JPH09189854A - 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 - Google Patents
撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法Info
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- JPH09189854A JPH09189854A JP136396A JP136396A JPH09189854A JP H09189854 A JPH09189854 A JP H09189854A JP 136396 A JP136396 A JP 136396A JP 136396 A JP136396 A JP 136396A JP H09189854 A JPH09189854 A JP H09189854A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウォブリング動作を伴わず、速く，スムーズ
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置及び自動焦点調節方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 被写体像は撮像レンズ１，透過板１０を
介して撮像素子２に投影される。透過板１は表面，裏面
共にハーフミラーで、これにより、撮像素子２の撮像面
に、１次透過光、２次透過光，３次透過光…が、図面
上、上か下へ少しづつずれた状態で投影され、撮像素子
２からこれに応じた映像信号が得られる。前記映像信号
を所要のフィルタ１１，１２で取り出し、その出力の
大，小関係をマイコン７で比較する。前記大，小関係は
合焦点の近傍で反転するので、この大，小関係に応じて
撮影レンズ１を移動し自動焦点調節を行う。
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置及び自動焦点調節方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 被写体像は撮像レンズ１，透過板１０を
介して撮像素子２に投影される。透過板１は表面，裏面
共にハーフミラーで、これにより、撮像素子２の撮像面
に、１次透過光、２次透過光，３次透過光…が、図面
上、上か下へ少しづつずれた状態で投影され、撮像素子
２からこれに応じた映像信号が得られる。前記映像信号
を所要のフィルタ１１，１２で取り出し、その出力の
大，小関係をマイコン７で比較する。前記大，小関係は
合焦点の近傍で反転するので、この大，小関係に応じて
撮影レンズ１を移動し自動焦点調節を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子より得ら
れる映像信号を用いてレンズの繰り出し量を調節し、映
像の合焦状態を得る撮像装置の自動焦点調節装置および
自動焦点調節方法に関するものである。
れる映像信号を用いてレンズの繰り出し量を調節し、映
像の合焦状態を得る撮像装置の自動焦点調節装置および
自動焦点調節方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置としては、映像信号
に含まれる高周波成分をバンドパスフィルタ等で抽出す
るか、被写体のエッジ部分の鋭さを微分回路等で抽出す
るかして被写体映像の焦点状態を判断し、この抽出した
量が最大となるようにレンズの位置を移動させることに
より映像信号の合焦状態を得る方式が知られている。こ
の方式はＮＨＫ技術研究 昭４０第１７巻１号「山登り
サーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」石田他
著に詳述されている。以下、これについて簡単に説明す
る。
に含まれる高周波成分をバンドパスフィルタ等で抽出す
るか、被写体のエッジ部分の鋭さを微分回路等で抽出す
るかして被写体映像の焦点状態を判断し、この抽出した
量が最大となるようにレンズの位置を移動させることに
より映像信号の合焦状態を得る方式が知られている。こ
の方式はＮＨＫ技術研究 昭４０第１７巻１号「山登り
サーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」石田他
著に詳述されている。以下、これについて簡単に説明す
る。
【０００３】図１０において、１はレンズ、２は撮像素
子、３はプリアンプ、４はプロセス回路、５はバンドパ
スフィルタ（以下、ＢＰＦと略す。）、６は検波回路、
７はマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称
す。）、８はモータ駆動回路、９はモータである。
子、３はプリアンプ、４はプロセス回路、５はバンドパ
スフィルタ（以下、ＢＰＦと略す。）、６は検波回路、
７はマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称
す。）、８はモータ駆動回路、９はモータである。
【０００４】レンズ１により被写体像が撮像素子２の撮
像面に投影され、撮像素子２より電気信号に変換された
映像信号が得られる。この映像信号はプリアンプ３によ
り適当なレベルに増幅され、プロセス回路４によりＮＴ
ＳＣ等の規格化された映像信号に変換される。プリアン
プ３の出力はまたＢＰＦ５にも加えられ、映像信号に含
まれる高周波成分が抽出され、検波回路６により、この
高周波成分の絶対量に相当する出力を得る。
像面に投影され、撮像素子２より電気信号に変換された
映像信号が得られる。この映像信号はプリアンプ３によ
り適当なレベルに増幅され、プロセス回路４によりＮＴ
ＳＣ等の規格化された映像信号に変換される。プリアン
プ３の出力はまたＢＰＦ５にも加えられ、映像信号に含
まれる高周波成分が抽出され、検波回路６により、この
高周波成分の絶対量に相当する出力を得る。
【０００５】撮像素子２の撮像面に投影されたレンズ１
の投影像の解像度は、その焦点状態により変化する。即
ち、レンズ１の投影像の焦点が撮像素子２の撮像面上に
あるときは解像度が最大となり、焦点が撮像面から隔て
る距離（以下、これをデフォーカス量と称す。）が長い
程、解像度は低下する。
の投影像の解像度は、その焦点状態により変化する。即
ち、レンズ１の投影像の焦点が撮像素子２の撮像面上に
あるときは解像度が最大となり、焦点が撮像面から隔て
る距離（以下、これをデフォーカス量と称す。）が長い
程、解像度は低下する。
【０００６】図１１は、レンズ１の合焦，小ボケ，大ボ
ケの各焦点状態におけるＭＴＦ曲線の変化を表わすもの
である。図１１に示すように、レンズ１の焦点状態が合
焦状態に近づくほど高い空間周波数まで解像し、大ボケ
状態に近づくほど解像できる空間周波数は低くなる。こ
の関係は、そのまま映像信号の出力振幅と周波数の関係
に相当する。即ち、レンズ１の焦点状態が合焦状態に近
づくほど映像信号に含まれる高周波成分の振幅が大きく
なり、大ボケ状態に近づくほど高周波成分の振幅が小さ
くなる。
ケの各焦点状態におけるＭＴＦ曲線の変化を表わすもの
である。図１１に示すように、レンズ１の焦点状態が合
焦状態に近づくほど高い空間周波数まで解像し、大ボケ
状態に近づくほど解像できる空間周波数は低くなる。こ
の関係は、そのまま映像信号の出力振幅と周波数の関係
に相当する。即ち、レンズ１の焦点状態が合焦状態に近
づくほど映像信号に含まれる高周波成分の振幅が大きく
なり、大ボケ状態に近づくほど高周波成分の振幅が小さ
くなる。
【０００７】従って、検波回路６の出力は図１２に示す
ように、レンズ１の繰り出し量により変化し、ある位置
で最大値をもつ。これはレンズ１の繰り出し量が変化す
ると撮像素子２の表面に投影される像の焦点状態が変化
し、これが合焦状態、所謂ピントが合った状態では撮影
像の鮮鋭度が最大となり、撮像素子２で映像信号に変換
された場合はそれに含まれる高周波成分が最大となるた
めである。
ように、レンズ１の繰り出し量により変化し、ある位置
で最大値をもつ。これはレンズ１の繰り出し量が変化す
ると撮像素子２の表面に投影される像の焦点状態が変化
し、これが合焦状態、所謂ピントが合った状態では撮影
像の鮮鋭度が最大となり、撮像素子２で映像信号に変換
された場合はそれに含まれる高周波成分が最大となるた
めである。
【０００８】マイコン７は、この検波回路６の出力をと
りこみ、この出力が大きくなるようにモータ８の駆動方
向及び駆動速度を計算し、モータ駆動回路８を介してモ
ータ９の回転方向及び回転速度を制御する。そして検波
回路６の出力が最大となる位置でモータ９を停止させ
る。
りこみ、この出力が大きくなるようにモータ８の駆動方
向及び駆動速度を計算し、モータ駆動回路８を介してモ
ータ９の回転方向及び回転速度を制御する。そして検波
回路６の出力が最大となる位置でモータ９を停止させ
る。
【０００９】以上のようにしてビデオカメラのレンズの
繰り出し量を制御して自動的に合焦状態を得る。
繰り出し量を制御して自動的に合焦状態を得る。
【００１０】ところで、この方式においては、例えば初
め、図１２のＡ点で示す位置にレンズが繰り出されてい
たとすると、合焦位置Ｂ点までレンズを繰り出すために
は、とりあえずレンズを無限遠方向、あるいは至近方向
のどちらかにレンズを動かして、駆動方向を決定しなけ
ればならない。即ち、図１２のＡ点において無限遠方向
へレンズを駆動した場合はそのままＢ点まで駆動すれば
よいが、至近方向へ駆動した場合は検波回路６の出力が
低下するのを確認した上で方向を逆転させなければなら
ない。
め、図１２のＡ点で示す位置にレンズが繰り出されてい
たとすると、合焦位置Ｂ点までレンズを繰り出すために
は、とりあえずレンズを無限遠方向、あるいは至近方向
のどちらかにレンズを動かして、駆動方向を決定しなけ
ればならない。即ち、図１２のＡ点において無限遠方向
へレンズを駆動した場合はそのままＢ点まで駆動すれば
よいが、至近方向へ駆動した場合は検波回路６の出力が
低下するのを確認した上で方向を逆転させなければなら
ない。
【００１１】更に、レンズの駆動方向がＢ点に向かって
いるとしても、Ｂ点に到達した時点ですぐにはＢ点が最
大値であるとは判断できないので、いったんＢ点を通り
過ぎ、Ｃ点において検波回路６の出力が低下するのを確
認し、またＢ点へ戻るといった動作をしなければならな
い。
いるとしても、Ｂ点に到達した時点ですぐにはＢ点が最
大値であるとは判断できないので、いったんＢ点を通り
過ぎ、Ｃ点において検波回路６の出力が低下するのを確
認し、またＢ点へ戻るといった動作をしなければならな
い。
【００１２】以上のような動作は、レンズを駆動させて
検波回路６の出力の変化をみなければ、合焦なのかある
いは無限遠方向に非合焦（以下、後ピン状態と呼ぶ。）
なのか至近方向へ非合焦（以下、前ピン状態と呼ぶ。）
なのか分からないために必然的に行わなければならない
ものであり、自動的に合焦状態を能率よくスムーズに得
るためには好ましくない動作である。
検波回路６の出力の変化をみなければ、合焦なのかある
いは無限遠方向に非合焦（以下、後ピン状態と呼ぶ。）
なのか至近方向へ非合焦（以下、前ピン状態と呼ぶ。）
なのか分からないために必然的に行わなければならない
ものであり、自動的に合焦状態を能率よくスムーズに得
るためには好ましくない動作である。
【００１３】前述の方式に対して、レンズ系の一部、あ
るいは撮像素子を合焦動作を行わせる駆動系とは別の駆
動系で光軸方向に特定の周期で微小振動（以下、ウォブ
リング動作と称す。）させることにより、撮像面の被写
体像の焦点状態を判別し、自動的に合焦状態を得る方式
が提案されており、例えば特開昭５８−１８８９６５
（北村他）等により詳述されている。この方式は、レン
ズ系をモータで駆動せずに、合焦であるかあるいは前ピ
ン状態なのか後ピン状態なのか判別できるため、前述の
方式に較べ能率よくスムーズに合焦動作させることがで
きるが、レンズ系あるいは撮像素子を光軸方向に振動さ
せるための機構が複雑で高価なものになる。
るいは撮像素子を合焦動作を行わせる駆動系とは別の駆
動系で光軸方向に特定の周期で微小振動（以下、ウォブ
リング動作と称す。）させることにより、撮像面の被写
体像の焦点状態を判別し、自動的に合焦状態を得る方式
が提案されており、例えば特開昭５８−１８８９６５
（北村他）等により詳述されている。この方式は、レン
ズ系をモータで駆動せずに、合焦であるかあるいは前ピ
ン状態なのか後ピン状態なのか判別できるため、前述の
方式に較べ能率よくスムーズに合焦動作させることがで
きるが、レンズ系あるいは撮像素子を光軸方向に振動さ
せるための機構が複雑で高価なものになる。
【００１４】これに対して、現在では合焦動作を行わせ
る駆動系にステッピングモータ等の比較的位置制御を行
いやすい駆動系を用い、前述のウォブリング動作もこの
駆動系により同時に行わせる方式が主流になりつつあ
る。
る駆動系にステッピングモータ等の比較的位置制御を行
いやすい駆動系を用い、前述のウォブリング動作もこの
駆動系により同時に行わせる方式が主流になりつつあ
る。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、光学系の焦点状態を判別するためのウォブ
リング動作を撮影者が観察している映像画面上で分かり
にくい程度の微小な振動振幅で行われなければならない
が、映像信号は少なからずノイズを伴うため、このよう
な微小振動幅で前ピン，後ピン等の判別を確実に行うに
はある程度ウォブリング動作を長い間行い、平均化され
た検出結果を得た上で判別しなければならない。合焦動
作はその結果が得られた後、合焦方向へレンズを駆動す
る、といった過程を経るため、全体として合焦するまで
に長い時間を要し、好ましくないものとなる。特に、合
焦近傍においては、僅かな振動振幅のウォブリング動作
であっても、敏感に撮影画像に影響してしまい、良好な
画像が得られない場合もある。
従来例では、光学系の焦点状態を判別するためのウォブ
リング動作を撮影者が観察している映像画面上で分かり
にくい程度の微小な振動振幅で行われなければならない
が、映像信号は少なからずノイズを伴うため、このよう
な微小振動幅で前ピン，後ピン等の判別を確実に行うに
はある程度ウォブリング動作を長い間行い、平均化され
た検出結果を得た上で判別しなければならない。合焦動
作はその結果が得られた後、合焦方向へレンズを駆動す
る、といった過程を経るため、全体として合焦するまで
に長い時間を要し、好ましくないものとなる。特に、合
焦近傍においては、僅かな振動振幅のウォブリング動作
であっても、敏感に撮影画像に影響してしまい、良好な
画像が得られない場合もある。
【００１６】また更に、光学系が合焦状態となった後
も、被写体の位置は時々刻々と変わりつつあるので、常
時、あるいは定期的にウォブリング動作を継続させ、合
焦状態か否か判別し続けなければならない。このような
動作は、常に駆動系に電力を供給し続けなければなら
ず、このため大きな消費電力を要し、好ましくないもの
である。更にまた、前述のようなウォブリングを伴う動
作を行わせるための駆動系は、その動作に見合った駆動
速度，駆動トルク及び駆動精度等を要求されるため、小
型化することが難しく、また価格も高価になってしま
う。
も、被写体の位置は時々刻々と変わりつつあるので、常
時、あるいは定期的にウォブリング動作を継続させ、合
焦状態か否か判別し続けなければならない。このような
動作は、常に駆動系に電力を供給し続けなければなら
ず、このため大きな消費電力を要し、好ましくないもの
である。更にまた、前述のようなウォブリングを伴う動
作を行わせるための駆動系は、その動作に見合った駆動
速度，駆動トルク及び駆動精度等を要求されるため、小
型化することが難しく、また価格も高価になってしま
う。
【００１７】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、ウォブリング動作を伴わず、速く，スムーズ
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置および自動焦点調節方法を提供することを目的
とするものである。
たもので、ウォブリング動作を伴わず、速く，スムーズ
に自動合焦動作を行うことのできる撮像装置の自動焦点
調節装置および自動焦点調節方法を提供することを目的
とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、撮像装置の自動焦点調節装置を次の
（１）のとおりに、また撮像装置の自動焦点調節方法を
次の（２）のとおりに構成する。
め、本発明では、撮像装置の自動焦点調節装置を次の
（１）のとおりに、また撮像装置の自動焦点調節方法を
次の（２）のとおりに構成する。
【００１９】（１）撮影レンズと、この撮影レンズによ
り撮影された画像から映像信号を形成する撮像素子と、
前記撮影レンズと前記撮像素子の間に挿入した、表面，
裏面共にハーフミラーの透過板と、前記撮像素子による
映像信号からその所要の高周波成分を取り出す第１のフ
ィルタ手段と、前記撮像素子による映像信号からその所
要の高周波成分を取り出す第２のフィルタ手段と、前記
第１のフィルタ手段の出力と前記第２のフィルタ手段の
出力を比較し前記撮影レンズを含む光学系の焦点状態を
判別する判別手段と、この判別手段の出力にもとづいて
前記撮影レンズを合焦方向へ駆動する駆動手段とを備
え、前記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段
は、夫々の出力の大小関係が合焦点近傍で反転するもの
である撮像装置の自動焦点調節装置。
り撮影された画像から映像信号を形成する撮像素子と、
前記撮影レンズと前記撮像素子の間に挿入した、表面，
裏面共にハーフミラーの透過板と、前記撮像素子による
映像信号からその所要の高周波成分を取り出す第１のフ
ィルタ手段と、前記撮像素子による映像信号からその所
要の高周波成分を取り出す第２のフィルタ手段と、前記
第１のフィルタ手段の出力と前記第２のフィルタ手段の
出力を比較し前記撮影レンズを含む光学系の焦点状態を
判別する判別手段と、この判別手段の出力にもとづいて
前記撮影レンズを合焦方向へ駆動する駆動手段とを備
え、前記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段
は、夫々の出力の大小関係が合焦点近傍で反転するもの
である撮像装置の自動焦点調節装置。
【００２０】（２）表面，裏面共にハーフミラーの透過
板を介して撮像素子の撮像面に投影された画像によって
得られた映像信号により、撮影レンズを含む光学系の焦
点状態を判別し、この判別の結果にもとづいて前記撮影
レンズを合焦方向へ駆動する撮像装置の自動焦点調節方
法。
板を介して撮像素子の撮像面に投影された画像によって
得られた映像信号により、撮影レンズを含む光学系の焦
点状態を判別し、この判別の結果にもとづいて前記撮影
レンズを合焦方向へ駆動する撮像装置の自動焦点調節方
法。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下本発明を“撮像装置”の実施
例により詳しく説明する。
例により詳しく説明する。
【００２２】
【実施例】以下、実施例の“撮像装置”を図１〜図９を
用いて説明する。図１において、１，２，３，４，７，
８，９の各要素は、図１０に示す従来例と同一機能部分
である。１０は表面，裏面ともにハーフミラーの透過
板、１１は透過板１０を１次透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板１０の２次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号を相殺して１次透
過光によって投影された像の映像信号のみを取り出すフ
ィルタ、１２は透過板１０を透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板１０の２次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号の高周波成分を含
みながら１次透過光によって投影された像の映像信号を
取り出すフィルタ、１３及び１４はそれぞれの入力信号
から高周波成分を抽出するＢＰＦ、１５及び１６はそれ
ぞれ検波回路である。
用いて説明する。図１において、１，２，３，４，７，
８，９の各要素は、図１０に示す従来例と同一機能部分
である。１０は表面，裏面ともにハーフミラーの透過
板、１１は透過板１０を１次透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板１０の２次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号を相殺して１次透
過光によって投影された像の映像信号のみを取り出すフ
ィルタ、１２は透過板１０を透過した光線によって投影
された像の映像信号から透過板１０の２次透過以降の透
過光によって投影された像の映像信号の高周波成分を含
みながら１次透過光によって投影された像の映像信号を
取り出すフィルタ、１３及び１４はそれぞれの入力信号
から高周波成分を抽出するＢＰＦ、１５及び１６はそれ
ぞれ検波回路である。
【００２３】図１の透過板１０とレンズ１の光軸とのお
りなす角をθとし、撮像素子２は光軸と垂直に置かれて
いるものとした場合、レンズ１で投影された被写体像
は、透過板１０を透過したうえで撮像素子２の撮像面に
複数の重なり合った像を結ぶ。この過程を図２〜図６を
用いて説明する。
りなす角をθとし、撮像素子２は光軸と垂直に置かれて
いるものとした場合、レンズ１で投影された被写体像
は、透過板１０を透過したうえで撮像素子２の撮像面に
複数の重なり合った像を結ぶ。この過程を図２〜図６を
用いて説明する。
【００２４】図２において、１０は表面，裏面ともにハ
ーフミラーの透過板で、アは裏面、イは表面を示し、２
は撮像素子、Ａは入射光線、Ａ1 は透過板１０の表面，
裏面ともに最初に透過した入射光線Ａの１次透過光、Ａ
2 は透過板１０の表面のハーフミラーを透過し、裏面の
ハーフミラーに反射、更に表面のハーフミラーに反射、
裏面のハーフミラーを透過した入射光線Ａの２次透過
光、Ａ3 は２次透過光Ａ2 が裏面のハーフミラーを透過
する時点で、透過せずに反射した光線が更に表面のハー
フミラーで反射した後、裏面のハーフミラーを透過した
入射光線Ａの３次透過光である。図２において、透過板
１０の表面ハーフミラーにおける入射光線Ａの反射光と
それ以降の表面イにおけるレンズ１方向の透過光、及び
この他の４次以降の透過光線については、図面上では省
略する。
ーフミラーの透過板で、アは裏面、イは表面を示し、２
は撮像素子、Ａは入射光線、Ａ1 は透過板１０の表面，
裏面ともに最初に透過した入射光線Ａの１次透過光、Ａ
2 は透過板１０の表面のハーフミラーを透過し、裏面の
ハーフミラーに反射、更に表面のハーフミラーに反射、
裏面のハーフミラーを透過した入射光線Ａの２次透過
光、Ａ3 は２次透過光Ａ2 が裏面のハーフミラーを透過
する時点で、透過せずに反射した光線が更に表面のハー
フミラーで反射した後、裏面のハーフミラーを透過した
入射光線Ａの３次透過光である。図２において、透過板
１０の表面ハーフミラーにおける入射光線Ａの反射光と
それ以降の表面イにおけるレンズ１方向の透過光、及び
この他の４次以降の透過光線については、図面上では省
略する。
【００２５】入射光線Ａが透過板１０にあたると、その
入射光線Ａは先ず透過板１０の表面イのハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれ、ここで透過した
光は裏面のハーフミラーで更に反射される光と透過する
光とに分かれる。このハーフミラーの反射率を表面，裏
面ともｋR ，透過率を同じくするｋT とすると、入射光
Ａの光量（光の強さ）Ｆに対する１次透過光Ａ1 の光量
Ｆ1 は Ｆ1 ＝ｋT 2・Ｆ ……（１） ｋR ＋ｋT ＜１ ……（２） である。
入射光線Ａは先ず透過板１０の表面イのハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれ、ここで透過した
光は裏面のハーフミラーで更に反射される光と透過する
光とに分かれる。このハーフミラーの反射率を表面，裏
面ともｋR ，透過率を同じくするｋT とすると、入射光
Ａの光量（光の強さ）Ｆに対する１次透過光Ａ1 の光量
Ｆ1 は Ｆ1 ＝ｋT 2・Ｆ ……（１） ｋR ＋ｋT ＜１ ……（２） である。
【００２６】また、このとき透過板１０の裏面のハーフ
ミラーを反射した方の光は、再び表面のハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれる。ここで反射し
次に裏面を透過した光、即ち２次反射光Ａ2 の光量Ｆ2
は Ｆ2 ＝ｋT 2・ｋR 2・Ｆ ……（３） で表わされる。
ミラーを反射した方の光は、再び表面のハーフミラーで
反射される光と透過する光とに分かれる。ここで反射し
次に裏面を透過した光、即ち２次反射光Ａ2 の光量Ｆ2
は Ｆ2 ＝ｋT 2・ｋR 2・Ｆ ……（３） で表わされる。
【００２７】更にまた、このとき透過板１０の裏面のハ
ーフミラーで反射された方の光は、更に再び表面のハー
フミラーで反射される光と透過する光とに分かれる。こ
こで反射し次に裏面を透過した光、即ち３次反射光Ａ3
の光量Ｆ3 は Ｆ3 ＝ｋT 2・ｋR 4・Ｆ ……（４） である。以下、４次反射以降のｎ次反射光Ａn について
はその光量Ｆn は Ｆn ＝ｋT 2・ｋR 2(n-1) ・Ｆ ……（５） で表わすことができる。このように透過光の次数ｎが増
える毎にｋR 2倍ずつ光量が減少していくが、これ以降こ
のｋR 2をｋと置くことにする。
ーフミラーで反射された方の光は、更に再び表面のハー
フミラーで反射される光と透過する光とに分かれる。こ
こで反射し次に裏面を透過した光、即ち３次反射光Ａ3
の光量Ｆ3 は Ｆ3 ＝ｋT 2・ｋR 4・Ｆ ……（４） である。以下、４次反射以降のｎ次反射光Ａn について
はその光量Ｆn は Ｆn ＝ｋT 2・ｋR 2(n-1) ・Ｆ ……（５） で表わすことができる。このように透過光の次数ｎが増
える毎にｋR 2倍ずつ光量が減少していくが、これ以降こ
のｋR 2をｋと置くことにする。
【００２８】
【数１】
【００２９】以上のように、図２において、撮像素子２
の撮像面上には、透過板１０を透過するレンズ１の投影
像が、その次数ｎが増す毎に光量が減少し、像の位置が
矢印Ｍ方向にずれ、また焦点の位置が前ピン方向に移動
していき、これら各ｎ次の像が全て重なって投影され
る。図２に示すように、透過板１０を透過した第１次透
過光Ａ1 による投影像の焦点が撮像素子２の撮像面上に
あり、矢印Ｍに示す方向の走査線で走査した場合の映像
信号出力、即ち、図１に示すプリアンプ３の出力を関数
ｆ0 （ｔ）で表わすものとする。このｆ0 （ｔ）は、
の撮像面上には、透過板１０を透過するレンズ１の投影
像が、その次数ｎが増す毎に光量が減少し、像の位置が
矢印Ｍ方向にずれ、また焦点の位置が前ピン方向に移動
していき、これら各ｎ次の像が全て重なって投影され
る。図２に示すように、透過板１０を透過した第１次透
過光Ａ1 による投影像の焦点が撮像素子２の撮像面上に
あり、矢印Ｍに示す方向の走査線で走査した場合の映像
信号出力、即ち、図１に示すプリアンプ３の出力を関数
ｆ0 （ｔ）で表わすものとする。このｆ0 （ｔ）は、
【００３０】
【数２】
【００３１】図１１に示すＭＴＦ曲線の変化は光学的な
低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦと略す。）とみなすこ
とができる。従って前述のｇ｛ ｝に相当する電気的な
ＬＰＦを考え、これをＬＰＦ１とすると、図７に示す非
巡回形フィルタにより、２次透過光以降の透過光により
投影された像の映像信号を相殺して、元の映像信号出力
ｆ0 （ｔ）から１次透過光Ａ1 による投影像のみの映像
信号ｈ0 （ｔ）を抽出することが可能である。
低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦと略す。）とみなすこ
とができる。従って前述のｇ｛ ｝に相当する電気的な
ＬＰＦを考え、これをＬＰＦ１とすると、図７に示す非
巡回形フィルタにより、２次透過光以降の透過光により
投影された像の映像信号を相殺して、元の映像信号出力
ｆ0 （ｔ）から１次透過光Ａ1 による投影像のみの映像
信号ｈ0 （ｔ）を抽出することが可能である。
【００３２】図７において、１１１は減算器、１１２は
入力信号をΔｔだけ遅らせる遅延回路、１１３は前述の
ＬＰＦ１、１１４は乗算器である。前述の（９）式に示
す信号が遅延回路１１２に入力されると、Δｔだけ遅延
されてＬＰＦ１に出力される。ＬＰＦ１により高周波成
分を低減されて、更に乗算器１１４によりｋ倍されて２
次透過光以降の透過光による映像信号に相当する波形と
なる。この出力信号を元の入力信号ｆ0 （ｔ）から減算
器１１１により差し引いて、１次透過光による投影像の
みの映像信号ｈ0 （ｔ）が得られる。
入力信号をΔｔだけ遅らせる遅延回路、１１３は前述の
ＬＰＦ１、１１４は乗算器である。前述の（９）式に示
す信号が遅延回路１１２に入力されると、Δｔだけ遅延
されてＬＰＦ１に出力される。ＬＰＦ１により高周波成
分を低減されて、更に乗算器１１４によりｋ倍されて２
次透過光以降の透過光による映像信号に相当する波形と
なる。この出力信号を元の入力信号ｆ0 （ｔ）から減算
器１１１により差し引いて、１次透過光による投影像の
みの映像信号ｈ0 （ｔ）が得られる。
【００３３】図１に示すフィルタ１１は、このような非
巡回形フィルタで構成されていて、プリアンプ３から出
力される各透過光による投影像が全て重畳した映像信号
から、１次透過光Ａ1 による投影像のみの映像信号を抽
出してプロセス回路４へ出力する。プロセス回路４では
この信号からＮＴＳＣ等の規格化された映像信号に変換
し、出力する。
巡回形フィルタで構成されていて、プリアンプ３から出
力される各透過光による投影像が全て重畳した映像信号
から、１次透過光Ａ1 による投影像のみの映像信号を抽
出してプロセス回路４へ出力する。プロセス回路４では
この信号からＮＴＳＣ等の規格化された映像信号に変換
し、出力する。
【００３４】
【数３】
【００３５】この信号は、図８に示す非巡回形フィルタ
により、２次透過光以降の透過光により投影された像の
映像信号をほぼ相殺して、元の映像信号出力ｆ1 （ｔ）
から１次透過光Ａ1 による投影像のみの映像信号ｈ1
（ｔ）を抽出することが可能である。
により、２次透過光以降の透過光により投影された像の
映像信号をほぼ相殺して、元の映像信号出力ｆ1 （ｔ）
から１次透過光Ａ1 による投影像のみの映像信号ｈ1
（ｔ）を抽出することが可能である。
【００３６】図８において、１２１は減算器、１２２は
入力信号をΔｔだけ遅らせる遅延回路、１２４は乗算器
である。前述の（１０）式に示す信号が遅延回路１２２
に入力されると、Δｔだけ遅延されて乗算器１２４に出
力される。乗算器１２４によりｋ倍されて以下のｆ
1d（ｔ）に示す信号波形となる。
入力信号をΔｔだけ遅らせる遅延回路、１２４は乗算器
である。前述の（１０）式に示す信号が遅延回路１２２
に入力されると、Δｔだけ遅延されて乗算器１２４に出
力される。乗算器１２４によりｋ倍されて以下のｆ
1d（ｔ）に示す信号波形となる。
【００３７】 ｆ1d（ｔ）＝ｋ・ｈ1 （ｔ−Δｔ） ＋ｋ2 ・ｈ1 （ｔ−２Δｔ） ＋ｋ3 ・ｇ｛ｈ1 （ｔ−３Δｔ）｝ ＋・・・・ ……（１１） この第１項は前述の（１０）式の第２項に示す２次透過
光による映像信号に相当する波形である。この出力信号
を元の入力信号ｆ1 （ｔ）から減算器１２１により差し
引くと、
光による映像信号に相当する波形である。この出力信号
を元の入力信号ｆ1 （ｔ）から減算器１２１により差し
引くと、
【００３８】
【数４】
【００３９】ＢＰＦ１３，ＢＰＦ１４はそれぞれフィル
タ１１，フィルタ１２の出力からその高周波成分を抽出
し、検波回路１５，検波回路１６によりそれぞれＢＰＦ
１３，ＢＰＦ１４の出力からその高周波成分の絶対量に
相当する出力Ｄ1 ，Ｄ2 を得る。図２のような焦点状態
のときはこれらの出力は、Ｄ1 ＜Ｄ2 となる。
タ１１，フィルタ１２の出力からその高周波成分を抽出
し、検波回路１５，検波回路１６によりそれぞれＢＰＦ
１３，ＢＰＦ１４の出力からその高周波成分の絶対量に
相当する出力Ｄ1 ，Ｄ2 を得る。図２のような焦点状態
のときはこれらの出力は、Ｄ1 ＜Ｄ2 となる。
【００４０】この関係は、図２のように１次透過光Ａ1
による投影像が、撮像素子２の撮像面で合焦状態でなく
ても、図５に示すように１次透過光Ａ1 による投影像が
より前ピン状態であっても同様であり、フィルタ１２の
出力はフィルタ１１の出力より高周波成分を多く含み、
Ｄ1 ＜Ｄ2 となる。
による投影像が、撮像素子２の撮像面で合焦状態でなく
ても、図５に示すように１次透過光Ａ1 による投影像が
より前ピン状態であっても同様であり、フィルタ１２の
出力はフィルタ１１の出力より高周波成分を多く含み、
Ｄ1 ＜Ｄ2 となる。
【００４１】
【数５】
【００４２】
【数６】
【００４３】
【数７】
【００４４】
【数８】
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
速く、スムーズな自動合焦動作を行うことができ、ま
た、ウォブリング動作を伴わないので、合焦近傍におい
ても良好な画像を得ることができる。更にレンズ駆動系
はウォブリングする必要がないため、それ程高い駆動速
度，駆動トルク及び駆動精度等は必要なく、比較的小型
で安価なシステムで構成することができる。
速く、スムーズな自動合焦動作を行うことができ、ま
た、ウォブリング動作を伴わないので、合焦近傍におい
ても良好な画像を得ることができる。更にレンズ駆動系
はウォブリングする必要がないため、それ程高い駆動速
度，駆動トルク及び駆動精度等は必要なく、比較的小型
で安価なシステムで構成することができる。
【図１】 実施例の構成を示す図
【図２】 １次透過光Ａ1 が合焦のときの結像状態を示
す図
す図
【図３】
【図４】 ２次透過光Ａ2 が合焦のときの結像状態を示
す図
す図
【図５】 １次透過光Ａ1 が前ピンのときの結像状態を
示す図
示す図
【図６】
【図７】 ｈ0 （ｔ）を抽出するフィルタ１１の構成を
示す図
示す図
【図８】 ｈ1 （ｔ）を抽出するフィルタ１２の構成を
示す図
示す図
【図９】 各焦点状態における検波出力Ｄ1 ，Ｄ2 の関
係を示す図
係を示す図
【図１０】 山登り方式のＡＦの原理を示す図
【図１１】 レンズのＭＴＦを示す図
【図１２】 検波回路の出力を示す図
１ レンズ ２ 撮像素子 ７ マイコン １０ 透過板 １１ フィルタ １２ フィルタ
Claims (2)
- 【請求項１】 撮影レンズと、この撮影レンズにより撮
影された画像から映像信号を形成する撮像素子と、前記
撮影レンズと前記撮像素子の間に挿入した、表面，裏面
共にハーフミラーの透過板と、前記撮像素子による映像
信号からその所要の高周波成分を取り出す第１のフィル
タ手段と、前記撮像素子による映像信号からその所要の
高周波成分を取り出す第２のフィルタ手段と、前記第１
のフィルタ手段の出力と前記第２のフィルタ手段の出力
を比較し前記撮影レンズを含む光学系の焦点状態を判別
する判別手段と、この判別手段の出力にもとづいて前記
撮影レンズを合焦方向へ駆動する駆動手段とを備え、前
記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段は、夫
々の出力の大小関係が合焦点近傍で反転するものである
ことを特徴とする撮像装置の自動焦点調節装置。 - 【請求項２】 表面，裏面共にハーフミラーの透過板を
介して撮像素子の撮像面に投影された画像によって得ら
れた映像信号により、撮影レンズを含む光学系の焦点状
態を判別し、この判別の結果にもとづいて前記撮影レン
ズを合焦方向へ駆動することを特徴とする撮像装置の自
動焦点調節方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP136396A JPH09189854A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP136396A JPH09189854A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09189854A true JPH09189854A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11499424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP136396A Withdrawn JPH09189854A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 撮像装置の自動焦点調節装置および自動焦点調節方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09189854A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292517A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Canon Inc | 撮像装置および撮影システム |
| JP2006011246A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Canon Inc | 光学機器 |
-
1996
- 1996-01-09 JP JP136396A patent/JPH09189854A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292517A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Canon Inc | 撮像装置および撮影システム |
| JP4612800B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-01-12 | キヤノン株式会社 | 撮像装置および撮影システム |
| JP2006011246A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Canon Inc | 光学機器 |
| JP4614381B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2011-01-19 | キヤノン株式会社 | 光学機器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |