JP3673599B2

JP3673599B2 - Automatic focusing device

Info

Publication number: JP3673599B2
Application number: JP12975696A
Authority: JP
Inventors: 宏幸荻野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-05-24
Also published as: JPH09312797A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩フィルムカメラや電子スチルカメラ，ビデオカメラなどに用いられる自動合焦装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電子スチルカメラやビデオカメラなどではＣＣＤなどの撮像素子から得られる輝度信号の高域成分が最大になるレンズ位置を合焦位置とする、いわゆる山登りＡＦを用いている。この方式では通常、図８に示すように撮影画面に対して中央部分を測距エリアとし、この範囲内の被写体に対して輝度信号の高域成分が最大になるレンズ位置を合焦位置としていた。
【０００３】
また一般に被写体輝度が低いときはＬＥＤ等の補助光を被写体に向けて投光することにより、被写体輝度を高くして前記の合焦動作を行っていた。さらに補助光源と投光用レンズとの間にスリット等を入れて、このスリットのパターンが被写体に向けて投光されるようになっており、被写体のコントラストを高めるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、補助光の到達距離には限度があるので、遠い距離にある輝度の低い被写体に向けて補助光を投光しても被写体が十分な明るさに照明されず、前記の山登り方式によって合焦動作を行うことが困難になってしまう。
【０００５】
また遠くてコントラストの低い被写体を撮影する場合にも、前記のスリットによる像が鮮明にならず、前記山登り方式によって合焦動作を行うことが困難になってしまう。
【０００６】
本発明は前記従来の問題点を解消するために成されたもので、遠い距離にある輝度の低い被写体やコントラストの低い被写体に対しても正確な合焦動作を行うことができる自動合焦装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る自動合焦装置は、下記の構成によって前記の目的を達成するものである。
【０００８】
（１）被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、該フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、前記フォーカスレンズによって結像された被写体像を電気信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段の出力信号から被写体の輝度の高周波成分を表わす信号を抽出する第１の抽出手段と、前記光電変換手段の出力信号から被写体の輝度を表わす信号を抽出する第２の抽出手段と、被写体を照明する照明手段と、前記照明手段を制御して被写体を照明し、前記フォーカスレンズによって結像された当該照明された被写体像を前記光電変換手段によって電気信号に変換し、当該変換された電気信号から前記第２の抽出手段によって第１の輝度信号を抽出し、前記照明手段を制御して被写体を照明せずにフォーカスレンズによって結像された被写体象を前記光電変換手段によって電気信号に変換し、当該変換された電気信号から前記第２の抽出手段によって第２の輝度信号を抽出するとともに、前記第１の抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズ駆動手段を制御する際に、前記第１の輝度信号と前記第２の輝度信号との相関に対応して当該フォーカスレンズ駆動手段を制御する制御手段とを備えた事を特徴とする自動合焦装置。
（２）前記第２の抽出手段の出力の相関とは、被写体を照明したときの前記第２の抽出手段の出力と、被写体を照明しないときの前記第２の抽出手段の出力との差である事を特徴とする前記（１）に記載の自動合焦装置。
（３）前記第２の抽出手段の出力の相関とは、被写体を照明したときの前記第２の抽出手段の出力と、被写体を照明しないときの前記第２の抽出手段の出力との比である事を特徴とする前記（１）に記載の自動合焦装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
前記の問題点を解決するために本発明は、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、光電変換手段と、光電変換手段からの出力信号から被写体の輝度の高周波成分を表わす信号を抽出する第１の抽出手段とを有し、全体の動作を制御する制御手段は前記第１の抽出手段からの出力に応じて前記フォーカスレンズ駆動手段を制御する自動合焦装置であって、前記光電変換手段からの出力信号から被写体の輝度を表わす信号を抽出する第２の抽出手段と、被写体を照明する照明手段を有し、前記制御手段は、前記照明手段を制御し、被写体を照明した時の前記第２の抽出手段の出力と、被写体を照明しない時の前記第２の抽出手段の出力との相関に応じて前記フォーカスレンズ駆動手段を制御する実施形態である。
【００１５】
また、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、光電変換手段と、光電変換手段からの出力信号から被写体の輝度の高周波成分を表わす信号を抽出する第１の抽出手段とを有し、全体の動作を制御する制御手段は前記第１の抽出手段からの出力に応じて前記フォーカスレンズ駆動手段を制御する自動合焦装置であって、前記光電変換手段からの出力信号から被写体の輝度を表わす信号を抽出する第２の抽出手段と、被写体を照明する照明手段を有し、前記制御手段は前記フォーカスレンズ駆動手段を制御し、前記第１の抽出手段の出力に応じて前記照明手段を制御し、被写体を照明した時の前記第２の抽出手段の出力と、被写体を照明しない時の前記第２の抽出手段の出力との相関に応じて前記フォーカスレンズ駆動手段を制御する実施形態である。
【００１６】
前記形態により、遠い距離にある輝度の低い被写体やコントラストの低い被写体に対しても正確な合焦動作を行うことができる。
【００１７】
詳細な形態を実施例により説明する。
【００１８】
【実施例】
本発明の自動合焦装置の複数の実施例を図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施例）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施例を説明する。図１は、本発明の第１の実施例を使用した電子カメラのブロック図である。
【００２０】
図示の１０１は固定レンズ、１０２は絞り及びシャッターなどの光量制御部材、１０３は絞り及びシャッター駆動モータ、１０４は絞りやシャッターなどを駆動するメカ系駆動回路、１０５は後記する撮像素子上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ、１０６はフォーカスレンズ１０５のリセット位置を検出するフォトインタラプタ、１０７はフォーカスレンズ駆動モータ、１０８はモータ１０７を駆動してフォーカスレンズを動かすフォーカスレンズ駆動回路である。
【００２１】
１０９は被写体からの反射光を電気信号に変換する撮像素子、１１０は撮像素子１０９を動作させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以下、ＴＧと記す）、１１１は撮像素子１０９の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を備えた前置処理回路、１１２はＡ／Ｄ変換器、１１３はバッファメモリ、１１４はメモリの読み書きやＤＲＡＭのリフレッシュ動作を制御するためのメモリコントローラである。
【００２２】
１１５は撮影シーケンスなどシステムを制御するためのマイクロコントローラ、１１６は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、１１７はカメラを外部から操作するための操作部、１１８は電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、１１９は後記する拡張ユニットとのインターフェース、１２０は電子カメラ本体に接続して各種処理や操作を行うための着脱自在な拡張ユニット、１２１は後記する記録媒体との接続のためのインターフェース、１２２はメモリカードやハードディスクなどの記録媒体である。
【００２３】
１２３はシステムに電源を投入するためのメインスイッチ、１２４はＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ（以下、ＳＷ１と記す）、１２５は撮影スタンバイスイッチ１２４の操作後、撮影を行う撮影スイッチ（以下、ＳＷ２と記す）、１２６は撮影モードを設定するモードスイッチ、１２７はストロボ、１２８はＬＥＤ等を光源とする補助光である。
【００２４】
次に図２のフローチャートを参照して本発明の自動合焦装置（以下、ＡＦ装置と記す）を用いた電子カメラの動作について説明する。
【００２５】
ここではＡＦ方式として撮像素子から得られる輝度信号の高域成分が最大になるレンズ位置を合焦位置とする方式を用いて説明する。まず、ステップＳ２０１ではメインスイッチ１２３の状態を検出し、ＯＮであればＳ２０２へ進む。Ｓ２０２では記録媒体１２２の残容量を調べ、残容量が０であればＳ２０３へ進み、そうでなければＳ２０４へ進む。Ｓ２０３では記録媒体１２２の残容量が０であることを警告してＳ２０１へ進む。警告は操作表示部１１６に表示するか又は図示しない音声出力部から警告音を出すか、又はその両方を行ってもよい。Ｓ２０４ではフォーカスレンズ１０５をリセットし初期位置へ移動する。Ｓ２０５ではＳＷ１の状態を調べ、ＯＮであればＳ２０７へ進み、そうでなければＳ２０６へ進む。Ｓ２０６ではメインスイッチ１２３の状態を調べ、ＯＮであればＳ２０５へ、そうでなければＳ２０１へ進む。
【００２６】
Ｓ２０７では後記する図３に示すフローチャートにしたがってフォーカスレンズ１０５を駆動する。Ｓ２１０ではＳＷ２の状態を調べ、ＯＮであればＳ２１０へ、そうでなければＳ２０９へ進む。Ｓ２０９ではＳＷ１の状態を調べ、ＯＮであればＳ２０８へ進み、そうでなければＳ２０５へ進む。Ｓ２１０では図５に示すフローチャートにしたがって撮影動作を行う。Ｓ２１１では記録媒体１２２の残容量を調べ、残容量が０であればＳ２０３へ進み、そうでなければＳ２１２に進む。Ｓ２１２ではＳＷ２の状態を調べ、ＯＮでなければＳ２０９へ進む。
【００２７】
図３は、図２のステップＳ２０７におけるＡＦ動作を示すフローチャートである。
【００２８】
まずステップＳ３０１では撮像素子１０９の出力信号から被写体輝度を算出する。Ｓ３０２ではＳ３０１で算出した被写体輝度が所定値以上かどうか比較し、所定値以上であればＳ３１２へ進み、そうでなければＳ３０３へ進む。Ｓ３０３ではフォーカスレンズ１０５を所定位置へ移動する。この時の所定位置は無限遠の距離にある被写体に合焦するレンズ位置とする。
【００２９】
Ｓ３０４では撮像素子１０９の出力信号から被写体輝度を算出する。この時の被写体輝度をＹ_OFF とする。Ｓ３０５ではＳ３０４で算出した被写体輝度Ｙ_OFF をバッファメモリ１１３に記憶する。Ｓ３０６では補助光１２８を点灯する。Ｓ３０７では撮像素子１０９の出力信号から被写体輝度を算出する。この補助光点灯時の被写体輝度をＹ_ONとする。Ｓ３０８ではＳ３０７で算出した被写体輝度Ｙ_ONをバッファメモリ１１３に記憶する。Ｓ３０９ではＳ３０５、Ｓ３０８でそれぞれ記憶したＹ_OFF 、Ｙ_ONの差ΔＹを算出する。この時、
ΔＹ＝Ｙ_ON−Ｙ_OFF
とする。
【００３０】
Ｓ３１０ではＳ３０９で算出したΔＹを所定値と比較し、所定値以上ならばＳ３１２へ進み、そうでなければＳ３１１へ進む。Ｓ３１１では補助光１２８を消灯する。Ｓ３１２では後記する図４のフローチャートにしたがって焦点評価値のピーク検出を行う。
【００３１】
Ｓ３０９において、Ｙ_OFF 、Ｙ_ONの差を算出したが、差の代わりに比を算出しても良い。その場合、
Ｙ′＝Ｙ_ON／Ｙ_OFF
とし、Ｙ′≧所定値の時Ｓ３１２のピーク検出を行う。
【００３２】
遠い距離にある輝度の低い被写体を撮影する場合、補助光の到達距離には限界があるのでその限界距離よりも被写体距離の方が遠い場合には、被写体に向けて補助光を投光しても十分に照明されず投光した時の輝度と投光しない時の輝度はほとんど変わらない。本発明ではこの点を利用してフォーカス制御を行っている。即ち、補助光を投光した場合と投光しない場合の被写体輝度の差が小さい時には被写体が遠くにあるために補助光が届かないと判断し、フォーカスレンズ１０５を所定位置（ここでは無限遠位置）に移動する。補助光を投光した場合と投光しない場合の被写体輝度の差が大きい時は被写体が近くにあるものと判断し、通常のピーク検出による測距動作を行う。
【００３３】
図４は、図３のステップＳ３１２における輝度信号の高域成分（以下、焦点評価値と記す）のピーク検出動作を示すフローチャートである。
【００３４】
まずステップＳ４０１ではフォーカスレンズ１０５をスキャン開始位置に移動する。ここではスキャン開始位置を測距範囲における無限端に設定するものとする。Ｓ４０２では焦点評価値とフォーカスレンズ１０５の位置を記憶する。フォーカスレンズ１０５の位置の検出はフォーカスレンズ駆動モータ１０７にステッピングモータを用いている場合は、リセット位置検出用のフォトインタラプタ１０６によって検出されるリセット位置からの相対位置として検出される。
【００３５】
Ｓ４０３ではレンズ位置がスキャン終了位置にあるかどうか調べ、終了位置であればＳ４０５へ、なければＳ４０４へ進む。ここではスキャン終了位置を測距範囲における至近端に設定するものとする。Ｓ４０４ではフォーカスレンズ１０５を駆動して至近方向へ所定量動かす。
【００３６】
Ｓ４０５ではＳ４０２で記憶した焦点評価値の中から最大値とその時のフォーカスレンズ１０５の位置を抽出する。Ｓ４０６ではＳ４０５で記憶した、焦点評価値が最大値を示す位置へフォーカスレンズ１０５を移動する。
【００３７】
図５は、図２におけるステップＳ２１０の撮影動作の内容を示すサブルーチンである。
【００３８】
まずステップＳ５０１で被写体輝度を測定する。Ｓ５０２ではＳ５０１で測定した被写体輝度に応じて撮像素子１０９への露光を行う。Ｓ５０３では撮像素子１０９の出力ノイズ除去やＡ／Ｄ変換前に行う非線形処理などを行う。Ｓ５０４では前置処理回路１１１からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１１２を用いてデジタル信号に変換する。Ｓ５０５ではＡ／Ｄ変換器１１２からの出力データをメモリコントローラ１１４を介してバッファメモリ１１３へ一時的に格納する。Ｓ５０６ではバッファメモリ１１３内のデータをメモリコントローラ１１４，記録媒体インターフェース１２１を介してカメラ本体に装着されたメモリカードなどの記録媒体１２２へ転送する。
【００３９】
以上説明したように制御を行うことにより、本実施例を使用したビデオカメラ等は遠い距離にある輝度の低い被写体にも正確にピントを合わせることができる。
【００４０】
（第２の実施例）
次に遠くてコントラストの低い被写体を撮影する場合の第２の実施例について説明する。
【００４１】
第１の実施例と同様に電子カメラに用いた場合について説明する。第１の実施例における図２のフローチャートにしたがって制御を行い、ステップＳ２０７のＡＦ動作において図６のサブルーチンへと進む。
【００４２】
図６は、図２におけるＳ２０７のＡＦ動作を示すサブルーチンである。まずＳ６０１ではフォーカスレンズ１０５をスキャン開始位置に移動する。ここではスキャン開始位置を測距範囲における無限端に設定するものとする。Ｓ６０２では焦点評価値とフォーカスレンズ１０５の位置を記憶する。フォーカスレンズ１０５の位置の検出はフォーカスレンズ駆動モータ１０７にステッピングモータを用いている場合は、リセット位置検出用のフォトインタラプタ１０６によって検出されるリセット位置からの相対位置として検出される。Ｓ６０３ではレンズ位置がスキャン終了位置にあるかどうか調べ、終了位置にあればＳ６０５へ、なければＳ６０４へ進む。ここではスキャン終了位置を測距範囲における至近端に設定するものとする。Ｓ６０４ではフォーカスレンズ１０５を駆動して至近方向へ所定量動かす。
【００４３】
Ｓ６０５ではＳ６０２で記憶した焦点評価値の中の最大値Ｔ_MAX を抽出する。Ｓ６０６ではＳ６０２で記憶した焦点評価値の中の最小値Ｔ_MIN を抽出する。Ｓ６０７ではＳ６０５，Ｓ６０６で抽出した焦点評価値の最大値Ｔ_MAX と最小値Ｔ_MIN との差ΔＴを算出する。ここで、
ΔＴ＝Ｔ_MAX −Ｔ_MIN
とする。Ｓ６０８ではＳ６０７で算出したΔＴと所定値とを比較し、所定値以上ならＳ６０９へ、そうでなければＳ６１１へ進む。Ｓ６０９ではＳ６０５で抽出した焦点評価値の最大値Ｔ_MAX に対応するフォーカスレンズ１０５の位置を抽出する。Ｓ６１０ではＳ６０９で抽出した位置へフォーカスレンズ１０５を移動する。Ｓ６１１では後記する図７のフローチャートにしたがって補助光１２８の反射光の検出を行う。
【００４４】
図７は、図６のステップＳ６１１における補助光反射検出のサブルーチンである。
【００４５】
まずステップＳ７０１ではフォーカスレンズ１０５を所定位置へ移動する。この時の所定位置は無限遠の距離にある被写体に合焦するレンズ位置とする。Ｓ７０２では撮像素子１０９の出力信号から被写体輝度を算出する。この時の被写体輝度をＹ_OFF とする。Ｓ７０３ではＳ７０２で算出した被写体輝度Ｙ_OFF をバッファメモリ１１３に記憶する。Ｓ７０４では補助光１２８を点灯する。Ｓ７０５では撮像素子１０９の出力信号から被写体輝度を算出する。この補助光点灯時の被写体輝度をＹ_ONとする。Ｓ７０６ではＳ７０５で算出した被写体輝度Ｙ_ONをバッファメモリ１１３に記憶する。Ｓ７０７ではＳ７０３，Ｓ７０６でそれぞれ記憶したＹ_OFF 、Ｙ_ONの差ΔＹを算出する。この時、
ΔＹ＝Ｙ_ON−Ｙ_OFF
とする。
【００４６】
Ｓ７０８ではＳ７０７で算出したΔＹを所定値と比較し、所定値以上ならばＳ７１０へ進み、そうでなければＳ７０９へ進む。Ｓ７０９では補助光１２８を消灯する。Ｓ７１０では前記の図４のフローチャートにしたがって焦点評価値のピーク検出を行う。
【００４７】
Ｓ７０７において、Ｙ_OFF 、Ｙ_ONの差を算出したが、差の代わりに比を算出しても良い。その場合、
Ｙ′＝Ｙ_ON／Ｙ_OFF
とし、Ｙ′≧所定値の時Ｓ７１０のピーク検出を行う。
【００４８】
遠い距離にあるコントラストの低い被写体を撮影する場合、まず通常のピーク検出による合焦動作を行い、ピークが無い場合、言い換えればコントラストが低いと判定された場合に第１の実施例と同様の制御を行う。この時第１の実施例で説明したように、補助光の到達距離には限界があるのでその限界距離よりも被写体距離の方が遠い場合には、被写体に向けて補助光を投光しても十分に照明されず投光した時の輝度と投光しない時の輝度はほとんど変わらない。また補助光のスリットによる像も被写体に照射されないので被写体のコントラストを高めることができない。
【００４９】
本発明の第２の実施例では、この点を利用してフォーカス制御を行っている。即ち補助光を投光した場合と投光しない場合の被写体輝度の差が小さい時には被写体が遠くにあるために補助光が届かないと判断し、フォーカスレンズ１０５を所定位置（ここでは無限遠位置）に移動する。補助光を投光した場合と投光しない場合の被写体輝度の差が大きい時は被写体が近くにあるものと判断し、通常のピーク検出による測距動作を行う。
【００５０】
前記の図６及び図７のフローチャートにしたがってＡＦ動作を行うことにより、第１の実施例と同様に距離が遠くてコントラストの低い被写体にも正確にピントを合わせることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、遠い距離にある輝度の低い被写体にも正確にピントを合わせることができる。また、距離が遠くてコントラストの低い被写体にも正確にピントを合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を使用した電子カメラのブロック図である。
【図２】本発明の実施例を使用した電子カメラの基本的な動作を示すフローチャートである。
【図３】図２における電子カメラのＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図４】図３におけるピーク検出を示すフローチャートである。
【図５】図２における画像の記録動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施例を使用した電子カメラのＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図７】図６における補助光反射検出を示すフローチャートである。
【図８】撮影画面内における測距エリアを説明する図である。
【符号の説明】
１０１固定レンズ
１０２絞り及びシャッターなどの光量制御部材
１０３絞り及びシャッター駆動モータ
１０４絞りやシャッターなどを駆動するメカ系駆動回路
１０５撮像素子上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ
１０６フォーカスレンズ１０５のリセット位置を検出するフォトインタラプタ
１０７フォーカスレンズ駆動モータ
１０８フォーカスレンズを動かすフォーカスレンズ駆動回路
１０９被写体からの反射光を電気信号に変換する撮像素子
１１０撮像素子１０９を動作させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路
１１１ＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を備えた前置処理回路
１１２Ａ／Ｄ変換器
１１３バッファメモリ
１１４メモリの読み書きやＤＲＡＭのリフレッシュ動作を制御するメモリコントローラ
１１５撮影シーケンスなどシステムを制御するためのマイクロコントローラ
１１６操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部
１１７カメラを外部から操作するための操作部
１１８電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ
１１９拡張ユニットとのインターフェース
１２０電子カメラ本体に接続して各種処理や操作を行うための着脱自在な拡張ユニット
１２１記録媒体との接続のためのインターフェース
１２２メモリカードやハードディスクなどの記録媒体
１２３システムに電源を投入するメインスイッチ
１２４ＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作を行うスイッチ
１２５撮影スタンバイスイッチ１２４の操作後、撮影を行う撮影スイッチ
１２６撮影モードを設定するモードスイッチ
１２７ストロボ
１２８ＬＥＤ等を光源とする補助光[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an automatic focusing device used for a silver salt film camera, an electronic still camera, a video camera, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electronic still camera, a video camera, or the like uses so-called hill-climbing AF in which a lens position where a high frequency component of a luminance signal obtained from an image sensor such as a CCD is maximized is set as a focusing position. In this method, as shown in FIG. 8, the center portion of the photographing screen is usually the distance measuring area, and the lens position where the high frequency component of the luminance signal is maximum for the subject in this range is the focus position. .
[0003]
In general, when the subject brightness is low, the above-described focusing operation is performed by increasing the subject brightness by projecting auxiliary light such as an LED toward the subject. Further, a slit or the like is inserted between the auxiliary light source and the light projecting lens, and the slit pattern is projected toward the subject to increase the contrast of the subject.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the reach of the auxiliary light is limited, even if the auxiliary light is projected toward a low-luminance subject at a long distance, the subject is not illuminated with sufficient brightness. It becomes difficult to perform the focusing operation.
[0005]
In addition, when shooting a subject that is far and low in contrast, the image formed by the slits is not clear, and it is difficult to perform a focusing operation by the hill-climbing method.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an automatic focusing device capable of performing an accurate focusing operation even on a low-brightness subject or a low-contrast subject at a long distance. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The automatic focusing device according to the present invention achieves the above object by the following configuration.
[0008]
(1) A focus lens that adjusts the focus of a subject image, a focus lens driving unit that drives the focus lens, a photoelectric conversion unit that converts a subject image formed by the focus lens into an electrical signal, and the photoelectric conversion First extraction means for extracting a signal representing a high-frequency component of the luminance of the subject from the output signal of the means; second extraction means for extracting a signal representing the luminance of the subject from the output signal of the photoelectric conversion means; Illuminating means for illuminating, illuminating a subject by controlling the illuminating means, converting the illuminated subject image formed by the focus lens into an electrical signal by the photoelectric conversion means, and the converted electrical signal A first luminance signal is extracted by the second extracting means from the above, and the illuminating means is controlled to illuminate the subject without illuminating the subject. The formed subject elephants converted into an electric signal by the photoelectric conversion means I, extracts the second luminance signal by the from the converted electric signal a second extraction means, said first extraction means in controlling the focus lens driving means in accordance with the output of, and control means for controlling the focus lens driving means in response to the correlation between the first luminance signal and the second luminance signal Automatic focusing device characterized by things.
(2) The correlation between the outputs of the second extraction means is the difference between the output of the second extraction means when the subject is illuminated and the output of the second extraction means when the subject is not illuminated. The automatic focusing device according to (1), wherein there is a certain feature.
(3) The correlation between the outputs of the second extraction means is the ratio between the output of the second extraction means when the subject is illuminated and the output of the second extraction means when the subject is not illuminated. The automatic focusing device according to (1), wherein there is a certain feature.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the above problems, the present invention provides a focus lens that adjusts the focus of a subject image, a focus lens driving unit that drives the focus lens, a photoelectric conversion unit, and an output signal from the photoelectric conversion unit. And a first extractor for extracting a signal representing a high-frequency component of the brightness of the image, and a control means for controlling the overall operation controls the focus lens driving means in accordance with an output from the first extractor. An automatic focusing device, comprising: second extraction means for extracting a signal representing the luminance of a subject from an output signal from the photoelectric conversion means; and illumination means for illuminating the subject, wherein the control means includes the illumination The focus lens is controlled in accordance with the correlation between the output of the second extraction unit when the subject is illuminated and the output of the second extraction unit when the subject is not illuminated. Is an embodiment for controlling the driving means.
[0015]
Further, a focus lens for adjusting the focus of the subject image, a focus lens driving unit for driving the focus lens, a photoelectric conversion unit, and a signal representing a high-frequency component of the luminance of the subject are extracted from the output signal from the photoelectric conversion unit. Control means for controlling the overall operation is an automatic focusing device for controlling the focus lens driving means in accordance with an output from the first extraction means, wherein the photoelectric conversion Second extraction means for extracting a signal representing the luminance of the subject from the output signal from the means, and illumination means for illuminating the subject, wherein the control means controls the focus lens driving means, and the first extraction The illumination means is controlled according to the output of the means, and the output of the second extraction means when the subject is illuminated and the output of the second extraction means when the subject is not illuminated. It is an embodiment for controlling the focus lens driving means in accordance with the correlation between.
[0016]
With this configuration, it is possible to perform an accurate focusing operation even on a low-brightness subject or a low-contrast subject at a long distance.
[0017]
Detailed modes will be described with reference to examples.
[0018]
【Example】
A plurality of embodiments of the automatic focusing device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an electronic camera using a first embodiment of the present invention.
[0020]
In the figure, 101 is a fixed lens, 102 is a light quantity control member such as an aperture and a shutter, 103 is an aperture and shutter drive motor, 104 is a mechanical system drive circuit for driving the aperture and shutter, and 105 is focused on an imaging device to be described later. A focus lens for matching, 106 is a photo interrupter that detects the reset position of the focus lens 105, 107 is a focus lens drive motor, and 108 is a focus lens drive circuit that drives the motor 107 to move the focus lens.
[0021]
Reference numeral 109 denotes an image sensor that converts reflected light from an object into an electrical signal, 110 denotes a timing signal generation circuit (hereinafter referred to as TG) that generates a timing signal necessary for operating the image sensor 109, and 111 denotes an image sensor 109. A pre-processing circuit including a CDS circuit for removing output noise and a non-linear amplifier circuit to be performed before A / D conversion, 112 an A / D converter, 113 a buffer memory, 114 memory read / write and DRAM refresh It is a memory controller for controlling the operation.
[0022]
115 is a microcontroller for controlling the system such as a shooting sequence, 116 is a display for assisting operation and an operation display unit indicating the state of the camera, 117 is an operation unit for operating the camera from the outside, 118 is electrically A rewritable nonvolatile memory, 119 is an interface with an expansion unit to be described later, 120 is a detachable expansion unit that is connected to the electronic camera body to perform various processes and operations, and 121 is a connection with a recording medium to be described later. The interface 122 is a recording medium such as a memory card or a hard disk.
[0023]
123 is a main switch for powering on the system, 124 is a switch for performing a shooting standby operation such as AF or AE (hereinafter referred to as SW1), and 125 is a shooting for shooting after the shooting standby switch 124 is operated. A switch (hereinafter referred to as SW2), 126 is a mode switch for setting a photographing mode, 127 is a strobe, and 128 is auxiliary light using an LED or the like as a light source.
[0024]
Next, the operation of the electronic camera using the automatic focusing device (hereinafter referred to as AF device) of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0025]
Here, the AF method will be described using a method in which the lens position where the high frequency component of the luminance signal obtained from the image sensor is maximized is the in-focus position. First, in step S201, the state of the main switch 123 is detected. In S202, the remaining capacity of the recording medium 122 is checked. If the remaining capacity is 0, the process proceeds to S203, and if not, the process proceeds to S204. In S203, a warning is given that the remaining capacity of the recording medium 122 is 0, and the process proceeds to S201. The warning may be displayed on the operation display unit 116, a warning sound may be emitted from a voice output unit (not shown), or both may be performed. In S204, the focus lens 105 is reset and moved to the initial position. In S205, the state of SW1 is checked. If ON, the process proceeds to S207, and if not, the process proceeds to S206. In S206, the state of the main switch 123 is checked. If it is ON, the process proceeds to S205.
[0026]
In S207, the focus lens 105 is driven according to the flowchart shown in FIG. In S210, the state of SW2 is checked. If ON, the process proceeds to S210, and if not, the process proceeds to S209. In S209, the state of SW1 is checked. If it is ON, the process proceeds to S208, and if not, the process proceeds to S205. In S210, the photographing operation is performed according to the flowchart shown in FIG. In S211, the remaining capacity of the recording medium 122 is checked. If the remaining capacity is 0, the process proceeds to S203, and if not, the process proceeds to S212. In S212, the state of SW2 is checked, and if not ON, the process proceeds to S209.
[0027]
FIG. 3 is a flowchart showing the AF operation in step S207 of FIG.
[0028]
First, in step S301, the subject luminance is calculated from the output signal of the image sensor 109. In S302, whether or not the subject brightness calculated in S301 is equal to or higher than a predetermined value is compared. If it is equal to or higher than the predetermined value, the process proceeds to S312; In S303, the focus lens 105 is moved to a predetermined position. The predetermined position at this time is a lens position that focuses on a subject at an infinite distance.
[0029]
In step S304, the subject luminance is calculated from the output signal of the image sensor 109. The subject brightness at this time is Y _OFF . In S305, the subject brightness Y _OFF calculated in S304 is stored in the buffer memory 113. In S306, the auxiliary light 128 is turned on. In step S307, the subject luminance is calculated from the output signal of the image sensor 109. The subject brightness when the auxiliary light is lit is Y _ON . In S308, the subject brightness Y _ON calculated in S307 is stored in the buffer memory 113. In S309, the difference ΔY between Y _OFF and Y _ON stored in S305 and S308, respectively, is calculated. This time,
ΔY = Y _ON −Y _OFF
And
[0030]
In S310, ΔY calculated in S309 is compared with a predetermined value. If it is equal to or larger than the predetermined value, the process proceeds to S312; otherwise, the process proceeds to S311. In S311, the auxiliary light 128 is turned off. In S312, the peak of the focus evaluation value is detected according to the flowchart of FIG.
[0031]
In S309, the difference between Y _OFF and Y _ON is calculated, but a ratio may be calculated instead of the difference. In that case,
Y '= Y _ON / Y _OFF
When Y ′ ≧ predetermined value, the peak detection in S312 is performed.
[0032]
When shooting a low-luminance subject at a long distance, there is a limit to the reach of auxiliary light, so if the subject distance is farther than that limit distance, project auxiliary light toward the subject. However, the luminance when light is projected without being sufficiently illuminated is almost the same as the luminance when light is not projected. In the present invention, focus control is performed using this point. That is, when the difference in subject brightness between when the auxiliary light is projected and when the auxiliary light is not projected is small, it is determined that the auxiliary light does not reach because the subject is far away, and the focus lens 105 is moved to a predetermined position (here, an infinite position). ) When there is a large difference in subject brightness between when the auxiliary light is projected and when it is not projected, it is determined that the subject is near and a distance measurement operation based on normal peak detection is performed.
[0033]
FIG. 4 is a flowchart showing the peak detection operation of the high frequency component (hereinafter referred to as a focus evaluation value) of the luminance signal in step S312 of FIG.
[0034]
First, in step S401, the focus lens 105 is moved to the scan start position. Here, it is assumed that the scan start position is set to an infinite end in the distance measurement range. In S402, the focus evaluation value and the position of the focus lens 105 are stored. When the stepping motor is used as the focus lens driving motor 107, the position of the focus lens 105 is detected as a relative position from the reset position detected by the reset position detection photo interrupter 106.
[0035]
In S403, it is checked whether the lens position is at the scan end position. If it is the end position, the process proceeds to S405, and if not, the process proceeds to S404. Here, the scan end position is set to the closest end in the distance measurement range. In S404, the focus lens 105 is driven and moved by a predetermined amount in the closest direction.
[0036]
In S405, the maximum value and the position of the focus lens 105 at that time are extracted from the focus evaluation values stored in S402. In S406, the focus lens 105 is moved to the position stored in S405 where the focus evaluation value shows the maximum value.
[0037]
FIG. 5 is a subroutine showing the contents of the photographing operation in step S210 in FIG.
[0038]
First, the subject brightness is measured in step S501. In S502, the image sensor 109 is exposed in accordance with the subject brightness measured in S501. In step S503, output noise removal from the image sensor 109, nonlinear processing performed before A / D conversion, and the like are performed. In step S 504, the analog signal from the pre-processing circuit 111 is converted into a digital signal using the A / D converter 112. In S505, the output data from the A / D converter 112 is temporarily stored in the buffer memory 113 via the memory controller 114. In S506, the data in the buffer memory 113 is transferred to the recording medium 122 such as a memory card attached to the camera body via the memory controller 114 and the recording medium interface 121.
[0039]
By performing the control as described above, the video camera or the like using this embodiment can accurately focus on a low-luminance subject at a long distance.
[0040]
(Second embodiment)
Next, a description will be given of a second embodiment in the case of shooting a subject that is far and low in contrast.
[0041]
The case where it is used for an electronic camera as in the first embodiment will be described. Control is performed according to the flowchart of FIG. 2 in the first embodiment, and the process proceeds to the subroutine of FIG. 6 in the AF operation of step S207.
[0042]
FIG. 6 is a subroutine showing the AF operation of S207 in FIG. In step S601, the focus lens 105 is moved to the scan start position. Here, it is assumed that the scan start position is set to an infinite end in the distance measurement range. In step S602, the focus evaluation value and the position of the focus lens 105 are stored. When the stepping motor is used as the focus lens driving motor 107, the position of the focus lens 105 is detected as a relative position from the reset position detected by the reset position detection photo interrupter 106. In step S603, it is checked whether or not the lens position is at the scan end position. If the lens position is at the end position, the process proceeds to step S605. Here, the scan end position is set to the closest end in the distance measurement range. In step S604, the focus lens 105 is driven and moved in the closest direction by a predetermined amount.
[0043]
In S605, the maximum value _TMAX is extracted from the focus evaluation values stored in S602. In S606, the minimum value _TMIN is extracted from the focus evaluation values stored in S602. In S607, the difference ΔT between the maximum value T _MAX and the minimum value T _MIN of the focus evaluation values extracted in S605 and S606 is calculated. here,
ΔT = T _MAX −T _MIN
And In S608, ΔT calculated in S607 is compared with a predetermined value, and if it is equal to or larger than the predetermined value, the process proceeds to S609, and if not, the process proceeds to S611. S609 extracts the position of the focus lens 105 corresponding to the maximum value T _MAX of the focus evaluation value extracted in step S605 in. In S610, the focus lens 105 is moved to the position extracted in S609. In S611, the reflected light of the auxiliary light 128 is detected according to the flowchart of FIG.
[0044]
FIG. 7 is a subroutine of auxiliary light reflection detection in step S611 in FIG.
[0045]
First, in step S701, the focus lens 105 is moved to a predetermined position. The predetermined position at this time is a lens position that focuses on a subject at an infinite distance. In step S 702, subject luminance is calculated from the output signal of the image sensor 109. The subject brightness at this time is Y _OFF . In step S 703, the subject brightness Y _OFF calculated in step S 702 is stored in the buffer memory 113. In S704, the auxiliary light 128 is turned on. In step S 705, subject luminance is calculated from the output signal of the image sensor 109. The subject brightness when the auxiliary light is lit is Y _ON . In step S 706, the subject brightness Y _ON calculated in step S 705 is stored in the buffer memory 113. In S707, the difference ΔY between Y _OFF and Y _ON stored in S703 and S706, respectively, is calculated. This time,
ΔY = Y _ON −Y _OFF
And
[0046]
In S708, ΔY calculated in S707 is compared with a predetermined value. If it is equal to or larger than the predetermined value, the process proceeds to S710, and if not, the process proceeds to S709. In S709, the auxiliary light 128 is turned off. In S710, the peak of the focus evaluation value is detected according to the flowchart of FIG.
[0047]
In S707, the difference between Y _OFF and Y _ON is calculated, but a ratio may be calculated instead of the difference. In that case,
Y '= Y _ON / Y _OFF
When Y ′ ≧ predetermined value, the peak detection in S710 is performed.
[0048]
When shooting a low-contrast subject at a long distance, first, focus operation is performed by normal peak detection, and when there is no peak, in other words, when it is determined that the contrast is low, the same control as in the first embodiment is performed. I do. At this time, as described in the first embodiment, since the reach distance of the auxiliary light is limited, if the subject distance is longer than the limit distance, the auxiliary light is projected toward the subject. However, the luminance when light is projected without being sufficiently illuminated is almost the same as the luminance when light is not projected. Further, since the image of the auxiliary light slit is not irradiated on the subject, the contrast of the subject cannot be increased.
[0049]
In the second embodiment of the present invention, this point is used for focus control. That is, when the difference in subject luminance between when the auxiliary light is projected and when the auxiliary light is not projected is small, it is determined that the auxiliary light does not reach because the subject is far away, and the focus lens 105 is moved to a predetermined position (here, an infinite position). Move to. When there is a large difference in subject brightness between when the auxiliary light is projected and when it is not projected, it is determined that the subject is near and a distance measurement operation based on normal peak detection is performed.
[0050]
By performing the AF operation according to the flowcharts of FIGS. 6 and 7, it is possible to accurately focus on a subject having a long distance and low contrast, as in the first embodiment.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately focus on a low-luminance subject at a long distance. It is also possible to focus accurately on a subject with a long distance and low contrast.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an electronic camera using a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a basic operation of the electronic camera using the embodiment of the present invention.
3 is a flowchart showing an AF operation of the electronic camera in FIG.
4 is a flowchart showing peak detection in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing an image recording operation in FIG. 2;
FIG. 6 is a flowchart showing an AF operation of the electronic camera using the second embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing auxiliary light reflection detection in FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram illustrating a distance measuring area in a shooting screen.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Fixed lens 102 Light quantity control member 103, such as an aperture and a shutter 103 Diaphragm and shutter drive motor 104 The mechanical system drive circuit 105 which drives an aperture, a shutter, etc. The focus lens 106 for focusing on an image sensor The reset position of the focus lens 105 Detecting photo interrupter 107 Focus lens driving motor 108 Focus lens driving circuit 109 for moving the focus lens Image sensor 110 for converting reflected light from the subject into an electrical signal Timing signal for generating a timing signal necessary for operating the image sensor 109 Generation circuit 111 Pre-processing circuit 112 having a CDS circuit and a non-linear amplification circuit to be performed before A / D conversion A / D converter 113 Buffer memory 114 Controlling memory read / write and DRAM refresh operations Memory controller 115 Microcontroller 116 for controlling the system such as a shooting sequence Operation display unit 117 for displaying operation assistance and operation state indicating the state of the camera 118 Operation unit 118 for operating the camera from the outside Non-volatile electrically rewritable Memory 119 Interface with expansion unit 120 Detachable expansion unit 121 connected to the electronic camera main body for various processing and operations 122 Interface for connection with recording medium Recording medium 123 system such as memory card and hard disk Main switch 124 for turning on the power Switch 124 for performing shooting standby operation such as AF and AE 125 Shooting switch for shooting after operation of the shooting standby switch 124 126 Mode switch 127 for setting shooting mode 128 auxiliary light the LED or the like as a light source

Claims

被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、
該フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
前記フォーカスレンズによって結像された被写体像を電気信号に変換する光電変換手段と、
該光電変換手段の出力信号から被写体の輝度の高周波成分を表わす信号を抽出する第１の抽出手段と、
前記光電変換手段の出力信号から被写体の輝度を表わす信号を抽出する第２の抽出手段と、
被写体を照明する照明手段と、
前記照明手段を制御して被写体を照明し、前記フォーカスレンズによって結像された当該照明された被写体像を前記光電変換手段によって電気信号に変換し、当該変換された電気信号から前記第２の抽出手段によって第１の輝度信号を抽出し、前記照明手段を制御して被写体を照明せずにフォーカスレンズによって結像された被写体象を前記光電変換手段によって電気信号に変換し、当該変換された電気信号から前記第２の抽出手段によって第２の輝度信号を抽出するとともに、前記第１の抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズ駆動手段を制御する際に、前記第１の輝度信号と前記第２の輝度信号との相関に対応して当該フォーカスレンズ駆動手段を制御する制御手段とを備えた事を特徴とする自動合焦装置。A focus lens that adjusts the focus of the subject image;
Focus lens driving means for driving the focus lens;
Photoelectric conversion means for converting a subject image formed by the focus lens into an electrical signal;
First extraction means for extracting a signal representing a high-frequency component of luminance of the subject from the output signal of the photoelectric conversion means;
Second extraction means for extracting a signal representing the luminance of the subject from the output signal of the photoelectric conversion means;
Illumination means for illuminating the subject;
The illumination unit is controlled to illuminate the subject, the illuminated subject image formed by the focus lens is converted into an electrical signal by the photoelectric conversion unit, and the second extraction is performed from the converted electrical signal. The first luminance signal is extracted by the means, the object image formed by the focus lens without illuminating the object by controlling the illumination means is converted into an electric signal by the photoelectric conversion means, and the converted electric extracts the second luminance signal by the second extraction means from the signal, in controlling the focus lens driving means in accordance with the output of said first extracting means, the said first luminance signal first automatic focusing device according to claim corresponding to the correlation between the second luminance signal that a control means for controlling the focus lens driving unit.

前記第２の抽出手段の出力の相関とは、被写体を照明したときの前記第２の抽出手段の出力と、被写体を照明しないときの前記第２の抽出手段の出力との差である事を特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。Wherein the correlation of the output of the second extraction means, and an output of said second extracting means when the illuminating an object, that is the difference between the output of said second extracting means when no illuminating the object The automatic focusing device according to claim 1, wherein

前記第２の抽出手段の出力の相関とは、被写体を照明したときの前記第２の抽出手段の出力と、被写体を照明しないときの前記第２の抽出手段の出力との比である事を特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。Wherein the correlation of the output of the second extraction means, and an output of said second extracting means when the illuminating an object, that is the ratio of the output of said second extracting means when no illuminating the object The automatic focusing device according to claim 1, wherein