WO1991002428A1 - Automatically focusing camera - Google Patents

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WO1991002428A1
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focus evaluation
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maximum
lens
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PCT/JP1990/000894
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Haruhiko Murata
Hirotsugu Murashima
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Sanyo Electric Co., Ltd
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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
    • H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

Definitions

  • the present invention relates to an autofocus camera such as an electronic still camera having an autofocus function.
  • the method of using the high frequency component of the video signal itself from the image sensor in the focus control device of the camera for the evaluation of the focus control is essentially free from the parallax, when the depth of field is shallow, and There are many excellent points, such as being able to focus accurately on the subject.
  • no special sensor for auto focus is required, and the mechanism is extremely simple.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-12510 discloses an example of the so-called hill-climbing autofocus method.
  • the gist of this conventional technique will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-12510
  • FIG. 7 is an overall circuit block diagram of the prior art.
  • an image formed by a focus lens (1) is converted into a video signal by an imaging circuit (4) including an imaging device, and a focus evaluation value is obtained.
  • the signal is input to the generator (5).
  • the focus evaluation value generating circuit (5) is configured as shown in FIG.
  • the vertical sync signal (VD) and horizontal sync signal (HD) separated from the video signal by the sync separation circuit (5a) are used as focus areas.
  • Input to gate control circuit (5b) to set sampling area-gate control circuit (5b) drives vertical sync signal (VD), horizontal sync signal (HD) and image sensor A rectangular sampling area is set at the center of the screen based on the fixed oscillator output, and a gate opening / closing signal that allows the passage of the luminance signal only in the range of this sampling cell is supplied to the gate circuit (5c). .
  • this integrator is an adder that adds the A./D conversion data to the latch data of the subsequent latch circuit, latches the added value, and resets the value for each field.
  • a so-called digital integrator consisting of latch circuits that are activated, and the sum of all AZD conversion data for one field period is output as the focus evaluation value. Therefore, the focus evaluation value generation circuit is located in the focus area. Then, the high-frequency component is digitally integrated over one field period, and this integrated value is output as the focus evaluation value of the current field.
  • FIG. 7 will be described with reference to the flowchart. Immediately after the autofocus operation starts, the initial focus evaluation value is held in the maximum value memory (6) and the initial value memory (7) (S.
  • the focus motor control circuit (10) returns to the lens (1).
  • the focus motor (focus control means) (3) that moves the) in the optical axis direction is determined in advance. (2) and monitor the output of the second comparator (.9):
  • the second comparator (9) stores the focus evaluation value and the initial value memory after driving the focus motor (7) And outputs the magnitude of the comparison.
  • the focus motor control circuit (10) rotates the focus motor (3) in the first direction until the second comparator (9) outputs a large or small output, and the current focus evaluation value is smaller than the initial evaluation value. However, if the output is larger than the preset fluctuation range, the rotation direction is kept as it is (S5), and the current evaluation value is compared with the initial fluctuation value. If the output is smaller than that, the rotation direction of the focus motor (3) is reversed (S4), and the output of the first comparator (8) is monitored (S).
  • the first comparator (8) compares the current maximum focus evaluation value held in the maximum value memory (6) with the current focus evaluation value, and the current focus evaluation value is stored in the maximum value memory (6).
  • the first comparison mode outputs two comparison signals (P i) and (P 2) that are larger than the content of the first mode (first mode), and are reduced to a predetermined first threshold or more (second mode).
  • the maximum value memory (6) is updated based on the output of the first comparator (8) if the current focus evaluation value is larger than the maximum value memory (6). (S?), And always keeps the maximum value of the focus evaluation value up to the present (S?).
  • (13) is a position memory that receives a focus ring position signal indicating the position of the focus ring (2) that supports the lens (1) and stores the focus ring position.
  • the position memory is similar to the maximum value memory (6). 1 Based on the output of the comparator (8), it is updated so that the focusing position when the maximum evaluation value is reached is always maintained.
  • the focus ring (2) is rotated by the focus motor (3), and the focus ring (2) is rotated according to this rotation.
  • the lens (1) moves back and forth in the optical axis direction.
  • the focus ring position signal is output by a potentiometer that detects the focus ring position.
  • the amount of rotation of this motor in the direction of the near point and the point ⁇ is defined as a positive and negative step amount, and can be expressed by a focus ring or a step amount of the focus motor.
  • the focus motor control circuit (10) monitors the output of the first comparator (8) while rotating the focus motor (3) in the direction determined based on the output of the second comparator (9), and In order to prevent malfunction due to noise of the first comparator (8), the current evaluation value at the output of the first comparator (8) is smaller than the predetermined first ⁇ ⁇ value (A y) compared to the maximum evaluation value.
  • second mode (reached Q of FIG. 10) which is being indicated at the same time focus motor (3) is reversed (S 8). After this reverse rotation, the contents of the motor position memory (13) and the current focus ring position signal are compared in the third comparator (14) (S, control is performed so that the focus motor (3) is rotated until they match.
  • the focusing operation is performed while always moving the focus ring by a very small amount (every one field) until the close range of the focusable range of the lens reaches infinity. It takes 2 seconds to move the focus lens from the close range to infinity.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and detects an autofocus operation by detecting a high-frequency component level of an imaged video signal obtained from an image sensor as a focus evaluation value at predetermined intervals.
  • the first search means for moving the focus lens between infinity and the closest point of the subject distance in relatively coarse steps to obtain a focus value for each step in the autofocus camera. After moving the focus lens to near the object distance corresponding to the first maximum focus evaluation value obtained by the first search means, further moving the focus lens near the object distance
  • the apparatus is provided with second search means for moving in small steps and obtaining a second maximum focus evaluation value from the focus evaluation value for each small step.
  • Another feature of the present invention is an autofocus camera that performs an autofocus operation by detecting a high-frequency component level of an imaged video signal obtained from an image sensor as a focus evaluation value every predetermined period. Then, the focus lens is moved between infinity and the closest point of the object distance in relatively coarse steps, and the focus value of each step is adjusted. Interpolating between a search means for obtaining, a first maximum focus evaluation value obtained by the search means, and focus evaluation values adjacent to and adjacent to the first maximum focus evaluation value to generate an interpolated focus evaluation value Interpolating means, and focus evaluation value determining means for determining a second maximum focus evaluation value from the interpolated focus evaluation value obtained by the interpolating means. When the shutter button is pressed, it can be performed in a very short time (for example, 0.5 seconds) until the shooting including the autofocusing operation is completed.
  • FIG. 1 is a main block diagram showing a first embodiment of the autofocus camera of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart showing the autofocus operation
  • FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining a focusing operation according to the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram of a main part showing a second embodiment of the autofocus camera of the present invention
  • FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining a focusing operation according to the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram of a main part of a conventional auto focus camera
  • FIG. 8 is a main part thereof.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a conventional autofocus operation
  • FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a conventional focusing operation.
  • FIG. 1 is a block diagram of a main part of a first embodiment of an electronic still camera having an autofocus function, and the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • the autofocus lens (1) requires 2 seconds to perform the conventional operation from the closest point to the point at infinity of the focusable range of the lens.-In that case, the video signal of 120 fields can be obtained in 2 seconds. Since the focus evaluation value can be obtained, the focus evaluation value can also be obtained in 120 steps. Therefore, the focus accuracy of the focus lens (1) is 1Z120 from a close distance of the focusable range of the lens to infinity. Can be considered
  • FIG. 1 will be described with reference to the operation flowchart of FIG. 2 and the characteristic diagram of FIG.
  • the focus ring (2) is moved to the point at infinity before the auto focus operation starts (S: When the auto focus operation starts, the focus ring is obtained immediately after the start).
  • the first focus evaluation value obtained is held in the maximum value memory (100) (S2), and then the focus motor control circuit (104) drives the focus motor (3) and moves the focus ring (2) in the direction of the close distance. 1 0 times the speed of the upper Symbol conventional operation towards, i.e. rotated at 0. 2 seconds (S 3). this result, 0.
  • the maximum evaluation value is held (S.
  • the position memory (102) is a position memory for storing a focus ring position [or a motor position] in response to a focus ring position signal [or a motor position signal] indicating a position to the focus ring (2) [or a focus motor (3)].
  • the position memory (102) includes a first position memory (102a), a second position memory (102b), and a third position memory (102c), and the first position memory (102a) has a maximum value memory (100
  • the focus ring position data [or motor position data] at the time when the focus evaluation value reaches the maximum value is updated based on the output of the first comparator (101) as in the case of).
  • the second position memory (102b) always stores the focus ring position data (dot in Fig.
  • the focus motor control circuit (104) reversely rotates the focus motor (3) at high speed in accordance with the contents of the data stored in the third position memory (102c) (SO, thereby moving the focus ring (2) to the above position).
  • Focus evaluation value at the point ⁇ ) is stored in the maximum value memory (100) (S i.) C
  • a low speed [1Z120 as before] The focus ring is rotated with the accuracy (every field) of the focus ring, which is described below:
  • the focus motor (3) is rotated at a low speed in the direction of infinity (S [1 in Fig. 3). Status], monitor the output of the first comparator (101).
  • the first comparator (101) compares the current focus evaluation value with the maximum focus evaluation value stored so far in the maximum value memory (100 bits), and stores the current focus evaluation value in the maximum value memory (100). contents greater than the (first mode), and outputs a comparison signal of two types of the first threshold value a y was rough or set beforehand decreased to (see FIG. 3) or more (second mode) (S 12
  • the maximum value memory (100) is updated based on the output of the first comparator (101) if the current evaluation value is larger than the content of the maximum value memory (100), The maximum value of the focus evaluation value up to the present is always held (S
  • the first position memory (102a) always stores focus focusing position data when the focus evaluation value reaches the maximum value based on the output of the first comparator (101). Updated to keep (S! 3).
  • the focus motor control circuit (104) monitors the output of the first comparator (101), and based on the output of the first comparator (101), the current focus evaluation value is the maximum focus evaluation value.
  • the focus motor (3) is reversed (S1 *) [State 3 in Fig. 3]. After this reverse rotation, the contents of the first position memory (102a) and the current motor position are compared by the second comparator (103) (S is). —The focus motor (3) is rotated at a low speed until it matches.
  • the maximum value memory (100), the first comparator (101), the position memory (102), the second comparator (103), and the focus motor control circuit (104) in FIG. 1 are a one-chip microcomputer.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a part of an electronic still camera according to a second embodiment of the present invention, which is connected to an auto focus
  • FIG. 5 is an operation flow chart thereof
  • FIG. 6 explains a focusing operation.
  • FIG. 4 will be described with reference to the operation flowchart of FIG. 5 and the characteristic diagram of FIG.
  • the first obtained focus evaluation value is the second memory (10 Ob) of the maximum value memory (100) having the first, second, third, and fourth memories (100a) (100b) (100c) (100d).
  • the focus motor control circuit (107) drives the focus motor (3) and moves the focus ring (2) from the point at infinity to the point closest to the point at 10 times the speed of the conventional operation. That is, rotate in 0-2 seconds (S. As a result, a video signal of 12 fields can be obtained in 0.2 seconds, so that the focus evaluation value can be obtained for 12 steps as shown in Fig.
  • the comparator (102) compares the maximum focus evaluation value so far held in the second memory (100b) with the current focus evaluation value (S, the current focus evaluation value is stored in the second memory (100b)). When the output of the second comparator (102) is present in the second memory (100b), the value of the second memory (100b) is stored in the first memory.
  • next step (S.) of the focus motor (3) is performed in the next step.
  • the focus evaluation value obtained in this step is smaller than the value in the second memory (100b) when the focus evaluation value obtained in this step is smaller than the value in the second memory (100b). (100 is held in the (S 12).
  • the memory is updated based on the output of the first comparator (102) so that the focus lens position data when the focus evaluation value reaches the maximum value is always retained:
  • the first position memory (10 la) is a memory that is updated so as to always hold the focus ring position one stezza before the focus ring position data when the focus evaluation value reaches the maximum value
  • the third position memory ( 101c) is a memory that is updated so as to always maintain the focus ring position one step after the focus ring position data when the focus evaluation value reaches the maximum value
  • Fourth position memory (101d) has the maximum focus evaluation value. This is a memory that is updated so as to always hold the focus ring position two steps after the focus ring position data when the value reaches the value.
  • first, third, and fourth position memories (101 &) (101 ⁇ ( 101 corresponds to the first, third, and fourth memories (100a), (100c), and (100d) of the maximum memory (100) Details of the first to fourth position memories (101aO to (101d))
  • the important work is the flow chart of Fig. 5. Of (S 5) (S (S 9) (S 12) is also understood from the so - performed from an infinite point of the focusing range of the above-described operation of the lens ( ⁇ ) to Itaru near point (S: that By pressing the shutter button
  • the maximum value of the 12-point focus evaluation value and the focus evaluation value in the vicinity can be stored in the maximum value memory (100).
  • FIG. 6 shows the values stored in the maximum value notes.
  • Li (100) and the position memory (101) in as this y a first memory (100a), y b the second memory (100b), y to the third memory (100c;), y4 to the fourth memory (100d), and X to the first memory (101a), xb to the second memory (100c). 101b), X.
  • the focus evaluation the interpolation formula for calculating the focus evaluation value] focus evaluation value at each point when the divided focusing ring position of X a and X d between (i.e. focus lenses position) 3 0 step
  • the value is calculated by a value interpolation calculation circuit (103) (S ").
  • This interpolation calculation circuit (103) is, for example, a scientific and technological calculation by '-C".
  • Lagrangian interpolation or sparse interpolation described in 5 is composed of hardware.
  • the interpolation results from the interpolation circuit (103) are sequentially output, and the first interpolation result output is held in the interpolation maximum value memory (104y) of the interpolation value memory (104).
  • the second comparator (105) compares the value of the largest interpolation result so far stored in the interpolation maximum value memory (104y) with the value of the interpolation result sequentially output from the focus evaluation value interpolation circuit (103). If the current focus evaluation value is output to be larger than the value of the interpolation maximum value memory (l (Uy)), the value of the interpolation maximum value memory (104y) is updated, and the interpolation maximum value memory (104y) is updated. Holds the maximum value of the interpolation result up to now, and at the same time, the focus lens position at that time is stored in the interpolation position memory (10).
  • Nara maximum focus point evaluation value can be obtained the maximum focus evaluation value by the same manner as described above comparison operation between the X * and X b 1 0 Sutetsu ⁇ divided and because always present between X b and X ', -
  • the focus motor control circuit (107) rotates the focus ring (2) at a high speed from the closest point to the point at infinity (S accordingly, the interpolation position memory).
  • the focus motor control circuit (107) functions so as to stop (3) (S: At this time, the focus motor control circuit (107) simultaneously outputs a lens stop signal (LS).
  • the focus is indicated as x-, and the maximum focus evaluation value at that time is y.
  • the interpolation value memory (104) and the focus motor control circuit (107) are a one-chip microcomputer.
  • the forcing sling is moved to the point at infinity and then to the closest point before the auto focus operation starts.
  • the focus ring may be moved to the closest point and then to the point at infinity before moving the focus ring to the point at infinity or the closest point before the autofocus operation starts.
  • the focus ring may be moved so as to search for the first maximum focus evaluation value from the infinity point to the closest point, and the initial position of the focus ring is not limited.
  • the autofocus camera of the present invention can obtain a highly accurate in-focus state in a short time, and is particularly suitable when used as an electronic still camera.

Landscapes

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

Description

明 細
発明の名称
オートフォーカスカメラ 発明の関連する分野
本発明は、 オートフォーカス機能を備えた電子スチルカメラ等の オートフォ一カスカメラに閧する。 背景技術
カメラの才ー卜フォーカス装置において撮像素子からの映像信号 自体の高域成分を焦点制御の評価に用いる方法は、 本質的にパラ ラックスが存在せず、 また被写界深度が浅い場合や遠方の被写体に 対しても、 精度良く焦点を合わせられる等の優れた点が多い。 しか も、 オー トフオーカス用の特別なセンサも不要で、 機構的にも極め て簡単である
特開昭 6 3— 1 2 5 9 1 0号公報（G 0 2 Β 7 1 1 )には、 前述 の所謂山登りオートフォーカス方式の一例が開示されている。 ここ で、 この従来技術について、 第 7図及び第 8図を用いてその骨子を 説明する。
第 7図は従来技術の全体の回路プロック図であり、 この図におい て、 フォーカスレンズ（ 1 )によって結像した画像は、 撮像素子を含 む撮像回路（4 )によって映像信号となり、 焦点評価値発生回路（5 ) に入力される。 焦点評価値発生回路（5 )は第 8図に示すように構成 される。 映像信号より同期分離回路（5 a )によって分離された垂直 同期信号（V D )、 水平同期信号（H D )はフォーカスエリアと しての サンプリングェリアを設定するためにゲ一ト制御回路（5 b )に入力 される - ゲ一ト制御回路（5 b )では垂直同期信号（V D )、水平同期 信号（H D )及び撮像素子を駆動する固定の発振器出力に基づいて、 画面中央部分に長方形のサンプリングエリアを設定し、 このサンブ リングェリァの範囲のみの輝度信号の通過を許容するゲー卜開閉信 号をゲート回路（5 c )に供袷する。
ゲ一ト回路（5 c )によってフォーカスエリアの範囲内に対応する 輝度信号のみが、 高域通過フィルター（H. P. F )(5 d)を通過して 高域成分のみが分離され、 次段の検波回路（5 e )で振幅検波され る： この検波出力は A/D変換回路（5 f )において所定のサンプリ ング周期でディジタル値に変換されて、 順次積算器（5 g )に入力さ れる。
こ-の積算器（5 g )は、 具体的には A./D変換データと後段のラッ チ回路のラッチデータと加算する加算器と、 この加算値をラッチ し、 1 フ ィールド毎にリセッ トされるラッチ回路から成る所謂ディ ジタル積分器であり、 1 フ ィールド期間についての全 A ZD変換 データの和が焦点評価値として出力される - 従って、 焦点評価値発 生回路はフォ一カスェリァ内での輝度信号を時分割的に抜き取り、 更にこの高域成分を 1 フィールド期間にわたってディジタル積分 し、 この積分値を現フィールドの焦点評価値と して出力することに なる - 次に第 9図のフローチヤ一卜を参照しつつ第 7図の動作説明 を行なう。 オートフォーカス動作開始直後に、 最初の焦点評価値は 最大値メモ リ （6 )と初期値メモ リ （7 )に保持される（S 。 その 後、 フオーカスモータ制御回路（10)はレンズ（1 )を光軸方向に進退 させるフォーカスモータ（フォーカス制御手段）（3 )を予め決められ た方向に回転させ（ S 2 )、. 第 2比較器（.9 )出力を監視する： 第 2比 較器（ 9 )はフ オーカスモータ駆動後の焦点評価値と初期値メモ リ ( 7 )に保持されている初期評価値を比較しその大小を出力する。
フォーカスモータ制御回路（10)は、 第 2比較器（9 )が大または小 という出力を発するまで最初の方向にフォーカスモータ（3 )を回転 せしめ、 現在の焦点評価値が初期の評価値よりも、 予め設定された 変動幅よ りも大であるという出力がなされた場合には、 そのままの 回転方向を保持し（S 5 )、 現在の評価値が初期評価値に比べて、 上 記変動幅よ りも小てあるという出力がなされた場合にはフォーカス モータ（3 )の回転方向を逆にして（S 4 )、 第 1比較器（8 )の出力を 監視する（S 。
第 1比較器（8 )は最大値メモリ（6 )に保持されている今までの最 大の焦点評価値と現在の焦点評価値を比較し、 現在の焦点評価値が 最大値メモリ（6 )の内容に比べて大きい（第 1 モード）、 予め設定し た第 1の閾値以上に減少した（第 2モード）の 2通りの比較信号（ P i ) ( P 2 )を出力する。 ここで最大値メモ リ （ 6 )は、 第 1比較器 ( 8 )の出力に基づいて、 現在の焦点評価値が最大値メモリ（6 )の内 容ょ りも大きい場合にはその値が更新され（S？)、 常に現在までの 焦点評価値の最大値が保持される（S 。
( 13 )はレンズ（ 1 )を支持するフォーカスリング（2 )の位置を指示 するフォーカスリング位置信号を受けて、 フォーカスリング位置を 記憶する位置メモリであり、 最大値メモリ（6 )と同様に第 1比較器 ( 8 )の出力に基づいて、 最大評価値となった場合のフオーカスリン グ位置を常時保持するように更新される。 ここで、 フォーカスリン グ（2 )はフォーカスモータ（3 )により回転し、 この回転に応じてレ ンズ（ 1 )が光軸方向に進退するこ とは周知の技術である - 尚、 フォーカスリング位置信号はフォーカスリング位置を検出するポテ ンシ ョメータにて出力されるが、 フォーカスモータ（3 )をステップ ビングモータと し、 このモータの近点及び∞点方向への回転量を正 及び負のステップ量と し、 フォーカスリングあるいはフォーカス モータのステツプ量にて表現することも可能である。
フオーカスモータ制御回路（10)は、 第 2比較器（9 )出力に基づい て決定された方向にフォーカスモータ（3 )を回転させながら、 第 1 比較器（8 )出力を監視し、 評価値の雑音による誤動作を防止するた めに、 第 1比較器（8 )出力にて現在の評価値が最大評価値に比して 上記予め設定された第 1の閡値（A y )より小さいという第 2モード が指示される（第 10図の Qに達する）と同時にフォーカスモータ（3 ) は逆転される（S 8 )。 この逆転後、 モータ位置メモリ （13 )の內容 と、 現在のフォーカスリング位置信号とが第 3比較器（ 14)にて比較 され（S 、一致するまでフォーカスモータ（3 )を回転せしめるよう に制御し（S 1 (> )、 一致したとき、 即ちフォーカスリング（2 )が焦点 評価値が最大となる位置（P )に戻ったときにフォーカスモータ（3 ) を停止させる（S n )ようにフォーカスモータ制御回路（10)は機能す る。 同時にフォーカスモータ制御回路（10)はレンズ停止信号（L S ) を出力する：
このように従来のォートフォーカス動作は、 レンズの合焦可能範 囲の至近距離が無限遠までの間において、 常に微少量（ 1 フィール ド毎）フォーカスリングを動かしながら合焦動作を行なうものであ り、 上記至近距離から無限遠までフォーカスレンズを移動せしめる のに 2秒要するが、 この程度の時間であれば動画の撮影を主たる目 o一 的とするビデオカメラで.は何ら問題はない- しかしながら、 一般に電子スチルカメラでは、 一瞬の間における 被写体の画像を静止画と して取り込むものであり、 シャツタボタン を押してからオートフォーカス動作が完了するまで 2秒もかかる上 記従来方式では、 撮影者はレリーズタイムラグを感じて、 非常に使 いづらいばかりでなく、 シャ ツターチヤンスを逃がす虞れがあり、 実用的ではない。 発明の開示
本発明は.. 上記の点に鑑みなされたものであり、 撮像素子から得 られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評価値と して所定期間 毎に検出することによ りオートフォーカス動作を行なうようにした オー トフォーカスカメラにおいて、 フオーカスレンズを被写体距離 の無限遠と至近点との間で、 比較的粗いステップで移動せしめ、 こ の各ステツプ毎の焦点価値を得る第 1のサーチ手段と、 前記第 1の サーチ手段によって得られる第 1の最大焦点評価値に対応する被写 体距離の近傍まで前記フォーカスレンズを移動せしめた後、 更に前 記フ ォーカスレンズを前記被写体距離の近傍において微少ステップ で移動せしめ、 この各微少ステップ毎の焦点評価値から第 2の最大 焦点評価値を得る第 2のサーチ手段とを備えた構成と した。
本発明の他の特徴は撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成 分レベルを焦点評価値と して所定期間毎に検出することによりォー 卜フオーカス動作を行なうようにしたオートフォーカスカメラにお いて、 フオーカスレンズを被写体距離の無限遠と至近点との間で、 比較的粗ぃステツプで移動せしめ、 この各ステッァ毎の焦点価値を 得るサーチ手段と、 前記サーチ手段によって得られる第丄の最大焦 点評価値と、 該第 1の最大焦点評価値の近傍に在り互いに隣接する 焦点評価値間を補間し、 補間焦点評価値を生成する補間手段と、 前 記補間手段によって得られた補間焦点評価値から第 2の最大焦点評 価値を判定する焦点評価値判定手段とを備えた構成としたことにあ る - これによ り、 シャツタボタンが押されるとオートフォーカスの合 焦動作を含め撮影が完了するまで、 極めて短時間（例えば 0. 5秒間） で行なうことができる。
以下に本発明の好ましい実施例について説明する。
I 面の簡単な説明
第 1図は本発明のォー卜フォーカスカメラの第 1の実施例を示す 要部ブロック図、 第 2図はそのオートフォーカス動作を説明するた めのフローチヤ一トを示す図、 第 3図は本発明による合焦動作を説 明するための特性図、 第 4図は本発明のオートフォーカスカメラの 第 2の実施例を示す要部プロック図、 第 5図はその才ートフオーカ ス動作を説明するためのフローチャートを示す図、 第 6図は本発明 による合焦動作を説明するための特性図、 第 7図は従来のォー 卜 フオーカスカメラの要部プロック図、 第 8図はその要部の詳細を示 すブロック図、 第 9図は従来のオートフォーカス動作を説明するた めのフローチャートを示す図、 第 10図は従来の合焦動作を説明する ための特性図である。 発明を実施するための最良の形態 第 1実施例 . '
第 1図はオートフォーカス機能を備えた電子スチルカメラの第 1 実施例の要部プロック図を示しており、 第 7図と同一部分には同一 符号を付しその説明は省略する。 尚、 オートフォーカスレンズ（ 1 ) はレンズの合焦可能範囲の至近距離点から無限遠点まで従来動作を させると 2秒間要するものとする - そうすると、 2秒間で 1 2 0 フ ィールドの映像信号を得ることができるので、 焦点評価値も 1 2 0ステップ得ることができ、 従ってフォーカスレンズ（ 1 )の合焦精 度はレンズの合焦可能範囲の至近距離から無限遠までの 1Z 120であ ると考えることができる
以下、 第 2図の動作フローチャート及び第 3図の特性図を参照し つつ第 1図の動作を説明する。
まず、 カメラ（C a )がオートフォーカスモードになると、 オート フオーカス動作の開始前にフォーカスリング（2 )を無限遠点に移動 させる（S : オートフォーカス動作が開始されると、 その開始直 後に得られる最初の焦点評価値が最大値メモリ（100 )に保持され（S 2 )、 その後フォーカスモータ制御回路（104 )はフォーカスモー タ ( 3 )を駆動し、 フォーカスリング（2 )を至近距離の方向に向って上 記従来動作の 1 0倍の速度、 すなわち 0 . 2秒で回転させる（S 3 )。 この結果、 0 . 2秒間で 1 2フ ィールドの映像信号を得ることがで きるので焦点評価値も 1 2ステップ分得られることになる - 上記 フォーカスリング（2 )の回転に伴なつて、 第 1比較器 U 01 )は最大 値メモリ（100 )に保持されている今までの最大の焦点評価値と現在 の焦点評価値を比較し（S )、 現在の焦点評価値が最大値メモリ（10 0)の内容に比べて大きいとき信号を出力する - ここで最大値メモリ (100)は、 第 1比較器（101)の出力に基づいて、 現在の評価値が最大 値メモリ（1G0)の内容よ りも大きい場合にはその値が更新され、 常 に現在までの焦点評価値の最大値が保持される（S 。
(102)はフォーカスリング（2 ) [またはフォーカスモータ（ 3 )〕 に位置を指示するフォーカスリング位置信号 [またはモータ位置信 号] を受けてフォーカスリング位置 [またはモータ位置] を記憶す る位置メモリであり、 この位置メモリ（102)は第 1位置メモリ（102 a)、 第 2位置メモリ（102b)、 第 3位置メモリ（102c)から成り、 第 1 位置メモリ（102a)は最大値メモリ（100)と同様に第 1比較器（101)の 出力に基づいて焦点評価値が最大値となったときのフォーカスリン グ位置デーダ [またはモータ位置データ ] を常時保持するように更 新される。 また、 第 2位置メモリ（102b)は焦点評価値が最大値と なったときのフォーカスリング位置データ [またはモータ位置デー タ ] の 1 ステップ前のフォーカスリング位置データ（第 3図 ®点）を 常時保持するようにデータが更新され、 第 3位置メモリ（102c)は焦 点評価値が最大値となったときのフォーカスリング位置データ [ま たはモータ位置データ ] の 1 ステップ後のフォーカスリング位置 データ（第 3図 点）を常時保持するようにデータが更新される。 以上のサーチ動作をレンズの合焦可能範囲の無限遠から至近距離 まで行なう（S 6)ことにより、 疑似最大焦点評価値（第 1の最大焦点 評価値） [第 3図③点における評価値] が見つけ出され、 この結果 シャッタボタンが押されてから 0.2秒で焦点評価値の真の最大値 (第 2の最大焦点評価値） [第 3図 ί。点における評価値] が被写体 距離のどの付近にあるか、 すなわち被写体がおよそどれくらいの距 離に存在するかを知ることができる訳である： 次にフオーカスモータ制御回路（104)は第 3位置メモリ（102c)に 記憶された前記データの内容に従ってフォーカスモータ（ 3 )を高速 で逆回転させ（S O、 これによりフォーカスリング（2 )を上記サー チで得られた第 1の最大焦点評価値の 1 ステップ前の位置（第 3図 c点）に瞬時に移動せしめる動作を行ない（S (S 9)、 そのときの 最初の焦点評価値（第 3図 ©点における焦点評価値）は最大値メモリ (100)に保持される（S i。）c この後、 第 2の最大焦点評価値をサー チすべく、 低速 [従来と同様の 1Z120の精度（ 1フ ィールド毎）] で フォーカスリングを回転せしめる動作に移行するが、 これについて 以下述べる。 まずフォーカスモータ（3 )を無限遠の方向に低速回転 させ（S [第 3図の①の状態] 、 第 1比較器（101)の出力を監視 する。
第 1比較器（101)は最大値メモリ（100パこ保持されている今までの 最大の焦点評価値と現在の焦点評価値を比較し、 現在の焦点評価値 が最大値メモリ（100)の内容に比べて大きい（第 1モード）、 あらか じめ設定した第 1 の閾値 A y (第 3図参照）以上に減少した（第 2 モード）の 2通りの比較信号を出力する（S 12)。ここで最大値メモリ (100)は、 第 1比較器（101)の出力に基づいて、 現在の評価値が最大 値メモリ（100)の内容よりも大きい場合にはその値が更新され、 常 に現在までの焦点評価値の最大値が保持される（S
第 1位置メモリ（102a)は、 最大値メモリ（100)と同様に第 1比較 器（101)の出力に基づいて、 焦点評価値が最大値となった時のフ ォ 一カスリング位置データを常時保持するように更新される（S！ 3)。
フォーカスモータ制御回路（104)は第 1比較器（101)の出力を監視 し、 第 1比較器（101)出力にて現在の焦点評価値が最大焦点評価値 よ り小さい [第 3図の②の状態] という第 2モードが指示されると フォーカスモータ（3 )を逆転する（S 1*) [第 3図の③の状態] 。 こ の逆転後、 第 1 位置メモリ（102a)の内容と、 現在のモータ位置とが 第 2比較器（103)にて比較され（S is). —致するまでフオーカス モータ（3 )を低速回転せしめるよう制御し（S 16)、 一致したときに フォーカスリング（2)が焦点評価値の極大点に戻ったと してフォー カスモータ（3 )を停止させる（S ように、 フオーカスモータ制御 回路（104)は機能する。 同時にフオーカスモータ制御回路（104)はレ ンズ停止信号（L S )を出力する [第 3図の④の状態] - 以上のような動作により、 高精度且つ高速オートフォーカス動作 を行なわせしめることが可能となる。
更に、 第 1図における最大値メモリ（100)、 第 1比較器（101〕、 位 置メモリ （102)、 第 2比較器（103)、 フォーカスモータ制御回路（ 10 4)は 1 チップのマイクロコンピュータにて構成できる - 第 2実施例
第 4図は本発明の第 2の実施例に係る電子スチルカメラのォート フオーカスに鬨連する部分を示すブロック図、 第 5図はその動作フ ローチャート、 第 6図は合焦動作を説明する図を示している。 尚、 オートフォーカスレンズ（ 1 )は、 第 1の実施例と同様レンズの合焦 可能範囲の至近距離点から無限遠点まで従来動作をさせると 2秒間 要するものとする。 そうすると、 2秒間で 1 20フ ィールドの映像 信号を得ることができるので焦点評価値も 1 20ステップ得ること ができ、 従ってフオーカスレンズ（ 1 )の合焦精度はレンズの合焦可 能範囲の至近距離から無限遠までの 1 120である， 以下、 第 5図の動作フローチヤ一ト及び第 6図の特性図を参照し つつ第 4図の動作を説明する
まず、 カメラがオートフォーカスモードになると、 オートフォー カス動作の開始前にフォーカスリング（2 )を無限遠点に移動させて おく （S :)c オートフォーカス動作が開始されると、 その開始直後 に得られる最初の'焦点評価値が、 第 1 、 2、 3、 4メモリ（100a)(l 00b) (100c) (lOOd)を有する最大値メモリ（100)の内の第 2メモリ（10 Ob)に保持され（S 、 その後フォーカスモータ制御回路（107)は フォーカスモータ（3 )を駆動し、 フォーカスリング（2 )を無限遠点 から至近点の方向に向って上記従来動作の 1 0倍の速度、 すなわち 0 - 2秒間で回転させる（S 。 この結果、 0.2秒間で 1 2フ ィ ー ル ドの映像信号を得ることができるので、 第 6図のように焦点評価 値も 1 2ステップ分得られることになる - 上記フォーカスリング ( 2 )の回転に伴って、 第 1比較器（102)は第 2メモリ（100b)に保持 されている今までの最大の焦点評価値と現在の焦点評価値を比較し (S 、 現在の焦点評価値が第 2メモリ（100b)の内容に比べて大き いとき信号を出力する。 ここで第 2メモリ（100b)には第 1比較器（1 02)の出力があると、 この第 2メモリ（100b)の値を第 1メモリ（100 a)に移し（S 、 第 2メモリ（100b)の値が更新され（S 、 この第 2 メモ リ （100b)には常に現在までの焦点評価値の最大値が保持され る： フォーカスモータ（3 )の引続く回転（S によ り次のステツァ で再び第 1比較器（102)で比較され（S 8)、このステツプで得られる 焦点評価値が第 2メモリ（100b)の値に比べて小さいとき、 その焦点 評価値が第 3メモリ（100c)に保持される（S 9)。
更にフォーカスモータ（3 )の引続く回転（S 。）により次のステツ ァで再び第 1比較器（102)で比較され（S n). このステップで得ら れる焦点評価値が第 2メモリ（100b)の値に比べて小さいとき、 その 焦点評価値が第 4メモリ（100 に保持される（S 12)。
(101)は第 1 、 第 2、 第 3、 第 4位置メモリ（101a)(101b)(101c) (101d)を有する位置メモリであって、 第 2位置メモリ（101b)は第 2 メモ リ（100b)と同様に第 1比較器（102)の出力に基づいて焦点評価 値が最大値となったときのフォーカスレンズ位置データを常時保持 するように更新されるメモリである：
第 1 位置メモ リ （10 la)は焦点評価値が最大値となったとき の フォーカスリング位置データの 1ステツァ前のフォーカスリング位 置を常時保持するように更新されるメモリ、 第 3位置メモリ（101c) は焦点評価値が最大値となったときのフォーカスリング位置データ の 1 ステップ後のフォーカスリング位置を常時保持するように更新 されるメモリ、 第 4位置メモリ（101d)は焦点評価値が最大値となつ たときのフォーカスリング位置データの 2ステツプ後のフオーカス リ ング位置を常時保持するように更新されるメモリであり、 これら 第 1 、 第 3、 第 4位置メモリ（101&)(101^(101 は最大メモリ（ 10 0)の第 1 、 第 3、 第 4メモリ（100a)(100c)(100d)に対応している。 これら、 第 1〜第 4位置メモリ（101aO〜（101d)の詳細な働らきは第 5図のフローチャー トの（S 5)(S (S 9)(S 12)からも理解され よう - 以上のような動作をレンズの合焦可能範囲の無限遠点（∞)から至 近点まで行なう（S： ことにより、 シャッタボタンが押されてから
0. 2秒間で、 1 2ボイントの焦点評価値の中での最大値とその近 傍の焦点評価値を最大値メモリ（100)内に保持することができる 第 6図ではこのようにして最大値メモ.リ（100)及び位置メモリ（101) 内に記憶される値を示しており、 y aは第 1メモリ（100a)、 y bは第 2メモ リ （100b)、 y ま第 3メモリ（100c；)、 y 4ま第 4メモリ（ 100d) の値にそれぞれ対応し、 また、 X ま第 1位置メモリ（101a)、 x bは 第 2位置メモリ（101b)、 X。は第 3位置メモリ（101c)、 は第 4位 置メモ リ （101d)の値にそれぞれ対応する。
この次に、 X aと X dのフォーカスリング位置（即ちフォーカスレ ンズ位置）間を 3 0ステツプに分割したときの各点の焦点評価値 [焦点評価値を求めるための補間式] を焦点評価値補間計算回路（1 03)によ り求める（S " )。 この補間計算回路（103)は例えば '― Cによ る科学技術計算」 C Q出版株式会社発行 P P . 1 7 2〜P P . 20 5に記載されているラグランジヱ補間、 またはスァライン補間が ハードゥエァで構成されている。
この補間回路（103)からの補間結果は順次出力されるが、 この出 力される最初の補間結果は補間値メモリ（104)の補間最大値メモ リ (104y)に保持される。
第 2比較器（105)は補間最大値メモリ（104y)に保持されている今 までの最大の補間結果の値と焦点評価値補間回路（103)から順次出 力される補間結果の値を比較し、 現在の焦点評価値が補間最大値メ モリ（l(Uy)の値に比べて大きいという出力をすると補間最大値メモ リ （104y)の値が更新され、 該補間最大値メモリ（104y)には常に現在 までの補間結果の最大値が保持され、 これと同時にそのと き の フォーカスレンズ位置が補間位置メモリ（10 ）に保持される。
以上の第 2比較器（105)の出力による補間メモリ（104)の内容の更 新を行なう動作を第 6図の X *から X。間に得られる 20ステップの 補間焦点評価値について.行なうことにより、 補間位置メモリ（104χ) に補間焦点評価値が最大となるときのフォーカスリング（2 )の位置 データを得ることができる [第 5図のフローチャート（S 15)(S 16) (S 17)参照] 。
尚、 この実施例では、 から X。間を 20ステップ分割して補間 値を得ている力 これに代えて、 まず X »の焦点評価値 y «と、 χ £ の焦点評価値 y。を比較しておき、 y y。なら最大焦点評価値は と X <：間に必ず存在するから、 χ bと χ e間を 1 0ステップ分割し て上記と同様の第 2比較器による比較動作を行なえばより速く最大 焦点評価値を見出すことができる。 また、 逆に y a〉 y。なら最大焦 点評価値は X 'と X b間に必ず存在するから X *と X b間を 1 0ステツ ァ分割して上述と同様の比較動作により最大焦点評価値を得ること ができる、- このようにして、 最大補間焦点評価値を得ると、 フォーカスモー タ制御回路（107)は、 フォーカスリング（2 )を至近点から無限遠点 に向って高速回転させる（S それに伴い、 補間位置メモリ（104 X-)のデータと現在のフォーカスリング（2 )の位置データとがー致す るまで第 3比較器（106)で比較され（S 19)(S 2。）、 一致したとき に フォーカスモータ（3 )を停止させるように、 フォーカスモータ制御 回路（107)は機能する（S このとき、 同時にフォーカスモータ 制御回路（107)はレンズ停止信号（L S )を出力する。 尚、 第 6図に 合焦点と して x-。を示し、 そのときの最大焦点評価値を y。で示す- 第 1比較器（102)、 第 2比較器（105)、 第 3比較器（106)、 最大値メ モ リ （100)、 位置メモリ（101)、 焦点評価値（103)、 補間値メモリ（10 4)、 フォーカスモータ制御回路（107)は 1チップマイクロコンピュ ータにて構成できる： - 上記各実施例では、 ォー卜フォーカス動作開始前に一旦フォー力 スリ ングを無限遠点に移動させてから至近点に移動させるようにし たが、 これとは逆に一旦フォーカスリングを至近点に移動させてか ら無限遠点に移動させるようにしてもよい- また、 オートフオーカス動作開始前にフォーカスリングを無限遠 点または至近点に必ずしも移動させておく必要はなく、 要するに無 限遠点から至近点間に亘つて第 1の最大焦点評価値をサーチするよ うフォーカスリングを移動させればよく、 フォーカスリングの初期 位置は限定されるものではない。 産業上の利用可能性
以上の通り本発明のォートフォーカスカメラは、 短時間で精度の 高い合焦状態を得ることができ、 電子スチルカメラと して利用した 場合、 特に好適である。

Claims

-請 求 の 範 囲
1 . 撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評 価値と して所定期間毎に検出することによりオートフォーカス動作 を行なうようにしたオートフォーカスカメラにおいて、
フオーカスレンズを被写体距離の無限遠と至近点との間におい て、 比較的粗いステップで移動せしめ、 この各ステップ毎の焦点評 価値を得る第 1のサーチ手段と、
前記第 1のサーチ手段によって得られる第 1の最大焦点評価値に 対応する被写体距離の近傍まで前記フォーカスレンズを移動せしめ た後、 更に前記フォーカスレンズを前記被写体距離の近傍において 微少ステップで移動せしめ、 この各微少ステップ毎の焦点評価値か ら第 2の最大焦点評価値を得る第 2のサーチ手段とを備えるォート フオーカスカメラ
2 . 撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評 価値と して所定期間毎に検出することによりオートフォーカス動作 を行うようにしたオートフォーカスカメラにおいて、
撮像素子に対するフォーカスレンズの相対的な位置を変更するレ ンズ位置変更手段と、
前記レンズ位置変更手段によって、 フォーカスレンズを被写体距 離の無限遠と至近点との間において、 比較的粗いステップで移動せ しめ、 この各ステップ毎の焦点評価値を得る第 1のサーチ手段と、 前記第 1のサーチ手段によって得られる第 1の最大焦点評価値に 対応する被写体距離の近傍まで前記フォーカスレンズをレンズ位置 変更手段によって移動せしめた後、 更に前記フォーカスレンズをレ ンズ位置変更手段によって前記被写体距離の近傍において微少ス テップで移動せしめ、 この各微少ステップ毎の焦点評価値から第 2 の最大焦点評価値を得る第 2のサーチ手段とを備えるオートフォー カスカメラ：
3 . 撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評 価値と して所定期間毎に検出することによりオートフォーカス動作 を行なうようにしたオートフォーカスカメラにおいて、
フ ォーカスレンズを被写体距離の無限遠と至近点との間におい て、 比較的粗いステップで移動せしめ、 この各ステップ毎の焦点評 価値を得るサーチ手段と、
前記サーチ手段によって得られる第 1の最大焦点評価値と、 該第 1 の最大焦点評価値の近傍に在り互いに隣接する焦点評価値間を補 間し、 補間焦点評価値を生成する補間手段と、
前記補間手段によって得られた補間焦点評価値から第 2の最大焦 点評価値を判定する焦点評価値判定手段とを備えるオートフォー力 スカメラ。
4 . 撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評 価値と して所定期間毎に検出することによりオートフォーカス動作 を行うようにしたォ一トフオーカスカメラにおいて、
撮像素子に対するフオーカスレンズの相対的な位置を変更するレ ンズ位置変更手段と、
前記レンズ位置変更手段によつて、 フォーカスレンズを被写体距 離の無限遠と至近点との間において、 比較的粗いステツプで移動せ しめ、 この各ステツァ毎の焦点評価値を得るサーチ手段と、
前記サーチ手段によって得られる第 1の最大焦点評価値と、 該第 ■ ■ ψ·- 02428 PCT/JP90/00894
- 18-
1の最大焦点評価値の近.傍に在り互いに隣接する焦点評価値間を補 間し、 補間焦点評価値を生成する補間手段と、
前記補間手段によって得られた補間焦点評価値から第 2の最大焦 点評価値を判定する焦点評価値判定手段とを備えるォートフォー力 スカメラ：
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