JPS59165012A - オ−トフオ−カス検出装置 - 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】 本発明はＴＴＬの基線距離計式のオート７オーカス検出
装置に関し、特に２つの像の相関を調べる際に合焦の程
度に応じ比較間隔を変更することにより、ズーミングに
よる画角変更忙伴う測距精度の変化をカバーするよう忙
なしたオートフォーカス検出装置に関する。

一般にＴＴＬの基線距離計式のオートフォーカス検出装
置はズームレンズ系の後方より所定圧離隔てた２つの光
束を取り出し、これらの光束による被写体像のズレ量を
もってデフォーカス量の検出を行なっており、またこの
ズレ量検出のために、前記被写体像位置にイメージセン
ナを配置しこの被写体像を時系列画像信号に変換し、相
関器によってこれら画像信号の相関を演算している。

このようなオートフォーカス検出方式においては、前記
被写体像のズレ量はズームレンズ系のズーム比によって
大きく左右され、特にズーム比の高いズームレンズを使
用する場合にはデフォーカス時に被写体像が大きくズし
てしまい、相関信号が減少すると共にデ７オーカス量が
大きくなると基準となる被写体パターンが相関をとるべ
き被写体・々ターン中に全く存在しない状態も発生し、
オートフォーカスの検出ができなくなる場合も生ずる。

これらの検出不能状態を測距分解能をさげるととなく回
避するためには最大ズーム比に応じてイメージセンサの
ピクセル数を増大させデフォーカス時の大きなズレ量ヲ
カバーすることが考えられる。

しかしながら、イメージセンサからの時系列画像信号の
相関を求める相関器にあっては、比較すべき画像信号の
ビット数によって演算速度あるいは消費電力が太きく左
右され、特に動く被写体を対象としオートフォーカス検
出装置の検出速度およびハンディ化のために省電力化等
が要求されるビデオカメ′ぐうにおいて、上記回避手段
のそのままの採用は問題がある。

したがって、本発明は上記回避手段を採用すると共にこ
の回避手段の採用に基づく欠点を解決するために、デフ
ォーカスの程度に応じ相関をとるべき画像信号の抽出間
隔を変更することにより１．全測距範囲に対してデフォ
ーカス量の大きさに関係なくフォーカス検出能力を増大
させると共に検出速度の向上および省電力化を図ったオ
ートフォーカス検出装置を提供することを目的とする。

本発明の特徴とするところは、フォーカスレンズ系、ズ
ームレンズ系およびマスタレンズ系よりなる撮影レンズ
系と前記ズームレンズ系の後方より所定圧離隔てた２つ
の光束を取出し、これらの光束による被写体像をそれぞ
れ時系列画像信号、に変換するイメージセンサとこのイ
メージセｙすからの前記画像信号のズレ′ｔを検出する
相関器とを有するオートフォーカス検出装置において、
前記相関器に前記画像信号を入力する際に、合焦信号の
有無に応じこの画像信号の抽出間隔を変更するように構
成したことにある。

この抽出間隔はイメージセンサからの被写像の時系列化
パルスを適宜分周す、ることにより変更されるものであ
る。

以下、本発明を添付図面の望ましい一実施例に基づいて
説明する。

第１図は本発明オート７オーカス検出装置をズームレン
ズを備えたビデオカメラに応用した場合の概要斜視図を
示す。

フォーカスレンズ系およびズームレンズ系からなるアフ
ォーカルレンズ系１を介した被写体光束は光分割器２に
より撮影用光束およびフォーカス検出用の光束に二分さ
れる。撮影用光束は結像レンズ３によって撮像管あるい
は撮像素子等の撮像面４に被写体の光学像を結像する。

フォーカス検出用の光束、特にアフォーカル系１のＡ近
傍からの光束は、結像レンズ５によってイメージセンサ
（以下「ｃｃＤ」と称す）γの図中左側に被写体の光学
像を結像し、アフォーカル系１のＢ近傍からの光束は、
結像レンズ６によってＣ０Ｄ７の図中右側に被写体の光
学像を結像する。

ＣＣＤｒ上に結像された２つの光束による２つの被写体
像は、アフォーカル系１よりの光束が平行光束である場
合すなわち撮像面４上の光学像が正しくフォーカスして
いる場合には、左右の結像位置が所定位置忙対応し、上
記光学像が正しくフォーカスしていない場合には、上記
左右の結像位置がフォーカスのズレの前後に対応して前
記所定位置からお互いに左右方向にズレを生ずる。

このデフォーカス量とズレ量との関係がアフォーカル系
１のズーム比圧よって大きく左右され、例えばズーム比
が高くなるとズレ量が大きくなり、上記したような欠点
が生ずるのである。

また、上記２つの像のズレ量とズレ方向を検出すること
にエリフォーカス位置が検出される。この７オ一カス検
出方式は基線距離計一式として良く知られているもので
ある。

前記ＣＣＤＴ上の２つの光学像はＣＣＤ駆動回路８より
の転送、ジットおよびリセットパルスにより時系列画像
信号（第２図（イ））に変換され二値化器９へと入力さ
れる。二値化器９は入力されたアナログ量としての時系
列画像信号は、微分方式、所定レベルでのコンパレート
方式あるいは所定ビットズラされた信号間の差分方式等
周知の手段によって［）ＩＪおよびｒＬＪの二値化信号
（第２図（ロ））に変換され相関器１０に入力される。

この二値化された時系列画像信号は相関器１０に含まれ
る２個のレジスタにより光束Ａよりの画像信号と光束Ｂ
よりの画像信号とに分離記憶（第２図に）、（ハ））さ
れる。

この分離された両画像信号は、第２図（ハ）を基準信号
としてこのパターンが第２図に）のどの位置に対応する
かすなわちお互いの合致度を相関信号（第２図（ホ））
として演算回路１１に入力する。

例えば前記両レジスタを１２８ビツトのシフトレジスタ
とすると相関信号第２図（ホ）としては１２８ビツトの
合致度として出力され、Ａからの光学像とＢからの光学
像の位置が一致（合焦時）している場合には６４ビット
時に最大値となり、この最大値の位置のズレ量がデフォ
ーカス量となる。

前記相関信号（第２図（ホ））は演算回路１１に含まれ
るピーク値ホールド回路にエリ最大値が検出され（第２
図（へ）、（ト））、この演算回路１１によってこの最
大値までの基準値（上記例の場合６４ビット位置）から
のズレ量が算出され駆動回路１２に入力される。

この駆動回路１２は前記ズレ量をもとに図示せぬ駆動モ
ータを介してアフォーカル系１内のフォーカスレンズ系
を光軸方向に駆動制御して、撮像面４上の結像状態全自
動詞するものである。

以上の構成および作用は基線距離計式のオートフォーカ
ス機構の一般的概要であって、例えば特開昭５６−１０
１１１１号公報によって開示されているため詳細な説明
は省略する。

第３図および第４図は上述したオートフォーカス検出装
置における検出部の光学配ＦＣを示し、第３図は低倍の
ズームレンズ例、ｔば６倍のズームレンズを用いた場合
のＣＣＤ７のビクセル数（５１２ビクセル）の１例を示
し、第４図はこのビクセル数の測距分解能を保ちつつ高
倍のズームレンズ例えば１２倍のズームレンズを用いた
場合のＣＣＤ７の必要最小限のビクセル数（’１０２４
ビクセル）を示す。

この例からも明らかなように例えばズーノ、比が倍にな
ると倍のビクセル数のＣＣＤ’Ｔｈ用いなければ測距精
度は保てず、このようにＣＣＤのビクセル数を増加する
と、そのビクセル数に応じて、後の演算処理、特にこの
オートフォーカス方式の原理であるズレ量の測定すなわ
ち相関器の処理時間が長くなる。件たこの処理時間を短
かくしようとすると消費電力が増加するという相反する
欠点が生ずるのである。

第５図および第６図はこれらの欠点を解消した本発明装
置の回路結線図（ここで、ＣＣＤは２０４８ピクセルを
使用し、基線長を拡大しているが実効使用ピクセル数は
第４図と同様）を示し、光学的配置は第１図に示す構成
と同様であって第１図と同一符号は同一作用物を示すも
のとする。

ＣＣＤＴ上に結像されたそれぞれの被写体像はＣＣＤ駆
動回路８からのシフトパルスφＢ、リセツ）／ｆルスφ
ｒおよび転送パルスφＸによって時系列画像信号に変換
され二値化器９に入力される。ここでこの画像信号はマ
タオートレベルコントロール（以下「ＡＬｃ」と称す）
回路５０にて積分され被写体輝度レベルが検出される。

この検出出力は前記ＣＣＤ駆動回路８へ入力され、この
出力に応じてシフ）　ｔＱルスφＳの時間を変更する。

このＡＬＣ回路はＣＣＤ７のダイナミックレンジを等測
的に拡大するものである。

前記画像信号は前記二値化器９、にょって二値化され、
相関器１０に入力されるのであるが、以下に述べる抽出
手段によって、この画像信号は適宜選択抽出すなわち抽
出間隔が変更される。

前記ＣＣＤ駆動回路８からの転送パルスφＸに対応した
クロックパルスφは前記ＣＣＤ７のビクセル数に対応し
たカウンタ６０にて計数される。またこのカウンタ６０
は前記ＣＣＤ７のシフトノぞルスφＳによりリセットさ
れるため、とのＣＣＤ７からの画像信号出力はこのカウ
ンタ６０によるカウント数に対応したピクセル番目の出
力となる。

ここでダート回路Ｇ１は前記カウンタ６０のＱｏ出力お
よびＱ１出力を入力としクロックパルスφおよび％φの
／’Ｐルスを生成する。

このクロックパルスφおよび％φは晶記画像（１の１ピ
クセル毎および２ビクセ、ル毎の抽出パルスとして使用
される。

ダート回路Ｇ２は前記カウンタ６０のＧ６ないしＱ１ｏ
出力を、入力としクロックパルスφの５１２個目から７
６８個目までの間「Ｈ」出力を生成する論理ダート回路
で、Ｂで一タの粗精度抽出のためのダート信号を生成す
る。

ダート回路Ｇ３は前記カウンタ６０゛のＧ６ないしＱｘ
、ｏ出力を入力としクロックパルスφの５７６個目から
７０４個目までの間ｒＨＪ出力を生成する論理ｆ−）回
路で、Ｂ７ｈ−タの高精度抽出のためのダート信号を生
成する。

以下同様にしてダート回路Ｇ４、Ｇ５、Ｇ’６、Ｇ７は
それぞれ、１１５２〜１６６４個目、１２８０〜１５３
６個目、１４０８〜１６６４個′目、１４０８〜１５３
６個目までの間「Ｈ」出力を生成する論理ダート回路で
、Ａデータの粗精度抽出、Ａデータの高精度抽出、粗精
度時のコリレーションイネーブル信号および高精度時の
コリレーションイネーブル信号（以下「ＣＥ」と称す）
のそれぞれの信号を生成する。

これらのダート回路Ｇ１ないしＧ７の出力は後述するピ
ットセレクタ信号（以下１’−Ｂ　Ｉ　ＴＪと称す）に
よって切換わるアナログスイッチ群７０によってそれぞ
れ粗精度側（粗精度フォーカス検出モード）および高精
度側（高精度フォーカス検出モード）に切換えられ、図
示の切換状態は粗精度モードである。

前記スイッチ群７０を介したクロックパルス％φはＢデ
ータ（以下「ＢＤ」と称す）とのＡＮＤ回路Ｇ８を介し
て相関器１０のＢクロック端子ＢＣＫ　　にＡデータ（
以下「ＡＤ」と称す）とのＡＮＤ回路Ｇ９を介して相関
器１０のＡクロック端子ＡＣＫ　におよびアナログスイ
ッチ８０を介して相関器１０の相関出力の最大ぎ−り値
の位置に対応した値を計数するカウンタ９２のクロック
端子ＣＫにそれぞれ入力される。

またＣＥはインバータＧ１０＝ｉ介してピーク値ホール
ド回路９１のリセット端子に入力され、有効相関出力の
みにこのピーク値ホールド回路９１が作動するようにす
ると共に駆動回路１２の５ＴＯＰ端子に入力され相関処
理中のモータＭの駆動を停止する。

このピーク値ホールド回路９１は前にホールドしたピー
ク値よりも高い相関出力が発生している時にリセット信
号（以下１−ＣＴＲｊ。

と称す）を生成し前記カウンタ９２をリセットする。

前記カウンタ９２の出力は合焦計数値（例えば６４）が
設定されている比較回路９３によってこの合焦計数値６
４エリ大きいか、小さいかあるいは等しいかを検出し、
前記駆動回路１２にモータＭの左回転駆動、停止、右回
転駆動の信号を出力する。

この左回転駆動および右回転駆動信号は論理ダート回路
Ｇ１０により前記カウンタ９２のアップダウン信号に変
換され前記カウンタ９２のアップダウン端子Ｕ／Ｄ　に
入力されている。

・□このカウンタ９２のクロック端子ＣＫには前記クロ
ックパルスの他にモータＭ駆動用の低周波発振器１００
と合焦信号（以下１’−ＩＦＪと称す）とがＡＮＤ回路
Ｇ１１およびＣＥにより切換えられるアナログスイッチ
８０を介して入力されている。

第６図は第５図に示す各出力信号ＩＦ、φ５１ＣＴＲお
よびＣＥｅ入力とし前記ＢＩＴおよびハンチング防止の
ためのモータ停止信号であるモータ５ＴＯＰ　　ｅ生成
するための論理回路である。

ここでＩＦはＢＩＴとのＡＮＤ回路Ｇ１２を介してＤ型
フリツプフロツ７’Ｆ１１’ｌのＤ端子に、φＳはハン
チング防止および粗精度高精度の切換時間を設定する例
えば６４進カウンタ１１０のクロック端子に、ＣＴＲは
前記ＦＦ１とＤ型フリツゾフロツ７″ＦＦ３のそれぞれ
のリセット端子に、および■は回路動作安定時間をみこ
んだ遅延回路１２０を外して前記ＦＦ１およびＦＦ２の
クロック端子にそれぞれ入力されている。

前記ＦＦ１のＱ出力はＤ端子にｒＨＪ信号が入力されて
いるＤ型フリップフロッグＦＦ２のリセット端子に入力
されている。

とのＦＦ２のクロック端子にはカウンタ１１０のＱ４出
力（８カウント出力）が入力されている。

Ｄ端子にＩＦが入力されている前記ＦＦ３のＱ出力は前
記カウンタ１１０のリセット端子およびＤ端子にｒＬＪ
信号が入力されているＤ型７リツグ７０ツゾＦＦ４のセ
ット端子にそれぞれ入力されている。

以上の構成を有する本発明実施例の作用を第７図に示す
タイムチャートおよび第８図に示す第６図の論理回路の
フローチャートを参照して説明する。

先ず、ＢＩＴは「Ｌ」信号でアナログスイッチＴＯは図
示の位置に、すなわち粗精度７オーカス検出モードにあ
るものとして説明する。

Ｃ０Ｄ７上に結像され電気量に変換された画像信号は転
送パルスφＸによって１ピクセル毎にシリアルに出力さ
れ二値化器９によって「Ｈ」およびｒＬＪの二値化信号
に３変換される。この二値化信号は相関器１０のデータ
入力端子ＡＩＮおよびＢＩＮ　　に入力されているが、
ＢＩＮにはＢＣＫ　へのパルスＢＤが発生している時に
のみクロックパルス（％φ）が入力されるためクロック
パルスφの５１２個目から７６８個の間に１ビクセルお
きに画像信号が相関器１００Ｂレジスタ（図示せず）罠
記憶される。次にクロックパルスφの１１５２個目から
１４０８個目の間に１ビクセルおき圧面像信号が相関器
１００Ａレジスタ（図示せず）に記憶された後、ＣＥが
ｒＨＪとカリ相関器１０はＢレジスタの画像記憶値とＡ
レジスタの画像記憶値との正確な相関信号を出力する。

この際Ａレジスタの画像信号は１４０８個目から順次１
６６４個目まで画像信号がシフトされて相関をとること
は言うまでもないことである。このようにしてＢＤ内の
画像信号がＡＤ内の画像信号のどの位置に対応するかと
いう相関がとられるため、この相関出力はこの対応位置
で最大ピーク値となる。

この最大ピーク値の発生時にピーク値ホールド回路９１
は最終的に、クロック・ぐルス（３４φ）のカウントを
計数（最大１２８）している前記カウンタ９２をリセッ
トするため、この計数値は前記最大ピーク値に対応した
計数値（１２８−ピーク値の計数値）を示すことになる
。

この計数値は比較回路９３によって６４より以上か以下
か（すなわちＢ７ｊ−夕がＡデータの中央より左右にズ
しているか否か）が決定されるため、これらの信号から
ダート回路１０によりＵ／Ｄ信号を生成、すなわち６４
より以上の場合はダウン信号Ｄ１６４より以下の場合は
アップ信号Ｕを生成する。一方ＣＥによりアナログスイ
ッチ８０は相関処理後に切換わり、前記カウンタ９２の
ＣＫには発振器１００よりの低周波クロックツＪ？ルス
が入力される。

したがって、前記カウンタ９２は低周波で前記６４より
のズレ量に対応してアップあるいはダウンカウントし、
６４に一致した時に一１金〜焦信号ＩＦを発生する。こ
の際モータＭは前記カウント数に対応して駆動され、図
示せぬフォーカスレンズ系がフォーカス方向に駆動され
ると共にフォーカス位置で停止することになる。

ここで特に第６図および第８図を参照して、合焦信号Ｉ
Ｆが発生した際に、遅延されたＣＥ倍信号立上りすなわ
ち相関処理終了時の後にＦＦ３はカウンタ１１０をリセ
ット（Ｃ＝Ｏ）しＦＦ４ｉセツトする。その結果ＢＩＴ
出力が「Ｈ」となりアナログスイッチ７０は高精度側に
切換えられ、高精度フォーカス検出モードとなる。　　
　　　　　　　　　べこの切換後は上述した粗精度モー
ドの作動と同様（クロックパルスφと抽出雨間が異なる
のみ、第７図参照）にして相関信号のピーク値に対応し
た位置が計数され、フォーカス位置の検出が行なわれる
。ここで高精度モードに切換った後に合焦信号が発生し
ない場合には、前記両モード時の合焦時にリセットされ
るカウンタ１１０はシフトパルスφ８の計数がリセット
されないため、この計数値が６４に達し、た時にＦＦ４
のＱ出力’＆　ｒＬＪとし粗精度モードに切換える。こ
の６４という計数値は一度高精度モードへの切換えが行
なわれた場合には少なくとも６４回目のシフトパルスφ
Ｓまでは切換えを阻止するものすなわち、６４回の合焦
検出中一度も合焦信号が発生しない時に初めて粗精度モ
ードに切換えるための計数値であって、演算処理速度等
により適宜選択される値である。

次にこの高精度フォーカス検出モードに切換った後に合
焦信号ＩＦが発生した場合にはＦＦ’１−ｉ介してＦＦ
２ｆ３：リセットしモータ５ＴＯＰ　　信号を発生する
と共にカウンタ１１０をリセットする。

このＦＦ２のクロック入力にはカウンタ１１０のＱ４出
力（８計数）が入力されているため、とのＦＦ２の出力
は少なくとも８個ノシフ）　ｔＲルスφＢが計数される
までは合焦信号Ｉ　ｌｉの有無に関係ｉくモータ５ＴＯ
Ｐ　　をホールドし、モータＭのハンチングを防止する
。

最後に、この高精度モード時に前記８回のシフトパルス
φＳが発生するまでに合焦信号が発生しない場合にはＦ
Ｆ２の出力をｒＨＪとし、モータ５ＴＯＰ　　−信号は
栢除される。

その後カウンタ１１０が６４を計数する壕で合焦信号が
発生しない場合には前述したよって粗精度モードに切換
えられる。

このようにして、高精度フォーカス検出モードおよび粗
精度フォーカス検出モードの切換が行なわれる。ここで
上述した実施例では粗精度フォーカス検出モードを１ピ
クセルおきの抽出方法について説明したが、２ピクセル
おき、３ビクセルおき・・・等如何様にも選択できる。

づらに１．粗精度フォーカス検出モード全複数個設け、
順次切換えられるように構成しても良い。

以上説明したように、本発明装置に゛よれば、例えズー
ム比を高くして、像のズレ量が大きくなったとしても、
広い範囲の粗精度フォーカス検出モードにより大まかな
フォーカス調整をし、さらに高精度フォーカス検出モー
ドにより高ツ度にフォーカス位置が検出される。

またこの検出時の作動回路構成は広い範囲の粗精度フォ
ーカス検出モード時には１ビクセルおきに画像信号を抽
出することにより、高精度７オーカス検出モード、時の
作動回路構成とその数において増加していない。

したがってズーム比に基づくフォーカス検出不能の問題
が消費電力を増大することなく解決されると共に検出精
度においても高精度が維持される等従来にない高性能な
オートフォーカス検出装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概要斜視図、第２図は第１図にお
ける各１０ツクの出力波形のタイムチャート、第３図お
よび第４図はフォーカス検出部の光学配置図、第５図は
本発明装置の回路結線図、第６図は第５図のＢＩＴを出
力する回路結線図、第７図は第１図の論理ダート回路Ｇ
１ないしＧ１の出力波形を示すタイムチャート、第８図
は第６図の回路の作用を示すフローチャートをそれぞれ
示す。 出願人　　富士写真光機株式会社 同　　　ライトロン株式会社 δ 第１図 ５　　　　　　　　　　　　Ａ 第Ｚ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）フォーカスレンズ系、ズームレンズ系およびマスタ
   レンズ系よりなる撮影レンズ系と前記ズームレンズ系の
   後方エリ所定圧離隔てた２つの光束を取り出しこれらの
   光束による被写体像をそれぞれ時系列画像信号に変換す
   るイメージセンサとこのイメージセンサからの前記画像
   信号のズレ量を検出する相関器とを有するオートフォー
   カス検出装置において、前記相関器に前記画像信号を入
   力する際に、合焦の程度に応じ前記画像信号の抽出間隔
   を変更する抽出手段を設け、前記撮影レンズのズーム比
   による測距精度の変化を有効にカバーすると共に前記相
   関器の処理能力を向上させたことを特徴とするオートフ
   ォーカス検出装置。