JPH0672973B2

JPH0672973B2 - オ−トフオ−カス方法

Info

Publication number: JPH0672973B2
Application number: JP58118922A
Authority: JP
Inventors: 好美大野; 育也鶴川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: DE3424134A1; DE3424134C2; US4561747A; JPS6011809A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、オートフォーカス方法に関する。

（従来技術）被写体からの光を、合焦すべきレンズを通して１対の固
体イメージセンサーに導き、各固体イメージセンサーの
出力相互の相関関係に応じて、レンズを光軸方向へ変位
させてオートフォーカスを行なうオートフォーカス方法
が知られている。例えば、ハネウエル社のTCL方式は、
代表的な例である。

ところで、従来知られている、この種のオートフォーカ
ス方法では、１対の固体イメージセンサーの、個々の出
力が互いに同一の関数形を与えるということが前提とな
っているため、ノイズに影響されやすい。又、各固体イ
メージセンサーのフォトエレメントの出力特性にバラツ
キがあると、本来、同一関数形状となるべき出力が上記
出力特性のバラツキで歪められて、異ったものとなる。
そのため、１対の固体イメージセンサーの個々には、上
記フォトエレメントの出力特性にバラツキのないものを
用いる必要があり、そのような固体イメージセンサー作
製の歩留りが低いため、固体イメージセンサーのコスト
の低減化が困難であり、オートフォーカス機構のコスト
が高くなるという問題がある。

又、従来の、この種のオートフォーカス方法では、各固
体イメージセンサーの出力Ａ（ｎ）,B（ｎ），（ｎ＝１
〜N,Nは固体イメージセンサーのフォトエレメント数）
に対し、α，β,kを設定値としてなる評価関数により、各固体イメージセンサーの出力相
互の相関関係を評価しているが、評価関数の形からし
て、被写体のコントラストの影像を受ける。そのため、
コントラストが低いと合焦精度が悪くなったり、合焦状
態の実現に時間がかかったりする。

（目的）そこで、本発明は、上記の如き問題を有効に解決しう
る、新規なオートフォーカス方法の提供を目的とする。

（構成）以下、本発明を説明する。

本発明のオートフォーカス方法は、以下の各工程を有す
る。すなわち、１対の固体イメージセンサーの個々を走
査させる走査工程、A/D変換工程、フーリエ変換工程、
コンボリュージョン演算工程、コンボリュージョン演算
の結果から、レンズの変量を決定するピーク検出演算工
程、レンズを変位させる変位工程である。

１対の固体イメージセンサーの個々には、合焦すべきレ
ンズを通った光が導かれている。走査工程では、この光
を、各固体イメージセンサーが走査し、上記光の強度分
布に応じた時系列の出力が得られる。A/D変換工程で
は、この出力がディジタル値に変換される。

このディジタル値は、フーリエ変換工程ではフーリエ変
換され、その結果に対し、コンボリュージョン演算工程
で、所定の演算を施される。そして、このコンボリュー
ジョン演算工程において算出される結果にもとづいて、
レンズ変位量がピーク検出演算工程で決定され、かく決
定された変位量にもとづくレンズ変位が、変位工程にお
いて実行される。

さて、本発明の原理を説明する。

２つの関数ｐ（ｘ）,q（ｘ）があるとき、これら両者の
近似状態を標価する方法として（ξ）＝∫｛ｐ（ｘ）−ｑ（ｘ−ξ）｝²dx （１）なる関数を用いる方法があるが、本発明は原理的に、こ
の方法を利用する。

この（１）式は、展開すると、（ξ）＝∫｛ｐ（ｘ）｝²dx＋∫｛ｑ（ｘ −ξ）｝²dx−２∫ｐ（ｘ）ｑ（ｘ −ξ）dx （２）と変形される。

これをさらにと変形する。

この（３）式の右辺の因子を考えて見る。

この（４）式において、ξ＝0,p（ｘ）＝ｑ（ｘ）とし
てみると（４）式は０となる。この状態は、２つの同一
の関数が互いに重なり合った状態を示している。

そこで、ｐ（ｘ）,q（ｘ）を、１対の固体イメージセン
サーの出力により得られる関数形と考えてみる。各固体
イメージセンサーに導かれる光は同一の被写体から出
て、合焦すべきレンズを通っているのであるから、フォ
トエレメントの出力特性のバラツキを考えても、ｐ
（ｘ）とｑ（ｘ）とは、互いに近似した形状となるはず
である。

そこで、この点を考慮すれば、（４）式の第２項の値の最大値が１に近ければ近い程、レンズは、合焦状
態に近いはずであり、従って（５）式の最大値を与える
ξの値によって、レンズの変位量を決定しうる。

又、先にのべたように、ｐ（ｘ）とｑ（ｘ）とは、本来
互いに近似した関数であるから、ｐ（ｘ）が周期関数な
らｑ（ｘ−ξ）も、それと同一周期を有する周期関数と
なるから、（５）式の分子と分母は、共通の周期因子を
有するものとなる。従って、ｐ（ｘ）、ｑ（ｘ−ξ）に
周期性があっても、（５）式の値は周期性に関係しな
い。

ところで（５）式の分子の形を見ると、周知の重ね合せ
の定理に従い、上記分子のフーリエ変換は、ｐ（ｘ）,q
（−ｘ）のフーリエ変換の積である。従って、（５）式
の計算上、予め、ｐ（ｘ）,q（ｘ）のフーリエ変換を行
って、その結果で計算を行い、その後、逆フーリエ変換
するのが計算上便宜的である。

以下、図面を参照しながら、説明する。

第１図は、本発明を実施するための機構をブロック図と
して示している。

１対の固体イメージセンサーA,Bには、同一の被写体か
ら出て、合焦すべきレンズを通った光Ｌが照射される。
各固体イメージセンサーA,Bは、Ｎケのフォトエレメン
トを有する。

さて、走査工程により、固体イメージセンサーは、それ
ぞれの受光域に照射された光強度を、一連の信号、すな
わち、出力Ａ（１）,A（２），………,A（ｎ），……
…,A（Ｎ）,B（１）,B（２），………,B（ｎ），………
Ｂ（Ｎ）に変換する。これら出力Ａ（ｎ）,B（ｎ）（ｎ
＝１〜Ｎ）は、A/D変換器に印加され、ディジタル値にA/D変換される。すなわち、A/D変換工程である。

A/D変換器の出力は、フーリエ変換演算部へ印加され、同演算部でフーリ
エ変換工程が実行される。すなわち、は、同演算部において、とフーリエ変換される。ただし、ｕとしては、0,1,2,…
……,Mがとられる。ここでＭは以下の整数であり、これはカメラが対象とする被写体の
空間周波数成分比とオートフォーカスの応答スピードか
ら適宜に定められる設定数である。

フーリエ変換演算部からの出力F₁（ｕ）,F₂（ｕ）,G
₁（ｕ）,G₂（ｕ）（ｕ＝０、１、２、………Ｍ）はつづ
いて、コンボリュージョン演算部に印加されて、同演算
部で、コンボリュージョン演算工程が行なわれる。

すなわち、コンボリュージョン演算部では、上記F
₁（ｕ）,F₂（ｕ）,G₁（ｕ）,G₂（ｕ）から、を算出し、さらに、これらを用いて、なる演算を実行する。このｆ＊ｇは、先に説明した
（５）式に対応する。

演算結果のｆ＊ｇは、変数ｔの一定間隔ごとに、時系列
に出力される。

すなわち、クロックＴと、定数χ，正整数Ｉ＝1,2,3,…
……,I………,In（Inは設定値）を用いて、 ti＝χTI（Ｉ＝１〜I_N ｉ＝１〜I_N）とすると、ｆ＊ｇ
（ti）＝Ｌ（Ｉ）が、Ｉ＝1,2,……の順で、系時的に出
力され、ピーク検出演算部へ印加される。

ピーク検出演算部では、次のようにして、ピーク検出演
算工程が行なわれる。

すなわち、第２図に示すようなプロセスで、次々に印加
されるＬ（１）,L（２）,L（３），………Ｌ（Ｉ），…
……Ｌ（In）を順次比較して、そのうちの最大のものＬ
（MAX）を検知し、このＬ（MAX）を与えるＩをＩ（MA
X）とし、このＩ（MAX）を、予め設定された設置値C₁,C
₂と比較し、Ｉ（MAX）＞C₁であるか、あるいはＩ（MAX）＜C₂であるか、もしくは、 C₁＞Ｉ（MAX）＞C₂であるかを判定する。Ｉ（MAX）＞C₁
のときは、前ピン状態、Ｉ（MAX）＜C₂であるときは、
前ピン状態を示すようにC₁,C₂を設定しておくのであ
る。

Ｉ（MAX）＞C₁または、Ｉ（MAX）＜C₂であるときは、レ
ンズの変位が必要であり、そのレンズ変位量はＩ（MA
X）に応じて定まるので、この値を、デコーダーＸ、Ｙ
に印加し、一方においてレンズを変位させ、他方におい
て、表示部に、前ピン状態、後ピン状態を表示し、上記
プロセスを、走査工程から再度繰返す。

又、C₁＜Ｉ（MAX）＜C₂のときは、合焦状態であるの
で、レンズの変位は必要ないから、この場合は、デコー
ダーＹを介して、合焦の表示を行なう。

（効果）以上、本発明によれば、新規なオートフォーカス方法を
提供できる。

この方法では、（５）式の如き評価関数を用いるため、
被写体のコントラストに差異があっても、コントラスト
に何ら係りなく適正なオートフォーカスを実現できる。

又、ノイズ等は、固体イメージセンサーの出力をフーリ
エ変換する際にならされてしまうため、本発明のオート
フォーカス方法はノイズには殆ど影響されることがな
い。

又、評価関数において、各固体イメージセンサーの出力
の関数形の同一を前提としないので、出力特性にバラツ
キのある固体イメージセンサーも使用可能となり、オー
トフォーカス機構の低コスト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するオートフォーカス機構をブ
ロック図として示す図、第２図は、本発明のオートフォ
ーカス方法を示すフロー図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光を、合焦すべきレンズを通
して１対の固体イメージセンサーに導き、各固体イメー
ジセンサーの出力相互の相関関係に応じて、上記レンズ
を光軸方向へ変位させてオートフォーカスを行う方法で
あって、１対の固体イメージセンサーの個々を走査させる工程
と、各固体イメージセンサーの出力Ａ（ｎ）,B（ｎ）をディ
ジタル値にA/D変換する工程と、Ｎを各固体イメージセンサーにおけるフォトエレメント
数,uを0,1,2,……M,Mを｛（N/2）−１｝以下の整数とし
て、上記ディジタル値に対して、なる演算を行って、F₁（ｕ）,F₂（ｕ）,G₁（ｕ）,G
₂（ｕ）を算出するフーリエ変換工程と、上記F₁（ｕ）,F₂（ｕ）,G₁（ｕ）,G₂（ｕ）に対してを算出し、を算出して、その結果を、変数ｔの一定間隔ごとに時系
列に出力する、コンボリュージョン演算工程と、上記ｆ＊ｇの出力値の最大値を与える変数ｔの値に応じ
て、レンズの変位量を定め、上記変位量が所定の合焦し
きい値内の値でないとき、変位量分だけレンズを変位さ
せる工程と、を有することを特徴とする、オートフオーカス方法。