JPS6029716A - 焦点検出装置の信号処理方法 - Google Patents
焦点検出装置の信号処理方法Info
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- JPS6029716A JPS6029716A JP58138152A JP13815283A JPS6029716A JP S6029716 A JPS6029716 A JP S6029716A JP 58138152 A JP58138152 A JP 58138152A JP 13815283 A JP13815283 A JP 13815283A JP S6029716 A JPS6029716 A JP S6029716A
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Focusing (AREA)
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。
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、カメラ等の光学機器に用いられる焦、krI
A IIJ藷m^l曇9湘謂七拝1ず開↓フ1^−表る
。
A IIJ藷m^l曇9湘謂七拝1ず開↓フ1^−表る
。
従来、カメラの焦点検出装置の一つの方法として、撮影
レンズの瞳を分割して形成した2像のずれを観測し、合
焦状態を判別する末法が知られている0例えば、カメラ
の撮影レンズの予定結像面にフライアイレンズ群を配置
し、撮影レンズのデフォーカス量に対応してずれた2像
を発生させる装置が米国特許第41851111号公報
に開示されている。また、並設した2個の二次結像光学
系により前記予定結像面に形成された空中像を固体イメ
ージセンサ面に導き、それぞれの像の相対的な位置ずれ
を検知する所謂二次結像方式が特開昭55−11801
11号公報、同55−155331号公報等に開示され
ている。後者の二次結像方式は、全長が稍々大きくなる
ものの特殊光学系を必要としない利点がある。
レンズの瞳を分割して形成した2像のずれを観測し、合
焦状態を判別する末法が知られている0例えば、カメラ
の撮影レンズの予定結像面にフライアイレンズ群を配置
し、撮影レンズのデフォーカス量に対応してずれた2像
を発生させる装置が米国特許第41851111号公報
に開示されている。また、並設した2個の二次結像光学
系により前記予定結像面に形成された空中像を固体イメ
ージセンサ面に導き、それぞれの像の相対的な位置ずれ
を検知する所謂二次結像方式が特開昭55−11801
11号公報、同55−155331号公報等に開示され
ている。後者の二次結像方式は、全長が稍々大きくなる
ものの特殊光学系を必要としない利点がある。
この二次結像方式の焦点検出装置の原理を第1図により
説明すると、焦点検出をする撮影レンズlの予定結像面
に設けられた視野開口2の近傍σ 旙服17ソイ1シ萼
紬ルI? 1m / lプ1□−IL Vレンズ3か配
置され、これらの後方に2個の二次結像レンズ4a、4
bが並列され、更にその後方に受光用センサアレイ5a
、5bかそれぞれ配;ξされている。なお、6は二次結
像レンズ4a、4bの近傍に設けられた絞りである。
説明すると、焦点検出をする撮影レンズlの予定結像面
に設けられた視野開口2の近傍σ 旙服17ソイ1シ萼
紬ルI? 1m / lプ1□−IL Vレンズ3か配
置され、これらの後方に2個の二次結像レンズ4a、4
bが並列され、更にその後方に受光用センサアレイ5a
、5bかそれぞれ配;ξされている。なお、6は二次結
像レンズ4a、4bの近傍に設けられた絞りである。
ここで、フィールドレンズ3は1最1;杉しンス1のQ
l出flat ヲ2 個(7) 二次結像レンズ4a、
4bのll’fXll’l!に略々結像している。この
結果、二次結像レンズ4a、4bのそれぞれに入用する
光線束は、撮影レンズlの射出II卒面上において各二
次結像レンズ4a、4bに対応する、互いに重なり合う
ことのない等面積の領域から射出されたものとなる。
l出flat ヲ2 個(7) 二次結像レンズ4a、
4bのll’fXll’l!に略々結像している。この
結果、二次結像レンズ4a、4bのそれぞれに入用する
光線束は、撮影レンズlの射出II卒面上において各二
次結像レンズ4a、4bに対応する、互いに重なり合う
ことのない等面積の領域から射出されたものとなる。
フィールドレンズ3の近傍に形成された′!:!中像か
、二次結像レンズ4a、4bによりセンサアレイ5a、
5bの面」−に再製、像されると、?ニー中像か形成さ
れた光lll111方向の位置の相違にノ、(つき、再
結像された2像はそのイ)“を石を変えることになる。
、二次結像レンズ4a、4bによりセンサアレイ5a、
5bの面」−に再製、像されると、?ニー中像か形成さ
れた光lll111方向の位置の相違にノ、(つき、再
結像された2像はそのイ)“を石を変えることになる。
i′シ2121はこの現象か起る様子を示しており、第
2図(a)の合焦状態を中心として、第2図(b) 、
(c)のように前ピント、後ピントのそれぞれでセン
サアレイ5a、5bの面」二に形成された2像は、セン
サアレイ5a、5b面」−を逆方向に移動する。
2図(a)の合焦状態を中心として、第2図(b) 、
(c)のように前ピント、後ピントのそれぞれでセン
サアレイ5a、5bの面」二に形成された2像は、セン
サアレイ5a、5b面」−を逆方向に移動する。
この像強度分布を光電変換し′電気的処理回路を用いて
、前記2像の相対的位1δずれを検出すれば合焦状態の
判別を行うことができる。
、前記2像の相対的位1δずれを検出すれば合焦状態の
判別を行うことができる。
光電変換された信号の処理方法としては、2像の相対的
ずれ量と撮影レンズのデフォーカス品とか比例する関係
を用い、一方の像を他方の像に対して相対的に変位させ
ながら相関度をめることにより2像のずれ量をめ、撮影
し/スのデフォーカス量を得る方法が知られている。
ずれ量と撮影レンズのデフォーカス品とか比例する関係
を用い、一方の像を他方の像に対して相対的に変位させ
ながら相関度をめることにより2像のずれ量をめ、撮影
し/スのデフォーカス量を得る方法が知られている。
本出願人は、2像の強度分布にノ、1つくセンサアレイ
からの出力をそれぞれa(i) 、b(i)、(i=1
.2、・・・、N)としたとき、例えは次の相関51算
によりめることを先に提案した。
からの出力をそれぞれa(i) 、b(i)、(i=1
.2、・・・、N)としたとき、例えは次の相関51算
によりめることを先に提案した。
vm= 8m1n(a(i)、b(i+に−m)1−Σ
[l1in(a(i+k)、b(i−m)まただし、m
1n(x、y)は2実数x、yの内の小なるものを表し
、kは適当な定数で通常はlである。
[l1in(a(i+k)、b(i−m)まただし、m
1n(x、y)は2実数x、yの内の小なるものを表し
、kは適当な定数で通常はlである。
和をとるiの範囲は、各添字i、i+に−m、i+k、
i−mが閉区間[1,Nコ内に入らなければならないと
いう条件からまる。
i−mが閉区間[1,Nコ内に入らなければならないと
いう条件からまる。
第3図は上式による2像の相関を計算した一例である。
この例では、m=1.5の個所において2像が合致して
いる。従って、このときの2像はセンサ要素センサの幅
の1.5(iこの量だけずれていることになる。
いる。従って、このときの2像はセンサ要素センサの幅
の1.5(iこの量だけずれていることになる。
2像の相関計算における可能な全てのmの値について、
第3′lAに示すように(1)式のVmかセロ・クロス
する点か1個所しかない場合には、これから−に連した
ように2像のずれ:IXをめ、11171+j/レンズ
のデフォーカス;11を算出することかできる。しかし
、デフォーカスが太きとき、或いは物体のコントラスト 強度分71jに対応した’+b、無信号のノイズによっ
て、セロ・クロス点か2個所以」−発生したりして何れ
か正しい像すれ砥を表すか判定できす、この値をノ,い
こ撮影レンズの繰り出し量を決めることかできない。
第3′lAに示すように(1)式のVmかセロ・クロス
する点か1個所しかない場合には、これから−に連した
ように2像のずれ:IXをめ、11171+j/レンズ
のデフォーカス;11を算出することかできる。しかし
、デフォーカスが太きとき、或いは物体のコントラスト 強度分71jに対応した’+b、無信号のノイズによっ
て、セロ・クロス点か2個所以」−発生したりして何れ
か正しい像すれ砥を表すか判定できす、この値をノ,い
こ撮影レンズの繰り出し量を決めることかできない。
が米国特許第4085320号公報に開示されている。
この方法は第3図の相関グラフの振幅に相当するAが成
る値より大きいか否かで信頼度を判定している。しかし
、センサアレイの各図太センサの総数が少ないとき,又
は相関計算用のアナログ処理回路が用意されているとき
などにおいては有効ではあるが、所謂マイクロプロセッ
サによりセンサアレイを構成する各要素センサからの出
力(+IiをA/D変換した2像の強度分布に相当する
テシタル値を基に、相関計算をソフトウェアにより行わ
せる場合には必ずしも十分ではない。
る値より大きいか否かで信頼度を判定している。しかし
、センサアレイの各図太センサの総数が少ないとき,又
は相関計算用のアナログ処理回路が用意されているとき
などにおいては有効ではあるが、所謂マイクロプロセッ
サによりセンサアレイを構成する各要素センサからの出
力(+IiをA/D変換した2像の強度分布に相当する
テシタル値を基に、相関計算をソフトウェアにより行わ
せる場合には必ずしも十分ではない。
即ち、センサアレイを構成する各砦素センサの数が増加
すると、相関計算自体に非常に.ii’n時間か掛かる
ため、この最終計算結果を基にして相関工」算の信頼度
を判定していたのでは判定までの時間が掛かり過ぎ、迅
速な合焦動作を行わせることができない。また、各要素
センサの数か少ない場合には、得られるデフォーカス量
自体の精度が低くなる。
すると、相関計算自体に非常に.ii’n時間か掛かる
ため、この最終計算結果を基にして相関工」算の信頼度
を判定していたのでは判定までの時間が掛かり過ぎ、迅
速な合焦動作を行わせることができない。また、各要素
センサの数か少ない場合には、得られるデフォーカス量
自体の精度が低くなる。
本発明の目的は、相関計算(lrjの信頼性低下の問題
を解決することにあり、更に詳しくは」二連したような
問題点はセンサアレイ上に形成される像のコントラスト
が元々低いため生じていることに鑑み、2像の相関計算
の前に予め像のコントラストか十分であるか否かを判定
して、十分な場合にのみ相関計算処理を開始するように
した高性能な焦点検出袋,%yjの48号処理方法を提
供することにあり、その要旨は、複数個の物体像の相対
的位置変化により主たる結像光学系の予定結像面からの
デフォーカス脅を算出する合焦検出方法において、前記
物体像の相対的位置変化部の3つ出に先立ち、少なくと
も1つの物体像内の画像コントラスI・を算出し、この
イ111が一定イ11′iよりも大なる場合にのみ、前
記物体像の相対的位置変化jI!の31出処理を行うこ
とを特徴とするものである。
を解決することにあり、更に詳しくは」二連したような
問題点はセンサアレイ上に形成される像のコントラスト
が元々低いため生じていることに鑑み、2像の相関計算
の前に予め像のコントラストか十分であるか否かを判定
して、十分な場合にのみ相関計算処理を開始するように
した高性能な焦点検出袋,%yjの48号処理方法を提
供することにあり、その要旨は、複数個の物体像の相対
的位置変化により主たる結像光学系の予定結像面からの
デフォーカス脅を算出する合焦検出方法において、前記
物体像の相対的位置変化部の3つ出に先立ち、少なくと
も1つの物体像内の画像コントラスI・を算出し、この
イ111が一定イ11′iよりも大なる場合にのみ、前
記物体像の相対的位置変化jI!の31出処理を行うこ
とを特徴とするものである。
°本発明を第4図以下に図示の実施例に基づいて11T
細に説明する。
細に説明する。
第4図は本発明に係る合焦検出装置の4Y号処理方法の
フローチャート図である。本発明においては、ステップ
lのデータ取り込み後にステップ2で像のコントラスト
計算がなされる。この、;1算はステップ5の2像の相
関計算によるずれ用演算に先立ち実行され、このとき計
算式は例えば、でアル。ここでは、2像の内の何れかl
像についてコントラストを計算しているが、2像につい
て別々にめてもよい。
フローチャート図である。本発明においては、ステップ
lのデータ取り込み後にステップ2で像のコントラスト
計算がなされる。この、;1算はステップ5の2像の相
関計算によるずれ用演算に先立ち実行され、このとき計
算式は例えば、でアル。ここでは、2像の内の何れかl
像についてコントラストを計算しているが、2像につい
て別々にめてもよい。
本実施例において、コントラストは各センサアレイを構
成する要素センサの隣接する各出力間の差の絶対値の二
乗の和としている。この、i13’jにおいては,絶対
値の二乗というA1算処理か入ってくるので、加算のみ
の計算に比べれば1回の111算時間は長くはなるが、
高々乗算を(N−1)回計算しているだけであり、相関
計算における加算処理回数2N2回よりも大巾に少ない
。例えば、センサアレイの配列要素センサ数が50とす
ると、このコントラスト計算は49回であるのに比べて
、相関計算は約5000回となる。
成する要素センサの隣接する各出力間の差の絶対値の二
乗の和としている。この、i13’jにおいては,絶対
値の二乗というA1算処理か入ってくるので、加算のみ
の計算に比べれば1回の111算時間は長くはなるが、
高々乗算を(N−1)回計算しているだけであり、相関
計算における加算処理回数2N2回よりも大巾に少ない
。例えば、センサアレイの配列要素センサ数が50とす
ると、このコントラスト計算は49回であるのに比べて
、相関計算は約5000回となる。
またコントラスト計算を、
として計算すれば、乗算を行わずに済み計算時間は更に
短くなる。
短くなる。
このコントラスト計算の結果、ステップ3においてコン
トラストが十分であると判V(1シた場合にのみ、ステ
ップ5の2像のずれ琵をめる相関計9に移る。ステップ
3でコントラスI・が不十分と判定されたときは、デフ
ォーカスが大きすぎてセンサアレイ上の像が低コントラ
ストになっているのであろうから、ステップ4において
撮影レンズを一定−j1;.繰り出すか、繰り込むかし
て撮影レンズを別の表11像状態に持ってゆき、p)+
wステップ1を経てステップ2のコントラスト1;1算
を行う。
トラストが十分であると判V(1シた場合にのみ、ステ
ップ5の2像のずれ琵をめる相関計9に移る。ステップ
3でコントラスI・が不十分と判定されたときは、デフ
ォーカスが大きすぎてセンサアレイ上の像が低コントラ
ストになっているのであろうから、ステップ4において
撮影レンズを一定−j1;.繰り出すか、繰り込むかし
て撮影レンズを別の表11像状態に持ってゆき、p)+
wステップ1を経てステップ2のコントラスト1;1算
を行う。
ステップ5におけるずれ量演算の結果により。
ステップ6でデフォーカス1−のrji ”;Jがなさ
れ、更にステップ7でこのデフォーカス1−か所定((
j以上か否かが判断され、以上であればステップ8で撮
影レンズを移動し,より合焦に近い状7fijとし、再
びステップlからのフローを進める。また、デフォーカ
ス量が所定値以下であれば、ステップ9で撮影し/ンズ
を停止し合焦状態とする。
れ、更にステップ7でこのデフォーカス1−か所定((
j以上か否かが判断され、以上であればステップ8で撮
影レンズを移動し,より合焦に近い状7fijとし、再
びステップlからのフローを進める。また、デフォーカ
ス量が所定値以下であれば、ステップ9で撮影し/ンズ
を停止し合焦状態とする。
なお、ステップ3においてコントラストが一定値以上に
ならないときは、撮影レンズを成る一定量だけ移動させ
るというステップ4を実行するようにしているが、この
ステップ4.は1最::杉レンズをそのまま固定し、低
コントラスト警告な発するというような別内容のステッ
プに置き変えてもよい。
ならないときは、撮影レンズを成る一定量だけ移動させ
るというステップ4を実行するようにしているが、この
ステップ4.は1最::杉レンズをそのまま固定し、低
コントラスト警告な発するというような別内容のステッ
プに置き変えてもよい。
第5図.は本発明に係る方法を実現するための合焦検知
装置の概略図である。撮影レンズ7の1M+からの光束
は,予定結像面に設けられた遮光板8内の測距視野開口
9を通過し、フィールドレンズ10により二次結像レン
ズ11の近傍に設けられた瞳分割手段近傍に結像される
。なお、13はll’i’分割手段12の前方に設けら
れた開1」枠である。
装置の概略図である。撮影レンズ7の1M+からの光束
は,予定結像面に設けられた遮光板8内の測距視野開口
9を通過し、フィールドレンズ10により二次結像レン
ズ11の近傍に設けられた瞳分割手段近傍に結像される
。なお、13はll’i’分割手段12の前方に設けら
れた開1」枠である。
視野開口9は2次結像レンズ11によりセンサ面14に
再結像され、瞳分割手段12のくさびプリズムの光束偏
向作用により離れた2像となる。この2像はCCDライ
ンセンサのような多数の要素光電変換素子列から成るセ
ンサアレイ15、16上に結像するようになっている。
再結像され、瞳分割手段12のくさびプリズムの光束偏
向作用により離れた2像となる。この2像はCCDライ
ンセンサのような多数の要素光電変換素子列から成るセ
ンサアレイ15、16上に結像するようになっている。
+;J影レンし7による物体像Sは、二次結像レンズ1
1によりセンサ面14上に再結像されるが、読分;’;
1手段12の効果により像S1、S2として結像される
。像S1は瞳分割手段12の片側のプリズム12aを通
った光束により、また像S2はプリズム12aと異方向
の偏向作用を有するプリズム12bを通った光束により
作られる。従って、各1象S1、S2は撮影レンズ7の
口4Xの異なる2領域からの光束により形成され、セン
サ面14−1−の2像S1. S2は撮影レンズ7のブ
、1.気点調す、に状fu:に応して!Iいにすれた2
像となる。
1によりセンサ面14上に再結像されるが、読分;’;
1手段12の効果により像S1、S2として結像される
。像S1は瞳分割手段12の片側のプリズム12aを通
った光束により、また像S2はプリズム12aと異方向
の偏向作用を有するプリズム12bを通った光束により
作られる。従って、各1象S1、S2は撮影レンズ7の
口4Xの異なる2領域からの光束により形成され、セン
サ面14−1−の2像S1. S2は撮影レンズ7のブ
、1.気点調す、に状fu:に応して!Iいにすれた2
像となる。
このセンサアレイ15,16の要素アレイからの各出力
は、時系列信号としてA/D変換器20によりそれぞれ
デジタル化され、マイクロプロセンサ21内のRAM
(ランタム・アリセス・メモリ)22内にセンサ要素の
配列mn +1;に対応して記憶される。このマイクロ
プロセ・ンサ21はRAM22内のデジタル仙にノ、(
つき、先の第4図に示したフローチャートに従って処理
を行い、レンズ駆動手段23に情報を出力することにな
る。
は、時系列信号としてA/D変換器20によりそれぞれ
デジタル化され、マイクロプロセンサ21内のRAM
(ランタム・アリセス・メモリ)22内にセンサ要素の
配列mn +1;に対応して記憶される。このマイクロ
プロセ・ンサ21はRAM22内のデジタル仙にノ、(
つき、先の第4図に示したフローチャートに従って処理
を行い、レンズ駆動手段23に情報を出力することにな
る。
以上説明したように本発明に係る焦点検出装置6の信号
処理方法においては、低コントラスト物体像に対して、
信号処理子1]「Iの初期段階においてこれを検出し、
低コントラストの場合には長時間を要する相関計算を省
き、合焦検出装置の応答性を改善することができる。
処理方法においては、低コントラスト物体像に対して、
信号処理子1]「Iの初期段階においてこれを検出し、
低コントラストの場合には長時間を要する相関計算を省
き、合焦検出装置の応答性を改善することができる。
第1図、第2図(a) 、 (b) 、 (c)は合焦
検出装置の原理的説明図、第3図は相関計31結果の一
例を示すグラフ図、第4図は本発明に係る焦点検出装置
の信号処理方法の一実施例を示す信吟処J91フローチ
ャート図、第5図は本発明に係る方法を適用した合焦検
出装置の概略図である。 符号7は撮影レンズ、11は二次結像レンズ、12は瞳
分割手段、14はセンサ面、20はA/D変換器、21
はマイクロプロセッサ、22はRAM、23はレンズ駆
動手段である。 ta1日 n
検出装置の原理的説明図、第3図は相関計31結果の一
例を示すグラフ図、第4図は本発明に係る焦点検出装置
の信号処理方法の一実施例を示す信吟処J91フローチ
ャート図、第5図は本発明に係る方法を適用した合焦検
出装置の概略図である。 符号7は撮影レンズ、11は二次結像レンズ、12は瞳
分割手段、14はセンサ面、20はA/D変換器、21
はマイクロプロセッサ、22はRAM、23はレンズ駆
動手段である。 ta1日 n
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、複数個の物体像の相対的位置変化により主たる結像
光学系の予定結像面からのデフォーカス量を算出する合
焦検出方法において、前記物体像の相対的位置変化量の
算出に先立ち、少なくとも1つの物体像内の画像コント
ラストを算出し、この値が一定値よりも大なる場合にの
み、前記物体像の相対的位置変化量の算出処理を行うこ
とを特徴とする焦点検出装置の信号処理方法。 2、前記物体像のコントラストの算出は、物体像が結像
する光電変換素子アレイの隣接する要素センサの出力差
を基に行う特許請求の範囲第1項に記載の焦点検出装置
の信号処理方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58138152A JPS6029716A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 焦点検出装置の信号処理方法 |
US06/630,410 US4561750A (en) | 1983-07-28 | 1984-07-13 | In-focus state detection device |
DE19843427812 DE3427812A1 (de) | 1983-07-28 | 1984-07-27 | Erfassungsvorrichtung fuer einen schaerfezustand |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58138152A JPS6029716A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 焦点検出装置の信号処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6029716A true JPS6029716A (ja) | 1985-02-15 |
Family
ID=15215228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58138152A Pending JPS6029716A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 焦点検出装置の信号処理方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4561750A (ja) |
JP (1) | JPS6029716A (ja) |
DE (1) | DE3427812A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4766302A (en) * | 1984-05-17 | 1988-08-23 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Focus detecting device including means for determining a priority of correlation calculations |
JPH0629895B2 (ja) * | 1984-09-11 | 1994-04-20 | キヤノン株式会社 | フォーカス状態決定装置 |
US4849782A (en) * | 1985-06-28 | 1989-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detecting device |
US4792669A (en) * | 1986-01-10 | 1988-12-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detecting device having two selectively movable lenses |
US4774539A (en) * | 1986-10-01 | 1988-09-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Camera having a focus detecting apparatus |
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