JPH0683387B2 - Focus detection device - Google Patents

Focus detection device

Info

Publication number
JPH0683387B2
JPH0683387B2 JP59040030A JP4003084A JPH0683387B2 JP H0683387 B2 JPH0683387 B2 JP H0683387B2 JP 59040030 A JP59040030 A JP 59040030A JP 4003084 A JP4003084 A JP 4003084A JP H0683387 B2 JPH0683387 B2 JP H0683387B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
focus
focus detection
signal
extraction range
image pickup
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59040030A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60183879A (en
Inventor
直也 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP59040030A priority Critical patent/JPH0683387B2/en
Publication of JPS60183879A publication Critical patent/JPS60183879A/en
Publication of JPH0683387B2 publication Critical patent/JPH0683387B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、撮像手段の出力信号によつて焦点検出を行
う装置に関し、とくにビデオカメラ等の高感度化に伴
い、高精度の焦点検出を行うことができる焦点検出装置
に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for performing focus detection based on an output signal of an image pickup unit, and particularly, with high sensitivity of a video camera or the like, highly accurate focus detection can be performed. Focus detection device capable

(従来技術) 主としてビデオカメラに用いられる、映像信号中の輝度
信号から焦点検出を行ういわゆるTTL−受動方式の自動
焦点調節装置として、「NHK技術研究」第17巻第1号
(通巻第86号)(昭和40年発行)中の「山登りサーボ方
式によるテレビカメラの自動焦点調整」の論文をはじめ
として各種の方式が提案されている。これらの方式の多
くは、被写体の像が鮮鋭になるほど輝度信号中の高周波
成分が高くなる現象を利用し、なんらかの信号処理手段
によつてこの高周波成分を取り出し、これがピークにな
る位置を合焦とする原理によるものである。
(Prior Art) As a so-called TTL-passive automatic focus adjustment device mainly used for video cameras, which detects a focus from a luminance signal in a video signal, "NHK Technology Research" Vol. 17 No. 1 (Vol. ) (Published in 1965), "The automatic focus adjustment of the TV camera by the hill climbing servo system" and various systems have been proposed. Many of these methods use the phenomenon that the higher the high frequency component in the luminance signal becomes as the image of the subject becomes sharper, and this high frequency component is taken out by some kind of signal processing means, and the position where this peaks is taken as the focus. This is due to the principle of

ところで、後に詳細に説明するように、従来のビデオカ
メラでは、短焦点側で被写界深度が深くなるため、短焦
点側で遠近競合が起きる確率が高くても、後記第10図及
び第11図の24で示す程度の一定の測距視野を設定してい
たが、カメラの高感度化に伴い、短焦点側でも正確なピ
ントを得ることが必要になつて来ている。
By the way, as will be described in detail later, in the conventional video camera, since the depth of field is deep on the short focus side, even if there is a high probability of near-far conflict on the short focus side, it will be described later in FIGS. 10 and 11. Although a constant range-finding field was set as shown by 24 in the figure, it has become necessary to obtain accurate focus even on the short focus side as the sensitivity of the camera increases.

(目的) この発明は、前述の問題点に対処するため、撮像手段の
出力信号によつて焦点検出を行う焦点検出装置におい
て、一定の測距視野のもとでは起こり勝ちであつた遠近
競合被写体による誤測距を減少し、高精度の焦点検出を
行うことができる手段を提供することを目的とする。
(Object) To solve the above-mentioned problems, the present invention provides a focus detection device that performs focus detection based on an output signal of an image pickup unit, which is likely to occur under a certain distance measuring field of view. It is an object of the present invention to provide a means capable of reducing an erroneous distance measurement due to and performing highly accurate focus detection.

(実施例による説明) 以下図示の実施例を参照して上記の目的を達成するため
この発明において講じた手段について例示説明する。下
記の説明は、この発明を二次元イメージセンサの出力信
号中の輝度信号の高周波成分から焦点検出を行う方式の
焦点検出装置に適用した例について、従来の焦点検出装
置、この発明の焦点検出装置の一実施例の構成及びその
合焦プロセスの順序で行う。
(Description by Embodiments) Means taken in the present invention for achieving the above-mentioned object will be illustrated and described below with reference to the embodiments shown in the drawings. The following description is an example in which the present invention is applied to a focus detection device of a type that performs focus detection from a high frequency component of a luminance signal in an output signal of a two-dimensional image sensor, a conventional focus detection device and a focus detection device of the present invention The configuration of one embodiment and the order of the focusing process are performed.

(従来の焦点検出装置)(第1図〜第11図) 第1図〜第4図は、前述の輝度信号中の高周波成分がピ
ークになる位置を合焦とする原理を模式的に説明するも
のである。第1図は、白黒の縞をもつ被写体をビデオカ
メラで撮像する場合の結像面における像の状態を示して
おり、図中縦方向の線を引いた部分が黒の部分に対応し
ている。結像面で合焦時には同図(A)のようになるの
に対し、非合焦時には同図(B)のように被写体の白黒
の境界がぼけた状態になる。第2図は、上記のそれぞれ
の状態におけるイメージセンサの出力中の輝度信号(Y
信号)を示し、当然合焦状態(A)が(B)に比べて位
置による出力差が大きい。すなわち、合焦に近づくほど
コントラストが高い。このY信号の処理手段については
いくつかの提案がされており、例えばこの信号を微分し
て絶対値化すると第3図(A),(B)に示すように合
焦位置で微分信号のピークが最大になる現象を利用する
ものがある。さらにS/Nをよくするには、この微分信号
を2乗してから積分するという手段を採つてもよい。
(Conventional Focus Detection Device) (FIGS. 1 to 11) FIGS. 1 to 4 schematically explain the principle of focusing the position where the high frequency component in the luminance signal has a peak. It is a thing. FIG. 1 shows a state of an image on an image forming surface when a subject having a black and white stripe is picked up by a video camera, and a portion in which a vertical line is drawn corresponds to a black portion. . When the image plane is in focus, it becomes as shown in FIG. 7A, whereas when it is out of focus, the black and white boundary of the subject is blurred as shown in FIG. FIG. 2 shows the luminance signal (Y) during output of the image sensor in each of the above states.
Signal), and naturally the in-focus state (A) has a larger output difference depending on the position than (B). That is, the closer to the in-focus state, the higher the contrast. Several proposals have been made for the means for processing the Y signal. For example, when this signal is differentiated to be an absolute value, the peak of the differential signal at the in-focus position as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). There are some that utilize the phenomenon that maximizes. In order to further improve the S / N, a means may be adopted in which the differential signal is squared and then integrated.

第4図は、縦軸に上記のようにして検出された高周波成
分の出力を、横軸に撮影レンズのうち焦点調節に関与す
るレンズ群の停止位置を示すもので、図から明らかなよ
うに合焦位置Aでは高周波成分がピークを示し、非合焦
位置Bではピークをはずれる。
FIG. 4 shows the output of the high-frequency component detected as described above on the vertical axis, and the stop position of the lens group involved in the focus adjustment of the photographing lens on the horizontal axis. The high-frequency component has a peak at the in-focus position A, and the peak is off at the out-of-focus position B.

第5図は、第1図〜第4図に示す焦点検出動作を実行す
るためのシーケンスの一例を示し、このシーケンスは、
この発明の焦点検出動作にもその一例として適用される
ものである。測距開始と同時に後述の手段により測距視
野に相当する部分のY信号がとり出され、でその高周
波成分が抽出される。次にで前記のレンズを微小量、
この例ではくりこむ方向へ駆動する(一般にくりこむこ
とにより遠方の被写体に合焦するようになる)。なお第
5図では「→F」の符号でレンズをくりこみ方向へ駆動
することを示し、「→N」の符号でくり出し方向へ駆動
することを示している。この状態でで再び高周波成分
がとり出される。測距開始時点でこのように2つのレン
ズ位置における高周波成分をとり出すのは、方向(前ピ
ンか後ピンか)を検知するためであり、でこれら2つ
の信号が比較される。
FIG. 5 shows an example of a sequence for executing the focus detection operation shown in FIGS. 1 to 4, and this sequence is
The focus detection operation of the present invention is also applied as an example. Simultaneously with the start of the distance measurement, the Y signal of the portion corresponding to the distance measurement visual field is taken out by means described later, and the high frequency component thereof is extracted. Then, the lens is
In this example, driving is performed in the direction of renormalization (generally, by renormalization, a distant object is focused). In FIG. 5, the symbol “→ F” indicates that the lens is driven in the retraction direction, and the symbol “→ N” indicates that the lens is driven in the retraction direction. In this state, the high frequency component is extracted again. The reason why the high frequency components at the two lens positions are extracted at the time of starting the distance measurement is to detect the direction (front pin or rear pin), and these two signals are compared.

第6図は、前記の及びでそれぞれ抽出された高周波
成分A及びBの大小と焦点検出系の状態との関係を示す
ものであり、同図(A)ではA<Bであつて前ピンの状
態であるからレンズをさらにくりこむことを要し
()、同図(B)ではA≒Bであるから合ピンとみな
すことができ()、同図(C)ではA>Bであつて後
ピンの状態であるからレンズをさらにくり出すことを要
する()。このようにして方向検知した結果、レンズ
を駆動した新たな位置でにおいて再び高周波成分をと
り出し、駆動前の値と比較する()。その際、今回の
値は次のサイクルでも比較に用いるのででサンプルホ
ールドし(S/H)、次回の高周波成分抽出時にとり出さ
れて比較に用いられる。このようにして、A≒Bとなつ
た段階で合焦と判断してレンズの駆動を停止する。
FIG. 6 shows the relationship between the magnitudes of the high-frequency components A and B extracted in the above and and the state of the focus detection system. In FIG. 6 (A), A <B, Since it is in a state, it is necessary to further retract the lens (), and in the figure (B), it can be regarded as a mating pin because A≈B (), and in the figure (C), A> B and then Since it is in a pin state, it is necessary to further extend the lens (). As a result of the direction detection in this way, the high frequency component is extracted again at the new position where the lens is driven, and the high frequency component is compared with the value before driving (). At this time, the current value is used for comparison in the next cycle, so it is sampled and held (S / H), and is taken out at the next high frequency component extraction and used for comparison. In this way, when the condition of A≈B is reached, it is determined that the lens is in focus and the driving of the lens is stopped.

第7図は、上記のY信号を取り出す手段を実際のカメラ
に組みこんだ例を示すものであり、図において10は撮影
レンズのうちで焦点調節に関与するレンズ群、11はズー
ム系を構成するレンズ群で通常バリエータレンズとコン
ペンセータレンズよりなり、12は結像系のレンズ群であ
る、13は例えばCCDよりなるイメージセンスタイプの固
体撮像素子、14はクロツク信号発生器、15は分周器、16
はCCD駆動回路、17は水平及び垂直同期信号発生器、18
はアナログゲート、19は自動焦点調節回路であつて具体
的には前述のように高周波成分によつて方向検知を行う
ものとする。20はマイクロプロセツサであつて、その指
令に基づきモータ駆動回路21が動作し、モータ22を駆動
する。
FIG. 7 shows an example in which the above-mentioned means for taking out the Y signal is incorporated in an actual camera. In the figure, 10 is a lens group involved in focus adjustment among photographing lenses, and 11 is a zoom system. A lens group that normally consists of a variator lens and a compensator lens, 12 is a lens group of an imaging system, 13 is a solid-state image sensor of an image sense type such as CCD, 14 is a clock signal generator, and 15 is a frequency divider. , 16
Is a CCD drive circuit, 17 is a horizontal and vertical sync signal generator, 18
Is an analog gate, and 19 is an automatic focus adjustment circuit. Specifically, direction detection is performed by the high frequency component as described above. Reference numeral 20 is a microprocessor, and the motor drive circuit 21 operates based on the command to drive the motor 22.

上記の構成において、クロツク信号発生器14が発生する
クロツク信号は、分周器15で分周されてNTSC又はPAL方
式等における標準テレビジヨン信号に基づいて1フイー
ルド1/60秒で画面を作り出すようにCCD13の1水平期間
の読み出しタイミングを定める信号が形成される。この
信号に基づきCCD駆動回路16によつて、CCD13上に蓄積さ
れた光情報が順次読み出される。読み出された信号は加
算回路17Aで同期信号が重畳され、さらに不図示の処理
回路で公知のように処理されて映像信号が形成される。
In the above configuration, the clock signal generated by the clock signal generator 14 is frequency-divided by the frequency divider 15 to generate a screen in 1 field 1/60 second based on the standard television signal in the NTSC or PAL system. Then, a signal that determines the read timing of the CCD 13 in one horizontal period is formed. Based on this signal, the CCD drive circuit 16 sequentially reads the optical information accumulated on the CCD 13. The read signal is added with a synchronization signal by the adder circuit 17A and further processed by a processing circuit (not shown) in a known manner to form a video signal.

一方分周器15からは、あらかじめ定められた測距視野
(例えば第8図の24で示す位置)に対応する位置でのみ
ゲートを開くべき信号が同時に出力され、アナログゲー
ト18を経て、この部分のY信号のみが自動焦点調節回路
19へ送られる。以後の動作は前述のとおりである。
On the other hand, the frequency divider 15 simultaneously outputs a signal for opening the gate only at a position corresponding to a predetermined distance measuring field of view (for example, a position shown by 24 in FIG. 8), and this part is passed through the analog gate 18. Only Y signal of auto focus control circuit
Sent to 19. The subsequent operation is as described above.

第9図は、第7図中のD〜Gの各位置での信号の一例を
示し、(D)はCCD13から読み出されたばかりの生の信
号を、(E)はこの信号に加算器17Aで同期信号が重畳
された信号を、(F)は自動焦点調節のための同期信号
を、また(G)は自動焦点調節のために取り出されたと
ころの測距視野24に相当する部分のY信号をそれぞれ示
している。
FIG. 9 shows an example of a signal at each position of D to G in FIG. 7, (D) is a raw signal just read from the CCD 13, and (E) is an adder 17A to this signal. The signal on which the synchronization signal is superimposed in (F) is the synchronization signal for automatic focus adjustment, and (G) is the Y of the portion corresponding to the distance measuring field 24 taken out for automatic focus adjustment. The signals are shown respectively.

第10図及び第11図は、上記のように構成されたビデオカ
メラで被写体32を撮影した場合のフアインダ画面内の像
を示すもので、第10図は比較的長焦点よりの、第11図は
比較的短焦点よりの焦点距離で被写体32を撮影した場合
である。この図からも分かるように、一般的に、短焦点
距離で撮影している場合は画面内で被写体が占める割合
は、長焦点距離で撮影している場合よりも小さいことが
多い。また長焦点距離で撮影しても、被写体が小さい場
合は被写体距離が遠方であることが多い。これらのこと
を考え合わせると、第10図、第11図に示した程度の測距
視野24の位置を設定しておくと、長焦点側で撮影してい
るときは、遠近競合による誤測距が起こり難いが、短焦
点側ではこれが起こり易い。なお図中23は撮像視野を示
している。
FIGS. 10 and 11 show images in the window of the subject when the subject 32 is photographed by the video camera configured as described above, and FIG. Indicates the case where the subject 32 is photographed at a focal length that is relatively short. As can be seen from this figure, in general, when photographing with a short focal length, the proportion of the subject in the screen is often smaller than when photographing with a long focal length. Even if the image is taken at a long focal length, the subject distance is often distant if the subject is small. Considering these points, if the position of the distance measuring field 24 is set as shown in Fig. 10 and Fig. 11, the wrong distance measurement due to the perspective conflict will occur when shooting at the long focus side. Is unlikely to occur, but this tends to occur on the short focus side. Note that reference numeral 23 in the figure denotes an imaging visual field.

一方、遠近競合を防ぐ目的で、第10図、第11図に示す測
距視野位置24をさらに小さく構成することもできるが、
この場合には、主として長焦点側で被写体のコントラス
トのない部分を測距する確率が高くなるので好ましくな
い。それで、従来のビデオカメラでは、短焦点側で被写
界深度が深くなることから、短焦点側で遠近競合が起き
る確率が高くても、前述の24で示した程度の大きさの測
距視野位置を設定している。しかしながら、カメラの高
感度化等に伴い、できれば短焦点側でも正確にピントを
得ることが必要になつて来ている。
On the other hand, the distance measuring field position 24 shown in FIG. 10 and FIG. 11 can be made smaller for the purpose of preventing perspective conflict.
In this case, the probability of measuring the distance to a non-contrast portion of the subject is increased mainly on the long focus side, which is not preferable. Therefore, with conventional video cameras, the depth of field on the short focus side is deep, so even if there is a high probability of near-far conflict on the short focus side, the range of view as large as that shown in 24 above The position is set. However, as the sensitivity of the camera becomes higher, it is necessary to obtain accurate focus even on the short focus side if possible.

さらに、第10図、第11図は、被写体距離の差であるとも
考えることができる。すなわち、第10図は、被写体が比
較的近距離にある場合であつて、測距視野24でとらえて
いる範囲は、ほとんどすべて被写体32であり、遠近競合
が起こらないが、被写体32が比較的遠距離にある場合
は、第11図のように遠近競合が起きる可能性がある。こ
の考え方においても、被写体距離が遠いほど被写界深度
が深くなるために、遠近競合が起きてもそれほど大きな
ぼけにはならないという考えでやはり第10図、第11図の
24で示す程度の大きさの測距視野が適当であるとされて
いた。しかしながら、上記の考え方においても撮影レン
ズが高倍率化し、F値が小さくなるに伴い、より高い測
距精度が必要になつて来る。
Further, FIGS. 10 and 11 can also be considered as the difference in subject distance. That is, FIG. 10 shows that when the subject is at a relatively short distance, the range captured by the distance measuring field of view 24 is almost all the subject 32. In the case of long distance, perspective competition may occur as shown in Fig. 11. Also in this way of thinking, since the depth of field becomes deeper as the subject distance becomes farther, it does not cause a big blur even if a perspective conflict occurs.
It was said that a range-finding field having a size of 24 is suitable. However, also in the above concept, as the taking lens has a higher magnification and the F value becomes smaller, higher distance measuring accuracy is required.

(この発明の焦点検出装置の一実施例の構成)(第12
図、第13図) この発明は、従来の焦点検出装置の前述の欠点を除去
し、一定の測距視野のもとでは起こり勝ちであつた遠近
競合被写体による誤測距を減少し、高精度の焦点検出を
行うことができるようにするものである。すなわち、従
来の装置の前述の欠点についてさらに検討すると、測距
視野が大きすぎれば遠近競合が起きる可能性があり、逆
に測距視野が小さすぎれば被写体のコントラストをうま
くとらえられない可能性があることが原因である。
(Structure of Embodiment of Focus Detection Apparatus of this Invention) (Twelfth Embodiment
(FIG. 13, FIG. 13) This invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the conventional focus detection device, reduces the false distance measurement due to the near-far competing object which tends to occur under a constant distance measuring field, and achieves high accuracy. The focus detection is performed. That is, when further examining the above-mentioned drawbacks of the conventional device, if the distance measuring field is too large, perspective competition may occur, and conversely, if the distance measuring field is too small, the contrast of the subject may not be well captured. It is because there is.

そこで、この発明の実施態様によれば、撮影開始時又は
非合焦検出時には最小の測距視野にしておき、焦点検出
動作を可能にするだけの信号成分が撮像手段の出力から
得られないときは、測距視野を拡大するようにする。測
距視野の最小及び最大は設計意図によるが、例えば第12
図の視野25を最小の視野、第10図、第11図の視野24を最
大の視野とする。第11図と第12図とを比較すれば、被写
体32が遠距離又はワイドである等の理由で画面内で小さ
い場合は、第12図の測距視野25の方がまさつていること
は明らかである。
Therefore, according to the embodiment of the present invention, when the minimum distance measuring field of view is set at the start of shooting or at the time of detection of out-of-focus, and a signal component sufficient to enable the focus detection operation is not obtained from the output of the image pickup unit. Try to enlarge the distance measuring field. The minimum and maximum distance measuring fields depend on the design intent, but for example, the 12th
The visual field 25 in the figure is the minimum visual field, and the visual field 24 in FIGS. 10 and 11 is the maximum visual field. Comparing FIG. 11 and FIG. 12, it is clear that the distance measuring field 25 of FIG. 12 is superior when the subject 32 is small on the screen due to a long distance or a wide distance. Is.

第13図は、この発明の焦点検出装置の一実施例を示し、
第7図の装置と基本的に同一の構成及び機能を有する部
分は、第7図と同一符号を付してその詳細な説明を省略
する。第13図中26はゲート制御回路の一例であるプログ
ラマブル・ロジツク・アレイ(PLA)であつて、測距視
野を選択する信号を制御する。撮影開始時点では、PLA2
6からのゲート信号は、第12図の25で示すような最小の
測距視野に対応する。そしてこの小さい測距視野内で
は、前ピン、後ピン等の方向検知ができない場合、すな
わちコントラストが得られない場合は、自動焦点調節回
路19に接続されたマイクロプロセツサ20は焦点検出が不
可能である旨の信号をPLA26にフイードバツクする。こ
こで焦点検出が不可能とは、第6図の高周波成分AとB
との差が実質的に生ぜず、かつA+B又はAもしくはB
がある一定レベルを超えない等の条件により、前ピン、
後ピン又は合ピンのどの状態をも検知できないことをい
う。
FIG. 13 shows an embodiment of the focus detection device of the present invention,
Portions having basically the same configuration and function as those of the apparatus shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals as those in FIG. 7, and detailed description thereof will be omitted. Reference numeral 26 in FIG. 13 denotes a programmable logic array (PLA) which is an example of a gate control circuit and controls a signal for selecting a distance measuring field of view. At the start of shooting, PLA2
The gate signal from 6 corresponds to the minimum distance measuring field as shown by 25 in FIG. In this small distance measuring field of view, if the direction of the front focus, rear focus, etc. cannot be detected, that is, if the contrast cannot be obtained, the microprocessor 20 connected to the automatic focus adjustment circuit 19 cannot detect the focus. Feed back a signal indicating that to PLA26. Here, focus detection is impossible means that high frequency components A and B in FIG.
Does not substantially differ from A + B or A or B
Depending on the conditions such as not exceeding a certain level, the front pin,
It means that it is not possible to detect any state of the rear pin or the dowel pin.

PLA26は上記の信号を受けてゲート18を開く時間を長く
する。このように、撮影開始時点では測距視野を最小
(例えば第12図の25)としておき、この視野では焦点検
出が不可能であれば、これが可能になるまで測距視野を
徐々に拡大するものである。
PLA 26 receives the above signal and prolongs the time for opening gate 18. In this way, the distance measuring field of view is set to the minimum (for example, 25 in FIG. 12) at the start of shooting, and if focus detection is not possible in this field of view, the distance measuring field of view is gradually expanded until it becomes possible. Is.

(この発明の焦点検出装置の一実施例の合焦プロセス)
(第12図〜第15図) 第14図は、第13図の実施例において合焦までの過程にお
いてY信号、ゲート信号及びゲートより取り出されたY
信号が変化する態様を示し、第15図は、同じくレンズ停
止位置と高周波成分出力との関係を示すものであつて、
同図において横軸は、第6図と同様に距離環の停止位置
であり、Nは合焦距離が至近端である最くり出し位置、
∞は最くりこみ位置を示し、縦軸は高周波成分のレベル
を示している。
(Focusing Process of One Embodiment of Focus Detection Apparatus of the Present Invention)
(FIGS. 12 to 15) FIG. 14 shows the Y signal, the gate signal and the Y extracted from the gate in the process until focusing in the embodiment of FIG.
FIG. 15 shows the manner in which the signal changes, and FIG. 15 also shows the relationship between the lens stop position and the high frequency component output.
In the same figure, the horizontal axis is the stop position of the range ring as in FIG. 6, N is the maximum position where the focusing distance is at the closest end,
∞ represents the maximum renormalization position, and the vertical axis represents the level of high frequency components.

先ず第14図(A)は、撮影開始時点の測距視野を含む1
水平期間の映像信号を模式的に示しており、この場合被
写体は(領域e)、第15図のlの距離にあるが、それよ
り後方のnの距離がコントラストの強い背景(領域f)
であり、また撮影当初の距離環の停止位置は、mの距離
を合焦位置とする位置であつたとする。第14図(B)
は、この場合のPLA26から出力されるゲート信号を示
し、前述のようにゲート18のオンの期間が最小であつ
て、ゲート18から取り出される被写体のY信号はコント
ラストが全くないので方向検知ができず焦点検出が不可
能である。同図で示す測距視野による高周波成分は、第
15図の曲線103で表わされる。曲線103は、上記の測距視
野では被写体上のほとんどコントラストがない個所を検
出するのみであるため合焦近傍にのみ山登り曲線が現わ
れ、他の位置ではこれが現われないことを示している。
なお合焦近傍で山登り曲線が現われるということは、第
14図(A)又は(C)のY信号では非合焦のために識別
できない小さいコントラストが実際には存在しているこ
とを示している。この場合レンズの停止位置は、第15図
のmの位置にあるため第14図(C)のY信号より得られ
た高周波成分は第15図のC点で示す傾斜のないレベルに
あるから焦点検出は不可能である。
First, FIG. 14 (A) includes a distance measuring field of view at the start of shooting.
The image signal in the horizontal period is schematically shown. In this case, the subject (area e) is at a distance of l in FIG. 15, but the distance n behind it is a background (area f) with high contrast.
Further, the stop position of the distance ring at the beginning of shooting is assumed to be the position where the distance m is the in-focus position. Figure 14 (B)
Indicates the gate signal output from the PLA 26 in this case. As described above, the gate 18 has a minimum ON period, and the Y signal of the subject extracted from the gate 18 has no contrast, so direction detection is possible. Without focus detection. The high-frequency component from the distance measuring field shown in the figure is
It is represented by curve 103 in FIG. A curve 103 indicates that a hill-climbing curve appears only in the vicinity of the focus because it detects only a portion on the subject where there is almost no contrast in the distance measuring field, and that it does not appear at other positions.
It should be noted that the fact that a mountain climbing curve appears near the focus means that
In the Y signal of FIG. 14A or 14C, it is shown that a small contrast that cannot be discriminated due to defocus is actually present. In this case, since the stop position of the lens is at the position m in FIG. 15, the high-frequency component obtained from the Y signal in FIG. 14 (C) is at the level without inclination indicated by the point C in FIG. Detection is impossible.

このような焦点検出不可の判断がされると、その旨を表
わす信号がマイクロプロセツサ20からPLA26に転送さ
れ、ゲート信号はオンの期間がより長くなる。第14図
(D)はこの場合のゲート信号を、同図(E)はこのゲ
ート信号の制御により取り出されるY信号を示してい
る。この新しい測距視野に対応する高周波成分が、第15
図では曲線102で示される。第14図(E)では、その両
端部でコントラスト部分をとらえているので、高周波成
分は第15図中Eで示すレベルになる。そしてこの位置で
は十分焦点検出が可能であるので、前述の自動焦点調節
系の動作によりレンズ10がくり出され、第14図(A)に
おけるよりも幾分ピントが合つてくるため、Y信号は同
図(F)のように背景のコントラストがなだらかにな
り、被写体部分のコントラストが鮮明になる。この測距
視野では焦点検出が可能であるので、PLA26は同図
(D)と同一のゲート信号を出力し、これにより取り出
されたY信号は同図(G)で示される。またこの位置で
の高周波成分出力は第15図中Gで示すレベルになる。
When it is determined that the focus cannot be detected, a signal indicating the fact is transferred from the microprocessor 20 to the PLA 26, and the gate signal has a longer ON period. FIG. 14 (D) shows the gate signal in this case, and FIG. 14 (E) shows the Y signal extracted by the control of this gate signal. The high frequency component corresponding to this new distance measuring field is the 15th
Shown by curve 102 in the figure. In FIG. 14 (E), the contrast portion is captured at both ends thereof, so that the high frequency component has a level indicated by E in FIG. Since focus can be detected sufficiently at this position, the lens 10 is pushed out by the operation of the above-described automatic focus adjustment system, and the focus is slightly more focused than in FIG. 14 (A), so the Y signal is The contrast of the background becomes gentle and the contrast of the subject becomes clear as shown in FIG. Since focus detection is possible in this distance measuring field, the PLA 26 outputs the same gate signal as in FIG. 7D, and the Y signal extracted by this is shown in FIG. The high frequency component output at this position is at the level indicated by G in FIG.

上記の動作のくり返しにより次のステツプで取り出され
たY信号で第14図(I)で示され、高周波成分は第15図
の曲線102の頂上Iで示すレベルになり、被写体に合焦
した位置であることが分かる。合焦状態において測距視
野を含む1水平期間のY信号は第14図(H)で示され、
同図(A)と比べ被写体にピントが合つて背景がぼけた
ことが分かる。なおマイクロプロセツサ20は、いつたん
合焦状態に達した後に非合焦を検知したときは、再び最
小の測距視野(第12図の25)に戻し、前述の合焦プロセ
スをくり返すように制御する。
The Y signal extracted in the next step by repeating the above operation is shown in FIG. 14 (I), and the high frequency component becomes the level shown by the peak I of the curve 102 in FIG. It turns out that The Y signal in one horizontal period including the distance measuring field in the focused state is shown in FIG. 14 (H),
It can be seen that the subject is in focus and the background is blurred as compared with FIG. When the microprocessor 20 detects out-of-focus after reaching the in-focus state, it returns to the minimum distance measuring field (25 in FIG. 12) again and repeats the above-mentioned focusing process. To control.

第15図の曲線101は、前述のような測距視野の調整をせ
ずに、つねに最大の測距視野で測距を行つた場合を示し
ており、曲線の山は被写体距離lと背景の距離nとの中
間までずれてしまつている。第11図に示す状態では、曲
線101のような誤測距をする可能性が大きいが、前述の
この発明の実施例によれば、被写体に検出可能なコント
ラストがある限り、正確な焦点検出を行うことができ、
測距系あるいは焦点調節系の精度が向上する。
A curve 101 in FIG. 15 shows a case where the distance measurement is always performed in the maximum distance measurement field without adjusting the distance measurement field as described above. It has shifted to the middle of the distance n. In the state shown in FIG. 11, there is a high possibility of erroneous distance measurement such as the curve 101, but according to the above-described embodiment of the present invention, accurate focus detection is possible as long as the subject has a detectable contrast. Can be done
The accuracy of the distance measuring system or the focus adjusting system is improved.

前述の実施例は、撮像手段として二次元のイメージセン
サを使用し、その出力信号中の輝度信号の高周波成分に
よつて焦点検出を行うものであつたが、この発明におけ
る撮像手段は一次元のイメージセンサであつてもよい。
あるいはインターラインCCDよりなる撮像素子中のひと
つ又は一部の列の出力信号の高周波成分によつて焦点検
出を行う場合にも適用することができる。さらに、この
発明は、撮像手段中の測距視野対応位置を2つの部分に
分け、これら2つの部分の出力を比較して焦点検出を行
う装置のように、高周波成分を利用しない装置にも適用
することができる。また第13図のゲート18を制御するに
は同図のプログラマブル・ロジツクアレイ26以外にも公
知のゲート制御回路を利用することができる。
In the above-mentioned embodiment, the two-dimensional image sensor is used as the image pickup means, and the focus detection is performed by the high frequency component of the luminance signal in the output signal. It may be an image sensor.
Alternatively, it can also be applied to the case where focus detection is performed by the high frequency component of the output signal of one or a part of the columns of the image sensor including the interline CCD. Furthermore, the present invention is also applied to an apparatus that does not use high frequency components, such as an apparatus that divides the distance measurement visual field corresponding position in the imaging means into two parts and compares the outputs of these two parts to perform focus detection. can do. Further, in order to control the gate 18 in FIG. 13, a known gate control circuit can be used in addition to the programmable logic array 26 in FIG.

(効果) 以上詳細に説明したように、この発明によれば、撮像手
段の出力信号によつて焦点検出を行う装置において、撮
像手段の出力信号のとり出し範囲を可変とし、撮影開始
時又は非合焦検出時には前記のとり出し範囲のうち最小
のとり出し範囲で作動させるようにしたので、一定の測
距視野で作動させる従来の焦点検出装置で起こり勝ちで
あつた遠近競合被写体による誤測距を減少し、高精度の
焦点検出あるいは自動焦点調節を行うことができる。
(Effect) As described in detail above, according to the present invention, in an apparatus that performs focus detection based on the output signal of the image pickup means, the extraction range of the output signal of the image pickup means is made variable, and at the start of shooting or when non-shooting is performed. When the focus is detected, it is operated in the minimum extraction range of the above-mentioned extraction ranges. , And highly accurate focus detection or automatic focus adjustment can be performed.

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

第1図(A)及び(B)は、それぞれ合焦時及び非合焦
時における撮像装置の結像面上の被写体像の状態を模式
的に示す説明図、第2図(A)及び(B)は、それぞれ
第1図(A)及び(B)の状態におけるイメージセンサ
の出力中の輝度信号を示す説明図、第3図(A)及び
(B)は、それぞれ第2図(A)及び(B)で示す信号
を微分した信号を示す説明図、第4図は撮像装置のレン
ズ位置とイメージセンサの出力中の高周波成分との関係
を示す線図、第5図は焦点検出動作のシーケンスの一例
を示す説明図、第6図(A),(B)及び(C)は、そ
れぞれ焦点検出系の状態とイメージセンサの出力中の高
周波成分との関係を示す説明図、第7図は従来の焦点検
出装置のブロツク図、第8図は標準的な測距視野位置を
示す説明図、第9図(D),(E),(F)及び(G)
はそれぞれ第7図のD,E,F及びGの個所の信号を示す波
形図、第10図は従来の焦点検出装置を用いる撮像装置に
おいて比較的長焦点よりの焦点距離で被写体を撮影した
場合のフアインダ画面内の像の状態を示す説明図、第11
図は同じく比較的短焦点よりの焦点距離で撮影した場合
の像の状態を示す説明図、第12図はこの発明を実施した
撮像装置において撮影開始時の測距視野の大きさを示す
説明図、第13図はこの発明の焦点検出装置の一実施例の
ブロツク図、第14図は第13図の実施例の動作を説明する
波形図であつて、同図(A)は撮影開始時点の1水平期
間の輝度信号を、同図(B)は同じくゲート信号を、同
図(C)は同じくゲートから取り出された輝度信号を、
同図(D)はオンの期間が長くなつたときのゲート信号
を、同図(E)は同図(D)のゲート信号の制御により
取り出された輝度信号を、同図(F)は同図(A)の場
合よりもピントが合つた状態における1水平期間の輝度
信号を、同図(G)は同じくゲートから取り出された輝
度信号を、同図(H)は合焦状態における1水平期間の
輝度信号を、同図(I)は同じくゲートから取り出され
た輝度信号をそれぞれ示す波形図であり、第15図は第13
図の実施例におけるレンズの位置とイメージセンサの出
力中の高周波成分との関係を第14図に対応させて示す線
図である。 符号の説明 10……撮影レンズのうち焦点調節に関与するレンズ群、
13……撮像手段の一例である二次元イメージセンサ、18
……アナログゲート、19……自動焦点調節回路、20……
マイクロプロセツサ、22……モータ、24,25……測距視
野、26……ゲート制御回路の一例であるプログラマブル
・ロジツク・アレイ。
1 (A) and 1 (B) are explanatory views that schematically show the state of the subject image on the imaging surface of the image pickup apparatus when focused and out of focus, respectively, and FIGS. 2A and 2B. FIG. 3B is an explanatory diagram showing the luminance signal during output of the image sensor in the states of FIGS. 1A and 1B, and FIGS. 3A and 3B are respectively FIG. 2A. And (B) are explanatory views showing signals obtained by differentiating the signals, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the lens position of the image pickup device and the high frequency component in the output of the image sensor, and FIG. 5 is the focus detection operation. Explanatory diagrams showing an example of the sequence, FIGS. 6 (A), (B) and (C) are explanatory diagrams showing the relationship between the state of the focus detection system and the high frequency components in the output of the image sensor, respectively. Is a block diagram of a conventional focus detection device, FIG. 8 is an explanatory diagram showing a standard distance measuring field position, and FIG. D), (E), (F) and (G)
Are waveform charts showing signals at D, E, F and G in FIG. 7, respectively, and FIG. 10 is a case where an object is photographed at a focal length of a relatively long focus in an image pickup apparatus using a conventional focus detection apparatus. 11 is an explanatory view showing a state of an image in the finder screen of FIG.
Similarly, FIG. 12 is an explanatory view showing a state of an image when the image is taken at a focal length from a relatively short focal point, and FIG. FIG. 13 is a block diagram of an embodiment of the focus detection apparatus of the present invention, FIG. 14 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG. 13, and FIG. A luminance signal for one horizontal period is shown in FIG. 7B, which is also a gate signal, and in FIG.
FIG. 6D shows a gate signal when the ON period is long, FIG. 6E shows a luminance signal extracted by controlling the gate signal of FIG. The luminance signal in one horizontal period in a focused state, as compared with the case of FIG. 7A, the luminance signal taken out from the gate in FIG. 9G, and the horizontal signal in the focused state in FIG. FIG. 15 (I) is a waveform diagram showing the luminance signal during the period, and FIG. 15 (I) is a waveform diagram showing the luminance signal similarly taken out from the gate.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the position of the lens and the high frequency component in the output of the image sensor in the embodiment of the figure, corresponding to FIG. 14; Explanation of code 10 …… A group of lenses that are involved in focus adjustment among the taking lenses,
13: a two-dimensional image sensor, which is an example of imaging means, 18
...... Analog gate, 19 ...... Automatic focus adjustment circuit, 20 ......
Microprocessor, 22 ... Motor, 24, 25 ... Distance measuring field, 26 ... Programmable logic array which is an example of gate control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮像画面上に結像された被写体像を電気信
号に変換する撮像手段の出力信号により焦点検出を行な
う焦点検出装置であつて、 前記撮像手段の撮像画面上における前記出力信号の取り
出し範囲の画角を設定する取り出し範囲設定手段と、 前記取り出し範囲に相当する撮像信号に基づいて焦点状
態を検出する焦点検出手段と、 前記焦点検出手段の出力に基づいて前記取り出し範囲設
定手段を制御し前記撮像画面上における前記出力信号の
取り出し範囲を段階的に拡大する制御手段とを備え、 前記制御手段は小画角の取り出し範囲が設定されている
状態において、前記焦点検出手段による焦点検出が不能
な低コントラスト状態であれば、前記取り出し範囲設定
手段を制御して設定されている前記取り出し範囲を大画
角へと段階的に拡大して焦点検出を行なわせしめ、拡大
された大画角の取り出し範囲において前記焦点検出手段
によつて非合焦と判定されたときには前記取り出し範囲
を強制的に縮小して小画角とし、焦点検出動作を行う如
く構成されていることを特徴とする焦点検出装置。
1. A focus detection device for performing focus detection by an output signal of an image pickup means for converting an object image formed on the image pickup screen into an electric signal, the output signal of the output signal on the image pickup screen of the image pickup means. The extraction range setting means for setting the angle of view of the extraction range, the focus detection means for detecting the focus state based on the image pickup signal corresponding to the extraction range, and the extraction range setting means based on the output of the focus detection means. Control means for controlling and gradually expanding the extraction range of the output signal on the imaging screen, wherein the control means detects the focus by the focus detection means in a state where the extraction range of the small angle of view is set. If the low contrast state is impossible, the extraction range set by controlling the extraction range setting means is gradually expanded to a large angle of view. When the focus detection means determines that the focus is largely out of focus in the extraction range of the enlarged large angle of view, the extraction range is forcibly reduced to a small angle of view, and the focus detection operation is performed. A focus detection device characterized by being configured to perform.
JP59040030A 1984-03-01 1984-03-01 Focus detection device Expired - Lifetime JPH0683387B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59040030A JPH0683387B2 (en) 1984-03-01 1984-03-01 Focus detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59040030A JPH0683387B2 (en) 1984-03-01 1984-03-01 Focus detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60183879A JPS60183879A (en) 1985-09-19
JPH0683387B2 true JPH0683387B2 (en) 1994-10-19

Family

ID=12569505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59040030A Expired - Lifetime JPH0683387B2 (en) 1984-03-01 1984-03-01 Focus detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0683387B2 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537584Y2 (en) * 1985-11-05 1993-09-22
JPS62148911A (en) * 1985-12-23 1987-07-02 Minolta Camera Co Ltd Focus detector
US4862204A (en) * 1985-12-25 1989-08-29 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Focus detection device and method
US4768054A (en) * 1986-02-14 1988-08-30 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Focus condition detecting device
US4942418A (en) * 1986-02-14 1990-07-17 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Focus condition detecting device
JPS63246711A (en) * 1986-05-16 1988-10-13 Minolta Camera Co Ltd Focus detector
JPH07119876B2 (en) * 1986-06-18 1995-12-20 ミノルタ株式会社 Focus detection device
US4935763A (en) * 1987-02-02 1990-06-19 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Camera having a zoom lens unit
US5097282A (en) * 1987-02-06 1992-03-17 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Automatic focusing apparatus
JPH0748815B2 (en) * 1987-04-09 1995-05-24 株式会社三協精機製作所 Automatic focusing device
US5243375A (en) * 1987-05-21 1993-09-07 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Automatic focus adjusting device for adjusting the focus of the main object to be photographed
JPH01287639A (en) * 1988-05-16 1989-11-20 Minolta Camera Co Ltd Camera equipped with multiple dividing photometric device
JPH01293771A (en) * 1988-05-20 1989-11-27 Victor Co Of Japan Ltd Automatic focusing system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60126976A (en) * 1983-12-13 1985-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Automatic focusing device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60183879A (en) 1985-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6236431B1 (en) Video camera apparatus with distance measurement area adjusted based on electronic magnification
JP4149528B2 (en) Automatic focus detection device
JP2996806B2 (en) Camera, automatic focus adjustment device and focus adjustment method
JP5780756B2 (en) Focus adjustment apparatus and method
JP2008009341A (en) Autofocus device and method, and imaging apparatus
JP2003248164A (en) Auto focus adapter
JP7271188B2 (en) Control device, imaging device, control method, and program
US20090207298A1 (en) Focusing apparatus and method for controlling the same
JPH0683387B2 (en) Focus detection device
JP3557222B2 (en) Automatic focusing device
JP2749961B2 (en) Imaging device
US5402175A (en) Automatic focusing device wherein lens movement is controlled in accordance with lens hunting
JP3167023B2 (en) Focus adjustment device, blur detection device, motion detection device, and subject position detection device
JPH0630322A (en) Automatic focusing device
CN112422811B (en) Lens control apparatus, control method, and storage medium
JP2832029B2 (en) Automatic focusing device
JPH07143388A (en) Video camera
JP2810403B2 (en) Automatic focusing device
JP3513180B2 (en) Imaging device
JP2006243745A (en) Automatic focus detector
JP3272186B2 (en) Auto focus video camera
KR100213887B1 (en) Auto-focusing control method for video camera
JP2575607B2 (en) Focus detection device
JP4928191B2 (en) Automatic focusing device and imaging device
JP3014745B2 (en) Auto focus device

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term