JPH0273784A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH0273784A
JPH0273784A JP63224771A JP22477188A JPH0273784A JP H0273784 A JPH0273784 A JP H0273784A JP 63224771 A JP63224771 A JP 63224771A JP 22477188 A JP22477188 A JP 22477188A JP H0273784 A JPH0273784 A JP H0273784A
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focusing
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Toshihiko Mimura
敏彦 三村
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はビデオ・カメラなどの撮像装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、ビデオ・カメラなどの撮像装置では、撮像素子の
出力信号を使って撮影光学系のオートフォーカスを行う
自動合焦装置が知られている。
このオート・フォーカスの基本原理を簡単に説明すると
、撮影画面の所定位置に測距用の窓を設定し、当該窓に
相当する信号部分の高周波成分が最大になるように、撮
影光学系のフォーカシング・レンズの位置を制御するも
のである。即ち、合焦状態から遠く離れた状態では、撮
像素子の撮像面(特に、その測距窓)での光学像は空間
周波数の低い、ぼけた像であり、測距窓からの信号も高
周波成分をあまり含んでいない。ところが、フォーカシ
ング・レンズを移動させ、合焦位置に近づくに従い、撮
像面の光学像も高い空間周波数成分を持つようになり、
最終的に、合焦点では、撮像面の光学像は最も高い空間
周波数成分を持つようになる。この空間周波数成分が、
測距窓からの信号の高周波成分に反映しているので、測
距窓からの信号の高周波成分の大小により、合焦点か否
かを判別できることになる。
そこで、従来は、合焦点での高周波成分を通過させるバ
ンド・パス・フィルタ(BPF)を用意し、撮像信号の
輝度信号成分からゲート回路により当該測距窓に相当す
る信号部分を取り出し、当該BPFで高周波成分を抽出
し、積分回路で積分する。そして、当該積分回路の積分
結果を、フォーカシング・レンズの直前の位置での積分
結果と比較し、積分値が最大になった位置で合焦点と判
断する。最大か否かは、積分値が増大する間は、比較を
繰り返し、積分値が減少に転じた段階で、直前値が最大
であると判断できる。即ち、山登りをする場合に類似す
るので、山登り法と呼ばれている。フォーカシング・レ
ンズは、積分値が減少に転じた時点で、直前の位置まで
戻されることになる。
なお、通常は、上記BPFでは、合焦点から大きく外れ
ている場合に、感度が低く、従って合焦点に近づくフォ
ーカシング・レンズの移動方向を判定できないので、よ
り低い周波数でのろ波特性を持つBPFを1つ又は2つ
設け、合焦点に近づくに従い、これらBPFを切り換え
るようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
カラー撮像装置には、単板式、2 Fi式、3板式など
があるが、何れも、−旦、輝度信号を作成し、この輝度
信号をもとに、上記山登り制御により合焦制御を行って
いた。山登り制御では、フォーカシング・レンズは必ず
、−度合焦点を通過し、その後に少し戻るので、撮影者
に少なからず不快感を与えてしまう。また、モータの特
性上、急速に逆回転させるのは、慣性のために極めて困
難であり、従って、合焦スピードを高速化できないとい
う問題点があった。
これに対しては、ピエゾ素子によりフォーカシング・レ
ンズを光軸方向に微小振動させ、そのときの輝度情報の
変化から合焦点を判定し、フォーカシング・レンズを合
焦点に停止させるという方式も提案されたが、この方法
では、フォーカシング・レンズを微小振動させるための
振動用アクチュエータが必要になり、製造コスト及び消
費電力の増大を招く。
そこで本発明は、より高速の合焦スピードを得られる盪
像装置を提示することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る撮像装置は、撮像手段から出力される第1
の合焦検出用信号にもとづいて合焦度を検出する第1の
検出手段と、盪像手段から出力される第2の合焦検出用
信号にもとづいて合焦度を検出し、且つ、当該第1の検
出手段とは最適合焦点位置を異ならせた第2の検出手段
と、第1及び第2の検出手段から合焦判定を行う手段と
を備えたことを特徴とする。
〔作用〕
上記第1及び第2の検出手段で、最適合焦点位置を相違
させることにより、フォーカシング・レンズを後退させ
ることなしに、撮影画像を合焦範囲内に収めることがで
きる。従って、合焦速度を高速化でき、上記レンズの後
退による撮影画面の不快なブレが無くなる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第2図は
2板式カメラにおける輝度信号と色信号の合焦時の周波
数分布、第3図はレンズ位置に対する高周波成分の積分
出力を示す。先ず、第2図及び第3図を参照して、本実
施例の基本原理を説明する。合焦判定用のBPFとして
は、輝度信号に対しては中心周波数fy、色信号に対し
ては中心周波数fcOものを用意し、そのろ波出力の積
分出力は、レンズ位置に対してそれぞれ第3図の特性P
、、PCになる。即ち、色信号の特性PCは、レンズ位
置に対してなめらかに変化し、且つ合焦精度が緩いので
、合焦範囲が広い。これに対して、輝度信号の特性Pヶ
はレンズ位置に対して鋭く変化し、且つ合焦精度が厳し
いので、合焦範囲が狭い。従って本実施例では、第3図
の特性P、、PCに示すように、輝度信号の合焦ピーク
が色信号の合焦限界近くに位置するように、輝度信号用
撮像素子及び色信号用撮像素子の位置関係を設定する。
例えばフォーカシング・レンズを位置■、■。
■、  と移動させた場合、色信号に注目すると、レン
ズ位置■の積分出力がレンズ位置■の積分出力より少な
くなっており、レンズ位置■が合焦点と判定されるが、
レンズ位置■は、輝度信号で見た場合には依然として合
焦範囲内にある。このような位置に両撮像素子を配置す
るわけである。
第1図を説明する。10は↑最影光学系、12は赤外カ
ット・フィルタ、14はプリズムからなる光分割器、1
6.18は水晶LPF (ロー・パス・フィルタ)、2
0はカラー・フィルタ、22は輝度信号用撮像素子、2
4は色信号用撮像素子、26.28は二重相関サンプリ
ングなどを行って撮像素子22.24の1/fノイズを
除去する378回路、30.32はガンマ補正回路、3
4はレベル・バランス(LB)やホワイト・ニーなどの
処理を行う輝度信号処理回路、36はホワイト・バラン
スなどの処理を行う色信号処理回路、38は輝度信号処
理回路34の出力に同期信号を付加する加算器である。
加算器38から輝度信号が得られ、色信号処理回路36
から色差信号R−Y。
B−Yが得られる。40は撮像素子22.24に駆動信
号を供給し、S/H回路26.28のサンプリング・ク
ロックを供給するパルス発生回路である。以上の部分は
、通常の2板式撮像装置として公知の構成である。
また、42Aは第2図に示す中心周波数f、のろ波特性
のBPF、42Bはこれより広い、又はより低い中心周
波数でのろ波特性を持つBPF、44Aは第2図に示す
中心周波数reのろ波特性のBPF、44Bはこれより
広い、又はより低い中心周波数でのろ波特性を持つBP
Fである。即ち、合焦点付近ではBPF42A、44A
を用い、合焦点から離れた低感度の部分ではBPF42
B。
44Bを用いる。46.48はそのための切換スイッチ
である。50.52は検波回路、54,56はパルス発
生回路40からのゲート信号に従い、測距枠に相当する
信号部分を通過させるゲート回路、58.60はゲート
回路54.56の出力を積分する積分回路、62.64
はA/D変換器、66はシステム・コントローラである
。システム・コントローラ66がスイッチ46.48の
切換を制御する。68はシステム・コントローラ66か
らの指示に従い、光学系10のフォーカシング・レンズ
(図示せず)を駆動するアクチュエータである。
光学系10の入射光は、フィルタ12及び光分割器14
を介して撮像素子22.24に入射し、撮像素子22.
24は対応する電気信号を出力する。撮像素子22.2
4の出力はS/H回路22゜4により1/fノイズを除
去され、ガンマ補正回路30.32を介してそれぞれ輝
度信号処理回路34及び色信号処理回路36に入力する
。輝度信号処理回路34でレベル・バランス及びホワイ
ト・ニーなどの処理をされた信号は加算器38に印加さ
れ、そこで同期信号を付加され、輝度信号Yになる。ま
た、色信号処理回路36はホワイト・バランスなどの処
理を行い色差信号R−Y、B−Yを出力する。
自動合焦動作のために、輝度信号処理回路34の出力は
BPF42A、42Bに印加され、色信号処理回路36
の出力はBPF44A、44Bに印加される。システム
・コントローラ66は検出感度に従いスイッチ46.4
8を切り換えてBPF42A、44A;42B、44B
を選択する。
BPF42A、44A;42B、44Bで抜き出された
周波数成分は検波回路50.52で検波され、ゲート回
路54.56により測距枠部分の信号のみが積分回路5
8.60に入力される。積分回路58.60の出力はA
/D変換器62.64によりディジタル化され、システ
ム・コントローラ66内に取り込まれる。システム・コ
ントローラ66は、現在の積分値と直前の積分値とを比
較し、現在の積分値が直前の積分値よりも減少するレン
ズ位置でフォーカシング・レンズを停止させる。
例えば、今レンズが第3図の■に相当する位置にあり、
合焦動作を開始して、レンズを■、■。
・・と移動させるとする。色信号で見た場合にはレンズ
位置■の積分出力がレンズ位置■の積分出力より少なく
なっており、レンズ位置■が合焦点と判定されるが、レ
ンズ位置■は、輝度信号で見た場合には依然として合焦
範囲内にある。このように両↑最像素子を配置するわけ
である。従って、レンズ位置■でレンズ駆動を停止すれ
ばよく、レンズを位置■に戻さずに済む。
また、第3図から分かるように、特性P、と特性PCの
合成特性P y +P eでは、特性Pyのピーク(輝
度信号の合焦点)と、特性PCのピーク(色信号の合焦
点)との中間にピークがあり、従って、積分回路58.
56の出力の重み付き又は重み無しでの和が減少に転す
るレンズ位置を検出し、その位置でフォーカシング・レ
ンズを停止させても、輝度信号(及び、当然に色信号)
について合焦状態が得られる。
第1図の実施例では色信号について色差信号R−Yを用
いたが、勿論、色差信号B−Yでもよい。
また、輝度信号用撮像素子22を、第3図の破線で示す
特性Py!に相当する位置に配置しても同様の作用効果
を得ることができる。
第4図は本発明の別の実施例の構成ブロック図を示す。
この実施例では、色信号用撮像素子24の出力から輝度
信号を作成し、合焦判定に利用する。70は、ガンマ補
正回路32から出力される信号(例えば、R,G、B信
号)から輝度信号を作成する輝度作成回路、72は輝度
作成回路の出力に輝度信号処理を施す輝度信号処理回路
である。
輝度信号処理回路72は輝度信号処理回路34と同様の
機能を持つ。そして輝度信号処理回路72の出力をBP
F74A、74Bに印加する。
輝度信号処理回路34の出力をyl、輝度信号処理回路
72の出力をy2とすると、合焦時における周波数分布
は、第5図のようになる。BPF74Aの中心周波数を
第5図のfy!とし、BPF74BをBPF74Aより
も通過帯域が低周波数側に広いか、又はより低い中心周
波数でのろ波特性を持つようにする。第6図は、レンズ
位置に対するBPF42A、74Aの出力の積分値の変
化を示す。R9が輝度信号y1の特性、R2がYtに対
する特性、R1+RZが、輝度信号y1に関する積分値
と輝度信号y2に関する積分値との和に対する特性を示
す。輝度信号y2の場合には、合焦特性R2が色信号の
場合よりも急峻であり、そのピークを少し通過した位置
で輝度信号y1の合焦特性R,のピークがくるように、
撮像素子22.24を配置する。従って、特性R2に対
して破線の特性R1になるように、撮像素子22を配置
してもよい。
合焦に関する動作は第1図の場合と基本的に同じである
。この実施例では、輝度信号y2の合焦特性が色信号の
場合に比べて急峻であり、全体として合焦判定を行い易
いという利点がある。
なお、撮像素子22.24のフォーカシング・レンズに
対するずれ量は、掻く小さいものであり、実際上問題に
ならない。また、色信号は輝度信号に対して帯域が低く
感度が低いので、撮像素子の位置をずらしても充分許容
範囲内とすることができる。
〔発明の効果〕
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、従来の山登り制御のように、合焦点にフォーカシン
グ・レンズを位置決めするために、少しフォーカシング
・レンズを少し後退させる必要が無くなる。従って、合
焦に達する時間を短縮でき、レンズの逆進が無いことか
ら、不快感なしに描影を行える。また、光路変調用の例
えばピエゾ素子のような特別のアクチュエータを用いな
(て済むので、消費電力を節約できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第2図及
び第3図は第1図の特性図、第4図は本発明の別の実施
例の構成ブロック図、第5図及び第6図は第4図の特性
図である。 10・−撮影光学系 12−赤外カソト・フィルタ14
−光分割器 16.18−水晶LPF  20−カラー
・フィルタ 22−輝度信号用撮像素子 24−色信号
用撮像素子 34.72−・・輝度信号処理回路 36
−色信号処理回路 40−パルス発生回路 50.52
−検波回路 54,56−ゲート回路、58.60− 
 積分回路 66−・・システム・コントローラ 68
−・アクチュエータ70−輝度信号作成回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)撮像手段から出力される第1の合焦検出用信号に
    もとづいて合焦度を検出する第1の検出手段と、撮像手
    段から出力される第2の合焦検出用信号にもとづいて合
    焦度を検出し、且つ、当該第1の検出手段とは最適合焦
    点位置を異ならせた第2の検出手段と、第1及び第2の
    検出手段から合焦判定を行う手段とを備えたことを特徴
    とする撮像装置。
  2. (2)前記撮像手段は複数の撮像素子を含み、前記第1
    及び第2の合焦検出用信号はそれぞれ別個の撮像素子か
    ら出力されることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    項に記載の撮像装置。
  3. (3)輝度信号用撮像手段と、色信号用撮像手段とを具
    備する撮像装置であって、輝度信号用撮像手段の出力信
    号による合焦最適点と、色信号用撮像手段の出力信号に
    よる合焦最適点とが、許容合焦範囲内においてずれてい
    るように、両撮像手段を配置したことを特徴とする撮像
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448776U (ja) * 1990-08-30 1992-04-24

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336213A (ja) * 1986-07-31 1988-02-16 Canon Inc 自動合焦装置

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