JP2916202B2 - 合焦位置検出装置 - Google Patents
合焦位置検出装置Info
- Publication number
- JP2916202B2 JP2916202B2 JP9723390A JP9723390A JP2916202B2 JP 2916202 B2 JP2916202 B2 JP 2916202B2 JP 9723390 A JP9723390 A JP 9723390A JP 9723390 A JP9723390 A JP 9723390A JP 2916202 B2 JP2916202 B2 JP 2916202B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- image
- focus position
- evaluation
- optical path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カメラ，顕微鏡等の光学機器の合焦調節に
用いることのできる合焦位置検出装置に関する。
用いることのできる合焦位置検出装置に関する。
従来の合焦位置検出装置は、第６図（ａ）に示すよう
に、被写体像を結像させる光学系Ｌの結像面位置Ｆを挟
む光軸方向の前後に、受光素子列SAおよびSBを、同じ距
離隔てかつその素子列を光軸に対して垂直になるように
配置し、この受光素子列SAおよびSBからの出力信号を所
定の評価関数で評価値に変換して、その評価値に基づい
て合焦検出している。
に、被写体像を結像させる光学系Ｌの結像面位置Ｆを挟
む光軸方向の前後に、受光素子列SAおよびSBを、同じ距
離隔てかつその素子列を光軸に対して垂直になるように
配置し、この受光素子列SAおよびSBからの出力信号を所
定の評価関数で評価値に変換して、その評価値に基づい
て合焦検出している。
第６図（ｂ）および同図（ｃ）に、倍率が異なる場合
の評価値と結像位置との関係をそれぞれ示す。同図
（ｂ）（ｃ）に示すように、受光素子列SAから出力され
る出力信号の評価値VAと受光素子列SBから出力される出
力信号の評価値VBとの差ΔＶが０となる位置が合焦位置
となる。そこで、従来の装置は、評価値VAと評価値VBを
比較して、VA＞VBであれば前ピン状態を、VA＜VBであれ
ば後ろピン状態を、VA＝VBであれば合焦状態をそれぞれ
検知するようにしている。
の評価値と結像位置との関係をそれぞれ示す。同図
（ｂ）（ｃ）に示すように、受光素子列SAから出力され
る出力信号の評価値VAと受光素子列SBから出力される出
力信号の評価値VBとの差ΔＶが０となる位置が合焦位置
となる。そこで、従来の装置は、評価値VAと評価値VBを
比較して、VA＞VBであれば前ピン状態を、VA＜VBであれ
ば後ろピン状態を、VA＝VBであれば合焦状態をそれぞれ
検知するようにしている。
ところが、上記した合焦検出は、光学系Ｌの倍率を変
換した際に、像側のN.Aが大きく変化する為、光学系Ｌ
の倍率によっては光学素子列SAおよびSBに対応した評価
値VA,VBの差ΔＶが小さくなり、前ピン，後ろピンの判
定が困難になったり、結像面位置Ｆでの評価値VFが小さ
な値となって合焦判定が困難になるといった欠点があ
る。
換した際に、像側のN.Aが大きく変化する為、光学系Ｌ
の倍率によっては光学素子列SAおよびSBに対応した評価
値VA,VBの差ΔＶが小さくなり、前ピン，後ろピンの判
定が困難になったり、結像面位置Ｆでの評価値VFが小さ
な値となって合焦判定が困難になるといった欠点があ
る。
例えば、第６図（ｃ）に示すように低倍率の光学系に
合わせて結像面Ｆとその前後に配置する一対の光学素子
列SA,SBの間隔を設定すると、光学系の倍率を高倍率に
変換した場合には、第６図（ｂ）に示すように、像側の
N.Aが低倍率のときに比べて大幅に小さくなり、像側焦
点深度が大きくなる。その結果、評価値VA,VBの差ΔＶ
が小さくなり、ピントずれの方向を判定するのが困難に
なる。
合わせて結像面Ｆとその前後に配置する一対の光学素子
列SA,SBの間隔を設定すると、光学系の倍率を高倍率に
変換した場合には、第６図（ｂ）に示すように、像側の
N.Aが低倍率のときに比べて大幅に小さくなり、像側焦
点深度が大きくなる。その結果、評価値VA,VBの差ΔＶ
が小さくなり、ピントずれの方向を判定するのが困難に
なる。
また、逆に高倍率の光学系に合わせて結像面Ｆと受光
素子列SA,SBの間隔を設定すると、光学系の倍率を低倍
率としたときには、像側のN.Aが高倍率の時に比べて大
きくなり、像側焦点深度が小さくなるため、結像面位置
Ｆでの評価値が小さな値となり、しかも結像面Ｆ近傍で
は連続的にΔＶ＝０となる領域（デッドゾーン）が生じ
るため、合焦判定が不可能になる。
素子列SA,SBの間隔を設定すると、光学系の倍率を低倍
率としたときには、像側のN.Aが高倍率の時に比べて大
きくなり、像側焦点深度が小さくなるため、結像面位置
Ｆでの評価値が小さな値となり、しかも結像面Ｆ近傍で
は連続的にΔＶ＝０となる領域（デッドゾーン）が生じ
るため、合焦判定が不可能になる。
そこで従来は、第７図（ａ）に示すように、結像面Ｆ
と受光素子列SA,SBの間隔lA,lBを、光学系Ｌの倍率の切
換えに応じて、上記lA,lBをΔｌの範囲で可変にするよ
うにしている。すなわち、第７図（ｂ）に示すように光
学系が低倍率の時に、結像面Ｆと受光素子列SA,SBの間
隔をlA1,lB1に設定すると、各受光素子列SA,SBの出力信
号から計算される評価値VA,VBは第７図（ｃ）に示すよ
うに結像面Ｆ近傍に連続的にΔＶ＝０となるデッドゾー
ンＤが生じる。そこで、受光素子列SA,SBの間隔をΔ
ｌ′移動させて、lA2,lB2に変更する。これにより、第
７図（ｄ）に示すような評価値VA,VBが得られ、合焦位
置を検出するのに十分なΔＶが得られる。
と受光素子列SA,SBの間隔lA,lBを、光学系Ｌの倍率の切
換えに応じて、上記lA,lBをΔｌの範囲で可変にするよ
うにしている。すなわち、第７図（ｂ）に示すように光
学系が低倍率の時に、結像面Ｆと受光素子列SA,SBの間
隔をlA1,lB1に設定すると、各受光素子列SA,SBの出力信
号から計算される評価値VA,VBは第７図（ｃ）に示すよ
うに結像面Ｆ近傍に連続的にΔＶ＝０となるデッドゾー
ンＤが生じる。そこで、受光素子列SA,SBの間隔をΔ
ｌ′移動させて、lA2,lB2に変更する。これにより、第
７図（ｄ）に示すような評価値VA,VBが得られ、合焦位
置を検出するのに十分なΔＶが得られる。
しかしながら、結像面Ｆと受光素子列SA,SBの間の光
路長を可変させるためには、受光素子列SA,SBを光軸方
向へ移動させるための駆動装置が必要となると共に、光
学系の倍率に応じて最適な光路長に調整する必要がある
ことから、装置の制御および構成が複雑になるという問
題がある。
路長を可変させるためには、受光素子列SA,SBを光軸方
向へ移動させるための駆動装置が必要となると共に、光
学系の倍率に応じて最適な光路長に調整する必要がある
ことから、装置の制御および構成が複雑になるという問
題がある。
また、光学系のある特定の倍率においては受光素子列
より得られる映像情報が特定の光路差を持ったものに限
定されてしまうため、情報量が少なく合焦精度が劣化す
るといった問題がある。
より得られる映像情報が特定の光路差を持ったものに限
定されてしまうため、情報量が少なく合焦精度が劣化す
るといった問題がある。
本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、
装置の構成を簡素化でき、光学系の倍率変換に影響され
ることなく良好に合焦検出を行うことができ、高精度な
合焦位置検出を可能とする合焦位置検出装置を提供する
ことを目的とする。
装置の構成を簡素化でき、光学系の倍率変換に影響され
ることなく良好に合焦検出を行うことができ、高精度な
合焦位置検出を可能とする合焦位置検出装置を提供する
ことを目的とする。
本発明による合焦位置検出装置は、第２図に示すよう
に、光学系Ｌの結像面あるいはそれと共役な像面Ｆを挟
んで光軸方向へ所定距離離れた位置に一対の受光素子列
SA,SBをその受光面が光軸に対して所定の角度をなすよ
うに配置したことを特徴とする。
に、光学系Ｌの結像面あるいはそれと共役な像面Ｆを挟
んで光軸方向へ所定距離離れた位置に一対の受光素子列
SA,SBをその受光面が光軸に対して所定の角度をなすよ
うに配置したことを特徴とする。
これによって、受光素子列の各受光面には受光領域に
よって光路長の異なる像が形成され、各受光領域から光
路長の異なる複数の出力信号が得られ、この出力信号が
所定の評価関数により評価値に変換され、その評価値よ
り合焦位置が検出される。よって、受光素子列を移動さ
せる駆動装置を備えることなく、光路長の異なる複数の
評価値を得ることができ、合焦精度が向上するものとな
る。
よって光路長の異なる像が形成され、各受光領域から光
路長の異なる複数の出力信号が得られ、この出力信号が
所定の評価関数により評価値に変換され、その評価値よ
り合焦位置が検出される。よって、受光素子列を移動さ
せる駆動装置を備えることなく、光路長の異なる複数の
評価値を得ることができ、合焦精度が向上するものとな
る。
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の第１実施例となる合焦検出装置の構
成を示す図である。本実施例は、光学系の結像レンズ１
を透過した光像がハーフミラー２で分割され、その透過
光が、結像面FAより手前の光軸方向に所定距離隔てた位
置にその受光面を光軸に対して所定角度傾けて配置され
た２次元CCDアレイ３に入射する。一方、ハーフミラー
２で反射された反射光は全反射ミラー４で反射された
後、結像面FBに対して光軸方向の後側に所定距離隔てた
位置にその受光面を光軸に対して所定角度傾けて配置さ
れた２次元CCDアレイ５に入射する。
成を示す図である。本実施例は、光学系の結像レンズ１
を透過した光像がハーフミラー２で分割され、その透過
光が、結像面FAより手前の光軸方向に所定距離隔てた位
置にその受光面を光軸に対して所定角度傾けて配置され
た２次元CCDアレイ３に入射する。一方、ハーフミラー
２で反射された反射光は全反射ミラー４で反射された
後、結像面FBに対して光軸方向の後側に所定距離隔てた
位置にその受光面を光軸に対して所定角度傾けて配置さ
れた２次元CCDアレイ５に入射する。
２次元CCDアレイ3,5と結像面FA,FBの関係を第３図を
参照してさらに詳しく説明する。
参照してさらに詳しく説明する。
２次元CCDアレイ3,5の受光面SA,SBと光軸との交点PA,
PBから結像面FA,FBまでのそれぞれの距離dAとdBとが互
いに等しくなるように２次元CCDアレイ3,5を配置する。
しかも、交点PA,PBを含み光軸に対して垂直な面をそれ
ぞれFA′,FB′とし、このFA′,FB′と受光面SA,SBとの
それぞれの光線をlA,lBとしたときに各受光面SA,SBにお
いて交線lA,lBからそれぞれ等距離にある受光領域RA,RB
と結像面FA,FBとの間の距離dA′とdB′とが等しくなる
ように２次元CCDアレイ3,5を配置する。すなわち、dAと
dBが等しく、かつdA′,dB′とが等しくなるように２次
元CCDアレイ3,5が配置され、各受光面SA,SBにおける交
線lA,lBからそれぞれ等距離にある受光領域RA,RBには同
一の像が形成される。
PBから結像面FA,FBまでのそれぞれの距離dAとdBとが互
いに等しくなるように２次元CCDアレイ3,5を配置する。
しかも、交点PA,PBを含み光軸に対して垂直な面をそれ
ぞれFA′,FB′とし、このFA′,FB′と受光面SA,SBとの
それぞれの光線をlA,lBとしたときに各受光面SA,SBにお
いて交線lA,lBからそれぞれ等距離にある受光領域RA,RB
と結像面FA,FBとの間の距離dA′とdB′とが等しくなる
ように２次元CCDアレイ3,5を配置する。すなわち、dAと
dBが等しく、かつdA′,dB′とが等しくなるように２次
元CCDアレイ3,5が配置され、各受光面SA,SBにおける交
線lA,lBからそれぞれ等距離にある受光領域RA,RBには同
一の像が形成される。
このように配置された２次元CCDアレイ3,5の受光領域
RA,RBから読出された信号は各々対応するプリアンプ6a,
6bに入力し、さらにA/D変換器7a,7bでそれぞれデジタル
信号に変換された後、CPU8へ入力される。CPU8は光学系
の倍率を検知する倍率検知装置９に接続されていて、そ
こから倍率データが入力される。CPU8は２次元CCDアレ
イ3,5の各受光領域からの出力信号を所定の評価関数に
したがって評価値に変換する機能と、光路長の異なる複
数の受光領域群の中から所定の像が形成される１組の受
光領域（光路長の同じ任意の受光領域）RA,RBを選択し
て、その１組の受光領域RA,RBの評価値とその時の倍率
データとからデフォーカス量を算出して、その算出結果
に基づいて駆動信号を生成する機能とを有している。レ
ンズ駆動装置10はCPU8からの駆動信号を受けて結像レン
ズ１を合焦位置へ移動させる。また、CPU8から２次元CC
Dアレイ3,5を時系列で検出するためのタイミングを計る
タイミング回路11a,11bに指令が与えられる。このタイ
ミング回路11a,11bから出力されるタイミング信号は、
各々接続されている撮像素子ドライバ12a,12bに与えら
れ、入力するタイミング信号に基づいて動作することに
より、各々対応する２次元CCDアレイ3,5から蓄積電荷が
映像信号として読出される構成となっている。
RA,RBから読出された信号は各々対応するプリアンプ6a,
6bに入力し、さらにA/D変換器7a,7bでそれぞれデジタル
信号に変換された後、CPU8へ入力される。CPU8は光学系
の倍率を検知する倍率検知装置９に接続されていて、そ
こから倍率データが入力される。CPU8は２次元CCDアレ
イ3,5の各受光領域からの出力信号を所定の評価関数に
したがって評価値に変換する機能と、光路長の異なる複
数の受光領域群の中から所定の像が形成される１組の受
光領域（光路長の同じ任意の受光領域）RA,RBを選択し
て、その１組の受光領域RA,RBの評価値とその時の倍率
データとからデフォーカス量を算出して、その算出結果
に基づいて駆動信号を生成する機能とを有している。レ
ンズ駆動装置10はCPU8からの駆動信号を受けて結像レン
ズ１を合焦位置へ移動させる。また、CPU8から２次元CC
Dアレイ3,5を時系列で検出するためのタイミングを計る
タイミング回路11a,11bに指令が与えられる。このタイ
ミング回路11a,11bから出力されるタイミング信号は、
各々接続されている撮像素子ドライバ12a,12bに与えら
れ、入力するタイミング信号に基づいて動作することに
より、各々対応する２次元CCDアレイ3,5から蓄積電荷が
映像信号として読出される構成となっている。
次に、以上のように構成された本実施例の動作につい
て説明する。
て説明する。
本実施例では、第３図に示すdAとdBが等しく、かつ
dA′,dB′とが等しく、さらに受光面SA,SBが光軸に対し
て所定の角度を持つように２次元CCDアレイ3,5を配置し
たので、２次元CCDアレイ3,5の受光面には、ほぼ同じボ
ケ像が形成される。その結果、各受光面SA,SBには受光
領域によって結像面からの光路長が異なる像が形成さ
れ、しかも受光面SA,SB間で互いの結像面からの光路長
が同じ各受光領域RA,RBには同じ像が形成される。この
様な像が形成された２次元CCDアレイ3,5は、撮像素子ド
ライバ12a,12bによって駆動されて、各受光領域RA,RBご
とに電荷が読出される。第４図（ａ）に示すように、結
像面FA,FBからそれぞれ等しい光路長となる受光領域の
組合わせを（RA1,RB1）、（RA2,RB2）…（RAn,RBn）と
し、各組の受光領域からの出力信号による評価値を（V
A1,VB1）、（VA2,VB2）…（VAn,VBn）とすると、評価値
（VA1,VB1）、（VA2,VB2）…（VAn,VBn）と結像位置と
の関係は第４図（ｂ）（ｃ）に示すようになる。ただ
し、同図（ｂ）は低倍率の場合、同図（ｃ）は高倍率の
場合の評価値をそれぞれ示している。
dA′,dB′とが等しく、さらに受光面SA,SBが光軸に対し
て所定の角度を持つように２次元CCDアレイ3,5を配置し
たので、２次元CCDアレイ3,5の受光面には、ほぼ同じボ
ケ像が形成される。その結果、各受光面SA,SBには受光
領域によって結像面からの光路長が異なる像が形成さ
れ、しかも受光面SA,SB間で互いの結像面からの光路長
が同じ各受光領域RA,RBには同じ像が形成される。この
様な像が形成された２次元CCDアレイ3,5は、撮像素子ド
ライバ12a,12bによって駆動されて、各受光領域RA,RBご
とに電荷が読出される。第４図（ａ）に示すように、結
像面FA,FBからそれぞれ等しい光路長となる受光領域の
組合わせを（RA1,RB1）、（RA2,RB2）…（RAn,RBn）と
し、各組の受光領域からの出力信号による評価値を（V
A1,VB1）、（VA2,VB2）…（VAn,VBn）とすると、評価値
（VA1,VB1）、（VA2,VB2）…（VAn,VBn）と結像位置と
の関係は第４図（ｂ）（ｃ）に示すようになる。ただ
し、同図（ｂ）は低倍率の場合、同図（ｃ）は高倍率の
場合の評価値をそれぞれ示している。
CPU8は、２次元CCDアレイ3,5から送られてくる出力信
号を上記評価値（VA1,VB1）、（VA2,VB2）…（VAn,
VBn）に変換し、各組における互いの評価値がそれぞれ
等しくなる点Q1,Q2…Qnにおける評価値VQ1,VQ2…VQnを
求める。そして、これら評価値VQ1,VQ2…VQnの中からVL
＜VQm＜VHとなるVAm,VBmを選択して取出し、その差ΔＶ
＝VA−VBが０となる位置を合焦位置として検出する。こ
こで、VL,VHは評価値の下限と上限を設定する値であ
り、VQmが大きすぎると差が小さくなり、また小さすぎ
ると検出困難となるため、合焦精度が低下しない範囲を
設定している。
号を上記評価値（VA1,VB1）、（VA2,VB2）…（VAn,
VBn）に変換し、各組における互いの評価値がそれぞれ
等しくなる点Q1,Q2…Qnにおける評価値VQ1,VQ2…VQnを
求める。そして、これら評価値VQ1,VQ2…VQnの中からVL
＜VQm＜VHとなるVAm,VBmを選択して取出し、その差ΔＶ
＝VA−VBが０となる位置を合焦位置として検出する。こ
こで、VL,VHは評価値の下限と上限を設定する値であ
り、VQmが大きすぎると差が小さくなり、また小さすぎ
ると検出困難となるため、合焦精度が低下しない範囲を
設定している。
すなわち、第４図（ｂ）に示すように、低倍率の対物
レンズを使用した場合には、像側焦点深度が小さく評価
値VA,VBの光軸方向に対する変化量が大きくなるため、
受光領域（RA3,RB3）からの出力信号による評価値
（VA3,VB3）の差ΔV3＝VA3−VB3が０となるときの値VQ3
はその値が非常に小さいためその検出が困難である。そ
こで、本実施例は検出が難しい小さな値となるVA3,VB3
は下限値VLによりカットする。そして、評価値の差ΔＶ
がVQ3に比べて十分に大き値となるように受光領域
（RA1,RB1）からの出力信号による評価値（VA1,VB1）を
選択する。選択したVA1とVB1との差が０となるVQ1の値
はVQ3に比べて十分に大きな値となるため、検出が容易
であると共に、その差ΔV1が０となるときの勾配が大き
いため合焦精度が向上する。
レンズを使用した場合には、像側焦点深度が小さく評価
値VA,VBの光軸方向に対する変化量が大きくなるため、
受光領域（RA3,RB3）からの出力信号による評価値
（VA3,VB3）の差ΔV3＝VA3−VB3が０となるときの値VQ3
はその値が非常に小さいためその検出が困難である。そ
こで、本実施例は検出が難しい小さな値となるVA3,VB3
は下限値VLによりカットする。そして、評価値の差ΔＶ
がVQ3に比べて十分に大き値となるように受光領域
（RA1,RB1）からの出力信号による評価値（VA1,VB1）を
選択する。選択したVA1とVB1との差が０となるVQ1の値
はVQ3に比べて十分に大きな値となるため、検出が容易
であると共に、その差ΔV1が０となるときの勾配が大き
いため合焦精度が向上する。
また、第４図（ｃ）に示すように、高倍率の対物レン
ズを使用した場合には、像側焦点深度が大きく、評価値
VA,VBの光軸方向に対する変化量が小さくなるため、受
光領域RA1,RB1からの出力信号による評価値VA1,VB1の差
ΔV1＝VA1−VB1の値が小さく、またΔV1＝０となる時の
VA1,VB1の値VQ1がほぼピーク値と等しくなるため、ΔＶ
の勾配が小さくなり合焦検出が困難になる。そこで、本
実施例では、評価値VA1,VB1のように勾配が小さくなり
合焦検出が困難になる評価値は上限値VHでカットして、
ΔＶが十分な勾配となるように受光領域（RA3,RB3）か
らの出力信号による評価値（VA3,VB3）を選択する。
ズを使用した場合には、像側焦点深度が大きく、評価値
VA,VBの光軸方向に対する変化量が小さくなるため、受
光領域RA1,RB1からの出力信号による評価値VA1,VB1の差
ΔV1＝VA1−VB1の値が小さく、またΔV1＝０となる時の
VA1,VB1の値VQ1がほぼピーク値と等しくなるため、ΔＶ
の勾配が小さくなり合焦検出が困難になる。そこで、本
実施例では、評価値VA1,VB1のように勾配が小さくなり
合焦検出が困難になる評価値は上限値VHでカットして、
ΔＶが十分な勾配となるように受光領域（RA3,RB3）か
らの出力信号による評価値（VA3,VB3）を選択する。
本実施例では、倍率によって異なる光路差のボケ像情
報を得るために、倍率検知装置９により得られる倍率デ
ータによって、CPU8が２次元CCDアレイ3,5からの出力信
号を選択的に使用してコントラストなどの評価値から光
学系の合焦位置を検出している。そして、現在の光学系
の位置から検出した合焦位置までの距離および方向を算
出して、その算出結果から駆動信号を生成してレンズ駆
動装置10へ出力している。
報を得るために、倍率検知装置９により得られる倍率デ
ータによって、CPU8が２次元CCDアレイ3,5からの出力信
号を選択的に使用してコントラストなどの評価値から光
学系の合焦位置を検出している。そして、現在の光学系
の位置から検出した合焦位置までの距離および方向を算
出して、その算出結果から駆動信号を生成してレンズ駆
動装置10へ出力している。
この様に本実施例によれば、結像面FA,FBからそれぞ
れの受光面SA,SBまでの距離dAとdBが等しく、かつ結像
面FA,FBから受光領域RA,RBまでの距離dA′しdB′とが等
しく、さらに受光面SA,SBが光軸に対して所定の角度を
持つように２次元CCDアレイ3,5を配置したので、２次元
CCDアレイ3,5を機械的に移動させる移動装置を備えるこ
となく、複数の異なった光路長の像情報を得ることがで
き、装置の構成を簡略化できるとと共に、高精度な合焦
調節を実現できる。
れの受光面SA,SBまでの距離dAとdBが等しく、かつ結像
面FA,FBから受光領域RA,RBまでの距離dA′しdB′とが等
しく、さらに受光面SA,SBが光軸に対して所定の角度を
持つように２次元CCDアレイ3,5を配置したので、２次元
CCDアレイ3,5を機械的に移動させる移動装置を備えるこ
となく、複数の異なった光路長の像情報を得ることがで
き、装置の構成を簡略化できるとと共に、高精度な合焦
調節を実現できる。
また、良好な合焦検出を実現し得る評価値の範囲を設
定して、この範囲の中からさらに光学系の倍率に応じて
検出が容易で十分な勾配を得ることのできる評価値を選
択するようにしたので、光学系の倍率が変化しても常に
高精度な合焦調節を行うことができ、装置の信頼性を大
幅に向上することができる。
定して、この範囲の中からさらに光学系の倍率に応じて
検出が容易で十分な勾配を得ることのできる評価値を選
択するようにしたので、光学系の倍率が変化しても常に
高精度な合焦調節を行うことができ、装置の信頼性を大
幅に向上することができる。
なお、上記第１実施例では、２次元CCDアレイ3,5から
の出力信号をA/D変換器7a,7bでデジタル信号に変換した
後に評価関数を演算する構成となっているが、アナログ
信号のまま評価関数を演算する構成とすることもでき
る。
の出力信号をA/D変換器7a,7bでデジタル信号に変換した
後に評価関数を演算する構成となっているが、アナログ
信号のまま評価関数を演算する構成とすることもでき
る。
次に、本発明の第２実施例について説明する。
本実施例はハードウエアの構成は第１図に示す装置と
同じであり、同時に得られる複数の光路長の像情報の処
理方法に特徴がある。
同じであり、同時に得られる複数の光路長の像情報の処
理方法に特徴がある。
本実施例は、前記第１実施例において選択的に使用し
た各倍率に対して最適の光路長を持つ受光領域RAm,RBm
よりもさらに大きな光路長を持つ受光領域の各組からの
和信号 を合焦位置検出の評価値として用いるものである。
た各倍率に対して最適の光路長を持つ受光領域RAm,RBm
よりもさらに大きな光路長を持つ受光領域の各組からの
和信号 を合焦位置検出の評価値として用いるものである。
第５図（ａ）は光学系のある倍率における一対の受光
面SA,SBのそれぞれの結像面から異なる光路長をもつ受
光領域RAn,RBnからの出力信号による評価値VAn,VBnと、
それらの和 を示す図である。ただし、同図において所定の倍率に対
して選択的に使用される最適の光路長を持つ受光領域の
組合わせは、RA2,RB2であり、ｍ≧２とする。
面SA,SBのそれぞれの結像面から異なる光路長をもつ受
光領域RAn,RBnからの出力信号による評価値VAn,VBnと、
それらの和 を示す図である。ただし、同図において所定の倍率に対
して選択的に使用される最適の光路長を持つ受光領域の
組合わせは、RA2,RB2であり、ｍ≧２とする。
第５図（ａ）に示すような評価値となる場合は、光軸
上における実像の位置がZaであるとすると、前記第１実
施例では最適光路長であった評価値VA2,VB2を使用する
と、Zaにおける評価値のレベルが極端に小さいために合
焦位置の検出ができないいわゆる捕捉範囲外の領域とな
る。また、受光領域RA2,RB2よりも結像面からの光路長
が大きいRA5,RB5からの出力信号による評価値VA5,VB5を
使用すると、Zaでの評価値のレベルは十分に大きな値と
なるが、第５図（ｂ）に示すように、評価値の差ΔV5＝
VA5−VB5が０となる合焦位置付近でのΔV5の勾配が小さ
いために高精度な合焦検出を行うことはできない。
上における実像の位置がZaであるとすると、前記第１実
施例では最適光路長であった評価値VA2,VB2を使用する
と、Zaにおける評価値のレベルが極端に小さいために合
焦位置の検出ができないいわゆる捕捉範囲外の領域とな
る。また、受光領域RA2,RB2よりも結像面からの光路長
が大きいRA5,RB5からの出力信号による評価値VA5,VB5を
使用すると、Zaでの評価値のレベルは十分に大きな値と
なるが、第５図（ｂ）に示すように、評価値の差ΔV5＝
VA5−VB5が０となる合焦位置付近でのΔV5の勾配が小さ
いために高精度な合焦検出を行うことはできない。
そこで、本実施例では、受光領域RA2,RB2よりも結像
面からの光路長が大きい受光領域からの出力信号による
評価値を加算して、それらの和ΣVAn,ΣVBnを評価関数
に用いている。このように光路長が最適光路長より大き
い受光領域からの出力信号による評価値の和を評価関数
とすると、第５図（ａ）（ｂ）に示すように、Zaでの評
価レベルを確保することができ、しかも合焦位置近傍の
評価関数 の勾配が大きなものとなり、よって捕捉範囲が拡大され
る。
面からの光路長が大きい受光領域からの出力信号による
評価値を加算して、それらの和ΣVAn,ΣVBnを評価関数
に用いている。このように光路長が最適光路長より大き
い受光領域からの出力信号による評価値の和を評価関数
とすると、第５図（ａ）（ｂ）に示すように、Zaでの評
価レベルを確保することができ、しかも合焦位置近傍の
評価関数 の勾配が大きなものとなり、よって捕捉範囲が拡大され
る。
このように本実施例によれば、結像面からの光路長が
最適光路長より大きい受光領域からの出力信号による評
価値の和を評価関数としたので、捕捉範囲を拡大するこ
とができ、さらに高精度な合焦検出を行うことができ
る。
最適光路長より大きい受光領域からの出力信号による評
価値の和を評価関数としたので、捕捉範囲を拡大するこ
とができ、さらに高精度な合焦検出を行うことができ
る。
以上詳記したように本発明によれば、装置の構成を簡
素化でき、光学系の倍率変換に影響されることなく良好
に合焦検出を行うことができ、高精度な合焦位置検出を
可能とする合焦位置検出装置を提供できる。
素化でき、光学系の倍率変換に影響されることなく良好
に合焦検出を行うことができ、高精度な合焦位置検出を
可能とする合焦位置検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例となる合焦位置検出装置の
構成図、第２図は同実施例の光学系の概略図、第３図は
２次元CCDアレイの配置図、第４図（ａ）は２次元CCDア
レイの各受光領域の結像面からの光路長を示す図、第４
図（ｂ）（ｃ）は同実施例の動作説明図、第５図（ａ）
（ｂ）は第２実施例の動作説明図、第６図および第７図
は従来例を説明するための図である。 １……結像レンズ、２……ハーフミラー、3,5……２次
元CCDアレイ、４……全反射ミラー、6a,6b……プリアン
プ、7a,7b……A/D変換器、８……CPU、９……倍率検知
装置、10……レンズ駆動装置、11a,11b……タイミング
回路、12a,12b……撮像素子ドライバ。
構成図、第２図は同実施例の光学系の概略図、第３図は
２次元CCDアレイの配置図、第４図（ａ）は２次元CCDア
レイの各受光領域の結像面からの光路長を示す図、第４
図（ｂ）（ｃ）は同実施例の動作説明図、第５図（ａ）
（ｂ）は第２実施例の動作説明図、第６図および第７図
は従来例を説明するための図である。 １……結像レンズ、２……ハーフミラー、3,5……２次
元CCDアレイ、４……全反射ミラー、6a,6b……プリアン
プ、7a,7b……A/D変換器、８……CPU、９……倍率検知
装置、10……レンズ駆動装置、11a,11b……タイミング
回路、12a,12b……撮像素子ドライバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−11810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−154713（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40
Claims (3)
- 【請求項１】被写体像を結像させる光学系の結像面ある
いはその結像面と共役な像面を挟み光軸方向の前後に所
定距離隔てた位置に一対の受光素子列を配置し、これら
一対の受光素子列の各々から出力される出力信号を所定
の評価関数にしたがって演算し、この演算によって各々
得られた互いの評価値の差に基づいて合焦位置を検出す
る合焦位置検出装置において、 各々の受光面が前記結像面あるいはそれと共役な像面に
対してそれぞれ所定の角度をなし、かつ所定の像が形成
される各受光面のそれぞれの受光領域が前記結像面ある
いはそれと共役な像面から等しい光路長となるように前
記一対の受光素子列を配置したことを特徴とする合焦位
置検出装置。 - 【請求項２】同じ像が形成された一対の受光領域からの
出力信号を一組の映像情報として、複数の異なった光路
長となる複数組の前記受光領域からの出力信号によって
得られる複数組の映像情報から評価関数を構成すること
を特徴とする請求項１記載の合焦位置検出装置。 - 【請求項３】前記評価関数は、前記複数組の映像情報よ
り算出される評価関数を加算して構成されることを特徴
とする請求項２記載の合焦位置検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9723390A JP2916202B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 合焦位置検出装置 |
| EP91105875A EP0451865B1 (en) | 1990-04-12 | 1991-04-12 | Automatic focusing apparatus with optimal focusing position calculation method |
| DE1991620455 DE69120455T2 (de) | 1990-04-12 | 1991-04-12 | Automatisches Fokussiergerät mit Verfahren zur optimalen Berechnung der Fokussierposition |
| US07/973,561 US5235375A (en) | 1990-04-12 | 1992-11-09 | Focusing position detecting and automatic focusing apparatus with optimal focusing position calculation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9723390A JP2916202B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 合焦位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03293610A JPH03293610A (ja) | 1991-12-25 |
| JP2916202B2 true JP2916202B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=14186905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9723390A Expired - Lifetime JP2916202B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 合焦位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2916202B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002365517A (ja) | 2001-06-04 | 2002-12-18 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 撮影レンズのピント状態検出装置 |
| US7813579B2 (en) * | 2004-05-24 | 2010-10-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | Microscope system |
| US7232980B2 (en) * | 2004-05-24 | 2007-06-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Microscope system |
-
1990
- 1990-04-12 JP JP9723390A patent/JP2916202B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03293610A (ja) | 1991-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7702229B2 (en) | Lens array assisted focus detection | |
| US4492449A (en) | Apparatus and technique for detecting and controlling the focusing of an optical system by image sharpness and lateral shift techniques | |
| JPH08248303A (ja) | 焦点検出装置 | |
| JPS6036905A (ja) | 焦点測定装置 | |
| JPH07199052A (ja) | 焦点検出方法および距離測定方法 | |
| JPS6355043B2 (ja) | ||
| JPS59107313A (ja) | 焦点検出信号処理方法 | |
| CN101175162A (zh) | 焦点检测元件及焦点检测元件的积蓄控制方法 | |
| JP2916202B2 (ja) | 合焦位置検出装置 | |
| US4572476A (en) | Method for detecting a focus condition of an imaging optical system employing interpolated signal values | |
| JPS58142306A (ja) | 焦点検出方法 | |
| JPS5926708A (ja) | ズ−ムレンズの合焦方法 | |
| JPH06317741A (ja) | 測距装置 | |
| JPS626206B2 (ja) | ||
| JPH0588445B2 (ja) | ||
| JPH04165318A (ja) | 合焦位置検出装置 | |
| JPS6113566B2 (ja) | ||
| JP3222155B2 (ja) | 自動焦点調整装置 | |
| JPH0798429A (ja) | 距離計測装置 | |
| JP3123765B2 (ja) | 合焦位置検出装置 | |
| JP3645625B2 (ja) | 顕微鏡自動焦点検出方法及び顕微鏡自動焦点検出装置及びそれを用いた顕微鏡 | |
| JPH03220515A (ja) | 焦点位置検出方式 | |
| JPH05232370A (ja) | 顕微鏡の合焦検出装置 | |
| JPS5934504A (ja) | オ−トフオ−カス装置 | |
| JP3174128B2 (ja) | カメラ |