JPS6394212A - 合焦検出装置 - Google Patents
合焦検出装置Info
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- JPS6394212A JPS6394212A JP61239788A JP23978886A JPS6394212A JP S6394212 A JPS6394212 A JP S6394212A JP 61239788 A JP61239788 A JP 61239788A JP 23978886 A JP23978886 A JP 23978886A JP S6394212 A JPS6394212 A JP S6394212A
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- circuit
- signal
- differential signal
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- focus
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 5
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 abstract description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 241000252229 Carassius auratus Species 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、合焦検出装置に関する。
従来、ビデオ・カメラ等の電子的に被写体を撮影するカ
メラでは、映像信号を使って合焦状態が否かを検出し、
その検出信号を使った自動合焦調節装置が一部に採用さ
れている。その従来の自動合焦調節装置では、映像信号
の高周波成分が最大となるように、撮影レンズの光軸方
向の位置を制御する0合焦状態における高周波成分の量
は、被写体の空間周波数分布、輝度、コントラスト、照
明フリフカ−1撮影レンズの焦点距離、被写体距離等、
多くのパラメータに依存して変化する。
メラでは、映像信号を使って合焦状態が否かを検出し、
その検出信号を使った自動合焦調節装置が一部に採用さ
れている。その従来の自動合焦調節装置では、映像信号
の高周波成分が最大となるように、撮影レンズの光軸方
向の位置を制御する0合焦状態における高周波成分の量
は、被写体の空間周波数分布、輝度、コントラスト、照
明フリフカ−1撮影レンズの焦点距離、被写体距離等、
多くのパラメータに依存して変化する。
このため従来の合焦検出装置では、ピエゾ素子等を用い
て、撮影レンズを撮影光軸方向に微小量振動変位させ、
その変位前後の高周波成分を比較する方法を採用してい
た。そして、その比較値が所定量以下であるときには合
焦状態と判断し、その値を越える場合には非合焦と判断
する。
て、撮影レンズを撮影光軸方向に微小量振動変位させ、
その変位前後の高周波成分を比較する方法を採用してい
た。そして、その比較値が所定量以下であるときには合
焦状態と判断し、その値を越える場合には非合焦と判断
する。
従って従来の合焦検出装置では、被写体又は撮影者の移
動に追従するためにも、合焦時であっても常時撮影レン
ズを微小変位させていなければならない、この微小変位
量によっては、撮影者のモニタ画面の映像が微妙に振動
して目障りなものとなり、また、その微小変位の駆動機
構の作動音が耳障りになる。更には、合焦状態に常時撮
影レンズを反転駆動させ続けなければならないため、電
力消費が大きくなる、という欠点があった。
動に追従するためにも、合焦時であっても常時撮影レン
ズを微小変位させていなければならない、この微小変位
量によっては、撮影者のモニタ画面の映像が微妙に振動
して目障りなものとなり、また、その微小変位の駆動機
構の作動音が耳障りになる。更には、合焦状態に常時撮
影レンズを反転駆動させ続けなければならないため、電
力消費が大きくなる、という欠点があった。
そこで、本発明は、撮影レンズを光軸方向に微小変位さ
せな(でも、個々の撮影レンズ位置で合焦状態か否かを
判定できる合焦検出装置を提供することを目的とする。
せな(でも、個々の撮影レンズ位置で合焦状態か否かを
判定できる合焦検出装置を提供することを目的とする。
c問題点を解決するための手段〕
本発明に係る合焦検出装置は、撮像手段と、該手段から
時系列に出力されるビデオ信号を微分する微分回路と、
当該微分回路による微分信号パルス部分の時間幅を測定
する測定回路とを具備し、当該測定回路による測定時間
幅により、合焦状態か否か及び非合焦の程度を検出する
。
時系列に出力されるビデオ信号を微分する微分回路と、
当該微分回路による微分信号パルス部分の時間幅を測定
する測定回路とを具備し、当該測定回路による測定時間
幅により、合焦状態か否か及び非合焦の程度を検出する
。
撮像装置からのビデオ信号の微分信号は、被写体が如何
に鮮鋭に撮影されているかを示し、被写体のエツジ部分
がその微分信号におけるパルス状部分となって現れる。
に鮮鋭に撮影されているかを示し、被写体のエツジ部分
がその微分信号におけるパルス状部分となって現れる。
従ってこのパルス状部分の幅は、撮影映像のボケの程度
の指標となる。そこで、本発明では、そのパルス状部分
の時間幅を測定し、その測定値により合焦状態か非合焦
状態かを判定すると共に、非合焦状態のときのボケ、即
ちデフォーカス量を検出する。この検出方法によれば、
フォーカス用レンズを静止させた状態で合焦検出を行え
るので、合焦検出のために当該レンズを微小振動させる
必要が無い。
の指標となる。そこで、本発明では、そのパルス状部分
の時間幅を測定し、その測定値により合焦状態か非合焦
状態かを判定すると共に、非合焦状態のときのボケ、即
ちデフォーカス量を検出する。この検出方法によれば、
フォーカス用レンズを静止させた状態で合焦検出を行え
るので、合焦検出のために当該レンズを微小振動させる
必要が無い。
以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。
第1図は、説明例としての橋形画面を示し、第1図にお
ける被写体10とその背景との境界領域12 (横に細
長い四角領域)での映像信号14を第2図(イ)に示す
。第2図(イ)、(ロ)の横軸は、時間(即ち、第1図
の領域12での水平位置)を示し、(ロ)が映像信号の
時間微分信号16を示す。合焦状態では、(イ)及びく
口)の信号は実線のように急峻に変化するのに対し、非
合焦状態では、点線のように緩やかに変化する。
ける被写体10とその背景との境界領域12 (横に細
長い四角領域)での映像信号14を第2図(イ)に示す
。第2図(イ)、(ロ)の横軸は、時間(即ち、第1図
の領域12での水平位置)を示し、(ロ)が映像信号の
時間微分信号16を示す。合焦状態では、(イ)及びく
口)の信号は実線のように急峻に変化するのに対し、非
合焦状態では、点線のように緩やかに変化する。
理想レンズ及び理想カメラを使用すると、被写体とその
背景との間の境界線の映像信号は、合焦時にはステップ
状に変化し、その時間微分信号はインパルス状になるが
、実際のカメラでは時間微分信号は、合焦状態でも一定
の分散を持ち、第2図(ロ)に示すようにほぼ一定の幅
Tを持つパルス状になる。民生用カメラでは、この幅T
はほぼ0.6μSecである。
背景との間の境界線の映像信号は、合焦時にはステップ
状に変化し、その時間微分信号はインパルス状になるが
、実際のカメラでは時間微分信号は、合焦状態でも一定
の分散を持ち、第2図(ロ)に示すようにほぼ一定の幅
Tを持つパルス状になる。民生用カメラでは、この幅T
はほぼ0.6μSecである。
次に撮影レンズの焦点深度について考察する。
撮影レンズのFナンバーをFとし、錯乱円の径をδとす
ると、撮影レンズがδ×Fだけデフォーカスしたとき、
撮影面での錯乱円の径がδになる。
ると、撮影レンズがδ×Fだけデフォーカスしたとき、
撮影面での錯乱円の径がδになる。
このδが像のボケ幅Tに対応し、本発明は言わば、δが
許容錯乱円径δ゛より大きい場合に非合焦と判定するの
である。つまり、微分信号のパルス幅は非合焦の程度に
比例し、デフォーカス量の指標になる。
許容錯乱円径δ゛より大きい場合に非合焦と判定するの
である。つまり、微分信号のパルス幅は非合焦の程度に
比例し、デフォーカス量の指標になる。
ところで、実際の信号はノイズを含むし波形底面がダレ
ルので、その底幅を正確に測定するのは難しい。また第
3図に実線と破線で示すように、被写体のコントラスト
の変化に応じて映像信号14の振幅が増減しく同図(イ
))、その微分信号16のピーク値も変化する(同図(
ロ))、従って、微分信号16の所定電圧値の部分の幅
を測定するのでは真のボケ量を知ることは出来ない。
ルので、その底幅を正確に測定するのは難しい。また第
3図に実線と破線で示すように、被写体のコントラスト
の変化に応じて映像信号14の振幅が増減しく同図(イ
))、その微分信号16のピーク値も変化する(同図(
ロ))、従って、微分信号16の所定電圧値の部分の幅
を測定するのでは真のボケ量を知ることは出来ない。
そこで本発明では、微分信号16のパルス幅を知る第1
の方法として、第4図に示すように、映像信号の時間微
分信号160半値幅を測定しその測定値を2倍する。微
分信号16の底幅Tは、半値幅T0の2倍にほぼ等しい
ので、半値幅T0でボケ量(又はデフォーカス量)を計
ることができる。A/2がノイズより大きければ、半値
幅T0の測定は、ノイズの影響を受けない。
の方法として、第4図に示すように、映像信号の時間微
分信号160半値幅を測定しその測定値を2倍する。微
分信号16の底幅Tは、半値幅T0の2倍にほぼ等しい
ので、半値幅T0でボケ量(又はデフォーカス量)を計
ることができる。A/2がノイズより大きければ、半値
幅T0の測定は、ノイズの影響を受けない。
第5図は、この半値幅T0を測定する回路を示し、第6
図はその各部の波形を示す。第5図の信号a + b
+ C、d + eと第6図の波形a + b + C
、d + 6とは互いに対応している。入力端子20に
はカメラの撮像回路(図示せず)から時系列に出力され
るビデオ信号が入力され、微分回路22はそのビデオ信
号を時間微分し、絶対値回路24がその微分信号を正の
信号にする。ピークホールド回路26は、絶対値回路2
4の出力aのピーク値を取り、第6図の波形1〕の信号
を出力する。比較回路28は信号aと信号すを比較し、
信号すより信号aが小さい時に正電圧を出力する。卯ち
、比較回路28の出力dは、微分信号aのピーク時点か
らピークホールド回路がリセットされ、信号すがゼロに
なる時点までの矩形パルスとなる。
図はその各部の波形を示す。第5図の信号a + b
+ C、d + eと第6図の波形a + b + C
、d + 6とは互いに対応している。入力端子20に
はカメラの撮像回路(図示せず)から時系列に出力され
るビデオ信号が入力され、微分回路22はそのビデオ信
号を時間微分し、絶対値回路24がその微分信号を正の
信号にする。ピークホールド回路26は、絶対値回路2
4の出力aのピーク値を取り、第6図の波形1〕の信号
を出力する。比較回路28は信号aと信号すを比較し、
信号すより信号aが小さい時に正電圧を出力する。卯ち
、比較回路28の出力dは、微分信号aのピーク時点か
らピークホールド回路がリセットされ、信号すがゼロに
なる時点までの矩形パルスとなる。
係数回路30は、信号すに0.5を掛けて、Al1を示
す信号Cを形成する。比較回路32は、信号aと信号C
とを比較し、信号Cが信号aより大きくなる部分で高く
なるパルスe、即ち、信号aがAl1より小さくなる時
点で立ち上がるパルスeを形成する。信号dの立ち上が
りと信号eの立ち上がりとの時間差がT0/2であり、
カウンタ34がこの時間T0/2を計数する。カウンタ
34は計数値を出力端子36に出力する。この計数値の
2倍が、デフォーカス量を示す金魚信号となる。この測
定シーケンスの終了後、適当な時点で、ピークホールド
回路26及びカウンタ34をリセットする。
す信号Cを形成する。比較回路32は、信号aと信号C
とを比較し、信号Cが信号aより大きくなる部分で高く
なるパルスe、即ち、信号aがAl1より小さくなる時
点で立ち上がるパルスeを形成する。信号dの立ち上が
りと信号eの立ち上がりとの時間差がT0/2であり、
カウンタ34がこの時間T0/2を計数する。カウンタ
34は計数値を出力端子36に出力する。この計数値の
2倍が、デフォーカス量を示す金魚信号となる。この測
定シーケンスの終了後、適当な時点で、ピークホールド
回路26及びカウンタ34をリセットする。
第7図は、微分信号16のパルス幅を求める別の方法の
説明図であり、第8図はそれを実現する回路の構成例で
ある。ノイズより少し大きい閾値Kを設定し、微分信号
16がこの閾値Kを越える時間幅T0を測定する。同時
に、微分信号16のピーク値Aを測定し、このピーク値
Aにより測定値T0を補正して、微分信号16の底幅T
を求める。この方式は信号処理が複雑になるが、第1の
方式に較べ、より低コントラストでS/Nの悪い条件で
も測定できるメリットがある。
説明図であり、第8図はそれを実現する回路の構成例で
ある。ノイズより少し大きい閾値Kを設定し、微分信号
16がこの閾値Kを越える時間幅T0を測定する。同時
に、微分信号16のピーク値Aを測定し、このピーク値
Aにより測定値T0を補正して、微分信号16の底幅T
を求める。この方式は信号処理が複雑になるが、第1の
方式に較べ、より低コントラストでS/Nの悪い条件で
も測定できるメリットがある。
第8図において、入力端子50にはビデオ信号が入力さ
れ、微分回路52がそのビデオ信号を時間微分する。絶
対値回路54が微分信号を正の信号にする。比較回路5
6は、絶対値回路54の出力を定電圧発生回路58から
のに値と比較し、Kより大きい間、信号、例えば正電圧
をカウンタ60に送る。カウンタ60は、比較回路56
から信号を受けている時間を計数する。その計数値が前
記T0であり、カウンタ60はこの計数値をマイクロプ
ロセッサ62に供給する。また、ピークホールド回路6
4は絶対値回路54の出力のピーク値Aを取り、A/D
変換回路66がこのピーク値Aをディジタル信号に変換
して、マイクロプロセッサ62に供給する。ピーク値A
、測定値T0及び底幅Tの間には、実験的に第9図の如
き関係があることが求められており、マイクロプロセッ
サ62は、この関係をテーブル化したROM (図示せ
ず)を参照し、測定値T、とピーク値Aとから底幅Tを
決定する。この演算終了後に、ピークホールド回路64
及びカウンタ60をリセットする。
れ、微分回路52がそのビデオ信号を時間微分する。絶
対値回路54が微分信号を正の信号にする。比較回路5
6は、絶対値回路54の出力を定電圧発生回路58から
のに値と比較し、Kより大きい間、信号、例えば正電圧
をカウンタ60に送る。カウンタ60は、比較回路56
から信号を受けている時間を計数する。その計数値が前
記T0であり、カウンタ60はこの計数値をマイクロプ
ロセッサ62に供給する。また、ピークホールド回路6
4は絶対値回路54の出力のピーク値Aを取り、A/D
変換回路66がこのピーク値Aをディジタル信号に変換
して、マイクロプロセッサ62に供給する。ピーク値A
、測定値T0及び底幅Tの間には、実験的に第9図の如
き関係があることが求められており、マイクロプロセッ
サ62は、この関係をテーブル化したROM (図示せ
ず)を参照し、測定値T、とピーク値Aとから底幅Tを
決定する。この演算終了後に、ピークホールド回路64
及びカウンタ60をリセットする。
第5図や第8図の回路により得られる映像のデフォーカ
スITは、合焦状態か否か、また、非合焦状態ならばそ
の程度を示すので、そのボケ量Tが小さくなるように撮
影レンズを駆動すれば、自動合焦調節を達成できる。第
10図はその構成例を示すが、このブロック構成自体は
、公知のものと何ら変わりはない。70はビデオ・カメ
ラであり、72は、第5図や第8図の幅値測定回路によ
る値Tをモータ駆動用に変形した信号を出力するモータ
制御回路である。デフォーカス量を表す信号をモータ駆
動に通した信号に変換する回路構成は、公知のものが多
数あり、その採用は単に設計上の事項なので、詳しい説
明は省略する。モータ制御回路72は、ビデオ・カメラ
70からのビデオ信号を受け、前述の微分信号の時間幅
を測定して、撮影レンズ74の駆動モータ76の回転・
停止、並びに回転の方向及び回転速度を制御する信号を
当該駆動モータ76に送る。
スITは、合焦状態か否か、また、非合焦状態ならばそ
の程度を示すので、そのボケ量Tが小さくなるように撮
影レンズを駆動すれば、自動合焦調節を達成できる。第
10図はその構成例を示すが、このブロック構成自体は
、公知のものと何ら変わりはない。70はビデオ・カメ
ラであり、72は、第5図や第8図の幅値測定回路によ
る値Tをモータ駆動用に変形した信号を出力するモータ
制御回路である。デフォーカス量を表す信号をモータ駆
動に通した信号に変換する回路構成は、公知のものが多
数あり、その採用は単に設計上の事項なので、詳しい説
明は省略する。モータ制御回路72は、ビデオ・カメラ
70からのビデオ信号を受け、前述の微分信号の時間幅
を測定して、撮影レンズ74の駆動モータ76の回転・
停止、並びに回転の方向及び回転速度を制御する信号を
当該駆動モータ76に送る。
第11図は、F方向にレンズを駆動する場合のデフォー
カス量、即ちボケ量Tの変化を示し、デフォーカスil
Tが合焦レベルより小さくなった時点でモータ76を停
止させる。但しデフォーカス量Tの測定は継続する。合
焦後に被写体が移動するとデフォーカスliTも変化す
るが、それが合焦レベルより大きくなった時は、合焦レ
ベル以下となるように再びモータ76の制御を開始する
。
カス量、即ちボケ量Tの変化を示し、デフォーカスil
Tが合焦レベルより小さくなった時点でモータ76を停
止させる。但しデフォーカス量Tの測定は継続する。合
焦後に被写体が移動するとデフォーカスliTも変化す
るが、それが合焦レベルより大きくなった時は、合焦レ
ベル以下となるように再びモータ76の制御を開始する
。
上記説明では、微分信号パルスの底幅Tによりデフォー
カス量、即ち、映像のボケの程度を判定すると説明した
が、このパルスは通常は正規分布又それに近い分布とな
るので、その分散値、1/2幅、1/e幅等の内で回路
処理に適した量で合焦を判定してもよい。尚、本発明に
おいては、ビデオ・カメラのような二次元撮像素子を用
いても、−次元撮像素子(ライン・センサ)を用いても
何れの場合でも適用可能である。
カス量、即ち、映像のボケの程度を判定すると説明した
が、このパルスは通常は正規分布又それに近い分布とな
るので、その分散値、1/2幅、1/e幅等の内で回路
処理に適した量で合焦を判定してもよい。尚、本発明に
おいては、ビデオ・カメラのような二次元撮像素子を用
いても、−次元撮像素子(ライン・センサ)を用いても
何れの場合でも適用可能である。
以上の説明から分かるように、本発明によれば、撮影レ
ンズを停止させている状態で合焦状態か否かを検出・判
定できるので、一旦合焦状態に入れば、レンズ駆動モー
タを完全に停止させて合焦状態を監視出来る。従って、
合焦状態での画像のプレやモータ回転音、電力消費が無
くなる。
ンズを停止させている状態で合焦状態か否かを検出・判
定できるので、一旦合焦状態に入れば、レンズ駆動モー
タを完全に停止させて合焦状態を監視出来る。従って、
合焦状態での画像のプレやモータ回転音、電力消費が無
くなる。
第1図は、説明用の撮影被写体の図、第2図は、被写体
とその背景との間の境界を示す映像信号とその時間微分
信号を示す図、第3図は、被写体のコントラストの相違
による映像信号の振幅変化を説明する図、第4図は、微
分信号のパルス幅を測定する第1の方法を説明する図、
第5図は、第4図の方法を実現する回路構成例を示す図
、第6図は第5図の各部の波形を示す図、第7図は、微
分信号のパルス幅を測定する第2の方法を説明する図、
第8図は、第7図の方法を実現する回路構成例を示す図
、第9図は、第7図の方法で用いる関係曲線を例示する
図、第10図は、第5図及び第8図の回路を用いて自動
合焦調節装置を構成する例のブロック図、第11図は、
第10図による合焦調節の説明図である。 10−・・被写体 2〇−入力端子 22・−微分回路
24−絶対値回路 26−・ピークホールド回路28−
・・比較回路 30・・−計数回路 32−・−比較回
路 34−カウンタ 36・・−出力端子 5〇−入力
端子 52−微分回路 54−・絶対値回路56・−・
比較回路 58・・一定電圧回路 60−・・カウンタ
62・−マイクロロセッサ 64−ピークホールド回
路 66・・−A/D変換回路 70−・・ビデオ・カ
メラ 72−・モータ制御回路 74・−fi影レンズ
76−・・モータ
とその背景との間の境界を示す映像信号とその時間微分
信号を示す図、第3図は、被写体のコントラストの相違
による映像信号の振幅変化を説明する図、第4図は、微
分信号のパルス幅を測定する第1の方法を説明する図、
第5図は、第4図の方法を実現する回路構成例を示す図
、第6図は第5図の各部の波形を示す図、第7図は、微
分信号のパルス幅を測定する第2の方法を説明する図、
第8図は、第7図の方法を実現する回路構成例を示す図
、第9図は、第7図の方法で用いる関係曲線を例示する
図、第10図は、第5図及び第8図の回路を用いて自動
合焦調節装置を構成する例のブロック図、第11図は、
第10図による合焦調節の説明図である。 10−・・被写体 2〇−入力端子 22・−微分回路
24−絶対値回路 26−・ピークホールド回路28−
・・比較回路 30・・−計数回路 32−・−比較回
路 34−カウンタ 36・・−出力端子 5〇−入力
端子 52−微分回路 54−・絶対値回路56・−・
比較回路 58・・一定電圧回路 60−・・カウンタ
62・−マイクロロセッサ 64−ピークホールド回
路 66・・−A/D変換回路 70−・・ビデオ・カ
メラ 72−・モータ制御回路 74・−fi影レンズ
76−・・モータ
Claims (1)
- 撮像手段と、該手段から時系列に出力されるビデオ信号
を微分する微分回路と、当該微分回路による微分信号パ
ルス部分の時間幅を測定する測定回路とを具備し、当該
測定回路による測定時間幅により、合焦状態か否か、及
び非合焦の程度を検出することを特徴とする合焦検出装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61239788A JPS6394212A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 合焦検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61239788A JPS6394212A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 合焦検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6394212A true JPS6394212A (ja) | 1988-04-25 |
Family
ID=17049890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61239788A Pending JPS6394212A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 合焦検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6394212A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0448411A2 (en) * | 1990-03-23 | 1991-09-25 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Motion vector detector circuit |
US5225940A (en) * | 1991-03-01 | 1993-07-06 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | In-focus detection apparatus using video signal |
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