JPH03216613A - 合焦点検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被写体のコントラストから合焦点を検出する
合焦点検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来、被写体を撮影する際の合焦点を検出する技術とし
ては、像の位相差を用いたものや、像のコントラストを
用いたもの等が提案されている。

このうち、像のコントラストを用いて合焦点を検出する
技術としては、例えば、ＮＨＫ技報、昭４０．第１７巻
第１号．通巻８６号．第２１頁等において開示された、
“山登り方式”と称される技術が知られている。この技
術は、ラインセンサ等によって与えられる映像信号の高
周波成分を抜き出して接地レベルに対して検波を行い、
この検波値の振幅が最大となるように撮影レンズを移動
させることにより、合焦点を検出するものである。

また、かかる技術の合焦点検出の精度を向上させるため
の技術として、例えば、特開昭６２ー１０７５７７号公
報によって開示されたものが知られている。これは、合
焦点検出の対象となる被写体に対応する映像信号の高周
波成分と他の被写体（例えば、背景）の映像信号の高周
波成分とが合成されることにより合焦点検出の精度が低
下することを防止するための技術である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の“山登り方式”を用いた合焦点検出
装置においては、被写体が高周波成分を持たない場合に
は合焦点検出を行うことができないという課題を有して
いた。

また、被写体が高周波成分を有していても、その高周波
成分が小さい場合には、ノイズの影響により、合焦点検
出の精度が悪化するという課題も有していた。

一方、映像信号の低周波数成分を用いて合焦点を検出し
ようとした場合には、合焦点およびその近傍での鮮明度
の変化分が少ないため、高精度の合焦点検出を行うこと
ができないという課題があった。かかる場合に合焦点検
出の精度を向上させるためには映像信号を増幅させる必
要があるが、低周波成分は直流成分を含むことが多いた
め、増幅させるとダイナミックレンジが不足する場合が
あり、また、直流分をカットして増幅してもＳ／Ｎ比は
向上しない。

本発明は、以上説明したような従来技術の課題に鑑みて
試されたものであり、高精度の合焦点検出が可能な合焦
点検出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］ 本発明は、撮影レンズ、または撮影レンズを有して構成
される光路長可変部材と、この光路長可変部材の光路長
を可変するように駆動する駆動手段と、上記光路長可変
部材を透過した被写体光束を受光して光電変換する光電
変換素子と、この光電変換素子の出力から特定周波数の
信号を検出する周波数検出手段と、上記光電変換素子の
光量制御を行うモニタ手段と、このモニタ手段の出力を
基準にしてレベルを設定し、このレベルと上記周波数検
出手段の出力との差分処理を行う処理手段と、上記光路
長を可変しながら上記処理手段の出力を検出してこれに
基づいて合焦点検出を行う合焦点検出手段とを具備して
いる。

［作用］ 本発明によれば、上記処理手段によって設定されたレベ
ルにしたがって上記差分処理を行うので、合焦点検出に
低周波成分を用いても上述の如き課題を生じることがな
い。従って、高精度の合焦点検出を行うことが可能とな
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する
。

第１図は、本発明の概念図である。

まず、光電変換素子１０２から出力した映像信号により
、モニタ回路１０３で、検波レベル、光路長可変部材１
０１の移動速度等を算出する。

次に、駆動回路１０５によって光路長可変部材１０１を
移動させながら、周波数検出回路１０４で、処理回路１
０６から読み込んだクロツクにしたがって、処理回路１
０６に指定された領域についての低周波数成分を抜き出
し、検波レベルを基準にして周波数成分の検波・増幅を
行う。第２図（ａ）および第２図（ｂ）は、本発明の合
焦点検出装置における検波の方法を説明するためのグラ
フである。まず、光電変換素子を形成する各光センサの
出力の平均値を算出し（第２図（ａ））、これを上記検
波レベルとして検波を行い、さらに増幅することにより
、第２図（ｂ）に示したような精細度情報を得ることが
できる。この精細度情報を元に、周波数パワー値の演算
を行う。

最後に、処理回路１０６で、上記周波数パワー値を用い
て合焦点検出演算を行う。第３図にデフォーカスと周波
数パワー値との関係を示す。この山登り曲線のピークが
合焦点に対応する。

次に、本発明の第１の実施例に係わる合焦点検出装置の
構成について、第４図を用いて説明する。

第４図において、２０１は撮影レンズである。

本実施例の合焦点装置では、この撮影レンズ２０１の合
焦点を検出する。

２０２は、撮影レンズ２０１の位置を移動させるための
手段としての駆動回路である。

２０３はミラーであり、移動可能に構成されている。ま
ず、撮影時には、ミラー２０３は図の上方に移動して、
”撮影レンズ２０１を透過した光束は撮像媒体２１０に
達する。また、撮影時以外には、撮影レンズ２０１を透
過した光束はミラー２０３で反射し、ミラー２０４に達
する。

上記ミラー２０３で反射した光束はミラー２０４によっ
て分岐され、リレーレンズ２０５、ＡＥ回路２０９およ
びファインダ２１１に達する。

リレーレンズ２０５はミラー２０４からの光束と平行な
方向に移動することができるように構成されている。

２０６は、リレーレンズ２０５の位置を移動させるため
の手段としての駆動回路である。

１０２は光電変換素子であり、ライン状に配列された複
数の蓄積型光センサ等によって構成されている。光電変
換素子１０２を構成する各光センサは、上記リレーレン
ズ２０５を透過した光束を受光し、単位時間ごとの蓄積
電荷を信号に変換して映像信号として出力する。単位時
間は、演算・シーケンス回路２０８によって指定される
。

ＡＥ回路２０９は、ミラー２０４より受光した光束から
輝度情報を得るための回路である。

ファインダ２１１は、撮影レンズ２０１を透過した光束
による像を使用者が目視するためのものである。

１０３はモニタ回路である。モニタ回路１０３は、光電
変換素子１０２を構成する各光センサから映像信号を入
力し、これらの映像信号のうち演算・シーケンス回路２
０８から指定された領域に対応する信号のピーク値およ
び平均値を検出し、ホールドしたピーク値または平均値
をＡ／Ｄ変換回路２０７に転送する。

１０４は周波数検出回路である。この周波数検出回路１
０４の内部構成の一例を第４図に示す。

周波数検出回路１０４は、まず、光電変換素子１０２か
ら映像信号を入力し、この映像信号からバンドパスフィ
ルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ．）２２１によって特定の周波数成分
を抜き出し、次に、検波回路２２２で各々の周波数成分
の検波を行い、さらに、これらのうち演算・シーケンス
回路２０８から指定されたもののみをゲート回路２２３
で選択してＡ／Ｄ変換回路２０７に出力する。

Ａ／Ｄ変換回路２０７は、モニタ回路１０３から入力し
た信号（平均値信号）を用いて周波数検出回路１０４か
ら入力した信号（すなわち周波数成分）を増幅し、これ
をＡ／Ｄ変換して演算・シーケンス回路２０８に出力す
る。また、ＡＥ回路２０９の出力信号をＡ／Ｄ変換して
演算・シーケンス回路２０８へ転送する機能も備えてい
る。なお、どちらの動作を行うかは、演算・シーケンス
回路２０８によって指定される。Ａ／Ｄ変換回路２０７
の内部構成の一例を第６図に示す。図において、アナロ
グスイッチ３０３を介して入力されたモニタ回路１０３
からの信号は、コンデンサ３０４にラッチされる。また
、周波数検出回路１０４から入力した信号の増幅は、抵
抗３０１および３０２、アナログスイッチ３０３、コン
デンサ３０４、オペアンプ３０５、ダイオード３０６か
らなる回路によって行われる。一方、Ａ／Ｄ変換は、抵
抗３０９４〜抵抗３０９ｎおよびコンパレータ３１０、
〜３１０ｎからなる回路によって行われる。なお、Ａ／
Ｄ変換を行う信号の種類は、アナログスイッチ３０７お
よびアナログスイッチ３０８により選択される。

演算・シーケンス回路２０８は、各ブロックに対して制
御信号を出力するとともに、各ブロックより入力した信
号を用いて演算処理を行い、第７図に示したシーケンス
を実行する。

次に、第４図に示した合焦点検出装置の動作のシーケン
スについて、第７図を用いて説明する。

本実施例の合焦点検出装置においては、リレーレンズ２
０５を移動させながら、リレーレンズ２０５の位置と映
像信号の低周波成分との関係を検出し、この検出結果か
ら実際の合焦点を算出し、算出された合焦点まで撮影レ
ンズ２０１を移動させる。

以下、第７図に従って説明する。

■まず、初期データとして、撮影レンズ２０１のデフォ
ーカス範囲ａ及びＭＴＦ特性α１　（ｉ一１，２．・・
・，ｍ）とリレーレンズ２０５のデフォーカス範囲ｂ及
びＭＴＦ特性βＩ（Ｊ−１．２．・・・　ｍ）とを読み
込む。

■リレーレンズ２０５の駆動範囲を算出する。

ここで、撮影レンズ２０１のデフォーカス範囲ａをＮ個
に分割するものとすると、後述の補間演算を行う都合上
、Ｎ＋２個のデータが必要となる、したがって、撮影レ
ンズ２０１のデフォーカス範囲ａに相当するリレーレン
ズ２０５の駆動範囲をｂ′とすると、リレーレンズ２０
５の実際の駆動範囲ｂ′は、 となる。なお、ｂ′は、さらに ｂ≧ｂ′ を満たさなければならない。

■理想積分時間（すなわち、光電変換素子１０２を構成
する各蓄積型光センサの電荷蓄積時間）ｔ．を、以下の
ようにして決定する。

まず、Ａ／Ｅ回路２０９から輝度情報を入力し、この輝
度情報に基づいて仮の積分時間ｔ。を設定し、ｔ．に代
入する。光電変換素子１０２を構成する各蓄積型光セン
サは積分時間ｔ．の蓄積電荷を信号に変換して映像信号
として出力し、モニタ回路１０３は演算・シーケンス回
路２０８が指定した領域に対応する映像信号のピーク値
と平均値を検出し、ピーク値と平均値を演算・シーケン
ス回路２０８に転送する。このピーク値の大きさがあら
かじめ設定された指定範囲内であれば、このときのｔヨ
を理想積分時間とする。また、ピーク値があらかじめ設
定された範囲外であれば、ｔ．ａに１．．＋１＋（１＋
は微少時間）を代入して上述のピーク検出を行い、以下
、同様の操作を繰り返すことにより、理想積分時間ｔ．
を決定し、このときの平均値を記憶する。

■リレーレンズ２０５の移動速度Ｖを算出する。

ここで、■は、 で与えられる。本実施例の合焦点検出装置では、リレー
レンズ２０５を等速で移動させることとしたが、リレー
レンズ２０５の移動をステップ駆動としてもよいことは
もちろんである。

■リレーレンズ２０５をスタート位置（ｂ’の一端）に
移動させ、積分データをリセットする。

■リレーレンズ２０５の移動を開始させる（速度Ｖ）。

■光電変換素子１０２において電荷を蓄積し（以後、こ
の電荷蓄積を積分と称す）、光学系全体のＭＴＦ特性γ
（←α．＊β，）に対応するクロックで、映像信号とし
て読み出す（この映像信号の示す値を積分データと称す
）。

■読み出された映像信号は、特定の周波数成分を抜きだ
されて上述の平均値を基準に検波され、続いてＡ／Ｄ変
換される。

■演算ＦＳサブルーチンを実行する。

第８図に、演ＩＦｓサブルーチンのフローを示す。まず
、映像信号を取り込む画素のアドレスデータ（ｉ−Ａ−
Ｂ）を取り込み、次に、各アドレスデータに対応する検
波値（検波後の積分データ）を加算してこの加算値をＤ
Ｉ１とする。

［株］上記■〜■をＮ＋２回繰り返す。

■Ｄ１〜ＤＮ＋２のうちの最大値を求め、これをＭＡ　
Ｘ　Ｄ　，，とする。

＠　Ｍ　Ａ　Ｘ　Ｄ　ｒ　＋と、その前後の位置のＤＩ
１とから、合焦点補間検出を行う。

Ｏ検出された合焦点まで撮影レンズを移動させる。

■リレーレンズ２０５をフィルムと等価の位置まで移動
させる。

以上、第４図に示した本実施例の合焦点検出装置につい
て説明した。なお、本実施例では、リレーレンズ２０５
を駆動させることにより光路長を変更させる構成の装置
について説明したが、例えば、リレーレンズ２０５とし
て物性レンズ（液晶レンズなど）を用いて電気的に光路
長を変更する構成、光電変換素子１０２の前にクサビ形
の光路長を変更するための部材を出し入れする構成、光
電変換素子１０２を移動可能とすることにより光路長を
変更する構成等であっても、本発明の目的を達成するこ
とができる。また、平均値のホールドは、Ｄ／Ａ変換を
用いても可能である。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第９図は、第２の実施例に係わる合焦点検出装置の構成
を概略的に示すブロック図である。

第２の実施例の合焦点検出装置においては、光路長可変
部材１０１を撮影レンズ２０１によって構成し、駆動回
路１０５を駆動モータ２２３で構成し、処理回路１０６
をＡ／Ｄ変換回路２０７と演算シーケンス回路２０８で
構成している。また、１０２は光学像を電気信号に変換
するための光電変換素子、１０３は光電変換素子１０２
の出力を増幅して特定領域の信号のみをＡ／Ｄ変換回路
２０７へ送るモニタ回路、１０４は光電変換素子１０２
の出力から特定の周波数成分を抜き出してＡ／Ｄ変換回
路２０７へ送る周波数検出回路である。演算シーケンス
回路２０８は、撮影レンズ２０１のデフォーカス量、Ｆ
ナンバー（レンズの明るさ”）　、ＭＴＦ特性特性等を
撮影レンズ情報として読み込む一方で、駆動モータ２２
３およびモ二夕回路１０３へ制御信号を送り、さらに、
光電変換素子１０２へ読出しクロック等の読出し信号を
送る機能を有している。なお、本実施例の合焦点検出装
置においても、上記第１の実施例と同様のＡＥ回路が設
けられているが、第９図では省略した。

第１０図に、第９図に示した合焦点検出装置のシーケン
スのフローチャートを示す。以下、第１０図にしたがっ
て説明する。

■まず、初期データとして、撮影レンズ２０１のデフォ
ーカス範囲ａ　ｓ　Ｍ　Ｔ　Ｆ特性γ１　（ｉ一１，２
，・・・，ｍ）等を読み込む。

■リレーレンズ２０５の駆動範囲を算出する。

撮影レンズ２０１の実際の駆動範囲ａ′は，Ｎ＋２ ａ　　　■　　　　　　　　ａ Ｎ となるように設定される。

■理想積分時間ｔ．を、上記第１実施例の場合と同様に
して決定する。

■リレーレンズ２０５の移動速度Ｖを算出する。

ここで、■は、 で与えられる。ただし、リレーレンズの移動をステップ
駆動としてもよい。

■リレーレンズ２０５をスタート位置（無限以遠または
至近より近い距離）に移動させ、積分データをリセット
する。

■撮影レンズ２０５の移動を開始させる（速度Ｖ）。

■積分を行う。積分データは、一回の積分が終了するご
とに撮影レンズのＭＴＦ特性γ１に対応するクロックで
、映像信号として光電変換素子１０２から読み出される
。

■以下、上記第１の実施例と同様のシーケンスにより、
合焦点を検出する。

■検出された合焦点まで撮影レンズ２０１を移動させる
。

以上、本発明の第２の実施例について説明した。

本実施例の合焦点検出装置によれば、撮影レンズ２０１
を移動させることにより合焦点を検出することとしたの
で、より簡単な機構により本発明の目的を達成すること
が可能となる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、映像信号
のうち抜き出したい領域に対応するものについて、低周
波成分を用いて検波を行い、且つ、検波レベルを可変と
したので、合焦点の検出能カを向上させることができ、
より精度の高い合焦点検出が可能な合焦点検出を提供こ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる合焦点検出装置の構成を概略的
に示すブロック図、第２図（ａ）および第２図（ｂ）は
本発明の検波・増幅について説明するためのグラフ、第
３図は本発明に係わる合焦点検出装置におけるデフォー
カス量と周波数パワー値との関係を示すグラフ、第４図
は本発明の第１の実施例に係わる合焦点検出装置の構成
を概略的に示すブロック図、第５図は本発明の第１の実
施例に係わる合焦点検出装置に使用される周波数検出回
路の構成を概略的に示すブロック図、第６図は本発明の
第１の実施例に係わる合焦点検出装置に使用されるＡ／
Ｄ変換回路２０７の構成を示す回路図、第７図は本発明
の第１の実施例に係わる合焦点検出装置のシーケンスを
示すフローチャート、第８図は第７図に示したフローチ
ャートの演算ＦＳサブルーチンを示すフローチャート、
第９図は本発明の第２の実施例に係わる合焦点検出装置
の構成を概略的に示すブロック図、第１０図は本発明の
第２の実施例に係わる合焦点検出装置のシーケンスを示
すフローチャートである。 １０１・・・光路長可変部材、１０２・・・光電変換素
子、１０３・・・モニタ回路、１０４・・・周波数検出
回路、１０５・・・駆動回路、１０６・・・処理回路、
２０１・・・撮影レンズ、２０２・・・駆動回路、２０
３，２０４・・・ミラー　２０５・・・リレーレンズ、
２０６・・・駆動回路、２０７・・・Ａ／Ｄ変換回路、
２０８・・・演算・シーケンス回路、２０９・・・ＡＥ
回路、２１０・・・撮像媒体、２１１・・・ファインダ
、２２１・・・バンドバスフィルタ、２２２・・・検波
回路、２２３・・・ゲート回路、３０１，３０２．３０
９＋〜３０９ｎ・・・抵抗、３０３，３０７，３０８・
・・トランジスタ、３０４・・・コンデンサ、３０５．
３１０１〜３１０ｎ・・・オペアンプ、３１１・・・デ
コード回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮影レンズ、または撮影レンズを有して構成される光路
   長可変部材と、 この光路長可変部材の光路長を可変するように駆動する
   駆動手段と、 上記光路長可変部材を透過した被写体光束を受光して光
   電変換する光電変換素子と、 この光電変換素子の出力から特定周波数の信号を検出す
   る周波数検出手段と、 上記光電変換素子の光量制御を行うモニタ手段と、 このモニタ手段の出力を基準にしてレベルを設定し、こ
   のレベルと上記周波数検出手段の出力との差分処理を行
   う処理手段と、 上記光路長を可変しながら上記処理手段の出力を検出し
   、これに基づいて合焦点検出を行う手段と、 を具備することを特徴とする合焦点検出装置。