JPS5859413A - 自動焦点調節方法 - 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】 本発明は、物体の像を形成する結像光学系からの光束の
少なくとも一部を受光ＷｃＭで受光し、この受光装着で
前記光束の強度分布を光電信号に変換し、この光電信号
に基づいて物体偉の結像状ａｔ判別して結像、光学系の
焦点合わせを行なう自動焦点調節方法に関する。もので
ある。

普通の写真撮影用レンズでは通常可視光についてのみ色
収差を補正してあり、赤外光に対しては収差補正がされ
ていない口したがって、このようなレンズで赤外線写真
を撮影する場合には、最初に可視光でピントを合わせた
後、レンズ金繰り出して赤外マークに目印を合わせ直し
て撮影するのできわめて面倒である。一方、このような
レンズ會持ったカメラに自動焦点を適用する場合、レン
ズを透過した光束を受光して合焦状態の検出を行なう、
いわゆるＴＴＬ方式を採用するものがある〇例えば第１
図に示すように物体ｌの像を撮影し／ズコにより撮影す
る場合、レンズコを透過した光束をハーフミラ−Ｊによ
り二分し、それぞれ予定結像面Ｆの前後に配管した受光
素子列≠およびｊで受光している◎これら受を素子列弘
およびｊは予定結像面から等しい光路差だけ隔たるよう
に配置されており、したがってレンズコの移切に伴う受
光素子列上の像のぼけ方は第２図に示すようになり、合
焦時には同程度にぼけた像が受光素子列上および！上に
結像されるが、いわゆる前ピンおよび後ピンの状態では
それぞれ受光素子月参および！によりピントの合った像
が形成されることになる。したがってこれらの状態では
＃！ｌおよび第２の受光素子月参および！の各受光素子
の出力信号は第３図においてそれぞれ実線および破線で
示すようになる０したがってこれら受光素子の光電出力
信号′を所定の評価関数にしたがって演算すると、第参
図に示すようなものとなる・すなわち、＃！−図の実線
は１１！／の受光素子月参の出力から求めた評価関数値
を、破線は第コの受光素子列！の出力から求めた評価関
数値をそれぞれ示す。また第参図において、δは両受光
素子列の間隔を示している一評価関数としては隣接する
受光素子の出力の差の絶対値の内の最大のもの１ｘｎ−
ｘｎヤｌ’ｍａｚや、絶対値の和Σ１ｘ＋ｘ　　ｌ　な
どがあるが、いｎ１１＋１ ずれにしても受光素子上の形成される像の鮮鋭度が最も
高いとき、すなわちコントラストが最大となるとき、評
価関数値は最大＠をとる。したがって各受光素子列の出
力から演算される評価値のピδ −りから−だけ噛れた点を合焦点位置とすれば、この位
置では両評価値の差は零となるので、両評価値の差の正
電、零を判定することにより後ピン状蒙、前ピン状態、
合焦状態を判定することができる◎ 第よ一図番４上述した合焦検出方法に基づく自動焦点調
節装置全体の構成を示すものであ抄、物体ｌ　　　゛の
像を形成するレンズコからの光束を、上述したように光
路差を与えた＠／および第コの受光素子列を有する受光
装置７で受光し、その光電変換出力を信号処理回路１０
でＡ−Ｄ変換し、演算回路／／で２つの評価値を計算し
、その差を制御回路／Ｊへ送る０制御回路ｌコはこの差
の正、負、零を判断し、それに応じてレンズ駆動装置ｔ
を制御し、レンズコを光軸方向に移動させる０このし／
ズコの移動量を移動量検出器りで検出し、これを制御回
路ｌ−２へ送る。制御回路１２では所定の距−の移動が
終了したことを検出したらレンズ駆動装Ｈｚによるレン
ズの駆動を停止し、再び費光装ｗｔ７による像情報をと
り込み、評価値の演算を行ないｊ合焦位置へのレンズの
移動力゛向を決定し、再びレンズ駆動装＠１によりレン
ズコを所定量移動する◎このような動作を、両評価値の
差が零となるまで繰返し、最終状態ではレンズコは予定
の結像面にピントの合った儂を形成する合焦点位置とな
る・上述した自動合焦調節装置において使用する受光素
子は、例えばシリコンホトダイオードであり、これは第
１図に示すような分光感度特性を持っており、７４０　
ｍμから／、Ｊμの近赤外域においてピーりを有してい
る。一方、物体を照射する光は一般に種々の波長の光を
含んでシリ、例えば太陽光線の分光強實は第７図≦示す
ように近赤外域においても大きな強度があり、ディライ
トカラー用のフラットランプの分光感度特性も＠１図に
示すように近赤外域に大きな相亨エネルギーを含んでお
り、螢−光灯でも第２図に乍スように赤外域における相
対エネルギーは小さいながらの存在している０このよう
に撮影光の中には近赤外域が含まれ、ている◎一方、撮
影レンズコは通常Ｄ＠（ｊｊデａｍ　）を中心に可視光
に対してのみり収差が補正されてお９、赤外線に対して
は２補正されていないの下、この補正されていない赤外
線に対し、て大きな感度を有する受光装置をそのｔま用
いて可視光の撮影をするときには合焦点位置がレンズよ
り遠去がる位置になり、ピントの合った可視光像が得ら
れないことになる＠したがって、受光装置の前方に赤外
線カットフィルタを挿入し、゛可視光のみで合一検出を
行なうようにしている・しかし：　このような赤外線カ
ットフィルタ管挿入すると、７１０−１００　ｎｍ付近
に大きな感度を有する赤外写真用フィルムを用いて赤外
線撮影をする場合には合焦検出が正しく行なえなくなる
欠点がある・可視光にｌる合焦点位置と赤外線による合
焦点位置とのずれはレンズ設計の段階で知ることができ
るので、可視光により合焦検出した後、このずれに対応
した量だけレンズを移動させることによって赤外線に対
して合焦させることもできるが、入射光束中に可視光と
赤外光とがどの位の割合で含まれているのがわからなけ
ればレンズを正確に合焦点位置に調節するように補正す
ることはできない・ 本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し、撮影光束
の分光エネルギー特性がどのような分布２ をしていても常に所望の波長の光に対する合焦点位置を
正確に検出し、所望の波長のピントの台つ− た儂を得ることができる自動焦点調節方法全提供しよう
とするものである・ 本発明の自動焦点調節方法は、物体の像を形成する結像
光学系からの光束の少なくとも−Ｓを受光装置で受光し
、この受光装置で前記光束の強度分布を光電信号に変換
し、この光電信号に基づいて物体像の結像状態を判別し
て結像光学系の焦点合わせを行なうに当たり、前記物体
像を形成する光束の内の成る波長領域の光による光電信
号と、それ以外の波長領域の光による光電信号とを各別
に取出し、前記受光装置に入射する総ての波長の光によ
抄検出される合焦点位置に対する所望の波長の光による
合焦点位置までの補正値を前記各別に取出した光電信号
に基づいて定め、この補正値により補正された合焦点位
置へ前記結像光学系を移動させることを特徴とするもの
である。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

＠１０図は可視光および近赤外光に対する合焦点位置の
ずれを示すものである。物体コｌの儂を撮影レンズ２コ
で形成する場合、可視光に対１では位置Ｆ１が合焦点位
置であるとすると近赤外光に対しては位置Ｆ２が合焦点
位Ｉとなる。一般的に長波長側にゆくほど焦点位置がレ
ンズｎから遠去かるので、Ｐ、とＦ２とのずれΔは波長
によって異なる０普通の赤外写真用フィルムは７１０〜
１００　ｎｍ付近に太きな感度を有しており、写真レン
ズココの色収差はｊｔりｎ２＋１のＤ線を中心にして補
正されているので、Δを最大ｓｒりａｍとＩＯｑ、ａｒ
ｍの包収差分だけとってやれば可視光の合焦点位置Ｆ、
から赤外光の合焦位置Ｆ２に移動するとき、色収差の補
正は実用的には十分である０このように合焦位１ＩｔＦ
１．Ｆ２が波長によって異なるため、第１／図人および
Ｂに示すように評価間終値も可視光と赤外光とではずれ
てくる。本発明はこのずれを自動的に補正するものであ
る０ 第１２図は本発明による自動焦点調節方法ケ実施する装
置の一例の構成を示すものであり、第１３図は受光装置
を示す斜視図であ、るＯ物体コｌの像をレンズココで受
光装置コノ上に形成するが、本例ではこの受光装置には
半透過面コ弘および全反射面コ！を有する光路・分割プ
リズムλｔと、基板コア上に設けた第１および第２の受
光素子列コｌおよびコタとを設けるＯこのようにして物
体コｌの同一部分の＊ｔ−受光素子列Ｊｔ、コタに形成
することができる。レンズＪ２から第１および第一の受
光素子列λｇ、コタに到る光路長は差があり、これら受
光素子列の中間の位置が予定の結像面、例えばフィルム
面と共役な結像面となっており、第１および第２の受光
素子列はこの結像面の前後に配置されている０この構成
は第１図に示した従来のものと同じである０本発明にお
いては、これら第１および第２の受光素子列には総ての
波長の光が入射するようにする。さらに第７３図に示す
ように基板コア上に第１および第２の補助受光素子３０
およびＪ／　ｆ配置し、これら補助受光素子−ヒにはそ
れぞれ可視光（４ｃ００−１．！Ｏｎｍ、　）　ｆ透過
し、赤外光をカットする赤外カットフィルタ！２および
近赤外光（７００〜１００　ｉ！ＩＩ）　ｔ”透過し、
可視光をカットする赤外透過フィルタ３３ヲ配置する。

したがってこれら補助受光素子３０およびＪ／からは、
レンズココからの光束中に含まれる可視光および近赤外
光の光量を表わす信号が各別に出力されることになる。

この場合、入射光束がフラットな分光強曜特性を有する
とき・には補助受光素子３０および３１の出力がほぼ等
しくなる携りに構成するのが好適でちる。

また、補助受光素子３０．！／は全波長域の光を受光す
る受光素子列２ｒおよび一タと同じ分光感度特性を有す
るのが１ましく、例えば基板２７を７リコンウエフアと
するときは総ての受光素子をこのウェファ内に一体的に
形成するのが望ましい・第６図に示すように近赤外域に
おいてピークを有するシリコンホトダイオードによって
総ての受光素子を構成する場合、合焦検出用受光素子列
Ｍ、２？により得られる合焦信号に基づくレンズの停止
位置もシリコンの波長依存性の影響が現われる。すなわ
ち、フラットな分光強度を有する可視光束が受光される
ときは、光軸上の赤い光の焦束点が合焦点位置と着像さ
れ、フラットな特性の赤外光が入射するときはＩ００ｎ
ｍ００ｍ近赤外線の焦束点が合焦位置と着像される。一
方、可視光と赤外光が混在する光束が入射するときＫは
、これらの中間の位置が合焦点位置と着像されるｏした
がって補助受光素子３０およびＪＩ上に設けるフィルタ
３コおよび３３は、その透過波長域においてフラットな
分光特性を有するものがよい。一方、フラットな分光特
性の光が入射したときに可視光検出用の補助受光素子３
コの出力と赤外光検出用の補助受光素子３３の出力とを
互に等しくするためには、赤外カットフィルタ３２と赤
外透過フィルタ３３゛の透過率比を一定にするか、また
はこれらの透過率を等しくし、補助受光素子Ｊ２および
３３の出力信号を処理する回路に増幅器を設け、岡山力
信号に対する増幅率を変えて最終的な出力信号の利得が
ｌ：ｌとなるようにすればよい。

上述したようにレンズココの色収差は赤外線に対しては
補正されておらず、可視光に対する合焦点に対して近似
的に波長に比例して増えていくと考えてよい。今、１１
Ｐｎｍの可視光に対する合焦点位置と、１１００ｎの赤
外線に対する合焦点位置とのずれをΔとする０また、補
助受光素子３θの出力信号、すなわち可視光の出力信号
ヲＩｖとし、補助受光素子３１の出力信号、すなわち赤
外光の出力信号を■１とすると、赤外線に対するピント
補正　　　□ｌｄは、 とすることができる。このようにして求めた補正値に基
づいて、＠／および第コの受光素子列２および、２？に
よって求められる合焦点位置を補正することにより、所
望の波長の光に対する合焦点位置へレンズＪ−を駆動す
ることができる。

＠ｉａ図は本発明の自動焦点！ｌＩ節方法に用いる受光
装置の他の実施例を示すものである。上述した例におい
ては、合焦付近においては、物体２１のほぼピントの合
った像が受光素子上に形成されるようになるが、合焦検
出用の受光素子列コｔ、λりと入射光束の分光特性を検
出するための受光素子３ｏ、３ｉとは物体の異なる部分
の像を受光する可能性があり、検出ｎｒｔが劣化する恐
れがある。第７４４図に示す例では、基板コアに形成、
した受光素子３０．３／の上にフィルタ３２．ＪＪｆ配
置し、さらにその上に拡散板Ｊｕ、Ｊｊｆ：配電して上
述した劣化を緩和するようにしている。

第１！図は本発明の自動焦点関節方法に用いる受光装置
のさらに他の実施例を示すものであり、本例では分光特
性検出用の受光素子３ｔを１個設ける。この受光素子３
６は第１４図に示すようなシリコンの三層構造を有して
おり、領域Ｊｊｍ、　＃ｂ。

３Ａｃにそれぞれ電極Ｊ７．．　Ｊ７ｂ、　３７．を設
けたものである０このような素子では青色光はシリコン
の表面近傍で吸収され、赤色光は中間部で吸収され、赤
外光は深い部分で吸収されるｏしたがって、第７７図に
示すように浅い所に゛位置する＠ｌのホトダイオード（
３４ｍ　、　Ｊｏｂ　）は短波長域で感度が高くなり、
深い所に位置する第コホトダイオード（ｊｏｂ。

３６ｃ）は長波長域で感度が高くなるＯしたがってこれ
ら第１および第２のホトダイ、オードを、前例の受光素
子３０および３ノの代りに用いることによって前例と同
様の補正ができるＯただし本例では赤外域での感度のピ
ークは７７０　ｎｍ　Ｋあるので１１？Ｑｍの可視光に
対す２１重合点立置と、１７０　ｎｍの近赤外光に対す
る合焦点位置との間のずれを上述のノとして採用すれば
よい。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
、幾多の変形が可能である。例えば光射が不足したとき
、例えば暗い中で撮影するときに合焦信号を得ようとす
る場合の一つの方法として赤外ａｔ物体に照射する方法
がある。このような方法は合焦検出用受光素子列の光路
中へ赤外カットフィルタを挿入した装置では採用できな
いが、赤外カットフィルタを設けなければ、赤外光だけ
でなく可視光も入射するので正確な合焦信号全得ること
はできない。しかし、本発明では上述したように赤外光
と可視光とを各別に検出し、これにより合焦点位置の補
正を行なうものであるから上述したような場合に特に有
効である＠さらに上述した実施例では予定の結儂面の前
後にそれぞれ受光素子列を配置し、これら受光素子列か
ら得られる評価関数値を比較するいわゆるほけ像検出方
式に適用したが、特開昭ａｔ−ｔｏｔ参！号、特開昭！
ｌ−７１１７７７７号等に記載されているように撮影レ
ンズの像側に受光素子列を配置し、デフォーカスによる
主、光線の儂面に対する横ずれを検出する方式にも本発
明は有効に適用することができる０また上述した例では
可視光写真撮影を行なう場合に赤外光の影響を補正する
ようにし霧が、赤外写真撮影を行なう場合の可視光の影
響を補正することもでき、この場合には上述した補正量
を逆向きにすれば↓い◎ 上述した本発明の効果を要約すると次の通りである。

（１）包収差分だけレンズ駆動量を自動的に補正するこ
とができるので入射光束の分光特性によらずに所望の波
長の光に対する合焦位置に調節することができる〇 （２）合焦検出用の受光装置には赤外カットフィルタを
設けないので赤外光を利用することができ、噴出感彦お
よび精度を向上することができる。

（ｓ）赤外１１１８真の撮影を行なう場合には色収差補
正を逆向きにすれば自動合焦が可能であね、従来の人間
の眼による合焦検出法よりも簡単に行なうことができる
。

（４）合焦検出用受光素子と分光特性検出用受光素子と
を同一基板上に形成すると、画素子の分光感廖特性が揃
うので合焦精賓が同士すると共に製造も容易で安価とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のぼけ像検出方式になる合焦検出方法を示
す線図、第２図は同じくそのときのレンズの移動に伴う
受光素子列上の像のぼけ具合を示す線図、第３図は同じ
くそのときの受光素子の出力を示すグラフ、第参図は同
じくそのときのレンズ移動量と評価値との関係を示すグ
ラフ、第５図は従来の自動焦点調節方式の構成を示すブ
ロック図、第を図はシリコンホトダイオードの分光感廖
特性を示すグラフ、第７図、第を図おヨヒ第２図はそれ
ぞれ太陽光、フラッドランプおよび螢光灯の分光強度特
性を示すグラフ、第１０図は本発明による自動焦点調節
方式における可視合焦点位置および近赤外合焦点位Ｉｔ
ｔ−説明するための線図、第１／　図はレンズの色収差
による評価値のずれを示す線図、第１２図は本発明の自
動焦点−節方法による合焦検出装置の一例の構成を示す
線図、第１３図は同じくその受光装置の一例の構成を示
す斜視図、第１＜＜図は同じくその受光装置の他の例の
構成を示す線図的断面図、第１ｊ図は同じくその受光装
置のさらに他の例の構成を示す斜視図、第１を図は同じ
くその分光特性検出用受光装置の構成を示す断面図、第
７７図は同じくその分光強度特性を示すグラフである〇 コ／・・・物体、−一・・・撮影レンズ２．２３・・・
受光装置、コア・・・基板、コｔ、コ２・・・合焦検出
用受光素子列、ＪＯ，３１・・・分光特性検出用受光素
子、３コ・・・赤外カットフィルタ、３３・・・赤外透
過フィルタ、３０．３１・・・拡散板、３ｔ・・・分光
特性検出用受光素子。 第１図 第２図 復ピン　　　　　０．　　　　　　薊ピン第３図 □資尤素子列４ｅ＞１１力 ＋＋　　−−！融亡ノウｉ≧ｊ１１をデーづＦ′ノ５０
＃ノーｌ第４図 第５図 第６図 Ｋｌ（ツＬりｔ） 波１ｒｆｌ清２ 第８図 ｇＩ長（ｆＩ労りン 第１２図 第１８図 第１４図 第１５図 第１６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　物体の像を形成する結像光学系からの光束の少な
   くとも一部を受光装置で受光し、この受光装置で前記光
   束の強度分布を光電信号に変換し、この光電信号に基づ
   いて物体偉の結倫状ａｔ−判別して結像１光学系の焦点
   合わせを行なうに轟抄、 前記物体侭ヲ形成する光束の内の成る波長領域の光によ
   る光電信号と、それ以外の波長領域の光による光電信号
   とを各別に取出し、前記受光装置に入射する総ての波長
   の光により検出される合焦点位置に対する所望の波長の
   光による合焦点位Ｗｌまでの補正値を前記各別に取出し
   た光電信号に基づいて足め、この補正値により補正され
   た合焦点位置へ前記結像光学系を移動させることを特徴
   とする。自動焦点調節方法。 ２、　前記成る波長領域の光およびそれ以外の波長領域
   の光の光電信号を各別に取出す補助受光手段と、総ての
   波長の光を受光する前記受光装置とを同一基板上に形成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
   焦点調節方法・