JPH0760211B2

JPH0760211B2 - オ−トフオ−カスコントロ−ル装置

Info

Publication number: JPH0760211B2
Application number: JP61091921A
Authority: JP
Inventors: 達夫藤川; 憲一濱田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1995-06-28
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPS62247314A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は例えばビデオカメラのオートフォーカス機構
に用いて好適なオートフォーカスコントロール装置に関
する。

〔発明の概要〕

この発明は撮像素子の結像面内に近接する２つの部分位
置に、実質的に光路長差をつけて被写体像を結像させる
ようにし、この２つの部分位置の被写体像のコントラス
ト情報を用いてオートフォーカスコントロールをするよ
うにしたもので、オートフォーカスコントロール用信号
を得るのに可動部を必要としないで、信頼性が高くな
る、その信号を得る可動部を設けるスペースを必要しな
い等、種々の利点を有するものである。

〔従来の技術〕

従来、ビデオカメラのオートフォーカスコントロール装
置の一例として次のようなものが知られている。

これは、ズームレンズのマスターレンズをピエゾ素子等
の圧電素子を用いて光軸方向に前後に、例えば15Hzで動
かし、そのときのCCD等の撮像素子での被写体像のコン
トラストの変化を検出し、これより前ボケ、後ろボケの
検出を行ない、これに基づいてフォーカスコントロール
するものである。

すなわち、第８図に示すように縦軸にコントラストを横
軸に光軸方向の位置をとるとき、合焦状態となる位置で
はコントラストは最大となるが、同図において振動範囲
d₁で示すようにマスターレンズを振動させた場合には、
マスターレンズを図の左方向に振ったときコントラスト
が下がり右方向に振ったときコントラストが上がること
から、マスターレンズは図の右方向に動かすように制御
し、逆に同図において振動範囲d₂で示す位置でマスター
レンズを前後に振ったときは、コントラストが上がる図
において左方向に動かすように制御する。そして、合焦
位置でレンズを前後に振ったときは、その振った前後の
位置でのコントラストはほぼ同じコントラストとなるの
で、これによりフォーカスできたことがわかる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このオートフォーカス機構の場合、圧電素子
を用いてズームレンズのマスターレンズを機械的に光軸
方向に前後に振る構造であるので、（ｉ）圧電素子、機
構部品等にコストがかかる、（ii）可動部があるため信
頼性を確保することが困難である、（iii）可動構造の
ための機構部品等を設けるスペースが特に必要である、
等の欠点がある。

この発明はこのような欠点のないオートフォーカスコン
トロール装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明においては、撮像面内の近接する第１及び第２
の結像部分位置（12F）及び（12B）に実質的に光路長を
異ならせて被写体像を結像させる手段と、上記第１及び
第２の結像部分位置（12F）（12B）よりの撮像出力の高
周波成分を検知してコントラストを検知する第１及び第
２のコントラスト検知手段（16F）及び（16B）と、この
第１及び第２のコントラスト検知手段（16F）（16B）の
出力を比較して両者の差を求める比較手段（17）と、こ
の比較手段（17）よりの出力が供給され上記差がほぼ零
となるようにフォーカス制御する手段（18）とを設け
る。

〔作用〕

第１及び第２の結像部分位置（12F）及び（12B）は、被
写体よりの光路長が異なるから、第１の結像部分位置
（12F）に結像した被写体のコントラストと第２の結像
部分位置（12B）に結像した被写体像のコントラストと
の差を検出することにより、第８図で説明したように前
ボケと後ろボケを検出することができ、両コントラスト
の差がないようにすることにより合焦状態にさせること
ができる。

〔実施例〕

この発明装置の実施例を撮像素子としてCCDを用いたビ
デオカメラに適用した場合を例にとって説明する。

以下に示す例においては、第２図に示すようにCCD撮像
素子の結像面（10）全体の中の、例えば斜線を付して示
す中央部（11）をオートフォーカスコントロール用信号
を得るための領域として用いるようにしている。

第１図はその一例で、図は撮像素子断面図を示してい
る。

この例においては、結像面の中央部（11）の結像面の構
成要素を１水平ライン単位で光軸方向に前後にずらして
設ける。図の例では中央部（11）の垂直方向に１つおき
の水平ラインの結像面構成要素（12F）と、残りの１つ
おきの水平ライン結像面構成要素（12B）とを光路長差
ｄだけずれるように形成する。これは例えばエッチング
処理により形成することができる。

この場合、光路長差ｄは撮像レンズの焦点深度内で、か
つ、ボケ情報の得られる範囲内の値とされ、例えばｄ＝
50μｍとされる。

第３図はこのようにしたCCD情報素子を用いてフォーカ
スコントロールをするブロック図で、同図において（1
3）はCCD撮像素子である。このCCD撮像素子（13）より
の撮像出力はサンプリングゲート回路（14F）及び（14
B）に供給される。

一方、ゲート信号発生回路（15）が設けられ、これより
は、CCD撮像面のうちの第２図に示した中央部（11）の
期間において、一本おきのライン構成要素（12F）より
撮像素子が読み出される水平期間でゲート回路（14F）
を開にするゲート信号GFが、このゲート回路（14F）に
供給されるとともに、残りの１つおきのラインの構成要
素（12B）より撮像出力が読み出される水平期間でゲー
ト回路（14B）を開にするゲート信号GBがこのゲート回
路（14B）に供給される。

したがって、ゲート回路（14F）からはラインの構成要
素（12F）よりの撮像出力が得られ、ゲート回路（14B）
からはラインの構成要素（12B）よりの撮像出力が得ら
れ、それぞれコントラスト検出回路（16F）及び（16B）
に供給される。

このコントラスト検出回路（16F）及び（16B）では、そ
れぞれの入力撮像出力の高周波成分の量の多少によりコ
ントラストが検出される。つまり、より合焦位置に近い
方が、輪郭のはっきりした像が得られ、高周波成分が多
くなり、コントラストは高くなるものである。

そして、これらコントラスト検出回路（16F）及び（16
B）の出力は比較回路（17）に供給されて、コントラス
トの差が求められ、その差の出力がフォーカスコントロ
ール回路（18）に供給され、この回路（18）の出力がフ
ォーカスリングの駆動用モータに供給される。

第４図に示すように、そのときのフォーカスリングの位
置が合焦位置より前ボケの状態位置P₁にあるときは、第
４図から明らかなように構成要素（12F）よりの撮像出
力の方が構成要素（12B）よりのそれよりもコントラス
トが低くなり、比較回路（17）よりは例えば正の差信号
がフォーカスコントロール回路（18）に供給される。

一方、後ろボケの状態位置にあるP₂のときは、第４図か
ら明らかなように構成要素（12F）よりの撮像出力の方
が構成要素（12B）よりのそれよりもコントラストが高
くなり、比較回路（17）よりは負の差信号がフォーカス
コントロール回路（18）に供給される。

フォーカスコントロール回路（18）では、差信号の正、
負によりフォーカスリングを動かす方向を定め、差信号
の大きさによりフォーカスリングを動かす量を定めたモ
ータコントロール信号を形成し、これをフォーカスリン
グ駆動用モータに供給する。

そして、比較回路（17）よりの差信号がほぼ零となるよ
うにしてフォーカスコントロールを行なう。比較回路
（17）よりの差信号が零ということは、コントラストが
構成要素（12F）と（12B）の撮像出力で同一ということ
になり、これは第４図に示すように合焦状態の位置P₃と
なるものである。

上記の例では、１ラインおきのラインの結像面構成要素
を光路長差ｄをつけて構成したが、複数ライン単位毎に
光路長差ｄをつけて中央部（11）の結像面構成要素を構
成してもよい。

また、第５図に示すように結像面の中央部（11）の結像
面構成要素を、垂直方向あるいは水平方向に２分し、こ
の２分した結像面構成要素（20F）と（20B）を光路長差
ｄだけずらすようにしてもよい。

また、結像面自身を以上の例のように加工するのではな
く、結像面の前にフィルタを配して同様の効果を得るこ
ともできる。

第６図は１ラインおきのラインの結像面構成要素同志に
光路長差ｄをつける場合で、中央部（11）において、１
ラインおきのライン結像面構成要素（12F）と（12B）は
結像面（10）の面と同一面のままとしておくとともに、
構成要素（12F）と構成要素（12B）の前に配されるフィ
ルタ（21）の光軸方向の厚みを変えて光路長差ｄをつけ
るようにする。

第７図は第５図例に対応する例でこの例ではフィルタ
（22）として、中央部（11）の結像面構成要素（12）の
垂直方向あるいは水平方向に２分された部分に対する部
分の厚みを異ならせたものを用いて、光路長差ｄを実現
している。

なお、この発明はCCD撮像装置に限らず、撮像管式の撮
像装置にも適用可能である。

〔発明の効果〕

この発明は、撮像素子の結像面に実質的に光軸方向に前
後にずれた少なくとも２面を設け、その２面のコントラ
ストの差を利用してオートフォーカスコントロールする
ようにしたので、従来のような可動部が不要になり、信
頼性が向上する。また、可動機構を設けるスペースが不
用になるとともにコストが安くなるというメリットがあ
る。その上、レンズのフランジバック調整が簡単に行な
えるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の要部の一例を示す図、第２図はこの
発明を説明するための図、第３図はこの発明装置の一例
のブロック図、第４図はこの発明の動作の説明のための
図、第５図、第６図、第７図はこの発明の要部の他の例
を示す図、第８図は従来装置の動作説明のための図であ
る。（12F）及び（12B）は光軸方向にずれた位置の結像面構
成要素、（16F）及び（16B）はコントラスト検出回路、
（17）は比較回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子の結像面の一部領域にて実質的に
光路長を異ならせて配置された第１及び第２の結像面構
成要素と、上記第１及び第２の結像面構成要素に対応する撮像出力
の高周波成分をそれぞれ検出してコントラストを検出す
る第１及び第２のコントラスト検出手段と、上記第１及び第２のコントラスト検出手段の出力を比較
して両者の差を求める比較手段と、上記比較手段よりの出力が供給され上記差がほぼ零とな
るようにフォーカス制御する手段と、を有するオートフォーカスコントロール装置。
【請求項２】上記第１及び第２の結像面構成要素は互い
に光軸方向にずらされて配置され、それによって両者の
光路長を異ならせていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のオートフォーカスコントロール装置。
【請求項３】フィルタを用いることによって上記第１及
び第２の結像面構成要素の光路長を異ならせていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のオートフォー
カスコントロール装置。
【請求項４】上記第１及び第２の結像面構成要素の光路
長の差はボケ情報が得られるために十分大きく且つ撮像
レンズの焦点深度内の値であることを特徴とする特許請
求の範囲第１、２又は３項記載のオートフォーカスコン
トロール装置。