JP3143540B2 - 合焦情報検出装置 - Google Patents
合焦情報検出装置Info
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- JP3143540B2 JP3143540B2 JP6181093A JP6181093A JP3143540B2 JP 3143540 B2 JP3143540 B2 JP 3143540B2 JP 6181093 A JP6181093 A JP 6181093A JP 6181093 A JP6181093 A JP 6181093A JP 3143540 B2 JP3143540 B2 JP 3143540B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮影レンズの異なる瞳
位置を通った光を撮像素子上に同時に結像させてその自
己相関を計算しそのピーク位置から、合焦情報を検出す
る合焦情報検出装置に関するものである。
位置を通った光を撮像素子上に同時に結像させてその自
己相関を計算しそのピーク位置から、合焦情報を検出す
る合焦情報検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】撮影レンズの異なる瞳位置を通った光を
撮像素子上に同時に結像させてその自己相関を計算しそ
のピーク位置から、合焦情報を検出する合焦情報検出装
置は、以下のように構成されていた。
撮像素子上に同時に結像させてその自己相関を計算しそ
のピーク位置から、合焦情報を検出する合焦情報検出装
置は、以下のように構成されていた。
【0003】図7に本出願人が先に出願した構成を示
す。
す。
【0004】図7において1は撮像レンズ、2はCCD
等の撮像素子である。3は第1の瞳位置、4は第2の瞳
位置、5は第1の瞳位置と第2の瞳位置とを分離するた
めの遮光板で、開口を有する遮光板を挿脱あるいは液晶
等の表示器で形成すれば撮像系に配置しても不都合はな
い。6は後ピン状態の時の撮像素子、7は前ピン状態の
時の撮像素子を表す。
等の撮像素子である。3は第1の瞳位置、4は第2の瞳
位置、5は第1の瞳位置と第2の瞳位置とを分離するた
めの遮光板で、開口を有する遮光板を挿脱あるいは液晶
等の表示器で形成すれば撮像系に配置しても不都合はな
い。6は後ピン状態の時の撮像素子、7は前ピン状態の
時の撮像素子を表す。
【0005】図7において撮像素子が2の位置にある場
合には合焦状態であるため第1の瞳を通った光束と第2
の瞳を通った光束とが撮像素子上の同じ位置に結像す
る。また後ピン状態では撮像素子が6の位置にあるため
第1の瞳を通った光束はiの位置に第2の瞳を通った光
束はjの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像す
る。前ピン状態では撮像素子が7の位置にあるため第1
の瞳を通った光束はlの位置に第2の瞳を通った光束は
kの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像する。
合には合焦状態であるため第1の瞳を通った光束と第2
の瞳を通った光束とが撮像素子上の同じ位置に結像す
る。また後ピン状態では撮像素子が6の位置にあるため
第1の瞳を通った光束はiの位置に第2の瞳を通った光
束はjの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像す
る。前ピン状態では撮像素子が7の位置にあるため第1
の瞳を通った光束はlの位置に第2の瞳を通った光束は
kの位置にややぼけた状態で撮像素子上に結像する。
【0006】撮像素子上に結像した被写体像は、撮像素
子により時間軸を変数とする電気信号に変換される。こ
の信号をx(t)とすると、自己相関係数C(τ)は次
の式で表される。
子により時間軸を変数とする電気信号に変換される。こ
の信号をx(t)とすると、自己相関係数C(τ)は次
の式で表される。
【0007】
【外1】
【0008】(1)式による計算結果をさらにC(0)
で正規化することにより、τ=0で最大値1をもつ自己
相関係数C0(τ)が得られる。
で正規化することにより、τ=0で最大値1をもつ自己
相関係数C0(τ)が得られる。
【0009】図8および図9に自己相関係数C0(τ)
の例を示す。
の例を示す。
【0010】図8および図9において、自己相関係数C
0(τ)はそれぞれa、b、cの3つのピークを持つ。
ここでaはτ=0の位置であり常に最大の値をとる。非
合焦状態においてはaの他に、ピントのずれ量に対応し
た位置にピークが現れる。aのピークを除く最大のピー
ク位置に対応するτを求めると図8においてはτbが、
図9においてはτcが求まる。
0(τ)はそれぞれa、b、cの3つのピークを持つ。
ここでaはτ=0の位置であり常に最大の値をとる。非
合焦状態においてはaの他に、ピントのずれ量に対応し
た位置にピークが現れる。aのピークを除く最大のピー
ク位置に対応するτを求めると図8においてはτbが、
図9においてはτcが求まる。
【0011】τbおよびτcは、図8、図9において、
それぞれ撮像素子の転送時間τb、τcに対応する画素
間隔のところで強い相関を持つことを示しており、この
画素間隔が図 におけるi−j、あるいはk−lの間隔
に相当する。
それぞれ撮像素子の転送時間τb、τcに対応する画素
間隔のところで強い相関を持つことを示しており、この
画素間隔が図 におけるi−j、あるいはk−lの間隔
に相当する。
【0012】以上のようにして自己相関係数のピーク位
置を検出することにより、撮像素子上に結像した異なる
瞳位置を通った像の間隔が求まり、この間隔をレンズの
fナンバーによって換算することにより、ピントのずれ
量を知ることが出来る。
置を検出することにより、撮像素子上に結像した異なる
瞳位置を通った像の間隔が求まり、この間隔をレンズの
fナンバーによって換算することにより、ピントのずれ
量を知ることが出来る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CCD
等の撮像素子から得られる出力信号は、一般の画像信号
の場合隣接画素間の相関が強いため、τが小さいところ
ではピークの検出が困難であり正しい合焦情報を得るこ
とが出来ない。元信号を高域透過型のフィルターに通し
てから相関の演算することによりτが小さい範囲では、
正しい合焦情報が得られるようになるが、この場合は、
大ぼけ時には、被写体像のパターンの影響により本来の
ピーク位置よりτが小さいところでピークを持ってしま
い検出対象によっては正しい合焦情報が得られない場合
が生ずるという問題があった。
等の撮像素子から得られる出力信号は、一般の画像信号
の場合隣接画素間の相関が強いため、τが小さいところ
ではピークの検出が困難であり正しい合焦情報を得るこ
とが出来ない。元信号を高域透過型のフィルターに通し
てから相関の演算することによりτが小さい範囲では、
正しい合焦情報が得られるようになるが、この場合は、
大ぼけ時には、被写体像のパターンの影響により本来の
ピーク位置よりτが小さいところでピークを持ってしま
い検出対象によっては正しい合焦情報が得られない場合
が生ずるという問題があった。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、撮像レンズの
異なった瞳位置を通った光を一つの撮像素子上に同時に
結像させ、撮像素子から得られる一つの出力信号より自
己相関のピーク位置を推定し、推定されたピーク位置を
検出するのに最適な特性のフィルターを複数の特性の異
なったフィルターより選択し、そのフィルターの出力よ
り自己相関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報
を算出するように構成したことにより正確な合焦情報が
得られるようにしたものである。
異なった瞳位置を通った光を一つの撮像素子上に同時に
結像させ、撮像素子から得られる一つの出力信号より自
己相関のピーク位置を推定し、推定されたピーク位置を
検出するのに最適な特性のフィルターを複数の特性の異
なったフィルターより選択し、そのフィルターの出力よ
り自己相関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報
を算出するように構成したことにより正確な合焦情報が
得られるようにしたものである。
【0015】
【実施例】図1、図2および図3に本発明の第1の実施
例を示す。
例を示す。
【0016】図1は、本発明による合焦情報検出装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【0017】図1において101はCCD等の撮像素子
である。102、103、104はそれぞれ特性の異な
るフィルターである。105は自己相関係数算出器であ
り、106は加算器である。107はピーク検出器であ
り108はピント位置算出器である。
である。102、103、104はそれぞれ特性の異な
るフィルターである。105は自己相関係数算出器であ
り、106は加算器である。107はピーク検出器であ
り108はピント位置算出器である。
【0018】図7の光学配置で第1の瞳を通った光束と
第2の瞳を通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像
素子上に結像した被写体像は、撮像素子により時間軸を
変数とする電気信号に変換され出力される。出力信号x
(t)は特性の異なる3種類のフィルター102、10
3、104に入力される。フィルター102、103、
104の特性はそれぞれ、例えば(2)、(3)、
(4)式に示すような物である。 y(t)=x(t+2Δt)+x(t+Δt)−x(t−Δt)−x(t−2Δ t)…(2) y(t)=x(t+Δt)−x(t)…(3) y(t)=x(t)−(x(t+Δt)+x(t−Δt)/2…(4) ここでy(t)はフィルター通過後の信号を表す。
第2の瞳を通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像
素子上に結像した被写体像は、撮像素子により時間軸を
変数とする電気信号に変換され出力される。出力信号x
(t)は特性の異なる3種類のフィルター102、10
3、104に入力される。フィルター102、103、
104の特性はそれぞれ、例えば(2)、(3)、
(4)式に示すような物である。 y(t)=x(t+2Δt)+x(t+Δt)−x(t−Δt)−x(t−2Δ t)…(2) y(t)=x(t+Δt)−x(t)…(3) y(t)=x(t)−(x(t+Δt)+x(t−Δt)/2…(4) ここでy(t)はフィルター通過後の信号を表す。
【0019】したがって、これらのフィルターの特性は
フィルター102が高域成分をあまり透過しない微分フ
ィルターであり、フィルター103は差分フィルターで
あり、フィルター104は最も高域成分のみを透過する
フィルターである。それぞれのフィルターを通過した信
号はそれぞれ自己相関係数算出器105に入力される。
自己相関係数算出器105は入力信号をy(t)とする
と(5)式によりC0(τ)を算出する。
フィルター102が高域成分をあまり透過しない微分フ
ィルターであり、フィルター103は差分フィルターで
あり、フィルター104は最も高域成分のみを透過する
フィルターである。それぞれのフィルターを通過した信
号はそれぞれ自己相関係数算出器105に入力される。
自己相関係数算出器105は入力信号をy(t)とする
と(5)式によりC0(τ)を算出する。
【0020】
【外2】
【0021】3種類のフィルターを通過した信号から算
出された3つの自己相関係数は、加算器106により加
算される。ピーク検出器107により加算された自己相
関係数の最大ピーク位置が算出されピント位置算出器1
08で最大ピーク位置からピントのずれ量を算出し、算
出されたずれ量だけレンズを移動させることにより被写
体に合焦させることが出来る。
出された3つの自己相関係数は、加算器106により加
算される。ピーク検出器107により加算された自己相
関係数の最大ピーク位置が算出されピント位置算出器1
08で最大ピーク位置からピントのずれ量を算出し、算
出されたずれ量だけレンズを移動させることにより被写
体に合焦させることが出来る。
【0022】図2および図3は、3種類のフィルターに
よって処理された信号を用いて算出した自己相関係数C
0(τ)の例である。図2はピントのずれ量が大きい場
合である。図3ピントのずれ量が小さい場合である。図
2および図3において(a)は、フィルター102を通
過した信号の自己相関係数であり、(b)は、フィルタ
ー103を通過した信号の自己相関係数であり、(c)
は、フィルター104を通過した信号の自己相関係数で
ある。(d)は、前記3つの自己相関係数の加算平均で
ある。τaは、ピントずれ量に相当する本来ピークのあ
るべき値である。複数の特性の異なったフィルターを通
過した信号から算出した複数の自己相関係数を加算し、
加算された自己相関係数のピーク位置を求めることによ
り、どのような範囲においても図2、図3の(d)の様
に正確な合焦情報を得ることが出来る。
よって処理された信号を用いて算出した自己相関係数C
0(τ)の例である。図2はピントのずれ量が大きい場
合である。図3ピントのずれ量が小さい場合である。図
2および図3において(a)は、フィルター102を通
過した信号の自己相関係数であり、(b)は、フィルタ
ー103を通過した信号の自己相関係数であり、(c)
は、フィルター104を通過した信号の自己相関係数で
ある。(d)は、前記3つの自己相関係数の加算平均で
ある。τaは、ピントずれ量に相当する本来ピークのあ
るべき値である。複数の特性の異なったフィルターを通
過した信号から算出した複数の自己相関係数を加算し、
加算された自己相関係数のピーク位置を求めることによ
り、どのような範囲においても図2、図3の(d)の様
に正確な合焦情報を得ることが出来る。
【0023】上記第1の実施例においては、それぞれの
フィルターを通過した信号の自己相関係数を単純に加算
したが、それぞれに重み付けをして加算してもよい。
フィルターを通過した信号の自己相関係数を単純に加算
したが、それぞれに重み付けをして加算してもよい。
【0024】図4、図5、図6に本発明の第2の実施例
を示す。
を示す。
【0025】図4において図1と同一の構成要素には同
一の番号を付しその説明を省略する。401は自己相関
係数算出器105への入力信号を選択するためのスイッ
チである。402は自己相関係数算出器105の出力先
を切り変えるスイッチである。403は自己相関係数の
半値を検出する半値検出器である。
一の番号を付しその説明を省略する。401は自己相関
係数算出器105への入力信号を選択するためのスイッ
チである。402は自己相関係数算出器105の出力先
を切り変えるスイッチである。403は自己相関係数の
半値を検出する半値検出器である。
【0026】図7の第1の瞳を通った光束と第2の瞳を
通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像素子上に結
像した被写体像は、撮像素子により時間軸を変数とする
電気信号に変換され出力される。スイッチ401はaを
選択し、したがって出力信号x(t)は、自己相関係数
算出器105に入力される。この時スイッチ402は、
半値検出器403を選択している。したがって、算出さ
れた自己相関係数のτ=0をピークとする波形の半値τ
hを半値検出器403が検出する。半値検出器403が
検出する半値τhは、図5、図6のようになる。図5は
比較的ピントのずれ量が小さい場合であり、図6は比較
的ピントのずれ量が大きい場合である。ピントのずれ量
が大きくなると画像がぼけるため周辺画素との相関が強
くなる。したがって、τが0近傍の相関が大きくなり半
値τhが大きくなる。
通った光束とが撮像素子上に結像する。撮像素子上に結
像した被写体像は、撮像素子により時間軸を変数とする
電気信号に変換され出力される。スイッチ401はaを
選択し、したがって出力信号x(t)は、自己相関係数
算出器105に入力される。この時スイッチ402は、
半値検出器403を選択している。したがって、算出さ
れた自己相関係数のτ=0をピークとする波形の半値τ
hを半値検出器403が検出する。半値検出器403が
検出する半値τhは、図5、図6のようになる。図5は
比較的ピントのずれ量が小さい場合であり、図6は比較
的ピントのずれ量が大きい場合である。ピントのずれ量
が大きくなると画像がぼけるため周辺画素との相関が強
くなる。したがって、τが0近傍の相関が大きくなり半
値τhが大きくなる。
【0027】半値τhによりピントずれ量を推定し、そ
れに適したフィルターをスイッチ401で選択する。例
えば第1の実施例と同様のフィルターの場合は、半値τ
hが大きい場合にはフィルター102が選択される。ま
た半値τhが小さい場合はフィルター104が選択され
る。このように半値τhによりフィルターを切り変える
ことにより、どのような範囲においても正確な合焦情報
を得ることが出来る。本発明の第2の実施例では、自己
相関係数の半値τhによりフィルターを選択したが、例
えば撮像素子の出力信号の高周波成分の大きさで選択す
るようにしてもよい。
れに適したフィルターをスイッチ401で選択する。例
えば第1の実施例と同様のフィルターの場合は、半値τ
hが大きい場合にはフィルター102が選択される。ま
た半値τhが小さい場合はフィルター104が選択され
る。このように半値τhによりフィルターを切り変える
ことにより、どのような範囲においても正確な合焦情報
を得ることが出来る。本発明の第2の実施例では、自己
相関係数の半値τhによりフィルターを選択したが、例
えば撮像素子の出力信号の高周波成分の大きさで選択す
るようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように撮像レンズの異なっ
た瞳位置を通った光を一つの撮像素子上に同時に結像さ
せ、撮像素子から得られる一つの出力信号より自己相関
のピーク位置を推定し、推定されたピーク位置を検出す
るのに最適な特性のフィルターを複数の特性の異なった
フィルターより選択し、そのフィルターの出力より自己
相関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報を算出
するように構成したことにより正確な合焦情報が得られ
る。
た瞳位置を通った光を一つの撮像素子上に同時に結像さ
せ、撮像素子から得られる一つの出力信号より自己相関
のピーク位置を推定し、推定されたピーク位置を検出す
るのに最適な特性のフィルターを複数の特性の異なった
フィルターより選択し、そのフィルターの出力より自己
相関係数を計算し、そのピーク位置から合焦情報を算出
するように構成したことにより正確な合焦情報が得られ
る。
【図1】本発明の第1実施例に係る電気ブロック図。
【図2】第1実施例のピントずれの大きい場合の自己相
関関数を示す図。
関関数を示す図。
【図3】第1実施例のピントずれの小さい場合の自己相
関関数を示す図。
関関数を示す図。
【図4】第2実施例に係る電気ブロック図。
【図5】ピントずれが小さい場合の自己相関関数を示す
図。
図。
【図6】ピントずれが大きい場合の自己相関関数を示す
図。
図。
【図7】光学配置図。
【図8】自己相関関数の例を示す図。
【図9】自己相関関数の例を示す図。
1 撮像レンズ 2、101 撮像素子 3、4 瞳 102、103、104 フィルター 105 自己相関係数算出器 107 ピーク検出器 108 ピント位置算出器 401、402 切換スイッチ 403 半値検出器
Claims (2)
- 【請求項1】 撮像素子上に結像した画像情報の相関を
計算することにより合焦情報を得る合焦情報検出装置で
あって、撮像レンズの異なった瞳位置を通った光を一つ
の撮像素子上に同時に結像させ、撮像素子から得られる
一つの出力信号より自己相関のピーク位置を推定し、推
定されたピーク位置を検出するのに最適な特性のフィル
ターを複数の特性の異なったフィルターより選択し、そ
のフィルターの出力より自己相関係数を計算し、そのピ
ーク位置から合焦情報を算出するように構成したことを
特徴とする合焦情報検出装置。 - 【請求項2】 相関のピーク値の推定を自己相関係数の
半値により行うことを特徴とする請求項1の合焦情報検
出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6181093A JP3143540B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 合焦情報検出装置 |
US08/406,792 US5485209A (en) | 1992-04-03 | 1995-03-20 | Pupil divisional type focusing position detection apparatus for electronic cameras |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6181093A JP3143540B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 合焦情報検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06273663A JPH06273663A (ja) | 1994-09-30 |
JP3143540B2 true JP3143540B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=13181822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6181093A Expired - Fee Related JP3143540B2 (ja) | 1992-04-03 | 1993-03-22 | 合焦情報検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3143540B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001083405A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Canon Inc | 焦点検出装置及び焦点検出方法並びに記憶媒体 |
JP5106143B2 (ja) * | 2008-01-21 | 2012-12-26 | キヤノン株式会社 | 自動焦点調整装置及びその自動焦点調整方法 |
JP5079552B2 (ja) * | 2008-03-13 | 2012-11-21 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置、撮像装置及び画像処理方法 |
CN106181026B (zh) * | 2016-08-15 | 2018-09-07 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种激光加工中的焦点位置确定设备、方法及装置 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP6181093A patent/JP3143540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06273663A (ja) | 1994-09-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001128 |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |