JPS60121882A - Focusing detection method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve focusing accuracy and to reduce its cost by A/D converting after an image signal is sampled and held for every plural picture elements. CONSTITUTION:After an object to be photographed is imagewise formed on a sensor 12 by a photographing lens 11 and photoelectric conversion is executed, the object is amplified 13 and becomes an image signal A. The image signal A is sampled and held 16 by the period which is equivalent to plural fractions of the driving frequency of the sensor 12 or of the picture frequency of the image signal A. After the sampled and held signal is A/D converted by an A/D converter 17, it is delayed by one period by a register 18. Then, a subtractor 19 executes the subtraction of the output of the A/D converter 17 and the output of the register 18. The subtraction results of the subtractor 19 are added by a progressive calculator 20 by prescribed numbers. A decision circuit 21 decides focusing from the addition results of the progressive calculator 20. Thus, the A/D converter having low speed and high resolution can be used, and improvement in focusing accuracy and cost reduction can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明（まヒデオカメラ等における合焦検出方法に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a focus detection method in a video camera or the like.

（従来技術） テレビカメラは撮影レンズによる被写体像をサチコン、
ヒジコン等の撮像・市・又は電荷結合素子。(Prior art) A television camera uses a photographic lens to capture an image of a subject.
Imaging such as Hijicon or charge coupled device.

フォトタイオードアレイ等の２次元間体撮像素子上に投
影して映像信号に変換するものであるが、従来このテレ
ビカメラの合焦検出方法は大別すると、（１）映像信号
から直接合焦信号を得る方法、（ｉｉ）上記撮像管又は
固体撮像素子の撮像面と共役な関係にある位１ａ［に焦
点検出用のセンサを配置して合焦信号を得るものに分類
される。しかし後者（目）では撮１象面と焦点検出面が
異方るため、これらの共役関係を組付ル１”１整で保持
′１−る必要がちシ、製造コストが高くつくばかりでな
く、上記共役関係が保たれない場合には焦点検出（１，
、＋Ｕ−の誤ＪＴＩｊ作が発生していた。また焦点検出
用のセンサを用いているため、全体のコストが高くつく
という欠点がある。It is projected onto a two-dimensional interbody image sensor such as a photodiode array and converted into a video signal. Conventionally, the focus detection methods for this TV camera can be roughly divided into: (1) Direct focusing from the video signal; The method for obtaining a signal is classified into (ii) obtaining a focus signal by arranging a focus detection sensor at a position 1a which is in a conjugate relationship with the imaging surface of the image pickup tube or solid-state image sensor. However, in the latter case (the eye), since the imaging plane and the focus detection plane are anisotropic, it is necessary to maintain the conjugate relationship between them with a 1"1 assembly, which not only increases the manufacturing cost but also increases the manufacturing cost. , if the above conjugate relationship is not maintained, focus detection (1,
, +U- erroneous JTIj production occurred. Furthermore, since a focus detection sensor is used, there is a drawback that the overall cost is high.

一方、前者（１）は撮像面と焦点検出ｉｊｕか同一にな
るため、後者（１１）の欠点を一気に解θとできる利点
を有しており、既に幾つかの方法の提案が寿さＪｔて１
．／）る。On the other hand, the former (1) has the advantage that the imaging plane and focus detection iju are the same, so the drawback of the latter (11) can be solved at once by solving θ, and several methods have already been proposed for a long time. 1
．． /) Ru.

こ十ｔ　シの刀ｌ去の大部分１１第１図のブロック図で
示さＡする方式である。１２＋１　′ｃ）撮影レンズ１
により被′ノラ′体家がセンサ２上に結像されて光電変
換され、こび）丸、に変換信号は増幅器；３により増幅
されて映像イを号となり、図示しない映像処理回路で処
理さｔｔてヒ゛チオテープレコーダ拓・にＳ己録される
。センサ２は市：　（ＷＪ結合素了、フォトダイオード
アレイ痔のエリア！すＩ（７）　２次元固体撮像素子か
用いられ、駆動回んＸｌ（＃こよりｌ駆動される。この
ようなテレビ７１メラにおいて増幅器；３からσ）映像
信号をザンブルポール１回ｈ”ｉ′ｉ　５で各画素旬に
サンプルホールドして−７）−Ｄり／ディンタル（以Ｆ
　Ａ／１）という）変換器（＋　テｌｈ　Ａ’＝　１７
Ｊ：　Ｋ　Ａ／′Ｌ）　ｌｊ　換し、Ｊ゛［′価関数算
出回ｂ”６７によりｉ’Ｊ−ｒ　ｍｉ太度に関係するＩ
Ｔ数（評価関数）　ＶＣ兎゛換して判定回路８により合
焦の判定を杓う。そしてこの’Ｉ’ｔｌ定回路８からの
合焦信号によシ制側１回路１）で七−夕１０を１ｉｉｌ
ｊ側１し、モータ１０によって（最影しンス１を合焦位
置に移動させる。ここで映歇信号で必要な最大画周波数
は４ＭＨｚｆあり、従ってＡ／Ｄ変換器６の変換速度は
この最大画周波数に対応したものでなければならない。The majority of this process is of the type A shown in the block diagram of FIG. 1. 12+1'c) Photographic lens 1
The image of the target object is formed on the sensor 2 and photoelectrically converted. S self-recorded on Hiichio Tape Recorder Taku. Sensor 2 is: (WJ combination complete, photodiode array hemorrhoid area! (7) A two-dimensional solid-state image sensor is used, and it is driven by the drive circuit. Such a TV 71 camera At the amplifier; 3 to σ) the video signal is sampled and held at each pixel by one time h"i'i 5, and -7) -D/dintal (hereafter F
A/1)) converter (+telh A'= 17
J: K A/'L) lj Converting to J゛['value function calculation time b''67, I'J-r mi related to the thickness
The T number (evaluation function) is converted into a VC and the judgment circuit 8 judges the focus. Then, based on the focus signal from this 'I'tl constant circuit 8, the control side 1 circuit 1) sets Tanabata 10 to 1iil.
j side 1, and the motor 10 moves the closest image frequency 1 to the in-focus position.The maximum image frequency required for the intermittent signal is 4 MHz, so the conversion speed of the A/D converter 6 is It must be compatible with the video frequency.

しかしこの方式にあってはＡ／Ｄ変換器は一般に分解能
と変換速度が指数関数的に比例する順向があるので、上
記画周波数に適合した高速度でＡ／Ｄ変換器、例えば８
１月ｔで２００ｎｓｅｃ以内の変換速度を有するＡ／Ｄ
変換器を用いさるを得ず、合焦精度が低くてコストアッ
プとなる欠点があった。However, in this method, since the A/D converter generally has a forward direction in which resolution and conversion speed are exponentially proportional, the A/D converter, for example, 8
A/D with conversion speed within 200nsec in January t
The disadvantage is that a converter is unavoidably used, and the focusing accuracy is low, resulting in increased costs.

（目　的） 本発明は焦点検出ｉ１ｉ＋が撮像面と同一（あるばかり
でなく低速で高分解能の”／Ｄ変換器を使用できて合焦
精度の向上及び低コスト化を刷ることができる合焦検出
力法を提供することを目的とする。(Purpose) The present invention provides a focus detection system in which the focus detection i1i+ is the same as the imaging surface (not only is it possible to use a low-speed, high-resolution "/D converter"), thereby improving focusing accuracy and reducing costs. The purpose is to provide a power method.

（構　成） 以上図面を参照しながら本発明について詳細に説明する
。(Structure) The present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第２図は本発明の実〃由装置例を示す。撮影１／ンス１
１により被写体像かセンザＪ２上に結隊づれて光電変換
され、この光電変換信号＋１増幅器１３により増幅さＪ
して吠１象仏号となり、図示しない映像処理回路で処理
されてビデオテープレコーダ等に記録いれる。センサ２
は電荷結合素子、フ、　トダイオードアレイ等のエリア
型の２次元固体撮塚素子が用い１っれ、叱動回路１・１
により駆動される。FIG. 2 shows an example of a practical device of the present invention. Shooting 1/ins 1
1, the subject image is photoelectrically converted onto the sensor J2, and this photoelectric conversion signal +1 is amplified by the amplifier 13.
The resulting image becomes the 1st elephant Buddha name, is processed by a video processing circuit (not shown), and is recorded on a video tape recorder or the like. sensor 2
Area-type two-dimensional solid-state sensors such as charge-coupled devices, flat-diode arrays, etc. are used.
Driven by.

このようなビデオカメラ等においてタイミング発生回路
１５！ｉ駆動回路Ｊ４の出力パルスＩ）　Ｋ基づいて各
種のタイミングパルスを発生する。そして１１ｉｊ１幅
器１３か（、の映像信号Ａ　％まサンプルホールド回路
＋６　ＶＣでタイミング発生回路１５からσ〕タイミン
グパルスＳに同期してサンプルホールドされ、つまりセ
ンサ１の１）ハ動周波数又は映像信号Ａの画周波ａｔの
松数分の−・の周波数に（１］当するｊん期て４Ｊンブ
リングホールドされる。この→ノーングルホールト回路
１６の出力信号ＳＡＰ　ｉよＡ／ＩＪ変換器１７でＡ／
ｐ変換さＪし、レジスタ１８により１周期分たけ遅延さ
れる。In such a video camera, etc., the timing generation circuit 15! Various timing pulses are generated based on the output pulse I) K of the i drive circuit J4. Then, the video signal A from the timing generator 15 is sampled and held in synchronization with the timing pulse S, that is, the video signal A of the sensor 1 is sampled and held in synchronization with the timing pulse S. The output signal SAP i of the non-glue hold circuit 16 is held at the j period corresponding to (1) at the frequency of -., which is the number of pins of the image frequency at of A.The A/IJ converter A/ at 17
P conversion is performed, and the register 18 delays the signal by one period.

との」易合’／Ｄ変換路］７からの映像信号はタイミン
グ発生回路］５からのタイミングパルスＴによシレンス
タ１８に格納され、タイミング発生回路１５からのタイ
ミングパルスＲにより１周期分だけ遅延してレジスタ１
８から読み出さ牙′する。砂算藷１１）はＶｏ変換器１
７からの映像信号とレジスタ１８からσ）映像信号との
差をとってこの差を絶対値化−づ−るものであシ、タイ
ミング発生回路］５からのタイミングパルスＳＵＢによ
って０１作する。頻興器１６）の減算結果は逐算器２０
により所定数加算され、こ０）加！）はタイミング発生
回路１５からσ）タイミングパルスＡＣＣによってイ１
ガわれる。この逐算器２０の力ＩＪ算結果が像鮮尖度に
関係才る評価関数Φを力える。これを式で衣用すると、
合焦時に対象とする画素数をｎｓ　サンプルホールド回
路１６で各画素に対して１クイ固毎にザンフ゛リングす
るものとして３番目のザンブリングテークをＶＪとす牙
１．ば（但しｋ　’−’−２＋　３・ＩＴ）ｎ／１く Φ＝　Ｊｔ　Ｖｊ−Ｖｊ−Ｊｌ　・・（１）Ｊニ２ となる。判定回路２１はこの逐算器２０σ）加算結果よ
り合焦の判定を行々って合焦信号を出力し、この合焦信
号により開側１回路２２でモータ２，３を側面ｊして撮
影レンズ１１をモータ２３によシ合焦位置へ移動させる
。The video signal from the "easy/D conversion path" 7 is stored in the timing pulse T from the timing generation circuit 5, and is delayed by one period due to the timing pulse R from the timing generation circuit 15. and register 1
It is read out from 8. Sazanpo 11) is Vo converter 1
The difference between the video signal from the register 18 and the video signal σ from the register 18 is taken, and this difference is converted into an absolute value. The subtraction result of the multiplier 16) is sent to the subtracter 20.
A predetermined number is added by 0) addition! ) is generated by the timing pulse ACC from the timing generation circuit 15.
I'm being attacked. The IJ calculation result of this subtractor 20 provides an evaluation function Φ related to image sharpness kurtosis. Using this in the formula,
The number of pixels to be targeted at the time of focusing is ns.The sample and hold circuit 16 performs Zampfing for each pixel one by one, and the third Zumbling Take is VJ. For example, (k′-′-2+3・IT)n/1×Φ=JtVj-Vj-Jl...(1)Jni2. The determination circuit 21 makes a focus determination based on the addition result of the subtracter 20σ) and outputs a focus signal. Based on this focus signal, the open side 1 circuit 22 turns the motors 2 and 3 to the side j to take a picture. The lens 11 is moved to the in-focus position by the motor 23.

第；つ図は第２図の例における主要部のタイミングチャ
ートであり、画素を９個毎にザンプリング１−７た例に
ついてのものである。図中のＥＯＣ！ｉＡ／ｊ）ｌ＆換
器］７からの変換終了信号であり、この例では９Ｌ来方
向Ｃで比中父して１１５の変換速度の”／Ｄ変換Ｈｇを
使用でさることがわかる。Figure 2 is a timing chart of the main part in the example of Figure 2, and is for an example in which pixels 1-7 are sampled every nine pixels. EOC in the diagram! iA/j)l&converter] 7, and in this example, it can be seen that ``/D conversion Hg with a conversion speed of 115 can be used in the direction C from 9L.

第・１図Ｃよレンス位置に対する評価関数Φの関係をン
Ｔ、、シフこものであり、１（が小沁い程減算２蹄Ｊ９
の差分（Ｉｌｌが小さくなるためにＫｆ　ｌ１ｌｌｉ関
数ΦのソＮが１１（下−４−ることを２’ｒ＜　ｌ、で
いる。名しｆＪｉ：来）ｉ法で評１ｉ１１ｉ関数＾ｒ　
（Ｊ）式にしたときでも１くをｋ　・・・ｌと小さくし
ているため、評価関数のＳ／Ｎが悪くなり、髄に合焦イ
＼」【斤で誤動作を起同−用能性か高く、また高速のＡ
／Ｄ変換器が心安でコストアップの要因となる。未発１
りｊて＋、ｔ　ｋを２す、土に大きくして上記欠点を改
善している。Figure 1C shows the relationship of the evaluation function Φ with respect to the lens position.
Since the difference (Ill becomes smaller, the soN of the Kf l1lli function Φ is 11 (lower - 4-) is 2'r < l. Name fJi: next) Evaluate using the i method 1i11i function ^r
Even when formula (J) is used, 1 is made small as k...l, so the S/N of the evaluation function becomes poor, making it difficult to focus on the marrow. High speed and high speed A
/D converter is safe and causes cost increase. Unexploded 1
The above-mentioned drawbacks are improved by increasing t+ and tk to 2.

（効　果） 以」二のように本発明によれば映像信号を複数個の画素
毎にザノゾルホールドしてＡ／ｌ）、Ｒ換器でティジタ
ル化するので、低速で高分甫能のＡ／Ｉ）Ｆ換器を使用
することができて合焦都度の同士及び低コスＩ・化を計
ることができる。またヒテオカメラ等で生成する映像信
号から合焦検出をイｉ′５０）で、焦点検出面が撮像面
と同一であり、ビデオカメラ等の組イ＼Ｊ調整が容易で
原理的にパララックスかない。(Effects) As described in Section 2, according to the present invention, the video signal is held for each pixel and digitized by the A/l) and R converter, so it can be used at low speed and with high resolution. It is possible to use an A/I)F converter, and it is possible to reduce the cost of I/I when focusing. In addition, focus detection is performed from a video signal generated by a video camera or the like, and the focus detection plane is the same as the imaging plane, making it easy to adjust the set of the video camera or the like, and there is no parallax in principle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は促来の合焦検出装渦を示すフロ、り図、第２図
は本発明の実施装置４例を示すプロ、りｊＱｌ、第３図
は同天施装置例のタイミングチャート、第・１図はレン
ス位置と評１曲関数との関係を示す特性図である。 １６・ザンブルホールト回路、１７・・・ＡＡ〕変」火
器、１８１／シスタ、１９・・・減９−器、２０・・−
：ｉ８真器。 ２　イ　図 缶２　図 ｃｂFig. 1 is a flowchart showing the focus detection device vortex, Fig. 2 is a flow chart showing four examples of the device for implementing the present invention, Fig. 3 is a timing chart of an example of the device for implementing the present invention. FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the lens position and the evaluation function. -
: i8 true equipment. 2 A Figure can 2 Figure cb

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 被写体像をエリア型の固体撮像素子によシ走査して映像
信号に変換する装置において、前記映像（ｇ号を前記固
体撮像素子の駆動周波数又は前記映像信号の画周波数に
対１−る抜数分の−の周波数に相当する周期でサンプル
ホールドするステップと、このステップでサンプルホー
ルドした映像信号をティジタル化１−るステップと、と
のステップでティジタル化された映像信号を上記周４υ
（の１周期分遅延するステップと、このステップで遅延
された１１９６１家信号と前記ステップでティ／タル化
された映１．２４ムシツとの誠９、をイエつステ、ゾと
、このステ、ゾの減多゛＞結鞠冬をＩす［定款たけ逐３
１′１−るステップとを有することを特徴と１−る合焦
検出方法。In a device that scans a subject image with an area-type solid-state image sensor and converts it into a video signal, the image (g) is a subtracted number of 1 - the driving frequency of the solid-state image sensor or the image frequency of the video signal. The digitized video signal is sampled and held at a period corresponding to the frequency of - minutes, and the video signal sampled and held in this step is digitized.
The step of delaying by one cycle of The decrease in
1. A focus detection method characterized by comprising steps 1' and 1'.