JPS62115408A - 固体撮像素子を有するカメラの合焦検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般的には、カメラの合焦状態を検出する装
置に関し、より具体的には、ＴＶカメラ、ビデオカメラ
及び電子カメラ等の固体撮像素子を用いるカメラ用の合
焦検出装置に関する。

し従来の技術］ 従来、１−■カメラの合焦検出装置としては、種々の方
式が提案されており、それらは一般に、赤外光を敢（ト
）しその反則光を受光する能動方式と、被写界光を分波
してそのコントラストを知る受動方式との２つに大別さ
れる。しかし、これらの方式は、三角測距の原理や、−
眼レフカメラ等で開発された測距方式を用いるものであ
り、測距装置の設定場所、大きさ等について空間的制約
が強く、また、必要部品点数が多いという欠点があり、
必然的にコスト高となっていた。

これに対し、固体撮像素子を用いるカメラ、例えばＴＶ
カメラ用に、新たな合焦検出方法が提案された。この方
法は、固体撮像素子からの画像情報信号から合焦状態検
出用の信号を抽出する方法であり、具体的には、ｍ像素
子の前方に位置するレンズ系又は撮像素子自体を光軸方
向に微少振動させ、固体撮像素子の横ラインに着目し、
その撮動の両端での映像信号の比較から、合焦状１１か
否かを知ろうとするものである。例えば、特開昭５９−
２０１２３７号参照。

［発明が解決しようとする問題点］ この振動方式では、本来の目的であるＴＶカメラの撮影
画像そのものにボケを生じさせるものであるから、その
先軸方の振動量は、画像のボケか人間の視覚上感知され
えない程度、即ちレンズの像側焦点深度の　１７′２乃
至１／３　（±２０〜３０ミクロン程１１！３）に抑え
る必要かある。ところがこの方法では、合焦状態から大
きく離れた躍影状態では、振動両端での映像信号の差か
ら作られる合焦信号が、固体ＩＭ像水素子びその後段の
処理回路のノイズに埋もれてしまう。従って、合焦方向
を判別し歎くなり、応答速度に問題があった。

また、典械的可動部分、それも高速で微少微動する部分
があるため、故障し易く、また、随時保守調整をする必
要があり、製品寿命もあまり長くは期待できない。

そこで、本発明は、機械的可動部分なしで合焦状態を検
出できる装置を呈示することを目的とする。

本発明の第２の目的は、合焦状態検出用の専用の発光素
子、受光素子及び分波光学系を設ける必用のない合焦検
出装置を提示することである。

［問題点を解決するための手段１ 本発明では、カメラのレンズには、少なからず色ごとに
合焦イひ首が異なることを看目し、固体搬像素子からの
３　Ｄｏｔ色の電気信号の内の赤と緑の電気信号を相Ｈ
に比較することによって、合焦状態か否か、及びどちら
方向にレンズを移動さければ合焦状態になるかの合焦信
号を得ることを特徴とげる。これにより、まさにビン［
・を合わけるべき而について合焦状態を示す信号を得る
ことができ、しかも、この合焦信号は、電気的処理だけ
で１ｑることができる。

［作　用］ カラー用固体′ｆ７ｉ像素子は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及
び青（Ｂ）の三色の電気信号を個別に出力するが、どの
光学系でも一般的に、第４図に示すように、成る程度の
色収差が存在し、赤色でのビン１〜面は、緑色に対し常
に２０〜１００ミクロン程度光軸方向にずれている。固
体擾囮素子の二次元受光素子の内中央部分に着目すると
、複数の受光素子の出力の積分値は、レンズ位置に対し
山なりのカーブを描き、しかもそのピーク値は各色で僅
かにずれている。このピーク値がその色での合焦状態を
反映することから、これらのピーク値を比較することで
合焦状態を知ることができ、また、各色信号の停から合
焦状態のためのレンズ移動方向を知ることができる。

［実施例１ 以下、図面に示した一実施例を参照して本発明を、Ｊ　
ｉｌする。第１図は、二次元の受光素子を有する固体元
像累子１０を右するカメラの主光学系である。固体足間
素子１０は、二次元状に広がる複数の固体受光索子１２
と、その隣接する各受光素子１２に討しＲ，Ｇ及びＢに
色分解した光を受光させるための色フィルタ１４と、表
面保護用のフェース・プレー１へ１６とを具備する。色
フィルタ１４は、赤を通す小部分、緑を適寸小部分及び
青を通す小部分が交ひに配胃されており、その小部分は
、各受光素子にス・１；芯しでいる。１８はレンズＣあ
る。

第２図は、固体ｖｉ象素子の一ライン、好ましくは中央
のライン上の受光素子について、その赤（Ｒ）信号及び
緑（Ｇ）信号から、合焦信号を作り出刃回路の一例を承
り。−列の受光素子１２は、色フィルタト１（こ」、す
［く用、Ｇ　ＩＴＩ伎びＢ用が交ｎに位［１ｑ号−るが
、そのライン中央部分からのＲ信号をウィンドウ回路＋
９Ｒで抽出し、増幅器２ＯＲで増幅する。また同様に、
ライン中央部分からのＧ信号をウィンドウ回路１９Ｇで
抽出し、増幅器２０Ｇで増幅する。これらの抽出は例え
ば、この中央部分に時間的に対応するウィンドウ信号を
発生する回路を設け、このウィンドウ信号をウィンドウ
回路１９Ｒ，１９Ｇに作用させることで行なうことがで
きる。

なお、色分離されたＲ信号及びＧ信号は、強度が異なる
ので、両面内の強度の平均値をとり、規格化する必要が
ある。増幅器２０Ｇ、　２０ｔでは、この規格化の要求
をも満たすものである。

そして、合焦検出には不要な低周波成分をカットするた
め、それぞれバイパス・フィルタ２２Ｒ１２２Ｇを通す
。そして、検波回路２４Ｒ，２４Ｇで検波し、積分回路
２８Ｒ，２８Ｇで、受光素子面の石目部分の入用光吊碩
をｉｑる。積分回路２８Ｒ、２８Ｇの出力Ｖ　、■　は
、第３図に示すようにレンズ１８のＲ（） 光１１１１ｂ方向移動に対し山なりとなり、そのピーク
１直はＶ　とＶｌ）　て・（苧か（こすれている。この
Ｖ　と’　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　Ｒ＝が等しい位置は、白色光で見た
合焦状態又はそれに極めて近く、全体として合焦状態と
判定できる。

従って、積分回路２８Ｒの出力ＶＲと積分回路２８Ｇの
出力Ｖ。どの差を差動増幅器３０でとると、その出力は
、合焦状態か否か及び合焦状態へのレンズ移動方向を示
すＡＦ信号３２となる。このＡＦ倍信号レンズ１８の駆
動モータ（図示せず）を制御するために用いれば、自動
合焦装置を構成できる。

この赤信号のピークと緑信号のピークとは、白色光の合
焦位置からレンズの被写界深度内に通常おさまっている
ので、本発明のこの合焦検出Ｈａを用いてオートフォー
カスを行なえば、合焦の収束段階で踊影像に振動が認識
されることはない。

［発明の効果］ 以上の説明から分かるように、本発明によれば、機械的
可動部分無しに、合焦（ＡＦ）信号を得ることができる
。しかも、合焦検出用の特別の受光素子及び分波光学系
を必要とせず、ただ単に、固体撮像索子の出力電気信号
を電気的に処理するのみであるので、非常に簡単且つ安
価に構成でき、それにも拘わらず高精度であることが保
証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本光明の合焦検出装置を用いるカメラの光学
系を示し、第２図は、合焦信号を得るための電気回路の
一例を示し、第３図は、レンズ位置に応する各色信号の
変化及び合焦信号を示し、第４図はレンズの色収差を示
す。 １０・・・固体搬像素子　１２・・・受光素子　１４・
・・色分解フィルタ　１６・・・フェースプレート　１
８・・・レンズ２０Ｒ，２０Ｇ・・・増幅器　２２Ｒ，
２２Ｇ・・・ＨＰＦ２４Ｒ，２４Ｇ・・・整流回路　２
６Ｒ，２６Ｇ・・・積分回路３０・・・差動増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子を有するカメラにおいて、当該固体撮像素
   子からの赤信号と緑信号を比較し、その差から合焦信号
   を得ることを特徴とする固体撮像素子を有するカメラの
   合焦検出装置。