JPS62203485A - Focal point detector - Google Patents
Focal point detectorInfo
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- JPS62203485A JPS62203485A JP61046869A JP4686986A JPS62203485A JP S62203485 A JPS62203485 A JP S62203485A JP 61046869 A JP61046869 A JP 61046869A JP 4686986 A JP4686986 A JP 4686986A JP S62203485 A JPS62203485 A JP S62203485A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる焦点
検出装置に関し、特に映像信号を用いて焦点調節を行な
う焦点検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a focus detection device used in an imaging device such as a video camera, and more particularly to a focus detection device that performs focus adjustment using a video signal.
(従来の技術)
従来の焦点検出装置は大別して能動型のものと受動型の
ものとに分類できる。このうち能動型のものとしては、
超音波方式のものもあるが、近年では赤外光をカメラ側
から発光して被写体上にスポット像を形成し、その反射
光を受光素子によって検出することにより焦点合わせを
行う赤外線方式のものが比較的測距精度が高いので、一
般に使用されている。だが、この赤外線方式では被写体
距離に応じて受光素子等を動かす機械的な連動機構が必
要であり、そのためどうしても構造が複雑になり、また
複雑な調整も必要となって作業効率等が悪いという欠点
があった。(Prior Art) Conventional focus detection devices can be broadly classified into active type and passive type. Among these, the active type is
There are some ultrasonic type cameras, but in recent years there are infrared type cameras that emit infrared light from the camera side to form a spot image on the subject, and then focus by detecting the reflected light with a light receiving element. It is commonly used because it has relatively high distance measurement accuracy. However, this infrared method requires a mechanical interlocking mechanism to move the light-receiving element etc. according to the subject distance, which inevitably results in a complicated structure and requires complicated adjustments, which is a disadvantage in that work efficiency is poor. was there.
一方、受動型のものに関しては、撮影系の映像信号を用
いるものと用いないものとがある。このうち映像信号を
用いないものとしては、所謂ずれ検知やぼけ検知等を利
用したハネウェル方式やキャノン5ST(Solid
5tate Triangulation)方式等があ
るが、これらも撮影系に必要のない光学部品が必要であ
り、高度な調整技術が必要とされるという命題があった
。On the other hand, regarding passive types, there are those that use a video signal from the imaging system and those that do not. Among these, methods that do not use video signals include the Honeywell method that uses so-called shift detection and blur detection, and the Canon 5ST (Solid
5tate triangulation) system, etc., but these also require unnecessary optical parts in the photographing system and require advanced adjustment techniques.
これに対し、映像信号を用いた焦点検出装置は撮影系に
必要のない光学部品は不要であるという利点を有する。On the other hand, a focus detection device using a video signal has the advantage of not requiring unnecessary optical components in the imaging system.
第3図を参照して映像信号を用いた従来の焦点検出装置
について説明する。本図に示すように、撮像手段を構成
する撮影レンズ1によって結像した画像を撮像手段とし
ての撮像素子2により電気信号に変換し、この信号をプ
リアンプ(前置増幅器)3により増幅する。プリアンプ
3で増幅された信号はプロセス回路4を通ってビデオ信
号として図示しないモニタあるいはビデオテープレコー
ダに入力される。これと同時に、プリアンプ3で増幅さ
れた上記信号はバンドパスフィルタ(以下、OFFと称
する)5により高域周波数成分のみに限定され、さらに
、モニタ等に表示した時に合焦させる所定の画面範囲、
例えば撮影画像の略中央部の範囲に相当する信号のみを
取り出すゲート回路6を通って測距視野が制限された後
、検波回路7および積分回路8により焦点状態を示す量
に変換される。これらの構成要素3,5,6.7および
8により信号処理手段が構成されている。この焦点状態
を示す量(以下、焦点量と称する)は、撮影レンズ1の
デフォーカスfi(焦点ずれ量)との間に第4図に示す
ような関係があり、この関係に従い、モータ駆動回路9
はモータを介して焦点状態を示す量が最大となる位置に
撮影レンズ1内のフォーカシングレンズを駆動する。A conventional focus detection device using a video signal will be explained with reference to FIG. As shown in this figure, an image formed by a photographing lens 1 constituting an imaging means is converted into an electrical signal by an image sensor 2 serving as an imaging means, and this signal is amplified by a preamplifier 3. The signal amplified by the preamplifier 3 passes through a process circuit 4 and is input as a video signal to a monitor or video tape recorder (not shown). At the same time, the signal amplified by the preamplifier 3 is limited to only high frequency components by a bandpass filter (hereinafter referred to as OFF) 5, and furthermore, a predetermined screen range to be focused when displayed on a monitor etc.
For example, after the distance measurement field of view is limited through a gate circuit 6 that extracts only a signal corresponding to a substantially central range of a photographed image, the signal is converted by a detection circuit 7 and an integration circuit 8 into a quantity indicating the focus state. These components 3, 5, 6, 7 and 8 constitute a signal processing means. There is a relationship between the amount indicating the focus state (hereinafter referred to as the focus amount) and the defocus fi (focal shift amount) of the photographing lens 1 as shown in FIG. 4, and according to this relationship, the motor drive circuit 9
drives the focusing lens in the photographing lens 1 via a motor to a position where the amount indicating the focus state is maximum.
次に、第4図を参照して第3図のモータ駆動回路9の動
作を説明する。いま、測距開始時点でのピント(焦点)
状態が本図のAの位置にあったとする。また、I最影レ
ンズ1内のフォーカシングレンズを所定ピッチだけごく
わずか動かした状態でのピント位置を本図のBとする。Next, the operation of the motor drive circuit 9 shown in FIG. 3 will be explained with reference to FIG. The current focus at the start of distance measurement
Assume that the state is at position A in the figure. Further, the focus position when the focusing lens in the I-most shadow lens 1 is moved very slightly by a predetermined pitch is designated as B in the figure.
モータ駆動回路9は積分回路8から得られるAの位置で
の焦点量f(A)とBの位置での焦点量f (Fi”)
とを比較し、f CB)>f(A)であるならAの位置
からBの位置へ動かしたときと同じ回転方向ヘモータを
回転させ、f(8゜< f(A)であるならモータの回
転方向を逆転させ、これにより撮影レンズ1内のフォー
カシングレンズを合焦点Xoの方向に移動させる。The motor drive circuit 9 uses the focal amount f(A) at the position A and the focal amount f (Fi”) at the position B obtained from the integrating circuit 8.
If f CB) > f (A), then rotate the motor in the same rotational direction as when moving from position A to position B, and if f (8° < f (A), then rotate the motor in the same direction as when moving from position A to position B. The direction of rotation is reversed, thereby moving the focusing lens in the photographing lens 1 in the direction of the in-focus point Xo.
しかしながら、上述のような映像信号を用いた従来の焦
点検出装置では、合焦点の判断が一度合焦点の位置を通
りすぎないとできないので、撮影画面が不自然になると
いう欠点があった。However, in the conventional focus detection device using the video signal as described above, the in-focus point cannot be determined until the object has passed the in-focus point once, which has the disadvantage that the photographed screen becomes unnatural.
そこで、本発明は映像信号を用いた焦点検出装置の上述
の欠点を除去し、モニタ等の撮影画面に不自然さを与え
ない焦点検出装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned drawbacks of a focus detection device using a video signal and to provide a focus detection device that does not cause unnaturalness to a photographic screen of a monitor or the like.
かかる目的を達成するため、本発明は撮像手段から得ら
れる映像信号から焦点合焦度に関連する信号を出力する
信号処理手段と、信号処理手段の出力を処理した際の撮
像手段に画像を結像するフォーカシングレンズの絶対番
地Xを検知する検知手段と、信号処理手段から得られる
出力値f(ズ)と検知手段から得られる絶対番地Xとの
データを少なくとも2組用いてフォーカシングレンズの
合焦点予想位置Xを演算する演算手段とを具備したこと
を特徴とする。In order to achieve such an object, the present invention includes a signal processing means that outputs a signal related to the degree of focus from a video signal obtained from the image pickup means, and a signal processing means that outputs a signal related to the degree of focus from a video signal obtained from the image pickup means, and a method that combines an image into the image pickup means when the output of the signal processing means is processed. A detection means detects the absolute address X of the focusing lens to be imaged, and at least two sets of data of the output value f (Z) obtained from the signal processing means and the absolute address X obtained from the detection means are used to determine the in-focus point of the focusing lens. It is characterized by comprising a calculation means for calculating the predicted position X.
(作 用)
本発明では、撮像手段から得られる映像信号から焦点合
焦度に関連する信号を信号処理手段により出力する。同
時に、エンコーダのような検知手段により、上述の撮像
手段に画像を結像するフォーカシングレンズの絶対番地
(移動位置)Xを検知する。(Function) In the present invention, the signal processing means outputs a signal related to the degree of focus from the video signal obtained from the imaging means. At the same time, a detection means such as an encoder detects the absolute address (movement position) X of the focusing lens that forms an image on the above-mentioned imaging means.
さらに、上述の信号処理手段から得られる出力値fc、
、と検知手段から得られる絶対番地Xとのデータを少な
くとも2個(XL 、 f(x+)) 、 (L、、
f tiz))用いて、コンピュータユニットの如き演
算手段によりフォーカシングレンズの合焦点予想位置x
Oを算出する。Furthermore, the output value fc obtained from the above-mentioned signal processing means,
, and the absolute address X obtained from the detection means, at least two pieces (XL, f(x+)), (L,,
f tiz)), the expected in-focus position x of the focusing lens is calculated by a calculation means such as a computer unit.
Calculate O.
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の焦点検出装置の構成を示す
。本図において、10は記憶装置や演算機能を有するマ
イクロコンピュータ等からなる演算手段および検出手段
としてのコントロールユニット、11は撮像手段を構成
する撮影レンズ1のモータを駆動するモータ駆動回路で
ある。コントロールユニット10は信号処理手段として
の積分回路8から供給される焦点量(焦点状態を示す量
) ft1)とモータ駆動回路11のモータ駆動出力パ
ルスPを基に算出したフォーカシングレンズ位置とによ
り、第2図に示すような制御手順に従って合焦点予測量
およびフォーカシングレンズ移動量とを演算し、モータ
駆動回路11にモータ駆動用の制御信号を出力する。FIG. 1 shows the configuration of a focus detection device according to an embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 10 is a control unit as a calculation means and detection means comprising a storage device, a microcomputer having a calculation function, etc., and 11 is a motor drive circuit for driving the motor of the photographing lens 1 constituting the imaging means. The control unit 10 uses the focus amount (amount indicating the focus state) ft1) supplied from the integrating circuit 8 as a signal processing means and the focusing lens position calculated based on the motor drive output pulse P of the motor drive circuit 11. In accordance with the control procedure shown in FIG. 2, the predicted in-focus point amount and the focusing lens movement amount are calculated, and a control signal for driving the motor is output to the motor drive circuit 11.
モータ駆動回路11はコントロールユニット10の制御
信号に応じて図示しないモータを正又は逆方向に回転駆
動し、これにより撮影レンズ1のフォーカシングレンズ
を合焦点方向に穆勤する。その他の構成は、上述した第
3図に示す従来の自動焦点装置と同様なので、その詳細
な説明は省略する。The motor drive circuit 11 rotates a motor (not shown) in the forward or reverse direction in response to a control signal from the control unit 10, thereby moving the focusing lens of the photographic lens 1 toward the in-focus point. The rest of the configuration is similar to the conventional autofocus device shown in FIG. 3 described above, so detailed explanation thereof will be omitted.
コントロールユニット10は積分回路8の焦点状態を示
す出力(焦点i) f、x、を受は取ると同時に、モー
タ駆動回路11の出力パルスPにより撮影レンズ1内の
フォーカシングレンズの絶対番地Xをとりこみ、上述の
焦点状態を示す4fcf(工、と共にその番地(以下、
〕〕オーカシングレンズ位と称する)Xを内部メモリ(
図示せず)に記憶する。The control unit 10 receives and receives the output (focal point i) f, x indicating the focus state of the integrating circuit 8, and at the same time captures the absolute address X of the focusing lens in the photographic lens 1 using the output pulse P of the motor drive circuit 11. , the address (hereinafter referred to as
〕〕X is called an orcasing lens) in the internal memory (
(not shown).
上述の焦点状態を示す量f(工、はフォーカシングレン
ズ位置Xに対してGauss (ガウス)分布で近似で
き、合焦点のレンズ位置をxo とすれば、次式%式
%
但し、aはGauss分布の最大値を示す係数、bも係
数。The above-mentioned quantity f(cm) indicating the focus state can be approximated by a Gaussian distribution with respect to the focusing lens position A coefficient indicating the maximum value of , b is also a coefficient.
従って、異るフォーカシングレンズ位置の3点でのそれ
ぞれの焦点状態を示す量を各々(X+、ft)。Therefore, each quantity (X+, ft) represents the respective focus states at three points at different focusing lens positions.
(Xp、b) 、 (X3 、f3)とすれば、次式(
2) より合焦点のレンズ位置X、が求められる。If (Xp, b), (X3, f3), then the following formula (
2) The in-focus lens position X is determined.
X =
“)
上式(1)および上式(2)のアルゴリズムを実現した
フローチャートを第2図に示す。次に、第2図のフロー
チャートを参照して第1図のコントロールユニット10
の制御動作を説明する。なお、5t−5llは制御手順
のステップ番号を示し、コントロールユニット10の内
部プログラムメモリにあらかしめ格納されているものと
する。X = ") A flowchart that realizes the algorithms of the above equations (1) and (2) is shown in FIG. 2.Next, referring to the flowchart of FIG. 2, the control unit 10 of FIG.
The control operation will be explained. It is assumed that 5t-5ll indicates the step number of the control procedure and is preliminarily stored in the internal program memory of the control unit 10.
まず、自動焦点装置の動作開始時のフォーカシングレン
ズの位置x1及び焦点量f(:cmを内部メモリに入力
する(Sl)。次に撮影レンズ1内のフォーカシングレ
ンズをあらかじめ決められたピッチ量Smmだけ所定方
向に移動させ(Sl)、Slと同じようにレンズ位置×
ユ及び焦点量f、xユ、を内部メモリに入力する(S3
)。次いで、f(工5.とf(xユ、の大小比較を行な
い(S4)、f(工、、<f(Xユ)なら同一方向へさ
らにフォーカシングレンズをSmmだけ移動しくS5)
、f(工1)〉f(エユ、なら今までと逆方向へ2Sm
n+だけフォーカシングレンズを移動させ(S6)、5
IrlIJ位置の×3およびf (X3’を内部メモリ
に入力する(S7)。First, input the focusing lens position x1 and focal length f (: cm) into the internal memory at the start of operation of the automatic focusing device (Sl). Move it in the specified direction (Sl), and adjust the lens position x in the same way as Sl.
input the focal amount f, xyu, into the internal memory (S3
). Next, compare the magnitudes of f(F5. and f(xY) (S4), and if f(F), < f(XY), move the focusing lens further by Smm in the same direction (S5)
, f(work 1)〉f(eyu, then 2Sm in the opposite direction from before)
Move the focusing lens by n+ (S6), 5
Input ×3 and f (X3' at the IrlIJ position into the internal memory (S7).
次に上述の合焦点算出式(2) に先の51.S3およ
びS7で求めた3組の値(X+ 、ft ) 、 (X
q、fz) 、 (X3.f、y)を代入し、予想合焦
点Xσを求める(S8)。次に、撮影レンズ内のフォー
カシングレンズの現在位置x)が予想合焦点x0に対し
てどの程度ずれているかを次式(3)により判断する(
S9)。Next, the above-mentioned focusing point calculation formula (2) is applied to 51. The three sets of values obtained in S3 and S7 (X+, ft), (X
q, fz) and (X3.f, y) to find the expected focused point Xσ (S8). Next, it is determined by the following equation (3) how much the current position x of the focusing lens within the photographic lens deviates from the expected in-focus point x0 (
S9).
1X3−Xol>ε ・・・(3)但し、C
はあらかじめ定めた微小の不感帯幅の値である。1X3-Xol>ε...(3) However, C
is a value of a predetermined minute dead zone width.
S9でずれ量lX3−X、lが不感帯幅εより小さいと
判定した場合には、フォーカシングレンズが合指
焦点位置に到達したとみなし、モータ停止前あ
Iによりフォーカシングレンズを停止させる(sio)
。If it is determined in S9 that the deviation amount l
.
一方、S9でずれ量lX3−Llが不感帯幅をより大き
いと判定した場合には、フォーカシングレンズが合焦点
位置に達しない非合焦状態とみなし、(XL 、 f(
m))の値を(X L 、 fouJの値に置き換え、
(x3.fcxlNの値を(X:1.f、、、))値ニ
R* jh ;X、 タ後、フォーカシングレンズの移
動位置Xを次式(4)により演算してフォーカシングレ
ンズをこの位置まで移動し、この位置Xを新たに×3と
する(Sll)。再びS7に戻ってf(X))の測定を
行ない、先と同様に予想合焦点Xoを求め、1X1−X
ol<εとなるまでこの処理作業を繰り返す。On the other hand, if it is determined in S9 that the deviation amount l
m)) Replace the value of (XL, fouJ) with the value of (XL, fouJ),
After setting the value of (x3.fcxlN to (X:1.f,,,)) value dR* jh ; and set this position X to x3 (Sll). Returning to S7 again, measure f(X)), find the expected focal point Xo as before, and calculate 1X1-X
This process is repeated until ol<ε.
”: =XJ + Slgn (X、−X3) ・S
−、(4)さらに、上A焦点の予想と同時に
Gauss分布の最大値aを上式(1)を用いて、計算
により求めれば、第1図中の検波回路7内の増幅器のG
a1n (利得)をあらかじめ増幅器が飽和しない範囲
で常に使用することが可能となり、測距精度を高めるこ
とができる。さらに、フォーカシングレンズの現在位置
Xちと予想される合焦点X、どの差に応じてレンズBE
IIIJ量Xを何段階か可変にすることにより、合焦点
付近での測距精度をさらに向・上させることができる。”: =XJ + Slgn (X, -X3) ・S
-, (4) Furthermore, if the maximum value a of the Gaussian distribution is calculated using the above formula (1) at the same time as the prediction of the upper A focal point, the G of the amplifier in the detection circuit 7 in FIG.
It becomes possible to always use a1n (gain) in advance within a range in which the amplifier is not saturated, and distance measurement accuracy can be improved. Furthermore, depending on the difference between the current position of the focusing lens, the expected focal point
By making the IIIJ amount X variable in several steps, it is possible to further improve the distance measurement accuracy near the in-focus point.
上述の本実施例では、積分回路の出力を利用して焦点合
焦度に対応する信号を得ているが、末完もよい。In the above-mentioned embodiment, the output of the integrating circuit is used to obtain a signal corresponding to the degree of focus, but it is also possible to obtain the signal corresponding to the degree of focus.
また、本実施例では3組のデータによりガウス分布を用
いて演算することによりフォーカシングレンズの合焦点
予想位置を予測しているが、本発明はこれに限定されず
、例えばあらかじめ用意した実験値を基に設定した分布
曲線を用いて2組のデータにより合焦点予想位置を求め
ることもできる。Furthermore, in this embodiment, the predicted in-focus position of the focusing lens is predicted by calculation using Gaussian distribution using three sets of data, but the present invention is not limited to this, and for example, experimental values prepared in advance may be used. It is also possible to obtain the predicted position of the focused point from two sets of data using the distribution curve set as the basis.
以上説明したように、本発明によれば、フォーカシング
レンズの合焦点の位置を予測し、その合焦点の予測位置
に応じてフォーカシングレンズの移動を行うようにして
いるので、合焦精度を向上させることができ、かつモニ
タ画面等の撮影画面をより見やすくすることが可能とな
る効果が得られる。As described above, according to the present invention, the position of the in-focus point of the focusing lens is predicted and the focusing lens is moved according to the predicted position of the in-focus point, thereby improving focusing accuracy. It is possible to obtain the effect of making it possible to make the photographing screen such as the monitor screen easier to see.
第1図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、
第2図は第1図の実施例の制御動作を示すフローチャー
ト、
第3図は従来装置の回路構成を示すブロック図、
第4図はフォーカシングレンズの位置Xと焦点量f(、
、との関係を示す特性図である。
1・・・撮影レンズ(フォーカシングレンズを内蔵)、
2・・・撮像素子、
3・・・プリアンプ、
5・・・バンドパスフィルタ、
6・・・ゲート回路、
7・・・検波回路、
8・・・積分回路、
10・・・コントロールユニット、
11・・・モータ駆動回路。
賞坊イチC1→1nヱ警力1’l1mを斤、170−4
や−F第2図FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a flowchart showing the control operation of the embodiment of FIG. 1; FIG. 3 is a block diagram showing the circuit configuration of a conventional device; Figure 4 shows the position X of the focusing lens and the focal amount f(,
, is a characteristic diagram showing the relationship between . 1... Photographing lens (with built-in focusing lens), 2... Image pickup element, 3... Preamplifier, 5... Bandpass filter, 6... Gate circuit, 7... Detection circuit, 8. ...Integrator circuit, 10...Control unit, 11...Motor drive circuit. Shoboichi C1→1nヱKeiroku 1'l1m, 170-4
Ya-F Figure 2
Claims (1)
に関連する信号を出力する信号処理手段と、b)該信号
処理手段の出力を処理した際の前記撮像手段に画像を結
像するフォーカシングレンズの絶対番地xを検知する検
知手段と、 c)前記信号処理手段から得られる出力値f(x)と前
記検知手段から得られる絶対番地xとのデータを少なく
とも2組用いてフォーカシングレンズの合焦点予想位置
X_oを演算する演算手段とを具備したことを特徴とす
る焦点検出装置。[Scope of Claims] 1) a) signal processing means for outputting a signal related to the degree of focus from a video signal obtained from the imaging means; and b) the imaging means when the output of the signal processing means is processed. c) detecting means for detecting an absolute address x of a focusing lens that forms an image on the image; 1. A focus detection device comprising: calculation means for calculating an expected in-focus position X_o of a focusing lens.
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JP2554051B2 JP2554051B2 (en) | 1996-11-13 |
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ID=12759351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP61046869A Expired - Fee Related JP2554051B2 (en) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | Autofocus device |
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1986
- 1986-03-04 JP JP61046869A patent/JP2554051B2/en not_active Expired - Fee Related
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