JPS6373214A - Auto-focusing device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To perform quick and stable focusing by stopping the movement of a focusing lens if this lens is moved to a prescribed position within the focal depth which gives a critical resolution. CONSTITUTION:F value information F from a diaphragm device 14 and the cut-off frequency of a band-pass filter 9, namely, a standard object frequency fe are supplied to a microcomputer 3, and an object frequency fe' which gives the critical resolution is stored in the microcomputer 3. A contrast between a focusing voltage E(d) at a focal depth (d) which gives the critical resolution and a maximum focusing voltage Emax is obtained based on these data, and this contrast C is used and the movement of a focusing lens 1 is stopped when the lens 1 reaches the focal depth (d). Thus, the time required for focusing is shortened and the stable and quick focusing is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種のビデオカメラ等に用いられるオートフォ
ーカス装置に関し、特に迅速にフォーカシングを行ない
（ｑるようにしたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an autofocus device used in various video cameras and the like, and particularly to an autofocus device that performs focusing particularly quickly.

（従来の技術） 従来から、被写体を撮影することによって得られる映像
信号の高域成分の電圧レベルが再生画像の精細度に対応
していることに着目し、この高域成分の電圧を焦点電圧
として取り出し、この焦点電圧が最大レベルとなるよう
にフォーカスレンズを駆動させることによりこのレンズ
の位置をジャストピント位置に一致させるようなフォー
カシングを行なうオートフォーカス装置が知られている
。(Prior art) Conventionally, attention has been paid to the fact that the voltage level of the high-frequency component of the video signal obtained by photographing a subject corresponds to the definition of the reproduced image, and the voltage of this high-frequency component is referred to as the focal voltage. An autofocus device is known that performs focusing such that the position of the lens coincides with the just-focus position by driving the focus lens so that the focus voltage reaches the maximum level.

そして、このようなフォーカシングの方式は、いわゆる
山登りサーボ方式として知られているものであり、この
方式はＮＨＫ技術研究報告昭４０第１７巻、第１号通巻
第８６号第２１ページ、あるいは昭和５７年１１月発表
のテレビジョン学会ＥＤ第６７５等の文献に詳細に説明
されている。This focusing method is known as the so-called mountain-climbing servo method, and this method is described in the NHK Technical Research Report, Vol. This is explained in detail in literature such as the Television Society of Japan ED No. 675 published in November 2013.

（発明が解決すべき問題点） ところで、上述の如き山登りサーボ方式においては互に
時間的（位置的）にズした二点での焦点電圧を逐次レベ
ル比較していき、これら二点の焦点電圧の大小関係によ
ってピントずれの有無、及び方向を検出することにより
フォーカスレンズを所定方向に移動させていく。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in the above-mentioned mountain-climbing servo system, the focal voltages at two points shifted in time (position) are successively compared in level, and the focal voltages at these two points are The focus lens is moved in a predetermined direction by detecting the presence or absence of out-of-focus and the direction based on the magnitude relationship of .

そのため、ジャストピント位置近傍では上記フォーカス
レンズが光軸方向に振動しながらジャストピント位置に
収束することになり迅速なフォーカシングの妨げになる
とともに、再生画像に不自然さを与えるという問題点が
あった。Therefore, near the just-focus position, the focus lens vibrates in the optical axis direction and converges on the just-focus position, which hinders quick focusing and gives unnatural images to the reproduced image. .

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の如き実情に鑑みてなされたものであり、
ジャストピント位置近傍でのフォーカスレンズの振動を
伴わないオートフォーカス装置を提供することを目的と
する。(Means for solving the problems) The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances,
An object of the present invention is to provide an autofocus device that does not cause vibration of a focus lens near a just-focus position.

そして、本発明はこの目的を達成するために第１図に示
す如く、被写体を撮影することによって得れる映像信号
Ｓ１の高域成分を焦点電圧Ｅとして取り出し、この焦点
電圧Ｅに基づいてフォーカスレンズ１を移動手段２にて
移動させてフォーカシングを行なうオートフォーカス装
置であって、上記フォーカスレンズ１が限界解像度を与
える焦点深度ｄ以内の所定位置に移動した場合にこのフ
ォーカスレンズ１の移動を停止させる制御手段３を備え
たことを特徴とするオートフォーカス装置を提供するも
のである。In order to achieve this object, the present invention, as shown in FIG. 1 is moved by a moving means 2 to perform focusing, and the movement of the focus lens 1 is stopped when the focus lens 1 moves to a predetermined position within a focal depth d that provides a limit resolution. The present invention provides an autofocus device characterized by comprising a control means 3.

（作　用） 上述の如き構成のオートフォーカス装置によれば、フォ
ーカスレンズ１が限界解像度を与える焦点深度以内に移
動した段階でフォーカシングを終了することにより、フ
ォーカシングに要する時間の短縮化を図ることができ、
これにより迅速なフォーカシングを実現し得る。(Function) According to the autofocus device configured as described above, the time required for focusing can be shortened by ending focusing when the focus lens 1 moves within the depth of focus that provides the limit resolution. I can,
This allows rapid focusing to be achieved.

また、上記フォーカスレンズ１がジャストピント位ＭＰ
の近傍で撮動することがないため再生画像に不自然さを
与えることもなく、安定したフォーカシングを実現し得
る。Also, the focus lens 1 is in just focus position MP.
Since the image is not photographed in the vicinity of the object, stable focusing can be achieved without causing any unnaturalness to the reproduced image.

（実施例） 以下、本発明に係る好適な実施例を第１図及び第２図を
用いて詳細に説明する。(Example) Hereinafter, a preferred example according to the present invention will be described in detail using FIGS. 1 and 2.

このオートフォーカス装置は、後玉のフォーカスレンズ
（マスター系レンズ）１とアホーカル系レンズ５とから
成る光学系６を備えており、この光学系６を介して入射
される撮像光は撮像素子７にて光電変換されて電気的な
映像信号Ｓ１が得られる。This autofocus device is equipped with an optical system 6 consisting of a rear focus lens (master system lens) 1 and an ahocal system lens 5, and imaging light incident through this optical system 6 is directed to an image sensor 7. The signal is photoelectrically converted and an electrical video signal S1 is obtained.

そして、この映像信号Ｓ１は、前置増幅器８にて増幅さ
れて図示しないカメラ回路に供給されるとともに、バン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）９に供給される。This video signal S1 is then amplified by a preamplifier 8 and supplied to a camera circuit (not shown), as well as a bandpass filter (BPF) 9.

このバンドパスフィルタ９は、上記映像信号Ｓ１から所
定の高域成分を抽出してこれを利得制御回路（ＡＧＣ）
１０に供給し、この利得制御回路１０は本大輪例におけ
る制御手段であるマイコン３から供給される利得制御信
号Ｓ２に応じて上記高域成分を所定量増幅又は減衰して
出力する。This band-pass filter 9 extracts a predetermined high-frequency component from the video signal S1 and sends it to a gain control circuit (AGC).
10, and this gain control circuit 10 amplifies or attenuates the above-mentioned high frequency component by a predetermined amount in accordance with a gain control signal S2 supplied from the microcomputer 3, which is the control means in this large-scale example, and outputs the amplified or attenuated signal.

そして、この利得制御回路１０の出力は検波器（ＤＥＴ
）１１に供給され、この検波器１１にて上記高域成分に
対応した第２図に示す如き焦点電圧Ｅが取り出される。The output of this gain control circuit 10 is output to a detector (DET).
) 11, and the detector 11 extracts a focal voltage E as shown in FIG. 2, which corresponds to the above-mentioned high frequency component.

ここで、この焦点電圧Ｅは、上述の如く上記映像信号Ｓ
１を再生した再生画像の精細度に対応するものであり、
上記フォーカスレンズ１がジャストピント位置Ｐにある
ときにレベルは最大となる。Here, this focal voltage E is determined by the video signal S as described above.
It corresponds to the definition of the reproduced image reproduced from 1.
When the focus lens 1 is at the just focus position P, the level is maximum.

そして、上述の如く取り出された焦点電圧ＥはＡ／Ｄ　
（アナログ−デジタル）変換器１２にてデジタル化され
て上記マイコン３に供給される。Then, the focal voltage E taken out as described above is the A/D
The signal is digitized by an (analog-digital) converter 12 and supplied to the microcomputer 3.

このマイコン３は、デジタル化された上記焦点電圧Ｅを
１フイールド毎に取り込み、このデータをもとにして山
登りサーボを実行する。This microcomputer 3 takes in the digitized focal voltage E for each field, and executes mountain climbing servo based on this data.

すなわち、このマイコン３は、上記データを逐次レベル
比較し、この結果算出される第２図に示す如き差分電圧
ΔＥに基づいて所定パルス数の制御信号Ｓ３をドライブ
回路１３を介して本実施例における移動手段であるパル
スモータ２に供給する。これにより、このパルスモータ
２は回転駆動されて上記フォーカスレンズ１を光軸方向
（矢印へ方向）に移動させる。That is, the microcomputer 3 successively compares the levels of the above data, and based on the differential voltage ΔE calculated as a result as shown in FIG. It is supplied to a pulse motor 2 which is a moving means. As a result, the pulse motor 2 is rotationally driven to move the focus lens 1 in the optical axis direction (in the direction of the arrow).

また、このマイコン３には、絞り装置１４からのＦ値情
報Ｆと、上記バンドパスフィルタ９の遮断周波数すなわ
ち標準の被写体周波数ｆｅとが供給されるとともに、限
界解像度を与える被写体周波数ｆ　ｅ　ｌ　が記憶され
ており、これらに基づいて限界解像度を与える焦点深度
ｄにおける焦点電圧Ｅ　（ｄ　）と、最大焦点電圧Ｅ　
ｍａｘとのコントラストＣを求め、このコントラストＣ
を用いて上記フォーカスレンズ１が上記焦点深度ｄ内に
達した時に移動を停止するようになっている。Further, the microcomputer 3 is supplied with the F number information F from the aperture device 14 and the cutoff frequency of the bandpass filter 9, that is, the standard subject frequency fe, and also receives the subject frequency f e l that provides the limit resolution. The focal voltage E (d) at the focal depth d which is stored and gives the limit resolution based on these, and the maximum focal voltage E
Find the contrast C with max, and calculate this contrast C
When the focus lens 1 reaches the depth of focus d, the movement of the focus lens 1 is stopped.

すなわち、上記コントラストＣは、 なる式にて表わすことができる。That is, the above contrast C is It can be expressed by the following formula.

また、上記焦点電圧Ｅ　（ｄ　）は、一般にＥ（ｄ）＝
ｂｅ−（ａｘ）２・聞・（２）なる式にて表わすことが
できる。In addition, the focal voltage E (d) is generally E(d)=
It can be expressed by the following formula: be-(ax)2・bin・(2).

よって、上記（１）式は となる。Therefore, the above equation (1) is becomes.

また、この（３）式において、ａの値は焦点電圧Ｅの働
き（急峻度）を決定する係数であり、被写体の周波数を
ｆｅ、レンズのＦ値をＦとするとなる式にて表わすこと
ができる。なお、この（４式におけるＫはレンズ固有の
係数（例えば９．５）である。In addition, in this equation (3), the value of a is a coefficient that determines the function (steepness) of the focal voltage E, and can be expressed by the equation where fe is the frequency of the subject and F is the F value of the lens. can. Note that K in this equation (4) is a lens-specific coefficient (for example, 9.5).

また、上記（３）式において、ｂの値は焦点電圧Ｅの最
大値を決定する係数であり、上記愚人焦点電圧Ｅ　ｍａ
ｘと等しい。Furthermore, in the above equation (3), the value of b is a coefficient that determines the maximum value of the focal voltage E, and the foolish focal voltage E ma
Equal to x.

よって、上記コントラストＣは、 となる。Therefore, the above contrast C is becomes.

次に、この（５）式における焦点深度ｄを求める。Next, the depth of focus d in this equation (5) is determined.

いま、解像度限界の白黒縞の白又は黒の幅をｙ、上記フ
ォーカスレンズ１の開口径をＤ１同じく焦点距離をｆと
するとレンズのＦ値は、 となる。Now, if the white or black width of the black and white stripes at the resolution limit is y, the aperture diameter of the focus lens 1 is D1, and the focal length is f, then the F value of the lens is as follows.

よって、この（６）式より上記焦点深度ｄは、ｄ　−Ｆ
ｙ　　　　　　　　　・・・（７）となる。Therefore, from this equation (6), the depth of focus d is d - F
y...(7).

また、この（７）式におけるｙは、走査線の幅をＨ１１
走査線幅中の解像本をＮ□　に４／３Ｎ−１０６，６（
ｅ　’　）とすると、 となる。In addition, y in this equation (7) is the width of the scanning line H11
The resolution book in the scanning line width is reduced to N□ by 4/3N-106,6(
e'), it becomes.

したがって、この（７）ｉ８）式を上記（５）式に代入
すると、上記コントラストＣは、 Ｃ＝　ｅ−（Ｋ’９”’　＋ｏｘ、ｉ７６”となる。Therefore, by substituting this equation (7)i8) into the above equation (5), the above contrast C becomes C=e−(K′9″′+ox,i76″).

そして、上記マイコン３は、上述の如き供給されたｆｅ
に基づいて上記０式を解くことによってコントラストＣ
を求める。Then, the microcomputer 3 receives the supplied fe as described above.
By solving the above equation 0 based on the contrast C
seek.

なお、上記０式におけるに、Ｈ，ｆｅ’の８値は、予じ
め求められ上記マイコン３に記憶されている。The eight values of H and fe' in the above formula 0 are determined in advance and stored in the microcomputer 3.

そして、このマイコン３は、上述の如く求められたコン
トラストＣを用いて、限界解像度を与える焦点深度ｄの
限界における焦点電圧Ｅ　（ｄ　）、すなわちＣＥ　ｉ
ａｘを求め、上述の如＜Ａ／Ｄ変換器１２から供給され
る焦点電圧Ｅがこの値ＣＥ　ｍａｘになったとき、すな
わち上記フォーカスレンズ１が限界解像度を与える焦点
深度ｄ以内に移動したときに上記制御信号Ｓ３のパルス
モータ２への供給を中止して移動を停止させる。Then, using the contrast C determined as described above, the microcomputer 3 calculates the focal voltage E (d) at the limit of the depth of focus d that provides the limit resolution, that is, CE i
When the focal voltage E supplied from the A/D converter 12 reaches this value CE max, that is, when the focus lens 1 moves within the depth of focus d that gives the limit resolution, The supply of the control signal S3 to the pulse motor 2 is stopped to stop the movement.

なお、この際における最大焦点電圧Ｅ　ｍａｘは、なる
各式にて算出される。また、これら（１０）（１１）式
における×は、任意の時点（例えばフォーカシング開始
時点）でのフォーカスレンズ１のジャストピント位置Ｐ
までのｆｆ１ｌｌを示し、ｍは１フィールド期間でのフ
ォーカスレンズ１の移動量を示すものである。Note that the maximum focal voltage E max at this time is calculated using the following formulas. In addition, × in these equations (10) and (11) is the just focus position P of the focus lens 1 at an arbitrary point in time (for example, at the start of focusing).
m indicates the amount of movement of the focus lens 1 in one field period.

上述の如く、本実施例に係るオートフォーカス装置によ
れば、上記フォーカスレンズ１を解像限界を与える焦点
深度ｄ以内の位置で停止させてフォーカシングを終了す
るため、ジャストピント位置近傍におけるフォーカスレ
ンズの揚動が生ずることがない。As described above, according to the autofocus device according to the present embodiment, focusing is completed by stopping the focus lens 1 at a position within the depth of focus d that gives the resolution limit. No lift occurs.

よって、再生画像の不自然さが発生することはない。Therefore, no unnaturalness occurs in the reproduced image.

ここで、上記フォーカスレンズ１は、焦点深度ｄ以内に
位置しているので、再生画像がボケることはない。Here, since the focus lens 1 is located within the depth of focus d, the reproduced image will not be blurred.

なお、上記コントラストＣをより１に近づけることによ
って、より高品位な再生画像を得ることができる。Note that by bringing the contrast C closer to 1, a reproduced image of higher quality can be obtained.

また、本実施例に係るオートフォーカス装置によれば、
フォーカシングに要する時間を短縮することができ、こ
れにより迅速なフォーカシングを実現することができる
。Furthermore, according to the autofocus device according to this embodiment,
The time required for focusing can be shortened, and thereby rapid focusing can be achieved.

ところで、上述の実施例では上記最大焦点電圧Ｅ　ｆｆ
１ａｘを演算して求めたが、本発明としてはこの最大焦
点電圧Ｅ　ｍａＸを上記フォーカスレンズ１を移動させ
て実際に検出して求めてもよい。By the way, in the above embodiment, the maximum focus voltage E ff
1ax, but in the present invention, this maximum focal voltage Emax may be obtained by actually detecting it by moving the focus lens 1.

そして、この場合には演算誤差のない確実な最大焦点電
圧Ｅ　ｒＡａｘを求めることができるため、フォーカシ
ングの精度の向上を図ることができる。In this case, the maximum focus voltage E rAax without any calculation error can be determined reliably, so that it is possible to improve the focusing accuracy.

（発明の効果） 上述の説明から明らかなように、本発明はフォーカスレ
ンズが限界解像度を与える焦点深度以内の所定位置に移
動した場合にこのフォーカスレンズの移動を停止させる
ように構成したことにより迅速で安定したフォーカシン
グを実現することができる。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the present invention is configured to stop the movement of the focus lens when the focus lens moves to a predetermined position within the depth of focus that provides the limit resolution. This allows stable focusing to be achieved.

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

第１図は本発明に係る実施例を示すブロック図、第２図
は焦点電圧を示すグラフである。 １・・・フォーカスレンズ、２・・・移動手段（パルス
モータ）、３・・・制御手段〈マイコンン。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing focal voltage. 1... Focus lens, 2... Moving means (pulse motor), 3... Control means (microcomputer).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 被写体を撮影することによって得られる映像信号の高域
成分を焦点電圧として取り出し、この焦点電圧に基づい
てフォーカスレンズを移動手段にて光軸方向に移動させ
てフォーカシングを行なうオートフォーカス装置であつ
て。 上記フォーカスレンズが限界解像度を与える焦点深度以
内の所定位置に移動した場合にこのフォーカスレンズの
移動を停止させる制御手段を備えたことを特徴とするオ
ートフォーカス装置。[Claims of Claims] An automatic system that extracts high-frequency components of a video signal obtained by photographing a subject as a focal voltage, and performs focusing by moving a focus lens in the optical axis direction using a moving means based on this focal voltage. It's a focus device. An autofocus device characterized by comprising a control means for stopping the movement of the focus lens when the focus lens moves to a predetermined position within a depth of focus that provides a limit resolution.