JP3047251B2

JP3047251B2 - 合焦制御装置

Info

Publication number: JP3047251B2
Application number: JP2297356A
Authority: JP
Inventors: アール．ダウスキージュニアエドワード; 勇起酒井
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: JPH04172311A

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
ラや望遠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、カメラ自身の撮像のための撮像素子（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をバ
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のレ
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、最小限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な光学系も必要としない新規
な方式合焦制御装置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二
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二次元Ｚ変
換する二次元Ｚ変換手段と、１個以上のデフォーカス量
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）毎に複数の零点
をセットで記憶する零点セット記憶手段と、前記二次元
Ｚ変換手段によりＺ変換された多項式の一方の変数にOT
F毎の零点セットの各零点を代入すると共に、他方の変
数にノイズ成分の一次元Ｚ変換多項式の零点を代入し
て、その絶対値を演算する零点代入手段と、OTF毎に前
記各零点とノイズ成分の一次元Ｚ変換多項式の零点を代
入して得られる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してもよい。

〈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
面二次元方向の映像信号のデータをサンプリングする。

二次元Ｚ変換手段は、前記サンプリングされた映像信
号の二次元データ（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）を二
次元Ｚ変換する。

零点代入手段は、前記二次元Ｚ変換された多項式の一
方の変数に、零点セット記憶手段に記憶された複数のOT
Fの各零点を代入し、他方の変数にノイズ成分の一次元
Ｚ変換多項式の零点（以下ノイズの零点と略す）を代入
して、その絶対値を求める。

総和演算手段は、OTF毎に各零点代入値の絶対値の総
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。

ここで、前記Ｚ変換多項式の一方の変数にノイズの零
点を代入することにより、撮像素子のデータ信号が被写
体（物体）信号とOTF信号のみで定まり、ノイズの影響
を可及的に無くせると同時に、ノイズの零点が定数であ
るため、一次元Ｚ変換多項式の形とすることができるの
で他方の変数にOTFの零点を代入することにより簡単な
演算で絶対値を求めることができる。

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
回の移動で確実に合焦位置にセッティングできる。

〈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、d_o: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/d_o＋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/d_o＋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、点像拡がり関数ｇは、Ｗによってのみ影響を受け
ることが明らかである。そして、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d_o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d_o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d_o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/（d_o−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。尚、式からはΔｄとして２つの
根が求められ、d₁を増大する方向を正としたときに、
式が適用される場合は２つの根は共に正の値となるが小
さい方を選択し、また、′式が適用される場合は２つ
の値は正負の値となるが、その中負の値を選択する。即
ち、選択されない方の根で定まる位置は、選択される根
で定まる位置に対し物体Ｕ−CCD2A間の中点に対して、
対称位置に存在する点であり、理論上の合焦位置ではあ
るが、現実に制御されることはない。尚、実際には２個
の根を求めて比較する必要はなく、選択すべき側の根の
式は決まっているので、その式に各値を代入して求めれ
ばよい。

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数は
^-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OTF 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,u,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になったとすると、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
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を決ま
り、レンズの移動量Δｄを決めることができるのであ
る。

以上は、一次元Ｚ変換による処理であるが、二次元Ｚ
変換の処理では次のようになる。

即ち式の二次元Ｚ変換表示を次式の如く表すとす
る。

Ｙ（Zr,Zc）＝Ｕ（Zr,Zc）×Ｇ（Zr,Zc）＋Ｎ（Zr,Z
c）Ｙ（Zr,Zc）,U（Zr,Zc）,G（Zr,Zc）及びＮ（Zr,Zc）
は各々式に於けるy,u,nの二次元Ｚ変換であり、Ｚの
添字r,cは各々行（ロウ）と列（コラム）を意味する。

式は次のようになる。

ここで、ｙ_mn,g_mn及びn_mnは各々撮像素子2Aの出力デ
ータ，点像拡がり関数及びノイズデータの二次元サンプ
ルデータマトリクスにおける第ｍ行第ｎ列番目のデータ
である。

二次元フーリエ変換において、行間に相関が無ければ
一般に次式が成立する。

Ｈ（Zr,Zc）＝Ｈ（Zr）×Ｈ（Zc）故に行間に相関の無いノイズにおいては、式の右辺
ノイズの項は、次式のようになる。

即ち、一次元Ｚ変換の掛け算として表すことができ
る。ノイズの一次元Ｚ変換多項式の零点をZ_RONすると
｛但し、一般にZ_RONは複素数でZ_RON＝γ_RONexp（ｊω
_RON）である｝、これを式の一方の変数Zrに代入してとなる。故に、同じノイズ多項式の零点Z_RONを式に代
入すると式右辺ノイズの項は０となり、次式の如くに
なる。

零点Z_RONは定数であるから、式から分かるとおり左
辺はｙの一次元Ｚ変換式の和として、又、右辺の第２項
はｇの一次元Ｚ変換の和として表されている。即ち、右
辺ｇの一次元Ｚ変換多項式の零点は、左辺ｙの一次元Ｚ
多項式の零点でもある。

このように二次元Ｚ変換多項式の２つの変数Zr,Zcの
中、いずれか一方にノイズの零点を代入して固定するこ
とによりノイズ成分をキャンセルさせ二次元処理が一次
元処理と等価になり、一次元Ｚ変換多項式の零点がその
まま使えることになる。

即ち、二次元処理では、純粋の一次元処理に比べてノ
イズの零点を用いることにより有利にノイズをキャンセ
ルし精度の良いオートフォーカスを達成することができ
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、映像信号
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）の二次元方向のデータがサ
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、映像画像一次元方向の一行当たりＭ個ずつ
Ｎ行分の計Ｍ×Ｎ個のデータ（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個のレジスタのテーブル8₁〜8_jに
夫々記憶されている。即ちこれらのテーブル8₁〜8_jが零
点セット記憶手段に相当する。また、これら各テーブル
8₁〜8_jと対になっているテーブル9₁〜9_jにはノイズの零
点Z_ONが記憶されている。テーブル9₁〜9_jに記憶されて
いるノイズの零点はOTFのいかんに関わらず全て同じも
のである。

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Ｎ行,M列の二次元サンプルイメージデ
ータy₀₀〜ｙ_{Ｎ−1,M−１}を二次元Ｚ変換して下記のよう
にZ^-1の多項式からなるＹ（Zr,Zc）を求める。

各OTFに対応する各零点代入部10₁〜10_jでは、夫々二
次元Ｚ変換部７から入力したＹ（Zr,Zc）の変数Zr,Zcの
一方、例えば変数Zcに対応するレジスタのテーブル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
すると共に、他方の変数Zrにノイズの零点Z_onを代入
し、絶対値演算部11₁〜11_jは前記各代入した値の絶対値
|Y（Z_on,Z_0p1）｜〜|Y（Z_on,Z_opi）｜を求める。即ち、
これら零点代入部10₁〜10_jと絶対値演算部11₁〜11_jとが
零点代入手段に相当する。ここで、変数Zrに代入される
ノイズの零点Z_onは定数であるから、該零点Z_onのみを
式に代入した式は次式のようになる。

Ｙ（Z_onZc）＝（y₀₀Zc^-0＋y₀₁Zc^-1＋y₀₂Zc^-2＋・・・・＋ｙ_0,M−１Zc^-(M-1)）Z_on ^-0 ＋（y₁₀Zc^-0＋y₁₁Zc^-1＋y₁₂Zc^-2＋・・・・＋ｙ_1,M−１Zc^-(M-1)）Z_on ^-1 ＋・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・＋・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・＋（ｙ_Ｎ−1,0Zc^-0＋ｙ_Ｎ−1,1Zc^-1＋・・・・・＋ｙ_{Ｎ−1,M−１}Zc^-(M-1)）Z_on ^-(N-1) 即ち、各行毎にノイズの零点の代入値が括れるため、
括弧内の式は一次元Ｚ変換多項式となり、実質的に各行
毎の一次元Ｚ変換多項式にOTFの零点を代入した値の総
和として処理することができる。

上記のようにして求められた絶対値|Y（Z_on,Z_0p1）｜
〜|Y（Z_on,Z_0pi）｜は、順次対応する加算部12_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。この加
算部12₁〜12_jが総和演算手段に相当する。

上記の演算処理を終了すると、各加算部12₁〜12_jで蓄
積された値は比較部13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13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14では合焦位置つまりレンズの移
動量Δｄを演算する。この合焦位置演算部14が合焦位置
演算手段に相当する。

本実施例では撮像レンズ１を至近位置即ちd₁が最大と
なる位置にセットしたので、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が求める。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
操作でレンズ移動量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。

次に、別の実施例を第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、ノイズの零点Z_on
の代入は、いずれのOTFにおいても同一の値が代入され
るから、二次元Ｚ変換部７で二次元Ｚ変換を行うと、直
ちにノイズ零点代入部21で二次元Ｚ変換多項式の変数の
一方（実施例ではZc）にノイズの零点Z_ONを代入して固
定してしまい、その後零点代入部10₁〜10_jで残りの一方
の変数（実施例ではZr）に各OTFの零点セットを次々と
代入するようにしたものである。したがって、本実施例
ではノイズ零点代入部21及び零点代入部10₁〜10_jの機能
が零点代入手段に相当する。その他の各処理部の構成は
第１実施例と同様である。

この方式の場合、ノイズの零点の代入は一回のみで良
いから、処理速度の向上は繋がる。

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影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。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Δｄは正の値となり、′式が使用される場合はΔ
ｄは負の値となる。

1/d_o＋1/（d₁＋Δｄ）＝1/f ′ 尚、本発明はカメラのみならず望遠鏡等にも適用でき
る。

〈発明の効果〉以上説明したように本発明によれば、最低一回のデー
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、最低一回の移動で短時間に焦点
を最適に合わせることができる。

そして、前記演算は二次元Ｚ変換処理を行う一方、ノ
イズの零点を代入することで、ノイズの影響を可及的に
取り除けると共に、実質的に一次元Ｚ変換処理を行うの
と同等の処理で容易に演算できる。

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。

【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……テーブル、10₁〜10_j……零点代入部、11₁〜11_j
……絶対値演算部、12₁〜12_j……加算部、13……比較
部、14……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 (72)発明者酒井勇起東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (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 5/222 - 5/257 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
面二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二次元
Ｚ変換する二次元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、前記二
次元Ｚ変換手段によりＺ変換された多項式の一方の変数
にOTF毎の零点セットの各零点を代入すると共に、他方
の変数にノイズ成分の一次元Ｚ変換多項式の零点を代入
して、その絶対値を演算する零点代入手段と、OTF毎に
前記各零点とノイズ成分の一次元Ｚ変換多項式の零点を
代入して得られる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に記載の
合焦制御装置。