JPS61245122A - 自動合焦装置 - Google Patents

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、撮像レンズ系中に光束分割用の光学素子を配
して被写体像を形成する光束の１部を分割し、分割した
光束を光軸を含む面を対称面として２分割された分割瞳
を介して撮像面と等価な位置にあるイメージ検出素子（
電荷結合素子ＣＯＤなどの１次元イメージセンサが用い
られる）面に入射し、分割瞳のそれぞれの瞳によるイメ
ージ検出素子面上の像のずれ量を検出して、ずれ量を所
定値に入れるように合焦レンズを駆動制御する自動合焦
装置に関する。

〔従来技術〕

上述のような自動合焦装置は特開昭５７−４５５１０号
公報により知られている。この自動合焦装置をビデオカ
メラに用いた第１図乃至第３図の例について説明すると
、合焦レンズ１から撮像素子２忙到るまでの撮像レンズ
系中に配設されたミラー３によって被写体像を形成する
光束の１部が分割され、分割された光束は光軸を含む面
で対称的に゛２分割された構成の分割瞳４によって撮像
素子２の撮像面と等価な位置にあるイメージ検出素子５
０表面に入射され、それによってイメージ検出素子５が
分割瞳４のそれぞれの瞳によるイメージ検出素子面上の
儂１１ｒ　Ｉ２の相対的位置ずれｙに相当する信号を演
算回路あるいはさらにυ変換器を含む回路から成るイン
ターフェース部６を介してマイクロコンピュータのよう
な演算制御部７に入力し、演算制御部７は分割瞳４の像
Ｉ、または工２を形成する光線軸と光軸とのなす角θと
相対的位置ずれｙとから、撮像レンズ系による結像位置
と撮像面とのずれに相当する分割瞳４による結像位置と
イメージ検出素子面とのずれ量δＸをδＸ＝ｙ／２ｔａ
ｎθにより求めて、δＸが−ε≧δＸ〉εのときモータ
駆動部８をして合焦レンズ駆動用のモータ９を合焦レン
ズ位置検出手段１０によって検出される合焦レンズ１の
移動量が所定量に達するまで正または逆に駆動させ、そ
れによってもなおδＸが−ｅ≧δＸ≧εであるときはさ
らにモータ９の駆動を−さくδＸ〈εになるまで繰返さ
せるととＫよって常に合焦状態が保たれるようにする。

なお、相対的位置ずれｙｌしたがってδＸは、第２図の
状態を例えば正とされ、結像位置Ｆがイメージ検出素子
５の受光面よりも分割筒レンズ４側になる状態を負とさ
れるが、イメージ検出素子５が、相対的位置ずれｙの大
きさのみ忙相当する情報を出力して、上述のような正負
の判別情報を出力しないものである場合は、インターフ
ェース部６または演算制御部７がｙまたはδＸの時系列
的変化からｄｙ／ａｔまたはｄＪｘ／ｄｔを求め、その
正負からモータ９の駆動の正逆が定められる。また、演
算制御部７の制御動作を示した第３図の７０−チャート
は、合焦レンズｌの正または逆の所定量の駆動を纒めて
示している。

以上のような自動合焦装置の合焦精度を上げるために１
特開ｗ３５９−５２１５号公報に提案されているような
、イメージ検出素子に入射させる輔助光学系の焦点距離
を撮像光学系の焦点距離よりも長くして、イメージ検出
素子面に対する検出ずれ量が撮像面に対する焦点ずれ量
よりも拡大されるようにし、それによって合焦精度を上
げる方法や、第４図に示したような構成のイメージ検出
素子を用いることなどＫより多数回の検出結果を平均化
処理するようにして検出精度を上げる方法などが実用化
されるよう罠なって来ている。なお、第４図のイメージ
検出素子５は検出部５ａとマルチレンズ５ｂおよび前面
レンズ５Ｃが一体結合された構成から成る。

このような合焦装置においては、イメージ検出素子面に
結像する状態と撮像面−結像する状態とが一致している
か否かが実際に高い合焦精度を達成する上で大きな問題
となる。すなわち、両状態の間に些かな差があってもそ
れがそのま一合焦のずれとＬ７て現われるようＫなる。

このような差は、■撮像光学系と補助光学系の収差（光
学収差と色収差）の相違、■撮像光束と分割光束の相違
、■最上のコントラストを与える撮像素子に対する結像
位置とイメージ検出素子面上の像が一致する零点との論
理上の差異、■撮像素子とイメージ検出素子の分光感度
特性の差等によっても生じ、したがって、無くすことが
困難である。合焦動作の精度が向上し、撮像素子の解像
力が高まり、撮像システム（ビデオカメラの場合、ＶＴ
Ｒシステムやモニタ、テレビまでも含めたシステム）全
体として高画質画像の録画、再生できるもの釦なって来
ている現状からすると、検出ずれ量δＸを零に向って合
焦制御するような従来の自動合焦装置は、上述のような
差に基づく合焦のずれが当然に生ずるから、それが太き
表欠点である。

また、撮像レンズ系にズームレンズが用いられている場
合、第５図に示したように、変倍に伴う焦点距離の変化
によって撮像素子側の結像位置とイメージ検出素子側の
結像位置の関係が変化し、例えば短焦点距離側で両結像
位置をそれぞれ撮像面とイメージ検出素子面に合わせる
ように調整しても１長焦点距離側でずれてしまって、従
来の自動合焦装置では合焦のずれが発生する。すなわち
・第５図において、１１がズームレンズで、Ａが望遠側
の長焦点距離状態、Ｂが広角側の短焦点距離状態であり
、撮像光学系の結像位置Ｐと捕助光学系の結像位置Ｆの
相対的位置差はΔ（ｆ）で示したように焦点距離ｆの変
化に伴って変化する。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来の自動合焦装置における欠
点を解消するためになされたものであり、イメージ検出
素子面に結像する状態と撮像面に結像する状態とが一致
し危い差があっても、ずれのない合焦を行うことができ
て、高画質画像の撮像がなされる自動合焦装置を提供す
るものである。

〔発明の構成〕

本発明は、撮像レンズ系中に光束分割用の光学素子を配
して被写体像を形成する光束の１部を分割し、分割した
光束を光軸を含む面を対称面として２分割された分割瞳
を介して撮像面と等価な位置にあるイメージ検出素子面
に入射し、分割瞳のそれぞれの瞳によるイメージ検出素
子面上の像から結像位置とのずれ量を検出し、ずれ量を
所定値内に入れるように合焦レンズを駆動制御する自動
合焦装置において、前記検出ずれ量に対して補正を施し
得るようＫし、補正したずれ量を所定値内に入れるよう
に合焦レンズを駆動制御するようにしたことを特徴とす
る自動合焦装置にある０すなわち、本発明の自動合焦装
置は、検出ずれ量に対して前述の■〜■の原因やズーム
レンズを用いたこと等による撮像面への結像状態とイメ
ージ検出素子面への結像状態の不一致に基づくずれ量の
補正が行われるようにし、そして補正後のずれ量を零に
向って合焦制御するようＫしたことによって、従来の自
動合焦装置における欠点を解消し、ずれのない合焦が行
われるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明を第６図乃至第１０図に示した実施例によ
って説明する。

第６図は撮像レンズ系にズームレンズが用いられている
場合の第５図に示した相対的位置差Δ（０に関する補正
を行う本発明自動合焦装置を備えたビデオカメラを示し
、第７図は演算制御部の制御動作フローチャートである
０第６図、第７図における第１図乃至第５図と同一符号
は同一機能要素を示しておシ、演算制御部７にはマイク
ロコンピュータが用いられ、合焦レンズ位置検出手段１
０およびズームレンズ１１の焦点距離検出手段１２には
デジタル情報を出力するエンコーダが用いられている。

第６図のビデオカメラにおいては、演算制御部７が焦点
距離検出手段１２から入力された焦点距離情報に基づい
てリードオンリーメそリ−ＲＯＭから記憶されているデ
ータΔ（ｆ、）〜Δ（ｆＮ）のうちの対応するデータΔ
ば、）を呼び出し、そしてインターフェース部６の出力
情報から求めたδＸをδＸ　−Δ（ｆｉ）に補正し、こ
の補正したずれ量に基づいて、第１図の演算制御部７と
同様に、第７図に示したように合焦レンズ１の駆動制御
を行う。したがって、ズームレンズ１１の焦点距離が変
化しても、常にずれなく合焦が行われることになる０第
８図はズームレンズの焦点距離の変化による結像位置ず
れに対する補正と、従来技術の項で述べた■〜■の原因
等による結像位置ずれに対する補正とを行うようにした
本発明自動合焦装置を備えたビデオカメラを示し、第９
図はこの例における演算制御部の制御動作フローチャー
トである０第８図の例が第６図の例と興なる点は、焦点
距離検出手段１２にポテンショメータが用いられており
、また別に演算制御部７に撮像のピントとイメージ検出
素子上のピントを一致させるための機械的調整時に残留
する焦点ずれを補正するような補正値を入力するための
ポテンショメータから成る補正値設定手段１３が設けら
れていて、焦点距離検出手段１２からの焦点距離に対応
した電圧Ｖｆおよび補正値設定手段１３からの設定電圧
■８がｌ変換器１４を介して演算制御部７にそれぞれ補
正値ΔＲおよびΔ（ｆ”）として入力され、演算制御部
７がδＸをδＸ−Δｆ−ΔＲに補正して補正したずれ量
に基づいて第９図に示したように合焦レンズを駆動制御
する点である。これによって、ズームレンズ１１の焦点
距離の変化や調整困難な原因による結像位置ずれがあっ
ても、常に撮像系についてずれのない合焦を行うことが
できる。なお、１１ａは焦点距離検出手段１２のポテン
ショメータを作動するカムを有するズーム操作環である
◇第１０図は撮像レンズ系にズームレンズが用いられて
いて、さらに色温度変換フイ、ルタが出入せしめられる
ビデオカメラにおける本発明自動合焦装置の例を示し、
第６図の例と異なる点は、色温度変換フィルタ１５が撮
像レンズ系に入れられたか否かによってフィルタ情報出
力手段１６が演算制御部７にそれぞれの信号を出力し、
その入力情報によって演算制御部７がＲＯＭに記憶され
ている補正値データΔ、（ｆｌ）〜Δ１（ｆ、）とΔ２
（ｆ、）〜Δ２（ｆＮ）のいずれの系列からデータを呼
び出すかを決定して焦点距離検出手段１２からの焦点距
離情報に対応したデータΔ（ｆｌ）を決定した系列から
呼び出す点である。そして第８図の例においても呼び出
したΔ（ｆｌ）でδＸを補正したδＸ−Δ（ｆ、）　Ｋ
基づいて合焦レンズ１の駆動制御を行うことは第６図や
第８図の例と同様である。この例によれば、フィルタ１
５の挿入の有無や焦点距離の変化に拘らず、常にずれな
く合焦が行われる。

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、撮像面に結像する
状態とイメージ検出素子面に結像する状態とが一致しな
くても、容易に撮像面にずれｉ〈合焦させ得ると言う優
れた効果が得られる。

なお、本発明は図示例に限らず、検出ずれ１に対して、
撮像光学系と神助光学系の収差の相違等による結像位置
ずれの補正やフィルタ挿入の有無による補正だけが行わ
れるものでもよいことは勿論であり、また、本発明の適
用がビデオカメラに限られるものでないことも勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動合焦装置を用いたビデオカメラの概
要構成図、第２図は分割瞳レンズからイメージ検出素子
に入射する部分を示す部分図、第３図は制御部の動作フ
ローチャート、第４図はイメージ検出素子の他の例を示
す第２図と同様の部分図、第５図は撮像レンズ系にズー
ムレンズが用いられている場合の焦点距離の変化に伴う
撮像光学系と神助光学系の結像位置の相対位置変化を示
す変倍状態図、第６図、第８図および第１０図はそれぞ
れ本発明自動合焦装置の例を示すビデオカメラの概要構
成図、第７図および第９図はそれぞれ第６図および第８
図の例における制御部の動作フローチャートである。 １・・・合焦レンズ、　　　　２・・・撮像素子、３・
・・ミラー、　　　　　４・・・分割瞳、５・・・イメ
ージ検出素子、５ａ・・・検出部、５ｂ・・・マルチレ
ンズ、５Ｃ・・・前面レンズ、６・・・インターフェー
ス部、 ７・・・演算制御部、　　　　８・・・モータ駆動部、
９・・・モータ、 １０・・・合焦レンズ位置検出手段、 １１・・・ズームレンズ、ｌｌａ・・・ズーム操作環、
１２・・・焦点距離検出手段、１３・・・補正値設定手
段、１４・・・Ａ／Ｄ変換器、　　　１５・・・色温度
変換フィルタ、１６・・・フィルタ情報出力手段。 第４ｖＡ　・ ケ 第５図 第６図 第７図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像レンズ系中に光束分割用の光学素子を配して
   被写体像を形成する光束の１部を分割し、分割した光束
   を光軸を含む面を対称面として２分割された分割瞳を介
   して撮像面と等価な位置にあるイメージ検出素子面に入
   射し、分割瞳のそれぞれの瞳によるイメージ検出素子面
   上の像から結像位置とのずれ量を検出し、ずれ量を所定
   値内に入れるように合焦レンズを駆動制御する自動合焦
   装置において、前記検出ずれ量に対して補正を施し得る
   ようにし、補正したずれ量を所定値内に入れるように合
   焦レンズを駆動制御するようにしたことを特徴とする自
   動合焦装置。
2. （２）前記撮像レンズ系にズームレンズが用いられてい
   て、ズームレンズの焦点距離に対応して前記検出ずれ量
   に対する補正が行われる特許請求の範囲第１項記載の自
   動合焦装置。
3. （３）前記撮像レンズ系に色温度変換フィルタが出入可
   能に用いられ、該フィルタの出入に対応して前記検出ず
   れ量に対する補正が行われる特許請求の範囲第１項記載
   の自動合焦装置。