JPH05264884A

JPH05264884A - 自動合焦装置，自動合焦方法および自動合焦装置を備えた多眼撮像装置

Info

Publication number: JPH05264884A
Application number: JP4065168A
Authority: JP
Inventors: Jun Tokumitsu; 純徳光; Shigeyuki Suda; 繁幸須田; Tatsuji Katayama; 達嗣片山; Yukichi Niwa; 雄吉丹羽
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】自動合焦装置および自動合焦方法を、多眼撮
像装置において十分性能が出せるようにする。【構成】自動合焦装置３０は、第１および第２のアン
プ１３₁，１３₂から出力されるアナログ映像信号をそれ
ぞれデジタル映像信号に変換する第１および第２のＡ／
Ｄ変換器３１₁，３１₂と、各Ａ／Ｄ変換器３１₁，３１₂
から出力されるデジタル映像信号がそれぞれ記憶される
第１および第２の画像メモリ３２₁，３２₂と、各画像メ
モリ３２₁，３２₂に記憶されたデジタル映像信号から画
像の相関演算を行う画像相関処理部３４と、画像相関処
理部３４から入力される演算結果に基づいて各種制御を
行う制御用ＣＰＵ３５と、制御に関するデータが記憶さ
れたメモリ３６とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動合焦装置，自動合
焦方法および自動合焦装置を備えた多眼撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＴＶカメラなどの単眼の撮像装置の自動
合焦方法としては、以下に示すものが知られている。（１）複写体に投射した赤外光の反射光束によって生じ
るスポットの位置から合焦信号を得る方法。（２）撮像装置で得られる映像信号から検出した画像の
エッジ幅（エッジ部の幅）を合焦信号とする方法。

【０００３】図７（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、上記
（２）に示した画像のエッジ幅を合焦信号とする方法を
説明するためのグラフである。ここで、同図（Ａ）は焦
点外れ時のエッジ部の強度分布を示しており、同図
（Ｂ）は合焦時のエッジ部の強度分布を示している。

【０００４】画像のエッジ幅を合焦信号とする方法は、
撮像装置で得られる映像信号から検出した画像のエッジ
部の幅が焦点外れ時には画像のぼけがあるため大きくな
るのに対して合焦時には画像のぼけがないため小さくな
ることを利用して、求めたエッジ幅が小さくなるように
フォーカスレンズを駆動することにより自動的に焦点を
合わせるものである。

【０００５】なお、焦点外れ時のエッジ幅Ｌ₁ は、同図
（Ａ）に示したエッジ部の強度分布を表す関数Ｉ₁(ｘ)
から求めたエッジ部の強度差Ｄ₁ およびエッジ部の傾き
ｄＩ ₁(ｘ)／ｄｘを次式に代入することにより求めるこ
とができる。

【０００６】Ｌ₁ ＝Ｄ₁／｛ｄＩ₁(ｘ)／ｄｘ｝（１）また、合焦時のエッジ幅Ｌ₂ は、同図（Ｂ）に示したエ
ッジ部の強度分布を表す関数Ｉ₂(ｘ) から求めたエッジ
部の強度差Ｄ₂ およびエッジ部の傾きｄＩ₂(ｘ)／ｄｘ
を次式に代入することにより求めることができる。

【０００７】Ｌ₂ ＝Ｄ₂／｛ｄＩ₂(ｘ)／ｄｘ｝（２）ここで、各エッジ部の傾きｄＩ₁(ｘ)／ｄｘ，ｄＩ₂(ｘ)
／ｄｘは、エッジの立ち上り部分から再度平坦になる部
分までの間の各点ｘの傾きの平均値よりそれぞれ求める
ことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の自動合焦方法は、ＴＶカメラなどの単眼の撮像
装置用に開発されたものであるため、単眼の撮像装置に
用いる場合には問題ないが、画像を入力するための複数
の撮像レンズ系を有する多眼撮像装置（相澤清晴ら，
「超高精細画像取得のための基礎検討」，画像電子学会
予稿９０−０３−０４，ｐ．２３など）にそのまま用い
た場合には、十分な性能が出せないという問題がある。
また、多眼撮像装置は、単眼の撮像装置と異なり、焦点
合わせに関わる機構部が多いため、自動合焦装置が操作
上必須である。

【０００９】本発明の目的は、多眼撮像装置において十
分性能が出せる自動合焦装置，自動合焦方法および自動
合焦装置を備えた多眼撮像装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の自動合焦装置
は、画像を入力するための複数の撮像レンズ系を有する
多眼撮像装置に用いる自動合焦装置であって、前記複数
の撮像レンズ系で得られるアナログ映像信号をそれぞれ
デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器群と、該各Ａ
／Ｄ変換器から出力される前記デジタル映像信号がそれ
ぞれ記憶される画像メモリ群と、該画像メモリに記憶さ
れた前記各デジタル映像信号から前記画像の相関演算を
行う画像相関処理部と、該画像相関処理部の前記演算結
果に基づいて前記複数の撮像レンズ系の角度制御および
フォーカス制御をそれぞれ行う制御用マイクロコンピュ
ータとを含む。

【００１１】ここで、前記画像メモリに記憶された前記
各デジタル映像信号のエッジ幅をそれぞれ算出するエッ
ジ幅算出回路群を含み、前記制御用マイクロコンピュー
タが、前記各エッジ幅算出回路で算出された各エッジ幅
および前記画像相関処理部の前記演算結果に基づいて前
記複数の撮像レンズ系の角度制御およびフォーカス制御
をそれぞれ行てもよい。

【００１２】本発明の自動合焦方法は、画像を入力する
ための複数の撮像レンズ系を有する多眼撮像装置に用い
る自動合焦方法であって、前記複数の撮像レンズ系でそ
れぞれ得られる各映像信号間の相関値を求め、該求めた
相関値が増大するように、前記複数の撮像レンズ系の角
度をそれぞれ変化させるとともに該複数の撮像レンズ系
のフォーカシングをそれぞれ行う。

【００１３】ここで、前記複数の撮像レンズ系で得られ
る各映像信号のエッジ幅をそれぞれ求め、該求めた各エ
ッジ幅が小さくなりかつ前記求めた相関値が増大するよ
うに、前記複数の撮像レンズ系の角度をそれぞれ変化さ
せるとともに該複数の撮像レンズ系のフォーカシングを
それぞれ行ってもよい。

【００１４】本発明の多眼撮像装置は、本発明の自動合
焦装置を備える。

【００１５】

【作用】本発明の自動合焦装置は、画像メモリに記憶さ
れた各デジタル映像信号から画像の相関演算を行う画像
相関処理部と、画像相関処理部の演算結果に基づいて複
数の撮像レンズ系の角度制御およびフォーカス制御をそ
れぞれ行う制御用マイクロコンピュータとを含むことに
より、各撮像レンズ系で得られる映像信号が互いに重な
るように各撮像レンズ系の角度制御およびフォーカス制
御をそれぞれ行うことができる。

【００１６】本発明の自動合焦方法は、複数の撮像レン
ズ系でそれぞれ得られる各映像信号間の相関値を求め、
求めた相関値が増大するように、複数の撮像レンズ系の
角度をそれぞれ変化させるとともに複数の撮像レンズ系
のフォーカシングをそれぞれ行うことにより、各撮像レ
ンズ系で得られる映像信号が互いに重なるように各撮像
レンズ系の角度制御およびフォーカス制御をそれぞれ行
うことができる。

【００１７】本発明の多眼撮像装置は、本発明の自動合
焦装置を備えることにより、各撮像レンズ系で得られる
映像信号が互いに重なるように各撮像レンズ系の角度制
御およびフォーカス制御をそれぞれ行うことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１９】図１は、本発明の自動合焦装置の第１の実
施例を示す多眼撮像装置の概略構成図である。

【００２０】該多眼撮像装置は、以下に示す各構成要素
からなる。

【００２１】（１）第１の撮像装置１０₁ 第１の固定凸レンズ２１₁ ，第１のバリエータ２２₁ ，
第１の固定凹レンズ２３₁ および第１のコンペンセータ
２４₁ からなる第１のリアフォーカスズームレンズ１１
₁ と、第１のイメージセンサ１２₁ と、第１のイメージ
センサ１２₁ から出力されるアナログ映像信号を増幅す
る第１のアンプ１３₁ と、第１のリアフォーカスズーム
レンズ１１₁ を回転させる第１の回転用アクチュエータ
１４₁ と、第１のリアフォーカスズームレンズ１１₁ の
回転角を検出する第１の回転用エンコーダ１５₁ とから
構成されている。

【００２２】ここで、第１のバリエータ２２₁ は、ＤＣ
モータまたはパルスモータなどからなる第１のバリエー
タ用アクチュエータ２５₁ で駆動され、ポテンショメー
タなどからなる第１のバリエータ用エンコーダ２６₁ で
位置が検出される。また、第１のコンペンセータ２４₁
は、同様にして、第１のコンペンセータ用アクチュエー
タ２７₁ で駆動され、第１のコンペンセータ用エンコー
ダ２８₁ で位置が検出される。さらに、第１の回転用ア
クチュエータ１４₁ はＤＣモータまたはパルスモータか
らなり、第１の回転用エンコーダ１５₁ はポテンショメ
ータあるいは充電変換型のロータリエンコーダからな
る。

【００２３】なお、第１のバリエータ用アクチュエータ
２５₁ にパルスモータを使用した場合には、直接位置を
検出する代りにパルス数をカウントして位置を算出する
ことができるため、第１のバリエータ用エンコーダ２６
₁ は電気回路で置き換えることができる。

【００２４】（２）第２の撮像装置１０₂ 第１の撮像装置１０₁ と同様に構成されている。

【００２５】（３）自動合焦装置３０第１および第２のアンプ１３₁，１３₂から出力されるア
ナログ映像信号をそれぞれデジタル映像信号に変換する
第１および第２のＡ／Ｄ変換器３１₁，３１₂と、各Ａ／
Ｄ変換器３１₁，３１₂から出力されるデジタル映像信号
がそれぞれ記憶される第１および第２の画像メモリ３２
₁，３２₂と、各画像メモリ３２₁，３２₂に記憶されたデ
ジタル映像信号から画像合成を行って合成画像信号Ｆを
外部に出力する画像合成処理部３３と、各画像メモリ３
２₁，３２₂に記憶されたデジタル映像信号から画像の相
関演算を行う画像相関処理部３４と、画像相関処理部３
４から入力される演算結果に基づいて各種制御を行う制
御用マイクロコンピュータ（以下、「制御用ＣＰＵ」と
称する。）３５と、制御に関するデータが記憶されたメ
モリ３６とから構成されている。

【００２６】次に、自動合焦装置３０の動作を、後方に
第２の被写体２がある第１の被写体１を撮像するときを
例として説明する。

【００２７】第１の被写体１を撮像する場合には、第１
および第２のリアフォーカスズームレンズ１１₁，１１₂
がそれぞれほぼ第１の被写体１の方向に向けられて、画
像入力動作が行われる。このとき、第１および第２のリ
アフォーカスズームレンズ１１₁，１１₂の焦点はそれぞ
れ必ずしも第１の被写体１に合っているとは限らない。
また、第１および第２のリアフォーカスズームレンズ１
１₁，１１₂はそれぞれ任意の被写体距離に対して任意の
焦点距離で像を作っているが、該被写体距離および該焦
点距離がほぼ等しくなるように制御用ＣＰＵ３５で制御
されている。

【００２８】第１および第２のリアフォーカスズームレ
ンズ１１₁，１１₂の焦点距離を変えたい場合には、制御
用ＣＰＵ３５から第１および第２のバリエータ用アクチ
ュエータ２５₁，２５₂に制御信号を与えて第１および第
２のバリエータ２２₁，２２₂をそれぞれ移動させる。新
たな焦点距離は、第１および第２のバリエータ用エンコ
ーダ２６₁，２６₂の出力信号より制御用ＣＰＵ３５で認
識することができる。一方、焦点が合っていた場合に
も、第１および第２のバリエータ２２₁，２２₂を動かす
ことによって焦点がずれるが、第１および第２のコンペ
ンセータ２４₁，２４₂を第１および第２のコンペンセー
タ用アクチュエータ２７₁，２７₂でそれぞれ移動させる
ことにより、合焦を保つことができる。このとき、第１
および第２のコンペンセータ２４₁，２４₂の位置は、第
１および第２のコンペンセータ用エンコーダ２８₁，２
８₂によって読み取ることができる。なお、第１および
第２のコンペンセータ２４₁，２４₂は、フォーカス群の
役目も果たす。

【００２９】第１の被写体１の像は、第１および第２の
イメージセンサ１２₁，１２₂上にそれぞれ形成される。
なお、本撮像系においては、第１の被写体１に対して焦
点合わせをする機構として、第１および第２のリアフォ
ーカスズームレンズ１１₁，１１₂の第１の被写体１に対
する角度の調整も重要である。第１および第２の回転用
アクチュエータ１４₁，１４₂がこのための第１および第
２のリアフォーカスズームレンズ１１₁，１１₂の回転動
作をそれぞれ生じさせ、また、第１および第２の回転用
エンコーダ１５₁，１５₂で第１および第２のリアフォー
カスズームレンズ１１₁，１１₂の角度がそれぞれ検出さ
れる。

【００３０】第１の被写体１に焦点を合わせて撮像しよ
うとするときは、好適には第１の被写体１が第１および
第２のリアフォーカスズームレンズ１１₁，１１₂を結ぶ
線分の二等分線上にくるように第１および第２の回転用
アクチュエータ１４₁，１４₂を制御すればよい。したが
って、本撮像系全体の向きを手動あるいは適当な駆動機
構によって変えることもあり得る。このとき、第１およ
び第２のリアフォーカスズームレンズ１１₁，１１₂と前
記二等分線とのなす角θ₁，θ₂はほぼ等しくなる（な
お、θ₁＋θ₂を「輻輳角」と呼ぶ。）。第１および第２
の被写体１，２の像は、第１および第２のイメージセン
サ１２₁，１２₂に入力されて光電変換されることによ
り、アナログ映像信号にそれぞれ変換される。その後、
各アナログ映像信号は、第１および第２のアンプ１
３₁，１３₂で増幅されて、第１および第２のＡ／Ｄ変換
器３１₁，３１₂でデジタル映像信号に変換されたのち、
第１および第２の画像メモリ３２₁，３２₂にそれぞれ記
憶される。

【００３１】図２に、第１および第２の画像メモリ３２
₁，３２₂にそれぞれ記憶されたデジタル映像信号をその
まま重ねたときの画像を示す。該画像は、画面の中心付
近に第１の被写体１の第１および第２の撮像装置１
０₁，１０₂による各像１₁，１₂が少し離れて存在し、画
面の周辺部に第２の被写体２の第１および第２の撮像装
置１０₁，１０₂による各像２₁，２₂が大きなぼけを伴っ
てかなり離れて存在するものとなっている。図１に示し
た画像合成処理部３３は、図２に示したような入力画像
に対して、たとえば高精細化した画像を形成するなどの
処理を施したのち、合成画像信号Ｆとして外部に出力す
る。

【００３２】また、画像相関処理部３４は、第１および
第２の画像メモリ３２₁，３２₂からデジタル映像信号を
それぞれ読み出して相関演算を行う。該相関演算は、図
２に示した測距枠３内の画像について実行され、相関関
数として次式に示す関数が用いられ、該関数で求めた値
が相関値として評価される。

【００３３】Ｉ(θ₁，θ₂)＝｛∫ｑ₁(ｘ，ｙ，θ₁)・ｑ₂(ｘ，ｙ，θ₂)ｄｘｄｙ｝／Ｃ（３）ただし、ｑ₁ ＝第１の被写体１の第１の撮像装置１０₁ による像
１₁ の強度分布ｑ₂ ＝第１の被写体１の第２の撮像装置１０₂ による像
１₂ の強度分布Ｃ＝｛∫ｑ₁(ｘ，ｙ，θ₁)ｄｘｄｙ｝・｛∫ｑ₂(ｘ，
ｙ，θ₂)ｄｘｄｙ｝（３）式で示される相関関数Ｉ(θ₁，θ₂)は２つの角θ
₁，θ₂の関数となるが、実際にはほぼ輻輳角θ₁＋θ₂の
関数となる。図３に、画像相関処理部３４において輻輳
角θ₁＋θ₂を変化させながら相関関数Ｉ(θ₁，θ₂)を計
算して得た相関値曲線Ｒを示す。画像相関処理部３４に
おける演算結果は制御用ＣＰＵ３５に出力される。第１
および第２のリアフォーカスズームレンズ１１₁，１１₂
はそれぞれ、第１および第２の回転用アクチュエータ１
４₁，１４₂によって輻輳角θ₁＋θ₂の変化を受け、輻輳
角θ₁＋θ₂の変化量は第１および第２の回転用エンコー
ダ１５₁，１５₂でそれぞれ読み取られる。これらの動作
は制御用ＣＰＵ３５によって制御されているため、制御
用ＣＰＵ３５には図３に示した相関値曲線Ｒが得られ
る。なお、相関関数としては、（３）式に示した相関関
数Ｉ(θ₁，θ₂)以外でも、２つの画像の一致度が示せる
ような関数形（たとえば、両者の差をとるなど）であっ
てもよい。

【００３４】制御用ＣＰＵ３５は、相関値が大きくなる
ように輻輳角θ₁＋θ₂を変化させることにより、相関値
のピーク値を見つける。２つの像１₁，１₂は相関値のピ
ークの位置ではちょうど重なるが、高精細化処理のため
には、２つの像１₁，１₂は１／２画素だけ離れている方
が都合がよい。したがって、制御用ＣＰＵ３５は、相関
値がピーク値よりやや小さい位置に、第１および第２の
撮像装置１０₁，１０₂がそれぞれ止まるように制御す
る。

【００３５】いま、第１の撮像装置１０₁ と第２の撮像
装置１０₂ との間隔は予め分っておりかつ輻輳角θ₁＋
θ₂は第１および第２の回転用エンコーダ１５₁，１５₂
より得られるため、制御用ＣＰＵ３５において第１の被
写体１の被写体距離を容易に算出することができる。こ
のとき、第１の被写体１の被写体距離の演算に必要な
値，算出結果および相関値などはメモリ３６に記憶され
る。メモリ３６にはまた、第１および第２のコンペンセ
ータ２４₁，２４₂の望ましい軌跡（すなわち、電子カム
の情報）が記憶されており、制御用ＣＰＵ３５は算出し
た被写体距離に対応した位置へ各コンペンセータ２
４₁，２４₂を移動させるように、各コンペンセータ用ア
クチュエータ２７₁，２７₂に制御信号をそれぞれ出力す
る。これにより、輻輳角θ₁＋θ₂の制御だけでなく、リ
アフォーカスズームレンズ１１₁，１１₂のフォーカシン
グもそれぞれ行われるため、多眼撮像装置は合焦状態に
入る。

【００３６】第１の被写体１が動いたり構図が変わった
りした場合には、上記動作が繰り返される。実際には、
輻輳角θ₁＋θ₂の制御と第１および第２のコンペンセー
タ２４₁，２４₂の駆動とは時系列で行われるのではな
く、同時に相関値を大きくするように実行される。

【００３７】図４は、本発明の自動合焦装置の第２の実
施例の原理を示す概略構成図である。

【００３８】第１のレンズ系５１₁ および第１のイメー
ジセンサ５２₁ は、図１に示した第１の撮像装置１０₁
を簡単に示したものであり、また、第２のレンズ系５１
₂ および第２のイメージセンサ５２₂ は、図１に示した
第２の撮像装置１０₂ を簡単に示したものである。被写
体５は、第１のレンズ系５１₁ と第２のレンズ系５１ ₂
とを結ぶ線分Ｌ₁ （長さはｄ）の二等分線Ｌ₂ 上の点Ａ
に置かれている。第１および第２のレンズ系５１₁，５
１₂はそれぞれ、被写体５の像を各イメージセンサ５
２₁，５２₂上に結ぶ。ここで、第１のレンズ系５１₁ の
光軸Ｍ₁ と第２のレンズ系の光軸Ｍ₂ とは、二等分線Ｌ
₂ 上の点Ｂで交わっており、このときの輻輳角θ₁＋θ₂
は２θ（θ₁＝θ₂＝θ）である。また、線分Ｌ₁ は二等
分線Ｌ₂ と点Ｃで交わっている。したがって、点Ｂと点
Ｃとの間の距離Ｄ₁ は、Ｄ₁＝ｄ／２tan(θ) （４）より容易に計算することができる。

【００３９】しかし、被写体５は点Ｂより距離Ｄ₂ だけ
離れた点Ａ上にあるため、第１および第２のイメージセ
ンサ５２₁，５２₂上にはそれぞれ、各光軸Ｍ₁，Ｍ₂より
ずれたところにぼけた像が生じる。すなわち、第１およ
び第２のレンズ系５１₁，５２₂は点Ｂに焦点を合わせて
いるとすると、第１のイメージセンサ５２₁ 上では、光
軸Ｍ₁ より紙面面内方向に距離ａだけ離れたところに被
写体５のぼけた像が結ばれる。また、第２のイメージセ
ンサ５２₂ 上でも、同様に光軸Ｍ₂ から第１のイメージ
センサ５２₁ の場合とは逆方向であるが距離ａだけ離れ
たところに被写体５のぼけた像が結ばれる。

【００４０】いま、第１のレンズ系５１₁ の焦点距離な
どはバリエータ用エンコーダ（不図示）から分ってお
り、また、第１のレンズ系５１₁ の倍率βも分かってい
るため、第１のイメージセンサ５３₁ 上の高さａの像
は、点Ｂ上の高さａ／｜β｜の物体によって生じたと考
えられる。したがって、簡単な比例関係から、Ｄ₁／COS(θ)：｛Ｄ₁／COS(θ)＋Ｄ₂COS(θ)｝＝ａ／｜β｜：Ｄ₂sin(θ) （５）が成り立つ。（５）式より距離Ｄ₂ が算出できるため、
点Ａの位置がほぼ分るので、輻輳角２θおよび各レンズ
系５１₁，５１₂のフェーカシングを点Ａに向けてそれぞ
れ変更していくことができる。

【００４１】本実施例においては、被写体５に焦点があ
っていない場合でも被写体５の距離が求められるので、
合焦動作を急速に行うことができるという利点がある。

【００４２】残された問題は距離ａの値を求めることで
ある。本実施例の原理の実行は、図１に示した自動合焦
装置３０とほぼ同じ構成の自動合焦装置で行うことがで
きる。ただし、画像相関処理部３４の内部では、第１の
実施例とは異なり、以下に示す演算が行われる。

【００４３】Ｉ'(ｘ₀)＝∫ｑ₁(ｘ，ｙ)・ｑ₂(ｘ＋ｘ₀，ｙ)ｄｘｄｙ（６）ここで、ｘ＝紙面面内方向の座標なお、（６）式は、輻輳角２θは変えずに、演算で相関
値関数Ｉ'(ｘ₀)を求めるものである。図５に、相関値関
数Ｉ'(ｘ₀)の演算結果の一例を示す。相関値関数Ｉ'(ｘ
₀)はｘ₀ の関数であり、相関値曲線Ｒ₁ はｘ₀＝２ａで
ピークをもつ。これにより、距離ａの値が求められる。

【００４４】画像相関処理部は制御用ＣＰＵに距離ａの
値を出力し、制御用ＣＰＵは距離ａの値とメモリに記憶
されている制御に必要なデータとから距離Ｄ₂ の算出お
よび制御量の計算などを行うことにより、合焦位置へ制
御する信号を第１および第２のレンズ系５１₁，５２₂に
それぞれ出力する。

【００４５】図６は、本発明の自動合焦装置の第３の実
施例を示す概略構成図である。

【００４６】本実施例の自動合焦装置７０は、第１の画
像メモリ７２₁ から読み出したデジタル映像信号のエッ
ジ幅を計算して制御用ＣＰＵ７５に出力する第１のエッ
ジ幅算出回路７７₁ と、第２の画像メモリ７２₂ から読
み出したデジタル映像信号のエッジ幅を計算して制御用
ＣＰＵ７５に出力する第２のエッジ幅算出回路７７₂と
を有する点で、図１に示した第１の実施例の自動合焦装
置３０と異なる。なお、各エッジ幅算出回路７７₁，７
７₂はそれぞれ、図７で説明した方法により各デジタル
映像信のエツジ幅を計算する。

【００４７】すなわち、本実施例の自動合焦装置７０
は、画像相関処理部７４の出力信号だけでなく、各デジ
タル映像信号のエッジ幅を示す第１および第２のエッジ
幅算出回路７７₁，７７₂の出力信号をも用いることによ
り、自動合焦動作を行うものである。

【００４８】なお、画像相関処理部７４の出力信号と併
用する信号としては、この他にウォブリング方式によっ
て得られる信号などでもよい。この場合には、各コンペ
ンセータ２４₁，２４₂を高速（たとえば、１５Ｈｚ）で
微小に前後にそれぞれ振動させて、各デジタル映像信号
の高周波成分を観察し、その増減によって合焦の方向を
知る。

【００４９】以上の説明においては、測距枠（図２参
照）が中心にあるとしたが、測距枠が画面の他の位置に
あっても同様である。また、各種演算または動作が、上
述したようなものに正確になっていなくても、合焦動作
は連続的なものであり徐々に合焦状態へと制御されてい
く。また、撮像装置の数が２以上であっても同様である
ことは言うまでもない。

【００５０】なお、初期化として、ワイド端とすると、
被写界深度が深いため、画像のコンストラストが得られ
やすい。フォーカスレンズは、過焦点距離とすることが
好ましい。また、輻輳角と左右のフォーカスを連動す
る。すなわち、左右では大きな差を許さない。さらに、
左右のフォーカス設定位置は、ピント面を微小に（たと
えば、焦点深度の半分程度）前後に挟んで撮像するよう
にする。これにより、被写界深度の向上が図れる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に示す効果を奏する。

【００５２】請求項１または請求項２記載の発明は、画
像メモリに記憶された各デジタル映像信号から画像の相
関演算を行う画像相関処理部と、画像相関処理部の演算
結果に基づいて複数の撮像レンズ系の角度制御およびフ
ォーカス制御をそれぞれ行う制御用マイクロコンピュー
タとを含むことにより、各撮像レンズ系で得られる映像
信号が互いに重なるように各撮像レンズ系の角度制御お
よびフォーカス制御をそれぞれ行うことができるため、
多眼撮像装置において十分に性能を出すことができる。

【００５３】請求項３または請求項４記載の発明は、複
数の撮像レンズ系得られる映像信号間の相関値を求め、
求めた相関値が増大するように、複数の撮像レンズ系の
角度をそれぞれ変化させるとともに複数の撮像レンズ系
のフォーカシングをそれぞれ行うことにより、各撮像レ
ンズ系で得られる映像信号が互いに重なるように各撮像
レンズ系の角度制御およびフォーカス制御をそれぞれ行
うことができるため、多眼撮像装置において十分に性能
を出すことができる。

【００５４】請求項５記載の発明は、本発明の自動合焦
装置を備えることにより、各撮像レンズ系で得られる映
像信号が互いに重なるように各撮像レンズ系の角度制御
およびフォーカス制御をそれぞれ行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動合焦装置の第１の実施例を示す概
略構成図である。

【図２】図１に示した第１および第２の画像メモリにそ
れぞれ記憶されたデジタル映像信号をそのまま重ねたと
きの画像を示す図である。

【図３】図１に示した画像相関処理部において輻輳角θ
₁＋θ₂を変化させながら相関関数Ｉ(θ₁，θ₂)を計算し
て得た相関値曲線Ｒを示すグラフである。

【図４】本発明の自動合焦装置の第２の実施例の原理を
示す概略構成図である。

【図５】相関値関数Ｉ'(ｘ₀)の演算結果の一例を示すグ
ラフである。

【図６】本発明の自動合焦装置の第３の実施例を示す概
略構成図である。

【図７】画像のエッジ幅を合焦信号とする方法を説明す
るためのグラフであり、（Ａ）は焦点外れ時のエッジ部
の強度分布を示すグラフ、（Ｂ）は合焦時のエッジ部の
強度分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１，２，５被写体１₁，１₂，２₁，２₂ 像３測距枠１０₁，１０₂ 撮像装置１１₁，１１₂ リアフォーカスズームレンズ１２₁，１２₂，５２₁，５２₂ イメージセンサ１３₁，１３₂ アンプ１４₁，１４₂ 回転用アクチュエータ１５₁，１５₂ 回転用エンコーダ２１₁，２１₂ 固定凸レンズ２２₁，２２₂ バリエータ２３₁，２３₂ 固定凹レンズ２４₁，２４₂ コンペンセータ２５₁，２５₂ バリエータ用アクチュエータ２６₁，２６₂ バリエータ用エンコーダ２７₁，２７₂ コンペンセータ用アクチュエータ２８₁，２８₂ コンペンセータ用エンコーダ３０，７０自動合焦装置３１₁，３１₂，７１₁，７１₂ Ａ／Ｄ変換器３２₁，３２₂，７２₁，７２₂ 画像メモリ３３，７３画像合成処理部３４，７４画像相関処理部３５，７５制御用ＣＰＵ３６，７６メモリ５１₁，５１₂ レンズ系７７₁，７７₂ エッジ幅算出回路Ｆ画像合成信号Ｒ，Ｒ₁ 相関値曲線 θ₁，θ₂，θ 角 θ₁＋θ₂ 輻輳角Ａ，Ｂ，Ｃ点Ｍ₁，Ｍ₂ 光軸Ｌ₁ 線分Ｌ₂ 二等分線

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ (72)発明者丹羽雄吉東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を入力するための複数の撮像レンズ
系を有する多眼撮像装置に用いる自動合焦装置であっ
て、前記複数の撮像レンズ系で得られるアナログ映像信号を
それぞれデジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器群
と、該各Ａ／Ｄ変換器から出力される前記デジタル映像信号
がそれぞれ記憶される画像メモリ群と、該画像メモリに記憶された前記各デジタル映像信号から
前記画像の相関演算を行う画像相関処理部と、該画像相関処理部の前記演算結果に基づいて前記複数の
撮像レンズ系の角度制御およびフォーカス制御をそれぞ
れ行う制御用マイクロコンピュータとを含むことを特徴
とする自動合焦装置。
【請求項２】前記画像メモリに記憶された前記各デジ
タル映像信号のエッジ幅をそれぞれ算出するエッジ幅算
出回路群を含み、前記制御用マイクロコンピュータが、前記各エッジ幅算
出回路で算出された各エッジ幅および前記画像相関処理
部の前記演算結果に基づいて、前記複数の撮像レンズ系
の角度制御およびフォーカス制御をそれぞれ行うことを
特徴とする請求項１記載の自動合焦装置。
【請求項３】画像を入力するための複数の撮像レンズ
系を有する多眼撮像装置に用いる自動合焦方法であっ
て、前記複数の撮像レンズ系でそれぞれ得られる各映像信号
間の相関値を求め、該求めた相関値が増大するように、前記複数の撮像レン
ズ系の角度をそれぞれ変化させるとともに該複数の撮像
レンズ系のフォーカシングをそれぞれ行うことを特徴と
する自動合焦方法。
【請求項４】前記複数の撮像レンズ系で得られる各映
像信号のエッジ幅をそれぞれ求め、該求めた各エッジ幅が小さくなりかつ前記求めた相関値
が増大するように、前記複数の撮像レンズ系の角度をそ
れぞれ変化させるとともに該複数の撮像レンズ系のフォ
ーカシングをそれぞれ行うことを特徴とする請求項３記
載の自動合焦方法。
【請求項５】請求項１または請求項２記載の自動合焦
装置を備えた多眼撮像装置。