JPH02285876A - オートフォーカス装置 - 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〕 映像情報を電気信号の形で取り出すことのできるビデオ
カメラ、電子スチルカメラなどの撮像装置に用いて好適
なオートフォーカス装置に関し、特に合焦点検出のため
の往復運動機構又は前後方向への振動機構を有しないオ
ートフォーカス装置に関する。

〔発明の概要〕

例えば輝度信号用とクロマ信号用などの２個の撮像素子
を有する撮像装置において、第１の描像素子への光路長
と第２の撮像素子への光路長とをわずかに異ならせて、
前記２個の撮像素子からそれぞれ得られる輝度信号の高
域成分を比較することにより、焦点ずれ方向を検出する
ことを特徴とするオートフォーカス装置。

（従来の技術〕 ビデオカメラにおいて、被写体に正しく合焦して逼像面
に結像させた場合には、画像の輪郭がシャープになり、
ビデオカメラの撮像素子から得られる映像信号の高域成
分が増える。

この現象を利用して、映像信号の高域成分から得た合焦
評価パラメータが最大値をとるようにレンズのフォーカ
シング装置を駆動すれば、オートフォーカス装置が得ら
れる。

しかし、前記最大値を得るためには、レンズ又は撮像面
を移動させて合焦すべき位置よりも前にフォーカスして
いる（前ビン）のか後にフォーカスしている（後ビン）
のか検出する必要があり、そのためにはレンズ等を動か
してみて前記高域成分が増大する方向へずれたか、減少
する方向へずれたか判別し、いわゆる山登り法などで繰
り返しレンズを移動させて前記最大値を探り当てる必要
がある。

そのため、従来は例えばレンズ又は固体撮像素子をモー
タ等で往復運動させるか、又は圧電素子、ボイスコイル
等を用いて前後方向に微小振動させながら前記最大値を
探り当てる方式が提案されている。

しかしながら、従来の方式によれば機構が複雑になり、
動作速度も遅く、コスト高となる問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術で述べた諸問題を解決して、合焦位置検出のた
めの往復運動機構又は微小振動機構を有しないで合焦す
べき位置よりも前にフォーカスしているか後にフォーカ
スしているか検出できるオートフォーカス装置を得るこ
とを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、例えば輝度信号用とクロマ信号用な
どの２個の撮像素子を有する撮像装置、例えばビデオカ
メラ又は電子スチルカメラの撮影レンズから前記２個の
撮像素子に分かれて到る光路長をそれぞれの撮像素子で
解像可能な範囲でわずかに異ならせ、前記２個の撮像素
子からそれぞれ得られる輝度信号の高域成分を比較する
こ゛とにより、焦点ずれ方向を検出することを特徴とす
るオートフォーカス装置とする。

なお、前記２個の撮像素子のうち、第１の撮像素子を基
準として前記光路長を定めて、第１の撮像素子を正しく
合焦した場合に、第２の撮像素子で撮像される像も実質
的に解像可能な範囲で、前記光路長を異ならせるものと
する。

〔作用〕

本発明においては、撮影レンズから２個の撮像素子に分
かれて到る光路長をわずかに異ならせているので、例え
ば一方の撮像素子が被写体のわずか前方に、他方の撮像
素子が被写体のわずか後方に合焦する。従って、２個の
撮像素子のうち、正しい合焦位置に近い方の撮像素子が
、輝度信号の高域成分が最大値に近い値を出力するので
、レンズ又は撮像面などを前後方向に微小振動させなく
ても、被写体よりも前にフォーカスしているのか後にフ
ォーカスしているのか検出することができる。

該検出により、例えば一方の撮像素子の前記高域成分が
最大値をとる（即ち、正しく合焦する）位置に速やかに
制御することができる。

ところで、人間の眼の解像力は輝度信号（明暗）がクロ
マ信号（色彩）よりも高いので、例えば輝度信号用撮像
素子を正しく合焦し、クロマ信号用撮像素子をクロマの
解像度に影響を与えない範囲でアウトフォーカスするこ
とができる。あるいは、一方を撮影用の撮像素子として
正しく合焦し、他方をフォーカス検出専用とすることも
できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例として、２板式の固体撮像素子（例え
ばＣＯＤイメージヤ）を用いたビデオカメラに適用した
例を第１図に示し、以下第１図に従って説明する。

撮影用レンズ１を通って入射した光はプリズム２によっ
て分割されて、輝度（Ｙ）信号用撮像素子３と、クロマ
（Ｃ）信号用撮像素子４とにそれぞれ入射する。そして
、Ｙ信号用撮像素子３からの映像信号はＹ信号処理回路
５を経て白黒画像用信号（Ｙ信号）として出力される。

一方、Ｃ信号用撮像素子３の前面には色フィルタ（例え
ば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色フィルタあるい
はシアン、黄、マゼンタの補色フィルタなど）が設けて
あり、色分解された映像信号がクロマ（Ｃ）信号処理回
路６を経てクロマ信号（Ｃ信号）として出力される。以
後Ｙ信号とＣ信号とは例えばマトリクス回路（図示せず
）などによって任意の映像信号に変換することができる
。

本実施例において、レンズ１からＹ信号用撮像素子３に
到る光路長と、レンズ１からＣ信号用撮像素子４に到る
光路長とはわずかに異ならせである。

そして、Ｙ信号処理回路５から出力したＹ信号の一部は
バンドパスフィルタ７、積分回路１０を経て、比較器１
２の一方の入力端子へ送られる（ＦＶ倍信号、さらに、
Ｃ信号処理回路６から出力したクロマ信号の一部は、例
えばＲＧＢの３色をＹ。

信号抽出回路８で合成して輝度信号（ＹＣ信号）を抽出
し、バンドパスフィルタ９、積分回路１１を経て、比較
器１２の他方の入力端子へ送られる（Ｆ。信号）。

以上の構成において、バンドパスフィルタ７及び９は輝
度信号の高域成分、特に輪郭抽出など高解像度映像の識
別のために適した周波数帯域を抽出している。

積分回路１０及び１１はフォーカス検出の時定数を調節
するほかに、比較器１２へ送る信号レベルの調節も行っ
ている。Ｙ信号用撮像素子３とＣ信号用撮像素子４とが
、同じ構造、同じ感度と同じ絵素数の撮像素子を用いた
場合にもＣ信号用撮像素子には色フィルタを設けている
ため感度が異なることは明らかであり、このような設計
上の差異の補正を行って、合焦検出のための高域成分評
価パラメータ信号（Ｆｖ及びＦ、信号）として比較器１
２へ送っている。また比較器１２がディジタルコンパレ
ータ又はマイクロコンピュータの場合は、前記高域成分
評価パラメータ信号（Ｆ、及びＦＣ）はディジタルコー
ドで出力されるようにしてもよい。

以上に述べたように、Ｙ信号用撮像素子３とＣ信号用撮
像素子４とからそれぞれ抽出された前記高域成分評価パ
ラメータ信号（Ｆｖ及びＦＣ）に基づいて、比較器１２
は現在、合焦すべき位置よりも前にフォーカスしている
（前ピン）か、後にフォーカスしているＣ後ピン）かに
よって異なる出力を焦点調節器制御回路１３へ送って、
正しく合焦する方向へレンズを動かす０例えば、第２図
（ａ）に示すように、レンズが前ピン側にずれていると
き、Ｙ信号用撮像素子３が正しい合焦点に近く、Ｃ信号
用撮像素子４が遠い場合、Ｙ信号用撮像素子３からは高
域成分の比率が多く得られるためＦｙ＞Ｆｃとなり、こ
れにより前記前ピンであることが判別されるので、ＦＹ
が最大値に近づく方向へレンズ１を動かすことができる
。　そして、例えばＦ、Ｉ　　−＋Ｆｃｌ　が所定値以
下になった時、レンズｌを止めることにより正しく合焦
できる。第２図（ｂ）の場合には、同様に第２図（ａ）
の場合と逆の方向へレンズを動かして、ＦＣが最大値を
越してＦ７が最大値となるようにすることができる。

第２図（ａ）、■）いずれの場合にても、レンズｌを往
復運動もしくは前後に振動させることなく、１回の動作
で山登りできることが本質的に従来技術に比べて優れて
おり、前記前ピン及び後ピンの検出機構の暦車さと＊Ｊ
ｌ速度の速さにおいて効果が顕著である。

第１図の一実施例において、Ｙ信号用撮像素子３とＣ信
号用撮像素子４とを用いた２板式ビデオカメラの場合に
ついて述べたが、撮影用単板式固体撮像素子とフォーカ
ス検出用撮像素子との２板式であってもよい、後者の例
においては、フォーカス検出用撮像素子は必ずしも撮影
用撮像素子と同一構造である必要はなく、例えば画面の
中央部のみ検出できる小面積の素子やインライン型素子
の組み合わせでもよい、このような設計条件に基づく補
正は第１図の例に当てはめれば比較器１２に送る高域成
分評価パラメータＦｖ及びＦＣに所定の係数を乗じたり
、必要なら撮影用撮像素子の出力の一部をサンプリング
してＦ、を作り、フォーカス検出用撮像素子の出力から
作られるＦ、と比較するなどにより可能であることによ
る。

以上において、本発明をビデオカメラに適用した例につ
いて述べたが、本発明を電子スチルカメラその他、映像
情報を電気信号として取り出すための撮像装置のオート
フォーカス装置として適用できることはいうまでもない
。

〔発明の効果〕

本発明の実施により、合焦すべき位置よりも前にフォー
カスしているか、後にフォーカスしているかを検出する
に際し、レンズ又は撮像面の往復運動機構又は前後方向
への微小振動機構を設けることなく検出し、１回の合焦
動作で合焦できるオートフォーカス装置が得られる。

これにより、合焦検出機構が極めて簡単で、合焦させる
ための制御速度が速いオートフォーカス装置を備えたビ
デオカメラ、電子スチルカメラなどの描像装置が得られ
る。

８−・−・・−・・・−・−・輝度（Ｙ、）信号抽出回
路９・・・−・−・−・−バンドパスフィルタ１０．１
　ｔ−−−−−一・積分回路 １２−・　　　比較器

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は第１図の
実施例の動作説明図である。 ３・・・・・・・−・〜・−・−輝度（Ｙ）信号用撮像
素子４　　−・−・−・クロマ（Ｃ）信号用撮像素子７
・−−−一−−・・−・−バンドパスフィルタ本発明の
一実施例を示す図 第１図 第１図の実施例の動作説明図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２個の撮像素子を有する撮像装置の撮影レンズから前記
   ２個の撮像素子に分かれて到る光路長をそれぞれの撮像
   素子で解像可能な範囲で異ならせ、前記２個の撮像素子
   からそれぞれ得られる輝度信号の高域成分を比較するこ
   とにより焦点ずれ方向を検出することを特徴とするオー
   トフォーカス装置。