JPH09189854A - 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 - Google Patents
撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法Info
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- JPH09189854A JPH09189854A JP136396A JP136396A JPH09189854A JP H09189854 A JPH09189854 A JP H09189854A JP 136396 A JP136396 A JP 136396A JP 136396 A JP136396 A JP 136396A JP H09189854 A JPH09189854 A JP H09189854A
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- image pickup
- lens
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウォブリング動作を伴わず、速く,スムーズ
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置及び自動焦点調節方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 被写体像は撮像レンズ1,透過板10を
介して撮像素子2に投影される。透過板1は表面,裏面
共にハーフミラーで、これにより、撮像素子2の撮像面
に、1次透過光、2次透過光,3次透過光…が、図面
上、上か下へ少しづつずれた状態で投影され、撮像素子
2からこれに応じた映像信号が得られる。前記映像信号
を所要のフィルタ11,12で取り出し、その出力の
大,小関係をマイコン7で比較する。前記大,小関係は
合焦点の近傍で反転するので、この大,小関係に応じて
撮影レンズ1を移動し自動焦点調節を行う。
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置及び自動焦点調節方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 被写体像は撮像レンズ1,透過板10を
介して撮像素子2に投影される。透過板1は表面,裏面
共にハーフミラーで、これにより、撮像素子2の撮像面
に、1次透過光、2次透過光,3次透過光…が、図面
上、上か下へ少しづつずれた状態で投影され、撮像素子
2からこれに応じた映像信号が得られる。前記映像信号
を所要のフィルタ11,12で取り出し、その出力の
大,小関係をマイコン7で比較する。前記大,小関係は
合焦点の近傍で反転するので、この大,小関係に応じて
撮影レンズ1を移動し自動焦点調節を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子より得ら
れる映像信号を用いてレンズの繰り出し量を調節し、映
像の合焦状態を得る撮像装置の自動焦点調節装置および
自動焦点調節方法に関するものである。
れる映像信号を用いてレンズの繰り出し量を調節し、映
像の合焦状態を得る撮像装置の自動焦点調節装置および
自動焦点調節方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置としては、映像信号
に含まれる高周波成分をバンドパスフィルタ等で抽出す
るか、被写体のエッジ部分の鋭さを微分回路等で抽出す
るかして被写体映像の焦点状態を判断し、この抽出した
量が最大となるようにレンズの位置を移動させることに
より映像信号の合焦状態を得る方式が知られている。こ
の方式はNHK技術研究 昭40第17巻1号「山登り
サーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」石田他
著に詳述されている。以下、これについて簡単に説明す
る。
に含まれる高周波成分をバンドパスフィルタ等で抽出す
るか、被写体のエッジ部分の鋭さを微分回路等で抽出す
るかして被写体映像の焦点状態を判断し、この抽出した
量が最大となるようにレンズの位置を移動させることに
より映像信号の合焦状態を得る方式が知られている。こ
の方式はNHK技術研究 昭40第17巻1号「山登り
サーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」石田他
著に詳述されている。以下、これについて簡単に説明す
る。
【0003】図10において、1はレンズ、2は撮像素
子、3はプリアンプ、4はプロセス回路、5はバンドパ
スフィルタ(以下、BPFと略す。)、6は検波回路、
7はマイクロコンピュータ(以下、マイコンと称
す。)、8はモータ駆動回路、9はモータである。
子、3はプリアンプ、4はプロセス回路、5はバンドパ
スフィルタ(以下、BPFと略す。)、6は検波回路、
7はマイクロコンピュータ(以下、マイコンと称
す。)、8はモータ駆動回路、9はモータである。
【0004】レンズ1により被写体像が撮像素子2の撮
像面に投影され、撮像素子2より電気信号に変換された
映像信号が得られる。この映像信号はプリアンプ3によ
り適当なレベルに増幅され、プロセス回路4によりNT
SC等の規格化された映像信号に変換される。プリアン
プ3の出力はまたBPF5にも加えられ、映像信号に含
まれる高周波成分が抽出され、検波回路6により、この
高周波成分の絶対量に相当する出力を得る。
像面に投影され、撮像素子2より電気信号に変換された
映像信号が得られる。この映像信号はプリアンプ3によ
り適当なレベルに増幅され、プロセス回路4によりNT
SC等の規格化された映像信号に変換される。プリアン
プ3の出力はまたBPF5にも加えられ、映像信号に含
まれる高周波成分が抽出され、検波回路6により、この
高周波成分の絶対量に相当する出力を得る。
【0005】撮像素子2の撮像面に投影されたレンズ1
の投影像の解像度は、その焦点状態により変化する。即
ち、レンズ1の投影像の焦点が撮像素子2の撮像面上に
あるときは解像度が最大となり、焦点が撮像面から隔て
る距離(以下、これをデフォーカス量と称す。)が長い
程、解像度は低下する。
の投影像の解像度は、その焦点状態により変化する。即
ち、レンズ1の投影像の焦点が撮像素子2の撮像面上に
あるときは解像度が最大となり、焦点が撮像面から隔て
る距離(以下、これをデフォーカス量と称す。)が長い
程、解像度は低下する。
【0006】図11は、レンズ1の合焦,小ボケ,大ボ
ケの各焦点状態におけるMTF曲線の変化を表わすもの
である。図11に示すように、レンズ1の焦点状態が合
焦状態に近づくほど高い空間周波数まで解像し、大ボケ
状態に近づくほど解像できる空間周波数は低くなる。こ
の関係は、そのまま映像信号の出力振幅と周波数の関係
に相当する。即ち、レンズ1の焦点状態が合焦状態に近
づくほど映像信号に含まれる高周波成分の振幅が大きく
なり、大ボケ状態に近づくほど高周波成分の振幅が小さ
くなる。
ケの各焦点状態におけるMTF曲線の変化を表わすもの
である。図11に示すように、レンズ1の焦点状態が合
焦状態に近づくほど高い空間周波数まで解像し、大ボケ
状態に近づくほど解像できる空間周波数は低くなる。こ
の関係は、そのまま映像信号の出力振幅と周波数の関係
に相当する。即ち、レンズ1の焦点状態が合焦状態に近
づくほど映像信号に含まれる高周波成分の振幅が大きく
なり、大ボケ状態に近づくほど高周波成分の振幅が小さ
くなる。
【0007】従って、検波回路6の出力は図12に示す
ように、レンズ1の繰り出し量により変化し、ある位置
で最大値をもつ。これはレンズ1の繰り出し量が変化す
ると撮像素子2の表面に投影される像の焦点状態が変化
し、これが合焦状態、所謂ピントが合った状態では撮影
像の鮮鋭度が最大となり、撮像素子2で映像信号に変換
された場合はそれに含まれる高周波成分が最大となるた
めである。
ように、レンズ1の繰り出し量により変化し、ある位置
で最大値をもつ。これはレンズ1の繰り出し量が変化す
ると撮像素子2の表面に投影される像の焦点状態が変化
し、これが合焦状態、所謂ピントが合った状態では撮影
像の鮮鋭度が最大となり、撮像素子2で映像信号に変換
された場合はそれに含まれる高周波成分が最大となるた
めである。
【0008】マイコン7は、この検波回路6の出力をと
りこみ、この出力が大きくなるようにモータ8の駆動方
向及び駆動速度を計算し、モータ駆動回路8を介してモ
ータ9の回転方向及び回転速度を制御する。そして検波
回路6の出力が最大となる位置でモータ9を停止させ
る。
りこみ、この出力が大きくなるようにモータ8の駆動方
向及び駆動速度を計算し、モータ駆動回路8を介してモ
ータ9の回転方向及び回転速度を制御する。そして検波
回路6の出力が最大となる位置でモータ9を停止させ
る。
【0009】以上のようにしてビデオカメラのレンズの
繰り出し量を制御して自動的に合焦状態を得る。
繰り出し量を制御して自動的に合焦状態を得る。
【0010】ところで、この方式においては、例えば初
め、図12のA点で示す位置にレンズが繰り出されてい
たとすると、合焦位置B点までレンズを繰り出すために
は、とりあえずレンズを無限遠方向、あるいは至近方向
のどちらかにレンズを動かして、駆動方向を決定しなけ
ればならない。即ち、図12のA点において無限遠方向
へレンズを駆動した場合はそのままB点まで駆動すれば
よいが、至近方向へ駆動した場合は検波回路6の出力が
低下するのを確認した上で方向を逆転させなければなら
ない。
め、図12のA点で示す位置にレンズが繰り出されてい
たとすると、合焦位置B点までレンズを繰り出すために
は、とりあえずレンズを無限遠方向、あるいは至近方向
のどちらかにレンズを動かして、駆動方向を決定しなけ
ればならない。即ち、図12のA点において無限遠方向
へレンズを駆動した場合はそのままB点まで駆動すれば
よいが、至近方向へ駆動した場合は検波回路6の出力が
低下するのを確認した上で方向を逆転させなければなら
ない。
【0011】更に、レンズの駆動方向がB点に向かって
いるとしても、B点に到達した時点ですぐにはB点が最
大値であるとは判断できないので、いったんB点を通り
過ぎ、C点において検波回路6の出力が低下するのを確
認し、またB点へ戻るといった動作をしなければならな
い。
いるとしても、B点に到達した時点ですぐにはB点が最
大値であるとは判断できないので、いったんB点を通り
過ぎ、C点において検波回路6の出力が低下するのを確
認し、またB点へ戻るといった動作をしなければならな
い。
【0012】以上のような動作は、レンズを駆動させて
検波回路6の出力の変化をみなければ、合焦なのかある
いは無限遠方向に非合焦(以下、後ピン状態と呼ぶ。)
なのか至近方向へ非合焦(以下、前ピン状態と呼ぶ。)
なのか分からないために必然的に行わなければならない
ものであり、自動的に合焦状態を能率よくスムーズに得
るためには好ましくない動作である。
検波回路6の出力の変化をみなければ、合焦なのかある
いは無限遠方向に非合焦(以下、後ピン状態と呼ぶ。)
なのか至近方向へ非合焦(以下、前ピン状態と呼ぶ。)
なのか分からないために必然的に行わなければならない
ものであり、自動的に合焦状態を能率よくスムーズに得
るためには好ましくない動作である。
【0013】前述の方式に対して、レンズ系の一部、あ
るいは撮像素子を合焦動作を行わせる駆動系とは別の駆
動系で光軸方向に特定の周期で微小振動(以下、ウォブ
リング動作と称す。)させることにより、撮像面の被写
体像の焦点状態を判別し、自動的に合焦状態を得る方式
が提案されており、例えば特開昭58−188965
(北村他)等により詳述されている。この方式は、レン
ズ系をモータで駆動せずに、合焦であるかあるいは前ピ
ン状態なのか後ピン状態なのか判別できるため、前述の
方式に較べ能率よくスムーズに合焦動作させることがで
きるが、レンズ系あるいは撮像素子を光軸方向に振動さ
せるための機構が複雑で高価なものになる。
るいは撮像素子を合焦動作を行わせる駆動系とは別の駆
動系で光軸方向に特定の周期で微小振動(以下、ウォブ
リング動作と称す。)させることにより、撮像面の被写
体像の焦点状態を判別し、自動的に合焦状態を得る方式
が提案されており、例えば特開昭58−188965
(北村他)等により詳述されている。この方式は、レン
ズ系をモータで駆動せずに、合焦であるかあるいは前ピ
ン状態なのか後ピン状態なのか判別できるため、前述の
方式に較べ能率よくスムーズに合焦動作させることがで
きるが、レンズ系あるいは撮像素子を光軸方向に振動さ
せるための機構が複雑で高価なものになる。
【0014】これに対して、現在では合焦動作を行わせ
る駆動系にステッピングモータ等の比較的位置制御を行
いやすい駆動系を用い、前述のウォブリング動作もこの
駆動系により同時に行わせる方式が主流になりつつあ
る。
る駆動系にステッピングモータ等の比較的位置制御を行
いやすい駆動系を用い、前述のウォブリング動作もこの
駆動系により同時に行わせる方式が主流になりつつあ
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、光学系の焦点状態を判別するためのウォブ
リング動作を撮影者が観察している映像画面上で分かり
にくい程度の微小な振動振幅で行われなければならない
が、映像信号は少なからずノイズを伴うため、このよう
な微小振動幅で前ピン,後ピン等の判別を確実に行うに
はある程度ウォブリング動作を長い間行い、平均化され
た検出結果を得た上で判別しなければならない。合焦動
作はその結果が得られた後、合焦方向へレンズを駆動す
る、といった過程を経るため、全体として合焦するまで
に長い時間を要し、好ましくないものとなる。特に、合
焦近傍においては、僅かな振動振幅のウォブリング動作
であっても、敏感に撮影画像に影響してしまい、良好な
画像が得られない場合もある。
従来例では、光学系の焦点状態を判別するためのウォブ
リング動作を撮影者が観察している映像画面上で分かり
にくい程度の微小な振動振幅で行われなければならない
が、映像信号は少なからずノイズを伴うため、このよう
な微小振動幅で前ピン,後ピン等の判別を確実に行うに
はある程度ウォブリング動作を長い間行い、平均化され
た検出結果を得た上で判別しなければならない。合焦動
作はその結果が得られた後、合焦方向へレンズを駆動す
る、といった過程を経るため、全体として合焦するまで
に長い時間を要し、好ましくないものとなる。特に、合
焦近傍においては、僅かな振動振幅のウォブリング動作
であっても、敏感に撮影画像に影響してしまい、良好な
画像が得られない場合もある。
【0016】また更に、光学系が合焦状態となった後
も、被写体の位置は時々刻々と変わりつつあるので、常
時、あるいは定期的にウォブリング動作を継続させ、合
焦状態か否か判別し続けなければならない。このような
動作は、常に駆動系に電力を供給し続けなければなら
ず、このため大きな消費電力を要し、好ましくないもの
である。更にまた、前述のようなウォブリングを伴う動
作を行わせるための駆動系は、その動作に見合った駆動
速度,駆動トルク及び駆動精度等を要求されるため、小
型化することが難しく、また価格も高価になってしま
う。
も、被写体の位置は時々刻々と変わりつつあるので、常
時、あるいは定期的にウォブリング動作を継続させ、合
焦状態か否か判別し続けなければならない。このような
動作は、常に駆動系に電力を供給し続けなければなら
ず、このため大きな消費電力を要し、好ましくないもの
である。更にまた、前述のようなウォブリングを伴う動
作を行わせるための駆動系は、その動作に見合った駆動
速度,駆動トルク及び駆動精度等を要求されるため、小
型化することが難しく、また価格も高価になってしま
う。
【0017】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、ウォブリング動作を伴わず、速く,スムーズ
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置および自動焦点調節方法を提供することを目的
とするものである。
たもので、ウォブリング動作を伴わず、速く,スムーズ
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置および自動焦点調節方法を提供することを目的
とするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、撮像装置の自動焦点調節装置を次の
(1)のとおりに、また撮像装置の自動焦点調節方法を
次の(2)のとおりに構成する。
め、本発明では、撮像装置の自動焦点調節装置を次の
(1)のとおりに、また撮像装置の自動焦点調節方法を
次の(2)のとおりに構成する。
【0019】(1)撮影レンズと、この撮影レンズによ
り撮影された画像から映像信号を形成する撮像素子と、
前記撮影レンズと前記撮像素子の間に挿入した、表面,
裏面共にハーフミラーの透過板と、前記撮像素子による
映像信号からその所要の高周波成分を取り出す第1のフ
ィルタ手段と、前記撮像素子による映像信号からその所
要の高周波成分を取り出す第2のフィルタ手段と、前記
第1のフィルタ手段の出力と前記第2のフィルタ手段の
出力を比較し前記撮影レンズを含む光学系の焦点状態を
判別する判別手段と、この判別手段の出力にもとづいて
前記撮影レンズを合焦方向へ駆動する駆動手段とを備
え、前記第1のフィルタ手段と前記第2のフィルタ手段
は、夫々の出力の大小関係が合焦点近傍で反転するもの
である撮像装置の自動焦点調節装置。
り撮影された画像から映像信号を形成する撮像素子と、
前記撮影レンズと前記撮像素子の間に挿入した、表面,
裏面共にハーフミラーの透過板と、前記撮像素子による
映像信号からその所要の高周波成分を取り出す第1のフ
ィルタ手段と、前記撮像素子による映像信号からその所
要の高周波成分を取り出す第2のフィルタ手段と、前記
第1のフィルタ手段の出力と前記第2のフィルタ手段の
出力を比較し前記撮影レンズを含む光学系の焦点状態を
判別する判別手段と、この判別手段の出力にもとづいて
前記撮影レンズを合焦方向へ駆動する駆動手段とを備
え、前記第1のフィルタ手段と前記第2のフィルタ手段
は、夫々の出力の大小関係が合焦点近傍で反転するもの
である撮像装置の自動焦点調節装置。
【0020】(2)表面,裏面共にハーフミラーの透過
板を介して撮像素子の撮像面に投影された画像によって
得られた映像信号により、撮影レンズを含む光学系の焦
点状態を判別し、この判別の結果にもとづいて前記撮影
レンズを合焦方向へ駆動する撮像装置の自動焦点調節方
法。
板を介して撮像素子の撮像面に投影された画像によって
得られた映像信号により、撮影レンズを含む光学系の焦
点状態を判別し、この判別の結果にもとづいて前記撮影
レンズを合焦方向へ駆動する撮像装置の自動焦点調節方
法。
【0021】
【発明の実施の形態】以下本発明を“撮像装置”の実施
例により詳しく説明する。
例により詳しく説明する。
【0022】
【実施例】以下、実施例の“撮像装置”を図1〜図9を
用いて説明する。図1において、1,2,3,4,7,
8,9の各要素は、図10に示す従来例と同一機能部分
である。10は表面,裏面ともにハーフミラーの透過
板、11は透過板10を1次透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板10の2次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号を相殺して1次透
過光によって投影された像の映像信号のみを取り出すフ
ィルタ、12は透過板10を透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板10の2次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号の高周波成分を含
みながら1次透過光によって投影された像の映像信号を
取り出すフィルタ、13及び14はそれぞれの入力信号
から高周波成分を抽出するBPF、15及び16はそれ
ぞれ検波回路である。
用いて説明する。図1において、1,2,3,4,7,
8,9の各要素は、図10に示す従来例と同一機能部分
である。10は表面,裏面ともにハーフミラーの透過
板、11は透過板10を1次透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板10の2次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号を相殺して1次透
過光によって投影された像の映像信号のみを取り出すフ
ィルタ、12は透過板10を透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板10の2次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号の高周波成分を含
みながら1次透過光によって投影された像の映像信号を
取り出すフィルタ、13及び14はそれぞれの入力信号
から高周波成分を抽出するBPF、15及び16はそれ
ぞれ検波回路である。
【0023】図1の透過板10とレンズ1の光軸とのお
りなす角をθとし、撮像素子2は光軸と垂直に置かれて
いるものとした場合、レンズ1で投影された被写体像
は、透過板10を透過したうえで撮像素子2の撮像面に
複数の重なり合った像を結ぶ。この過程を図2〜図6を
用いて説明する。
りなす角をθとし、撮像素子2は光軸と垂直に置かれて
いるものとした場合、レンズ1で投影された被写体像
は、透過板10を透過したうえで撮像素子2の撮像面に
複数の重なり合った像を結ぶ。この過程を図2〜図6を
用いて説明する。
【0024】図2において、10は表面,裏面ともにハ
ーフミラーの透過板で、アは裏面、イは表面を示し、2
は撮像素子、Aは入射光線、A1 は透過板10の表面,
裏面ともに最初に透過した入射光線Aの1次透過光、A
2 は透過板10の表面のハーフミラーを透過し、裏面の
ハーフミラーに反射、更に表面のハーフミラーに反射、
裏面のハーフミラーを透過した入射光線Aの2次透過
光、A3 は2次透過光A2 が裏面のハーフミラーを透過
する時点で、透過せずに反射した光線が更に表面のハー
フミラーで反射した後、裏面のハーフミラーを透過した
入射光線Aの3次透過光である。図2において、透過板
10の表面ハーフミラーにおける入射光線Aの反射光と
それ以降の表面イにおけるレンズ1方向の透過光、及び
この他の4次以降の透過光線については、図面上では省
略する。
ーフミラーの透過板で、アは裏面、イは表面を示し、2
は撮像素子、Aは入射光線、A1 は透過板10の表面,
裏面ともに最初に透過した入射光線Aの1次透過光、A
2 は透過板10の表面のハーフミラーを透過し、裏面の
ハーフミラーに反射、更に表面のハーフミラーに反射、
裏面のハーフミラーを透過した入射光線Aの2次透過
光、A3 は2次透過光A2 が裏面のハーフミラーを透過
する時点で、透過せずに反射した光線が更に表面のハー
フミラーで反射した後、裏面のハーフミラーを透過した
入射光線Aの3次透過光である。図2において、透過板
10の表面ハーフミラーにおける入射光線Aの反射光と
それ以降の表面イにおけるレンズ1方向の透過光、及び
この他の4次以降の透過光線については、図面上では省
略する。
【0025】入射光線Aが透過板10にあたると、その
入射光線Aは先ず透過板10の表面イのハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれ、ここで透過した
光は裏面のハーフミラーで更に反射される光と透過する
光とに分かれる。このハーフミラーの反射率を表面,裏
面ともkR ,透過率を同じくするkT とすると、入射光
Aの光量(光の強さ)Fに対する1次透過光A1 の光量
F1 は F1 =kT 2・F ……(1) kR +kT <1 ……(2) である。
入射光線Aは先ず透過板10の表面イのハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれ、ここで透過した
光は裏面のハーフミラーで更に反射される光と透過する
光とに分かれる。このハーフミラーの反射率を表面,裏
面ともkR ,透過率を同じくするkT とすると、入射光
Aの光量(光の強さ)Fに対する1次透過光A1 の光量
F1 は F1 =kT 2・F ……(1) kR +kT <1 ……(2) である。
【0026】また、このとき透過板10の裏面のハーフ
ミラーを反射した方の光は、再び表面のハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれる。ここで反射し
次に裏面を透過した光、即ち2次反射光A2 の光量F2
は F2 =kT 2・kR 2・F ……(3) で表わされる。
ミラーを反射した方の光は、再び表面のハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれる。ここで反射し
次に裏面を透過した光、即ち2次反射光A2 の光量F2
は F2 =kT 2・kR 2・F ……(3) で表わされる。
【0027】更にまた、このとき透過板10の裏面のハ
ーフミラーで反射された方の光は、更に再び表面のハー
フミラーで反射される光と透過する光とに分かれる。こ
こで反射し次に裏面を透過した光、即ち3次反射光A3
の光量F3 は F3 =kT 2・kR 4・F ……(4) である。以下、4次反射以降のn次反射光An について
はその光量Fn は Fn =kT 2・kR 2(n-1) ・F ……(5) で表わすことができる。このように透過光の次数nが増
える毎にkR 2倍ずつ光量が減少していくが、これ以降こ
のkR 2をkと置くことにする。
ーフミラーで反射された方の光は、更に再び表面のハー
フミラーで反射される光と透過する光とに分かれる。こ
こで反射し次に裏面を透過した光、即ち3次反射光A3
の光量F3 は F3 =kT 2・kR 4・F ……(4) である。以下、4次反射以降のn次反射光An について
はその光量Fn は Fn =kT 2・kR 2(n-1) ・F ……(5) で表わすことができる。このように透過光の次数nが増
える毎にkR 2倍ずつ光量が減少していくが、これ以降こ
のkR 2をkと置くことにする。
【0028】
【数1】
【0029】以上のように、図2において、撮像素子2
の撮像面上には、透過板10を透過するレンズ1の投影
像が、その次数nが増す毎に光量が減少し、像の位置が
矢印M方向にずれ、また焦点の位置が前ピン方向に移動
していき、これら各n次の像が全て重なって投影され
る。図2に示すように、透過板10を透過した第1次透
過光A1 による投影像の焦点が撮像素子2の撮像面上に
あり、矢印Mに示す方向の走査線で走査した場合の映像
信号出力、即ち、図1に示すプリアンプ3の出力を関数
f0 (t)で表わすものとする。このf0 (t)は、
の撮像面上には、透過板10を透過するレンズ1の投影
像が、その次数nが増す毎に光量が減少し、像の位置が
矢印M方向にずれ、また焦点の位置が前ピン方向に移動
していき、これら各n次の像が全て重なって投影され
る。図2に示すように、透過板10を透過した第1次透
過光A1 による投影像の焦点が撮像素子2の撮像面上に
あり、矢印Mに示す方向の走査線で走査した場合の映像
信号出力、即ち、図1に示すプリアンプ3の出力を関数
f0 (t)で表わすものとする。このf0 (t)は、
【0030】
【数2】
【0031】図11に示すMTF曲線の変化は光学的な
低域通過フィルタ(以下、LPFと略す。)とみなすこ
とができる。従って前述のg{ }に相当する電気的な
LPFを考え、これをLPF1とすると、図7に示す非
巡回形フィルタにより、2次透過光以降の透過光により
投影された像の映像信号を相殺して、元の映像信号出力
f0 (t)から1次透過光A1 による投影像のみの映像
信号h0 (t)を抽出することが可能である。
低域通過フィルタ(以下、LPFと略す。)とみなすこ
とができる。従って前述のg{ }に相当する電気的な
LPFを考え、これをLPF1とすると、図7に示す非
巡回形フィルタにより、2次透過光以降の透過光により
投影された像の映像信号を相殺して、元の映像信号出力
f0 (t)から1次透過光A1 による投影像のみの映像
信号h0 (t)を抽出することが可能である。
【0032】図7において、111は減算器、112は
入力信号をΔtだけ遅らせる遅延回路、113は前述の
LPF1、114は乗算器である。前述の(9)式に示
す信号が遅延回路112に入力されると、Δtだけ遅延
されてLPF1に出力される。LPF1により高周波成
分を低減されて、更に乗算器114によりk倍されて2
次透過光以降の透過光による映像信号に相当する波形と
なる。この出力信号を元の入力信号f0 (t)から減算
器111により差し引いて、1次透過光による投影像の
みの映像信号h0 (t)が得られる。
入力信号をΔtだけ遅らせる遅延回路、113は前述の
LPF1、114は乗算器である。前述の(9)式に示
す信号が遅延回路112に入力されると、Δtだけ遅延
されてLPF1に出力される。LPF1により高周波成
分を低減されて、更に乗算器114によりk倍されて2
次透過光以降の透過光による映像信号に相当する波形と
なる。この出力信号を元の入力信号f0 (t)から減算
器111により差し引いて、1次透過光による投影像の
みの映像信号h0 (t)が得られる。
【0033】図1に示すフィルタ11は、このような非
巡回形フィルタで構成されていて、プリアンプ3から出
力される各透過光による投影像が全て重畳した映像信号
から、1次透過光A1 による投影像のみの映像信号を抽
出してプロセス回路4へ出力する。プロセス回路4では
この信号からNTSC等の規格化された映像信号に変換
し、出力する。
巡回形フィルタで構成されていて、プリアンプ3から出
力される各透過光による投影像が全て重畳した映像信号
から、1次透過光A1 による投影像のみの映像信号を抽
出してプロセス回路4へ出力する。プロセス回路4では
この信号からNTSC等の規格化された映像信号に変換
し、出力する。
【0034】
【数3】
【0035】この信号は、図8に示す非巡回形フィルタ
により、2次透過光以降の透過光により投影された像の
映像信号をほぼ相殺して、元の映像信号出力f1 (t)
から1次透過光A1 による投影像のみの映像信号h1
(t)を抽出することが可能である。
により、2次透過光以降の透過光により投影された像の
映像信号をほぼ相殺して、元の映像信号出力f1 (t)
から1次透過光A1 による投影像のみの映像信号h1
(t)を抽出することが可能である。
【0036】図8において、121は減算器、122は
入力信号をΔtだけ遅らせる遅延回路、124は乗算器
である。前述の(10)式に示す信号が遅延回路122
に入力されると、Δtだけ遅延されて乗算器124に出
力される。乗算器124によりk倍されて以下のf
1d(t)に示す信号波形となる。
入力信号をΔtだけ遅らせる遅延回路、124は乗算器
である。前述の(10)式に示す信号が遅延回路122
に入力されると、Δtだけ遅延されて乗算器124に出
力される。乗算器124によりk倍されて以下のf
1d(t)に示す信号波形となる。
【0037】 f1d(t)=k・h1 (t−Δt) +k2 ・h1 (t−2Δt) +k3 ・g{h1 (t−3Δt)} +・・・・ ……(11) この第1項は前述の(10)式の第2項に示す2次透過
光による映像信号に相当する波形である。この出力信号
を元の入力信号f1 (t)から減算器121により差し
引くと、
光による映像信号に相当する波形である。この出力信号
を元の入力信号f1 (t)から減算器121により差し
引くと、
【0038】
【数4】
【0039】BPF13,BPF14はそれぞれフィル
タ11,フィルタ12の出力からその高周波成分を抽出
し、検波回路15,検波回路16によりそれぞれBPF
13,BPF14の出力からその高周波成分の絶対量に
相当する出力D1 ,D2 を得る。図2のような焦点状態
のときはこれらの出力は、D1 <D2 となる。
タ11,フィルタ12の出力からその高周波成分を抽出
し、検波回路15,検波回路16によりそれぞれBPF
13,BPF14の出力からその高周波成分の絶対量に
相当する出力D1 ,D2 を得る。図2のような焦点状態
のときはこれらの出力は、D1 <D2 となる。
【0040】この関係は、図2のように1次透過光A1
による投影像が、撮像素子2の撮像面で合焦状態でなく
ても、図5に示すように1次透過光A1 による投影像が
より前ピン状態であっても同様であり、フィルタ12の
出力はフィルタ11の出力より高周波成分を多く含み、
D1 <D2 となる。
による投影像が、撮像素子2の撮像面で合焦状態でなく
ても、図5に示すように1次透過光A1 による投影像が
より前ピン状態であっても同様であり、フィルタ12の
出力はフィルタ11の出力より高周波成分を多く含み、
D1 <D2 となる。
【0041】
【数5】
【0042】
【数6】
【0043】
【数7】
【0044】
【数8】
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
速く、スムーズな自動合焦動作を行うことができ、ま
た、ウォブリング動作を伴わないので、合焦近傍におい
ても良好な画像を得ることができる。更にレンズ駆動系
はウォブリングする必要がないため、それ程高い駆動速
度,駆動トルク及び駆動精度等は必要なく、比較的小型
で安価なシステムで構成することができる。
速く、スムーズな自動合焦動作を行うことができ、ま
た、ウォブリング動作を伴わないので、合焦近傍におい
ても良好な画像を得ることができる。更にレンズ駆動系
はウォブリングする必要がないため、それ程高い駆動速
度,駆動トルク及び駆動精度等は必要なく、比較的小型
で安価なシステムで構成することができる。
【図1】 実施例の構成を示す図
【図2】 1次透過光A1 が合焦のときの結像状態を示
す図
す図
【図3】
【図4】 2次透過光A2 が合焦のときの結像状態を示
す図
す図
【図5】 1次透過光A1 が前ピンのときの結像状態を
示す図
示す図
【図6】
【図7】 h0 (t)を抽出するフィルタ11の構成を
示す図
示す図
【図8】 h1 (t)を抽出するフィルタ12の構成を
示す図
示す図
【図9】 各焦点状態における検波出力D1 ,D2 の関
係を示す図
係を示す図
【図10】 山登り方式のAFの原理を示す図
【図11】 レンズのMTFを示す図
【図12】 検波回路の出力を示す図
1 レンズ 2 撮像素子 7 マイコン 10 透過板 11 フィルタ 12 フィルタ
Claims (2)
- 【請求項1】 撮影レンズと、この撮影レンズにより撮
影された画像から映像信号を形成する撮像素子と、前記
撮影レンズと前記撮像素子の間に挿入した、表面,裏面
共にハーフミラーの透過板と、前記撮像素子による映像
信号からその所要の高周波成分を取り出す第1のフィル
タ手段と、前記撮像素子による映像信号からその所要の
高周波成分を取り出す第2のフィルタ手段と、前記第1
のフィルタ手段の出力と前記第2のフィルタ手段の出力
を比較し前記撮影レンズを含む光学系の焦点状態を判別
する判別手段と、この判別手段の出力にもとづいて前記
撮影レンズを合焦方向へ駆動する駆動手段とを備え、前
記第1のフィルタ手段と前記第2のフィルタ手段は、夫
々の出力の大小関係が合焦点近傍で反転するものである
ことを特徴とする撮像装置の自動焦点調節装置。 - 【請求項2】 表面,裏面共にハーフミラーの透過板を
介して撮像素子の撮像面に投影された画像によって得ら
れた映像信号により、撮影レンズを含む光学系の焦点状
態を判別し、この判別の結果にもとづいて前記撮影レン
ズを合焦方向へ駆動することを特徴とする撮像装置の自
動焦点調節方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP136396A JPH09189854A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP136396A JPH09189854A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09189854A true JPH09189854A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11499424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP136396A Withdrawn JPH09189854A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09189854A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005292517A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Canon Inc | 撮像装置および撮影システム |
JP2006011246A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Canon Inc | 光学機器 |
-
1996
- 1996-01-09 JP JP136396A patent/JPH09189854A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005292517A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Canon Inc | 撮像装置および撮影システム |
JP4612800B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-01-12 | キヤノン株式会社 | 撮像装置および撮影システム |
JP2006011246A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Canon Inc | 光学機器 |
JP4614381B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2011-01-19 | キヤノン株式会社 | 光学機器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |