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JP3586003B2 - Focus control device - Google Patents
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JP3586003B2 - Focus control device - Google Patents

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JP3586003B2 JP20972795A JP20972795A JP3586003B2 JP 3586003 B2 JP3586003 B2 JP 3586003B2 JP 20972795 A JP20972795 A JP 20972795A JP 20972795 A JP20972795 A JP 20972795A JP 3586003 B2 JP3586003 B2 JP 3586003B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子を備えたビデオカメラあるいは電子スチルカメラ等に適用される焦点制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、映像信号を焦点評価値として用いるオートフォーカス方式(いわゆる山登りサーボ方式)がビデオカメラ等で採用されているが、この方式は、基本的に1フィールドごとに焦点評価値を取得して比較しながらフォーカスモータを駆動するものであるので、合焦時間が長くなるという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、フォーカスレンズの位置が合焦位置近傍にない場合には、フォーカスレンズを高速で駆動し、合焦位置近傍にある場合には低速で駆動することによって、前記山登りサーボ方式によるフォーカス制御において問題であった合焦速度の向上を、合焦精度を劣化させずに達成することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、撮像して得られた映像信号中の輝度成分の変化からフォーカス信号を得て、このフォーカス信号に基づいてフォーカス制御を行う焦点制御装置において、任意の異なる2つの周波数帯域の輝度成分の比の増減を検出する手段と、一方の周波数帯域の輝度成分の増減を検出する手段と、前記両手段の検出結果に基づき、任意の異なる2つの周波数帯域の輝度成分の比は増加せず、かつ一方の周波数帯域の輝度成分のみ増加する場合には、合焦位置近傍であると判断し、それ以外の場合には非合焦位置と判断する合焦位置判定手段と、前記合焦位置判定手段により、非合焦位置と判定されたときには、フォーカスレンズを駆動するフォーカスモータの駆動速度を所定の速度に設定するとともに、所定の周期にて前記検出結果の取得と比較演算を行い、合焦位置近傍と判定されたときには、前記フォーカスモータの駆動速度を前記所定の速度より低速にするとともに、前記所定の周期より長い周期で前記検出結果の取得と比較演算を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【0005】
また、輝度成分の増加を検出するためのしきい値と、増加を検出した後に最大値を検出するためのしきい値との関係を、合焦位置近傍と非合焦位置とで変化させる手段を備えたことを特徴とする。
【0006】
また、前記検出結果の取得と比較演算の周期に同期して、その周期ごとに前記フォーカスモータの駆動速度を所定のフォーカスレンズ移動量に限定して駆動することを特徴とする。
【0007】
また、前記検出結果により合焦位置近傍との判定が最初になされた直後と、その後に同判定がなされたときとで、徐々にフォーカスモータの駆動速度を低速にすることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【0009】
図2は本発明の第1実施形態の概略構成を示すブロック図であり、1はフォーカスレンズ2を含む複数のレンズ群からなる撮像レンズ系、3は撮像レンズ系1にて結像された被写体像を受けて光電変換するCCD(電荷結合素子)等からなる撮像素子、4は撮像素子3からの出力を映像信号として出力するカメラプロセス部、5は、映像信号に対して各種信号処理をしたり、輝度信号を分離出力する映像信号処理回路、6,7は遮断周波数が異なる2つのバンドパスフィルタ(BPF)であり、一方のBPF6の通過帯域を、例えば100kHzに設定し、他方のBPF7の通過帯域を、例えば500kHzに設定する。
【0010】
さらに8,9は、各BPF6,7から出力される2つの周波数帯域の輝度成分をそれぞれ積分し、フォーカス用の評価値を出力する2つの積分回路、10は、両積分回路8,9からの評価値を受けて、後述する各種演算を行う演算回路、11は構成各部の動作をコントロールするマイクロコンピュータ(CPU)、12はフォーカスレンズ2を移動させるフォーカスモータ、13はフォーカスモータ12をコントロールするフォーカスモータ制御回路である。
【0011】
前記演算回路10において、一方のBPF6からの出力の現在の積分値を評価値a、前の積分値を評価値a′とし、同様に他方のBPF7からの出力の現在の積分値を評価値b、前の積分値を評価値b′とすると、a−a′,a/b,a′/b′,a/b−a′/b′が計算されて、CPU11へ出力される。
【0012】
図3は、一方のBPF6からの評価値aを、フォーカスレンズ2の位置(繰り出し量)をパラメータとしてプロットした評価値曲線の一例であり、評価値曲線は全体として山形をしている。評価値曲線の頂点部が合焦位置に対応し、フォーカスレンズ2は、評価値に基づくフォーカス制御による繰り出し移動によって、初期位置から次第に頂点部へ近づくことになる。これが、いわゆる山登りサーボである。
【0013】
図4は、一方のBPF6からの評価値aと他方のBPF7からの評価値bとの比(a/b)を、フォーカスレンズ2の位置をパラメータとしてプロットした評価値比曲線の一例である。
【0014】
図3,図4でわかるように、非合焦位置から合焦位置近傍まではa,a/b共に増加するが、合焦位置近傍ではa/bは増加の度合いが減少するか、または減少する傾向にある。
【0015】
第1実施形態では上述した評価値a,a′,b,b′に基づいて、図1のフローチャートに示すフォーカスモータ12の制御を行う。
【0016】
図1において、現在の評価値aが最大値でない場合(S1-1のNO)、フォーカスモータ12を繰り出して(S1-2)、評価値aの判定を行い、それが最大値であれば(S1-3のYES)、その最大値を呈する評価値aに対応するレンズ位置までフォーカスレンズ2を戻すようにフォーカスモータ12を駆動する(S1-4)。
【0017】
前記ステップ(S1-3)において、評価値aが最大値でない場合(S1-3のNO)、フォーカスレンズ2の繰り出しにて変化する評価値a,a′,b,b′と、予め定められているしきい値Δk(評価値aに対するしきい値),Δk′(評価値比a/bに対するしきい値)との関係が、a>(a′+Δk)であって(S1-5のYES)、かつa/b>(a′/b′+Δk′)である場合(S1-6のYES)には、a,a/bがそれぞれしきい値Δk,Δk′を超えて増加しているので非合焦位置にあると判断して、フォーカスモータ12を高速(速度V1)で駆動し(S1-7)、非合焦位置から合焦位置近傍までの到達時間を短縮するようにしている。
【0018】
しかし、前記ステップ(S1-6)において、a/b>(a′/b′+Δk′)でない場合(S1-6のNO)、aは増加しているが、a/bは増加していないので合焦位置近傍にあると判断して、フォーカスモータ12を低速(速度V2,V2<V1)で駆動し(S1-8)、合焦位置近傍での合焦制御を行いやすくすることにより、合焦精度を向上させるようにしている。
【0019】
前記ステップ(S1-5)において、a>(a′+Δk)でない場合(S1-5のNO)で、かつa<(a′−Δk)でない場合(S1-9のNO)にはフォーカスレンズ2をさらに繰り出す(順方向)ようにステップ(S1-2)へ戻り、またa>(a′+Δk)でなく(S1-5のNO)で、かつa<(a′−Δk)である場合(S1-9のYES)には、合焦点と判断して、その位置までフォーカスレンズ2を逆方向に移動(S1-10)させた後、停止させるようにする。
【0020】
図5は本発明の第2実施形態のフォーカスモータの制御に係るフローチャートであり、この第2実施形態は、図3,図4にて説明したように、フォーカスモータを一定方向に駆動し、撮像して得られた映像信号中の輝度成分を積算して評価値を得るものであって、図2にて説明した構成と同様の構成からなる。
【0021】
図5において、まず評価値の最大値Ymaxの初期値化がなされ(S2-1)、フォーカスモータ12によるフォーカスレンズ2の繰り出し(順方向)を行い(S2-2)、前述したと同様にして評価値Y1を得る(S2-3)。この評価値Y1が、第1のしきい値Δk1を超えて増加した場合は(S2-4のNO,S2-5)、増加ステータス・フラグiをセットし(S2-6)、そのときの評価値Y1とフォーカスレンズ位置P1(モータ繰り出し量でも可)を、それぞれ最大値Ymax,Pmaxとして記憶する(S2-7)、そして、ステップ(S2-2)に戻り、さらにフォーカスモータ12を順方向に駆動させて、評価値Y1を得る。
【0022】
前記Ymaxよりも、第2のしきい値Δk2(Δk1>Δk2)を超えて大きい値が検出されたときは(S2-8のYES)、その値をYmaxとし、同時にPmaxも更新する(S2-7)。この処理を直前に取得された評価値より現在の値が第1のしきい値Δk1を下回って小さい評価値が検出されるまで繰り返す(S2-9)。この評価値が検出された場合(S2-9のYES)、Ymaxが検出されたPmaxの位置を合焦位置とみなして、フォーカスモータ12の回転方向を逆方向になるように設定して、Pmax位置にフォーカスレンズ2を戻した後(S2-10〜S2-12)、停止させるようにする。
【0023】
その後は、評価値の監視モードに入り(S2-13)、評価値の変化が検出された場合(S2-14のYES)、ステップ(S2-2)に戻って前述した動作を行い、前記Δk1を適切な値に設定することで、ノイズによる誤動作の影響を軽減することができ、また、前記Δk2を適切な値に設定することで、合焦位置でのオーバーラン量を最小限とすることができるため、合焦速度を向上させることができる。
【0024】
ところで、前記各実施形態にあっては、被写体、またその条件,ノイズ等により前記輝度成分に係る評価値の特性曲線にばらつきが生じる場合があり、その場合に合焦位置近傍においても、フォーカスモータを高速で駆動してしまい、合焦位置のオーバーラン量が多くなって、撮影画が見苦しくなるとともに、オーバーラン量に応じて合焦時間が長くなってしまうことがある。
【0025】
そこで、前記問題を解決するために、本発明の第3実施形態では以下のような制御を行う。この第3実施形態においても、図3,図4にて説明したように、基本的には、フォーカスモータを一定方向に駆動し、撮像して得られた映像信号中の輝度成分を積算して評価値を得るものであって、図2にて説明した構成と同様の構成からなる。
【0026】
図6は第3実施形態における前記評価値a,a′,b,b′に基づくフォーカスモータの基本的制御に係るフローチャートであり、現在の評価値aが最大値でない場合(S3-1のNO)、フォーカスモータ12を繰り出して(S3-2)、評価値aの判定を行い、それが最大値であれば(S3-3のYES)、その最大値を呈する評価値aに対応するレンズ位置までフォーカスレンズ2を戻すようにフォーカスモータ12を駆動する(S3-4)。
【0027】
前記ステップ(S3-3)において、評価値aが最大値でない場合(S3-3のNO)、フォーカスレンズ2の繰り出しにて変化する評価値a,a′,b,b′と、予め定められているしきい値Δk(評価値aに対するしきい値),Δk′(評価値比a/bに対するしきい値)との関係が、a>(a′+Δk)であって(S3-5のYES)、かつa/b>(a′/b′+Δk′)である場合(S3-6のYES)には、a,a/bがそれぞれしきい値Δk,Δk′を超えて増加しているので非合焦位置にあると判断して、フォーカスモータ12を高速(速度V1)で駆動し(S3-7)、非合焦位置から合焦位置近傍までの到達時間を短縮するようにしている。
【0028】
しかし、前記ステップ(S3-6)において、a/b>(a′/b′+Δk′)でない場合(S3-6のNO)、aは増加しているが、a/bは増加していないので合焦位置近傍にあると判断して、フォーカスモータ12を低速(速度V2,V2<V1)で駆動し(S3-8)、合焦位置近傍での合焦制御を行いやすくすることにより、合焦精度を向上させるようにしている。
【0029】
前記ステップ(S3-5)において、a>(a′+Δk)でない場合(S3-5のNO)で、かつa<(a′−Δk)でない場合(S3-9のNO)にはフォーカスレンズ2をさらに繰り出す(順方向)ようにステップ(S3-2)へ戻り、またa>(a′+Δk)でなく(S3-5のNO)で、かつa<(a′−Δk)である場合(S3-9のYES)には、フォーカスレンズ2を逆方向に移動(S3-10)させた後、繰り出してステップ(S3-2)に戻る。
【0030】
図7は第3実施形態における評価値の取得,比較演算と、フォーカスモータ駆動とのタイミングチャートであり、前記フォーカスモータ12を高速で駆動する場合(以下、高速駆動モードという)には、CPU11では1フィールドごとに評価値の取得と比較演算を行い、その結果、減少していればフォーカスモータ12の駆動を逆転させる。
【0031】
この場合に、比較する焦点評価値はフリッカの影響を考慮して、例えば3フィールドおきの値とする。すなわち、図7の(ハ)に示すように、(k+n+3)フィールドの焦点評価値(k+n+3)は、3フィールド前のデータ(k+n)と比較される。その比較結果によって、フォーカスモータ12の駆動を制御する。このようにすることによって、高速でフォーカスモータ12を駆動する場合には、実際は合焦位置近傍であるにもかかわらず、合焦位置近傍ではないと判断して高速で駆動した場合でも、焦点評価値が最大となる位置をオーバーランする量を少なくでき、合焦までの撮影画の見苦しさを軽減でき、合焦時間を短縮できる。
【0032】
一方、合焦位置近傍である場合にはフリッカの影響を考慮して、例えば3フィールド間隔で焦点評価値を取得演算するとともに、低速でフォーカスモータ12を駆動する。これによって、合焦位置近傍の場合には、合焦位置をオーバーランする量を最小にすることができるとともに、正確な合焦位置での停止が可能となる。
【0033】
また図7に示すように高速駆動モードの場合には、例えば6ステップの駆動が必要とされる場合にも一度に6ステップ駆動するのではなく、VD(Vertical Drive)周期に同期して、各VDごとに移動量を2ステップに限定してフォーカスモータ12を駆動することにより、比較の対象となる評価値(例えば、図7の(k)と(k+3)、(k+n)と(k+n+3)など)が受けるモータ駆動の影響を軽減することができるので、高精度の比較が可能となり、ピーク値からの減少を確実に、かつ迅速に検出することができる。
【0034】
またノイズの影響を回避するために、評価値の2回連続の減少検出で、フォーカスモータ12を逆転する手段が確実に焦点評価値の減少(すなわち、合焦位置から遠ざかる方向)を判定する上で有効である。上述したように、第3実施形態の場合には、フォーカスモータ12を駆動しながら前記減少検出を行っているので、通常の(すなわち、S/N比が良好な)被写体の場合には、1回の検出のみによっても十分な信頼性がある。
【0035】
したがって、高速駆動モード時で、例えばフォーカスモータ12としてステッピングモータを使用した場合に、評価値の比較演算結果により合焦位置の近傍ではなくて、6ステップの駆動が必要な場合(実際は、現在のフォーカスレンズ位置により、6ステップ駆動すると合焦位置をオーバーランしてしまう場合もある)、最初のステップを3ステップとして駆動して、その結果得られた焦点評価値が初めて減少したのであれば、次のステップを最小ステップである1ステップとして駆動して減少の判定を行う。
【0036】
このようにするのは、上述したように、6ステップの駆動が必要と判断された場合でも、実際には6ステップを要しない場合もあり、最初の3ステップで減少が検出されたら、次回の駆動ステップは、1ステップでも続いて減少が検出される可能性が高いからである。このようにすることで、確実に評価値の減少を検出し、かつ不要なオーバーランを削減することができる。
【0037】
なお、ステッピングモータ以外のDCモータを使用する場合には、ステップ数を制御する代わりに、駆動速度を制御すれば同様な効果を得ることができる。
【0038】
また各実施形態において、図2の構成にてフォーカスモータ制御回路13への制御信号出力をCPU11によって行い、また前記演算を演算回路10によって行うが、演算をCPU11のソフトウェアで行うように構成することは容易であり、このように構成すれば、演算回路10を省略できる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の焦点制御装置は、請求項1記載の構成によれば、異なる2つの周波数帯域の輝度成分の比の増減と、一方の輝度成分の増減を検出し、それらの検出結果(評価値)によって合焦位置近傍と非合焦位置でのフォーカスモータの駆動速度を制御し、非合焦位置ではフォーカスレンズを高速駆動し、一方、合焦位置近傍では、非合焦位置のときに比べて、フォーカスレンズを低速駆動し、かつ非合焦・合焦の判断の基になる評価値の取得と比較演算を長い周期で行うようにすることで、合焦位置をオーバーランする量を抑えられるとともに、正確な合焦位置でのフォーカスレンズの停止が可能になり、合焦速度と合焦精度を共に向上させることができる。
【0040】
請求項2記載の構成によれば、前記輝度成分の増加を検出するしきい値と、増加を検出した後に最大値を検出するしきい値とを異ならせることで、非合焦位置ではノイズ等による評価値の増減の誤判断を少なくでき、合焦位置近傍では合焦位置でのオーバーラン量を少なくできるので、合焦速度を向上させることができる。
【0041】
請求項3記載の構成によれば、前記高速駆動時に、評価値の取得と比較演算の周期に同期してフォーカスレンズを必要とされる移動量まで所定量ずつ徐々に移動することで、比較対象となる評価値におけるフォーカスモータの駆動の影響を軽減でき、高精度の比較が可能になり、合焦位置の検出が迅速かつ確実になされる。
【0042】
請求項4記載の構成によれば、前記高速駆動時に、評価値の比較演算の結果から得られた必要とされるフォーカスレンズ移動量まで即座に駆動をせず、最初の駆動ステップで所定の移動量により少ない移動駆動をし、その結果による評価値の比較演算にて合焦位置近傍と判定されたときに(2回連続の合焦位置近傍判定時)、さらに少ない移動量の低速駆動に移行することで、合焦位置の検出が確実にでき、合焦位置のオーバーランを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の焦点制御装置の第1実施形態におけるフォーカスモータ制御に係るフローチャートである。
【図2】本発明の第1実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図3】評価値とフォーカスレンズ繰り出し量との関係図である。
【図4】評価値の比とフォーカスレンズ繰り出し量との関係図である。
【図5】本発明の第2実施形態におけるフォーカスモータ制御に係るフローチャートである。
【図6】本発明の第3実施形態におけるフォーカスモータ制御に係るフローチャートである。
【図7】本発明の第3実施形態における評価値の取得,比較演算とフォーカスモータ駆動とのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1…撮像レンズ系、 2…フォーカスレンズ、 3…撮像素子、 4…カメラプロセス部、 5…映像信号処理回路、 6,7…バンドパスフィルタ、 8,9…積分回路、 10…演算回路、 11…CPU、 12…フォーカスモータ、 13…フォーカスモータ制御回路。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a focus control device applied to a video camera or an electronic still camera equipped with a solid-state imaging device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an auto-focus method (so-called hill-climbing servo method) using a video signal as a focus evaluation value has been adopted in a video camera or the like, but this method basically obtains a focus evaluation value for each field and compares the focus evaluation values. However, since the focus motor is driven, there is a problem that the focusing time becomes long.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the present invention, when the position of the focus lens is not near the focus position, the focus lens is driven at a high speed, and when the focus lens is near the focus position, the focus lens is driven at a low speed. An object of the present invention is to achieve an improvement in focusing speed, which has been a problem in focus control, without deteriorating focusing accuracy.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a focus control device that obtains a focus signal from a change in a luminance component in a video signal obtained by imaging and performs focus control based on the focus signal. Means for detecting an increase or decrease in the ratio of the luminance components of the two frequency bands, means for detecting an increase or decrease in the luminance component of one of the frequency bands, and luminance of any two different frequency bands based on the detection results of the two means. When the ratio of components does not increase and only the luminance component in one frequency band increases, it is determined that the focus position is near the focus position, otherwise, it is determined that the focus position is out of focus. Means, when the in-focus position determining means determines that the focus position is out of focus, sets the drive speed of the focus motor that drives the focus lens to a predetermined speed, and sets the drive speed to a predetermined cycle. The acquisition of the detection result and the comparison operation are performed, and when it is determined that the focus position is near the focus position, the driving speed of the focus motor is set to be lower than the predetermined speed, and the detection result is obtained at a period longer than the predetermined period. Means for performing acquisition and comparison operation.
[0005]
Means for changing the relationship between a threshold value for detecting an increase in the luminance component and a threshold value for detecting a maximum value after detecting the increase between the vicinity of the in-focus position and the out-of-focus position It is characterized by having.
[0006]
In addition, in synchronization with the cycle of the acquisition of the detection result and the comparison operation, the drive speed of the focus motor is limited to a predetermined focus lens movement amount and driven in each cycle.
[0007]
Further, the drive speed of the focus motor is gradually reduced between immediately after the first determination of the vicinity of the in-focus position based on the detection result and when the determination is made thereafter.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes an imaging lens system including a plurality of lens groups including a focus lens 2, and reference numeral 3 denotes a subject imaged by the imaging lens system 1. An image sensor, such as a CCD (Charge Coupled Device), which receives an image and performs photoelectric conversion, 4 is a camera process unit that outputs an output from the image sensor 3 as a video signal, and 5 performs various signal processing on the video signal. Or a video signal processing circuit that separates and outputs a luminance signal, and 6 and 7 are two band-pass filters (BPFs) having different cutoff frequencies. The pass band of one BPF 6 is set to, for example, 100 kHz, and the other BPF 7 The pass band is set to, for example, 500 kHz.
[0010]
Further, 8 and 9 are two integrating circuits for respectively integrating the luminance components of the two frequency bands output from each of the BPFs 6 and 7 and outputting an evaluation value for focusing. An arithmetic circuit that receives the evaluation value and performs various calculations described later, 11 is a microcomputer (CPU) that controls the operation of each component, 12 is a focus motor that moves the focus lens 2, and 13 is a focus that controls the focus motor 12. It is a motor control circuit.
[0011]
In the arithmetic circuit 10, the current integrated value of the output from one BPF 6 is set as an evaluation value a, the previous integrated value is set as an evaluation value a ', and similarly, the current integrated value of the output from the other BPF 7 is set as an evaluation value b If the previous integrated value is the evaluation value b ', a-a', a / b, a '/ b', and a / ba-'/ b' are calculated and output to the CPU 11.
[0012]
FIG. 3 is an example of an evaluation value curve in which the evaluation value a from one BPF 6 is plotted using the position (extending amount) of the focus lens 2 as a parameter, and the evaluation value curve has a mountain shape as a whole. The apex of the evaluation value curve corresponds to the in-focus position, and the focus lens 2 gradually approaches the apex from the initial position by the extension movement by the focus control based on the evaluation value. This is a so-called hill-climbing servo.
[0013]
FIG. 4 is an example of an evaluation value ratio curve in which the ratio (a / b) between the evaluation value a from one BPF 6 and the evaluation value b from the other BPF 7 is plotted using the position of the focus lens 2 as a parameter.
[0014]
As can be seen from FIGS. 3 and 4, both a and a / b increase from the out-of-focus position to the vicinity of the in-focus position, but a / b increases or decreases near the in-focus position. Tend to.
[0015]
In the first embodiment, the control of the focus motor 12 shown in the flowchart of FIG. 1 is performed based on the evaluation values a, a ', b, and b' described above.
[0016]
In FIG. 1, when the current evaluation value a is not the maximum value (NO in S1-1), the focus motor 12 is extended (S1-2), and the evaluation value a is determined. (YES in S1-3), the focus motor 12 is driven to return the focus lens 2 to the lens position corresponding to the evaluation value a exhibiting the maximum value (S1-4).
[0017]
In the step (S1-3), if the evaluation value a is not the maximum value (NO in S1-3), the evaluation values a, a ', b, and b' that change when the focus lens 2 is extended are predetermined. The relationship between the threshold value Δk (threshold value for the evaluation value a) and Δk ′ (threshold value for the evaluation value ratio a / b) is a> (a ′ + Δk) (S1-5 If (YES) and a / b> (a '/ b' + Δk ') (YES in S1-6), a and a / b increase beyond the thresholds Δk and Δk', respectively. The focus motor 12 is determined to be at the out-of-focus position, and the focus motor 12 is driven at a high speed (speed V1) (S1-7) so as to shorten the arrival time from the out-of-focus position to the vicinity of the in-focus position. I have.
[0018]
However, if it is not a / b> (a '/ b' +. DELTA.k ') in step (S1-6) (NO in S1-6), a increases but a / b does not increase. Therefore, it is determined that the focus is near the focus position, and the focus motor 12 is driven at a low speed (speed V2, V2 <V1) (S1-8), thereby facilitating the focus control near the focus position. The focus accuracy is improved.
[0019]
In step (S1-5), if a> (a '+. DELTA.k) is not satisfied (NO in S1-5) and a <(a'-. DELTA.k) is not satisfied (NO in S1-9), focus lens 2 Return to the step (S1-2) so as to further advance (forward direction), and if a> (a '+. DELTA.k) but not (NO in S1-5) and a <(a'-. DELTA.k) ( In S1-9, YES), the focus lens 2 is determined to be the focal point, the focus lens 2 is moved in the reverse direction to that position (S1-10), and then stopped.
[0020]
FIG. 5 is a flowchart relating to the control of the focus motor according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, as described with reference to FIGS. The evaluation value is obtained by integrating the luminance components in the video signal obtained as described above, and has a configuration similar to the configuration described with reference to FIG.
[0021]
In FIG. 5, first, the maximum value Ymax of the evaluation value is initialized (S2-1), and the focus lens 2 is extended (forward direction) by the focus motor 12 (S2-2). An evaluation value Y1 is obtained (S2-3). If the evaluation value Y1 has increased beyond the first threshold value Δk1 (NO in S2-4, S2-5), an increase status flag i is set (S2-6), and the evaluation at that time is performed. The value Y1 and the focus lens position P1 (the motor extension amount is also possible) are stored as the maximum values Ymax and Pmax, respectively (S2-7), and the process returns to step (S2-2), and further the focus motor 12 is moved in the forward direction. By driving, an evaluation value Y1 is obtained.
[0022]
If a value larger than the second threshold value Δk2 (Δk1> Δk2) is detected (YES in S2-8), the value is set to Ymax, and Pmax is updated at the same time (S2- 7). This processing is repeated until an evaluation value whose current value is lower than the first threshold value Δk1 and smaller than the evaluation value obtained immediately before is detected (S2-9). When this evaluation value is detected (YES in S2-9), the position of Pmax at which Ymax is detected is regarded as the focus position, and the rotation direction of the focus motor 12 is set to be in the opposite direction. After returning the focus lens 2 to the position (S2-10 to S2-12), the focus lens 2 is stopped.
[0023]
Thereafter, the monitor enters the evaluation value monitoring mode (S2-13). If a change in the evaluation value is detected (YES in S2-14), the process returns to step (S2-2) to perform the above-described operation, and the Δk1 Can be set to an appropriate value to reduce the effect of malfunction due to noise, and by setting Δk2 to an appropriate value, the amount of overrun at the in-focus position can be minimized. Therefore, the focusing speed can be improved.
[0024]
By the way, in each of the above-described embodiments, the characteristic curve of the evaluation value related to the luminance component may vary depending on the subject, the condition thereof, noise, and the like. Is driven at a high speed, the overrun amount of the focus position increases, and the captured image becomes difficult to see, and the focusing time may be prolonged according to the overrun amount.
[0025]
Therefore, in order to solve the above problem, the following control is performed in the third embodiment of the present invention. Also in the third embodiment, as described with reference to FIGS. 3 and 4, basically, the focus motor is driven in a fixed direction, and the luminance component in the video signal obtained by imaging is integrated. An evaluation value is obtained, and has the same configuration as the configuration described in FIG.
[0026]
FIG. 6 is a flowchart relating to the basic control of the focus motor based on the evaluation values a, a ', b, and b' in the third embodiment. When the current evaluation value a is not the maximum value (NO in S3-1). ), The focus motor 12 is extended (S3-2), and the evaluation value a is determined. If it is the maximum value (YES in S3-3), the lens position corresponding to the evaluation value a exhibiting the maximum value is determined. Then, the focus motor 12 is driven so that the focus lens 2 is returned (S3-4).
[0027]
In the step (S3-3), if the evaluation value a is not the maximum value (NO in S3-3), the evaluation values a, a ', b, and b' that change when the focus lens 2 is extended are predetermined. The relationship between the threshold values Δk (the threshold value for the evaluation value a) and Δk ′ (the threshold value for the evaluation value ratio a / b) is a> (a ′ + Δk) and (S3-5 If (YES) and a / b> (a '/ b' + Δk ') (YES in S3-6), a and a / b increase beyond the thresholds Δk and Δk', respectively. Therefore, the focus motor 12 is determined to be at the out-of-focus position, and the focus motor 12 is driven at a high speed (speed V1) (S3-7), so as to shorten the arrival time from the out-of-focus position to the vicinity of the in-focus position. I have.
[0028]
However, if it is not a / b> (a '/ b' +. DELTA.k ') in step (S3-6) (NO in S3-6), a increases but a / b does not increase. Therefore, the focus motor 12 is determined to be in the vicinity of the focus position, and the focus motor 12 is driven at a low speed (speed V2, V2 <V1) (S3-8), thereby facilitating the focus control in the vicinity of the focus position. The focus accuracy is improved.
[0029]
In step (S3-5), if a> (a '+. DELTA.k) is not satisfied (NO in S3-5), and if a <(a'-. DELTA.k) is not satisfied (NO in S3-9), focus lens 2 is set. Return to the step (S3-2) so as to further advance (forward direction), and if a> (a '+. DELTA.k) but not (NO in S3-5) and a <(a'-. DELTA.k) ( In S3-9 (YES), the focus lens 2 is moved in the opposite direction (S3-10), and then the focus lens 2 is moved out and returns to step (S3-2).
[0030]
FIG. 7 is a timing chart of obtaining and comparing evaluation values and driving a focus motor in the third embodiment. When the focus motor 12 is driven at a high speed (hereinafter, referred to as a high-speed drive mode), the CPU 11 Acquisition of an evaluation value and comparison operation are performed for each field, and as a result, if it has decreased, the drive of the focus motor 12 is reversed.
[0031]
In this case, the focus evaluation value to be compared is, for example, a value every three fields in consideration of the influence of flicker. That is, as shown in FIG. 7C, the focus evaluation value (k + n + 3) of the (k + n + 3) field is compared with the data (k + n) three fields before. The drive of the focus motor 12 is controlled based on the comparison result. In this way, when the focus motor 12 is driven at a high speed, the focus evaluation is performed even when it is determined that the focus motor 12 is not near the in-focus position although it is actually near the in-focus position and is driven at a high speed. The amount of overrun at the position where the value becomes the maximum can be reduced, the unsightlyness of the shot image until focusing can be reduced, and the focusing time can be shortened.
[0032]
On the other hand, when it is near the focus position, taking into account the influence of flicker, a focus evaluation value is obtained and calculated at three-field intervals, for example, and the focus motor 12 is driven at a low speed. As a result, in the vicinity of the focus position, the amount of overrun of the focus position can be minimized, and the stop at the accurate focus position is possible.
[0033]
Also, as shown in FIG. 7, in the case of the high-speed drive mode, for example, when six-step drive is required, instead of driving six steps at a time, each drive is synchronized with a VD (Vertical Drive) cycle. By driving the focus motor 12 with the movement amount limited to two steps for each VD, the evaluation values to be compared (for example, (k), (k + 3), and (k + n) in FIG. 7) (k + n + 3)), the effect of motor drive can be reduced, so that a highly accurate comparison can be made, and a decrease from the peak value can be detected reliably and quickly.
[0034]
In order to avoid the influence of noise, the means for reversing the focus motor 12 reliably determines the decrease in the focus evaluation value (that is, the direction away from the focus position) by detecting the decrease of the evaluation value twice in succession. Is effective in As described above, in the case of the third embodiment, since the decrease detection is performed while driving the focus motor 12, in the case of a normal subject (that is, a good S / N ratio), 1 There is sufficient reliability only by the detection of the times.
[0035]
Therefore, in the high-speed drive mode, for example, when a stepping motor is used as the focus motor 12, the result of the comparison of the evaluation values is that the drive is not in the vicinity of the in-focus position but is required to be performed in six steps (actually, Depending on the focus lens position, the focus position may be overrun when driven by 6 steps). If the first step is driven as 3 steps and the resulting focus evaluation value decreases for the first time, The next step is driven as one minimum step, and the decrease is determined.
[0036]
As described above, as described above, even when it is determined that six-step driving is necessary, there is a case where the six steps are not actually required, and when a decrease is detected in the first three steps, the next step is performed. This is because there is a high possibility that a decrease is detected in one driving step. By doing so, it is possible to reliably detect a decrease in the evaluation value and reduce unnecessary overrun.
[0037]
When a DC motor other than the stepping motor is used, a similar effect can be obtained by controlling the driving speed instead of controlling the number of steps.
[0038]
In each embodiment, the control signal output to the focus motor control circuit 13 is performed by the CPU 11 and the calculation is performed by the calculation circuit 10 in the configuration of FIG. 2, but the calculation is performed by software of the CPU 11. This is easy, and with such a configuration, the arithmetic circuit 10 can be omitted.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the first aspect, the focus control device of the present invention detects an increase / decrease in the ratio of the luminance component in two different frequency bands and an increase / decrease in one of the luminance components, and detects those increase / decrease. The drive speed of the focus motor in the vicinity of the in-focus position and in the out-of-focus position is controlled based on the detection result (evaluation value), and the focus lens is driven at high speed in the out-of-focus position. Compared to the position, the focus lens is driven at a lower speed, and the focus value is exceeded by acquiring and evaluating the evaluation value based on the judgment of out-of-focus and in-focus in a longer cycle. The amount of run can be suppressed, and the focus lens can be stopped at an accurate focusing position, so that both the focusing speed and the focusing accuracy can be improved.
[0040]
According to the configuration of the second aspect, the threshold value for detecting an increase in the luminance component is made different from the threshold value for detecting the maximum value after the increase in the luminance component, so that noise or the like is generated at an out-of-focus position. Erroneous determination of the increase or decrease of the evaluation value due to the above can be reduced, and the overrun amount at the focus position can be reduced near the focus position, so that the focus speed can be improved.
[0041]
According to the configuration of the third aspect, at the time of the high-speed driving, the focus lens is gradually moved by a predetermined amount to a required movement amount in synchronization with the cycle of the acquisition of the evaluation value and the comparison operation, so that the comparison object can be obtained. Thus, the influence of the driving of the focus motor on the evaluation value can be reduced, high-precision comparison can be performed, and the focus position can be detected quickly and reliably.
[0042]
According to the configuration of the fourth aspect, at the time of the high-speed drive, the drive is not immediately performed until the required focus lens movement amount obtained from the result of the comparison operation of the evaluation values, and the predetermined movement is performed in the first drive step. When the movement is reduced by the amount and the result is compared with the evaluation value based on the result, when it is determined that the position is near the focus position (when the focus position is determined twice consecutively near the focus position), the operation is shifted to the low-speed drive with the smaller movement amount. By doing so, the focus position can be reliably detected, and overrun of the focus position can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart relating to focus motor control in a first embodiment of a focus control device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a relationship diagram between an evaluation value and a focus lens extension amount.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a ratio of evaluation values and a focus lens extension amount.
FIG. 5 is a flowchart related to focus motor control according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart relating to focus motor control according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a timing chart of acquisition of an evaluation value, comparison operation, and driving of a focus motor according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image pickup lens system, 2 ... Focus lens, 3 ... Image sensor, 4 ... Camera process part, 5 ... Video signal processing circuit, 6, 7 ... Band pass filter, 8, 9 ... Integrator circuit, 10 ... Operation circuit, 11 ... CPU, 12 ... focus motor, 13 ... focus motor control circuit.

Claims (4)

撮像して得られた映像信号中の輝度成分の変化からフォーカス信号を得て、このフォーカス信号に基づいてフォーカス制御を行う焦点制御装置において、任意の異なる2つの周波数帯域の輝度成分の比の増減を検出する手段と、一方の周波数帯域の輝度成分の増減を検出する手段と、前記両手段の検出結果に基づき、任意の異なる2つの周波数帯域の輝度成分の比は増加せず、かつ一方の周波数帯域の輝度成分のみ増加する場合には、合焦位置近傍であると判断し、それ以外の場合には非合焦位置と判断する合焦位置判定手段と、前記合焦位置判定手段により、非合焦位置と判定されたときには、フォーカスレンズを駆動するフォーカスモータの駆動速度を所定の速度に設定するとともに、所定の周期にて前記検出結果の取得と比較演算を行い、合焦位置近傍と判定されたときには、前記フォーカスモータの駆動速度を前記所定の速度より低速にするとともに、前記所定の周期より長い周期で前記検出結果の取得と比較演算を行う手段とを備えたことを特徴とする焦点制御装置。Obtaining a focus signal from the change of the luminance component of the video signal obtained by imaging, the ratio of the luminance component of the line the Hare focal controller focus control based on the focus signal, any two different frequency bands A means for detecting an increase or decrease in the luminance component, a means for detecting an increase or decrease in the luminance component of one frequency band, and a ratio of the luminance components of any two different frequency bands does not increase based on the detection results of the two means, and A focus position determining unit that determines that the position is near the focus position when only the luminance component of one frequency band increases, and otherwise determines that the focus position is a non-focus position; Accordingly, when it is determined that out-of-focus position, and sets the driving speed of the focus motor for driving the focus lens to a predetermined speed, the line a comparison operation and acquisition of the detection result at a predetermined cycle , When it is determined that the focus position vicinity, as well as the driving speed of the focus motor slower than the predetermined speed, and means for performing comparison operation between the result of detection obtained at the predetermined period longer than the period focus point controller you characterized in that the. 輝度成分の増加を検出するためのしきい値と、増加を検出した後に最大値を検出するためのしきい値との関係を、合焦位置近傍と非合焦位置とで変化させる手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の焦点制御装置。A means for changing the relationship between a threshold value for detecting an increase in the luminance component and a threshold value for detecting the maximum value after detecting the increase between the vicinity of the in-focus position and the out-of-focus position focal control device according to claim 1, wherein the a. 前記検出結果の取得と比較演算の周期に同期して、その周期ごとに前記フォーカスモータの駆動速度を所定のフォーカスレンズ移動量に限定して駆動することを特徴とする請求項1記載の焦点制御装置。 2. The focus control according to claim 1 , wherein the drive speed of the focus motor is limited to a predetermined focus lens movement amount for each cycle in synchronization with a cycle of the acquisition of the detection result and the comparison calculation. apparatus. 前記検出結果により合焦位置近傍との判定が最初になされた直後と、その後に同判定がなされたときとで、徐々にフォーカスモータの駆動速度を低速にすることを特徴とする請求項1または3記載の焦点制御装置。 Wherein the immediately after the determination of the position near the focus has been made on the first detection result, by the time the subsequent same determination has been made, according to claim 1 or, characterized in gradually to the driving speed of the focus motor to the low speed 3 focus point control apparatus according.
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