JPS595211A - オ−トフオ−カス装置 - 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】 本発明Ｆｉ原理的に基線距離計式のオートフォーカス装
置に関し、特に２つの像の相関を調らべる際に被写体の
特徴を強調抽出して二値化することにより、より広い範
囲の被写体に対して画像信号の相関を演算できるように
なしたオートフォーカス装置に関する。

従来より、・！ターンマツチング、画像計測制御、オー
トフォーカス装置等、被写体画像の特徴を比較すること
が行なわれるが、この際にアナログ量である画像信号を
二値化する方式が多用されている。これは比較のだめの
処理あるいは比較後の演算処理をディジタル的に行ない
、高速化と正確さを計るもので非常に有効な方式である
。

ここで、上記二値化の方式として、画像信号を画像信号
の平均輝度レベルで「Ｈ」、ｒＬＪにコン・やレートす
る方式あるいは画像信号の差分、微分信号を所定レベル
でｒＨＪ、ｒ　Ｌ　Ｊ　ｉｃ　コニ／　ｚｊ　１／　−
卜する方式等が知られている。

第１図は前者の方式を採用した場合の特徴的被写体に対
する二値化信号の生成結果を示す。

これらの図から明らかなように、比較的コントラストお
よび輝度がある被写体に対する画像信号の場合（１）−
イには非常に良好な二値化信号（１）−口を得ることが
できる。

しかしながら、特徴部分の少ない被写体に対する画像信
号の場合（２）−イや一部に高輝度分布を有する被写体
に対する画像信号の場合（３）−イには、被写体の特徴
部分（○印）が十分に引き出せないという欠点、特に、
２つの像の相関によりフォーカス検出する方式において
は致命的とも言える欠点がある。

第２図は後者の方式を採用した場合の特徴的被写体に対
する二値化信号の生成廠果を示す。

この方式においても、比較的コントラストおよび輝度が
ある被写体に対する映像信号の場合（１）−イには非常
に良好な二値化信号（１）−口を得ることができる。

また、特徴部分の少ない被写体に対する画像信号の場合
（２）−イや（３）−イにもある程度その特徴部を引き
出すことが可能となるが、これらの場合の二値化信号（
２）−口や（３）−口からも理解されるように急な変化
分のみしか取り出せず、画像信号の大まかな特徴部を引
き出せないという欠点がある。

この特徴部もまた、２つの像の相関によりフォーカス検
出する方式においてはデフォーカス時のフォーカス検出
に大きく寄与するものであり、重要な部分である。。

したがって、本発明は従来の二値化方式における上記し
た欠点を除去するために、画像の大まかな部分を保持し
ながら、その特徴を強調する二値化方式を採用し、あら
ゆ−る被写体に対してフォーカス検出能力を増大させた
オートフォーカス装置を提供することを目的とする。

本発明の特徴とするところは、基線距離計式における２
つの像の二値化手段、特にこの二値化の際に、被写体の
特徴を原画像の特徴を保持しながら強調抽出する手段に
ある、上記手段は２つの画像を時系列信号に変換するイ
メージセンサ−からの時系列画像信号の複数個の遅延信
号を発生させる遅延回路とこれら複数個の遅延信号のう
ち１番目の信号Ｑ、を基準としてｎ（所定の定数）個遅
れた信号Ｑ　　およびｎ個進んだ信号Ｑ　　を取１−ｎ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｉ　＋ｎり出しこれらｎ個遅れおよび進んだ信号の加算
信号Ｑ　　＋Ｑ　　　から上記基準信号Ｑｉｉ　−ｎ　
　　　　ｉ　＋ｎ を減算する演算回路とを設けることによって、これらの
特徴抽出処理後に二値化処理を行なうものである。

以下、本発明を添付図面の望ましい一実施例に基づいて
説明する。

第３図は本発明オートフォーカス装置をズームレンズか
らなるビデオカメラに応用した場合の概要斜視図を示す
。

フォーカスレンズ系およびズームレンズ系からなるアフ
ォーカル系１を介した被写体光束は光分割器２により撮
影用およびフォーカス検出用の光束に部分される。撮影
用光束は結像レンズ３によって撮像管あるいは撮像素子
の撮像面４に被写体の光学像を結像する。

フォーカス検出用の光束、特に了フォーカル系１のＡ近
傍からの光束は、結像レンズ５によってイメージセンサ
（以下ｒｃｃＤＪ　、！：称す）７０図中左側に被写体
の光学像を結像し、アフォーカル系１のＢ近傍からの光
束は、結像レンズ６によってＣＣＤ７の図中右側に被写
体の光学像を結像する。

ＣＣＤＴ上に結像された２つの光束による２つの被写体
像は、アフォーカル系１よりの光束が平行光束である場
合すなわち撮像面４上の光学像が正しくフォーカスして
いる場合には、左右の結像位置が所定位置に対応し、上
記光学像が正しくフォーカスしていない場合には、上記
左右の結像位置がフォーカスのズレの前後に対応して前
記所定位置からお互いに左右方向にズレを生じる。

しだがってこの２つの像のズレ量トズレ方向を検出する
ことによりフォーカス位置が検出される。このフォーカ
ス検出方式は基線距離計式として良く知られているもの
である。

前記ＣＣＤＴ上の２つの光学像１ｊＣＣＤ駆動回路８よ
りの転送、７７トおよびリセット・母ルスにより時系列
画像信号に変換され二値化器９へと入力される、二値化
器９ｉｉ入力されたアナログ量としての時系夕ＩＪ画像
信号を後述する手段によって「Ｈ」およびＩＬＪの二値
化信号に変換し相関器１０に入力する。

この二値化された時系列画像信号は相関器１０に含まれ
る２個のし・ゾスタにより光束Ａよゆの画像信号と光束
Ｂよりの画像信号とに分離される。この分離された両画
像信号はお互いの合致度を相関信号として演算回路１１
に入力する。

この相関信号は演算回路１１に含まれるピーク値ホール
ド回路により最大値が検出され、この演算回路１１によ
ってこの最大値までの基準値からのズレ量が算出され駆
動回路１２に入力される。

この駆動回路１２は前記ズレ量をもとに図示せぬ駆動モ
ータを介してアフォーカル糸１内のフォーカスレンズ系
を光軸方向に駆動制御して、撮像面４上のフォーカスを
自動調整するものである。

以上の構成および説明は基線距離計式の一般的オートフ
ォーカス機構の概要であって、例えば特開昭５６−１０
１１１１号公報によって開示されているため詳細な説明
は省略し、以下本発明の主要な特徴とする二値化方式に
ついて詳述する。

第４図は前記二値化器の構成を示すブロック図であって
第３図と同一符号は同一作用物を示すものとする。

ＣＣＤ７上りの時系列画像信号は、Ｃ０Ｄ７の転送ノク
ルスによって１ビクセルおきの複数の遅延信号を発生す
る遅延回路９０によつて、それぞれ遅延時間の異なった
複数の信号に変換される。

この遅延回路の詳細な回路結線図を第５図に示す。

第５図（イ）において、入力端子ＩＮから入力されるＣ
ＣＤ７からの時系列画像信号は、アナログスイッチＳ１
カオンの時にバッファアン７６Ａ１　およびアナログス
イッチＳ１　　を介してコンデンサＣ２に転送され、前
記スイッチＳ、がオフの時にこのコンデンサＣ，Ｋ記憶
される。またこのコンデンサＣ，Ｋ記憶された前記画像
信号はアナログスイッチＳ、およびＳ３　　がオンの時
にアナログスイッチＳ７、バッファアンｆＡ２およびア
ナログスイッチＳ、を介してコンデンサＣ７に転送され
、前記スイッチＳｓ　がオフの時にこのコンデンサＣ７
に記憶される。

したがって前記スイッチＳ、が少なくともオンしている
間は前記スイッチＳ、およびＳ３はオフし、前記スイッ
チＳ、およびＳ３が少なくともオンしている間は前記ス
イッチＳ、はオフしている作用であるだめ、前記Ｃ０Ｄ
７の転送・！ルスψ１およびψ！によってアナログスイ
ッチＳ、　、　Ｓ２およびＳ３を制御するのが望ましく
、この場合には回路の省力化が計れる。

上記した転送記憶回路は複数個カスケード接続されてお
り以下同様にしてｍ番目のコンデンサＣｍに記憶された
画像信号は、アナログスイッチＳ（ｔｍ−ｓ）　　およ
びＳ（ｔｍ−＋）がオン＋７）時にバッファアンｆＡｍ
およびこの両スイッチ、ｓ＋７ｍ−５）およびＳ（２ｍ
−＋）　　を介してコンデンサＣｍ＋１　　に転送され
、前記スイッチＳ（ｙｍ−ｓ）およびＳ　（２ｍ−＋　
）　　カオ７　（０時にこのコンデンサＣｍ＋＋　　Ｋ
記憶される。

このよう処して時系列画像信号は転送・やルスψ１およ
びψ、の一周期毎に上記各コンデンサに転送記憶される
こととなる。

したがって前記バッファアンｆＡｍ（Ｄ出力Ｑｍｌｄ転
送・セル７ψ１　がオンの時に前記コンデンサＣｍ−，
に記憶された画像信号が出力されることになり、各パツ
ファアングＡｍ（□−１”ｇ）の出力Ｑｍ（ｍ＝　＋　
、−ｍ）　ｔｌ’ｉそれぞれ入力された画像信号がｍ　
−１ビクセル遅延された信号が生成される。

これらの複数の画像信号からｉ番目の遅延信号Ｑｉ　を
基準にしく　１−　ｎ　）番目の遅延信号Ｑｉｎ　　と
（１＋　ｎ　）番目の遅延信号ＱＩ＋ｎの３本の出力信
号を取り出し、演算回路においてＱｉ　−ｎ　　Ｑｉ　
＋Ｑｌ＋ｎ　　なる演算を行なう。

ここでｔはｎより大きい任意の正の整数でｉ　＝　ｎ　
−１−１とすると上記３本の出力信号はＱ＋　＋　Ｑｌ
＋１およびＱ２１−）１となる。さらにｎは比較の対象
とする出力信号の差分を決定するもので第３図に示す実
施例システムのもとて多種多様な被写体について実験し
た結果ｎ中８が望ましいことが判った。

したがって、現実ＫＦｉ、上記一般式で示した演算回路
９１は第５図（（イ）に示す出力信号Ｑｍ　（ｍ＝＋−
ｍ）　　から１番目、９番および１７７番目、すなわち
時系列画像信号の１ピクセル、９ピクセルおよび１７ビ
クセル分遅延された出力信号Ｑ＋、ＱｏおよびＱ＋ｙを
入力としてＱ＋−Ｑａ　＋　Ｑ１０なる演算を行なうこ
とになる。

次にこの演算効果を第６図（１）を参照して説明する。

第６図（１）−イは上記演算効果を分かり易すくするだ
めに特称な白黒パターンに対する画像信号を示し、第６
図（１）−口はこの画像信号に対するＱ＋　　Ｑｏ　＋
Ｑ＋７　　なる演算出力を示す。

この図からも理解されるように、上記演算効果は画像信
号の立上り信号および立下り信号の前後においてその差
分信号が発生し、かつ変化の少ない大まかな信号はその
まま保持されるのである。

したがって、第６図（２）−イに示す一般の被写体に対
しては第６図（２）−口に示すように被写体の特徴部お
よび大まかな形状部が抽出されることになる。

次に、第４図にもどって、この演算回路９１の出力信号
は増幅器９２により増幅され比較回路９３の−・方の入
力端子へ入力される。

この場合の増幅信号を第６図（３）に示す。

他方、比較回路９３の他方の入力端子には画像信号Ｑ４
が入力されているため、この比較回路９３は上記演算出
力を画像信号のレベルに応じて比較し第６図（４）に示
すように二値化信号を得、時系列画像信号の特徴的抽出
が行なわれる。

このよう圧して得られた時系列画像信号の二値化信号は
Ａからの光束による画像およびＢからの光束による画像
のそれぞれに対応した信号を時系列的に含んでいるため
、相関器１０においては、一度図示せぬ内部レジスタに
Ａからの二値化信号とＢからの二値化信号に分離記憶し
、これら二値化信号のズレ量の度合を、お互いのレジス
タを相対移動させ比較することによって、相関信号とし
て出力する。

この相関信号は、演算回路１１によって最大値の位置が
検出され、駆動回路１２によってこの位置までフォーカ
スレンズ系を駆動する駆動信号を出力する。

これら、相関器１Ｇ、演算回路１１および駆動回路１２
は本発明の要旨と直接的に関係がないため、周知の回路
構成の一例を採用して概略的に説明したが、これらの構
成は、オートフォーカス装置の駆動系の選択に応じ、例
えば閉ループサーボ駆動系パルス駆動系、表示のみによ
る半自動等に応じ、適宜設計変更されることはぎうまで
もない。

以上説明したよう罠、本発明オートフォーカス装置は、
所定圧離隔てた位置からの２つの光束による光学像をそ
れぞれ時系列画像信号に変換し、この画像信号を二値化
して相関を得るようになしたオートフォーカス製電にお
いて、二値化信号を得る際に、画像の犬まかな部分を保
持しながら、その特徴部を強調することが出来るため、
多種多様な被写体に対してフォーカス検出能力を増大さ
せるど共にフォーカス検出時の演算誤差を極力おさえる
ことができ、デフォーカス時のフォーカス検出能力をも
増大させることができる。

さらに、これら重要な効果を得る二値化器の構成として
は遅延回路、演算回路、増幅回路および比較回路という
一般に多用されている回路構成の組合わせ一回路が用い
られているため工業的製造上非常に有利であり、また非
常に高精度な機能でありながら安価に構成される等の従
来にない高性能なオートフォーカス装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は特徴的被写体に対する時系列画像信号とこの画
像信号の場合の平均輝度レベルによる二値化信号を示す
図、第２図は特徴的被写体に対する時系列画像信号とこ
の画像信号の場合の差分、微分による二値化信号を示す
図、第３図は本発明装置の概要斜視図、第４図は第３図
装置の二値化器のブロック図、第５図は第４図に示す遅
延回路の回路結線図、第６図は本発明装置における二値
化器の二値化信号生成過程を示す図をそれぞれ示す。 １・・・了フォーカル系 ２・・・光分割器　　　３・・・結像レンズ４・・・撮
像面　　　　５．６・・・結像レンズ７・・・イメージ
センサ（ＣＣＤ） ８・・・ＣＯＤ駆動回路 ９・・・二値化器　　　１０・・・相関器１１・・・演
算回路　　１２・・・駆動回路９０・・・遅延回路　　
９１・・・演算回路９２・・・増幅回路　　９３・・・
比較回路Ａ、　、　Ａ２．　Ａ、・・・Ａｍ・・・バッ
ファアンプＳ、　、　Ｓ７．　Ｓ、・・・５２ｒｒｌ−
１・・アナログスイッチＣ，、Ｃ，・・・Ｃｍ・・・コ
ンデンサー出　願　人　　富士写真光機株式会社 ライトロン株式会社 第　／ＩＺＩ 第２図 Ｏ 躬ｊ図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定圧離隔てた位置からの２つの光束による被写体
   像をそれぞれ時系列画像信号に変ａするイメージセンサ
   −と、この時系列画像信号の特徴を抽出して二値化する
   二値化器と、この二値化信号の特徴比較を行なう相関器
   とを備え前記被写体像のお互いのズレ量を検出するオー
   トフォーカス装置において、 前記時系列画像信号の複数個の遅延信号を発生させる遅
   延回路とこれらの遅延信号間の加減算を行なう演算回路
   とを設けこの演算出力をもって前記時系列画像信号の特
   徴を抽出するように構成したことを特徴とするオートフ
   ォーカス装置。 ２）演算回路として複数個の遅延信号のうち前記イメー
   ジセンサ−の１番目の信号を基準として、（１−ｎ　）
   、１．（１＋ｎ）番目の信号Ｑｉ　−ｎ　、Ｑｌ　、Ｑ
   ｉ＋ｎ　　をそれぞれ取り出しＱト。−Ｑｎ＋Ｑｌ＋。 なる演算を行なうことを特徴とするオートフォーカス装
   置。 但し、ｎは１以上の定数とする。