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JPH0773341B2 - Automatic focusing device - Google Patents
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JPH0773341B2 - Automatic focusing device - Google Patents

Automatic focusing device

Info

Publication number
JPH0773341B2
JPH0773341B2 JP5023946A JP2394693A JPH0773341B2 JP H0773341 B2 JPH0773341 B2 JP H0773341B2 JP 5023946 A JP5023946 A JP 5023946A JP 2394693 A JP2394693 A JP 2394693A JP H0773341 B2 JPH0773341 B2 JP H0773341B2
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
focus
helicoid
haken
automatic focusing
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP5023946A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0614246A (en
Inventor
謙太郎 半間
薫 柳川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH0614246A publication Critical patent/JPH0614246A/en
Publication of JPH0773341B2 publication Critical patent/JPH0773341B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラの自動焦点
合わせ装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、ビデオカメラの自動焦点合わせ装
置として、映像信号中の高周波成分によって画面の精細
度を検出し、精細度が最大となるようにレンズの焦点合
わせリング(以後ヘリコイドと表わす)を回転制御する
いわゆる山登り制御が知られている。この方式はNHK
技術研究報告昭40.第17巻,第1号通巻第86号2
1ページに石田他著「山登りサーボ方式によるテレビカ
メラの自動焦点調整」として詳細に述べられているが、
以下この方式を図1、図2を用いて簡単に説明する。 【0003】図1は山登り方式による自動焦点合わせ装
置(以後AF装置と表わす)の構成を示すブロック図で
ある。1はレンズシステム、2はカメラ回路、3は映像
信号の出力端子、4はハイパスフィルタ、5は検波器、
6は差分ホールド回路、7はモータ駆動回路、8はレン
ズシステム1のヘリコイドを回転するためのモータであ
る。 【0004】以下図1の構成の動作を図2の特性図を用
いて説明する。 【0005】被写体(図示せず)からレンズシステム1
に入射された光情報は、カメラ回路2で電気信号に変換
され、端子3に映像信号として出力される。映像信号の
高周波成分だけがハイパスフィルタ4で抽出され、検波
器5で検波された後、端子51にあらわれる。映像信号
の高域成分に対応する電圧(以後焦点電圧と表わす)
は、撮映像の精細度に対応しているので、図2に示すよ
うに端子51にあらわれる焦点電圧は、レンズシステム
1のヘリコイド位置(Aとする)が被写体までの距離に
合致していれば最大となり、レンズシステム1のヘリコ
イド位置が上記位置Aからずれるに従って低下する。何
らかの手段によりヘリコイド位置が制御され、端子51
に供給される焦点電圧が最大となるようにヘリコイド位
置が制御されれば自動的に焦点合わせが行なわれること
になる。差分ホールド回路6は図2に示すように端子5
1にあらわれる焦点電圧を一定時間毎にサンプルホール
ドし、焦点電圧が時間経過に対して増加方向であれば正
の電圧を、焦点電圧が時間経過に対して減少方向であれ
ば負の電圧を発生する回路であり、モータ駆動回路7は
端子61にあらわれる差分ホールド回路6の出力電圧が
正であれば、モータ8を例えば正転してヘリコイド位置
を順方向へと移動し、同出力電圧が負であればモータ8
を逆転してヘリコイド位置を逆方向へと移動する。 【0006】図2に示される差分ホールド回路6の出力
電圧はヘリコイドを至近から無限大方向に回転した場合
を示したが、ヘリコイドを無限大から至近方向へと回転
した場合も同様であることは容易に理解される。 【0007】このようにすれば、モータ8のヘリコイド
位置を制御する制御システムは、山のぼり回路9の焦点
電圧により作られる山を差分ホールド回路6の出力電圧
により登ってゆき、ついにはこの山の頂上で小きざみに
振動しながら定常状態に達することにより自動的に焦点
合わせをすることになる。 【0008】以上が山登り方式によるビデオカメラの自
動焦点合わせ装置である。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】上記した装置は自動焦
点合わせ装置としての性能は充分であるが、以下に述べ
る欠点を有する。 【0010】第1の欠点は、レンズシステム1の有する
特性上のものであり、現在主に用いられている前玉回転
式の焦点合わせ機構を有するレンズシステム、すなわ
ち、被写体に近い位置に配置された対物レンズの位置を
移動して焦点合わせをするシステムでは、焦点合わせの
ためにヘリコイド位置を移動すると、レンズシステム1
の合焦距離と共に、レンズシステム1の焦点距離そのも
のが若干変化してしまう。すなわち、山登り方式は焦点
信号の増加、減少をフィードバックすることにより山の
頂上に振動しながら留まる方式であるから、合焦中にも
ヘリコイド位置は山の頂上を重心として振動しており、
レンズシステム1の焦点距離も前述の理由により若干で
はあるが振動している。レンズシステム1の焦点距離の
変化は、そのままレンズシステム1の撮映の画角、すな
わち撮映像の倍率の変化を意味するから、山登り方式の
自動焦点合わせ装置で撮映された画像は、常にその画像
の大きさが振動していることになる。この画像の大きさ
の振動は、たとえば絞り値が小さく、かつズーム倍率が
高いなどのようにレンズシステム1の被写界深度が浅い
場合の撮映では、焦点信号による山の傾斜が急しゅんな
ので振動の振幅も小さく、ほとんど気にならないが、レ
ンズシステム1の絞り値が大きくかつズーム倍率が低い
場合などのように被写界深度が深い場合には焦点信号に
よる山の傾斜が非常にブロードとなるため、ヘリコイド
の振動の振幅は大きくなり、撮映像の大きさがヘリコイ
ド位置の振動に合わせて数パーセント以上も変化するこ
とになる。 【0011】第2の欠点は、上記した第1の欠点ほど致
命的ではないが、消費電力が大であることである。すな
わち、この方式は、常にヘリコイドが回転している必要
があるので、ヘリコイドを駆動するためのモータ8が常
に電力を消費しており、ポータブル形のビデオカメラな
ど電力供給が問題となるカメラの場合では大きな欠点と
なる。 【0012】本発明の目的は上記した従来の欠点をなく
し、合焦時に目立った撮映画像の大きさの振動を生じる
ことのない自動焦点合わせ装置を提供することにある。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明ではレンズの絞り
値、焦点距離(ズーム倍率)を用いてレンズのその時点
における被写界深度を計算し、その被写界深度を考慮し
て至近距離から無限遠までをカバーしうるヘリコイドの
停止位置(以後これをハーケンポイントと呼ぶ)を計算
し、これらの停止位置のうちどの停止位置が合焦位置で
あるかを探すためにだけ山のぼり方式を使用し、一たん
合焦をしてしまえば山のぼりの閉ループを開放すると同
時にヘリコイドを山の頂上に最も近いあらかじめ定めら
れた位置(ハーケンポイント)で停止させる。そして、
何等かの原因により合焦状態から外れた状態になった際
には再び山のぼりの閉ループを閉じ、山のぼり方式の合
焦機能を再開させる。 【0014】 【作用】これにより合焦状態時における不要な振動現象
を防止するとともに撮影状態が変化してレンズの絞り値
や焦点距離の調整が必要となった場合には再び自動合焦
機能が働くようにした。 【0015】 【実施例】以下図3、図4を参照して本発明の一実施例
を詳細に説明する。 【0016】図3は本発明による自動焦点合わせ装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。 【0017】1,2,8,9,51,61はそれぞれ図
1を用いて説明した従来の自動焦点合わせ回路に用いた
と同じレンズシステム、カメラ回路、モータ、山のぼり
回路、焦点電圧が出力される端子、差分ホールド回路の
出力電圧が出力される端子である。11〜14は、それ
ぞれ焦点電圧、レンズシステム1の焦点距離の情報、レ
ンズシステム1の焦点距離の情報、レンズシステム1の
絞り値の情報、レンズシステム1のヘリコイド位置の情
報をディジタル値に変換するためのA/D変換器であ
る。15はハーケンポイント計算回路、16はハーケン
ポイントメモリ、17,19,21,23は比較回路、
18は停止ハーケンポイントメモリ、20はハーケンポ
イント数メモリ、22は焦点電圧メモリ、24,25は
和回路、26はカウンタ、27は第1ヘリコイド位置メ
モリ、28は第2ヘリコイド位置メモリ、29は平均値
回路、30はモータ駆動回路、31は電子スイッチであ
る。なおモータ駆動回路30はC側の入力線に信号が加
われば図1中の従来のモータ駆動回路7と同一の動作を
するが、D側の入力線に信号が加わればモータ8を停止
する機能を有する。 【0018】本発明における自動焦点合わせ動作を説明
する前にハーケンポイントにつき説明する。 【0019】ハーケンポイントはレンズシステム1のそ
の時点の被写界深度を考慮して至近距離から無限遠(以
後∞と表わす)までをカバーしうるあらかじめ定められ
たヘリコイドの停止位置であり、下記〔数1〕により計
算できる。 【0020】 【数1】 【0021】但し、iは正の整数…〔数1〕、ここにR
iは無限遠∞側から数えてi番目のハーケンポイント、
ρは撮映像の許容錯乱円直径、fはレンズ1の焦点距
離、Fはレンズ1の絞り値である。 【0022】また、必要とされるハーケンポイントの数
Nはレンズ1の撮映可能至近距離をRminとすると、N
番目のハーケンポイントがRminと等しいか又は小さく
なるべきだから下記〔数2〕により計算できる。 【0023】 【数2】 【0024】たとえば、レンズ1として焦点距離f=5
0mm、絞り値F=1.8、至近距離Rmin=1mを用い、
許容錯乱円の直径をρ=40μmとしたとき、〔数2〕
よりハーケンポイント数Nは18で、かつ〔数1〕より
各ハーケンポイントの位置RiはR1=34.72m、R
2=11.57m、R3=6.94m、………R18=0.9
9mである。すなわち、この場合被写体がいかなる距離
にあってもヘリコイドの位置をハーケンポイントR1
18のうちの最適な1つに選べば所定のピントの合った
撮映が可能である。以上がハーケンポイントの説明であ
る。 【0025】本発明では、従来の山のぼり方式が最適な
ハーケンポイントを発見するために用いられる。以下そ
の動作を説明する。 【0026】レンズシステム1の絞り値Fの情報と焦点
距離fの情報はそれぞれA/D変換器11,12でA/
D変換されてディジタル符号となり、共にハーケンポイ
ント計算回路15に入力される。ハーケンポイント計算
回路15は前述の〔数1〕、〔数2〕にもとづいてハー
ケンポイント数Nとハーケンポイント位置R1〜RNを計
算し、ハーケンポイント数をハーケンポイント数メモリ
20に格納し、各ハーケンポイント位置をハーケンポイ
ントメモリ16に格納する。 【0027】以下図3の構成の動作を次の3段階に分け
て説明する。 【0028】(第1段階)レンズシステム1のヘリコイ
ドが停止すべきハーケンポイント位置を求める。 【0029】(第2段階)第1段階で求めたハーケンポ
イント位置へとヘリコイドを制御し、停止する。 【0030】(第3段階)改めて合焦動作をする必要の
有無を検出し、再び合焦動作を開始する。 【0031】まず第1段階につき説明する。第1段階は
以下2小段階に分けられる。 【0032】(第1.1段階) レンズシステム1の焦
点距離f、絞り値Fから前記〔数1〕、〔数2〕により
ハーケンポイント数と各ハーケンポイント位置を計算
し、記憶する。 【0033】(第1.2段階) 従来とほぼ同様の山の
ぼり方式により合焦ヘリコイド位置を求め、次いで最適
なハーケンポイント位置を求める。 【0034】第1.1段階において、レンズ1の焦点距
離fの情報と絞り値Fの情報はそれぞれA/D変換器1
1,12でディジタル値に変換され、ハーケンポイント
計算回路15に入力される。ハーケンポイント計算回路
15は前記〔数1〕、〔数2〕によりハーケンポイント
数と各ハーケンポイント位置R1〜Rnを計算し、それぞ
れハーケンポイント数メモリ20、及びハーケンポイン
トメモリ16に記憶する。 【0035】第1.2段階では電子スイッチ31がA側
となっているので、図1を用いて説明した従来の山のぼ
り方式とほぼ同一の動作で合焦動作が行なわれるが、モ
ータ8の逆転後(最大3回)は電子スイッチ31がB側
となり山のぼりループが開放される点が異なる。 【0036】この動作を図4を参照して説明する。同図
(a)は焦点電圧の山を示し、ヘリコイドの動作開始点
がh1、新しいヘリコイドの位置がh2である。この状態
はたとえば位置h1にあったヘリコイドが位置h2まで動
いた場合に生じる。さて、山のぼり動作の開始時、モー
タ8が図4(b)に示すように山を登る方向にヘリコイ
ドを動かしはじめた場合、ヘリコイド位置のたどる軌跡
はそのまま山を登って、一旦合焦点位置h2に達し、位
置h2を通り過ぎ端子61の出力信号の反転により合焦
点位置h2を少し行きすぎた位置h3から逆方向へ移動
し、再び合焦点位置h2を通りすぎてもう一度位置h4
逆方向へ移動する。山登りループをこのまま閉じておけ
ば、従来例のごとくヘリコイドは位置h3とh4の間を振
動しつづけるわけである。しかし、ヘリコイド位置が合
焦点位置h2付近に達したことは前記2回の逆転を検出
することにより知られる。従って、図3の構成では端子
61の出力信号である逆転信号をカウンタ26が計算
し、それぞれ第1回目の逆転時のヘリコイド位置h3
情報を第1ヘリコイド位置メモリ27に、第2回目の逆
転時のヘリコイド位置h4の情報を第2ヘリコイド位置
メモリ28に格納し、第2回目の逆転と同時に和回路2
5を介して電子スイッチ31をB側とし山登りループを
開放する。 【0037】また、山のぼり動作の開始時にモータ8が
図4(c)に示すように山を下りる方向にヘリコイドを
動かしはじめた場合は、合焦点位置h2に至るまでにヘ
リコイド軌跡は同図(b)の軌跡と重なるまでに位置h
1から位置h5位置h2方向へとモータ8が一度逆転をす
る必要がある。この場合は判定回路32が、山のぼり動
作の開始時に端子61の出力電圧が低下し、山を下りて
いることを知って、第1回目の反転後にカウンタ26の
内容をリセットして、第2、第3回目の逆転にそなえる
ため、図4(c)の場合も、図4(b)の場合と同様に
第2回、第3回の逆転によりヘリコイド位置が合焦位置
2の付近に達したことが検出され、山登りループが開
放される。 【0038】さて、カウンタ26の内容が値2となって
山登りループが開放されると同時に、ハーケンポイント
メモリ16の内容は、順次比較回路17に入力されて、
第1ヘリコイド位置メモリ27、および第2ヘリコイド
位置メモリ28の内容を平均値回路29で平均した値と
比較され、この平均値に最も近いハーケンポイントメモ
リ16の内容が停止ハーケンポイントメモリ18に記憶
される。 【0039】次に比較回路19は、電子スイッチ31の
B側、モータ駆動回路30、モータ8を介してレンズシ
ステム1のヘリコイド位置を制御し、入力する停止ハー
ケンポイントメモリ18の内容とA/D変換器14の出
力であるレンズシステム1のヘリコイド位置の情報を一
致させ、両者が一致すると、D側の入力線によりモータ
駆動回路30に信号を供給し、第2段階を終了する。 【0040】次に、第3段階である被写体とカメラ間の
距離が変わったり、レンズシステム1の絞り値F焦点距
離fが変化することにより再び合焦をし直す必要が生じ
た場合につき述べる。 【0041】レンズシステム1の絞り値Fや焦点距離f
が変化した場合には、比較回路21に入力されるハーケ
ンポイント数メモリ20の内容と、ハーケンポイント計
算回路15から入力する新しいハーケンポイント数が同
一であれば合焦動作をし直す必要がない。しかし、これ
らが異なるときには比較回路21は再び合焦動作をする
ため和回路24,25を介して電子スイッチ31をA側
に接続するとともに判定回路32によりカウンタ26を
リセットし、第1段階から合焦動作を開始する。 【0042】また、被写体とカメラの距離が変わった場
合は、比較回路23に入力するA/D変換器13の出力
である焦点電圧と焦点電圧メモリ22の出力電圧が異な
るので、両者の差が予め定められた値を越えると、比較
回路23は再び合焦動作をするために和回路24,25
を介して電子スイッチ31をA側に接続するとともに判
定回路32によりカウンタ26をリセットし、第1段階
から合焦動作を開始する。 【0043】上記いずれの場合も、モータ8が回転した
後はヘリコイド位置の初期値が図4を用いて説明したよ
うに位置h1ではなく、別の値であることを除けば図4
を用いて説明したと同様の過程を経て新しい合焦点に達
し得る。 【0044】なお、以上の説明では合焦動作について動
作中にヘリコイドが至近又は無限遠∞となった場合の説
明をしなかったが、この場合には一たん無条件にモータ
8を逆転させてから動作を継続する。 【0045】なお、合焦後、被写体とレンズ間の距離が
変化した場合の再合焦動作の開始を焦点電圧メモリとそ
の時点の焦点電圧が異なれば即座に行なうと説明した
が、実験によれば、両者の差が約10%〜20%生じて
からはじめて再合焦動作を行なうのが好ましいことが判
明した。 【0046】また、本発明の実施例の説明では、ハーケ
ンポイントの数を被写界深度をすきまなくカバーするた
めの最小の数とし、各ハーケンポイントの位置もそのハ
ーケンポイント数と対応するよう選定したが、本発明に
用いるハーケンポイント数は上記最小の数以上であれば
いかなる数でも良く、この場合のハーケンポイント位置
は各隣接するハーケンポイントのカバーする被写界深度
が互いに重なり合っていさえすれば良いのは言うまでも
ない。 【0047】さらに、図3のハーケンポイント計算回路
15により計算されるハーケンポイントの数が1である
特別の場合は山登り動作をしないで無条件にヘリコイド
をそのハーケンポイントへと移動して良い。 【0048】 【発明の効果】本発明によれば、合焦後は被写体の移動
やカメラの移動などにより再び合焦動作を行なう必要が
生じるまではヘリコイドを完全に停止させることができ
るので、従来の山登り方式に存在したヘリコイドの振動
による撮映画角の振動のない良好な画像が撮映できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic focusing device for video cameras. 2. Description of the Related Art Conventionally, as an automatic focusing device for a video camera, a fineness of a screen is detected by a high frequency component in a video signal, and a focusing ring of a lens (hereinafter referred to as a helicoid) is used to maximize the fineness. A so-called hill-climbing control is known in which the rotation control of the This method is NHK
Technical Research Report Sho 40. Volume 17, Issue 1 Issue 86 2
It is described in detail on page 1 as "Automatic focus adjustment of TV camera by mountain climbing servo system" by Ishida et al.
This method will be briefly described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an automatic focusing device (hereinafter referred to as an AF device) by a hill climbing method. 1 is a lens system, 2 is a camera circuit, 3 is a video signal output terminal, 4 is a high-pass filter, 5 is a detector,
6 is a difference hold circuit, 7 is a motor drive circuit, and 8 is a motor for rotating the helicoid of the lens system 1. The operation of the configuration of FIG. 1 will be described below with reference to the characteristic diagram of FIG. From the subject (not shown) to the lens system 1
The optical information incident on is converted into an electric signal by the camera circuit 2 and output to the terminal 3 as a video signal. Only the high frequency component of the video signal is extracted by the high pass filter 4, detected by the wave detector 5, and then appears at the terminal 51. Voltage corresponding to high frequency component of video signal (hereinafter referred to as focus voltage)
Corresponds to the definition of the captured image, so that the focus voltage appearing at the terminal 51 as shown in FIG. 2 is as long as the helicoid position (A) of the lens system 1 matches the distance to the subject. It becomes maximum and decreases as the helicoid position of the lens system 1 deviates from the position A. The helicoid position is controlled by some means, and the terminal 51
If the position of the helicoid is controlled so that the focus voltage supplied to the lens is maximized, the focusing is automatically performed. The differential hold circuit 6 has a terminal 5 as shown in FIG.
The focus voltage appearing in No. 1 is sampled and held at fixed time intervals, and a positive voltage is generated when the focus voltage increases with time, and a negative voltage is generated when the focus voltage decreases with time. If the output voltage of the differential hold circuit 6 appearing at the terminal 61 is positive, the motor drive circuit 7 moves the motor 8 forward, for example, to move the helicoid position in the forward direction, and the output voltage is negative. Then motor 8
Reverse to move the helicoid position in the opposite direction. The output voltage of the differential hold circuit 6 shown in FIG. 2 shows the case where the helicoid is rotated from the infinity direction to the infinity direction, but the same applies when the helicoid is rotated from the infinity direction to the infinity direction. Easily understood. In this way, the control system for controlling the helicoid position of the motor 8 climbs the mountain formed by the focus voltage of the mountain climbing circuit 9 by the output voltage of the differential hold circuit 6, and finally this mountain. Focusing is automatically achieved by reaching steady state with small vibrations at the top. The above is an automatic focusing device for a video camera by the hill climbing method. Although the above-mentioned device has sufficient performance as an automatic focusing device, it has the following drawbacks. The first drawback is due to the characteristics of the lens system 1. The lens system has a front-lens rotating focusing mechanism which is mainly used at present, that is, the lens system is arranged at a position close to an object. In the system for moving the position of the objective lens to perform focusing, when the helicoid position is moved for focusing, the lens system 1
The focal length itself of the lens system 1 slightly changes with the in-focus distance. In other words, the hill climbing method is a method in which the focus signal increases and decreases by feeding back, so that the helicoid position oscillates with the top of the mountain as the center of gravity during focusing.
The focal length of the lens system 1 is also slightly vibrating for the above reason. Since the change in the focal length of the lens system 1 directly means the change in the angle of view of the image of the lens system 1, that is, the change in the magnification of the taken image, the image taken by the hill-climbing automatic focusing device is always the same. The size of the image is vibrating. The vibration of the size of this image has a steep slope of the mountain due to the focus signal in the case where the lens system 1 has a shallow depth of field such as a small aperture value and a high zoom magnification. The amplitude of the vibration is small, which is almost unnoticeable, but when the depth of field is deep, such as when the aperture value of the lens system 1 is large and the zoom magnification is low, the slope of the mountain due to the focus signal is very broad. Therefore, the amplitude of the vibration of the helicoid becomes large, and the size of the captured image changes by several percent or more in accordance with the vibration at the helicoid position. The second drawback is that the power consumption is large, though not as fatal as the above-mentioned first drawback. That is, in this method, since the helicoid needs to be constantly rotating, the motor 8 for driving the helicoid constantly consumes power, and in the case of a camera such as a portable video camera in which power supply is a problem. Then it becomes a big fault. An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to provide an automatic focusing device which does not cause a noticeable vibration of the size of a captured image at the time of focusing. In the present invention, the depth of field of the lens at that time is calculated using the aperture value and the focal length (zoom magnification) of the lens, and the depth of field is taken into consideration. To calculate the helicoid stop position that can cover from close range to infinity (hereinafter referred to as Haken point), and to find out which of these stop positions is the in-focus position. Using the climbing method, once the focus is achieved, the closed loop of the mountain climber is released and at the same time the helicoid is stopped at a predetermined position (Haken point) closest to the mountain top. And
When the focus is out of focus for some reason, the mountain climbing closed loop is closed again to restart the mountain climbing type focusing function. As a result, an unnecessary vibration phenomenon in the focused state can be prevented, and when the photographing state changes and the lens aperture value and the focal length need to be adjusted, the automatic focusing function can be performed again. I tried to work. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the automatic focusing device according to the present invention. 1, 2, 8, 9, 51, and 61 output the same lens system, camera circuit, motor, mountain climbing circuit, and focus voltage as those used in the conventional automatic focusing circuit described with reference to FIG. And a terminal for outputting the output voltage of the differential hold circuit. Reference numerals 11 to 14 respectively convert the focal voltage, the focal length information of the lens system 1, the focal length information of the lens system 1, the aperture value information of the lens system 1, and the helicoid position information of the lens system 1 into digital values. Is an A / D converter for. 15 is a Haken point calculation circuit, 16 is a Haken point memory, 17, 19, 21, 23 are comparison circuits,
18 is a stop Haken point memory, 20 is a Haken point number memory, 22 is a focus voltage memory, 24 and 25 are sum circuits, 26 is a counter, 27 is a first helicoid position memory, 28 is a second helicoid position memory, and 29 is an average. A value circuit, 30 is a motor drive circuit, and 31 is an electronic switch. The motor drive circuit 30 operates in the same manner as the conventional motor drive circuit 7 in FIG. 1 when a signal is applied to the C side input line, but stops the motor 8 when a signal is applied to the D side input line. Have. Before describing the automatic focusing operation in the present invention, the Haken points will be described. The Haken point is a predetermined stop position of the helicoid that can cover from a close-up distance to infinity (hereinafter referred to as ∞) in consideration of the depth of field of the lens system 1 at that time. Equation 1] can be used for calculation. [Equation 1] However, i is a positive integer ... [Equation 1], where R
i is the i-th Haken point counted from the infinity ∞ side,
ρ is the diameter of the permissible circle of confusion of the captured image, f is the focal length of the lens 1, and F is the aperture value of the lens 1. Further, the number N of required Haken points is N, where Rmin is the close range in which the lens 1 can be imaged.
Since the second Haken point should be equal to or smaller than Rmin, it can be calculated by the following [Equation 2]. [Equation 2] For example, as the lens 1, the focal length f = 5
0mm, aperture value F = 1.8, close range Rmin = 1m,
When the diameter of the permissible circle of confusion is ρ = 40 μm, [Equation 2]
Therefore, the number of Haken points N is 18, and from [Equation 1], the position Ri of each Haken point is R 1 = 34.72 m, R
2 = 11.57m, R 3 = 6.94m , ......... R 18 = 0.9
It is 9m. That is, in this case, the position of the helicoid is set to the Haken point R 1 ~
If you select the most suitable one of R 18 , you can shoot with a certain focus. The above is the explanation of Haken point. In the present invention, the conventional mountain climbing method is used to find the optimum Haken point. The operation will be described below. Information on the aperture value F and the information on the focal length f of the lens system 1 are A / D converted by the A / D converters 11 and 12, respectively.
It is D-converted into a digital code, which is input to the Haken point calculation circuit 15. The Haken point calculation circuit 15 calculates the Haken point number N and Haken point positions R1 to RN based on the above [Equation 1] and [Equation 2], stores the Haken point number in the Haken point number memory 20, and stores each Haken point number. The point position is stored in the Haken point memory 16. The operation of the configuration shown in FIG. 3 will be described below in three stages. (First stage) The halken point position where the helicoid of the lens system 1 should stop is determined. (Second step) The helicoid is controlled to the Haken point position determined in the first step and stopped. (Third step) It is detected again whether or not the focusing operation is necessary, and the focusing operation is started again. First, the first stage will be described. The first stage is divided into the following two small stages. (Step 1.1) The number of Haken points and each Haken point position are calculated and stored from the focal length f and the aperture value F of the lens system 1 by the above [Equation 1] and [Equation 2]. (Step 1.2) The in-focus helicoid position is obtained by the mountain climbing method which is almost the same as the conventional one, and then the optimum Haken point position is obtained. In step 1.1, the information on the focal length f of the lens 1 and the information on the aperture value F are obtained from the A / D converter 1 respectively.
It is converted into a digital value at 1 and 12 and input to the Haken point calculation circuit 15. The Haken point calculation circuit 15 calculates the Haken point number and each Haken point position R 1 to Rn by the above [Mathematical Expression 1] and [Mathematical Expression 2], and stores them in the Haken point number memory 20 and the Haken point memory 16, respectively. At the 1.2th stage, the electronic switch 31 is on the A side, so that the focusing operation is performed by almost the same operation as the conventional mountain climbing method described with reference to FIG. After the reverse rotation (up to 3 times), the electronic switch 31 is on the B side and the mountain climbing loop is opened. This operation will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows the peak of the focus voltage, where the helicoid operation start point is h 1 and the new helicoid position is h 2 . This state occurs, for example, when the helicoid at the position h 1 moves to the position h 2 . At the start of mountain climbing operation, when the motor 8 starts moving the helicoid in the direction of climbing the mountain as shown in FIG. 4B, the locus traced by the helicoid position climbs the mountain as it is, and the focus position h 2 , the position h 2 is passed, the output signal of the terminal 61 is inverted, and the in-focus position h 2 is moved in a reverse direction from the position h 3 which is a little too far, and the position h 2 is passed again and the position h is passed again. Use 4 to move in the opposite direction. If the hill climbing loop is closed as it is, the helicoid continues to oscillate between the positions h 3 and h 4 as in the conventional example. However, the fact that the helicoid position has reached the vicinity of the in-focus position h 2 is known by detecting the above-mentioned two reversals. Therefore, in the configuration of FIG. 3, the counter 26 calculates the reverse rotation signal which is the output signal of the terminal 61, and the information of the helicoid position h 3 at the time of the first reverse rotation is stored in the first helicoid position memory 27 and the second time. Information on the helicoid position h 4 at the time of reverse rotation is stored in the second helicoid position memory 28, and at the same time as the second reverse rotation, the sum circuit 2
The electronic switch 31 is set to the B side via 5 to open the mountain climbing loop. Further, when the motor 8 at the start of the mountain climbing operation began moving the helicoid in the direction of descending a mountain as shown in FIG. 4 (c), helicoid trajectory drawing before reaching the focus position h 2 Position h before it overlaps the trajectory of (b)
The motor 8 needs to reverse once from 1 to the position h 5 to the position h 2 . In this case, the determination circuit 32 knows that the output voltage of the terminal 61 has decreased at the start of the mountain climbing operation and is descending the mountain, and resets the contents of the counter 26 after the first inversion, and then the second In order to prepare for the third reverse rotation, also in the case of FIG. 4C, the helicoid position is near the in-focus position h 2 by the second and third reverse rotations as in the case of FIG. 4B. When it is reached, the hill climbing loop is released. Now, when the content of the counter 26 becomes the value 2 and the hill climbing loop is opened, the content of the Haken point memory 16 is sequentially input to the comparison circuit 17,
The contents of the first helicoid position memory 27 and the second helicoid position memory 28 are compared with a value averaged by the average value circuit 29, and the contents of the Haken point memory 16 closest to the average value are stored in the stopped Haken point memory 18. It Next, the comparison circuit 19 controls the helicoid position of the lens system 1 via the B side of the electronic switch 31, the motor drive circuit 30, and the motor 8 and inputs the contents of the stop halken point memory 18 and A / D. The information on the helicoid position of the lens system 1 which is the output of the converter 14 is made to match, and when they match, a signal is supplied to the motor drive circuit 30 through the input line on the D side, and the second stage is ended. Next, a description will be given of the case where it is necessary to refocus again due to a change in the distance between the object and the camera in the third stage and a change in the aperture value F focal length f of the lens system 1. Aperture value F and focal length f of the lens system 1
Is changed, if the contents of the Haken point number memory 20 input to the comparison circuit 21 and the new Haken point number input from the Haken point calculation circuit 15 are the same, it is not necessary to perform the focusing operation again. However, when they are different, the comparison circuit 21 performs the focusing operation again, so that the electronic switch 31 is connected to the A side via the summing circuits 24 and 25, the determination circuit 32 resets the counter 26, and the comparison is started from the first stage. Start the focusing operation. When the distance between the subject and the camera changes, the focus voltage output from the A / D converter 13 input to the comparison circuit 23 and the output voltage of the focus voltage memory 22 are different from each other. When the value exceeds a predetermined value, the comparison circuit 23 performs the focusing operation again, so that the sum circuits 24 and 25 are added.
The electronic switch 31 is connected to the A side via the, and the determination circuit 32 resets the counter 26 to start the focusing operation from the first stage. In any of the above cases, after the motor 8 is rotated, the initial value of the helicoid position is not the position h 1 as described with reference to FIG. 4, but another value as shown in FIG.
A new focal point can be reached through a process similar to that described with. In the above description, the focusing operation is not described when the helicoid is at infinity or infinity during operation, but in this case, the motor 8 is unconditionally reversed. To continue the operation from. It has been explained that the refocusing operation when the distance between the subject and the lens changes after focusing is started immediately if the focus voltage memory and the focus voltage at that time are different. For example, it has been found that it is preferable to perform the refocusing operation only after the difference between the two is about 10% to 20%. Further, in the description of the embodiment of the present invention, the number of Haken points is set to the minimum number for covering the depth of field without any gap, and the position of each Haken point is selected so as to correspond to the number of Haken points. However, the number of Haken points used in the present invention may be any number as long as it is equal to or more than the above-mentioned minimum number, and the Haken point position in this case is only required as long as the depths of field covered by the adjacent Haken points overlap each other. It goes without saying that it is good. Furthermore, in the special case where the number of halken points calculated by the halken point calculating circuit 15 in FIG. 3 is 1, the helicoid may be unconditionally moved to the halken point without performing the hill climbing operation. According to the present invention, after focusing, the helicoid can be completely stopped until it becomes necessary to perform the focusing operation again due to the movement of the subject or the movement of the camera. It is possible to capture a good image without vibration of the film angle caused by the vibration of the helicoid that existed in the mountain climbing method.

【図面の簡単な説明】 【図1】従来の山のぼり方式の自動焦点合わせ装置のブ
ロック図である。 【図2】図1の構成の動作を説明するための波形図であ
る。 【図3】本発明による自動焦点合わせ装置の一実施例を
示すブロック図である。 【図4】図3の構成の動作を説明するための波形図であ
る。 【符号の説明】 1…レンズシステム、 2…カメラ回路(光電変換手段)、 7…モータ駆動回路、 8…モータ、 9…山のぼり回路(焦点電圧検出手段)、 22…焦点電圧メモリ(記憶手段)、 23…比較回路、 30…モータ駆動回路、 31…電子スイッチ(スイッチ手段)。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a conventional mountain climbing type automatic focusing device. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the configuration of FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of an automatic focusing device according to the present invention. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the configuration of FIG. [Explanation of Codes] 1 ... Lens system, 2 ... Camera circuit (photoelectric conversion means), 7 ... Motor drive circuit, 8 ... Motor, 9 ... Mountain climbing circuit (focus voltage detection means), 22 ... Focus voltage memory (storage means) ), 23 ... comparison circuit, 30 ... motor drive circuit, 31 ... electronic switch (switch means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】1.被写体からの光を映像信号に変
換する撮像手段と、 被写体と撮像手段との間に設けられ、光軸方向に移動可
能なレンズと、 上記レンズのレンズ位置を光軸方向に移動させるモータ
と、 上記撮像手段から出力される映像信号の高周波成分を抽
出して、上記レンズの移動範囲の途中の合焦レンズ位置
において最大となり、この合焦レンズ位置から上記レン
ズが離れるに従い減少する特性をもつ焦点電圧を発生す
る焦点電圧発生手段と、 上記焦点電圧が増加する方向に上記レンズが移動するよ
うに、上記モータの回転を制御するモータ駆動手段と、 からなるフィードバックループにより自動合焦動作を行
う際に、 上記レンズが上記合焦レンズ位置に到達したことを検出
する合焦位置検出手段と、 上記合焦位置検出手段による検出がなされると、上記フ
ィードバックループを開いて、上記レンズの移動を停止
させるレンズ設定手段と、 上記レンズが停止された状態の上記焦点電圧を記憶する
記憶手段と、 該記憶手段に記憶されている値と、順次入力される上記
焦点電圧とを比較し、両者の差が10%以上の予め定め
られた値を越えた際に、上記フィードバックループを閉
じる出力信号を発生する比較手段と、 を設け、これにより、上記フィードバックループによる
自動合焦動作によって上記合焦レンズ位置近傍で生じる
上記レンズの振動を防止するとともに、撮影状態の変化
に対して自動合焦動作を再開始することを特徴とする自
動焦点合わせ装置。
[Claims] 1. An image pickup means for converting light from a subject into a video signal; a lens provided between the subject and the image pickup means, movable in the optical axis direction; and a motor for moving the lens position of the lens in the optical axis direction, A focus having a characteristic that a high frequency component of the video signal output from the image pickup means is extracted, becomes maximum at a focusing lens position in the middle of the moving range of the lens, and decreases as the lens moves away from the focusing lens position. When performing an automatic focusing operation by a feedback loop consisting of a focus voltage generating unit that generates a voltage and a motor driving unit that controls the rotation of the motor so that the lens moves in the direction in which the focus voltage increases. In, when the focus position detection means for detecting that the lens has reached the focus lens position, and the detection by the focus position detection means, A lens setting means for opening the feedback loop to stop the movement of the lens, a storage means for storing the focus voltage when the lens is stopped, a value stored in the storage means, and a sequential input And a comparing means for generating an output signal for closing the feedback loop when the difference between the two exceeds a predetermined value of 10% or more. An automatic focusing device, characterized in that the vibration of the lens caused near the position of the focusing lens is prevented by the automatic focusing operation by the feedback loop, and the automatic focusing operation is restarted in response to the change of the photographing condition.
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