JPH06273663A - 合焦情報検出装置 - Google Patents
合焦情報検出装置Info
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- JPH06273663A JPH06273663A JP6181093A JP6181093A JPH06273663A JP H06273663 A JPH06273663 A JP H06273663A JP 6181093 A JP6181093 A JP 6181093A JP 6181093 A JP6181093 A JP 6181093A JP H06273663 A JPH06273663 A JP H06273663A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 撮像素子からの出力信号に自己相関演算を施
して焦点検出装置で、対象のパターンによらず正確な検
出を可能とする。 【構成】 撮像レンズの異なる瞳位置を通った光をＣＣ
Ｄ等の撮像素子上に同時に結像させ、撮像素子から得ら
れる出力信号の特性を異にする複数の電気フィルターに
より処理し、それらフィルター出力より自己相関係数を
計算し、そのピーク位置から合焦情報を求める様にし
た。
して焦点検出装置で、対象のパターンによらず正確な検
出を可能とする。 【構成】 撮像レンズの異なる瞳位置を通った光をＣＣ
Ｄ等の撮像素子上に同時に結像させ、撮像素子から得ら
れる出力信号の特性を異にする複数の電気フィルターに
より処理し、それらフィルター出力より自己相関係数を
計算し、そのピーク位置から合焦情報を求める様にし
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、撮影レンズの異なる瞳
位置を通った光を撮像素子上に同時に結像させてその自
己相関を計算しそのピーク位置から、合焦情報を検出す
る合焦情報検出装置に関するものである。
位置を通った光を撮像素子上に同時に結像させてその自
己相関を計算しそのピーク位置から、合焦情報を検出す
る合焦情報検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】撮影レンズの異なる瞳位置を通った光を
撮像素子上に同時に結像させてその自己相関を計算しそ
のピーク位置から、合焦情報を検出する合焦情報検出装
置は、以下のように構成されていた。
撮像素子上に同時に結像させてその自己相関を計算しそ
のピーク位置から、合焦情報を検出する合焦情報検出装
置は、以下のように構成されていた。
【０００３】図７に本出願人が先に出願した構成を示
す。
す。
【０００４】図７において１は撮像レンズ、２はＣＣＤ
等の撮像素子である。３は第１の瞳位置、４は第２の瞳
位置、５は第１の瞳位置と第２の瞳位置とを分離するた
めの遮光板で、開口を有する遮光板を挿脱あるいは液晶
等の表示器で形成すれば撮像系に配置しても不都合はな
い。６は後ピン状態の時の撮像素子、７は前ピン状態の
時の撮像素子を表す。
等の撮像素子である。３は第１の瞳位置、４は第２の瞳
位置、５は第１の瞳位置と第２の瞳位置とを分離するた
めの遮光板で、開口を有する遮光板を挿脱あるいは液晶
等の表示器で形成すれば撮像系に配置しても不都合はな
い。６は後ピン状態の時の撮像素子、７は前ピン状態の
時の撮像素子を表す。
【０００５】図７において撮像素子が２の位置にある場
合には合焦状態であるため第１の瞳を通った光束と第２
の瞳を通った光束とが撮像素子上の同じ位置に結像す
る。また後ピン状態では撮像素子が６の位置にあるため
第１の瞳を通った光束はｉの位置に第２の瞳を通った光
束はｊの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像す
る。前ピン状態では撮像素子が７の位置にあるため第１
の瞳を通った光束はｌの位置に第２の瞳を通った光束は
ｋの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像する。
合には合焦状態であるため第１の瞳を通った光束と第２
の瞳を通った光束とが撮像素子上の同じ位置に結像す
る。また後ピン状態では撮像素子が６の位置にあるため
第１の瞳を通った光束はｉの位置に第２の瞳を通った光
束はｊの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像す
る。前ピン状態では撮像素子が７の位置にあるため第１
の瞳を通った光束はｌの位置に第２の瞳を通った光束は
ｋの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像する。
【０００６】撮像素子上に結像した被写体像は、撮像素
子により時間軸を変数とする電気信号に変換される。こ
の信号をｘ（ｔ）とすると、自己相関係数Ｃ（τ）は次
の式で表される。
子により時間軸を変数とする電気信号に変換される。こ
の信号をｘ（ｔ）とすると、自己相関係数Ｃ（τ）は次
の式で表される。
【０００７】
【外１】
【０００８】（１）式による計算結果をさらにＣ（０）
で正規化することにより、τ＝０で最大値１をもつ自己
相関係数Ｃ０（τ）が得られる。
で正規化することにより、τ＝０で最大値１をもつ自己
相関係数Ｃ０（τ）が得られる。
【０００９】図８および図９に自己相関係数Ｃ０（τ）
の例を示す。
の例を示す。
【００１０】図８および図９において、自己相関係数Ｃ
０（τ）はそれぞれａ、ｂ、ｃの３つのピークを持つ。
ここでａはτ＝０の位置であり常に最大の値をとる。非
合焦状態においてはａの他に、ピントのずれ量に対応し
た位置にピークが現れる。ａのピークを除く最大のピー
ク位置に対応するτを求めると図８においてはτｂが、
図９においてはτｃが求まる。
０（τ）はそれぞれａ、ｂ、ｃの３つのピークを持つ。
ここでａはτ＝０の位置であり常に最大の値をとる。非
合焦状態においてはａの他に、ピントのずれ量に対応し
た位置にピークが現れる。ａのピークを除く最大のピー
ク位置に対応するτを求めると図８においてはτｂが、
図９においてはτｃが求まる。
【００１１】τｂおよびτｃは、図８、図９において、
それぞれ撮像素子の転送時間τｂ、τｃに対応する画素
間隔のところで強い相関を持つことを示しており、この
画素間隔が図 におけるｉ−ｊ、あるいはｋ−ｌの間隔
に相当する。
それぞれ撮像素子の転送時間τｂ、τｃに対応する画素
間隔のところで強い相関を持つことを示しており、この
画素間隔が図 におけるｉ−ｊ、あるいはｋ−ｌの間隔
に相当する。
【００１２】以上のようにして自己相関係数のピーク位
置を検出することにより、撮像素子上に結像した異なる
瞳位置を通った像の間隔が求まり、この間隔をレンズの
ｆナンバーによって換算することにより、ピントのずれ
量を知ることが出来る。
置を検出することにより、撮像素子上に結像した異なる
瞳位置を通った像の間隔が求まり、この間隔をレンズの
ｆナンバーによって換算することにより、ピントのずれ
量を知ることが出来る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
等の撮像素子から得られる出力信号は、一般の画像信号
の場合隣接画素間の相関が強いため、τが小さいところ
ではピークの検出が困難であり正しい合焦情報を得るこ
とが出来ない。元信号を高域透過型のフィルターに通し
てから相関の演算することによりτが小さい範囲では、
正しい合焦情報が得られるようになるが、この場合は、
大ぼけ時には、被写体像のパターンの影響により本来の
ピーク位置よりτが小さいところでピークを持ってしま
い検出対象によっては正しい合焦情報が得られない場合
が生ずるという問題があった。
等の撮像素子から得られる出力信号は、一般の画像信号
の場合隣接画素間の相関が強いため、τが小さいところ
ではピークの検出が困難であり正しい合焦情報を得るこ
とが出来ない。元信号を高域透過型のフィルターに通し
てから相関の演算することによりτが小さい範囲では、
正しい合焦情報が得られるようになるが、この場合は、
大ぼけ時には、被写体像のパターンの影響により本来の
ピーク位置よりτが小さいところでピークを持ってしま
い検出対象によっては正しい合焦情報が得られない場合
が生ずるという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、対物レンズの
異なった瞳位置を通った光を撮像素子上に同時に結像さ
せ、撮像素子から得られる出力信号を複数の特性の異な
ったフィルターにより処理し、そのフィルター出力より
自己相関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報を
算出するように構成したことにより正確な合焦情報が得
られるようにしたものである。
異なった瞳位置を通った光を撮像素子上に同時に結像さ
せ、撮像素子から得られる出力信号を複数の特性の異な
ったフィルターにより処理し、そのフィルター出力より
自己相関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報を
算出するように構成したことにより正確な合焦情報が得
られるようにしたものである。
【００１５】
【実施例】図１、図２および図３に本発明の第１の実施
例を示す。
例を示す。
【００１６】図１は、本発明による合焦情報検出装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【００１７】図１において１０１はＣＣＤ等の撮像素子
である。１０２、１０３、１０４はそれぞれ特性の異な
るフィルターである。１０５は自己相関係数算出器であ
り、１０６は加算器である。１０７はピーク検出器であ
り１０８はピント位置算出器である。
である。１０２、１０３、１０４はそれぞれ特性の異な
るフィルターである。１０５は自己相関係数算出器であ
り、１０６は加算器である。１０７はピーク検出器であ
り１０８はピント位置算出器である。
【００１８】図７の光学配置で第１の瞳を通った光束と
第２の瞳を通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像
素子上に結像した被写体像は、撮像素子により時間軸を
変数とする電気信号に変換され出力される。出力信号ｘ
（ｔ）は特性の異なる３種類のフィルター１０２、１０
３、１０４に入力される。フィルター１０２、１０３、
１０４の特性はそれぞれ、例えば（２）、（３）、
（４）式に示すような物である。 ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ＋２Δｔ）＋ｘ（ｔ＋Δｔ）−ｘ（ｔ−Δｔ）−ｘ（ｔ−２Δ ｔ）…（２） ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ＋Δｔ）−ｘ（ｔ）…（３） ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）−（ｘ（ｔ＋Δｔ）＋ｘ（ｔ−Δｔ）／２…（４） ここでｙ（ｔ）はフィルター通過後の信号を表す。
第２の瞳を通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像
素子上に結像した被写体像は、撮像素子により時間軸を
変数とする電気信号に変換され出力される。出力信号ｘ
（ｔ）は特性の異なる３種類のフィルター１０２、１０
３、１０４に入力される。フィルター１０２、１０３、
１０４の特性はそれぞれ、例えば（２）、（３）、
（４）式に示すような物である。 ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ＋２Δｔ）＋ｘ（ｔ＋Δｔ）−ｘ（ｔ−Δｔ）−ｘ（ｔ−２Δ ｔ）…（２） ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ＋Δｔ）−ｘ（ｔ）…（３） ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）−（ｘ（ｔ＋Δｔ）＋ｘ（ｔ−Δｔ）／２…（４） ここでｙ（ｔ）はフィルター通過後の信号を表す。
【００１９】したがって、これらのフィルターの特性は
フィルター１０２が高域成分をあまり透過しない微分フ
ィルターであり、フィルター１０３は差分フィルターで
あり、フィルター１０４は最も高域成分のみを透過する
フィルターである。それぞれのフィルターを通過した信
号はそれぞれ自己相関係数算出器１０５に入力される。
自己相関係数算出器１０５は入力信号をｙ（ｔ）とする
と（５）式によりＣ０（τ）を算出する。
フィルター１０２が高域成分をあまり透過しない微分フ
ィルターであり、フィルター１０３は差分フィルターで
あり、フィルター１０４は最も高域成分のみを透過する
フィルターである。それぞれのフィルターを通過した信
号はそれぞれ自己相関係数算出器１０５に入力される。
自己相関係数算出器１０５は入力信号をｙ（ｔ）とする
と（５）式によりＣ０（τ）を算出する。
【００２０】
【外２】
【００２１】３種類のフィルターを通過した信号から算
出された３つの自己相関係数は、加算器１０６により加
算される。ピーク検出器１０７により加算された自己相
関係数の最大ピーク位置が算出されピント位置算出器１
０８で最大ピーク位置からピントのずれ量を算出し、算
出されたずれ量だけレンズを移動させることにより被写
体に合焦させることが出来る。
出された３つの自己相関係数は、加算器１０６により加
算される。ピーク検出器１０７により加算された自己相
関係数の最大ピーク位置が算出されピント位置算出器１
０８で最大ピーク位置からピントのずれ量を算出し、算
出されたずれ量だけレンズを移動させることにより被写
体に合焦させることが出来る。
【００２２】図２および図３は、３種類のフィルターに
よって処理された信号を用いて算出した自己相関係数Ｃ
０（τ）の例である。図２はピントのずれ量が大きい場
合である。図３ピントのずれ量が小さい場合である。図
２および図３において（ａ）は、フィルター１０２を通
過した信号の自己相関係数であり、（ｂ）は、フィルタ
ー１０３を通過した信号の自己相関係数であり、（ｃ）
は、フィルター１０４を通過した信号の自己相関係数で
ある。（ｄ）は、前記３つの自己相関係数の加算平均で
ある。τａは、ピントずれ量に相当する本来ピークのあ
るべき値である。複数の特性の異なったフィルターを通
過した信号から算出した複数の自己相関係数を加算し、
加算された自己相関係数のピーク位置を求めることによ
り、どのような範囲においても図２、図３の（ｄ）の様
に正確な合焦情報を得ることが出来る。
よって処理された信号を用いて算出した自己相関係数Ｃ
０（τ）の例である。図２はピントのずれ量が大きい場
合である。図３ピントのずれ量が小さい場合である。図
２および図３において（ａ）は、フィルター１０２を通
過した信号の自己相関係数であり、（ｂ）は、フィルタ
ー１０３を通過した信号の自己相関係数であり、（ｃ）
は、フィルター１０４を通過した信号の自己相関係数で
ある。（ｄ）は、前記３つの自己相関係数の加算平均で
ある。τａは、ピントずれ量に相当する本来ピークのあ
るべき値である。複数の特性の異なったフィルターを通
過した信号から算出した複数の自己相関係数を加算し、
加算された自己相関係数のピーク位置を求めることによ
り、どのような範囲においても図２、図３の（ｄ）の様
に正確な合焦情報を得ることが出来る。
【００２３】上記第１の実施例においては、それぞれの
フィルターを通過した信号の自己相関係数を単純に加算
したが、それぞれに重み付けをして加算してもよい。
フィルターを通過した信号の自己相関係数を単純に加算
したが、それぞれに重み付けをして加算してもよい。
【００２４】図４、図５、図６に本発明の第２の実施例
を示す。
を示す。
【００２５】図４において図１と同一の構成要素には同
一の番号を付しその説明を省略する。４０１は自己相関
係数算出器１０５への入力信号を選択するためのスイッ
チである。４０２は自己相関係数算出器１０５の出力先
を切り変えるスイッチである。４０３は自己相関係数の
半値を検出する半値検出器である。
一の番号を付しその説明を省略する。４０１は自己相関
係数算出器１０５への入力信号を選択するためのスイッ
チである。４０２は自己相関係数算出器１０５の出力先
を切り変えるスイッチである。４０３は自己相関係数の
半値を検出する半値検出器である。
【００２６】図７の第１の瞳を通った光束と第２の瞳を
通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像素子上に結
像した被写体像は、撮像素子により時間軸を変数とする
電気信号に変換され出力される。スイッチ４０１はａを
選択し、したがって出力信号ｘ（ｔ）は、自己相関係数
算出器１０５に入力される。この時スイッチ４０２は、
半値検出器４０３を選択している。したがって、算出さ
れた自己相関係数のτ＝０をピークとする波形の半値τ
ｈを半値検出器４０３が検出する。半値検出器４０３が
検出する半値τｈは、図５、図６のようになる。図５は
比較的ピントのずれ量が小さい場合であり、図６は比較
的ピントのずれ量が大きい場合である。ピントのずれ量
が大きくなると画像がぼけるため周辺画素との相関が強
くなる。したがって、τが０近傍の相関が大きくなり半
値τｈが大きくなる。
通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像素子上に結
像した被写体像は、撮像素子により時間軸を変数とする
電気信号に変換され出力される。スイッチ４０１はａを
選択し、したがって出力信号ｘ（ｔ）は、自己相関係数
算出器１０５に入力される。この時スイッチ４０２は、
半値検出器４０３を選択している。したがって、算出さ
れた自己相関係数のτ＝０をピークとする波形の半値τ
ｈを半値検出器４０３が検出する。半値検出器４０３が
検出する半値τｈは、図５、図６のようになる。図５は
比較的ピントのずれ量が小さい場合であり、図６は比較
的ピントのずれ量が大きい場合である。ピントのずれ量
が大きくなると画像がぼけるため周辺画素との相関が強
くなる。したがって、τが０近傍の相関が大きくなり半
値τｈが大きくなる。
【００２７】半値τｈによりピントずれ量を推定し、そ
れに適したフィルターをスイッチ４０１で選択する。例
えば第１の実施例と同様のフィルターの場合は、半値τ
ｈが大きい場合にはフィルター１０２が選択される。ま
た半値τｈが小さい場合はフィルター１０４が選択され
る。このように半値τｈによりフィルターを切り変える
ことにより、どのような範囲においても正確な合焦情報
を得ることが出来る。本発明の第２の実施例では、自己
相関係数の半値τｈによりフィルターを選択したが、例
えば撮像素子の出力信号の高周波成分の大きさで選択す
るようにしてもよい。
れに適したフィルターをスイッチ４０１で選択する。例
えば第１の実施例と同様のフィルターの場合は、半値τ
ｈが大きい場合にはフィルター１０２が選択される。ま
た半値τｈが小さい場合はフィルター１０４が選択され
る。このように半値τｈによりフィルターを切り変える
ことにより、どのような範囲においても正確な合焦情報
を得ることが出来る。本発明の第２の実施例では、自己
相関係数の半値τｈによりフィルターを選択したが、例
えば撮像素子の出力信号の高周波成分の大きさで選択す
るようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように撮像レンズの異なっ
た瞳位置を通った光を撮像素子上に同時に結像させ、撮
像素子から得られる出力信号を複数の特性の異なったフ
ィルターにより処理し、そのフィルター出力より自己相
関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報を算出す
るように構成したことにより正確な合焦情報が得られ
る。
た瞳位置を通った光を撮像素子上に同時に結像させ、撮
像素子から得られる出力信号を複数の特性の異なったフ
ィルターにより処理し、そのフィルター出力より自己相
関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報を算出す
るように構成したことにより正確な合焦情報が得られ
る。
【図１】本発明の第１実施例に係る電気ブロック図。
【図２】第１実施例のピントずれの大きい場合の自己相
関関数を示す図。
関関数を示す図。
【図３】第１実施例のピントずれの小さい場合の自己相
関関数を示す図。
関関数を示す図。
【図４】第２実施例に係る電気ブロック図。
【図５】ピントずれが小さい場合の自己相関関数を示す
図。
図。
【図６】ピントずれが大きい場合の自己相関関数を示す
図。
図。
【図７】光学配置図。
【図８】自己相関関数の例を示す図。
【図９】自己相関関数の例を示す図。
１ 撮像レンズ ２、１０１ 撮像素子 ３、４ 瞳 １０２、１０３、１０４ フィルター １０５ 自己相関係数算出器 １０７ ピーク検出器 １０８ ピント位置算出器 ４０１、４０２ 切換スイッチ ４０３ 半値検出器
Claims (4)
- 【請求項１】 撮像素子上に結像した画像情報の相関を
計算することにより合焦情報を得る合焦情報検出装置で
あって、撮像レンズの異なった瞳位置を通った光を撮像
素子上に同時に結像させ、撮像素子から得られる出力信
号を複数の特性の異なったフィルターにより処理し、そ
のフィルター出力より自己相関係数を計算し、そのピー
ク位置から合焦情報を算出するように構成したことを特
徴とする合焦情報検出装置。 - 【請求項２】 複数の特性の異なったフィルターを通過
した信号の自己相関係数の加算値よりピーク位置を求め
合焦情報を算出するように構成したことを特徴とする請
求項１の合焦情報検出装置。 - 【請求項３】 画像信号より相関のピーク位置を推定
し、推定されたピーク位置を検出するのに最適な特性の
フィルターを選択し、そのフィルターの出力の自己相関
係数のピーク位置から合焦情報を算出するように構成し
たことを特徴とする請求項１の合焦情報検出装置。 - 【請求項４】 相関のピーク値の推定を自己相関係数の
半値により行うことを特徴とする請求項３の合焦情報検
出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6181093A JP3143540B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 合焦情報検出装置 |
| US08/406,792 US5485209A (en) | 1992-04-03 | 1995-03-20 | Pupil divisional type focusing position detection apparatus for electronic cameras |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6181093A JP3143540B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 合焦情報検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273663A true JPH06273663A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3143540B2 JP3143540B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=13181822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6181093A Expired - Fee Related JP3143540B2 (ja) | 1992-04-03 | 1993-03-22 | 合焦情報検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143540B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001083405A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Canon Inc | 焦点検出装置及び焦点検出方法並びに記憶媒体 |
| JP2009175184A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-08-06 | Canon Inc | 自動焦点調整装置及びその自動焦点調整方法 |
| JP2009223401A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Olympus Corp | 画像処理装置、撮像装置及び画像処理方法 |
| CN106181026A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-07 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种激光加工中的焦点位置确定设备、方法及装置 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP6181093A patent/JP3143540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001083405A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Canon Inc | 焦点検出装置及び焦点検出方法並びに記憶媒体 |
| JP2009175184A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-08-06 | Canon Inc | 自動焦点調整装置及びその自動焦点調整方法 |
| JP2009223401A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Olympus Corp | 画像処理装置、撮像装置及び画像処理方法 |
| CN106181026A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-07 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种激光加工中的焦点位置确定设备、方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3143540B2 (ja) | 2001-03-07 |
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