JPH01246516A - 焦点位置検出装置 - 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】 Ａ産業上の利用分野 本発明は焦点位？ｉｌｌ出装宜に関し、例えばテレビジ
ョンカメラ等のオートフォーカス装置に適用して好適な
ものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、焦点位置検出装置において、レンズの色収差
を利用して色信号の振幅値から焦点位置情報を検出する
ことにより、全体として節易な構成で、画質劣化の少な
い焦点位′ｉｒＬ検出装置を得ることができる。

Ｃ従来の技術 従来、この種のオートフォーカス装置においては、撮像
画像のコントラストを検出することにより、レンズの合
焦点位置を検出するようになされたものがある（特願昭
６２−１４６６２８号）。

すなわち、被写体を撮像した状態で、レンズの位置を変
化させると、被写体に焦点が合った位置（以下合焦点位
置と呼ぶ）で撮像画像のコントラストが最も良くなる。

従って第５図に示すように、撮像素子から得られる出力
信号について、その振幅値が最も大きくなるレンズの位
置を検出すれば、被写体の合焦点位置Ｐを検出すること
ができる。

かかる測定原理に基づいて、テレビジョンカメラにおい
ては、始めにレンズの位置を最も近接した位置から遠方
に変化させて、振幅値を順次検出し、当該振幅値の変化
が、増加傾向から減少傾向に切り換わる位置を検出する
ことにより、合焦点位置Ｐを検出する。

従って、当該検出結果に基づいて、レンズの位置を調整
制御することにより、所定の被写体についてジャストフ
ォーカスの状態を得ることができる。

さらにテレビジョンカメラにおいては、−旦ジャストフ
ォーカスの状態が得られると、合焦点位ｔｐを中心にし
て所定幅Ｐ。たけレンズの位置をウオウブリングさせる
。

このようにすれば、被写体が移動してその合焦点位ｚｐ
が変化した場合でも、当該合焦点位Ｔｔ、Ｐの変化を検
出し得、当該検出結果に基づいて、レンズの位置を調整
制御することにより、被写体の移動に追従してジャスト
フォーカスの状態を得ることができる。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところが、この種のオートフォーカス装置においては・
撮像画像の画質の劣化を避は得ない問題があった。

すなわち、レンズの位置を合焦点位Ｈｐを中心にして所
定幅Ｐ。だけウオウブリングすれば、撮像画像に不自然
なゆれが生じ、その分撮像画像の画質が劣化する。

この問題を解決するための１つの方法として、レンズの
位置に代えて撮像素子をウオウブリングさせる方法があ
る。

この方法によれば、撮像画像の不自然なゆれを防止して
、ジャストフォーカスの状態を得ることができる。

ところが、この方法を用いると、撮像素子をウオウブリ
ングさせるための例えばアクチエータ等の駆動機構が必
要になり、その分全体の構成が煩雑になる問題がある。

さらに撮像素子をウオウブリングすることからＩ静像画
像に、所定周期でデフォーカスが繰り換えされ、その分
撮像画像の画質が劣化する問題がある。

このため画質の劣化が目立たないような低い周波数でウ
オウブリングを操り返さなければならず、被写体の移動
速度が速い場合等においては、当該被写体の移動に追従
してジャストフォーカスの状態を得ることが困難になる
。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、全体とし
て節易な構成で画質の劣化を未然に防止することができ
る焦点位置検出装置を提案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、所定の
色収差を備えたレンズ２と、レンズ２を介して、被写体
を撮像する撮像手段３．４．５と、撮像手段３．４．５
から出力される色信号Ｓ１、ＳＧ、Ｓ、の振幅値を検出
する振幅値検出手段７Ａ、７Ｂ、７Ｃ１８Ａ、８Ｂ、８
Ｃ，９，１２と、振幅値検出手段７Ａ、７Ｂ、７Ｃ，８
Ａ、８Ｂ。

８Ｃ１９，１２の検出結果を色信号Ｓ、　、Ｓ、、３Ｍ
間で比較し、該比較結果に基づいて、レンズ２で被写体
を撮像した際の、焦点位置情報を検出する焦点位置情Ｉ
ｇ４Ｍ出手段１０とを（Ｊｉ＃えるようにする。

２作用 レンズの色収差を利用して、色信号Ｓｓ、Ｓｃ、ＳＲの
振幅値を比較すれば、その比較結果に基づいて、前ピン
、後ピン又はジャストフォーカスの状態を検出すること
ができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第１図において、１は全体としてテレビジョンカメラの
オートフォーカス装置示し、ズームレンズ２を介して被
写体（図示せず）を撮像する。

第２図に示すように、ズームレンズ２は、撮像画像の画
質が劣化しない範囲で、所定の微少量だけ色収差を備え
るようになされ、緑色光り、が撮像素子３の撮像面Ｈ，
上に焦点を結んだとき、青色光り、及び赤色光Ｌ８の焦
点位置が、それぞれ所定の微少距離Ｒ８及びＲ，（この
場合Ｒ＋＋　−Ｒｃになるように設定されている）だけ
ズームレンズ２側及び撮像素子３側にずれた位置（以下
前ビン側及び後ピン側と呼ぶ）に得られようになされて
いる。

このようにすれば第３図に示すように、ズームレンズ２
の位置を前ピン側及び後ピン側に変化させて、撮像素子
３から得られる青色、緑色及び赤色の色信号Ｓ、　、Ｓ
、及び８つの振幅値を検出すれば、緑色の色信号Ｓ、に
おいては、緑色光り。

の合焦点位置Ｐで信号レベルが最大になるのに対し、青
色及び赤色の色信号ＳＩＩ及びＳ、においては、当該合
焦点位置Ｐに対して、それぞれ前ピン側及び後ピン側で
信号レベルが最大になる。

従って、緑色の色信号ＳＧの振幅値が、青色及び赤色の
色信号Ｓ、及びＳ、の振幅値に対して大きな値になるよ
うに、ズームレンズ２の位置を制御することにより、ジ
ャストフォーカスの状態を得ることができる。

すなわち、オートフォーカス装置１においては、前置増
幅回路４を介して撮像素子３の出力信号を信号処理回路
５に与えて青色、緑色及び赤色の色信号Ｓ、　、Ｓ、及
び８つを得、マトリックス回路６を介して輝度信号Ｓｖ
と色差信号Ｓ　ａ−Ｖ及びＳ、−７に変換して出力する
。

バンドパスフィルタ回路？Ａ、７Ｂ及び７Ｃは、それぞ
れ青色、緑色及び赤色の色信号Ｓｓ、Ｓｃ及びＳｌｌを
受け、交流成分を抽出して出力する。

これに対して検波回路８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、それぞれ
バンドパスフィルタ回路７Ａ、７Ｂ及び７Ｃの出力信号
を包絡線検波し、その出力信号を選択回路９に出力する
。

従って当該検波回路８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを介して、青色
、緑色及び赤色の色信号Ｓｓ、Ｓｔ、及びＳ８の振幅値
を検出することができる。

演算処理回路構成のオートフォーカス制御回路ｌＯは、
切換信号ＳＣＩを選択回路９及び１）に出力し、選択回
路９及び１）とアナログディジタル変換回路１２及び１
３を介して、検波回路８Ａ、８Ｂ及び８Ｃの出力信号と
色信号Ｓｓ、ＳＧ及びＳＩＩを順次入力する。

従ってオートフォーカス制御回路１０においては、アナ
ログディジタル変換回路１２を介して色信号Ｓｓ、Ｓａ
及びＳえの振幅値を検出することができるのに対し、ア
ナログディジタル変換回路１３を介して色信号Ｓ１）、
ＳＣ，及びＳえの信号レベルを検出することができる。

か（して、撮像素子３、前置増幅回路４、信号処理回路
５及びマトリックス回路６は、ズームレンズ２を介して
、被写体を撮像する１静像手段を構成するのに対し、バ
ンドパスフィルタ回路？Ａ。

７Ｂ、７Ｃ，検波回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃ，選択回路９及
びアナログディジタル変換回路１２は、撮像手段から出
力される色信号Ｓ、　、Ｓ、及びＳ、ｌの振幅値を検出
する振幅値検出手段を構成する。

さらにオートフォーカス制御回路１０は、テーブルを有
し、色信号Ｓ＋＋　、ＳＧ及びＳ、の振幅値を、対応す
る色信号Ｓｍ　、ｓＧ及びＳ、Ｉの信号レベルで除算し
て、当該振幅値を信号レベルで正規化してなる値を得る
。

実際上、色信号Ｓｌ　、ｓ、及びＳＩＩの振幅値は、ズ
ームレンズ２の位置だけでなく、被写体の色相によって
も変化する。

従ってこの実施例においては、色１３号Ｓ１、Ｓ、及び
Ｓ８の信号レベルを用いて色信号Ｓ８、Ｓｃ及びＳえの
振幅値を正規化することにより、色相の異なる被写体を
損保した場合でも、確実にジャストフォーカスの状態を
得ることができるようになされている。

さらにオートフォーカス制御回路１０は、正規化した振
幅値を、各色信号Ｓｓ、ＳＧ及びＳＲ間で比較し、その
比較結果に基づいて焦点位置制御回路１５に制御信号Ｓ
Ｃ１を出力してズームレンズ２の位置を制御する。

すなわち第４図において、正規化した各色信号Ｓｌ、Ｓ
Ｇ及びＳえの振幅値ついて、その大小関係を大きい順に
記号■、■及び■を用いて表すと、ズームレンズ２の位
置が緑色光り、ａの合焦点位置Ｐに設定されると、緑色
の色信号Ｓ８の振幅値が最も大きな値になり、青色及び
赤色の色信号Ｓ。

及びＳＩＩの振幅値が等しい値になる。

これに対して、ズームレンズ２の位置が前ピン側にずれ
ると、緑色及び赤色の色信号Ｓ、及びＳＧの振幅値が低
下すると共に青色の色信号Ｓ６の振幅値が増加しく位置
Ｂ及びＡ）、さらに前ピン側のずれ量が大きくなると、
各色信号Ｓ３、Ｓ、及びＳ、の振幅値とも減少傾向に変
化する。

これとは逆に、後ピン側にずれると、緑色及び青色の色
信号Ｓえ及びＳ、の振幅値が低下すると共に赤色の色信
号ＳＧの振幅値が増加しく位置Ｃ及びＤ）、さらに後ピ
ン側のずれ量が大きくなると、各色信号Ｓ＊　、ｓＧ及
びＳ８の振幅値とも減少（噴量に変化する。

従って合焦無位ｉＰを中心にして位１）ｔＢから位置Ｃ
の範囲においては、緑色の色信号８つの振幅値が最も大
きな値になり、これより前ピン側及び後ピン側にずれる
と、青色及び赤色の色信号Ｓ。

及びＳ６の振幅値が最も大きな値になる。

かくして、正規化した各色信号Ｓａ、Ｓａ及びＳ８の振
幅値ついて、その比較結果を得ることにより、前ピン、
後ピン又は緑色光ＬＧの合焦無位ＩＰを検出すると共に
緑色光り、の合焦無位Ｈｐからのずれ量を検出すること
ができる。

さらにこのオートフォーカス制御回路１０においては、
ズーム！！検出回路１７を介してズームレンズ２の焦点
距離を検出し、当該焦点距離に基づいて上述の検出結果
を補正する。

実際上、ズームレンズにおいては、緑色光Ｌ６の合焦点
位置Ｐから、青色光り、及び赤色光Ｌ７の合焦無位ｉＡ
及びＤまでの距離Ｐ、及びＰＲが、焦点距離に応じて変
化する問題がある。

従ってズームレンズ２の焦点距離に基づいて、合焦無位
ＷＰからのずれ量を補正することにより、確実に合焦点
位置Ｐを検出し得、又は緑色光ＬＧの合焦無位Ｈｐから
のずれ量を検出することができる。

かくして、合焦無位ｆｆＰからのずれ間が所定値以下に
なるように、ズームレンズ２の位置を調整制御すること
により、被写体が高速度で移動しているような場合でも
、確実に１ジヤストフオーカスの状態を得ることができ
る。

従って、この実施例によれば、レンズの位置、撮像素子
等をウオウブリソグさせる必要がないので、その分全体
の構成を簡略化すると共に撮像画像の画質劣化を未然に
防止することができる。

さらに、ウオウプリングしなくても、合焦無位ｆｆＰか
らのずれ量を検出することができるので、被写体の移動
速度が速い場合等においても、当該被写体の移動に追従
してジャストフォーカスの状態を得ることができる。

かくして、オートフォーカス制御回路１０は、振幅値の
検出結果を、色信号Ｓ３、ＳＧ及びＳ、を間で比較し、
該比較結果に基づいて、ズームレンズ２で被写体を撮像
した際の、焦点位置情報を検出する焦点位置情報検出手
段を構成し、このとき赤、青、緑色の色信号Ｓｓ　、Ｓ
ａ及びＳ、ｌの信号レベルに基づいて、振幅値の検出結
果を正規化する振幅値補正手段を同時に構成する。

以上の構成において、所定の微少量だけ色収差を備えた
ズームレンズ２を介して、撮像素子３の１ｎ像面に被写
体の撮像画像が形成され、その色（、ｊ号Ｓ！ｌ、Ｓｃ
、及びＳ、の振幅値が、バンドパスフィルタ回路７Ａ、
７Ｂ、７Ｃ及び検波回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃを介して検出
される。

当該振幅値は、色信号Ｓ６、ＳＧ及びＳｌと共に選択回
路９及び１）とアナログディジタル変換回路１２及び１
３をを介してオートフォーカス制御回路１０に入力され
、ここで色信号Ｓ１、Ｓｒ。

及びＳ、ｌの信号レベルで正規化された後、比較結果が
得られる。

当該比較結果は、ズームレンズ２の焦点距離に基づいて
補正され、その補正結果に基づいてズームレンズ２の位
置が制御される。

以上の構成によれば、所定の微少量だけ色収差を備えた
ズームレンズ２を用いて被写体を撮像すると共に、その
結果得られる色信号Ｓｍ、ＳＧ及びＳｌｌの振幅値に基
づいて焦点位置情報を検出することにより、ウオウブリ
ングしなくても、合焦無位ｔｐからのずれ量を検出する
ことができ、かくして全体として簡易な構成で、画質劣
化の少ないオートフォーカス装置を得ることができる。

なお上述の実施例においては、青色光り、及び赤色光り
えの合焦点位置が、それぞれ所定の微少距離Ｒ１及びＲ
ｃだけズームレンズ２側及び撮像素子３側にずれた位置
に得られように構成した場合について述べたが、これと
は逆に青色光り、及び赤色光り、の合焦点位置がそれぞ
れ撮像素子３側及びズームレンズ２側にずれた位置に得
られようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、レンズとしてズームレ
ンズ２を用いた場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、ズーム機能のないレンズを用いた場合にも適用
することができる。この場合ズーム量検出回路１７を省
略してその分全体の構成を簡略化することができる。

さらに上述の実施例においては、赤、青及び緑色の３つ
の色信号Ｓｓ、ＳＧ及びＳ、Ｉの振幅値に基づいて焦点
位置情報を検出する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、例えば赤及び青色の２つの色信号Ｓ、及び
Ｓ、の振幅値に基づいて焦点位置情報を検出するように
構成してもよい。

さらに上述の実施例においては、色信号の振幅値に基づ
いてズームレンズ２の位置を調整する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、従来のウオウブリングの
手法を併せて用いるようにしても良い。

さらに上述の実施例においては、焦点位置情報に基づい
てズームレンズ２の位置を調整制御する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、例えば当該焦点位置情
報を表示する場合等広く適用することができる。

さらに上述の実施例においては、本発明をテレビジョン
カメラのオートフォーカス装置に通用した場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、例えば静止画像を撮
像する馬像装置、写真機等広く適用することができる。

Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、所定量の色収差を備えた
レンズを用いて被写体を撮像すると共に、その色信号の
振幅値から焦点位置情報を検出することにより、ウオウ
ブリングしなくても、合焦点位置Ｐからのずれ量を検出
することができ、かくして全体として節易な構成で、画
質劣化の少ない焦点位置検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるオートフォーカス装置
を示すブロック図、第２図はその動作の説明に供する路
線図、第３図はその説明に供する特性曲線図、第４図は
その説明に供する図表、第５図は従来のオートフォーカ
ス装置の説明に供する特性曲線図である。 ■・・・・・・オートフォーカス装置、２・・・・・・
ズームレンズ、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・・・・バンドパ
スフィルタ回路、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ・・・・・・検波回
路、１０・・・・・・オートフォーカス制御回路。 第３図 出力性・圧 フォー力人特・１生 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の色収差を備えたレンズと、 上記レンズを介して、被写体を撮像する撮像手段と、 上記撮像手段から出力される色信号の振幅値を検出する
   振幅値検出手段と、 上記振幅値検出手段の検出結果を上記色信号間で比較し
   、該比較結果に基づいて、上記レンズで上記被写体を撮
   像した際の、焦点位置情報を検出する焦点位置情報検出
   手段と を具えたことを特徴とする焦点位置検出装置。
2. （２）所定の色収差を備えたレンズと、 上記レンズを介して、被写体を撮像する撮像手段と、 上記撮像手段から出力される赤、青、緑色の色信号につ
   いて、それぞれ振幅値を検出する振幅値検出手段と、 上記赤、青、緑色の色信号の信号レベルに基づいて、上
   記振幅値検出手段の検出結果を正規化する振幅値補正手
   段と、 上記正規化した振幅値を、上記赤、青、緑色の色信号間
   で比較し、該比較結果に基づいて、上記レンズで上記被
   写体を撮像した際の焦点位置情報を検出する焦点位置情
   報検出手段と、 上記焦点位置情報に基づいて、上記被写体の像が合焦状
   態になるように、上記レンズを調整する焦点位置制御手
   段と を具えたことを特徴とする焦点位置検出装置。