JPH0265475A - Automatic focus adjusting device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 である。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] It is.
近年、ビデオカメラシステム等を始めとする映像機器に
おける発展、普及にともない、ビデオカメラシステムに
おいては自動焦点調節装置が標準装備されるに至ってい
る。In recent years, with the development and spread of video equipment such as video camera systems, automatic focus adjustment devices have come to be standard equipment in video camera systems.
この自動焦点調節装置については、古くから種々の方法
が提案されているが、近年、その一方式としてレンズの
一部または撮像素子を光軸に平行に一定の周期で振動さ
せ、これによって得られた画像信号の変化量を用いて自
動的に焦点を調節する方法(以下変調法と称す)に関す
る提案が数多くなされている。この変調法によれば、合
焦点の前後で前記画像信号の変化を表わす信号の位相が
反転することから、前ビン、後ビンの判別を常時行える
等の利点があり、広〈実施されつつある。Various methods have been proposed for this automatic focusing device for a long time, but in recent years, one method has been to vibrate a part of the lens or the image sensor at a constant frequency parallel to the optical axis. Many proposals have been made regarding a method (hereinafter referred to as a modulation method) of automatically adjusting the focus using the amount of change in the image signal. According to this modulation method, the phase of the signal representing the change in the image signal is reversed before and after the in-focus point, so it has the advantage of being able to always distinguish between the front bin and the rear bin, and is being widely implemented. .
一方、最近、ビデオカメラの分野においても、その撮影
機能の多様化をはかるため、交換レンズ化が提案されて
いる。そしてこのようなレンズ交換の可能なビデオカメ
ラシステムによれば、それぞれ特有の自動焦点調節方式
に対応したレンズとカメラユニットの組み合せが考えら
れる。その1つの組合せとして、上述の変調法の自動焦
点調節装置を適用した場合を考えると、カメラユニット
側に撮像素子を光軸方向に振動させる機能を備えるカメ
ラユニットに、レンズの一部を振動させる機能を備えた
レンズユニットが組み合わされる場合がある。On the other hand, recently, interchangeable lenses have also been proposed in the field of video cameras in order to diversify their photographic functions. According to such a video camera system with interchangeable lenses, combinations of lenses and camera units compatible with each specific automatic focusing method can be considered. As one combination, if we consider the case where an automatic focusing device using the modulation method described above is applied, the camera unit has a function of vibrating the image sensor in the optical axis direction, and a part of the lens is vibrated. Lens units with different functions may be combined.
一般に変調法では、画像信号の変化量を読み取る周期と
振動の周期の間に一定の関係が必要である事が知られて
いる。又振動子としてバイモルフやボイスコイルを使っ
た場合、振動停止状態では、そのヒステリシス効果によ
ってその位置が定まらず撮像面(レンズが振動する場合
はピント面)の位置が変化してしまうので、自動焦点調
節に用いない場合でも決められた位置を中心として常に
振動子を光軸の方向に振動させ、見かけ上、撮像面また
はピント面が振動の中心にある様にしておくことが必要
である。It is generally known that the modulation method requires a certain relationship between the period of reading the amount of change in the image signal and the period of vibration. In addition, when using a bimorph or voice coil as a vibrator, when the vibration is stopped, its position is not fixed due to the hysteresis effect, and the position of the imaging plane (focus plane if the lens vibrates) changes, so automatic focusing Even when not used for adjustment, it is necessary to always vibrate the vibrator in the direction of the optical axis around a predetermined position so that the imaging plane or the focus plane appears to be at the center of the vibration.
しかしながら、上述のレンズ交換の可能なビデオカメラ
システムにおいて、レンズユニットとカメラユニットと
の任意の組み合せによってレンズの一部と撮像素子の双
方に振動部を備えたビデオカメラシステムが構成された
場合、基本的には一方の振動子のみが自動焦点調節用に
用いられ、もう一方は自動焦点調節系から切り離される
。そしてこの切り離された振動子は特に制御を受けない
ので、見かけ上の合焦面を固定出来ないという問題点が
生じる。However, in the above-mentioned video camera system with interchangeable lenses, if a video camera system including a vibrating part in both a part of the lens and an image sensor is configured by any combination of the lens unit and the camera unit, the basic Generally, only one transducer is used for autofocusing, and the other is separated from the autofocusing system. Since this separated vibrator is not particularly controlled, a problem arises in that the apparent focal plane cannot be fixed.
また自動焦点調節系から切り離された振動子を常に光軸
と平行に振動させ、見かけ上のピント面を固定しても、
この振動の位相が自動焦点調節を行っている方の振動子
の振動位相と適切に同調しないため、正確な合焦、非合
焦判定の情報を映像信号中より得ることができないとい
う問題があった。Furthermore, even if the oscillator separated from the automatic focusing system is always vibrated parallel to the optical axis and the apparent focus plane is fixed,
Because the phase of this vibration is not properly synchronized with the vibration phase of the vibrator that is performing automatic focus adjustment, there is a problem in that accurate information for determining focus/out-of-focus cannot be obtained from the video signal. Ta.
本発明は上述の問題点を除去することを目的としてなさ
れたもので、その特徴とするところは、焦点状態を周期
的に変位する焦点変調手段を複数個備えたカメラシステ
ムにおいて、前記複数の焦点変調手段の駆動周期を所定
°の関係に制御する制御手段を備えた自動焦点調節装置
にあり、これによって交換レンズ化にともない、レンズ
側とカメラ側の両方に焦点変調手段の存在するシステム
となった場合等においても、双方の干渉によって合焦検
出精度を劣化させることなく、それぞれの自動焦点調節
装置を制御して正確に自動焦点調節を行うことを可能と
したものである。The present invention has been made for the purpose of eliminating the above-mentioned problems, and is characterized in that, in a camera system including a plurality of focus modulation means for periodically changing the focus state, This is an automatic focus adjustment device equipped with a control means for controlling the drive period of the modulation means to a predetermined relationship.As a result, with the adoption of interchangeable lenses, a system in which the focus modulation means is present on both the lens side and the camera side has become available. Even in such cases, it is possible to accurately perform automatic focus adjustment by controlling each automatic focus adjustment device without deteriorating focus detection accuracy due to interference between the two.
以下図面を参照にして、本発明の自動焦点調節装置をそ
の一実施例について詳述する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the automatic focusing device of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図は本発明における自動焦点調節装置をレンズユニ
ットをカメラユニットに対して着脱自在なビデオカメラ
システムに適用した場合を示すブロック図を示すもので
ある。FIG. 1 is a block diagram showing a case where the automatic focus adjustment device of the present invention is applied to a video camera system in which a lens unit is detachably attached to a camera unit.
同図において、1はレンズ群、絞り、それらを駆動する
素子及び制御回路等を備えたレンズユニット、12はレ
ンズユニット1を着脱可能で、且つ自動焦点制御を行う
ための判断と、後述の撮像素子の駆動の制御を行う素子
等を含むカメラユニット、20はその境界となるマウン
ト部である。In the figure, 1 is a lens unit that includes a lens group, an aperture, an element for driving them, a control circuit, etc., and 12 is a lens unit to which the lens unit 1 can be attached or detached, and which also performs judgment for automatic focus control and image pickup as described below. A camera unit 20 is a mount section that serves as a boundary between the camera unit and the elements that control the driving of the elements.
レンズユニット1について見ると、2は自動焦点調節を
行うフォーカシングレンズ、3,4は倍率を可変するズ
ーミングレンズ、5は絞り、6は撮像面に像を結像させ
且つ後述の振動子によって光軸方向に振動されるリレー
レンズ、7,8.9はそれぞれフォーカシングレンズ、
ズーミングレンズ、絞りを駆動するためのモータ等を含
む駆動部、10はリレーレンズ6を光軸方向に振動させ
る焦点変調手段としての振動子(ピエゾ素子等)を含む
駆動部、11はカメラユニット12とデータの通信を行
い、その通信データにもとづいて各レンズと絞りを初め
とするレンズ側の機構及び回路を駆動制御する制御回路
としてのマイクロコンピュータである。Regarding the lens unit 1, 2 is a focusing lens that performs automatic focus adjustment, 3 and 4 are zooming lenses that vary magnification, 5 is an aperture, and 6 is a lens that forms an image on an imaging surface and uses an oscillator (described later) to adjust the optical axis. Relay lenses vibrated in the direction, 7 and 8.9 are focusing lenses, respectively.
A drive unit including a motor for driving a zooming lens and an aperture, 10 a drive unit including a vibrator (such as a piezo element) as a focus modulation means for vibrating the relay lens 6 in the optical axis direction, and 11 a camera unit 12 This microcomputer functions as a control circuit that communicates data with the microcomputer and drives and controls the mechanisms and circuits on the lens side, including each lens and diaphragm, based on the communication data.
またカメラユニット12側について見ると、13はレン
ズユニット1内のレンズ群によってその撮像面上に形成
された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像素子
(たとえばCCD)、14は撮像素子13より出力され
た映像信号を所定のレベルに増幅するプリアンプ、15
はプリアンプより出力された映像信号に同期信号の付加
、ブランキング処理、ガンマ補正等の処理を行い標準テ
レビジョン信号に変換して出力端子Voutに出力する
映像信号処理回路、16はプリアンプ15より出力され
た映像信号より合焦度に関する信号を検出して出力する
ための合焦検出用映像信号処理回路(以下AF信号処理
回路と称す)で、その内部の構成については後述する。Looking at the camera unit 12 side, 13 is an image sensor (for example, a CCD) that converts the subject image formed on the imaging surface by the lens group in the lens unit 1 into an electrical signal and outputs it, and 14 is the image sensor 13. a preamplifier for amplifying the video signal output from the 15 to a predetermined level;
16 is a video signal processing circuit that processes the video signal output from the preamplifier by adding a synchronization signal, blanking processing, gamma correction, etc., converts it into a standard television signal, and outputs it to the output terminal Vout; 16 is the output from the preamplifier 15; This is a focus detection video signal processing circuit (hereinafter referred to as an AF signal processing circuit) for detecting and outputting a signal related to the degree of focus from a video signal obtained by the camera, and its internal configuration will be described later.
17はAF信号処理回路16からの情報にもとづいて合
焦、非合焦の判断を行い、撮像素子13の撮像面に結像
された被写体像が合焦状態となるよう、フォーカシング
レンズ2を駆動するための制御情報をレンズユニット1
側のマイクロコンピュータ11へと送信するカメラ側マ
イクロコンピュータである。また18はレンズ側マイク
ロコンピュータ11とカメラ側マイクロコンピュータ1
7との間のデータ通信を行うための伝送用バス、19は
カメラ側マイクロコンピュータ17より供給される基準
周波数f、の周期で撮像素子13を光軸方向に振動する
ための振動子を含む駆動部である。17 determines in-focus or out-of-focus based on information from the AF signal processing circuit 16, and drives the focusing lens 2 so that the subject image formed on the imaging surface of the image sensor 13 is in focus. Control information for lens unit 1
This is a camera side microcomputer that sends data to the side microcomputer 11. 18 is a lens side microcomputer 11 and a camera side microcomputer 1.
A transmission bus 19 is used to perform data communication with the camera microcomputer 17, and a drive unit 19 includes a vibrator for vibrating the image sensor 13 in the optical axis direction at a frequency of a reference frequency f supplied from the camera-side microcomputer 17. Department.
第2図はカメラユニット12内のAF信号処理回路16
の内部の構成を示すものである。プリアンプ14より出
力されてAF信号処理回路16内へと供給された映像信
号は、バンドパルスフィルタ161によって合焦度に関
連する所定の高周波成分が抽出される。FIG. 2 shows the AF signal processing circuit 16 in the camera unit 12.
This shows the internal configuration of the . A band pulse filter 161 extracts a predetermined high frequency component related to the degree of focus from the video signal output from the preamplifier 14 and supplied to the AF signal processing circuit 16 .
一方、撮像素子13が駆動部19によって基準周波数f
、で微小振動されているので、前記の高周波成分は基準
周波数成分子、によって振幅変調を受け、基準信号周波
数f、の成分を含んでいる。バンドパスフィルタ161
を通過した信号は、カメラ側マイクロコンピュータ17
より供給されるゲートパルスによって開閉制御されるゲ
ート回路162によって図示しない撮像面上に設定され
た測距領域に相当する範囲の信号のみが取り出され、次
段の基準周波数検出回路163によって基準信号f、の
周波数成分が検出され、続いて同期検波回路164によ
ってカメラ側マイクロコンピュータ17より駆動部19
へと供給される基準信号周波数f、と比較されて同期検
波され、その位相及び振幅レベルとが検出される。On the other hand, the image sensor 13 is driven by the drive unit 19 to the reference frequency f.
, the high frequency component undergoes amplitude modulation by the reference frequency component, and contains a component of the reference signal frequency f. Bandpass filter 161
The signal passed through the camera side microcomputer 17
A gate circuit 162 whose opening/closing is controlled by a gate pulse supplied from a gate circuit 162 extracts only signals in a range corresponding to a range measurement area set on an imaging surface (not shown), and a reference frequency detection circuit 163 in the next stage extracts a reference signal f. The frequency components of
The signal is compared with the reference signal frequency f, which is supplied to the reference signal, and synchronous detection is performed, and its phase and amplitude level are detected.
マイクロコンピュータ17は、同期検波回路164より
出力された位相及び振幅レベルの情報にもとづいて、合
焦、非合焦の判定及び前ビン、後ピンの判定を行い、撮
像素子13より出力された映像信号中の高周波成分の量
が最大となるようにフォーカシングレンズ2を駆動する
ように、レンズ側マイクロコンピュータ11へと焦点情
報(AF情報)を送信する。Based on the phase and amplitude level information output from the synchronous detection circuit 164, the microcomputer 17 determines whether the focus is in focus or out of focus, and determines whether the front bin or rear focus is on the image output from the image sensor 13. Focus information (AF information) is transmitted to the lens-side microcomputer 11 so as to drive the focusing lens 2 so that the amount of high frequency components in the signal is maximized.
これによって自動的にフォーカシングレンズ2を合焦点
へと移動させることができる。This allows the focusing lens 2 to be automatically moved to the in-focus point.
上述の第1図に示す実施例では、変調を行うための振動
子がレンズ側のリレーレンズ6とカメラ側の撮像素子1
3の2カ所に配されている。本実施例では、駆動部19
の振動子による撮像素子13の振動を自動焦点調節に用
い、レンズ側における駆動部10の振動子によるリレー
レンズ6の振動は自動焦点調節に直接関与していない場
合について説明する。In the embodiment shown in FIG. 1 described above, the vibrator for performing modulation is composed of the relay lens 6 on the lens side and the image sensor 1 on the camera side.
It is placed in two locations in 3. In this embodiment, the drive unit 19
A case will be described in which the vibration of the image sensor 13 caused by the vibrator is used for automatic focus adjustment, and the vibration of the relay lens 6 caused by the vibrator of the drive unit 10 on the lens side is not directly involved in the automatic focus adjustment.
第5図は本実施例における自動焦点調節装置に用いられ
ている変調法の基本的な動作を説明するためのタイミン
グイチャートである。FIG. 5 is a timing chart for explaining the basic operation of the modulation method used in the automatic focus adjustment device in this embodiment.
同図(a)の201は見かけの撮像面、すなわちある位
置における撮像素子の振動の中心であり、横軸は時間の
経過を表わし、縦軸は撮像面の位置を表わす。202は
撮像素子13の振動にもとづき、時間と共に変化する撮
像面の位置変化を表わしている。203,204,20
5はそれぞれ後ビン時、合焦時、前ビン時における映像
信号中の高域周波数成分の変化を示し、206は画面中
央における不図示の測距領域内の映像信号(高周波成分
の1)を取り込むべくゲート回路162を開閉制御する
ゲートパルスで、高レベルの時に映像信号を取り込むよ
うになっている。207は垂直同期信号(V−sync
)の位置を示すものである。Reference numeral 201 in FIG. 3A indicates an apparent imaging surface, that is, the center of vibration of the imaging element at a certain position, the horizontal axis represents the passage of time, and the vertical axis represents the position of the imaging surface. 202 represents a change in the position of the imaging surface that changes over time based on the vibration of the imaging element 13. 203, 204, 20
Reference numerals 5 and 5 indicate changes in high frequency components in the video signal at the rear bin, focus, and front bin, respectively, and 206 indicates the video signal (high frequency component 1) within a distance measurement area (not shown) at the center of the screen. The gate pulse controls the opening and closing of the gate circuit 162 to capture the video signal, and when it is at a high level, the video signal is captured. 207 is a vertical synchronization signal (V-sync
).
ところで第6図はフォーカシングレンズ2の位置に対す
る映像信号の高周波成分の増域の様子を示したものであ
る。周知の如く映像信号の高周波成分の量は同図から明
らかなように合焦点に近い程多く、合焦点からのずれす
なわちボケ量が太き(なるにしたがって減少する。した
がって第5図(b)に示すように、撮像面が合焦状態と
なる位置の後方側に位置している後ピン状態であるとす
ると、撮像面が後ピン側に移動するにしたがって高周波
成分が減少し、撮像面が前ピン側へと移動した時は合焦
位置により近づくので高周波成分の量が増加する特性を
呈する。By the way, FIG. 6 shows how the high frequency components of the video signal increase with respect to the position of the focusing lens 2. As is well known, the amount of high-frequency components of the video signal increases as it gets closer to the in-focus point, and decreases as the deviation from the in-focus point increases (as shown in FIG. 5(b)). As shown in , if the imaging surface is located behind the in-focus position in the rear focus state, as the imaging surface moves toward the rear focus side, the high frequency component decreases, and the imaging surface becomes When moving toward the front focus side, the focus position is closer, so the amount of high frequency components increases.
またレンズ群は被写体に対して上述の中心位置201で
合焦する位置にある時には、第5図(C)の204に示
すように撮像素子13の撮像面が上述の中心位置201
に位置している時、高周波成分の量が最大となり、前ピ
ン側と後ピン側のいずれの方向に撮像面が移動した時も
高周波成分は減少する。Further, when the lens group is in a position where the subject is focused at the above-mentioned center position 201, the imaging surface of the image sensor 13 is at the above-mentioned center position 201, as shown at 204 in FIG. 5(C).
When the imaging plane is located at , the amount of high frequency components is maximum, and when the imaging plane moves in either direction, toward the front focus side or the rear focus side, the high frequency components decrease.
また第5図(d)は撮像面が合焦状態となる位置の前方
に位置している前ピン状態を示すもので、205に示す
ように、後ピン時の特性203と逆の関係となり、撮像
面が後ピン側に移動したとき高周波成分が増加し、前ピ
ン側に移動したとき高周波成分が減少する。Further, FIG. 5(d) shows a front focus state where the imaging surface is located in front of the in-focus position, and as shown at 205, the relationship is opposite to the characteristic 203 when the rear focus is achieved. When the imaging surface moves toward the rear focus side, the high frequency component increases, and when the imaging surface moves toward the front focus side, the high frequency component decreases.
以上のように、変調法では、第5図(e)の206に示
される測距領域用ゲートパルスのサンプリングのタイミ
ングが撮像面の変化202に正確に同期していないと、
映像信号中の取り込み位置がずれてしまい、合焦、非合
焦の判定を行うことができない。また合焦、非合焦判定
を行い易くするため、サンプリングすなわちゲート回路
162の後段にピークホールド回路を設ける場合、撮像
面の前ピン、中心及び後ビン位置すなわち特性202の
頂点及び節の部分におけるサンプリング回数と時間は各
々等しくなければならない。As described above, in the modulation method, if the sampling timing of the ranging area gate pulse shown at 206 in FIG. 5(e) is not accurately synchronized with the change 202 in the imaging plane,
The capture position in the video signal shifts, making it impossible to determine whether the image is in focus or out of focus. In addition, in order to facilitate in-focus/out-of-focus determination, if a peak hold circuit is provided after the sampling or gate circuit 162, the front focus, center, and rear bin positions of the imaging surface, that is, the apex and node portions of the characteristic 202 The sampling number and time must be equal.
すなわち、このような映像信号中より合焦度に応じた信
号を抽出することによって自動焦点調節を行う装置にお
いては、垂直同期の周期で合焦度を検出し、前回の値と
比較してその変化にもとづいて焦点調節を行うようにな
っている。したがって合焦度の変化を効率よく検出する
ためには、撮像素子13の移動と関連して考えると、最
も前ピン側に移動したとき、最も後ピン側に移動したと
きそれぞれのタイミングで合焦度を検出して比較するの
が正確な合焦検出に最も有効であることがわかる。この
ような理由から、測距領域用ゲートパルスによって合焦
度に関する情報をもとめるために映像信号を抽出するタ
イミング及びそのサンプリング時間、さらにサンプリン
グ回数がそれぞれ等しく、特に第3図(a)の撮像素子
の位置変化の特性202において頂点及び節の部分にお
いてサンプリングを行うことが必須となるわけである。In other words, in a device that performs automatic focus adjustment by extracting a signal corresponding to the degree of focus from the video signal, the degree of focus is detected at the vertical synchronization cycle, and compared with the previous value to determine the degree of focus. The focus is adjusted based on the change. Therefore, in order to efficiently detect changes in the degree of focus, considering the movement of the image sensor 13, it is necessary to focus at the respective timings when the image sensor 13 moves to the front focus side and when it moves to the rear focus side. It can be seen that detecting and comparing degrees is the most effective method for accurate focus detection. For this reason, the timing and sampling time of extracting the video signal to obtain information regarding the degree of focus using the gate pulse for the ranging area, as well as the number of sampling times, are the same, and in particular, the image sensor shown in FIG. 3(a) In the position change characteristic 202 of , it is essential to perform sampling at the vertices and nodes.
ここで、自動焦点調節に用いられていないレンズ側のリ
レーレンズ106についても、前述のヒステリシス特性
等による位置ずれを防止するため、振動させておかなけ
ればならないが、その振動の周期、位相を任意にとって
しまうと、カメラ側とは別個に時像信号すなわち高周波
成分に変化を生じ、第5図に示す各特性の関係が崩れ、
正確な自動焦点調節を行うことができない。Here, the relay lens 106 on the lens side that is not used for automatic focus adjustment must also be vibrated in order to prevent positional deviation due to the hysteresis characteristic described above, but the period and phase of the vibration can be adjusted arbitrarily. If it is captured, the time image signal, that is, the high frequency component, will change independently from the camera side, and the relationship between the characteristics shown in Figure 5 will collapse.
Accurate automatic focus adjustment cannot be performed.
そこでカメラ側マイクロコンピュータ17より基準信号
f、を駆動部19へと供給し、撮像素子13をその周波
数f、で振動するとともに、その基準信号に同期した制
御信号m f rをデータバス18を介してレンズ側マ
イクロコンピュータエ1へと供給し、該基準信号に同期
して駆動部10を制御し、リレーレンズ106の振動を
、基準信号f、すなわち撮像素子13の振動に同期して
行うようになっている。Therefore, a reference signal f is supplied from the camera-side microcomputer 17 to the drive unit 19 to vibrate the image sensor 13 at the frequency f, and a control signal m f r synchronized with the reference signal is sent via the data bus 18. The reference signal f is supplied to the lens-side microcomputer 1, and the driving unit 10 is controlled in synchronization with the reference signal f, so that the vibration of the relay lens 106 is performed in synchronization with the reference signal f, that is, the vibration of the image sensor 13. It has become.
第3図はレンズ側リレーレンズ6とカメラ側撮像素子1
3の振動のタイミングの一例を示すものである。同図に
おいて第5図と同一の意味を持つタイミング波形には同
一の符号を用いる。Figure 3 shows the relay lens 6 on the lens side and the image sensor 1 on the camera side.
3 shows an example of the timing of vibration. In the figure, the same symbols are used for timing waveforms having the same meaning as in FIG. 5.
第3図(a)は第5図(a)に示す撮像素子13の撮像
面の位置変化を示す特性202、同図(c)は第5図(
e)のゲートパルス206と同一のものである。第3図
(b)の301はリレーレンズ6の位置変化の中心を示
し、302はリレーレンズ6の時間的位置変化を示すも
のである。FIG. 3(a) shows a characteristic 202 showing the positional change of the imaging surface of the image sensor 13 shown in FIG. 5(a), and FIG. 3(c) shows the characteristic 202 shown in FIG.
This is the same as the gate pulse 206 in e). In FIG. 3(b), 301 indicates the center of change in position of the relay lens 6, and 302 indicates change in position of the relay lens 6 over time.
変調法では、各垂直同期期間内において得られた画像情
報の比較を垂直同期の周期で行っているので、第5図(
b)に示すように、リレーレンズ6の振動周期を撮像素
子13の1/2(m=外)にとれば、第5図(C)のゲ
ートパルス206によって映像信号をサンプリングする
際、リレーレンズ6は常に同一位置すなわち変化の中心
位置301上にあり、リレーレンズ6の変化による映像
信号の変化は撮像素子13の位置変化にもとづく合焦検
出には全く影響を及ぼさない。In the modulation method, the image information obtained within each vertical synchronization period is compared at the vertical synchronization period, so as shown in Figure 5 (
As shown in b), if the vibration period of the relay lens 6 is set to 1/2 (m = outside) of the image sensor 13, when sampling the video signal by the gate pulse 206 in FIG. 6 is always at the same position, that is, on the center of change position 301, and changes in the video signal due to changes in the relay lens 6 have no effect on focus detection based on changes in the position of the image sensor 13.
前述したように変調法では、特に撮像素子13が最も前
ピン側に振れた時と最も後ピン側に振れた時の高周波成
分の比較がきわめて重要である。As described above, in the modulation method, it is particularly important to compare the high frequency components when the image sensor 13 swings most toward the front focus side and when it swings the most toward the rear focus side.
本願によれば前ピン側、後ピン側いずれのサンプリング
タイミング(ゲートパルスの高レベルの期間)において
、リレーレンズ6の振動の位相が全く等しいので、高周
波成分の比較を行う際、リレーレンズ6の移動方向が問
題となる事はない。According to the present application, the phase of the vibration of the relay lens 6 is exactly the same at both sampling timings (high level period of gate pulse) on the front pin side and the rear pin side, so when comparing high frequency components, the vibration of the relay lens 6 The direction of movement does not matter.
このように、自動焦点調節に使用していないリレーレン
ズ6の振動の位相を管理する事により、光路変調を行う
ための振動子がレンズ側、カメラ側で重複しているカメ
ラシステムにおいても、変調法によって支障なく自動焦
点調節を行うことができる。In this way, by managing the phase of the vibration of the relay lens 6 that is not used for automatic focus adjustment, even in camera systems where the oscillator for optical path modulation is duplicated on the lens side and the camera side, modulation is possible. Automatic focus adjustment can be performed without any problem.
尚、本実施例では、リレーレンズ6の振動周期を撮像素
子13の振動周期の汗として説明したが、ようするにサ
ンプリングを行う際(ゲートパルスの期間)にリレーレ
ンズ6の位置が常に同一位置となればよ(、その振動周
期を撮像素子13の振動周期の偶数分の1にとれば全く
同様の効果を得ることができる。またリレーレンズ6の
振動周期が撮像素″子13の%の場合、リレーレンズ6
の実際の位置が振動の中心に位置するタイミングでサン
プリング(測距ゲート用ゲートパルス)を行っているが
、リレーレンズ6の振動周波数が十分高(なれば、サン
プリング中における変位を無視することができる。In this embodiment, the vibration period of the relay lens 6 has been explained as the vibration period of the image sensor 13, but the position of the relay lens 6 cannot always be at the same position during sampling (during the gate pulse period). If the vibration period of the relay lens 6 is set to an even fraction of the vibration period of the image sensor 13, the same effect can be obtained.Also, if the vibration period of the relay lens 6 is % of that of the image sensor 13, relay lens 6
Sampling (gate pulse for ranging gate) is performed at the timing when the actual position of the relay lens 6 is located at the center of vibration, but if the vibration frequency of the relay lens 6 is sufficiently high (if it becomes so, the displacement during sampling can be ignored). can.
尚、上述の実施例においては、レンズ側マイクロコンピ
ュータ11へ、リレーレンズの振動周波数の情報mf、
をカメラ側マイクロコンピュータ17にて基準信号周波
数f、から演算しでから送信しているが、基準信号周波
数f、の情報をレンズ側へと送信し、レンズ側マイクロ
コンピュータ11によってm f tを演算してリレー
レンズ駆動部10へと供給することもできる。In the above-described embodiment, the information mf on the vibration frequency of the relay lens is sent to the lens-side microcomputer 11.
is calculated from the reference signal frequency f by the camera-side microcomputer 17 and then transmitted.However, the information about the reference signal frequency f is sent to the lens side, and the lens-side microcomputer 11 calculates m f t. It can also be supplied to the relay lens drive section 10.
第6図は本発明の第2の実施例で、第1の実施例と同一
の意味を有するチャートには同一の記号を付しである。FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, in which charts having the same meanings as in the first embodiment are given the same symbols.
又、カメラシステムの構成は第1図に示されたものと同
一でよい。第6図で501は撮像素子に光学情報を蓄積
する時間を短くした撮影方法(以下高速シャッターモー
ドと称する)を行う場合において、蓄積を行うサンプリ
ングタイミングを表わす。501は測距領域に相当する
映像信号を取り込むためのゲートパルス206と同様に
高レベルの時にのみサンプリングを行う事とする。Further, the configuration of the camera system may be the same as that shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 501 represents the sampling timing at which optical information is accumulated in the case of performing a photographing method (hereinafter referred to as high-speed shutter mode) in which the time for accumulating optical information in the image sensor is shortened. Similar to the gate pulse 206 for capturing the video signal corresponding to the distance measurement area, sampling is performed only when the pulse 501 is at a high level.
通常、高速シャッターモードの場合、光学情報の蓄積は
1垂直向期期間に1回、定めたれた時間内に行われる。Normally, in the case of high-speed shutter mode, optical information is accumulated once every vertical period within a predetermined period of time.
本実施例では各垂直同期期間の終る直前に蓄積を行うも
のとする。すなわちシャッターを用いた場合、シャッタ
ーによる蓄積時間において蓄積された映像信号を読み出
してゲートをかけ、合焦度に応じた情報を垂直同期信号
の周期で比較して自動焦点調節動作を行う。したがって
効率よく合焦度に応じた情報の変化を検出するためには
、撮像素子13が前ピン側、後ピン側に最大に振れたと
き、すなわち同図(a)の特性202の頂点においてシ
ャッターを動作させる必要がある。In this embodiment, it is assumed that the accumulation is performed immediately before the end of each vertical synchronization period. That is, when a shutter is used, the video signal accumulated during the accumulation time by the shutter is read out and gated, and information corresponding to the degree of focus is compared with the period of the vertical synchronization signal to perform an automatic focus adjustment operation. Therefore, in order to efficiently detect a change in information according to the degree of focus, the shutter must be released when the image sensor 13 swings to the front focus side or back focus side to the maximum, that is, at the apex of characteristic 202 in FIG. need to operate.
このため同図(C)に示すように、同図(a)の特性2
02の頂点の部分すなわち垂直同期期間の終る直前にシ
ャッターを動作させ蓄積を行っている。Therefore, as shown in Figure (C), characteristic 2 of Figure (a)
02, that is, just before the end of the vertical synchronization period, the shutter is operated to perform storage.
一方、高速シャッターを用いない撮影の場合、光学情報
の蓄積時間は、はぼ1垂直向期期間に等しいので、リレ
ーレンズ6の振動による不要な焦点変化は積分されて目
立ちに(い。On the other hand, in the case of photography without using a high-speed shutter, the optical information storage time is approximately equal to one vertical phase period, so unnecessary changes in focus due to vibration of the relay lens 6 are integrated and become noticeable.
しかしながら高速シャッターモードでは、その蓄積時間
が本来短いので、蓄積中の焦点変化量は時間的に見て小
さいが、映像情報が積分されないので、リレーレンズ6
の振動による焦点変化が直接映像信号に現れるという問
題が生じる。However, in high-speed shutter mode, the accumulation time is inherently short, so the amount of focus change during accumulation is small in terms of time, but since the image information is not integrated, the relay lens
A problem arises in that a change in focus due to vibration appears directly in the video signal.
すなわち第4図に示されているような各位相関係を用い
た場合、自動焦点調節の効′率を考えてシャッターを撮
像素子13の前ピン側、後ピン側に最大に振れたときす
なわち撮像素子13の変位を表わす特性202の頂点の
部分で動作させ、蓄積を行うことになるが、特性202
の頂点となるタイミングは、リレーレンズ6がその移動
範囲の中心位置301を横切る時すなわちリレーレンズ
6の変位速度が最大となるタイミングとなる。これは高
速シャッターでっても蓄積期間内における変動が大きく
なり、精度が低下し、不利である。In other words, when each phase relationship as shown in FIG. The operation is performed at the peak of the characteristic 202 representing the displacement of the element 13, and the accumulation is performed.
The timing of reaching the apex is when the relay lens 6 crosses the center position 301 of its movement range, that is, the timing when the displacement speed of the relay lens 6 becomes maximum. This is disadvantageous because even with a high-speed shutter, fluctuations within the accumulation period become large and accuracy decreases.
そこで、第6図に示されるごと(シャッターの動作する
垂直帰還の部分では最も変位が小さくなる(すなわち前
ピン側あるいは後ピン側の頂点近傍となる)様に位相を
制御すると、高速シャッターモードであっても、リレー
レンズ6の振動の影響を受けにくくする事が出来る。第
6図で、撮像素子の変位202の位相が第4図と異なっ
ているが、これは蓄積のタイミングが特性501の様に
なっているので、それに合わせて前ピン及び後ビンの映
像情報を得る必要があるためである。Therefore, if the phase is controlled so that the displacement is the smallest in the vertical feedback part where the shutter operates (i.e. near the apex on the front focus side or rear focus side) as shown in Figure 6, high-speed shutter mode Even if there is, it can be made less susceptible to the influence of the vibration of the relay lens 6. In FIG. 6, the phase of the displacement 202 of the image sensor is different from that in FIG. This is because it is necessary to obtain image information for the front and rear bins accordingly.
又、高周波成分のサンプリング(ゲートパルス206)
は高速シャッターモードで撮影された1フイ一ルド分の
画面を対象として行われるので、第4図とタイミングが
等しくなる。Also, sampling of high frequency components (gate pulse 206)
The timing is the same as that of FIG. 4 because the target is one field of the screen shot in high-speed shutter mode.
尚、これらの実施例では撮像素子13の振動が自動焦点
調節に用いられる場合の説明をしたが、以上述べた振動
の位相関係が保たれていれば撮像素子に限らずどの素子
を振動させても本発明を適用する事が出来る。In addition, in these embodiments, the case where the vibration of the image sensor 13 is used for automatic focus adjustment has been explained, but as long as the phase relationship of the vibrations described above is maintained, it is possible to vibrate not only the image sensor but also any element. The present invention can also be applied to.
すなわち自動焦点調節動作をリレーレンズ6の振動によ
って行い、撮像素子側を上述の各実施例で説明したタイ
ミング、位相関係を確立した状態で同期駆動をするよう
にしても、本発明の実施を河谷妨げるものではない。That is, even if the automatic focus adjustment operation is performed by vibration of the relay lens 6 and the image sensor side is driven synchronously with the timing and phase relationship established in each of the above-mentioned embodiments, the present invention cannot be implemented. It's not a hindrance.
によれば、ビデオカメラ等、映像機器の発展の一環であ
る交換レンズシステム化にともない、たとえばレンズ側
とカメラ側それぞれにおいて光路長を周期的に変位させ
る光路変調素子を重複して備えたカメラシステムとなっ
た場合においても、自動焦点調節に使用する素子と使用
しない素子とを同期させて駆動することにより、互いに
干渉することによる誤動作、合焦検出精度の低下等を確
実に防止し得、また、使用しない素子を停止させること
によるヒステリシス誤差等を生じることもなく、正確に
自動焦点調節を行うことができる。According to , with the development of interchangeable lens systems as part of the development of video cameras and other video equipment, for example, camera systems are equipped with redundant optical path modulation elements that periodically change the optical path length on each of the lens side and camera side. Even in such a case, by synchronizing and driving the elements used for automatic focus adjustment and the elements not used, it is possible to reliably prevent malfunctions and decreases in focus detection accuracy due to interference with each other. Therefore, automatic focus adjustment can be performed accurately without causing hysteresis errors caused by stopping unused elements.
第1図は本発明の自動焦点調節装置を適用したカメラシ
ステムの一実施例を示すブロック図、第2図は第1図の
カメラシステムにおいて合焦検出系の構成を示す要部の
ブロック図
第3図は本発明の自動焦点調節装置をカメラシステムに
適用した状態における動作を説明するためのタイミング
チャート、
第4図は本発明の自動焦点調節装置の他の実施例を゛説
明するためのタイミングチャート、第5図は本発明の自
動焦点調節装置で用いられる変調法の動作を説明するた
めのタイミングチャート、
第6図はフォーカシングレンズの位置と合焦度を表わす
映像信号中の高周波成分の量の関係を示す特性図である
。
特許出願人 キャノン株式会社FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a camera system to which the automatic focus adjustment device of the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram of main parts showing the configuration of a focus detection system in the camera system of FIG. 1. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the automatic focus adjustment device of the present invention when applied to a camera system, and FIG. 4 is a timing chart for explaining another embodiment of the automatic focus adjustment device of the present invention. 5 is a timing chart for explaining the operation of the modulation method used in the automatic focus adjustment device of the present invention, and FIG. 6 is the amount of high frequency components in the video signal representing the position and degree of focus of the focusing lens. FIG. Patent applicant Canon Co., Ltd.
Claims (3)
個備えたカメラシステムにおいて、 前記複数の焦点変調手段の駆動周期を所定の関係に制御
する制御手段を備えたことを特徴とする自動焦点調節装
置。(1) An automatic camera system comprising a plurality of focus modulation means for periodically changing the focus state, further comprising a control means for controlling drive cycles of the plurality of focus modulation means to a predetermined relationship. Focusing device.
段は前記複数の焦点変調手段を所定の関係で同期させて
駆動することを特徴とする自動焦点調節装置。(2) The automatic focus adjustment device according to claim (1), wherein the control means drives the plurality of focus modulation means in synchronization with each other in a predetermined relationship.
、前記カメラシステムはレンズユニットとカメラユニッ
トとが着脱可能であり、前記複数の焦点変調手段は、そ
れぞれレンズユニット、カメラユニットに配されている
ことを特徴とする自動焦点調節装置。(3) In claim (1) or (2), in the camera system, the lens unit and the camera unit are removable, and the plurality of focus modulation means are arranged in the lens unit and the camera unit, respectively. An automatic focus adjustment device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63216913A JPH0265475A (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Automatic focus adjusting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63216913A JPH0265475A (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Automatic focus adjusting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0265475A true JPH0265475A (en) | 1990-03-06 |
Family
ID=16695884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63216913A Pending JPH0265475A (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Automatic focus adjusting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0265475A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006123573A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-23 | Boc Edwards Japan Limited | Position sensor, magnetic bearing apparatus incorporating that position sensor, and vacuum pump |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63216913A patent/JPH0265475A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006123573A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-23 | Boc Edwards Japan Limited | Position sensor, magnetic bearing apparatus incorporating that position sensor, and vacuum pump |
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