JPH01216306A - 撮像手段を有した焦点検出装置 - Google Patents
撮像手段を有した焦点検出装置Info
- Publication number
- JPH01216306A JPH01216306A JP4257488A JP4257488A JPH01216306A JP H01216306 A JPH01216306 A JP H01216306A JP 4257488 A JP4257488 A JP 4257488A JP 4257488 A JP4257488 A JP 4257488A JP H01216306 A JPH01216306 A JP H01216306A
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- JP
- Japan
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- image pickup
- image
- pair
- focus
- image sensor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は撮像手段を有した焦点検出装置に関し、特に撮
影レンズの瞳の異なった領域を通過した物体からの光束
を用いて物体像に関する複数の光量分布な撮像手段面上
に形成し、このとき得られる該撮像手段からの出力信号
を用いて対物レンズの焦点状態を検出するようにした所
謂位相差検出方式を利用した撮像手段を有した焦点検出
装置に関するものである。
影レンズの瞳の異なった領域を通過した物体からの光束
を用いて物体像に関する複数の光量分布な撮像手段面上
に形成し、このとき得られる該撮像手段からの出力信号
を用いて対物レンズの焦点状態を検出するようにした所
謂位相差検出方式を利用した撮像手段を有した焦点検出
装置に関するものである。
（従来の技術）
従来より撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出装置
として例えば特開昭６０−４２７２３号公報等で提案さ
れているようにＣＣＤ等の撮像手段を用い、該撮像手段
からの撮像信号を利用した焦点検出装置がある。
として例えば特開昭６０−４２７２３号公報等で提案さ
れているようにＣＣＤ等の撮像手段を用い、該撮像手段
からの撮像信号を利用した焦点検出装置がある。
同公報では撮影レンズの一部を圧電素子等により微少振
動させ、撮影レンズの光軸方向の光路長を微少変化させ
ることにより、撮像素子面上に結像する画像をポカし、
このときの画像の結像状態を利用して焦点検出を行って
いる。
動させ、撮影レンズの光軸方向の光路長を微少変化させ
ることにより、撮像素子面上に結像する画像をポカし、
このときの画像の結像状態を利用して焦点検出を行って
いる。
第６図は同公報で提案されている焦点検出方式の原理を
示す説明図である。
示す説明図である。
同図において６１は圧電素子等の微少振動による出力波
形、６２ａ、６２ｂ、６２ｃは各々撮影レンズの一部の
微少振動による撮像信号に含まれる高周波成分のレベル
の変動値を示している。このうち出力信号６２ａが萌ピ
ン、出力信号６２ｂが合焦、出力信号６２ｃが後ビン状
態を表わす。
形、６２ａ、６２ｂ、６２ｃは各々撮影レンズの一部の
微少振動による撮像信号に含まれる高周波成分のレベル
の変動値を示している。このうち出力信号６２ａが萌ピ
ン、出力信号６２ｂが合焦、出力信号６２ｃが後ビン状
態を表わす。
又６３はフォーカスリング位置による撮像信号に含まれ
る高周波成分のレベルの変位曲線、６４は合焦点である
。
る高周波成分のレベルの変位曲線、６４は合焦点である
。
同図の焦点検出方式においては合焦点方向の検知を高周
波成分のレベルの変動６２ａ、６２ｃか前ビン、後ビン
状態でその変動の位相を１８０゜反転させることにより
行っている。また合焦点検知を合焦点において撮像信号
に含まれる高周波成分のレベルが最大値トなる点、すな
わち高周波成分のレベルの変動６２ｂが最小となる位置
を検出することにより行っている。
波成分のレベルの変動６２ａ、６２ｃか前ビン、後ビン
状態でその変動の位相を１８０゜反転させることにより
行っている。また合焦点検知を合焦点において撮像信号
に含まれる高周波成分のレベルが最大値トなる点、すな
わち高周波成分のレベルの変動６２ｂが最小となる位置
を検出することにより行っている。
しかしながらこの焦点検出方式は例えば被写体によって
、第６図の変位曲線６３が異なってくるために実際にフ
ォーカスレンズを移動させて、撮像信号に含まれる高周
波成分のレベルが最大を成る位置を捜さなければならず
、任意のフォーカスレンズの位置から合焦点までのフォ
ーカスレンズの移動量を前もって算出することができな
いという欠点を有している。
、第６図の変位曲線６３が異なってくるために実際にフ
ォーカスレンズを移動させて、撮像信号に含まれる高周
波成分のレベルが最大を成る位置を捜さなければならず
、任意のフォーカスレンズの位置から合焦点までのフォ
ーカスレンズの移動量を前もって算出することができな
いという欠点を有している。
この為カメラをパンニングしたときフォーカスレンズの
追従速度が遅く迅速なる撮影が出来ないという問題点が
あった。
追従速度が遅く迅速なる撮影が出来ないという問題点が
あった。
又撮影レンズの一部を微少振動させる為の圧電素子等の
アクチュエータを必要とし装置全体が複雑化してくる等
の問題点があった。
アクチュエータを必要とし装置全体が複雑化してくる等
の問題点があった。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は撮像信号を発生する撮像手段面上の位置領域に
１対の撮像素子列より成る検出部を設け、該１対の撮像
素子列上に各々物体像に関する光量分布を形成し、該物
体像に関する光量分布の相対的位置を検出することによ
り、撮影レンズの合焦状態を迅速に、特に合焦位置まで
のフォーカス用レンズの移動量を演算しフォーカシング
の追従速度を向上させた可動部材のない簡易な構成の高
精度の撮像手段を有した焦点検出装置の提供を目的とす
る。
１対の撮像素子列より成る検出部を設け、該１対の撮像
素子列上に各々物体像に関する光量分布を形成し、該物
体像に関する光量分布の相対的位置を検出することによ
り、撮影レンズの合焦状態を迅速に、特に合焦位置まで
のフォーカス用レンズの移動量を演算しフォーカシング
の追従速度を向上させた可動部材のない簡易な構成の高
精度の撮像手段を有した焦点検出装置の提供を目的とす
る。
（問題点を解決するための手段）
撮影レンズの瞳の異なる領域を通過する物体からの光束
を導光手段により撮像１８号を発生する撮像手段面上の
１対の撮像素子列から成る検出部面上に導光し、該１対
の撮像素子列面上に各々物体像に関する光量分布を形成
し、該検出部により該１対・の撮像素子列面上に形成さ
れた物体像に関する光量分布の相対的位置関係を検出す
ることにより該撮影レンズの焦点状態を検出したことで
ある。
を導光手段により撮像１８号を発生する撮像手段面上の
１対の撮像素子列から成る検出部面上に導光し、該１対
の撮像素子列面上に各々物体像に関する光量分布を形成
し、該検出部により該１対・の撮像素子列面上に形成さ
れた物体像に関する光量分布の相対的位置関係を検出す
ることにより該撮影レンズの焦点状態を検出したことで
ある。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。
同図において８は撮影レンズ、１２は撮像信号を発生す
るＣＯＤ等の撮像手段であり複数の撮像素子ａ、〜ａｓ
より成る撮像素子列Ａと複数の撮像素子す、−ｂ、より
成る撮像素子列Ｂの１対の撮像素子列より成る検出部を
有している。１３は画像信号用の撮像素子である。１１
は対物レンズ８の予定結像面、６は導光手段であり複数
の微少レンズＦ１〜Ｆ５より成るレンズアレイより成フ
ている。本実施例では予定結像面１１はレンズアレイ６
の頂点面に相当している。９．１０は各々撮影レンズ８
の光軸Ｓに対する上側と下側を通過する光束、１４ａ、
１４ｂは各々ｉｌｌ影レンズ８の異なった瞳領域である
。
るＣＯＤ等の撮像手段であり複数の撮像素子ａ、〜ａｓ
より成る撮像素子列Ａと複数の撮像素子す、−ｂ、より
成る撮像素子列Ｂの１対の撮像素子列より成る検出部を
有している。１３は画像信号用の撮像素子である。１１
は対物レンズ８の予定結像面、６は導光手段であり複数
の微少レンズＦ１〜Ｆ５より成るレンズアレイより成フ
ている。本実施例では予定結像面１１はレンズアレイ６
の頂点面に相当している。９．１０は各々撮影レンズ８
の光軸Ｓに対する上側と下側を通過する光束、１４ａ、
１４ｂは各々ｉｌｌ影レンズ８の異なった瞳領域である
。
第２図は第１図の撮像手段１２の説明図である。同図に
おいてレンズアレイ６はフライアイレンズ等の５つの微
少レンズＦ１〜Ｆ５より構成されている。フは光路長補
正板であり撮像素子ａ、、ｂｎに入射する光束と撮像素
子１３に入射する光束との光路長を具整している。
おいてレンズアレイ６はフライアイレンズ等の５つの微
少レンズＦ１〜Ｆ５より構成されている。フは光路長補
正板であり撮像素子ａ、、ｂｎに入射する光束と撮像素
子１３に入射する光束との光路長を具整している。
撮像素子ａ。、ｂｏは各々レンズアレイ６の後方に配置
されており、微少レンズＦｎに対して撮像素子ａ。、ｂ
ｏが一対となって対応している。
されており、微少レンズＦｎに対して撮像素子ａ。、ｂ
ｏが一対となって対応している。
又撮像素子ａｔ”ａ、及び撮像素子す、〜ｂ５の画素ピ
ッチは撮像素子１３の約％である。
ッチは撮像素子１３の約％である。
本実施例においては撮影レンズ８の瞳１４ａは撮像素子
す。と、又瞳１４ｂは撮像素子１４ｂとレンズアレイ６
を介して共役関係となっている。
す。と、又瞳１４ｂは撮像素子１４ｂとレンズアレイ６
を介して共役関係となっている。
撮影レンズ８の瞳領域１４ａを通過した光束９はレンズ
アレイ６を通過し、撮像素子列Ｂの各撮像素子ｂｎに入
射する。又瞳領域１４ｂを通過した光束ｌＯはレンズア
レイ６を通過し撮像素子列Ａの各撮像素子ａｎに入射す
る。
アレイ６を通過し、撮像素子列Ｂの各撮像素子ｂｎに入
射する。又瞳領域１４ｂを通過した光束ｌＯはレンズア
レイ６を通過し撮像素子列Ａの各撮像素子ａｎに入射す
る。
第３図は撮像手段１２の撮像素子列Ａと撮像素子列Ｂか
らの出力信号の説明図である。同図において曲線１５は
撮像素子列Ａからの出力信号、曲線１６は撮像素子列Ｂ
からの出力信号であり、これらの曲＆！Ｉ！１５，１６
は物体像に関する光量分布を示している。
らの出力信号の説明図である。同図において曲線１５は
撮像素子列Ａからの出力信号、曲線１６は撮像素子列Ｂ
からの出力信号であり、これらの曲＆！Ｉ！１５，１６
は物体像に関する光量分布を示している。
第１図において対物レンズ８の焦点が予定結像面１１上
に合致しているときは撮像素子列Ａと撮像素子列Ｂから
の出力信号は同一となり第３図に示す曲線１５と曲線１
６は合致する。
に合致しているときは撮像素子列Ａと撮像素子列Ｂから
の出力信号は同一となり第３図に示す曲線１５と曲線１
６は合致する。
撮影レンズ８が合焦状態から外れデイフォーカス状態と
なった場合には撮像素子ａ。とｂｎの出力には差が生じ
、例えば第３図に示す様に曲線１４と曲線１５は、同図
に示す２分だけ物体像に関する光量分布がずれ、所謂像
ズレが生じる。この像ズレ量Ｚからある相関演算を行い
、像ズレ量に対する撮影レンズのデイフォーカス量を算
出し、フォーカスレンズの移動量を決定している。
なった場合には撮像素子ａ。とｂｎの出力には差が生じ
、例えば第３図に示す様に曲線１４と曲線１５は、同図
に示す２分だけ物体像に関する光量分布がずれ、所謂像
ズレが生じる。この像ズレ量Ｚからある相関演算を行い
、像ズレ量に対する撮影レンズのデイフォーカス量を算
出し、フォーカスレンズの移動量を決定している。
また合焦点方向の検知は前ピン、後ビンで曲線１４と曲
線１５の相対的左右位置が逆転することを用いて行なっ
ている。
線１５の相対的左右位置が逆転することを用いて行なっ
ている。
本実施例では以上のような方法により撮影レンズの焦点
検知を行っている。
検知を行っている。
第１図に示す焦点検出方式ではレンズアレイ６の［１点
面に撮影レンズ８の予定結像面が位置したとき合焦と判
断している。この為撮像手段１２面上では画像が多少デ
イフォーカスした状態となっている。
面に撮影レンズ８の予定結像面が位置したとき合焦と判
断している。この為撮像手段１２面上では画像が多少デ
イフォーカスした状態となっている。
そこでこのときのデイフォーカス量が問題となる場合に
は、例えば第３図に示す曲線１４と曲線１５とが一致し
たときに合焦とせず、例えば第４図に示すようにレンズ
アレイ６の頂点面６ａと撮像手段面１２の間隔分だけ前
ピンとなったときに合焦と判断するように合焦点をシフ
トするようにしても良い。
は、例えば第３図に示す曲線１４と曲線１５とが一致し
たときに合焦とせず、例えば第４図に示すようにレンズ
アレイ６の頂点面６ａと撮像手段面１２の間隔分だけ前
ピンとなったときに合焦と判断するように合焦点をシフ
トするようにしても良い。
本実施例ではレンズアレイ６の後方に配置した撮像素子
ａ１〜ａ １．＊ ｂ ｌ〜ｂ５の領域とそれ以外の撮
像手段１２面上の領域、例えば撮像素子１３が存在する
領域とでは撮影レンズの結像面がレンズアレイ６の屈折
力による影響で撮像素子ａ１〜ａ Ｓ 、ｂ ｌ〜ｂ５
の領域の方が撮像素子１３の領域に比べ光学的に前方に
位置してくる。
ａ１〜ａ １．＊ ｂ ｌ〜ｂ５の領域とそれ以外の撮
像手段１２面上の領域、例えば撮像素子１３が存在する
領域とでは撮影レンズの結像面がレンズアレイ６の屈折
力による影響で撮像素子ａ１〜ａ Ｓ 、ｂ ｌ〜ｂ５
の領域の方が撮像素子１３の領域に比べ光学的に前方に
位置してくる。
このときの位置の差が問題となる場合には例えば第１図
、第４図に示すようにレンズアレイ６の後方に光路長補
正板７を設けるのが良い。
、第４図に示すようにレンズアレイ６の後方に光路長補
正板７を設けるのが良い。
次に本実施例の撮影時における各要素の一連の動作を述
べる。本実施例においては撮像素子ａｔ〜ａ ｌｉ 、
ｂＩ〜ｂ５を焦点検出用の測距素子としてばかりではな
く撮影用に用いている。即ち撮像素子ａ１と１）ｌｘａ
２とｂ ２ 、ａ ３とす、−・・−−−−−−ａ ｎ
とす。を一対としてａ。とす。の出力信号をたし合わせ
たものを撮像素子の１画素の出力として取り扱っている
。
べる。本実施例においては撮像素子ａｔ〜ａ ｌｉ 、
ｂＩ〜ｂ５を焦点検出用の測距素子としてばかりではな
く撮影用に用いている。即ち撮像素子ａ１と１）ｌｘａ
２とｂ ２ 、ａ ３とす、−・・−−−−−−ａ ｎ
とす。を一対としてａ。とす。の出力信号をたし合わせ
たものを撮像素子の１画素の出力として取り扱っている
。
第５図はこのときの信号処理を示すブロック図である。
第５図において１７はスイッチング回路、１８は遅延回
路、１９は加算器、２０はシフトレジスター、２１はア
ンプ、２２は信号処理回路、２３は焦点検出信号処理回
路、２４はモーター制御回路、２５はモーターである。
路、１９は加算器、２０はシフトレジスター、２１はア
ンプ、２２は信号処理回路、２３は焦点検出信号処理回
路、２４はモーター制御回路、２５はモーターである。
撮像素子ａ、〜ａ Ｓ ％ ｂ ｌ ””’ ｂ５で発
生した信号出力は、まず、スイッチング回路１７へと送
られる。このスイッチング回路１７により焦点検出に使
用された撮像素子からの出力信号は焦点検出信号処理回
路２３に送られ、ここで焦点検出のための相関演算等を
行った後に、フォーカスレンズの移動量を指示する信号
をモーター制御回路２４へ送る。そして、モーター制御
回路がモーター２５の動きをｉ＋Ｉｊ御することにより
自動焦点検出を行っている。
生した信号出力は、まず、スイッチング回路１７へと送
られる。このスイッチング回路１７により焦点検出に使
用された撮像素子からの出力信号は焦点検出信号処理回
路２３に送られ、ここで焦点検出のための相関演算等を
行った後に、フォーカスレンズの移動量を指示する信号
をモーター制御回路２４へ送る。そして、モーター制御
回路がモーター２５の動きをｉ＋Ｉｊ御することにより
自動焦点検出を行っている。
また前述したスイッチング回路１７に右いて焦点検出に
使用されていない例えば撮像素子１３からの出力（３号
はスイッチング回路１７を素通りする形で加算器１９へ
と送られる。加算ｐＪ１９では撮像素子ａ１とｂ ）
Ｉ ａ ２とｂ ２ ＊ ａ３とｂ３−・・・−−ａｎ
とｂｎと言った、となり合う一対のセンサー出力をたし
合わせた後、シフトレジスター２０へと信号を送ってい
る。これはとなり合う一対のセンサーな撮像素子の一画
素と考えた場合、撮像素子内の全画素の感度を一定にす
るための処置である。すなわち撮影された画像を見た時
に焦点検出に使用した部分と、それ以外の部分の見え方
が異なる事を防ぐためである。
使用されていない例えば撮像素子１３からの出力（３号
はスイッチング回路１７を素通りする形で加算器１９へ
と送られる。加算ｐＪ１９では撮像素子ａ１とｂ ）
Ｉ ａ ２とｂ ２ ＊ ａ３とｂ３−・・・−−ａｎ
とｂｎと言った、となり合う一対のセンサー出力をたし
合わせた後、シフトレジスター２０へと信号を送ってい
る。これはとなり合う一対のセンサーな撮像素子の一画
素と考えた場合、撮像素子内の全画素の感度を一定にす
るための処置である。すなわち撮影された画像を見た時
に焦点検出に使用した部分と、それ以外の部分の見え方
が異なる事を防ぐためである。
又撮像素子１３から発生した撮像信号は撮像素子ａ＋”
−ａｓ、ｂ＋”’ｂｓから発生した信号がシフトレジス
ター２０に到達する時間と撮像素子１３から直接シフト
レジスター２０へ到達する時間が無視できないほどの違
いを生じる場合には遅延回路１８を介してシフトレジス
ター２０に送るようにしている。
−ａｓ、ｂ＋”’ｂｓから発生した信号がシフトレジス
ター２０に到達する時間と撮像素子１３から直接シフト
レジスター２０へ到達する時間が無視できないほどの違
いを生じる場合には遅延回路１８を介してシフトレジス
ター２０に送るようにしている。
（発明の効果）
本発明によれば撮像手段面上の一領域に１対の撮像素子
列より成る検出部を設は該検出部より物体像に関する光
量分布の相対的位置を検出することにより、フォーカス
用レンズの移動量を求め合焦状態を迅速に得、しかも可
動部材のない簡易な構成の高蹟度の撮像手段を有した焦
点検出装置を達成することができる。
列より成る検出部を設は該検出部より物体像に関する光
量分布の相対的位置を検出することにより、フォーカス
用レンズの移動量を求め合焦状態を迅速に得、しかも可
動部材のない簡易な構成の高蹟度の撮像手段を有した焦
点検出装置を達成することができる。
第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第２図は
第１図の一部分の説明図、第３図は第１図の検出部より
得られる出力信号の説明図、第４図は本発明の他の一実
施例の光学系の概略図、第５図は本発明に係る撮像手段
にあける信号処理のプσツク図、第６図は従来の焦点検
出装置における出力信号の説明図である。 図中８は撮影レンズ、１１は予定結像面、６はレンズア
レイ、７は光路長補正板、１２は撮像手段、ａ、 〜ｊ
１５．ｂ、 〜ｂｓ、１３は撮像素子、１４ａ、１４ｂ
は瞳、９，１０は光束である。 特許出願人 キャノン株式会社
第１図の一部分の説明図、第３図は第１図の検出部より
得られる出力信号の説明図、第４図は本発明の他の一実
施例の光学系の概略図、第５図は本発明に係る撮像手段
にあける信号処理のプσツク図、第６図は従来の焦点検
出装置における出力信号の説明図である。 図中８は撮影レンズ、１１は予定結像面、６はレンズア
レイ、７は光路長補正板、１２は撮像手段、ａ、 〜ｊ
１５．ｂ、 〜ｂｓ、１３は撮像素子、１４ａ、１４ｂ
は瞳、９，１０は光束である。 特許出願人 キャノン株式会社
Claims (3)
- （１）撮影レンズの瞳の異なる領域を通過する物体から
の光束を導光手段により撮像信号を発生する撮像手段面
上の１対の撮像素子列から成る検出部面上に導光し、該
１対の撮像素子列面上に各々物体像に関する光量分布を
形成し、該検出部により該１対の撮像素子列面上に形成
された物体像に関する光量分布の相対的位置関係を検出
することにより該撮影レンズの焦点状態を検出したこと
を特徴とする撮像手段を有した焦点検出装置。 - （２）前記導光手段は複数の微少レンズより成るレンズ
アレイより構成されており、前記１対の撮像素子列は該
複数の微少レンズ毎に設けた１対の撮像素子より構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の撮像手段を有
した焦点検出装置。 - （３）前記複数の微少レンズ毎に設けた１対の撮像素子
の双方の撮像素子からの出力信号の和を撮像信号とした
ことを特徴とする請求項２記載の撮像手段を有した焦点
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4257488A JPH01216306A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 撮像手段を有した焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4257488A JPH01216306A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 撮像手段を有した焦点検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01216306A true JPH01216306A (ja) | 1989-08-30 |
Family
ID=12639834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4257488A Pending JPH01216306A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 撮像手段を有した焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01216306A (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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