JP3047250B2

JP3047250B2 - 合焦制御装置及び測距方法

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Publication number: JP3047250B2
Application number: JP2297355A
Authority: JP
Inventors: アール．ダウスキージュニアエドワード
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 2000-05-29
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JPH04261509A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、スチルビデオカメラ，銀塩フィルム式カメ
ラや双眼鏡等の光学系の焦点を自動的に合わせる合焦制
御（オートフォーカス）装置及び任意の位置にある物体
までの距離を測定する方法に関する。

〈従来の技術〉従来のオートフォーカス方式には、補助光等の測距の
ための信号を被写体に照射し、その帰ってきた信号を利
用するアクティブ方式と、映像信号自身を何らかの形で
利用するパッシブ方式がある。

パッシブ方式は被写体信号自身を利用するため精度の
良い方法としてよく利用されているが、ビデオカメラ等
では、カメラ自身の撮影のための撮像素子（CCD）を有
しているため、撮像素子から得られる映像信号をそのま
ま利用してオートフォーカスを行う方式がよく採られ
る。スチルビデオカメラにおいてもムービービデオカメ
ラ同様撮像素子を内蔵しているため、これから得られる
映像信号を直接利用すれば、別にオートフォーカスのた
めの専用光学ユニットを設ける必要がなくコスト，精度
共に有利である。

ムービービデオカメラに用いられる従来の映像信号を
用いる撮像面オートフォーカス方式をスチルビデオカメ
ラ等に利用すると概略次のようになる。

即ち、映像信号等に含まれる高周波成分は合焦位置
（ベストフォーカス位置）にてそのレベルが最大とな
り、デフォーカス量が増えるに従って高周波成分は小さ
くなっていく。

このことを利用して撮像の度に撮像レンズを至近距離
から無限位置まで複数位置a₀,a₁,a₂,・・・で一度スキ
ャンし、その間の映像信号に含まれる高周波成分f₀をハ
ンドパスフィルタにて取り出し、逐一そのレベルを比較
することにより、高周波成分が最大となる位置、例えば
a₁を見つけ出し、再びその位置にレンズを移動させると
いう動作をさせる。第７図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は夫
々前記従来例のハードウエアの構成、撮像レンズの各ス
キャン位置、該各スキャン位置における高周波成分レベ
ルを示したものである。

〈発明が解決しようとする課題〉かかる従来のオートフォーカス方式では後述するよう
にいくつかの問題点がある。

アクティブ方式では前述したようにオートフォーカス
専用の光学ユニットを別に必要とするという問題が大き
い。

パッシブ方式においても、まず、合焦位置を知るため
に一度レンズを至近距離から無限位置まで移動させなけ
ればならず時間がかかる。

また、検出精度を上げるためには高周波成分取出用バ
ンドパスフィルタの帯域幅を狭くすればよいが、あまり
狭くしすぎると、被写体の種類によっては、その帯域の
周波数成分をあまり含まず、十分な出力が得られない等
の不具合を生じる。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、レンズを至近距離から無限位置まで移動してスキャ
ンする必要がなく、最低１回の映像信号取込みのみで正
確な合焦位置を見つけ出し、かつ被写体信号の特定周波
数成分など、被写体の種類への依存性を有せず、また、
オートフォーカス専用の特別の光学系も必要としない新
規な方式の合焦制御装置を提供することを目的とする。
同時に、アクティブ方式のように発光機構を備えること
なく、映像信号を利用して任意の位置にある物体を測定
する方法を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このため、本発明に係る合焦制御装置は第１図に示す
ように、撮像素子から出力される映像信号の映像画面一
次元方向のデータをサンプリングするサンプリング手段
と、サンプリングされた映像信号のデータをＺ変換する
一次元Ｚ変換手段と、複数のデフォーカス量に対応した
撮像レンズ系の点像拡がり関数を一次元Ｚ変換して得ら
れるレスポンス関数（OTF）毎に１個以上の零点をセッ
トで記憶する零点セット記憶手段と、前記一次元Ｚ変換
手段によりＺ変換された多項式にOTF毎の零点セットの
各零点を代入し、代入して得られる値各々の絶対値を演
算する零点代入手段と、OTF毎の前記零点を代入して得
られる各々の絶対値の総和を演算する総和演算手段と、
前記OTF毎の絶対値の総和を比較し、該総和の最小値に
対応するOTFのデフォーカス量を検出するデフォーカス
量検出手段と、検出されたデフォーカス量に基づいて撮
像素子と撮像レンズとの相対合焦位置を演算する合焦位
置演算手段と、演算された合焦位置に撮像レンズ又は撮
像素子を移動する移動手段と、を含んで構成した。

また、前記サンプリング手段は前記一次元方向のデー
タを該一次元方向と直交する方向に複数組サンプリング
し、前記デフォーカス量検出手段は前記絶対値の総和の
複数組における平均値に相当する値をOTF間で比較し、
その中の最小値に対応するOTFのデフォーカス量を検出
するように構成することができる。

また、前記サンプリング手段は前記一次元方向のデー
タを該一次元方向と直交する方向に複数組サンプリング
し、前記デフォーカス量検出手段は前記絶対値の総和の
値を各組においてOTF間で比較して最小のものを選択し
た後、それら各組における最小値の中で最小となる値に
対応するOTFのデフォーカス量を検出するように構成し
てもよい。

また、前記サンプリング手段は撮像レンズが無限遠位
置又は至近位置にセットされた状態でサンプリングを行
い、移動手段は一方向にのみ撮像レンズ又は撮像素子を
移動して相対合焦位置を制御する構成としてもよい。

また、本発明に係る測距方法は、撮像レンズを通して
撮像素子上に得られた物体の映像信号のデータをサンプ
リングしてＺ変換し、該Ｚ変換された多項式に複数のデ
フォーカス量に対応した零点を代入して該多項式の零点
を見つけ出すことにより現在のデフォーカス量を検出
し、該検出されたデフォーカス量に基づいて撮像レンズ
又は撮像素子から前記物体までの距離を測定する。

〈作用〉サンプリング手段は、撮像素子から出力された映像画
面一次元方向の映像信号のデータを、一組以上サンプリ
ングする。

一次元Ｚ変換手段は、前記サンプリングされた映像信
号のデータ（通常は処理しやすいようにAD変換器により
デジタル信号に変換されたデータを用いる）を組毎にＺ
変換する。

前記Ｚ変換された多項式には、零点代入手段により零
点セット記憶手段に記憶された複数のOTFの各零点が代
入され、代入して得られる値各々の絶対値が求められ
る。

総和演算手段は、OTF毎の前記零点を代入して得られ
る各々の絶対値の総和を求める。

これらOTF毎の絶対値の総和がデフォーカス量検出手
段により比較され、その中の最小値に対応するOTFのデ
フォーカス量を検出する。即ち、零点を代入したときに
零となるOTFが現在の真のOTFであるから、絶対値の総和
が最小となるOTFは与えられたOTFの中で最も真に近いOT
Fであるため、そのOTFのデフォーカス量は現在のデフォ
ーカス量を良好に示すこととなる。

尚、デフォーカス量の検出精度を高めるにはより多く
のOTFを用意すればよい。

このようにして現在のデフォーカス量が検出される
と、撮像レンズの位置，焦点距離が既知であるため、合
焦位置演算手段により相対合焦位置を演算することがで
きる。

そして、移動手段により、前記演算された合焦位置に
撮像レンズ又は撮像素子を移動することにより良好に焦
点位置を合わせることができる。

また、サンプリング手段で複数組のデータをサンプリ
ングし、前記デフォーカス量検出手段で前記絶対値の総
和の複数組における平均値に相当する値をOTF間で比較
し、その中の最小値に対応するOTFのデフォーカス量を
検出するように構成したものでは、一組だけのデータで
対応するOTFを決定する場合に比較して、ノイズによる
影響を小さくすることができ検出精度が向上する。この
方式では、特に、複数組の平均値に信頼性を持たせたも
のである。つまり、総和の絶対値が最小となる組を持つ
OTFがあっても複数組の平均値が最小となる方に信頼性
を持たせるのである。

また、同様にサンプリング手段で複数組のデータをサ
ンプリングするが、前記デフォーカス量検出手段は前記
絶対値の総和の各組における値をOTF間で比較して最小
のものを選択した後、それら各組の最小値の中の最小値
に対応するOTFのデフォーカス量を検出するようち構成
したものでは、ノイズによる影響を小さくすることがで
き検出精度が向上することは同様であるが、この方式で
は一組でも総和の絶対値が最小となれば、それに対応す
るOTFを信頼するのである。

また、前記サンプリング手段は撮像レンズが無限遠位
置又は至近位置にセットされた状態でサンプリングを行
い、移動手段は一方向にのみ撮像レンズ又は撮像素子を
移動して合焦位置を制御する構成とすることにより、１
回のデータ取込みによる演算処理と１回の移動で確実に
合焦位置にセッティッグできる。即ち、撮像レンズが無
限遠位置又は至近位置以外の位置にある場合には、デフ
ォーカス量が定まっても、至近位置側にデフォーカスさ
れているか無限遠側にデフォーカスされているかの区別
がつかないので、撮像レンズの移動方向が決定しない。

また、本発明に係る測距方法においては、撮像レンズ
を通して撮像素子上に得られた物体の映像信号のデータ
をサンプリングしてＺ変換し、該Ｚ変換された多項式に
複数のデフォーカス量に対応した零点を代入すれば前述
の合焦制御装置で説明したように該多項式の零点を見つ
け出すことができ、これによって現在のデフォーカス量
を検出できるから、該検出されたデフォーカス量に基づ
いて撮像レンズ又は撮像素子から前記物体までの距離を
測定することができる。この方法では、前記アクティブ
方式のような特別な発光機構が必要なく、映像信号の処
理のみで精度よく測距を行える。

〈実施例〉実施例の説明に先立ち、本発明に関わる理論を第２図
及び第３図を参照して以下に説明する。

ある撮像光学系において、CCD等の撮像素子からサン
プリングされた映像信号のデータｙは、レンズの点像拡
がり関数（Point spread function）をｇ、物体データ
をｕ、撮像素子系で生じるノイズをｎとすると、次のよ
うに一般的に表されることになる｛第２図（Ａ）参
照｝。

ｙ＝ｕ＊ｇ＋ｎ式において、全ての変数は二次元量であり、＊はコ
ンボリューション（たたみこみ）を示す。

点像拡がり関数ｇは光学理論により次式のように表さ
れる。

ここで、d₀:物体−撮像レンズ間距離,d₁:撮像レンズ
−撮像素子間距離とすると、d₁が合焦位置にあるときの
距離より小さい側にデフォーカスされている場合は、前
記Ｗは次式を満足する値として設定される。

1/W＝1/d₀＋1/d₁−1/f また、d₁が合焦位置にあるときの距離より大きい側に
デフォーカスされている場合は、前記Ｗは次式を満足す
る値として設定される。

−1/W＝1/d₀＋1/d₁−1/f ′ また、レンズ窓関数Ｐは、レンズアパーチャーを示
し、撮像レンズに収差のない場合は、レンズアパーチャ
ー内いずれかの点においても一定値であり、それ以外の
点においては、０となる。

今、簡単化のため式においてノイズの項ｎを無視す
ると、ｙ＝ｕ＊ｇ ′ となり、コンボリュージョンにより画像を劣化させるの
は、点像拡がり関数ｇであることが分かり、また、式
より、点線拡がり関数ｇは、Ｗによってのみ影響を受け
ることが明らかである。したがってＷの値が決まれば、
即ち又は′式において、撮像レンズ−撮像素子間距
離d₁及び撮像レンズの焦点距離ｆは既知であるので、物
体−撮像レンズ間距離d₀が決まれば点像拡がり関数ｇは
一義的に決まることになる。

このことは、逆の見方をすると、現在の撮像レンズ位
置における点像拡がり関数ｇを特定できれば、物体−撮
像レンズ間距離d₀を知ることができることを意味する。

そして、第２図（Ｂ）に示すように、最初映像信号デ
ータのサンプリング時に撮像レンズが無限遠位置Ａにあ
ったとすると、物体−撮像レンズ間距離d₀を知れば、撮
像レンズ−撮像素子間距離d₁及びレンズ焦点位置ｆは既
知であるため、次式が成立する。

1/（d₀−Δｄ）＋1/（d₁＋Δｄ）＝1/f これにより、合焦位置（図示Ｂ）を得るためのレンズ
移動量Δｄが求まる。

次に、現在のレンズ位置における点像拡がり関数ｇを
特定する方法について説明する。

まず、点像拡がり関数ｇの一次元離散フーリエ変換G_K
は次式のように表される。なお、G_Kはレスポンス関数
（optical transfer function）と呼ばれ、OTFと略記さ
れる。その光学系における役割は、増幅器のような電気
的伝送路の伝達関数の役割に類似したものである。

ここで、g_i（ｉ＝0,1・・Ｍ−１）は点像拡がり関数
ｇのサンプル値,Mはサンプル数である。

OTF G_Kを、周波数成分ｋを横軸方向に変数として
（ｋ≧０）、種々のデフォーカス量1/Wについて描いた
曲線を第３図に示す。式より1/W＝０のときに1/d₀＋1
/d₁＝1/fとなり、合焦位置であることが図からも分か
る。

式において、＝exp｛−ｊ（２π/M）ｋ｝とおく
と（｜｜＝１）、次式が成立する。

G_K＝g₀＋g₁ ^-1＋g₂ ^-2＋・・・・・＋g_M-1 ^-(M-1) 式から分かるように、一次元離散フーリエ変換は
^-1の多項式の形をとり、したがって、G_Kは因数分解を行
って次式のように表すことができる。

ここで、_ｉ（ｉ＝1,2,・・Ｍ−１）は、^-1を変数
とする多項式の零点である。即ち、^-1＝_ｉ（又は
＝1/_ｉ）のときG_K＝０となる。あるデフォーカス量1/
WにおけるG_Kの零点を他のデフォーカス量1/WにおけるG_K
の^-1に代入しても０とはならない。したがって種々の
デフォーカス量1/Wに対する各G_Kの零点を調べておき、
あるデフォーカス量1/W₀に対する各G_K0の零点をデフォ
ーカス量1/Wの不明なG_Kの^-1に代入したときにG_K＝０
になったとすると、このOTG G_Kのデフォーカス量1/Wは
1/W₀であることが判明する。つまりG_Kを特定することが
できる。ところが、第３図でデフォーカス量1/Wがある
大きさより小さい曲線G_Kは０となる点がない。換言すれ
ば｜_i|＝１を満たす零点が存在しない。したがって、
一次元離散フーリエ変換では上記の場合にはG_Kを特定す
ることができない。

そこで、上記の場合でもOTFを特定評価できるように
式のexp｛ｊ（２π/M）ｋ｝の代わりに振幅γを持つ
Ｚ＝γexp（ｊω）を用いて点像拡がり関数ｇの一次元
Ｚ変換をとると次式のようになる。

この多項式Ｇ（Ｚ）により複素平面上γ＝１の単位円
周上に限らず、いずれの点においてもＧ（Ｚ）を評価す
ることができる。

式の両辺のＺ変換をとり次のように表す。

Ｙ（Ｚ）＝Ｕ（Ｚ）×Ｇ（Ｚ）＋Ｎ（Ｚ）ここで、Ｙ（Ｚ）,U（Ｚ）,G（Ｚ）及びＮ（Ｚ）は夫
々式におけるy,n,g及びｎのＺ変換を示す。仮にノイ
ズの項Ｎ（Ｚ）を無視すると、Z_iがＵ（Ｚ）又はＧ
（Ｚ）の零点であればＹ（Ｚ）＝０となる。したがっ
て、あるデフォーカス量1/W₀に対応する点像拡がり関数
ｇをＺ変換して得られたG₀（Ｚ）の零点をＹ（Ｚ）に代
入してＹ（Ｚ）＝０となったとすると、そのときのＧ
（Ｚ）はG₀（Ｚ）であると特定できる（一般にはＧ
（Ｚ）の零点とサンプリングデータのＺ変換値であるＵ
（Ｚ）の零点は一致しない）。

そこで、使用されるカメラの撮像レンズに対して、予
め異なるデフォーカス量1/Wに対する点像拡がり関数ｇ
を式を求め、各点像拡がり関数ｇから各デフォーカス
量1/Wに対応するOTF G_K（Ｇ_K1,Ｇ_K2,・・・G_KJ）を測
定又は理論的計算により求め、さらに各OTF G_Kにおけ
る零点セット（Ｚ_on1,Ｚ_on2,・・・Z_oni;n＝１_，２・・
・Ｊ）を計算により求めておく。

そして、撮像素子出力のサンプルデータからＺ変換に
より求められたＹ（Ｚ）に各OTF G_Kの零点セットを代
入し、それらの絶対値の合計が最も小さくなるOTFを探
せば、そのOTFが現在のOTFに相当することになる。

このようにしてOTFが特定され、したがって点像拡が
り関数ｇが特定されるので、デフォーカス量1/Wも決ま
り、レンズの移動量Δｄを決めることができるのであ
る。

また、デフォーカス量1/Wが決まるとレンズの移動量
Δｄが決まる前に、前述したように又は′式におい
て、物体−撮像レンズ間距離d₀が決まる。つまり、撮像
レンズ又は撮像素子から任意の位置にある物体までの距
離を測定することができる。

以下に、本発明に係るカメラの合焦制御装置の実施例
を図面に基づいて説明する。

第１の実施例の構成を示す第４図において、撮像レン
ズ１は、オートフォーカス操作時は初期位置が至近距離
位置にセットされる。該撮像レンズ１から入った光はCC
D（撮像素子）2A及び信号増幅器2B等を含むイメージセ
ンサー回路２により光電変換，増幅処理され、撮像信号
として出力される。

前記映像信号はサンプリング手段としてのサンプリン
グ回路３により、オートフォーカスに必要な画素分（合
焦させようとする映像部分）のデータがサンプリングさ
れ、A/D変換器４によりデジタル信号に変換された後、
映像画面一次元方向の一行当たりｎ個ずつＫ行分のデー
タ（第５図参照）が行バッファメモリ５に一時的に記憶
される。

一方、複数（Ｊ個）の異なるデフォーカス量1/Wに対
するOTF G_Kの零点セット（Ｚ_op1,Ｚ_op2,・・・Z_opi;p
＝１_，２・・・Ｊ）がＪ個のレジスタ8₁〜8_jに夫々記憶
されている。即ちこれらのレジスタ8₁〜8_jが零点セット
記憶手段に相当する。

以下、マイクロコンピュータの各演算部で実行される
演算処理を順に説明する。

一次元Ｚ変換部７では、まず前記行バッファメモリ５
に保持されている第１行のサンプルイメージデータg₁₁
〜g_1nをＺ変換して下記のようにZ^-1の多項式からなるY₁
（Ｚ）を求める。

Ｙ（Ｚ）＝g₁₁＋g₁₂Z^-1＋g₁₃Z^-2＋・・・＋g_1nZ^-n 各レジスタ8₁〜8_jに対応する各零点代入部9₁〜9_jで
は、夫々一次元Ｚ変換部９から入力したY₁（Ｚ）に対応
するレジスタ8_pにストアされた零点セットの各零点Z_0p1
〜Z_0piを順次代入し、絶対値演算部10₁〜10_jでは前記各
代入した値の絶対値|Y₁（Z_0p1）｜〜|Y₁（Z_0pi）｜を求
める。即ち、これら零点代入部9₁〜9_jと絶対値演算部10
₁〜10_jとが零点代入手段に相当する。

上記のようにして求められた絶対値|Y₁（Z_0p1）｜〜|
Y₁（Z_0pi）｜は、順次対応する加算部11_p（ｐ＝１〜ｊ
・に入力されて加算されていく。そして、１セットの零
点全てについて上記演算処理が終了すると、次に第２行
目についてサンプルイメージデータについて同様の演算
処理が繰り返され、その演算結果が加算部11_pにおいて
第１行目の加算値に加算される。この加算値11₁〜11_jが
総和演算手段に相当する。

第Ｋ行目までの全ての行について上記の演算処理を終
了すると各加算部11_pに蓄積された値は比較部12にて比較され、その中の最小値に対応するOT
Fを、現在のデフォーカス量1/Wに対応するOTFとして特
定する。この比較部12がデフォーカス量検出手段に相当
する。

これにより、現在のデフォーカス量1/Wが検出された
ので、合焦位置演算部13では合焦位置つまりレンズの移
動量Δｄを演算する。

まず、本実施例では撮像レンズ１が至近距離にセット
されているので合焦位置より大きい側にデフォーカスさ
れている場合であり、まず、前記′式を適用して物体
Ｕ−撮像レンズ１間の距離d₀を求める。次いで、この値
を、式に代入することにより二次方程式の根として求
める。本実施例の場合には、この根は正負の２個求めら
れるが、その中、負の値を選択する。理由は前述したと
おりである。尚、デフォーカス量1/Wが分かれば前述の
ようにしてレンズ移動量Δｄは求められるので、予め複
数のデフォーカス量1/W毎に求めたレンズ移動量Δｄの
データをROMのマップテーブルに記憶しておき、検索に
より求めるようにすれば処理速度が速められる。

このようにして求められたレンズ移動量Δｄに応じた
信号を移動手段としてのレンズ駆動回路６に出力する。
これにより、撮像レンズ１が撮像素子２から離れる方向
にΔｄ分移動して焦点位置が合わされる。

かかる構成とすれば、一回のデータ取込みによる演算
操作で移動量Δｄを知ることができ、一回の移動のみで
短時間に合焦位置に調節できる。

また、被写体の周波数成分等被写体の種類に依存性を
有しないので常に良好な精度が得られ、しかもオートフ
ォーカス専用の特別な光学系も必要とせず、コスト的に
も有利である。

前期実施例は各行についての|Y_r（Z_0pn）｜の総和
（平均と同等）が最小となるOTFを選択したが、次の全
ての|Y_r（Z_0pn）｜の中で最小値を持つOTFを選択する実
施例を第６図に基づいて説明する。

即ち、第１の実施例と異なるのは、加算部11₁〜11_j′
で各行分のの演算を終了する毎に第１比較部12Aにおいて、行毎の
演算結果を比較して最小値MIN を選択する。

そして、Ｋ行分の最小値MIN の選択を終了した後、第２比較部12Bにおいて、該Ｋ行
分の最小値の中で最小の値を持つOTFを、現在のデフォ
ーカス量1/Wに対応するOTFとして特定する。尚、本実施
例では第１比較部12Aと第２比較部12Bとがデフォーカス
量検出手段に相当する。

特定されたOTFのデフォーカス量1/Wに基づいて演算し
た移動量Δｄ分レンズを移動して焦点を合わせることは
第１の実施例と同様であり、したがって効果も同様であ
るが、前述したようにOTFの特定に関して、第１の実施
例では絶対値の総和における各行の平均値に信頼性をお
くのに対し、第２の実施例では１行でも絶対値の総和が
最小となるものに信頼性をおく点で相違する。

また、オートフォーカス操作時に撮像レンズを至近位
置にセットしたものについて示したが、逆に無限遠位置
にセットしても機能としては全く同様であり（撮像レン
ズの動きが大きいものでは撮像開始前の通常状態で撮像
レンズを引っこめてコンパクトに携帯できる利点があ
る）、この場合にはレンズ移動量の演算に式が用いら
れ撮像レンズを撮像素子に近づける方向に移動させるこ
とになる。尚、前述したように撮像レンズを無限遠位置
や至近位置にセットすることなく、合焦制御を行えるよ
うに、前述したように撮像レンズの任意の初期位置と少
し移動させた位置とで２回デフォーカス量を検出してレ
ンズ移動量と移動方向とを決定して移動制御する方式を
採用してもよい。また、撮像レンズを移動する代わり
に、撮像素子を移動させる方式としてもよい。その場
合、撮像素子を撮像レンズから遠ざける方向を正方向と
した撮像素子の移動量Δｄを、式の代わりに次式によ
って求めることとなる。尚、式が使用される場合はΔ
ｄは正の値となり、′式が使用される場合はΔｄは負
の値となる。

1/d₀＋1/（d₁＋Δｄ）＝1/f ′ また、以上の実施例では、複数行（組）のサンプリン
グデータをＺ変換して比較する構成としたため、映像信
号のノイズの影響を平均化により小さくすることができ
るが、ノイズの影響が小さい場合には、１行分のデータ
のみで処理を行うことも可能である。また、データを１
個ずつサンプリングする毎に、多項式の各Z^-n項に順次
データを積算するようなシーケンスを行えば行バッファ
メモリ５のような一次的に記憶する手段は不要である。
但し、この方式は、演算行程が増大するので高速処理機
能を有したものに適する。

＜発明の効果＞以上説明したように本発明によれば、最低１回のデー
タ取込みによる演算操作で合焦位置への撮像レンズの移
動量を知ることができ、最低１回の移動で短時間で焦点
を最適に合わせることができる。

また、サンプリング手段で複数組のデータをサンプリ
ングし、零点を代入したＺ変換式の絶対値の総和の複数
組における平均値に相当する値をOTF毎に比較し、その
中に最小値に対応するOTFのデフォーカス量を検出した
り、絶対値の総和の各組における値をOTF毎に比較して
最小のものを選択した後、それら各組の最小値の中の最
小値に対応するOTFのデフォーカス量を検出したりする
ようにしたものでは、ノイズによる影響を小さくするこ
とができ検出精度が向上する。

また、撮像レンズが無限遠位置又は至近位置にセット
された状態でサンプリングを行い、移動手段は一方向に
のみ撮像レンズ又は撮像素子を移動して合焦位置を制御
する構成したものでは、１回の移動で確実に合焦位置に
セッティングできる。

また、本発明に係る測距方法においては、アクティブ
方式のような特別な発光機構が必要なく、映像信号の処
理のみで精度よく測距を行える。

尚、本発明はカメラの他望遠鏡等にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成，機能を示すブロック図、第２図
（Ａ），（Ｂ）は本発明の理論を説明するための各部の
位置関係を示す図、第３図はデフォーカス量の異なる各
OTFの特性を示す線図、第４図は本発明の第１の実施例
の構成を示す図、第５図はサンプリングされるデータの
画面上の位置を示す図、第６図は本発明の第２の実施例
の構成を示す図、第７図（Ａ）は夫々従来例のハードウ
エアの構成を示す図、同図（Ｂ）は撮像レンズの各スキ
ャン位置を示す図、同図（Ｃ）は前記各スキャン位置に
おける高周波成分レベルを示す図である。１……撮像レンズ、2A……CCD、３……サンプリング回
路、６……レンズ駆動回路、７……一次元Ｚ変換部、8₁
〜8_j……レジスタ、9₁〜9_j……零点代入部、10₁〜10_j…
…絶対値演算部、11₁〜11_j,11₁′〜11_j′……加算部、1
2……比較部、12A……第１比較部、12B……第２比較
部、13……合焦位置演算部

フロントページの続き (72)発明者エドワードアール．ダウスキージュニアアメリカ合衆国，ロードアイランド 0871，ポーツマス，テイラーロード 85 (56)参考文献特開昭60−11809（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−84643（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−59311（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40 G03B 13/36 H04N 5/232 G01C 3/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子から出力される映像信号の映像画
面一次元方向のデータをサンプリングするサンプリング
手段と、サンプリングされた映像信号のデータをＺ変換
する一次元Ｚ変換手段と、複数のデフォーカス量に対応
した撮像レンズ系の点像拡がり関数を一次元Ｚ変換して
得られるレスポンス関数（OTF）毎に１個以上の零点を
セットで記憶する零点セット記憶手段と、前記一次元Ｚ
変換手段によりＺ変換された多項式にOTF毎の零点セッ
トの各零点を代入し、代入して得られる値各々の絶対値
を演算する零点代入手段と、OTF毎の前記零点を代入し
て得られる各々の絶対値の総和を演算する総和演算手段
と、前記OTF毎の絶対値の総和を比較し、該総和の最小
値に対応するOTFのデフォーカス量を検出するデフォー
カス量検出手段と、検出されたデフォーカス量に基づい
て撮像素子と撮像レンズとの相対合焦位置を演算する合
焦位置演算手段と、演算された合焦位置に撮像レンズ又
は撮像素子を移動する移動手段と、を含んで構成したこ
とを特徴とする合焦制御装置。
【請求項２】前記サンプリング手段は前記一次元方向の
データを該一次元方向と直交する方向に複数組サンプリ
ングし、前記デフォーカス量検出手段は前記絶対値の総
和の複数組における平均値に相当する値をOTF間で比較
し、その中の最小値に対応するOTFのデフォーカス量を
検出してなる請求項１に記載の合焦制御装置。
【請求項３】前記サンプリング手段は前記一次元方向の
データを該一次元方向と直交する方向に複数組サンプリ
ングし、前記デフォーカス量検出手段は前記絶対値の総
和の値を各組においてOTF間で比較して最小のものを選
択した後、それら各組における最小値の中で最小となる
値に対応するOTFのデフォーカス量を検出してなる請求
項１に記載の合焦制御装置。
【請求項４】前記サンプリング手段は撮像レンズが無限
遠位置又は至近位置にセットされた状態でサンプリング
を行い、移動手段は一方向にのみ撮像レンズ又は撮像素
子を移動して合焦位置を制御してなる請求項１〜３のい
ずれかに記載の合焦制御装置。
【請求項５】撮像レンズを通して撮像素子上に得られた
物体の映像信号のデータをサンプリングしてＺ変換し、
該Ｚ変換された多項式に複数のデフォーカス量に対応し
た零点を代入して該多項式の零点を見つけ出すことによ
り現在のデフォーカス量を検出し、該検出されたデフォ
ーカス量に基づいて撮像レンズ又は撮像素子から前記物
体までの距離を測定する測距方法。