JPH0320707A

JPH0320707A - 自動合焦装置および合焦位置検出方法

Info

Publication number: JPH0320707A
Application number: JP1319473A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nagasaki; 達夫長崎; Yasuhiro Komiya; 康宏小宮
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1991-01-29
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JP2772080B2

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、いわゆる山登り方式により合焦調節を行なう
カメラの自動合焦装置および含塩位置検出方法に関する
。

〔従来の技術〕

従来より知られている合焦方法として、撮像素子より得
られる画像信号から所定の周波数成分を抽出し、その抽
出した周波数戒分の出力振幅が最大となる位置に撮影光
学系を移動させることにより合焦調節を行なういわゆる
山登り方式がある。

このような山登り方式を適用したテレビカメラの自動合
焦装置が、例えばＮＨＫ技術報告．昭和４０．第１７巻
・第１号通巻第８６号（Ｐ２１〜Ｐ３７）に説明されて
いる。

上記文献に示されている山登り方式を適用した自動合焦
装置について、第３４図および第３５図を参照して説明
する。

第３４図は上記自動合焦装置の構戊を示す図である。こ
の自動合焦装置は、撮影光学系１により形成された被写
体像が撮像素子２に結像され、光電変換されてビデオ信
号として出力される。撮像素子２より出力されたビデオ
信号は、ブリアンブ３で増幅された後、バンドバスフィ
ルター（以下、ｒＢＰＦＪと称する）４に入力し、所定
の周波数成分が抽出される。そして、この抽出された周
波数成分の出力振幅が検波器５，ピーク検出回路６によ
り検出される。ＢＰＦ４にて抽出されたビデオ信号の周
波数成分の出力振幅を第３５図に示す。

同図に示すように、ビデオ信号の出力振幅は合焦位置で
最大値を示す。このような特性を示す出力振幅をサンプ
ルホールド回路７でビデオ信号のフィールド毎にホール
ドし、１フィールド遅延回路８および比較回路９に出力
する。比較回路９では、１フィールド遅延回路８から送
られてくる前回ホールドした値とサンプルホールド回路
７より送られてくる今回ホールドした値とを比較し、こ
の比較結果に基づいて出力振幅が増加する方向へ撮像光
学系が移動するようにモータ駆動同路１０を駆動制御す
る。そして、モータ１１にて撮影光学系１が合焦位置に
移動される。

例えば、上記合焦装置において、前同ホールドされた出
力振幅値が第３５図に示すＡのレベルで今回ホールドさ
れた出力振幅値がＢのレベルであれば、比較回路９では
Ａ＜Ｂと判断して撮影光学系１の移動方向をそのまま維
持するように、モータ駆動回路１０を制御して撮影光学
系１を合焦位置に近付ける。そして、サンプルホールド
回路７より比較回路９へ送られてくる出力振幅値がＥレ
ベルとなったときに比較回路９はＤ＞Ｅと判断し、すな
わち撮影光学系１が合焦位置を通過したと判断してモー
タ１１の駆動方向を反転させ、撮影光学系１を合焦位置
方向へ移動させる。このような動作を繰返していくこと
により、合焦位置付近でこきざみに振動しながら定常状
態に達し合焦調節が行われる。

また、他の合焦方法として、撮影光学系の叉なる瞳位置
を通過する２光束を用いて合焦調節を行なういわゆる位
相相関方式が知られている。この位相相関方式は、例え
ばミノルタテクノレポート（１９８６年）に掲載されて
いる。

第３６図は上記位相相関方式を適用した自動合焦装置の
構戊を示す図である。同図に示す２１は撮像レンズであ
り、この撮像レンズ２１でとらえられた被写体像は、結
像面Ｆで一度結像した後、セパレータレンズ２２ａ，２
２ｂにより撮像素子２３ａ，２３ｂ上に再結像する。な
お、２４ａ，２４ｂは絞りマスクであり、特定のＦナン
バーの光束のみを通過させる機能を有している。そして
、撮像素子２３ａ，２３ｂで光電変換されて得られた画
像信号はプリアンプ２５ａ，２５ｂで増幅された後、Ａ
／Ｄ変換器２６ａ．，２６ｂでＡ　／’　Ｄ変換され、
デジタル化された画像信号がマイクロプロセッサ２７に
入力する。マイクロプロセッサ２７は撮像素子２３ａ，
２３ｂにそれぞれ粘像された被写体像の画像間距ｉ！ｉ
ｌｄを計算し、モータ駆動回路２８に制御信号を出力し
て、モータ２９を駆動して合焦調節を行なう。ここで、
前ピンの時には画像間距離は小さく、後ピンのときは大
きくなるので、マイクロプロセッサ２７では相関演算を
用いて画像間距離を算出し、デフォーカス量および焦点
方向を検出している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第３４図に示す山登り方式を適用した自
動合焦装置では、ビデオ信号の１７ィールド時間ずれた
出力振幅値を比較して行なっているので、１回の合焦動
作に１フィールド分の時間を要してしまい、カメラの自
動合焦装置としては合焦時間が長ずざるという欠点があ
る。

また、ＢＰＦ４より抽出される周波数成分の出力振幅は
、電気的ノイズ，手ぶれ，被写体の急変（物体が瞬間的
に通り過ぎるような場合）等の原因により滑らかな曲線
を描くとは限らず、例えば第３７図に示すように複数の
極大点Ｐ１〜Ｐ４を持つ場合がある。このような出力振
幅曲線を用いて山登り方式の合焦調節を行なうと、各極
大点Ｐ１〜Ｐ４を合焦位置と判断してしまい、著しく合
焦精度が低下する。

また、位相相関方式を適用した自動合焦装置の場合には
、絞りマスク２４ａ，２４ｂで所定領域の入射光量をカ
ットしているので、入射光量が著しく減じられてしまう
。そのため、暗い被写体の場合には、適正な露出による
撮影を行なうために撮像素子２３ａ，２３ｂの電荷蓄積
時間を長くする必要があり、かつ、電荷蓄積中は撮影光
学系の駆動は行なえないので、合焦動作に長時間を要し
てしまう。

また、位相相関演算では被写体が周期的なパターン等の
場合には、正確な画像間距離を求めることができないの
で、合焦精度が低下してしまう。

なお、特開昭６１−３２６６９号公報には、山登り方式
の改良として、暗い被写体のように信号のＳ／Ｎ比が低
い画像に対して前後する水平走査線の信号を加算するこ
とにより信号のＳ／Ｎ比を向上させる方法が開示されて
いるが、この方法では前後する水平走査線の相関が代い
場合には逆に信号のＳ／Ｎ比を低下させる恐れがある。

また、ＢＰＦ４の出力振幅が複数の極大点Ｐ］〜Ｐ４を
持つ場合の対策として、特開昭５８−２１５１７６号公
報には、被写体の変化を絞り値の変化で検出し、絞り値
が急変した場合には合焦調節を一定時間停止し、その後
、再起動するという手段が開示されている。また、特開
昭６１＝１０７３１２号公報には、一定時間毎にサンプ
リングする評価関数の変化を監視し、変化がｎ　（ｎ≧
２）同連続して所定のレベルで発生した場合に、レンズ
と被写体の距離が変化したことを検出する手段が開示さ
れている。しかし、両公報に開示されている手段とも、
合焦に多くの時間を要するという問題があった。

そこで本発明の目的は、被写体の状態に影響を受けるこ
となく高速かつ高精度に合焦調節を行なうことのできる
自動合焦装置を提供することにある。

また別の目的は、上記自動合焦装置に適用して極めて高
精度な合焦調節を可能とする合焦位置検出方法を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決し、目的を達成するために次の
ような手段を講じた。すなわち撮影光学系により形成さ
れる画像を撮像する撮像素子と、この撮像素子と前記撮
影光学系との相対泣置を光軸方向に変化させるための駆
動手段と、この駆動手段により前記相対位置を変化させ
ながら所定時間間隔で撮像し前記撮像素子に蓄積された
電荷を画像信号として読出す手段と、この読出し手段で
読出された画像信号から所定帯域の周彼数成分を取出す
ための周波数抽出手段と、この周波数抽出手段で取出さ
れた周波数成分の出力振幅を検出し、その検出された出
力振幅値を加算して焦点信号を生成する焦点信号生成手
段と、この焦点信号生成手段から出力される焦点信号に
含まれる高周波成分をカットする如きフィルタリング処
理を行なうフィルタリング手段と、このフィルタリング
手段から出力される焦点信号の複数の値を用いて合焦状
態および合焦位置検出演算を行ない、この演算結果に基
づく制御信号を前記駆動手段へ出力する制御手段とを備
えた構成とした。

また、上記目的を達成するために、撮影光学系により形
成される画像を撮像する非破壊読出し可能な撮像素子と
、この撮像素子と前記撮影光学系との相対α置を光軸方
向に変化させるための駆動手段と、この駆動手段により
前記相対位置を変化させながら所定時間間隔で撮像し前
記撮像素子に蓄積された電葆を画像信号として非破壊的
に読出す手段と、この読出し手段で読出された画像信号
から所定帯域の周波数成分を取出すための周波数抽出手
段と、この周波数抽出手段で取出された周波数成分の出
力振幅を検出し、その検出された出力振幅値を加算して
焦点信号を生或する焦点信号生成手段と、この焦点信号
生成手段から出力される焦点信号の差演算を行なうと共
に、この差演算により得られた焦点信号の複数の値を用
いて合焦状態および合焦位置検出演算を行ない、この演
算結果に基づく制御信号を前記駆動手段へ出力する制御
手段とを備えた構成とした。

また上記目的を達戊するために、前記撮影光学系で形成
される画像の輝度を判定し、その輝度に応じて前記読出
し手段における読出し時間間隔を設定する測定光手段を
備えた。

〔作用〕

本発明の自動合焦装置によれば、撮影光学系により形成
される画像が、駆動手段により撮影光学系と撮像素子と
の相対位置を移動しなから撮像素子で撮像される。この
撮像された画像は画＠！１３号として読出され、周波数
抽出手段で特定帯域の周波数成分が抽出される。この抽
出された周波数成分は、焦点信号生成手段で、その出力
振幅が検出され、複数の画像信号を加算して生成された
焦点信号が出力される。この焦点信号はフィルタリング
手段でフィルタリング処理される。その結果、焦点信号
のＳ／Ｎ比が改善されるとノ（に、焦点信号の極大点が
抑制される。制御手段では、このフィルタリング処理さ
れた焦点信号の複数の値を用いて合焦状態および合焦位
置検出演算が行われる。

この演算により合焦位置が算出されると駆動手段に制御
信号が出力され、合焦調節がなされる。

また本発明の自動合焦装置によれば、非破壊読出し可能
な撮像素子より画像信号が読出され、周波数抽出手段，
焦点信号生成手段により焦点信号に変換される。この焦
点信号は制御手段にて、撮影光学系と撮像素子との相対
立置を変化させたときの位置の差を用いた差演算がなさ
れ、焦点信号がフィルタリング処理される。そして、フ
ィルタリング処理された焦点信号を用いて合焦位置が算
出され、この検出した合焦位置に基づいて駆動手段に制
御信号が出力され、合焦調節が行われる。

また、測光手段を設けたことにより、撮像素子の電荷蓄
積量を推定でき、画像の輝度に応じて読出し時間間隔を
設定するので撮像素子の電荷蓄積量が飽和するのを有効
に防止できるものとなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例に係る自動合焦装置の構成
を示す図である。間図に示す３１は撮影光学系であり、
この撮影光学系３１により形成される画像はＣＯＤ等か
らなるラインセンサ３２上に結像される。このラインセ
ンサ３２は、所定時間間隔で蓄積された電荷を画像ｆ５
号ＳＯとしてブリアンプ３３へ出力すると共に、蓄ｖＸ
電荷量を示すピーク信号ＰＥを駆動回路３４へ出力する
。

上記ラインセンサ３２の具体的な構成を昂２図に示す。

このラインセンサ３２は、ｎ個のフォトセンサ５１−１
〜５１−ｎを列状に配列し、このフォトセンサ５１−１
〜５１−ｎの列の一方の側にトランスファゲート５２を
介してＣＣＤシフトレジスタ５３を配置している。この
シフトレジスタ５３は出力アンプ５４を介して端子５５
に接続されており、この端子５５より画像信号が出力さ
れる。また、列状をなす各フォトセンサ５１−１〜５１
−ｎは、バッファ５６−１〜５６−ｎを介してビニク検
出部５７に接続されている。このピーク検出部５７は各
フォトセンサ５１−１〜５１−ｎから送られてくる信号
からピーク値を選択し、端子５８からピーク信号ＰＥを
出力する。

なお、トランスフ７ゲート５２が接続されている端子５
つには、後述する駆動パルスφ１が入力される。

駆動回路３４は、上記ラインセンサ３２の駆動回路であ
り、ラインセンサ３２に対しクロックパルスφＳ，駆動
パルスφ丁を出力すると共に、カウンタ３５に対しリセ
ット信号およびピーク信号ＰＥが飽和量に達した時には
カウント停止信号を出ノノする。カウンタ３５は発振器
３６から送られてくるクロックバルスφ０をカウントし
、カウント数Ｎを後述する除算器へ出力する。一方、プ
リアンブ３３で増幅された画像信号はＢＰＦ３７に人力
する。ＢＰＦ３７は画像信号の所定周波数成分を抽出し
て検波器３８へ出力する。検波器３８は抽出された周波
数成分の出力振幅の検出を行なう。この検波器３８の出
力はＡ／Ｄ変換器３９でＡ／Ｄ変換された後、上記除算
器４１に出力される。除算器４１は、Ａ／Ｄ変換器３９
から入力したデジタルデータをカウンタ３５から送られ
てくるカウント数Ｎで除算し、画像信号に対し蓄積Ｉ１
．￥間の値に補正を施す。４２は積分川路であり、加算
器４３およびラッチ４４から構成され、焦点信号ｆ　（
Ｘ）をフィルタリング回路４５に出力する。

フィルタリング回路４５は後述するフィルタリング処理
を行ないフィルタリングされた焦点信号（以下「フィル
タリング信号」と称する）ｇ（ｘ）をマイクロプロセッ
サ４６に出力する。このマイクロプロセッサ４６は、フ
ィルタリング回路４５から送られてきたフィルタリング
信号ｇ　（ｘ）をメモリ４７に記憶すると共に、このメ
モリ４７に記憶されているフィルタリング信号ｇ　（ｘ
）を用いて、合焦状態および合焦位置を求めるための演
算処理を行なう。４８はモータ駆動回路であり、マイク
ロプロセッサ４６より送られてくる制御信号に基づいて
バルスモータ４９を駆動する。

次に、本実施例において特徴的な信号処理について説明
する。

本実施例では、ラインセンサ３２の蓄積に飽和が生じ信
号のＳ／Ｎ比が劣化するのを防Ｉ１ユする目的で、ライ
ンセンサ３２より出力されるピーク信号ＰＥが飽和した
ときに、ラインセンサ３２の蓄積を停止し、読出しを行
うと共に、飽和に達するまでの時間から、画像信号値を
換算し、この換算結果となるように読出された画像信号
に対し補Ｗ．を加えている。第３図を参照して詳細に説
明する。

同図はラインセンサ３２における電荷蓄積量と蓄積時間
との関係を示しており、横軸にｒｆｓ　６：ｊ蓄積時間
，縦軸に蓄積１ｊＳ　＋６ｆ量をとっている。ｔｓは単
位蓄積時間であり、焦点信号の検出時間間隔に等しい。

ｅ，は蓄積電荷の飽和量を示している。ここで、３種類
の画像ｉ，　（ｒ）　，　　ｉ２（ｒ）　，　　ｉｓ　
（ｒ）の信号最大位置での蓄積電荷量が直線Ｐ　Ｉ　＋
　　Ｐ　２　＊Ｐ，のように変化した場合を考える。な
お、『はラインセンサ３２の位置を示している。

両像ｉ．（ｒ）は、ピーク値ｅ，＜ｅ５となり、飽和が
生じていない場合であり、単位蓄積時間１，における蓄
積電荷量はすべてのラインセンサ位置『においてｉｔ（
ｒ）＜ｅｓである。画像ｉ−　（ｒ）　．　　ｉ−　（
ｒ）は、少なくとも信号ピーク値は飽和する場合であり
、ピーク値飽和時間ｔ２＋ｔ，で電荷蓄積を停止し、読
出しを行なう。そして、これを次式を用いて単位蓄積時
間ｔ，における値に換算する。

ｉ’　２　（ｒ）−ｉ２　（ｒ）Ｘｔｓ／ｔ２１’　３
　（ｒ）−ｉｓ　（ｒ）Ｘｔ３／ｔ，または、単に１’　＋　（ｒ）　−　１　＋　（ｒ）　／　ｔｓｉ’
　２　（ｒ）−ｉ２（ｒ）　／ｔ２ｉ’　３　（ｒ）　
−　ｉｓ　（ｒ）　／　ｔ３とする。すなわち、蓄積時
間で除算することにより、蓄積時間が異なることによる
信号出力の相違を補正する。

次に、フィルタリング回路４５におけるフィルタリング
処理について説明する。ｈ　（ｘ）をフィルタ関数とし
、「＊」をコンポルーション記号とすれば、フィルタリ
ング信号ｇ（ｘ）は、ｇ　（ｘ）　＝　ｆ　（Ｘ）　＊
　ｈ　（ｘ）　　　　　　　　−（１．）と表わせる。

フィルタ関数ｈ　（Ｘ）としては、ｒｅｃｔ関数，スプ
ライン関数，ｓｉｎｅ関数等がある。ここで、ｒｅｃ　
ｔ関数をｒｅｃｔ（ｘ／ａ），スプライン関数をｓｐｌ
ｉｎｅ（ｘ／ａ）とし、例えば以下のように定義する。

ｒｅｃｔ（ｘ／ａ）　　：Ｘ１≦ａ／２のとき　ｒｅｃｔ（ｘ／ａ）−１ＸＩ＞ａ
／２のとき　ｒｅｃｔ　（ｘ／ａ）＝０・・・（２）ｓｐｌｉｎｅ（ｘ／ａ）：Ｘ１≦ａ／２のときｓｐｌｉｎｅ（ｘ／ａ）−Ｘ”　　−　２　Ｘ　　＋　
１ａ／２　＜　ｌ　Ｘ　ｌ≦ａのときｓｐｌｉｎｅ（ｘ．／ａ）＝　−　Ｘ３＋５　Ｘ　　−
　８　Ｘ　＋　４ＩＸＩ＞ａのとき６ｐｌ　ｌｎｅ（ｘ／ａ）−　０・・・（３）このように定義したｒｅｃ　ｔ関数およびスプライン関
数の形状を第４図Ｃａ）（ｂ）に示す。また、両関数の
スペクトルを第５図（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す。同図
より明らかなように、ローパスフィルターとして、の特
性を有しており、両関数を用いてフィルタリング処理す
ることにより極大点のような高周波成分が抑制される。

なお、第５図（ａ）と同図（ｂ）とを比較することによ
り、スプライン関数のほうがよりローパスフィルタに近
いことがわかる。例えば、第５図（ａ）（ｂ）に示すよ
うに、ナイキスト周波数をＵ■３×（１／ａ）に設定す
れば、フィルタリング関数のサンプリングピッチΔＸは
、（ａ／２）Ｘ（１／３）−ａ／６となり、ｒｅｃｔ関
数は６個，スプライン関数は１２個のインパルス応答信
号を用いてコンポルーションによるフィルタリング処理
を行なうことができる。

このようなフィルタリング処理を実際に行なう回路とし
ては、第６図（ａ）に示す構或のものが考えられる。こ
れは、焦点信号ｆ　（Ｘ）をシフトレジスタ等の遅延素
子Ｔで次々と遅延していき、各遅延素子の出力にｒｅｃ
ｔ関数またはスプライン関数としての係数Ｗ１、Ｗ２，
・・・ｗｍを乗算した後、加算器にて加算し、フィルタ
リング信号ｇ　（ｘ）として出力する構成をしている。

また、第６図（ｂ）に示すように、焦点信号ｆ　（ｘ）
にそれぞれ係数ｗ１、ｗ２，〜ｗｍを乗算してから、各
々遅延素子Ｔで遅延し、順次加算したものをフィルタリ
ング信号ｇ　（ｘ）として出力する構成にしてもよい。

さらに、フィルタリング関数としてｒｅｃｔ関数を用い
る場合には、係数ｗｌ−ｗ２−・・・一ｗ　ｍ　＝　１
となるので、単なる信号の加算となり、第６図（Ｃ）に
示す回路構戊とすることができる。

このようなフィルタリング処理を行なうことにより、第
７図に示すように、複数箇所に極大点のある夫線で示す
焦点信号ｆ　（ｘ）が、図中破線で示す複数の極大点が
抑制されたフィルタリング信号ｇ　（ｘ）に変換される
。なお、ΔＸは焦点信号の検出間隔を示している。

次に、合焦状態および合焦位置を求めるための演算処理
について第８図（ａ）（ｂ）を参照して説明する。第８
図（ａ）はフィルタリング信号を示す図であり、縦軸は
フィルタリング信号の出力レベルｇ　（Ｘ）を示してお
り、横軸は撮影光学系３１の位置Ｘを示している。今、
横軸方向に距ｉ！ｔＩＮだけ離れたフィルタリング信号
上の２点ｇ　（ＸＩ），　ｇ　（ｘｉ−ｆｆ　）をそれ
ぞれＶ１、Ｖ２とする。

なお、ｇ　（ＸＩ）は最も新しく計算されたフィルタリ
ング信号値とする。先ず、ｖ１とｖ２との大小を比較し
、Ｖｌ＞Ｖ２ならばラインセンサ３２の駆動方向をその
ままの維持する。そして、Ｖ１、ｖ２を横軸方向へ移動
させていき、ｖ１が合焦位置を過ぎ、Ｖｌ＜Ｖ２となる
位置を検出する。そして、合焦位置を挟んでＶｌ＜Ｖ２
となる一対の２点（以下、Ｖａ，Ｖｂとする）と、Ｖｌ
＞Ｖ２となる一対の２点（以下、Ｖｃ，Ｖｄとする）を
設定する。このように設定した４点Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，
Ｖｄの位置関係を第８図（ｂ）に示す。４点Ｖａ，Ｖｂ
，Ｖｃ，Ｖｄを設定したならば、線分ＶａＶｃと線分Ｖ
ｂＶｄとを横切り、かつ、Ｘ軸に平行な直線ｍを求める
。そして、直線ｍと線分ＶａＶｃとの接点をＣ１とし、
直線ｍと線分ＶｂＶｄとの接点をＣ２として、接点ＣＩ
，点Ｖａ間のＸ軸方向の距離Ｌ２と、接点Ｃ２，点Ｖｂ
間のＸ軸方向の距離ＬＩとが等しくなるように直１ｊｌ
ｍのＹ軸方向の位置を設定する。そして、線分Ｃ１Ｃ２
の中点Ｍを求め、このＭのＸ座標を合焦位置αとする。

このαは次式で表わすことができる。

α−ＸＶａ＋Ｎ／２＋ΔＸ　（Ｖｂ−Ｖａ）　／　（Ｖ
ｃ−Ｖｄ＋Ｖｂ−Ｖａ）・・・　（１）となる。上記（１）式をマイクロプロセッサにて演算処
理することにより、合焦位置を検出できる。

なお、実験の結果、上記合焦位置検出方法にて合焦凋節
をしたところ、２次関数レベルでは検出誤差はゼロであ
った。また、上記（１）式におけるＸＶａはＶａのＸ座
標を示している。距ＡｔｌＮは、デフォーカス量や画像
，ズーム位置やＦナンバーにより適当な距離に設定する
。例えば、この距離を大きく設定すると、フィルタリン
グ信号ｇ　（ｘ）の差が大きくなり、計算時のＳ／Ｎ比
がとりやすくなる。

次に、以上説明した構成および信号処理を行なう自動合
焦装置の動作について説明する。撮影光学系３１を例え
ば常焦距離（撮影頻度の多い距離）に近づく方向へ高速
度で駆動させる。このとき、ラインセンサ３２ではトラ
ンスファゲート５２によりフォトセンサ５１−１〜５１
−ｎがリセットされ電荷の蓄積を開始する。また、これ
と同時にカウンタ３５もリセットされ、クロックパルス
φ。のカウントが始まる。そして、所定の読出し間隔で
ある単位蓄積■、１ｉ間ｔｓ経過しても、ピーク値信号
ＰＥが飽和量に達しなかった場合には、ｔ，経過した一
点でカウンタ３５のカウントを停止、トランスファゲー
ト５４を介して画像信号ＳＯをプリアンプ３３に出力す
る。同時にカウンタ３５をリセットし、次の電萄蓄積を
開始する。

また、ｔ５時間経通前にピーク値信号ＰＥが飽和値を示
したときには、その時点で画像信号ＳＯを出力すると共
に、カウンタ３５のカウントを停止する。そして、時間
ｔ５経過後にフォトセンサ５１−１〜５１−ｎおよびカ
ウンタ３５をリセットし次の電荷蓄積を開始する。ライ
ンセンサ３２から読出された画像信号はプリアンプ３３
で増幅された後、ＢＰＦ３７で所定の周波数成分が抽出
され、この抽出された周波数成分の出力振袖が検波器３
８にて検出される。そして、Ａ／Ｄ変換器３９でＡ／Ｄ
変換されデジタル化された信号は除算器４１でカウンタ
３５より送られてくるカウント数で除算される。すなわ
ち、上記したようにして、画像信号を単位蓄積時間に応
じた値に補正する。蓄積時間に応じた補正の施された画
像信号は積分回路４２に順次入力する。ここで焦点信号
ｆ　（ｘ）のＳ／Ｎ比を向上させる目的でｎ個の画像信
号を加算する。このようにして、ｔｓ時間毎にΔχずつ
位置の異なる値が得られ、第９図中に実線で示す焦点信
号ｆ　（ｘ）が検出される。この焦点信号ｆ　（Ｘ）は
フィルタリング回路４５に人力し、上述したフィルタリ
ング処理が施される。このフィルタリング処理により焦
点信号ｆ　（ｘ）のＳ／Ｎ比が改善されると共に、極大
点が抑制され、第９図中破線で示すフィルタリング信号
ｇ　（Ｘ）が得られる。このようにして得られたフィル
タリング信号ｇ　（ｘ）はマイクロプロセッサ４６に人
力し、順次メモリ４７に言己憶される。そして、このメ
モリ４７に記憶したフィルタリング信号値を用いて、上
述した方法により合焦位置αを求める。この求めた合焦
位置αに基づいた制御信号がモータ駆動回路４８に出力
され、バルスモータ４９が駆動される。その結果、撮影
光学系３１が合焦位置に移動し、合焦調節が行われる。

このように本実施例によれば、ラインセンサ３２から読
出した画像信号をその蓄積時間に応じたカウント数で除
算する構成としたので、画像信号を単位蓄積時間におけ
る値に補正することができ、露光過多の場合であっても
画像信号を損ねることなく撮像を行なうことができる。

また、ＢＰＦ３７で抽出した周波数成分の出力振幅を、
積分回路４２で複数個加算しているので、出力される焦
点信号のＳ／Ｎ比を向上できる。

また、フィルタリング回路４５で焦点信号ｆ　（ｘ）と
スプライン関数またはｒｅｃｔ関数とをコンポルーショ
ンしてフィルタリング処理するようにしたので、焦点信
号ｆ　（ｘ）のＳ／Ｎ比を確保することができる。具体
的には、第４図（ａ）に示すｒｅｃ　ｔ関数によりフィ
ルタリング処理では、６個の焦点１３号ｆ　（ｘ）の位
置Ｘをずらしながらｌ１″Ｌに加算したものがフィルタ
リング信号ｇ　（Ｘ）となり、その信号成分はおよそ加
算個数倍になるのに対し、雑音成分は加算個数の２乗根
倍となるため、Ｓ／Ｎ比は約Ｊτ倍に改善される。また
、周波数領域で考えると、信号成分は帯域幅に比例し、
雑音成分は帯域幅の２乗根に比例するため、スプライン
関数を用いた場合であってもＳ／Ｎ比はおよそ５倍に改
善される。したがって、Ｓ／Ｎ比を確保できることから
、短い間隔で電Ｇｊを読出すことができ、合焦に要する
時間を短縮できる。しかも、Ｓ／Ｎ比を確保できること
から焦点信号の検出間隔ΔＸをちいさくでき、その上、
焦点信号ｆ　（ｘ）の極大点を抑制することができるの
で、合焦精度を向上させることができる。

さらに、上記合焦位置検出方法にて、合焦位置を検出す
るので、極めて高精度に合焦位置を検出できる。

なお、上記第１実施例では、焦点信号を得るために１つ
のＢＰＦ３７を備えた構成としているが、中心周波数の
光なる複数のＢＰＦを切換えて用いる構或としてもよい
。このような構或とすることにより、次のような不都合
を除去できる。すなわち、ＢＰＦの中心周波数が低い場
合には、得られる焦点信号は第１０図に示すＡのように
ブロードな形状となり、撮影光学系３１の位置の検出範
囲が広い反面、合焦位置を正確に求めることができない
。また、ＢＰＦの中心周波数が高い場合には、得られる
焦点信号は第１０図中Ｂで示すように合焦位置で鋭く突
出した形状になり、高精度な合焦位置を検出するのには
適しているが、撮影光学系の位置の検出範囲が狭い。そ
こで、上記した構成とし、デフォーカス量が大きいとき
には中心周波数の低いＢＰＦに切換え、合焦位置近傍に
撮影光学系が移動したならば、中心周波数の高いＢＰＦ
に切換える。また、ｉｉ！ｉｉ像やズーム位置，Ｆナン
バー等により切換えてもよい。

また、上記実施例では、画像信号を焦点信号に変換する
ために、ＢＰＦ３７．検波器３８，Ａ／Ｄ変換器３つ，
除算器４１，積分回路４２を第１図に示す構成としてい
るが、第１１図（ａ）に示す構成としてもよい。すなわ
ち、ブリアンブ３３から出力される画像信号をＡ／Ｄ変
換器６１でＡ／Ｄ変換した後、除算器６２にてカウンタ
からのカウント数Ｎで除算する。そして、この画像信号
をデジタルバンドバスフィルタリング回路６３で所定の
周波数成分を抽出し、さらにこの周波数成分を検波回路
６４に人力し、この検波回路６４で検出された出力振幅
を積分回路６５で積分する構成とする。このような構戊
とすることにより、プリアンプ３３から出力される画像
信号をＡ／Ｄ変換した後、各種の信号処理が行われるの
で、信号のダイナミックレンジを有効に使用できる。ま
た、第１１図（ｂ）に示すように、ＢＰＦ７１．検波器
７２，積分回路７３，サンプルホールド回路７４．Ａ／
Ｄ変換器７５．除算器７６から溝或してもよい。なお、
積分回路７３としては、ローバスフィルターを用いるこ
とも可能である。このように構或することにより、Ａ／
Ｄ変換を焦点信号の検出時間間隔毎に行なえばよく、Ａ
／Ｄ変換の動作クロックを遅くすることができると共に
、構成が簡素化され製作が容易となる。

さらに、プリアンプ３３の出力をＡ／Ｄ変換して、その
後の信号処理を全てマイクロプロセッサ内で行なうよう
にしてもよい。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

第１２図は第２実施例に係る自動合焦装置の構成を示す
図である。この自動合焦装置は、撮像素子としてＳ　Ｉ
　Ｔ　（Ｓｔａｔｉｃ　ＩｎｄｕｃＬＩｏｎ　Ｔｒａｎ
ｓｌｓＬｏｒ）　，ＡＭＩ（＾ｐｐｌｌｆ’ｌｅｄ　Ｍ
ＯＳ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｉｍａｇｅｒ）　，Ｃ
　Ｍ　Ｄ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｄ
ｖｌｃｅ　）　，　Ｍ　Ｏ　Ｓ等の非破壊読出し可能な
撮像素子（以下、「非破壊素子」と称する）７１を備え
、この非破壊素子７１から読出された画像信号を焦点信
号に変換した後、この焦点信号の差演算を行ない、フィ
ルタリング処理するようにしたことに特徴がある。なお
、第１図に示す第１実施例と同一部分には同一の符号を
付している。

非破壊素子７１から読出された画像信号は増幅器３３で
増幅した後、ＢＰＦ３７，検波器３８で所定の周波数成
分の出力振勧を検出し、この検出値をＡ／Ｄ変換器３９
を介して積分回路４２に人力する。そして、積分回路４
２から所定の間隔で焦点信号ｆ　Ｎ　（Ｘ）をマイクロ
プロセッサ７３に出力する。このマイクロプロセッサ７
３に入力した焦点信号ｆ　Ｎ　（Ｘ）はメモリ７４に記
憶される。マイクロプロセッサ７３はメモリ７４に記憶
されている焦点ず３号丁マ（Ｘ）により光軸上の撮影光
学系３１の位置の差を用いた差の演算を行なってフィル
タリング処理されたフィルタリング信号ｇ　（Ｘ）を求
める。そして、フィルタリング信号ｇ　（Ｘ）を用いた
補開演算を行ない合焦位置を検出し、この検出結果に基
づいてモータ駆動回路４８に制御信号を出力する。そし
て、モータ駆動回路４８でバルスモータを駆動して撮影
光学系３１の位置を移動させ、合焦調節する構或として
いる。

第１３図は上記非破壊素子７１の構或を示す図である。

同図に示す８１−１〜８１−ｎは非破壊読出しフォトセ
ンサであり、このフオトセンサ８１にはそれぞれ読出し
スイッチ８２−１〜８２−ｎが接続されている。この読
出しスイッチ８２−１〜８２−ｎは走査回路８３に接続
されていて、疋査回路８３で駆動され読出された画像信
号は出力アンプ８４を介して端子８５から画像信号とし
て出力される。なお、８６はリセットスイッチである。

また、各非破壊フォトセンサ８１−１〜８１−ｎはそれ
ぞれバッファ８７−１〜８７−ｎを介してピーク検出部
８８に接続され、このピーク検出部８８からピーク値が
検出されて端子８９よりピーク値１８号ＰＥとして出力
される。

次に、焦点信号ｆ　（Ｘ）の光軸上の撮影光学系３１の
位置の差を用いた差演算によるフィルタリング処理つい
て説明する。

撮影光学系３１を等速度で光軸方向へ移動しながらｔ１
時間だけ電荷の蓄積を行なった場合、そのとき得られる
画像信号は撮影光学系３１の移動範囲における画像信号
の積分値となる。また、その画像信号より得られる焦点
信号も撮影光学系３１の移動範囲におけるその焦点信号
の積分値となる。

つまり、撮影光学系３１が時間ｔ，で位置ＸＯから位置
Ｘ１まで移動したときの焦点信号ｆ　Ｎ　（ＸＩ　）は
、ｆ　Ｎ　（！＋　）　−ｆ　”　ｒ（ｘ）ｄｘ　　　　
　　　−−−　（４）ｘ０となり、第１４図に示す斜線部の面積と等しくなる。そ
して、ｆ　Ｎ　（Ｘ）は、第１５図示の如く表わすこと
ができ、ｆ　Ｎ　（Ｘ）を微分したものがｆ　（Ｘ）と
なっている。

また、焦点信号ｆ　Ｎ　（Ｘ）の差（撮影光学系３１の
光軸方向の差はＰｘとする）は、 −　ｆ　（Ｘ）　　＊　ｒｅｅｌ　（−）Ｐｘ・・・（５）となり、撮影光学系３１が光軸方向に移動したときの各
位置での焦点信号ｆ　（Ｘ）を、ｒｅｃ　ｔ関数でフィ
ルタリング処理したことになる。

以上のように、非破壊素子７１を用いた場合にはフィル
タリング処理が差の演算に起き代えられる。

なお、実際には、非破壊素子７１に飽和が牛してしまう
ため、ピーク値信号ＰＥが飽和したＩＪｊ点で非破壊素
子７１の蓄積電荷をリセットする。そのため、第１５図
に示す焦点信号ｆ　Ｎ　（Ｘ）は、第１６図に示す実線
のように変化する。同図は、撮影光学系３１が光軸方向
の泣置Ｘａ，Ｘｂのときに素子のリセットが行われたこ
とを示している。

そして、Ｘａ＜Ｘ＜Ｘｂでは、ｆ　Ｎ　（ｘ）＝ｆ’　Ｎ　（Ｘ）＋ｆ　Ｎ　（ｘａ）
ｘｂ＜ｘでは、ｆ　　Ｎ　　（ｘ）−ｆ　　Ｎ　　（ｘ）”ｆ　　Ｎ　
　（ｘａ）＋　　ｆ　　Ｎ　　（ｘｂ）として得られる
。

また、本実施例における合焦位置検出は、焦点信号の最
大値近傍の複数点を用いた補間演算により求めている。

以下、第１７図（ａ）（ｂ）を参照して説明する。

第１７図（ａ）は焦点信号を示す図であり、横軸は光軸
方向に移動する撮影光学系３】の位置を示し、縦軸は焦
点信号ｇ　（Ｘ）の信号レベルを示している。焦点信号
の最大値であるＰＯ点と、この前後のｐ，，ｐ２の３点
において、その焦点信号値が各々ｇ　（Ｘｌ１）．　　
ｇ　（ｘｎ＋−１），　　ｇ（ＸＩＩ＋１）であるとす
る。

ここで、ｇ　（ｘｍ−１）＜　ｇ　（ｘｎ＋ｌ）の場合
、点Ｐａと点Ｐ，とを結ぶ直線と、この直線に対し傾き
の正負が逆でかつ点Ｐ２を通る直線との交点Ｐｘの横軸
における座標αが合焦位置となる。この座標αは、幾何
学的関係により次式により得られる。

ａ　−Ｘｍ＋　ΔＸ　／２　［　１　ｇ　（Ｘｍ＋１）
−　ｇ　（Ｘｍ−１）１／　ｌ　ｇ　（Ｘｍ）−　ｇ　
（Ｘｓ−１）ｌ　］　−　（　ＩＩ　）また、ｇ　（ｘ
ｍ−１）　＞　ｇ（ｘｗ＋１）の場合は次式により１ワ
られる。

ａ　−Ｘｍ−　ΔＸ１２［１　ｇ　（Ｘｍ−１）−　ｇ
　（Ｘｍ＋１））／　（　ｇ　（Ｘｍ）−　ｇ　（Ｘｍ
＋１））　］　−　（ｍｌ）次に、本実施例の動作につ
いて説明する。

非破壊素子７１をリセットし、電荷蓄積を開始する。そ
し゛て、時間１，毎に読出しスイッチ８２−１〜８２−
ｎを走査して非破壊フォトセンサ８１−１〜８１−ｎか
ら蓄積電荷を読出して画像信号として出力させる。読出
された画像信号は、プリアンプ３３で増幅され、ＢＰＦ
３７で所定の周波数成分が抽出される。この周波数成分
は検波器３８で検波され、Ａ／Ｄ変換された後、積分回
路４２でｎ個の画像信号が加算されこの加算された信号
が焦点信号ｆ　Ｎ　（ｘ）として出力される。そして、
非破壊素子７１から出力されるピーク信号ＰＨの値が飽
和点に達したときは、駆動回路７２よりリセット信号が
出力され、非破壊素子７１がリセットされる。このよう
な合焦動作により第１８図のような焦点信号ｆ　Ｎ（ｘ
）が得られる。この焦点信号ｆ　ｓ　（Ｘ）がメモリ７
４に記憶される。

また、第１８図に示す、時間ｔａ，ｔｂが飽和点に達し
た時間であり、この時間における撮影光学系３１の位置
Ｘａ，Ｘｂもメモリ７４に記憶される。メモリ７４に記
憶された焦点信号ｆ　Ｎ　（Ｘ）は、ｒｅｃｔ関数によ
るフィルタリング処理されたフィルタリング信号ｇ　（
ｘ）を得るための差演算を行なった後、不必要なものか
ら消去されていく。

フィルタリング処理された焦点信号ｇ　（ｘ）を得るた
めの差演算は、撮影光学系３１の光軸上の位置の差をｄ
すると、ｇ　（Ｘ）　−　ｆ　Ｎ　（Ｘ＋ｄ／２）　　　ｆ　Ｎ
　（Ｘ−ｄ／２）　　−　（８）と表わせる。

ここでｆ　Ｎ　（ｘ）はＸ＜Ｘａの時、ｆ　Ｎ　（Ｘ）・・・（９〉である。

このようにして得られたフィルタリング信号ｇ（Ｘ）を
新しい順にＶｉ，Ｖ２，Ｖ３とスレハ、マイクロプロセ
ッサ７３はこの３つの値から焦点状態を判断し、パルス
モータ４９の制御駆動を行なう。つまり、Ｖｌ　＞Ｖ２
＞Ｖ３の時は、焦点信号が増大する場合であるので、そ
のまま撮影光学系３１を駆動し、Ｖｌ＜Ｖ２＜Ｖ３の時
は、フィルタリング信号が減少する場合であるので、駆
動方向を反転させる。そして、Ｖｌ＜Ｖ２，Ｖ３＜ｖ２
の時は、Ｖ２がフィルタリングｆ己号の最大値であると
判断し、補開演算による合焦（立置計算を行なう。この
補間演算は、ｇ　（Ｘｉ−１）　−　Ｖ　３　，ｇ　（
Ｘａ）−　Ｖ　２　，　　ｇ　（Ｘｗ＋Ｉ）　−　Ｖ　
１として、上５己（Ｉｆ）（ＩＩＩ）式に代入すること
により行われる。

このようにして得られた合焦位置と、バルスモータ４９
駆動時のパルス数から得られる現在の撮影光学系３１の
位置とから、駆動量を判断し、撮影光学系３１を合焦位
置へ駆動させる。

このような本丈施例によれば、上記第１実施例と同様に
高速度でかつ、高精度な合焦調節を行なうことができる
。しかも、非破壊読出し可能な撮像素子７を用いたので
、焦点信号ｆ　Ｎ　（ｘ）の差演算を行なうことにより
ｒｅｃｔ関数によりフィルタリング処理された焦点信号
ｇ　（ｘ）を得ることができ、その結果、第１実施例に
おいて用いていたフィルタリング同路４５を削減するこ
とができ、装置の小型化を図ることができる。

なお、上記第２実施例において、フィルタリング信号の
各値Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３　（ただし、Ｖｌ＜Ｖ２，Ｖ３＜
Ｖ２）を検出した時点で、直ちに補開演算を行なわずに
、撮影光学系３１の駆動方向を反転させ、駆動速度を遅
くしてから合焦調節をおこなうようにすれば、焦点信号
の検出間隔ΔＸを短くすることができ、さらに精度の向
上を図ることができる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

第３実施例に係る自動合焦装置の構成を第１９図に示す
。なお、第１実施例または第２丈施例と同一部分には同
一符号を付し詳しい説明は省略する。

本実施例は、撮影光学系３１で形成される画像の輝度を
測定して、非破壊素子７１からの読出し時間間隔を設定
する例である。非破壊素子７１は、駆動回路９０から送
信される読出しクロックφＣによって駆動される。非破
壊素子７１の蓄ｆａ電荷のピーク信号ＰＥは比較器９１
を介してＤフリップフロップ回路９２へ人力する。比較
器９１は、そのしきい値Ｖｒｅｆが非破壊素子７１の蓄
積電荷のピーク値（飽和レベル）よりも若干小さな値に
設定されている。比較器９１はしきい値Ｖｒｅｆよりも
大きいレベルのピーク信号ＰＥが人力したときに、Ｈ（
ハイレベル）の出力ＰＫをＤフリップフロップ回路９２
へ出力する。Ｄフリップフロップ回路９２は、比較器９
１からのＰＫをＤ入力とし、駆動回路９０からの読出し
クロツクφＣをＣＬＫ入力としている。そして、Ｄ入力
がＨでＣＬＫ入力に入力があったときに、Ｑ出力がＨと
なり、再びＣＬＫ人力に入力があったときにＱ出力がＬ
（ローレベル）となる。Ｄフリップフロップ回路９２の
Ｑ出力は、Ｈのときに非破壊素子７１のリセット信号と
して非破壊素子７１へ出力される。なお、駆動回路９０
から出力される読出しクロツクφＣのタイミングはマイ
クロプロセッサ９３によって設定される。非破壊素子７
１から読出される画像信号は増幅器３３に入力する。

増幅器３３の出力端子には、ＢＰＦ３７およびプリ測光
回路９４が並列に接続されている。ブリ側光回路９４は
、人力する画像信号から非破壊素子７１に形成される画
像の輝度を測定し、その測定結果をマイクロプロセッサ
９３へ出力する。なお、ＢＰＦ３７へ出力された画像信
号から、検波器３８，Ａ／Ｄ変換器３９，積分回路４３
を介して焦点信号ｆ　Ｎ　（ｘ）を生成する構成は、第
２実施例と同じである。

次に、本実施例の作用について説明する。

ブリ測光回路９４により画像の輝度を測定する。

この測光は、撮像開始からＤフリップフロップ同路９２
のＤ人力がＨになるまでの間ｔｖ行われる。

すなわち、非破壊素子７１のピーク値ＰＥがしきい値Ｖ
ｒｅｆを越えるまで行う。

この時、仮に、時間ｔｖが第１実施例で述べた単位蓄積
時間ＩＳよりも短い場合は、被写体が十分に明るいとき
で、単位蓄積時間ｔｓだけ露光すると非破壊素子７１の
蓄ｆａ電Ｇｊが飽和してしまう場合である。以下、これ
を飽和モードと呼ぶ。

そこで、本実施例では、マイクロプロセッサ９３がプリ
測光回路９４から送られてくる測光データに基づいて、
ｔｓ　＜ｔｖとなる単位蓄積時間ｔｓ　　を設定する。

そして、単位蓄積時間ｔ，　毎に非破壊素子７１をリセ
ットして画像信号ＳＯを読出す。

また、ｔｖが単位蓄積時間ｔｓよりも長い場合には、被
写体が暗い時で、単位蓄積時間ｔ，の露光では、非破壊
素子７１の蓄積電荷は飽和しない場合である。以下、こ
れを非飽和モードと呼ぶ。

第２０図（ａ）〜（ｄ）は非飽和モードにおけるリセッ
ト動作を示す図である。同図（ａ）は非破壊素子７１の
？！！荷蓄積状態を示すピーク信号ＰＥの出力レベルを
示す。同図（ｂ）はＤフリップフロップ回路９２のＤ入
力に入力するピーク信号ＰＥのタイミング波形図、同図
（ｃ）は単位蓄積時間ｔ，毎に駆動口路９０から出力さ
れＤフリップフロップ回路９２のＣＬＫ人力となる読出
しクロックφＣのタイミング波形図である。同図（ｄ）
はＤフリップフロップ回路９２のＱ出力となるリセット
信号Ｒのタイミング波形を示している。

非破壊素子７１による撮像が開始されると、単位蓄積時
間ｔｓ毎に画像信号が読出される。非破壊素子７１に電
荷が蓄積されていき、時間Ｓ１でピーク信号ＰＨの出力
レベルがしきい値Ｖｒｅｆを越えると、Ｄ入力がＨにな
る。Ｄ入力がＨとなってから次のタイミングで出力され
る読出しクロックφＣによってＱ出力がＨとなり、非破
壊素子７１がリセットされる。そして、さらに次のタイ
ミング出力される読出しクロックφＣによってＱ出力が
Ｌになる。そして、時間Ｓ２で再びピーク信号ＰＥの出
力レベルがしきい値Ｖｒｅｆを越えると、同様にリセッ
ト動作が開始される。

このように本実施例によれば、プリ測光回路９４によっ
て画像の輝度を測定し、飽和モードのときには、ｔ５　
　＜ｔｖとなる（１１位蓄積時間ｔｓ　を設定して、ｉ
ｌｌ位蓄積時間ｔｓ　　毎に非破壊素子７１をリセット
して画像信号ＳＯを読出す。

また、こ非飽和モードのときには、輝度データに基づい
て読出しクロックφＣの出力タイミングとなる単位蓄積
時間を設定し、また一方で非破壊素子７１の電荷蓄積状
態を示すピーク信号ＰＨに対して飽和レベルよりも若干
低いレベルにしきい値Ｖｒｅｆを設定しておき、ピーク
信号ＰＥの出力レベルがしきい値を越えたならば、次の
タイミングで出力される読出しクロツクφＣによって非
破壊素子７１をリセットするようにした。したがって、
どのような輝度の被写体であっても、非破壊素子７１が
飽和するのを確実に防止でき、画像信号の劣化を防止で
き、高精度の合焦調節を行うことができる。

なお、上記第３実施例では、飽和モードにおいて、焦点
信号ｆＮ（Ｘ）に対してフィルタリング処理を施してい
ないが、マイクロプロセッサ９３でフィルタリング処理
する構或としても良い。

次に、本発明の第４実施例について説明する。

第２１図は第４実施例に係る自動合焦装置の構或を示す
図である。なお、第１実施例〜第３実施例と同一機能を
有する部分には同一符号を付し詳しい説明は省略する。

本実施例は、エリアセンサを用いて画像の任意領域に合
焦：Ａ節を行う例である。

同図に示す１００はエリアセンサであり、ＭＯＳ，ＳＩ
Ｔ，ＣＭＤ等のｘ−ｙアドレス方式の撮像素子からなる
。このエリアセンサ１００は駆動回路１０１から出力さ
れる駆動信号Ｄによって駆動され、所定領域の画像信号
が読出される。

ブリ測光回路９４は、エリアセンサ１００から読出され
た画像信号が入力され、この入力した画像信号から画像
の輝度を測定する。その輝度データはマイクロプロセッ
サ１０２へ出力される。マイクロプロセッサ１０２は、
入力する輝度データに基づいてエリアセンサ１００の所
定領域が飽和しないような蓄積時間を設定する機能と、
エリアセンサ１００の読出し領域を指定する機能と、前
記フィルタリング信号ｇ（ｘ）から合焦位置検出演算を
実行する機能とを有している。

第２２図はエリアセンサ１００の構或を示す図である。

このエリアセンサ１００は、複数のフォトセンサＦＳが
マトリクス状に配列されている。

各フォトセンサＦＳは、垂直アドレスデコーダ１０３に
それぞれ一端が接続されている複数の水平信号線Ｌ　Ｌ
−１〜Ｌｌ−Ｎに、各々垂直アドレスス？ッチ１０３Ｓ
を介して接続されている。また、水平アドレスデコーダ
１０４にそれぞれ一端が接続されている複数の垂直信号
線Ｌｌ＋−１〜Ｌｌｌ−Ｎに、各々水平アドレススイッ
チ１０４Ｓを介して接続されている。

このように構成されたエリアセンサ１００では、垂直ア
ドレスデコーダ１０３で所定の水平信号線Ｌ１−１〜Ｌ
ｌ−Ｎを選択し、水平アドレスデコーダ１０４で所定の
垂直信号線Ｌ　Ｌ＋−１〜Ｌｌ１■を選択して、各信号
線に接続されている水平アドレススイッチ１０３Ｓおよ
び垂直アドレススイッチ１０４Ｓを同時にオンさせるこ
とにより、選択された領域の複数のフォトセンサＦＳか
ら蓄積電荷が画像信号ＳＯとして読出される。そこで、
垂直アドレスデコーダ１０３，水平アドレスデコーダ１
０４に入力する駆動信号Ｄで読出し領域のアドレスを指
定することにより、画像の（ｆ−意領域の画像信号を読
出すことができる。

以下、本実施例の作用について第２３図を参照して説明
する。なお、第２２図に示すエリアセンサ１００の水平
方向をＸ軸（Ｘ−１．２・・・ｎ）とし、垂直方向をＹ
軸（Ｙ−１．２・・・ｎ）とする。

同図中斜線で示す部分を合ｊＪＡ調節する場合を例にし
て説明する。

先ず、斜線領域のプリ測光を行う。

マイクロプロセッサ１０２は、斜線領域（　ＣＸｓ　．
Ｙｓ　）　〜（Ｘｅ−Ｙｅ））のアドレス指定データを
駆動回路１０１に対して出力する。

駆動回路１０１は、垂直アドレスデコーダ１０３に対し
てアドレス（Ｙｓ−Ｙｅ）を指定した駆動信号Ｄを出力
し、水平アドレスデコーダ１０４に対してアドレス（　
Ｘ　ｓ　−　Ｘ　ｅ　）を指定した駆動信号Ｄを出力す
る。そして、例えば、所定時間１，に蓄積された電荷を
斜線領域の各フォトセンサＦＳから画像信号として順次
読出す。測光回路９４では、この読出された画像信号か
ら画像の輝度を測定し、その輝度データをマイクロプロ
セッサ１０２へ出力する。マイクロプロセッサ１０２で
は、輝度データに基いて単位蓄積時間ｔｓを設定する。

すなわち、フォトセンサＦＳに蓄積された電荷のピーク
値が飽和せず、かつ飽和値の７０％の値に設定されてい
るしきい値を越えている場合には、上記蓄積時間ｔＰを
単泣蓄積時間１ｓとする。

また、ピーク値が飽和する場合には、Ｍ　（：ｊ蓄積時
間を順次短くして輝度判定を繰り返し、ピーク値が飽和
しない蓄積時間ｔｐｐを検出し、この険出した蓄積時間
ｔｐｐを、単位蓄積時間ｔ５とする。

また、ピーク値がしきい値Ｖｒｅｆに達していない場合
には、電荷蓄積時間を順次延ばして輝度判定を繰り返し
、ピーク値がしきい値Ｖｒｅｆを越える蓄積時間ｔ　Ｆ
ＰＩ’を検出し、その検出された蓄積時間ｔ　ＰＰＰを
ｆｉｔ位蓄積時間ｔｓとする。

このようなプリ測光により、斜線領域の輝度に応じ、画
像信号の劣化を伴うことのないｊｌｊ位蓄積時間ｔｓが
設定できる。

次に、時間ｔｓ毎に斜線領域の画像信号ＳＯを読出す。

なお、斜線領域からの画像信号ＳＯの読出し順序は、以
下の方式に従う。

？軸方向順次読出しこの読出し方式は、Ｘ軸方向に順次読出す。先ず、Ｙｍ
Ｙｓ行（　（　Ｘ　ｓ　＊　Ｙ　ｓ　）　＋　　（　Ｘ
ｓ＋　ｌ　＋Ｙう）・・・，（Ｘｅ，Ｙｓ））を読出し
、続いてＹ　ｓ＋ｍ　Ｙ　５＋，行，ｙ２＋２行，−Ｙ
ｅ行まで読出す。

Ｙ軸方向順次読出しこの読出し方式は、Ｙ軸方向に順次読出す。

先ず、Ｘ−Ｘｓ列（　（Ｘｓ，Ｙｓ），（Ｘｓ，Ｙｓ＋
＋　）．−．　　（Ｘｓ，Ｙｅ））を読出し、続いてＸ
−ＸＳ■列，Ｘ，１２列・・−，Ｘｅ列まで読出す。

斜め方向順次読出しこの読出し方式は、斜め方向に順次読出す。先ず、（Ｘ
ｓ，Ｙｓ）を読出し、以下−、Ｙ−−Ｘ＋　（Ｙｉ＋Ｘ
ｓ）なお、ｉ　−　Ｓ　＋　１　，　　Ｓ　＋　２　−　　
Ｘ　ｓ≦Ｘ≦Ｘｅ，Ｙ　Ｓ　＋　ｌ≦Ｙ≦Ｙｅを満たす
画素（Ｘ，Ｙ）の電荷を順次読出す。

以上の３つの読出し方式は、被写体によって適宜選択す
る。例えば、横縞の被写体の場合は、Ｙ軸方向順次読出
し方式を使い、縦縞の被写体の場合はＸ軸方向順次読出
し方式を使う。この読出し方式は、ブリ測光時に選択す
る。

このようにして、電荷蓄積時間ｔｓと読出し順序が決め
られる。

次に、エリアセンサ１００に対する読出しクロックと電
荷蓄積時間の関係について、第２４図を参照して説明す
る。

同図には、読出しクロックとその際に読出される画素（
フォトセンサＦＳ）が示されている。１〜Ｎ　（Ｎ−ｍ
Ｘｎ）は画素の位置に対応しており、１′〜Ｎ′は、次
回の読出し位置を示している。

ここで、読出しクロックの時間間隔をｔｃとすれば、全
画素を読出すのに要する時間ｔＮは、ｔＮ−Ｎ−ｔｃと
なる。

ここで、単位蓄積時間ｔｓがｔＮより大の場合（第２４
図（ａ））は問題なく読出せるが、ｔｓ＜ｔ．となる場
合は、対処できない。

そこで、連続する２クロック（または適当な間隔のクロ
ック）で同じ画素を読出す。この様にすれば、１５＜１
Ｎ　（なお、ｔＮは同図（ａ）の２倍）となる場合であ
っても、読出し可能となり、ｔ，の最小時間は、クロッ
ク時間間隔ｔｃとなる（同図（ｂ）（ｃ））。また、さ
らに短い時間で読出すためには、水平アドレスデコーダ
，垂直アドレスデコーダを複数設けて、交互に読出しを
行うようにする。さらに、多線読出しを利用して、読出
し速度を早くすると共に、近接画素を加算してＳＮの向
上を図るようにしてもよい。なお、全画素の読出しは逐
次読出しのため各画素の積分時間が異なる（積分時間は
ｔｓで同一）が、焦点信号が光軸方向に平均化される事
になるだけであり、特に不具合は生じない。

以上のようにして読出された画像信号は、一次元の信号
としてＢＰＦ３７に人力され、以下第１実施例と同様に
して処理され、合焦調節が行われる。

このように本実施例によれば、エリアセンサ１００を用
いて形成画像を撮像するので、画像の任意領域に高速か
つ高精度な合焦調節を行うことができる。

なお、上記第４実施例では、画像信号の読出し方式の選
択をプリ測光回路９４で行う例を示したが、被写体の種
類を判別する専用回路を設ける構成とすることもできる
。

また、Ｘ軸順次方向読出し方式の場合は、行ごとに、ま
た、Ｙ軸順次読出し方式の場合は、列ごとに画像信号を
加算する構成にすれば、さらに信号のＳＮが向上する。

なお、この様な加算を行う構成としては、例えば第２１
図に示すＢＰＦ３７〜Ａ／Ｄ変換器３９の経路を、第２
５図に示すようにＡ／Ｄ変換器１１０，加算器１１１，
ＢＰＦ１１２，検波器１１３を直列に接続したものが考
えられる。

また、上記第４実施例では、ＢＰＦ３７は一次元信号（
画像信号）に対するフィルタ回路であったが、バッファ
内臓のマスク処理等による２次元フィルタ回路であって
もよい。

次に、本発明の筆５丈施例について説明する。

第２６図は本丈施例の構或を示す図である。なお、第１
〜第４実施例と同一部分には同一符号を？している。本
実施例は、第３実施例で説明したエリアセンサとしてＣ
ＣＤ２次元撮像素子を用いた例である。

同図に示す１２０はＣＣＤ２次元撮像素子であり、駆動
回路１２１から転送ゲート駆動バルスφ１，垂直クロツ
クバルスφ、，水平クロックバルスφ■，出力ゲート駆
動バルスφＯＩ＋　　φｏ２が入力される。マイクロプ
ロセッサ１２２は、第４実施例で説明したマイクロプロ
セッサと同様の機能を有しており、さらに駆動回路１２
１から出力されるパルスを設定する機能を肴している。

第２７図はＣＣＤ２次元撮像素子１２０の構成を示す図
である。このＣＣＤ２次元撮像素子１２０は、ｍＸｎ個
の画素数を有しており、各画素単位となるフオトセンサ
１３１がマトリクス状に配列されている。Ｙ軸方向に配
列された複数のフォトセンサ１３１−０１〜１３１−Ｏ
ｎ，・・・１３１−ｍ１〜１３１−ｍｎに沿って転送ゲ
ート１３２−１〜１３２−ｎが設けられている。この転
送ゲート１３２の各々に転送ゲート用駆動パルスφ７が
人力される。各転送ゲート１３２−１〜１３２−ｎに沿
って垂直シフトレジスタ１３３−１〜１３３−ｍが設け
られている。この垂直シフトレジスタ１３３の各々に垂
直クロックバルスφ９が人力される。各転送ゲート１３
２および各垂直シフトレジスタ１３３の一端は、水平シ
フトレジスタ１３４に接続されている。水ｉｌＺシフト
レジスタ１３４には水平クロックバルスφ１Ｉが入力さ
れる。水平シフトレジスタ１３４に転送される信号電荷
は、水平シフトレジスタ１３４に沿って形成された出力
ゲート１３５および水平シフトレジスタ１３４の一端に
設けられた出力ゲート１３６を介して取り出される。な
お、１３７，１３８．１３９は出力ドレインである。出
力ドレン１３９より取り出される信号電荷は出力アンプ
１４０を介して画像信号ＳＯとして出力される。

また、出力ゲート１３５，１３６には、出力ゲート用駆
動バルスφ。１，φ。２がそれぞれ入力される。

以下、本実施例の作用として、第２７図に斜線で示す領
域のフォトセンサ（Ｘ−Ｘ．〜Ｘ２，Ｙ−Ｙ，〜Ｙ２の
各領域）に対して合焦調節する場合を例にして説明する
。

電荷蓄積が終了すると、フオトセンサ１３１−０１　〜１３１−ｍｎの電荷は転送ゲート１３
２−１〜１３２−ｍを介して垂直シフトレジスタ１３３
−１〜１３３−ｍへ転送される。そして、垂直シフトレ
ジスタ１３３によって水平シフトレジスタ１３４へ高速
転送される。水平シフトレジスタ１３４に転送された信
号電荷は、出力ゲ−４１３５を介して出力ドレイン１３
７へ排出される。

このような読出しを、Ｙ−ｎ〜Ｙ２や，行の全画素の信
号電荷に対して行う。なお、垂直シフトレジスタ１３３
の高速転送は、読出される信号′２ｌ！繭を損なわない
速度とする。そして、Ｙ−Ｙ２行の信号電荷が水平シフ
トレジスタ１３４に転送されてきたならば、この高速転
送動作を停止して、通常の信号読出し動作に入る。ただ
し、Ｘ−Ｘ，〜Ｘ２以外の信号電荷は、出力ゲート１３
６を介して出力ドレン１３８へ排出する。

このようにして矩形領域画素のｆ≧号電荷の読出しが終
了したら、再び高速転送動作に移り、Ｙ−Ｙ．−１〜１
行の画素からの信号電荷を出力ドレイン１３７へ排出す
る。

以上の動作によって、第２７図に示す矩形領域の画像信
号が高速に読出される。また、以上の読出し動作による
電荷蓄積時間は、電荷を垂直シフトレジスタ１３３へ転
送するまでの時間であり、この時間が前記単位蓄積時間
ｔ，となる。こ単位蓄積時間ｔｓは、ブリ測定光回路９
４によって測定された輝度データに基づいて、第４実施
例と同様にして設定される。そして、この単α蓄積時間
ｔｓ毎に矩形領域の信号′ｒＩｓ曲が読出されて、ＢＰ
Ｆ３７へ人力する。以後は、第１実施例と間様にして、
焦点信号ｇ（ｘ），フィルタリング信号ｆ　ｓ　（ｘ）
が計算され、合焦調節が行われる。

このように本実施例によれば、ＣＯＤ２次元撮像素子１
２０を用いた事により、画像の任意領域に、高速かつ高
精度に合焦調節できる。

なお、ＣＣＤ２次元撮像素子１２０から読出した画像信
号を列ごとまたは行ごとに加算してやれば、ＳＮが改善
され、さらに高精度の合焦調節ができる。

次に、本発明の第６実施例として補開演算方法を改良し
た自動合焦装置について説明する。

第２実施例で説明したように、焦点信号の最大値と、そ
の前後の焦点ｌ３号値を合わせた３点を用い、前記（ｎ
）式，（■）式から合焦位置を求めることができる。こ
の（ＩＩ）式，（■）式におけるΔＸは、３点の間隔で
あり、以後補間間隔と呼ぶ。そして、このΔＸは合焦精
度に直接影響を与えるため、最適なΔＸを選ぶ必要があ
る。

また、上記３点を用いた補開演算自信も課差を含んでい
ることから、この誤差を補正する必要がある。

そこで、本実施例では最適な補間間隔を検出し、補間演
算の誤差を補正している。

先ず、最適な補間間隔の検出について説明する。

補間演算の誤差原因は、演算自信の持つ誤差と、画像信
号のノイズによる誤差とがある。演算自信の持つ誤差は
、補間間隔ΔＸと上記３点の検出位置（以後、補間位置
と呼ぶ）により決まった値となる。例えば、焦点信号を
第２８図に示すようなガウス曲線とすれば（なお、至近
をｘ−０，無限遠をｘ−９０とする）、補間間隔と補間
位置とによる，？％差は第２９図に示すようになる。各
図に於で、縦軸は誤差量を示し、横軸は補間位置を示し
ている。なお、各図に示すＬは、第３０図（ａ）に示す
様に３点のうち右側の２点が同じ誤差の場合を示してい
る。また、各図におけるＭは、第３０図（ｂ）に示す様
に、３点のうちの両側の点の誤差が同じ場合、各図にお
けるＲは、第３０図（Ｃ）に示す様に、３点のうちの左
側の２点が同じ誤差の場合をそれぞれ示している。

第２９図より、Δｘ−１４のときに、補間演算自信によ
る誤差はほぼ０となり、この値が最適値となる。

また、画像信号のノイズによる誤差は、焦点信号のノイ
ズとして表れ、焦点信号に複数の極大点が生じる。その
為、補開演算がノイズの影響を受けなくするためには、
ΔＸをある値よりも大きくする必要がある。

ところで、第１実施例でも説明したように、焦点信号に
フィルタリング処理を施すことにより、焦点信号のノイ
ズを抑えることができ、ΔＸの最低値の条件を緩和させ
ることができる。つまり、フィルタリング処理の際の重
みが大きいほど捕間間隔ΔＸは小さくでき、逆に重みが
小さいはどΔＸを大きくする必要がある。したがって、
フィルタリング処理の重みおよび画像信号のノイズから
決まるΔＸの最低値と、補開演算自信の持つ誤差を最小
にするΔＸの最適値を見比べる事により、真のΔＸの最
適値が決まる。さらに、補開演算自信の持つ誤差は、焦
点信号の形状に影響されるので、ＢＰＦの帯域１撮影光
学系のＭＴＦ，焦点距離，Ｆナンバー等により決まる。

以上の条件による最適値検出のためのフローを第３１図
に示す。同図に示すように、フィルタリング処理の重み
と、ＢＰＦ通過後の画像信号の輝度データとから焦点信
号のノイズを推定する。また、ＢＰＦの帯域と、焦点距
離と、Ｆナンバーと、撮影光学系のＭＴＦとから焦点信
号の形状を求める。そして、上記推定した信号ノイズと
、焦点信号の形状とからΔＸの最適値を決定する。

次に、袖開演算に生じる誤差の補正について説明する。

第２９図に示したように、捕間間隔とΔＸと袖間位置に
より計算された合ル位置には、固定の誤差が加算されて
いる。一方、補間演算に用いる３点の値から逆に補間位
置を計算することができるので、加算された誤差量を知
ることができる。したがって、この誤差量を上記補間演
算で求めた合焦位置から減じることにより、正しい合焦
位置を得ることができる。

例えば、Δｘ−２０の場合について説明する。

Δｘ−２０の場合の補開演算による誤差量は、第２９図
に示す通りであり、この部分を第３２図（ａ）に佐き出
して示す。ここで、第３２図（ｂ）に示すように、得ら
れる焦点信号がｇ（ｘｉ）．ｇ（ｘ２），ｇ（ｘ３）で
あり、これよれ演算された合焦位？がＸであったとする
。なお、Ｘｔ＋４０−Ｘｉ＋２０−Ｘ２、ｇ　（ｘｉ）
＜ｇ（ｘ２）　　、ｇ（ｘ２）　　＞ｇ（ｘ３）である
。ｇ　（ｘｉ）．　ｇ（ｘ３）のそれぞれの値をｇ（Ｘ
２）で除算して、ｇ　＋　−　ｇ　（ｘｉ）／ｇ（ｘ２）　．　　ｇ　３
　一ｇ（ｘ３）　／ｇ（ｘ２）・・・（ｌＯ）として、ｇ＋＋ｇ３を求める・Ｚｏ擲ｇ＋　　ｇｖ　　　　　　　　　　　・・・（１
ｌ）とすれば、この２。が第３２図（ａ）に示すＺ軸の
値となるから、誤差がｅ（ｚ．）であることがわかる。

そして、真の合焦位置Ｘ■は、ｘＴ−Ｘ−　ｅ　（ｚｏ　）　　　　　　　　　・（１
２）として求めることができる。

以上のようにして補開演算自信による誤差が捕正される
。

第３３図に上記捕問演算法を適用した自動ａ魚装置の構
成を示す。

同図に示す１５１は撮像素子であり、駆動回路１５２に
よって読出しが行われる。また、ＲＯＭ１５３にはΔＸ
の値がテーブル化されて記憶されていて、撮影光学系３
１から送られてくる焦点距＠ｆ，ＦナンバーＦ１プリ測
光回路９４から送られてくる輝度データＥ，ＢＰＦ３７
の・：；シ域ｂ１　フィルタリング回路４５のフィルタ
リングの重みＷに基づいて、最適なΔＸが検索され、読
出される。ＲＯＭ１５４は、補開演算自身の誤差量ｅ（
Ｚｒ＋）がテーブル化されて記憶されていて、ＲＯＭ１
５３から送られてくる補間間隔ΔＸとマイクロプロセッ
サ１５０から送られてくる補間位置Ｚから、対応する誤
差量ｅ（ｚｏ）を検索し、マイクロプロセッサ１５０へ
出力する。

このように構成された自動合焦装置は、合焦調節が開始
されると、先ずプリ測光が行われて、撮像素子１５１の
蓄積時間が設定される。また、ブリ測光回路９４で測定
された被写体の輝度データがＲＯＭ１５３へ出力される
。また、同時に撮影光学系３１の焦点距＠ｆ，Ｆナンバ
ーＦ，ＢＰＦ３７の帯域ｂ．フィルタリング重みＷがＲ
ＯＭ１５３へ入力される。ＲＯＭ１５３は、これらのデ
ータから最適な補間間隔ΔＸをマイクロプロセッサ１５
０へ出力する。

そして、焦点信号の検出が開始され、フィルタリング信
号ｇ　（ｘ）が、Ｘ一ΔＸの間隔で＝１算される。この
様にして得られた、フィルタリング信号ｇ　（ｘ）の最
大値近傍の３点の値ｇ（ｘｉ）　，　ｇ（Ｘ２）　．ｇ
（ｘ３）を用いて、（ＩＩ）式，（■）式に基づく捕開
演算がマイクロプロセッサ１５０で実行され、合焦位１
ｘが計算される。次に、（ｌＯ）式，　（１１）式に基
づいて、正しい合焦位置ＸＴが計算され、この合焦畝置
Ｘ７へ撮影光学系３１を移動させることにより、合焦調
節がなされる。

この様に本実施例によれば、補開演算に於いて、最適な
補間間隔ΔＸを用いると共に、補開演算自信が持つ誤差
を補正するので、極めて精度の高い合焦調節を行うこと
ができる。

また、最適な補間間隔ΔＸおよび補間演算自身の誤差を
テーブル化してそれぞれＲＯＭ１５３，ＲＯＭＩ　５４
に記憶しておき、撮像状態に基づいてその記憶データを
検出するようにしているので、極めて高速に合焦調節で
きる。

なお、本実施例では、ＢＰＦ３７の帯域は固定であった
が、帯域を切換え可能にして、補間間隔ΔＸを一定にす
る構成にしても、同様の作用効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、画像信号の周波数成分の出力振幅値を
加算して焦点信号を生成し、さらにこの焦点信号をフィ
ルタリング処理しているので、焦点信号のＳ／Ｎ比を改
善できると共に、焦八信号の極大点を抑制できる。した
がって、高速度でかつ高精度な合焦調節を行なうことか
できる。

また、画像補正手段を備え、撮像素子より読出された画
像信号を蓄積ｎｚｊ間に応じた値にｈ［ｉ　ｉＦ．する
ようにしたので、露光過多による焦点信号のＳ／Ｎ比の
劣化を白゛効に防止できる。

撮像素子上に形成される画１象の輝度に基づいて読出し
時間間隔を設定するようにしたので、撮像素子が飽和す
るのを確実に防止でき、高精度な合焦調節を行うことが
できる。

また、Ｘ−Ｙアドレス方式の撮像素子を用いたことから
、画像の任意の領域に対する合焦調節を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の目動合焦装置の構或図、第２図は
ラインセンサの構或図、第３図は撮像素子における電荷
の蓄積時間と飽和ユとの関係を示す図、第４図（ａ）は
ｒｅｃ　ｔ関数を示す図、第４図（ｂ）はスプライン関
数を示す図、第５図（ａ）はｒｅｃｔ関数のスペクトル
を示す図、第５図（ｂ）はスプライン関数のスペクトル
を示す図、第６図（ａ）〜（ｃ）はフィルタリング回路
の構戊を示す図、ｍ７図は焦点信号とフィルタリング信
号を示す図、第８図（ａ）（ｂ）は合焦位置検出方広を
説明するための図、第９図は読出し峙間と焦点信号検出
時間とに対応した焦点信号およびフィルタリング信号を
示す図、第１０図はバンドバスフィルターの周波数特性
に対応した検出能力を説明するための図、第１１図（ａ
）（ｂ）は第１図に示す自動合焦装置の変形部分の構成
を示す図、第１２図は第２実施例に係る自動含塩装置の
構或図、第１３図は非破壊読出し可能な撮像素子の構成
図、第１４図〜第１６図は焦点信号の差演算を説明する
ための図、第１７図は合焦位置を検出するときの補開演
算を説明するための図、第１８図は所定のタイミングで
読出しの行われる焦点信号を示す図、第１９図は第３尖
施例の購戊図、第２０図はリセット動作を説明するため
のタイミング波形図、第２１図は第４丈施例の構或図、
第２２図はエリアセンサの具体的な構成図、第２３図は
エリアセンサからの荒出し領域を示す図、第２４図は読
出しクロックと画素との関係を示す図、第２５図は第２
１図に示す装置の部分的な変形例を示す図、第２６図は
第５実施例の構或図、第２７図はＣＯＤ２次元撮像素子
の構成図、第２８図は焦点信号の波形図、第２９図は誤
差量と補間位置との関係を示す図、第３０図は各１＋ｌ
ｉ間位置での３点の値を示す図、第３１図は？＋Ｉｌｉ
間演算置ける最適位置検出のためのフロー図、第３２図
は誤差量の捕正原丹を説明するための図、第３３図は第
６丈施例の構成図、第３４図は山登り方式を適用した自
動合焦装置の構成図、第３５図は画像信号の出力振幅と
合焦位置との関係を示す図、第３６図は位相相関方式を
適用した自動合焦装置の構成図、第３７図は焦点信号に
現れる極大点を示す図である。３１・・・撮影光学系、３２・・・ラインセンサ、３４
，７２・・・駆動同路、３５・・・カウンタ、３７・・
・バイパスフィルタ、３８・・・検波器、４１・・・除
算器、４２・・・積分回路、４５・・・フィルタリング
回路、４６，７３・・・マイクロプロセッサ、４８・・
・モータ駆動回路、４９・・・パルスモー夕、７１・・
・非破壊読出し可能な撮像素子、９４・・・測光回路、
１００，１２０・・・エリアセンサ。出廟人代理人　弁理士　坪井　　淳ｒｅｃ十関数第４図ｒｅｃ十関数のスペクトルａ　　ａスプライン関数のスペクトルａ・マｆ冫付５図緘明ｌＩＩＩＩ＋８ｐ第１３図第１４図第１７図第２１図（ａ）第３１図第３２図（ｂ）２第３７図手続補正書平成２年十月（１日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮影光学系により形成される画像を撮像する撮像
素子と、この撮像素子と前記撮影光学系との相対位置を
光軸方向に変化させる駆動手段と、この駆動手段により
前記相対位置を変化させながら所定時間間隔で撮像を行
ない前記撮像素子に蓄積された電荷を画像信号として読
出す手段と、この読出し手段で読出された画像信号から
所定帯域の周波数成分を取出すための周波数抽出手段と
、この周波数抽出手段で取出された周波数成分の出力振
幅を検出し、その検出された出力振幅を加算して焦点信
号を生成する焦点信号生成手段と、この焦点信号生成手
段から出力される焦点信号に含まれる高周波成分をカッ
トする如きフィルタリング処理を行なうフィルタリング
手段と、このフィルタリング手段から出力される焦点信
号の複数の値を用いて合焦状態および合焦位置検出演算
を行ない、この演算結果に基づく制御信号を前記駆動手
段へ出力する制御手段とを具備したことを特徴とする自
動合焦装置。
（２）撮影光学系により形成される画像を撮像する非破
壊読出し可能な撮像素子と、この撮像素子と前記撮影光
学系との相対位置を光軸方向に変化させる駆動手段と、
この駆動手段により前記相対位置を変化させながら所定
時間間隔で撮像を行ない前記撮像素子に蓄積された電荷
を画像信号として非破壊的に読出す手段と、この読出し
手段で読出された画像信号から所定帯域の周波数成分を
取出すための周波数抽出手段と、この周波数抽出手段で
取出された周波数成分の出力振幅を検出し、その検出さ
れた出力振幅の値を加算して焦点信号を生成する焦点信
号生成手段と、この焦点信号生成手段から出力される焦
点信号の差演算を行なうと共に、この差演算により得ら
れた焦点信号の複数の値を用いた合焦状態および合焦位
置検出演算を行ない、この演算結果に基づく制御信号を
前記駆動手段へ出力する制御手段とを具備したことを特
徴とする自動合焦装置。
（３）前記撮像素子に蓄積される電荷が飽和したときに
電荷の蓄積を停止し、このとき読出した画像信号を飽和
に達するまでの時間に基づいて所定の蓄積時間に応じた
値に補正する画像信号補正手段を具備したことを特徴と
する請求項１または２に記載の自動合焦装置。
（４）フィルタリング処理された焦点信号の最大値を挟
み、かつ、Ｘ軸方向に距離ｌ離れた２組の点（Ｖａ、Ｖ
ｃ）、（Ｖｂ、Ｖｄ）を前記焦点信号上に設定し、線分
ＶａＶｃと線分ＶｂＶｄとを横切り、かつ、Ｘ軸に平行
な直線ｍを求め、この直線ｍと線分ＶａＶｃとの接点を
Ｃ１とし、直線ｍと線分ＶｂＶｄとの接点をＣ２とし、
接点Ｃ１、点Ｖａ間のＸ軸方向の距離Ｌ２と、接点Ｃ２
、点Ｖｂ間のＸ軸方向の距離Ｌ１とが等しくなるように
直線ｍのＹ軸方向の位置を設定し、このように設定され
た直線ｍ上の線分Ｃ１Ｃ２の中点Ｍを求めることにより
合焦位置を検出することを特徴とする合焦位置検出方法
。
（５）撮影光学系により形成される画像を撮像する非破
壊読出し可能な撮像素子と、この撮像素子と前記撮影光
学系との相対位置を光軸方向に変化させる駆動手段と、
前記撮像素子に蓄積された電荷を画像信号として読出す
手段と、この読出し手段により読出された画像信号から
前記画像の輝度を判定し、その輝度に応じて前記読出し
手段における読出し時間間隔を設定する測光手段と、こ
の手段で設定された読出し時間間隔で前記撮像素子から
読出される画像信号から所定帯域の周波数成分を抽出す
る周波数抽出手段と、この周波数抽出手段で抽出された
周波数成分の出力振幅を検出し、その検出された振幅の
値を加算して焦点信号を生成する焦点信号生成手段と、
この焦点信号生成手段で生成される焦点信号の複数の値
を用いて、合焦位置検出演算を行い、その算出結果に基
づく制御信号を前記駆動手段へ出力する制御手段とを具
備したことを特徴とする自動合焦装置。
（６）前記測光手段による判定の結果、画像の輝度が高
い時は、前記撮像素子は画像信号が読出される毎にリセ
ットされ、前記制御手段は前記焦点信号生成手段から出
力される焦点信号を用いた合焦位置検出演算を行い、前
記測光手段による判定の結果、画像の輝度が低い時は、
前記撮像素子は出力する画像信号のピーク値が飽和値よ
りも小さな値に設定されているしきい値を越えた時にリ
セットされ、前記制御手段は前記焦点信号生成手段から
出力される焦点信号の差演算により得られる焦点信号を
用いた合焦位置検出演算を行うことを特徴とする請求項
５記載の自動合焦装置。
（７）撮影光学系により形成される画像を撮像するＸ−
Ｙアドレス方式の撮像素子と、この撮像素子と前記撮影
光学系との相対位置を光軸方向に変化させる駆動手段と
、この駆動手段により前記相対位置を変化させながら所
定時間間隔で撮像を行ない前記撮像素子に蓄積された任
意位置の電荷を画像信号として読出す手段と、前記任意
位置の輝度を判定し画像信号の読出し時間間隔を設定す
る測光手段と、前記読出し手段で読出された画像信号か
ら所定帯域の周波数成分を取出すための周波数抽出手段
と、この周波数抽出手段で取出された周波数成分の出力
振幅を検出し、その検出された出力振幅を加算して焦点
信号を生成する焦点信号生成手段と、この焦点信号生成
手段から出力される焦点信号に含まれる高周波成分をカ
ットする如きフィルタリング処理を行なうフィルタリン
グ手段と、このフィルタリング手段から出力される焦点
信号の複数の値を用いて合焦状態および合焦位置検出演
算を行ない、この演算結果に基づく制御信号を前記駆動
手段へ出力する制御手段とを具備したことを特徴とする
自動合焦装置。
（８）前記Ｘ−Ｙアドレス方式の撮像素子は、ＣＣＤ二
次元撮像素子であることを特徴とする請求項７記載の自
動合焦装置。