the interval of the pixels of the autocorrelation calculation. It is characterized by switching the.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の実施例1の要部ブロック図で
ある。
Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram of the essential parts of Embodiment 1 of the present invention.

【0011】図中、11は撮影光学系であり、その光路
中には複数の開口部を有する遮光板が挿脱可能に設けら
れている。12は撮像手段(撮像素子)であり、撮影光
学系11により形成された画像情報を電気信号に変換し
ている。
In the figure, reference numeral 11 is a photographing optical system, and a light-shielding plate having a plurality of openings is provided in the optical path so that it can be inserted and removed. Reference numeral 12 denotes an image pickup means (image pickup element), which converts the image information formed by the photographing optical system 11 into an electric signal.

【0012】13はサンプルホールド回路、14は色分
離及びγ変換回路、15は輝度、色差出力を得る為のマ
トリクス回路、16はアナログ信号をディジタル信号に
変換する為のA/D変換回路、17は演算手段であり、
自己相関演算を行う為の相関演算処理ブロックより成っ
ている。
Reference numeral 13 is a sample hold circuit, 14 is a color separation and γ conversion circuit, 15 is a matrix circuit for obtaining luminance and color difference outputs, 16 is an A / D conversion circuit for converting an analog signal into a digital signal, 17 Is a computing means,
It is composed of a correlation calculation processing block for performing an autocorrelation calculation.

【0013】18は相関演算の結果を基に合焦情報を検
出する為の合焦情報検出ブロック、19はレンズ駆動回
路、20は各ブロックにクロックを供給する為のクロッ
クジェネレータである。
Reference numeral 18 is a focus information detection block for detecting focus information based on the result of correlation calculation, 19 is a lens drive circuit, and 20 is a clock generator for supplying a clock to each block.

【0014】図1において撮影光学系11を通過した被
写体からの画像情報は撮像素子12上に結像する。
In FIG. 1, image information from a subject that has passed through the taking optical system 11 is imaged on the image pickup device 12.

【0015】ここで電気信号に変換された画像情報はサ
ンプルホールド回路13でサンプルホールドした後、色
分離、γ変換回路14においてRGB信号となる。この
RGB出力はマトリクス回路15で輝度信号と色差信号
に変換されて出力される。
The image information converted into the electric signal is sampled and held by the sample and hold circuit 13, and then becomes an RGB signal in the color separation and γ conversion circuit 14. The RGB output is converted into a luminance signal and a color difference signal by the matrix circuit 15 and output.

【0016】一方、色分離、γ変換回路14からのグリ
ーン信号(G信号)出力はA/D変換器16においてデ
ィジタルデータに変換され、相関演算回路17において
自己相関関数の計算をし、その結果に基づいて合焦情報
検出部18において合焦情報即ち被写体の距離情報を求
める。
On the other hand, the green signal (G signal) output from the color separation / γ conversion circuit 14 is converted into digital data by the A / D converter 16, and the autocorrelation function is calculated by the correlation calculation circuit 17, and the result is obtained. Based on the above, the focus information detecting unit 18 obtains the focus information, that is, the distance information of the subject.

【0017】合焦情報検出部18で求めた被写体の距離
情報に基づいてレンズ駆動回路19は、撮影光学系11
の合焦レンズを合焦位置まで移動する。
Based on the object distance information obtained by the focus information detector 18, the lens drive circuit 19 causes the photographing optical system 11 to operate.
Move the focusing lens of to the in-focus position.

【0018】本実施例では以上のような動作により撮影
光学系11の合焦動作を行っている。
In the present embodiment, the focusing operation of the photographing optical system 11 is performed by the above-mentioned operation.

【0019】次に本実施例における撮影光学系11と、
相関演算回路17、合焦情報検出部18の動作、及び処
理について説明する。
Next, the photographing optical system 11 in the present embodiment,
The operation and processing of the correlation calculation circuit 17 and the focus information detection unit 18 will be described.

【0020】図2は本発明に係る投影光学系11と撮像
素子(センサー)12との関係を示す要部概略図であ
る。図中、1は撮影レンズ、2は複数の開口部2a,2
b,2cを持った遮光板、3は後ピン状態にある時のセ
ンサーの位置、4は合焦状態にある時のセンサーの位
置、5は前ピン状態にある時のセンサーの位置を示す。
FIG. 2 is a schematic view of the essential parts showing the relationship between the projection optical system 11 and the image pickup device (sensor) 12 according to the present invention. In the figure, 1 is a taking lens, 2 is a plurality of openings 2a, 2
A light-shielding plate having b and 2c, 3 is the position of the sensor in the rear focus state, 4 is the position of the sensor in the focus state, and 5 is the position of the sensor in the front focus state.

【0021】遮光板2は3つの開口部2a,2b,2c
を持ち、各々の開口部を通過した光がセンサー上に結像
する。センサーが位置3にある時は開口部2aを通過し
た光は領域3aに、開口部2bを通過した光は領域3b
に、開口部2cを通過した光は領域3cに各々結像す
る。
The light shielding plate 2 has three openings 2a, 2b and 2c.
The light passing through each opening forms an image on the sensor. When the sensor is at position 3, the light passing through the opening 2a is in the area 3a, and the light passing through the opening 2b is in the area 3b.
Then, the light passing through the opening 2c forms an image on the region 3c.

【0022】センサーが合焦位置にある時は3つの光束
は一点に結像する。センサーが位置5にある時は開口部
2aを通過した光は領域5aに、開口部2bを通過した
光は領域5bに、開口部2cを通過した光は領域5cに
結像する。
When the sensor is in the in-focus position, the three light beams form an image at one point. When the sensor is at the position 5, the light passing through the opening 2a is imaged in the area 5a, the light passing through the opening 2b is imaged in the area 5b, and the light passing through the opening 2c is imaged in the area 5c.

【0023】図3は図2のそれぞれの結像面における画
像情報の状態を示している。
FIG. 3 shows the state of image information on each image plane of FIG.

【0024】図3において3,4,5はそれぞれ図2の
位置3,4,5に設けたセンサーの像を表す。図3から
明らかなように、開口部2a,2b,2cを通過した光
の像は位置3と位置5とで丁度、点対称の関係となって
いる。
In FIG. 3, reference numerals 3, 4, and 5 respectively represent images of the sensors provided at the positions 3, 4, and 5 in FIG. As is clear from FIG. 3, the images of the light passing through the openings 2a, 2b, 2c are in point symmetry at positions 3 and 5.

【0025】そこで本実施例ではセンサー上の画素の向
きが遮光板2と同じであれば後ピン状態、180度回転
した状態であれば前ピン状態であると判断している。
Therefore, in the present embodiment, if the orientation of the pixel on the sensor is the same as that of the light shielding plate 2, it is determined that the state is the rear pin state, and if it is rotated by 180 degrees, the front pin state is determined.

【0026】次に図1の演算手段としての相関演算部1
7の信号処理について図4を用いて説明する。
Next, the correlation calculation unit 1 as the calculation means of FIG.
The signal processing of No. 7 will be described with reference to FIG.

【0027】図4(A)は遮光板30の形状を示す図、
図4(B)は遮光板30の開口部a,b,cの位置関係
を示す図、図4(C)は演算を行う為の撮像素子12上
の画素の位置関係を示す図である。
FIG. 4A is a view showing the shape of the light shielding plate 30,
FIG. 4B is a diagram showing a positional relationship between the openings a, b, c of the light shielding plate 30, and FIG. 4C is a diagram showing a positional relationship of pixels on the image sensor 12 for performing calculation.

【0028】図4(A)に示したように遮光板30には
3つの穴(開口部)a,b,cが開いている。この3つ
の開口部a,b,cの位置関係は、例えば図4(B)に
示すような関係になっている。
As shown in FIG. 4A, the light shielding plate 30 has three holes (openings) a, b and c. The positional relationship among the three openings a, b, c is as shown in FIG. 4 (B), for example.

【0029】図4(B)に示したように水平垂直方向に
ます目を書いてみると、3つの開口部は水平方向に左か
らb,a,cの順に等間隔で並んでいる。また垂直方向
には上からc,b,aの順でやはり等間隔に並んでい
る。ここで水平垂直のます目のピッチは等しいとする。
As shown in FIG. 4B, when writing a square in the horizontal and vertical directions, the three openings are arranged in the horizontal direction from left to right in the order of b, a, and c. Further, in the vertical direction, c, b, and a are arranged at equal intervals from the top. Here, the horizontal and vertical pitches are equal.

【0030】開口部a,b,cがこのような位置関係に
ある時、点光源に対する画像は後ピンの時、これと相似
形で被写体側からみて同じ向きの画像となる。また前ピ
ンの時はこれと相似形で被写体側からみて180度回転
させた形の画像となる。
When the openings a, b, and c have such a positional relationship, the image for the point light source has a similar shape to that of the rear focus when viewed from the object side when the object is rear-focused. In the case of the front focus, the image is similar to this and rotated 180 degrees when viewed from the subject side.

【0031】一般の画像は明るさの異なる点光源が無限
に重畳したものと見なすことができるので、センサー上
の画像も遮光板30の開口部a,b,cと相似形の画像
が重畳したものとなる。
Since a general image can be regarded as an infinite superimposition of point light sources having different brightnesses, the images on the sensor also have images similar in shape to the openings a, b, c of the light shielding plate 30. Will be things.

【0032】従って合焦状態以外の時はこの位置関係に
ある画素どうしの相関が強くなる。又ピントのずれの大
きさに比例して開口部a,b,cと相似な関係を保った
ままボケ画像の大きさが変化する。
Therefore, the correlation between the pixels in this positional relationship becomes strong except in the in-focus state. Further, the size of the blurred image changes in proportion to the magnitude of the focus shift while maintaining the similar relationship with the openings a, b, and c.

【0033】従って、開口部aの像を基準に開口部bの
像と開口部cの像との相関を求める場合は次のような計
算を行えば良い。
Therefore, in order to obtain the correlation between the image of the opening b and the image of the opening c with reference to the image of the opening a, the following calculation may be performed.

【0034】図4(C)に示したように、水平方向の画
素の座標をiで、垂直方向の画素を座標jで表すと、基
準点x(i,j)に対して開口部bに対応する画像は矢
印31の線上に、開口部Cに対応する画像は矢印32の
線上に存在する。(後ピンの場合は矢印の前方に、前ピ
ンの場合は矢印の後方になる。)従って自己相関の演算
は基準となる画素に対して矢印31の延長線上の画素と
矢印32の延長線上の画素についてのみ計算すれば良
い。
As shown in FIG. 4C, when the coordinate of the pixel in the horizontal direction is represented by i and the pixel in the vertical direction is represented by coordinate j, the opening b is formed at the reference point x (i, j). The corresponding image is on the line of arrow 31, and the image corresponding to the opening C is on the line of arrow 32. (In the case of the rear pin, the arrow is in front of the arrow, and in the case of the front pin, it is behind the arrow.) Therefore, the autocorrelation calculation is performed on the pixel on the extension line of the arrow 31 and on the extension line of the arrow 32 with respect to the reference pixel. Only the pixels need to be calculated.

【0035】[0035]

【数1】 (1)式に自己相関の計算式を示す。(1)式に基づい
て自己相関C(n,m)を求めると図5のようになる。
[Equation 1] Equation (1) shows the autocorrelation calculation formula. FIG. 5 shows the autocorrelation C (n, m) calculated based on the equation (1).

【0036】図5は点光源に対するボケ画像の相関を求
めたもので、図5(A)は後ピンの時のボケ画像、図5
(B)は図5(A)の画像についての相関の演算結果、
図5(C)は前ピンの時のボケ画像、図5(D)は図5
(C)の画像についての相関の演算結果である。図5
(B),(D)において中央に現れるピーク51はm=
0及びn=0の原点のもので、ズレ量とは関係なく現れ
るものである。この中央のピークとは別に図5(B)に
は、n,m共に負の領域にピーク52が、図5(D)に
はn,m共に正の領域にピーク53が現れる。
FIG. 5 shows the correlation of the blurred image with respect to the point light source, and FIG. 5A shows the blurred image at the time of the rear focus, and FIG.
5B is a calculation result of the correlation for the image of FIG.
FIG. 5 (C) is a blurred image at the time of front focus, and FIG. 5 (D) is FIG.
It is the calculation result of the correlation about the image of (C). Figure 5
The peak 51 appearing at the center in (B) and (D) is m =
The origin is 0 and n = 0, and appears regardless of the amount of deviation. In addition to the central peak, a peak 52 appears in the negative regions of both n and m in FIG. 5B, and a peak 53 appears in the positive regions of both n and m in FIG. 5D.

【0037】このように、前ピンと後ピンとではピーク
の現れる領域が異なる。
As described above, the areas where peaks appear are different between the front pin and the rear pin.

【0038】又ピーク52,53の原点からの距離が、
ピントのボケ量に対応している。又ボケの形、即ち開口
部の形状が予め分かっていれば、nとmとの関係が一通
りに決まる為、どちらか一方の変数で相関を表現するこ
とが可能となる。
Further, the distances of the peaks 52 and 53 from the origin are
It corresponds to the amount of out-of-focus. Further, if the shape of the blur, that is, the shape of the opening is known in advance, the relationship between n and m is determined in one way, so it is possible to express the correlation by either one of the variables.

【0039】この場合はm=nの線上にピークが発生す
ることが分かっている為、m=nの線上についてのみ計
算を行えば良い。
In this case, since it is known that a peak occurs on the line of m = n, it is sufficient to perform the calculation only on the line of m = n.

【0040】図6にm=nの線上の値を示す。FIG. 6 shows values on the line of m = n.

【0041】図6において図6(A)は図5(B)に、
図6(B)は図5(D)に各々対応する。ピーク51,
52,53はそれぞれ同じ番号どうしが対応している。
In FIG. 6, FIG. 6 (A) corresponds to FIG. 5 (B),
FIG. 6B corresponds to FIG. 5D. Peak 51,
The numbers 52 and 53 correspond to each other.

【0042】図5,図6では点光源の場合について述べ
たが、点光源以外の場合について図7を用いて説明す
る。
Although the case of the point light source has been described with reference to FIGS. 5 and 6, the case other than the point light source will be described with reference to FIG.

【0043】図7(A)はピントがあった状態、図7
(B)は後ピンの状態、図7(D)は前ピンの状態の画
像である。図7(B),(D)の画像について、図6と
同様に相関を求めた結果を図7(C),図7(E)に示
す。
FIG. 7A shows a state in which the image is in focus, and FIG.
FIG. 7B is an image of the rear pin state, and FIG. 7D is an image of the front pin state. 7C and 7E show the results of correlation obtained for the images of FIGS. 7B and 7D in the same manner as in FIG.

【0044】図7(C)では原点におけるピーク71の
他に2つのピーク72,73が発生している。また図7
(E)でも原点におけるピーク71の他に2つのピーク
74,75が発生している。
In FIG. 7C, two peaks 72 and 73 are generated in addition to the peak 71 at the origin. See also FIG.
Also in (E), two peaks 74 and 75 are generated in addition to the peak 71 at the origin.

【0045】図7(C)の場合はnが負の側のピーク7
2の方がピーク73よりも高くなっている。
In the case of FIG. 7C, the peak 7 on the negative side of n is 7
2 is higher than the peak 73.

【0046】逆に図7(E)の場合はnが正の側のピー
ク75の方がピーク74よりも高くなっている。
On the contrary, in the case of FIG. 7E, the peak 75 on the positive side of n is higher than the peak 74.

【0047】このように点光源以外の場合でも原点以外
のところで最大となるポイントを求めることによりピン
トのズレ量と方向を知ることができる。
As described above, even in the case other than the point light source, it is possible to know the focus shift amount and the direction by obtaining the maximum point other than the origin.

【0048】図1の合焦情報検出部18では、このよう
にして求めた自己相関関数の原点を除くピーク位置を求
め、最大のピークの時の変数nの値を求める。nの値は
ピントのズレ量に比例する為、この値からピントを合わ
せる為に必要なレンズの移動量を定めて、レンズ駆動回
路19にそのデータを送っている。
The focus information detecting unit 18 of FIG. 1 obtains the peak position of the autocorrelation function thus obtained excluding the origin, and obtains the value of the variable n at the maximum peak. Since the value of n is proportional to the amount of focus deviation, the amount of movement of the lens required for focusing is determined from this value and the data is sent to the lens drive circuit 19.

【0049】そしてレンズ駆動回路19により合焦用レ
ンズを駆動させて、これにより合焦動作を行っている。
Then, the lens driving circuit 19 drives the focusing lens to perform the focusing operation.

【0050】次に本発明の実施例2について説明する。
構成要件の主要部は図1で示したのと略同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The main part of the constituent requirements is substantially the same as that shown in FIG.

【0051】本実施例では図1の実施例1に比べて相関
演算回路18で行う演算処理方法が異なっている。
The present embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in the calculation processing method performed by the correlation calculation circuit 18.

【0052】本実施例の相関演算回路18では画像信号
をプリフィルター(ディジタルフィルター)を介した後
に自己相関を求めいる。
In the correlation calculation circuit 18 of this embodiment, the autocorrelation is obtained after the image signal is passed through the prefilter (digital filter).

【0053】次に本実施例の特徴について図8,図9を
用いて説明する。
Next, the features of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0054】図8はディジタルフィルターQの係数を示
したものである。図4(A)に示した遮光部材30を用
いた時、撮像素子12からの出力信号に図8に示したデ
ィジタルフィルターQをかけた後、実施例1と同様の相
関演算を行なう。
FIG. 8 shows the coefficients of the digital filter Q. When the light shielding member 30 shown in FIG. 4A is used, the output signal from the image pickup device 12 is subjected to the digital filter Q shown in FIG. 8 and then the same correlation calculation as in the first embodiment is performed.

【0055】ここで撮像素子12の出力信号をx
(t)、ディジタルフィルターQをかけた信号y(t)
と表わすと、このディジタルフィルターQはハイパスフ
ィルターとなっている為、y(t)は正の値と負の値を
もつ。相関の演算は同一の極性の信号についてのみ行な
えば良いので、y(t)の符号が同一極性のものについ
てのみ演算を行なうことにし、更にy(t)が負となる
場合については演算結果の絶対値を用いることにすれば
相関のピークがより明確になる。
Here, the output signal of the image sensor 12 is x
(T), the signal y (t) after being subjected to the digital filter Q
Since this digital filter Q is a high pass filter, y (t) has a positive value and a negative value. Since the correlation calculation only needs to be performed for signals having the same polarity, only the signals having the same sign of y (t) have the same polarity. If y (t) is negative, the calculation result If the absolute value is used, the correlation peak becomes clearer.

【0056】図9はそのようにして求めた演算の結果で
ある。演算に用いた画像データは図7と同じである。図
9(A)は図7(B)、即ち後ピンの状態のデータ、図
9(B)は図7(D)、即ち前ピンの状態のデータから
求めたものである。
FIG. 9 shows the result of the calculation thus obtained. The image data used for the calculation is the same as in FIG. 9A is obtained from FIG. 7B, that is, the data of the state of the rear pin, and FIG. 9B is obtained from FIG. 7D, that is, the data of the state of the front pin.

【0057】図9(A),(B)と図7(C),(E)
とを比較するとわかるように、図8に示したディジタル
フィルターを用いることによって相関の演算結果のピー
クは鋭くなり、ピークの判別が容易になる。
FIGS. 9A and 9B and FIGS. 7C and 7E.
As can be seen from the comparison between and, by using the digital filter shown in FIG. 8, the peak of the correlation calculation result becomes sharp and the peak can be easily discriminated.

【0058】また図7(C)の場合は相関の最も大きい
第1のピーク71、次に大きい第2のピーク72、三番
目に大きい第三のピーク73の三つのピークがあり、こ
れらのうち第二と第三のピークのどちらが大きいかで前
ピンか後ピンかの判断を行なっていたが、図9(A)の
場合は、第一番目のピーク91と第二番目のピーク92
が顕著に現れるのに対して第三番目のピークがはっきり
とは出てこない。従って前ピン後ピンの判断が容易にな
る。
In the case of FIG. 7C, there are three peaks, the first peak 71 having the largest correlation, the second peak 72 having the next largest correlation, and the third peak 73 having the third largest correlation. The determination was made as to whether it is the front pinning or the rear pinning depending on which of the second and third peaks is larger. In the case of FIG. 9A, the first peak 91 and the second peak 92 are determined.
, But the third peak does not appear clearly. Therefore, the determination of the front pin and the rear pin becomes easy.

【0059】図7(E)の場合も同様で、三つのピーク
71,74,75のうちの第二、第三のピークの比較を
行なっていたのに対して、図9(B)の場合は第一のピ
ーク91と第二番目のピーク95が顕著に現れて、第三
のピークははっきりと出てこない。従ってピーク95が
プラス側にあることから容易に前ピンであると判断する
ことができる。また本実施例のようなフィルターを用い
ればピークが鋭く出る為、原点近傍に相関のピークがあ
る場合でも、相関のピークの検出ができるようになる。
The same applies to the case of FIG. 7E, where the second and third peaks of the three peaks 71, 74, and 75 are compared, while the case of FIG. 9B. The first peak 91 and the second peak 95 remarkably appear, and the third peak does not appear clearly. Therefore, since the peak 95 is on the plus side, it can be easily determined that it is the front pin. Further, since a peak appears sharply by using the filter as in this embodiment, even if there is a correlation peak near the origin, the correlation peak can be detected.

【0060】次に本発明の実施例3について説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0061】構成要件の主要部は図1で示したのと略同
様である。本実施例では図1の実施例1に比べて相関演
算部18で行なう演算処理方法が異なっている。本実施
例の相関演算部18では実施例2と同様に、画像信号を
ディジタルフィルターを利用して自己相関を求めてい
る。
The main part of the constituent elements is substantially the same as that shown in FIG. In this embodiment, the calculation processing method performed by the correlation calculation unit 18 is different from that of the first embodiment shown in FIG. Similar to the second embodiment, the correlation calculator 18 of the present embodiment obtains the autocorrelation of the image signal by using the digital filter.

【0062】次に本実施例の特徴について、図10から
図12を用いて説明する。
Next, the features of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0063】本実施例は、実施例2で用いたディジタル
フィルターを改良している。本実施例ではディジタルフ
ィルターの係数のマトリクスを中央で「4」とし、中央
から水平方向、垂直方向にそれぞれn画素ずれた位置の
係数を「-1」、それ以外を「0」とする。
In this embodiment, the digital filter used in the second embodiment is improved. In the present embodiment, the coefficient matrix of the digital filter is "4" at the center, the coefficient at positions shifted by n pixels in the horizontal and vertical directions from the center is "-1", and the others are "0".

【0064】図10にn=1,n=2,n=3の場合の
係数を示す。Tはn=1,Uはn=2,Vはn=3のと
きのマトリクスである。nが4以上の場合も同様にn画
素ずれた位置の係数が「-1」となる。またn=0の場合
は5つの係数が重なって4 -1 -1 -1 -1=0であるため
係数は全て「0」となる。nの値は実施例1で用いた相
関演算のための変数nと同じもので、相関演算の変数に
従ってディジタルフィルターも変化する。
FIG. 10 shows the coefficients when n = 1, n = 2, and n = 3. T is a matrix when n = 1, U is n = 2, and V is n = 3. Similarly, when n is 4 or more, the coefficient at the position shifted by n pixels is "-1". When n = 0, five coefficients are overlapped and 4 −1 −1 −1 −1 −1 = 0, so all the coefficients are “0”. The value of n is the same as the variable n for the correlation calculation used in the first embodiment, and the digital filter also changes according to the variable of the correlation calculation.

【0065】本実施例のディジタルフィルターをかけて
から相関演算を行なうと図11,図12のような結果が
得られる。
When the correlation calculation is performed after applying the digital filter of this embodiment, the results shown in FIGS. 11 and 12 are obtained.

【0066】図11(A),(B)は各々図5(A),
(C)のデータについて処理を行なった結果である。フ
ィルターを用いていない場合の演算結果図5(B),
(D)と比較すると、図11(A),(B)の場合はn
=0のところのピーク51が無くなっている。最大値を
とるのは図5(B)の位置52及び図5(D)の位置5
3に相当する位置111,112となる。このように原
点付近のピークが無くなる為、ピントのずれによって発
生する相関のピークの検出が容易になる。
FIGS. 11A and 11B are respectively shown in FIGS.
It is the result of processing the data of (C). Calculation result when no filter is used FIG. 5 (B),
Compared with (D), in the case of FIGS.
The peak 51 at = 0 disappears. The maximum value is taken at position 52 in FIG. 5 (B) and position 5 in FIG. 5 (D).
The positions 111 and 112 correspond to 3. Since the peak near the origin disappears in this way, it becomes easy to detect the peak of the correlation generated by the focus shift.

【0067】図12(A),(B)は各々図7(B),
(D)のデータについてn=mとして処理を行なった結
果である。図7(B),(D)のデータから求めた相関
データ図7(C),(E),図9(A),(B)と比較
すると、図12(A),(B)ではn=0の所にピーク
が発生しない為、それぞれの最大値のところ位置121
及び位置122を相関のピークとして検出することがで
きる。
FIGS. 12A and 12B are respectively FIG. 7B and
It is a result of processing the data of (D) with n = m. Correlation data obtained from the data of FIGS. 7 (B) and (D) When compared with FIGS. 7 (C), (E), FIGS. 9 (A), and (B), n in FIGS. Since the peak does not occur at = 0, the maximum value of each position is 121
And the position 122 can be detected as the peak of the correlation.

【0068】上記のように本実施れによれば、相関演算
のときに原点付近に強く現れる相関の影響を除去するこ
とができる為、ピントのずれ検出が容易になるという効
果がある。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to remove the influence of the correlation that strongly appears near the origin in the correlation calculation, so that it is possible to easily detect the focus shift.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、撮影レン
ズの瞳面上の所定の開口部を通過してきた光束により撮
像手段面上に画像情報を形成し、該画像情報の自己相関
を適切に求めることにより、撮影レンズと撮像手段との
相対的な移動を行わずに、1つの画像情報より合焦情報
を高精度でしかも高速に検出することができる、例えば
ビデオカメラ等に好適な合焦情報検出装置を達成するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, image information is formed on the surface of the image pickup means by the light flux passing through the predetermined opening on the pupil plane of the photographing lens, and the autocorrelation of the image information is calculated. By appropriately obtaining the focus information, it is possible to detect the focus information from one image information with high accuracy and at high speed without performing relative movement between the taking lens and the image pickup means. For example, it is suitable for a video camera. A focus information detection device can be achieved.

【0070】特に本発明によれば、ある瞬間の一画面の
情報のみから合焦位置を検出することが可能となる為、
合焦情報検出の為に撮影レンズ或いは撮像素子を動かす
必要がなくなり、合焦情報検出の高速化が可能となる等
の効果を有した合焦情報検出装置を達成することができ
る。
Particularly, according to the present invention, it becomes possible to detect the in-focus position only from the information of one screen at a certain moment.
It is not necessary to move the taking lens or the image pickup element to detect the focus information, and it is possible to achieve the focus information detection device having the effect that the speed of the focus information detection can be increased.

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

【図1】 本発明の実施例1の要部ブロック図FIG. 1 is a block diagram of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の撮影光学系の要部概略図FIG. 2 is a schematic view of a main part of the taking optical system shown in FIG.

【図3】 図1の画像情報の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of the image information of FIG. 1.

【図4】 本発明に係る相関演算方法を示す概略図FIG. 4 is a schematic diagram showing a correlation calculation method according to the present invention.

【図5】 本発明に係る相関演算による演算結果の説明
FIG. 5 is an explanatory diagram of a calculation result by a correlation calculation according to the present invention.

【図6】 本発明に係る相関演算による演算結果の説明
FIG. 6 is an explanatory diagram of a calculation result by a correlation calculation according to the present invention.

【図7】 本発明に係る相関演算による演算結果の説明
FIG. 7 is an explanatory diagram of a calculation result by a correlation calculation according to the present invention.

【図8】 本発明の実施例2に係るディジタルフィルタ
ーの説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram of a digital filter according to a second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施例2に係る相関演算の結果の説
明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of a result of a correlation calculation according to the second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施例3に係るディジタルフィル
ターの説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram of a digital filter according to a third embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施例3に係る相関演算の結果の
説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram of a result of a correlation calculation according to the third embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施例3に係る相関演算の結果の
説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram of a result of a correlation calculation according to the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撮影レンズ 2 遮光板 2a,2b,2c 開口部 11 撮影光学系 12 撮像手段 13 サンプルホールド回路 14 色分離,γ変換回路 15 マトリクス回路 16 A/D変換器 17 相関演算回路 18 合焦情報検出部 19 レンズ駆動回路 30 遮光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photographing lens 2 Light-shielding plates 2a, 2b, 2c Opening 11 Photographing optical system 12 Imaging means 13 Sample and hold circuit 14 Color separation, γ conversion circuit 15 Matrix circuit 16 A / D converter 17 Correlation calculation circuit 18 Focusing information detector 19 Lens drive circuit 30 Light shield

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撮影光学系の光路中に複数の開口部を有
する遮光部材を挿脱可能に配置し、該撮影光学系と遮光
部材の開口部とを介した光束により画像情報を撮像手段
面上に形成し、該撮像手段からの出力信号の3次以上の
自己相関を演算手段で求め、その演算結果より、該撮影
光学系の合焦情報を求めたことを特徴とする合焦情報検
出装置。
1. A light-shielding member having a plurality of openings is removably arranged in the optical path of a photographing optical system, and image information is picked up by a light flux passing through the photographing optical system and the opening of the light-shielding member. Focus information detection, which is formed on the above, obtains the third or higher order autocorrelation of the output signal from the image pickup means by the operation means, and obtains the focus information of the photographing optical system from the operation result. apparatus.
【請求項2】 前記演算手段は前記遮光部材の複数の開
口部の形状と配置に応じて、前記撮像手段の撮像面上で
該開口部と相似形となる配置の画素どうしの自己相関を
求めていることを特徴とする請求項1の合焦情報検出装
置。
2. The calculation means obtains an autocorrelation between pixels arranged in a similar shape to the openings on the image pickup surface of the image pickup means in accordance with the shapes and the arrangements of the plurality of openings of the light shielding member. The focus information detecting device according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記演算手段は前記撮像手段からの出力
信号にプリフィルターをかけてから自己相関を求めてい
ることを特徴とする請求項2の合焦情報検出装置。
3. The focusing information detecting apparatus according to claim 2, wherein the arithmetic means obtains the autocorrelation after pre-filtering the output signal from the image pickup means.
【請求項4】 前記演算手段は自己相関演算の画素の間
隔に応じてプリフィルターの特性を切り換えていること
を特徴とする請求項3の合焦情報検出装置。
4. The focus information detecting device according to claim 3, wherein the calculation means switches the characteristics of the pre-filter in accordance with the pixel interval of the autocorrelation calculation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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