JPH08327891A - パターン光投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、被写体のコントラストが低かった
り被写体が暗い場合にも誤検出のない焦点調節装置を実
現するために、被写体像に応じて投光パターンを生成し
て目的に応じた最適なパターン光を投光することを特徴
とする。 【構成】撮像部１１により得られた被写体像は、投光パ
ターン生成部１２に供給される。この投光パターン生成
部１２では、被写体のコントラストや所定の周波数帯域
を増大させるための投光パターンが生成される。そし
て、この投光パターン生成部１２で生成されたパターン
に基いて、投光部１３より投光がなされる。これによ
り、被写体の画像に応じた投光パターンを生成し、その
パターンを被写体に投光することによって、被写体のコ
ントラストや所定の周波数帯域を増大させることがで
き、また焦点調節装置の場合は焦点調節精度を大幅に向
上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はパターン光投光装置に
関し、より詳細には自動若しくは手動の合焦装置や３次
元計測処理に応用可能なパターン光投光装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ビデオカメラ等の焦点調節に
は、画像のコントラストを検出してその最大値を与える
位置に光学系の焦点（レンズ位置）を移動する方法（以
下コントラスト法と称する）が一般に用いられている。

【０００３】画像のコントラストは、一般に図２に示さ
れる曲線Ａのように、撮影のためのレンズ位置に応じて
変化する。また、焦点の合っている位置（以下、合焦位
置と称する）Ｆにてコントラスト値は最大となる（以
下、この曲線をコントラスト曲線と称する）。そこで、
撮影レンズのレンズ位置を前後に移動させ、コントラス
トの増大する方向に撮影レンズを移動することにより、
焦点調節が行われる。

【０００４】図１０は、このような焦点調節装置の一例
を示したブロック構成図である。図１０に於いて、撮影
レンズ１より入射された光はＣＣＤ等の撮像素子２で光
電変換され、プリアンプ３で信号増幅される。次いで、
γ補正やホワイトバランス調整を行うための信号処理部
４、Ａ／Ｄ変換器５を介してデジタル信号に変換され
る。Ａ／Ｄ変換された信号は、記録媒体６に送られると
共に、コントラスト検出部７にも送られる。

【０００５】コントラスト検出部７で得られたコントラ
スト値は焦点調節部８に送られ、コントラスト値が増大
するようにレンズコントローラ９にレンズ位置情報を出
力する。レンズコントローラ９では、このレンズ位置情
報に応じて撮影レンズ１のレンズ位置が制御され、これ
により、焦点調節がなされる。このような構成の焦点調
節装置では、被写体が暗い場合に、赤外光等を補助光と
して投光することが一般に行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の焦点調節装置では、撮影しようとする被写体の
コントラストが低い場合には、図２に示される曲線Ｂの
ように、コントラスト曲線はなだらかになってしまう。
このため、正確な最大値を見つけることが困難となり、
焦点調節精度が落ちると共に、多少のノイズにも影響を
受け、合焦位置から大きくかけ離れた位置（図２に於け
る位置Ｄ）を最大値として検出、すなわち誤検出をする
場合がある。このような場合、赤外光等の補助光を投光
しても、本来コントラストが無いものには改善は見られ
ない。

【０００７】また、一定のパターン光を投光する手法も
知られているが、被写体に対して常に最適な投光が行わ
れているものではない。更に、位相差方式の焦点調節装
置に於いては、被写体が相関性の高い被写体であること
が望まれるが、投光するパターンが被写体の相関性を高
めるのに有効になる投光は行われていない。

【０００８】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、被写体のコントラストが低い場合にも誤検出を防止
し、被写体に対して目的に応じた最適なパターン光を投
光することのできるパターン光投光装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、被
写体に向けて投光すべく所定のパターン光を生成する投
光パターン生成手段と、この投光パターン生成手段によ
り生成された所定のパターン光を上記被写体に向けて投
光する投光手段と、この投光手段による上記被写体から
の反射光を受光して結像される被写体像を光電変換する
撮像手段とを備えるパターン光投光装置に於いて、上記
投光パターン生成手段は、上記投光手段により投光する
パターン光を上記撮像手段にて結像された被写体像に応
じて生成することを特徴とする。

【００１０】またこの発明は、被写体に向けて投光すべ
く所定のパターン光を生成する投光パターン生成手段
と、この投光パターン生成手段により生成された所定の
パターン光を上記被写体に向けて投光する投光手段と、
この投光手段による上記被写体からの反射光を結像する
撮影光学系と、この撮影光学系により結像された被写体
像を受光して光電変換する撮像手段と、上記撮影光学系
による上記反射光の受光位置を移動させて焦点調節を行
う焦点調節手段とを備えるパターン光投光装置に於い
て、上記投光パターン生成手段は、上記投光手段により
投光するパターン光を上記撮像手段にて結像された被写
体像に応じて生成することを特徴とする。

【００１１】

【作用】この発明のパターン光投光装置にあっては、投
光パターン生成手段により生成された所定のパターン光
が、投光手段から被写体に向けて投光される。そして、
この投光手段による上記被写体からの反射光が撮像手段
にて受光されて結像され、被写体像が光電変換される。
上記投光パターン生成手段で生成されるパターン光は、
上記撮像手段にて結像された被写体像に応じて生成され
る。

【００１２】また、この発明のパターン光投光装置にあ
っては、投光パターン生成手段により生成された所定の
パターン光が、投光手段から被写体に向けて投光され
る。そして、この投光手段による上記被写体からの反射
光が撮影光学系により結像され、更に撮像手段で被写体
像が受光されて光電変換される。また、上記撮影光学系
による上記反射光の結像位置が、焦点調節手段により移
動されて焦点調節が行われる。そして、上記投光パター
ン生成手段で生成されるパターン光は、上記撮像手段に
て結像された被写体像に応じて生成される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図１は、この発明のパターン光投光装置の第
１の実施例として概念を示す基本的なブロック構成図で
ある。

【００１４】撮像部１１は被写体像を得るためのもの
で、この出力は投光パターン生成部１２に供給される。
この投光パターン生成部１２で生成された投光パターン
は、投光部１３に出力される。

【００１５】そして、撮像部１１により得られた被写体
像は、投光パターン生成部１２に供給される。この投光
パターン生成部１２では、被写体のコントラストや所定
の周波数帯域を増大させるための投光パターンが生成さ
れる。そして、この投光パターン生成部１２で生成され
たパターンに基いて、投光部１３より投光がなされる。

【００１６】この発明では、被写体の画像に応じた投光
パターンを生成し、そのパターンを被写体に投光するこ
とによって、被写体のコントラストや所定の周波数帯域
を増大させることができる。また、焦点調節装置に応用
した場合には、焦点調節精度を大幅に向上することがで
きる。

【００１７】図２のコントラスト値の特性図に於いて、
この発明のパターン光投光装置が適用された焦点調節装
置のコントラストを曲線Ｃに示す。この曲線Ｃからわか
るように、最大値付近のピークが鋭くなり、正確に最大
値を見つけることができる。更に、その投光パターンは
被写体の画像に応じて生成することから、どのような被
写体に対しても良好な焦点調節を行うことができる。

【００１８】図３は、この発明の第２の実施例で、パタ
ーン光投光装置が適用された焦点調節装置の構成を示す
ブロック図である。この焦点調節装置は、撮像部１１
と、投光パターン生成部１２と、投光部１３と、焦点調
節部１４及び記録媒体１５とから構成されている。

【００１９】上記撮像部１１は、被写体からの光が入射
される撮影レンズ２１と、この入射された光を光電変換
するＣＣＤ等の撮像素子２２と、この撮像素子２２で変
換された電気信号を増幅するためのプリアンプ２３と、
増幅された信号に対してγ補正やホワイトバランス調整
を行うための信号処理部２４と、この信号処理部２４か
らのアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／
Ｄ変換器２５と、撮影レンズ２１のレンズ位置を制御す
るレンズコントローラ２６により構成される。

【００２０】また、焦点調節部１４は、Ａ／Ｄ変換器２
５からの出力信号から被写体像のコントラストを検出す
るためのコントラスト検出部３１と、このコントラスト
検出部３１の検出値に応じて撮影レンズ２１の焦点調節
を行うための焦点調節部３２より構成される。

【００２１】上記投光パターン生成部１２は、上記コン
トラスト検出部３１によるコントラスト検出に必要な所
定の周波数帯域成分から生成された理想パターンを記憶
している理想パターンメモリ４１と、この理想パターン
メモリ４１からの出力と上記Ａ／Ｄ変換器２５からの出
力とに基いて除算を行う除算器４２とから構成される。

【００２２】更に、投光部１３は、投光パターン生成部
１２で生成された投光パターンを表示するための表示部
６１と、表示されたパターンを投光するための投光レン
ズ６２とから構成される。

【００２３】ここで、投光パターンの生成部１２につい
て、より詳細に説明する。いま、焦点調節が始まり、得
られた画像をｆ（ｘ，ｙ）（ここでｘ，ｙは２次元座標
を表す）とする。コントラスト検出部３１は、一般に被
写体像の所定の周波数帯域をバンドパスフィルタ等で検
出する。このコントラスト検出に必要な所定の周波数帯
域成分から生成された理想パターンをｉ（ｘ，ｙ）とす
る。また、投光パターンをｐ（ｘ，ｙ）とすれば、投光
後の被写体像ｇ（ｘ，ｙ）は、 ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ，ｙ）＊ｐ（ｘ，ｙ） …（１） となる。このｇ（ｘ，ｙ）が理想パターンｉ（ｘ，ｙ）
に一致することが望ましいため、上記（１）式でｇ
（ｘ，ｙ）＝ｉ（ｘ，ｙ）とすれば、 ｐ（ｘ，ｙ）＝ｉ（ｘ，ｙ）／ｆ（ｘ，ｙ） …（２） となる。除算器４２では、この（２）式に基いた計算が
行われる。

【００２４】また、ｉ（ｘ，ｙ）は ｉ（ｘ，ｙ）＝Ｆ^-1｛Ｂ（ｕ，ｖ）｝ …（３） なる式から求められる。ここで、Ｂ（ｕ，ｖ）はコント
ラスト検出部３１で抽出される周波数帯域特性（ｕ，ｖ
は周波数）、Ｆ^-1｛ ｝は逆フーリエ変換を表す。

【００２５】図４は、被写体像と投影パターンの例につ
いて示したものである。被写体像が、図４（ａ）に示さ
れるような１方向のストライプ状であるとする。いま、
バンドパスフィルタでのコントラスト検出に必要な所定
の周波数帯域成分から生成された理想パターンｉ（ｘ，
ｙ）が、図４（ｂ）に示されるような３方向のストライ
プ状の場合には、図中横線で示している斜め方向のスト
ライプパターンをｐ（ｘ，ｙ）として投光することにな
る。

【００２６】次に、このように構成された焦点調節装置
の動作を説明する。焦点調節が開始されると、そのレン
ズ位置にて撮影された被写体像が撮像部１１により入力
される。この入力された被写体像は、画像ｆ（ｘ，ｙ）
として投光パターン生成部１２に入力される。投光パタ
ーン生成部１２では、上記（２）式に基いた計算により
投光パターンｐ（ｘ，ｙ）が計算される。そして、計算
された投光パターンｐ（ｘ，ｙ）が表示部６１に表示さ
れ、投光レンズ６２の働きによって被写体に投光され
る。

【００２７】また、コントラスト検出部３１では、被写
体像から所定の周波数成分が抽出される。ここで抽出さ
れた周波数成分は、焦点調節部１５へ送られる。そし
て、コントラスト値が記憶されると共に、レンズ位置が
所定量前後に移動された時のコントラスト値と比較され
る。ここでは、コントラスト値が増大する方向へ、レン
ズコントローラ２６によってレンズ位置が移動されてい
き、コントラスト値の差が小さくなった所でレンズ駆動
が停止される。こうして、レンズ駆動が停止されるま
で、投光部１３では最初に計算された投光パターンｐ
（ｘ，ｙ）が投光し続けられる。

【００２８】以上の動作により、焦点調節が行われる。
このように、第２の実施例によれば、被写体像に応じた
投光パターンを投光することにより、焦点調節精度を飛
躍的に向上させることができる。また、照明光を投光す
ることから、被写体が暗い場合にも正確な焦点調節が可
能である。

【００２９】尚、上記（３）式の演算は、オフライン処
理にて焦点調節前に一度だけ計算しておけばよい。ま
た、投光部１３の投光レンズ６２は、被写界深度を深く
しておくことで、被写体がどの距離にあってもぼけずに
投光パターンを投光することができる。

【００３０】図５は、投光部の別の構成例を示したもの
である。図５（ａ）は、表示部に液晶（ＬＣＤ）等の透
過型部材と照明光源を用いたものである。すなわち、こ
の投光部１３ａは、ＬＣＤ６３と、このＬＣＤ６３の制
御を行うＬＣＤ制御部６４と、面発光の照明光源６５と
から成っている。

【００３１】このように、液晶を用いることにより、投
光パターンｐ（ｘ，ｙ）が複雑であっても、これを投光
することができる。また、被写体像が変化した場合に
も、高速に異なる投光パターンを投光することができ
る。

【００３２】図５（ｂ）は、光源に点光源を用いた例を
示したものある。すなわち、この投光部１３ｂは、ＬＣ
Ｄ６３と、ＬＣＤ制御部６４と、点光源６６とから成っ
ている。

【００３３】この場合、被写体までの距離に依存せず
に、ピントの合ったシャープな投光パターンを被写体に
投光することができる。更に、投光レンズ６２が不要と
なると共に、光源を小さくすることができ、装置の小型
軽量化も図れる。

【００３４】このように、コントラスト方式による焦点
調節装置の場合には、被写体のコントラストが低かった
り被写体が暗い場合にも、正確で誤検出のない焦点調節
装置を実現することができる。

【００３５】次に、この発明の第３の実施例について説
明する。上述した第２の実施例では、投光パターンは焦
点調節の最初に計算されたパターンを利用しているが、
焦点調節が進むにつれて被写体像が変化する（つまりｆ
（ｘ，ｙ）が変化する）ため、実際には最適な投光パタ
ーンｐ（ｘ，ｙ）も変化することになる。

【００３６】そこで、焦点調節が進み、合焦位置に近付
いた時にもう一度投光パターンを作成し直す例を第３の
実施例として説明する。この第３の実施例の構成は図３
と同一であるので、ここでは動作の説明のみ行う。

【００３７】以下、図６のフローチャートを参照して、
第３の実施例による焦点調節装置の動作を説明する。焦
点調節が開始されると、先ずステップＳ１にて、レンズ
の初期位置にて取り込まれた被写体像ｆ（ｘ，ｙ）から
投光パターンｐ（ｘ，ｙ）が計算される。そして、ステ
ップＳ２にてこのパターンが投光されると、続くステッ
プＳ３にて焦点調節部１４によるレンズ駆動が開始され
る。

【００３８】そして、ステップＳ４に於いて、連続して
抽出されたコントラスト値が比較される。ここでは、コ
ントラスト値の差が所定の値より小さくなるまで、ステ
ップＳ３及びＳ４が繰返されてレンズ駆動が行われる。
所定の値より小さくなったならば、ステップＳ５に進ん
で、再度投光パターンが作成される。

【００３９】次いで、ステップＳ６にて作成された投光
パターンが改めて投光され、続いてステップＳ７で再び
レンズ駆動が行われる。そして、ステップＳ８に於い
て、連続して抽出されたコントラスト値が比較される。
ここで、コントラスト値の差が所定の値より小さくなる
までステップＳ７及びＳ８が繰返されてレンズ駆動が行
われる。そして、コントラスト値の差が、所定の値より
小さくなった場合に焦点調節が終了する。

【００４０】このように、焦点調節が進むにつれて、変
化する被写体像に応じて投光パターンを作成し直すこと
により、常に最適な投光パターンｐ（ｘ，ｙ）を投光す
ることができ、従って焦点調節精度を大幅に向上させる
ことができる。

【００４１】尚、同実施例では投光パターンを１回だけ
作成し直しているが、これに限られること無く、何度作
成し直してもよいのは勿論である。次に、この発明の第
４の実施例について説明する。

【００４２】上述した実施例では、投光パターン生成の
際に除算器４２を用いていた。ところが、除算は、一般
に割る数（分母）が小さくなると商の値が膨大となり、
演算誤差が大きくなる。そこで、第４の実施例として、
除算器を用いない別の例について説明する。

【００４３】図７は、この発明の第４の実施例に従った
焦点調節装置の構成を示すブロック図である。図７に於
いて、投光パターン生成部１２ａ以外の構成は、図３に
示された構成と同一であるので、ここでの説明は省略す
る。

【００４４】投光パターン生成部１２ａは、被写体のコ
ントラストの判定を行う被写体判定部４４と、投光パタ
ーンが記憶されているパターンメモリ部４５と、投光パ
ターンの変換を行うパターン変換部４６とから構成され
ている。

【００４５】上記被写体判定部４４は、被写体像ｆ
（ｘ，ｙ）を記憶するフレームメモリ４８と、各々所定
の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ４９₁ 、
４９₂ 、４９₃ と、これらバンドパスフィルタ４９₁ 、
４９₂ 、４９₃ の出力信号から各々コントラスト値Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３を計算する検波器５０₁ 、５０₂ 、５０
₃ と、後述するパターンメモリに乗ずる係数の設定を行
う係数設定部５１とから構成される。

【００４６】上記バンドパスフィルタ４９₁ 、４９₂ 、
４９₃ は、ここでは図４（ｂ）に示されるような、横、
右上がり、右下がりの３方向のストライプパターンを抽
出するバンドパスフィルタとする。

【００４７】また、上記パターンメモリ部４５は、投光
する代表的なパターンが記憶されているパターンメモリ
５３₁ 、５３₂ 、５３₃ を有している。この第４の実施
例では、上記パターンメモリ５３₁ 、５３₂ 、５３₃
に、各々図４（ｂ）に示されるような横、右上がり、右
下がりの３方向のストライプパターンが記憶されている
ものとする。

【００４８】パターン変換部４６は、乗算器５５₁ 、５
５₂ 、５５₃ 、加算器５６より構成される。そして、被
写体判定部４４で設定された係数ｄ１、ｄ２、ｄ３に従
って、パターンメモリ部４５に記憶されたパターンの変
換を行う。

【００４９】この第４の実施例では、検波器５０₁ 、５
０₂ 、５０₃ で検出されたコントラスト値Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３から、図４（ｂ）に示されるような３方向のストラ
イプパターンが被写体像にどの程度含まれるかを判定
し、少ないパターンを投光パターンとして投光するもの
である。

【００５０】例えば、コントラスト値Ｃ１、Ｃ２が十分
大きく、Ｃ３だけが小さいときには、計数ｄ１、ｄ２は
ゼロ、ｄ３だけ所定の値として投光パターンが生成され
る。このように、第４の実施例では除算器を用いないた
め、割る数（分母）が小さいことによる演算誤差の発生
を防止することができる。また、３種類のバンドパスフ
ィルタを利用した被写体判定部２２を用いているので、
被写体に最適な投光パターンを生成することができ、従
って焦点調節精度を大幅に向上させることができる。

【００５１】更に、パターンメモリ部４５、パターン変
換部４６を有することから、複雑なパターンを容易に、
且つ高速に生成することができる。尚、コントラスト値
はコントラスト検出部３１でも計算されることから、図
７に破線で示されるように、このコントラスト値を係数
設定部５１にて更に利用してもよい。

【００５２】また、同実施例では、パターン変換部４６
を利用することにより、パターンメモリ部４５で記憶し
ていないパターンも生成しており、パターンメモリ部４
６の容量を少なくすることができる。尚、パターン変換
部４６を削除して検波器５０₁ 、５０₂ 、５０₃ から得
られるコントラスト値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３から直接パター
ンメモリ５３₁ 、５３₂ 、５３₃ 中のパターンを選択す
るようにしてもよい。

【００５３】次に、この発明の第５の実施例を説明す
る。この第５の実施例は、投光部の投光レンズと撮影レ
ンズとを共焦点関係としたものである。撮影レンズと投
光レンズを共焦点関係とするということは、撮影レンズ
と投光レンズを兼用させることにより、撮影レンズの合
焦点と投光レンズの合焦点を一致させることである。

【００５４】これは、撮影している被写体像がぼけてい
る場合には投光しているパターンもぼけ、合焦している
場合に投光パターンも最も鮮明になっていることにな
る。つまり、検出するコントラスト曲線は、投光パター
ンを投光しない場合と比較して、極めて鋭い形状とな
る。したがって、焦点調節精度を飛躍的に向上させるこ
とができる。

【００５５】図８は、この発明の第５の実施例に従った
焦点調節装置の構成を示すブロック図である。尚、図８
に於いて、上述した実施例と同様の機能を有して動作を
する部分には同一の参照番号を付して、説明は省略す
る。

【００５６】撮影レンズ２１は、ＬＣＤ６３に表示され
る投光パターンを結像する機能も兼用している。上記撮
影レンズ２１と撮像素子２２の間には、ハーフミラー２
７が挿入されており、投光パターンの光束と被写体像の
光束を共焦点関係としている。そして、撮像素子２２と
ＬＣＤ６３は、撮影レンズ２１からみて等距離に配置さ
れている。

【００５７】また、投光部１３ｃは、投光レンズ６２を
削除した他は、図５（ａ）に示される投光部１３ａと同
じ構成である。この第５の実施例における動作は、上述
した第２の実施例と同様であるので説明を省略する。

【００５８】このように、第５の実施例によれば、投光
部の撮影レンズと投光レンズを共焦点関係とすることに
より、検出するコントラスト曲線が極めて鋭い形状とな
り、焦点調節精度を飛躍的に向上させることができる。
また、共焦点関係とすることから、投光パターンと被写
体との視差もなくなり、より正確に理想パターンに近い
被写体像を得ることができる。

【００５９】次に、この発明の第６の実施例について説
明する。この第６の実施例は、位相差方式の焦点調節装
置にこの発明が適用された実施例である。

【００６０】図９に於いて、撮像部１１ａは、撮影レン
ズ２１と、セパレータレンズ２８₁、２８₂ と、ＣＣＤ
等の撮像素子２２₁ 、２２₂ と、これら撮像素子２２
₁ 、２２₂ で変換された電気信号を増幅するプリアンプ
２３₁ 、２３₂ と、γ補正やホワイトバランス調整を行
うための信号処理部２４₁ 、２４₂ と、アナログ信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２５₁ 、２５₂ と
を有して構成される。

【００６１】また、焦点調節部１４ａは、上記Ａ／Ｄ変
換器２５₁ と２５₂ との出力の相関演算を行うための相
関演算部３３と、焦点調節部３２から成っている。尚、
撮像素子２２₁ で撮像された被写体像は焦点調節部１４
ａにのみ入力され、一方、撮像素子２２₂ で撮像された
被写体像は、焦点調節部１４ａ、投光パターン生成部１
２、記録媒体１５に入力されるように構成されている。

【００６２】位相差方式の焦点調節装置では、図９に示
されるように、撮影レンズ２１の後方に一対のセパレー
タレンズ２８₁ 、２８₂ が配され、被写体像の結像間隔
がデフォーカス量に応じて決まることにより焦点調節が
行われる。この結像間隔を算出するのが相関演算部３３
である。この相関演算部３３では、撮像素子２２₁ 、２
２₂ で撮影される２画像が用いられて、相関演算にて位
置関係が算出される。

【００６３】この相関演算は、 φ（ｓ，ｔ）＝Σ｜ｆ１（ｘ，ｙ）−ｆ２（ｘ＋ｓ，ｙ＋ｔ）｜ …（４） なる式で表され、相関値φ（ｓ，ｔ）を最も小さくする
ｓ，ｔが、２画像間のずれ量を表す。但し、ｆ１（ｘ，
ｙ）、ｆ２（ｘ，ｙ）は、各々撮像素子２２₁ 、２２₂
で撮影される画像である。

【００６４】ここで、正確なｓ，ｔの値を得るために
は、相関値φ（ｓ，ｔ）が鋭いピークを有することが必
要であるが、そのためにはｆ１（ｘ，ｙ）、ｆ２（ｘ，
ｙ）が相関性の高い画像であることが望ましい。一般に
は、画像信号が白色化されていれば相関ピークがデルタ
関数状に鋭くなることが知られている。つまり、種々の
周波数を含んでいるときに相関ピークは鋭くなる。

【００６５】そこで、第６の実施例では、理想パターン
メモリ４１には白色化されたパターン（例えばランダム
ドット）を記憶しておく。投光パターンを投光した後の
被写体像は相関性が高くなり、焦点調節精度を大幅に向
上させることが可能である。

【００６６】また、同実施例の拡張として、ステレオ立
体視による３次元計測処理に於ける対応点マッチングへ
も適用可能である。以上、実施例に基いて説明したが、
本明細書中には以下の発明が含まれる。

【００６７】（１） 被写体に向けて投光すべく所定の
パターン光を生成する投光パターン生成手段と、この投
光パターン生成手段により生成された所定のパターン光
を上記被写体に向けて投光する投光手段と、この投光手
段による上記被写体からの反射光を受光して結像される
被写体像を光電変換する撮像手段とを備えるパターン光
投光装置に於いて、上記投光パターン生成手段は、上記
投光手段により投光するパターン光を上記撮像手段にて
結像された被写体像に応じて生成することを特徴とする
パターン光投光装置。

【００６８】（２） 被写体に向けて投光すべく所定の
パターン光を生成する投光パターン生成手段と、この投
光パターン生成手段により生成された所定のパターン光
を上記被写体に向けて投光する投光手段と、この投光手
段による上記被写体からの反射光を結像する撮影光学系
と、この撮影光学系により結像された被写体像を受光し
て光電変換する撮像手段と、上記撮影光学系による上記
反射光の結像位置を移動させて焦点調節を行う焦点調節
手段とを備えるパターン光投光装置に於いて、上記投光
パターン生成手段は、上記投光手段により投光するパタ
ーン光を上記撮像手段にて結像された被写体像に応じて
生成することを特徴とするパターン光投光装置。

【００６９】（３） 上記投光パターン生成手段は、予
め必要とすべき理想パターンを記憶する理想パターン記
憶手段と、この理想パターン記憶手段に記憶された理想
パターンと上記被写体像とから投光すべき投光パターン
を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする上記
（１）若しくは（２）に記載のパターン光投光装置。

【００７０】（４） 上記焦点調節手段は、上記投光パ
ターン生成手段によって投光される第１の投光パターン
に基いて焦点調節を行う第１の焦点調節手段と、この第
１の焦点調節手段によって得られた被写体像に応じて生
成され、且つ上記第１の投光パターンとは異なる第２の
投光パターンに基いて焦点調節を行う第２の焦点調節手
段とを含むことを特徴とする上記（２）に記載のパター
ン光投光装置。

【００７１】（５） 上記投光パターン生成手段は、上
記被写体像の周波数特性を検出して該被写体のコントラ
スト値を判定する被写体判定手段を有し、この被写体判
定手段の判定結果に基いて投光パターンを生成すること
を特徴とする上記（１）若しくは（２）に記載のパター
ン光投光装置。

【００７２】（６） 上記投光パターン生成手段は、上
記被写体像に応じて選択投光される投光パターンを複数
種記憶したパターンメモリ部を備えることを特徴とする
上記（１）若しくは（２）に記載のパターン光投光装
置。

【００７３】（７） 上記投光パターン生成手段は、上
記被写体像に応じて投光すべき投光パターンを変換して
出力するパターン変換部を備えることを特徴とする上記
（１）若しくは（２）に記載のパターン光投光装置。

【００７４】（８） 上記投光パターン生成手段は、上
記被写体像の周波数特性を検出して上記被写体のコント
ラストを判定する被写体判定手段と、予め投光パターン
を複数種記憶したパターンメモリ部と、上記被写体判定
手段の判定結果に応じて上記パターンメモリ部からの各
投光パターンに重み付けを行って投光パターンを生成す
るパターン変換部とを備えることを特徴とする上記
（１）若しくは（２）に記載のパターン光投光装置。

【００７５】（９） 上記投光手段は、上記撮影光学系
と共焦点関係にある投光レンズを有することを特徴とす
る上記（１）若しくは（２）に記載のパターン光投光装
置。 （１０） 上記投光パターン生成手段は、予め必要とす
べき理想パターンを記憶する理想パターン記憶手段と、
この理想パターン記憶手段に記憶された理想パターンと
上記被写体像とから投光すべき投光パターンを演算する
演算手段とを備え、上記焦点調節手段はコントラスト方
式によって上記被写体像のコントラストを検出するコン
トラスト検出部を有し、上記理想パターン記憶手段に記
憶された理想パターンは、上記コントラスト検出部で抽
出される周波数帯域特性に基いて生成されたパターンで
あることを特徴とする上記（２）に記載のパターン光投
光装置。

【００７６】（１１） 上記投光パターン生成手段は、
予め必要とすべき理想パターンを記憶する理想パターン
記憶手段と、この理想パターン記憶手段に記憶された理
想パターンと上記被写体像とから投光すべき投光パター
ンを演算する演算手段とを備え、上記焦点調節手段は位
相差方式によって焦点調節を行い、上記理想パターン記
憶手段に記憶された理想パターンは、相関性の高いパタ
ーンであることを特徴とする上記（２）に記載のパター
ン光投光装置。

【００７７】そして、上記（１）に記載の発明によれ
ば、被写体像に応じて投光パターンを生成することによ
り、目的に応じた最適なパターン光を投光することがで
きる。上記（２）に記載の発明によれば、被写体像に応
じて焦点調節に最適なパターンを生成して投光すること
ができ、焦点調節精度を大幅に向上することができる。

【００７８】上記（３）に記載の発明によれば、記憶さ
れた理想パターンから投光すべき投光パターンを演算す
ることにより、目的に応じた最適なパターンを投光する
ことができる。また、この理想パターンを記憶する手段
を有することにより、撮影の度に理想パターンを生成す
る必要がなくなる。

【００７９】また、上記（４）に記載の発明によれば、
焦点調節の段階に応じて変化する被写体像に対応して最
適な投光パターンを生成して投光するため、焦点調節精
度を大幅に向上することができる。

【００８０】上記（５）に記載の発明では、被写体の周
波数特性に応じて被写体判定手段にて被写体の特徴を判
定して投光パターンを生成することから、被写体に最適
なパターン光を投光することができる。

【００８１】上記（６）に記載の発明では、投光パター
ンを予め記憶したパターン記憶手段を有することによ
り、複雑な投光パターンを予め作成して記憶させておく
ことができ、パターン投光を高速化することが可能とな
る。

【００８２】上記（７）に記載の発明によれば、パター
ン変換部を有することによって被写体に応じたパターン
に変換して投光することができ、目的に応じた最適なパ
ターン光を投光することができる。また、必要以上に、
理想パターンを多数記憶しておく必要がないので、記憶
手段のメモリ容量の削減にも寄与することができる。

【００８３】上記（８）に記載の発明によれば、被写体
判定手段により被写体の特徴を判定し、予め記憶したパ
ターン記憶手段のパターンをパターン変換部にて変換し
てパターンを生成することから、被写体に最適なパター
ン光を高速に生成して投光することができる。また、パ
ターン記憶手段で記憶していないパターンも生成できる
ため、パターン記憶手段の容量を少なくすることができ
る。

【００８４】上記（９）に記載の発明によれば、撮影光
学系と投光レンズを共焦点関係とすることにより、投光
パターンと被写体との視差がなくなり、より正確に理想
パターンに近い被写体像を得ることができる。また、コ
ントラスト検出方式による焦点調節に於いては、検出す
るコントラスト曲線が極めて鋭い形状となり、焦点調節
精度が飛躍的に向上する。

【００８５】上記（１０）に記載の発明では、コントラ
スト検出方式による焦点調節に用いた場合、抽出する周
波数帯域に基づいて投光パターンを生成することから、
そのコントラスト方式にマッチした焦点調節を行うこと
ができ、焦点検出精度を大幅に向上させることができ
る。

【００８６】上記（１１）に記載の発明では、位相差方
式による焦点調節に用いた場合、被写体像が相関性の高
いパターンとなるように投光パターンを生成することか
ら、その位相差方式にマッチした焦点調節を行うことが
でき、焦点検出精度を大幅に向上させることができる。

【００８７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、被写体
のコントラストが低い場合にも誤検出を防止し、被写体
に対して目的に応じた最適なパターン光を投光すること
のできるパターン光投光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のパターン光投光装置の第１の実施例
として概念を示す基本的なブロック構成図である。

【図２】レンズ位置とコントラスト値の対応を表した特
性図である。

【図３】この発明の第２の実施例で、パターン光投光装
置が適用された焦点調節装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】被写体像と投影パターンの例について示した図
である。

【図５】投光部の別の構成例を示した図である。

【図６】この発明の第３の実施例による焦点調節装置の
動作を説明するフローチャートである。

【図７】この発明の第４の実施例に従った焦点調節装置
の構成を示すブロック図である。

【図８】この発明の第５の実施例に従った焦点調節装置
の構成を示すブロック図である。

【図９】この発明の第６の実施例で、パターン光投光装
置が適用された位相差方式の焦点調節装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１０】従来の焦点調節装置の一例を示したブロック
構成図である。

【符号の説明】

１１…撮像部、１２…投光パターン生成部、１３…投光
部、１４…焦点調節部、１５…記録媒体、２１…撮影レ
ンズ、２２…撮像素子、２３…プリアンプ、２４…信号
処理部、２５…Ａ／Ｄ変換器、２６…レンズコントロー
ラ、３１…コントラスト検出部、３２…焦点調節部、４
１…理想パターンメモリ、４２…除算器、６１…表示
部、６２…投光レンズ。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体に向けて投光すべく所定のパター
   ン光を生成する投光パターン生成手段と、 この投光パターン生成手段により生成された所定のパタ
   ーン光を上記被写体に向けて投光する投光手段と、 この投光手段による上記被写体からの反射光を受光して
   結像される被写体像を光電変換する撮像手段とを備える
   パターン光投光装置に於いて、 上記投光パターン生成手段は、上記投光手段により投光
   するパターン光を上記撮像手段にて結像された被写体像
   に応じて生成することを特徴とするパターン光投光装
   置。
2. 【請求項２】 被写体に向けて投光すべく所定のパター
   ン光を生成する投光パターン生成手段と、 この投光パターン生成手段により生成された所定のパタ
   ーン光を上記被写体に向けて投光する投光手段と、 この投光手段による上記被写体からの反射光を結像する
   撮影光学系と、 この撮影光学系により結像された被写体像を受光して光
   電変換する撮像手段と、 上記撮影光学系による上記反射光の結像位置を移動させ
   て焦点調節を行う焦点調節手段とを備えるパターン光投
   光装置に於いて、 上記投光パターン生成手段は、上記投光手段により投光
   するパターン光を上記撮像手段にて結像された被写体像
   に応じて生成することを特徴とするパターン光投光装
   置。
3. 【請求項３】 上記投光パターン生成手段は、 予め必要とすべき理想パターンを記憶する理想パターン
   記憶手段と、 この理想パターン記憶手段に記憶された理想パターンと
   上記被写体像とから投光すべき投光パターンを演算する
   演算手段とを備えたことを特徴とする請求項１若しくは
   ２に記載のパターン光投光装置。
4. 【請求項４】 上記焦点調節手段は、 上記投光パターン生成手段によって投光される第１の投
   光パターンに基いて焦点調節を行う第１の焦点調節手段
   と、 この第１の焦点調節手段によって得られた被写体像に応
   じて生成され、且つ上記第１の投光パターンとは異なる
   第２の投光パターンに基いて焦点調節を行う第２の焦点
   調節手段とを含むことを特徴とする請求項２に記載のパ
   ターン光投光装置。
5. 【請求項５】 上記投光パターン生成手段は、上記被写
   体像の周波数特性を検出して該被写体のコントラスト値
   を判定する被写体判定手段を有し、この被写体判定手段
   の判定結果に基いて投光パターンを生成することを特徴
   とする請求項１若しくは２に記載のパターン光投光装
   置。
6. 【請求項６】 上記投光パターン生成手段は、上記被写
   体像に応じて選択投光される投光パターンを複数種記憶
   したパターンメモリ部を備えることを特徴とする請求項
   １若しくは２に記載のパターン光投光装置。
7. 【請求項７】 上記投光パターン生成手段は、上記被写
   体像に応じて投光すべき投光パターンを変換して出力す
   るパターン変換部を備えることを特徴とする請求項１若
   しくは２に記載のパターン光投光装置。
8. 【請求項８】 上記投光パターン生成手段は、 上記被写体像の周波数特性を検出して上記被写体のコン
   トラストを判定する被写体判定手段と、 予め投光パターンを複数種記憶したパターンメモリ部
   と、 上記被写体判定手段の判定結果に応じて上記パターンメ
   モリ部からの各投光パターンに重み付けを行って投光パ
   ターンを生成するパターン変換部とを備えることを特徴
   とする請求項１若しくは２に記載のパターン光投光装
   置。
9. 【請求項９】 上記投光手段は、上記撮影光学系と共焦
   点関係にある投光レンズを有することを特徴とする請求
   項１若しくは２に記載のパターン光投光装置。
10. 【請求項１０】 上記投光パターン生成手段は、予め必
    要とすべき理想パターンを記憶する理想パターン記憶手
    段と、この理想パターン記憶手段に記憶された理想パタ
    ーンと上記被写体像とから投光すべき投光パターンを演
    算する演算手段とを備え、 上記焦点調節手段はコントラスト方式によって上記被写
    体像のコントラストを検出するコントラスト検出部を有
    し、 上記理想パターン記憶手段に記憶された理想パターン
    は、上記コントラスト検出部で抽出される周波数帯域特
    性に基いて生成されたパターンであることを特徴とする
    請求項２に記載のパターン光投光装置。
11. 【請求項１１】 上記投光パターン生成手段は、予め必
    要とすべき理想パターンを記憶する理想パターン記憶手
    段と、この理想パターン記憶手段に記憶された理想パタ
    ーンと上記被写体像とから投光すべき投光パターンを演
    算する演算手段とを備え、 上記焦点調節手段は位相差方式によって焦点調節を行
    い、 上記理想パターン記憶手段に記憶された理想パターン
    は、相関性の高いパターンであることを特徴とする請求
    項２に記載のパターン光投光装置。