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JP2004219881A - Automatic focus system - Google Patents

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JP2004219881A
JP2004219881A JP2003009342A JP2003009342A JP2004219881A JP 2004219881 A JP2004219881 A JP 2004219881A JP 2003009342 A JP2003009342 A JP 2003009342A JP 2003009342 A JP2003009342 A JP 2003009342A JP 2004219881 A JP2004219881 A JP 2004219881A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
focus
image sensor
voltage
drive signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003009342A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Mori
正己 森
Sadafumi Kaneda
禎史 金田
Tomoyuki Suzuki
智之 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP2003009342A priority Critical patent/JP2004219881A/en
Publication of JP2004219881A publication Critical patent/JP2004219881A/en
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  • Focusing (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic focus system capable of quickly moving a lens to a detected focal point, for quick focusing. <P>SOLUTION: A focal point voltage is detected from a high-frequency component of the video signal obtained from an imaging element 2. A lens 1 is driven to a specified position based on a differential voltage between specified fields of the focal point voltages, so that the differential voltage comes to be minimum. Thus, focusing of image light to the imaging element 2 is performed in hill-climbing method. An FIFO20 for storing lens position data is provided, and if the minimum value of the differential voltage is detected, a drive signal is generated based on the lens position data, read from the FIFO20, which proceeds for the time period required for the process to acquire the drive signal for driving the lens from the imaging element 2, to move the lens 1 to the position specified by the lens position data. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばムービーなどの映像記録機器のオートフォーカス装置に係り、特に、山登りサーボ方式を用いて速やかに適性フォーカス位置に到達するのに好適なオートフォーカス装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、山登り制御(サーボ)方式によるオートフォーカス装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
これについて説明すると、撮影画像の映像信号に含まれる高域周波数成分は、焦点(ピント)の度合いに対応しており、合焦点において最大値を示す。
図7は、山登りサーボ方式の基本的な動作を示す説明図であリ、その様子を示している。
同図において、横軸がレンズ位置、縦軸が高域周波数成分である焦点電圧となっている。焦点電圧が最大になるところが適正頂上(合焦点)PFであるから、焦点電圧が最大となるようにフォーカス用のレンズを動かすことで焦点調節(ピント合せ)が行なわれる(同図矢印FA参照)。
【0003】
図4には、従来例のオートフォーカス装置10の構成が示されている。
同図において、CCDなどによる撮像素子2の光入射側には、フォーカス調整用のレンズ1が設けられている。撮像素子2の電荷信号出力側には、ビデオプロセス回路3が設けられている。また、映像信号は、焦点電圧検出回路4にも出力されるように接続されている。そして、焦点電圧検出回路4の出力側にはA/D変換器5を介してマイクロコンピュータ6が接続されており、そのフォーカス制御出力側は駆動回路7に接続されている。
【0004】
以上の各部のうち、レンズ1は、モータ8によって変移可能となっており、これによってフォーカス調整が行われるように構成されている。ビデオプロセス回路3には、例えばプリアンプ、色分離回路、γ補正回路などの周知の回路が含まれており、R(赤),G(緑),B(青)あるいは色差の映像信号が出力されるようになっている。焦点電圧検出回路4は、入力映像信号から高周波成分である焦点電圧を取り出すためのもので、フィルタやサンプルホールド回路によって構成されている。
【0005】
マイクロコンピュータ6は、焦点電圧検出回路16によって取り出された焦点電圧データに基づいて図5に示すような動作を繰り返し行う機能を有している。
図5は、従来例のオートフォーカス装置の動作を示すフローチャートである。
マイクロコンピュータ6によって得られたフォーカス制御信号は駆動回路7に供給され、駆動回路7ではフォーカス制御信号に基づいてモータ8の駆動が行われるようになっている。なお、同期発生回路9は、各部に必要なクロック信号や同期信号を出力するための回路である。
【0006】
次に、従来例のオートフォーカス装置10の動作について、図5のフローチャートや図7のグラフも参照しながら説明する。撮像素子2では、入力画像の撮像が行われ、電荷信号Cがビデオプロセス回路3に出力される。ビデオプロセス回路3では、入力信号に対して増幅や色分離などの所望の処理が行われ、映像信号が出力される。この映像信号は、必要に応じてビデオテープあるいはディスプレイ装置に供給される。
【0007】
この映像信号は焦点電圧検出回路4にも供給され、ここで、その高周波成分が焦点電圧Fとして検出される。検出された焦点電圧Fは、A/D変換器5でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ6に取り込まれる。
マイクロコンピュータ6では、焦点電圧Fの変化を見て、焦点電圧Fが増加から減少に変化する点を検出し、レンズの移動を反対方向に転じるように制御信号Sを出力する。
マイクロコンピュータ6は、最新のフィールドによる焦点電圧Fがひとつ前のフィールドの焦点電圧Fとどう変わったかを比較する(ステップS1)。
その結果、適正頂上であると判断した場合は処理を停止する(ステップS2)。
適正頂上でない場合は、焦点電圧Fの変化を見る(ステップS3)。
電圧の変化が増加ならば同じ方向で処理を続けるよう制御信号Sを駆動回路7に出力する(ステップS4)。
電圧の変化が減少ならば、フォーカスレンズ1の移動方向を今までと逆にするよう制御信号Sを駆動回路7に出力する(ステップS5)。
【0008】
駆動回路7では、マイクロコンピュータ6から入力された制御信号Sに基づいてモータ8を駆動し、フォーカス用のレンズ1の変移が行なわれる。このような動作が、適正頂上を検出するまで繰り返し実行される(ステップS2)。
このような動作を、図7を参照して説明する。まず、山登り途中(矢印FAの動き)では合焦位置に徐々に近づくので、焦点電圧Fは新しいフィールド毎に徐々に上昇する。適正頂上PFを越えたら焦点電圧は減少する(矢印FBの動き)。焦点電圧の減少を検出したら、レンズの移動方向を逆にして、適正頂上PFを目指し(矢印FCの動き)、最終的には適正頂上PFの前後で反転を繰り返すようになり、適正頂上PFが求められる。
【0009】
【特許文献1】
実用新案登録第2603535号公報(第2−3頁、第1−5図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、従来例のオートフォーカス装置は、合焦後のオーバーランを利用して適正頂上PFを求めるように構成されているが、合焦したかどうか(オートフォーカスしたかどうか)の判断に使われる焦点電圧検出回路4から出力される焦点電圧Fの値は、現在のレンズ位置における画像から得られる値ではなく、撮像素子2及び焦点電圧検出回路4における演算処理により遅延した画像から得られる値である。また、マイクロコンピュータ6における合焦の判定にも一定の時間を要する。
【0011】
一例として、ムービーの場合において、撮像素子(CCD)2による撮像には、1フィールドの時間が必要である。撮像素子2から出力された電荷信号Cから、焦点電圧出力回路4において、焦点電圧Fが得られるが、これに1フィールドの時間が必要となる。さらに、マイクロコンピュータ6において、焦点電圧Fの増減を判断して制御信号Sを出力するのに、1フィールドの時間が必要となる。
【0012】
すなわち、合焦点PFに達して、焦点電圧が減少し始めることを検出し,それに応じて、制御信号Sが駆動回路7に出力されるときには、適正な合焦点を速やかに検出しても、そのときのレンズ1の位置は、実際に合焦し焦点電圧が減少し始めるときの位置より3フィールド進んでしまっている。
【0013】
この関係を図6に示す。図6は、従来例のオートフォーカス装置におけるレンズ位置、撮像素子の出力、焦点電圧検出回路の出力及び駆動信号の時間関係を示す図である。
同図において、nは時刻を表し、n+1は時刻nより1フィールド遅い時刻を示す。
同図に示すように、時刻n+3にレンズの位置PはPn+3にある。このときの撮像素子(CCD)の出力Cは1フィールド前のレンズの位置Pn+2による出力Cn+2であり、焦点電圧出力回路の出力(焦点電圧)Fは2フィールド前のレンズの位置Pn+1によるCCD出力Cn+1により得られる出力Fn+1であり、マイクロコンピュータ6から出力される制御信号Sは3フィールド前のレンズ位置PのCCD出力Cより得られる出力Fから出力されるSである。
【0014】
従って、合焦点PFに達した後、焦点電圧が減少するのを検出して、レンズ1の移動方向を反転するときには、レンズ1の位置は既に合焦点を越えて、3フィールド分下降した後なので、再びピークの合焦点PFに達するのにさらに時間がかかり、そのため、合焦位置を得るために何度か試行錯誤が必要となり、その分、合焦までの時間が余分に必要であるという問題がある。
【0015】
そこで本発明は、上記問題を解決し、検出した合焦位置に直ちにレンズを移動できるようにし、速やかな合焦を可能とするオートフォーカス装置を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、本発明は、画像光を撮像素子2に集光するレンズ1と、前記撮像素子2から出力される前記画像光に対応する電気信号を処理して得られる映像信号の高周波成分から焦点電圧を検出する焦点電圧検出手段(回路)4と、前記焦点電圧の所定フィールド間の差分電圧に基いて前記レンズを所定位置に駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段(マイクロコンピュータ)6Aと、前記駆動信号により前記レンズを駆動する駆動部7とを有し、前記差分電圧が最小になるように前記レンズの前記撮像素子に対するレンズ位置を移動することにより、前記画像光の前記撮像素子へのフォーカス調整を山登り方式で行うオートフォーカス装置において、
前記所定フィールド間の各フィールドにおける前記レンズの位置を示すレンズ位置データを記憶するメモリ(FIFO)20を有し、前記差分電圧の最小を検出した場合には、前記メモリより読み出した、前記撮像素子から前記駆動信号を得るまでの処理に要する時間分だけ前記所定フィールドに先行する時間における前記レンズ位置データに基き前記駆動信号を前記駆動信号生成手段で生成し、前記駆動部により前記レンズを前記レンズ位置データで指定される位置に移動することを特徴とするオートフォーカス装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。なお、参照符号については、簡便のため、従来例の構成と同一構成については、同一の参照符号を付しその説明を省略する。
【0018】
<実施例>
図1は、本発明のオートフォーカス装置の実施例を示す構成図である。
同図に示すように、本実施例のオートフォーカス装置10Aは、レンズ1、撮像素子2、ビデオプロセス回路3、焦点電圧検出回路4、A/D変換器5、マイクロコンピュータ6A、メモリ(FIFOである)20、駆動回路7及びモータ8より構成される。
【0019】
CCDからなる撮像素子2の光入射側には、フォーカス調整用のレンズ1が前後方向に移動可能に設けられている。
撮像素子2の電荷信号出力側には、ビデオプロセス回路3が設けられており、レンズ1で結像された画像に対応する電荷信号Cが撮像素子2からビデオプロセス回路3に供給される。
ビデオプロセス回路3は、入力する電荷信号Cを映像信号にして出力する。また、ビデオプロセス回路3には、焦点電圧検出回路4が接続されており、映像信号は、焦点電圧検出回路4にも出力される。
【0020】
焦点電圧検出回路4の出力側にはA/D変換器5を介してマイクロコンピュータ6Aが接続されている。
マイクロコンピュータ6Aには、別途、レンズ位置データPを記憶するためのメモリ(FIFO)20が接続されている。このFIFO20は、データを先入れ先出しするもので、マイクロコンピュータ6Aの内部に設けておいても良い。
マイクロコンピュータ6Aからは、制御信号SAが駆動回路7に供給され、駆動回路7は、制御信号SAに応じて、モータ8を回転させる。
【0021】
以上の各部のうち、レンズ1は、モータ8に連結する移動機構(図示しない)によってモータ8の回転により変移可能となっており、これによって撮像素子2に入射する画像光のフォーカス調整が行われるように構成されている。ビデオプロセス回路3には、例えばプリアンプ、色分離回路、γ補正回路などの周知の回路が含まれており、R(赤),G(緑),B(青)あるいは色差の映像信号が出力されるようになっている。焦点電圧検出回路4は、入力映像信号から高周波成分である焦点電圧Fを取り出すためのもので、フィルタやサンプルホールド回路によって構成されている。
【0022】
マイクロコンピュータ6Aは、焦点電圧検出回路4から出力された焦点電圧Fを記憶すると共に、FIFO20にその焦点電圧Fが得られるレンズ位置のデータ(レンズ位置データP)を出力すると共に、FIFO20の先出しデータを取り込み、駆動回路7に制御信号SAを供給する。駆動回路7においては、入力された制御信号SAに基き、モータ8を駆動する。なお、同期回路9は、各部に必要なクロック信号や同期信号を出力するためのものである。
レンズ位置データPは、レンズの位置、もしくは移動を示す数値になる。レンズ駆動回路にステッピングモータを使用した場合を例にとって説明する。ステッピングモータに与えられる信号は、現在の位置から幾つ動くかという情報である。望遠方向を+、至近方向を−とした場合、現在の位置から2パルス望遠方向にレンズを動かした場合、+2が、至近方向に4パルス移動させた場合、−4がFIFO20に記録される。
【0023】
次に、本実施例のオートフォーカス装置の動作について、図2を参照して説明する。
図2は、本発明のオートフォーカス装置の実施例の動作を示すフローチャートである。
オートフォーカス装置10Aが合焦のための山登り動作をしており、レンズ1が所定の位置にあり、撮像素子2では、入力画像の撮影が行われ、電荷信号Cがビデオプロセス回路3に出力される。ビデオプロセス回路3では、入力信号に対して増幅や色分離などの所望の処理が行われ、映像信号が出力される。この映像信号は、必要に応じてビデオテープあるいはディスプレイ装置に供給される。
【0024】
この映像信号は焦点電圧検出回路4にも供給され、ここでその高周波成分が焦点電圧Fとして検出される。検出された焦点電圧Fは、A/D変換器5でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ6Aに取り込まれる。
マイクロコンピュータ6Aでは、上述したように、最新のフィールドの焦点電圧Fがそのメモリに格納される(図2、ステップS11)。ここで、レンズ位置データPを算出し、これをFIFO20に出力する。FIFO20はレンズ位置データPを順次記憶する。
【0025】
撮像素子2における電荷信号Cの生成、焦点電圧検出回路4における焦点電圧Fの生成、及びマイクロコンピュータ6における制御信号SAの生成には、それぞれ1フィールド分の時間が必要であるので、各信号の時間関係は、図3に示したようになる。
図3は、本発明のオートフォーカス装置の実施例におけるレンズ位置、撮像素子の出力、焦点電圧検出回路の出力及び駆動信号の時間関係を示す図である。
同図に示すように、nフィールドの時刻tを時刻tと示すとき、((n+1)フィールドでは時刻tn+1となる)、時刻tn+3で出力される制御信号SAは、時刻tn+2の焦点電圧Fと時刻tn+3の焦点電圧Fn+1から得られるものであり、これらの焦点電圧F〜Fn+1は、それぞれ、時刻tn+1の電荷電圧Cと時刻tn+2の電荷電圧Cn+1より得られるものであり、そのときのレンズ位置は時刻tから時刻tn+1に対応するものである。
ここで、時刻tに対応するレンズ位置データをPのように表示する。
【0026】
図2に示すように、マイクロコンピュータ6Aは、1フィールド前の焦点電圧と比較し、その結果によって、レンズ位置を移動させる制御信号を出力する(ステップ11)。このとき、FIFO20には、レンズ位置データPがそれぞれ出力されて、記憶される。なお、FIFO20には3つのレンズ位置データPを記憶できて、先だしされる先頭のメモリには、さらに3フィールド前のデータが保持されている。例えば、時刻tn+3においては、FIFO20にはレンズ位置データPからPn+2までが保持される。なお、FIFO20のデータは新たなデータが入力されると順次更新される。
【0027】
駆動回路7では、マイクロコンピュータ6Aから入力された制御信号に基づいてモータ8を駆動し、フォーカス用のレンズ1の移動が行なわれる。このような動作が、適正頂上を検出するまで繰り返し実行される(ステップS12)。
次に、適正な頂上が検出され、焦点電圧Fが減少に転じると、マイクロコンピュータ6Aは、FIFO20の先頭に保持されているレンズ位置データPに基き、制御信号SAを生成して、駆動回路7に出力し、レンズ1は適正な合焦位置に移動される(ステップ13)。
レンズ位置Pn+1に対応する焦点電圧Fn+1が減少したことを検出した場合、その結果が現れるのは時刻tn+3における制御信号SAにおいてである。従って、時刻tn+3でレンズ位置がPになるように制御信号SAをマイクロコンピュータ6Aは出力する。これによって、直ちに適正頂上にレンズ1を移動する。
【0028】
本実施例においては、このように適正頂上に達すると、その記憶されているレンズ位置に直ちに戻すようにしているので、従来例におけるように、頂上を越えて移動した場合には、レンズの移動方向を反転して、適正頂上を求める方法よりは、より早く合焦地点に到達することができる。
【0029】
なお、少なくとも前後のフィールドの焦点電圧を比較して、合焦点を判定できる構成のオートフォーカス装置に対して、本発明は適用できるものである。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のオートフォーカス装置は、請求項1記載によれば、所定フィールド間の各フィールドにおけるレンズの位置を示すレンズ位置データを記憶するメモリを有し、差分電圧の最小を検出した場合には、前記メモリより読み出した、撮像素子から駆動信号を得るまでの処理に要する時間分だけ前記所定フィールドに先行する時間における前記レンズ位置データに基き前記駆動信号を駆動信号生成手段で生成し、駆動部により前記レンズを前記レンズ位置データで指定される位置に移動することにより、検出した合焦位置に直ちにレンズを移動できるようにし、速やかな合焦を可能とするオートフォーカス装置を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のオートフォーカス装置の実施例を示す構成図である。
【図2】本発明のオートフォーカス装置の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図3】本発明のオートフォーカス装置の実施例におけるレンズ位置、撮像素子の出力、焦点電圧検出回路の出力及び駆動信号の時間関係を示す図である。
【図4】従来例のオートフォーカス装置を示す構成図である。
【図5】従来例のオートフォーカス装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】従来例のオートフォーカス装置におけるレンズ位置、撮像素子の出力、焦点電圧検出回路の出力及び駆動信号の時間関係を示す図である。
【図7】山登りサーボ方式の基本的な動作を示す説明図である。
【符号の説明】
1…レンズ、2…撮像素子(CCD)、3…ビデオプロセス回路、4…焦点電圧検出回路、5…AD変換器、6,6A…マイクロコンピュータ、7…駆動回路、8…モータ、9…同期信号発生回路、10,10A…オートフォーカス装置、20…FIFO。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an autofocus apparatus for video recording equipment such as a movie, and more particularly to an autofocus apparatus suitable for quickly reaching an appropriate focus position using a hill-climbing servo system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an autofocus apparatus using a hill-climbing control (servo) method has been known (for example, see Patent Document 1).
Describing this, the high frequency component included in the video signal of the captured image corresponds to the degree of focus (focus) and shows the maximum value at the focal point.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the basic operation of the hill-climbing servo system, and shows the state thereof.
In the figure, the horizontal axis represents the lens position, and the vertical axis represents the focal voltage which is a high frequency component. Since the point at which the focal voltage is maximized is the appropriate peak (focus point) PF, the focus adjustment (focusing) is performed by moving the focusing lens so that the focal voltage is maximized (see arrow FA in the figure). .
[0003]
FIG. 4 shows a configuration of a conventional autofocus device 10.
In FIG. 1, a lens 1 for focus adjustment is provided on a light incident side of an imaging device 2 such as a CCD. A video process circuit 3 is provided on the charge signal output side of the image sensor 2. The video signal is also connected so as to be output also to the focus voltage detection circuit 4. A microcomputer 6 is connected to an output side of the focus voltage detection circuit 4 via an A / D converter 5, and a focus control output side is connected to a drive circuit 7.
[0004]
Of the above components, the lens 1 can be shifted by a motor 8 so that focus adjustment is performed. The video process circuit 3 includes well-known circuits such as a preamplifier, a color separation circuit, and a γ correction circuit, and outputs a video signal of R (red), G (green), B (blue) or a color difference. It has become so. The focus voltage detection circuit 4 is for extracting a focus voltage, which is a high-frequency component, from an input video signal, and includes a filter and a sample-and-hold circuit.
[0005]
The microcomputer 6 has a function of repeatedly performing the operation shown in FIG. 5 based on the focus voltage data extracted by the focus voltage detection circuit 16.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the conventional autofocus device.
The focus control signal obtained by the microcomputer 6 is supplied to the drive circuit 7, and the drive circuit 7 drives the motor 8 based on the focus control signal. The synchronization generation circuit 9 is a circuit for outputting a clock signal and a synchronization signal required for each unit.
[0006]
Next, the operation of the conventional autofocus device 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and the graph of FIG. The image sensor 2 captures an input image and outputs a charge signal C to the video process circuit 3. The video processing circuit 3 performs desired processing such as amplification and color separation on the input signal, and outputs a video signal. This video signal is supplied to a video tape or a display device as needed.
[0007]
This video signal is also supplied to the focus voltage detection circuit 4, where the high-frequency component is detected as the focus voltage F. The detected focus voltage F is converted into a digital signal by the A / D converter 5 and taken into the microcomputer 6.
The microcomputer 6 detects the point at which the focus voltage F changes from an increase to a decrease by observing the change in the focus voltage F, and outputs a control signal S so as to reverse the movement of the lens in the opposite direction.
The microcomputer 6 compares how the focus voltage F of the latest field has changed with the focus voltage F of the immediately preceding field (step S1).
As a result, if it is determined that the peak is appropriate, the process is stopped (step S2).
If the peak is not appropriate, the change in the focus voltage F is checked (step S3).
If the change in the voltage increases, the control signal S is output to the drive circuit 7 to continue the process in the same direction (step S4).
If the change in the voltage decreases, a control signal S is output to the drive circuit 7 so that the moving direction of the focus lens 1 is reversed (step S5).
[0008]
In the drive circuit 7, the motor 8 is driven based on the control signal S input from the microcomputer 6, and the focus lens 1 is shifted. Such an operation is repeatedly executed until a proper peak is detected (step S2).
Such an operation will be described with reference to FIG. First, while climbing the hill (movement of arrow FA), the focus position gradually approaches, so that the focus voltage F gradually increases in each new field. When the peak voltage exceeds the proper peak PF, the focal voltage decreases (movement of arrow FB). When the decrease in the focal voltage is detected, the direction of movement of the lens is reversed, and the aim is to reach the proper top PF (movement of arrow FC). Finally, the inversion is repeated before and after the proper top PF. Desired.
[0009]
[Patent Document 1]
Utility Model Registration No. 2603535 (Page 2-3, FIG. 1-5)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, the conventional autofocus device is configured to obtain an appropriate top PF by using overrun after focusing. Is not a value obtained from the image at the current lens position, but is an image delayed by arithmetic processing in the image sensor 2 and the focus voltage detection circuit 4. Is the value obtained from Also, it takes a certain time for the microcomputer 6 to determine the focus.
[0011]
As an example, in the case of a movie, imaging by the image sensor (CCD) 2 requires one field time. The focus voltage F is obtained in the focus voltage output circuit 4 from the charge signal C output from the image sensor 2, and this requires one field time. Further, it takes one field time for the microcomputer 6 to determine whether the focus voltage F has increased or decreased and to output the control signal S.
[0012]
That is, when it is detected that the focus voltage has started to reach the focal point PF and the control voltage S is output to the drive circuit 7 accordingly, even if an appropriate focal point is detected quickly, The position of the lens 1 at this time is three fields ahead of the position at which the focus is actually focused and the focus voltage starts to decrease.
[0013]
FIG. 6 shows this relationship. FIG. 6 is a diagram showing a time relationship among a lens position, an output of an image sensor, an output of a focus voltage detection circuit, and a drive signal in a conventional autofocus device.
In the figure, n represents time, and n + 1 represents time one field later than time n.
As shown in the figure, at time n + 3, the position P of the lens is at Pn + 3 . The output C of the imaging device at this time (CCD) is the output C n + 2 by the position P n + 2 of the previous field of the lens, the output (focusing voltage) F of the focal voltage output circuit according to the position P n + 1 of two fields before the lens an output F n + 1 obtained by the CCD output C n + 1, with S n control signal S outputted from the microcomputer 6 is output from the output F n obtained from the CCD output C n of the lens position P n of the previous three fields is there.
[0014]
Therefore, when the focus voltage is detected to decrease after reaching the focal point PF and the direction of movement of the lens 1 is reversed, the position of the lens 1 has already exceeded the focal point and has been lowered by three fields. It takes more time to reach the peak focus point PF again, so that several trials and errors are required to obtain a focus position, and an extra time until focus is required accordingly. There is.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems and to provide an auto-focusing device that enables a lens to be immediately moved to a detected focus position, thereby enabling quick focus.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a means for achieving the above object, the present invention is obtained by processing a lens 1 for condensing image light on an image sensor 2 and an electric signal corresponding to the image light output from the image sensor 2. A focus voltage detecting means (circuit) 4 for detecting a focus voltage from a high-frequency component of a video signal; and a drive for generating a drive signal for driving the lens to a predetermined position based on a difference voltage between predetermined fields of the focus voltage. A signal generating means (microcomputer) 6A, and a driving unit 7 for driving the lens by the driving signal, and by moving a lens position of the lens with respect to the image sensor so that the differential voltage is minimized. In an autofocus apparatus for performing focus adjustment of the image light to the image sensor by a hill-climbing method,
A memory (FIFO) 20 for storing lens position data indicating a position of the lens in each field between the predetermined fields, wherein when the minimum of the differential voltage is detected, the image sensor read from the memory; The drive signal is generated by the drive signal generation means based on the lens position data at a time preceding the predetermined field by a time required for processing until the drive signal is obtained from the drive signal, and the lens is moved by the drive unit to the lens. An autofocus device moves to a position specified by position data.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings by way of preferred examples. For the sake of simplicity, the same components as those of the conventional example are denoted by the same reference characters, and description thereof is omitted.
[0018]
<Example>
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the autofocus device of the present invention.
As shown in the figure, an autofocus device 10A of the present embodiment includes a lens 1, an image sensor 2, a video process circuit 3, a focus voltage detection circuit 4, an A / D converter 5, a microcomputer 6A, and a memory (FIFO). 20), a drive circuit 7 and a motor 8.
[0019]
A lens 1 for focus adjustment is provided movably in the front-rear direction on the light incident side of the imaging device 2 composed of a CCD.
A video process circuit 3 is provided on the charge signal output side of the image sensor 2, and a charge signal C corresponding to an image formed by the lens 1 is supplied from the image sensor 2 to the video process circuit 3.
The video process circuit 3 converts the input charge signal C into a video signal and outputs the video signal. A focus voltage detection circuit 4 is connected to the video process circuit 3, and a video signal is also output to the focus voltage detection circuit 4.
[0020]
A microcomputer 6A is connected to the output side of the focus voltage detection circuit 4 via an A / D converter 5.
A memory (FIFO) 20 for storing lens position data P is separately connected to the microcomputer 6A. The FIFO 20 is for first-in, first-out data, and may be provided inside the microcomputer 6A.
A control signal SA is supplied from the microcomputer 6A to the drive circuit 7, and the drive circuit 7 rotates the motor 8 according to the control signal SA.
[0021]
Of the above components, the lens 1 can be shifted by the rotation of the motor 8 by a moving mechanism (not shown) connected to the motor 8, whereby the focus adjustment of the image light incident on the image sensor 2 is performed. It is configured as follows. The video process circuit 3 includes well-known circuits such as a preamplifier, a color separation circuit, and a γ correction circuit, and outputs a video signal of R (red), G (green), B (blue) or a color difference. It has become so. The focus voltage detection circuit 4 is for extracting a focus voltage F, which is a high frequency component, from an input video signal, and includes a filter and a sample and hold circuit.
[0022]
The microcomputer 6A stores the focus voltage F output from the focus voltage detection circuit 4, outputs the data of the lens position at which the focus voltage F is obtained (lens position data P) to the FIFO 20, and outputs the advance data of the FIFO 20 And supplies a control signal SA to the drive circuit 7. The drive circuit 7 drives the motor 8 based on the input control signal SA. The synchronization circuit 9 is for outputting a clock signal and a synchronization signal required for each unit.
The lens position data P is a numerical value indicating the position or movement of the lens. An example in which a stepping motor is used for the lens driving circuit will be described. The signal given to the stepping motor is information on how many move from the current position. When the telephoto direction is set to + and the closest direction is set to-, the lens is moved in the telephoto direction by two pulses from the current position, when +2 is moved by four pulses in the close direction, -4 is recorded in the FIFO 20.
[0023]
Next, the operation of the autofocus device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the autofocus device of the present invention.
The autofocus device 10A performs a hill-climbing operation for focusing, the lens 1 is at a predetermined position, the image sensor 2 captures an input image, and the charge signal C is output to the video process circuit 3. You. The video processing circuit 3 performs desired processing such as amplification and color separation on the input signal, and outputs a video signal. This video signal is supplied to a video tape or a display device as needed.
[0024]
This video signal is also supplied to the focus voltage detection circuit 4, where the high frequency component is detected as the focus voltage F. The detected focus voltage F is converted into a digital signal by the A / D converter 5 and taken into the microcomputer 6A.
In the microcomputer 6A, as described above, the focus voltage F of the latest field is stored in its memory (FIG. 2, step S11). Here, the lens position data P is calculated and output to the FIFO 20. The FIFO 20 sequentially stores the lens position data P.
[0025]
The generation of the charge signal C in the image sensor 2, the generation of the focus voltage F in the focus voltage detection circuit 4, and the generation of the control signal SA in the microcomputer 6 each require a time corresponding to one field. The time relationship is as shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the time relationship among the lens position, the output of the image sensor, the output of the focus voltage detection circuit, and the drive signal in the embodiment of the autofocus device of the present invention.
As shown in the figure, when indicating the time t of the n fields and the time t n, ((n + 1) becomes a time t n + 1 in the field), the control signals SA n output at time t n + 3, the time t n + 2 is obtained from the focus voltage F n + 1 of the focus voltage F n and time t n + 3, these focus voltage F n to F n + 1, respectively, the charge of the time t n + 1 of the charge-voltage C n and time t n + 2 voltage C n + 1 are those more obtained, the lens position at that time are those corresponding from time t n at time t n + 1.
Here, lens position data corresponding to time t n is displayed as P n .
[0026]
As shown in FIG. 2, the microcomputer 6A compares with the focus voltage one field before, and outputs a control signal for moving the lens position according to the result (step 11). At this time, the lens position data P is output and stored in the FIFO 20, respectively. Note that the FIFO 20 can store three lens position data P, and the leading memory that holds the data further holds data three fields before. For example, at time t n + 3 , the FIFO 20 holds the lens position data P n to P n + 2 . The data in the FIFO 20 is sequentially updated when new data is input.
[0027]
In the drive circuit 7, the motor 8 is driven based on the control signal input from the microcomputer 6A, and the focus lens 1 is moved. Such an operation is repeatedly executed until a proper peak is detected (step S12).
Next, when an appropriate peak is detected and the focus voltage F starts to decrease, the microcomputer 6A generates a control signal SA based on the lens position data P held at the head of the FIFO 20, and generates a control signal SA. , And the lens 1 is moved to an appropriate in-focus position (step 13).
If it is detected that the focus voltage F n + 1 corresponding to the lens position P n + 1 has decreased, the result appears at the control signal SA n at time t n + 3 . Therefore, the microcomputer 6A outputs the control signal SA n so that the lens position becomes P n at time t n + 3 . As a result, the lens 1 is immediately moved to an appropriate top.
[0028]
In this embodiment, when the lens reaches the proper peak, the lens position is immediately returned to the stored lens position. Therefore, when the lens moves beyond the peak as in the conventional example, the lens moves. It is possible to reach the in-focus point earlier than in the method of reversing the direction and finding the proper peak.
[0029]
Note that the present invention is applicable to an autofocus apparatus having a configuration in which a focal point can be determined by comparing focus voltages of at least front and rear fields.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, the autofocus device of the present invention has a memory that stores lens position data indicating a position of a lens in each field between predetermined fields, and minimizes the difference voltage. If it is detected, the drive signal is read by the drive signal generation means based on the lens position data at the time preceding the predetermined field by the time required for processing until the drive signal is obtained from the image sensor, read from the memory. By generating and moving the lens to a position specified by the lens position data by the driving unit, the lens can be immediately moved to the detected focusing position, and an autofocus device that enables quick focusing is provided. There is an effect that it can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an autofocus device of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation of the embodiment of the autofocus device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a time relationship among a lens position, an output of an image sensor, an output of a focus voltage detection circuit, and a drive signal in the embodiment of the autofocus apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a conventional autofocus device.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of a conventional autofocus device.
FIG. 6 is a diagram illustrating a time relationship among a lens position, an output of an image sensor, an output of a focus voltage detection circuit, and a drive signal in a conventional autofocus apparatus.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a basic operation of the hill-climbing servo system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lens, 2 ... Image sensor (CCD), 3 ... Video process circuit, 4 ... Focus voltage detection circuit, 5 ... AD converter, 6, 6A ... Microcomputer, 7 ... Drive circuit, 8 ... Motor, 9 ... Synchronization Signal generating circuit, 10, 10A: autofocus device, 20: FIFO.

Claims (1)

画像光を撮像素子に集光するレンズと、前記撮像素子から出力される前記画像光に対応する電気信号を処理して得られる映像信号の高周波成分から焦点電圧を検出する焦点電圧検出手段と、前記焦点電圧の所定フィールド間の差分電圧に基いて前記レンズを所定位置に駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記駆動信号により前記レンズを駆動する駆動部とを有し、前記差分電圧が最小になるように前記レンズの前記撮像素子に対するレンズ位置を移動することにより、前記画像光の前記撮像素子へのフォーカス調整を山登り方式で行うオートフォーカス装置において、
前記所定フィールド間の各フィールドにおける前記レンズの位置を示すレンズ位置データを記憶するメモリを有し、前記差分電圧の最小を検出した場合には、前記メモリより読み出した、前記撮像素子から前記駆動信号を得るまでの処理に要する時間分だけ前記所定フィールドに先行する時間における前記レンズ位置データに基き前記駆動信号を前記駆動信号生成手段で生成し、前記駆動部により前記レンズを前記レンズ位置データで指定される位置に移動することを特徴とするオートフォーカス装置。
A lens that focuses image light on an image sensor, and a focus voltage detector that detects a focus voltage from a high-frequency component of a video signal obtained by processing an electric signal corresponding to the image light output from the image sensor, A drive signal generation unit that generates a drive signal for driving the lens to a predetermined position based on a difference voltage between predetermined fields of the focus voltage, and a drive unit that drives the lens by the drive signal, By moving a lens position of the lens with respect to the image sensor so that the differential voltage is minimized, in an autofocus apparatus that performs focus adjustment on the image sensor of the image light in a hill-climbing method,
A memory for storing lens position data indicating a position of the lens in each field between the predetermined fields, and when the minimum of the differential voltage is detected, the drive signal from the image sensor read from the memory; The drive signal is generated by the drive signal generation means based on the lens position data at a time preceding the predetermined field by a time required for processing until obtaining the lens, and the lens is designated by the lens position data by the drive unit. An auto-focusing device that moves to a position to be moved.
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