JP2772079B2

JP2772079B2 - 自動合焦装置

Info

Publication number: JP2772079B2
Application number: JP1317738A
Authority: JP
Inventors: 康宏小宮; 達夫長崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: US4990947A; DE4000343C2; DE4000343A1; JPH02275916A; US5070353A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、カメラ等の光学装置の焦点を自動的に合わ
せる自動合焦装置に関する。

［従来の技術］この種の自動合焦装置としては、撮影レンズの異なる
瞳を通過した光束を一対のレンズで再結像させ、得られ
た２画像の像間距離がデフォーカスに応じて変化するこ
とを利用して焦点合わせを行なういわゆる位相相関方式
を適用したものや、撮影光学系により形成される画像の
コントラストを検出し、そのコントラストが最大になる
如く撮影光学系を移動して焦点合わせを行なういわゆる
山登り方式を適用したものがある。

第24図は位相相関方式の原理を説明するための図であ
る。同図に示す光学系は、撮影レンズ１と、この撮影レ
ンズ１の焦点側に備えられ撮影レンズ１の出射光を入射
光とするコンデンサレンズ２と、このコンデンサレンズ
２の出射光のうち撮影レンズ１の端部A,B部分を通った
光のみを透過させるための絞りマスク3,4と、この絞り
マスク3,4を透過した光を各々集光する一対のセパレー
タレンズ5,6と、このセパレータレンズ5,6で集光した光
が結像される撮像素子7,8とから構成されている。な
お、図中Ｏは撮影レンズ１の光軸上にある被写体,Fは予
定焦点面を示している。

このように構成された光学系において、被写体Ｏが合
焦位置にあると、セパレータレンズ5,6により被写体像
が撮像素子7,8上に再結像される。このときの像間隔ｄ
は、撮影レンズ１のA,B部分を通過した光により生じる
デフォーカスに応じて変化する。

そこで、相関演算により撮像素子7,8上の２画像の対
応位置を算出し、像間隔ｄを求めることにより、デフォ
ーカスの方向および量を求めることができる。

第25図は山登り方式の原理を説明するための図であ
り、予定焦点面近傍における画像のコントラスト特性を
示している。同図に示すように、被写体Ｏが合焦点にあ
るときに被写体像は最大のコントラストとなり、デフォ
ーカスが生じると（いわゆる前ピン，後ピン）、コント
ラストは低下する。

そこで、撮影レンズ１を常にコントラストの増加する
方向へ移動させれば、撮影レンズを焦点位置に移動で
き、焦点合わせを行なうことができる。

また、撮影光学系のMTF（Modulation Transfer Funct
ion）特性を利用して合焦調節を行なう方法がある。こ
のような方法を適用した自動合焦装置が特開昭62−2843
14号公報に開示されている。この自動合焦装置は、所定
の空間周波数でのデフォーカスに応じたMTF特性を予め
記憶しておき、撮影レンズの少なくとも三つの位置での
画像の空間周波数成分を求め、この求めた空間周波数成
分と予め記憶されているMTF特性とを比較し、MTF特性と
の比較から実際の撮影レンズの対応位置を決定し、デフ
ォーカス量を検出して合焦調節を行なう如く構成されて
いる。

また、撮影光学系により形成される画像を予定焦点面
近傍の二つの位置で撮像し、各々の撮像画像から得られ
る焦点情報に基づいて合焦調節を行なう方法がある。こ
の方法を適用した自動合焦装置が特開昭63−127217号公
報に開示されている。この焦点検出装置は、撮影光学系
の異なる二つの結像状態においてそれぞれ検出される高
周波成分の比に基づいてデフォーカス量を算出し、合焦
調節を行なう如く構成されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記した自動合焦装置には次のような
問題があった。

すなわち、位相相関方式を適用した自動合焦装置の場
合は、被写体が周期性のものであると、複数の位置で相
関が高くなり、正確な対応位置を求めることができず合
焦調節できない。また、合焦調節専用部材として、コン
デンサレンズ２、絞りマスク3,4、セパレータレンズ5,
6、イメージセンサ6,7等の多くの部材が特別に必要とな
るので、装置の小型化が困難であると共に、高度な加
工、組立て精度を必要とした。さらに、イメージセンサ
7,8に入射する光束は、撮影レンズ１のA,B部分だけなの
で、入射光量が少なく低輝度被写体の場合には合焦に要
する時間が長くなると共に、光学系のシステム上の制約
（Ｆナンバー，反射望遠鏡等）を受けるという問題があ
る。

また、山登り方式を適用した自動合焦装置の場合は、
焦点位置を一度通過させてデフォーカスの方向および量
を検出し、再び撮影レンズを移動させて合焦調節を行な
うので、撮影レンズを複数回移動させなければならず、
合焦までに長時間を要するという問題がある。

また、特開昭62−284314号公報に開示されているよう
なMTF特性を利用して合焦調節を行なう自動合焦装置
は、撮影レンズの少なくとも三つの位置で画像の周波数
成分を求めるため、最低三回の撮像および光学系の移動
が必要となり、合焦に長時間を要してしまう。しかも、
単一の空間周波数成分のみを用いているので、画像にそ
の空間周波数の成分が少ししか含まれていないとデフォ
ーカス検出精度が著しく低下するという問題がある。

また、特開昭63−127217号公報に開示されているよう
な自動合焦装置は、撮影光学系のMTFをガウス分布状と
仮定してデフォーカス量の算出を行なっているので、誤
差が大きいという問題がある。さらに、デフォーカス量
の算出には単一の空間周波数成分しか用いていないの
で、画像にその空間周波数成分が少ないときには誤差が
増大するという問題がある。

そこで本発明の目的は、被写体の状況や画像に含まれ
る空間周波数成分に影響を受けることなく高精度の合焦
調節を短時間に行なうことができ、しかも小型化が可能
であると共に光学系のシステム上の制約のない自動合焦
装置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
される画像をイメージセンサで撮像し、このイメージセ
ンサから出力される画像信号に基づいて前記撮影光学系
の焦点調節を行なう自動合焦装置において、前記撮影光
学系の予定焦点面近傍の二箇所の各々の箇所における複
数の空間周波数個々に対するMTFの比を、上記撮影光学
系の異なる結像状態に応じて予め記憶する記憶手段を設
ける。一方、二つの異なった結像状態に応じて前記イメ
ージセンサから出力される画像信号に基づき、各々の結
像状態に対応する複数の空間周波数成分の比を算出する
算出手段を設ける。そしてこの算出手段で算出された空
間周波数成分の比と前記記憶手段に記憶されているMTF
の比とを比較して撮影光学系の結像状態を示すデフォー
カスの方向および量を検出するデフォーカス検出手段を
備えるようにした。

また、上記目的を達成するために、上記デフォーカス
検出手段における空間周波数成分の比とMTFの比とを、
電子走査により比較するようにした。

また、上記目的を達成するために、前記撮影光学系で
形成される同一画像から得られる複数の空間周波数を、
上記空間周波数とは値の異なる複数の空間周波数に切換
え可能な切換手段を備えるようにした。

また、上記目的を達成するために、撮影光学系または
イメージセンサを移動することにより二つの異なる結像
状態を得るようにした。

また、上記目的を達成するために、二つの異なった結
像状態に応じてイメージセンサから出力される画像信号
を、奇数フィールド信号と偶数フィールド信号とするよ
うにした。

また、上記目的を達成するために、上記イメージセン
サを、非破壊読出し可能なイメージセンサとした。

また、上記目的を達成するために、イメージセンサか
ら出力される画像信号に基づき、各々の結像状態に対応
する複数の空間周波数成分を抽出し、この抽出した複数
の空間周波数成分の各々をフィルタリング処理した後、
空間周波数成分比を算出するようにした。

また、上記目的を達成するために、記憶手段に記憶さ
れるMTFの比および前記算出手段で算出される空間周波
数成分比を、撮影光学系の異なる結像状態の特性を表す
演算とした。なお、異なる結像状態の特性を表す演算
は、除算演算，対数演算，減算演算であることが望まし
い。

［作用］撮影光学系のMTF特性を利用したデフォーカス検出原
理について説明する。

撮影光学系のMTFをＭ（u,δ）とし、原画像のフーリ
エスペクトルをＦ（ｕ）とし、結像画像のフーリエスペ
クトルをＧ（ｕ）とすると、Ｇ（ｕ）は、Ｇ（ｕ）＝Ｆ（ｕ）・Ｍ（u,δ） …（１）と表わせる。なお、ｕは空間周波数であり、δはデフォ
ーカス量である。

ここで、デフォーカス量δ₁,δ_２となる位置で撮像し
た画像のフーリエスペクトルをそれぞれG₁（ｕ）,G
₂（ｕ）とすれば、 G₁（ｕ）＝Ｆ（ｕ）・Ｍ（u,δ_１） …（２） G₂（ｕ）＝Ｆ（ｕ）・Ｍ（u,δ_２） …（３）となり、上記（２）式，（３）式より、異なるデフォー
カス量δ₁,δ_２を持つ位置で撮像した画像のフーリエス
ペクトルの比は、 G₁（ｕ）/G₂（ｕ）＝Ｍ（u,δ_１）/M（u,δ_２）＝ｒ（u;δ₁,δ_２） …（４）と表わせる。（４）式に示す如く、ｒ（u;δ₁,δ_２）は
原画像に全く依存しておらず、撮影光学系のデフォーカ
ス量δ₁,δ_２にのみ依存している。ここで、ｒ（u;δ₁,
δ_２）は撮影光学系の結像状態により決定される関数で
あり、この関数を以後、MTF比関数と称する。

次に、このMTF比関数ｒ（u;δ₁,δ_２）が画像の結像
状態に応じてどのような変化を示すかについて説明す
る。第６図はデフォーカス量δに対するMTF特性を示す
図である。なお、縦軸はMTFの値を示し、横軸は空間周
波数を示しており、デフォーカス量δ_１〜δ_４は、０＜
δ_１＜δ_２＜δ_３＜δ_４の大小関係を有している。同図
に示すように、撮影光学系のMTFはデフォーカス量δが
増大するのに伴い高周波成分が減少するという特性を有
している。

第７図〜第11図は撮影光学系の予定焦点面近傍の近接
した二つの位置P₁,P₂におけるMTF特性およびP₁,P₂に関
するMTF比関数を示す図である。なお、各図において、
１は撮影レンズであり、この撮影レンズ１は第６図に示
すMTF特性を有している。また、Ｆは予定焦点面であ
り、この予定焦点面Ｆからそれぞれδ_２だけ前後した位
置がP₁,P₂である。すなわち、第７図（ａ）は距離δ_２
だけ前ピンの状態を示し、第８図（ａ）は距離δ₂/2だ
け前ピンの状態を示し、第９図（ａ）は合焦状態を示
し、第10図（ａ）は距離δ₂/2だけ後ピンの状態を示
し、第11図（ａ）は距離δ_２だけ後ピンの状態を示して
いる。そして、各図の（ｂ）には、位置P₁におけるMTF
曲線であるMTF;M₁（ｕ）を示し、各図の（ｃ）には、位
置P₂におけるMTF曲線であるMTF;M₂（ｕ）を示してい
る。なお、（ｂ）図，（ｃ）図には各MTF曲線に応じた
デフォーカス量がそれぞれ記されている。さらに、各図
の（ｄ）にはM₁（ｕ）/M₂（ｕ）で表わされる位置P₁と
位置P₂とに関するMTF比関数ｒ（u;δ₁,δ_２）が示され
ている。第７図〜第11図に示すように、各図の（ｄ）に
示すMTF比関数ｒ（u;δ₁,δ_２）は各図の（ａ）に示す
結像状態によりその形状が決定される。つまり、MTF比
関数がわかれば、画像の結像状態がわかり、したがって
デフォーカス量およびその方向を求めることができるも
のとなる。

そこで請求項１に示す手段を講じ、撮影光学系の予定
焦点面近傍の二箇所の各々の箇所における複数の空間周
波数個々に対するMTFの比を異なる結像状態に応じて予
め記憶手段に記憶しておき、イメージセンサより得られ
る二つの異なる結像状態の画像信号からそれぞれの状態
における複数の空間周波数の成分比を求め、この求めた
空間周波数の成分比と予め記憶手段に記憶してあるMTF
比とを比較し、イメージセンサにより撮像された画像の
結像状態を検出するようにした。したがって被写体の状
態にたよることなく、しかも一度の合焦検出により合焦
点までのデフォーカスの方向および量をもとめることが
できる。

ところで、実際に上述したデフォーカス検出原理を利
用して合焦調節を行なう場合、全周波数帯域でMTF比関
数ｒ（u;δ₁,δ_２）を求めることは困難である。そこ
で、MTF比関数の特徴を良く表わしている代表的な複数
の空間周波数（例えば、第７図〜第11図に示す空間周波
数u1,u2,u3）に対するMTF比関数値を記憶手段に記憶さ
せておくようにする。このようにすることにより、広い
周波数帯域でのMTF比関数値を容易に記憶手段に記憶さ
せることができる。

また、請求項２に記載の手段を講じ、デフォーカス検
出手段における空間周波数成分の比と記憶手段に記憶さ
れているMTFの比との比較を電子走査を用いて行なうよ
うにしたので、比較処理を高速で実行でき、結像状態の
検出を短時間で行なうことができる。

また、結像状態が第７図（ａ）に示すような状態であ
ると、そのMTF比関数は第７図（ｄ）に示すような形状
となり、空間周波数u2,u3で無限大となり、不連続とな
る。これは、位置P₂（比の分母となる位置）でのデフォ
ーカス量が大きく、したがってMTF比の分母が零となる
ためである。このようにMTF比関数に不連続な部分があ
ると計算に大きな誤差が生じてしまう。

そこで、このような不都合を回避するために、請求項
３に記載の手段を講じ、検出する空間周波数を値の異な
る空間周波数に切換えるようにした。例えば、第７図
（ｄ）に示すようなMTF比関数の場合、空間周波数u1,u
2,u3からu11,u12,u13へ切換えることにより、不連続箇
所での比較を回避できる。但し、このような空間周波数
ではMTF比の変化が小さく十分な精度が得られないの
で、用いる空間周波数を適宜切換える必要がある。

また、上記不都合を回避するために、画像の空間周波
数成分の比を計算する過程で、デフォーカス量の小さい
方の画像の空間周波数成分を分母として計算するように
してもよい。例えば、第７図（ａ）に示す結像状態の場
合、ｒ（u;δ₁,δ_２）＝M₂（ｕ）/M₁（ｕ）として計算
すれば、そのMTF比関数は第11図（ｄ）に示すMTF比関数
と同じ形状となり、不連続な部分は生じない。但し、第
１図に示す結像状態との違いを区別するための判定手段
が必要となる。このような判定手段としては、例えば、
M₁（u1）＞M₂（u2）ならば結像状態は第７図（ａ）に示
す結像状態であると判断し、M₁（u1）＜M₂（u2）ならば
第11図（ａ）に示す結像状態であると判断するようなも
のが考えられる。

また、請求項４および５に記載の手段を講じたことに
より、次のような合焦調節を行なうことができる。例え
ば、上記手段を電子カメラに適用した場合について説明
する。撮影レンズを光軸方向に等速度Ｖで移動させなが
ら、イメージセンサとしての２次元のインターライン転
送方式CCDで１フレーム分の撮像を行なう。第12図はこ
の撮像における各フィールドの蓄積・読出しのタイミン
グを示す図である。同図に示すT1,T2,T3は奇数フィール
ドにおける蓄積開始，蓄積終了および読出し開始，読出
し終了時刻を示しており、T11,T12,T13は偶数フィール
ドにおける蓄積開始，蓄積終了，および読出し開始，読
出し終了時刻を示している。また、第13図は各時刻に対
応させた「デフォーカス量−MTF」曲線を示す図であ
る。

ここで、デフォーカス量D1において、撮影レンズの移
動およびCCDによる撮像を開始し（時刻T1）、時刻T2に
おいてデフォーカス量がD2、時刻T11においてデフォー
カス量がD3、時刻T12においてデフォーカス量がD4とな
るように撮影レンズが移動したとする。そうすると、奇
数フィールドと偶数フィールドとの間の平均光路差Ldは
次式で表わすことができる。

Ld＝｛（T2−T1）/2＋（T12＋T11）/2＋（T11−T
2）｝×Ｖ＝（T12＋T11−T2−T1）×V/2 …（５）つまり、撮影レンズの等速度移動により光路差Ldを持
つ結像状態を撮像することができ、かつ、その光路差Ld
は移動速度により調節することができ、さらに撮影レン
ズを交換することにより最適光路差の変化にも対応させ
ることができる。なお、イメージセンサから出力される
画像信号のうち奇数フィールド信号と偶数フィールド信
号とを用いるようにしたのは、両フィールドに高相関性
があること、及び撮像の時間を短縮し、合焦時間を短く
するためである。

このようにして、異なる二つの結像状態の撮像を行な
うようにしたので、特別に合焦調節専用部材を用いなく
ても、合焦調節を行なうことができ、装置を小型化で
き、しかも光学系のシステム上の制約を受けることがな
い。また、撮影光学系に入射する光束を全て用いること
ができるので、低輝度被写体であっても電荷蓄積時間が
短くて済み、高輝度被写体においては蓄積開始時間T1,T
11を変更することにより容易に対応でき、したがって被
写体の輝度に影響を受けずに合焦調節を行なうことがで
きる。

次に、撮影レンズの移動に伴う画像信号の劣化につい
て述べる。撮影レンズを第13図に示すＡ点からＢ点に移
動する場合について考察する。このとき、AB間をｌと
し、MTF曲線が正弦波の一周期分に相当した形状である
とする。ここで、平均光路差Ld＝l/cとすれば、移動に
よる劣化関数はsinc（lu/c）で表わせる。なお、ｃはAB
間の分割数,uは空間周波数である。正弦波の空間周波数
ｕ＝1/lの値は、sinc（1/c）となり、これを図示すると
第14図に示す如き形状になる。同図に示すように、ｃ＝
３〜５以上となるようにLdすなわち撮影レンズの移動速
度を調節すれば、画像信号の劣化を小さく抑えることが
できる。

さらに、請求項６に記載の手段を講じることにより、
撮影光学系の同一画像を繰返し読出すことができる。そ
のため、例えば、一つのバイパスフィルターを備えるだ
けで同一画像の異なった空間周波数を抽出でき、その結
果として装置の小型化が可能である。

また、本発明は請求項７記載の手段を講じたので、イ
メージセンサから出力される画像信号に基づいて抽出さ
れた異なる結像状態に対応する複数の空間周波数成分が
フィルタリング処理され、SNが改善されるものとなる。

また、請求項８記載の手段を講じることにより、MTF
比および空間周波数成分比から撮影光学系の結像状態を
判断することができる。

［実施例］第１図は本発明装置の第１実施例である自動合焦装置
の構成を示す図である。同図に示す10は第７図〜第11図
に示すMTF特性を有する撮影光学系である。12はこの撮
影光学系10を駆動するためのパルスモータ、13はパルス
モータ12の駆動回路である。14は撮影光学系10の予定焦
点面近傍に配置されたイメージセンサであり、例えばイ
ンターライン転送方式CCDである。15はイメージセンサ1
4の出力信号から焦点を合わせたい領域に対応する画像
信号を抽出するためのwindow回路である。16はバンドパ
スフィルター（以下、「BPF」と称する）17a〜19a,17b
〜19bの組合わせを切換えwindow回路15の出力信号を所
定のBPF17a〜19a,17b〜19bに入力させるための切換回路
であり、値の異なる複数の空間周波数に切換え可能な切
換手段としての機能を有している。なお、BPF17a〜19a,
17b〜19b通過中心周波数は、BPF17aはu1,BPF17bはu11,B
PF18aはu2,BPF18bはu12,BPF19aはu3,BPF19bはu13であ
り、第７図〜第11図に示す空間周波数u1〜u3,u11〜u13
にそれぞれ対応している。21〜23はBPF17a〜19a,17b〜1
9bを通過した画像信号の空間周波数成分を求めるための
パワー検出回路であり、それぞれ出力信号として空間周
波数成分S2,S4,S6を出力する。24〜26はホールド回路で
あり、パワー検出回路21〜23の出力信号を入力とし空間
周波数成分S1,S3,S5をそれぞれ出力する。27〜29は除算
器であり、各々空間周波数成分比Y1（＝S1/S2）,Y2（＝
S3/S4）,Y3（＝S5/S6）を出力する。これら、パワー検
出回路21〜23,ホールド回路24〜26,除算器27〜29で空間
周波数成分の比を求めるための算出手段を構成してい
る。31〜33はA/D変換器であり、除算器27〜29から出力
されるアナログ信号Y1,Y2,Y3をそれぞれデジタル信号Y1
1,Y12,Y13として出力する。A/D変換器31〜33から出力さ
れたデジタル信号Y11〜Y13はラッチ回路34〜36にそれぞ
れ入力され、さらに電子走査回路37に入力される。電子
走査回路37はマイクロプロセッサ38から送られてくるク
ロックパルスφとラッチ回路34〜36で結像状態が保持さ
れた空間周波数成分比を示す信号Y11〜Y13とからMTF比
のパターンを検出し、デフォーカス信号Ｄをマイクロプ
ロセッサ38に出力する。マイクロプロセッサ38はデフォ
ーカス信号Ｄから撮影光学系10の駆動制御信号CdとBPF1
7a〜19a,17b〜19bの切換信号Ccを出力する。

第２図は電子走査回路37の回路構成を示す図である。
同図に示す41〜43,45はROM（リードオンリーメモリ）で
あり、ROM41〜43にはそれぞれ空間周波数（u1,u11），
空間周波数（u2,u12），空間周波数（u3,u13）における
Ｎ種類の結像状態に対するMTFの比であるd1,d2,d3が所
定のアドレスに記憶されている。また、ROM45にはＮ種
類の結像状態に対する各デフォーカス量d4が所定のアド
レスに記憶されている。ここで、周波数成分比を示すデ
ジタルデータY11,Y12,Y13が８ビットであれば、結像状
態の種類はＮ＝256となり、ROM41〜45には256×２＝512
個のデータが記憶されているものとなる。46はカウンタ
であり、マイクロプロセッサ38からのタイミングパルス
信号φにより、ROM41〜43,45の読出しアドレスを指定す
る読出し信号を出力する。したがって、タイミングパル
ス信号φでアドレス範囲を指定すれば、その範囲の読出
しアドレスが電子的に走査される。各ROM41〜43はこの
ような読出し信号によって、各アドレスに記憶されてい
るMTFの比d1,d2,d3を減算器47〜49へ出力する。減算器4
7〜49はROM41〜43から送られてくるMTF比d1,d2,d3とラ
ッチ回路34〜36から送られてくる空間周波数成分を示す
デジタルデータY11,Y12,Y13とをそれぞれ減算処理す
る。なお、デジタルデータY11,Y12,Y13はラッチ回路34
〜36の作用により同一結像状態のものとなる。各減算器
47〜49における減算結果は絶対値回路50〜52を介して加
算器53に入力される。加算器53はその出力として走査信
号Ssを出力する。この走査信号Ssは微分器54を介してゼ
ロクロス検出器55に入力される。そして、このゼロクロ
ス検出器55の出力信号とROM45からの出力信号がデフォ
ーカス量検出器56に入力される。デフォーカス量検出器
56はゼロクロス検出器55からの出力信号とROM45に記憶
されているＮ結像状態のデフォーカス量とからMTF比の
パターンを検出し、デフォーカス信号Ｄを出力する。

次に、以上のように構成された自動合焦装置の作用に
ついて説明する。

第３図は合焦調節を行なう場合の概略的な手順を示す
フロー図である。すなわち、合焦調節を開始すると撮影
光学系10の移動が始まり（ステップS1）、第１回目のデ
フォーカス調節が行われる（ステップS2）。ステップS2
では低周波側のBPF17b〜19bの組合わせを用いる。次
に、高周波側のBPF17a〜19aを用いて第２回目のデフォ
ーカス調節を行なう（ステップS3）。そして、合焦位置
で撮影光学系10の移動を停止し（ステップS4）、合焦調
節を終了する。

次に、本実施例の具体的な作用について説明する。合
焦調節が開始されると、撮影光学系10が等速度Ｖで移動
を開始する。撮影光学系10の移動方向は、イメージセン
サ14に近付く方向または遠ざかる方向のどちらでもよ
い。そして、撮影光学系10の移動開始と共に、第１回目
のデフォーカス調節が始まり、イメージセンサ14により
撮像が開始される。イメージセンサ14で撮像され電気的
な信号に変更された画像信号は、奇数フィールド，偶数
フィールドの順に１フィールドずつ読出しが行われる。
このときの、イメージセンサ14による画像信号の蓄積，
読出しのタイミングおよび各時刻におけるデフォーカス
量は第12図および第13図に示すものとする。なお、この
際に別途設けられた露出検出素子により、適正露出とな
るように時刻T1,T11が制御される。そして、読み出され
た画像信号はwindow回路15により焦点を合わせる領域の
みが抽出され、切換え回路16に入力される。ここで、第
１回目のデフォーカス量調節段階であるので、画像信号
は切換回路16により低周波側のBPF17b〜19bに導かれ
る。BPF17b〜19bに導かれた画像信号はパワー検出器21
〜23で空間周波数u11,u12,u13の成分量が求められる。
この成分量は奇数フィールド信号の成分量であるが、１
フィールド時間経過後には、ホールド回路24〜26により
信号S1,S3,S5は奇数フィールドの空間周波数成分に、ま
た信号S2,S4,S6は偶数フイールドの空間周波数成分とな
る。したがって、各除算器27〜29には、同一空間周波数
であって結像状態の異なる空間周波数成分が入力する。
各除算器27〜29は、入力する空間周波数成分を互いに除
算し、空間周波数成分比Y1,Y2,Y3が出力される。さら
に、除算器27〜29から出力された空間周波数成分比Y1〜
Y3はA/D変換器31〜33でデジタル信号Y11,Y12,Y13に変換
され、ラッチ回路34〜36を介して電子走査回路37に入力
される。電子走査回路37ではマイクロプロセッサ38から
出力されるクロックパルスφによってカウンタ46から読
出し信号が出力され、この読出し信号によってROM41〜4
3,45の読出し位置が走査されて、記憶されているデータ
d1〜d4が順次読出される。そして、減算器47〜49でデジ
タル信号化された空間周波数成分比Y11〜Y13とデータd1
〜d3とが比較減算され、絶対値回路50〜52を介して加算
器53に出力され、この加算器53から走査信号Ssが出力さ
れる。この走査信号Ssの値は、 Ss＝|Y11−d1|＋|Y12−d2| ＋|Y13−d3| …（６）となる。この走査信号Ssは、合焦位置の時に最小値とな
るので、走査信号Ssを微分器54で微分し、その微分結果
を、ゼロクロス検出器55でゼロ検出することにより、ゼ
ロクロス位置を検出する。デフォーカス量検出器56は、
ゼロクロス検出器55でゼロ検出されたときに、ROM45か
ら読み出されたデフォーカス量d4をデフォーカス信号Ｄ
としてデフォーカス量検出器56からマイクロプロセッサ
38へ出力する。マイクロプロセッサ38は入力されたデフ
ォーカス信号Ｄと現在の撮影光学系10の移動速度Ｖとか
ら、撮影光学系の目標停止位置を演算し、合焦調節のた
めの制御信号Cdを出力する。この制御信号Cdに基づき、
パルスモータ12の駆動が制御され、撮影光学系の移動が
調節される。なお、撮影光学系の移動方向が逆方向の場
合であれば、撮影光学系は上記方向とは逆の方向に移動
制御される。また、目標停止位置が遠いと判断された場
合には、現在の移動速度Ｖより速い速度で移動させる。
以上で第１回目のデフォーカス量調節を終了する。そし
て、撮影光学系が目標位置に近付いた時に、再び速度が
Ｖとなり、第２回目のデフォーカス量調節が第１回目と
同様にして行われる。すなわち、イメージセンサ14によ
り１フレームごとの撮像が行われ、この画像信号に基づ
いて上記した如き演算処理がなされ、デフォーカス量が
求められる。ただし、２回目の調節では高周波側のBPF1
7a〜19aが用いられ、ROM41〜45のデータはu1,u2,u3に相
当する値が用いられてデフォーカス量の演算が行われ
る。そして、再び撮影光学系10の目標停止位置が求めら
れ、撮影光学系10の移動調節が行われ、目標位置に到達
したときに移動を停止させ、合焦調節を終了する。

このように本実施例によれば、撮影光学系10の異なる
２位置における複数周波数に対応したMTF比を用いてそ
の画像のMTF比パターンを検出するようにしたので、被
写体の状態（特徴，輝度）に依存せず、一度の合焦調節
で任意の位置のデフォーカスの方向および量を検出する
ことができる。また、イメージセンサ14の画像信号だけ
を用いて合焦検出を行なうことから、別途に合焦専用の
センサ等の部材を必要としないので、装置の小型化が可
能となり、光学系のシステム上の制約もない。さらに、
イメージセンサ14の奇数フィールドと偶数フィールドの
信号を用いたので、短時間で二つの結像状態での撮像が
可能となる。しかもMTF比と空間周波数成分比Y11〜Y13
の比較に電子走査を用いたので高速演算が可能となる。
したがって合焦調節時間を短縮することができる。ま
た、BPF17a〜19a,17b〜19bを設け、低周波側と高周波側
の二段階に切換可能としたので、デフォーカス量が大き
い場合でも精度の高い合焦調節を行なうことができる。

なお、上記第１実施例では、２回のデフォーカス量調
節を行なうようにしているが、連続的に繰返してデフォ
ーカス量調節を行なうようにしてもよく、または１回の
みのデフォーカス量調節であっても合焦調節を行なうこ
とはできる。また、ROM41〜45を撮影光学系10内に備え
る構成としてもよく、このような構成とすることにより
撮影光学系の交換が容易となる。また、異なる二つの結
像状態を得るために、予定焦点面近傍に複数のイメージ
センサ14を配置するようにしてもよい。さらに、第12図
に示す奇数フィールドと偶数フィールドの蓄積時間は、
適当な撮像素子を用いることにより、オーバーラップさ
せることもできる。このようにすることにより合焦時間
をさらに短縮することができる。また、上記実施例で
は、window回路15を用いて焦点を合わせたい領域のみを
抽出するようにしているが、この時に各ラインを加算す
ることによりノイズを低減させることができる。しかも
複数位置を抽出することもできる。また、微分器54およ
びゼロクロス量検出器55を用いて操作信号Ssから最少値
の検出を行なうようにしているが、単に最少値検出器を
用いるようにしてもよい。

第４図は本発明の第２実施例である自動合焦装置の構
成を示す図である。なお、第１図に示す自動合焦装置と
同一部分には同一の符号を付し、詳しい説明は省略す
る。この実施例は、イメージセンサとして非破壊読出し
可能なイメージセンサを用いてBPFを一つにしたこと、
さらに空間周波数成分の比を計算する際に、デフォーカ
ス量の小さい空間周波数成分を分母として用いて計算し
ていることに特徴がある。同図に示す60は、撮影光学系
10の予定焦点面近傍に配置された非破壊読み出し可能な
イメージセンサであり、例えばSIT,AMI,CMD等が用いら
れる。61はイメージセンサ60を制御するための制御回路
である。62はBPFであり、所定の通過中心空間周波数を
持つ。63はパワー検出回路である。このパワー検出回路
63の出力Soはホールド回路64〜66および判別回路67に出
力される。ホールド回路64〜66からの出力信号S11〜S13
は切換回路68を介して除算器69に入力される。なお、ホ
ールド回路64の出力信号S11は切換回路68に出力される
と共に、判別回路67に出力される。判別回路67はパワー
検出回路63の出力信号Soとホールド回路64からの出力信
号S11との大小を判別し判別信号J1,J2を除算器69および
マイクロプロセッサ80に出力する。除算器69からの出力
信号S15はA/D変換器70を介してラッチ回路71〜73に出力
される。ラッチ回路71〜73にはさらにマイクロプロセッ
サ80からのタイミング信号が入力される。ラッチ回路71
〜73の出力信号Y21〜Y23は電子走査回路37に入力され
る。この電子走査回路37はマイクロプロセッサ80からの
クロックパルス信号φにより読出しが行われ、マイクロ
プロセッサ80にデフォーカス信号Ｄを出力する。マイク
ロプロセッサ80は電子走査回路37からのデフォーカス信
号Ｄと判別回路67からの判別信号J2とからイメージセン
サ駆動用の制御信号C1と撮影光学系駆動用の制御信号C2
を出力する。

次に、以上のように構成された自動合焦装置の作用に
ついて説明する。合焦調節が始まると撮影光学系10が等
速度Ｖで移動し、イメージセンサ60による撮像が開始さ
れ、画像信号の読出しが行われる。このとき、不図示の
露出検出素子により適性露出となるように撮像が行われ
る。この読出しは３回行われ、それぞれ読出しクロック
周波数をφ₁,φ₂,φ_３（φ_１＜φ_２＜φ_３）と変更する
ことにより、信号の時間軸変調を行なうことができる。
すなわち、非破壊読出し可能なイメージセンサ60とこの
イメージセンサ60に対する読出しクロック周波数の変更
動作とを併用することにより、一つのBPF62で異なった
空間周波数成分を抽出することができる。このようにし
て、パワー検出回路63からの出力信号Soは、読出しクロ
ック周波数φ_１の時には空間周波数u1の成分量になり、
φ_２のときにはu2の成分量となり、φ_３のときにはu3の
成分量となる。読出しクロック周波数の変更に合わせて
ホールド回路64〜66のタイミングを制御し、ホールド回
路64の出力信号S11が空間周波数u1の成分量，ホールド
回路65の出力信号S12が空間周波数u2の成分量，ホール
ド回路66の出力信号S13が空間周波数u3の成分量とな
る。ここで、撮影光学系10は駆動中であるが、イメージ
センサ60の非破壊読出し可能な撮像素子の特性を利用し
て同一画像を繰返し読出すことにより、S11,S12,S13は
同一画像の空間周波数成分量を表わすものとなる。そし
て、再び撮像が行われ、読出しクロック周波数がφ₁,φ
₂,φ_３と変更され、３回読出しが行われる。また、切換
回路68はパワー検出回路63からの出力信号Soがu1の成分
量のときにはS14＝S11,u2の成分量のときにはS14＝S12,
u3の成分量のときにはS14＝S13となるように切換を行な
う。除算回路69では空間周波数成分比S15つまりS14とSo
の比が計算されるが、空間周波数u1の成分量の大きさに
よりその演算法が異なる。すなわち、第１回撮像時のu1
の成分量S11と第２回撮像時のu1の成分量Soとが判別回
路67で比較され、So＜S11ならばS15＝So/S14とし、So≧
S11ならばS15＝S14/Soといった演算を行なう。このよう
にして、空間周波数u1,u2,u3における成分比が順次計算
され、除算器69から出力される。そして、除算器69から
出力された信号S15はA/D変換器70でデジタル信号に変換
されると共に、ラッチ回路71〜73によりY21が空間周波
数u1の成分比として、Y22が空間周波数u2の成分比とし
て、Y23が空間周波数u3の成分比として電子走査回路37
に入力される。電子走査回路37では第１実施例と同様に
Y21,Y22,Y23と予め記憶されているMTF比との比較が行わ
れ、デフォーカス量が計算され、その計算結果としてデ
フォーカス信号Ｄがマイクロプロセッサ80に出力され
る。マイクロプロセッサ80では、デフォーカス信号Ｄと
判別信号J2および撮影光学系10の移動速度から正確なデ
フォーカス量を演算し、撮影光学系10の移動速度および
移動量を制御するための制御信号C2を駆動回路13に出力
する。そして、この制御信号C2に基づいた駆動制御がな
され撮影光学系10が移動され合焦調節される。

このように本実施例によれば、第１実施例と同様の効
果を得ることができ、更に、イメージセンサ60,BPF62,
パワー検出回路63,除算器69,A/D変換器70を各１つしか
必要としないため、装置の小型化を図ることができる。
また、除算器69における演算の際に、常にデフォーカス
量の小さい空間周波数成分を分母として用いるようにし
ているので、常に精度の高い値を得ることができ、合焦
調節の精度を向上することができる。

なお、上記実施例ではイメージセンサ60の読出しクロ
ック周波数としてφ₁,φ₂,φ_３の三種類を用いたが、他
の三種類の周波数を用い、両者を切換えながら用いるよ
うにしてもよく、またさらに多くの種類を用いるように
してもよい。また、非読出し可能なイメージセンサ60に
代えて、CCDイメージセンサとフレームメモリを組合わ
せたものを用いてもよい。

また、上記第１および第２実施例における信号処理を
全てデジタル処理で行なうようにしてもよい。すなわ
ち、第１図および第４図の一点鎖線で示す部分90,91
を、第５図に示すように、A/D変換器93,マイクロプロセ
ッサ94,各結像状態における複数のMTF比を記憶したROM9
4で構成する。そして、合焦調節演算をマイクロプロセ
ッサ93で行なうようにする。このようにすることによ
り、装置の小型化を図ることができる。

さらにまた、マイクロプロセッサの代りに、同じ動作
をするハード構成にしてもよい。

次に、本発明の第３実施例に係る自動合焦装置につい
て第15図を参照して説明する。なお、本実施例は、イメ
ージセンサ14で撮像して得られた画像信号の空間周波数
成分をパワー検出回路21〜23で検出するまでの処理は、
第１図に示す装置と同じであり、同一部分には同一の符
号を付して詳しい説明は省略する。

この実施例は、パワー検出回路21〜23で検出した画像
信号の空間周波数成分をフィルタリング処理した後、MT
F比を算出する例である。すなわち、各パワー検出回路2
1〜23にはA/D変換器101〜103がそれぞれ接続されてい
て、各パワー検出回路21〜23で検出された空間周波数成
分が各々接続するA/D変換器101〜103でA/D変換される。
各A/D変換器101〜103は、A/D変換した空間周波数成分
を、コントラスト信号S21〜S23として、それぞれ接続さ
れているフィルタリング回路104〜106へ出力する。各フ
ィルタリング回路104〜106は、それぞれ対応する除算器
111〜113に接続されている。各除算器111〜113には、対
応するフィルタリング回路104〜106からの信号S24〜S26
が入力すると共に、各フィルタリング回路104〜106から
出力されラッチ回路107〜109を介して入力する信号S27
〜S29がそれぞれ入力される。各除算器111〜113では、
フィルタリング回路104から直接入力する信号S24〜S26
とラッチ回路107〜109を介して入力される信号S27〜S29
を除算して、空間周波数成分比Y31（＝S24/S27）,Y32
（＝S25/S28）,Y33（＝S26/S29）を電子走査回路37へ出
力する構成となっている。

第16図〜第18図は上記フィルタリング回路104〜106の
構成例を示す図である。各図においてｆ（ｘ）は入力で
あり、ｇ（ｘ）が出力である。第16図に示すフィルタリ
ング回路は、複数の遅延素子Ｔが入力に対して直列に接
続され、各遅延素子Ｔの出力がそれぞれフィルタ係数ω
１〜ωｍの設定されている乗算器を介して加算器に接続
されている。

第17図に示すフィルタリング回路は、直列に接続され
た複数の遅延素子Ｔの各遅延素子Ｔ間にそれぞれ加算器
が設けられている。各加算器には、各々フィルタ係数ω
１〜ωｍが設定されている乗算器を介して入力ｆ（ｘ）
が入力される構成となっている。

第18図に示すフィルタリング回路は、フィルタ係数ω
が「１」の場合に用いることができ、入力ｆ（ｘ）がFI
FOメモリに入力して順次遅延され、このFIFOメモリから
の出力によって入力ｆ（ｘ）が順次減算される。そし
て、この減算結果が加算器に入力され、加算器の出力側
に設けられたラッチからの信号と加算される構成となっ
ている。

このように構成されたフィルタリング回路のフィルタ
係数およびそのフィルタ関数のスペクトルについて第19
図および第20図を参照して説明する。

第19図（ａ）はrect関数，第20図（ａ）はスプライン
関数を示す図であり、それぞれ次式で表される。

また、第19図Ｂは同図Ａに示すrect関数のスペクトル
を表す図であり、第20図Ｂは同図Ａに示すスプライン関
数のスペクトルを表す図である。第19図および第20図に
示すように、rect関数，スプライン関数は共にローパス
フィルターとして作用する。そこで、rect関数を用いて
フィルタリング処理する場合には、例えば６個のｆ
（ｘ）を用いるのであれば、第19図Ａに黒丸で示すフィ
ルタ係数を用いる。また、スプライン関数を用いてフィ
ルタリング処理する場合には、例えば12個のｆ（ｘ）を
用いるのであれば、第20図Ａに黒丸で示すフィルタ係数
を用いる。なお、フィルタ係数がω１〜ωｍ＝１の場
合,rect関数の場合は、単なる信号の加算となるので、
第18図に示すフィルタリング回路を用いることが好まし
い。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例は、撮影光学系で形成された画像がイメージ
センサ14で撮像され、その撮像画像の画像信号の空間周
波数成分がパワー検出回路21〜23で検出されるまでの作
用は、前記第１実施例と同様である。よって、各空間周
波数成文がそれぞれのパワー検出回路21〜23で検出され
たところから説明する。各パワー検出回路21〜23で検出
された空間周波数成分は、各A/D変換器101〜103でデジ
タル信号に変換されてコントラスト信号S21〜S23として
それぞれ対応するフィルタリング回路104〜106に入力す
る。各フィルタリング回路104〜106には、イメージセン
サ14における偶数フィールドの信号と奇数フィールドの
信号とに対応するコントラスト信号S21〜S23が１フィー
ルド時間ごとに順次入力される。入力されたコントラス
ト信号S21〜S23は、第16図〜第18図に示すｆ（ｘ）とし
てフィルタリング処理される。その結果、コントラスト
信号S21〜S23は、第21図に実線で示すノイズのある信号
から、同図に破線で示す極大点の抑制された信号に変換
され、SNの改善されたコントラスト信号S24〜S26として
出力される。各フィルタリング回路104〜106から出力さ
れるコントラスト信号S24〜S26は、各々対応する除算器
111〜113へ入力すると共に、各ラッチ回路107〜109へ入
力される。ラッチ回路107〜109は各フィルタリング回路
104〜106でフィルタリング処理された信号から任意の２
つの信号を選択する機能を有している。ラッチ回路107
〜109でラッチするタイミングを調節して任意の光路差
を持った異なる結像状態のコントラスト信号S27〜S29を
得る。そして、コントラスト信号S24〜S26とは異なる結
像状態のコントラスト信号S27〜S29が対応する除算器11
1〜113にそれぞれ入力する。そして、除算器111〜113か
ら信号Y31（＝S24/S27）,Y32（＝S25/S28）,Y33（＝S26
/S29）が出力されて電子走査回路37へ出力される。

以下の、作用は第１実施例と同様であるので省略す
る。

このように本実施例によれば、空間周波数成分をA/D
変換したコントラスト信号S24〜S26をフィルタリング回
路104〜106でフィルタリング処理するようにしたので、
コントラスト信号のSN比を改善でき、合焦精度を大幅に
向上させることができる。

なお、上記第３実施例ではフィルタリング回路104〜1
06をデジタルフィルタで構成する例を示したが、アナロ
グフィルタで構成しても第３実施例特有の作用効果を得
ることができる。

次に、本発明の第４実施例について説明する。

第22図は第４実施例に係る自動合焦装置の構成を示す
図である。なお、第１図に示す装置と同一部分には同一
符号を付している。

本実施例は、MTF比関数ｒ（u;δ₁,δ_２）を、と定義する。そして、“log関数”として第23図に示す
入出力特性を有する対数回路を用いる。

そこで本実施例は、パワー検出回路21〜23およびホー
ルド回路24〜26の出力側に第23図に示す入出力特性を有
する対数回路120〜125がそれぞれ接続されている。そし
て、各対数回路120〜125は各パワー検出回路21〜23毎に
対になって、減算器126〜128に接続されている。各減算
器126〜128は対応するA/D変換器31〜33にそれぞれ接続
されている。また、電子走査回路37のROM41〜43には、
（７）式に基づいて算出されるMTFの対数の差の値が記
憶されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例は、撮影光学系で形成された画像がイメージ
センサ14で撮像され、その撮像画像の画像信号の空間周
波数成分がパワー検出回路21〜23およびホールド回路24
〜26からコントラスト信号S1〜S6としてそれぞれ出力さ
れるまでの作用は、前記第１実施例と同様であるので省
略する。

パワー検出回路21〜23からのコントラスト信号S2,S4,
S6は対数回路121,123,125にぞれぞれ入力すると共に、
ホールド回路24〜26に入力する。ホールド回路24〜26に
入力したコントラスト信号は所定時間保持された後、対
応する対数回路120,122,124へ出力される。その結果、
同じ減算器に接続される一対の対数回路（120,121）、
（122,123）、（124,125）には、それぞれ結像状態の異
なるコントラスト信号が入力する。各対数回路120〜125
から出力された信号S30〜S35は各々対応する減算器126
〜128に入力する。各減算器126〜128では、Y1＝S30−S3
1,Y2＝S32−S33,Y3＝S34−S35なる減算演算が実施さ
れ、その演算結果である差信号Y1〜Y3がそれぞれ対応す
るA/D変換器31〜33へ出力される。そして、A/D変換器31
〜33から出力された信号はラッチ回路34〜36で一定時間
保持された後、電子走査回路37へ出力される。以後、第
１実施例と同様にしてデフォーカス量の検出が行われ
る。

このような本実施例によれば、MTF比関数ｒ（u;δ₁,
δ_２）を（７）式で定義し、第23図に示す入出力特性を
有する対数回路120〜125を用いたので、除算器を用いな
くても第１〜第３実施例同様の合焦調節を行なうことが
でき、しかも除数０のとき（たとえばＭ（u,δ１）
０のとき）でも、演算誤差を生じることなくMTF比関数
の計算ができ、合焦精度を向上することができる。

なお、上記第４実施例では、除算の代わりにに対数演
算を用いたが、２つのコントラスト信号の特性を引出す
ことのできる演算であれば他の演算手段であってもい。

［発明の効果］本発明によれば、撮影光学系の予定焦点面近傍の二箇
所の各々の箇所における複数の空間周波数に対するMTF
の比を異なる結像状態に応じて予め記憶手段に記憶して
おき、イメージセンサより得られる二つの異なる結像状
態の画像信号からそれぞれの状態における複数の空間周
波数成分比を求め、この求めた空間周波数成分比と予め
記憶されているMTF比とを比較し、画像の結像状態を検
出するようにしたので、被写体の状態に左右されること
なく一度の合焦検出でデフォーカスの方向および量を検
出することができると共に、合焦専用部材を用いる必要
がないので、装置を小型化することができる。

また、MTF比と空間周波数成分比の比較において、電
子走査を用いるようにしたので、合焦時間の短縮化を図
ることができる。

また、撮影光学系を駆動しながら画像を撮像しその画
像信号の偶数フィールド信号と奇数フィールド信号を用
い短時間のうちに二つの結像状態の撮像を行なうように
したので、この点でも合焦時間の短縮化を図ることがで
きる。

また、空間周波数を切換え可能な切換手段を設け、空
間周波数を切換え複数回合焦検出を行なうようにしたの
で、広い周波数領域で合焦検出でき、合焦精度を向上さ
せることができる。

また、非破壊読出し可能なイメージセンサを用いるよ
うにしたので、装置の小型化を図ることができる。

また、フィルタリング処理した空間周波数の成分比を
用いるようにしたので、SN比を改善することができ、高
精度な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実施例の構成図、第２図は電子走査回路の
構成図、第３図は合焦調節を行なう場合のフロー図、第
４図は第２実施例の構成図、第５図は第１および第２実
施例の変形例を示すブロック図、第６図は撮影光学系の
「MTF−空間周波数」特性を示す図、第７図〜第11図は
異なる結像状態におけるMTF特性を説明するための図、
第12図はイメージセンサの蓄積，読出しのタイミングを
示す図、第13図はMTFとデフォーカス量との関係を示す
図、第14図は信号劣化を示す空間周波数の値を示す図、
第15図は第３実施例の構成図、第16図はフィルタリング
回路の構成図、第17図は他のフィルタリング回路の構成
図、第18図はさらに他のフィルタリング回路の構成図、
第19図（ａ）はRECT関数を示す図、第19図（ｂ）はRECT
関数のスペクトルを示す図、第20図（ａ）はスプライン
関数を示す図、第20図（ｂ）はスプライン関数のスペク
トルを示す図、第21図はフィルタリング処理前後のコン
トラスト信号を示す図、第22図は第４実施例の構成図、
第23図は対数回路の入出力特性を示す図、第24図は位相
相関方式を説明するための図、第25図は山登り方式を説
明するための図である。 10……撮影光学系、14,60……イメージセンサ、16,68…
…切換回路、17a〜19a,17b〜19b,62……バイパスフィル
タ、21〜23,63……パワー検出回路、24〜26,64〜66……
ホールド回路、27〜29,69……除算器、37……電子走査
回路、38,80……マイクロプロセッサ、104〜106……フ
ィルタリング回路、120〜125……対数回路、126〜128…
…減算器。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 7/11

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影光学系により形成される画像をイメー
ジセンサで撮像し、このイメージセンサから出力される
画像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行なう
自動合焦装置において、前記撮影光学系の予定焦点面近傍の二箇所における各々
複数の空間周波数個々に対するMTFの比を、上記撮影光
学系の異なる結像状態に応じて予め記憶する記憶手段
と、二つの異なった結像状態に応じて前記イメージセン
サから出力される画像信号に基づき、各々の結像状態に
対応する複数の空間周波数成分の比を算出する算出手段
と、この算出手段で算出された空間周波数成分の比と前
記記憶手段にて記憶されているMTFの比とを比較して撮
影光学系の結像状態を示すデフォーカスの方向および量
を検出するデフォーカス検出手段とを具備したことを特
徴とする自動合焦装置。
【請求項２】前記デフォーカス検出手段における空間周
波数成分の比とMTFの比との比較を、電子走査により行
なうことを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項３】前記撮影光学系で形成される同一画像から
得られる複数の空間周波数を、上記空間周波数とは値の
異なる複数の空間周波数に切換え可能な切換手段を備え
たことを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項４】撮影光学系またはイメージセンサを移動す
ることにより、二つの異なる結像状態を得ることを特徴
とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項５】二つの異なった結像状態に応じてイメージ
センサから出力される画像信号は、奇数フィールド信号
と偶数フィールド信号であることを特徴とする請求項１
に記載の自動合焦装置。
【請求項６】前記イメージセンサは、非破壊読出し可能
なイメージセンサであることを特徴とする請求項１に記
載の自動合焦装置。
【請求項７】撮影光学系により形成される画像をイメー
ジセンサで撮像し、このイメージセンサから出力される
画像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行なう
自動合焦装置において、前記撮影光学系の予定焦点面近傍の二箇所における各々
複数の空間周波数個々に対するMTFの比を、上記撮影光
学系の異なる結像状態に応じて予め記憶する記憶手段
と、二つの異なった結像状態に応じて前記イメージセン
サから出力される画像信号に基づき、各々の結像状態に
対応する複数の空間周波数成分を抽出し、この抽出した
複数の空間周波数成分の各々をフィルタリング処理する
フィルタリング手段と、このフィルタリング手段によっ
てフィルタリング処理された複数の空間周波数成分を同
一周波数毎に互いに結像状態の異なる空間周波数成分か
らその空間周波数成分比を算出する算出手段と、この算
出手段で算出された空間周波数成分の比と前記記憶手段
にて記憶されているMTFの比とを比較して撮影光学系の
結像状態を示すデフォーカスの方向および量を検出する
デフォーカス検出手段とを具備したことを特徴とする自
動合焦装置。
【請求項８】前記記憶手段に記憶されるMTFの比および
前記算出手段で算出される空間周波数成分比は、前記撮
影光学系の異なる結像状態の特性を表す演算であること
を特徴とする請求項１または請求項７記載の自動合焦装
置。
【請求項９】前記異なる結像状態の特性を表す演算は、
対数演算であることを特徴とする請求項８記載の自動合
焦装置。