JPH02243071A - カメラの合焦装置 - 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、ＣＯＤ等の撮像素子を用いる電子スチルカメ
ラ等のカメラにおいて、撮像時の画像を最も鮮鋭な状態
に保つための、カメラの合焦装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のカメラの合焦装置に関しては多くの方式が提案さ
れている。その中でＣＯＤ等の撮像素子ヲ用いた電子ス
チルカメラに用いられるものは、画像信号の高周波成分
が最大になる位置を探索して最良ピント位置である合焦
位置とする方式が多く使用されている。この方式では、
高周波成分が最大になる位置を探索するために、撮像レ
ンズを繰り返し前進後退させて画像信号を読み出し、そ
の高周波成分を比較し、高周波成分が最大となる位置に
撮像レンズを停止させる方法が行われていに　。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の合焦装置では、撮影距離全域に互って何度も
撮像して比較しなければならないので、時間がかかり、
撮像レンズの位置を頻繁に移動させなければならないと
いう問題点があった。

また、合焦処理時間を短くするために、高周波成分の極
大となる位置を求める方法もあるが、この方法では、極
大値を検出するためには、撮像レンズの移動を極大位置
を通過させたのち極大位置まで戻す作業が必要である。

このため動作が複雑で高速作動させることが困難である
という問題点があった。また、極大位置が２箇所発生し
て合焦位置でない位置に極大を示す場合があり、この場
合は誤った位置を合焦位置とすることがあるという問題
点があった。

本発明は、これらの点を解決して瞬時に電子的に処理し
、撮像レンズの位置を頻繁に動かす必要がなく、迅速に
ピントを合わせることのできるカメラの合焦装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、撮像レンズと撮像素子との間に階段的に合
焦位置を変位させる光学部材を一個以上介在させ、該光
学部材の変位量の異なる各領域の背後における画像信号
中の高周波成分を抽出・比較し、該高周波成分の最大に
なる領域を求め、撮像に際しては前記光学部材を退避さ
せるとともに、前記撮像レンズと撮像素子との間の距離
を、前記高周波成分の最大を示した領域による変位量を
相殺するように変化させることを特徴とするカメラの合
焦装置によって達成される。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図の階段状光学部材３を示す斜視図である。

図において、■はカメラの撮像レンズ、２はＣＣＤ等か
らなる撮像素子、３は透光するガラス又はプラスチック
からなる階段格子状に形成された階段状光学部材、４は
撮像素子２の出力を増幅する増幅器、５は高周波成分を
選択・通過させるバイパスフィルタ、６は積分回路、７
はＣＰＵ、８は画像信号の色補正その他の処理を行う信
号処理回路、９は画像信号を記録のための変調を行う変
調回路、ｌＯは記録用増幅器、１１は水平同期信号及び
垂直同期信号を発生する同期信号発生器、１２は撮像素
子２を駆動するＣＯＤ駆動回路、１３は撮像レンズｌを
光軸に沿って前後に移動させるレンズ駆動部、１４は階
段状光学部材３の光路外への退避又は復帰を行う光学部
材駆動部、Ｍｌはレンズ駆動部１３の駆動モータ、Ｍ２
は光学部材駆動部１４の駆動モータ、１５は撮影された
画像信号を記録するビデオフロッピーディスクである。

撮像レンズｌの初期位置から撮像素子２の受光面までの
距離は、撮影可能範囲の最短（至近）距離にある物体を
最も鮮鋭に結像する長さになっている。

階段状光学部材３は第２図に示すように、透光するガラ
ス又はプラスチックからなる階段格子状の光学部材で、
厚さの異なる平行平面部分３１．３２゜３３．３４が階
段状に並設されｊ；形状をなし、撮像面積の１／３〜ｌ
／２の面積を有する大きさで、各部分の境界線が画像信
号の読み出し方向（水平走査方向）と平行に設置された
ものである。

第４図は本発明の画像信号の読み取り方法を説明するた
めの平面図、第５図（ａ　）、（ｂ　）は第１図の階段
状光学部材３の作用を説明するための側面図及びグラフ
である。

第４図において、撮像素子２の前面で中心部近傍に階段
状光学部材３が位置している。−点鎖線は画像信号の読
み出し方向を示し、階段状光学部材３の存在しない領域
をｖｏ、階段状光学部材３の領域３１を通過した光線が
結像する領域をｖｌ、領域３２を通過した光線の結像す
る領域をｖ２とし、以下同様とする。第５図（ａ）に示
すように平行平面板が光路中に挿入されていると之によ
り結像位置が後方に変位する（図中、Ｌ、、Ｌ２は撮像
レンズ１を通過した斜の結像光線を示す）。この変位量
ｄは、平行平面板の厚みを（とじ、屈折率をｎとすると ｄ　　−（ｎ−１）ｔ／ｎ である。このように、平行平面部の厚みによって変位量
が異なるので、各領域Ｖ０〜ｖ４背後の結像位置が異な
ることとなり、高周波成分の量も異なる。例えば、今ｖ
２の領域が最良ピント位ｉ！（合焦位置）であるとする
と、この領域での画像信号の高周波成分が第５図（ｂ）
に示すように最大となる。

この時の変位量ｄ２は ｄ　ｚ”（ｎ　　ｌ　）ｔ　！／　ｎ であり、階段状光学部材３を光路外に退避させた場合、
撮像レンズｌをｄ、だけ後退させれば撮像素子２の受光
面２ａに合焦した像を結像させることができる。上記平
行平面部の厚みｔ　ｌ””　ｔ　４．９１域数（階段数
）等は撮像レンズｌの焦点距離やＦ値、さらに要求され
る距離測定精度によって異なり適した値が選択される。

次にこの実施例の動作について第１図を参照して説明す
る。

撮像のため例えばシャッタボタンを押すと、そのストロ
ークの半ばでカメラの電源が投入される。

すると同期信号発生器１１から出力する水平、垂直の同
期信号はＣＯＤ駆動回路１２とＣＰＵ７に送出される。

ＣＯＤ駆動回路１２は撮像素子２へ駆動信号を送出し、
撮像素子２から画像信号が出力される。この出力に基づ
いて露光量補正等の処置がなされるが、本発明と直接関
係ないので省略する。

上記画像信号は増幅器４で増幅されたのち、部の階段状
光学部材３の背後に相当する領域についてはバイパスフ
ィルタ５、積分回路６を経てその高周波成分の積分値が
ＣＰＵ７に送出される。

ＣＰＵ７は上記同期信号によって、その高周波成分の最
大領域は前記のｖ０〜ｖ４の何れであるかを決定する。

シャッタボタンのストロークの終端に達すると、ＣＰＵ
７はレンズ駆動部１３の駆動モータＭｌを作動させ、撮
像レンズｌを予め設定しである高周波成分の最大になっ
た領域ｖ２の変位量ｘ２だけ後退させるとともに、光学
部材駆動部１４の駆動モータＭ、を作動させて階段状光
学部材３を光路外に退避させたのち、図示省略したビデ
オフロッピーディスク１５の駆動装置を始動させ、信号
処理回路８．変調回路９．記録用増幅器ｌＯを経た画像
信号をビデオフロッピーディスク１５に記録する。

以上のようにして、上記合焦位置の探索（撮影距離測定
）は−回の画面撮像で行うことができるので、記録用撮
像を含めて２回の撮像で済み、極めて迅速に行うことが
できる。

第３図は本発明の他の実施例を示す側面図である。この
実施例は、撮像される画面中に空間周波数の高い像が垂
直方向に部分的に混在した場合、合焦領域でない領域に
おいても画像信号に高周波成分が多く含まれることがあ
り、このため正しい合焦領域の決定が行われないことが
ある。かかる場合でも確実に合焦領域の決定が行われる
ようにしたものである。即ち、垂直方向のサイズを小さ
くした複数個の階段状光学部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ。

３Ｄを垂直方向に並設したものである。このように配設
した各階段状光学部材３Ａ、３Ｂ、３Ｇ、３Ｄの厚みの
等しい領域の背後で得られる画像信号の高周波成分の積
分値を、各領域毎に集計したのち、階段状光学部材３の
存在しない領域の高周波成分を含めて比較し、合焦領域
を決定するようにしたものである。

また、階段状光学部材３の厚みの差（階段差）を大にし
て大まかな合焦領域を決定し、階段状光学部材３を退避
させて撮像レンズｌを大まかに合焦位置に移動したのち
、撮像レンズｌを細かく前進後退させて精細にピントを
合わせる方法を行うようにしてもよい。

このほか、撮像レンズｌの光路中に挿入する光学部材と
しては、上記階段状光学部材３のほかに、合焦位置を変
位させる作用を有するものは利用することが出来る。例
えば、複数組みのパワーの異なるレンズアレイを用い、
階段状光学部材３の厚みの異なる領域に相当する位置に
パワー順に配設すると、上記パワーに応じて結像位置が
変位するので、階段状光学部材３と同様に作用させるこ
とができる。ただし凸レンズアレイを用いる場合は、光
路長が縮小するので、撮像レンズ１の初期位置は、レン
ズアレイが光路外に退避した状態で無限大距離の物体像
が受光面２ａに合焦する位置とし、レンズアレイを退避
させたのち撮像レンズ１を該当領域の変位分を相殺する
ように前進させることとなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上説明したように、撮像レンズと撮像
素子との間に階段的に合焦位置を変位させる光学部材を
介在させ、それぞれの領域での高周波成分を比較して合
焦位置を求めるようにした。

従って、一画面の撮像中に電子的処理によって瞬時に合
焦位置を求めることができるので、撮像レンズを合焦位
置を求めて頻繁に移動させる必要がなく、迅速で精度の
よい合焦動作を行うことのできるカメラの合焦装置を提
供することとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図の階段状光学部材３を示す斜視図、第３図
は本発明の他の実施例を示す側面図、第４図は本発明の
画像信号の読み取り方法を説明するための平面図、第５
図（ａ　）、（ｂ　’）は第２図の階段状光学部材３の
作用を説明するための側面図及びグラフである。 ｌ・・・撮像レンズ　　　２・・・撮像素子２ａ・・・
受光面 ３．３Ａ、３Ｂ、３Ｃ，３Ｄ・・・階段状光学部材４・
・・増幅器　　　　　５・・・バイパスフィルタ６・・
・積分回路　　　　７・・・ＣＰＵ１３・・・レンズ駆
動部　　１４・・・光学部材駆動部Ｍｌ、Ｍ２・・・駆
動モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像レンズと撮像素子との間に階段的に合焦位置を変位
   させる光学部材を一個以上介在させ、該光学部材の変位
   量の異なる各領域の背後における画像信号中の高周波成
   分を抽出・比較し、該高周波成分の最大になる領域を求
   め、撮像に際しては前記光学部材を退避させるとともに
   、前記撮像レンズと撮像素子との間の距離を、前記高周
   波成分の最大を示した領域による変位量を相殺するよう
   に変化させることを特徴とするカメラの合焦装置。