JPH0353676A - Focus detector - Google Patents
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- JPH0353676A JPH0353676A JP1189810A JP18981089A JPH0353676A JP H0353676 A JPH0353676 A JP H0353676A JP 1189810 A JP1189810 A JP 1189810A JP 18981089 A JP18981089 A JP 18981089A JP H0353676 A JPH0353676 A JP H0353676A
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は焦点検出装置、詳しくは被写体光が照射された
撮像素子から出力される映像信号中の特定周波数成分を
抽出して合焦点を検出する焦点検出装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a focus detection device, more specifically, a focus detection device, which detects a focused point by extracting a specific frequency component in a video signal output from an image sensor irradiated with object light. The present invention relates to a focus detection device.
[従来の技術]
従来、撮像系の一部を駆動し、撮像素子の映像信号中か
ら特定周波数成分を抜き出して合焦点を検出する焦点検
出装置が、例えば、NHK技報第17巻第1号に石田他
により発表された“山登りサーボ方式によるテレビカメ
ラの自動焦点調整”に開示されている。この“山登りサ
ーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整″は、映像
信号中の高城成分によって画面の精細度を検出し、精細
度が最大になるように山登り制御を行なって、自動的に
テレビカメラの光学焦点調整を行なう装置の原理と回路
設計条件を述べたものである。そして、二次元面被写体
に対する実験回路の応答測定およびアナログ計算機によ
るシミュレーション実験によって山登りサーボ方式によ
る焦点合わせの精度を左右するのは、レンズ絞りや焦点
距離によって変化する山登り曲線の形であり、制御系の
利得を大にし、時間遅れ要素の時定数を小とすることに
よって精度が上がり、制御系の検波およびホールド回路
の時定数をそれぞれ0.Ol秒に選べば、山登り曲線の
高さと勾配のおのおのの4倍の変化に対して、焦点合わ
せの精度5%を得ることができることが開示されている
。更に山登り曲線の形を検出して制御系の利得を制御す
る適応制御とすれば、制御範囲の拡大と精度の向上をは
かることが可能であることも開示されている。[Prior Art] Conventionally, a focus detection device that drives a part of an imaging system, extracts a specific frequency component from a video signal of an image sensor, and detects a focused point is described, for example, in NHK Technical Report, Vol. 17, No. 1. It is disclosed in "Automatic focus adjustment of television camera using mountain-climbing servo system" published by Ishida et al. This "automatic focus adjustment of TV cameras using the hill-climbing servo method" detects the definition of the screen based on the Takagi component in the video signal, performs hill-climbing control to maximize the definition, and automatically adjusts the focus of the TV camera. This paper describes the principles and circuit design conditions of a device that performs optical focus adjustment. Based on measurements of the response of an experimental circuit to a two-dimensional object and simulation experiments using an analog computer, we found that the shape of the hill-climbing curve, which changes depending on the lens aperture and focal length, determines the accuracy of focusing using the hill-climbing servo system. Accuracy is improved by increasing the gain of the control system and decreasing the time constant of the time delay element, and the time constants of the detection and hold circuits in the control system are reduced to 0. It is disclosed that if Ol seconds is selected, a focusing accuracy of 5% can be obtained for a fourfold change in the height and slope of the climbing curve, respectively. Furthermore, it is disclosed that by using adaptive control that detects the shape of the hill-climbing curve and controls the gain of the control system, it is possible to expand the control range and improve accuracy.
しかしながら、映像信号中から特定周波数成分のパワー
を評価して合焦点を検出する上記“山登りサーボ方式に
よるテレビカメラの自動焦点:A整”では、被写体のパ
ターンによって全く合焦点が検出できない場合がある。However, with the above-mentioned "TV camera automatic focusing using the mountain-climbing servo method: A adjustment," which detects the focused point by evaluating the power of specific frequency components in the video signal, the focused point may not be detected at all depending on the pattern of the subject. .
例えば、現行のN T S ,C方式によるカラー映像
信号の記録方式では、水平方向に信号を読出しているの
で、横縞模様の被写体に合焦させようとすると、被写体
のコンラストに対し照度分布が不明瞭になりコントラス
トも悪くなるので合焦精度が悪くなる。そこで、この解
決案として、水平ラインを複数のディレイラインに蓄積
して隣接する垂直画素を比較評価したり、全信号を一度
メモリに蓄積してディジタル処理したりすることにより
、被写体パターンに左右されずに合焦検出を行なう手段
が特開昭53−97826号公報に開示されている。For example, in the current NTS, C color video signal recording system, signals are read out in the horizontal direction, so when trying to focus on a subject with horizontal stripes, the illuminance distribution is inconsistent with the contrast of the subject. The focus becomes clear and the contrast deteriorates, resulting in poor focusing accuracy. Therefore, as a solution to this problem, horizontal lines can be stored in multiple delay lines and adjacent vertical pixels can be compared and evaluated, or all signals can be stored once in memory and digitally processed. Japanese Patent Laid-Open No. 53-97826 discloses means for detecting focus without focusing on the subject.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、水平ラインを複数のディレイラインに蓄
積して隣接する垂直画素を比較評価したり、全信号を一
度メモリに蓄積してディジタル処理したりすることによ
り、被写体パターンに左右されずに合焦検出を行なうよ
うにした上記特開昭53−97826号公報記載の提案
では、複数のディレイラインあるいは専用のメモリ等を
必要とするから、高価になるとともに、処理回路も複雑
になるなど不都合な点が多かった。[Problems to be Solved by the Invention] However, by accumulating horizontal lines into multiple delay lines and comparing and evaluating adjacent vertical pixels, or by accumulating all signals once in memory and digitally processing them, it is possible to The proposal described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-97826, which performs focus detection regardless of the pattern, requires multiple delay lines or dedicated memory, making it expensive and requiring a processing circuit. It also had many disadvantages, such as being complicated.
そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解消し、撮像
素子の映像信号中から特定周波数成分を抜き出して合焦
点を検出する際に、低価格で簡単な構成の処理回路によ
り被写体のパータンに左右されずに合焦点検出を可能に
する焦点検出装置を提供するにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to detect the pattern of an object using a low-cost and simple processing circuit when extracting a specific frequency component from a video signal of an image sensor and detecting a focused point. An object of the present invention is to provide a focus detection device that enables in-focus point detection without being influenced by.
[課題を解決するための手段および作用]本発明の焦点
検出装置は、被写体像を結像する結像光学系と、この結
像光学系による像を光電変換し、映像信号を出力する撮
像素子と、上記映像信号のうち、垂直・水平にある角度
を有する映像信号のみを抽出する映像信号抽出手段と、
上記抽出された映像信号の特定周波数成分レベルに基づ
いて、上記結像光学系の焦点状態を検出する検出手段と
、を具備したことを特徴とするものである。[Means and effects for solving the problems] The focus detection device of the present invention includes an imaging optical system that forms an image of a subject, and an imaging element that photoelectrically converts the image formed by this imaging optical system and outputs a video signal. and a video signal extracting means for extracting only a video signal having a certain angle vertically and horizontally from among the video signals;
The present invention is characterized by comprising a detection means for detecting the focal state of the imaging optical system based on the specific frequency component level of the extracted video signal.
[実 施 例〕 以下、図示の実施例により本発明を説明する。[Example〕 The present invention will be explained below with reference to illustrated embodiments.
先ず、本発明の実施例を説明するに先立って、本発明の
基本原理を第2図〜第4図により説明する。First, before describing embodiments of the present invention, the basic principle of the present invention will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.
一般に、光学系による被写体の光学像は、焦点の正合,
不正合によってその鮮明度が変化し、正合状態で鮮明度
が高いときは被写体のコントラストに応じて明確な照度
分布を示すが、不正合状態で所謂ボケた状態で鮮明度が
低いときは、被写体のコントラストに対し照度分布は不
明瞭になりコントラストも悪くなる。そこで、ファイン
ダ画面の略中央に設定されるフォーカスエリアを走査し
、光電変換して得られた映像信号も鮮明度によって変化
し、鮮明度が高いときはそのレベルの変動が大きくしか
も急峻に変化するが、鮮明度が低くなるほど、そのレベ
ルの変動量が小さくなり、しかもその変化がゆるやかに
なる。In general, the optical image of a subject produced by an optical system is
The sharpness changes depending on the incorrect match, and when the sharpness is high in the correct match, it shows a clear illuminance distribution according to the contrast of the subject, but when the incorrect match is in a so-called blurred state and the sharpness is low, The illuminance distribution becomes unclear compared to the contrast of the subject, and the contrast deteriorates. Therefore, the image signal obtained by scanning the focus area set approximately in the center of the viewfinder screen and photoelectrically converting it changes depending on the sharpness, and when the sharpness is high, the level changes large and sharply. However, the lower the sharpness, the smaller the amount of fluctuation in the level, and the more gradual the change.
第2図(A)は、フォーカスエリアを走査し、光電変換
して得られた映像信号の周波数特性を示す線図で、合焦
状態の場合は同図の実線g1のように比較的高い周波数
成分までを含有しているのに比し焦点ボケの被写体像か
ら得られた映像信号は、同図の点線fI2で示すように
高い周波数成分が相対的に少なくなる。そこで、映像信
号中の特定周波数、通常は、高い周波数成分のパワーを
合焦レンズのデフォーカス位置に対してプロットすると
、第2図(B)に示すように正台状態で鮮明度が高い場
合は実線p3のように比較的シャープな特性線図が得ら
れるが、鮮明度が低いと、点線g4のようなブロードに
変化する線図となってしまう。つまり、出力レベルが最
大となるときあるいはレベル変動が最も急峻になるとき
を検出すれば焦点の自動調節ができることになる。Figure 2 (A) is a diagram showing the frequency characteristics of the video signal obtained by scanning the focus area and photoelectrically converting it. In contrast, the video signal obtained from the out-of-focus subject image contains relatively few high frequency components, as shown by the dotted line fI2 in the figure. Therefore, when the power of a specific frequency (usually a high frequency component) in a video signal is plotted against the defocus position of the focusing lens, as shown in Figure 2 (B), when the sharpness is high in the correct position, A comparatively sharp characteristic diagram as shown by the solid line p3 is obtained, but if the sharpness is low, the diagram becomes a diagram that changes broadly as shown by the dotted line g4. In other words, automatic focus adjustment is possible by detecting when the output level is at its maximum or when the level fluctuation is at its steepest.
この場合、前記従来例で説明したように映像信号を水平
方向に読出しながら横縞模様の被写体に合焦させようと
すると、第2図(B)の点線fI4のような特定周波数
パワーの分布曲線で合焦点を求めることになるので合焦
精度が甘くなってしまう。In this case, if you try to focus on a horizontally striped object while reading out the video signal in the horizontal direction as explained in the conventional example, the specific frequency power distribution curve like the dotted line fI4 in FIG. 2(B) will appear. Since the in-focus point is determined, the focusing accuracy becomes poor.
そこで、本発明では、第3図に示すようにフォーカスエ
リア中の各画素を千鳥状に、つまり水平・垂直方向にあ
る角度をもって走査し、これら各画素から得られた信号
を合焦点検出用信号としている。そして、この合焦点検
出用信号中の特定周波数成分を抽出して合焦評価値を得
るようにすれば、たとえ被写体像が横縞模様であっても
これに左右されずに合焦点検出を高精度に行なうことが
できる。一方、上記第3図で斜線を施こされていない画
素を水平に走査し、これら画素から出力された映像信号
を出力映像信号としている。Therefore, in the present invention, each pixel in the focus area is scanned in a staggered manner, that is, at a certain angle in the horizontal and vertical directions, as shown in FIG. It is said that By extracting a specific frequency component from this in-focus point detection signal to obtain a focus evaluation value, the in-focus point can be detected with high precision even if the subject image has a horizontal striped pattern. can be done. On the other hand, the pixels not shaded in FIG. 3 are horizontally scanned, and the video signals output from these pixels are used as output video signals.
第4図は、本発明の焦点検出装置の基本原理を説明する
ブロック系統図である。図において、結像光学系1によ
り撮像素子2上に精像された被写体像は、撮像素子2で
映像信号に光電変換される。FIG. 4 is a block system diagram illustrating the basic principle of the focus detection device of the present invention. In the figure, a subject image focused on an image sensor 2 by an imaging optical system 1 is photoelectrically converted into a video signal by the image sensor 2.
そして、合焦点検出時においては、垂直,水平方向とあ
る角度を有する方向の画素から得られた信号のみを合焦
点検出用信号として、またその他の画素から得られる信
号を出力映像信号として、撮像素子2から出力される映
像信号がそれぞれ分岐される。When detecting a focused point, only signals obtained from pixels in directions having a certain angle with the vertical and horizontal directions are used as focused point detection signals, and signals obtained from other pixels are used as output video signals to capture images. The video signals output from the elements 2 are each branched.
上記出力映像信号は、映像信号出力ブロック5に送られ
、映像信号出力ブロック5より外部システムへ出力され
る。一方、合焦点検出用信号は、合焦点検出ブロック3
に送られ、この合焦点検出ブロック3から合焦点評価信
号をコントロールブロック6へ出力する。このコントロ
ールブロック6は、モニタブロック4,合焦点検出ブロ
ック3.結像光学系1からの情報に基づいて、結像光学
系1,撮像素子2,合焦点検出ブロック3,モニタブロ
ック4,映像信号出力ブロック5をそれぞれ制御するよ
うになっている。The output video signal is sent to the video signal output block 5, and outputted from the video signal output block 5 to an external system. On the other hand, the in-focus point detection signal is transmitted to the in-focus point detection block 3.
The in-focus point detection block 3 outputs the in-focus point evaluation signal to the control block 6. This control block 6 includes a monitor block 4, a focused point detection block 3. Based on information from the imaging optical system 1, the imaging optical system 1, the image sensor 2, the focused point detection block 3, the monitor block 4, and the video signal output block 5 are controlled, respectively.
このようなシーケンスにおいて、撮像素子2から出力さ
れる映像信号を合焦点検出用信号と出力映像信号とに分
離することにより、合焦点検出中の外部システムへの映
像信号の影響が少なくなり、また、合焦点検出用信号が
上述のように垂直,水平にある角度を有する画素からの
信号なので、被写体のパターンに左右されることなく合
焦点検出が可能となる。In such a sequence, by separating the video signal output from the image sensor 2 into the in-focus point detection signal and the output video signal, the influence of the video signal on the external system during in-focus point detection can be reduced, and Since the in-focus point detection signal is a signal from a pixel having a certain vertical and horizontal angle as described above, in-focus point detection is possible without being influenced by the pattern of the subject.
換言すれば、本発明の焦点検出装置は、フォーカスエリ
アをモニタ検出してフォーカスエリアの映像信号を特定
の方向性を持って抜き出し、この抜き出した信号の特定
周波数帯域のパワーを評価値として合焦点を検出するよ
うにしたものである。In other words, the focus detection device of the present invention detects the focus area with a monitor, extracts the video signal of the focus area with a specific directionality, and uses the power of the extracted signal in a specific frequency band as an evaluation value to determine the focused point. It is designed to detect.
次に、本発明の一実施例を示す焦点検出装置を説明する
。第5図は、上記一実施例のブロック系統図である。図
において、撮影レンズ101とレンズ駆動回路103が
上記第4図に示す結合光学系1を、CCD102が撮像
素子2を、モニタ回路105がモニタブロック4を、信
号出力回路106が映像信号出力ブロック5を、焦点評
価回路104が合焦点検出ブロック3を、C P U
107がコントロールブロック6を、それぞれ構成して
いる。このCPU107は、撮影レンズ101からの絞
り,被写体距離,レンズ焦点距離等の情報、焦点評価回
路104からの信号等に基づいて、レンズ駆動回路10
3を介して撮影レンズ101を駆動するようになってい
る。Next, a focus detection device showing one embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block system diagram of the above embodiment. In the figure, a photographing lens 101 and a lens drive circuit 103 connect the coupling optical system 1 shown in FIG. , the focus evaluation circuit 104 detects the in-focus point detection block 3, and the CPU
107 constitutes the control block 6, respectively. The CPU 107 controls the lens drive circuit 10 based on information such as the aperture, subject distance, and lens focal length from the photographic lens 101 and signals from the focus evaluation circuit 104.
The photographing lens 101 is driven through the lens 3.
第6図は、モニタ回路105の構威を示すブロック系統
図である。図において、このモニタ回路105は、信号
増幅用のアンブ151と、CPU107から出力される
タイミング信号でラッチするラッチ回路152とで構成
されている。FIG. 6 is a block diagram showing the structure of the monitor circuit 105. In the figure, the monitor circuit 105 is composed of an amplifier 151 for signal amplification and a latch circuit 152 that latches with a timing signal output from the CPU 107.
第7図は、焦点評価回路104の構或を示すブロック系
統図である。図において、焦点評価回路104は、バン
ドバスフィルタ(以下、B. P.Fと略記する)1
61.検波回路162.積分回路163,A/D変換回
路164で構成されるブロックを複数有するものである
。FIG. 7 is a block diagram showing the structure of the focus evaluation circuit 104. In the figure, the focus evaluation circuit 104 includes a bandpass filter (hereinafter abbreviated as B.P.F.) 1
61. Detection circuit 162. It has a plurality of blocks each including an integrating circuit 163 and an A/D converting circuit 164.
第8図は、CCD102の1ライン分の構成を示すブロ
ック系統図である。図において、CCD102は、受光
素子114と信号転送用の信号CCD115と、この信
号CCD115の信号を転送するための転送クロックを
印加する電極(以下、転送電極と略記する)119と、
信号リセット用のリセットCCD113と、このリセッ
トCCD113の信号を転送するためのリセット転送ク
ロックを印加する電極(以下、リセット電極と略記する
)118と、信号CCD115の信号を出力映像信号と
して水平方向に転送する映像信号ラインCCD116と
、合焦点検出用信号として水平方向に転送するAF信号
ラインCCD117と、信号CCD115の信号を映像
信号ラインCCD116とAF信号ラインCCD117
とに分岐するAF切換クロックを印加する電極(以下、
切換電極と略記する)120と、リセットC C D
113の信号をモニタライン111とリセットライン】
12とにそれぞれ分岐するスイッチ121,122と、
このスイッチ121,122のオン●オフを制御するモ
ニタアドレス回路123と、映像信号ラインCCD11
.6の信号をノイズカットして増幅する出力回路124
と、AF信号ラインCCD117の信号をノイズカット
して増幅し出力する出力回路125と、AF切換クロッ
クを制御するAFアドレス回路1−26とで構成されて
いる。FIG. 8 is a block system diagram showing the configuration of one line of the CCD 102. In the figure, the CCD 102 includes a light receiving element 114, a signal CCD 115 for signal transfer, and an electrode (hereinafter abbreviated as transfer electrode) 119 for applying a transfer clock for transferring the signal CCD 115.
A reset CCD 113 for signal reset, an electrode (hereinafter abbreviated as reset electrode) 118 for applying a reset transfer clock for transferring the signal of this reset CCD 113, and a signal of the signal CCD 115 that is horizontally transferred as an output video signal. A video signal line CCD116 that transfers the signal of the signal CCD115 in the horizontal direction as a focused point detection signal, an AF signal line CCD117 that transfers the signal in the horizontal direction as a focused point detection signal, and a video signal line CCD116 and an AF signal line CCD117 that transfer the signal of the signal CCD115.
An electrode (hereinafter referred to as
(abbreviated as switching electrode) 120, and reset C C D
113 signal to monitor line 111 and reset line]
Switches 121 and 122 that branch into 12 and 12, respectively;
A monitor address circuit 123 that controls on/off of these switches 121 and 122, and a video signal line CCD 11
.. Output circuit 124 that cuts noise and amplifies the signal of No. 6
, an output circuit 125 that noise-cuts and amplifies the signal of the AF signal line CCD 117 and outputs the signal, and an AF address circuit 1-26 that controls the AF switching clock.
このように構成された本実施例の焦点検出装置では、被
写体光が撮影レンズ101(第5図参照)を介してCC
DI○2の受光素子114上に結像されると、同素子1
14で光電変換されて信号CCD115上に転送される
。In the focus detection device of this embodiment configured in this way, subject light passes through the photographic lens 101 (see FIG. 5) and is
When the image is formed on the light receiving element 114 of DI○2, the same element 1
14, the signal is photoelectrically converted and transferred onto the signal CCD 115.
焦点検出時以外は、信号CCD115上に転送された信
号は、AFアドレス回路1.26の制御信号により出力
映像信号として映像信号ラインCCD116に転送され
る。更に、同C C D 1. 1 6上を水平方向に
転送され出力回路124を介して信号出力回路106(
第5図参叩)に出力される。At times other than focus detection, the signal transferred onto the signal CCD 115 is transferred to the video signal line CCD 116 as an output video signal by the control signal of the AF address circuit 1.26. Furthermore, the same C C D 1. 1 6 in the horizontal direction and is transmitted through the output circuit 124 to the signal output circuit 106 (
The output is shown in Figure 5 (see Figure 5).
そして、同出力回路106で映像信号用に処理された後
、CPU107 (第5図参照)から印加される制御信
号によって外部へ出力されるようになっている。After being processed into a video signal by the output circuit 106, it is output to the outside by a control signal applied from the CPU 107 (see FIG. 5).
一方、焦点検出時には、信号CCD115上に転送され
た映像信号中から特定の方向性を持って抽出した信号が
、AFアドレス回路126の制御信号により、合焦点検
出用信号としてAF信号ラインCCD117に転送され
る。そして、更に同CCDI 1 7上を水平方向に転
送され、出力回路125を介して焦点評価回路104(
第5図参照)へ出力される。On the other hand, during focus detection, a signal extracted with a specific direction from the video signal transferred onto the signal CCD 115 is transferred to the AF signal line CCD 117 as a focused point detection signal by the control signal of the AF address circuit 126. be done. Then, it is further transferred in the horizontal direction on the same CCDI 17, and is transmitted through the output circuit 125 to the focus evaluation circuit 104 (
(see Figure 5).
焦点評価回路104では、人力された合焦点検出用信号
から特定周波数成分のみをB. P. F161(
第7図参照)で抜き出し、検波回路162で検波して積
分回路163で積分する。そして、A/D変換回路16
4でディジタル信号に変換し、CPU107へ出力する
ようになっている。The focus evaluation circuit 104 extracts only a specific frequency component from the manually input in-focus point detection signal. P. F161(
(see FIG. 7), detected by a detection circuit 162, and integrated by an integration circuit 163. And A/D conversion circuit 16
4, it is converted into a digital signal and output to the CPU 107.
ここで、AF信号ラインCCD117に転送される合焦
点検出用信号について第1図(A),(B)により説明
する。第1図(A)は、受光素子114中の行番号,列
番号がそれぞれ
i−−m,・・・・・・−1. 1., 2.
3,・・・・・・mJ””nt ・・・・・・−1.
1, 2, 3,・・・・・・nの画素で構成さ
れたエリア中の
i−1. 2. 3
j−1.2, ・・・・・・8,
からなるフォーカスエリアにおいて、水平・垂直方向に
45″の角度をもたせて千鳥状に走査する手段を示す線
図である。図1:おいて、受光素子1】4中のi−1の
行の各画素の信号が信号CCD115にシフトされた後
、転送電極119上の転送クロックに応動して、第1図
(B)に示すように映像信号ラインC C D 1 1
. 6上に転送される。Here, the in-focus point detection signal transferred to the AF signal line CCD 117 will be explained with reference to FIGS. 1(A) and 1(B). In FIG. 1(A), the row numbers and column numbers in the light receiving element 114 are i--m, . . .-1, respectively. 1. , 2.
3,...mJ""nt......-1.
i-1 in an area composed of 1, 2, 3,...n pixels. 2. 3 j-1.2, . After the signals of each pixel in the i-1 row of the light receiving element 1]4 are shifted to the signal CCD 115, in response to the transfer clock on the transfer electrode 119, as shown in FIG. 1(B), Video signal line C C D 1 1
.. Transferred onto 6.
すると、第1図(A)で右上りの斜線によりハッチング
を施こされた
ci.j)− (1. 3), (1.7)の画素
上に蓄積された電荷のみが、切換電極120上のAF切
換クロックに応動して映像信号ラインCCD116より
AF信号ラインCCD117にシフトされ、残りの画素
に蓄積されていた電荷は、映像信号ラインCCD116
を水平方向に転送され、出力映像信号として信号出力回
路106に出力される。Then, in FIG. 1(A), the ci. j) - Only the charges accumulated on the pixels (1.3) and (1.7) are shifted from the video signal line CCD116 to the AF signal line CCD117 in response to the AF switching clock on the switching electrode 120, The charges accumulated in the remaining pixels are transferred to the video signal line CCD116.
is transferred in the horizontal direction and output to the signal output circuit 106 as an output video signal.
同様にして、行番号i−2では
j−2.4,6,8,
また、行番号i−3では
j−1.5.
の各画素に蓄積された電荷のみがAF信号ラインCCD
I17にシフトされ、後述するある周波数で同CCD1
17上を転送されて出力回路125を介し、焦点評価回
路104へ合焦点検出用信号として出力されることにな
る。上記AF信号ラインCCD117上で合焦点検出用
信号を転送する転送クロックパルスの周波数は、CPU
107により合焦時の周波数を、非合焦時と同じか低く
設定するようにしている。次に、この理由を説明する。Similarly, row number i-2 has j-2.4, 6, 8, and row number i-3 has j-1.5. Only the charges accumulated in each pixel of the AF signal line CCD
I17, and the same CCD1 at a certain frequency which will be described later.
17 and is outputted to the focus evaluation circuit 104 as an in-focus point detection signal via the output circuit 125. The frequency of the transfer clock pulse that transfers the in-focus point detection signal on the AF signal line CCD117 is determined by the CPU.
107, the frequency when in focus is set to be the same as or lower than when out of focus. Next, the reason for this will be explained.
即ち、非合焦時には撮影レンズを通った被写体像は高周
波威分より低周波成分の方が大きいが、合焦時には、高
周波戊分も大きくなる。そこで、合焦時の方が非合焦時
に比べ、高周波側の信号を用いて焦点状態の検出を行な
い易くなる。この場合、バンドパスフィルタをそれぞれ
の帯域にあわせて用意しても良いが、AF信号ラインC
CD117の転送クロックを非合焦時に比べて合焦時は
低い周波数とすれば、被写体像の高周波成分が低周波側
にシフトするので、同一のバンドバスフィルタで検出す
ることができる。That is, when the object is out of focus, the low frequency component of the object image passing through the photographic lens is larger than the high frequency component, but when the object is in focus, the high frequency component also becomes larger. Therefore, it is easier to detect the focus state using a signal on the high frequency side when the object is in focus than when it is out of focus. In this case, bandpass filters may be prepared for each band, but the AF signal line C
If the transfer clock of the CD 117 is set to a lower frequency when in focus than when out of focus, the high frequency components of the subject image are shifted to the low frequency side, so that they can be detected with the same bandpass filter.
このようにして、
i一一m SJm
の各行を
j請一n〜n
に亘って全画素を走査し蓄積電荷を読出した後、まだA
F中ならば、受光素子114上のフォーカスエリア
i=1. 2. 3
j−1.2, ・・・・・・.8
から合焦点検出用信号を抽出する画素を、例えば1画素
だけ右方向にシフトした右下がり斜線でノ\ッチングさ
れた画素とする。即ち、
i−1の行では
j−4.8,
i−2の行では
j−1.3,5,7,
i−3の行では
j浦2.6
の各画素に蓄積された電荷をAF信号ラインCCD11
7ヘシフトする。つまり、AF信号ラインCCD117
ヘシフトする信号は1フレームごとに一画素ずつずらす
。即ち、合焦点検出中.の出力映像信号は合焦点検出用
信号を抽出した残りの信号で構成されるが、合焦点検出
用信号がフレーム毎に異なる画素からの信号なので、合
焦点検出中でも外部システムへ送出される出力映像信号
の質が劣化する虞は実用上なくなる。そして、AF終了
後は全ての画素に蓄積された信号を映像信号ラインCC
D116へのみシフトし、AF信号ラインCCD117
へは全く出力しない。In this way, after scanning all the pixels in each row of i1m SJm and reading out the accumulated charges, there is still A
If it is in F, the focus area i on the light receiving element 114 is 1. 2. 3 j-1.2, ・・・・・・・・・The pixel from which the in-focus point detection signal is extracted from 8 is, for example, a pixel notched with a diagonal line downward to the right and shifted to the right by one pixel. In other words, the charges accumulated in each pixel are j-4.8 in row i-1, j-1.3, 5, 7 in row i-2, and j-2.6 in row i-3. AF signal line CCD11
Shift to 7. In other words, the AF signal line CCD117
The signal to be shifted is shifted by one pixel every frame. In other words, the in-focus point is being detected. The output video signal is composed of the remaining signal after extracting the in-focus point detection signal, but since the in-focus point detection signal is a signal from a different pixel for each frame, the output video signal is sent to an external system even when the in-focus point is detected. There is practically no possibility that signal quality will deteriorate. After AF is completed, the signals accumulated in all pixels are transferred to the video signal line CC.
Shift only to D116, AF signal line CCD117
There is no output at all.
また、CCD102の受光素子114に照射される被写
体光の積分時間は、リセットCCD113とスッチ12
1.122とモニタライン111を用いてモニタ回路1
05へ信号を送りで決めるようになっている。Further, the integration time of the subject light irradiated onto the light receiving element 114 of the CCD 102 is determined by the reset CCD 113 and the switch 12.
1. Monitor circuit 1 using 122 and monitor line 111
The decision is made by sending a signal to 05.
このCCD積分時間制御の過程を第9図のフロ−チャー
トにより説明する。The process of this CCD integration time control will be explained with reference to the flowchart of FIG.
先ず、ステップS201でこのフローがスタートすると
、ステップS202に進んで1−0で受光素子114の
各画素に蓄積されていた電荷をリセットCCD113に
シフトすると共に、受光素子114への被写体光の照射
を開始(t−0)L,、ステップS203に進む。この
ステップS203では、例えばMOS等で形成されたス
イッチ122をオンしてスイッチ121をオフ、つまり
リセツ}COD113をリセットライン112に接続し
、ステップS204に進む。このステップS204では
、リセットCOD113上の信号電荷を全てリセットラ
イン112に高速転送し、ステップS205に進む。今
、図示しないAEセンサにより予め演算された時間をt
1とすると、このステップS205では、上記ステップ
S202における1−0から起算して上記時間t1経過
後に、受光素子114の電荷をリセットCCD113に
シフトする。つまり、受光素子114への被写体光の照
射を、上記ステップS202におけるt −0で開始し
、このステップS205における1−1,で終了し、こ
れにより積分時間t1間の照射光量に対応した光電荷を
、受光素子114よりリセットCCDll3にシフトし
、ステップS206,S207に進む。このステップS
206,S207では、上記ステップ5203.S20
4と同じ処理を行なってステップS208に進む。First, when this flow starts in step S201, the process proceeds to step S202, in which the charge accumulated in each pixel of the light receiving element 114 is shifted to the reset CCD 113 at 1-0, and the irradiation of the subject light to the light receiving element 114 is stopped. Start (t-0)L, Proceed to step S203. In this step S203, the switch 122 formed of, for example, MOS is turned on and the switch 121 is turned off, that is, the reset COD 113 is connected to the reset line 112, and the process proceeds to step S204. In this step S204, all signal charges on the reset COD 113 are transferred at high speed to the reset line 112, and the process proceeds to step S205. Now, the time t calculated in advance by the AE sensor (not shown)
1, in this step S205, the charge of the light receiving element 114 is shifted to the reset CCD 113 after the above-mentioned time t1 has elapsed starting from 1-0 in the above step S202. That is, the irradiation of the subject light onto the light receiving element 114 starts at t-0 in step S202 and ends at 1-1 in step S205, thereby emitting a photocharge corresponding to the amount of irradiation light during the integral time t1. is shifted from the light receiving element 114 to the reset CCDll3, and the process proceeds to steps S206 and S207. This step S
206, S207, the above step 5203. S20
The same process as in step 4 is performed and the process advances to step S208.
ステップ3208では、高速転送が終了したか否かを判
定し、終了していなければ、ステップS209に進んで
フォーカスエリアに対応する領域に達したか否かを判定
する。そしてフォーカスエリアに対応する領域に達すれ
ば、ステップS210に進んでスイッチ121をオンし
てスイッチ122をオフし、つまり、リセットCCD1
13を、リセットライン112からモニタライン111
に接続換えした後、ステップS207に戻る。In step S3208, it is determined whether the high-speed transfer has ended, and if it has not ended, the process advances to step S209, and it is determined whether the area corresponding to the focus area has been reached. When the area corresponding to the focus area is reached, the process proceeds to step S210, where the switch 121 is turned on and the switch 122 is turned off, that is, the reset CCD1
13 from the reset line 112 to the monitor line 111
After changing the connection, the process returns to step S207.
即ち、フォーカスエリア
i−1. 2. 3
j−1.2.・・・・・・,8
を除く領域では、ステップ8206〜S209を繰返し
実行するから、上記ステップS205で得られた積分時
間t1中の照射光量に対応した光電荷をリセットライン
113に高速排出する。また、フォーカスエリアでは、
ステップ5207〜S210を繰返し実行するから、積
分時間t1中の照射光量に対応した光電荷がモニタライ
ンlitを介してモニタ回路105で検出される。換言
すれば、積分時間t1中にフォーカスエリア内の全画素
に照射された被写体光の積分値であるモニタレベルが検
出されたことになる。That is, focus area i-1. 2. 3 j-1.2. Since steps 8206 to S209 are repeatedly executed in the area excluding . . Also, in the focus area,
Since steps 5207 to S210 are repeatedly executed, photocharges corresponding to the amount of irradiation light during the integration time t1 are detected by the monitor circuit 105 via the monitor line lit. In other words, the monitor level, which is the integral value of the subject light irradiated to all pixels within the focus area during the integration time t1, has been detected.
ステップS208で転送終了していれば、ステップS2
11に進んでモニタレベルがOKか否かを判定する。モ
ニタレベルが不十分なら、ステップS212に進んで、
図示しないAEセンサにより予め演算で設定した時間t
を新しい時間t2l
に置換した後、ステップS202に戻って上記動作を再
度繰返すことになる。また、上記ステップS211にお
けるモニタレベルがOKなら、自動露出設定が完了した
ことになるので、上記ステップS202.S203.S
204と同様のステップS213.S214.5215
を実行した後、ステップS216に進む。即ち、このス
テップ8213〜S216では、上記ステップS211
までの自動露出設定のルーチンで受光素子114上に蓄
積された光電荷をリセットライン112に高速排出した
後、上記積分時間t1.t2から予測される積分時間t
3の間受光素子114に被写体光を照射して、本露光を
行なうものである。そして、受光素子114上に蓄積さ
れた信号電荷を信号CCDI 15にシフトし、合焦点
検出用信号および出力映像信号としてそれぞれAF信号
ラインCCD117および映像信号ラインCCD116
に転送するようになっている。If the transfer is completed in step S208, step S2
Proceeding to step 11, it is determined whether the monitor level is OK. If the monitor level is insufficient, proceed to step S212,
A time t set in advance by calculation using an AE sensor (not shown)
After replacing t2l with a new time t2l, the process returns to step S202 and the above operation is repeated again. Further, if the monitor level in step S211 is OK, it means that the automatic exposure setting has been completed, so step S202. S203. S
Step S213 similar to step S204. S214.5215
After executing, the process advances to step S216. That is, in these steps 8213 to S216, the above step S211
After rapidly discharging the photocharges accumulated on the light receiving element 114 in the automatic exposure setting routine up to the reset line 112, the integration time t1. Integration time t predicted from t2
3, the light receiving element 114 is irradiated with object light to perform main exposure. Then, the signal charges accumulated on the light receiving element 114 are shifted to the signal CCDI 15, and are used as the in-focus point detection signal and the output video signal on the AF signal line CCD 117 and the video signal line CCD 116, respectively.
It is designed to be transferred to
上記実施例の説明においては、CCDを用いて被写体の
パターンに左右されずに合焦点を検出する手段を述べた
が、CCD以外の素子、例えばMO S (Metal
Oxiclde Ses1conduetor),
AM 1(Agpllflded MOS Intel
ligent Isager). S I T(St
atie Induct1on Trans1stor
)などにも適用されるもので、映像信号の読み出し部分
でAF信号用に一部を切り出すことにより同様の効果が
得られることは言うまでもない。In the description of the above embodiments, a means for detecting a focal point using a CCD without being affected by the pattern of the subject was described.
Oxiclde Ses1conduator),
AM 1 (Agpllflded MOS Intel
ligent Isager). S I T (St
atie Induct1onTrans1stor
), etc., and it goes without saying that the same effect can be obtained by cutting out a part for the AF signal in the readout part of the video signal.
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、映像信号中より垂直
・水平にある角度を有する画素の映像信号のみを抽出す
ることにより、被写体のパターンに左右されずに合焦点
検出が可能となり、且つ映像信号自体に影響を与えない
等の優れた効果が発揮される。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by extracting only the video signals of pixels having a certain angle vertically and horizontally from the video signal, it is possible to detect a focused point regardless of the pattern of the subject. This makes it possible to achieve excellent effects such as not affecting the video signal itself.
第1図(A)は、本発明の一実施例を示す焦点検出装置
におけるCCDの受光素子の、第1図(B)は映像信号
ラインCCDとAF信号ラインCCDの、それぞれの配
置図、
′M42図(^〉は、映像信号の周波数特性で、第2図
(B)は映像信号中の特定周波数のパワーのレンズデフ
ォーカス位置に対する分布を示す特性線図、第3図は、
受光素子のフォーカスエリア中の各画素の配置図、
第4図は、本発明の基本原理を示すブロック系統図、
第5図は、本発明の一実施例を示す焦点検出装置のブロ
ック系統図、
第6図は、上記第5図におけるモニタ回路の詳細を示す
ブロック系統図、
第7図は、上記第5図における焦点評価回路の詳細を示
すブロック系統図、
¥&8図は、上記第5図におけるCCDの1ライン分の
構成を示すブロック系統図、
第9図は、本発明の一実施例におけるCCDvt分時間
制御のフローチャートである。
1・・・・・・・・・結像光学系
2・・・・・・・・・撮像素子(撮像索子および映像信
号抽出手段)FIG. 1(A) is a layout diagram of a light receiving element of a CCD in a focus detection device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1(B) is a layout diagram of a video signal line CCD and an AF signal line CCD, respectively. Figure M42 (^) is the frequency characteristic of the video signal, Figure 2 (B) is a characteristic diagram showing the distribution of the power of a specific frequency in the video signal with respect to the lens defocus position, and Figure 3 is the
4 is a block system diagram showing the basic principle of the present invention; FIG. 5 is a block system diagram of a focus detection device showing an embodiment of the present invention; Figure 6 is a block system diagram showing details of the monitor circuit in Figure 5 above; Figure 7 is a block system diagram showing details of the focus evaluation circuit in Figure 5 above; FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of one line of CCD in FIG. 9. FIG. 9 is a flowchart of CCDvt minute time control in an embodiment of the present invention. 1... Imaging optical system 2... Imaging element (imaging element and video signal extraction means)
Claims (1)
する撮像素子と、 上記映像信号のうち、垂直・水平にある角度を有する映
像信号のみを抽出する映像信号抽出手段と、 上記抽出された映像信号の特定周波数成分レベルに基づ
いて、上記結像光学系の焦点状態を検出する検出手段と
、 を具備したことを特徴とする焦点検出装置。(1) An imaging optical system that forms a subject image, an imaging device that photoelectrically converts the image formed by this imaging optical system and outputs a video signal, and the video signal has a certain vertical and horizontal angle. It is characterized by comprising: a video signal extracting means for extracting only the video signal; and a detecting means for detecting the focal state of the imaging optical system based on the specific frequency component level of the extracted video signal. Focus detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1189810A JPH0353676A (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Focus detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1189810A JPH0353676A (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Focus detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0353676A true JPH0353676A (en) | 1991-03-07 |
Family
ID=16247588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1189810A Pending JPH0353676A (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Focus detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0353676A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006285080A (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Olympus Imaging Corp | Focus detecting device |
| JP2006293009A (en) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Olympus Imaging Corp | Automatic focus adjustment device and focus adjustment method |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP1189810A patent/JPH0353676A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006285080A (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Olympus Imaging Corp | Focus detecting device |
| JP2006293009A (en) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Olympus Imaging Corp | Automatic focus adjustment device and focus adjustment method |
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