JPH0894924A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- JPH0894924A JPH0894924A JP22778694A JP22778694A JPH0894924A JP H0894924 A JPH0894924 A JP H0894924A JP 22778694 A JP22778694 A JP 22778694A JP 22778694 A JP22778694 A JP 22778694A JP H0894924 A JPH0894924 A JP H0894924A
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- JP
- Japan
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- focus
- image
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- lens system
- image pickup
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- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 撮影レンズの焦点調節状態を検出する装置
で、合焦までの応答性が速く且つ複雑な光学系を持たな
い装置の提供を目的とする。 【構成】 撮影レンズ系による像を受ける撮像素子と、
撮影レンズ系を通過する光束を複数光束に分割する分割
手段と、分割手段による複数像を同時にとり込んだ撮像
素子からの信号に基づいた像の相関より撮像素子面での
焦点ズレ量を求める相関演算手段と、その状態の焦点ズ
レ量と撮影レンズ系の焦点調節を変化させた時の焦点ズ
レ量を比較して焦点ズレの方向判別を行う比較演算手段
とを有する装置。
で、合焦までの応答性が速く且つ複雑な光学系を持たな
い装置の提供を目的とする。 【構成】 撮影レンズ系による像を受ける撮像素子と、
撮影レンズ系を通過する光束を複数光束に分割する分割
手段と、分割手段による複数像を同時にとり込んだ撮像
素子からの信号に基づいた像の相関より撮像素子面での
焦点ズレ量を求める相関演算手段と、その状態の焦点ズ
レ量と撮影レンズ系の焦点調節を変化させた時の焦点ズ
レ量を比較して焦点ズレの方向判別を行う比較演算手段
とを有する装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子スチルカメラ等、
静止画撮影に適した自動焦点調節装置に関し、特に撮像
素子としての団体撮像体等を測距センサーとして兼用し
た自動調節装置に関するものである。
静止画撮影に適した自動焦点調節装置に関し、特に撮像
素子としての団体撮像体等を測距センサーとして兼用し
た自動調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＴＴＬタイプの自動焦点調節方式
としては、大別して、ピント相当面上のボケを検出する
ものと、ズレを検出するものの２通りが知られている。
としては、大別して、ピント相当面上のボケを検出する
ものと、ズレを検出するものの２通りが知られている。
【０００３】前者の代表的な例は、感光体として固体撮
像素子等を用いたビデオカメラの撮像信号利用焦点調節
装置であり、後者は銀塩スチルカメラの２次結像タイプ
の専用光学系を備えたズレ検出焦点調節装置であり、各
々に特長を有している。
像素子等を用いたビデオカメラの撮像信号利用焦点調節
装置であり、後者は銀塩スチルカメラの２次結像タイプ
の専用光学系を備えたズレ検出焦点調節装置であり、各
々に特長を有している。
【０００４】前者の撮像信号利用焦点調節装置の構成
は、図２に示す様に、基本的には変倍レンズ群２２とフ
ォーカスレンズ群２３を有した変倍光学系２１と感光体
２４から成り、変倍光学系２１を通過し、感光体２４上
に結像する被写体像の先鋭度から、その合焦状態を判断
する。ビデオカメラ等においては、感光体２４は固体撮
像素子等の光電変換素子であり、通常良く知られている
手法としては、合焦時に前記感光体２４から得られる撮
像信号の高周波成分が高くなることを用いて、フォーカ
スレンズ群２３の位置を制御する。従って、非合焦時に
は、フォーカスレンズ群２３を前後に微少振動させ、合
焦にいたる方向と非合焦状態を検知することが必要とな
る。
は、図２に示す様に、基本的には変倍レンズ群２２とフ
ォーカスレンズ群２３を有した変倍光学系２１と感光体
２４から成り、変倍光学系２１を通過し、感光体２４上
に結像する被写体像の先鋭度から、その合焦状態を判断
する。ビデオカメラ等においては、感光体２４は固体撮
像素子等の光電変換素子であり、通常良く知られている
手法としては、合焦時に前記感光体２４から得られる撮
像信号の高周波成分が高くなることを用いて、フォーカ
スレンズ群２３の位置を制御する。従って、非合焦時に
は、フォーカスレンズ群２３を前後に微少振動させ、合
焦にいたる方向と非合焦状態を検知することが必要とな
る。
【０００５】しかしながら、上記従来例では、構成が簡
易ではあるものの非合焦時のデフォーカス量が一意的に
求まらない為、合焦までの応答性が遅く、特にタイムラ
グが重要となる静止画撮影には適さない。
易ではあるものの非合焦時のデフォーカス量が一意的に
求まらない為、合焦までの応答性が遅く、特にタイムラ
グが重要となる静止画撮影には適さない。
【０００６】一方のズレ検出焦点調節装置の構成は、図
３に示す様に、変倍レンズ群３２とフォーカスレンズ群
３３を有した変倍光学系３１と、感光面３４の中間に焦
点検出装置３５へと光束を分岐する為の偏光手段３６を
配し、感光面３４相当の一次結像面３７近傍には、フォ
ーカスレンズ３８、視野マスク３９、セパレータレンズ
４０ａ，４０ｂ、測距用センサー４１ａ，４１ｂを配置
する。フィールドレンズ３８、視野マスク３９、セパレ
ータ４０ａ，４０ｂは、前記変倍光学系を通過する異な
る領域からの光束をとりこむ為のものであり、この光束
を前記測距用センサー４１ａ，４１ｂで受けて、その２
像の相関を比較し、ズレを求める。合焦時には測距用セ
ンサー４１ａ，４１ｂ上には同一の２像が形成され、非
合焦状態にはディフォーカスの程度に応じてその２像が
横ズラシされた状態で結像される。その横ズラシの量か
ら像面上のディフォーカス量と方向を演算し、フォーカ
スレンズ群３３の繰り出し量に変換することにより、一
気に合焦状態へたどりつく、所謂プレディクションが可
能となる。ズレ検出焦点調節装置の最大の利点は、この
プレディクションによる高速応答性にあり、静止画撮影
には適していると言える。
３に示す様に、変倍レンズ群３２とフォーカスレンズ群
３３を有した変倍光学系３１と、感光面３４の中間に焦
点検出装置３５へと光束を分岐する為の偏光手段３６を
配し、感光面３４相当の一次結像面３７近傍には、フォ
ーカスレンズ３８、視野マスク３９、セパレータレンズ
４０ａ，４０ｂ、測距用センサー４１ａ，４１ｂを配置
する。フィールドレンズ３８、視野マスク３９、セパレ
ータ４０ａ，４０ｂは、前記変倍光学系を通過する異な
る領域からの光束をとりこむ為のものであり、この光束
を前記測距用センサー４１ａ，４１ｂで受けて、その２
像の相関を比較し、ズレを求める。合焦時には測距用セ
ンサー４１ａ，４１ｂ上には同一の２像が形成され、非
合焦状態にはディフォーカスの程度に応じてその２像が
横ズラシされた状態で結像される。その横ズラシの量か
ら像面上のディフォーカス量と方向を演算し、フォーカ
スレンズ群３３の繰り出し量に変換することにより、一
気に合焦状態へたどりつく、所謂プレディクションが可
能となる。ズレ検出焦点調節装置の最大の利点は、この
プレディクションによる高速応答性にあり、静止画撮影
には適していると言える。
【０００７】しかしながら、上記従来例では、焦点検出
装置３５へ光束を分岐する偏向手段３６を、撮影時には
撮影有効光束外へ退避させる必要があり、他の主点検出
の為の二次結像光学系も含めて構成が複雑となるのは避
けえない。
装置３５へ光束を分岐する偏向手段３６を、撮影時には
撮影有効光束外へ退避させる必要があり、他の主点検出
の為の二次結像光学系も含めて構成が複雑となるのは避
けえない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の難点を
解消するもので、合焦までの応答性が速く且つ複雑な光
学系を持たない焦点検出装置の提供を課題とする。
解消するもので、合焦までの応答性が速く且つ複雑な光
学系を持たない焦点検出装置の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、撮影レンズ系
と撮像素子、及び前記撮影レンズ系を通過する光束を複
数領域に分割する光分割手段を光路中に配し、前記撮像
素子上に同時に結像された前記複数像の特徴描出より前
記撮像素子上の焦点ズレ量を求める相関演算手段と、そ
の後に前記撮影レンズ系の一部もしくは全体を光軸上移
動させた時に求まる焦点ズレ量を比較演算手段により比
較し、方向判別を行なうことにより、簡易な構成で静止
画撮影に適した自動焦点調節装置を提案するものであ
る。
と撮像素子、及び前記撮影レンズ系を通過する光束を複
数領域に分割する光分割手段を光路中に配し、前記撮像
素子上に同時に結像された前記複数像の特徴描出より前
記撮像素子上の焦点ズレ量を求める相関演算手段と、そ
の後に前記撮影レンズ系の一部もしくは全体を光軸上移
動させた時に求まる焦点ズレ量を比較演算手段により比
較し、方向判別を行なうことにより、簡易な構成で静止
画撮影に適した自動焦点調節装置を提案するものであ
る。
【００１０】
【実施例】本発明のより詳細な理解の為に、本発明の実
施例である図１及び図５のフローチャートに沿って説明
する。
施例である図１及び図５のフローチャートに沿って説明
する。
【００１１】図１において、１は、変倍レンズ群２，フ
ォーカスレンズ群３を含む変倍撮影レンズ系であり、４
は絞り、５は前記撮影レンズ系１により結像された被写
体像を撮像する為の撮像素子である。前記撮像素子５を
測距用センサーとして使用する時は、像を取り込む時の
エリア６は、本来の撮像領域とは異なっていても良く、
又、焦点検出中に可変としても良い。
ォーカスレンズ群３を含む変倍撮影レンズ系であり、４
は絞り、５は前記撮影レンズ系１により結像された被写
体像を撮像する為の撮像素子である。前記撮像素子５を
測距用センサーとして使用する時は、像を取り込む時の
エリア６は、本来の撮像領域とは異なっていても良く、
又、焦点検出中に可変としても良い。
【００１２】本実施例では絞り４近傍に、２像に光束を
分割する為の光分割手段７（移動する絞り板又は液晶
板）を配置し、既光分割手段７には２つの開口部７ａと
７ｂが設けられているが、その位置はここに限る必要は
ない。
分割する為の光分割手段７（移動する絞り板又は液晶
板）を配置し、既光分割手段７には２つの開口部７ａと
７ｂが設けられているが、その位置はここに限る必要は
ない。
【００１３】今、開口部７ａ，７ｂは、撮像素子５の水
平走査線方向に沿って並べられているが、像の相関を求
める際の方向がこれに合致していれば、垂直方向にあっ
ても良く、場合によっては２像でなく縦，横に計４像、
もしくはそれ以上の複数像を取り込む様に多数の開口で
も良い。
平走査線方向に沿って並べられているが、像の相関を求
める際の方向がこれに合致していれば、垂直方向にあっ
ても良く、場合によっては２像でなく縦，横に計４像、
もしくはそれ以上の複数像を取り込む様に多数の開口で
も良い。
【００１４】開口部７ａと７ｂは光軸をはさんで略対称
に配置され、各々の開口部の重心位置間距離が、従来で
言う基線長に相当する。従って、開口部は離れているほ
ど基線長が大きく、検出精度は向上する。一方、大きく
ピントがボケた時には撮像素子５上での２像の分離巾が
大きくなりすぎて、相関が得られなくなる場合もあり、
前記検出エリア６を大きくとるか、基線長を減らすなど
の方法で、適切に設定する必要がある。
に配置され、各々の開口部の重心位置間距離が、従来で
言う基線長に相当する。従って、開口部は離れているほ
ど基線長が大きく、検出精度は向上する。一方、大きく
ピントがボケた時には撮像素子５上での２像の分離巾が
大きくなりすぎて、相関が得られなくなる場合もあり、
前記検出エリア６を大きくとるか、基線長を減らすなど
の方法で、適切に設定する必要がある。
【００１５】尚、上記光分割手段７は、焦点調節完了
後、撮影時には光路外へ退避する、もしくは光分割手段
７を、液晶やエレクトロクロミー等の物性素子で構成
し、位置は固定としたまま、電気的なオンオフで光量透
過、不透過を行なっても良い。
後、撮影時には光路外へ退避する、もしくは光分割手段
７を、液晶やエレクトロクロミー等の物性素子で構成
し、位置は固定としたまま、電気的なオンオフで光量透
過、不透過を行なっても良い。
【００１６】同時に得られた２像から像の特徴を描出し
て、その分離量を求める為の手段が相関演算手段８であ
る。
て、その分離量を求める為の手段が相関演算手段８であ
る。
【００１７】今、エリア６の水平走査線方向にボケた２
像〔図４（Ａ）点線〕ができた時合成の信号〔図４
（Ａ）実線〕をベースに２像の分離幅を求める。今、合
成信号を各ピクセル毎に差分をとり〔図４（Ｂ）〕、さ
らにその差分である微分信号〔図４（Ｃ）〕を考える。
像〔図４（Ａ）点線〕ができた時合成の信号〔図４
（Ａ）実線〕をベースに２像の分離幅を求める。今、合
成信号を各ピクセル毎に差分をとり〔図４（Ｂ）〕、さ
らにその差分である微分信号〔図４（Ｃ）〕を考える。
【００１８】この微分信号を徐々にずらして自己相関を
求め、これを単一評価量として求めると図４（Ｄ）の如
くになる。図４（Ｄ）は片側のみにずらした自己相関量
であり、図中Δが求める２像の分離量となる。
求め、これを単一評価量として求めると図４（Ｄ）の如
くになる。図４（Ｄ）は片側のみにずらした自己相関量
であり、図中Δが求める２像の分離量となる。
【００１９】こうして求まった像分離量より、合焦に必
要な撮影レンズ系１のフォーカスレンズ群３の移動量は
フォーカスレンズ群３の繰り出し敏感度を既知として演
算により決定することは可能だがこれだけでは所謂前ピ
ン，後ピンの判断ができない。なぜなら開口部７ａ，７
ｂを通過した２像が、前ピンと後ピンでは逆転する為
に、いずれの開口部による像かが特定できないからであ
る。
要な撮影レンズ系１のフォーカスレンズ群３の移動量は
フォーカスレンズ群３の繰り出し敏感度を既知として演
算により決定することは可能だがこれだけでは所謂前ピ
ン，後ピンの判断ができない。なぜなら開口部７ａ，７
ｂを通過した２像が、前ピンと後ピンでは逆転する為
に、いずれの開口部による像かが特定できないからであ
る。
【００２０】これを解決する為に、本実施例では、一度
焦点ズレを求めた後で、撮影レンズ系の一部又は全体を
微少量光軸上移動し、再度、焦点ズレを求め直し、比較
演算手段９で、前との差を求める。
焦点ズレを求めた後で、撮影レンズ系の一部又は全体を
微少量光軸上移動し、再度、焦点ズレを求め直し、比較
演算手段９で、前との差を求める。
【００２１】移動するレンズ群はフォーカスレンズ群３
が望ましいが、これに限る必要はなく全系の移動でも良
い。
が望ましいが、これに限る必要はなく全系の移動でも良
い。
【００２２】焦点ズレ量の差が減少方向であれば、フォ
ーカスレンズ群３を今回と同方向に所定量移動させれば
良く、焦点ズレ量の差が増大方向であれば逆に移動すれ
ば良い。又、差分を求める際のフォーカスレンズ群３の
初期移動量が既知であれば、これにより、フォーカスレ
ンズ群３の繰り出し敏感度も知ることができ、既知であ
る必要はない。
ーカスレンズ群３を今回と同方向に所定量移動させれば
良く、焦点ズレ量の差が増大方向であれば逆に移動すれ
ば良い。又、差分を求める際のフォーカスレンズ群３の
初期移動量が既知であれば、これにより、フォーカスレ
ンズ群３の繰り出し敏感度も知ることができ、既知であ
る必要はない。
【００２３】図５のフローチャートで、例えば図示しな
いレリーズボタンの半押しでスイッチＳＷ１がオンす
る。すると測距開始のために光分割手段が光路中に挿
入、もしくは液晶等で２開口を持った遮光板が形成され
る（ステップ５１）。次いでステップ５２で相関演算が
行われ、求められたズレ量がステップ５３で深度幅５３
と比較される。仮にズレ量が深度幅内に含まれる場合は
判定がＹＥＳとなって測距が完了する（ステップ５
４）。一方、ズレ量が深度幅に含まれない時はフォーカ
スレンズの一定駆動を指令し（ステップ５５）、フォー
カスレンズを駆動（ステップ５６）して再度信号を読み
取り相関演算（ステップ５２）を行ってズレ量を求め
る。ステップ５３でズレ量が深度幅内であれば、測距完
了（ステップ５４）となるが、深度幅外であればステッ
プ５１で前回のズレ量と比較を行い、ステップ５８でズ
レの方向を判別し、求めたズレ方向に所定ズレ量をキャ
ンセルする様にフォーカスレンズを駆動（ステップ５
６）し、測距完了に至る。続いてレリーズボタンを更に
押し込んでＳＷ２がオンすると光分割手段が退避（ステ
ップ５９）し、物体像の撮像と蓄積（ステップ６０）が
行われ、読み出された信号の記録（ステップ６１）が成
される。
いレリーズボタンの半押しでスイッチＳＷ１がオンす
る。すると測距開始のために光分割手段が光路中に挿
入、もしくは液晶等で２開口を持った遮光板が形成され
る（ステップ５１）。次いでステップ５２で相関演算が
行われ、求められたズレ量がステップ５３で深度幅５３
と比較される。仮にズレ量が深度幅内に含まれる場合は
判定がＹＥＳとなって測距が完了する（ステップ５
４）。一方、ズレ量が深度幅に含まれない時はフォーカ
スレンズの一定駆動を指令し（ステップ５５）、フォー
カスレンズを駆動（ステップ５６）して再度信号を読み
取り相関演算（ステップ５２）を行ってズレ量を求め
る。ステップ５３でズレ量が深度幅内であれば、測距完
了（ステップ５４）となるが、深度幅外であればステッ
プ５１で前回のズレ量と比較を行い、ステップ５８でズ
レの方向を判別し、求めたズレ方向に所定ズレ量をキャ
ンセルする様にフォーカスレンズを駆動（ステップ５
６）し、測距完了に至る。続いてレリーズボタンを更に
押し込んでＳＷ２がオンすると光分割手段が退避（ステ
ップ５９）し、物体像の撮像と蓄積（ステップ６０）が
行われ、読み出された信号の記録（ステップ６１）が成
される。
【００２４】かかる構成において、上記動作を一回行う
だけでプレディクションに必要な焦点ズレの方向判別と
それを補正するフォーカスレンズ群３の繰り出し量を求
めることが可能となる。
だけでプレディクションに必要な焦点ズレの方向判別と
それを補正するフォーカスレンズ群３の繰り出し量を求
めることが可能となる。
【００２５】又、ピンボケの大きい時の繰り出し敏感度
は合焦近傍時とは若干値が異なり、又その他の諸条件に
よりプレディクション１回のみでは所望の合焦精度が得
られない場合もあり、その時は本動作を反復して行えば
良い。
は合焦近傍時とは若干値が異なり、又その他の諸条件に
よりプレディクション１回のみでは所望の合焦精度が得
られない場合もあり、その時は本動作を反復して行えば
良い。
【００２６】さらに１回目のプレディクションのみは本
方式により行ない、合焦近傍に達した時は、従来の撮像
信号利用の焦点調節方式に切り換えても、応答時間の短
縮化には貢献しうる。
方式により行ない、合焦近傍に達した時は、従来の撮像
信号利用の焦点調節方式に切り換えても、応答時間の短
縮化には貢献しうる。
【００２７】
【発明の効果】以上、説明した様に、本発明に従えば、
本来の撮像の為の撮像素子を測距センサーとして兼用す
ることで構成を簡略化し、かつ静止画に必須な高速応答
性を満足したズレ検出焦点調節が行える。
本来の撮像の為の撮像素子を測距センサーとして兼用す
ることで構成を簡略化し、かつ静止画に必須な高速応答
性を満足したズレ検出焦点調節が行える。
【図１】本発明の実施例を示す構成図。
【図２】従来例の光学配置図。
【図３】従来例の光学配置図。
【図４】出力信号を示す図。
【図５】ズレ検出のフローチャート図。
１ 変倍撮影レンズ系 ２ 変倍レンズ群 ３ フォーカスレンズ群 ４ 絞り ５ 撮像素子 ７ 光分割手段 ８ 相関演算手段 ９ 比較演算手段
Claims (3)
- 【請求項１】 撮影レンズ系による像を受ける撮像素子
と、撮影レンズ系を通過する光束を複数光束に分割する
分割手段と、分割手段による複数像を同時にとり込んだ
撮像素子からの信号に基づいた像の相関より撮像素子面
での焦点ズレ量を求める相関演算手段と、その状態の焦
点ズレ量と撮影レンズ系の焦点調節を変化させた時の焦
点ズレ量とを比較して焦点ズレの方向判別を行う比較演
算手段とを有することを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項２】 前記分割手段は光軸に対称な開口を有す
る遮光部材である請求項１の焦点検出装置。 - 【請求項３】 撮影レンズ系の焦点調節はレンズ系の一
部又は全部を光軸方向に移動して行う請求項１の焦点検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22778694A JPH0894924A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22778694A JPH0894924A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 焦点検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894924A true JPH0894924A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16866367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22778694A Withdrawn JPH0894924A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0894924A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999059014A1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-18 | Marcher Enterprises Limited | Method and apparatus for focussing images |
-
1994
- 1994-09-22 JP JP22778694A patent/JPH0894924A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999059014A1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-18 | Marcher Enterprises Limited | Method and apparatus for focussing images |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |